RU2798335C1 - Unit for the production of rubber-polyolefin compositions - Google Patents
Unit for the production of rubber-polyolefin compositions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2798335C1 RU2798335C1 RU2022128898A RU2022128898A RU2798335C1 RU 2798335 C1 RU2798335 C1 RU 2798335C1 RU 2022128898 A RU2022128898 A RU 2022128898A RU 2022128898 A RU2022128898 A RU 2022128898A RU 2798335 C1 RU2798335 C1 RU 2798335C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- screw
- zone
- extruder
- rubber
- thread
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области обработки полимерных материалов давлением, а точнее к установкам для получения композиционных термопластичных материалов на основе продуктов переработки амортизированных шин и резинотехнических изделий (гранул и порошков) и полиолефинов первичных и/или вторичных. Продуктом, полученным при реализации изобретения, является резино-полиолефином и относится к классу термоэластопластов. Изобретение может найти применение во многих отраслях промышленности и строительства: для изготовления плит переездов и переходов через железнодорожные и трамвайные пути, для амортизирующих элементов железнодорожных и трамвайных путей, для травмобезопасных покрытий остановок городского транспорта, для плит покрытий полов в животноводческих комплексах, для молдингов промышленных, складских помещений и причальных кранцев, для амортизирующих элементов при монтаже промышленного оборудования и т.п.The invention relates to the field of processing polymeric materials by pressure, and more specifically to installations for producing composite thermoplastic materials based on the products of processing of shock-absorbing tires and rubber products (granules and powders) and primary and/or secondary polyolefins. The product obtained by the implementation of the invention is a rubber-polyolefin and belongs to the class of thermoplastic elastomers. The invention can be used in many sectors of industry and construction: for the manufacture of slabs for crossings and crossings over railway and tram tracks, for shock-absorbing elements of railway and tram tracks, for safety coatings for urban transport stops, for floor slabs in livestock complexes, for industrial moldings, warehouses and berthing fenders, for shock-absorbing elements during the installation of industrial equipment, etc.
Каучуки в шинах в процессе их эксплуатации сохраняют до 90% своих свойств. Изношенные шины могут быть источником дешевого эластомерного сырья при получении полимерных композиционных материалов. Полиолефины являются наиболее распространенными термопластами, в том числе и переработанные вторичные термопласты.Rubbers in tires during their operation retain up to 90% of their properties. Worn tires can be a source of cheap elastomeric raw materials in the production of polymer composite materials. Polyolefins are the most common thermoplastics, including recycled recycled thermoplastics.
Известны одношнековые экструдеры для переработки полимерных материалов.Known single-screw extruders for the processing of polymeric materials.
Описанный в литературе экструдер [B.C. Ким. Теория и практика Экструзии полимеров. Москва изд. «Химия», «КолоС», 2005 г., стр. 57-62] имеет нагреваемый корпус, внутри которого установлен шнек, приводимый во вращение электроприводом. Корпус разделен на технологические зоны, определяемые изменяемой по длине шнека глубиной винтовой нарезки: зона питания (загрузки), зона сжатия (пластикации), зона выгрузки (выдавливания). В зоне пластикации уменьшается сечение винтового канала для прохождения материала и за счет нагрева и повышения давления полимер переходит из твердого состояния в жидкое. Далее в зоне выгрузки происходит интенсивное перемешивание и гомогенизация, и готовый расплав выдавливается через головку.The extruder described in the literature [B.C. Kim. Theory and practice of polymer extrusion. Moscow ed. "Chemistry", "KoloS", 2005, pp. 57-62] has a heated housing, inside which is a screw driven by an electric drive. The body is divided into technological zones, determined by the depth of the screw thread, which varies along the length of the screw: the feeding (loading) zone, the compression (plasticizing) zone, and the unloading (extrusion) zone. In the plasticization zone, the cross section of the helical channel for the passage of the material decreases and, due to heating and pressure increase, the polymer passes from a solid state to a liquid one. Further, intensive mixing and homogenization takes place in the discharge zone, and the finished melt is squeezed out through the die.
Отличительная черта подобных экструдеров - высокий коэффициент сжатия от (2.5:1) до (6:1). Таким образом, невозможно их применение для получения резино-полиолефинов, поскольку чрезмерное сжатие неизбежно приведет к сильному разогреву резиновой крошки (РК), что вместе с высокими сдвиговыми усилиями приведет к деструкции РК и ухудшению свойств получаемого композитного материала.A distinctive feature of such extruders is a high compression ratio from (2.5:1) to (6:1). Thus, it is impossible to use them for the production of rubber-polyolefins, since excessive compression will inevitably lead to a strong heating of the rubber crumb (CR), which, together with high shear forces, will lead to the destruction of the CR and deterioration of the properties of the resulting composite material.
