В мире идет непрерывное накопление изношенных шин. Они представляют собой самую крупнотоннажную продукцию полимеросодержащих отходов, практически не подверженных природному разложению. Поэтому переработка и вторичное использование вышедших из эксплуатации покрышек имеют важное экономическое и экологическое значение.
Покрышки представляют собой ценное полимерное сырье: в 1 тонне покрышек содержится 700 кг резины, которая может быть повторно использована для производства резинотехнических изделий и материалов строительного назначения. В то же время, если сжечь 1 тонну изношенных покрышек, то в атмосферу выделяется 270 кг сажи и 450 кг токсичных газов.
Регенерация резины — Технология и Экономика
Переработка изношенных покрышек производится на линии по измельчению шин в целях получения резиновой крошки и для ее дальнейшей переработки на машине регенерации с последующим получением регенерата.
Регенерат представляет собой пластичный материал, способный подвергаться технологической обработке, вулканизоваться при введении в него вулканизующих агентов и активаторов. Он применяется для полной или частичной замены одноименных каучуков при производстве различных резинотехнических изделий (РТИ).
При этом свойства получаемых резин практически не отличаются от свойств резины, изготовленной из первичных каучуков. Регенерат – это отличное сырьё для производства резиновых плит, ковров, подкладок, мат, а также битумных продуктов, которые широко используют в строительстве и дорожной инфраструктуре.
Производство регенерата
Одним из направлений утилизации резиносодержащих отходов, в частности изношенных шин, является получение регенерата — пластичного материала, способного вулканизоваться при добавлении в него вулканизующих агентов и частично заменить каучук в составе резиновых смесей.
Регенерация резины — физико-химический процесс, в результате которого резина превращается в пластичный продукт регенерат.
Существуют различные способы получения регенерата, отличающиеся характером и интенсивностью воздействия на резину, а также природой и количеством участвующих в регенерации резины веществ. В процессе регенерации резины происходят следующие процессы:
- деструкция углеводородных цепей;
- структурирование вновь образовавшихся молекулярных цепей;
- уменьшение содержания свободной серы, использованной для вулканизации резины;
- деструкция серных, полисульфидных связей;
- модификация молекулярных цепей каучука;
- изменение углеродных цепей, образованных сажей, содержащейся в резине.
Этот перечень протекающих изменений свидетельствует о сложности физико-химических процессов, лежащих в основе регенерации резины.
При получении регенерата применяются различные химические вещества: мягчители, активаторы, модификаторы, эмульгаторы и др.
В качестве мягчителей используются продукты переработки нефти, угля, сланцев и лесохимического производства. Содержание мягчителей зависит от способа получения регенерата.
Активаторы позволяют сократить продолжительность и снизить температуру процесса, улучшить свойства конечного продукта. В качестве активаторов наибольшее применение нашли серосодержащие органические соединения.
Модификаторы позволяют придать регенерату и резине на его основе некоторые специальные свойства — прочность, масло-, бензостойкость, блеск и др. Для модификации регенерата используются как мономеры (малеиновый ангидрид, малеиновая и лимонная кислоты и др.), так и полимеры (полистирол, полиметилметакрилат, поливинилхлорид и др.).
Эмульгаторы применяют в технологических целях — для стабилизации водных дисперсий измельченных резиновых отходов.
Начальная стадия получения регенерата любым из существующих способов — измельчение резиновых отходов. Размер частиц, которые необходимо получить при измельчении, определяется способом последующей регенерации, а также свойствами резины, подвергаемой регенерации, и требованиями к регенерату. Чем меньше размеры частиц резины, тем более быстро и равномерно они набухают в мягчителях, в результате чего повышается производительность оборудования и улучшается качество регенерата. Однако уменьшение размеров резиновой крошки связано с увеличением затрат на ее получение, поэтому размеры частиц всегда больше 0,5 мм.
