一種在線表征再生膠門尼黏度的測試裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種在線表征再生膠門尼黏度的測試裝置，包括連接體、溫度測量組件、計(jì)算機(jī)、加熱套和螺釘，連接體設(shè)于擠出機(jī)機(jī)筒與機(jī)頭之間，連接體兩端分別通過螺釘與擠出機(jī)機(jī)筒和機(jī)頭連接，連接體外周設(shè)有加熱套，溫度測量組件伸入連接體流道中，溫度測量組件與計(jì)算機(jī)信號連接；其方法是把膠料溫度控制在預(yù)設(shè)的溫度范圍內(nèi)時，先建立再生膠門尼黏度與膠料溫度之間的定量關(guān)系方程式，然后通過溫度測量組件在線測量膠料溫度，再通過定量關(guān)系方程式計(jì)算對應(yīng)的再生膠門尼黏度；本實(shí)用新型用于由廢舊橡膠脫硫制得的再生膠的門尼黏度測試，可實(shí)現(xiàn)在不影響連續(xù)擠出脫硫過程的情況下，在線測量獲得合適的再生膠門尼黏度和高的再生膠性能。
【專利說明】一種在線表征再生膠門尼黏度的測試裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及對廢舊橡膠(如廢舊輪胎膠)粉或粒進(jìn)行脫硫制備再生膠的過程，特別涉及一種在線表征連續(xù)擠出脫硫制備的再生膠門尼黏度的測試裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]我國是世界上最大的橡膠材料消費(fèi)國，也是最大的廢舊橡膠產(chǎn)生國。與塑料垃圾袋、一次性飯盒的“白色污染”并存的，是廢舊橡膠尤其是廢舊輪胎形成的“黑色污染”。在大量廢舊橡膠需要處理和市場對橡膠材料需求日益增加的情況下，對廢舊橡膠再生技術(shù)的研究顯得越來越重要。對廢舊橡膠進(jìn)行再生的技術(shù)有開煉機(jī)脫硫、螺旋(包括單螺旋和雙螺旋)高溫連續(xù)脫硫、擠出機(jī)連續(xù)脫硫、微波脫硫和超聲波脫硫等。
[0003]采用擠出機(jī)(包括單螺桿和雙螺桿擠出機(jī))在剪切力場、溫度場和再生劑的共同作用下，可對廢舊橡膠進(jìn)行連續(xù)脫硫，縮短脫硫時間，提高生產(chǎn)效率，但存在的一個問題是難以對制備的再生膠的門尼黏度進(jìn)行調(diào)控。目前在連續(xù)擠出脫硫生產(chǎn)中，一般是通過離線的方式對再生膠門尼黏度進(jìn)行調(diào)控，即從擠出機(jī)頭出口處取出再生膠樣品，然后采用圓盤剪切黏度計(jì)測定再生膠樣品的門尼黏度，根據(jù)測定的門尼黏度確定是否需要改變加工參數(shù)(如機(jī)筒溫度、螺桿轉(zhuǎn)速等)。這種方式存在滯后現(xiàn)象，難以及時調(diào)控再生膠的門尼黏度，會降低再生膠的合格率。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對連續(xù)擠出脫硫制備的再生膠，提供一種在線表征再生膠門尼黏度的測試裝置。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:一種在線表征再生膠門尼黏度的測試裝置，包括連接體、溫度測量組件、計(jì)算機(jī)、加熱套和螺釘，連接體設(shè)于擠出機(jī)機(jī)筒與機(jī)頭之間，連接體一端通過螺釘與擠出機(jī)機(jī)筒連接，連接體另一端通過螺釘與機(jī)頭連接，連接體外周設(shè)有加熱套，溫度測量組件伸入連接體內(nèi)的流道中，溫度測量組件與計(jì)算機(jī)信號連接。
[0006]其中，溫度測量組件可采用以下2種形式:
[0007](I)所述溫度測量組件包括溫度傳感器和電機(jī)，溫度傳感器為探頭伸出式的溫度傳感器，溫度傳感器頂部設(shè)置電機(jī)，溫度傳感器的探頭穿過加熱套和連接體后，插入連接體內(nèi)的流道中。溫度傳感器穿過連接體后，其探頭插入連接體流道中的膠料內(nèi)，以連續(xù)、準(zhǔn)確地測量膠料溫度；溫度傳感器由其頂部的電機(jī)驅(qū)動，可調(diào)節(jié)其探頭插入膠料內(nèi)的深度，還可在開始工作時(此時膠料溫度較低)使探頭退回以避免其發(fā)生彎曲；計(jì)算機(jī)用于顯示、記錄溫度傳感器所測量的溫度，并向電機(jī)發(fā)出驅(qū)動指令。
