Сравнительная оценка существующих методов получения регенерата.

Термомеханический метод в настоящее время получил наибольшее распространение вследствие его непрерывности, высокой производительности, возможностью практически полностью автоматизировать производство в итоге себестоимость производства минимальная. Регенерат, полученный термомеханическим способом, имеет значительные преимущества по качеству: он содержит меньше летучих, меньше ацетонового экстракта и больше экстракта в хлороформе.

Щелочной метод непригоден для регенерации резин на основе синтетических каучуков, так как в процессе используется сосновая смола как мягчитель, она омыляется едким натром и теряется в процессе девулканизации.

Кислотный метод отличается весьма громоздким аппаратурным оформлением из-за использования концентрированной серной кислоты и очень дорог.

Паровой метод более совершенен, однако процесс ведется без перемешивания крошки и девулканизат получается неоднородным по пластичности.

Этого недостатка лишен водонейтральный метод, в котором осуществляется непрерывное перемешивание в водной среде.

Метод растворения осложняется необходимостью отгонки паров растворителя и соответственным оформлением процесса по технике безопасности.

Лекция №5

Отходы производства каучуков.

Средний процент образования отходов при производстве каучуков составляет от 0.2 до 0.6 % в зависимости от способа производства каучука ( метода синтеза), причем часть их все равно вывозится в отвал на полигоны. В этот процент не входят некондиционные партии.

Отходы СК можно классифицировать на три группы по агрегатному состоянию ( твердые, жидкие, газообразные) и соответственно по стадиям синтеза: получение мономеров, синтез полимеров в ассортименте, чистка оборудования).

По типу полимера можно выделить следующие типы отходов:

- структурированный полимер ( полимеризационные батареи, дегазаторы, сушилки)

- высокопластичный полимер ( оборудование выделения каучука)

- загрязненный деструктурированный полимер или пластикат ( чистка всех видов оборудования)

- коагулюм ( получение латексов и эмульсионные каучуки)

- кубовые остатки ректификации, отработанные катализаторы, адсорбенты, шламы, газы стравливания, медно-аммиачные воды и пр. ( производство и подготовка мономеров).

Отходы производства бутадиенстирольных каучуков

В большинстве своем представляют собой полимерную крошку, выделяемую после переработки на червячных машинах и представляют собой высокоструктурированный полимер насыщенного типа. Степень структурирования 70-90%, соответственно полимер очень жесткий и малотехнологичный в производстве. Коагулюм, который образуется при производстве БСК , представляет собой продукт самопроизвольной коагуляции латекса, основной компонент коагулюма характеризуется высоким содержанием гель-фракции до 80%, при этом молекулярная масса растворимой фракции составляет 300-500 тысяч.

Из всех отходов производства СК отходы эмульсионный каучуков составляют 80%. Однако за счет высокой производительности метода это окупается.

Рассмотрим некоторые области применения отходов различных каучуков:

Кровельные и гидроизоляционные материалы: бутиловые, этиленпропиленовые отходы. Высокая атмосферостойкость, газонепроницаемость, морозостойкость. Например, на ОАО»Нижнекамскнефтехим» создан рулонный материал «Бутикор С» в комплексе с бутиловым герметиком.

Уплотнительная мастика для гидроизоляционных швов в сборных домах, окон и дверей создана на основе отходов высокомолекулярного полиизобутилена и его отходов, она водостойка, нетоксична и выдерживает перепад температур от минус 50 до плюс 70⁰ С.

Герметики: отходы БК и ЭПК используются для производства невысыхающих герметиков различного назначения с содержанием каучука от 3 до 12 %, остальное наполнители, мягчители и прочие необходимые добавки.

Отходы БСК, БНК, карбоксилсодержащих и хлоропреновых каучуков используются для создания высыхающих герметиков.

Антикоррозионные мастики: получают с использованием отходов каучуков СКД, СКБ, СКД СР, ПИБ и БК в сочетании с битумами и другими ингредиентами. Также на основе отходов БК созданы цветные двухкомпонентные мастики для бетонных , металлических и оштукатуренных поверхностей. Это покрытие быстро высыхает на воздухе 5- 10 мин, морозо и водостойкостью, эластичностью и ударопрочностью.

Полимер-битумные композиции: на основе БСК с вязкостью 63 у.е Муни с наполнителями минеральными, смолами вулканизующими, битумом, маслами. Данная композиция характеризуется относительно высокой вязкостью и высокими фмп.

