本實(shí)用新型涉及廢塑料再生利用，尤其是涉及一種廢塑料再生利用帶氣體保護(hù)與改性造粒一體化裝置。

背景技術(shù)：

塑料由于其具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、易于加工、價格低廉、輕便等優(yōu)點(diǎn)，得到日益廣泛的應(yīng)用。但塑料的平均使用壽命很短，以聚乙烯為例，平均壽命1.5年，因而每年僅中國就有大約3000萬噸廢塑料廢棄，造成嚴(yán)重污染。

熱塑性的廢舊塑料通過熱熔，可再生利用，其工藝要求簡單，易于實(shí)現(xiàn)，是典型的資源再生、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。

廢舊塑料在使用、廢棄過程中，由于混入的雜質(zhì)多，塑料成份混雜，物理化學(xué)性能各異，使得再生利用過程中極易產(chǎn)生二次污染和污染轉(zhuǎn)移。并且傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的再生材料品質(zhì)低劣，經(jīng)濟(jì)效益差。

隨著塑料行業(yè)往合金化、專業(yè)化方向發(fā)展，原生塑料成份日益復(fù)雜、特殊，也導(dǎo)致廢塑料的二次加工、再生利用的技術(shù)要求日益提高。

現(xiàn)有的塑料再生行業(yè)存在二個嚴(yán)重的難以克服的缺點(diǎn)：(一)鑒于廢舊塑料中，塑料成份混雜且在去除塑料雜質(zhì)過程中采用水洗，原材料含水率高，為了使其能熔融互熔，往往采取高溫加工，又往往造成低熔點(diǎn)組份過熱,氧化,斷鏈，造成產(chǎn)品品質(zhì)低劣，同時產(chǎn)生大量廢氣，造成嚴(yán)重二次污染。(二)廢舊塑料的改性通過添加改性藥劑，提高產(chǎn)品品質(zhì)是發(fā)展方向。目前通用的辦法是用廢舊塑料先熱熔生產(chǎn)初級“塑料米”，再與改性藥劑共混二次造粒。造成能耗大、改性效果差、成本高的嚴(yán)重缺點(diǎn)。

中國專利CN204640755U公開一種廢塑料再生利用中生產(chǎn)高流動性塑料的擠出造粒系統(tǒng)，設(shè)有擠出主機(jī)、第1擠出副機(jī)和第2擠出副機(jī)；擠出主機(jī)、第1擠出副機(jī)和第2擠出副機(jī)依次連接；所述擠出主機(jī)設(shè)有主電機(jī)、變速箱、筒體、螺桿主軸、底座、支架、銅套、出料口；變速箱與主電機(jī)軸連接，筒體設(shè)在支架上，筒體上設(shè)有加藥口和排氣口，螺桿主軸設(shè)在筒體內(nèi)，螺桿主軸上帶螺旋葉片，支架固設(shè)在底座上，在筒體上設(shè)有銷釘，銷釘穿過筒體壁伸入 筒體內(nèi)，所述銷釘為空心銷釘，銷釘內(nèi)腔設(shè)有溫控探頭。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于針對廢舊塑料加工利用中存在的上述問題，提供一種廢塑料再生利用帶氣體保護(hù)與改性造粒一體化裝置。

本實(shí)用新型設(shè)有單螺桿擠出造粒機(jī)、保護(hù)氣體儲罐、減壓調(diào)壓裝置、送氣管道、帶止回閥空心銷釘、單螺桿擠出機(jī)改性藥劑連接口、改性藥劑儲罐、攪拌器、下料口、計(jì)量送料螺桿、電加熱片、電熱控制箱、調(diào)速電機(jī)、出料口；

所述保護(hù)氣體儲罐的出口接減壓調(diào)壓裝置的入口，減壓調(diào)壓裝置的出口經(jīng)送氣管道接帶止回閥空心銷釘，攪拌器設(shè)在改性藥劑儲罐內(nèi)，改性藥劑儲罐的下料口與計(jì)量送料螺桿對接，在計(jì)量送料螺桿的外套筒上設(shè)有電加熱片，電加熱片與電熱控制箱電連接，計(jì)量送料螺桿的出料口與單螺桿擠出機(jī)改性藥劑連接口通過法蘭盤對接；調(diào)速電機(jī)與計(jì)量送料螺桿連接。

