RU2160332C1 - Installation for production of fibrous material from thermoplastic utility scrap and waste - Google Patents
Installation for production of fibrous material from thermoplastic utility scrap and waste Download PDFInfo
- Publication number
- RU2160332C1 RU2160332C1 RU99113235A RU99113235A RU2160332C1 RU 2160332 C1 RU2160332 C1 RU 2160332C1 RU 99113235 A RU99113235 A RU 99113235A RU 99113235 A RU99113235 A RU 99113235A RU 2160332 C1 RU2160332 C1 RU 2160332C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- rotating
- melt
- fiber
- extruder
- Prior art date
Links
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 title claims description 20
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 title claims description 20
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 10
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 title abstract description 8
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 58
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 37
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 6
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 4
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 4
- QXZUUHYBWMWJHK-UHFFFAOYSA-N [Co].[Ni] Chemical compound [Co].[Ni] QXZUUHYBWMWJHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 3
- KPLQYGBQNPPQGA-UHFFFAOYSA-N cobalt samarium Chemical compound [Co].[Sm] KPLQYGBQNPPQGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000938 samarium–cobalt magnet Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 16
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- -1 polypropylene, propylene Polymers 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 4
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 description 3
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 238000004887 air purification Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- QJNPLUUKHIGHOW-UHFFFAOYSA-N cobalt samarium Chemical compound [Co].[Co].[Sm] QJNPLUUKHIGHOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000007380 fibre production Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000000289 melt material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000012768 molten material Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области производства волокон из различных видов бытовых и промышленных отходов различных термопластичных материалов. The invention relates to the production of fibers from various types of household and industrial wastes of various thermoplastic materials.
Изобретение с наибольшим эффектом может быть использовано для производства теплоизоляционных материалов, сорбентов для очистки воды от нефти и нефтепродуктов, а также ряда ионов тяжелых металлов, очистки воздуха от твердых частиц и углеводородных загрязнителей. The invention with the greatest effect can be used for the production of heat-insulating materials, sorbents for water purification from oil and oil products, as well as a number of heavy metal ions, air purification from solid particles and hydrocarbon pollutants.
Процесс получения волокон из термопластов осуществляют, согласно (1, 2, 3), продавливанием расплава через фильеры с последующим вытягиванием, охлаждением и намоткой получаемых нитей на специальных намоточных устройствах. The process of obtaining fibers from thermoplastics is carried out, according to (1, 2, 3), by forcing the melt through dies, followed by drawing, cooling and winding of the obtained threads on special winding devices.
Второй промышленный способ - вытягивание нитей из растворов полимеров с последующим испарением растворителя и намоткой получаемых нитей (4). Эти способы неприменимы при использовании в качестве сырья бытовых и промышленных отходов, которые неоднородны по химическому составу, содержат механические примеси и отличаются от стандартного сырья меньшей молекулярной массой и, как следствие, более низкой вязкостью расплава, температурой плавления и механической прочностью получаемых волокон. The second industrial method is the drawing of strands from polymer solutions followed by evaporation of the solvent and winding of the resulting strands (4). These methods are not applicable when using household and industrial wastes as raw materials, which are heterogeneous in chemical composition, contain mechanical impurities and differ from standard raw materials in their lower molecular weight and, as a consequence, lower melt viscosity, melting temperature and mechanical strength of the resulting fibers.
Известны способы получения волокна из термопластов подачей расплава полимера во вращающуюся чашу с образованием пленки расплава и формирование волокон из пленки расплава центробежным вытягиванием волокон посредством обработки их потоком воздуха на кромке чаши (5, 6). Получение волокна этими способами связано с высокими затратами высокотемпературного энергоносителя. Known methods for producing fibers from thermoplastics by feeding a polymer melt into a rotating bowl to form a melt film and forming fibers from a melt film by centrifugal drawing of fibers by treating them with an air stream at the edge of the bowl (5, 6). The production of fiber by these methods is associated with high costs of high-temperature energy carrier.
Известен способ, при котором плавление полимера и образование пленки расплава осуществляется внутри вращающегося реактора, формирование и вытягивание волокон из пленки расплава производят за счет кинетической энергии, которая создается вращающимся реактором с линейной скоростью на его кромке не менее 10 м/с. Вязкость пленки расплава поддерживают близкой к вязкости расплава при температуре его деструкции путем нагревания вращающегося реактора. Формирующееся у кромки реактора волокно подвергают воздействию воздушного потока, который направляют поперек направления движения формирующихся волокон (8). Этот способ является наиболее близким к способу получения волокон на заявленной установке. A known method in which the polymer is melted and a melt film is formed inside a rotating reactor, the formation and drawing of fibers from the melt film is produced due to kinetic energy, which is created by the rotating reactor with a linear velocity at its edge of at least 10 m / s. The viscosity of the melt film is maintained close to the viscosity of the melt at the temperature of its destruction by heating a rotating reactor. The fiber formed at the edge of the reactor is exposed to air flow, which is directed across the direction of motion of the forming fibers (8). This method is the closest to the method of producing fibers on the claimed installation.
Наиболее близкой к заявленному изобретению является установка из (7), содержащая экструдер, волокнообразователь, содержащий выполненный в виде горизонтально расположенного и установленного на валу полого вращающегося и обогреваемого снаружи реактора и его привода с подшипниковым узлом, на внутренней поверхности которого вдоль образующей расположены ребра, и имеющего открытую часть в виде расходящегося конуса, крышку конической формы, установленную с зазором между боковыми поверхностями расходящегося конуса и крышки и эксцентрично относительно центральной оси реактора, кольцевой воздуховод высокого давления, устройство очистки отходящих газов, приемное устройство. Closest to the claimed invention is the installation of (7), containing an extruder, a fiber former comprising a hollow rotating and heated outside reactor and its drive with a bearing assembly horizontally mounted and mounted on a shaft, with ribs located on its inner surface, and having an open part in the form of a diverging cone, a conical-shaped lid installed with a gap between the side surfaces of the diverging cone and the lid and eccentrically in relative the central axis of the reactor, high pressure annular duct, the exhaust gas purifying apparatus, the receiving apparatus.
Вращающийся реактор смонтирован на конце полого вала, размещаемого соосно с подающей головкой экструдера и установленного в подшипниках качения, наружная обойма которых запрессована в охлаждаемом корпусе. На другом конце полого вала установлен шкив, соединенный ременной передачей со шкивом асинхронного двигателя привода вращения реактора. Внутри полого вала проходит подающая головка экструдера, снабженная насадкой с центральным отверстием для подачи расплава сырья из экструдера во вращающийся реактор. The rotating reactor is mounted on the end of the hollow shaft, placed coaxially with the feed head of the extruder and installed in rolling bearings, the outer race of which is pressed into the cooled case. A pulley is mounted at the other end of the hollow shaft, connected by a belt drive to a pulley of an induction motor of the reactor rotation drive. Inside the hollow shaft passes the feed head of the extruder, equipped with a nozzle with a Central hole for feeding the melt of raw materials from the extruder into a rotating reactor.
Известная установка имеет следующие основные недостатки:
1. Размещение подшипников качения вращающегося реактора на горячей поверхности полого вала с температурой не менее 400-460K, расположенного соосно на подающей головке экструдера с температурой наружной поверхности 543-580K, несмотря на сложную систему охлаждения подшипников качения не обеспечивает оптимальную температуру эксплуатации, что приводит к преждевременному износу подшипникового узла вследствие температурных напряжений.The known installation has the following main disadvantages:
1. Placing the rolling bearings of a rotating reactor on a hot surface of a hollow shaft with a temperature of at least 400-460K, located coaxially on the feed head of the extruder with a temperature of the outer surface of 543-580K, despite the complex cooling system of rolling bearings does not provide optimal operating temperature, which leads to premature wear of the bearing assembly due to thermal stresses.
2. Повышение производительности установки (верхнее значение которой определяется максимальной производительностью экструдера) связано с увеличением массы, габаритов и металлоемкости волокнообразователя, что при консольном размещении достаточно массивного волокнообразователя, закрепленного на конце полого вала в подшипниковом узле, приводит к росту осевых нагрузок на подшипники, к их преждевременному износу, не говоря уже о дополнительных затратах по изготовлению и механической обработке вращающегося реактора больших размеров. 2. An increase in the productivity of the installation (the upper value of which is determined by the maximum productivity of the extruder) is associated with an increase in the mass, size, and metal consumption of the fiber former, which, when cantileverly placed a sufficiently massive fiber former fixed on the end of the hollow shaft in the bearing assembly, leads to an increase in axial loads on the bearings, their premature wear, not to mention the additional costs of manufacturing and machining a large-sized rotating reactor.
3. Создание требуемой окружной скорости вращения реактора больших размеров при консольном размещении одного массивного волокнообразователя, закрепленного на конце полого вала, вызывает необходимость решения мероприятий по обеспечению виброустойчивости и механической прочности отдельных узлов волокнообразователя, а также разработки нестандартного привода вращения большой мощности. 3. The creation of the required circumferential speed of rotation of a large reactor with the cantilever placement of one massive fiber former mounted on the end of the hollow shaft, necessitates measures to ensure vibration resistance and mechanical strength of individual fiber former nodes, as well as the development of a non-standard drive of rotation of high power.
4. Выполнение реактора в виде цилиндра упрощает механическое изготовление, но вызывает увеличение времени пребывания расплава в реакторе и деструкцию перерабатываемого материала, что приводит к уменьшению выхода волокнистого материала и снижению его качества. 4. The implementation of the reactor in the form of a cylinder simplifies mechanical manufacturing, but causes an increase in the residence time of the melt in the reactor and the destruction of the processed material, which leads to a decrease in the yield of fibrous material and a decrease in its quality.
5. Основной элемент установки - вращающийся реактор (волокнообразователь) состоит из следующих основных элементов: из полого цилиндра-стакана с открытой частью в виде расходящегося конуса и задней "глухой" стенки чаши, выполненной в виде кольца и соединенной с полым валом, конец которого установлен в подшипниковом узле. Все элементы соединены, по-видимому, посредством сварки. В результате, невозможно достичь соосности установки реактора и полого вала и, как следствие, устранить вибрацию вследствие консольного размещения массивного полого цилиндра, в результате которой резко повышается износ подшипников и ухудшается качество получаемого волокна из-за изменения толщины пленки расплава на кромке вращающегося реактора вследствие вибрации. 5. The main element of the installation - a rotating reactor (fiber former) consists of the following main elements: from a hollow cylinder-cup with an open part in the form of a diverging cone and a back “blind” wall of the bowl, made in the form of a ring and connected to a hollow shaft, the end of which is installed in the bearing assembly. All elements are connected, apparently, by welding. As a result, it is impossible to achieve alignment between the installation of the reactor and the hollow shaft and, as a result, eliminate vibration due to cantilever placement of the massive hollow cylinder, which sharply increases bearing wear and deteriorates the quality of the resulting fiber due to a change in the thickness of the melt film at the edge of the rotating reactor due to vibration .
6. Ремонт или замена подшипникового узла и других ответственных деталей волокнообразователя вызывает необходимость длительной остановки всей установки. Последующий запуск установки требует значительных материальных, энергетических затрат. 6. Repair or replacement of the bearing assembly and other critical fiber forming parts necessitates a long shutdown of the entire installation. The subsequent launch of the installation requires significant material, energy costs.
7. В результате вибрации открытой части вращающегося реактора, выполненного в виде расходящегося конуса, нарушается пленочный режим течения расплава на его кромке, а, следовательно, и оптимальные условия получения волокна. Получаемая масса волокна до 15% представлена каплями шарообразной формы. В результате выход волокна из исходного сырья из-за деструкции полимеров в чаше и наличия каплеобразных включений в волокне не превышает 70%. 7. As a result of vibration of the open part of the rotating reactor, made in the form of a diverging cone, the film mode of the melt flow at its edge is violated, and, therefore, the optimal conditions for the production of fiber. The resulting fiber mass of up to 15% is represented by droplets of a spherical shape. As a result, the fiber yield from the feedstock due to the destruction of the polymers in the bowl and the presence of droplet-like inclusions in the fiber does not exceed 70%.
8. В результате отсутствия датчиков контроля температуры расплава непосредственно во вращающемся реакторе невозможно управлять мощностью нагревателей и поддерживать температуру расплава внутри реактора с требуемой точностью, это приводит к снижению качества получаемого волокна, уменьшению степени выхода волокна из исходного сырья перерабатываемых термопластов. 8. As a result of the absence of sensors for monitoring the melt temperature directly in the rotating reactor, it is impossible to control the power of the heaters and maintain the temperature of the melt inside the reactor with the required accuracy, this leads to a decrease in the quality of the obtained fiber, and a decrease in the degree of fiber exit from the feedstock of the processed thermoplastics.
В основу настоящего изобретения положена задача увеличения производительности установки и повышения надежности ее работы, а также улучшения качества волокна путем увеличения выхода однородного волокна из исходного сырья. The present invention is based on the task of increasing the productivity of the installation and improving the reliability of its operation, as well as improving the quality of the fiber by increasing the output of a homogeneous fiber from the feedstock.
