УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ РЕЗИНОБИТУМНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ ВЯЖУЩИХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение предназначено для использования в промышленности, в частности для приготовления стойких резинобитумных композиционных вяжущих дорожно-строительных материалов, с целью их использования, например, при формировании верхних слоев
дорожного полотна.
Цель достигается использованием устройства, содержащего измельчитель-механоактиватор резиновой крошки, разогреватель для битума, дозаторы для битума и различных наполнителей, смеситель для приготовления композиций из расплавленного битума, резиновой крошки и минеральных наполнителей, сонореактор для ультразвуковой обработки вяжущих резинобитумных композиций (Рис).
Мелющие устройства широко используются в различных областях промышленности [1, 2, 3, 4], и в частности, при переработке резины [5, 6] для ее повторного использования, что имеет чрезвычайно важное значение в борьбе с индустриальным давлением на окружающую среду. В настоящее время одним из лучших мелющих резину устройств, обеспечивающим за счет последовательно быстро перемежающихся процессов повышения давления и деформации сдвига, как измельчение резины, так и ее механоактивацию (трибоактивацию), можно считать установку ИК «OZOD 2006» [7]. В результате такой обработки, поверхность частиц резины оказывается шероховатой, обогащенной реакционноспособными свободными радикалами, несущей электрический заряд.
Для повышения адгезии гидрофобного вяжущего материала - битума как к гидрофобным частицам резины, так и к достаточно хорошо смачиваемым водой частицам минеральных составляющих, в смесь добавляют вяжущие поверхностно-активные вещества, или подвергают виброакустическому, в частности, ультразвуковому воздействию [8].
Настоящее изобретение направлено на ускорение процессов приготовления резинобитумных композиционных вяжущих материалов, их гомогенизации, интенсификации процесса и степени смачивания битумом введенных в него частиц резины и минеральной компоненты, исключение вяжущих поверхностно-активных веществ, повышение качества резинобитумных композиций.
Заявленный результат достигается использованием комплекса устройств (Рис), включающих измельчитель резиновой крошки (1), разогреватель для битума(2), дозаторы для битума и различных наполнителей (3), смеситель для приготовления композиций из расплавленного битума, резиновой крошки и минеральных наполнителей (4), отличающемся от известных использованием измельчителем-механоактиватором на первом этапе (1) и источником мощного ультразвука в смесителе (4) вяжущих резинобитумных композиций на последней стадии, обеспечивающего ускоренную гомогенизацию резинобитумной композиции ультразвуковыми потоками, и, дополнительно, к увеличению адгезии битума к введенным в него частицам, а, следовательно, к снижению расхода вяжущих поверхностно-активных веществ (вплоть до их исключения из рецептуры).
Работа устройства осуществляется в следующем порядке:
- отходы резины измельчаются в измельчителе-механоактиваторе (1), где частицы резины за счет перемежающегося воздействия высокого давления и напряжения сдвига подвергаются большим локальным стрессам, приводящим к разрыву макромолекулярных цепей и образованию радикалов, в свою очередь вызывающих физико-химические изменения как на поверхности, так и внутри частиц, делая их способными соединяться с другими полимерами и как результат, образовывать композитные материалы;
- параллельно, битум разогревается в разогревателе для битума (2)
- разогретый битум и наполнители через соответствующие дозаторы (3), совместно активированной резиновой крошкой подаются в смеситель для приготовления композиций из расплавленного битума, резиновой крошки и минеральных наполнителей (4), где подвергается действию ультразвука, сопровождающемуся кавитацией, мощными акустическими потоками, интенсивно перемешивающими композицию, снижающими диффузионные сопротивления на границе жидкость- твердое тело, ускоряющими растворение и улучшающими адгезию битума к поверхности минеральных частиц и частиц резины.
После обработки в смесителе в течение времени, зависящем от соотношения ингредиентов в композиции, ее температуры, мощности используемого ультразвука и заранее заданных свойств конечного продукта - резинобитумного композиционного вяжущего дорожно-строительного материала, последний используется по назначению, например, для формировании верхних слоев дорожного полотна.
Введение в схему приготовления резинобитумного композиционного вяжущего дорожно-строительного материала, одновременно измельчителя-механоактиватора и смесителя с мощным ультразвуковым источником приводит к ускорению процесса приготовления, повышению качества резинобитумного композиционного дорожностроительного материала и снижению энергетических затрат на его приготовление.
Таким образом, совокупность отличительных признаков описываемого устройства обеспечивает достижение указанной цели.
В результате проведенного анализа уровня техники эксплуатации комплексов приготовления резинобитумных композиционных материалов, источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения, не обнаружен, следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".
Дополнительный поиск известных решений показал, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку подобрана совокупность трибоэлектрических, акустических, гидродинамических, эффектов, обладающая синергетическим эффектом, обеспечивающая эффективную механоактивацию резиновой крошки при размоле, высокую смачиваемость и адгезию при смешении резиновой крошки с битумно-минеральной композицией в смесителе с источником мощного ультразвука, и, в результате, ускорение процесса приготовления и повышение качества резинобитумного композиционного дорожно-строительного материала. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".
Таким образом, изложенные выше сведения свидетельствуют о том, что заявленное изобретение, предназначенное для использования в промышленности, в частности для приготовления стойких резинобитумных композиционных вяжущих дорожно-строительных материалов, с целью их использования, например, при формировании верхних слоев дорожного полотна, обладает заявленными выше свойствами. Для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в изложенной формуле изобретения, нет препятствий его осуществления на практике с использованием современных инженерных средств. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".
Литература
1. Палагин В. В. Мельница для тонкодисперсного размола. Патент РФ №2120336, 1998 г.
2. Шардаков А.А., Великих В.Ф., Измельчитель пластмассовых отходов. Патент на полезную модель №: 60881, 2006 г.
3. Овчаров В.И. и др. Свойства резиновых смесей и резин: оценка, регулирование, стабилизация Научное издание. / Под общ. ред. канд. техн. наук В.И.Овчарова. Москва. Изд. дом «САНТ-ТМ» - 2001. - 400 с.
4. Клищенко В.П., Романцов В.Н., Халяпин А.Е.,Полянцев A.M. Способ механического измельчения резины и устройство для его осуществления. Патент на изобретение №:
2239555,2002 г.
5. Приходько В.А., Брехов Г.В., Галактионов В.Е., Гаранин Л.П., Зубков В.М., Останкович Л.А. Установка для выделения резины из автомобильных шин. Патент на изобретение №:
2147988,1995 г.
6. Великоднев В.Я.,Андронюк С. В. Способ измельчения полимерных материалов. Патент на изобретение №: 2134166, 1999 г.
7. Balabekov M., Balabekov S., Jovanovic D. Comminution of granulated material. Patent Application WO/2002/005963, 2002.
8. Морщилов М.В. Системный анализ методов и разработка моделей оценки влияния ультразвуковой обработки на свойства битума. Новые технологии производства и управления в промышленности и образовании: Сборник научных трудов МАДИ(ГТУ). M., 2009.С.4-10.