Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Одним из направлений утилизации резиносодержащих отходов, в частности изношенных шин, является получение регенерата - пластичного материала, способного вулканизоваться при добавлении в него вулканизующих агентов и частично заменить каучук в составе резиновых смесей.

Регенерация резины - физико-химический процесс, в результате которого резина превращается в пластичный продукт - регенерат.

1. Производство регенерата

Одним из направлений утилизации резиносодержащих отходов, в частности изношенных шин, является получение регенерата - пластичного материала, способного вулканизоваться при добавлении в него вулканизующих агентов и частично заменить каучук в составе резиновых смесей.

Регенерация резины - физико-химический процесс, в результате которого резина превращается в пластичный продукт - регенерат.

Существуют различные способы получения регенерата, отличающиеся характером и интенсивностью воздействия на резину, а также природой и количеством участвующих в регенерации резины веществ. В процессе регенерации резины происходят следующие процессы: деструкция углеводородных цепей; структурирование вновь образовавшихся молекулярных цепей; уменьшение содержания свободной серы, использованной для вулканизации резины; деструкция серных, полисульфидных связей; модификация молекулярных цепей каучука; изменение углеродных цепей, образованных сажей, содержащейся в резине.

Этот перечень протекающих изменений свидетельствует о сложности физико-химических процессов, лежащих в основе регенерации резины.

При получении регенерата применяются различные химические вещества: мягчители, активаторы, модификаторы, эмульгаторы и др.

В качестве мягчителей используются продукты переработки нефти, угля, сланцев и лесохимического производства. Содержание мягчителей зависит от способа получения регенерата.

Активаторы позволяют сократить продолжительность и снизить температуру процесса, улучшить свойства конечного продукта. В качестве активаторов наибольшее применение нашли серосодержащие органические соединения.

Модификаторы позволяют придать регенерату и резине на его основе некоторые специальные свойства - прочность, масло-, бензостойкость, блеск и др. Для модификации регенерата используются как мономеры, так и полимеры.

Эмульгаторы применяют в технологических целях - для стабилизации водных дисперсий измельченных резиновых отходов.

Начальная стадия получения регенерата любым из существующих способов - измельчение резиновых отходов. Размер частиц, которые необходимо получить при измельчении, определяется способом последующей регенерации, а также свойствами резины, подвергаемой регенерации, и требованиями к регенерату. Чем меньше размеры частиц резины, тем более быстро и равномерно они набухают в мягчителях, в результате чего повышается производительность оборудования и улучшается качество регенерата. Однако уменьшение размеров резиновой крошки связано с увеличением затрат на ее получение, поэтому размеры частиц всегда больше 0,5 мм.

При получении регенерата водонейтралъным способом девулканизация резины происходит в водной кислой среде в автоклаве при перемешивании массы.

Для этого используется резиновая крошка размером 2,5-3,5 мм, содержание текстильного корда не должно превышать 10%. Количество мягчителя, добавляемого в смесь, достигает при регенерации некоторых резин 40 массовых частей на 100 массовых частей резины. Разрушение остатков кордного волокна происходит за счет воздействия кислой среды, создаваемой мягчителями.

Процесс девулканизации осуществляется в две стадии: на первой стадии резина набухает в мягчителях в течение 1-1,5 ч при 100°С, на второй - температура поднимается до 180±5°С, создается давление 1,1 ±0,1 МПа, и процесс девулканизации продолжается в течение 4-5 ч для резиновых отходов, не содержащих текстиль, и 5-8 ч - для отходов, содержащих кордное волокно.

Термомеханический способ получения регенерата более предпочтителен вследствие непрерывности процесса, полной его механизации и автоматизации, а также непродолжительности цикла. При этом способе не образуются сточные воды, что также весьма существенно снижает стоимость продукта. Однако эта технология предъявляет более высокие требования к культуре производства, в частности, необходимо четкое соблюдение параметров технологического процесса.

При получении регенерата термомеханическим способом используется крошка размером не более 0,8 мм при содержании текстильных волокон не более 5%. По этой технологии резиновая крошка непрерывно подается в двух-червячный смеситель, охлаждаемый водой.

Под влиянием механических воздействий и температуры в смесителе в тонком зазоре между шнеком и корпусом происходит девулканизация резины за счет тепла, выделяющегося при деформации резины, и воздействия кислорода и мягчителя. Средняя длительность пребывания резины в шнековом смесителе не превышает 7 мин, осевое усилие, развиваемое шнеком, составляет 1000 кН. Температура продукта, выходящего из головки шнека, не должна превышать 190°С, для чего корпус шнека охлаждается водой. При дальнейшем прохождении через червячный девулканизатор продукт охлаждается до 70-80°С и в таком виде поступает на рафинировочные вальцы, где ему придается товарный вид. При этом происходит гомогенизация регенерата, окончательное его обезвоживание, очищение от посторонних включений и недостаточно деструктированных частиц резины.

Рафинировочные вальцы имеют фрикцию 1:2,5. С целью более полной гомогенизации продукта рафинирование выполняется на двух вальцах.

На первых вальцах устанавливается зазор, обеспечивающий выход с вальцов полотна толщиной не более 0,25 мм. Толщина полотна, сходящего со вторых вальцов, не должна превышать 0,17 мм. Полотно закатывается в рулон массой до 15 кг.

Отечественная промышленность выпускает шесть марок регенерата, свойства которых зависят от используемого сырья и технологии производства.

Регенерат является ценным вторичным сырьем и используется при изготовлении резинотехнических изделий, подошвенных резин и шин. Потребление регенерата в шинной промышленности - 10%.

В резинотехнической промышленности регенерат применяют в составе резиновых смесей при изготовлении рукавных изделий, прокладок, ремней и другой продукции. Некоторые изделия, такие как пластины, коврики бытового назначения, изготавливают почти без добавления каучука в резиновую смесь.

При изготовлении некоторых резин содержание регенерата может достигать 50% от содержания каучука, а при изготовлении формованных каблуков - 100% от содержания каучука.

На основе регенерата получают резиновые клеи с высоким сопротивлением старению и адгезией к различным материалам.

Низкосортный регенерат марок РС и РСТ используют при изготовлении плит для покрытия полов животноводческих ферм, спортивных площадок, а также для изготовления строительных материалов типа шифера.

Следует отметить, что в последние годы в связи с повышением требований к РТИ и шинам, а также увеличением применения покрышек с металлокордом объемы производства и потребления регенерата несколько сократились, но до сих пор основная масса резиносодержащих отходов утилизируется путем переработки в регенерат.

Основной специализацией компании является переработка автомобильной резины, что позволяет получать регенерат шинный высокого качества. Раньше данное вторичное сырье недооценивалось, вследствие полного отсутствия эффективных технологий переработки и дальнейшего внедрения продукта в производственный цикл.

Сегодня регенерату отводится не только роль частичной замены каучуку, но и как продукту, наделенному специфическими полезными свойствами. Качественное вторичное сырье активно применяется в процессе производства резиновых смесей различного назначения.

Смесь регенерата и каучука: дополнительные свойства готовой продукции

· Ускоренное поглощение веществ в порошкообразной форме в процессе производства резины.

· Равномерное распределение веществ в процессе производства резиновых смесей.

· При добавлении регенерата понижается общая температура резиновой смеси, так как в процессе вальцевания характерно ее значительное повышение, что может привести к преждевременной предвулканизации.

· Также способствует значительному снижению издержек на производство резиновых смесей, включая расход электроэнергии.

Если вы заинтересованы в приобретении регенерата, свяжитесь со специалистами ОАО «ЧРЗ».

Резина дробленая. Представляет собой резиновую крошку с размерами частиц до 6 мм.

Получают путем измельчения использованных шин, резинотехнических изделий, а также отходов резины.

Использование гранулята в сочетании с различными добавками позволяет производить разнообразную продукцию: покрытия для полов спортивных и животноводческих сооружений, различные виды массивных колес и т.п. Кроме того, результаты испытаний, проведенных в Швеции и США, показали, что добавление гранулята в асфальтобетонные смеси значительно улучшает эксплуатационные качества дорожного покрытия. При производстве резиновых изделий с использованием гранулята достигается значительный экономический эффект за счет сокращения времени формования, при более низкой температуре - таким образом увеличивается производительность и сокращаются энергозатраты.

