Введение к работе
Актуальность проблемы. Значительное загрязнение окружающей среды отходами, содержащими полимерные материалы, происходит вследствие постоянного увеличения ассортимента и количества изделий из них. Это делает проблему их утилизации одной из актуальнейших в мире. Так как отходы полимерных материалов являются чрезвычайно устойчивыми, а их сжигание приводит к выделению токсичных газообразных продуктов, необходим поиск новых эффективных технологий переработки отходов, которые позволяют в значительной степени снизить загрязнение окружающей среды, а также вторично использовать ценные полимерные материалы.
Самым крупнотоннажным отходом потребления, содержащим эластомеры, являются изношенные автомобильные шины, обьем переработки которых в настоящее время весьма невелик.
Одним из основных направлений переработки изношенных шн является получение из них резиновой крошки, используемой преимущественно в качестве эластичного наполнителя резиновых смесей и для производства регенерата. Одним из путей, позволяющих расширить ассортимент изделий из изношенных шин является использование полученных измельченных вулканизатов в качестве основы для создания материалов без добавления полимерного связующего. В связи с этим актуален поиск новых методов измельчения и обработки резиновой крошки. Реализация такого подхода возможна при использовании метода упруго-деформационного измельчения (УДИ) полимеров в экс-трудерах. при котором разрушение материала происходит в условиях одновременного многократного воздействия деформаций всестороннего сжатия и сдвига. Он позволяет в процессе работы проводить не только измельчение материала, но и его обработку различными добавками (соизмельчение), что дает возможность направленно изменять свойства получаемых порошков. Однако в литературе практически отсутствуют данные по УДИ саженаполненных резин.
В настоящей диссертационной работе проведено систематическое исследование экструзионного измельчения резин, образующихся при переработке и восстановительном ремонте шин.
- г -
Цель работы
Изучение механизма экструзионного измельчения и соизмельчения резин из изношенных шин. разработка технологии получения тонкодисперсных порошков и изготовления на их основе изделий методом пресс-порошковой вулканизации без добавления полимерного связующего. Научная новизна. На основании проведенных исследований:
-
Установлено влияние параметров экструзионного измельчения (конструкции и порядка размещения измельчающих и транспортных элементов, температуры, частоты вращения шнеков, степени заполнения камеры экструдера) на структуру и свойства получаемых порошков.
-
Впервые показано, что в процессе УДИ резин из изношенных шин одной из основных стадий процесса является уплотнение материала в зоне перед измельчающими элементами. При этом структура предварительно уплотненного материала в значительной степени определяет дисперсный состав получаемых порошков.
-
Показано, что соизмельчение в присутствии исследуемых добавок повышает дисперсность и изменяет структуру частиц порошка. Характер изменения свойств зависит от природы добавки и условий соизмельчения.
-
Установлена взаимосвязь условий экструзионного измельчения резин из изношенных шин с прочностными свойствами повторных вулка-низатов из полученных порошков.
-
Сформулированы основные принципы изготовления повторных вулка-низатов на основе полученных экструзионньш измельчением порошков без добавления полимерного связующего.
Практическая ценность. На основании проведенных исследований разработана принципиальная технология получения тонкодисперсных порошков экструзионным методом. Разработан технологический регламент на проектирование линии для экструзионного измельчения и соизмельчения продуктов переработки изношенных шин. Разработана технология изготовления изделий на основе полученных экструзионным измельчением тонкодисперсных порошков методом пресс-порошковой вулканизации без добавления полимерного связующего. Реализация в промышленности. На основе предложенных в работе рекомендаций на Самарском шиноремонтном заводе внедрена технология изготовления плит для покрытия спортивных площадок и садовых дорожек из протекторной резиновой крошки.
Апробация работы. Основные результаты выполненного исследования доложены на XI научно-технической конференции молодых ученых и специалистов, Омск, 1988; на 2-й Всесоюзной научно-технической конференции "Пути повышения эффективности использования вторичных полимерных ресурсов", Кишинев, 1989; на Всесоюзном совещании "Состояние и перспективы использования изношенных шин и полученных из них продуктов, Чехов, 1989. на Всесоюзной научно-технической конференции "Качество и ресурсосберегающая технология в резиновой промышленности", Ярославль, 1991; на 1 Российской конференции резинщиков "Сырье и материалы для резиновой промышленности: настоящее и будущее", Москва, 1993; на Международной конференции по каучуку и резине "Rubber-94", Москва. 1994. Публикации. По теме диссертации имеется 12 публикаций, в том числе 5 статей и 1 тематический обзор.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы и пршвдений. Общий объем диссертации страниц машинописного текста, рисунков,. таблиц, 223 литературных ссылок. Приложения стр.