[0008](2)所述溫度測量組件包括溫度傳感器和橫桿，溫度傳感器為懸橋式多探頭的溫度傳感器，溫度傳感器固定于橫桿上，橫桿設(shè)于連接體內(nèi)的流道中，橫桿兩端分別固定于連接體的內(nèi)壁中。溫度傳感器的多個探頭可同時連續(xù)、準(zhǔn)確地測量流道徑向不同位置上膠料的溫度，以獲得膠料的平均溫度；計(jì)算機(jī)用于顯示、記錄溫度傳感器所測量的溫度。
[0009]在線表征連續(xù)擠出脫硫制備的再生膠門尼黏度的測試方法的原理如下:橡膠交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的碳-硫鍵和硫-硫鍵的鍵能要比碳-碳主鏈的鍵能低，因此，通過適當(dāng)控制擠出機(jī)的剪切力和溫度，在盡可能少地打斷廢舊橡膠中碳-碳主鏈的情況下，盡可能多地打斷碳-硫鍵和硫-硫鍵，可取得好的脫硫效果、合適的再生膠門尼黏度和高的再生膠性能；把膠料溫度控制在一定范圍內(nèi)時，其提高可使廢舊橡膠交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中較多的碳-硫鍵和硫-硫鍵發(fā)生斷裂，從而降低再生膠的門尼黏度，即再生膠門尼黏度與膠料溫度之間存在對應(yīng)關(guān)系；這樣，在建立這兩者之間的定量關(guān)系后，通過在線測量膠料溫度，即可獲得該膠料溫度下對應(yīng)的再生膠門尼黏度。
[0010]基于上述原理，通過上述裝置可建立一種在線表征再生膠門尼黏度的測試方法，具體如下:把膠料溫度控制在預(yù)設(shè)的溫度范圍內(nèi)時，先建立再生膠門尼黏度與膠料溫度之間的定量關(guān)系方程式，然后通過溫度測量組件在線測量膠料溫度，再通過定量關(guān)系方程式計(jì)算對應(yīng)的再生膠門尼黏度。
[0011]建立所述再生膠門尼黏度與膠料溫度之間的定量關(guān)系方程式時，其方法具體為:在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)改變擠出機(jī)中的膠料溫度，并通過溫度測量組件測量擠出機(jī)出口處的膠料溫度，同時從機(jī)頭出口處取出再生膠樣品，采用圓盤剪切黏度計(jì)測定再生膠樣品的門尼黏度；然后繪出再生膠門尼黏度與膠料溫度之間的關(guān)系曲線并進(jìn)行擬合，從而獲得再生膠門尼黏度與膠料溫度之間的定量關(guān)系方程式。
[0012]其中，所述溫度測量組件每采集一次膠料溫度，從機(jī)頭出口處對應(yīng)取出5個再生膠樣品。
[0013]所述溫度測量組件采集5?10次膠料溫度，采集的間隔時間為15?30min。
[0014]所述預(yù)設(shè)的溫度范圍為170?270°C ；
[0015]所述再生膠門尼黏度與膠料溫度之間的定量關(guān)系方程式是通過Origin軟件擬合獲得的，其表達(dá)式為=ML11= =a+br+C戶，其中，ML11=為再生膠的門尼黏度；a、b和C是通過擬合獲得的與再生膠性能相關(guān)的常數(shù)；T為膠料溫度，T的單位為。C。
[0016]上述在線表征再生膠門尼黏度的測試方法及其裝置，用于由廢舊橡膠脫硫制得的再生膠的門尼黏度測試。
[0017]本實(shí)用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果:
[0018](I)建立了再生膠門尼黏度與擠出機(jī)出口處膠料溫度之間的定量關(guān)系后，在不影響廢舊橡膠粉或粒的連續(xù)擠出脫硫過程的情況下，僅在線測量擠出機(jī)出口處的膠料溫度即可獲得相應(yīng)的再生膠門尼黏度，以調(diào)控加工參數(shù)(如擠出機(jī)機(jī)筒各段的溫度)，獲得合適的再生膠門尼黏度和高的再生膠性能。
[0019](2)本在線表征再生膠門尼黏度的測試裝置結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、操作簡易，因此，易于在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用，應(yīng)用范圍也較廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為實(shí)施例1的測試裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為采用本在線表征再生膠門尼黏度的測試方法后，獲得的廢舊輪胎膠粉再生膠門尼黏度ML=與擠出機(jī)出口處膠料溫度T之間的關(guān)系曲線。
