Резиновая крошка

14.01.2022

Резиновая крошка — совокупность частиц измельчённой резины различной дисперсности и разнообразной формы, которые характеризуются, прежде всего тем, что сохраняют в своей основе молекулярную структуру и эластомерные свойства исходной резины, а поверхность частиц может быть активирована для придания особых свойств резиновой крошке, либо путём частичной девулканизации приповерхностного слоя частиц, либо модификацией поверхности частиц химической или физико-химической обработкой.

Сырьё для получения резиновой крошки

Резиновая крошка является одним из продуктов переработки вторичного резинового сырья (отходы резины, включая старые шины). Основным сырьём для получения резиновой крошки, следует считать изношенные покрышки, так как более половины вырабатываемой резины в мире используется в производстве шин.

В соответствии с Федеральным классификационным каталогом отходов (приказ МПР 02.12.2002 № 786, зарегистр. в Минюст России № 4107 от 09.01.2003) изношенные покрышки относятся по степени вредного воздействия на окружающую природную среду к 4-му классу опасности со следующим разделением по составным элементам и конструкциям шин, подлежащим обязательной утилизации:

Кроме того, шины обладают высокой пожароопасностью, а продукты их неконтролируемого сжигания оказывают крайне вредное влияние на окружающую среду.

Основные показатели пожаровзрывоопасности резины и резиновой крошки

  • группа горючести — горючестью называют способность вещества или материала к распространению пламенного горения или тления (вещества и материалы подразделяются на три группы: негорючие, трудногорючие, горючие);
  • температура воспламенения (tвс , ºС)- наименьшая температура горючего вещества, при которой вещество выделяет горючие пары или газы с такой скоростью, что после их зажигания возникает устойчивое пламенное горение;
  • температура самовоспламенения (tсв , ºС)- самая низкая температура при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающихся пламенным горением (в реальных условиях температура самовоспламенения может быть ниже указанной, поскольку на величину температуры самовоспламенения оказывают влияние: объём камеры, материал стенок и другие факторы);

• температура тления при самовозгорании (tтл , ºС)- температура вещества при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций окисления заканчивающихся возникновением тления;

• тление — беспламенное горение резины при сравнительно низкой температуре (400—600 ºС), происходит даже при снижении концентрации кислорода в воздухе до 5 % , часто сопровождается дымообразованием (восстановление пламени возможно при повышении скорости и количества поступления кислорода к очагу тления);

• нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени (воспламенения — НКПВ, г/м³) [3]- минимальное и максимальное содержание горючего в смеси горючее вещество и окислительная среда, при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника инициирования;

• минимальная энергия зажигания (Wmin, мДж) — наименьшее значение энергии электрического разряда, способной воспламенить наиболее воспламеняющуюся смесь газа, пара или пыли с воздухом;

• минимальное взрывоопасное содержание кислорода (МВСК, % по объёму) — концентрация кислорода в горючей смеси, ниже которой воспламенение и горение смеси становится невозможным;

• максимальное давление взрыва (Pmax, кПа) — наибольшее давление возникающее при дефлаграционном взрыве газо-, паро-, или пылевоздушной смеси в замкнутом объёме при начальном давлении горючей смеси 101,3 кПа;

• скорость нарастания давления при взрыве (dP/dτ , кПа/с) — производная давления взрыва по времени на восходящем участке зависимости давления взрыва газо-, паро-, или пылевоздушной смеси в замкнутом объёме от времени.

Дополнительные характеристики пожаровзрывоопасности резиновой крошки

• дисперсность — характеристика размеров частиц дисперсной фазы в дисперсных системах;

• аэрозоль — дисперсная система, состоящая из мелких частиц взвешенных в воздухе (аэровзвесь, будем обозначать АВ);

• аэрогель (АГ) — может представлять собой рыхлую (сыпучую) полидисперсную и пористую смесь (получают высушиванием гидрогеля).

Таблица.Показатели пожаровзрывоопасности автомобильных шин и резиновой крошки

В шинах, в сравнении с другими резиновыми изделиями содержится наибольшее количество каучука, как натурального, так и синтетических

• Натуральный (российское обозначение-НК; иностранное-NR);

• Бутадиен-стирольный (БСК;SBR);

• Бутадиеновый (СКД;BR);

• Изопреновый (СКИ-3;IR):

Качество резинового сырья для производства резиновой крошки регламентируется действующим стандартом ГОСТ 8407-89 (Сырьё вторичное резиновое. Покрышки и камеры шин. Технические условия).

Способы получения и свойства резиновой крошки

Наиболее перспективными являются виды переработки, которые связаны с измельчением отходов резинотехнических изделий и отработанных покрышек.

Измельчение (или дробление) — это процесс разделения твёрдого тела на части всё уменьшающихся размеров под воздействием внешних сил при отрицательных или положительных температурах измельчения.

Структура и свойства резиновой крошки сильно зависят от способов разрушения (переработки) изношенных покрышек и измельчения шинной резины, для чего применяются следующие виды энергетического воздействия:

• режущее воздействие; • сдвиговое деформационное; • воздействие электромагнитных и ультразвуковых волн; • электрических разрядов; • лазерных пучков; • ударно-волновое воздействие или взрывоциркуляционное

Механическое измельчение изношенных покрышек

Способ механического измельчения считается одним из самых эффективных, так как при данном виде измельчения покрышек резиновая крошка сохраняет свои молекулярные свойства, что способствует выпускать продукции на основе резиновой крошки высокого качества. Измельчение проходит в три-пять этапов.

На первом этапе, при грубом дроблении покрышек образуются куски («чипсы») размером примерно равным 10÷50 мм, в этом случае достигается максимальная насыпная плотность разрезанной резины (480÷520 кг/м³) , а такой важный показатель качества конечного продукта, как фактор развитости удельной поверхности для «чипсов» имеет низкое значение ~1÷3 см²/г.

На следующей стадии механического измельчения покрышек в целях отделения металлокорда и текстиля получают гранулят с размером частиц от 3 мм до 10 мм, насыпная плотность которого составляет ~400 кг/м³, а удельная поверхность частиц ~100 см²/г.

Резиновую крошку отделяют от корда, волокна и посторонних включений с помощью вибрационных сит, трепальных барабанов, магнитных и воздушных сепараторов различной конструкции. По степени измельчения резиновая крошка следует за гранулятом, который может входить в гранулометрический состав товарной резиновой крошки, также как, и тонкоизмельчённым резиновый порошок с размером частиц менее 0,5 мм.

Ударно волновое измельчение изношенных покрышек

измельчение (переработка шин)проводится в два-три этапа

Нормативные показатели качества

Для резиновой крошки устанавливаются нормативные показатели качества по следующим характеристикам (в качестве примера в таблице приведены технические требования на резиновую крошку, производимую в промышленных объёмах по технологии ударно-волнового (взрывоциркуляционного) измельчения explotex-переработки покрышек): В таблице:

Обозначение товарной марки, РК- резиновая крошка, (численный показатель)-размер фракций в мм.

Внешний вид резиновой крошки: Порошкообразный сыпучий материал чёрного цвета без видимых примесей инородных тел.

Класс опасности

Резиновая крошка относится к группе нетоксичных материалов и согласно классификации вредных веществ по ГОСТ 12.1.007-76 относится к 4-му классу опасности. Удельная поверхность частиц резиновой крошки размером менее 1 мм при различных способах измельчения покрышек составляет :

• каскадный в дробилках — 1200÷1500 см2/г;

• дробление с охлаждением до минус — 1000÷1200 см2/г;

• высокотемпературный-сдвиговой — 2500÷3200 см2/г;

• ударно-волновой (взрывоциркуляционная) + высокотемпературный-сдвиговой — 5000÷30000 см2/г.

Поверхность резиновой крошки

Специфика механического разрушения изношенных покрышек такова, что и при низких, и при нормальных, и при повышенных (но не слишком высоких) значениях температуры, измельчение приводит к образованию резиновых частиц с гладкой поверхностью, напоминающих по внешнему виду битое стекло. Такие частицы имеют низкую адгезию и к сырым резинам и к большинству полимерных термопластов. Они плохо растворимы в битуме, плохо сорбируют нефтепродукты.

Для того, чтобы модифицировать поверхность, сделать её менее гладкой, частицы резиновой крошки подвергают воздействию различного рода факторов, способствующих девулканизации поверхностного слоя: импульсный нагрев частиц перегретым паром, нагрев излучением лазера, облучение частиц гамма-лучами с последующей прививкой на поверхность различного рода мономеров, нанесение на поверхность частиц порошковой серы и т. д. В настоящее время поиск и разработка новых способов модификации резиновой крошки ведётся по следующим направлениям:

1.Химическая модификация и/или размягчение поверхности частиц измельчённой резины;

2.Физико-химическое размельчение измельчённой резины в результате полимерных связей (аналогично регенерации);

3.Физико-химическая обработка с целью разрушения серных связей.

Применение и использование резиновой крошки

Спектр использования резиновой крошки достаточно широк. В зависимости от степени измельчения её применяют:

• порошкообразную резиновую крошку с размерами частиц от 0,2 до 0,45 мм используют в качестве добавки (от 5 до 25 % по массе) в резиновые смеси для изготовления новых автомобильных покрышек, массивных шин и других резинотехнических изделий. Применение резиновой крошки с высокоразвитой удельной поверхностью частиц повышает стойкость шин к изгибающим воздействиям и удару, увеличивает срок их эксплуатации;

• для получения качественного регенерата и резиновых смесей резину измельчают до частиц не более 0,5 мм; в резиновые смеси для уплотнительных колец, манжет и прокладок и т. д. допускается введение до 30 мас. ч. резиновой крошки с размером частиц до 0,5 мм;

• частицы менее 0,63 мм применяют для модификации битума (от 7 % до 12 % по массе), получения гидроизоляционных мастик различного назначения в качестве добавок (до 40 % по массе), производство тормозных колодок, резинополимерных композиций;

• с помощью резиновой крошки размером от 0,63 мм до 1 мм повышают качество дорожного битума за счёт применения резинобитумных композиционных вяжущих материалов путём введения в битум добавок резиновой крошки (14-15 тонн на 1 км дорожного полотна) вместе со специальными химическими реагентами. Такая крошка также используется в качестве сорбента, для тампонирования нефтяных скважин;

• для формовых двухслойных элементов покрытий спортивных площадок, беговых дорожек, стадионов и т. д. рекомендуется резиновая смесь на основе изопреновых каучуков, содержащая 80 % мас. резиновой крошки с размером частиц менее 2 мм (содержание фракции менее 0,5 мм не менее 70 %). Для формовых элементов покрытий полов в гальванических цехах, в цехах, работающих с агрессивными средами и т. д. рекомендуется резиновая смесь на основе изопренового каучука, содержащая до 75 % мас. резиновой крошки с размером частиц менее 2 мм;

Также Резиновую крошку использует в качестве наполнителя боксерских груш, производства резиновой плитки, бордюров, резиновых ступеней, входных ковриков.

• от 2 мм до 5 мм — засыпка футбольных полей с искусственной травой, покрытия на детские площадки, набивка спортинвентаря, производство спортивных покрытий. Покрытие из резиновой крошки обладает повышенной травмобезопасностью. Укладка производится с помощью специализированного укладчика или вручную.