Изготовление резиновой крошки

Применение измельченной резины в виде крошки и тонкодисперсной резиновой муки в качестве эластичных заполнителей - один из наиболее перспективных методов утилизации шин. Оно позволяет в максимальной степени сохранить и использовать эластические и прочностные свойства вулканизированной резины.

В настоящее время наиболее распространена технология изготовления крошки измельчением шин в высокоэластичном состоянии при умеренных скоростях.

Она включает следующие операции:

– мойку,

– вырезку бортовых колец,

– предварительное,

– грубое и мелкое дробление,

– сепарацию

– помол.

На стадии предварительного дробления применяются:

– борторезка,

– механические ножницы и шинорез.

На последующих стадии стадиях дробления применяются:

– дробильные и помольные вальцы,

– сепаратор для извлечения металлических частиц

– вибросито.

За рубежом часто также используют дисковые и роторные измельчители.

В последнее время получает распространение измельчение резиносодержащих отходов, прежде всего шин, в криогенных условиях, т. е. при температурах ниже 120 К. В этом случае резина переходит в стеклообразное (хрупкое) состояние и ее разрушение выполняется с минимальными затратами энергии.

При криогенном измельчении энергозатраты меньше, исключены пожаро- и взрывоопасность, возможно получение порошка резины с размером частиц до 0,15 мм, уменьшается загрязнение окружающей среды. Вместе с тем велика стоимость хладагента (жидкого азота), достигающая 2/3 эксплуатационных затрат установки.

При криогенном измельчении шины охлаждаются в течение 25 мин в устройствах барабанного типа, расход жидкого азота составляет 0,25-1,2 кг на 1 кг измельченного материала. Охлажденная покрышка дезинтегрируется в различного типа дробилках.

Первичное, криогенное дробление осуществляется молотом. После него дезинтегрированная покрышка транспортером подается на вращающийся барабан, где происходит разделение резины, текстиля и металла.

Резиновая крошка поступает на сепарацию, фракционирование и доизмельчение на стандартных дробильных и размольных вальцах. Металлокорд подается в обжиговую печь для выжигания остатков резины на проволоке и далее - на пакетировочный пресс, текстильный корд - на доизмельчение в роторный аппарат и затем на пакетировочный пресс.

Перспективным направлением утилизации являются технологии, не предусматривающие стадий дробления-измельчения отработанных покрышек. Реализация таких способов позволяет экономить до 40 % средств, связанных с выполнением этих стадий.

В зарубежном варианте новой технологии (фирма SCMR) первая операция состоит в выдергивании из шин стальной арматуры. Затем их разрезают на крупные куски, прессуют под давлением 22 т и подвергают протяжке. На выходе из последней получают гранулированную резину, железный лом и остатки ткани. Протяжка осуществляется за 1,5 с, 70 % резинового материала поступает на дальнейшую переработку, остаток повторно гранулируют. За 1 час утилизируют до 200 шин легковых автомобилей или 25 шин грузового транспорта.

Области применения измельченной резины в виде муки и крошки:

- добавление к свежим резиновым смесям до 30-40 % от массы каучука с получением резины более высокого качества, чем при таком же содержании в ней активных минеральных заполнителей;

- асфальтобетонные дорожные покрытия с использованием резиновой крошки размером до 25 мм без удаления частиц металлокорда и волокна. Прочность материала при изгибе повышается на 20-25 % а усталостная долговечность - примерно в 2 раза. Обладая высокими эластическими и фрикционными свойствами, такие покрытия весьма перспективны на горных дорогах, площадях и улицах с интенсивным транспортным движением, взлетнопосадочных полосах аэродромов, мостах, в туннелях, на трамвайных путях, беговых дорожках стадионов и т. д.

- антикоррозионные битумные покрытия для защиты днища автомобилей, гидроизоляции пластов земли при добыче нефти, поверхностная очистка воды от разлитых нефтепродуктов и др.

Металлический корд служит исходным сырьем для получения рядовых сортов стали, применяется в качестве армирующего наполнителя при изготовлении строительных и дорожных конструкций. Из резинокорда выпускают плиты для покрытия полов животноводческих помещений и теплозвукоизоляции, рулонную кровлю, технические пластины, скребки для транспортных лент, резиновые прокладки под рельсы и т. д.