Известен Экструдер для переработки термопластичных полимерных материалов, описанный в патенте RU 2329895. Экструдер имеет корпус, внутри которого имеется зона загрузки сырья, зона пластикации сырья и дегазации расплава с вентиляционным каналом и зона выдавливания. В корпусе размещен шнек, стрейнер в виде перфорированного цилиндра, закрепленный на шнеке в секции дегазации и разделяющий пространство между сердечником шнека и стенкой корпуса на внутренний и внешний соосные кольцевые каналы, сообщающиеся через отверстия в стенке цилиндра, и скребковый элемент. К стенке корпуса экструдера в канале установлена перегородка, разделяющая его на зоны фильтрации и дегазации. Эти зоны сообщаются соответственно с зонами пластикации и выдавливания и между собой через отверстия в стенке цилиндра и внутренний канал. Часть зоны фильтрации, ограниченная перегородкой, стенкой корпуса, шнеком и скребковым элементом, служит сборником отфильтрованного осадка и соединена с радиальным выпускным каналом в корпусе. Наличие на шнеке стрейнера, предназначенного для удаления из расплава твердых частиц, делает экструдер по патенту RU 2329895 неприемлемым для изготовления композиционных материалов, содержащих жидкую (расплав) и твердую (РК) фазы.Known Extruder for processing thermoplastic polymeric materials, described in patent RU 2329895. The extruder has a housing inside which there is a raw material loading zone, a raw material plasticization zone and melt degassing with a ventilation channel and an extrusion zone. The housing contains a screw, a strainer in the form of a perforated cylinder, fixed on the screw in the degassing section and dividing the space between the screw core and the housing wall into internal and external coaxial annular channels communicating through holes in the cylinder wall, and a scraper element. A partition is installed to the wall of the extruder body in the channel, dividing it into filtration and degassing zones. These zones communicate respectively with the zones of plasticization and extrusion and between themselves through the holes in the wall of the cylinder and the inner channel. The part of the filtration zone, limited by the partition, the wall of the housing, the screw and the scraper element, serves as a collector of the filtered sediment and is connected to the radial outlet channel in the housing. The presence of a strainer on the screw designed to remove solid particles from the melt makes the extruder according to patent RU 2329895 unacceptable for the manufacture of composite materials containing liquid (melt) and solid (RC) phases.
Известен Экструдер для переработки разнородных вторичных полимерных и строительных материалов, описанный в патенте RU 191971 U1. Экструдер содержит корпус, захватное устройство, шнек, выполненный в виде сборной конструкции. Внутренний объем корпуса разделен на зоны: зона питания, зона сжатия, зона дозирования. В зоне питания шнек выполнен в виде конической секции. В зоне сжатия шнек состоит из барьерной секции и секции декомпрессии. В зоне дозирования шнек выполнен из двух последовательно расположенных конической и смешивающей секции. Шнек в смешивающей секции выполнен с округлыми витками с полукруглыми углублениями с двух сторон. Описанный в патенте RU 191971 U1 экструдер, предназначен для переработки разнородных вторичных полимерных и строительных частиц (твердых материалов), но при этом не предназначен для переработки резиновой крошки. Экструдер не применим для производства резино-полиолефиновых композиций, поскольку имеет барьерную секцию, в которой будет происходить перетирание резиновой крошки и ее разрушение. Кроме того, шнек в смешивающей секции выполнен с округлыми витками с полукруглыми заглублениями с двух сторон. Витки образуют входной канал с низкими сдвиговыми деформациями, выходной канал с высокими сдвиговыми деформациями. При переработке резино-полиолефинов с содержанием резиновой крошки 75% и более в зоне с высокими сдвиговыми деформациями будет происходить деструкция резиновой крошки.Known Extruder for processing dissimilar secondary polymeric and building materials, described in patent RU 191971 U1. The extruder contains a housing, a gripping device, a screw made in the form of a prefabricated structure. The internal volume of the case is divided into zones: feeding zone, compression zone, dosing zone. In the feed zone, the screw is made in the form of a conical section. In the compression zone, the screw consists of a barrier section and a decompression section. In the dosing zone, the auger is made of two successively located conical and mixing sections. The screw in the mixing section is made with rounded coils with semicircular recesses on both sides. The extruder described in patent RU 191971 U1 is intended for processing dissimilar secondary polymeric and building particles (solid materials), but it is not intended for processing crumb rubber. The extruder is not applicable for the production of rubber-polyolefin compositions, since it has a barrier section in which crumb rubber will be rubbed and destroyed. In addition, the screw in the mixing section is made with rounded coils with semicircular recesses on both sides. The coils form an input channel with low shear strains, an output channel with high shear strains. When processing rubber-polyolefins with a crumb rubber content of 75% or more in a zone with high shear deformations, rubber crumb will be destroyed.
