Библиографическое описание:

Николюкин М. М., Кондрашков А. С., Соколов М. В., Клинков А. С., Болдырев Д. В. Способ девулканизации резиновой крошки на валковом оборудовании // Молодой ученый. — 2011. — №12. Т.1. — С. 34-36.

В настоящее время в нашей стране количество полимерных отходов составляет более одного миллиона тонн в год, а процент их использования до сих пор мал. Учитывая специфические свойства полимерных мате­риалов - они не подвергаются гниению, коррозии, проблема их утилизации носит, прежде всего, эколо­гический характер. Общий объем захоронения твёрдых бытовых отходов только в Москве составляет около 4 млн. т в год. От общего уровня отходов перерабатывается только 5.7 % от их массы [1].

По оценке специалистов компании «Профессиональные Комплексные Решения» (ПКР), объем российского рынка шин за 2010 год составил 35,2668 млн. штук, что на 27% больше, чем в 2009 г.

В развитых странах процент утилизации использованных покрышек приближается к 100%, а в Финляндии - 101%. Это значит, что в стране утилизируют не только все пришедшие в негодность покрышки, но уже приступили к переработке накопившихся запасов. В Европе осознали потребность в использованных покрышках: та же Финляндия планирует импортировать 30 тыс. тонн использованных покрышек из Германии для дальнейшей переработки, так как потребность в данном материале страны превышает образуемое количество на 40-45 тыс. тонн [2].

Известно, что изношенные шины могут быть источником дешёвого полимерного сырья при получении из них регенерата. Регенератом называют продукт переработки резиновых отходов, характеризующийся способностью смешиваться с каучуком и ингредиентами и подвергаться повторной вулканизации. По структуре, составу и свойствам регенерат подобен резиновым смесям, используемым для изготовления новых изделий. При регенерации происходит термическая деструкция связей серы, в результате чего их содержание в регенерате уменьшается. Многие вновь образовавшиеся связи в регенерате являются углерод-углеродными. Ускорители регенерации резин обеспечивают снижение длительности или температуры процесса, уменьшение расхода мягчителя, улучшение технических качеств регенерата и резин с его добавками. Технологические свойства резиновых смесей, содержащих регенерат, улучшаются. Поэтому при делении регенерата на технические марки учитываются оба этих фактора [3].

Основной процесс производства регенерата – девулканизация. Девулканизация – это процесс, в котором отходы вулканизованной резины преобразуются благодаря механической, тепловой и (или) химической энергии до состояния, в котором они могут смешиваться, перерабатываться и вулканизоваться снова [4].

В настоящее время широко распространён непрерывный термомеханический метод регенерации резины. Он включает в себя несколько основных стадий, таких как подготовка резиновой крошки(дробление шин например), смешивание крошки с химическими компонентами, непосредственная переработка на оборудовании.

Известно, что чем меньше размеры частиц крошки, тем более быстро и равномерно происходит набухание резины в мягчителях и нагрев её до заданной температуры. Это приводит к получению более рав­номерно деструктированного материала, уменьшению содержания в девулканизате недостаточно девулканизованных частиц резины ("крупы") и, как следствие этого, - получению более однород­ного по качеству регенерата, снижению количества отходов рафинирования и повышению произ­водительности рафинировочного оборудования. Однако по мере уменьшения размеров частиц ре­зиновой крошки возрастают затраты на её производство. В связи с этим при существующих в настоящее время способах получения резиновой крошки применение для получения регенерата шинной резиновой крошки с размерами частиц 0,5 мм и ме­нее, как правило, экономически нецелесообразно [1]. В нашем способе использовалась резиновая крошка размером до 2 мм.

При получении регенерата на валковом оборудовании резиновую крошку предварительно смешивают с химическими активаторами, мягчителями, такими например, как стеариновая кислота.

Температура валков в наших экспериментах варьировалась от 30 до 55 oC. Технологические режимы получения регенерата и химические реагенты выбираются таким образом, чтобы обеспечить девулканизацию резины, то есть максимально разрушить поперечные, чаще всего c-s и s-s 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 [5].

На рисунке 1 представлена схема лабораторной установки, на которой проводились экспериментальные исследования.

