Способ регенерации резиновой крошки
Владельцы патента RU 2519476:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к технологии регенерации резиновой крошки из каучуков общего назначения и может быть использовано в шинной промышленности, производстве резино-технических изделий и каучукобитумных мастик, на основе которых могут быть получены гидроизоляционные материалы, используемые в строительстве (кровельные мастики, изоляция труб, дорожные покрытия), а также для изготовления антикоррозионных автомобильных мастик. Способ включает обработку резиновой крошки в мягчителе и активаторе, при этом в качестве активатора деструкции резиновой крошки используют магнитную жидкость, полученную из отходов производства, в количестве 3-5%, причем после обработки резиновой крошки в мягчителе и активаторе полученную смесь выдерживают в автоклаве при температуре 185°C и давлении 3-4 атм в течение 3 часов. Технический результат состоит в снижении энергозатрат при измельчении и переработке; процесс регенерации не требует использования металлоемкого оборудования; конечным продуктом является пастообразный регенерат, дальнейшая вулканизация которого позволяет получать резины с заведомо лучшими физико-механическими свойствами, нежели резины на основе каучука. 1 ил., 5 табл., 4 пр.
Изобретение относится к технологии регенерации резиновой крошки из каучуков общего назначения (НК-натурального, СКИ-изопренового, СКД-дивинилового, БСК-бутадиенового, БК-бутилкаучука) и может быть использовано для изготовления резиновых изделий различного назначения в шинной промышленности, производстве РТИ и каучукобитумных мастик, на основе которых могут быть получены гидроизоляционные материалы, используемые в строительстве (кровельные мастики, изоляция труб, дорожные покрытия и пр.), а также для изготовления антикоррозионных автомобильных мастик.
В настоящее время широко известны и используются в промышленности способы регенерации резиновой крошки: водонейтральный (нейтральный), термомеханический (риклемейтор-процесс), паровой и его модификации, паровоздушный и паровой высокотемпературный [Макаров В.М. и др. Использование амортизированных шин и отходов производства резиновых изделий. - Л.: Химия, 1986, с.66 - 83.]. Подавляющее большинство способов регенерации резиновой крошки (в основном изношенных покрышек и камер, отходов производства резинотехнических изделий (РТИ) и др.) основано на двух последовательных процессах:
1. Первоначально отходы РТИ или изношенные покрышки и камеры подвергают механическому измельчению в крошку;
2. Из крошки получают регенерат, обрабатывая его в мягчителе и активаторе.
Регенерат представляет собой смесь гель- и золь-фракций, где гель-фракция состоит из фрагментов вулканизационной сетки, а золь-фракция из фрагментов каучуковых цепей линейного и разветвленного строения.
Общими недостатками указанных способов являются:
1. Значительные энергозатраты при измельчении и переработке;
2. Процесс регенерации требует использования металлоемкого оборудования (смесители, экструдеры, вальцы и др.);
3. Конечным продуктом является регенерат, дальнейшая вулканизация которого позволяет получать резины с заведомо худшими физико-механическими свойствами, нежели резины на основе каучука;
4. Процесс регенерации сопровождается выбросом в окружающую среду паров и дымов, содержащих, в частности серу.
Известен способ регенерации резиновой крошки, включающий обработку резиновой крошки в среде галогенсодержащих активаторов [Авторское свидетельство СССР № 421697, кл. C08J 11/20, 1974.]. В данном способе в качестве галогенсодержащего активатора берут дека-хлор C10CI10 в количестве 2-3 мас.ч. на 100 мас.ч. регенерируемой смеси и обрабатывают 1 час в воздушной среде при 180°C. Этот способ частично устраняет указанные выше недостатки известных способов, однако возможности его ограничены тем, что он обеспечивает регенерацию только резины на основе бутилкаучука при сравнительно низкой производительности.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ регенерации резиновой крошки, включающий обработку резиновой крошки в мягчителе и активаторе [Патент СССР № 936799, кл. С 08 11/04, 1982.] Согласно данному изобретению, резиновую крошку с размерами 0,4-0,8 мм обрабатывают в мягчителе, включающем дипентен, талловое и ароматическое масла, при этом обработку проводят в смесителе при 2000 м/мин, с последующей добавкой активатора фенилгидразина с пористым железом.
