РЕЗИНОВОЕ СЛОИСТОЕ ИЗДЕЛИЕ ИЗ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ПОКРЫШЕК КОЛЕС ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
RUBBER LAMINAR ARTICLES MADE FROM USED AUTOMOTIVE TIRES

Изобретение относится к слоистым изделиям, содержащим в основном синтетические смолы, а именно к резиновым слоистым изделиям из переработанных покрышек пневматических колес транспортных средств, которые использованы по прямому назначению.
Известны технологии изготовления резинотехнических изделий из использованных автомобильных покрышек, которые переработаны с получением из них резиновой крошки.
Например, известен способ изготовления резинового пористого покрытия для сооружения дорожек, тротуаров, полов на детских и спортивных площадках, а также для изготовления матов широкого спектра назначения и ковриков для использования в транспортных средствах, в помещениях и перед входом в них, в бассейнах и т.п. [RU2250915C2, 27.04.2005]. В состав покрытия входят: наполнитель - 1-6 мас.ч., связующее на основе полиуретана - 0,8-1,2 мас.ч., краситель - 0,03-0,1 мас.ч. Здесь для изготовления наполнителя производят дробление отходов шинной и резиновой промышленности, в качестве которых могут быть использованы старые или неиспользуемые автомобильные покрышки, до крошки с фракцией до 10 мм. Связующее вводят после наполнителя и красителя в процессе перемешивания. Выгрузку полученной массы производят шнековым смесителем в подготовленную емкость с последующей укладкой на предварительно подготовленную поверхность ровным слоем толщиной, превышающей 3 мм, выравнивают полученное покрытие, уплотняют вручную и выдерживают до полного отвердевания. К недостаткам известного способа относится относительно большой относительный расход такого целевого материала, как связующее на основе полиуретана, что определяет относительно высокую себестоимость готовых изделий.
Другой известный способ изготовления покрытия для сооружения тротуаров, детских и спортивных площадок [RU2465294С1, 27.10.2012], который подобен вышеописанному, относится к изготовлению двухслойного покрытия, содержащего базовый слой и верхний слой, смеси для которых изготавливают путем перемешивания наполнителя из резиновой крошки и связующего на основе полиуретана. отдельно друг от друга. Для базового слоя используют наполнитель из резиновой крошки фракции 2-12 мм, а в смеси для верхнего слоя используют наполнитель из резиновой крошки фракции 1-3 мм и пигментный краситель. В процессе перемешивания смеси для верхнего слоя ее уплотняют, после этого в пресс-форму последовательно выгружают смесь для верхнего слоя, затем смесь для базового слоя и прессуют под давлением с помощью пресса, затем выдерживают до полного отвердения и производят выгрузку из пресс-формы полученного покрытия. Помимо недостатка, отмеченного для вышеизложенного способа, этим способам изготовления многослойных резинотехнических изделий присуща относительно сложная технология изготовления изделий, что дополнительно увеличивает стоимость готовых изделий.
Также известен блок, содержащий резиновую крошку из использованных автомобильных покрышек [KR200192597Y1, 16.08.2000], изготовленный по технологии, которая подобна раскрытой в RU2465294С1. Этот блок, выбранный в качестве прототипа, включает два наружных слоя и один промежуточный базовый слой на основе составов со связующим и резиновой крошкой двух различных фракций. Для наружных слоев на 100 мас.ч. состава с резиновой крошкой большей фракции используют 3-10 мас.ч. связующего и 0,5-5,0 мас.ч. красителя. Для базового слоя на 100 мас.ч. состава с резиновой крошкой большей фракции используют 5-20 мас.ч. резиновой крошки более мелкой фракции и 10-15 мас.ч. связующего. Такому блоку присущи все недостатки, приведенные выше.
Между тем, из уровня техники известны технологии переработки использованных покрышек не только путем измельчения их в резиновую крошку.
Например, известна технология разделки отработанных покрышек на резиновые фрагменты, согласно которой сначала покрышку разрезают на полосы, а затем полосы режут на отрезки [MX2011000491A, 25.02.2011]. Также известен способ разрезания покрышек [RU2473422C1, 27.01.2013], согласно которому покрышки разрезают на несколько частей в окружном направлении с помощью режущего устройства в виде дорна и цилиндрического ножа. Согласно еще одному известному способу [RU2284908C1, 10.10.2006] покрышку разрезают на пять частей: протектор, две боковины и два бортовых кольца, при этом закрепленную покрышку сжимают в осевом направлении, поворачивают и вырезают протекторное кольцо и две боковины. Согласно еще одному известному способу [RU2429122C1, 20.09.2011] разделку тракторных шин осуществляют в два этапа: сначала разрезают и удаляют протекторную часть шины, а после сжимания друг с другом и фиксации оставшиеся боковины отрезают от бортового кольца, причем оба этапа проводят за один технологический цикл с использованием одного и того же режущего инструмента - приводной ленточной пилы, при этом данный способ дает возможность за одну установку разделывать шину на фрагменты, называемые «чипсами», и вырезать бортовое кольцо.
