СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ВУЛКАНИЗОВАННЫХ ЭЛАСТОМЕРНЫХ ОТХОДОВ Российский патент 1994 года по МПК C08J11/28 B29B17/00 C08J11/28 C08L9/00 

Изобретение относится к способам регенерации вулканизованных эластомерных отходов, образующихся, в частности, в производстве резино-технических изделий, резиновой обуви, а также при переработке изношенных шин и других вышедших из употребления изделий.

Известно значительное число способов регенерации вулканизованных отходов, основные из них - термомеханический и химический.

Так, например, термомеханический способ регенерации вулканизата по (1) предусматривает деструкцию отходов за счет их термообработки. Время процесса очень незначительно, однако температура достигает 2500^оС, что следует отнести к недостаткам способа.

Известен способ регенерации вулканизованных отходов с использованием действия микроволновой энергии различной частоты (2).

При осуществлении этого способа девулканизация отходов происходит за счет регулирования дозы микроволновой энергии.

Однако этот способ пригоден для деструкции отходов вулканизатов, содержащий полимеры (или другие компоненты) только с полярными группами.

Известен другой подобный способ, но использующий отходы практически любых эластомеров.

При этом значительны размеры обрабатываемых частиц отходов - 6-8 мм (3).

Однако и этот способ не лишен недостатков - время и температура самого процесса регенерации (в зависимости от полимера) очень велики: 15-90 мин и 180-300^оС соответственно.

Кроме термомеханических известны также химические способы регенерации отходов, основанные на использовании различных реагентов в качестве активаторов процесса деструкции.

Известен способ, в котором в качестве активатора регенерации используют 50% -ный раствор дисульфизизооктилфенола в веретенном масле (4). Однако резины, полученные с использованием этого реагента, имеют неудовлетворительные прочностные характеристики.

Из других известных способов такого типа самым близким к изобретению по наибольшему количеству общих признаков является способ активации отходов вулканизованных резин (5).

Известный способ состоит в том, что отходы вулканизованной резины измельчают и смешивают с 1-15 мас.ч. активатора регенерации, содержащего гидроксильные и/или карбоксильные группы и/или хинон (в частности, неорганические или органические соединения), а затем на полученную смесь действуют токами высокой частоты в диапазоне 915-15000 мГц, не менее одного раза в течение 3-5 мин, предпочтительно дважды.

Резиновые смеси, содержащие регенерат, полученный известным способом, имеют удовлетворительные характеристики, однако сам процесс регенерации требует, по-видимому, высоких температур и длительного времени, т.к. поскольку при непрерывном облучении более 5 мин появляется дым, вызываемый перегревом и разложением обрабатываемой резины, то при необходимости облучение повторяют в течение 3-5 мин через определенный промежуток времени, т. е. температура проведения процесса соответствует 200-250^оС. Полученный же таким способом регенерат не может быть использован самостоятельно, а только добавлением к новой смеси.

Кроме того, для удовлетворительного ведения известного процесса регенерации требуется предварительное измельчение резиновых отходов до размеров частиц крошки менее 1 мм (0,297 мм); что же касается качественного состава вулканизатов-отходов, то он представлен только резинами на основе натурального и стирольного каучуков, что значительно ограничивает технологические возможности известного процесса регенерации.

Технический результат, достигаемый при осуществлении способа по изобретению, состоит в уменьшении температуры процесса регенерации и времени его проведения, в улучшении качества получаемого регенерата, а также в расширении технологических возможностей процесса.

Достижение технического результата способа по изобретению обеспечивается тем, что в способе регенерации вулканизованных эластомерных отходов путем их предварительного измельчения, смешений с активатором регенерации и последующего прогрева токами высокой частоты, в качестве активатора регенерации на 100 мас.ч. отходов вводят 3-12 мас.ч. композиции, содержащей 2-меркаптобензтиазол, уротропин, стеарат железа и гликоль в молярном соотношении 1 : (0,2-1,0) : (0,0017-0,017) : (0,37-0,61) соответственно, а затем на получаемый продукт воздействуют однократно в течение 1-3 мин электромагнитным полем высокой частоты метрового диапазона.

Отходы вулканизованной резины измельчают любым способом в крошку (размер частиц может быть до 5 мм), смешивают на стандартном смесительном оборудовании с пастообразным активатором регенерации, содержащим композицию в составе 2-меркаптобензтиазол (каптакс), уротропин, стеарат железа и гликоль в соотношении 1:(0,2-1,0) : (0,0017-0,017) : (0,37-0,61) и изготовленным в соотношении с (6).

Общее количество активатора составляет 3-12 мас.ч. на 100 мас.ч. отходов, затем на полученную смесь воздействуют однократно в течение 1-3 мин электромагнитным полем высокой частоты метрового диапазона, например частотами 13,56 х 10⁶ Гц, 27 х х 10⁶ или 50 х 10⁶ Гц.

Полученный таким образом продукт (регенерат) может быть использован самостоятельно при изготовлении различных, например рулонных, изделий или введен в новую резиновую смесь в качестве добавки.

