一种制鞋废料处理装置及其处理工艺 |
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| 申请号 | CN202210500983.X | 申请日 | 2022-05-10 | 公开(公告)号 | CN114939940B | 公开(公告)日 | 2024-04-02 |
| 申请人 | 瑞安市大虎鞋业有限公司; | 发明人 | 陈民; 陈志国; 吴隆伟; 宋碧如; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及废 鞋 料回收技术领域，具体涉及一种 制鞋 废料处理装置及其处理工艺，包括： 粉碎 单元、第一储料罐、第二储料罐、混料单元、分料单元、螺杆 挤出机 构；所述粉碎单元采用谐振移动的切割方式粉碎 橡胶 废鞋料；所述第一储料罐存储原橡胶粉；所述第二储料罐存储粉碎单元粉碎后的废胶粉；所述混料单元承接原橡胶粉与废胶粉并将其混合；所述分料单元安装于粉碎单元上用于输送废胶粉；所述 螺杆挤出机 构将混合原橡胶粉与废胶粉加热成凝胶和溶胶共存的粘稠物；本发明的处理装置对橡胶废鞋料进行切割粉碎并实现对橡胶废鞋料的粉碎收集及橡胶废料的粉碎 脱硫 两种工艺流程，实现废料通过机械加热垫方式进行脱硫回收。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种制鞋废料处理装置，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 一种制鞋废料处理装置及其处理工艺技术领域背景技术[0003] 制鞋产生的橡胶废料主要来源于鞋底，大量的废旧橡胶造成了比塑料污染更严重的黑色污染，但目前部分技术可实现橡胶回收再生。现代的橡胶再生方法中包括了化学脱硫、热脱硫、机械脱硫等；其中化学脱硫需要催化剂使多硫交联键断裂，其反应时间较长、会产生污染气体；其中热脱硫需要在较高温度下进行且无需化学助剂的情况下废橡胶脱，采用微波加热时需要精确地控制微波能，否则只破坏硫‑硫键和碳‑碳键而不会破坏硫‑碳键，影响脱硫效果；其中机械脱硫则使用由铁和铜合金制成的筛网进行往复振筛，不仅需要较长时间，且脱硫率仅在50%左右。 [0004] 在一些研究过程中，也尝试用热化学或热机械的方式进行脱落反应。我们也基于此尝试将橡胶废鞋料研磨成粉后与原橡胶粉采用热机械方式混合熔融，实现硫磺交联键断裂。其中废胶粉与原橡胶粉混合的混合度较低时，熔融过程中难以实现硫磺交联键的快速断裂。通过延长熔融的方式实现充分脱硫极大的降低了脱落的效率。此外我们采用现磨的废胶粉与原橡胶粉混合时，现磨的废胶粉具有一定的粘性，容易粘附在搅拌组件上。因此我们设计提供了一种制鞋废料处理装置及其处理工艺。通过实现优先混合的方式提高熔融脱硫的效率，且有效避免了混合粘连的问题。 发明内容[0005] 本发明的目的是为了解决上述背景技术中提及问题而提出的一种制鞋废料处理装置及其处理工艺。 [0006] 为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案： [0008] 所述粉碎单元采用谐振移动的切割方式用于将橡胶废鞋料粉碎； [0009] 所述第一储料罐用于存储原橡胶粉； [0010] 所述第二储料罐用于存储粉碎单元粉碎后的废胶粉； [0012] 所述分料单元安装于粉碎单元上，用于粉碎单元与第二储料罐或混料单元的连通； [0013] 所述螺杆挤出机构与混料单元连通，将混合原橡胶粉与废胶粉加热成凝胶和溶胶共存的粘稠物。 [0014] 优选的，还包括机箱，所述粉碎单元、第一储料罐、第二储料罐、混料单元及分料单元均安装于机箱内部。 [0015] 优选的，所述粉碎单元包括盛放橡胶废鞋料的第一箱体、刀片及驱动刀片旋转的第一电机；所述刀片固定于第一杆体上对橡胶废鞋料进行粉碎；所述第一箱体内部固定有与第一杆体滑动连接并控制其谐振运动的弹性组件；所述第一电机安装于粉碎单元外部并在弹性组件中与刀片的杆体传动配合。 [0016] 优选的，所述弹性组件包括固定于第一箱体内壁上的活塞管；所述第一杆体端部穿入并限制于活塞管内部滑动，所述活塞管内部一端放置有让第一杆体移动的弹性件、另一端粘接有橡胶垫，所述第一杆体一端通过第一进气管连接有气泵，所述气泵通过向活塞管内部充气或抽气改变第一杆体的移动幅度。 [0018] 优选的，所述混料单元包括锥形混料器、增压泵、两个围绕锥形混料器呈中心对称的进料管；两个所述进料管与锥形混料器的柱体部连通，所述增压泵上连接固定有分别与两个进料管连通的第二进气管。 [0019] 优选的，所述锥形混料器的柱体部固定有挡块，所述挡块上开设有促进废胶粉与原橡胶粉循环混合的凹槽。 [0020] 优选的，所述分料单元包括固定在第一箱体外部并与其连通的三通阀，所述三通阀一端与通过软管与第二储料罐连通、另一端与其中一个进料管连通。 [0021] 优选的，螺杆挤出机构包括罩体、螺杆、驱动螺杆转动的第二电机； [0022] 所述罩体上开设有供螺杆穿入的通孔，所述所述通孔的端部固定与螺杆滑动配合的螺旋齿，所述罩体侧边安装有输送废胶粉与原橡胶粉的输料管； [0024] 所述第一螺旋套、第二螺旋套套接于导热转轴上用于输送废胶粉与原橡胶粉；所述导热转轴对废胶粉与原橡胶粉进行加热熔融，所述套管与螺旋齿滑动配合限制熔融废胶粉与原橡胶粉的析出速率。 [0025] 一种制鞋废料处理工艺，包括以下步骤： [0026] S1、制备废胶粉，将橡胶废鞋料投入粉碎单元的第一箱体内部，采用谐振移动的旋转刀片进行粉碎； [0027] S2、存储废胶粉，在第一箱体产生的废胶粉采用分料单元输送到第二储料罐中进行保存； [0028] S3、混合废胶粉与原橡胶粉；将第一箱体内部产生的废胶粉通过分料单元输送到混料单元中，同时将第一储料罐存储的原橡胶粉添加到混料单元，并利用风压促使旋转混合； [0029] S4、废胶粉的脱硫加热，将混合废胶粉与原橡胶粉的加入螺杆挤出机构中，利用螺杆对废胶粉与原橡胶粉进行加热熔融，熔融状态下通过溶胶分数增加，让平均相对分子质量大幅下降，产生大量不饱和共轭键； [0031] 与现有技术相比，本发明提供了一种制鞋废料处理装置及其处理工艺，具备以下有益效果： [0033] 2、本发明采用原橡胶粉与废胶粉与混合在230℃至280℃螺杆上加热熔融产生凝胶和溶胶共存的粘稠物，实现硫磺交联键的断裂，实现高效脱硫。 [0034] 3、本发明采用粉碎单元通过分料单元与混料单元连接，可将粉碎后的废胶粉直接与原橡胶粉混合；也可采用粉碎单元通过分料单元与第二储料罐连接进行废胶粉的存储；实现制鞋废料的高效处理。 [0035] 4、本发明采用活动设置的第一杆体分层安装刀片，并将中间刀片的上下层进行倾斜设置，其倾斜角度依次增大，在建立振荡式转动粉碎同时，让刀口更好的橡胶废料接触，此外振荡式的切割方式可实现少量刀片完成大面积的粉碎。 [0037] 图1为本发明的整体结构示意图； [0038] 图2为本发明的机箱前侧剖面后正视结构示意图； [0039] 图3为本发明的机箱侧边剖面后正视结构示意图； [0040] 图4为本发明的第一箱体剖面后粉碎单元整体结构结构示意图； [0041] 图5为本发明的活塞管剖面后弹性组件与第二杆体拆分结构示意图； [0042] 图6为本发明的混料单元结构示意图； [0043] 图7为本发明的锥形混料器剖面结构示意图； [0044] 图8为本发明的挡块上开设弧形槽时锥形混料器剖面结构示意图； [0045] 图9为本发明的挡块顶部剖面结构示意图； [0046] 图10为本发明的分料单元剖面结构示意图； [0047] 图11为本发明的罩体剖面后螺杆挤出机构结构示意图； [0048] 图12为本发明的螺杆结构示意图。 [0049] 图中标号说明：100、粉碎单元；101、第一箱体；102、刀片；103、第一电机；104、第一杆体；105、弹性组件；1051、活塞管；1052、弹性件；1053、橡胶垫；106、第二杆体；107、扬尘板；200、第一储料罐；300、第二储料罐；400、混料单元；401、锥形混料器；402、增压泵；403、第二进气管；404、挡块；405、凹槽；406、进料管；407、弧形槽；500、分料单元；501、三通阀；502、阀芯；503、电磁开关；600、螺杆挤出机构；601、罩体；602、螺杆；6021、导热转轴；6022、第一螺旋套；6023、第二螺旋套；6024、套管；603、第二电机；604、螺旋齿；605、输料管；700、机箱。 具体实施方式[0050] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0051] 下面结合实施例对本发明作进一步的描述。 [0052] 实施例1： [0053] 一种制鞋废料处理装置，包括：粉碎单元100、第一储料罐200、第二储料罐300、混料单元400、分料单元500、螺杆挤出机构600； [0054] 粉碎单元100采用谐振移动的切割方式用于将橡胶废鞋料粉碎； [0055] 第一储料罐200用于存储原橡胶粉； [0056] 第二储料罐300用于存储粉碎单元100粉碎后的废胶粉； [0057] 混料单元400用于承接原橡胶粉与废胶粉，并采用风压旋流混料将原橡胶粉与废胶粉混合； [0058] 分料单元500安装于粉碎单元100上，用于粉碎单元100与第二储料罐300或混料单元400的连通； [0059] 螺杆挤出机构600与混料单元400连通，将混合原橡胶粉与废胶粉加热成凝胶和溶胶共存的粘稠物。 [0060] 下面结合附图吗，对本申请的实施方式进行详细说明： [0061] 请参阅图1‑3，在本申请的实施例中，粉碎单元100、第一储料罐200、第二储料罐300、混料单元400及分料单元500均安装于机箱700内部。此外机箱700侧边安装了取放第二储料罐300的柜门及促进电气设备散热的通风格栅，机箱700顶部还开设了限位槽，用于放置投放原橡胶粉第一料槽及投放橡胶废鞋料第二料槽。 [0062] 请参阅图4‑5，在本申请的实施例中，用于将橡胶废鞋料粉碎的粉碎单元100包括了第一箱体101、刀片102、第一电机103等；第一箱体101采用柱状设计，在上部侧边或顶端偏离中心的位置安装第二料槽，用于添加橡胶废鞋料；多个刀片102分层设计安装在第一杆体104上，第一箱体101内部固定了弹性组件105，将第一杆体104端部插入弹性组件105内部与其滑动连接，第一电机103安装于第一箱体101外侧并通过弹性组件105与第一杆体104传动配合，驱使刀片102旋转。 [0063] 具体的是，弹性组件105包括了活塞管1051、弹性件1052、气泵、橡胶垫1053等；活塞管1051固定在第一箱体101顶端中部，将第一杆体104顶部呈T型延伸到活塞管1051内部后进行滑动配合，在活塞管1051的顶端粘上橡胶垫1053，在活塞管1051的底端放置有弹性件1052，并让弹性件1052与第一杆体104接触，第一箱体101顶端中部穿入一个转轴，转轴底部插入第一杆体104内部并与其上下滑动配合，其中转轴底部侧壁焊接多个齿条，实现转轴与第一杆体104的水平啮合连接，第一电机103与转轴传动配合，并驱使第一杆体104旋转。 [0064] 活塞管1051在常压状态下，弹性件1052顶起第一杆体104使其顶端处于活塞管1051中部，第一杆体104底端不与第一箱体101底端接触，在第一电机103的驱使下第一杆体 104开始旋转，并逐步出现上下振荡，此外与刀片102接触的橡胶废鞋料也会促使第一杆体 104上下振荡。本申请采用少量的刀片102便可实现大范围的切割目的。 [0065] 此外，活塞管1051通过第一进气管连接了气泵，一方便可通过气泵对活塞管1051内部充气或排气促进第一杆体104上下振荡；另一方面，采用气泵对活塞管1051内部进行一次性充气或排气，通过改变活塞管1051内部压强，使第一杆体104顶部处于活塞管1051的最高点或最低点，避免振荡，提供稳定旋转的第一杆体104。扩大了第一杆体104及刀片102使用的灵活性。 [0066] 其中，第一箱体101底面采用弧面设计，并在中部开设了安装滤网的出料口，在第一箱体101的端部放置有侧边焊接有第二齿条的第二杆体106，第二杆体106局部及第二齿条插入第一杆体104内部与其水平方向转动配合、竖直方向滑动配合，在第二杆体106侧边固定了多个与第一箱体101底面接触的扬尘板107，扬尘板107采用倾斜设置，扬尘板107用于通过第一杆体104的配合，扬起部分堆积的废胶粉，防尘出料口堵塞，促进废胶粉的反复切割。 [0067] 需要提及的是，刀片102分层安装在第一杆体104上时，位于中部的刀片102水平设置，其上层或下层的刀片102采用倾斜设置，且倾斜角度依次递增。便于刀口与扬起或投放的橡胶废鞋料的接触。 [0068] 请参阅图6‑9，在本申请的实施例中，混料单元400采用免于搅拌的将废胶粉与原橡胶粉混合。具体是，混料单元400由锥形混料器401、增压泵402、进料管406等组成；锥形混料器401用于废胶粉与原橡胶粉混合包括上层的柱体部及下层的锥体部，在柱体部的侧边呈中心对称连通了两个进料管406，进料管406沿柱体部内壁的切线处与其连通，一个进料管406与分料单元500连接，用于输送废胶粉，另一个进料管406与第一储料罐200连通，用于输送原橡胶粉，两个进料管406均采用金属或塑料制作的硬质管道，另外在进料管406的弯折处连通第二进气管403，维持第二进气管403与进料管406的夹角小于或等于90°，与储气罐连接的增压泵402通过第二进气管403同时向两个进料管406泵送空气，提高废胶粉与原橡胶粉的流动速度，并使其在锥形混料器401中沉降。 [0069] 同时增压泵402与第二进气管403的设计可用于疏通管道，避免废胶粉与原橡胶粉的沾接或堆积。 [0070] 此外，柱体部的顶端中部固定了柱状的挡块404，在挡块404的底面开设球状或锥形的凹槽405，锥体部旋转的废胶粉与原橡胶粉会出现一定的分层，较大颗粒胶粉，会处于旋转的中部并向上移动，通过设计凹槽405时，回流的胶粉在凹槽405处变向回流，加速沉降。 [0071] 在一些实施方式中，如图8‑9所示，凹槽405上还均匀开设了混料旋转方向弯曲的弧形槽，混合胶粉在进入凹槽405后，由弧形槽处重新进入旋转区，可加速大颗粒胶粉的回流沉降，且通过中部设计的凹槽405及弧形槽可避免大颗粒胶粉触碰挡块404后随意扩散，破坏原有的旋转状态。 [0072] 需要提及的是，锥体部用于促进废胶粉与原橡胶粉的旋转，可通过增大锥体部的倾角与括大出料口，减少胶粉大小颗粒间的分层。 [0073] 在一些实施方式中，增压泵402采用第三进气管道与第一箱体101连通，用于第一箱体101内部的风力冲洗。 [0074] 请参阅图10，在本申请的实施例中，分料单元500采用三通阀501设计，三通阀501的顶部与第一箱体101连通，三通阀501的底部一端与第二储料罐300、另一端与其中一个进料管406连通，三通阀501的阀芯502通过电磁开关503控制，阀芯503顶部常通、底部与其中一端连通。