Способ измельчения полимерных материалов и устройство для его осуществления

 

Использование: переработка полимерного отхода материала. Сущность изобретения: измельчение материала осуществляют в водной среде при соотношении массы материала к массе жидкости 0,2 - 1,0, а скорость вращения режущего узла выбирают в пределах 20 - 50 м/с. Измельчение производят в устройстве, в котором решетка и режущий узел выполнены в виде расположенных с зазором друг относительно друга полых усеченных конусов, открытых со стороны больших оснований с перфорированными боковыми стенками. Угол наклона стенок выбирают равным 25 - 75С. Решетка установлена с возможностью осевого перемещения. Измельчаемый материал циркулирует в емкости до достижения требуемого размера частиц. 2 с. п. ф-лы, 2 ил. , 1 табл.

Изобретение относится к технологии и технике переработки полимерного материала, например отходов полимерного производства полиэтиленовой пленки, полупродуктов резинового производства, и может найти применение в химической промышленности, а также в индустрии стройматериалов.

Известен способ, в котором измельчение полимерных материалов осуществляется режущими устройствами. Для интенсификации процесса размола используют вспомогательные вещества. Для устранения плавления полиэтилена при измельчении в данном способе используют охлажденный воздух.

Недостатком известного способа является использование дополнительных веществ, загрязняющих исходный продукт, сложность процесса.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ измельчения полимерных материалов, при котором материал подают между подвижным и вращающимся режущими устройствами.

Недостатками данного способа является неудовлетворительная степень измельчения, повышение температуры при измельчении, в результате чего наблюдается налипание материала на режущие элементы.

Известно устройство для измельчения полимерных материалов, содержащее вертикальный цилиндрический корпус со статором из режущих элементов, загрузочный бункер и ротор. На валу ротора укреплен роторный диск с отходящими от него лопатками. Статор содержит основание и ряд измельчающих элементов, проходящих от основания к входному отверстию статора и рассредоточенных по окружности вокруг вала ротора. Каждый статорный элемент имеет режущую кромку для измельчения материала.

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, нерациональное взаимное расположение режущих элементов, снижающее эффективность работы при больших скоростях вращения вала, т. к. возможны недопустимые перегрузки на режущие элементы и смятие измельчаемого материала.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является устройство для измельчения полимерных материалов, содержащее корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, размещенный в нем неподвижный режущий узел в виде решетки и расположенный концентрично решетке внутри нее связанный с приводом вращения режущий узел.

Данное устройство сложно и трудоемко в изготовлении, затруднена заточка режущих кромок. В устройстве невозможно измельчать материал в виде пленки и волокнистого материала в промышленных условиях. Производительность устройства невысока для избежания заклинивания режущего узла. Расход электроэнергии на 10 кг измельчаемого материала 5-8 кВт/ч.

Задачей настоящего способа является обеспечение качественного измельчения. Это достигается тем, что в способе измельчения материал подают между неподвижным и вращающимся режущими узлами согласно изобретению. Измельчение полимерного материала осуществляют в водной среде при соотношении массы материала к массе жидкости 0,2-1,0, а скорость вращения режущего узла выбирают в пределах 20. . . 50 м/с.

Измельчение полимерного материала в водной среде позволяет уменьшить силу трения, снизив тем самым расход энергии, и поддерживать требуемую температуру измельчения.

Задачей решаемой в части устройства является создание несложного в изготовлении устройства для измельчения пленок и волокнистых материалов.

Это достигается тем, что в устройстве для измельчения полимерных материалов, содержащем корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, размещенные в нем неподвижный режущий узел в виде решетки и расположенный концентрично решетки внутри нее связанный с приводом вращения режущий узел, согласно изобретению, решетка и режущий узел выполнены в виде расположенных с зазором друг относительно друга полых усеченных конусов, открытых со стороны больших оснований с перфорированными боковыми стенками, угол наклона которых выбирают равным 25-75^о, при этом решетка установлена с возможностью осевого перемещения.

Преимущество предлагаемого устройства заключается в самозатачиваемости режущих кромок, отсутствие заклинивания режущего узла в процессе измельчения и минимальном расходе энергии.

