Термомеханический способ получения регенерата

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.

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).

Источник

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 она 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. При 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. Это 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 производства 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-, бен — зостойкость, блеск и др. Для модификации регенерата используют­ся как мономеры (малеиновый ангидрид, малеиновая и лимонная кислоты и др.), так и полимеры (полистирол, полиметилметакри — лат, 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.

При получении регенерата Водонейтральным способом (рис. 11.13) девучканизация ре­зины происходит в водной кис­лой среде в автоклаве при пере­мешивании массы. Для этого используется резиновая крошка размером 2,5 — 3,5 мм, содержа­ние текстильного корда в ней не должно превышать 10% (масс.). Количество мягчителя, добавля­емого в смесь, достигает при ре­генерации некоторых резин 40 массовых частей на 100 массо­вых частей резины. Разрушение остатков кордного волокна про­исходит за счет воздействия кислой среды, создаваемой мяг — чителями.

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.

Рис. 11.13. Схема производства регене­рата водонейтральным способом:

1 — бункер дробленой резины; 2 — ем­кость с мягчителем; J — дозаторы; 4 — ав­токлав; 5 — буферная емкость; 6 — сетча­тый барабан; 7 — отжимная машина; 8 — Регенератно-смесительные вальцы; 9 — ра­финировочные вальцы; 10 — склад готовой продукции

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% (масс.). По этой технологии (рис. 11.14) резиновая крошка непрерывно подается в двухчервяч — ный смеситель, охлаждаемый водой.

Рис. 11.14. Схема производст­ва регенерата термомеханиче­ским способом:

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

Под влиянием механических воздействий и температуры в смесителе в тонком зазоре между шнеком и корпусом происходит девулканизация резины за счет тепла, выделяющегося при ее де­формации, 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. Для 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.

Характеристики основного оборудования, используемого при производстве регенерата термомеханическим способом, приведены ниже:

Просев резиновой крошки

Смешение мягчителей и активаторов

Смешение крошки с мягчителями и актива­торами

Дробильные вальцы Др-800:

Диаметр переднего валка 490 мм диаметр заднего валка 610 мм частота вращения, мин»1 переднего валка 14 заднего валка 37

Длина рабочей части валков 800 мм масса вальцов 15660 кг габариты 3,72*2,89*1,18 м

Вибрационное сито М 1145*2445 с сеткой 2*2 мм

Мешалка типа «Петсольд» («Petsold») марки П-500-1: объем 500 л

Частота вращения 30 мин»‘

Смеситель непрерывного действия СН-200-130-П: производительность 500 кг/ч число шнеков 2 диаметр шнеков 203 мм рабочая длина шнеков 1935 мм частота вращения шнеков 32 мин»‘ расстояние между осями 176 мм масса 9570 кг габариты 7,29*0,95* 1,47м Смеситель ВСПН-800: рабочий объем 800 л частота вращения, мин»‘: переднего ротора: на 1-й скорости 42 на 2-й скорости 20,8 заднего ротора:

На 1-й скорости 23,5 на 2-й скорости 11,7 давление пара в рубашке 0,3 МПа вакуум 80 кПа

Поверхность нагрева паровой рубашки 5,7 м2 масса смесителя с приводом 9960 кг габариты смесителя с приводом 4,70*1,94*2,55 м

Созревание регенерат — Бункер с поворотным днищем: ной массы объем 2,5 м3

Частота вращения днища 15 мин»‘

Девулканизация Червячный девулканизатор ШМДР-320:

Скорость вращения червячного вала 20 мин»1 производительность 500 кг/ч масса машины 33740 кг габариты 7,23*3,46*2,2 м

Рафинирование 1. Рифайнер-вальцы-800:

Диаметр валков, мм: переднего 490 заднего 610 длина рабочей части валка 800 мм производительность вальцов (при зазоре по мягкому металлу 0,2 мм) 600 кг/ч фрикция 1:2,55 частота вращения, мин’1: переднего валка 25,2 заднего валка 64,8 габариты 3,72×2,89*1,18 м масса 15905 кг

2. Рифайнер-вальцы-750: рабочая длина валков 750 мм производительность 250 кг/ч частота вращения, мин’1: переднего валка 13,5 заднего валка 27,0 фрикция 1:2

Габариты 2,00×4,05×1,63 м масса 14300 кг

Отечественная промышленность выпускает шесть марок реге­нерата, свойства которого зависят от используемого сырья и техно­логии производства (табл. 11.7).

Источник