Способ измельчения резин

 

Использование: измельчение резины, промышленность переработки эластомерных материалов. Сущность: измельчают резиновые отходы шиновосстановительного производства на валковом измельчителе. Использую поверхностно-активное вещество ф-лы 1, где R - Н или СН₃, β - 0,6-1, m - 45-150 (50-80 маc. % ), n - 29-127 (20-50 мас.%), Х-(SО₄, Н, -S-С1₂Н₂₅-С=(S)-О-С_ЗН₇. Скорость быстроходного валка к скорости тихоходного составляет 100-400. Соотношение компонентов резина: сополимер 100:0,2-0,6 (мас. ч. по сухому веществу). Характеристика способа: производительность по крошке с частицами менее 1 мм 209-236 кг/ч. 6 табл.

Структура соединения 1:

Изобретение относится к способам измельчения материалов, в частности на валковых измельчителях, и может быть использовано в промышленности переработки эластомерных материалов.

Известен способ измельчения материалов в зазоре между вращающимися с различной скоростью цилиндрическими валками с фрикцией в пределах 2,42.2,55 [1] (Описание дробильных вальцев). Данный способ обеспечивает грубое измельчение.

Измельчение на размалывающих вальцах с фрикцией 2,55.4 (см. там же) обеспечивает более тонное измельчение по сравнению с описанным выше, однако резиновые порошки, получаемые при этом, имеют частицы с размером не менее 0,8-0,6 мм. Кроме того, описанные выше способы обладают низкой эффективностью измельчения. Вследствие этого измельчение осуществляется многократным пропуском измельчаемого материала ( до 12 и более раз) через зазор валков.

Известен также способ дробления резин при тонких зазорах на лабораторных рафинировочных вальцах или на дробильных вальцах с применением анионных поверхностно-активных веществ при непрерывной подаче их в зазор вальцев [2] позволяет получать порошки более тонкого помола. Этот способ выбран в качестве прототипа настоящего изобретения. Его существенными недостатками являются низкая эффективность измельчения, а вследствие этого, необходимость пропускать измельченный материал через зазор валков до 40 раз при различных зазорах между валками и низкая производительность способа. Кроме того, резина, измельченная известным способом, содержащая до 15% влаги, подвергается сушке в пневмосушилке до остаточной влажности не более 1% [3] на что расходуется значительное количество энергии, а получаемые при этом порошки содержат большое количество частиц крупных размеров.

Цель изобретения повышение выхода крошки помола до 1,0 мм. и повышение производительности оборудования достигается тем, что измельчение вулканизованных отходов проводят на валковом измельчителе в присутствии водного раствора сополимера (мет)акриловой кислоты и акрилонитрила указанного в формуле состава при отношении скорости вращения быстроходного валка к скорости тихоходного валка 100-400 и следующем соотношении компонентов: резина 100 мас.ч. сополимер 0,2-0,6 мас.ч. (по сухому веществу).

Такие сополимеры получают радикальный сополимеризацией. Одним из наиболее простых способов получения сополимера является способ безэмульгаторной сополимеризации мономеров в режиме автоэмульгирования, описанный в работе О. К. Швецова и др. "Синтез сополимеров метакриловой кислоты и акрилонитрила в водной среде в режиме автоэмульгирования" [4] На основе этого способа на Ярославском заводе синтетического каучука выпускается сополимер (СМА - сополимер метакрило-акрилонитрильный) метакриловой кислоты и акрилонитрила при исходном соотношении мономеров 60 мас. метакриловой кислоты и 40 мас. акрилонитрила с конверсией ≈ 100 согласно ТУ 38.403192-86, который является концентратом УЗСП-1 (универсальная закалочная среда полимерная).

Положительный эффект настоящего изобретения достигается за счет того, что при увеличении фрикции до величины более 100 происходит изменение механизма разрушения резины. При этом разрушение материала происходит в поверхностном слое измельчаемой резины, контактирующем с поверхностью быстроходного валка с образованием отдельных частиц резины небольшого размера. Одновременно с этим увеличение скорости деформации измельчаемой резины и присутствие указанного в формуле изобретения поверхностно-активного вещества способствует повышению эффективности измельчения.

Признаки, отличающие предлагаемое изобретение от прототипа, отсутствуют в аналоге.

Изобретение поясняется примерами.

Пример 1. Вулканизованные отходы шиновосстановительного производства с размером частиц 5 мм измельчались однократным пропуском на экспериментальном валковом измельчителе с гладкой цилиндрической поверхностью валков, вращающихся с различной фрикцией (100-400) при скорости вращения быстроходного валка 0,67 м/с и зазоре между валками 0,2 мм, в присутствии 20 водного раствора сополимера метакриловой кислоты и акрилонитрила состава, указанного в формуле изобретения, где m 54, n 58, который получен в заводских условиях с конверсией ≈ 100 при соотношении мономеров метакриловой кислоты 60 мас. и акрилонитрила 40 мас. в соответствии с техническим регламентом Ярославского завода синтетического каучука по производству УЗСП-1 (универсальная закалочная среда полимерная) по ТУ 38.403192-86 (берется 2 от массы резины 20 -ного водного раствора сополимера, т.е. 0,4 мас.ч. на 100 мас.ч. резины). В результате измельчения образуются резиновые порошки, фракционный состав которых представлен в таблице 1. При измельчении резиновой крошки с размером частиц более 4,5 мм известным способом в присутствии 0,25 алкилсульфатов натрия от веса резины после 40 пропусков ее на вальцах при различных зазорах получают крошку, фракционный состав которой представлен в таблице 2.

