《用於再生橡膠粉精煉成型的多螺桿擠出裝置及精煉方法》是中膠橡膠資源再生（青島）有限公司於2015年12月28日申請的專利，該專利的公布號為CN105599166A，授權公布日為2016年5月25日，發明人是沈軍、譚欽艷、郭素炎。
《用於再生橡膠粉精煉成型的多螺桿擠出裝置及精煉方法》涉及用於再生橡膠粉精煉成型的多螺桿擠出裝置及再生方法，採用特殊螺桿進行同向/異向平行結構、品字結構或圓筒結構的排布。通過對傳統工藝作用的分解，採用不同形式的螺紋元件實現再生膠粉密閉、連續精煉成型，有效避免了傳統開放式生產技術污染嚴重、勞動效率低強度大及自動化程度低等缺點。
2020年7月14日，《用於再生橡膠粉精煉成型的多螺桿擠出裝置及精煉方法》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
基本介紹
- 中文名：用於再生橡膠粉精煉成型的多螺桿擠出裝置及精煉方法
- 申請人：中膠橡膠資源再生（青島）有限公司
- 申請日：2015年12月28日
- 申請號：2015109887960
- 公布號：CN105599166A
- 公布日：2016年5月25日
- 發明人：沈軍、譚欽艷、郭素炎
- 地址：山東省青島市市北區鄭州路43號A棟237室
- Int. Cl.：B29B9/06(2006.01)I、B29C47/40(2006.01)I、B29C47/60(2006.01)I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,有益效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
隨著世界經濟的高速發展，中國已經成為世界上最大的橡膠消耗國，同時也是世界上最大的廢舊橡膠產生國，中國原料橡膠資源非常短缺，2014年僅天然橡膠就進口420萬噸，橡膠供求相當矛盾。而再生橡膠作為橡膠原料的有效補充，已經成為不可或缺的第三大橡膠原料體系，因此，廢舊橡膠的循環利用對中國橡膠工業的發展具有非常重要的意義。
隨著中國環保政策的推行，傳統低端落後的生產設備、工藝已經處於淘汰現狀。2015年前再生膠行業中再生膠粉的精煉捏練加工大多採用傳統的“三機一線”或“四機一線”的精煉出片方式，得到加工性能和力學性能優異的再生膠；但是這種間歇式的生產方式自動化程度低、勞動強度大、生產效率低、開放式生產煙氣排放嚴重扥，技術低端且存在嚴重的安全隱患。因此，保證再生膠粉密閉、連續自動化的精煉捏練成型，可以改善再生膠的性能，同時提高生產效率，保證生產環境及工人安全，是廢舊橡膠循環利用的關鍵技術和研究重點。
發明內容
專利目的
為了解決2015年12月之前的技術中出現的缺點，《用於再生橡膠粉精煉成型的多螺桿擠出裝置及精煉方法》第一個目的是提供一種用於再生橡膠粉精煉的螺桿，包括擠壓輸送段、剪下段及剪下輸送段；擠壓輸送段依次包括第一輸送螺紋元件、第二輸送螺紋元件、第三輸送螺紋元件，三種輸送螺紋元件的螺距關係如下：第一輸送螺紋元件螺距P1＞第二輸送螺紋元件螺距P2＞第三輸送螺紋元件螺距P3，輸送螺紋元件之間設定至少一個第一剪下螺紋元件；其中第一輸送螺紋元件為大螺距螺紋元件，利於粉狀再生膠粉輸送進入到螺桿擠出機內部，經過第一剪下螺紋元件一定程度的剪下，再進入小螺距的第二輸送螺紋元件，對粉狀鬆散物料進行擠壓，再依次使用第一剪下元件、更小螺距的第三輸送螺紋元件，往復作用，使粉狀再生膠粉擠壓精密，有利於下道剪下段的強力剪下；P2：P1=1/5-1/2，P3：P2=1/5-1/2。輸送螺紋元件的螺距每節以1/5-1/2的程度逐漸減小，中間添加剪下元件，更有利於快速擠壓粉狀再生膠粉。剪下段包括至少一個第二剪下螺紋元件和第四輸送螺紋元件，還可任選的與反向螺紋元件、密煉螺紋元件、強力剪下螺紋元件進行任意組合，第四輸送螺紋元件螺距P4≤P3；反向螺紋元件為輸送螺紋元件具有將部分物料施加反向的作用力，使物料重新返回前端元件中與後續的物料同時作用，起到混合的效果，這樣有利於物料混合及剪下的均勻性；密煉螺紋元件可保持一定剪下力的同時，增加密煉混合作用，提高剪下段混合、剪下作用；強力剪下螺紋元件為多個強力剪下元件串聯而成（90°/60°/45°），可持續保持對物料的剪下，保證螺桿對再生物料的精煉、捏練作用，有效降低物料門尼粘度，增加可塑性與加工性。反向螺紋、密煉螺紋組合能有效提高膠料在擠出機中和混合、密煉作用，混合均勻，提高膠料自粘性，有利於強力剪下螺紋對膠料的高效剪下、捏練的作用，並且由於具有高效的混合功能，使膠料可得到均勻穩定的剪下，質量更佳穩定，如此三者結合，效果更佳。剪下輸送段由至少一個第三剪下螺紋元件與第五輸送螺紋元件相間串聯組成，第五輸送螺紋元件螺距P5≤P4；剪下螺紋實現對前端物料的補充剪下，逐漸降低門尼粘度，提高膠料的塑性，由輸送螺紋持續穩定向下段輸送物料，往復多次，實現機頭物料衡量均勻供給，使產品成型尺寸穩定，質量可靠。第二剪下螺紋元件、第三剪下螺紋元件與第一剪下螺紋元件相同或不同。
《用於再生橡膠粉精煉成型的多螺桿擠出裝置及精煉方法》的第二個目的是提供一種對再生橡膠粉進行精煉成型的多螺桿擠出裝置，採用上述螺桿進行同向/異向平行結構、品字結構或圓筒結構的排布。通過對傳統工藝作用的分解，採用不同形式的螺紋元件實現再生膠粉密閉、連續精煉成型，有效避免了傳統開放式生產技術污染嚴重、勞動效率低強度大及自動化程度低等缺點。多螺桿與單、雙螺桿比較，具有嚙合區多，產能大的優點。多螺桿嚙合區多，每增加一條螺桿嚙合區即可得到大於1的功效，從而實現膠料強力三維剪下，在相同長徑比的情況下大大提高螺桿對膠料的剪下、捏練功效，提高生產效率，減少設備造價及廠房投資。
《用於再生橡膠粉精煉成型的多螺桿擠出裝置及精煉方法》的第三個目的是提供一種對再生橡膠粉進行精煉的系統，包括計量餵料系統、剪下系統、冷卻系統及製冷系統；所述剪下系統採用如權利要求4所述的多螺桿擠出裝置；所述計量餵料系統為錐雙螺桿餵料裝置。優選的是：所述製冷系統為冷水機。優選的是：所述冷卻系統位於多螺桿擠出機機筒外部。
《用於再生橡膠粉精煉成型的多螺桿擠出裝置及精煉方法》的第四個目的是提供採用上述系統對再生橡膠粉精煉的方法，包括如下步驟：
1）0-80℃的再生膠粉通過計量餵料系統，由餵料頻率與餵料電流控制，進行衡量物料的餵料；
2）物料經過多螺桿擠出機精煉、成型，製備粒狀再生橡膠；
3）各區溫度由冷卻系統及製冷系統保持在0-100℃。
有益效果
1）採用密閉式擠出機替代開放式精煉機對再生膠粉進行精煉、捏練加工成型，提高產線自動化科技水平，有效避免開放式加工的污染難題，同時降低勞動定員及勞動強度；
2）採用嚙合效果好的多螺桿結構，產生1+1≥2的功效，實現對再生膠粉三維強力剪下，在同等長徑比條件下與單雙螺桿相比，可大大提高生產效率，同時產品質量；
3）採用輸送螺紋元件、剪下螺紋元件、反向螺紋元件、密煉螺紋元件及強力剪下螺紋元件進行組合，達到最優排布，有效避免膠料剪下不均勻造成質量波動、剪下不夠造成門尼粘度過高、剪下過度造成膠料主鏈斷裂嚴重從而降低性能等，實現對再生膠粉的最佳精煉、捏練處理，提高再生膠的加工性能。
附圖說明
圖1擠壓輸送段簡易示意圖
圖2剪下元件示意圖
圖3剪下、輸送螺紋元件示意圖
圖4反向螺紋元件示意圖
圖5密煉螺紋元件示意圖
圖6強力剪下螺紋元件示意圖
圖7《用於再生橡膠粉精煉成型的多螺桿擠出裝置及精煉方法》的一種螺桿形式示意圖
圖8單螺桿、雙螺桿與多螺桿嚙合對比示意圖
其中，1、1’、1”為輸送螺紋元件，2、2’、2”為剪下螺紋元件，3為反向螺紋元件，4為密煉螺紋元件，5為強力剪下螺紋元件，6為嚙合區。
技術領域
《用於再生橡膠粉精煉成型的多螺桿擠出裝置及精煉方法》涉及一種用於再生橡膠粉精煉成型的多螺桿擠出裝置及精煉方法，屬於廢橡膠循環利用領域。
