CN109679179A - 一种废旧矿山机械轮胎的再利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种废旧机械轮胎的再利用方法，属于废旧轮胎回收技术领域。本发明通过粉碎、强力磁选、改性、低温研磨、挤出和模具成型这六个步骤来实现废旧机械轮胎的再利用。本发明的废旧轮胎再利用，各物理性能指标优越，其中邵氏硬度为78～81，拉伸强度为27.3～27.9MPa，拉伸率为480％～486％，撕裂强度为50.1～50.7KN/M，使用寿命5～5年半，杂质成分不到0.03％，经测试主要性能优异，本发明工艺可带来突出的经济效益和社会效益，具有广阔的市场应用前景。

Description

一种废旧矿山机械轮胎的再利用方法
技术领域
本发明属于废旧机械回收技术领域，具体涉及一种废旧机械轮胎的再利用方法。
背景技术
中国每年产生的废旧轮胎以8％～10％的速度递增。直至2010年，中国废旧轮胎产生量约达2.5亿条，回收利用率仅为50％左右，不到西方发达国家的50％，造成巨大的资源浪费，主要在于废旧轮胎的不合理使用，使得环境污染加重，影响人们的身心健康。
废旧轮胎主要应用于以下几个方面：火补：用机器将可以火补的轮胎进行高温硫化，添加钢丝和橡胶等成分，将轮胎变成可以再次使用的轮胎。翻新：用机器将可以翻新的轮胎进行套顶或者全面翻新等，将轮胎变成可以再次使用的轮胎。分割：用机器或者用刀具手工对废轮胎进行分解。帘子布：用手工或者机器将轮胎的表层橡胶进行剥离，从而获得帘子布。轮胎制品：用机器或者刀具手工将废轮胎进行分割并且组合成自己需要的轮胎制品。破碎：用机器将轮胎进行各种规格的破碎。磨粉：用机器将轮胎做成颗粒或者粉末，此方法可以将带钢丝的轮胎的钢丝和橡胶进行分离。炼油：将轮胎放在密封的环境内通过高温将橡胶变成油状，并且和钢丝分离。
经对现有技术的文献检索发现，中国专利公开号CN107141507A，公开日2017年09月08日的专利申请公开了一种废旧轮胎的再造方法及制备方法，该方法通过清洗并粉碎轮胎，然后将粉碎后的轮胎再生处理，最后进行硫化、混炼后排胶，即得所述再造后的轮胎橡胶。通过该方法对废旧轮胎的再造，其拉伸强度和使用寿命都比较低，而且制备过程中的杂质成分较多，影响轮胎的正常使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种延长轮胎使用寿命，增加轮胎拉伸强度，减少杂质成分对轮胎影响的废旧矿山机械轮胎的再利用方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
一种废旧矿山机械轮胎的再利用方法，包括如下步骤：
1)粉碎：采用拉伸强度30～40MPa，扯断伸长率300％～400％的废旧机械轮胎，置于温度为-4～-1℃的环境中放置25～30min后，置于粉碎机中，粉碎至粒径为60目，粉碎成粉末，然后将轮胎橡胶粉末与脱硫剂、芳烃油混匀密封，再在开炼机中塑炼之后，下料并粉碎，得到脱硫轮胎橡胶粉末；
2)强力磁选：将步骤1)处理的橡胶粉末至于湿式电磁强磁选机中进行进行分离，所述磁场强度为15000～16000高斯，矿浆流速为1.8cm/s～2.0cm/s；
3)改性：将上述处理的橡胶粉末通过螺杆挤出机的加料装置将加入改性剂对叔丁基苯酚甲醛树脂、顺丁烯二酸酐、超微细滑石粉和偏高岭土基改性剂一起加入螺杆挤出机中加热，加热温度为110～120℃，时间为4～6min；随后至于混炼机中混炼10min，开炼机的温度控制在55～60℃，辊距控制在1.2～1.4mm，混炼后下片，下片的胶料厚度控制在0.8mm，制得改性胶粉，然后送入离子注入机中注入碳离子，得到改性橡胶；
4)低温研磨：将步骤3)处理的改性橡胶经立式砂磨机高速研磨后，置于-5～-1℃下冷却7～10min，然后进行二次研磨3～6min，紧接着将低温研磨的橡胶屑粒在双辊开炼机上添加化学反应剂别罗勒烯醇、对甲苯磺酸和异氟尔酮进行脱硫；
5)挤出：将上述处理的胶粒在30～40℃下预热4～7min后，晾置3～4min，然后分别置于60～70℃、50～55℃和75～80℃下均匀热处理，然后在保护性气氛中进行65℃的保温1～2h的均匀化处理，并在温度为60～70℃、挤压比为16～27:1的条件下进行保温挤压1～2h；然后加入挤出机中进行挤出、再造粒；挤出机的螺杆压缩段的挤压剪切力使废胶粉的硫化键发生大量断裂，压缩段的加热温度为170～175℃，通过加热时间为6～10min；
6)模具成型：将步骤5)处理的橡胶送入微波辐射装置中加入RV橡胶再生剂进行活化处理，得活化处理物，所述微波装置的辐射微波频率为2500～2550赫兹，功率为900～1100W，辐照时间为3～4min；然后将活化处理物与RRM橡胶再生剂混匀后经模具压模成型，冷却、牵引、切割得到新的轮胎。
进一步地，所述步骤3)中改性剂中各成分的质量配比为叔丁基苯酚甲醛树脂:顺丁烯二酸酐:超微细滑石粉:偏高岭土基＝3～6:2～3:3～4:1～2。
进一步地，所述步骤4)中别罗勒烯醇、对甲苯磺酸和异氟尔酮的体积比为5～8:4～7:1。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
1)本发明在对橡胶粉进行改性前进行强力磁选能够降低生产过程中的杂质成分含量，增加威式可塑度。
2)本发明通过低温研磨处理后再进行基础工艺，能够把硫化过程中形成的交联键切断，从而得到可以重新加工利用的橡胶，加入活化剂能够缩短再生时间，增加轮胎的伸长率。
3)本发明的废旧轮胎再利用，各物理性能指标优越，其中邵氏硬度为78～81，拉伸强度为27.3～27.9MPa，拉伸率为480％～486％，撕裂强度为50.1～50.7KN/M，使用寿命5～5年半，杂质成分不到0.03％。
4)本发明中结合使用微波辐射工艺，胶粉活化改性的效率高、效果好，废旧橡胶胶粉制得的混炼胶，经测试主要性能优异，本发明工艺可带来突出的经济效益和社会效益，具有广阔的市场应用前景。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步地具体说明。应当理解，本发明的实施例并不局限于下面的实施例，对本发明所作的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明的保护范围。
实施例1
一种废旧矿山机械轮胎的再利用方法，包括如下步骤：
1)粉碎：采用拉伸强度30MPa，扯断伸长率300％的废旧机械轮胎，置于温度为-4℃的环境中放置25min后，置于粉碎机中，粉碎至粒径为60目，粉碎成粉末，然后将轮胎橡胶粉末与脱硫剂、芳烃油混匀密封，再在开炼机中塑炼之后，下料并粉碎，得到脱硫轮胎橡胶粉末。
2)强力磁选：将步骤1)处理的橡胶粉末至于湿式电磁强磁选机中进行进行分离，所述磁场强度为15000高斯，矿浆流速为1.8cm/scm/s。
3)改性：将上述处理的橡胶粉末通过螺杆挤出机的加料装置将加入改性剂对叔丁基苯酚甲醛树脂、顺丁烯二酸酐、超微细滑石粉和偏高岭土基改性剂一起加入螺杆挤出机中加热，加热温度为110℃，时间为4min；随后至于混炼机中混炼10min，开炼机的温度控制在55℃，辊距控制在1.2mm，混炼后下片，下片的胶料厚度控制在0.8mm，制得改性胶粉，然后送入离子注入机中注入碳离子，得到改性橡胶；所述改性剂中各成分的质量配比为叔丁基苯酚甲醛树脂:顺丁烯二酸酐:超微细滑石粉:偏高岭土基＝3:2:3:1。
4)低温研磨：将步骤3)处理的改性橡胶经立式砂磨机高速研磨后，置于-5℃下冷却7min，然后进行二次研磨3min，紧接着将低温研磨的橡胶屑粒在双辊开炼机上添加化学反应剂别罗勒烯醇、对甲苯磺酸和异氟尔酮进行脱硫；所述别罗勒烯醇、对甲苯磺酸和异氟尔酮的体积比为5:4:1。
5)挤出：将上述处理的胶粒在30℃下预热4min后，晾置3min，然后分别置于60℃、50℃和75℃下均匀热处理，然后在保护性气氛中进行65℃的保温1h的均匀化处理，并在温度为60℃、挤压比为16:1的条件下进行保温挤压1h；然后加入挤出机中进行挤出、再造粒；挤出机的螺杆压缩段的挤压剪切力使废胶粉的硫化键发生大量断裂，压缩段的加热温度为170℃，通过加热时间为6min。
6)模具成型：将步骤5)处理的橡胶送入微波辐射装置中加入RV橡胶再生剂进行活化处理，得活化处理物，所述微波装置的辐射微波频率为2500赫兹，功率为900W，辐照时间为3min；然后将活化处理物与RRM橡胶再生剂混匀后经模具压模成型，冷却、牵引、切割得到新的轮胎。
实施例2
一种废旧矿山机械轮胎的再利用方法，包括如下步骤：
1)粉碎：采用拉伸强度35MPa，扯断伸长率350％的废旧机械轮胎，置于温度为-2℃的环境中放置27min后，置于粉碎机中，粉碎至粒径为60目，粉碎成粉末，然后将轮胎橡胶粉末与脱硫剂、芳烃油混匀密封，再在开炼机中塑炼之后，下料并粉碎，得到脱硫轮胎橡胶粉末。
2)强力磁选：将步骤1)处理的橡胶粉末至于湿式电磁强磁选机中进行进行分离，所述磁场强度为15500高斯，矿浆流速为1.9cm/s。
3)改性：将上述处理的橡胶粉末通过螺杆挤出机的加料装置将加入改性剂对叔丁基苯酚甲醛树脂、顺丁烯二酸酐、超微细滑石粉和偏高岭土基改性剂一起加入螺杆挤出机中加热，加热温度为115℃，时间为5min；随后至于混炼机中混炼10min，开炼机的温度控制在58℃，辊距控制在1.3mm，混炼后下片，下片的胶料厚度控制在0.8mm，制得改性胶粉，然后送入离子注入机中注入碳离子，得到改性橡胶；所述改性剂中各成分的质量配比为叔丁基苯酚甲醛树脂:顺丁烯二酸酐:超微细滑石粉:偏高岭土基＝4:2:3:1。
4)低温研磨：将步骤3)处理的改性橡胶经立式砂磨机高速研磨后，置于-3℃下冷却8min，然后进行二次研磨4min，紧接着将低温研磨的橡胶屑粒在双辊开炼机上添加化学反应剂别罗勒烯醇、对甲苯磺酸和异氟尔酮进行脱硫；所述别罗勒烯醇、对甲苯磺酸和异氟尔酮的体积比为7:6:1。
5)挤出：将上述处理的胶粒在35℃下预热6min后，晾置3min，然后分别置于65℃、52℃和76℃下均匀热处理，然后在保护性气氛中进行65℃的保温1.5h的均匀化处理，并在温度为65℃、挤压比为23:1的条件下进行保温挤压1.5h；然后加入挤出机中进行挤出、再造粒；挤出机的螺杆压缩段的挤压剪切力使废胶粉的硫化键发生大量断裂，压缩段的加热温度为172℃，通过加热时间为8min。
6)模具成型：将步骤5)处理的橡胶送入微波辐射装置中加入RV橡胶再生剂进行活化处理，得活化处理物，所述微波装置的辐射微波频率为2520赫兹，功率为1000W，辐照时间为3min；然后将活化处理物与RRM橡胶再生剂混匀后经模具压模成型，冷却、牵引、切割得到新的轮胎。
实施例3
一种废旧矿山机械轮胎的再利用方法，包括如下步骤：
1)粉碎：采用拉伸强度40MPa，扯断伸长率400％的废旧机械轮胎，置于温度为-1℃的环境中放置30min后，置于粉碎机中，粉碎至粒径为60目，粉碎成粉末，然后将轮胎橡胶粉末与脱硫剂、芳烃油混匀密封，再在开炼机中塑炼之后，下料并粉碎，得到脱硫轮胎橡胶粉末。
2)强力磁选：将步骤1)处理的橡胶粉末至于湿式电磁强磁选机中进行进行分离，所述磁场强度为16000高斯，矿浆流速为2.0cm/s。
3)改性：将上述处理的橡胶粉末通过螺杆挤出机的加料装置将加入改性剂对叔丁基苯酚甲醛树脂、顺丁烯二酸酐、超微细滑石粉和偏高岭土基改性剂一起加入螺杆挤出机中加热，加热温度为120℃，时间为6min；随后至于混炼机中混炼10min，开炼机的温度控制在60℃，辊距控制在1.4mm，混炼后下片，下片的胶料厚度控制在0.8mm，制得改性胶粉，然后送入离子注入机中注入碳离子，得到改性橡胶；所述改性剂中各成分的质量配比为叔丁基苯酚甲醛树脂:顺丁烯二酸酐:超微细滑石粉:偏高岭土基＝6:3:4:2。
4)低温研磨：将步骤3)处理的改性橡胶经立式砂磨机高速研磨后，置于-1℃下冷却10min，然后进行二次研磨6min，紧接着将低温研磨的橡胶屑粒在双辊开炼机上添加化学反应剂别罗勒烯醇、对甲苯磺酸和异氟尔酮进行脱硫；所述别罗勒烯醇、对甲苯磺酸和异氟尔酮的体积比为8:7:1。
5)挤出：将上述处理的胶粒在40℃下预热7min后，晾置4min，然后分别置于70℃、55℃和80℃下均匀热处理，然后在保护性气氛中进行65℃的保温2h的均匀化处理，并在温度为70℃、挤压比为27:1的条件下进行保温挤压2h；然后加入挤出机中进行挤出、再造粒；挤出机的螺杆压缩段的挤压剪切力使废胶粉的硫化键发生大量断裂，压缩段的加热温度为175℃，通过加热时间为10min。
6)模具成型：将步骤5)处理的橡胶送入微波辐射装置中加入RV橡胶再生剂进行活化处理，得活化处理物，所述微波装置的辐射微波频率为2550赫兹，功率为1100W，辐照时间为4min；然后将活化处理物与RRM橡胶再生剂混匀后经模具压模成型，冷却、牵引、切割得到新的轮胎。
实验例
本发明中以专利公开号CN107141507A的一种废旧轮胎的再造方法及制备方法为对比文件，检测各物理性能指标如表1所示：
由表1可知，本发明的废旧轮胎再利用，各物理性能指标优越，其中邵氏硬度为78～81，拉伸强度为27.3～27.9MPa，拉伸率为480％～486％，撕裂强度为50.1～50.7KN/M，使用寿命5～5年半，杂质成分不到0.03％。
本发明可用其他的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概述。无论从哪一点来看，本发明的上述实施方案都只能认为是对本发明的说明而不能限制本发明，权利要求书指出了本发明的范围，因此，在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应认为是包括在权利要求书范围之内。

Claims (3)

1.一种废旧矿山机械轮胎的再利用方法，其特征在于包括如下步骤：
1)粉碎：采用拉伸强度30～40MPa，扯断伸长率300％～400％的废旧机械轮胎，置于温度为-4～-1℃的环境中放置25～30min后，置于粉碎机中，粉碎至粒径为60目，粉碎成粉末，然后将轮胎橡胶粉末与脱硫剂、芳烃油混匀密封，再在开炼机中塑炼之后，下料并粉碎，得到脱硫轮胎橡胶粉末；
2)强力磁选：将步骤1)处理的橡胶粉末至于湿式电磁强磁选机中进行进行分离，所述磁场强度为15000～16000高斯，矿浆流速为1.8cm/s～2.0cm/s；
3)改性：将上述处理的橡胶粉末通过螺杆挤出机的加料装置将加入改性剂对叔丁基苯酚甲醛树脂、顺丁烯二酸酐、超微细滑石粉和偏高岭土基改性剂一起加入螺杆挤出机中加热，加热温度为110～120℃，时间为4～6min；随后至于混炼机中混炼10min，开炼机的温度控制在55～60℃，辊距控制在1.2～1.4mm，混炼后下片，下片的胶料厚度控制在0.8mm，制得改性胶粉，然后送入离子注入机中注入碳离子，得到改性橡胶；
4)低温研磨：将步骤3)处理的改性橡胶经立式砂磨机高速研磨后，置于-5～-1℃下冷却7～10min，然后进行二次研磨3～6min，紧接着将低温研磨的橡胶屑粒在双辊开炼机上添加化学反应剂别罗勒烯醇、对甲苯磺酸和异氟尔酮进行脱硫；
5)挤出：将上述处理的胶粒在30～40℃下预热4～7min后，晾置3～4min，然后分别置于60～70℃、50～55℃和75～80℃下均匀热处理，然后在保护性气氛中进行65℃的保温1～2h的均匀化处理，并在温度为60～70℃、挤压比为16～27:1的条件下进行保温挤压1～2h；然后加入挤出机中进行挤出、再造粒；挤出机的螺杆压缩段的挤压剪切力使废胶粉的硫化键发生大量断裂，压缩段的加热温度为170～175℃，通过加热时间为6～10min；
6)模具成型：将步骤5)处理的橡胶送入微波辐射装置中加入RV橡胶再生剂进行活化处理，得活化处理物，所述微波装置的辐射微波频率为2500～2550赫兹，功率为900～1100W，辐照时间为3～4min；然后将活化处理物与RRM橡胶再生剂混匀后经模具压模成型，冷却、牵引、切割得到新的轮胎。
2.根据权利要求1所述的一种废旧矿山机械轮胎的再利用方法，其特征在于所述步骤3)中改性剂中各成分的质量配比为叔丁基苯酚甲醛树脂:顺丁烯二酸酐:超微细滑石粉:偏高岭土基＝3～6:2～3:3～4:1～2。
3.根据权利要求1所述的一种废旧矿山机械轮胎的再利用方法，其特征在于所述步骤4)中别罗勒烯醇、对甲苯磺酸和异氟尔酮的体积比为5～8:4～7:1。
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