2 Характеристика і класифікація гумових відходів

Вироби з твердої гуми володіють добрими діелектричними властивостями і використовуються в електротехнічній промисловості як ізолятори, наприклад у розподільних щитах, качанах, розетках, телефонах і акумуляторах. Виготовлені з застосуванням твердої гуми труби, клапани та арматура застосовуються в тих областях хімічної промисловості, де потрібна корозійна стійкість. Виготовлення дитячих іграшок - ще одна стаття споживання твердої гуми.

Твердість гуми характеризується опором вдавлення в гуму металевої голки або кульки (індентора) під дією зусилля стислій пружини або під дією вантажу. Для визначення твердості гуми застосовуються різні твердоміри. Частіше для визначення твердості гуми використовується твердомер ТМ-2 (типу Шора), який має притуплену голку, пов'язану з пружиною, що знаходиться всередині приладу. Твердість визначається глибиною вдавлення голки в зразок під дією стислої пружини при зіткненні площині основи приладу з поверхнею зразка (ГОСТ 263-75). Вдавлювання голки викликає пропорційне переміщення стрілки по шкалі приладу. Максимальна твердість, відповідна твердості скла або металу, дорівнює 100 умовним одиницям. Гума залежно від складу і ступеня вулканізації має твердість у межах від 40 до 90 умовних одиниць. Із збільшенням вмісту наповнювачів і збільшенням тривалості вулканізації твердість підвищується; мягчители знижують твердість гуми.

Над процесом створення шини працюють шинні хіміки і конструктори, від яких залежать секрети шинної рецептури. Їхнє мистецтво полягає в правильному виборі, дозуванні і розподілі шинних компонентів, особливо для суміші протектора. На допомогу їм приходять професійний досвід і не в меншій мірі комп'ютери. Хоча склад гумової суміші у будь-якого солідного виробника шин - таємниця за сімома печатками, досить добре відомі близько 20 основних складових. Увесь секрет полягає в їх грамотній комбінації з урахуванням призначення самої шини.

Основні складові гумової суміші:

1. Каучук. Хоча шинний коктейль надзвичайно складний за своїм складом, основу його все ж утворюють різні каучукові суміші. Натуральний каучук, що складається з висушеного соку південноамериканського каучукового дерева, довгий час домінував у всіх сумішах, розрізняючи при цьому лише за рівнем якості. Так само каучуконосний молочний сік міститься в деяких видах бур'янистих трав і кульбаб. Вироблений з нафти синтетичний каучук був винайдений німецькими хіміками в 30-і рр.. і сучасна швидкісна шина без нього просто немислима. В даний час синтезується кілька десятків різних синтетичних каучуків. Кожен з них має свої характерні особливості і суворе призначення в різних деталях шини. Навіть після винаходу синтетичного ізопренового каучуку - близького за властивостями до натурального, гумова промисловість не може повністю відмовитися від використання останнього. Єдиний його недолік перед СКІ - дорожнеча. На території СРСР не було можливості отримувати натуральний каучук з рослин, а купувати його за кордоном доводилося за валюту. Це спровокувало розвиток багатої хімії синтезу каучуків та інших полімерів.

Рисунок 2.1 – Формула каучука

2. Технічний вуглець. Добра третина гумової суміші складається з промислової сажі, наповнювача, пропонованого в різних варіантах і додає шині її специфічний колір. Сажа забезпечує в процесі вулканізації хороше молекулярне з'єднання, що надає покришці особливу міцність і зносостійкість. Сажу одержують шляхом спалювання природного газу без доступу повітря. У СРСР при доступності цієї «дешевої» сировини було можливе широке застосування технічного вуглецю. Гумові суміші з використанням ТУ вулканизуются сіркою.

3. Кремнієва кислота. У Європі та США обмежений доступ до джерел природного газу змусив хіміків знайти заміну ТУ. При тому, що кремнієва кислота не забезпечує таку ж високу міцність резинам, як ТУ, вона поліпшує зчеплення шини з мокрою поверхнею дороги. Так само вона краще впроваджується в структуру каучуку і менше витираються з гуми при експлуатації шини. Це властивість менш згубно для екології. Чорний наліт на дорогах - технічний вуглець, витертий з шин. У рекламі й побуті шини з використанням кремнієвої кислоти називаються «зеленими». Гуми вулканізуються перекисами. Повністю відмовитися від використання технічного вуглецю в даний час не представляється можливим.

