DD301452A7

DD301452A7 - METHOD FOR REPLASTING ALUMINUM RUBBER

Info

Publication number: DD301452A7
Application number: DD31417088A
Authority: DD
Original assignee: Fuerstenwalde Reifen Veb K
Priority date: 1988-03-30
Filing date: 1988-03-30
Publication date: 1993-02-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Replastizierung von Altgummi. Der in großen Mengen anfallende Altgummi soll mit zeitlich und energetisch geringem Aufwand so replastiziert werden, daß der Einsatz in hochwertigen Gummierzeugnissen, wie z.B. für Reifenmischungen, durch Beibehaltung der Elastomer-Molekülstruktur erfolgen kann. Gemäß Erfindung wird Altgummimehl mit einer Korngröße von 1 - 2 mm unter Verwendung von Weichmachern, Devulkanisationsmitteln und Aktivatoren in einem speziell ausgelegten Doppelschneckenextruder im Temperaturbereich von 65 - 100 Grad C einer mechano-chemischen Reaktion unterzogen.{Altgummi; Replastizierung; Wiedereinsatz; Gummierzeugnisse; Doppelschneckenextruder; Molekülstruktur}The invention relates to a process for the replication of waste rubber. The waste rubber produced in large quantities should be replasticized with little expenditure of time and energy in such a way that the use in high-quality rubber products, such for tire blends, by maintaining the elastomeric molecular structure. According to the invention, scrap rubber having a grain size of 1 - 2 mm is subjected to a mechano-chemical reaction using plasticizers, devulcanizing agents and activators in a specially designed twin-screw extruder in the temperature range of 65-100 ° C. Replastizierung; Reuse; Rubber products; Twin-screw extruder; Molecular structure}

Description

Characteristic of the known state of the art

Bekannte Verfahren gehen davon aus, daß der Altgummi vorzerkleinert wird, mit Weichmachern und Chemikalien versetzt und einer thermischen Behandlung bis zu 2Std. bei ca. 160⁰C ausgesetzt wird. Diese thermische Behandlung erfolgt größtenteils in oxydierender Atmosphäre.Known methods assume that the waste rubber is pre-shredded, mixed with plasticizers and chemicals and a thermal treatment up to 2 hours. is exposed at about 160 ⁰ C. This thermal treatment is largely in an oxidizing atmosphere.

Der Nachteil dieser Verfahren besteht darin, daß bei derthermisch-oxydativen Einwirkung die Elastomer-Molekülketten weitgehend zerstört werden, wodurch die elastischen Eigenschaften des Altgummis verlorengehen und derartig aufbereiteter Altgummi nur in geringen Mengen in hochwertigen elastischen Produkten oder für minderwertige Anwendungsfälle eingesetzt werden kann. Zur Schonung des Altgummis wurden auch Entwicklungen durchgeführt, unter Inertgasatmosphäre thermisch zu replastizieren.The disadvantage of this method is that in derthermisch-oxidative action the elastomeric molecular chains are largely destroyed, whereby the elastic properties of the waste rubber lost and such recycled waste rubber can be used only in small quantities in high-quality elastic products or inferior applications. To protect the waste rubber, developments were also carried out to thermally replicate under an inert gas atmosphere.

Diese Verfahren sind sehr kostenintensiv, die Qualitätsverbesserungen halten sich in Grenzen, weil auch hierbei hohe Temperaturen für die Replastizierung erforderlich sind.These processes are very costly, the quality improvements are limited, because in this case high temperatures are required for the replasticization.

Gemäß DD-AP 148 500 erfolgt die chemische Replastizierung von Altgummi unter Verwendung von Weichmachern und reduzierenden Chemikalien in hochtourigen Kreiselmischern. Der zerkleinerte Altgummi, der in kleinen Teilchen von höchstens 1 mm vorliegt, wird mit Hilfe chemischer Reduktionsmittel abgebaut. Dies erfolgt in einer festen Phase bei Temperaturen um 100°C, vorzugsweise bei 80⁰C, durch Umrühren in einem Pulvermischer, bis das Reduktionsmittel im wesentlichen vollständig reagiert hat. Dieser Vorgang dauert ca. 30 min. Ohne zusätzliche mechanische Nachbearbeitung kann der replastizierte Altgummi verwendet werden. Nachteilig hierbei ist jedoch, daß der Altgummi auf eine Teilchengröße kleiner als 1 mm vorzerkleinert werden muß, was mit einem hohen Aufwand verbunden ist und nur durch kryogene Vormahlung zu erreichen ist. Diese geringe Korngröße ist notwendig, weil die Eindringtiefe der Reduktionsmittel in die Altgummiteilchen gering ist. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahren ist, daß die Replastizierung diskontinuierlich erfolgt.According to DD-AP 148 500, chemical replication of waste rubber is accomplished using plasticizers and reducing chemicals in high speed rotary mixers. The crushed waste rubber, which is present in small particles of at most 1 mm, is degraded by means of chemical reducing agents. This is done in a solid phase at temperatures around 100 ° C, preferably at 80 ⁰ C, by stirring in a powder mixer until the reducing agent has substantially completely reacted. This process takes about 30 minutes. Without additional mechanical post-processing, the replicated waste rubber can be used. The disadvantage here, however, is that the waste rubber must be pre-shredded to a particle size smaller than 1 mm, which is associated with high costs and can only be achieved by cryogenic Vormahlung. This small grain size is necessary because the penetration depth of the reducing agent in the waste rubber particles is low. Another disadvantage of this method is that the replication is discontinuous.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, mit geringem Zerkleinerungsaufwand ein Replastikat herzustellen.The aim of the invention is to produce a replicate with little crushing effort.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, die Eindringtiefe der Chemikalien mittels mechanischer Maßnahmen zu gewährleisten. Gelöst wird diese Aufgabe, indem ein Doppelschneckenextruder mit Altgummi der Teilchengröße bis maximal 4mm beschickt wird. Dieser Altgummi ist mit bekannten flüssigen Weichmachern, Devulkanisationsmitteln und Aktivatoren vermischt. Der Doppelschneckenextruder ist dabei wie folgt gestaltet:The object of the invention is to ensure the penetration depth of the chemicals by means of mechanical measures. This problem is solved by feeding a twin-screw extruder with waste rubber with a particle size of up to 4mm. This waste rubber is mixed with known liquid plasticizers, devulcanization agents and activators. The twin-screw extruder is designed as follows:

- die Schneckenlänge beträgt mindestens 20 D und maximal 35 D;- the screw length is at least 20 D and a maximum of 35 D;

- im Bereich 40% bis 60% der Schneckenlänge ist ein kombinierter Misch- und Knetsatz aus Dreiecksknetscheiben mit Rechtsund Linkssteigung angeordnet.- In the range 40% to 60% of the screw length, a combined mixing and kneading set of triangular kneading discs with right and left slope is arranged.

Die Temperaturführung erfolgt dabei folgendermaßen:The temperature control is carried out as follows:

- im Bereich der Einzugszone auf 80-120⁰C;- in the area of the intake zone to 80-120 ⁰ C;

- im Bereich des Knetsatzes 100-120⁰C und- In the range of Knetsatzes 100-120 ⁰ C and

- im Bereich des Austritts stufenweise Regelung auf die Austrittstemperatur von 40-65⁰C.- in the area of the outlet stepwise control to the outlet temperature of 40-65 ⁰ C.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment.

lneinerDoppelwellenknetmaschinewirddervorzerkleinerteAltgummimit10%, bezogen auf die Altgummimenge, hochpolaren flüssigen Weichmachern, bestehend aus ungesättigten Karbonsäuren und Harzsäuren, 1 % Mercaptobenzothiazol, 0,5% Guanidin und 2% Zinkoxyd, intensiv vorgemischt.In a twin-shaft kneader, the pre-shredded rubber is intensively premixed with 10%, based on the amount of scrap rubber, of highly polar liquid softeners consisting of unsaturated carboxylic acids and resin acids, 1% mercaptobenzothiazole, 0.5% guanidine and 2% zinc oxide.

Dieses Gemisch gelangt in einem Gleichlauf-Doppelschneckenextruder, in dem die Replastizierung des Altgummis erfolgt. Die Schneckendurchmesser betragen 90mm. Die Schneckenlänge beträgt mindestens 25 D, vorzugsweise 35D. DieTemperaturführung ist in den verschiedenen Schneckenzonen gemäß Erfindung zu regeln. In dem Bereich 0-15D sind doppelgängige Schneckenelemente mit einer abnehmenden Steigung von 144mm bis 100mm angeordnet. Im Bereich 15-20D ist ein kombinierter Misch- und Knetblock angeordnet, bestehend aus Dreiecksknetscheiben 4mm χ 20mm linkssteigend und 4 mm χ 40 mm rechtssteigend. An diese Knetblockkombination schließen sich wieder doppelgängige Schneckenelemente mit abnehmender Steigung von 144mm bis 100mm bis zum Austrag an.This mixture enters a synchronous twin-screw extruder in which the replacements of the waste rubber takes place. The screw diameter is 90mm. The screw length is at least 25 D, preferably 35 D. The temperature control is to be regulated in the different screw zones according to the invention. In the range 0-15D double-flighted screw elements with a decreasing pitch of 144mm to 100mm are arranged. In the area 15-20D a combined mixing and kneading block is arranged, consisting of triangular kneading discs 4mm χ 20mm left-hand and 4 mm χ 40 mm right-hand. This kneading block combination is again followed by double-flighted screw elements with decreasing pitch from 144mm to 100mm until discharge.

Die Temperaturführung über die Schneckenlänge wird wie folgt eingestellt: Im Bereich 0—20 D wird der Schneckenzylinder auf 80—120⁰C, vorzugsweise 100⁰C, geregelt. Nachdem Knetblock treten erhöhte Temperaturen auf. Im Bereich 20-35 D wird der Schneckenzylinder stufenweise bis auf ca. 30-65⁰C heruntergekühlt, so daß die Austrittstemperatur des Replastikates diesem Bereich entspricht. Die Beschickung des Extruders wird mit einer stufenlos regelbaren Dosierschnecke eingestellt. Die Drehzahl der Dosierschnecke beträgt 15-30 U min"¹, vorzugsweise 23 U min"¹. Der Durchsatz beträgt 200-250kg/h. Die optimale Drehzahl der Doppelschnecke beträgt 80-150U min"¹, vorzugsweise 120U min"¹.The temperature control over the screw length is set as follows: In the range 0-20 D, the screw cylinder to 80-120 ⁰ C, preferably 100 ⁰ C, regulated. After kneading block, elevated temperatures occur. In the range 20-35 D, the screw cylinder is gradually cooled down to about 30-65 ⁰ C, so that the outlet temperature of the replica corresponds to this area. The feed of the extruder is adjusted with a continuously variable dosing screw. The speed of the metering screw is 15-30 rpm " ¹ , preferably 23 rpm" ¹ . The throughput is 200-250kg / h. The optimum speed of the twin screw is 80-150 rpm " ¹ , preferably 120 rpm" ¹ .

Die Stromaufnahme der Extruderschnecken beträgt während des Betriebes bei optimaler Verarbeitung des Produktes 0,1 -0,2 kA, vorzugsweise 0,15 kA.The power consumption of the extruder screws during operation with optimum processing of the product 0.1 -0.2 kA, preferably 0.15 kA.

Ausführungsvarianten I IlVariants I Il

Extruderspezifikation: Schneckendurchmesser (mm) L/D-Verhältnis SchneckendrehrichtungExtruder specification: Screw diameter (mm) L / D ratio Screw rotation direction 90 35 Gleichlauf90 35 Synchronization 125 20 Gegenlauf125 20 mating 9,5 390 14,29.5 390 14.2 ohneReplastikatohneReplastikat Kennwerte des Replastikates beiCharacteristics of the replica 11,5 460 16,411.5 460 16.4 20% Einsatz in Frischmischung (Protektor)20% use in fresh mixture (protector) Festigkeit (MPa) Dehnung(%) Weiterreißwiderstand (kN/m)Strength (MPa) Elongation (%) Tear resistance (kN / m) 11,0 480 17,711.0 480 17.7

Die in der Ausführungsvariante I erreichten Kennwerte entsprechen den äquivalenten Rohstoffeigenschaften der Frischmischung.The characteristic values achieved in embodiment variant I correspond to the equivalent raw material properties of the fresh mixture.

Claims

A process for replicating waste rubber using liquid plasticizers, devulcanizing agents and activators, wherein the waste rubber is used in comminuted form, characterized in that waste rubber is used in a maximum grain size of 4mm and the process of replicating is carried out by means of a co-rotating twin-screw extruder the twin screw has a total length of 35 D, from a screw length of 15 D a combined mixing and kneading set of Dreiecksknetscheiben with right and left slope is arranged and the temperature in the range to 2OD at 80-120 ⁰ C in the range 20-35 D stepwise is regulated to an outlet temperature of about 40 ⁰ C to a maximum of 65 ° C.

Field of application of the invention

The invention relates to a process for the replication of waste rubber, specifically protector tire rubber and similar substances, after which the already pre-shredded waste rubber is mixed with plasticizers and chemicals and replicated in a continuous process.