Однако во всех существующих технологиях полученные резиновые фрагменты лишь служат промежуточным продуктом для дальнейшей переработки, например путем измельчения в резиновую крошку, известными способами. При этом из уровня техники неизвестно использование непосредственно резиновых фрагментов в составе резиновых слоистых изделий.
Технической задачей настоящего изобретения является снижение себестоимости резиновых слоистых изделий путем использования в их составе резиновых фрагментов, на которые разрезаны использованные покрышки.
Для решения поставленной технической задачи предлагается резиновое слоистое изделие из переработанных покрышек колес транспортных средств, включающее по крайней мере два слоя из резиновых элементов измельченной покрышки, причем по крайней мере один слой представляет собой адгезив или резиновый клей, содержащий полимерное связующее с наполнителем из резиновой крошки в эффективном количестве, обеспечивающий соединение этих слоев друг с другом, а по меньшей мере, один другой слой включает резиновые элементы в виде одного или множества плоских резиновых фрагментов, каждый из которых уложен в плоскости этого слоя.
Использование в составе плоских резиновых фрагментов, на которые разрезаны использованные покрышки, позволяет: уменьшить содержание в составе целевого материала в виде относительно дорогостоящего связующего; использовать резиновые фрагменты непосредственно, т.е. не в качестве промежуточного продукта процесса переработки использованных покрышек, и тем самым уменьшить количество операций технологического процесса по переработке использованных покрышек; уменьшить количество операций технологического процесса производства резиновых слоистых изделий. В результате все это позволяет снизить не только себестоимость производства резиновых слоистых изделий и тем самым решить поставленную техническую задачу, но и снизить расходы на переработку использованных покрышек.
Слой резинового слоистого изделия может содержать множество плоских резиновых фрагментов соответствующей друг другу толщины, расположенных в слое рядом друг с другом.
Слой с множеством плоских резиновых фрагментов может дополнительно включать связующее с наполнителем, которое заполняет неровности плоского резинового фрагмента и/или заполняет зазоры между соседними плоскими резиновыми фрагментами слоя.
Резиновое слоистое изделие может включать два или более слоев, содержащих плоские резиновые фрагменты, при этом по крайней мере в одном слое связующее с наполнителем заполняет неровности плоского резинового фрагмента и/или заполняет зазоры между соседними плоскими резиновыми фрагментами двух смежных слоев. При этом плоские резиновые фрагменты двух смежных слоев лучше сместить относительно друг друга по крайней мере в одном направлении вдоль слоя.
В качестве связующего предпочтительно использовать полимерное связующее, например, на основе полиуретана. Однако здесь в качестве связующего могут быть использованы и другие клеевые соединения и адгезивы, используемые для резины, например любое подходящее связующее на основе полиэфирной смолы.
Каждый из слоев может иметь постоянную толщину.
В качестве наполнителя может быть использована резиновая крошка фракции до 15 мм.
При использовании связующего на основе полиуретана с наполнителем в виде резиновой крошки фракции до 5 мм используют 100 мас.ч. резиновой крошки на 12-20 мас.ч связующего.
В качестве наполнителя может быть использована резиновая крошка вытянутой формы, например резиновая стружка, полученная шероховкой протектора беговой дорожки.
Плоский резиновый фрагмент может быть выбран из группы: полоса, полученная разрезанием покрышки по окружности беговой дорожки или боковины и последующего разрезания и выпрямления полученного кольца; сегмент, полученный с использованием поперечного разрезания покрышки на П-образные сегменты с последующим их разрезанием поперек на плоские фрагменты или поперечного разрезания полосы из кольца беговой дорожки. Здесь, возможно, когда полоса и/или сегмент получены после срезания протектора беговой дорожки.
Продольные размеры плоского резинового элемента могут составлять 15-150 мм. Такие плоские резиновые элементы различной формы на практике в этой области техники называют «чипсами».
Здесь плоские резиновые элементы могут иметь любую геометрическую форму: квадрата, трапеции, прямоугольника, треугольника, круга, овала и т.п., что определяется технологией измельчения покрышки на элементы.
