УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ РЕЗИНОСОДЕРЖАЩИХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2000 года по МПК B29B17/00 B29B17/02 

Изобретение относится к методам переработки и утилизации отходов производства и потребления резиносодержащих изделий, например, изношенных автомобильных покрышек, отходов производства резинотехнических изделий и т.п.

Экономическая целесообразность переработки этого вида отходов обусловлена тем, что материал резиносодержащих изделий не утрачивает своих свойств и может быть использован для производства новых материалов строительного и технического назначения. Таким образом, утилизация отходов резиносодержащих изделий не только уменьшает загрязнение окружающей среды, но и позволяет вернуть в производство ценные материалы. Разработка способов переработки отходов резиносодержащих изделий и устройств для их осуществления является чрезвычайно актуальной.

Экономически эффективным направлением утилизации является извлечение из отходов резиносодержащих изделий дисперсного вулканизата - резиновой крошки, а также металлических и текстильных армирующих элементов. Осуществление такой переработки и качественного разделения материалов является сложной технической задачей, экономически удовлетворительного решения которой до последнего времени не существовало.

Применяющиеся в настоящее время механические методы характеризуются значительными энергозатратами и не позволяют эффективно перерабатывать резиносодержащие изделия, армированные металлом, например, автопокрышки с металлокордом, и получать качественное вторичное сырье - резиновую крошку. Общим серьезным недостатком механических методов переработки резиносодержащих изделий является и выделение больших количеств экологически вредных летучих продуктов из резины, нагревающейся при механическом измельчении (US 4840316, 1989, US 4726580, 1988) (1, 2).

Проведение переработки при криогенных температурах связано с большими энергозатратами на получение достаточного количества хладагента, требует решения ряда сложных технических проблем и также не позволяет производить полное и качественное отделение резины от армирующих элементов. При повышении температуры резиновой крошки, полученной криогенными методами, до температуры окружающей среды также происходит выделение экологически вредных летучих продуктов (GB 1438278, 1973, GB 1334718, 1973) (3,4).

Известен способ и устройство для переработки резиносодержащих изделий, позволяющие осуществлять такую переработку эффективно и качественно, с минимальными энергозатратами. (RU 2060882, B 29 B 17/00, 1969). (5).

Описанное в [5] устройство для переработки резинотехнических изделий, в котором средства деформации изделий расположены внутри камеры, заполняемой озоносодержащим газом, является общим типом устройства для реализации данного способа [5] . Недостатком этого устройства, выбранного нами в качестве прототипа настоящего изобретения, является то, что в нем не предусмотрены необходимые характеристики средств деформации, с помощью которых можно производить эффективную переработку резиносодержащих изделий, и в частности армированных изделий. Одним из наиболее распространенных видов отходов резиносодержащих изделий, подлежащих переработке, являются изношенные автопокрышки, и создание специфических устройств для их переработки изобретенным эффективным способом также является актуальной задачей, которая не решена в прототипе.

Целью настоящего изобретения является создание устройства для эффективной переработки резиносодержащих изделий, в частности армированных, в том числе и в первую очередь автопокрышек.

Работа устройства основана на использовании действия разрушающей механохимической реакции, протекающей при воздействии озоносодержащего газа на резиносодержащее изделие при умеренной механической деформации последнего. Условием применения данного метода является присутствие в составе изделий нестойкого к действию озона полимера (например, каучука) в объемном количестве от 20% и более. Таким образом, термин "резиносодержащее изделие" в данном изобретении означает изделие или материал, содержащий не менее 20% нестойкого к действию озона полимера, в частности эластомера.

Известен ряд устройств, объединенных общим условием использования нескольких (двух и более) элементов, оснащенных выступающими рабочими органами (зубьями) и используемых для сжатия между ними перерабатываемых резинотехнических изделий с помощью силового привода.

Установлены целесообразные конфигурации этих элементов, включающие в себя, в частности, наличие отверстий, позволяющих достигать полного сближения элементов и значительного сжатия изделий за счет вхождения выступающих зубьев в эти отверстия.

Установлены целесообразные конфигурации самих зубьев, объединенные признаком конусообразности.

Установлено, что эффективность работы устройства может быть повышена при обеспечении возможности дополнительного кругового или возвратно-поступательного перемещения элементов деформации в направлении, перпендикулярном направлению сжатия.

Определена оптимальная конфигурация элементов деформации для устройства по переработке автопокрышек.

Предложенное устройство для переработки резиносодержащих изделий может быть реализовано в различных вариантах, зависящих от вида перерабатываемых изделий и задач переработки.