Для модификации битума и асфальта : отходы термопластичных каучуков блок-сополимеров бутадиена и стирола смешиваются с битумом, повышая температуру размягчения без увеличения вязкости расплава. Смесь с содержанием сополимера 10-14% обладает достаточной эластичностью и при низких температурах.

Структурированные полимерные отходы производства каучуков эмульсионной полимеризации являются основой для композиционных материалов с битумом. ПЭ, ПИБ. Асфальт с добавлением 20% каучука можно применять для покрытия дорожек, полов в гаражах, мостов, в туннелях. На скоростных трассах не рекомендуется.

Полимерные пластификаторы: для производства таких пластификаторов необходимо провести деструкцию отходов при температурах от 300 до 570 ⁰С в зависимости от типа каучука. Полученные деструкцией продукты в сравнении с маслом ПН-6ш обладают более высокой вязкостью, меньшим содержанием золы и более высокой температурой вспышки, при этом такой мягчитель более совместим с полимерными смесями и соответственно улучшает технологические свойства смеси, сопротивление разрастанию трещин и сопротивление истиранию.

Также с использованием отходов каучуков изготавливают клея по дереву, бетону, кирпичу и другие, пенорезины, поропласты, лакокрасочные материалы( олифы, грунтовки), профильные неответственные изделия, шифер, полимербетон и т.д.

Использование отходов каучука позволяет повысить рентабельность производства, повысить экологические показатели химического производства.

Лекция №6

Использование отходов промышленности СК в строительстве.

Отходы производства СК находят широкое применение в производстве полимерных строительных материалов и композитов, однако строительная индустрия не в состоянии использовать все полимерные отходы в связи с отсутствием необходимого оборудования для переработки и производственной базы для их изготовления. Разработанные технологии необходимо сертифицировать и продвигать не только на внутренний, но и на внешний рынок. Немалая часть проблем заключается в отсутствии инвестиций в подобные проекты, при этом рентабельность производств, перерабатывающих отходы достаточно высока.

Структурированные и увлажненные отходы каучуков с содержанием гель-фракции до 70-80% и влаги до 1-3% можно использовать для получения пленочного материала строительного назначения. Отходы полимерной крошки СКД, БСК, БНК, метакрилатного и других каучуков совмещаются с ПЭ, ПИБ, нефтяными битумами в роторно-эксцентриковом смесителе, вальцуются и каландруются. Полученный пленочный материал имеет следующие ф.м.п. :

Условная прочность при разрыве – 2-8 МПа, относительное удлинение – 450-580%, повышенные морозостойкость и теплостойкость.

Для изготовления полимербетонов на основе термореактивных смол используются отходы СК в качестве пластификаторов. Термореактивные смолы могут быть самые различные- фурановые, фенольные, эпоксидные и другие. При изготовлении полимербетона смешивают тонко и грубодисперсные наполнители в специальном смесителе вместе с мономером, порообразователем и отвердителем. Формуют плиты или необходимые изделия, затем подвергают отверждению при температуре около 120⁰С. Высокая прочность композиции позволяет применять ее в качестве химически стойкого покрытия полов производственных помещений, покрытия мостов, дорог, каналов под трубопроводы.

Утилизация полимерных отходов, образующихся при очистке сточных вод производства латексов производится следующим образом: коагуляция, отделение, обезвоживание выделенной крошки каучука. Подобраны специальные электролиты, позволяющие получать неслипающуюся крошку каучука, она отделяется на вибросите, обезвоживается в червячных машинах и используется для производства пленочных материалов строительного назначения, а также качестве связующего для получения строительных изделий на основе золы, полученной при сжигании мусора с добавлением песка, гравия и цемента. При этом можно получить полимербетоны с нескользящей поверхностью.

Для изготовления герметиков и мастик используют не только отходы полимеры, но также и некондиционные каучуки. Это одно из самых перспективных направлений утилизации отходов СК, так как рынок потребления герметиков очень велик, при этом герметики очень часто выполняют функции клеев одновременно с основной функцией. Технология применения герметиков и мастик достаточно проста и как правило не требует специального оборудования. Составы наносятся кистью, окунанием, разбрызгиванием или наливом. Часто при этом используется пневмоборудование, обеспечивающее подачу в герметик сжатого воздуха..