[0022]圖3為采用本在線表征再生膠門尼黏度的測試方法后，獲得的廢舊丁基內(nèi)胎膠粒再生膠門尼黏度ML1=與擠出機(jī)出口處膠料溫度T之間的關(guān)系曲線。
[0023]圖4為實(shí)施例3的測試裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]上述各圖中符號說明如下:1 一連接體；2—溫度傳感器；3 —電機(jī)；4一計(jì)算機(jī)；5—加熱套；6—螺釘；7—膠料；8—機(jī)頭；9一擠出機(jī)機(jī)筒；10—擠出機(jī)螺桿；11一橫杠。

【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0026]實(shí)施例1
[0027]本實(shí)施例一種在線表征再生膠門尼黏度的測試裝置，如圖1所示，包括連接體1、溫度測量組件、計(jì)算機(jī)4、加熱套5和螺釘6，連接體設(shè)于擠出機(jī)機(jī)筒9與機(jī)頭8之間，連接體一端通過螺釘與擠出機(jī)機(jī)筒連接，連接體另一端通過螺釘與機(jī)頭連接，連接體外周設(shè)有加熱套，溫度測量組件伸入連接體內(nèi)的流道中，溫度測量組件與計(jì)算機(jī)信號連接。
[0028]其中溫度測量組件包括溫度傳感器2和電機(jī)3，溫度傳感器為探頭伸出式的溫度傳感器，溫度傳感器頂部設(shè)置電機(jī)，溫度傳感器的探頭穿過加熱套和連接體后，插入連接體內(nèi)的流道中。溫度傳感器穿過連接體后，其探頭插入連接體流道中的膠料7內(nèi)，以連續(xù)、準(zhǔn)確地測量膠料溫度；溫度傳感器由其頂部的電機(jī)驅(qū)動，可調(diào)節(jié)其探頭插入膠料內(nèi)的深度，還可在開始工作時(此時膠料溫度較低)使探頭退回以避免其發(fā)生彎曲；計(jì)算機(jī)用于顯示、記錄溫度傳感器所測量的溫度，并向電機(jī)發(fā)出驅(qū)動指令。
[0029]采用上述裝置在線表征對廢舊輪胎膠粉連續(xù)擠出脫硫制備的再生膠門尼黏度的整個過程如下所述:
[0030](I)把15目的廢舊輪胎膠粉和再生劑(包括芳烴油、松香和活化劑等)按比例混合,加入單螺桿擠出機(jī)的料斗,設(shè)定擠出機(jī)螺桿10的轉(zhuǎn)速為60r.mirT1,并設(shè)定擠出機(jī)機(jī)筒9各段的溫度，在剪切、熱和化學(xué)的復(fù)合作用下連續(xù)進(jìn)行脫硫；
[0031](2)待擠出過程穩(wěn)定后，記錄溫度傳感器2所測量的膠料7的溫度；同時從機(jī)頭8的出口處取出一定量的再生膠樣品，共連續(xù)取5個樣品；
[0032](3)按比例適當(dāng)改變擠出機(jī)機(jī)筒9各段的溫度設(shè)定，待擠出過程穩(wěn)定后，同樣記錄溫度傳感器2所測量的膠料7的溫度，同時從機(jī)頭8的出口處取出5個再生膠樣品；
[0033](4)重復(fù)步驟(3)，共進(jìn)行8次的擠出機(jī)機(jī)筒溫度設(shè)定，均記錄膠料7的溫度并同時取出再生膠樣品；
[0034](5)采用圓盤剪切黏度計(jì)，測定每一次膠料溫度設(shè)定下從機(jī)頭8的出口處所取5個再生膠樣品的門尼黏度，計(jì)算它們的平均值；
[0035](6)繪出輪胎再生膠門尼黏度與擠出機(jī)出口處膠料溫度T之間的關(guān)系曲線(見圖2)，采用二次多項(xiàng)式對該曲線進(jìn)行擬合，獲得之間關(guān)系的方程式為:

其中 τ 的單位為。C。
[0036]這樣，在廢舊輪胎膠粉的連續(xù)擠出脫硫過程中，通過在線測量擠出機(jī)出口處的膠料7的溫度，由上述方程式計(jì)算即可得到相應(yīng)的再生膠門尼黏度，而不再需要采用圓盤剪切黏度計(jì)進(jìn)行測定。而且，根據(jù)圖2所示的再生膠門尼黏度與膠料溫度之間的關(guān)系曲線，由要求的門尼黏度范圍可確定膠料7的溫度范圍，當(dāng)在線測量的膠料7的溫度未落在所述溫度范圍內(nèi)時，可通過報(bào)警系統(tǒng)提醒操作人員調(diào)整擠出機(jī)機(jī)筒9各段的溫度設(shè)定，以使在線測量的膠料7的溫度落在所述溫度范圍內(nèi)。
[0037]實(shí)施例2
[0038]本實(shí)施例一種在線表征再生膠門尼黏度的測試裝置，與實(shí)施例1相比較，其不同之處主要在于，采用所述裝置在線表征對廢舊丁基內(nèi)胎膠粒連續(xù)擠出脫硫制備的再生膠門尼黏度的整個過程如下所述:
[0039](I)把4目的廢舊丁基內(nèi)胎膠粒和再生劑(包括石蠟油和活化劑等)按比例混合，加入雙螺桿擠出機(jī)的料斗，設(shè)定擠出機(jī)螺桿10的轉(zhuǎn)速為50r 并設(shè)定擠出機(jī)機(jī)筒9各段的溫度，在剪切、熱和化學(xué)的復(fù)合作用下連續(xù)進(jìn)行脫硫；
[0040](2)待擠出過程穩(wěn)定后，記錄溫度傳感器2所測量的膠料7的溫度；同時從機(jī)頭8的出口處取出一定量的再生膠樣品，共連續(xù)取5個樣品；
[0041](3)按比例適當(dāng)改變擠出機(jī)機(jī)筒9各段的溫度設(shè)定，待擠出過程穩(wěn)定后，同樣記錄溫度傳感器2所測量的膠料7的溫度，同時從機(jī)頭8的出口處取出5個再生膠樣品；
[0042](4)重復(fù)步驟(3)，共進(jìn)行7次的機(jī)筒溫度設(shè)定，均記錄膠料7的溫度并同時取出再生膠樣品；
[0043](5)采用圓盤剪切黏度計(jì)，測定每一次膠料溫度設(shè)定下從機(jī)頭8的出口處所取5個再生膠樣品的門尼黏度，計(jì)算它們的平均值；
[0044](6)繪出丁基再生膠門尼黏度ML=與擠出機(jī)出口處膠料溫度T之間的關(guān)系曲線(見圖3)，采用二次多項(xiàng)式對該曲線進(jìn)行擬合，獲得MI1=與T之間關(guān)系的方程式為:
MZC=996.0-8.55Γ+0.019Γ2，其中 T 的單位為。C。
[0045]實(shí)施例3
[0046]本實(shí)施例一種在線表征再生膠門尼黏度的測試裝置，與實(shí)施例1相比較，其不同之處主要在于，如圖4所示，溫度測量組件包括溫度傳感器2和橫桿11，溫度傳感器為懸橋式多探頭的溫度傳感器，溫度傳感器固定于橫桿上，橫桿設(shè)于連接體內(nèi)的流道中，橫桿兩端分別固定于連接體的內(nèi)壁中。溫度傳感器的多個探頭可同時連續(xù)、準(zhǔn)確地測量流道徑向不同位置上膠料的溫度，以獲得膠料的平均溫度；計(jì)算機(jī)用于顯示、記錄溫度傳感器所測量的溫度。
[0047]如上所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，上述實(shí)施例僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非用來限定本實(shí)用新型的實(shí)施范圍；即凡依本實(shí)用新型內(nèi)容所作的均等變化與修飾，都為本實(shí)用新型權(quán)利要求所要求保護(hù)的范圍所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種在線表征再生膠門尼黏度的測試裝置，其特征在于:包括連接體、溫度測量組件、計(jì)算機(jī)、加熱套和螺釘，連接體設(shè)于擠出機(jī)機(jī)筒與機(jī)頭之間，連接體一端通過螺釘與擠出機(jī)機(jī)筒連接，連接體另一端通過螺釘與機(jī)頭連接，連接體外周設(shè)有加熱套，溫度測量組件伸入連接體內(nèi)的流道中，溫度測量組件與計(jì)算機(jī)信號連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種在線表征再生膠門尼黏度的測試裝置，其特征在于:所述溫度測量組件包括溫度傳感器和電機(jī)，溫度傳感器為探頭伸出式的溫度傳感器，溫度傳感器頂部設(shè)置電機(jī)，溫度傳感器的探頭穿過加熱套和連接體后，插入連接體內(nèi)的流道中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種在線表征再生膠門尼黏度的測試裝置，其特征在于:所述溫度測量組件包括溫度傳感器和橫桿，溫度傳感器為懸橋式多探頭的溫度傳感器，溫度傳感器固定于橫桿上，橫桿設(shè)于連接體內(nèi)的流道中，橫桿兩端分別固定于連接體的內(nèi)壁中。
【文檔編號】G01N11/14GK203981538SQ201420338141
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】黃漢雄, 呂曉龍, 倪雪文, 施兆豐, 周洪 申請人:華南理工大學(xué), 南通回力橡膠有限公司