Способ изготовления резиновой смеси
Владельцы патента RU 2339654:
Общество с ограниченной ответственностью "СОВТЕХ" (RU)
Изобретение относится к резиновой промышленности, а именно к области переработки эластомерных отходов, содержащих структурированные включения образующихся в производстве синтетических каучуков, и изготовления на их основе однородных резиновых смесей. Изготавливают маточную резиновую смесь с введением наполнителей, мягчителей и других целевых добавок. При этом в резиносмесителе или на вальцах на первой стадии изготавливают маточную смесь, содержащую наполнители или мягчители, охлаждают, подвергают вылежке не менее 6 часов. Полученную маточную смесь направляют на вторую, третью стадию изготовления резиновой смеси на основе синтетических каучуков. Технический результат состоит в рациональном использовании крупнотоннажных эластомерных отходов в производстве карбоцепных синтетических каучуков, улучшении экологии окружающей среды за счет их переработки, повышении однородности и удешевлении резиновых смесей. 4 з.п. ф-лы, 5 табл.
Изобретение относится к резиновой промышленности, а именно области переработки эластомерных отходов, образующихся в производстве карбоцепных синтетических каучуков, содержащих структурированные включения, и изготовления на их основе резиновых смесей.
Известны двух-, трехстадийные способы изготовления резиновых смесей на основе карбоцепных каучуков, на первой стадии которых изготавливают маточные резиновые смеси, включающие каучуки, наполнители, мягчители и другие целевые добавки, на второй, третьей - ускорители вулканизации, серу. (Технология резиновых изделий. Ю.О.Аверко-Антонович, Р.Я.Омельченко, Н.А.Охотина, Ю.Р.Эбич / Под ред. П.А.Кирпичникова. - Л.: Химия, 1991. - 352 с., с.56; SU 1047925 A, SU 137563057 А1).
К недостаткам известных способов следует отнести невозможность их использования для изготовления резиновых смесей, включающих эластомерные отходы, содержащие структурированные включения, получать при этом однородные резиновые смеси, вулканизаты с необходимым уровнем физико-механических показателей.
Наиболее близким по технической сущности является техническое решение по изготовлению резиновой смеси двухстадийным способом, при котором на первой стадии изготавливают маточные резиновые смеси, включающие каучуки, наполнители, мягчители и другие целевые добавки. Маточную резиновую смесь выгружают при температурах 150-170°С. На второй стадии загружают маточную смесь, вводят вулканизующую группу, ускорители вулканизации, серу, противостарители и выгружают при 110-115°С (SU 1310407 А1).
Использование такого способа позволяет изготавливать резиновые смеси при сохранении или улучшении ряда показателей резин. Отличие заявляемого изобретения от известного (SU 1310407 А1) состоит в том, что используют эластомерные отходы производства карбоцепных синтетических каучуков, содержащие структурированные включения, и на первой стадии способа изготавливают маточную резиновую смесь, содержащую наполнители и/или мягчители, охлаждают, подвергают вылежке не менее 6 часов, полученную маточную смесь направляют на вторую, третью стадию изготовления резиновой смеси на основе синтетических каучуков.
Технической задачей является разработка способа переработки эластомерных отходов, содержащих структурированные включения, изготовление однородных резиновых смесей с необходимым уровнем физико-механических показателей, рациональное использование крупнотоннажных эластомерных отходов производства карбоцепных синтетических каучуков (бутадиен-нитрильных, бутадиен-стирольных, полибутадиенов, сополимеров этилена и пропилена и других), улучшение экологии окружающей среды за счет их переработки, удешевление резиновых смесей.
Для решения поставленной задачи предлагается:
1. Способ изготовления резиновой смеси, включающей эластомерные отходы, образующиеся в производстве карбоцепных синтетических каучуков, содержащие структурированные включения, заключающийся в изготовлении маточных смесей, с введением наполнителей, мягчителей и других целевых добавок, при этом в резиносмесителе или на вальцах на первой стадии изготавливают маточную резиновую смесь, содержащую наполнители и/или мягчители, охлаждают, подвергают вылежке не менее 6 часов и полученную смесь направляют на вторую, третью стадии изготовления резиновой смеси.
2. Способ, отличающийся тем, что на первой стадии в резиносмеситель загружают эластомерные отходы, наполнители, перемешивают 2-3 мин, вводят мягчители, дополнительно перемешивают 3-4 мин, после чего выгружают, обрабатывают на дорабатывающем оборудовании.
3. Способ, отличающийся тем, что в резиносмеситель загружают эластомерные отходы, перемешивают 2-3 мин, вводят мягчители, дополнительно перемешивают 3-4 мин, после чего выгружают и обрабатывают на дорабатывающем оборудовании.
4. Способ, отличающийся тем, что эластомерные отходы и наполнители загружают на вальцы при минимальном зазоре между валками, перемешивают в течение 3-6 мин., вводят мягчители, перемешивают не менее 5 мин, после чего листуют.
5. Способ, отличающийся тем, что эластомерные отходы загружают на вальцы при минимальном зазоре, перемешивают в течение 3-6 мин, вводят мягчители, перемешивают не менее 5 мин, после чего листуют.
Поставленный технический результат достигается тем, что изготавливают резиновые смеси, в состав которых вводят эластомерные отходы, содержащие структурированные включения, известным способом и по предложенному на первой стадии в резиносмесителе или на вальцах, по примерам.
Пример 1. Изготавливают по способу 2 в резиносмесителе РС-71-35 маточную резиновую смесь на основе 100 мас.ч. эластомерных отходов, образующихся в производстве бутадиен-стирольного каучука СКС, содержащего структурированные включения, с введением мела, регенерата, рубракса по способам 2-5.
| Таблица 1 | ||||
| Составы маточных резиновых смесей в мас.ч. на 100 мас.ч. эластомерных отходов СКС по способам 2-5 | ||||
| Наименование компонентов | Способы изготовления резиновых смесей | |||
| 2 | 3 | 4 | 5 | |
| Эластомерные отходы СКС | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 |
| Регенерат | 10,0 | 10,0 | - | 20,0 |
| Рубракс | 3,0 | 3,0 | 5,0 | 3,0 |
| Мел | 10,0 | - | 20,0 | - |
| Итого | 123,0 | 113,0 | 125,0 | 123,0 |
Вначале процесса смешения при температуре 44°С вводят вместе с эластомерными отходами СКС мел, выдерживают смесь под давлением верхнего пресса 2-3 мин, затем при температуре 51°С вводят регенерат вместе с рубраксом и выдерживают смесь 3-4 мин под давлением. Повышение температуры в камере резиносмесителя фиксируют на 2,5-3 минуте, что свидетельствует о начале смешения. Маточную резиновую смесь выгружают на 7-8 минуте при температуре 90-105°С на вальцы 2130×660×660, перемешивают в течение 3-4 минут, листуют и охлаждают в установке АФТ «В». После вылежки в течение 6-24 часов с использованием маточной резиновой смеси в расчете на 25 мас.ч. бутаден-стирольного каучука в полимерной основе резиновой смеси на второй стадии изготавливают резиновую смесь состава: в мас.ч.: СКИ-3 - 43,0, СКС-30АРКМ-15 - 32,0, в комбинации с эластомерными отходами бутадиен-стирольных каучуков СКС - 25,0 (маточная смесь 30,75 мас.ч.), белила цинковые - 5,0, олеиновая кислота - 2,0, масло ПН-6 - 10,0, мягчитель АСМГ - 5,4, нафтам-2 - 1,0, воск защитный ЗВ-1 - 3,0, технический углерод П234 - 55,5 по известному способу в резиносмесителе РС-71-35 в течение 5 мин выгружают, листуют, охлаждают. Сульфенамид Ц - 1,3, сантогард PVI - 0,25, серу - 2,2 мас.ч. при этом вводят в резиносмесителель РС-71-35 на третьей стадии, перемешивают, листуют, охлаждают.
По способу 3 маточные резиновые смеси изготавливают в резиносмесителе: загружают эластомерные отходы, перемешивают 2-3 мин, после чего вводят регенерат, рубракс, дополнительно перемешивают 3-4 мин и далее в расчете на 25 мас.ч. бутадиен-стирольного каучука в полимерной основе резиновой смеси изготавливают резиновую смесь по способу 2.
По способу 4 эластомерные отходы и мел в начале смешения загружают на вальцы 2130×660×660 при минимальном зазоре и температуре валков: переднего 60°С, заднего 70°С, перемешивают в течение 3-6 мин, вводят рубракс, перемешивают в течение 5 мин, после чего листуют, охлаждают и далее в расчете на 25 мас.ч. бутадиен-стирольного каучука в полимерной основе резиновой смеси изготавливают резиновую смесь по способу 2.
По способу 5 эластомерные отходы загружают на вальцы 2130×660×660 при минимальном зазоре, перемешивают в течение 3-6 мин, вводят регенерат, рубракс, перемешивают не менее 5 мин после чего листуют и далее в расчете на 25 мас.ч. бутадиен-стирольного каучука в полимерной основе резиновой смеси изготавливают резиновую смесь по способу 2.