Герметизирующе-клеящие композиции очень удобны в применении, так как доставляются потребителю в виде, готовом к применению.

Невысыхающие и высыхающие ГК представляют собой термопластичные материалы, которые при нагревании переходят в вязкотекучее состояние, при понижении температуры восстанавливается первоначальная консистенция независимо от числа циклов подогрев-охлаждение, поэтому очень часто поверхность перед нанесением ГК подогревают до температуры 60-80⁰С, а иногда и до 180-200 ⁰С.

В течение всего периода эксплуатации невысыхающие герметики остаются в пластическом или пластоэластическом состоянии.

Изготовление ГК производится как правило в две стадии:

- изготовление резиновой смеси в виде листа или очень густой пасты

- добавление в полученную смесь пластификатора до получения необходимой консистенции.

Однако при эксплуатации подобных герметиков и полимерных кровельных материалов при повышении температуры в условиях воздействия деформаций они текут, толщина покрытия уменьшается, нарушается сплошность материала и соответственно герметичность. Подобная проблема успешно решена разработкой новых технологий «сшивающихся» кровельных материалов при повышении температуры. Дисс.Исаева. нашей кафедры.

Также другими исследователями продолжается разработка эластомерных ГК, способных работать в условиях деформаций. При этом наблюдается тенденция введения в составы акриловых, метакриловых сополимеров, олигомерных полимеров. Это позволяет получать безрастворные жидкие кровельные мастики, отверждаемые при температуре 10-30 ⁰С. Доступным для применения является низкомолекулярный сополимер бутадиена и пиперилена СКД-ПН, имеющий относительно низкую цену.

Наряду с минеральными наполнителями для производства ГК и мастик кровельного назначения используется резиновая крошка – продукт переработки шин, при этом не только снижается стоимость, но и увеличивается прочность композиции до 1- 2 МПа, при этом твердость по Шору достигается порядка 30 у.е. Гарантийный срок эксплуатации данного покрытия не менее 10 лет.

Лекция №7

Введение:

Проблема вторичного использования каучука путем переработки вулканизованных резиновых изделий исключительно актуальна и в настоящее время. Наряду с каучуком в резине содержатся и другие ингредиенты, а также армирующие материалы.

Главным направлением переработки изношенных шин и других изделий как в России, так и за рубежом является процесс регенерации,осуществляемый различными способами. Мировое производство РГ составляет лишь 10% от всего используемого каучука, резко снизила потребление РГ Германия, тогда как напротив Индия увеличила как его производство, так и потребление.

Для того, чтобы наиболее полно использовать все ценные свойства каучука и ингредиентов необходимо постоянно вести работу в следующих направлениях:

- совершенствовать методы получения РГ с целью повышения его качества и улучшения экономических и экологических характеристик производства.

-совершенствовать методы переработки резин без регенерации.

Изготовление и использование диспора. Модифицирование резиновой крошки различными методами и особенности применения модифицированной крошки.

Диспор – это сокращение от названия – дисперсионный порошковый регенерат.

Выпуск опытных партий диспора был начат на Чеховском регенератном заводе в 1987-88 годах.

Сущность метода его получения заключается в получении водной дисперсии предварительно дробленой резиновой крошки под воздействием механической обработки в присутствии поверхностно-активных веществ.

Процесс получения состоит из двух стадий: - смешение дробленой резины с активатором пластикации и регенерирующими агентами ( смоляными кислотами или жирными кислотами).

На первой стадии происходит разрыв молекулярных связей под воздействием механических напряжений и диспергирование по массе регенерирующего агента. Оценка равновесной степени набухания в ксилоле, определение содержания свободной серы показали, что разрушение серных связей происходит только на стадии пластикации

На второй стадии добавляют омыляющий агент (гидроксид калия или натрия) – идет реакция омыления органических кислот с образованием ПАВ, при этом одновременно идет процесс диспергирования резины в водной среде. Деструкция вулканизационной сетки идет в условиях, ограничивающих термоокислительную компоненту, поэтому серная сетка полностью не разрушается. Также при этом методе регенерации сохраняются токопроводящие структуры технического углерода.

Полученная водная дисперсия представляет собой устойчивую полидисперсную коллоидную систему, вязкость и концентрацию которой можно изменять в достаточно широких пределах. В оптимальном варианте эта система имеет средний радиус частиц 0.3-0.4 мкм, удельную поверхность 5-10 м²/г, рН 10-11.5.

