технологическая линия по производству полимерных строительных материалов

Формула изобретения

Технологическая линия по производству полимерных строительных материалов, включающая размещенные последовательно по ходу технологического процесса и технологически связанные между собой дозатор, загрузочное устройство, измельчитель пластиковых отходов, регенератор, измельчитель регенерированных пластиков, а также сушильное устройство, устройство выгрузки и приводные устройства, обеспечивающие работоспособность всех узлов линии, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены последовательно установленные после измельчителя регенерированных пластиков и технологически связанные между собой смеситель, реактор, второй дозатор и формующее устройство, при этом регенератор выполнен в виде двухзонного по температуре шнекового экструдера, снабженного нагревательными элементами и размещенного в двухсекционном цилиндрическом горизонтальном корпусе, диаметр первой секции которого больше диаметра второй секции, имеются второе загрузочное устройство и третий дозатор для подачи других компонентов в смеситель, связанный входной подающей линией с измельчителем регенерированных пластиков, а выходной подающей линией - с горизонтальным реактором, имеющим три последовательно расположенные разнотемпературные зоны, снабженные нагревательными элементами и установленным с возможностью вращения общим валом с ассимметрично расположенными лопастями, при этом устройство выгрузки расположено после регенератора, формующее устройство выполнено в виде разъемной пресс-формы, а после него расположено сушильное устройство, представляющее собой стол для формованных изделий.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к средствам регенерации пластиков и производства из них формованных изделий и может использоваться, в частности, в строительной индустрии для производства полимерной черепицы и плитки.

Известна технологическая линия для обработки пластиков, описанная в п. Германии 4434252 "Устройство для обработки смешанных пластмассовых отходов" по кл. В 29 В 17/00, з. 24.09.94, oп. 28.03.96.

Известная технологическая линия содержит установленные параллельно по ходу технологического процесса первый загрузочный бункер и первый экструдер, второе загрузочное устройство и второй экструдер, причем внутренние поверхности обоих экструдеров соединены между собой, и далее - реактор, соединенный через подающую линию с совмещенными экструдерами, ко второму из которых подсоединена линия отвода воздуха.

Подаваемые на разные экструдеры различные пластики механически перерабатываются в своих экструдерах, смешиваются и поступают в реактор, где происходит переплавка смеси.

Недостатком известной технологической линии является то, что она служит только для получения полуфабриката - расплава смешанных пластиков.

Известна технологическая линия, описанная в м.з. 9624478 "Устройство для переработки и формирования отрезков пластмасс" по кл. В 29 В 17/00, з. 07.02.96, oп. 15.08.96.

Известная технологическая линия содержит размещенные по ходу технологического процесса узел автоматической подачи отходов композитного термопласта, экструдер и линию формования готового продукта, включающую пресс.

Недостатком известной технологической линии является то, что она предназначена для работы только с одним видом композитного материала.

Известна технологическая линия по переработке пластиков, описанная в м. з. 9703798 "Способ переработки и утилизации отходов пластика и остатков пластиковых материалов" по кл. В 29 В 17/00, з. 17.07.96, оп. 06.02.97.

Известная технологическая линия содержит последовательно установленные по ходу технологического процесса устройство подачи отходов пластика, двухкамерный экструдер с подогревом, пресс и формователь готовых изделий в виде разъемной формы.

Чистые или смешанные пластики механически перерабатывают в двухкамерном экструдере при повышенной температуре и спрессовывают. Переработанные в экструдере материалы направляют в полость формы и преобразуют в формованное изделие.

Недостатком известной линии является то, что она служит для изготовления изделий только из пластиков, т.е. ее эксплуатационные возможности ограничены.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является технологическая линия для обработки пластмассовых отходов, описанная в п. Германии 19500174 "Устройство для агломерирования пластмассовых отходов" по кл. В 29 В 17/00, з. 05.01.95, oп. 18.07.96 и выбранная в качестве прототипа.

Известная технологическая линия содержит размещенные по ходу технологического процесса дозатор, загрузочное устройство, измельчающий ротор в цилиндрическом корпусе для измельчения пластиковых отходов, агломератор пластмассовых отходов, форсунку для впрыскивания в него воды для отверждения агломерата, сушильный агрегат, измельчитель для агломерата, разгрузочное устройство.

Известная линия служит для обработки отходов, состоящих из различных видов пластмасс, однако она дает возможность получить только полуфабрикат в виде агломерата, а не готовое изделие. Кроме того, она предназначена для переработки только пластиков.

Целью заявляемой технологической линии является расширение ее функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в технологическую линию по производству полимерных строительных материалов, включающую размещенные последовательно по ходу технологического процесса и технологически связанные между собой дозатор, загрузочное устройство, измельчитель пластиковых отходов, регенератор, измельчитель регенерированных пластиков, а также сушильное устройство, устройство выгрузки и приводные устройства, обеспечивающие работоспособность всех узлов, согласно изобретению дополнительно введены последовательно установленные после измельчителя регенерированных пластиков и технологически связанные между собой смеситель, реактор, второй дозатор и формующее устройство, при этом регенератор выполнен в виде двухзонного по температуре шнекового экструдера, снабженного нагревательными элементами и размещенного в двухсекционном цилиндрическом горизонтальном корпусе, диаметр первой секции которого больше диаметра второй секции, имеются второе загрузочное устройство и третий дозатор для подачи других компонентов в смеситель, связанный входной подающей линией с измельчителем регенерированных пластиков, а выходной подающей линией - с горизонтальным реактором, имеющим три последовательно расположенные разнотемпературные зоны, снабженные нагревательными элементами и установленным с возможностью вращения общим валом с асимметрично расположенными лопастями, устройство выгрузки расположено после регенератора, формующее устройство выполнено в виде разъемной пресс-формы, а после него расположено сушильное устройство, представляющее собой стол для формованных изделий.

Введение в технологическую линию цепочки из последовательно установленных по ходу технологического процесса смесителя, реактора с дозатором на выходе и формующего устройства в виде разъемной пресс-формы позволяет смешивать регенерированные пластики с другими компонентами, получать из смеси в реакторе однородную формовочную массу и изготавливать из нее готовые изделия; при этом выполнение регенератора двухзонным по температуре в виде шнекового экструдера в двухсекционном по диаметру цилиндрическом корпусе дает возможность расплавить как "мягкие", так и "жесткие" пластики и получить качественный регенерат, а использование трехзонного по температуре реактора с нагревательными элементами и установленным с возможностью вращения общим валом с асимметрично расположенными лопастями обеспечивает перемещение массы в реакторе по разным зонам с различной скоростью и получение качественной формовочной смеси из регенерированных пластиков и других компонентов, в частности, песка для изготовления строительных материалов, обеспечивая таким образом более широкие функциональные возможности технологической линии.

В сравнении с прототипом заявляемая технологическая линия обладает новизной, отличаясь от него такими существенными признаками, как наличие смесителя, выполнение регенератора в виде шнекового экструдера из двух разнотемпературных секций, снабженных нагревательными элементами и имеющих разный диаметр, а также наличие горизонтального трехзонного по температуре реактора с нагревательными элементами для каждой зоны и общим валом с асимметрично расположенными лопастями, установленным с возможностью вращения, и формующего устройства в виде разъемной пресс-формы с размещенным за ним сушильным столом, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.

Хотя отдельные отличительные признаки (дополнительные загрузочные устройства, дозаторы, измельчитель, шнековый экструдер) сами по себе известны, однако их совместное использование в совокупности с наличием в линии двухзонного по температуре горизонтального регенератора в виде шнекового экструдера из двух секций разного диаметра и горизонтального трехзонного по температуре реактора с нагревательными элементами для каждой зоны и общим валом с асимметрично расположенными лопастями, установленным с возможностью вращения, является новым и дает не известный из литературы результат, поэтому заявитель считает, что заявляемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Заявляемая технологическая линия может найти широкое применение в строительной индустрии для производства строительных материалов, таких как полимерная черепица и плитка, поэтому соответствует критерию "промышленная применимость".

Изобретение иллюстрируется чертежом, где представлена схематично функциональная схема технологической линии.

