Виготовлення та застосування гумового борошна
Застосування подрібненої гуми у вигляді крихти і тонкодисперсного гумового борошна як еластичних наповнювачів — найбільш перспективний метод утилізації гумових відходів та зношених шин, оскільки дозволяє максимально зберегти і використовувати еластичні та міцнісні властивості вулканізованої гуми. Композиції, що містять подрібнені вулканізати, є дисперсією типу “полімер у полімері” з чітко вираженою межею розділу.
Найбільшого поширення набула технологія подрібнення шин у високоеластичному стані при помірних швидкостях, незважаючи на значно більшу витрату енергії порівняно з кріогенною технологією.
За цією технологією переробка покришок ведеться в наступній послідовності: миття, вирізка бортів, попереднє дроблення, грубе дроблення, дрібне дроблення, сепарація та помел.
На стадії попереднього дроблення використовуються борторізання, механічні ножиці та шиноріз, на наступних стадіях - дробильні та помолочні вальці, сепаратор для вилучення металевих частинок та вібросито.
В даний час розроблено багато різних видів обладнання для подрібнення гумових покришок, які різняться за характером та швидкістю навантаження, конструкції.
Робочих органів і т. п. Для цих цілей застосовують абразивні стрічки п круги, гільйотини, борторізання, дискові ножі, преси, вальці, роторно-ножеві дробарки та інше обладнання.
Традиційно застосовуване в Україні обладнання для дроблення гумових відходів — вальці. За кордоном частіше застосовують дискові та роторні подрібнювачі. Однак схема, заснована на застосуванні вальців, є більш продуктивною та менш енергоємною.
Найбільш проста технологія подрібнення відходів гумипредставлена на рис. 9.16. Великі відходи гуми надходять на дробильні вальці 1, потім на млин грубого помелу 2. Дрібні відходи (різні гумотехнічні вироби) відразу надходять на млин грубого помелу 2. Подрібнені в млині відходи транспортером подаються на магнітний сепаратор 3 помелу 4 і 5 де подрібнюються до розміру 0,3-5 мм. Необхідність поділу потоку після млина грубого помелу викликана більш тривалим процесом подрібнення гумових частинок до дрібнодисперсного стану та відверненням відсіву після проходження подрібнених відходів через пібросіту 6 і 7. Розмір осередків вібросит становить 1 мм, і все, що не проходить через них, млини тонкого помелу.
Мал. 9.16. Технологічна схема подрібнення гумових відходів 11-672 321
Продуктивність такої лінії 300-350 кг/год гумової муки з розміром частинок до 1 мм. Більше половини частинок мають розмір менше ніж 0,5 мм.
Покришки з металокордом за описаною технологією подрібнити не можна. Для цього використовується інше, більш потужне обладнання, що передбачає попереднє вирізання покришки бортових кілець і нарізку покришок на шматки.
Останнім часом за кордоном набуло широкого поширення кріогенне подрібнення гумовмісних відходів, і перш за все зношених шин, засноване на новітніх уявленнях про міцність полімерних матеріалів. Зокрема, використовується той факт, що руйнування полімерів у склоподібному або високоеластичному стані (але з високою швидкістю) відбувається з мінімальними витратами енергії.
Кріогенне подрібнення має такі переваги в порівнянні з подрібненням при кімнатній температурі, тобто коли гума знаходиться в еластичномустан: менші енерговитрати; виключення пожежо- та вибухонебезпечності; можливість отримання дрібнодисперсного порошку гуми розміром частинок до 0,15 мм; виключення забруднення довкілля.
Ефективність кріогенного подрібнення покришок є наслідком:
• ослаблення зв'язку між металокордом та гумою за низької температури, що призводить до часткового відділення гуми від металу;
• різкого зниження еластичності гуми та її тендітного руйнування вже за незначних деформацій.
При кріогенному подрібненні покришки охолоджуються протягом 25 хв в пристроях барабанного типу, витрата рідкого азоту становить 0,25-1,2 кг на 1 кг матеріалу, що подрібнюється. Охолоджена покришка подрібнюється у різного типу (рис. 9.17) дробарках. Найефективніше застосування устаткування, зображеного на рис. 9.17, ст. Первинне кріогенне дроблення здійснюється за допомогою молота, а потім, після відділення корду, проводиться доподрібнення гумової крихти до необхідної дисперсності на валковій дробарці. Отримана і в результаті дроблення крихта має розміри від 0,15 до 20 мм.
Вартість рідкого азоту становить 2/3 від усіх витрат за експлуатацію установки.