用于将废胶粉存储或脱硫处理。 [0075] 请参阅图11‑12，在本申请的实施例中，用于废胶粉与原橡胶粉加热熔融的对螺杆挤出机构600由罩体601、螺杆602、第二电机603等组成；罩体601上有供螺杆602穿入的通孔，螺杆602穿入通孔后受第二电机603驱使在其中旋转，在罩体601侧边安装有输送废胶粉与原橡胶粉的输料管605，混合的胶粉在螺杆602的加热与驱使下形成熔融成粘稠状析出。 [0076] 其中，螺杆602是由导热转轴6021、第一螺旋套6022、第二螺旋套6023及套管6024等组成；在螺杆602上依次套接第一螺旋套6022、第二螺旋套6023及套管6024；输料管605将胶粉投放在第一螺旋套6022位置，在第一螺旋套6022的旋转下向第二螺旋套6023位置，第二螺旋套6023的螺旋叶片呈中心对称分布，在旋转过程中进行一个往复的移动，完成胶粉的熔融与混合，并在持续输出的胶粉挤压下向套管6024处移动。其中套管6024位置的罩体601设置了螺旋齿604，并与套管6024接触配合后螺旋齿604的齿距间隙用于析出熔融的胶粉。 [0077] 实施例2： [0078] 一种制鞋废料处理工艺，包括以下步骤： [0079] S1、制备废胶粉，将橡胶废鞋料投入粉碎单元100的第一箱体101内部，采用谐振移动的旋转刀片102进行粉碎； [0080] S2、存储废胶粉，在第一箱体101产生的废胶粉采用分料单元500输送到第二储料罐300中进行保存； [0081] S3、混合废胶粉与原橡胶粉；将第一箱体101内部产生的废胶粉通过分料单元500输送到混料单元400中，同时将第一储料罐200存储的原橡胶粉添加到混料单元400，并利用风压促使旋转混合； [0082] S4、废胶粉的脱硫加热，将混合废胶粉与原橡胶粉的加入螺杆挤出机构600中，利用螺杆602对废胶粉与原橡胶粉进行加热熔融，熔融状态下通过溶胶分数增加，让平均相对分子质量大幅下降，产生大量不饱和共轭键； [0083] S5、检测硫磺交联键，采用差示扫描量热法或红外光谱法等，对熔融状态下熔融后的凝胶和溶胶组分的硫磺交联键。 [0084] 本申请中的橡胶制鞋废料处理的工艺，包括对橡胶废鞋料的粉碎收集及橡胶废料的粉碎脱硫，在S1‑S2工艺流程中，将橡胶废鞋料进行粉碎后存储于第二储料罐300中；在S1、S3、S4、S5的工艺流程中，将橡胶废鞋料进行粉碎后与原橡胶粉混合，采用螺杆602挤出的方式进行加热搅拌形成熔融状态下的混合粘稠物； [0085] 其中，制备废胶粉中，在第一箱体101内部采用互滑动的第一杆体104固定刀片102，并在第一电机103的驱使旋转的同时进形上下往复移动，让刀片102在第一杆体104上分层，维持中间的的刀片102后，其上层与下层的刀片102均倾斜设置，并且且倾斜角度依次递增。 [0086] 其中，混合废胶粉与原橡胶粉中，采用负压泵送的方式将废胶粉与原橡胶粉分别加入混料单元400的锥形混料器401中，借助风力让流动实现旋转混合，避免了搅拌和清理的问题。 [0087] 其中，废胶粉的脱硫加热中，将螺杆602加热至230℃至280℃之间混合后的废胶粉与原橡胶粉在与螺杆602接触后进行加热，形成粘稠物，采用差示扫描量热法检测粘稠物的中主键的变化，加热过溶胶分数增加，而平均相对分子质量大幅下降。随着熔融的持续进行，溶胶的相对分子质量继续增大；而且在相对分子质量较高的溶胶部分会产生大量不饱和共轭键降低了主链的移动性，使再生材料中无硫磺交联键。 [0088] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的保护范围。 |
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