Заявляемая технологическая линия по производству полимерных отделочных материалов включает следующие узлы и устройства, размещенные последовательно по ходу технологического процесса и технологически связанные между собой: весовой дозатор 1, загрузочное устройство 2, измельчитель 3 пластиковых отходов, связанный подающей линией 4 с регенератором 5, выполненным в виде двухзонного по температуре шнекового экструдера с нагревательными элементами, расположенного в двухсекционном по диаметру цилиндрическом корпусе. Устройство 6 выгрузки на выходе регенератора 5 служит для выгрузки регенерата для его остывания на воздухе; далее он с помощью подающей линии 7 поступает на измельчитель 8 регенерированной массы; второй дозатор 9 и загрузочное устройство 10 предназначены для подачи песка и красителя в смеситель 11, связанный входной подающей линией 12 с измельчителем 8, а выходной подающей линией 13 - с горизонтальным реактором 14, имеющим три последовательно расположенные разнотемпературные зоны, снабженные нагревательными элементами и установленным с возможностью вращения общим валом 15 с асимметрично расположенными лопастями; на выходе реактора 14 расположен весовой дозатор 16, связанный с формующим устройством 17, выполненным в виде разъемной пресс-формы, и сушильный стол 18. Нагревательные элементы регенератора 5 и реактора 13 на чертеже не показаны и не обозначены. Имеются приводные устройства для обеспечения работы всех узлов (на чертеже не показаны и не обозначены).

В качестве измельчителей могут быть использованы, в частности, дробилки барабанного типа.

Технологическая линия по производству полимерных отделочных материалов работает следующим образом.

Согласно технологического процесса для производства полимерной черепицы и плитки используется следующее сырье: песок мелкой фракции без камней, комков глины и т. д., "мягкий" пластик (ПВД, ПНД и т.д.), "жесткий" пластик (АБС, полистирол, ПЭТ и др.) и краситель (железно-окисный пигмент).

При поступлении отходов "мягкого" и "жесткого" полимеров на производственный участок их взвешивают весовым дозатором 1 в соотношении 1:1, на тележке подвозят к загрузочному устройству 2, загружают и подают на измельчитель 3, где они измельчается до фракции 1-(15-25) мм. Затем полученная масса измельченных "мягкого" и "жесткого" пластиков по подающей линии 4 поступает в регенератор - экструдер 5 для регенерации полимера. Шнековый экструдер 5 выполнен в цилиндрическом корпусе из двух стыкованных между собой секций различного диаметра, каждая из которых снабжена своим нагревательным элементом и имеет различную температуру. Диаметр первой секции больше диаметра второй: шнек является общим. Частота вращения шнека экструдера составляет 15 об/мин; процесс регенерации осуществляется непрерывно, необходимое количество массы пластиков постоянно добавляется. Температура в первой секции порядка 200^oС, температура массы на выходе шнекового экструдера 5 достигает 165-175^oС. Смесь регенерированных полимеров слитками фракции от 1-40 до 1-70 мм выгружается из экструдера через устройство 6 выгрузки, остывает на воздухе, затем регенерат подают через загрузочное устройство 7 на измельчитель 8, где происходит его повторное дробление до фракции 1-10 мм. С выхода измельчителя 8 дробленый регенерат через подающую линию 12 поступает в смеситель 11, куда через весовой дозатор 9 и загрузочное устройство 10 подаются также песок и краситель в пропорциях соответственно: регенерированный пластик 4,5 кг, песок - 15 кг, краситель 120-150 г. Из смесителя 11 тщательно перемешанная масса по подающей линии 13 поступает в реактор 14. В первой зоне реактора 14 с помощью нагревательного элемента температура доводится до 210^oС, во второй зоне с помощью другого нагревательного элемента - до температуры 250^oС, в третьей зоне - порядка 190^oС. Благодаря оригинальной конструкции вращающегося вала 15, имеющего асимметрично расположенные лопасти, масса проходит по разнотемпературным зонам реактора 14 при разной скорости, что позволяет получить за один проход массу нужной консистенции. Скорость вращения вала 15 составляет 18,5 об/мин. Необходимое количество массы для формовки в готовое изделие определяется с помощью весового дозатора 16. Температура массы на выходе реактора 14 составляет 190^oС; затем разогретая масса в количестве 2 кг 100 г из реактора 14 помещается в пресс-форму 17, где происходит ее формовка в течение 30 с. При работе температура воды, охлаждающей верхнюю пресс-форму 17", должна быть 80^oС, температура нижней пресс-формы 17" должна быть минимальной. После процесса формовки черепица или плитка размещается на сушильном столе 18, где под воздействием окружающего воздуха происходит окончательное остывание и фиксация изделия. При необходимости производится очистка черепицы от облоя, после чего она складывается в пачки по 9 шт.

В сравнении с прототипом заявляемая технологическая линия имеет более широкие функциональные возможности.