Здесь и далее в описании под термином «покрышка» понимается изношенная покрышка пневматического колеса транспортного средства, т.е. покрышка пневматического колеса транспортного средства, использованная по прямому назначению.
Далее настоящее изобретение поясняется более подробно на примерах, сопровождающихся чертежами, на которых представлено:
фиг. 1 - вид в перспективе, иллюстрирующий вариант измельчения покрышки на резиновые элементы разрезанием в окружном направлении;
фиг. 2 - вид в перспективе, иллюстрирующий один вариант измельчения покрышки на резиновые элементы разрезанием в поперечном направлении после срезания протектора беговой дорожки;
фиг. 3 - вид в перспективе, иллюстрирующий другой вариант измельчения покрышки на резиновые элементы разрезанием в поперечном направлении после срезания протектора беговой дорожки;
фиг. 4 - вид в перспективе, иллюстрирующий один вариант измельчения покрышки на резиновые элементы разрезанием в поперечном направлении без удаления протектора беговой дорожки;
фиг. 5 - вид в перспективе, иллюстрирующий другой вариант измельчения покрышки на резиновые элементы разрезанием в поперечном направлении без удаления протектора беговой дорожки;
фиг. 6 - вид в перспективе, иллюстрирующий поперечное разрезание кольца беговой дорожки на полосу и сегменты;
фиг. 7 - вид в перспективе, иллюстрирующий один вариант резинового двухслойного изделия;
фиг. 8 - вид в перспективе, иллюстрирующий другой вариант резинового двухслойного изделия;
фиг. 9 - вид в перспективе, иллюстрирующий еще один вариант резинового двухслойного изделия;
фиг. 10 - вид в перспективе, иллюстрирующий вариант резинового многослойного изделия в виде блока.
Пунктирными линиями на фиг. 2-5 показаны линии разреза покрышки или ее частей на плоские резиновые фрагменты.
Как показано на фиг. 1, предварительно покрышку разрезают на пять или шесть частей в окружном направлении с получением кольца беговой дорожки 1 (одно или два кольца), двух колец боковин 2 и двух посадочных колец 3. До разрезания на части можно срезать протектор с верхней части беговой дорожки покрышки.
Например, использованную покрышку карьерную типа "Белаз" устанавливают в зажимной патрон станка модели «УПШ-2» собственной разработки заявителя, где покрышку раскручивают до скорости вращения 10-30 об/мин, после чего к ней подводят шероховочную коронку, вращающуюся со скоростью 2-3 тыс об/мин, которая срезает протектор с получением резиновой крошки главным образом вытянутой формы, т.е. резиновой стружки. Затем, после срезания протектора до появления корда, станок «УПШ-2» переключают в другой режим, при котором покрышку, установленную в патроне, вращают со скоростью 1-4 об/мин и с плавной подачей вводят в покрышку нож, последовательно разрезая покрышку на пять или шесть частей 1-3.
Далее, как показано на фиг. 2, кольцо беговой дорожки 1 разрезают в одном месте поперек с получением полосы 4. Полоса 4 может быть, в свою очередь, разрезана на несколько фрагментов, являющихся в данном примере сегментами беговой дорожки 5 прямоугольной формы. Разрезание может быть осуществлено гидравлическими ножницами.
Сама по себе лента 4 уже может использоваться в виде готового изделия. Например, такая лента может использоваться в качестве накладки на ковши снегоуборочной техники. Такая накладка получается достаточно крепкой, т.к. резина тела накладки армирована кордом покрышки. Резина покрышек является практически самой крепкой из других типов резин, поэтому она крепче и долговечней оригинальных резиновых накладок для снегоуборочной техники. А получение накладки из использованной покрышки делает ее стоимость в несколько раз дешевле. Такие накладки успешно апробированы на практике в течение 3 последних лет в г. Владивостоке. Также сама по себе лента 4 может использоваться в качестве резинового бордюра при благоустройстве детских и/или спортивных площадок с полимерным покрытием. Дополнительно, как лента 4, так и сегменты 5 могут быть использованы в качестве прокладок при хранении и транспортировке различных грузов, например массивных грузов типа слябов.
Далее, кольца боковины 2, полученные при разрезании покрышки в окружном направлении, могут быть разрезаны подходящим инструментом на более мелкие фрагменты, например, в радиальном и поперечном к нему направлении, на плоские резиновые фрагменты различной геометрической формы с продольными размерами от 15 мм до 150 мм, которые на практике называют «чипсами». Такие «чипсы» могут использоваться в качестве крупного наполнителя в дополнение к резиновой крошке, используемой в качестве основного наполнителя в резиновых слоистых изделиях по настоящему изобретению, как будет пояснено ниже.
