Санкт-Петербург
Регенерат представляет собой продукт переработки старых резиновых изделий и вулканизованных отходов производства. Регенерат является одним из компонентов резиновых смесей. Это пластичный материал, который легко смешивается с каучуком и различными ингредиент и может вулканизироваться в обычных условиях при применении серы, активаторов и ускорителей. Поэтому реагент применяют в качестве заменителя каучука (частично или полностью) в производстве некоторых резиновых изделий.
Такие изделия, как резиновые коврики, полутвердая трубка, можно получать из регенерата без добавки каучука.
Производство реагента имеет большое экономическое значение, так как дает возможность использовать каучук, который остается от старых резиновых изделий, сократить расход свежего каучука и значительно снизить затраты на производство резиновых изделий. Например, автомобильные коврики в процессе эксплуатации теряют в результате износа всего около 15—20% своей первоначальной массы, таким образом, и старых автопокрышках остается около 75% израсходованного на их производство каучука и других ценных ингридиентов, повторное использование которых выгодно для народного хозяйства.
Применение высококачественного регенерата облегчает изготовление резиновых смесей, способствует более равномерному распределению ингридиентов в резиновых смесях, снижает снижает температуру смешения.
Регенерат улучшает некоторые свойства вулканизатов:
- стойкость к старению,
- теплостойкость и стойкость к действию горячей воды и пара, кислот и щелочей.
Но в производстве резиновых изделий ответственною назначения регенерат применяют в ограниченном количестве, т.к. он ухудшает физико-механические показатели резин, снижает прочность при растяжении и выносливость при многократных деформациях.
Весьма успешно регенерат используется и производстве аккумуляторных эбонитовых баков, в рецептуре смесей которых применяется 400% регенерата от массы каучука. В резиновых смесях для автомобильных ковриков расходуется до 500% регенерата.
Механизм процесса девулканизации
Основной процесс производства регенерата — процесс девулканизации — обычно осуществляется путем нагревания измельченной резины с мягчителями течение нескольких часов при температуре 160— 190°С. В процессе девулканизации вулканизованный каучук деструктируется, вследствие чего пространственная структура вулканизата «разрыхляется», т.е. уменьшается густота пространственной сетки за счет разрушения части поперечных серных связен и некоторой части основных молекулярных цепей, что приводит к образованию растворимом фракции со средней молекулярной массой 6000—12000.
Таким образом, каучуковое вещество в регенерате находится в виде массы «размягченного» и набухшего в мягчителе геля (нерастворимая часть) и распределенных в ней частиц золя (растворимая часть). Процесс разрушения пространственной сетки облегчается набуханием резины в мягчителях. В результате некоторого разрушения сетчатой структуры вулканизата образующийся девулканизат приобретает пластичность, способности к частичному растворению, прочность его при растяжении становится значительна ниже прочности при растяжении исходной резины.
В продукте девулканизации так же как и в мягком вулканизате, большая часть двойных связей остается ненасыщенной, чем и объясняется способность регенерата вулканизоваться. Девулканизацию ренин из натурального каучука и резин из синтетического каучука СКВ или СКС-30 проводят в разных условиях. Резина из натурального каучука, содержащая небольшое количество серы, может быть девулканизована путем нагревания без добавки мягчителя. При регенерации резин из натрий-бутадиеновых каучуков, склонных к структурированию и имеющих пониженное содержание двойных связей в главных цепях по сравнению с натуральным каучуком, необходимо применять значительное количество мягчителей.
Для успешного проведения девулканизации реяин из синтетических каучуков требуется более тонкое измельчение резин для увеличения поверхности и облегчения взаимодействия с мягчителями. Благоприятное влияние оказывает также на девулканизацию этих каучуков снижение температуры и уменьшение продолжительности нагревания при девулканизации, что приводит к замедлению структурирования каучука. Длительное нагревание может оказать вредное влияние на пластичность регенерата из синтетического каучука СКБ или СКС.
Роль мягчителей при девулканизации сводится к тому, что молекулы мягчителей каучука увеличивают межмолекулярные расстояния и уменьшают межмолекулярные взаимодействия в каучуке и тем самым уменьшают вероятность процесса структурирования; подвижность отдельных элементов структуры при этом увеличивается.
Мягчители не только участвуют в процессе регенерации, но и входят в состав регенерата, повышая его пластичность. Кроме того, непредельные соединения, содержащиеся в мягчителях, могут взаимодействовать как со свободной серой, содержащейся в вулканизате, так и с серой, выделяющейся при тепловой обработке при распаде полисульфидных связей; благодаря этому также уменьшается возможность структурирования каучука. В присутствии мягчителей, имеющих в своем составе непредельные соединения, склонных к окислению или образованию перекисей, происходит сопряженной окисление мягчителя и вулканизата. Такие мягчители в условиях регенирации образуют нестойкие перекисные соединения, распадающиеся на радикалы, которые инициируют окислительную деструкцию вулканизованного каучука.
Основное сырье регенератного производства
Основным сырьем, применяемым в производстве регенерата, являются старые резиновое изделия: автомобильные и авиационные покрышки, камеры, старые противогазные маски, изделия санитарии и гигиены, резиновая обувь, резиновые технические изделия и т. л. Наиболее распространенным сырьем являются старые автомобильные покрышки.
Старые резиновые изделия, которые подверглись сильному старению, особенно под действием солнечных лучей и атмосферных условий (затвердевшие хрупкие пли осмолившиеся), непригодны для изготовления регенерата. Нерационально подвергать регенерации резиновые изделия содержащие большое количество текстиля и небольшое количество резины.
Из резины, которая непригодна для регенерации, путем термического разложения без доступа воздуха при 400 – 4500 С можно получить резиновое масло, пригодное в качестве мягчителя для регенерации резины и резиновых смесей. Разработаны способы производства из такой резины рулонных и других материалов.
Перед переработкой старые резиновые изделия рассортировывают. Покрышки сортируют на несколько групп в зависимости от их размера н содержания каучука. Основная цель рассортировки - подбор для переработки сырья, достаточно однородного по составу, степени вулканизации и физико-механическим свойствам. Из неоднородной резины получается неоднородный по пластичности регенерат. Старая резина, идущая на переработку, не должна иметь загрязнений.
Мягчители для регенерации резины
Выбор мягчителей для регенерации резин имеет очень большое значение. Мягчители, применяемые в регенератном производстве, должны обладать следующими свойствами:
- вызывать набухание резины и способствовать развитию процесса ее деструкции,
- иметь высокую температуру кипения,
- не содержать веществ, ускоряющих старение регенерата,
- способствовать образованию прочного и гладкого полотна при обработке на вальцах,
Установлено, что из резины на основе СК(М)С регенерат с высокими показателями пластичности, прочности его вулканизатов при растяжении и относительного удлинения можно получить только при применении непредельного мягчителя, содержащего циклические группировки и достаточное количество полярных групп.
Непредельность и наличие циклических группировок в млгчителе способствуют термоокислительной деструкции каучука и приводят к получению пластичного регенерата. Циклические и полярные группы, кроме того, усиливают связь между частицами регенерата; благодаря этому облегчается обработка регенерата (получение гладкой поверхности листа) и повышается его прочность при растяжении. Каучук в резине не является чистым углеводородом; он содержит полярные группы. Поэтому полярные группы, содержащиеся в мягчителе, способствуют более равномерному набуханию вулканизованного каучука и более равномерной регенерации.
Чаше всего в производстве регенерата в качестве мягчителей применяют сосковую и газогенераторную смолы, которые являются наиболее эффективными мигчителями для регенерации резин. Обычно их применяют в сочетании с мазутом или сланцевым маслом, которые самостоятельно в качестве мягчителей не используются.