Читайте также: Шина camso 18×7 8 res660
При получении регенерата водонейтральным способом (рис. 9.19) девулканизация резины происходит в водной кислой среде в автоклаве при перемешивании массы.
1 — бункер дробленой резины; 2 — емкость с мягчителем; 3 — дозаторы; 4 — автоклав; 5 — буферная емкость; 6 — сетчатый барабан; 7 — отжимная машина; 8 — регенератно-смесительные вальцы; 9 — рафинировочные вальцы; 10— склад готовой продукции
Для этого используется резиновая крошка размером 2,5— .1,5 мм, содержание текстильного корда не должно превышать 10 % (по массе). Количество мягчителя, добавляемого в смесь, достигает при регенерации некоторых резин 40 массовых частей па 100 массовых частей резины. Разрушение остатков кордного волокна происходит за счет воздействия кислой среды, создаваемой мягчителями.
Процесс девулканизации осуществляется в две стадии: на первой стадии резина, набухает в мягчителях в течение 1 —1,5 ч при 80—100 °С, на второй — температура поднимается до 180±5 °С , создается давление 1,1 ±0,1 МПа, и процесс девулканизации продолжается в течение 4—5 ч для резиновых отходов, не содержащих текстиль, и 5—8 ч — для отходов, содержащих кордное волокно.
Термомеханический способ получения регенерата более предпочтителен вследствие непрерывности процесса, полной его механизации и автоматизации, а также непродолжительности цикла. При этом способе не образуются сточные воды, что также весьма существенно снижает стоимость продукта. Однако эта технология предъявляет более высокие требования к культуре производства, в частности, необходимо четкое соблюдение параметров технологического процесса.
При получении регенерата термомеханическим способом используется крошка размером не более 0,8 мм при содержании текстильных волокон не более 5 % (по массе). По этой технологии (рис. 9.20) резиновая крошка непрерывно подается в двухчервячный смеситель, охлаждаемый водой.
1 — бункер резиновой крошки; 2 — емкость с мягчителем; 3 — дозаторы резиновой крошки и мягчителя; 4 — смеситель непрерывного действия; 5 — червячный девулканизатор; 6 — рафинировочные вальцы; 7 — готовая продукция
Под влиянием механических воздействий и температуры в смесителе в тонком зазоре между шнеком и корпусом происходит девулканизация резины за счет тепла, выделяющегося при деформации резины, и воздействия кислорода и мягчителя. Средняя длительность пребывания: резины в шнековом смесителе не превышает 7 мин, осевое усилие, развиваемое шнеком, составляет 1000 кН. Температура продукта, выходящего из головки шнека, не должна превышать 190 °С, для чего корпус шнека охлаждается водой. При дальнейшем прохождении через червячный девулканизатор продукт охлаждается до 70—80 ‘С и в таком виде поступает на рафинировочные вальцы, где ему придается товарный вид (пленка, свернутая в рулон наподобие рулона толя или рубероида). При этом происходит гомогенизация регенерата, окончательное его обезвоживание, очищение от посторонних включений и недостаточно деструктированных частиц резины.
Рафинировочные вальцы имеют фрикцию 1:2,5. С целью более полной гомогенизации продукта рафинирование выполняется на двух вальцах.
На первых вальцах устанавливается зазор, обеспечивающий выход с вальцов полотна толщиной не более 0,25 мм. Толщина полотна, сходящего со вторых вальцов, не должна превышать 0,17 мм. Полотно закатывается в рулон массой до 15 кг.
Отечественная промышленность выпускает шесть марок регенерата, свойства которых зависят от используемого сырья и технологии производства (табл. 9.10).
Что такое регенерация шин
ООО «ДомРезин»
тел.: +7 (812) 953-52-84
E-mail: domrezin@inbox.ru
г. Санкт-Петербург
Общие сведения о регенерации резин
Регенерат представляет собой продукт переработки старых резиновых изделий и вулканизованных отходов производства. Регенерат является одним из компонентов резиновых смесей. Это пластичный материал, который легко смешивается с каучуком и различными ингредиент и может вулканизироваться в обычных условиях при применении серы, активаторов и ускорителей. Поэтому реагент применяют в качестве заменителя каучука (частично или полностью) в производстве некоторых резиновых изделий.