Рис.1. Экспериментальная установка для исследования процесса девулканизации резиновой крошки. 1 – плиты; 2 – станина; 3 – стяжки; 4 и 5 – подшипники валков; нажимный винт; 7 – резьбовая втулка винта; 8 – траверса; 9 и 10 – валки; 11 – противень; 12 – ограничительная стрелка.

Эксперимент проводился следующим образом. Подготовленная шинная крошка смешивалась первоначально со стеариновой кислотой, затем эта смесь подавалась на уже нагретые вальцы. В течение некоторого времени обработки на вальцах в смеси под действием давления и температуры происходила девулканизация. В результате обработки смесь превращалась в лист, который возможно в дальнейшем использовать для последующей переработки, например для загрузки в экструдер с целью получения длинномерных профильных изделий. Предварительные эксперименты включали в себя несколько этапов обработки резиновой смеси со стеариновой кислотой: обработка на z-образном смесителе при температуре более 150 °С, далее на вальцах, а после в червячной машине. Эксперименты показали, что наибольшая степень девулканизации при этом достигается на валковом оборудовании, и из вышеописанных этапов возможно исключить наиболее энергоёмкий – обработку на z-образном смесителе.

Степень девулканизации переработанной смеси определялась методом ацетоно-хлороформенной экстракции. Результаты её измерения представлены в таблице 1.

Таблица 1

Зависимость степени девулканизации от потребляемой мощности оборудования

Оборудование

Потр. мощность, Вт

Степень девулканизации, %

Z-обр. смеситель

3750

2,31

Z-обр. смеситель+вальцы

9250

20,368

Z-обр. смеситель +вальцы+экструдер

11799,5

25,14

В дальнейших исследованиях планируется получить более высокую степень девулканизации с целью получения из регенерата резинотехнических изделий.

Процесс регенерации, описанный выше, отличается от подобных тем, что при его использовании применяется минимум химических компонентов, при этом затрачивается достаточно мало энергии и аппаратурное оформление не занимает больших площадей. Все вышеописанные качества положительно влияют как на экологическую составляющую процесса, так и экономическую.

Интенсификация технологических процессов, заключающаяся в повышении скорости и со­кращении их продолжительности, уменьшении удельных энергетических и трудовых затрат, необходимых для их осуществления, в увеличении калибров и улучшении конфекционных свойств резиновых заготовок и технологических свойств резиновых смесей на участке вулканизации, а также улучшение некоторых качественных показателей готовых изделий - тот технический эффект, ко­торый в той или иной степени может сопровождать применение регенерата в резиновой промыш­ленности и служить дополнительным источником экономической эффективности [1].


Литература:

  1. Клинков А.С. Утилизация и вторичная переработка полимерных материалов / Клинков А.С., Беляев П.С., Соколов М.В. - Тамбов: изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2005. - 80 с.

  2. РБК. Исследования рынков [Электронный ресурс] / Мировой объем шинного рынка – Режим доступа: http://marketing.rbc.ru/news_research/23/09/2011/562949981557212.shtml, свободный. – Загл. с экрана.

  3. Шеин В. С., Основные процессы резинового производства: Учеб. пособие для вузов/ В. С. Шеин, Ю. Ф. Шутилин, А. П. Гриб. – Л.: Химия, 1988. – 160 с., ил.

  4. Садан К.Д. Справочник технолога по изготовлению РТИ/ Садан К. Д., Джим Р. Уайт. – Рапра Текнолоджи Лимитед: Шобери, Шрусбери, Шропшир, Великобритания, 2001. - 576 с.

  5. Пат. 2130952 РФ, МКИ C08J11/10, C08L17/00. Способ получения шинного регенерата / Гавриленко Г.Я.; Зубков В.М.; Штейнберг Ю.М. - № 2130952; заявлено 19.02.1997; опубл. 27.05.1999.

Основные термины (генерируются автоматически): резиновой крошки, девулканизации резиновой крошки, обработки резиновой крошки, условий обработки резиновой, получения регенерата, получения резиновой крошки, регенерата шинной резиновой, валковом оборудовании, Использование резиновой крошки, размера резиновой крошки, содержание резиновой крошки, Способ девулканизации резиновой, режимы получения регенерата, Влияние условий обработки, получения шинного регенерата, технических качеств регенерата, процесс производства регенерата, размеры частиц крошки, делении регенерата, частиц ре­зиновой крошки.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос