Переработка вторичного сырья эластомеров. Шины и РТИ

Вышедшие из эксплуатации изношенные шины являются источником длительного загрязнения окружающей среды:

- шины не подвергаются биологическому разрушению;

- они огнеопасны и в случае возгорания погасить их достаточно трудно, а при горении в воздух выбрасываются вредные продукты сгорания (в том числе канцерогены);

- при складировании они служат идеальным местом для размножения грызунов и кровососущих насекомых.

Вместе с тем амортизованные шины содержат в себе ценное сырье:

1) каучук;

2) металл;

3) текстильный корд.

Эти материалы в процессе эксплуатации в основном не меняют первоначальные свойства.

Проблема переработки изношенных автомобильных шин из эксплуатации резинотехнических изделий имеет большое экологическое и экономическое значение для всех развитых стран мира. Невосполнимость природного нефтяного сырья диктует необходимость использования вторичных ресурсов с максимальной эффективностью.

Существуют следующие виды твердых отходов:

А. Отходы процесса производства резины и резинотехнических изделий.

Б. Отходы резинотехнических изделий после их эксплуатации.

А. Отходы процесса производства резины и резинотехнических изделий делятся на:

1) резиновые невулканизованные отходы. Это смеси, не пригодные для использования по прямому назначению, и остатки резиновых смесей. Самым ценным продуктом этих отходов является каучук, содержание которого достигает 90 %. Переработка отходов такого типа заключается в следующем:

- сортировка и очистка от посторонних включений;

- обработка очищенных отходов на смесительных вальцах.

2) резиновые вулканизованные отходы. Это отходы производства резиновых смесей на стадии вулканизации и отделки готовых видов продукции, а также бракованные изделия. Содержание каучука достигает 50 %. Такие отходы применяют для получения товарной резиновой крошки, а также в качестве добавки к первичному сырью.

3) резинотканевые невулканизованные отходы. Это остатки от прорезиненных тканей. Такого рода отходы сортируются, измельчаются на обычных дробилках. Подготовленные отходы используются как добавки к первичному сырью или непосредственно.

4) резинотехнические вулканизованные отходы. Это остатки от штамповки и отделки готовых изделий. Перерабатываются обычным способом, т.е. измельчаются и используются в качестве добавок, например, при производстве шифера, фартуков, надувных лодок и т.п.

Б. Отходы резинотехнических изделий после их эксплуатации

Для переработки таких отходов используются следующие процессы:

- подготовка сырья. На этой стадии на специальных борторезках отделяются проволочные кольца.

- механическая обработка. Шины разрезаются механическими ножницами, рубятся на сегменты на шинорезках. Продукт измельчается на дисковых мельницах или молотковых дробилках. Раздробленную резиновую крошку отделяют от остатков волокон и частиц металла на вибрационных сеялках, с помощью магнитных и воздушных сепараторов.

-девулканизация резины. Резиновая крошка подвергается процессу, при котором под действием термомеханических нагрузок и кислорода воздуха распадается трехмерная вулканизационная сетка резины (разрываются поперечные связи между молекулами – S-S связи).

Девулканизация проводится в присутствии активаторов и мягчителей. Активаторами являются алифатические и ароматические меркаптаны или их производные, т.е. те химические соединения, которые в силу своей химической специфичности (подобное растворяется в подобном) близки высокомолекулярной резине по своей химической природе. В качестве мягчителей используются древесные, сланцевые, кумаронинденовые смолы или мазут из нефти. Мягчители способствуют ускорению деструктивных процессов, снижают возможность термического структурирования.

Девулканизация проводится следующими способами:

1. Паровой способ осуществляется в горизонтальных котлах в среде острого пара (напоминает варку древесной щепы). Недостаток варки в неподвижном котле – отсутствие перемешивания и, как следствие, неоднородность получаемого продукта.

2. Водо-нейтральный способ состоит в том, что в вертикальный аппарат с мешалкой заливают 2-3 кратный избыток воды по отношению к резине, загружают дробленую резину и реагенты для регенерации. Продукт в этом случае получается более однородным, и деструкция резины протекает в меньшей степени.

3. Непрерывный термомеханический способ в червячном аппарате. В таких условиях присутствуют незначительные количества кислорода, поэтому деструктивные процессы протекают в еще меньшей степени.

3 а. Способ девулканизации проводится в водной среде в двухшнековых смесителях непрерывного действия при почти комнатной температуре. При такой температуре резко снижаются все окислительные и деструктивные процессы, одновременно уменьшается термическое структурирование резины. Это позволяет получать регенерированный продукт, приближающийся по свойствам к обычной резине.

- после девулканизации полуфабрикат подвергается механической обработке для перевода его в товарный продукт. Механическая обработка определяется качеством полученного девулканизата. Засоренный полупродукт подвергается так называемому стрейнированию, которое заключается в гомогенизации продукта на регенеративно-смесительных вальцах, где происходит их перетирание.

Регенерированный полуфабрикат применяется в производстве резинотехнических изделий общего назначения (автомобильных шин, резиновой обуви, спортинвентаря и т.п.). В зависимости от качества получаемого полуфабриката регенерат может добавляться в первичное сырье в различных количествах. Ответственные РТИ получают без добавления регенерата, менее ответственные могут быть получены без добавления первичного каучука, т.е. с использованием только отходов.

В настоящее время в мире применяется целый ряд технологий по переработке и утилизации отходов резины и изношенных автомобильных шин.