Поставленная задача решается тем, что в установке для получения волокна из утиля и отходов термопластов, включающей экструдер, волокнообразователь, содержащий выполненный в виде горизонтально расположенного и установленного на валу полого вращающегося и обогреваемого снаружи реактора и его привода с подшипниковым узлом, на внутренней поверхности которого вдоль образующей расположены ребра, и имеющего открытую часть в виде расходящегося конуса, крышку конической формы, установленную с зазором между боковыми поверхностями расходящегося конуса и крышки и эксцентрично относительно центральной оси реактора, кольцевой воздуховод высокого давления, устройство очистки отходящих газов, приемное устройство для получаемого волокна, согласно изобретению имеется, по меньшей мере, один волокнообразователь, при этом полый корпус реактора имеет дополнительную открытую часть, причем расширяющийся конус состоит из нескольких конических элементов с увеличивающимся значением конусности по ходу движения расплава, при этом реактор и его привод с подшипниковым узлом размещены на одном валу и установлены на отдельной станине вне нагреваемых зон экструдера. Вращающийся реактор имеет заднюю стенку в виде кольца, через отверстие которого в реактор входит вал привода его вращения. На валу, установленном в подшипниковом узле, с одной стороны установлен вращающийся реактор, а с другой - привод его вращения. The problem is solved in that in the installation for producing fiber from scrap and waste of thermoplastics, including an extruder, a fiber former comprising a hollow rotating and heated externally heated reactor outside the reactor and its drive with a bearing assembly, on the inner surface of which along ribs are located in the generatrix, and having an open part in the form of a diverging cone, a conical-shaped lid installed with a gap between the side surfaces of the diverging a cone and a cover and eccentric relative to the central axis of the reactor, a high pressure annular duct, an exhaust gas purification device, a receiving device for the resulting fiber, according to the invention there is at least one fiber former, while the hollow reactor body has an additional open part, and expanding the cone consists of several conical elements with increasing taper along the melt, while the reactor and its drive with a bearing assembly are placed on SG shaft and mounted on a separate frame is heated extruder zones. The rotating reactor has a back wall in the form of a ring, through the opening of which the drive shaft for its rotation enters the reactor. On the shaft mounted in the bearing unit, a rotating reactor is installed on one side, and a drive for rotating it is installed on the other.
Внутри реактора по центральной оси в области центра его тяжести размещена на опорах обойма, во внутреннее отверстие которой установлен и зафиксирован вал привода вращения реактора, а концы опор жестко укреплены на поверхности вращающегося реактора и обоймы. Через кольцевую открытую часть задней стенки реактора осуществляют ввод расплава во внутреннее пространство вращающегося реактора от подающего патрубка экструдера. Inside the reactor, along the central axis in the region of its center of gravity, a ferrule is placed on the supports, in the inner hole of which a drive shaft for rotating the reactor is installed and fixed, and the ends of the supports are rigidly mounted on the surface of the rotating reactor and the ferrule. Through the annular open part of the rear wall of the reactor, melt is introduced into the interior of the rotating reactor from the feed pipe of the extruder.
Ребра внутренней поверхности реактора выполнены винтовыми с углом наклона винтовой линии, совпадающими с направлением вращения реактора. Одно или несколько ребер содержат пластины из ферромагнитного сплава, например, никель-кобальт или самарий-кобальт с точкой Кюри, близкой к оптимальной для волокнообразования температуре для различных видов термопластов, причем изменение значения магнитной индукции пластин из ферромагнитного сплава при колебании температуры расплава в реакторе непосредственно используется для формирования сигнала управления мощностью нагревателя реактора и температуры расплава в реакторе. Поскольку самым дорогостоящим и энергоемким элементом установки является экструдер, то целесообразно оборудовать экструдер несколькими волокнообразователями, что позволит наиболее эффективно использовать производительность экструдера. Это приведет к снижению общих энергозатрат и, как следствие, к снижению себестоимости продукции, а также повысит надежность работы установки и в целом общую производительность установки получения волокнистых материалов из термопластов. The ribs of the inner surface of the reactor are made screw with a helix angle coinciding with the direction of rotation of the reactor. One or more ribs contain plates of a ferromagnetic alloy, for example, nickel-cobalt or samarium-cobalt with a Curie point close to the optimum temperature for fiber formation for various types of thermoplastics, and the change in the magnetic induction of the plates of the ferromagnetic alloy when the melt temperature in the reactor changes directly It is used to generate a control signal for the power of the reactor heater and the melt temperature in the reactor. Since the extruder is the most expensive and energy-consuming element of the installation, it is advisable to equip the extruder with several fiber formers, which will allow the most efficient use of the extruder productivity. This will lead to a reduction in total energy consumption and, as a consequence, to a reduction in the cost of production, as well as an increase in the reliability of the installation and the overall performance of the installation for producing fibrous materials from thermoplastics.
Выполнение вращающегося реактора в виде расширяющегося конуса позволит уменьшить время пребывания расплава в реакторе и, как следствие, снизить потери перерабатываемого сырья вследствие деструкции термопластов и улучшить качество получаемого волокна. The implementation of the rotating reactor in the form of an expanding cone will reduce the residence time of the melt in the reactor and, as a result, reduce the loss of processed raw materials due to degradation of thermoplastics and improve the quality of the resulting fiber.