Читайте также: Шины bridgestone dueler h p sport 225 55 r18 98v
Такие изделия, как резиновые коврики, полутвердая трубка, можно получать из регенерата без добавки каучука.
Производство реагента имеет большое экономическое значение, так как дает возможность использовать каучук, который остается от старых резиновых изделий, сократить расход свежего каучука и значительно снизить затраты на производство резиновых изделий. Например, автомобильные коврики в процессе эксплуатации теряют в результате износа всего около 15—20% своей первоначальной массы, таким образом, и старых автопокрышках остается около 75% израсходованного на их производство каучука и других ценных ингридиентов, повторное использование которых выгодно для народного хозяйства.
Применение высококачественного регенерата облегчает изготовление резиновых смесей, способствует более равномерному распределению ингридиентов в резиновых смесях, снижает снижает температуру смешения.
Регенерат улучшает некоторые свойства вулканизатов:
— теплостойкость и стойкость к действию горячей воды и пара, кислот и щелочей.
Но в производстве резиновых изделий ответственною назначения регенерат применяют в ограниченном количестве, т.к. он ухудшает физико-механические показатели резин, снижает прочность при растяжении и выносливость при многократных деформациях.
Весьма успешно регенерат используется и производстве аккумуляторных эбонитовых баков, в рецептуре смесей которых применяется 400% регенерата от массы каучука. В резиновых смесях для автомобильных ковриков расходуется до 500% регенерата.
Механизм процесса девулканизации
Основной процесс производства регенерата — процесс девулканизации — обычно осуществляется путем нагревания измельченной резины с мягчителями течение нескольких часов при температуре 160— 190°С. В процессе девулканизации вулканизованный каучук деструктируется, вследствие чего пространственная структура вулканизата «разрыхляется», т.е. уменьшается густота пространственной сетки за счет разрушения части поперечных серных связен и некоторой части основных молекулярных цепей, что приводит к образованию растворимом фракции со средней молекулярной массой 6000—12000.
Таким образом, каучуковое вещество в регенерате находится в виде массы «размягченного» и набухшего в мягчителе геля (нерастворимая часть) и распределенных в ней частиц золя (растворимая часть). Процесс разрушения пространственной сетки облегчается набуханием резины в мягчителях. В результате некоторого разрушения сетчатой структуры вулканизата образующийся девулканизат приобретает пластичность, способности к частичному растворению, прочность его при растяжении становится значительна ниже прочности при растяжении исходной резины.
В продукте девулканизации так же как и в мягком вулканизате, большая часть двойных связей остается ненасыщенной, чем и объясняется способность регенерата вулканизоваться. Девулканизацию ренин из натурального каучука и резин из синтетического каучука СКВ или СКС-30 проводят в разных условиях. Резина из натурального каучука, содержащая небольшое количество серы, может быть девулканизована путем нагревания без добавки мягчителя. При регенерации резин из натрий-бутадиеновых каучуков, склонных к структурированию и имеющих пониженное содержание двойных связей в главных цепях по сравнению с натуральным каучуком, необходимо применять значительное количество мягчителей.
Для успешного проведения девулканизации реяин из синтетических каучуков требуется более тонкое измельчение резин для увеличения поверхности и облегчения взаимодействия с мягчителями. Благоприятное влияние оказывает также на девулканизацию этих каучуков снижение температуры и уменьшение продолжительности нагревания при девулканизации, что приводит к замедлению структурирования каучука. Длительное нагревание может оказать вредное влияние на пластичность регенерата из синтетического каучука СКБ или СКС.