Мал. 9.17. Механізми для кріогенного подрібнення покришок з метал окордом:
4
Технологічна схема кріогенного подрібнення покришок представлена на рис. 9.18. При підготовці покришок до кріогенного подрібнення їхмиють, сортують і відправляють на Гюрторізку 1 видалення бортових кілець. Далі покришка надходить в камеру, що охолоджує 2, куди подається рідкий азот. Як обладнання для охолодження може бути використана після деякої модифікації сушильна піч барабанного типу. Покришки охолоджуються до -120 ° С (температура склування практично будь-яких гум не нижче -70 ° С).
Наявний запас охолодження покришки необхідний для компенсації теплопритоків до неї під час переміщення з камери охолодження до молота 3, а також для компенсації тепловиділень при ударі молота, що відбуваються внаслідок перетворення кінетичної енергії молота в теплову. Молот має спрофільований пуансон і матрицю, на яких відбувається розбивання склоподібної покришки. Енергія удару становить 38 кДж, хід пуансону 700 мм, маса пуансону 800 кг.
Мал. 9.18. Схема кріогенного дроблення зношених покришок
Подрібнена покришка після молота транспортером подається на шківний залізовідділювач 4 де відбувається поділ гуми, текстилю і металу. Гумова крихта надходить на сепарацію, фракціонування та доподрібнення на стандартних дробильних та розмелювальних вальцях.
Металокорд надходить у випалювальну піч 5 для випалювання залишків гуми на дроті і далі - на пакетувальний прес
6,Текстильний корд - на доподрібнення в роторний подрібнювач 7 (типу ІПР) і потім - на пакетувальний прес 8.
Внаслідок кріогенного руйнування за один удар у крихту переходить до 75 % гуми, що міститься в покришці, причому 57 % крихти має розміри від 1,25 до 20 мм та 24 % – від 0,14 до 1,25 мм. Це дозволяє істотно скоротити витрати на доподрібнення гумової крихти звичайними методами.
Питомі витрати енергії на руйнування покришки таохрупченном вигляді в 1,8 рази менше, ніж в еластичному.
Для різання та подрібнення амортизованих шин з метал локордом доцільно застосування двороторних машин з дисковими ножами, що мають велику потужність. Однак сьогодні, незважаючи на численні роботи, надійного промислового обладнання для подрібнення шин з металокордом не створено. Робочі органи машин при подрібненні таких покришок інтенсивно зношуються.
Цікавий спосіб відокремлення гуми від металокорду після подрібнення покришок запропонували японські інженери. Вони пропонують продукти подрібнення піддати високочастотному нагріванню, в результаті якого відбувається нагрівання металу та обвуглювання прикордонного з ним шару гуми. Внаслідок цього відбувається її відшарування від металевих частинок.
Подрібнена гума у вигляді борошна і крихти широко застосовується в різних областях, і насамперед як повноцінна добавка до свіжих гумових сумішей.
Встановлено, що дисперсність гумового борошна дуже впливає на властивості гумових виробів, а також на можливу кількість її застосування в складі суміші. Зі збільшенням дисперсності можливе збільшення вмісту борошна до 300-400 масових частин на 100 масових частин каучуку. При пом міцнісні властивості гуми не тільки не знижуються, але зростають в порівнянні з гумою, що містить в такій же кількості активні мінеральні наповнювачі. Це стає неможливим при використанні гумового борошна з розміром частинок, що становлять декілька мікрон, що досягається при новітніх способах подрібнення, наприклад, за допомогою абра - швно-дискового подрібнювача, в якому гумова крихта подрібнюється в зазорі між двома абразивними кругами, що обертаються в різні боки.
При використанні гумового борошна у складі гум необхідновраховувати, що її властивості в процесі зберігання погіршуються, тому що відбувається старіння гумової муки внаслідок її інтенсивного окислення по всій утвореній у процесі подрібнення високорозвиненої поверхні.
Доцільно використання гумової крихти у складі дорожніх ісфальтобетонних покриттів. Завдяки підвищеним фрикційним властивостям та кращому опору зносу такі покриття можуть бути ефективними на гірських дорогах, на площах та вулицях з інтенсивними транспортними потоками, па злітно-посадкових смугах аеродромів, на мостах та тунелях.
Високі еластичні властивості, що забезпечуються дорожнім покриттям гумовою фракцією, роблять цей матеріал дуже корисним для створення доріг в регіонах з великими температурними перепадами, при будівництві трамвайних шляхів (віброзахисні властивості), бігових доріжок стадіонів.
При виготовленні асфальтобетонних покриттів використовують гумову крихту розміром до 25 мм без видалення частинок металокорду і волокна. Композиція виготовляється у звичайних бетонозмішувачах (бетонні суміші) або змішувачах, що обігріваються (асфальтові суміші). Для укладання покриття використовують звичайні дорожньо-будівельні машини.