В качестве прототипа выбран Экструдер для переработки термопластов, описанный в патенте RU 157101 U1. Экструдер содержит корпус, захватное устройство (загрузочную воронку), шнек, выполненный в виде сборной конструкции, имеющий изменяемую по длине конфигурацию. Внутренний объем корпуса разделен на последовательно расположенные технологические зоны, определяемые конфигурацией шнека: зона питания, зона сжатия и зона дозирования. В зоне питания шнек выполнен в виде конической секции, в зоне сжатия шнек состоит из барьерной секции и секции смешивания многокомпонентного полимерного расплава. В секции смешивания многокомпонентного полимерного расплава зоны сжатия шнек содержит последовательно расположенные и чередующиеся лопасти. В зоне дозирования шнек выполнен из двух последовательных частей: из конической и цилиндрической секции. Экструдер по прототипу работает следующим образом. Различные по свойствам полимерные материалы подаются в загрузочную воронку, захватывается шнеком, в твердом виде транспортируются и уплотняются в зоне питания, потом в зоне сжатия в барьерной секции происходит полное расплавление полимерной смеси, создание расплава с равномерной по всему объему температурой, в секции смешивания многокомпонентного полимерного расплава зоны сжатия происходит однородное диспергирующее смешивающее воздействие, за счет использования четырехзаходной смешивающей секции с двумя основными витками смешивания и двумя дополнительными витками смешивания. Лопасти секции смешивания делят, переориентируют и перекомпоновывают поток расплава, разбивают агломераты красителей и наполнителей на мелкие частицы и равномерно рассеивает их по всему расплаву полимера, усиливают влияние добавок и наполнителей на свойства продукта. Коническая и цилиндрическая секции зоны дозирования определяют величину и стабильность давления и производительности, которые развивает экструдер. Как видно из описания экструдера по патенту RU 157101 U1, он позволяет получить расплав всех составляющих загружаемой смеси. При этом лопасти секции смешивания создают высокие сдвиговые усилия, разбивающие агломераты. Подобная конструкция не обеспечит сохранность целостности структуры резиновой крошки, а потому не применима для получения резино-полиолефиновых композиций.An extruder for processing thermoplastics described in patent RU 157101 U1 was chosen as a prototype. The extruder comprises a body, a gripping device (a hopper), a screw made in the form of a prefabricated structure, having a configuration that can be changed along its length. The internal volume of the housing is divided into sequentially located technological zones, determined by the configuration of the screw: the feeding zone, the compression zone and the dosing zone. In the feed zone, the screw is made in the form of a conical section; in the compression zone, the screw consists of a barrier section and a section for mixing a multicomponent polymer melt. In the mixing section of the multicomponent polymer melt of the compression zone, the screw contains successively located and alternating blades. In the dosing zone, the screw is made of two consecutive parts: from a conical and a cylindrical section. The prototype extruder works as follows. Polymeric materials of different properties are fed into the hopper, captured by the screw, transported in solid form and compacted in the feeding zone, then in the compression zone in the barrier section, the polymer mixture is completely melted, a melt is created with a uniform temperature throughout the volume, in the mixing section of the multicomponent polymer melt of the compression zone, a homogeneous dispersive mixing effect occurs, due to the use of a four-way mixing section with two main mixing turns and two additional mixing turns. The blades of the mixing section divide, reorient and recompose the melt flow, break the agglomerates of dyes and fillers into small particles and evenly disperse them throughout the polymer melt, enhance the influence of additives and fillers on product properties. The conical and cylindrical sections of the dosing zone determine the magnitude and stability of the pressure and productivity that the extruder develops. As can be seen from the description of the extruder according to patent RU 157101 U1, it makes it possible to obtain a melt of all components of the loaded mixture. In this case, the blades of the mixing section create high shear forces that break the agglomerates. Such a design will not ensure the integrity of the rubber crumb structure, and therefore is not applicable for the production of rubber-polyolefin compositions.
В основу изобретения поставлена задача расширение арсенала средств и создание новой конструкции экструдера, предназначенного для получения резино-полиолефиновых композиций. Достигаемый технический результат - обеспечение возможности получения резино-полиолефиновых композиций с содержанием резиновой крошки до 75-85% масс при сохранении структуры резиновой крошки в двухфазной (РК и расплав полимера) композиции.The invention is based on the task of expanding the arsenal of tools and creating a new design of an extruder designed to produce rubber-polyolefin compositions. Technical result achieved - providing the possibility of obtaining rubber-polyolefin compositions containing rubber crumb up to 75-85% of the mass while maintaining the structure of rubber crumb in a two-phase (RC and polymer melt) composition.
Поставленная задача решается изменением конструкции путем дополнения экструдера статическим смесителем и изменением конфигурации шнека, а именно:The task is solved by changing the design by supplementing the extruder with a static mixer and changing the configuration of the screw, namely:
установка для получения резино-полиолефиновых композиций характеризуется тем, что имеет в своем составе смонтированные на раме экструдер и статический смеситель, соединенные посредством переходного узла, экструдер имеет обогреваемый сборный цилиндрический корпус, в котором установлен шнек, имеющий изменяющуюся по его длине конфигурацию стержня и нарезку витков, форма шнека определяет разделение внутреннего объема экструдера на четыре последовательно расположенные технологические зоны:the plant for the production of rubber-polyolefin compositions is characterized by the fact that it includes an extruder and a static mixer mounted on a frame, connected by means of a transition unit, the extruder has a heated prefabricated cylindrical body, in which a screw is installed, having a rod configuration that changes along its length and cutting coils , the shape of the screw determines the division of the internal volume of the extruder into four sequentially located technological zones:
- зона загрузки и нагрева, в которой шнек выполнен однозаходным, стержень шнека имеет постоянный диаметр,- loading and heating zone, in which the screw is made single-threaded, the screw rod has a constant diameter,
- зона плавления, в которой шнек выполнен однозаходным, стержень шнека конически расширяется в сторону выгрузки.- a melting zone, in which the screw is made single-thread, the screw rod expands conically towards the unloading.
- зона интенсивного смешивания и дегазации, в начале и в конце зоны в шнеке сделаны кольцевые проточки, напротив этих проточек в корпусе закреплены смесительные радиальные пальцы, равномерно распределенные по окружности, в смесительных пальцах выполнены осевые отверстие для выхода газов из расплава, шнек этой зоны выполнен однозаходным и имеет два участка, на первом из которых конически расширяется в сторону выгрузки, глубина винтовой нарезки равномерно уменьшается по направлению движения материала, на втором участке стержень шнека цилиндрический,- a zone of intensive mixing and degassing, at the beginning and at the end of the zone, annular grooves are made in the screw, opposite these grooves, mixing radial fingers are fixed in the body, evenly distributed around the circumference, axial holes are made in the mixing fingers for the release of gases from the melt, the screw of this zone is made single-pass and has two sections, on the first of which it expands conically towards unloading, the depth of the screw thread evenly decreases in the direction of material movement, on the second section the screw shaft is cylindrical,
- зона повышения скорости потока расплава, в которой шнек выполнен двухзаходным, стержень шнека конически расширяется в сторону выгрузки, глубина винтовой нарезки равномерно уменьшается по направлению движения материала, шаг винтовой нарезки этой зоны больше, чем шаг нарезки зоны интенсивного смешивания и дегазации,- a zone for increasing the melt flow rate, in which the screw is double-threaded, the screw shaft expands conically towards the discharge side, the depth of the screw thread decreases uniformly in the direction of material movement, the step of the screw thread of this zone is greater than the step of the thread of the intensive mixing and degassing zone,
при этом в переходном узле расположен конический концевик 18 шнека, а внутренняя поверхность корпуса переходного узла имеет форму сужающегося в сторону выгрузки конуса.at the same time, a
В зоне интенсивного смешивания и дегазации в части витков шнека могут быть выполнены поперечные прорези, при этом прорези соседних витков имеют общую ось симметрии, плоскость которой ориентирована под острым углом к оси шнека.In the zone of intensive mixing and degassing, transverse slots can be made in part of the turns of the screw, while the slots of adjacent turns have a common axis of symmetry, the plane of which is oriented at an acute angle to the axis of the screw.
Для того, чтобы лучше продемонстрировать отличительные особенности изобретения, в качестве примера, не имеющего какого-либо ограничительного характера, ниже описан предпочтительный вариант реализации. Пример реализации иллюстрируется Фигурами чертежей, на которых представлено:In order to better demonstrate the features of the invention, by way of non-limiting example, a preferred embodiment is described below. An implementation example is illustrated by the Figures of the drawings, which show:
Фиг. 1 - продольный разрез установки (схематично),Fig. 1 - longitudinal section of the installation (schematically),
Фиг. 2 - конфигурация шнека в корпусе экструдера с обозначением технологических зон (схематично).Fig. 2 - configuration of the screw in the extruder body with the designation of technological zones (schematically).
Элементы конструкции установки смонтированы на раме 1, сваренной из профильной трубы. Входящий в состав установки экструдер снабжен электромеханическим приводом, включающим электродвигатель 2 с редуктором 3 и блоком 4 упорных подшипников. В обогреваемом (например, резистивно) сборном цилиндрическом корпусе 5 (внутренний диаметр- D) экструдера размещен шнек, имеющий изменяющуюся по длине конфигурацию и нарезку витков (детально описан ниже и представлен на Фиг. 2). К выходному фланцу корпуса 5 экструдера присоединен переходный узел 6, предназначенный для присоединения статического смесителя 7, снабженного на выходе головкой 8 (фильерой).The structural elements of the installation are mounted on
К корпусу 5 экструдера присоединен бункер 9 для загрузки перерабатываемой смеси.A
Внутренний объем экструдера условно делится на четыре технологические зоны:The internal volume of the extruder is conditionally divided into four technological zones:
- первая зона 10 - зона загрузки и нагрева. В этой зоне шнек однозаходный, стержень шнека имеет постоянный диаметр, длина шнека этой зоны 3,5 D, глубина винтовой нарезки 0,27D, шаг 0,5 D.- the first zone 10 - the zone of loading and heating. In this zone, the screw is single-thread, the screw shaft has a constant diameter, the length of the screw in this zone is 3.5 D, the depth of the screw thread is 0.27D, the pitch is 0.5 D.
- вторая зона 11 - зона плавления. Шнек однозаходный, стержень шнека конически расширяется в сторону выгрузки. Длинна шнека этой зоны 5,5 D, глубина винтовой нарезки равномерно уменьшается по направлению движения материала от 0,27D до 0,14D, шаг 0.5 D.- the second zone 11 - the melting zone. The auger is single-thread, the auger shaft expands conically towards the unloading. The length of the screw in this zone is 5.5 D, the depth of the screw thread evenly decreases in the direction of material movement from 0.27D to 0.14D, the step is 0.5 D.
- третья зона 12 - зона интенсивного смешивания и дегазации. В начале и в конце зоны в шнеке сделаны кольцевые проточки 13 глубиной 0,25 D и шириной 0,3 D. Напротив этих проточек в корпусе 5 закреплены смесительные радиальные пальцы 14, например, по 3 шт., равномерно распределенные по окружности. В смесительных пальцах 14 просверлены осевые отверстия для выхода газов из расплава. Шнек этой зоны имеет два участка, на первом из которых он выполнен однозаходным, стержень конически расширяется в сторону выгрузки, глубина винтовой нарезки равномерно уменьшается по направлению движения материала от 0,25 D до 0,14 D, шаг 05 D, длина этого участка 1,5 D. На втором участке стержень шнека цилиндрический длинной 2,5 D. В части витков шнека выполнены поперечные прорези 15. Прорези соседних витков имеют общую ось симметрии, плоскость которой ориентирована под острым углом к оси шнека. Наличие прорезей обеспечивает отведение части потока расплава из межвиткового пространства и тем самым обеспечивают лучшее перемешивание за счет создания турбулентности потока транспортируемого расплава.- the third zone 12 - zone of intensive mixing and degassing. At the beginning and at the end of the zone in the screw,
- четвертая зона 16 - зона повышения скорости потока расплава (начинается после второй кольцевой проточки 13). Шнек двухзаходный, стержень шнека конически расширяется в сторону выгрузки, глубина винтовой нарезки равномерно уменьшается по направлению движения материала от 2,5 D до 0,14 D, с шагом 1 D, длиной участка - 3D. Повышение скорости обеспечивается за счет увеличения шага нарезки по сравнению с шагом третьей зоны.- the fourth zone 16 - the zone of increasing the speed of the melt flow (begins after the second annular groove 13). The auger is double-threaded, the auger shaft expands conically towards the unloading, the depth of the screw thread evenly decreases in the direction of material movement from 2.5 D to 0.14 D, with a step of 1 D, the length of the section is 3D. The increase in speed is provided by increasing the cutting step compared to the step of the third zone.
Далее к цилиндрическому корпусу 5 экструдера подсоединен переходный узел 6, внутренняя поверхность корпуса 17 которого имеет форму сужающегося в сторону выгрузки конуса. В переходном узле расположен конический концевик 18 шнека. Таким образом, в переходном узле имеется конический щелевой зазор для прохождения расплава. Одним фланцем переходный узел крепится к фланцу корпуса 5 экструдера, другим - к статическому смесителю 7. Внутри корпуса статического смесителя установлены скрученные пластины. Статический смеситель 7 не является оригинальной разработкой и для этих целей может быть применен смеситель традиционно используемой конструкции.Next to the
Как уже описано выше к статическому смесителю 7 крепится выходная головка 8.As already described above, an
Приведенные выше соотношения размеров по отношению к диаметру D не являются однозначно фиксированными. Соотношения приведены исключительно в иллюстративных целях, как наилучшие.The above ratios of dimensions with respect to the diameter D are not uniquely fixed. The ratios are given for illustrative purposes only, as the best.