На фиг. 1 показано устройство, предназначенное для переработки наиболее распространенного вида резиносодержащих изделий - автопокрышек. Это устройство включает в себя, в частности, все элементы, необходимые для любого варианта изобретенного устройства, и представляет собой вариант реализации устройства для переработки автопокрышек.

Устройство включает в себя рабочую камеру 1, в которой происходит переработка изделий 2 и в которой расположены два элемента средства для механической деформации перерабатываемых изделий 3, 4, соединенные с силовыми приводами 5, 6. Элементы 3, 4 оснащены выступающими рабочими органами 7, 8, выполненными в виде клиновых зубьев, расположенных по концентрическим окружностям на элементах 3 и 4.

Устройство содержит систему подачи в камеру озоносодержащего газа 9, систему загрузки в камеру изделий 10 и выгрузки продуктов переработки 11.

По меньшей мере один из элементов 3, 4 выполнен с возможностью его перемещения в направлении второго элемента. Предусмотрена также дополнительная возможность перемещения одного из элементов параллельно плоскости другого элемента и/или возможность поворота одного из элементов относительно другого элемента.

Каждый элемент может быть оснащен отверстиями, выполненными таким образом, что отверстия одного элемента являются ответными для выступающих рабочих органов другого элемента.

Переработка изделий происходит в камере 1, причем для исключения утечек направляемого в камеру озоносодержащего газа обеспечивается либо ее герметичность применением известных технических способов, либо небольшое разрежение газа в объеме камеры. Внутренняя поверхность камеры 1 должна быть изготовлена из озоностойких материалов, не коррелирующих под действием озона, таких как, например, нержавеющая сталь, алюминий, фторопласт, полиэтилен и др.

Резиносодержащее изделие 2 (например, на фиг.1. - автопокрышка) подвергается деформации сжатия с помощью расположенных в камере элементов 3, 4 при перемещении одного из элементов (например, 3) в направлении второго элемента 4 с помощью силового привода 5. В качестве такого силового привода 5 могут использоваться, например, электродвигатели, гидроцилиндры или пневмоцилиндры. Они могут быть установлены как внутри, так и вне камеры переработки 1. В последнем случае усилия на элементы средств деформации передаются от силовых приводов через уплотненные вводы в камеру (на рисунке не показаны).

Для осуществления эффективной деформации перерабатываемых изделий по меньшей мере один из элементов должен быть оснащен выступающими рабочими органами. Такие рабочие органы (как, например, органы 7, 8 элементов 3, 4 на фиг. 1) могут быть выполнены, например, в виде зубьев, шипов и т.п. При сжатии изделий между элементами 3, 4 зубья одного элемента (например, зубья 7 элемента 3) будут приближаться к ответному (опорному) элементу (соответственно, к элементу 4) и протыкать материал изделия. Это обеспечивает значительные локальные деформации материала изделия и быстрое разрушение его резиносодержащей основы.

Для обеспечения более полного сближения элементов, большей степени деформации изделий и более эффективной переработки целесообразно оснастить элементы отверстиями, расположенными таким образом, чтобы обеспечить прохождение в них зубьев ответного элемента.

Для обеспечения более эффективной деформации материала изделий целесообразно придать зубьям клиновидную форму, когда зубья расширяются в направлении их прикрепления к средствам деформации. В таком случае протыкание перерабатываемого изделия зубьями будет сопровождаться дополнительной деформацией материала изделия в направлении, поперечном ориентации зубьев. Это приводит к ускорению переработки.

При переработке армированных изделий, например, изображенной на фиг. 1 автопокрышки, их протыкание клиновидными зубьями приводит к раздвиганию армирующего каркаса изделия (например, текстильного корда автопокрышки). Деформации передаются через армирующий каркас на весь материал изделия, ускоряя процесс разрушения и приводя к измельчению всего резиносодержащего материала.

Для ускорения процесса переработки и обеспечения более полного отделения резиносодержащего материала от армирующей основы, если таковая имеется, целесообразно обеспечить дополнительное перемещение одного из элементов в направлении, перпендикулярном направлению сжатия. В рассматриваемом примере устройства, изображенного на фиг.1, такое перемещение элемента 4 (опорного) может быть осуществлено с помощью силового привода 6. Это перемещение может быть реализовано, например, как возвратно-поступательное движение с амплитудой в пределах расстояния между зубьями. Другим возможным вариантом реализации дополнительного движения опорного элемента является его поворот относительно второго элемента. Как правило, для эффективной переработки большинства изделий достаточно обеспечить такой поворот на угол не более 90^o.