4. Масла і смоли. До важливих складових частин суміші, але в меншому обсязі, відносяться масла і смоли, що позначаються як мягчители і службовці в якості допоміжних матеріалів. Від досягнутої жорсткості гумової суміші багато в чому залежать їздові властивості і зносостійкість шини.

5. Сірка. Сірка - вулканізуючий агент. Пов'язує молекули полімеру «містками» з утворенням просторової сітки. Пластична сірка гумова суміш перетворюється на еластичну і міцну гуму.

6. Вулканізаційні активатори, такі як оксид цинку і стеаринові кислоти, а також прискорювачі ініціюють і регулюють процес вулканізації в гарячій формі і направляють реакцію взаємодії вулканізуючих агентів з каучуком у бік отримання просторової сітки між молекулами полімеру.

7. Екологічні наповнювачі. Нова і ще не поширена технологія передбачає собою застосовувати в суміші протектора крохмаль з кукурудзи. За рахунок значно зменшеного опору кочення шина на основі нової технології виділяє в атмосферу майже вдвічі менше з'єднань вуглекислого газу в порівнянні з звичайними шинами.

Деякі властивості каучуків і гумми на їх основі наведено у таблиці 2.1

Таблиця 2.1 – Властивості каучуків і гуми

	Каучук			Гума
Найменування	Щільність, кг/м3	Міцність при розтягуванні,МПа	Відносне подовження, %	Щільність, кг/м3	Міцність при розтягуванні, МПа	Відносне подовження, %	Теплос-тійкість, 0С	Характерні властивості
НК	910-930	20-30	700 – 800	917 – 937	25 – 34	550 – 650	80 – 110	набухає в олії бензині, окислюється
СКС	920	3 – 5	500 – 600	620 – 980	20 – 25	550 – 650	80 – 100	висока стій-кість при стиранні,окислюється
СКН	960	3 – 4,5	500 – 700	910 – 980	27 – 30	550 – 650	100 – 110	Не набуха-ють в рідкому паливі, олії
Наі - ріт	1270	25 – 30	800 – 1100	1150 – 1250	20 – 35	600 – 700	110 – 120	Хімічно стійкий
Бутіл -кау-чук	910	15 – 20	700 - 850	920	15 – 22	500 – 600	120	Газоне-проник-ний
Полісілоксано-вий кау-чук	1600 – 2200	-	-	1600- 2200	4 – 50	220 – 300	250 – 300	Морозо-,кисне-стійкий, газоне-проник-ний
фторкаучуки	1800 - 1900	-	-	1800- 1900	20 – 25	250 – 550	200 - 250	Хімічно інертні, морозо-, кисне-, оліє-, бензос-тійкі

Розрізняють такі основні групи і типи гум за призначенням:  По групах: 

1. Загального призначення,

2. Спеціального призначення, в тому числі: 

· теплостійкі;

· морозостійкі; 

· маслобензостійкі; 

· стійкі до дії хімічно агресивних середовищ, в тому числі стійкі до гідравлічних рідин; 

· діелектричні; 

· електропровідні, в тому числі антистатичні; 

· магнітні; 

· вогнестійкі; 

· радіаційностійкі; 

· вакуумні; 

· фрикційні; 

· медичного призначення.

За типами:

 · пористі, або губчасті; 

· кольорові та прозорі гуми. 

Невулканізовані і вулканізовані відходи виробництва відрізняються за

цінністю і складністю переробки. Технологія переробки не вулканізованих відходів складається із сортування, очищення від сторонніх домішок і

перемішування для усереднення. За якістю цей вид відходів наближається до 46 первинної сировини і використовується для виробництва готової продукції. Вулканізовані гумові відходи використовують для виготовлення гумової крихти, яку вживають як добавку до первинної сировини або для виробництва шиферу, надувних човнів, рукавиць, фартухів, гумових килимів і та ін. У гумовотканинних невулканізованих відходах текстильні компоненти зберігають свої властивості і використовуються повторно. Текстильні компоненти у гумовотканинних вулканізованих відходах використовуються для виробництва технічних рукавиць, набивання меблів і т. д. Не дивлячись на необмежені можливості переробки відходів виробництва гуми, значну частину їх видаляють на звалища або спалюють.

У таблиці 2.2 наведені групи гумових відходів

Таблиця 2.2 – Призначення гумових відходів

ГРУПА I	для виготовлення ущільнювальних та інших виробів працездатних в середовищі повітря, води, слабких розчинів, кислот і лугів концентрації до 20% за обсягом (крім оцтової та азотної кислоти)
ГРУПА II	для виготовлення ущільнювальних та інших виробів працюють у середовищі повітря, в районах з холодним кліматом
ГРУПА III	для виготовлення ущільнювальних та інших виробів, працездатних в контакті з маслом та паливом: -обмеженою олієбензостікістю; -середньої олієбензостікістю; -підвищеної олієбензостікістю
ГРУПА IV	для виготовлення ущільнювальних та інших виробів, працездатних в середовищі масел і палив в районах з холодним кліматом
ГРУПА V	для виготовлення різних ущільнювальних та інших виробів, працездатних в середовищі повітря, озону, світла, перегрітої води
ГРУПА VI	для виготовлення амортизаційних силових виробів, працездатних: -в середовищі повітря і в контакті з водою, слабкими розчинами кислот і лугів; -в контакті з маслом та паливами
ГРУПА VII	підвищеної зносостійкості, для повітря
ГРУПА VIII	електроізоляційні
ГРУПА IX	гумові суміші для виготовлення полуебонітових виробів, а також для обкладання валів та інших виробів.
ГРУПА X	для клеїв У-425, 2572, 4508 та ін.
ГРУПА XI	гумові суміші для ремонту і стикування, обкладувальні в зносостійкому виконанні
ГРУПА XII	гумові суміші для побутової хімії, промислово-побутових виробів, ізоляційної стрічки і для промазки

Класифікатор відходів (далі - КВ) створює інформаційно-аналітичні передумови вирішення широкого кола питань державного управління відходами – як еколого-небезпечним чинником та як складовою частиною раціонального ресурсокористування – на базі уніфікації системи обліку та звітності.

Відходи у КВ визначаються восьмизначним цифровим кодом.

КОД	Найменування класифікаційного угрупування
25	ВІДХОДИ ВИРОБНИЦТВА ВИРОБІВ ГУМОВИХ
251	Відходи виробництва виробів гумових
2511	відходи виробництва покришок та камер гумових, пневматичних шин з відновленим протектором з гуми
2511.1	Відходи вхідних компонентів для виробництва покришок та камер гумових, пневматичних шин з відновленим протектором з гуми
2511.1.1.01	Каучуки зіпсовані, забруднені або неідентифіковані, їх залишки, які не можуть бути використані за призначенням
2511.2	Відходи виробничо-технологічні виробництва покришок та камер гумових, пневматичних шин з відновленим протектором з гуми
2511.2.9.10	Автопокришки сірки браковані у технологічних процесах
2511.3	Відходи кінцевої продукції виробництва покришок та камер гумових, пневматичних шин з відновленим протектором з гуми
2511.3.2.01	Покришки і камери гумові, пневматичні шини з відновленим протектором з гуми, забруднені радіонуклідами та (або) шкідливими (небезпечними) речовинами

3 ЗАСОБИ ПЕРЕРОБКИ ГУМОВИХ ВІДХОДІВ

В даний час переробці зношених шин приділяється велика увага, що викликано проблемою утилізації цього виду відходів і браком сировинних ресурсів (Додаток А).

3.1 Використання цілих автомобільних шин.

Зношені шини застосовуються для пристрою рифів, службовців місцем проживання риб і устриць. Фірмою «Гудир» у 1970 біля берегів Австралії було створено штучний риф з 15 тис. шин. Рифи створені біля берегів Флориди (215 тис.-шин); Нової Зеландії, Ямайки, Греції, Японії та ін забруднення морської води при цьому не відбувається. Близько 200 штучних нерестовищ з зношених шин створено в Германії. Старі шини використовують для захисту схилів від ерозії. Для цього схили покривають шинами, засипають землею і засівають травою. Згідно розробці фірми «Органік» (Німеччина), при будівлі звукоізолюючих огороджень уздовж автострад у шин видаляють одну боковину, після чого їх з'єднують і заповнюють землею. У результаті утворюється похилий спуск, який можна озеленити. Така конструкція не відображає звук і вимагає 5 тис. шин на 100 м погонного довжини бар'єру. Одночасно конструкція служить бар'єром безпеки.