Из воды регенерат выделяют электролитной коагуляцией с последующей сушкой или просто сушкой без коагуляции. При этом в зависимости от метода выделения получают разную выпускную форму – порошок или брикет.

Мелкие частицы диспора собираются в агрегаты от 10 до 100 мкм, которые имеют разветвленную структуру, похожую на сажевые агрегаты. По фракционному составу количество частиц размером 0.2-2 мкм составляет до 90-95%. При введении в резиновую смесь агрегаты распадаются на исходные размеры.

При хранении на воздухе в течение 5 суток сухой Диспор поглощает из воздуха до 2.5 % влаги, при это химический состав по равновесной степени набухания и экстракту хлороформа сохраняются неизменными до 8 месяцев, далее идет окисление.

Пылевоздушные смеси диспора взрывоопасны, нижний концентрационный предел воспламенения 25-105 г/см³. Отложения диспора на оборудовании толщиной более 10 мм самовозгораются при температуре 290⁰С, в слое 100 мм- при 135 ⁰С. Применение диспора ограничивается в основном размером его частиц и высокими требованиями, предъявляемыми к шинным резинам. В неответственных резинах его можно применять до 100-150 масс.частей на 100 м.ч. каучуков.

Свойства шинных резин, содержащих Диспор, зависят также от степени его диспергирования, пластичности и фракционного состава ( по крупным частицам 100 мкм). При содержании крупных частиц более 0.5% физико-механические показатели протекторной резины с содержанием 20 м.ч. диспора снижаются очень резко.

Повышение пластичности диспора приводит к улучшению его диспергирования в смесях и как следствие к улучшению упругопрочностных свойств резин, увеличению площади фазового контакта на границе раздела частица-полимерная матрицаю При введении диспора в протекторные смеси существенно сокращается время достижения оптимума вулканизации за счет уменьшения индукционного периода и ускорения сшивания в главном периоде вулканизации. Это наблюдается при вулканизующей группе сульфенамид Ц и альтакс. В присутствии ДФГ (гуанидина Ф) кинетика практически не меняется. Тиурам занимает промежуточное положение.

При введении диспора в каркасные смеси резко возрастает склонность к полвулканизации и снижается прочность связи корд-резина, поэтому, как правило, требуется корректировка состава и дозировки вулканизующей группы.

С целью устранения главного недостатка диспора по сокращению индукционного периода водную дисперсию обрабатывают замедлителями подвулканизации на стадии водной дисперсии или 30% раствором спирта с последующей сушкой.

При относительно низком содержании диспора до 10 м.ч. он практически не оказывает существенного влияния на свойства шинных резин, так протекторные смеси сохраняют высокий уровень износостойкости при истирании на уровне контрольных без диспора. В резинах для сельхозшин Диспор можно применять до 20 м.ч. в каркасе и до 10 м.ч. в протекторе, что позволяет использовать вторичные ресурсы в большем объеме.

Лекция №8

Модификация свойств резиновой крошки и регенерата.

При выборе компонентов модифицирующих систем учитывают, что в резиновой крошке имеется значительное количество не прореагировавших при вулканизации активных центров исходного эластомера, а при обработке на оборудовании возникают дополнительные активные центры с кислородсодержащими в основном гидроксильными и карбоксильными группами.

Применяется система: регенерирующий агент + активатор деструкции + модификаторы + технологические добавки

Регенерирующими соединениями служат органические дисульфиды, применяемые как ускорители вулканизации, активаторы деструкции –алифатические или ароматические амины, модифицирующие добавки – олигомеры различных типов и другое по технологии того или иного автора, технологические добавки – мягчители типа битума, стеариновая кислота.

Процесс осуществляется в резиносмесителе или на вальцах. В итоге введение до 30 м.ч. крошки, обработанной данными составами, позволяет получать резины, которые по комплексу свойств практически не уступают базовой и обладают более высокой износостойкостью при истирании. Это явление объясняется при изучении поведения полученных систем методом УФ-спектроскопии отражения, который позволяет измерить энергию взаимодействия активных центров на поверхности раздела фаз. Показано, что в системе эластомерная матрица - резиновая крошка наряду с химическим и слабым физическим взаимодействием возникает наиболее сильное резонансное взаимодействие, которое повышает устойчивость системы к разрушающим напряжениям.