Для переработки автопокрышек, имеющих кольцеобразную форму, элементы средства деформации целесообразно выполнить в виде двух кольцеобразных наборов зубьев, установленных с возможностью прохождения одного из наборов во внутреннее отверстие второго набора. Именно этот вариант реализации устройства и показан на фиг.1. Расположение рабочих органов (зубьев) по концентрическим окружностям на элементах средства для механической деформации перерабатываемых изделий позволяет обеспечить прохождение набора зубьев 7 внутри набора зубьев 8. Автопокрышка сжимается между такими зубчатыми кольцами, и зубья протыкают материал покрышки. При этом вдвигание элемента 3 с зубьями, зацепленного за бортовое кольцо покрышки внутрь кольца 4, приводит к натяжению армирующего каркаса покрышки между зубчатыми кольцами и эффективному удалению с него резины.

Диаметр одного из элементов 3 - D1 целесообразно выбирать в пределах от 1.1•D_пос до 1.4•D_пос, где D_пос - внутренний посадочный диаметр покрышки. Это обеспечивает надежное зацепление зубьев 7 за бортовое кольцо автопокрышки. Диаметр другого набора 4 D2 целесообразно выбирать в пределах от 1.2•D1 до 0.9•D_вн, где D_вн - внешний диаметр покрышки. Это обеспечивает надежное зацепление зубьев 8 за протектор автопокрышки. Для эффективного натяжения армирующего каркаса покрышки необходимо обеспечить достаточную величину хода силового привода, которая должна составлять, как правило, не менее длины нитей армирующего каркаса от одного бортового кольца покрышки до другого.

Для ускорения переработки один из элементов 4 целесообразно поворачивать относительно другого элемента (например, с помощью показанного на фиг. 1 силового привода 6). Как правило, для обеспечения разрушения всей покрышки достаточно поворота на угол в пределах 30-90^o.

Изображенное на фиг. 1 устройство для переработки является, конечно, только примером реализации изобретенного устройства, применение которого особенно эффективно при переработке автопокрышек.

Данное устройство переработки изделий по способу [5] может быть применено в промышленности с использованием обычных методов изготовления промышленного оборудования и не требует использования каких-либо специальных уникальных приемов. Применение данного устройства для переработки резиносодержащих изделий и, в частности, автопокрышек позволяет успешно решать проблему утилизации резиносодержащих отходов и дает возможность экономически эффективного и экологически чистого рециклинга резины и армирующих материалов.

Использованная литература:
1. Barclay R.L. USA Patent N. 4840316, 1989.

2. Miller D. USA Patent. N 4726580, 1988.

3. Патент Великобритании N 1438278, B2A, 1973.

4. Патент Великобритании N 1334718, C3E, 1973.

5. Патент PФ N 2060882.

Устройство для переработки резиносодержащих изделий, в частности армированных, и в том числе автопокрышек содержит рабочую камеру, средство для подачи в нее озоносодержащего газа и средство для механической деформации перерабатываемых изделий, выполненное в виде по меньшей мере двух элементов. Один из элементов выполнен с возможностью перемещения в направлении второго элемента с возможностью сжатия перерабатываемых изделий между элементами. По меньшей мере на одном из элементов выполнены выступающие рабочие органы, установленные с возможностью протыкания материала изделий для обеспечения эффективного протекания процесса разрушения резиновой основы перерабатываемых изделий. Устройство позволяет решить проблему утилизации резиносодержащих отходов и позволяет осуществить экологически чистый рециклинг резины и армирующих материалов. 5 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для переработки резиносодержащих изделий, в частности, армированных и в том числе автопокрышек, содержащее рабочую камеру, средство для подачи в нее озоносодержащего газа и средство для механической деформации перерабатываемых изделий, отличающееся тем, что средство для механической деформации выполнено в виде по меньшей мере двух элементов, один из которых выполнен с возможностью перемещения в направлении второго элемента с возможностью сжатия перерабатываемых изделий между элементами, при этом по меньшей мере на одном из элементов выполнены выступающие рабочие органы, установленные с возможностью протыкания материала изделий для обеспечения эффективного протекания процесса разрушения резиновой основы перерабатываемых изделий. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выступающие рабочие органы выполнены в виде зубьев, расширяющихся в направлении их прикрепления к элементам средства деформации. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере один элемент выполнен с отверстиями, являющимися ответными для выступающих рабочих органов другого элемента. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что по меньшей мере один из элементов выполнен с возможностью его перемещения вдоль другого элемента. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что по меньшей мере один из элементов выполнен с возможностью поворота относительно другого элемента. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство для деформации выполнено в виде двух кольцеообразных наборов зубьев, установленных с возможностью прохождения одного из наборов во внутреннее отверстие второго набора.