Читайте также: Вианор шины в тюмени
Роль мягчителей при девулканизации сводится к тому, что молекулы мягчителей каучука увеличивают межмолекулярные расстояния и уменьшают межмолекулярные взаимодействия в каучуке и тем самым уменьшают вероятность процесса структурирования; подвижность отдельных элементов структуры при этом увеличивается.
Мягчители не только участвуют в процессе регенерации, но и входят в состав регенерата, повышая его пластичность. Кроме того, непредельные соединения, содержащиеся в мягчителях, могут взаимодействовать как со свободной серой, содержащейся в вулканизате, так и с серой, выделяющейся при тепловой обработке при распаде полисульфидных связей; благодаря этому также уменьшается возможность структурирования каучука. В присутствии мягчителей, имеющих в своем составе непредельные соединения, склонных к окислению или образованию перекисей, происходит сопряженной окисление мягчителя и вулканизата. Такие мягчители в условиях регенирации образуют нестойкие перекисные соединения, распадающиеся на радикалы, которые инициируют окислительную деструкцию вулканизованного каучука.
Основное сырье регенератного производства
Основным сырьем, применяемым в производстве регенерата, являются старые резиновое изделия: автомобильные и авиационные покрышки, камеры, старые противогазные маски, изделия санитарии и гигиены, резиновая обувь, резиновые технические изделия и т. л. Наиболее распространенным сырьем являются старые автомобильные покрышки.
Старые резиновые изделия, которые подверглись сильному старению, особенно под действием солнечных лучей и атмосферных условий (затвердевшие хрупкие пли осмолившиеся), непригодны для изготовления регенерата. Нерационально подвергать регенерации резиновые изделия содержащие большое количество текстиля и небольшое количество резины.
Из резины, которая непригодна для регенерации, путем термического разложения без доступа воздуха при 400 – 450 0 С можно получить резиновое масло, пригодное в качестве мягчителя для регенерации резины и резиновых смесей. Разработаны способы производства из такой резины рулонных и других материалов.
Перед переработкой старые резиновые изделия рассортировывают. Покрышки сортируют на несколько групп в зависимости от их размера н содержания каучука. Основная цель рассортировки — подбор для переработки сырья, достаточно однородного по составу, степени вулканизации и физико-механическим свойствам. Из неоднородной резины получается неоднородный по пластичности регенерат. Старая резина, идущая на переработку, не должна иметь загрязнений.
Мягчители для регенерации резины
Выбор мягчителей для регенерации резин имеет очень большое значение. Мягчители, применяемые в регенератном производстве, должны обладать следующими свойствами:
— вызывать набухание резины и способствовать развитию процесса ее деструкции,
— иметь высокую температуру кипения,
— не содержать веществ, ускоряющих старение регенерата,
— способствовать образованию прочного и гладкого полотна при обработке на вальцах,
Установлено, что из резины на основе СК(М)С регенерат с высокими показателями пластичности, прочности его вулканизатов при растяжении и относительного удлинения можно получить только при применении непредельного мягчителя, содержащего циклические группировки и достаточное количество полярных групп.
Непредельность и наличие циклических группировок в млгчителе способствуют термоокислительной деструкции каучука и приводят к получению пластичного регенерата. Циклические и полярные группы, кроме того, усиливают связь между частицами регенерата; благодаря этому облегчается обработка регенерата (получение гладкой поверхности листа) и повышается его прочность при растяжении. Каучук в резине не является чистым углеводородом; он содержит полярные группы. Поэтому полярные группы, содержащиеся в мягчителе, способствуют более равномерному набуханию вулканизованного каучука и более равномерной регенерации.
Чаше всего в производстве регенерата в качестве мягчителей применяют сосковую и газогенераторную смолы, которые являются наиболее эффективными мигчителями для регенерации резин. Обычно их применяют в сочетании с мазутом или сланцевым маслом, которые самостоятельно в качестве мягчителей не используются.
- Свежие записи
- Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
- Скрипят амортизаторы на машине что делать
- Из чего состоит стойка амортизатора передняя
- Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
- Для чего нужны амортизаторы в автомобиле