Модификация регенерата неоиногенными ПАВ в девулканизаторе или ионогенных ПАВ на рафинировочных вальцах повышает ф.м.п в среднем на 15-25%. При этом содержание подобного регенерата в каркасе диагональных шин можно увеличить до 30 м.ч. , в радиальных – до 10 м.ч. с полным сохранением всех свойств.

Регенерат ,содержащий большое количество легко деструктируемых каучуков ( полизопренов), обладает низкой когезионной прочностью и соответственно низкой вязкостью по Муни. Показана возможность улучшения свойств такого регенерата путем его модификации малеимидом С ( 4.4.дитиодифенилди малеимидом). Сам процесс осуществляется в де вулканизаторе или на рафинировочных вальцах, а также отдельную стадию можно проводить и в резиносмесителе. Наибольший эффект получили от обработки регенерата в резиносмесителе. Далее модифицированный регенерат вводили в каркасную смесь в сравнении в не модифицированным, анализ полученных данных показал, что при применении модифицированного регенерата улучшаются не только фм.п., но и прочность связи с кордами, тепло и температуростойкость резиновой смеси.

Также показано, что с помощью химической модификации можно получать технически ценные регенератсодержащие шинные резины. Так, применение в каркасной смеси на основе СКИ-3 модификатора РУ, тетраметиленэтилендиамина и гексола позволяет частично компенсировать падение ф.м.п., связанное с увеличением содержания регенерата в смеси.

Модификация крошки алкилфеноламинными смолами улучшает технологические свойства и уменьшает адгезию резиновых смесей к металлическим поверхностям перерабатывающего оборудования.

Влияние комплексов трехвалентного хрома с органическими кислородсодержащими лигандами в сочетании с модифицирующими агентами ( малеиновым ангидридом и бутилфеноламинной смолой) позволяет за счет структурирующего влияния частично заменить каучук в подошвенных смесях.

Применение гексола, воска ЗВИ и тетраметиленэтилендиамина (ТЭДА) в сочетании с никельсодержащим оксидированным олигомером пиперилена обеспечивает более высокие прочность, сопротивление раздиру, относительное удлинение и меньшую величину ацетонового экстракта.

Применение крошки, модифицированной N-2( метил-2-нитропропил)-4-нитроанилином и эпоксидированным полибутадиеном повышает морозостойкость, стойкость к тепловому старению и прочностные свойства резиновых смесей.

\\\ Особое внимание уделяется модификации резиновой крошки газовой смесью, содержащей фтор, водной эмульсией каучука, содержащей серу и ускорители а также ее жидкими парами, позволяющими увеличить прочность связи между резиновой крошкой и эластомерной матрицей.

Изготовление микрофильтров из резиновой крошки.

Микрофильтры из обожженной резиновой крошки находят свое применение для очистки сточных вод и разделения нефтяных эмульсий и латексов. Микрофильтры можно получить из всех видов резиновой крошки – полученной при восстановительном ремонте шин , при шероховке новых покрышек, не бывших в эксплуатации; крошки при производстве шинного регенерата.

Обжиг осуществляется при температуре 600-700 С, фракция крошки – 0.1-5 мм, Процесс осуществляют на металлическом противне в атмосфере воздуха до полного прекращения выделения газообразных продуктов термического разложения резины, количество летучих составляет до 55-60% по массе. При обжиге при более низких температурах 400-500 С микрофильтры получаются более низкого качества, в этом случае крошка содержит липкие смолообразные частицы и при остывании долго дымит, что свидетельствует о неполном завершении процесса термодеструкции.

Далее обожженную крошку измельчают , просеивают по фракциям и на специальной установке уплотняют с целью исключения сыпучести , предварительным промыванием под давлением добиваются показателя постоянной проницаемости фильтра по дистиллированной воде.

Исследованиями показано, что если фильтр содержит более 50% частиц размером меньше 300 мкм, то он обеспечивает оптимальное сочетание селективности и проницаемости всех фильтрующих элементов.

Наиболее развитой поверхностью обладает образец, полученный путем обжига резиновой крошки из протектора новых шин, в нем доля пор с размерами 20-60нм составляет почти 70%. Тогда как в остальных образцах – 58-65%. Это можно объяснить большим содержанием в новом образце сажевых цепочечных структур углерода, замыкающихся при обжиге вследствие карбонизации. В обожженной резиновой крошке отсутствует сера, что, по-видимому, объясняется тем, что сульфид цинка окисляется кислородом воздуха при обжиге с восстановлением до первоначального оксида цинка и газообразного диоксида серы. В отличие от зольного остатка пиролиза образцы этой крошки характеризуются небольшой зольностью и высоким содержанием кислорода и водорода на поверхности.