В табл.1 приведены подробные качественные и количественные составы регенератов на основе различных отходов, а также свойства регенератов и резин, содержащих эти регенераты (пример 1 - композиция по способу-прототипу, заявка Японии), а в табл.2 - составы резиновых смесей, содержащие регенерат, полученный известным способом по заявке Японии (пример А) и по изобретению (пример Б).

Табл. 1 содержит основные прочностные характеристики регенерата, полученного при обработке резиновой крошки отдельно токами высокой частоты (ТВЧ) и активатором регенерации, и при их совместном воздействии, а также свойства резин, содержащих необработанную крошку и регенераты, полученные известным способом (пример 1) и способом по изобретению (примеры 2-13) состав резиновой крошки представлен отходами на основе различных каучуков (натурального - НК, бутадиен-стирольного - СКС, изопренового - СКИ-3, бутадиенового - СКД).

Приведен также показатель - коэффициент изменения прочностных свойств резин.

K_δ= 100 %, где σ₁ - прочность на разрыв резин, содержащих необработанную крошку;
σ₂ - прочность на разрыв резин, содержащих регенерат, т.е. крошку, обработанную способом по изобретению.

Этот коэффициент (K_σ ) характеризует степень влияния способа по изобретению на качество (прочностные свойства) получаемого регенерата.

Необходимость введения этого относительного показателя вызвана тем, что невозможно получить абсолютно сравнимые данные по прочностным свойствам регенератов, полученных по изобретению и известному способам.

По данным таблицы видно, что при регенерации вулканизованных отходов только совместное действие электромагнитного поля и активатора заявленного состава приводит к достижению поставленной цели, раздельное же их действие не дает удовлетворительных результатов.

Кроме того, как показано данными испытаний, значение коэффициента "К" для способа по изобретению значительно выше этого же показателя для способа-прототипа, что свидетельствует о степени влияния способа по изобретению на свойства и качество получаемого регенерата.

В табл.2 пример "А" содержит неполный состав резиновой смеси на основе стирольного каучука, включающей 10 мас.ч. регенерата, полученного по известному способу, описанному в способе-прототипе.

В примере Б приведен состав смеси по ГОСТу 11138-78, содержащий 10 мас. ч. регенерата, полученного способом по изобретению.

Кроме того, расширяются технологические возможности процесса регенерации, т. е. появляются условия для организации непрерывного производства изделий из "чистого" регенерата (таких, например, как рулонные кровельные и гидроизоляционные материалы), что проявляется в способности его к самовулканизации; использования резиновых отходов различных составов (на основе практически любых каучуков), использования отходов, имеющих крошку большого размера; использования резиновых отходов на основе неполярных каучуков, не содержащих полярные группы наполнителей (сажа), т.к. при этом сохраняется электропроводность смесей за счет присутствия в качестве активатора регенерации композиции заявленного состава и ее способности создавать на поверхности крошки электропроводную пленку.

Возникает возможность управления процессом регенерации за счет способности системы к саморегулированию, поскольку действие на отходы только электромагнитным полем высокой частоты вызывает горение крошки и ее разложение и только в присутствии заявленного активатора регенерации и при совместном действии этих двух факторов идет процесс регенерации. Это объясняется тем, что образующаяся на поверхности крошки пленка активатора изолирует ее от контакта с кислородом воздуха, тем самым замедляя термоокислительную деструкцию и позволяя избежать локального перегрева отходов, вызывающего возгорание.

Использование способа по изобретению позволяет утилизировать огромное количество вышедших из употребления автомобильных шин и других резино-технических изделий, что очень важно для оздоровления экологической обстановки.

Использование: регенерация вулканизованных эластомерных отходов, производство резино-технических изделий, резиновой обуви, переработка изношенных шин. Сущность изобретения: измельчают отходы резиновых изделий до 5 мм, смешивают крошку на стандартном смесительном оборудовании с пастообразным активатором регенерации. На 100 мас.ч. отходов вводят активатор, содержащий 2-меркаптобензтиазол, уротропин, стеарат железа и гликоль в молярном соотношении 1:/0,2 - 1,0/:/0,0017 - 0,017/:/0,37 - 0,61/ соответственно. Затем в течение 1 - 3 мин воздействуют электромагнитным полем высокой частоты метрового диапазона. Характеристика регенерата: прочность на разрыв 7,6 - 8,1 МПа, температура процесса 110 - 130°С, прочность на разрыв резины на основе СКС - 30 АРКМ - 15, содержащей 10 мас.ч. регенерата 13,9 - 18,0 МПа. 2 табл.

СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ВУЛКАНИЗОВАННЫХ ЭЛАСТОМЕРНЫХ ОТХОДОВ путем их предварительного измельчения, смешения с активатором регенерации и последующего прогрева токами высокой частоты, отличающийся тем, что в качестве активатора регенерации вводят на 100 мас.ч. отходов 3 - 12 мас.ч. композиции, содержащей 2-меркаптобензтиазол, уротропин, стеарат железа и гликоль в мольном соотношении 1 : (0,2 - 1,0) : (0,0017 - 0,017) : (0,37 - 0,61) соответственно, а затем на получаемый продукт воздействуют однократно в течение 1 - 3 мин электромагнитным полем высокой частоты метрового диапазона.