Вопросы экологии и эффективность вторичного использования сырья становятся все актуальнее в мире, и ведущие мировые предприятия уделяют решению этих проблем очень серьезное внимание. Перспективным направлением в этой области является процесс девулканизации РТИ.
Процесс девулканизации заключается в нагревании измельченной резины с добавками в течение определенного времени при повышенной температуре (160–190 °С). При этом происходит деструкция вулканизированного каучука: его пространственная структура частично разрушается, причем разрывы ее происходят как по местам присоединения атомов серы, так и в самих молекулярных цепях. В результате девулканизации сокращается число поперечных и основных связей каучука, следствием чего является возникновение растворимой фракции. Установлено, что каучуковое вещество в регенерате существует в виде массы набухшего в мягчителе геля — нерастворимой части и распределенных в ней частиц золя — растворимой части. Таким образом, набухание резины в мягчителе способствует ее девулканизации. [1]
Производство девулканизата имеет большое экономическое значение, так как дает возможность использовать каучук, который остается от старых резиновых изделий, сократить расход свежего каучука и значительно снизить затраты на производство резиновых изделий. Например, автомобильные коврики в процессе эксплуатации теряют в результате износа всего около 15–20 % своей первоначальной массы и в старых автопокрышках остается около 75 % израсходованного на их производство каучука и других ценных ингридиентов, которые следует пустить на повторную переработку.
Основное свое применение девулканизат нашел в качестве добавки для изготовления новых резиновых смесей.
При введении девулканизата в резиновые смеси увеличивается скорость их смешения. Продолжительность приготовления смесей на вальцах или в закрытом смесителе сокращается на несколько минут, а в некоторых случаях—вдвое. Кроме того, уменьшается расход энергии при обработке девулканизата, так как он содержит диспергированные ингредиенты и обладает достаточной пластичностью. Девулканизат в резиновых смесях можно рассматривать как сшитый полимер, что обусловливает постоянство свойств регенератных смесей при их переработке. Регенератные смеси имеют меньшую усадку и обладают хорошей каркасностью. При вулканизации изделий, содержащих девулканизат, без применения форм деформация заготовки незначительна. При повторном вальцевании регенератные смеси пластицируются в меньшей степени, чем смеси, приготовленные на основе каучука, т. е. они менее чувствительны к перепластикации. Вследствие небольшого теплообразования смесей, содержащих девулканизат, опасность подвулканизации при обработке их на вальцах, каландрах, в смесителях и шприц-машинах снижается. При введении в резиновые смеси девулканизата можно применять повышенные скорости шприцевания и каландрования при хорошем сохранении профиля формуемой заготовки.
Применение девулканизата очень эффективно в резиновых смесях, используемых для промазки ткани на каландрах. Девулканизированные смеси желательно применять в производстве формовых изделий, особенно больших размеров, так как они медленно растекаются и лучше вытесняют воздух из форм, что предотвращает образование пузырей и недопрессовки. При использовании девулканизата может быть сокращен расход ускорителей и оксида цинка. Девулканизат препятствует также реверсии вулканизации. К числу недостатков девулканизата, ограничивающих его применение в резиновых смесях, относится уменьшение эластичности резин, модуля, прочности при разрыве, сопротивления раздиру, истиранию и усталостной прочности.
При изготовлении резиновых смесей, содержащих девулканизат, сначала раздельно пластицируют каучук и девулканизат, а затем их смешивают. Серу и ускоритель вводят в смесь из расчета на общее содержание полимера (каучука и каучукового вещества регенерата). Если получаемая резина должна обладать повышенным сопротивлением старению, содержание серы снижают на 20–30 % по сравнению с обычно принятым для смесей на основе каучука. Антиоксиданты и наполнители вводят только из расчета на содержание каучука. Это объясняется тем, что они практически распределяются в каучуке; в частицах девулканизата содержатся только те наполнители, которые были в исходной регенерируемой резине. Свойства резин, содержащих девулканизат, могут быть значительно улучшены введением в смеси активных усиливающих наполнителей (тонкодисперсного технического углерода, высокомолекулярных смол).
Девулканизат применяют в производстве шин, резиновых технических изделий (транспортерных лент, рукавов, прокладок, аккумуляторных баков), в производстве резиновой обуви. При использовании девулканизата в губчатых резинах снижается эластическое восстановление смесей и уменьшаются колебания в размерах пор при вулканизации. С растворителями (обычно в присутствии смол) девулканизат дает ценные клеи с высоким содержанием каучукового вещества. Он довольно легко диспергируется в воде и в смеси с натуральным или синтетическим латексом обеспечивает получение высококачественных адгезивов. Из одного девулканизата в основном готовят только неответственные изделия: ковры, бытовые дорожки, полутвердые трубки для изоляции, садовые рукава и др. [2]
В заключение стоит отметить, что применение девулканизата позволяет экономить каучук, наполнители и пластификаторы при использовании в резиновых смесях, что значительно удешевляет стоимость готовых изделий. Применение девулканизата в резиновых смесях способствует увеличению стойкости к атмосферному старению, окислению, повышенной температуре; увеличению сопротивления разрастанию трещин. При каландровании, шприцевании и вулканизации девулканизат снижает усадку смесей и расход ускорителя. При введении девулканизата уменьшается пузыреобразование и недопрессовка, увеличивается скорость смешения и вулканизации, что приводит к уменьшению энергозатрат. Таким образом он широко используется в резиновых смесях и при производстве новых шин как заменитель каучука. При этом девулканизат из шинной крошки в 4 раза дешевле каучука. Следовательно, для применения девулканизата в отечественной резиновой и шинной промышленности имеется надежный и постоянно действующий экономический фактор.
Литература:
1. Механизм процесса девулканизации РТИ [Электронный ресурс]. — URL: http://www.domrezin.ru/articles_15.html (дата обращения: 20.04.2016).
2. Шашков И. В. Валковое оборудование и технология процесса непрерывной переработки отходов пленочных термопластов. Автореф. дисс. на соискание уч. степ. канд. техн. наук по спец. 05.02.13: Тамбов, 2005. 16 с.
3. Вторичная переработка полимерных материалов на вальцах / И. В. Шашков, А. С. Клинков, М. В. Соколов, Д. Л. Полушкин // Полимеры в строительстве: Тез. докл. — Казань, 2004. — С. 111.
4. Технология получения полимерпесчаной черепицы из отходов термопластов / С. П. Хрущев, И. В. Шашков, А. С. Клинков, П. С. Беляев // Полимеры в строительстве: Тез. докл. — Казань, 2004. — С. 110.
5. Утилизация полимерной тары и упаковки(Учебное пособие) Клинков А. С., Беляев П. С., Соколов М. В., Шашков И. В., Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2008. 64 с.