權利要求
1.一種用於再生橡膠粉精煉的螺桿，其特徵在於：包括擠壓輸送段、剪下段及剪下輸送段；
擠壓輸送段依次包括第一輸送螺紋元件、第二輸送螺紋元件、第三輸送螺紋元件，三種輸送螺紋元件的螺距關係如下：第一輸送螺紋元件螺距P1＞第二輸送螺紋元件螺距P2＞第三輸送螺紋元件螺距P3，輸送螺紋元件之間設定至少一個第一剪下螺紋元件；
剪下段包括至少一個第二剪下螺紋元件和第四輸送螺紋元件，還可任選的與反向螺紋元件、密煉螺紋元件、強力剪下螺紋元件進行任意組合，第四輸送螺紋元件螺距P4≤P3；
剪下輸送段由至少一個第三剪下螺紋元件與第五輸送螺紋元件相間串聯組成，第五輸送螺紋元件螺距P5≤P4；
第二剪下螺紋元件、第三剪下螺紋元件與第一剪下螺紋元件相同或不同。
2.根據權利要求1所述的一種用於再生橡膠粉精煉的螺桿，其特徵在於：P2：P1=1/5-1/2，P3：P2=1/5-1/2。
3.根據權利要求2所述的一種用於再生橡膠粉精煉的螺桿，其特徵在於：強力剪下段為90°/60°/45°剪下螺紋元件的任意組合。
4.一種對再生橡膠粉進行精煉成型的多螺桿擠出裝置，其特徵在於：採用如權利要求1-3任一所述螺桿進行同向/異向平行結構、品字結構或圓筒結構的排布。
5.一種對再生橡膠粉進行精煉的系統，其特徵在於：包括計量餵料系統、剪下系統、冷卻系統及製冷系統；所述剪下系統採用如權利要求4所述的多螺桿擠出裝置；所述計量餵料系統為錐雙螺桿餵料裝置。
6.根據權利要求5所述的一種對再生橡膠粉進行精煉的系統，其特徵在於：所述製冷系統為冷水機。
7.根據權利要求6所述的一種對再生橡膠粉進行精煉的系統，其特徵在於：所述冷卻系統位於多螺桿擠出機機筒外部。
8.採用如權利要求5-7任一所述系統對再生橡膠粉精煉的方法，其特徵在於：包括如下步驟：
1）0-80℃的再生膠粉通過計量餵料系統，由餵料頻率與餵料電流控制，進行衡量物料的餵料；
2）物料經過多螺桿擠出機精煉、成型，製備粒狀再生橡膠；
3）各區溫度由冷卻系統及製冷系統保持在0-100℃。
實施方式
一種用於再生橡膠粉精煉的螺桿，包括擠壓輸送段、剪下段及剪下輸送段；
擠壓輸送段依次包括第一輸送螺紋元件1、第二輸送螺紋元件1’、第三輸送螺紋元件1”，三種輸送螺紋元件的螺距關係如下：第一輸送螺紋元件1螺距P1＞第二輸送螺紋元件1’螺距P2＞第三輸送螺紋元件1”螺距P3，輸送螺紋元件之間設定至少一個第一剪下螺紋元件2；
剪下段包括至少一個第二剪下螺紋元件2’和第四輸送螺紋元件，還可任選的與反向螺紋元件3、密煉螺紋元件4、強力剪下螺紋元件5進行任意組合，第四輸送螺紋元件螺距P4≤P3；
剪下輸送段由至少一個第三剪下螺紋元件2”與第五輸送螺紋元件相間串聯組成，第五輸送螺紋元件螺距P5≤P4；
第二剪下螺紋元件2’、第三剪下螺紋元件2”與第一剪下螺紋元件2相同或不同。
P2：P1=1/5-1/2，P3：P2=1/5-1/2。
強力剪下段為90°/60°/45°剪下螺紋元件的任意組合。
一種對再生橡膠粉進行精煉成型的多螺桿擠出裝置，採用上述螺桿進行同向/異向平行結構、品字結構或圓筒結構的排布。
一種對再生橡膠粉進行再生的系統，包括計量餵料系統、剪下系統、冷卻系統及製冷系統；所述剪下系統採用上述多螺桿擠出裝置；所述計量餵料系統為錐雙螺桿餵料裝置。
所述製冷系統為冷水機。
所述冷卻系統位於多螺桿擠出機機筒外部。
採用上述系統對再生橡膠粉精煉的方法，包括如下步驟：
1）0-80℃的再生膠粉通過計量餵料系統，由餵料頻率與餵料電流控制，進行衡量物料的餵料；
2）物料經過多螺桿擠出機精煉、成型，製備粒狀再生橡膠；
3）各區溫度由冷卻系統及製冷系統保持在0-100℃。
榮譽表彰
2020年7月14日，《用於再生橡膠粉精煉成型的多螺桿擠出裝置及精煉方法》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