Резиновые смеси вулканизуют в гидравлическом прессе при температуре 140-170°С в течение 40-60 мин.
| Таблица 2 | |||||
| Результаты испытаний резин на основе комбинации СКИ-3, СКС-30АРКМ-15, содержащих эластомерные отходы бутадиен-стирольных каучуков | |||||
| Наименование показателей | По известному способу | По предложенным способам | |||
| 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| Пластичность по ИСО7323-85 | 0,32 | 0,35 | 0,34 | 0,33 | 0,35 |
| Условное напряжение при удлинении 300%, МПа | 3,5 | 5,8 | 5,2 | 6,3 | 4,2 |
| Условная прочность при растяжении, МПа | 9,3 | 14,5 | 15,2 | 14,7 | 15,4 |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 264 | 450 | 475 | 523 | 555 |
| Твердость по Шору А, усл.ед. | 62 | 65 | 66 | 67 | 64 |
| Кольцевой модуль, 3/1, усл.ед. | 2,5 | 2,7 | 2,6 | 2,8 | 2,6 |
| Дисперсия по условной прочности при растяжении | 0,5 | 0,05 | 0,04 | 0,12 | 0,07 |
| Дисперсия по относительному удлинению | 0,8 | 0,1 | 0,09 | 0,12 | 0,08 |
Пример 2. Изготавливают в резиносмесителе РС-71-35 маточную резиновую смесь на основе 100 мас.ч. эластомерных отходов, образующихся в производстве бутадиен-нитрильных каучуков СКН, содержащих структурированные включения, с введением каолина, регенерата, битума, смолы «Пикар» по способам 2-5.
| Таблица 3 | ||||
| Составы маточных резиновых смесей на основе 100 мас.ч. эластомерных отходов бутадиен-нитрильных каучуков (СКН) по способам 2-5 | ||||
| Наименование компонентов | Способы изготовления резиновых смесей | |||
| 2 | 3 | 4 | 5 | |
| Эластомерные отходы СКН | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 |
| Регенерат | 10,0 | 20,0 | 10,0 | 20,0 |
| Битум | 3,0 | 3,0 | 3,0 | 3,0 |
| Смола «Пикар» | - | 3,0 | 3,0 | |
| Каолин | 10,0 | - | 10,0 | - |
| Итого | 123,0 | 126,0 | 123,0 | 126,0 |
После вылежки в течение 6-24 часов с использованием маточной резиновой смеси в расчете на 50 мас.ч. бутаден-нитрильного каучука в полимерной основе резиновой смеси на второй стадии изготавливают резиновую смесь состава: в мас.ч.: БНСК-26 АМН - 50,0, эластомерные отходы СКН (в расчете на 50 мас.ч. бутадиен-нитрильного каучука) - 61,5, стеарин технический - 1,0, белила цинковые - 5,0, технический углерод П701 - 50,0, технический углерод П514 - 50,0, дибутилфталат - 30,0.
Тиурам Д - 2,5, тиазол 2МБС - 3,0, серу - 0,3 мас.ч. при этом вводят в резиносмесителель РС-71-35 на третьей стадии, перемешивают, листуют, охлаждают.
Результаты испытаний по предложенным способам 2-5 приведены в табл.4.
| Таблица 4 | |||||
| Результаты испытаний резин на основе БНСК-26 АМН, содержащих эластомерные отходы бутадиен-нитрильных каучуков | |||||
| Наименование показателей | По известному способу | По предложенным способам | |||
| 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| Пластичность по ИСО7323-85 | 0,18 | 0,25 | 0,24 | 0,23 | 0,25 |
| Условное напряжение при удлинении 300%, МПа | 1,5 | 2,8 | 3,2 | 3,3 | 3,2 |
| Условная прочность при растяжении, МПа | 4,3 | 8,5 | 9,2 | 7,7 | 8,4 |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 164 | 250 | 375 | 323 | 255 |
| Твердость по Шору А, усл.ед. | 65 | 68 | 69 | 67 | 68 |
| Кольцевой модуль, 3/1, усл.ед. | 1,5 | 1,8 | 1,8 | 1,6 | 1,8 |
| Дисперсия по условной прочности при растяжении | 0,8 | 0,04 | 0,05 | 0,11 | 0,06 |
| Дисперсия по относительному удлинению | 0,9 | 0,14 | 0,09 | 0,15 | 0,09 |
Пример 3. Изготавливают по примеру 2 в резиносмесителе РС-71-35 на первой стадии маточную резиновую смесь на основе 100 мас.ч. эластомерных отходов, образующихся в производстве бутадиен-нитрильных каучуков СКН, содержащих структурированные включения, с введением каолина, регенерата, битума, смолы «Пикар» по способам 2-5.