Производство регенерата

Получение регенерата, т. е. пластичного материала, способного вулканизироваться и частично заменять каучук в составе резиновых смесей, наряду с изготовлением резиновой крошки является одним из перспективных направлений утилизации изношенных шин. Основная масса резиносодержащих отходов до сих пор перерабатывается в регенерат.

При регенерации резины происходят:

– деструкция углеводородных цепей;

– изменение углеродных цепей, образованных сажей, содержащейся в резине;

– уменьшение содержания свободной серы, использованной для вулканизации резины, деструкция серных, полисульфидных связей;

- структурирование вновь образовавшихся молекулярных цепей.

При получении регенерата, как и первичной резины, применяются различные химические вещества: мягчители, активаторы, модификаторы, эмульгаторы и др.

Различные способы производства регенерата отличаются характером и интенсивностью воздействия на резину, а также природой и количеством участвующих веществ. Однако в любом случае этот процесс делится на три стадии: подготовка резинового сырья, девулканизация резины и механическая обработка девулканизата.

Стадия подготовки состоит в том, что от покрышек отрезаются борта, а оставшиеся части делятся на куски размером 100-250 мм. После грубого измельчения они поступают на двух- или трехкратное мелкое измельчение в вальцах. Полученные фракции подаются на участок классификации, где выделяются волокнистый тканевый корд фракции более 3-5 мм и резиновая крошка с размером частиц менее 1 мм. Если в последней имеются кусочки проволоки (случай покрышки с металлическим кордом), то крошка направляется на магнитную сепарацию для извлечения металла.

Девулканизация резины является основной стадией регенерации. Здесь под действием механической, тепловой, а также химической энергии окисления полимерного вещества вулканизатора происходит превращение резины в пластичный продукт.

В отечественной промышленности применяются два основных метода девулканизации: водонейтральной и термомеханический.

При водонейтралъном методе девулканизация резиновой крошки размером 2,5-3,5 мм ведется в вертикальных автоклавах при избытке жидкой фазы. В них резиновая пульпа с добавлением 25-30 % мягчителя непрерывно перемешивается мешалкой. Процесс проводится в две стадии: на первой резина набухает в мягчителях 1,0-1,5 ч при 80-150 °С, на второй температура поднимается до 180±5 °С, создается давление порядка 1,1 МПа и девулканизация продолжается еще 4-5 ч для резиновых отходов, не содержащих текстиль, и 5-8 ч для отходов с кордным волокном. По окончании процесса девулканизат направляется на обезвоживание.

Водонейтральный метод периодичен, многоступенчат, образует большое количество загрязненных стоков, подлежащих очистке.

Термомеханический метод предпочтительнее вследствие своей непрерывности, полной механизации и автоматизации, непродолжительности. При этом не образуются сточные воды, что также снижает стоимость регенерации. Однако в данном способе необходимо четкое соблюдение технологических параметров.

При термомеханическом методе (рис. 2) используется крошка размером не более 0,8 мм при содержании текстильных волокон не менее 5 %. Она непрерывно подается в двухчервячный смеситель, где смешивается с мягчителем и активатором. В тонком зазоре между шнеком и корпусом за счет тепла, выделяющегося при деформации резины, воздействия кислорода и мягчителя она частично девулканизируется. Средняя длительность пребывания резины в смесителе не более 7 мин. Температура выходящего продукта не должна превышать 190 °С, для чего корпус смесителя охлаждается водой. При последующем прохождении через червячный девулканизатор продукт охлаждается до температуры 70-80 °С и в таком виде поступает на два рафинировочных вальца, где ему придается товарный вид: пленка, свернутая в рулон массой до 75 кг с толщиной полотна не более 25 мм. При этом происходит гомогенизация регенерата, окончательное его обезвоживание, очищение от посторонних включений и недостаточно деструктурированных частиц резины.

Рис. 2. Схема производства регенерата термомеханическим методом:

1 - бункер для резины; 2 - емкость для мягчителя; 3 - дозаторы; 4 - смесители; 5 - червячный девулканизатор; 6 - рафинировочные вальцы; 7 продукт

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: