Резинотехническая композиция и способ ее производства
RUBBER COMPOSITION AND METHOD OF ITS PRODUCTION

Область техники
Изобретение относится к композиции и технологии регенерации резиновой крошки из каучуков общего назначения и может быть использовано в шинной промышленности, производстве резинотехнических изделий и каучукобитумных мастик, на основе которых могут быть получены гидроизоляционные материалы, используемые в строительстве (кровельные мастики, изоляция труб, дорожные покрытия), а также для изготовления антикоррозионных автомобильных мастик.
Предшествующий уровень техники
В настоящее время широко известны и используются в промышленности способы регенерации резиновой крошки: водонейтральный (нейтральный), термомеханический (риклемейтор-процесс), паровой и его модификации, паровоздушный и паровой высокотемпературный [Макаров В.М. и др. Использование амортизированных шин и отходов производства резиновых изделий. - Л.: Химия, 1986, с.66 - 83.]. Подавляющее большинство способов регенерации резиновой крошки (в основном изношенных покрышек и камер, отходов производства резинотехнических изделий (РТИ) и др.) для этого «как правило» используют два последовательных процесса:
1. Механическое измельчение.
2. Получение регенерата путем использования мягчителей, активаторов и высокие температуры (автоклавы).
Общими недостатками указанных способов являются:
1. Значительные энергозатраты при измельчении и переработке;
2. Процесс регенерации требует использования металлоемкого оборудования (смесители, экструдеры, вальцы и др.);
3. Процесс регенерации сопровождается выбросом в окружающую среду паров и дымов, содержащих, в частности серу.
10
10
Известен способ регенерации резиновой крошки, включающий обработку резиновой крошки в среде галогенсодержащих активаторов [авторское свидетельство СССР № 421697, кл. МПК C08J 11/20, C08K 5/02, опубл. 30.03.1974]. В данном способе в качестве галогенсодержащего активатора берут декахлор CCl в количестве 2-3 вес.ч. на 100 вес.ч. регенерируемой смеси и обрабатывают 1 час в воздушной среде при 180°C.
Известен способ регенерации резин [авторское свидетельство СССР № 936799, кл. МПК B29H 19/00, опубл. 15.06.1982]. Согласно данному изобретению, резиновую крошку с размерами 0,4-0,8 мм обрабатывают в мягчителе, включающем дипентен, талловое и ароматическое масла, при этом обработку проводят в смесителе при 2000 м/мин, с последующей добавкой активатора фенилгидразина с хлористым железом.
Однако и данному способу присущи недостатки способов термомеханической переработки резиновой крошки.
Известен способ регенерации вулканизованных эластомерных отходов (патент РФ №2014339 на изобретение, кл. МПК C08J 11/28, B29B 17/00, C08J 11/28, C08L 9/00, опубл. 15.06.1994), в процессе которого измельчают отходы резиновых изделий до 5 мм, смешивают крошку на стандартном смесительном оборудовании с пастообразным активатором регенерации. На 100 мас.ч. отходов вводят активатор, содержащий 2-меркаптобензтиазол, уротропин, стеарат железа и гликоль в молярном соотношении 1:/0,2 - 1,0/:/0,0017 - 0,017/:/0,37 - 0,61/ соответственно. Затем в течение 1 - 3 мин воздействуют электромагнитным полем высокой частоты метрового диапазона. Температура процесса составляет 110 - 130°С.
Известен способ регенерации резиновой крошки [патент РФ №2519476 на изобретение, кл. МПК C08J 11/04, C08J 11/20, опубл. 10.06.2014], который включает обработку резиновой крошки в мягчителе и активаторе, при этом в качестве активатора деструкции резиновой крошки используют магнитную жидкость, полученную из отходов производства, в количестве 3-5%, причем после обработки резиновой крошки в мягчителе и активаторе полученную смесь выдерживают в автоклаве при температуре 185°C и давлении 3-4 атм в течение 3 часов.
Общим недостатком указанных способов и используемых ими композиций, являются достаточно высокие энергозатраты, обусловленные относительно высокими температурными режимами, а также использованием электромагнитного поля или давления для переработки резины.
Раскрытие изобретения
Задача изобретения - получение пастообразного регенерата без использования высоких температур , автоклавного оборудования и сложного энергозатратного оборудования.
Технический результат состоит в упрощение процесса регенерации, снижении энергозатрат при измельчении и переработке; процесс регенерации не требует использования металлоемкого оборудования; конечным продуктом является пастообразный регенерат.
Указанный технический результат достигается тем, что резинотехническая композиция включает резиновую крошку и раствор, содержащий растворитель, модифицирующую добавку и катализатор, при следующем соотношении компонентов, в мас.%: резиновая крошка 35-45, растворитель 45-53, модифицирующая добавка 3-4 и катализатор 7-8.
В качестве растворителя может быть использован скипидар или смесь скипидара с сольвентом, а в качестве катализатора могут быть использованы соли кобальта, марганца, циркония, кальция.
Модифицирующая добавка содержит масло растительное, моноэтаноламин, лимонную кислоту, триэтаноламин и мел, при следующем соотношении компонентов (на 100% готовой добавки, в мас.%): масло растительное 70-75, моноэтаноламин 5-10, лимонная кислота 12-16, триэтаноламин 1-2 и мел 0,1-0,2.
В качестве масла растительного в составе модифицирующей добвки может быть использовано масло подсолнечное.
Указанный технический результат также достигается тем, что способ производства резинотехнической композиции включает смешивание резиновой крошки и раствора, содержащего растворитель, модифицирующую добавку и катализатор, выдерживание при температуре 20-25°С в течение 24 часов, отжимание из крошки раствора, затем резиновую крошку оставляют при комнатной температуре в слое толщиной не более 10 см и выдерживают в течение 12-48 часов.
Для отжимания раствора из резиновой крошки могут быть использованы прессы.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлены увеличенные фотографии резинотехнической композиции до процесса регенерации.
На фиг. 2 представлены увеличенные фотографии резинотехнической композиции после процесса регенерации.
Осуществление изобретения
Резинотехническая композиция включает резиновую крошку и раствор, содержащий растворитель, модифицирующую добавку и катализатор, при следующем соотношении компонентов, в мас.%: резиновая крошка 35-45, растворитель 45-53, модифицирующая добавка 3-4 и катализатор 7-8. В качестве резиновой крошки может использоваться крошка автомобильных шин, отходы резиновых производств.
В качестве растворителя в резинотехнической композиции может быть использован скипидар или смесь скипидара с сольвентом.
Также в состав композиции входят вспомогательные вещества, которые являются катализаторами окислительной полимеризации. Это растворимые в масле и органических растворителях соединения некоторых переходных и непереходных металлов, главным образом, соли кобальта, марганца, циркония, кальция и другие.
Модифицирующая добавка содержит масло растительное, моноэтаноламин, лимонную кислоту, триэтаноламин и мел, при следующем соотношении компонентов: (на 100% готовой добавки, в мас.%): масло растительное 70-75, моноэтаноламин 5-10, лимонная кислота 12-16, триэтаноламин 1-2 и мел 0,1-0,2.
В качестве масла растительного в составе модифицирующей добвки может быть использовано масло подсолнечное.
Способ производства резинотехнической композиции включает смешивание резиновой крошки и раствора, содержащего растворитель, модифицирующую добавку и катализатор, выдерживание при температуре 20-25°С в течение 24 часов. Возможно увеличение температуры, а вместе с этим, уменьшение времени набухания крошки в растворе. После набухания крошки, крошка увеличивается примерно в 1,5 раза.
Следующий этап: отжимание из крошки раствора. Для ускорения процесса отжимания раствора из резиновой крошки могут быть использованы прессы.
Заключительный этап производства: «отжатую» крошку оставляют при комнатной температуре для «ожижения» в слое толщиной не более 10 см. В промышленном исполнении для этого использовались противни. «Ожижающуюся» резину выдерживают в течение 12-48 часов.
Способ регенерации резиновой крошки – это «ожижение» резины при комнатной температуре – это мягкая реакция, потому что она не затрагивает длинную молекулу каучука, из которого была собрана резина, а режет S-S связи. Известны способы вулканизации резины серой, которые, как правило проводятся при больших температурах. В этом случае образовываются такие S-S и S-S-S-S связи, увязывая упругие молекулы каучука. В прелагаемом способе при разрезании S-S мостика образуются кислоты с S-O(O)OH группами, «висящими» на молекуле каучука.
Пример реализации.
Была приготовлена резинотехническая композиция (см. фиг. 1), содержащая резиновую крошку (размер крошки от 1 до 3 мм) 35 мас.%, растворитель (скипидар) 53 мас.%, модифицирующая добавка 4 мас.% и катализатор 8 мас.%. Затем эта композиция была выдержана при температуре 20-25°С в течение 24 часов. После чего из крошки был отжат раствор и затем резиновую крошку оставили на промышленных противнях в слое толщиной 8-10 см при комнатной температуре на 48 часов.
В результате был получен однородный пастообразный регенерат (см. фиг. 2) необходимого качества.
Таким образом, в процессе получения пастообразного регенерата достигается упрощение процесса регенерации, снижение энергозатрат при измельчении и переработке. Процесс регенерации не требует использования металлоемкого, автоклавного и сложного энергозатратного оборудования; а также использования высоких температур.
Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявленного технического решения условию патентоспособности «новизна».
Сравнительный анализ показал, что в уровне техники не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленного изобретения, а также не подтверждена известность влияния этих признаков на технический результат. Таким образом, заявленное техническое решение удовлетворяет условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Приведенные сведения подтверждают возможность применения заявляемой композиции и технологии регенерации резиновой крошки в шинной промышленности, при производстве резинотехнических изделий и каучукобитумных мастик в строительстве, и поэтому соответствует условию патентоспособности «Промышленная применимость».