Маточную смесь на основе эластомерных отходов СКН направляют на вторую и третью стадии для изготовления резиновой смеси, содержащей эластомерные отходы СКИ, СКД, не имеющих структурированных включений, состава: в мас.ч.: эластомерные отходы СКИ - 40,0, эластомерные отходы СКН в виде маточной резиновой смеси по примеру 2, табл.3 - 49,2 (в расчете на 40 мас.ч. эластомерных отходов бутадиен-нитрильного каучука), эластомерные отходы СКД - 20, стеарин технический - 1,0, белила цинковые - 10,0, технический углерод П514 - 4,0, минеральный наполнитель - 4,0, мягчитель - 5,0, модификатор - 1,0, противостаритель - 3,0.
Сульфенамид Ц - 1,75, дитиодиморфолин - 1,8, серу - 1,0 мас.ч. при этом вводят в резиносмесителель РС-71-35 на третьей стадии, перемешивают, листуют, охлаждают.
Результаты испытаний резиновых смесей по примеру 3 по предложенным способам 2-5 приведены в табл.5.
| Таблица 5 | |||||
| Результаты испытаний резин на основе эластомерных отходов СК | |||||
| Наименование показателей | По известному способу | По предложенным способам | |||
| 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| Пластичность по ИСО7323-85 | 0,16 | 0,23 | 0,26 | 0,28 | 0,30 |
| Условное напряжение при удлинении 300%, МПа | 1,5 | 2,8 | 3,2 | 3,3 | 3,2 |
| Условная прочность при растяжении, МПа | 5,2 | 9,5 | 9,5 | 8,7 | 8,2 |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 143 | 390 | 370 | 333 | 355 |
| Твердость по Шору А, усл.ед. | 60 | 66 | 67 | 69 | 64 |
| Кольцевой модуль, 3/1, усл.ед. | 2,2 | 2,8 | 2,8 | 2,6 | 2,4 |
| Дисперсия по условной прочности при растяжении | 1,1 | 0,14 | 0,05 | 0,10 | 0,06 |
| Дисперсия по относительному удлинению | 0,8 | 0,11 | 0,09 | 0,05 | 0,09 |
Как следует из приведенных данных, резиновые смеси и их вулканизаты, изготовленные по предлагаемому способу с использованием эластомерных отходов, содержащих структурированные включения, отличаются большей однородностью и характеризуются более высокими значениями физико-механических показателей.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о том, что способ, воплощающий заявленное изобретение при его осуществлении, предназначенный для использования в резиновой промышленности, позволяет перерабатывать эластомерные отходы, образующиеся в производстве карбоцепных синтетических каучуков, содержащие структурированные включения, и изготавливать с их использованием однородные резины с необходимым уровнем физико-механических показателей.
1. Способ изготовления резиновой смеси, включающей эластомерные отходы, образующиеся в производстве карбоцепных синтетических каучуков, содержащие структурированные включения, заключающийся в изготовлении маточных смесей, с введением наполнителей, мягчителей и других целевых добавок, при этом в резиносмесителе или на вальцах на первой стадии изготавливают маточную резиновую смесь, содержащую наполнители и/или мягчители, охлаждают, подвергают вылежке не менее 6 часов и полученную смесь направляют на вторую, третью стадии изготовления резиновой смеси на основе синтетических каучуков.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на первой стадии в резиносмеситель загружают эластомерные отходы, наполнители, перемешивают 2-3 мин, вводят мягчители, дополнительно перемешивают 3-4 мин, после чего выгружают, обрабатывают на дорабатывающем оборудовании.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в резиносмеситель загружают эластомерные отходы, перемешивают 2-3 мин, вводят мягчители, дополнительно перемешивают 3-4 мин, после чего выгружают и обрабатывают на дорабатывающем оборудовании.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что эластомерные отходы и наполнители загружают на вальцы при минимальном зазоре между валками, перемешивают в течение 3-6 мин, вводят мягчители, перемешивают не менее 5 мин, после чего листуют.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что эластомерные отходы загружают на вальцы при минимальном зазоре, перемешивают в течение 3-6 мин, вводят мягчители, перемешивают не менее 5 мин, после чего листуют.