Кроме того резина дробленая с размером частиц менее 0,5 мм может успешно применяться в качестве сорбента для сбора нефти и нефтепродуктов с любых поверхностей, а также для очистки технологических отходов промышленных производств. Благодаря развитой удельной поверхности, высокой гидрофобности и плавучести при контакте с нефтепродуктами степень их поглощения достигает в массовом соотношении 5-10:1 в зависимости от физико-химических свойств нефти и нефтепродуктов. Время поглощения и связывания не превышает 30 минут в зависимости от толщины слоя разлива нефти. Насыпная плотность РД - 0,5 составляет 380-420 г./куб. дм.

Наполнитель кордный. Представляет собой нити кордного волокна с частицами связанной и несвязанной резины. Получают при дроблении покрышек. Применяют для производства формовых резинокордных изделий, кровельных покрытий, подрельсовых прокладок.

Наполнитель кордный используют в качестве: тампонирующего состава в нефтяной и газовой промышленности при бурении скважин; армирующего компонента при производстве бетонных и асфальтобетонных композиций.

2. Оборудование для производства регенерированной резины из резиновой крошки

Из резиновой крошки, полученной с помощью оборудования для переработки шин в крошку или любого другого подобного можно производить регенерированную резину.

Линия для производства резинового регенерата состоит из трех станков: девулканизатор, смесительные вальцы, очищающие вальцы.

Технология производства:

1. В десульфиризатор закладывается резиновая крошка и реактивы. При постоянном перемешивании происходит нагрев, сера постепенно выходит.

2. Резина остывает и загружается в смеситель, где она подвергается давлению валков и постоянному смешению.

3. Из смесителя резина напрямую подается в вальцы рефинатора, где происходит окончательный этап регенерации резины и ее очищения от посторонних включений.

4. Резина или наматывается или разрезается на пласты.

Девулканизатор. Данное оборудование используется для девулканизации резины с целью её регенерации.

Параметры:

Смесительные вальцы

Данное оборудование используется для пластикации, смешения резины после ее дувулканизации для производства регенерата.

Очистительные вальцы

На данном оборудвоании происходит рафинирование регенерированной резины и очистка от посторонних включений. После этого резина сматывается.

Отличие способа заключается прежде всего в том, что для получения регенерата используется шинная крошка, полученная при бародеструкционном измельчении. Технологические режимы и химические реагенты выбраны таким образом, чтобы обеспечить девулканизацию резины, т.е. максимально разрушить полисульфидные связи, сохраняя от деструкции молекулу каучука. Полученный регенерат после вулканизации имеет высокий уровень механических свойств, содержит мало летучих и экстрагируемых примесей. При получении регенерата предлагаемым способом отсутствует газовыделение, не происходит загрязнение окружающей среды. В способе используют смешение резиновой шинной крошки с ингредиентами, девулканизацию механодеструкцией с очисткой регенерата на рафинирующих вальцах. Способ характеризуется режимами стадий и составом при получении шинного регенерата. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Ограничительные признаки: девулканизация происходит под действием интенсивного деструктирующего воздействия механической энергии. Девулканизация осуществляется в присутствии специального химического активатора.

Отличительные признаки:

Способ получения регенерата из шинной крошки включает операции смешения ингредиентов в смесителе сыпучих компонентов, девулканизацию резины в кулачковом экструдере и на вальцах при температуре, не превышающей 100^oC.

Для получения регенерата используется шинная крошка размером до 2,8 мм, полученная бародеструкционным методом измельчения. Отличительной особенностью такой крошки является ее развитая поверхность, что увеличивает восприимчивость крошки к воздействию девулканизующих факторов.

Процесс получения регенерата осуществляется в присутствии химических реагентов. В качестве химических активаторов применяются соединения тиазольного или дисульфидного типа: фенолсульфид, бис дисульфид, бис дисульфид, 2,2'-дибензтиазолдисульфид и 2-меркаптобезотиазол; в качестве мягчителей - канифоль и битум.

Температурный режим работы в экструдере 70 - 100^oC, на вальцах 30 - 60^oC. Технологические режимы получения регенерата и химические реагенты выбираются таким образом, чтобы обеспечить девулканизацию резины, т.е. максимально разрушить поперечные, чаще всего полисульфидные связи, при этом максимально сохраняя от термодеструкции молекулу каучука. Это позволяет получить высокомолекулярную резиновую смесь, обладающую пластичностью, а после повторной вулканизации - резину с высоким уровнем механических свойств. Мерой деструкции служит количество экстрагируемых примесей. Экстракт содержит в составе мягчители, а также золь-фракцию, которая представляет собой низкомолекулярные примеси, несвязанные с общей пространственной структурой вулканизата. Содержание мягчителей оценивается по ацетоновому экстракту. Содержание золь-фракции оценивается, как правило, по хлороформенному или толуольному экстракту.

Проведение процесса регенерации при умеренных температурах позволяет провести его без охлаждения водой и водяным паром, поэтому полученный по предлагаемому способу регенерат не содержит воды. Не содержит он также и малеиновой кислоты, которая в предлагаемом способе не вводится. Все это обеспечивает высокое качество полученного регенерата и создает перспективы для его применения в резинотехнических изделиях.

Несомненным преимуществом предлагаемого способа получения регенерата является низкая стоимость последнего, которая достигается малой энергоемкостью и использованием дешевых недефицитных, имеющих отечественное производство химических компонентов.

Приведенные в таблице 1 данные свидетельствуют о том, что полученный регенерат превосходит прототип по уровню механических свойств, содержит меньше летучих и экстрагируемых примесей, особенно по хлороформенному экстракту, что свидетельствует о том, что он содержит полимер с более высокой молекулярной массой и лучшим молекулярно-массовым распределением. Возможность получить завулканизованный образец без добавления отверждающих агентов также объясняется тем, что при предлагаемом способе получения регенерата происходит разрушение полисульфидных связей, которые восстанавливаются при термостатировании. При получении регенерата термомеханическим методом происходит глубокая деструкция полимерной цепи при сравнительно небольшом распаде полисульфидных связей. Формула изобретения: 1. Способ получения шинного регенерата, включающий смешение ингредиентов с резиновой шинной крошкой и девулканизацию механодеструкцией в присутствии активаторов с последующей очисткой регенерата на рафинирующих вальцах, отличающийся тем, что в качестве резиновой шинной крошки используют резиновую крошку, полученную бародеструкционным измельчением шин, в качестве ингредиентов используют битум и канифоль, в качестве активатора - активатор тиазольного или полисульфидного типа, при этом смешение резиновой шинной крошки с ингредиентами и активатором производят в смесителе для сыпучих компонентов при температуре 25±10^oC, усреднение смеси, плавление тугоплавких компонентов и частичную девулканизацию производят в кулачковом экструдере при температуре 70-100^oC, девулканизацию заканчивают на регенератно-смесительных, смесительно-листовальных вальцах при температуре 30-60^oC или смешение резиновой крошки с ингредиентами и активаторами, усреднение смеси, плавление тугоплавких компонентов и девулканизацию производят на регенератно-смесительных, смесительно-листовальных вальцах при температуре 30 - 60^oC.

утилизация производство регенерат резина

4. Модификатор регенерации резиновых отходов

Модификатор регенерации резиновых отходов содержит карбоцепной каучук, вулканизирующую систему из сульфенамида, оксида цинка, стеариновой кислоты и канифоли, смесь тиазола и органическую перекись. Тиазол и органическая перекись в смеси взяты в массовом соотношении: Компоненты модификатора содержаться в следующем соотношении, мас. ч.: каучук 100, вулканизирующая система 14-27, смесь тиазола с органической перекисью 15-30. Модификатор позволяет утилизировать резиновые отходы. Отходы могут быть разнообразными по составу. Полученный с использованием модификатора регенерат используют самостоятельно в качестве товарной резиновой смеси. Используют также регенерат в качестве добавки к свежим резиновым смесям.

Процесс регенерации резины предполагает использование различных способов или веществ, приводящих к ее деструкции, в частности, для этой цели применяются химические модификаторы.

Так из патента ГДР №209593 известно воздействие на резиновую крошку композиции пластификатора с пептизатором при температуре 130-200^oC в атмосфере газа, насыщенной кислородом.

