4.2.1. Изготовление и применение резиновой крошки

Применение измельченной рези­ны в виде крошки и тонкодисперс­ной резиновой муки в качестве элас­тичных наполнителей - наиболее перспективный метод утилизации резиновых отходов и изношенных шин, поскольку позволяет в макси­мальной степени сохранить и исполь­зовать эластические и прочностные свойства вулканизованной резины. Композиции, содержащие измель­ченные вулканизаты,- представляют собой дисперсию типа «полимер в полимере» с четко выраженной гра­ницей раздела.

Наибольшее распространение по­лучила технология измельчения шин в высокоэластическом состоянии при умеренных скоростях, несмотря на значительно более высокий расход энергии по сравнению с криогенной технологией.

По этой технологии переработка покрышек ведется в такой последо­вательности: мойка, вырезка бортов, предварительное дробление, грубое дробление, мелкое дробление, сепа­рация и помол.

На стадии предварительного дроб­ления используются борторезка, ме­ханические ножницы и шинорез, на последующих стадиях - дробильные и помольные вальцы, сепаратор для извлечения металлических частиц и вибросито.

В настоящее время разработано много различных видов оборудования для измельчения резиновых покры­шек, которые различаются по харак­теру и скорости нагружения, конст­рукции рабочих органов и т.п. Для этих целей применяют абразивные ленты и круги, гильотины, борторезки, дис­ковые ножи, прессы, вальцы, ротор-но-ножевые дробилки и другое обо­рудование.

Традиционно применяемое у нас в стране оборудование для дробления резиновых отходов - вальцы. За ру­бежом чаще применяют дисковые и роторные измельчители. Однако схе­ма, основанная на применении валь­цов, более производительна и менее энергоемка.

Наиболее простая технология из­мельчения отходов резины, не содер­жащих металлических элементов, представлена на рис. 4.9. Крупные от­ходы резины поступают на дробиль­ные вальцы /, затем на мельницу гру­бого помола 2. Мелкие отходы (раз-

личные резинотехнические изделия) сразу поступают на мельницу грубо­го помола 2. Измельченные в мель­нице отходы транспортером подают­ся на магнитный сепаратор 3, а за­тем двумя потоками - на мельницы тонкого помола 4 и 5, где измельча­ются до 0,3-5 мм. Необходимость раз­деления потока после мельницы гру­бого помола вызвана большей дли­тельностью процесса измельчения резиновых частиц до мелкодисперс­ного состояния и возвратом отсева после прохождения измельченных отходов через вибросита б и 7. Размер ячеек вибросит составляет I мм, и все, что не проходит через них, воз­вращается на доизмсльчение в мель­ницы тонкого помола.

Производительность такой линии 300-350 кг/ч резиновой муки с раз­мером частиц до 1 мм. Более полови­ны частиц имеют размер менее 0,5 мм.

Характеристики оборудования, используемого для реализации такой технологии, приведены ниже:

Дроблеше отходов	Дробильные вальцы Др-800: единовременная загрузка 15-25 кг время дробления до 5 мин зазор между валками 1-1,5 мм температура валков, °С: переднего 50-60 заднего 60-70 диаметр валков, мм: переднего 490 заднего 610 рабочая длина валков 800 мм частота вращения валков, мин"1: переднего 16,61 заднего 33,2 фрикция 1:2,54 мощность электродвигателя 110 кВт
Просев дробленых отходов	Вибрационное сито М 1145x2445: угол наклона сита 43 град частота колебатга сита 200 мин"1 габариты 3,122x1,611x0,857 м
Дополнительное измельчение	Тарельчатые мельницы Д-800; 10802-РЗ: производительность 200 кг/ч частота вращения 533 мин"1
Просев крошки	Вибрационное сито М 1485x1215: угол наклона 6 ° частота колебаний сита 365 мин-1 габариты 2,135x0,700x0,550 м

Покрышки с металлокордом по описанной технологии измельчать нельзя. Для этого используется дру­гое, более мощное оборудование, предусматривающее предваритель­ное вырезание из покрышки борто­вых колец и нарезку покрышек на куски.

Для измельчения покрышек ис­пользуют более мощные вальцы мо­дели Др-800 710/710 производитель­ностью 3500 кг/ч с мощностью элек­тродвигателя 353 кВт. Габариты та­ких вальцов 6695x4469x1880 мм, а масса 50,6 т.