Качество очистки эти фильтром можно оценить по следующему показателю.

При слое толщиной 25-30 мм, размере частиц 250-300 мкм, температуре 20 С, постоянной разности давления на входе-выходе 0.16МПа степень очистки по 12% глицерину и 0.46 % жиров и жирных кислот достигает 0.0005 % при однократном пропуске воды.

Лекция №9

Пиролиз резиновых отходов

Оборудование:

Оборудование для высокотемпературного разложения без доступа кислорода (пиролиза) отходов вулканизованных резин представляет собой реакторы, включенные в технологическую схему производства продуктов пиролиза. Интервал рабочих температур при пиролизе 500-700 С.

Типовая технологическая схема пиролиза включает в себя следующие этапы:

• подача измельченных резиновых отходов во вращающуюся печь с обогревом 700-800 С, где идет термическое разложение

• Отбор продуктов разложения – твердый углеродистый остаток ,смола и газ.

• Очистка полученного газа от серных соединений щелочной промывкой и подача его другому потребителю или использование тут же для обогрева реактора.

При варьировании условий проведения процесса можно получить разный выход продуктов пиролиза, так, например, при 600 С и 14 мин пиролиза получается10 % газа, 50% смолы и 40 % твердого остатка, а при 800 С 10 мин соответственно 30% газа, 39% смолы и 30 твердого остатка.

Существует метод пиролиза в псевдоожиженных слоях с нагретыми керамическими шарами или кварцевым песком, что позволяет значительно уменьшить спекание материала., при этом отходы могут быть порезаны крупными кусками.

Для пиролиза целых шин и крупных изделий реактор выполнен из стали и футерован огнеупорным кирпичом, в зоне реакции создается псевдоожиженный слой песка или тонкодиперсного пиролизного угля, нагрев ведется пиролизным газом. Стальные нагревательные трубы расчположены в двух плоскостях, под ними находится труба с отверстиями, через которые подается газ для псевдоожиженного слоя, еще ниже находится «спокойная зона», из которой удаляют продукты пиролиза. Шины целиком вкатывают в зону пиролиза через шлюзовые системы, для выгрузки из зоны реакции металлокорда предусмотрена специальная поворотная решетка с программным управлением. Процесс пиролиза одной шины – 5 мин.

Существует метод пиролиза в расплавах солей при 650-800 С, при этом также образуются газообразные продукты, технический углерод плавает на поверхности расплава а металлокорд опускается на дно.

Характеристика продуктов пиролиза:

Газообразные продукты - состоят преимущественно из углеводородов С₂ – С₅ , СН₄ , водорода, наличия смеси углекислого газа и водорода, азота и кислорода в зависимости от техпроцесса пиролиза.

Жидкие продукты – характеристики смол существенно различаютсяв зависимости от вида сырья. Так в смоле из шин содержатся твердые элементы, содержание серы достигает 0,7%. По сравнению с типичными нефтями в этой смоле содержится больше ненасыщенных углеводородов. Смолы также содержат значительное количество низкокипящих фракций и соотвественно не могут быть использованы как котельное топливо из-за низкой температуры вспышки. Проверена возможность использования смолы в смеси с каменноугольной смолой в качестве связующего для брикетирования коксовой мелочи, полученные брикеты обладают высокой прочностью и влагостойкостью.

Твердые продукты. При пиролизе на воздушном или кислородном дутье твердый остаток представляет собой инертный шлак, который можно использовать как наполнитель для легких бетонов. При пиролизе в инертной среде твердый остаток представляет собой сочетание углеводородов и зольного остатка из-за неорганических составляющих в резиновых смесях. Содержание золы составляет 12-15 %. Снижение зольности достигают обработкой раствором серной кислоты. Твердые продукты предлагалось использовать в резиновых смесях, однако это связано с неоднородностью их состава, так как необходимо отделять протекторные смеси от каркасных вследствие ухудшения свойств резин с применением продуктов пиролиза каркасных резин.

В целом в результате пиролиза резин получаются вещества, сходные с продуктами крекинга нефти и представляют собой материал для нефтехимического синтеза. Кроме того , пиролиз существенно снижает загрязнение атмосферы по сравнению с процессом простого сжигания.