所述保護(hù)氣體儲罐可采用工業(yè)上常規(guī)使用的高壓氣瓶組，高壓氣瓶組內(nèi)裝有保護(hù)氣體，氣體壓力可為15～20kg，保護(hù)氣體可采用氮?dú)獾取?/p>

所述減壓調(diào)壓裝置可采用工業(yè)上常規(guī)的可調(diào)式減壓閥或可調(diào)式減壓表。通過減壓表的出口，用耐高壓的管道與帶止回閥空心銷釘連接。

在單螺桿擠出機(jī)的外套筒相應(yīng)熔融段與熟化段(約為螺桿外套筒總長的三分之一)適當(dāng)布置3～5個斷面，每個斷面對稱均勻取6～12個孔，孔徑約為套筒直徑的12～20分之一，并設(shè)有螺紋。在布置斷面的相應(yīng)位置，將單螺桿擠出機(jī)內(nèi)的主螺桿的螺棱切除相應(yīng)部分，切除部位的開口應(yīng)比銷釘直徑大4～6cm，避免主螺桿旋轉(zhuǎn)時與深入腔體內(nèi)的銷釘發(fā)生機(jī)械碰撞。

所述帶止回閥空心銷釘?shù)闹睆脚c單螺桿擠出機(jī)開孔的直徑相同，并加工螺牙，便于調(diào)節(jié)帶止回閥空心銷釘深入腔體的深度，使之適應(yīng)加工不同廢舊塑料的物料特性的需求。

送氣銷釘內(nèi)鉆6～8mm的通孔，孔的圓心與銷釘同心，并保證壁厚在2.5mm以上。(若機(jī)臺較小，銷釘直徑也相應(yīng)較小，可鉆較小的通孔。)送氣銷釘深入擠出造粒機(jī)腔體內(nèi)的一端，安裝止回球閥.鋼球直徑與送氣銷釘內(nèi)孔徑相同。以防止擠出造粒機(jī)工作時，若腔體內(nèi)熔體側(cè)壓力大于送氣壓力時，導(dǎo)致熔體回流，堵塞管道。并可根據(jù)加工不同物料時，選擇所需要的送氣點(diǎn)的數(shù)量和送氣點(diǎn)的位置。

所述帶攪拌裝置的改性藥劑儲罐可用不銹鋼板材制作成圓柱形罐體。其高度與直徑的比例為2:1左右。其容量視單螺桿擠出造粒的產(chǎn)能和添加改性藥劑的需求量而定。一般須保證連續(xù)生產(chǎn)時6～8h的需求量，以減少工作人員添料的工作量。

所述攪拌器，須精心設(shè)計(jì)攪拌葉片的形狀、長度、傾斜角度等工藝參數(shù)，以保證二種以 上的改性藥劑，包含顆粒料、粉劑料、片狀料，能按改性配方設(shè)計(jì)的比例，均勻翻動以同等比例連換送入造粒機(jī)的主機(jī)腔體內(nèi)。混料罐的下方開啟可控制的出料口，以保證物料(即改性藥劑)與計(jì)量送料螺桿的送料需求量相配。

計(jì)量送料螺桿與改性藥劑儲罐的下料口聯(lián)接長度視現(xiàn)場空間位置而定，但不少于2m。計(jì)量送料螺桿的直徑一般應(yīng)為主機(jī)直徑的三分之一左右，由調(diào)速電機(jī)帶動。通過調(diào)整主機(jī)轉(zhuǎn)速，可調(diào)整送料量。在主機(jī)的變徑螺桿的減壓端(即主機(jī)內(nèi)熔體側(cè)壓力最小處)開口，與計(jì)量送料螺桿對接，以保證改性藥劑能順利進(jìn)入造粒機(jī)腔體內(nèi)，使廢舊塑料的熔體與改性藥劑的熔體能充分混合均勻。

計(jì)量送料螺桿的外套筒加裝可調(diào)溫的加熱溫控系統(tǒng)。按照改性藥劑配方的各種組份，確定所需的熔融溫度，使得改性藥劑在輸送過程中同時形成熟化、均勻度較好的熔體而送入主機(jī)腔體內(nèi)。