Далее, посадочные кольца 3, внутри которых проходит пучок толстой бортовой проволоки, также могут быть использованы непосредственно и/или после разрезания поперек на части, например, для укрепления склонов и откосов, для армирования бетона при заливке монолитных железобетонных конструкций в составе дренажной конструкции при строительстве септика.
Также, как известно из уровня техники, все вышеперечисленные части 1-3 и/или фрагменты 4-5 могут служить промежуточным продуктом для дальнейшей переработки в резиновую крошку.
Альтернативно, разрезанию покрышки в кружном направлении, как было описано выше, покрышка может быть разрезана на части в поперечном направлении, как показано на фиг. 3-6. Согласно этому способу покрышку сначала разрезают на части путем разрубания поперек по радиальным плоскостям на несколько П-образных сегментов, после чего каждый П-образный сегмент разрубают на три плоских резиновых фрагмента - два сегмента боковины и сегмент беговой дорожки с кордом внутри. При этом возможно использовать различные варианты разделения П-образного сегмента на плоские резиновые фрагменты, как пояснено ниже.
На фиг. 3 продемонстрирован вариант разрезания П-образного сегмента, полученного разрубанием покрышки после срезания с нее протектора беговой дорожки. Здесь осуществляют разрубание по обеим плечевым зонам П-образного сегмента 6 в двух параллельных плоскостях, которые перпендикулярны центральной оси покрышки, с получением двух сегментов боковины 7 и сегмента беговой дорожки 8. Альтернативно, как показано на фиг. 4, П-образный сегмент 6 разрубается по обеим плечевым зонам П-образного сегмента 6 в плоскости, которая параллельна центральной оси покрышки. Верхняя поверхность сегмента беговой дорожки 8 обладает высокой адгезионной способностью, т.к. является шероховатой после срезания протектора, в частности шероховкой.
На фиг. 5 и 6 продемонстрированы варианты разрезания П-образного сегмента, полученного разрубанием покрышки вместе протектором беговой дорожки. Подобно описанному выше для покрышки после срезания с нее протектора беговой дорожки, при разрубании П-образного сегмента 9 с протектором, здесь получают два сегмента боковин 7 и сегмент беговой дорожки 10, имеющий часть протектора на верхней поверхности.
Использование полученных сегментов беговой дорожки 8 и 10 в настоящем изобретении будет пояснено ниже. Полученные сегменты боковин 7 небольших размеров или их более мелкие фрагменты, полученные разрезанием, могут быть использованы как «чипсы», т.е. плоские резиновые фрагменты различной геометрической формы с продольными размерами от 15 мм до 150 мм. Как было упомянуто выше, такие «чипсы» могут использоваться в качестве крупного наполнителя в дополнение к резиновой крошке, используемой в качестве основного наполнителя в резиновых слоистых изделиях по настоящему изобретению, как будет пояснено ниже.
Вышеописанные элементы измельченной покрышки, такие как: резиновая крошка, лента 4, сегменты беговой дорожки 5, 8 и 10 и «чипсы», полученные из колец боковин 2, сегментов боковин 7 и в виде других обрезков, могут использоваться в резиновых слоистых изделиях по настоящему изобретению, как продемонстрировано в последующих примерах.
На фиг. 7 показано простейшее блочное изделие в форме параллелепипеда, полученное склеиванием уложенных друг на друга плашмя сегментов беговой дорожки 10 прямоугольной формы в плане с помощью связующего с наполнителем в виде резиновой крошки между сегментами беговой дорожки 10. В качестве связующего может быть использован любой подходящий резиновый клей или адгезив. В качестве резиновой крошки лучше использовать резиновую крошку мелких фракций 1-2 мм и менее. Обычно на 100 мас.ч. такой резиновой крошки используют 12-20 мас.ч. связующего в виде полимерного связующего на основе полиуретана. Склеивание сегментов беговой дорожки 10 осуществляют под давлением с использованием подходящих прессов или струбцин, в которых склеиваемое изделие обычно оставляют на 12-30 час. Несмотря на то что на фиг. 7 продемонстрировано склеивание сегментов беговой дорожки 10 друг с другом по их внутренним поверхностям, противоположным поверхностям с протектором, которые оказываются снаружи в этом блочном изделии, возможны и другие варианты, например склеивание сегментов беговой дорожки 10 друг с другом по их поверхностям с протектором или по поверхности протектора одного сегмента беговой дорожки 10 и внутренней поверхностью другого сегмента беговой дорожки 10, причем в этих случаях связующее с наполнителем заполняет зазоры в виде впадин протектора между склеиваемыми поверхностями. Следует отметить, что использование здесь наполнителя в виде резиновой крошки позволяет не только уменьшить расход связующего, но и эффективно заполнить неровности на склеиваемых поверхностях, такие как внутренние «грыжи» покрышки, впадины протектора типа прорезей и канавок и т.п. Между тем, возможен вариант склеивания сегментов беговой дорожки 10 без использования наполнителя, т.е. только за счет связующего. Также следует отметить, что подобным образом может быть изготовлено блочное изделие из лент 4 и сегментов беговой дорожки 5.