А при измельчении резины на дробильных вальцах в присутствии 0,38-ного водного раствора алкилсульфатов натрия получают резиновую крошку, фракционный состав которой представлен в таблице 3.

Содержание частиц определяют путем просева крошки через набор сит с величиной отверстия 0,5; 1,0; 2,0; 3,0 и 5,0 мм.

Таким образом, результаты примера 1 свидетельствуют о том, что продукт измельчения, полученный предлагаемым способом, содержит значительно большее количество мелкой крошки (до 50 с размером частиц менее 0,5 мм и до 90 с размером частиц менее 1,0 мм). А при измельчении известным способом содержание фракции с размером частиц менее 1,0 мм составляет 11,2 при измельчении на дробильных вальцах содержание этой фракции в продукте 33,8 Пример 2. Резиновые отходы измельчают аналогично примеру 1 при фрикции 95,100,200,300,400,410, заменяя водный раствор сополимера метакриловой кислоты и акрилонитрила соответствующим количеством алкилсульфатов натрия. Как видно из таблицы 4, производительность валкового измельчителя по крошке менее 1 мм при замене указанного в формуле изобретения вещества на алкилсульфат натрия уменьшается в среднем на 45 Кроме того, из данных таблицы 4 видно, что при увеличении фрикции от 100 до 400 производительность возрастает на 80 а при увеличении от 400 до 410 она практически не меняется.

Пример 3. Вулканизованные отходы резин измельчают на валковом измельчителе однократным пропуском в присутствии 0,4 мас.ч. сополимера (мет) акриловой кислоты и акрилонитрила на 100 мас.ч. резины при отношении скорости вращения быстроходного валка к скорости тихоходного валка 300 при различном составе сополимера. Результаты приведены в табл. 5.

В таблице 5 1-3 и 5 сополимеры метакриловой кислоты и акрилонитрила, 4 сополимер акриловой кислоты и акрилонитрила. Сополимеры 1,2,4,5 получены в лабораторных условиях, сополимер 3 в заводских условиях по ТУ 38.403192-86. Сополимер 1 плохо растворим в воде, а сополимер 5 имеет более низкую поверхностную активность вследствие малого содержания более гидрофобного мономера.

Положительный эффект от применения сополимера в указанном в формуле изобретения диапазоне составов объясняется одинаковыми кооперативными свойствами макромолекул сополимеров: поверхностная активность, растворимость, вязкость и т. д. Дисперсионный состав для сополимеров 2 и 4 соответствует примеру 1 (для сополимера 3), в то время как для сополимеров 1 и 5 увеличивается доля крупной фракции.

Пример 4. Вулканизованные отходы шиновосстановительного производства с размером частиц 5 мм (указанные в заявке) измельчаются предлагаемым способом в присутствии водного раствора сополимера метакриловой кислоты и акрилонитрила состава, указанного в формуле изобретения, где m 54, n 58, при содержании сополимера 0,15-0,65 мас.ч. (по сухому веществу) на 100 мас.ч. резины и отношении скорости быстроходного валка к скорости тихоходного валка 200.

Характеристики процесса измельчения резины по фракции менее 1,0 мм приведены в таблице 6.

Из представленных данных видно, что измельчение резины при содержании сополимера 0,2-0,6 мас. ч. (по сухому веществу) позволяет повысить эффективность измельчения. Измельчению в присутствии указанного количества сополимера соответствует наибольшая производительность измельчения и наименьшие удельные энергозатраты на измельчение.

Таким образом, результаты экспериментальных исследований, приведенные в примеры 1-4 показывают, что при измельчении резин на валковом измельчителе в присутствии водного раствора сополимера (мет)- акриловой кислоты и акрилонитрила состава, указанного в формуле изобретения, при отношении скорости быстроходного валка к скорости тихоходного 100-400 и соотношении компонентов: резина 100 мас.ч. сополимер 0,2-0,6 мас.ч. (по сухому веществу) повышается эффективность измельчения и производительность измельчающего оборудования. Получаемые при этом резиновые крошки являются более тонкодисперсными. ТТТ1 ТТТ2 ТТТ3

Формула изобретения

Способ измельчения резин на валковом измельчителе в присутствии водного раствора поверхностно-активного вещества, отличающийся тем, что в качестве поверхностно-активного вещества используют водный раствор сополимера (мет)акриловой кислоты и акрилонитрила со степенью нейтрализации 0,6-1,0 следующего состава: где R -H или -CH₃; m 45 150 (50-80 мас.); n 29 127 (20-50 мас.); X остаток инициатора или регулятора (-SO₄-, -H, S C₁₂H₂₅,

при отношении скорости быстроходного валка к скорости тихоходного валка, равном 100-400, и следующем соотношении компонентов, мас.ч. по сухому веществу:
Резина 100
Указанный сополимер 0,2-0,6

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5