Известна также обработка резиновой крошки эпоксидированным и 04.

И это изобретение и все перечисленные ранее решают одну задачу - позволяют утилизировать многотоннажные отходы резиновой промышленности путем использования различных химических модификаторов.

Цель предлагаемого технического решения та же - утилизация резиновых отходов за счет расширения ассортимента модификаторов.

Поставленная цель достигается тем, что в модификатор регенерации резиновых отходов, включающий тиазол, вводят дополнительно карбоцепной каучук, вулканизующую систему, состоящую из сульфенамида, оксида цинка, стеариновой кислоты и канифоли, и органическую перекись, причем тиазол и органическая перекись взяты в массовом соотношении: при следующем содержании компонентов, мас. ч.:

Карбоцепной каучук - 100

Указанная вулканизующая система - 14 - 27

Для доказательства существенности отличий заявляемого технического решения от известных приводим следующие обоснования: использование в качестве модификатора регенерации резиновых отходов композиции веществ предложенного качественного и количественного состава не известно из других технических решений, введение в модификатор на основе разных каучуков в качестве активного начала синергической смеси «тиазол-органическая перекись» в заявленном соотношении и количестве позволяет использовать этот модификатор при регенерации разнообразных по составу резиновых отходов; этот процесс происходит, по-видимому, за счет избирательного деструктивного воздействия химически высокоактивной системы на поперечные серные связи поверхностного слоя вулканизованной резиновой крошки.

Состав и свойства заявляемого модификатора были отработаны предварительно, причем критерием для дальнейшего испытания модификатора служил комплекс свойств в их оптимальном значении, но при этом значение прочностных показателей было определяющим.

Поскольку модификатор содержит в своем составе достаточно сильные деструктирующие агенты, к процессу его изготовления предъявляются особые требования - к порядку введения компонентов и к времени обработки на смесительном оборудовании. Авторы полагают, что способ изготовления модификатора может быть предметом отдельной заявки, поэтому данные об этом процессе приводятся в общем виде.

Исходя из того, что цель создания модификатора - его использование для регенерации резиновых отходов, свойства его были изучены при испытании регенерата, полученного смешиванием заявляемого модификатора с резиновой крошкой.

Регенерат изготавливался смешиванием всех компонентов на стандартном смесительном оборудовании по существующим технологическим режимам.

Примеры, приведенные в таблице 4, иллюстрируют состав и основные физико-механические свойства регенерата, содержащего заявляемый модификатор и резиновую крошку. Данные примеров свидетельствуют о том, что введение в регенерат модификатора в количестве от 5 до 40 мас. ч. оставляет практически стабильными основные свойства регенерата, однако, предпочтительна дозировка 5-20 мас. ч. из соображений экономических.

Список литературы

1. Медоуз Д.X., Медоуз Д.Л., Рандерс Й. За пределами роста. - М.: Прогресс, 1994.

2. Луканин В.Н. Трофименко Ю.В. Экологически чистая автомобильная энергоустановка: понятие и количественная оценка Итоги науки и техники. ВИНИТИ. Сер. Автомобильный и городской транспорт. - 1994. Т. 18.

3. Небел Б. Наука об окружающей среде: как устроен мир: В 2 т. - М.: Мир, 1993.

4. Серов Г.П. Экологическая безопасность населения и территорий Российской Федерации. - М.: Издательский центр Аккил, 1998.

5. Лапин В.Л., Мартинсен А.Г., Попов В.М. Основы экологических знаний инженера. - М.: Экология, 1996.

6. Реймерс Н.Ф. Природопользование: Словарь-справочник. - М.: Мысль, 1990.

7. Алексеев Г. H. Общая теплотехника. - М.: Высшая школа, 1980.

8. Хейвуд Р.У. Термодинамика неравновесных процессов. - М.: Мир, 1983.

9. Звонов В, А. Образование загрязнений в процессах сгорания. - Луганск: Изд-во Восточно-украинского государственного университета, 1998.

10. Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. Кн. 1. Теория рабочих процессов В.Н. Луканин, - М.Г. Шатров, Г.М. Камфер и др.; Под ред. В.Н. Луканнна. - М.: Высшая школа, 1999.

Размещено на Allbest.ru