Для повышения надежности работы подшипникового узла предлагается устанавливать вращающийся реактор на отдельной выносной станине, причем с целью уменьшения вибрации вращающийся реактор с подшипниковым узлом монтируются на одном валу с ротором электродвигателя привода вращающегося реактора. С этой целью задняя стенка реактора выполнена в виде кольца, через отверстие которого в реактор входит вал привода вращения реактора. По центральной оси внутри реактора на опорах размещена в области центра тяжести реактора обойма, во внутреннее отверстие которой установлен вал привода вращения, конец которого фиксируется гайкой. Концы опор жестко закреплены на внутренней поверхности реактора и на наружной поверхности обоймы. Реактор состоит из двух расширяющихся конусов, соединенных друг с другом, например, посредством резьбового соединения, один из которых несущий (с обоймой). Ввод расплава из подающей головки экструдера во вращающийся реактор осуществляется в промежуток между валом и кольцеобразной задней стенкой вращающегося экструдера. To increase the reliability of the operation of the bearing unit, it is proposed to install the rotary reactor on a separate external bed, and in order to reduce vibration, the rotary reactor with the bearing unit are mounted on the same shaft as the rotor of the rotary reactor drive motor. For this purpose, the back wall of the reactor is made in the form of a ring, through the opening of which the shaft of the reactor rotation drive enters the reactor. On the central axis inside the reactor, the supports are placed on the supports in the region of the center of gravity of the reactor, a clip in the inner hole of which is mounted a rotation drive shaft, the end of which is fixed with a nut. The ends of the supports are rigidly fixed on the inner surface of the reactor and on the outer surface of the cage. The reactor consists of two expanding cones connected to each other, for example, by means of a threaded connection, one of which is a carrier (with a cage). The input of the melt from the feed head of the extruder into the rotary reactor is carried out in the gap between the shaft and the annular rear wall of the rotary extruder.
Конструкция предлагаемой установки приведена на прилагаемых чертежах, на которых
фиг. 1 - схема установки с двумя волокнообразователями и одним экструдером;
фиг. 2 - волокнообразователь;
фиг. 3 - вращающийся реактор.The design of the proposed installation is shown in the accompanying drawings, in which
FIG. 1 - installation diagram with two fiber formers and one extruder;
FIG. 2 - fiber former;
FIG. 3 - rotating reactor.
Предлагаемая установка по фиг. 1 содержит экструдер 1, волокнообразователи 2, приемник волокна 3 и систему газоочистки 4. The proposed installation of FIG. 1 comprises an extruder 1, fiber formers 2, a fiber receiver 3 and a gas treatment system 4.
Волокнообразователь 2 выполнен в виде полого вращающегося реактора, состоящего из двух расширяющихся конусов 5, 6 с увеличивающимся значением конусности по ходу движения расплава, соединенных друг с другом, например, посредством резьбового соединения, один из которых 5 несущий (с обоймой). Реактор обогревается снаружи нагревателем 7. Внутри расширяющегося конуса 5 по центральной оси внутри реактора на опорах размещается в области центра тяжести реактора обойма 8, во внутреннее отверстие которой устанавливается вал 9 привода вращения 10 реактора 2 и фиксируется в обойме с помощью гайки. Обойма 8 и конус 5 реактора соединены между собой опорами (ребрами) 11. У открытого конца расширяющегося конуса 6 установлена эксцентрично по отношению к его центральной оси с зазором 10-17 мм коническая крышка 12, закрепленная на конце вала 9. Регулирование зазора между поверхностями расходящегося конуса 6 и конической крышки 12 производится с помощью регулировочных прокладок, устанавливаемых на валу 9 перед крышкой 12. На внутренней поверхности конуса 5 укреплены ребра 13 прямоугольной формы (фиг. 3). У открытого конца расходящегося конуса 6 установлен трубчатый воздуховод 14 кольцевой формы с отверстиями для подачи воздуха в направлении, поперечном по отношению к направлению движения струек расплава. The fiber former 2 is made in the form of a hollow rotating reactor, consisting of two expanding
Реактор и его привод вращения 10 с подшипниковым узлом 15 размещаются на одном валу 9 и устанавливаются на отдельной станине 16 вне нагреваемых зон экструдера 1. The reactor and its rotation drive 10 with the bearing
Задняя стенка 17 вращающегося реактора 2 (фиг. 3) выполняется в виде кольца, через отверстие которого в реактор входит вал 9. Таким образом (фиг. 2) на валу 9, установленном в подшипниковом узле 15, с одной стороны установлен вращающийся реактор 2, а с другой - привод вращения 10 реактора, в качестве которого использовался электродвигатель постоянного тока. The
Для контроля температуры расплава внутри вращающегося реактора 2 одно или несколько ребер 13, расположенных на внутренней поверхности реактора, содержат пластины из ферромагнитного сплава, например, никель-кобальт или самарий-кобальт кобальт с точкой Кюри, близкой к оптимальной для волокнообразования температуре для различных видов термопластов, причем изменение величины магнитной индукции пластин из ферромагнитного сплава при изменении температуры расплава в реакторе непосредственно используется для формирования сигнала управления мощностью нагревателя 7 реактора 2 и, следовательно, для более точной установки требуемой температуры расплава в реакторе в зависимости от вида и состава перерабатываемого термопласта. To control the temperature of the melt inside the rotating reactor 2, one or
Волокнообразователи, размещенные на отдельных станинах 16 устанавливаются в защитных камерах. Газообразные продукты, образующиеся при эксплуатации установки, удаляются в систему газоочистки 4 с помощью вытяжного вентилятора. Fibers placed on
Установка для получения волокнистых материалов из термопластов работает следующим образом. Installation for producing fibrous materials from thermoplastics works as follows.