Данный способ обеспечивает получение регенерата с меньшей степенью деструкции, вследствие чего содержащие его смеси более "сухие", менее липкие и обладают несколько большей вязкостью, по сравнению с регенератами, полученными известными термомеханическими способами. Основные характеристики такого регенерата: ацетоновый экстракт 22-30, хлороформенный экстракт 2-4, вязкость по Муни 50-80 ед. [1, стр.81]. Этот способ нашел широкое использование в промышленности и известен как способ фирмы "Треллеборг".
Однако и данному способу присущи недостатки способов термомеханической переработки резиновой крошки. Как известно, при термомеханической переработке происходит локальный разогрев обрабатываемой массы, что может привести к воспламенению смеси. При этом способ предусматривает регенерацию резиновой крошки мелкого помола, не содержащей посторонних примесей, в частности волокон корда, что ограничивает возможности способа в части перерабатываемого сырья.
Задача изобретения - получение пастообразного регенерата автоклавным способом с использованием в качестве активатора деструкции резиновой крошки (РК) магнитной жидкости на основе отходов производства, что, в свою очередь, приведет к повышению качества регенерата и расширению ассортимента обрабатываемого сырья.
Поставленная задача решается путем регенерации резиновой крошки в присутствии активатора деструкции - магнитной жидкости, проводимой автоклавным способом.
Методика процесса получения продукта регенерации резиновой крошки автоклавным способом:
1. Смешение РК с агентом набухания в соотношениях 1:1 или 1:0,75.
2. Введение в смесь активатора регенерации - магнитной жидкости. Набухание смеси в агентах набухания при 110°С в течение 3 часов в термостате.
3. Регенерирование РК при прогреве автоклава в течение 3 часов, температура регенерации - 185°C, давление 3-4 атм.
Полученный продукт - пастообразный регенерат оценивался по хлороформенному экстракту.
Характеристика резиновой крошки.
Резиновая крошка марки-РД-0,8 шин ТУ 3810436 - 87, полученная путем измельчения в условиях ОАО "НИИшинмаш" изношенных автопокрышек (А3-7) (табл.1).
Образцы РК анализировали путем определения структурных параметров вулканизационной сетки, количества свободного вулканизующего агента (серы) и среднечисленного размера частиц (табл.2). Для определения структурных параметров сетки использовали метод равновесного набухания в толуоле. Предварительное набухание проводили в агенте набухания - отработанном масле.
Содержание свободной серы оценивали с помощью специальной методики. Среднечисленный диаметр частиц РК определяли микроскопическим методом (рис.1).
ПРИМЕР 1
Процесс регенерации РК в избытке агента набухания - отработанное масло (табл.3) с высокой температурой кипения проводился по следующей технологии: резиновая крошка смешивается с агентом набухания и после 24-часовой вылежки помещается в греющий агент - масло, и нагревается до 110°C, резиновая крошка выдерживается в термостате в течение 3 часов, затем загружается в автоклав. Температура девулканизации составляет 185°C, давление 3-4 атм, время деструкции 3 часа. Готовый продукт оценивается по степени деструкции каучукового вещества (по хлороформенному экстракту).
ПРИМЕР 2
Процесс регенерации РК в избытке агента набухания - отработанное масло с высокой температурой кипения проводился по следующей технологии: резиновая крошка смешивается с агентом набухания и дополнительно вводится активатор регенерации - магнитная жидкость (табл.4) в количестве 2%, после 24-часовой вылежки помещается в греющий агент - масло, и нагревается до 110°C, резиновая крошка выдерживается в термостате в течение 3 часов, затем загружается в автоклав. Температура девулканизации составляет 185°C, давление 3-4 атм, время деструкции 3 часа. Готовый продукт оценивается по степени деструкции каучукового вещества (по хлороформенному экстракту).
ПРИМЕР 3
Процесс регенерации РК в избытке агента набухания - отработанное масло с высокой температурой кипения проводился по следующей технологии: резиновая крошка смешивается с агентом набухания и дополнительно вводится активатор регенерации - магнитная жидкость в количестве 3%, после 24-часовой вылежки помещается в греющий агент - масло, и нагревается до 110°C, резиновая крошка выдерживается в термостате в течение 3 часов, затем загружается в автоклав. Температура девулканизации составляет 185°C, давление 3-4 атм, время деструкции 3 часа. Готовый продукт оценивается по степени деструкции каучукового вещества (по хлороформенному экстракту).