本實(shí)用新型具有以下突出優(yōu)點(diǎn)：

如前所述，由于廢舊塑料含雜質(zhì)多，熔點(diǎn)不一，在再生利用加工前需清洗，原材料含水率高，空氣中氧氣不可避免進(jìn)入造粒機(jī)熔體。傳統(tǒng)生產(chǎn)方式為促使不同組份塑料形成熔體并減少熔體內(nèi)摩擦力，往往將加工溫度提高至400℃左右，甚至更高。在高溫條件下，水蒸氣、氧氣對高分子聚合物的塑料破壞極大，超過塑料的裂解溫度，造成嚴(yán)重?cái)噫?，產(chǎn)生大量廢氣污染環(huán)境，產(chǎn)品變脆，品質(zhì)低下。本實(shí)用新型通過送氣銷釘將保護(hù)氣體以一定的壓力送入造粒機(jī)腔體內(nèi)，通過保護(hù)氣體的分氣壓，將水蒸氣和氧氣擠走，對塑料熔體進(jìn)行惰性氣體保護(hù)。從而避免了高分子聚合物的斷鏈，使品質(zhì)得到極大改善。

塑料的熔融及其塑化均勻程度取決于(一)加工溫度。溫度高時，塑料熔融較快，但過熱時造成塑料分解，如聚乙烯的分解溫度為310℃，其他塑料也大體在310～350℃左右。(二)機(jī)械摩擦、攪拌、擠壓產(chǎn)生的剪切變稀，也使塑料熔融塑化，加大機(jī)械剪切變稀的作用可相應(yīng)降低加工溫度，實(shí)現(xiàn)塑料加工中的低溫加工擠出的原則。本實(shí)用新型中的帶止回閥的空心送氣銷釘插入造粒機(jī)腔體內(nèi)12～18mm左右(視造粒機(jī)螺棱高度而定)并與螺棱斷面有2～3mm間隙。這樣進(jìn)入熔融段、塑化段的廢舊塑料的熔體每轉(zhuǎn)一圈，便與空心銷釘?shù)拈g隙發(fā)生一次擠壓，搓揉，總的發(fā)生幾十次(與銷釘根數(shù)相同)搓揉，產(chǎn)生極大的剪切效應(yīng)，使熔體混合均勻。為此，可降低加工溫度100～150℃左右。以加工廢舊聚乙烯為例(約占廢舊塑料總數(shù)的48％)可保證熔體的實(shí)際溫度在200～220℃。從而避開聚乙烯310℃的分解溫度，極大的改善再生塑料的物理化學(xué)性能。

如前述，廢舊塑料的成份復(fù)雜，再生利用后，產(chǎn)品品質(zhì)低劣，使其使用受極大限制。因 而近年塑料改性發(fā)展迅猛。通過添加增塑劑、增熔劑、增強(qiáng)增韌劑等，提高和改善塑料的品質(zhì)是很好的發(fā)展方向。但廢舊塑料改性為使改性藥劑與廢舊塑料熔體能較均勻的混合，往往采用“二次造?！钡膫鹘y(tǒng)工藝?！岸卧炝！彪m可達(dá)到改性和提高塑料品質(zhì)的目的，但其缺點(diǎn)是：

(一)作為再生塑料的主體的廢舊塑料熔體經(jīng)冷卻，造粒成顆粒料，然后與改性藥劑共混，再熱熔造粒，則第一遍造粒的能耗無形中浪費(fèi)掉了。

(二)改性藥劑與“初級料米”按比例共混二次熔融，雖可保證改性配方的百分比有效合理，但許多改性藥劑與“初級料米”熔點(diǎn)不同，很難找到幾種成分都適應(yīng)的溫度，使改性作用須打折扣，或增加價格昂貴的改性藥劑的用量。

本實(shí)用新型采用帶加熱溫控裝置的計(jì)量送料系統(tǒng)，將改性藥劑按配方比例在該裝置中預(yù)處理成熔體再與造粒主機(jī)的廢舊塑料熔體按比例混合。集“造?！迸c“改性”一次性完成，從而節(jié)省了近40％的能耗。并且可分別控制主機(jī)中廢舊塑料熔體溫度和改性藥劑的熔融溫度，使二者各得其所，達(dá)到最佳效果。

本實(shí)用新型之所以能實(shí)現(xiàn)一次改性造粒，得益于送氣空心銷釘?shù)臄嚢钄D壓搓揉的剪切作用。由于改性藥劑的熔體是預(yù)加熱成熔融狀態(tài)，在造粒機(jī)的熔融塑化段擠入，與主機(jī)的廢舊塑料熔體混合，其混合行程比“二次造?！钡墓不煨谐潭蹋覝囟容^低。但由于幾十根的空心銷釘剪斷作用，相當(dāng)于二種熔體混合后經(jīng)幾十次的“搓揉”，擠壓，混合，因而混合均勻，達(dá)到預(yù)期的效果。并且在這種混合是在氣體保護(hù)條件下進(jìn)行，使得共混改性(包括增減融、接技、輕度交聯(lián)等)作用效率大大提高。

本實(shí)用新型的另一重大優(yōu)點(diǎn)在于廣泛的適用性，可適合于PE、PP、PET等廢舊塑料的膜料、塊料預(yù)處理后的加工制作。投資少，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良，節(jié)能效果明顯。以聚乙烯膜料(包括紙廠廢料、大棚農(nóng)用膜、地膜等)為例，其效果如表1所示(改性藥劑配方相同的條件下)。

表1

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)組成示意圖。

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的改性藥劑計(jì)量送料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成示意圖。

具體實(shí)施方式

參見圖1和2，本實(shí)用新型實(shí)施例設(shè)有單螺桿擠出造粒機(jī)1、保護(hù)氣體儲罐2、減壓調(diào)壓裝置3、送氣管道4、帶止回閥空心銷釘5、單螺桿擠出機(jī)改性藥劑連接口6、改性藥劑儲罐7、攪拌器8、下料口9、計(jì)量送料螺桿10、電加熱片11、電熱控制箱12、調(diào)速電機(jī)13、出料口14；所述保護(hù)氣體儲罐2的出口接減壓調(diào)壓裝置3的入口，減壓調(diào)壓裝置3的出口經(jīng)送氣管道4接帶止回閥空心銷釘5，攪拌器8設(shè)在改性藥劑儲罐7內(nèi)，改性藥劑儲罐7的下料口9與計(jì)量送料螺桿10對接，在計(jì)量送料螺桿10的外套筒上設(shè)有電加熱片11，電加熱片11與電熱控制箱12電連接，計(jì)量送料螺桿10的出料口14與單螺桿擠出機(jī)改性藥劑連接口6通過法蘭盤對接；調(diào)速電機(jī)13與計(jì)量送料螺桿10連接。

所述保護(hù)氣體儲罐2可采用工業(yè)上常規(guī)使用的高壓氣瓶組，高壓氣瓶組內(nèi)裝有保護(hù)氣體，氣體壓力可為15～20kg，保護(hù)氣體可采用氮?dú)獾取?/p>

所述減壓調(diào)壓裝置3可采用工業(yè)上常規(guī)的可調(diào)式減壓閥或可調(diào)式減壓表。通過減壓表的出口，用耐高壓的管道與帶止回閥空心銷釘連接。

在單螺桿擠出機(jī)的外套筒相應(yīng)熔融段與熟化段(約為螺桿外套筒總長的三分之一)適當(dāng)布置3～5個斷面，每個斷面對稱均勻取6～12個孔，孔徑約為套筒直徑的12～20分之一，并設(shè)有螺紋。在布置斷面的相應(yīng)位置，將單螺桿擠出機(jī)內(nèi)的主螺桿的螺棱切除相應(yīng)部分，切除部位的開口應(yīng)比銷釘直徑大4～6cm，避免主螺桿旋轉(zhuǎn)時與深入腔體內(nèi)的銷釘發(fā)生機(jī)械碰撞。

所述帶止回閥空心銷釘?shù)闹睆脚c單螺桿擠出機(jī)開孔的直徑相同，并加工螺牙，便于調(diào)節(jié)帶止回閥空心銷釘深入腔體的深度，使之適應(yīng)加工不同廢舊塑料的物料特性的需求。