Изготовление резиновой крошки ( механический и криогенный метод)

Механический метод изготовления резиновой крошки

Оборудование:

• Для резки и измельчения покрышек и других изделий ( крупные чипсы )

• Для получения товарной крошки ( фракции 1-5 мм)

• Для получения тонкодисперсного резинового порошка

Для резки и измельчения покрышек и других изделий на крупные чипсы используют машины с возвратно-поступательным или качательным движением ножа (гильотинные или пресс-ножницы), роторные машины различных модификаций (однороторные или двухроторные), борторезательные станки и машины, распускающие покрышку по спирали.

Для получения товарной крошки используют валковые машины (вальцы дробильные и размалывающие ),роторно-ножевые дробилки, дискозубчатые мельницы, устройства для измельчения резиновых изделий абразивными лентами или кругами. Для отделения корда и металлокорда от резины применяют вибрационные сита, воздушные и магнитные сепараторы.

Оборудование для получения тонкодисперсного резинового порошка делится на три основных типа – сухое измельчение при температуре окружающей среды ( ударное измельчение в дезинтеграторах или центробежных мельницах- дисмембраторах, - сухое измельчение при охлаждении до температуры охрупчивания (криогенное измельчение), -мокрое измельчение с диспергированием в воде с помощью ПАВ, и предварительным вводом смоляных кислот, щелочи , СЖК в экструдере (получение диспора)

Криогенный метод изготовления резиновой крошки

Основные технологические затруднения при получении резиновой крошки заключаются в наличии у частиц эластической и пластической составляющей деформации. Поверхность резиновых частиц, полученных различными способами без охлаждения, покрыта трещинами, что обусловлено напряжениями, возникающими при подобной переработке. Частички, полученные после предварительного охрупчивания в жидком азоте, сохраняют свою поверхность без изменения, что придает продукту ряд ценных свойств.

Охрупчивание проводят в интервале температур 60-120 С в зависимости от типа применяемого хладагента ( сухой лед, жидкий азот, различные охладающие смеси). Перспективно применение турбовоздушных холодильных машин , которые подают холодный воздух; он более экономичен, чем использование жидкого азота ,по энергозатратам. Низкотемпературный метод дробления отходов РТИ и шинных заводов позволяет повысить производительность дробилки более чем в три раза при существенном снижении размера частиц. Для грубого измельчения величина расхода азота на 1 кг резины составляет 1-2 кг, для тонкого измельчения – в 5-8 раз больше.

Типовая технологическая схема криогенного измельчения следующая :

• из расходного загрузочного бункера резиновая крошка фракции 1-2 мм поступает через дозатор на охлаждаемый жидким азотом вихревой шнек, от шнека охлажденная резиновая крошка поступает в мельницу вместе с образовавшимся жидким азотом, крошка перемалывается в мельнице и поступает на установку для прросеивания. Охлажденный воздух и пары жидкого азота непрерывно циркулируют посредством системы вентиляторов в замкнутом пространстве шнек- мельница, что позволяет сохранить атмосферу инертного газа и предовратить возгорание и взрыв пыли при доступе кислорода.

Лекция №10

Восстановление шин с изношенным протектором(шиноремонт)

Восстановление шин является важным источником экономии материальных ресурсов. В передовых станах доля восстановленных в общем объеме грузовых шин составляет 60-80 %, легковых- 30-40 % , т.е. на каждые две новых легковых приходится примерно одна восстановленная, на каждую новую грузовую – одна восстановленная.

Требования к качеству восстановленных шин такие же, как и к новым, они как правило обеспечивают безопасность на скорости более 200 км/час и достаточную ходимость до разрушения каркаса.

Современный уровень развития техники шиноремонтного производства характеризуется применением оборудования, обеспечивающего выполнение технологических рабочих операций в автоматическом режиме. Прогрессивный уровень техпроцессов и оборудования определяется применением полуавтоматических станков и роботов-манипуляторов для механизации процессов перезарядки, производительность труда при этом возрастает в 1.34-1.36 раза в сравнении с существующим уровнем.

Технологический процесс восстановления шин с изношенным протектором включает в себя :

• -предварительную разбраковку потупивших шин по целостности каркаса, степени увода бортового кольца и других дефектов, которые могут привести к быстрому разрушению покрышки.