Перед началом работы установку приводят в рабочее состояние. Для этого включают нагреватель 7 вращающегося реактора 2 и нагреватели, установленные на экструдере 1. Приводят в действие установку газовой очистки 4. Заполняют бункер экструдера 1 подготовленным к переработке термопластичным материалом. После достижения заданных температурных режимов запускают двигатель привода вращения 10, горизонтально установленного на отдельной станине 16 вращающегося реактора 2, и выдерживают установку в холостом режиме в течение 15-20 минут для стабилизации рабочих температурных режимов. Когда температурный режим установится, запускают электродвигатель привода шнека экструдера для подачи материала в экструдер 1, включают приводы вращения 10 вращающихся реакторов 2, приемника волокна 3, систему подачи воздуха в кольцевые воздуховоды 14. Before starting work, the installation is brought into working condition. To do this, turn on the
Приводят во вращение червяк экструдера, который захватывает термопласт из бункера и перемещает его к выходной головке экструдера 1. Проходя через нагреваемую часть экструдера 1, материал перемешивается и расплавляется до вязкости, соответствующей вязкости термопласта вблизи температуры его деструкции. Затем расплавленный материал через отверстие выходной головки поступает в распределительный трубопровод 18, а затем во вращающиеся реакторы 2, где также поддерживается необходимый температурный режим. The extruder screw is brought into rotation, which grabs the thermoplastic from the hopper and moves it to the output head of the extruder 1. Passing through the heated part of the extruder 1, the material is mixed and melted to a viscosity corresponding to the viscosity of the thermoplastic near the temperature of its destruction. Then the molten material through the opening of the output head enters the distribution pipe 18, and then into the rotating reactors 2, where the required temperature regime is also maintained.
В реакторе 2 расплав распределяется по периметру внутренней его поверхности и под действием центробежных сил продвигается между ребрами 13 к открытому концу реактора. По мере продвижения слой расплава термопласта, контактирующий с внутренней поверхностью реактора 2 и ребрами 13, дополнительно прогревается, вязкость расплава уменьшается и таким образом формируется тонкая пленка волокнообразующего расплава. Так как внутри реактора 2 установлены ребра 13, расплав движется не по спирали, что характерно для гладких поверхностей, а вдоль образующей реактора 2. В этом случае заполнение внутренней поверхности происходит более равномерно, что существенно влияет на качество получаемого расплава. По мере движения по внутренней поверхности вращающегося реактора 2, выполненного в виде расширяющихся конусов, происходит утонение пленки расплава. На выходе из реактора, пленка расплава попадает на расходящийся конус 6, где происходит дополнительное уменьшение ее толщины. При этом, газы, образующиеся в реакторе при переработке термопластов, выходя из него, способствуют лучшему распределению пленки по конусу 6. В дальнейшем пленка, которой под действием вращения реактора 2 сообщается кинетическая энергия, превышающая силы поверхностного натяжения, разбивается на струйки и, отрываясь от кромки конуса, вытягивается в волокно, которое осаждается на поверхности крышки 12. Получение волокна возможно в том случае, если линейная скорость на кромке конуса реактора превышает 10 м/с. Образовавшееся волокно попадает под действие воздушного потока, выходящего из отверстий кольцевого воздуховода, и отбрасывается с крышки 12 на конвейер приемника волокна 3 равномерным слоем заданной толщины. In the reactor 2, the melt is distributed along the perimeter of its inner surface and, under the action of centrifugal forces, moves between the
Газы, образующиеся при получении волокнистого материала, из защитной камеры через воздуховоды подаются с помощью вентилятора в систему газовой очистки 4. The gases generated during the preparation of the fibrous material from the protective chamber are supplied through the air ducts with a fan to the gas cleaning system 4.
Таким образом, реализуя заявляемую установку, достигается возможность получения волокнистого материала высокого качества из термопластов различного вида, используя для этого сырье в виде промышленных и бытовых отходов термопластов. Thus, realizing the inventive installation, it is possible to obtain high quality fibrous material from various types of thermoplastics, using raw materials in the form of industrial and household waste thermoplastics.
Для более полного понимания преимущества изобретения приводится пример его конкретного исполнения в виде результатов испытания различных режимов получения волокна на опытной установке. For a more complete understanding of the advantages of the invention, an example of its specific implementation is given in the form of the test results of various modes of fiber production in a pilot plant.