送氣銷釘內(nèi)鉆6～8mm的通孔，孔的圓心與銷釘同心，并保證壁厚在2.5mm以上。(若機(jī)臺較小，銷釘直徑也相應(yīng)較小，可鉆較小的通孔。)送氣銷釘深入擠出造粒機(jī)腔體內(nèi)的一端，安裝止回球閥，鋼球直徑與送氣銷釘內(nèi)孔徑相同。以防止擠出造粒機(jī)工作時，若腔體內(nèi)熔體側(cè)壓力大于送氣壓力時，導(dǎo)致熔體回流，堵塞管道。并可根據(jù)加工不同物料時，選擇所需要的送氣點(diǎn)的數(shù)量和送氣點(diǎn)的位置。

輸送保護(hù)氣體的帶止回閥的空心銷釘須用不銹鋼或紫銅棒加工、防止生銹后不利拆卸、檢修?？招匿N釘通過高壓軟管與保護(hù)氣體的儲罐的減壓閥連接。

布置空心送氣銷釘?shù)臄嗝嫦鄬?yīng)的擠出機(jī)螺桿的螺梭部分，需切除比空心銷釘大4～6mm的缺口。銷釘安裝完畢，并調(diào)整深度后，須緩慢轉(zhuǎn)動擠出機(jī)螺桿，確認(rèn)螺桿轉(zhuǎn)動自如，與銷 釘沒有機(jī)械刮擦、碰撞方可投入使用。

改性藥劑儲罐及攪拌器均用不銹鋼制作。攪拌器的葉片形狀必須反復(fù)試驗(yàn)，保證不同形狀的改性藥劑(如粉料，顆粒料，小片狀料)能混合均勻，以計(jì)設(shè)配方的同等配比輸出，方可使用。

改性藥劑儲罐的計(jì)量送料螺桿與調(diào)整電機(jī)連接。與主機(jī)對接前須做單機(jī)定量調(diào)試。測定不同轉(zhuǎn)速，不同溫度條件下輸送改性藥劑的數(shù)量，保證與主機(jī)聯(lián)機(jī)后，能按改性配方的要求定量輸入改性藥劑，與主機(jī)熔體混合。

實(shí)施時先對單螺桿擠出機(jī)預(yù)熱，至設(shè)定溫度時，開動主機(jī)，投入經(jīng)過處理的廢舊塑料。同時開啟保護(hù)氣體儲罐的減壓閥，調(diào)節(jié)保護(hù)氣體的壓力，使之略大于擠出機(jī)腔體內(nèi)的側(cè)壓力，并隨時注意觀察壓力和流量的變化。并關(guān)注擠出機(jī)排氣口排出的氣體應(yīng)是水蒸氣為主的白煙，而無異味黑煙產(chǎn)生，即達(dá)較良好的工作狀態(tài)。

在單螺桿擠出機(jī)加溫預(yù)熱時，將改性藥劑投入儲罐內(nèi)，并對計(jì)量送料螺桿預(yù)熱至設(shè)定溫度。在保護(hù)氣體送氣2～3min，并氣壓氣流穩(wěn)定時，即開啟計(jì)量螺桿的調(diào)速電機(jī)，至額定的送料量。

改性藥劑輸入后的2～3min后，即可觀察擠出機(jī)的熔體的性狀，看其熔體是否充分熔融，特別是高熔點(diǎn)的組份是否充分熔融混合均勻，并取熔體樣本，用高溫水銀溫度計(jì)(300℃刻度)測量熔體溫度。如不理想可適當(dāng)調(diào)整主機(jī)，及改性藥劑計(jì)量送料螺桿的工作溫度。

根據(jù)本工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品必須每2h取一次樣，送至檢驗(yàn)中心測試再生塑料的物理化學(xué)指標(biāo)，鑒定其改性效果，積累數(shù)據(jù)以便合理適度調(diào)整。

本實(shí)用新型在傳統(tǒng)單螺桿擠出造粒機(jī)的外套筒上適當(dāng)位置開孔，加裝帶止回閥的空心銷釘。銷釘一端伸入擠出造粒機(jī)的腔體內(nèi)，另一端與保護(hù)氣體的儲罐連接。在改性藥劑的儲罐下方，加裝計(jì)量送料螺桿，將預(yù)加熱處理的改性藥劑以熔體形式定量擠入單螺桿造粒機(jī)的熔融段與廢舊塑料在主機(jī)中的熔體均勻混合。完成造粒與共混改性一次完成。