• удаление остатков протектора на шероховальном станке абразивным кругом или лентой

• наложение, центровка и прикатка нового протектора

• вулканизация и разбраковка

Шероховка восстанавливаемых шин производится на станках фирмы «Марангони» , «Бани» , отечественных универсальных станках индекс 161.211. Обработка абразивом производится в автоматическом режиме с перемещением вращающегося шероховального инструмента от центра протектора к плечу покрышки. Станки оснащены устройством для измерения диаметра покрышки. В результате усовершенствования станков шероховка протектора производится в одну стадию без предварительной срезки остатков протектора ножами.

Каркасы поступающих на обработку шин имеют разброс по диаметру до 2%, поэтому в процессе шероховки постоянно корректируют глубину резания путем изменения величины подачи шероховальной головки к покрышке с помощью электропривода.

Наложение протектора производится в основном методом навивки узкой шприцованной резиновой ленты. Установки для навивки состоят из червячных машин холодного питания, поворотного механизма и системы прикаточных роликов. Резиновая лента шириной 20-40 мм и толщиной 2.5- 3 мм в зависимости от типа покрышки навивается по спирали на предварительно зашерохованую поверхность покрышки, которая при этом также поворачивается по азимуту относительно головки червячного пресса. Азимутальной скоростью движения покрышки регулируют объем наложения протектора, чем выше скорость, – тем меньше объем, так как шаг между витками уменьшается.

Наряду с навивкой шиноремонтными предприятиями используются модернизированные установки для профилирования и наложения горячего протектора. Установка оснащена экструдером холодного питания, профилированный протектор поступает на ленточный транспортер и поступает на конвейер-накопитель ( компенсатор). Затем протектор накладывают на медленно вращающуюся покрышку и отрезается по длине после полного оборота. Скорость шприцевания и транспортировки протекторной ленты, ее прикатки синхронизируется таким образом, чтобы обеспечить непрерывный режим работы экструдера и исключить охлаждение заготовки протектора до температуры окружающей среды.

Вулканизация восстановленных покрышек производится с применением секторных пресс-форм и полной автоматизацией всех операций от загрузки до выемки готовой продукции. Модернизированные вулканизаторы позволяют создавать дифференцированные режимы вулканизации в области короны покрышки и в ее бортовой зоне, а именно – с нагревом наложенного протектора и охлаждением бортовой зоны. При применении режима без охлаждения борта 5% шин выходит в брак из-за расслоений, пор и раковин, возникающих после снятия прессующего усилия. Соответственно снижается пробег из-за низкой прочности связи наложенного протектора и каркаса. При применении зонного способа вулканизации влага из нагретой коронной части протектора перемещается в холодную бортовую зону и удаляется, не попадая в каркасные слои.

Наиболее прогрессивными являются секторные вулканизаторы типа «Робопресс» ф. Марагони, в которых сектора перемещаются радиально в горизонтальной плоскости, что исключает возможность «смятия» протектора при закрывании пресс-формы и соответственно образование складок на поверхности беговой дорожки, что является характерным дефектом для восстановленных радиальных шин. При смыкании секторов их захватами производится смыкание и запирание верхней и нижней крышек вулканизатора. Подвод энергоносителей к крышкам и секторам вулканизатора независимый, что позволяет осуществлять зонный способ вулканизации с помощью диафрагмы с подачей перегретой воды давлением до 2Мпа.

Нетрадиционные методы восстановления шин.

Наибольшее распространение получил метод наложения ленточного или кольцевого предварительно свулканизованного протектора с опрессованным рисунком. Для крепления подобного протектора используются само вулканизующиеся материалы ( клеи), вулканизация проводится в автоклавах без пресс-формы в воздушной или паровой среде при температуре 90-130С и давлении до 0.6 Мпа. Подобный способ эффективен в условиях мелкосерийного производства, широкого ассортимента шин и в районах с низкой концентрацией автомобильного транспорта. Так как несмотря на снижение затрат на капиталовложения себестоимость этих работ очень высока за счет стоимости сырья, трудовых затрат и издержек производства.

Для большегрузных шин нашел применение бесформовой способ восстановления шин при котором на покрышку навивается сырая резиновая смесь. Затем по специальной программе нарезается рисунок протектора и покрышка также вулканизуется в автоклаве. Существует полный комплекс такого оборудования , управляемый от ЭВМ. (Италия, США)