В последнее время получило ши­рокое распространение измельчение резиносодержащих отходов, и преж­де всего изношенных шин, основан­ное на новейших представлениях о прочности полимерных материалов. В частности полимеров в стеклообразном или в высокоэластическом состоянии (но с высокой скоростью) происходит с минимальными затратами энергии.

Криогенное измельчение имеет следующие преимущества по сравне­нию с измельчением при комнатной температуре, т.е. когда резина нахо­дится в эластичном состоянии: мень­шие энергозатраты; исключение по-жаро- и взрывоопасное™; возмож­ность получения мелкодисперсного порошка резины с размером частиц до 0,15 мм; уменьшение загрязнения окружающей среды.

Эффективность криогенного из­мельчения покрышек является след­ствием:

- ослабления связи между метал­локордом и резиной при низкой тем­пературе, что приводит к частично­му отделению резины от металла;

- резкого снижения эластично­сти резины и ее хрупкого разруше­ния уже при незначительных дефор­мациях.

При криогенном измельчении по­крышки охлаждаются в течение 25 мин в устройствах барабанного типа, рас­ход жидкого азота составляет 0,25- 1,2 кг на 1 кг измельчаемого матери­ала. Охлажденная покрышка измель­чается в различного типа (рис. 4.10) дробилках. Наиболее эффективно

применение оборудования, изобра­женного на рис. 4.10, в. Первичное криогенное дробление осуществляет­ся с помощью молота, а затем, пос­ле отделения корда, производится до-измельчение резиновой крошки до необходимой дисперсности на валко­вой дробилке. Полученная в резуль­тате дробления крошка имеет разме­ры от 0,15 до 20 мм. Стоимость жид­кого азота составляет 2/3 от всех зат­рат на эксплуатацию установки.

Измельченная резина в виде муки и крошки широко применяется в различных областях, и прежде всего в качестве полноценной добавки к свежим резиновым смесям. Установ­лено, что дисперсность резиновой муки оказывает большое влияние на свойства резиновых изделий, а так­же на возможность ее применения в составе смеси. С увеличением диспер­сности возможно увеличение содер­жания муки до 300-400 массовых частей на 100 массовых частей кау­чука. При этом прочностные свойства резины не только не снижаются, но возрастают по сравнению с резиной, содержащей в таком же количестве активные минеральные наполните­ли. Это становится возможным при использовании резиновой муки с размером частиц несколько микрон, что достигается при новейших спо­собах измельчения, например при рассмотренном выше высокотемпе­ратурном измельчении, при сжатии со сдвигом или с помощью абразив­но-дискового измельчителя, в кото­ром резиновая крошка измельчается в зазоре между двумя вращающими­ся в разные стороны абразивными кругами.

При использовании резиновой муки в составе резин необходимо учи­тывать, что ее свойства в процессе хранения ухудшаются, так как про­исходит старение резиновой муки вследствие ее интенсивного окисле­ния по всей образованной в процес­се измельчения высокоразвитой по­верхности.

Целесообразно использование ре­зиновой крошки в составе асфальто­бетонных дорожных покрытий. Бла­годаря повышенным фрикционным свойствам и лучшему сопротивлению

износу, такие покрытия могут быть эффективными на горных дорогах, на площадях и улицах с интенсивными транспортными потоками, на взлет­но-посадочных полосах аэродромов, на мостах и в тоннелях.

Высокие эластические свойства, придаваемые дорожному покрытию резиновой фракцией, делают этот материал весьма полезным при со­здании дорог в регионах с большими температурными перепадами, строи­тельстве трамвайных путей (виброза­щитные свойства), беговых дорожек стадионов.

При изготовлении асфальтобетон­ных покрытий используется резино­вая крошка размером до 25 мм без удаления частиц металлокорда и во­локна. Композиция изготавливается в бетономешалках (бетонные смеси) или обогреваемых смесителях (ас­фальтовые смеси). Для укладки по­крытия используются обычные до-рожностроительные машины.

Резиновая крошка используется в составе антикоррозионных битумных покрытий для защиты днища авто­мобиля, гидроизоляции пластов зем­ли при добыче нефти, поверхност­ной очистки воды от разлитых неф­тепродуктов и для других целей. По­лучаемые наряду с резиновой крош­кой металлическая и текстильная фракции также утилизируются по тех­нологиям, разработанным для этих видов материалов.