Корпус 5 экструдера, переходной узел 6, статический смеситель 7 и шнек имеют резистивный нагрев с возможностью регулировки температур во внутреннем объеме в интервале от 120 до 160 градусов.The
Установка работает следующим образом.The installation works as follows.
В качестве исходного сырья используют резиновую крошку с размером частиц 1-5 мм, полученную в результате переработки изношенных покрышек или резинотехнических изделий, которую предварительно смешивают с полиолефинами, также предварительно измельченными. В качестве полиолефинов берут полиэтилен высокого давления (ПВД) и/или полиэтилен низкого давления (ПНВ) и/или этиленвинилацетат (ЭВА). Предпочтительное соотношение компонентов смеси:The raw material used is crumb rubber with a particle size of 1-5 mm, obtained as a result of the processing of worn tires or rubber products, which is pre-mixed with polyolefins, also pre-shredded. As polyolefins take high-pressure polyethylene (LDPE) and/or low-pressure polyethylene (PNV) and/or ethylene vinyl acetate (EVA). The preferred ratio of the components of the mixture:
75-85% масс - резиновая крошка.75-85% of the mass - rubber crumb.
25-15% масс - смесь полиолефинов.25-15% of the mass - a mixture of polyolefins.
Смесь загружается в экструдер через бункер 9. Посредством системы принудительной подачи материала обеспечивается равномерное питание экструдера. Привод обеспечивает вращение шнека.The mixture is loaded into the extruder through the
В первой зоне 10 компоненты смеси тщательно перемешиваются и нагреваются. Далее во второй зоне 11 (зона плавления), материал попадает в сужающийся зазор между конически расширяющимся стержнем шнека и корпусом 5. Форма шнека (шаг, глубина винтовой нарезки, угол конического расширения шнека) в зоне плавления 11 подобраны таким образом, чтобы обеспечить движение материала без проскальзывания с одновременным равномерным нагревом до температуры плавления полеолефинов (регулируемая величина нагрева 120-160°С). Усилия сдвига, возникающие внутри композиции при движении под давлением во второй зоне 11 минимизированы.In the
Далее смесь с расплавленными полеолефинами поступает в третью зону 12, в которой осуществляется дальнейшее интенсивное смешивание компонентов как шнеком так и пальцами 14, а также осуществляется дегазация путем отведения образующихся паров воды и газов через отверстия в пальцах 14. В этой зоне также осуществляется плавление оставшихся агломератов нерасплавленных полеолефинов. В этой же зоне расплав полеолефинов уже под давлением, образованным витками шнека, интенсивно перемешивается с резиновой крошкой с обеспечением полного смачивания поверхностей частиц резины расплавом полиолефинов и связки компонентов в единую неразрывную массу без воздушных пузырей. Поскольку расплав полимера является своего рода смазкой в композиции с резиновой крошкой, деструкции крошки не происходит. Нарезка шнека в этой зоне двухзаходная с дополнительными смесительными элементами.Next, the mixture with molten polyolefins enters the
В зоне 16 повышения скорости потока, материалу придается кинетическая энергия, достаточная для прохождения материала через переходный узел 17 между экструдером и статическим смесителем 7 и через сам статический смеситель 7, в котором является необходимым элементом установки, т.к. в нем двухфазная смесь тщательно перемешивается и доводится до кондиции. Готовая резино-полиолефиновая композиция выходит через фильеру.In the
Заявляемая установка выполнена таким образом, что зона загрузки и зона плавления обеспечивают вместе коэффициент сжатия (1.8:1) при суммарной длине шнека этих зон 9 D, что позволяет полностью расплавить полиолефины и нагреть РК до температуры плавления полиолефинов (120-150) без высокого давления и сдвиговых (перетирающих) усилий, что позволяет сохранить структуру РК. За счет увеличения глубины нарезки шнека в начале зоны интенсивного смешивания и дегазации, проходное сечение увеличивается, давление в потоке материала падает. Захват материала шнеком и дальнейшее уплотнение и интенсивное перемешивание, происходят без высокого давления, что, во-первых, сохраняет структуру РК, а во-вторых, препятствует сепарированию (разделению жидкой фазы расплава и твердой РК).The inventive installation is designed in such a way that the loading zone and the melting zone together provide a compression ratio (1.8:1) with a total screw length of these zones of 9 D, which allows you to completely melt the polyolefins and heat the RC to the melting temperature of the polyolefins (120-150) without high pressure and shear (grinding) forces, which allows you to save the structure of the Republic of Kazakhstan. By increasing the depth of the screw thread at the beginning of the zone of intensive mixing and degassing, the flow area increases, the pressure in the material flow drops. The capture of the material by the screw and further compaction and intensive mixing occur without high pressure, which, firstly, preserves the structure of the RC, and secondly, prevents separation (separation of the liquid phase of the melt and the solid RC).
Частицы РК обладают эластичностью и при трении о поверхности шнека и корпуса деформируются, растягиваются, в них возникает внутреннее напряжение, которое может привести к разрушению РК. В конце зоны смешивания глубина винтовой нарезки вновь увеличивается, давление падает, что позволяет не только отвести газы из композиции, но и нормализовать материал - падение давления позволяет частицам РК вернуть свою первоначальную форму и сбросить внутреннее напряжение.RC particles are elastic and, when rubbed against the surface of the screw and the body, they are deformed, stretched, and internal stress arises in them, which can lead to the destruction of the RC. At the end of the mixing zone, the depth of the screw thread increases again, the pressure drops, which allows not only to remove gases from the composition, but also to normalize the material - the pressure drop allows the PK particles to return to their original shape and relieve internal stress.
Чередование зон с повышенным и пониженным давлением, экспериментально подобранные отношения глубины винтовой нарезки и длин зон, наличие дополнительных смесительных элементов (пальцы, прорези в витках шнека, статический смеситель), а также чередование зон с одно и двухзаходной нарезкой шнека - все в совокупности позволяет получить резино-полиолефиновую композицию с максимальным содержанием РК и без разрушения ее структуры.The alternation of zones with high and low pressure, the experimentally selected ratios of the depth of the screw thread and the lengths of the zones, the presence of additional mixing elements (fingers, slots in the screw turns, a static mixer), as well as the alternation of zones with one and two-thread screw threads - all together makes it possible to obtain rubber-polyolefin composition with the maximum content of RK and without destroying its structure.
Композиция имеет консистенцию тестообразной массы, температура которой не превышает 140-160 градусов. Готовая резино-полиолефиновая композиция накапливается в специальном термостатическом бункере-накопителе при температуре 150°С.The composition has the consistency of a pasty mass, the temperature of which does not exceed 140-160 degrees. The finished rubber-polyolefin composition is accumulated in a special thermostatic storage bin at a temperature of 150°C.
Для формования этой массы в изделия нужны минимальные усилия. Например, для формования изделия с габаритными размерами 1600×560×240 мм и весом 170 кг достаточно пресса с усилием 15 тонн.Minimal effort is required to mold this mass into products. For example, for molding a product with overall dimensions of 1600×560×240 mm and a weight of 170 kg, a press with a force of 15 tons is sufficient.
Комбинируя различные перечисленные выше полиолефины -(ПВД+ЭВА) или (ПНД+ПВД+ЭВА) после прессования можно получить материалы со следующими характеристикамиBy combining various polyolefins listed above - (PVD + EVA) or (HDPE + PVD + EVA) after pressing, materials with the following characteristics can be obtained
1. Условная прочность при разрыве --- от 1 до 4,5 Мпа.1. Conditional tensile strength --- from 1 to 4.5 MPa.
2. Относительное удлинение при разрыве от 50 до 150%2. Elongation at break from 50 to 150%
3. Твердость по Шор А от 55 до 95 ед.3. Shore A hardness from 55 to 95 units.
4. Относительная остаточная деформация при разрыве от 25 до 10%4. Relative residual deformation at break from 25 to 10%
5. Относительная остаточная деформация при сжатии 50% --- 5%5. Relative compression set 50%---5%
25%---- не обнаружена.25%---- not detected.
6. Водопоглощение 0,5%6. Water absorption 0.5%
7. Плотность 1,05-1,1 г/см3.7. Density 1.05-1.1 g/cm3.
То есть, полученный с помощью заявляемой установки конечный композитный материал по характеристикам близок к вулканизованной резине, а не жестким пластикам, поскольку резиновая крошка не претерпевает изменений, ее структура сохраняется, при этом содержание полеолефинов минимально возможное и они введены лишь для обеспечения тщательного смачивания поверхности кроши и ее связки в единую гомогенную тестообразную массу без газовых пузырей.That is, the final composite material obtained using the inventive installation is close in characteristics to vulcanized rubber, and not to rigid plastics, since crumb rubber does not undergo changes, its structure is preserved, while the content of polyolefins is as low as possible and they are introduced only to ensure thorough wetting of the crumb surface. and its bundles into a single homogeneous pasty mass without gas bubbles.
Claims (7)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2798335C1 true RU2798335C1 (en) | 2023-06-21 |
Family
ID=
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7296920B2 (en) * | 2003-06-19 | 2007-11-20 | Husky Injection Molding Systems Ltd. | Mixer for a plasticizing screw |
| RU156861U1 (en) * | 2015-06-15 | 2015-11-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского" | EXTRUDER FOR PROCESSING SECONDARY POLYMERS |
| RU157101U1 (en) * | 2015-06-25 | 2015-11-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского" | THERMOPLAST PROCESSING EXTRUDER |
| RU186238U1 (en) * | 2018-05-18 | 2019-01-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского" | Extruder for processing dissimilar secondary polymeric materials |
| RU191971U1 (en) * | 2019-05-13 | 2019-08-28 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского" | Extruder for processing heterogeneous secondary polymeric and building materials |
| RU2704289C1 (en) * | 2019-01-09 | 2019-10-25 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кемеровский государственный университет" (КемГУ) | Extruder |
| DE102019119533B3 (en) * | 2019-07-18 | 2020-09-24 | Gneuss Gmbh | Extruder for the viscosity-increasing processing of meltable polymers |
| RU206345U1 (en) * | 2021-04-02 | 2021-09-07 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского" | Extruder for the processing of dissimilar secondary polymer and building materials |
| RU212698U1 (en) * | 2022-04-21 | 2022-08-03 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского" | Extruder for processing dissimilar secondary polymeric and building materials |
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7296920B2 (en) * | 2003-06-19 | 2007-11-20 | Husky Injection Molding Systems Ltd. | Mixer for a plasticizing screw |
| RU156861U1 (en) * | 2015-06-15 | 2015-11-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского" | EXTRUDER FOR PROCESSING SECONDARY POLYMERS |
| RU157101U1 (en) * | 2015-06-25 | 2015-11-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского" | THERMOPLAST PROCESSING EXTRUDER |
| RU186238U1 (en) * | 2018-05-18 | 2019-01-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского" | Extruder for processing dissimilar secondary polymeric materials |
| RU2704289C1 (en) * | 2019-01-09 | 2019-10-25 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кемеровский государственный университет" (КемГУ) | Extruder |
| RU191971U1 (en) * | 2019-05-13 | 2019-08-28 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского" | Extruder for processing heterogeneous secondary polymeric and building materials |
| DE102019119533B3 (en) * | 2019-07-18 | 2020-09-24 | Gneuss Gmbh | Extruder for the viscosity-increasing processing of meltable polymers |
| RU206345U1 (en) * | 2021-04-02 | 2021-09-07 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского" | Extruder for the processing of dissimilar secondary polymer and building materials |
| RU212698U1 (en) * | 2022-04-21 | 2022-08-03 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского" | Extruder for processing dissimilar secondary polymeric and building materials |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2766164B1 (en) | Apparatus for processing plastic material | |
| CN110869184B (en) | Method and device for extruding a thermomechanically deformable material in the form of a bulk material and screw extruder of compact design | |
| US6042260A (en) | Method of carrying out continuous preparation processes on tightly meshing extruders rotating in the same sense | |
| RU2577383C2 (en) | Device for processing polymer material | |
| US4408888A (en) | Double-worm extrusion press | |
| EP2101983B1 (en) | Mixture of plastic with wood particles | |
| EP1233855B1 (en) | Device for pretreating and then plastifying or agglomerating plastics | |
| US4154536A (en) | High efficiency injection molding screw | |
| JP7093681B2 (en) | Kneading method and kneaded product | |
| WO1993022119A1 (en) | Process and device for recycling blown plastics | |
| US4461734A (en) | Process for plasticization and pumping of low bulk density plastics | |
| US3730492A (en) | Mixing of thermoplastic materials | |
| EP2212090B1 (en) | Screw for a screw extruder | |
| CN104960178A (en) | Planetary multi-screw extruder | |
| JP4303115B2 (en) | Screw mixing elements / sections in the plasticizer | |
| RU2798335C1 (en) | Unit for the production of rubber-polyolefin compositions | |
| KR20070009372A (en) | Extruder of raw materials mingled with a variety of waste resins | |
| DE10012532A1 (en) | Transfer molding of recycled plastic mixtures containing thermoplastic polyesters and modifiers comprises heating and drying polyesters, adding modifiers to product in plasticising unit and injecting molten mixture into mold | |
| US4842788A (en) | Process of an apparatus for extruding a meltable composition | |
| EP1432560B1 (en) | Continuous production of elastomer mixtures for producing rubber | |
| WO2017182043A1 (en) | Polymeric composite material containing burnt oil shale fly ash and the method for the preparation thereof | |
| KR930701281A (en) | Direct forming process | |
| EP1075367B1 (en) | Device and method for continuously agglomerating plastic material, especially for recycling purposes | |
| CN215703492U (en) | Plastic foaming extrusion equipment | |
| RU2002626C1 (en) | Extruder for processing and production of raw rubber and thermoplastics |