Ниже приводятся данные по влиянию технологических режимов (температура расплава, окружная скорость на кромке вращающегося реактора, массовый расход термопласта) на свойства и технологические характеристики установки получения волокнистого материала из предварительно дробленных отходов полипропилена, пропилена. Below are data on the influence of technological conditions (melt temperature, peripheral speed at the edge of a rotating reactor, mass flow rate of thermoplastic) on the properties and technological characteristics of the installation for producing fibrous material from pre-crushed waste polypropylene, propylene.
Состав установки: одношнековый экструдер с номинальной производительностью 3 кг/час. Structure of installation: single-screw extruder with a nominal productivity of 3 kg / hour.
Волокнообразователи с вращающимися реакторами (внутренний диаметр 110 мм, длиной 170 мм каждая), выполненные в виде двух соединенных расходящихся конусов: один с конусностью 2,5o, другой с конусностью 30o и длиной 60 мм. Величина зазора между поверхностями расходящегося конуса и крышкой составляла 10-15 мм. Шаг между ребрами, размещенными на внутренней поверхности реактора, составлял 27 мм. Скорость вращения вращающейся чаши изменялась с 1000 до 1600 об/мин, температура расплава полипропилена на выходе из вращающегося реактора изменялась с 170 до 260oC, а массовый расход расплава полипропилена на один вращающийся реактор варьировали от 0,2 до 0,4 г/с.Fiber formers with rotating reactors (inner diameter 110 mm, 170 mm long each), made in the form of two connected diverging cones: one with a taper of 2.5 o , the other with a taper of 30 o and a length of 60 mm. The gap between the surfaces of the diverging cone and the lid was 10-15 mm. The pitch between the ribs placed on the inner surface of the reactor was 27 mm. The rotation speed of the rotating bowl changed from 1000 to 1600 rpm, the temperature of the polypropylene melt at the outlet of the rotating reactor changed from 170 to 260 o C, and the mass flow rate of the polypropylene melt per one rotating reactor was varied from 0.2 to 0.4 g / s .
Установлено, что при температурах от 170 до 200oC при массовом расходе от 0,35 до 0,4 г/с, при линейной скорости вращения на кромке расходящегося конуса от 8,0 до 11,5 м/с (это соответствовало скорости вращения реактора от 1092 до 1570 об/мин) образования волокна практически не наблюдалось из-за высокой вязкости расплава и отсутствия пленочного режима течения расплава во вращающемся реакторе. Лишь при массовом расходе от 0,2 до 0,3 г/с при линейной скорости вращения на кромке расходящегося конуса свыше 10 м/с происходило образование волокон диаметром 300 мкм с повышенным содержанием шарообразных включений, ухудшающих качество волокна с выходом 50-60%. Определено, что оптимальным температурным диапазоном для получения волокна из полипропилена является область 215-245oC, обеспечивающая необходимую вязкость расплава для создания устойчивого пленочного режима расплава во вращающихся реакторах. При этом, при массовом расходе от 0,2 до 0,42 г/с и линейной скорости на кромке свыше 10 м/с получается тонкодисперсное волокно с диаметром от 10 до 30 мкм хорошего качества с выходом 85-90%. При увеличении температуры расплава свыше 260-270oC происходит нарушение пленочного режима вследствие деструкции материала расплава на внутренней поверхности вращающихся реакторов.It was found that at temperatures from 170 to 200 o C with a mass flow rate from 0.35 to 0.4 g / s, with a linear speed of rotation on the edge of the diverging cone from 8.0 to 11.5 m / s (this corresponded to the speed of rotation reactor from 1092 to 1570 rpm) fiber formation was practically not observed due to the high viscosity of the melt and the absence of a film mode of melt flow in a rotating reactor. Only at a mass flow rate of 0.2 to 0.3 g / s with a linear speed of rotation on the edge of the diverging cone of more than 10 m / s did the formation of fibers with a diameter of 300 μm with an increased content of spherical inclusions that degrade the quality of the fiber with a yield of 50-60%. It was determined that the optimal temperature range for producing fiber from polypropylene is the region 215-245 o C, providing the necessary melt viscosity to create a stable film mode of the melt in rotating reactors. At the same time, with a mass flow rate of 0.2 to 0.42 g / s and a linear velocity at the edge of more than 10 m / s, a fine fiber with a diameter of 10 to 30 microns of good quality is obtained with a yield of 85-90%. When the melt temperature rises above 260-270 o C, the film mode is violated due to the destruction of the melt material on the inner surface of the rotating reactors.
Из приведенных данных следует, что определяющими параметрами процесса получения волокна из отходов полипропилена являются окружная скорость на кромке вращающегося реактора, значение которой должно быть не менее 10 м/с, температура пленки расплава во вращающемся реакторе, значение которой составляет 215-245oC, и необходимый массовый расход полимера, обеспечивающий условия устойчивого пленочного течения расплава во вращающемся реакторе.From the above data it follows that the determining parameters of the process for producing fiber from polypropylene waste are the peripheral speed at the edge of the rotating reactor, the value of which should be at least 10 m / s, the temperature of the melt film in the rotating reactor, the value of which is 215-245 o C, and the necessary mass flow rate of the polymer, providing conditions for a stable film flow of the melt in a rotating reactor.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99113235A RU2160332C1 (en) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | Installation for production of fibrous material from thermoplastic utility scrap and waste |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99113235A RU2160332C1 (en) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | Installation for production of fibrous material from thermoplastic utility scrap and waste |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2160332C1 true RU2160332C1 (en) | 2000-12-10 |
| RU99113235A RU99113235A (en) | 2001-05-20 |
Family
ID=20221564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99113235A RU2160332C1 (en) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | Installation for production of fibrous material from thermoplastic utility scrap and waste |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2160332C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2247800C2 (en) * | 2002-02-21 | 2005-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Руно+" | Apparatus for producing of fibrous materials from thermoplast melt |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1265215A (en) * | 1968-07-10 | 1972-03-01 | ||
| SU1236020A1 (en) * | 1984-07-13 | 1986-06-07 | Предприятие П/Я Р-6925 | Apparatus for moulding and forming thermoplastic materials |
| RU2093618C1 (en) * | 1995-03-16 | 1997-10-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Везувий-11" | Method for production of fiber from thermoplastic material |
| RU2117719C1 (en) * | 1997-06-26 | 1998-08-20 | Владимир Васильевич Бордунов | Method and installation for producing fibrous material from thermoplastics |
| DE19800297C1 (en) * | 1998-01-07 | 1999-07-01 | Microfaser Repro Gmbh | Method and device for producing fibrous materials from thermoplastic materials |
-
1999
- 1999-06-21 RU RU99113235A patent/RU2160332C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1265215A (en) * | 1968-07-10 | 1972-03-01 | ||
| SU1236020A1 (en) * | 1984-07-13 | 1986-06-07 | Предприятие П/Я Р-6925 | Apparatus for moulding and forming thermoplastic materials |
| RU2093618C1 (en) * | 1995-03-16 | 1997-10-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Везувий-11" | Method for production of fiber from thermoplastic material |
| RU2117719C1 (en) * | 1997-06-26 | 1998-08-20 | Владимир Васильевич Бордунов | Method and installation for producing fibrous material from thermoplastics |
| DE19800297C1 (en) * | 1998-01-07 | 1999-07-01 | Microfaser Repro Gmbh | Method and device for producing fibrous materials from thermoplastic materials |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2247800C2 (en) * | 2002-02-21 | 2005-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Руно+" | Apparatus for producing of fibrous materials from thermoplast melt |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6524514B1 (en) | Method and device for producing fibrous materials from thermoplastic materials | |
| CA1312204C (en) | Method and apparatus for forming glass flakes | |
| CN1197693C (en) | Plastic Viscosity Control Equipment | |
| EP0469743B1 (en) | Centrifugal spinning apparatus | |
| RU2117719C1 (en) | Method and installation for producing fibrous material from thermoplastics | |
| KR900009019B1 (en) | Apparatus for Making Fibers from Thermoplastics | |
| CN104674360A (en) | Device and method for differential centrifugal spinning by using air flow to assist melt | |
| RU2160332C1 (en) | Installation for production of fibrous material from thermoplastic utility scrap and waste | |
| HU218902B (en) | Method and apparatus for producing mineral wool | |
| US20030059491A1 (en) | Method and device for producing short fibers | |
| FI81328B (en) | FOERFARANDE FOER ATT FOERBAETTRA CHARGERINGEN AV SMAELTKAMMAREN I EN SMAELTUGN AV KUPOLUGNSTYP FOER FRAMSTAELLNING AV BERGSFIBERULL. | |
| US6752609B2 (en) | Device for forming synthetic fiber materials | |
| RU2174165C1 (en) | Apparatus for manufacturing fibrous materials from thermoplastic melt | |
| RU2179600C1 (en) | Apparatus for producing fibrous materials from thermoplast | |
| RU2164563C1 (en) | Device for producing fibrous materials from melt of thermoplasts (versions) | |
| HU213848B (en) | Process and apparatus for forming glass filaments | |
| EP0355187B1 (en) | Production of micro glass fibers | |
| RU2211193C1 (en) | Process of production of mineral fiber ( variants ) and gear for its realization | |
| JPS6122044B2 (en) | ||
| NL8300804A (en) | DEVICE FOR MAKING FINE METAL PARTICLES. | |
| RU2388854C2 (en) | Installation for production of fibre material out of thermo-plastic | |
| RU2093618C1 (en) | Method for production of fiber from thermoplastic material | |
| RU2345182C2 (en) | Device for production of fibre materials from thermoplastics | |
| JP4446636B2 (en) | Short fiber production equipment | |
| RU2614087C1 (en) | Device for fibrous materials production from molten thermoplastics |