На фиг. 8 показано изделие типа невысокого блока или плитки, которое включает наружный слой и базовый слой. В качестве наружного слоя используют сегмент беговой дорожки 5. В качестве базового слоя 11 используют состав из связующего и наполнителя, включающего резиновую крошку и «чипсы» 12. В качестве связующего возможно использование подходящего связующего на основе полиуретана, на основе эпоксидной смолы, на основе полиэфирных смол и т.п. В качестве резиновой крошки может быть использована резиновая крошка любых фракций, включая резиновую стружку, полученную шероховкой протектора, причем здесь допускается использование резиновой стружки любых размеров, которая может составлять 150 мм при получении резиновой стружки шероховкой протектора. При этом использование резиновой стружки является более предпочтительным, т.к. она улучшает механические характеристики готового изделия за счет лучшего армирования базового слоя 11. В качестве примера состава базового слоя 11: на 100 кг резиновой стружки, полученной шероховкой поверхности, используют 12-20 кг полиуретана марки «ПОЛИПЛАСТ 1004» в качестве связующего и 40-60 кг «чипсов» 12 с размерами до 60х60 мм. При изготовлении изделия перемешанный состав базового слоя выкладывают в пресс-форму (здесь возможно уплотнение состава валиком, роликом или виброуплотнителем), а сверху на состав плашмя укладывают сегмент беговой дорожки 5, после чего прикладывают давление с помощью подходящего пресса или струбцины и выдерживают такой полуфабрикат до отверждения состава базового слоя.
Следует отметить, что наружный слой может быть сформирован из двух и более сегментов беговой дорожки 5 (или полос 4), которые имеют примерно равную толщину и располагаются плашмя вплотную друг с другом, как это продемонстрировано на фиг. 9. Таким образом может быть сформировано изделие в виде покрытия достаточно большой площади, при этом состав базового слоя 11 выкладывают непосредственно на ту поверхность, для которой требуется покрытие, после чего на состав выкладывают необходимое количество сегментов беговой дорожки 5. Стыки между смежными сегментами беговой дорожки 5 могут быть проклеены с помощью связующего, в частности, содержащего резиновую крошку мелких фракций. Здесь также возможно использование в качестве покрытия только базового слоя.
В общем, возможно изготовление резиновых слоистых изделий блочного или листового типа с любым количеством и составом слоев, включающих вышеописанные резиновые элементы измельченной покрышки необходимой формы в необходимом количестве. В качестве примера на фиг. 10 показано блочное изделие из четырех слоев. Базовый слой 13 сформирован из двух сегментов беговой дорожки 5, уложенных плашмя рядом друг с другом более длинными сторонами. Нижний промежуточный слой 14 уложен сверху на базовый слой 13, сформирован так же, как базовый слой 13, и смещен относительно базового слоя 13 в угловом направлении на 90°. Базовый слой 13 и нижний промежуточный слой 14 склеены между собой, как это описано выше для блочного изделия, показанного на фиг. 7. Верхний промежуточный слой 15 уложен сверху на нижний промежуточный слой 14 и сформирован, как это описано выше для базового слоя 11 изделий, показанных на фиг. 8 и 9. Наружный слой представляет собой сегмент беговой дорожки 10, уложенный плашмя на верхний промежуточный слой 15.
Вышеописанные и другие резиновые слоистые изделия по настоящему изобретению могут представлять собой изделия блочного или листового типов и использоваться в качестве покрытий, брусчатки, бордюров, прокладок и т.д.
Следует понимать, что приведенные выше примеры использованы только для целей иллюстрации возможности осуществления настоящего изобретения и ряда его преимуществ, и эти примеры не ограничивают объем правовой охраны, представленный в формуле изобретения, при этом специалист в этой области относительно просто способен осуществить и другие варианты изобретения без отхода от сущности изобретения в рамках объема правовой охраны.