ПРИМЕР 4
Процесс регенерации РК в избытке агента набухания - отработанное масло с высокой температурой кипения проводился по следующей технологии: резиновая крошка смешивается с агентом набухания и дополнительно вводится активатор регенерации - магнитная жидкость в количестве 5%, после 24-часовой вылежки помещается в греющий агент - масло, и нагревается до 110°C, резиновая крошка выдерживается в термостате в течение 3 часов, затем загружается в автоклав. Температура девулканизации составляет 185°C, давление 3-4 атм, время деструкции 3 часа. Готовый продукт оценивается по степени деструкции каучукового вещества (по хлороформенному экстракту) (табл.5).
Исходя из полученных данных, можно сделать вывод, оптимальной дозировкой указанного активатора является 3- 5%.
Технологические особенности способа, по сравнению с прототипом, обеспечивают получение регенерата из вторичного сырья на основе каучуков общего назначения, а также использование активатора деструкции резиновой крошки (магнитная жидкость), изготовленного из отходов производства, т.е. расширяется ассортимент обрабатываемого сырья. При этом обеспечивается возможность обработки более крупной резиновой крошки (8-10 мм), оптимально 3-4 мм, в то время, как в известном случае размер крошки не превышает 0,4-0,8 мм.
| Таблица 1 | ||||
| Характеристика резиновой крошки | ||||
| № | Наименование определений | Резиновая крошка ТУ 3810436-87 | ||
| 1 | Содержание НК, % | 41,8 | ||
| 2 | Содержание стирола, % | - | ||
| 3 | Содержание серы, % | 1,1 | ||
| 4 | Содержание сажи, % | 12,4 | ||
| 5 | Ацетоновый экстракт, % | 7,5 | ||
| 6 | Хлороформенный экстракт, % | 2,5 | ||
| 7 | Массовая доля остатков кордового волокна, %, не более | 5 | ||
| 8 | Массовая доля воды, %, не более | 1,5 | ||
| 9 | Гранулометрический состав: | |||
| через сито №1, % | 100 | |||
| через сито №0,63, %, не менее | 60 | |||
| Таблица 2 | ||||
| Основные параметры РК | ||||
| Показатель | Резиновая крошка ТУ 3810436-87 | |||
| Массовая доля толуольного экстракта, % | 20,4 | |||
| Степень набухания, % | 460 | |||
| Содержание свободной серы, % | 0,088 | |||
| Максимальный размер частиц фракции, мм | 0,21 | |||
| Среднечисленный размер частиц, мм | 0,034 | |||
| Таблица 3. | ||||
| Характеристика отработанного масла - агент набухания. | ||||
| Показатель | Отработанное масло (ОАО "Автодизель") | ГОСТ 21046-86 | ||
| Вязкость условная при 20°C | 58 | >40 | ||
| Кинематическая при 50°C | 47 | >65 | ||
| Температура вспышки в открытом тигле, °C, не ниже | 134 | 120 | ||
| Содержание фракций, выкипающих до 340°C | 10 | 10 | ||
| Температура застывания фракций | -10 | -10 | ||
| Массовая доля механических примесей, %, не более | 1,1 | 1,0 | ||
| Массовая доля воды, %, не более | 0,4 | 2,0 | ||
| Таблица 4 | ||||
| Характеристика активатора деструкции РК - магнитной жидкости (МЖ), полученной из железосодержащих отходов производства | ||||
| Жидкость-носитель | Плотность, кг/м3 | Объемная доля магнетита, % | Намагниченность насыщения, кА/м | |
| МЖ-11 | Масло индустриальное | 1290 | 7,21 | 14,21 |
| Таблица 5 | ||
| Зависимость хлороформенноного экстракта пастообразного регенерата от дозировки активатора | ||
| Регенерат | Дозировка активатора,% | Продолжительность регенерации при 185°C и давлении 3-4 атм |
| 3 часа | ||
| Хлороформенный экстракт, % | ||
| Резиновая крошка (ТУ 3810436-87) в отработанном масле | 0 | 18,0 |
| 2 | 24,0 | |
| 3 | 26,0 | |
| 5 | 34,0 |
Способ регенерации резиновой крошки, включающий обработку резиновой крошки в мягчителе и активаторе, отличающийся тем, что в качестве активатора деструкции резиновой крошки используют магнитную жидкость, полученную из отходов производства, в количестве 3-5%, причем после обработки резиновой крошки в мягчителе и активаторе полученную смесь выдерживают в автоклаве при температуре 185°C и давлении 3-4 атм в течение 3 часов.
