СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ РЕЗИНЫ ИЗ ИЗНОШЕННЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ШИН Российский патент 2001 года по МПК B29B17/02 B29C47/36 B29K105/06 B29L30/00 

Изобретение относится к области переработки изношенных автомобильных шин, армированных металлическими элементами, и может быть использовано для разделения и измельчения резино-кордовых изделий.

Известен способ (1) для измельчения эластичных материалов и отделения их от армированных металлических элементов, в котором реализуется процесс выделения резины из изношенных шин. Способ осуществлен на лабораторной установке, которая состоит из контейнера высокого давления, уплотнительного плунжера и матрицы со сквозными отверстиями. Устройство монтируется на гидравлическом прессе. Перерабатываемый материал загружается в рабочую полость контейнера, туда же вводится уплотнительный плунжер. Под действием усилия на плунжер, развиваемого прессом, в контейнере повышается давление. Под давлением резина начинает течь и продавливаться через отверстия матрицы. В рабочей полости контейнера остается металлокорд в форме брикета. После окончания прессования плунжер возвращается в исходное положение. Матрица вместе с брикетом, с помощью выталкивателя, поднимается вверх, освобождается от брикета и возвращается в исходное положение. Однако, этот способ не обеспечивает полного извлечения брикета из матрицы и ее очистку после продавливания резины через отверстия матрицы, так как проходное сечение сквозных отверстий матрицы, закупориваясь частью армированных металлических элементов, уменьшается и при последующем прессовании требуется значительное увеличение рабочего давления. Интервал значений давления для выдавливания материала через отверстия колеблется от 100 до 1000 МПа. Опыт показывает, что если первое прессование через чистую матрицу проходит при давлении, равном 150 МПа, то в последующих циклах прессования, в зависимости от качества очистки матрицы, давление повышается в 1,5-3 раза. При промышленной реализации такого способа важным показателем является сохранение работоспособности элементов устройства в течение достаточно длительного, обеспечивающего экономическую целесообразность, периода эксплуатации. Особенно это относится к наиболее нагруженному и сложному в изготовлении элементу устройства - матрице. Повышение давления на матрицу от прессования к прессованию по способу (1), при условиях нагрузок, достигающих предельных для принятой конструкции и материала матрицы, резко сокращает ее эксплуатационную надежность, снижает ресурс ее работы.

Известен способ выделения резины из автомобильных шин, используемый на установках (2, 3, 4). В этом способе исключены недостатки предыдущего способа.

Наиболее близким к предлагаемому в данном изобретении способу является способ выделении резины из изношенных шин, реализованный на установке (4), который заключается в том, что шину загружают в контейнер, подают на позицию экструзии, поджимают контейнер к матрице, проводят сжатие и экструзию резины плунжером через отверстия матрицы. На матрице в зазоре между торцом плунжера и верхней поверхности матрицы формируется металлобрикет из металлической армировки шины. Затем контейнер возвращают на позицию загрузки шины и проводят переворот матрицы. После этого в контейнер загружают очередную шину, подают контейнер вместе с перевернутой матрицей в зону экструзии, поджимают его к матрице, проводят сжатие шины и экструзию резины через отверстия матрицы. При этом экструдируемый материал вытесняет металлобрикет от предыдущей операции экструзии с нижней поверхности матрицы. Металлобрикет от предыдущей операции экструзии и резина, выделенная в текущем цикле экструзии, вместе поступают в технологический поток для дальнейшей переработки.

Таким образом, отверстия матрицы полностью освобождаются от металлокорда, что обеспечивает стабильность давления экструзии в течение всего периода эксплуатации установки. Этот способ также исключает специальную операцию очистки матрицы от металлокорда, поскольку она органично совмещена с каждым последующим прессованием.

Однако, поджатие контейнера к матрице перед операцией экструзии с усилием, меньшим 0,1 от усилия экструзии, не обеспечивает нормального процесса экструзии, что проявляется в расстыковке камеры с матрицей. В результате затрудняется процесс сжатия резины, становится невозможным процесс экструзии резины через сквозные отверстия матрицы. Все это приводит к остановке процесса для освобождения контейнера и матрицы от остатков шин, вызывает большие потери времени, повышает трудоемкость процесса, снижает производительность установки и технологической линии в целом.

Подъем давления поджатия выше 0,2 от давления экструзии дает необходимый эффект - расстыковок не наблюдается, но требует увеличения прочности металлоконструкции контейнера, что повышает расходы на ее изготовление.

Другим недостатком способа (4) являются предельные нагрузки на матрицу из-за попытки минимизации количества оставшейся резины в металлобрикете во время операции плунжерной экструзии. Однако, опыт показал, что, несмотря на максимальное давление, создаваемое плунжером в конце операции, когда усилие от плунжера на матрицу передается уже непосредственно через стальные жгуты бортовых колец, остаток резины в металлобрикете составляет не менее 20% от массы металлобрикета. Тогда как содержание резины в используемом в металлургии в качестве лома металле не должно превышать 10%.

Таким образом, несмотря на жесткие условия работы матрицы, не удается в достаточной степени очистить металлобрикет от резины за одну операцию. В результате не достигается необходимый результат по очистке металлобрикета, а матрица работает в предельном режиме и разрушается через несколько тысяч циклов, а для обеспечения экономичной работы установки, необходимо иметь ресурс работы одной матрицы около 50000 циклов.

В способе (4) нет ограничений по скоростному режиму экструзии. Эксперименты показали принципиальную возможность ведения плунжерной экструзии в диапазоне скоростей плунжера от 2 до 45 мм/с.

Однако, при скоростях менее 10 мм/с низка производительность переработки шин. При работе на скоростях более 25 мм/с значительно повышается тепловыделение и температура экструдата достигает 170-200^oC, что приводит к загоранию резины.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение работоспособности установки при данном способе переработки автомобильных изношенных шин плунжерной экструзией.

В способе выделения резины из изношенных автомобильных шин, при котором установленный на подвижном основании контейнер с загруженной шиной подают на позицию плунжерной экструзии, поджимают контейнер к матрице, экструдируют резину через отверстия матрицы, одновременно формируя металлобрикет на поверхности матрицы, возвращают контейнер на позицию загрузки, производят переворот матрицы, в контейнер загружают очередную шину, подают контейнер вместе с перевернутой матрицей на позицию экструзии, поджимают контейнер к матрице и проводят экструзию резины через отверстия матрицы, вытесняя при этом продуктами экструзии металлобрикет от предыдущей операции экструзии.

Технический результат достигается тем, что поджатие контейнера к матрице осуществляют усилием, равным интервалу значений от 0,1 до 0,2 от усилия экструзии, скорость экструзии поддерживают в пределах от 8 до 20 мм/с, обеспечивают температуру экструдата в конечной стадии экструзии от 75 до 130^oC, а давление экструзии поддерживают в пределах от 160 до 200 МПа, останов плунжера осуществляют при зазоре между ним и матрицей, равном интервалу значений от (б + 0,1) до (б + 1,0) мм, где б - минимальная толщина металлобрикета.

Таким образом, технический результат достигается путем подбора таких режимов проведения операций, при которых существенно повысится работоспособность установки, ее экономичность.

Поджатие контейнера к матрице производят с усилием от 0,1 до 0,2 от усилия экструзии. Предлагаемый диапазон обеспечивает надежное замыкание пресс-инструмента во время экструзии без дополнительных затрат на усиление деталей пресс-инструмента.

Процесс экструзии резины с текстильным, а также резины с брекерным металлокордом происходит при давлении в рабочей камере от 160 до 200 МПа. При этом в конце процесса начинается формирование металлобрикета путем уплотнения и частичной деформации стального проволочного жгута бортовых колец толщины от 3,5 до 6 мм в зависимости от типоразмера шин.

Останов плунжера осуществляют при достижении зазора, равного интервалу значений от (б + 0,1) до (б + 1,0) мм, где б - толщина металлобрикета, при этом максимальное давление на матрицу не превышает 200 МПа.

Соблюдение этого условия позволяет повысить ресурс работы матрицы в 30-40 раз, что дает возможность на одной матрице проводить около 50000 циклов экструзии. По времени эксплуатации это составляет от 3-х до 4-х месяцев при трехсменной работе, что обеспечивает рентабельность установки.

Для того чтобы исключить термодеструкцию и загорание резины, процесс экструзии проводят при относительной скорости перемещения плунжера и матрицы, равной 8-20 мм/с. При таких скоростях температура перерабатываемой резины не превышает 75-130^oC. При этом получают резиновую крошку достаточно высокого качества. Все ее физико-химические свойства соответствуют параметрам шинной резины, поступающей в составе автошин на вход процесса.

Таким образом, поджатие контейнера к матрице усилием, равным от 0,1 до 0,2 от усилия экструзии, позволяет надежно поджать контейнер с загруженной в него шиной к матрице во время экструзии, обеспечивая бесперебойную работу всей установки. Проведение операции плунжерной экструзии при давлении в рабочей камере от 160 до 200 МПа позволяет в 30-40 раз повысить ресурс работы матрицы, производя останов плунжера при зазоре между ним и поверхностью матрицы, равном интервалу значений от (б + 0,1) до (б + 1,0) мм, где б - толщина металлобрикета. Проведение плунжерной экструзии со скоростью от 8 до 20 мм/с при температуре от 75 до 130^oC позволяет сохранить свойства получаемой крошки на уровне исходной резины, что дает широкие возможности дальнейшего ее использования.

Источники информации
1. Белоцерковский А. М. "Высокие давления в технологии. Новое в жизни, науке и технике", М.: Знание, 1997, N 8, с.14-16.

2. Авторское свидетельство СССР N 1728042, кл. B 29 B 17/00, 1992, Бюл. N 15.

3. Патент РФ N 2042511, кл. B 29 B 17/00, 1995, бюл. N 24.

4. Международная заявка PCT/RU95/00279, приоритет 22.12.95, кл. B 29 B 17/02, номер международной публикации WO 97/23330 от 03.07.97.

Изобретение относится к переработке изношенных автомобильных шин, армированных металлическими элементами, и может быть использовано для разделения и измельчения резинокордовых изделий. В способе выделения резины из изношенных автомобильных шин установленный на подвижном основании контейнер с загруженной шиной подают на позицию плунжерной экструзии, поджимают контейнер к матрице, экструдируют резину через отверстия матрицы, одновременно формируя металлобрикет на поверхности матрицы, возвращают контейнер на позицию загрузки, производят переворот матрицы, в контейнер загружают очередную шину. Подают контейнер вместе с перевернутой матрицей на позицию экструзии, поджимают контейнер к матрице и проводят экструзию резины через отверстия матрицы, вытесняя при этом продуктами экструзии металлобрикет от предыдущей операции экструзии. Поджатие контейнера к матрице осуществляют усилием, равным интервалу значений от 0,1 до 0,2 от усилия экструзии. Скорость экструзии поддерживают в пределах от 8 до 20 мм/с и обеспечивают температуру экструдата в конечной стадии экструзии от 75 до 130^oС. Давление экструзии поддерживают в пределах от 160 до 200 МПа. Останов плунжера осуществляют при зазоре между ним и матрицей, равном интервалу значений от (б+0,1) до (б+1,0) мм, где б - минимальная толщина металлобрикета. Способ позволяет сохранить свойства получаемой крошки на уровне исходной резины, что дает широкие возможности дальнейшего ее использования.

Способ выделения резины из изношенных автомобильных шин, при котором установленный на подвижном основании контейнер с загруженной шиной подают на позицию плунжерной экструзии, поджимают контейнер к матрице, экструдируют резину через отверстия матрицы, одновременно формируя металлобрикет на поверхности матрицы, возвращают контейнер на позицию загрузки, производят переворот матрицы, в контейнер загружают очередную шину, подают контейнер вместе с перевернутой матрицей на позицию экструзии, поджимают контейнер к матрице и проводят экструзию резины через отверстия матрицы, вытесняя при этом продуктами экструзии металлобрикет от предыдущей операции экструзии, отличающийся тем, что поджатие контейнера к матрице осуществляют усилием, равным интервалу значений от 0,1 до 0,2 от усилия экструзии, скорость экструзии поддерживают в пределах от 8 до 20 мм/с, обеспечивают температуру экструдата в конечной стадии экструзии от 75 до 130^oС, а давление экструзии поддерживают в пределах от 160 до 200 МПа, останов плунжера осуществляют при зазоре между ним и матрицей, равном интервалу значений от (б+0,1) до (б+1,0) мм, где б - минимальная толщина металлобрикета.