На фиг. 1 показан общий вид устройства для осуществления способа измельчения; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

В корпусе 1 с загрузочным патрубком 2 и разгрузочным патрубком 3 размещен неподвижный режущий узел в виде решетки 4. Концентрично решетке, внутри нее, расположен режущий узел 5, связанный с приводом вращения, состоящим из вала 6 и подшипников 11.

Решетка 4 и режущий узел 5 выполнены в виде расположенных с зазором друг относительно друга полых усеченных конусов, открытых со стороны больших оснований с перфорированными боковыми стенками 7 и 8, угол наклона которых выбирают равным 25-75^о.

Решетка 4 за счет резьбового соединения 9 установлена на нижнем конце трубы 10, что позволяет перемещать ее вдоль боковой стенки 7 и регулировать тем самым зазор между решеткой 4 и режущим узлом 5.

Сущность способа поясняется работой устройства.

Измельчаемый материал в виде гранул размером 3-77 мм подается через патрубок 2 в корпус 1. Одновременно в корпус заливается вода. Вал 6, соединенный с электродвигателем (на фиг. не показан) вращается с линейной скоростью 20-50 м/с. При этом создается насосный эффект, позволяющий втягивать измельчаемый материал внутрь режущего узла 5. Измельчаемый материал циркулирует в емкости до достижения требуемого размера частиц 0,1 мм в течение 5-7 мин, проходя последовательно через отверстия боковых стенок 7 и 8. Заклинивание решетки и режущего узла не наблюдалось. За счет возвратно-поступательного перемещения решетки 4 в процессе работы происходит самозатачивание режущих кромок.

Примеры, иллюстрирующие предлагаемый способ и работу заявляемого устройства, приведены ниже.

Способ реализовывался в устройстве предложенной конструкции вместимостью 1 л.

П р и м е р 1. В устройство загрузили в виде гранул полиэтилен высокого давления в количестве 450 г и 500 мл воды. Измельчение проводили при вращении режущего узла со скоростью 20 м/с. Время измельчения 7 мин. Образовалась суспензия, содержащая частицы размером 0,1 мм. Суспензию слили в фильтр, отделили воду. Расход электроэнергии составил 0,1 кВт/ч.

Результаты последующих примеров сведены в таблицу.

При измельчении сухим способом полиэтиленовой пленки и фторопласта в устройстве заявляемой конструкции добиться измельчения не удалось, режущий узел заклинило.

П р и м е р 2. Измельчение проводили в устройстве, аналогичном прототипу, а именно в ножевом грануляторе, в котором материал измельчается неподвижными ножами и горизонтально вращающимся ножевым ротором. Измельчали полиэтилен высокого давления гранул 5-7 мм сухим способом. Цикл измельчения составил 6. Расход энергии на измельчение 0,5 кг материала составил 1 кВт/ч. Вследствие повышения температуры наблюдалось налипание материала. (56) Патент США N 3712551, кл. B 02 C 13/09, 241-88, 1973.

Патент ФРГ N 1298867, кл. 50 C 17/01.

Авторское свидетельство СССР N 499127, кл. B 29 B 9/02, B 02 C 18/44, 1976.

Формула изобретения

1. Способ измельчения полимерных материалов, при котором материал подают между неподвижным и вращающимся режущими узлами, отличающийся тем, что измельчение материала осуществляют в водной среде при соотношении массы материала к массе жидкости 0,2 - 1, а скорость вращения режущего узла выбирают в пределах 20 - 50 м/с.

2. Устройство для измельчения полимерных материалов, содержащее корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, размещенные в нем неподвижный режущий узел в виде решетки и расположенный концентрично решетке внутри нее, связанный с приводом вращения режущий узел, отличающееся тем, что решетка и режущий узел выполнены в виде расположенных с зазором относительно друг друга полых усеченных конусов, открытых со стороны больших оснований, с перфорированными боковыми стенками, угол наклона которых выбирают равным 85 - 75^o, при этом решетка установлена с возможностью осевого перемещения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3