DE3244130A1

DE3244130A1 - Verfahren zur kontinuierlichen verarbeitung von grob granuliertem altgummi zu einem sekundaeren gummirohstoff

Info

Publication number: DE3244130A1
Application number: DE19823244130
Authority: DE
Inventors: Pavel Dipl.-Ing. 64000 Kranj Munih
Original assignee: SAVA KRANJ IND GUMIJEVIH
Current assignee: SAVA KRANJ IND GUMIJEVIH
Priority date: 1982-03-05
Filing date: 1982-11-29
Publication date: 1983-09-15
Also published as: YU42033B; JPS6049567B2; GB2116984A; FR2522583A1; GB2116984B; IT8268495A0; FR2522583B1; IT1157974B; JPS58162328A; DE3244130C2; YU48282A

Description

: .·" PATENTANWÄLTE

"ÖR.KADOR & DR. KLUNKER

K 14 805/3SW

VERFAHREN ZUR KONTINUIERLICHEN VERARBEITUNG VON GROB GRANULIERTEM ALTGUMMI ZU EINEM SEKUNDÄREN GUMMIROHSTOFF

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Verarbeitung von grob granuliertem Altgummi zu einem sekundären Gummirohstoff. 5

Die Verarbeitung von Altgummierzeugnissen, insbesondere Altreifen, stellt heute sowohl vom Standpunkt des Umweltschutzes wie auch vom Standpunkt der Energie- und der Rohstoffquellenerhaltung ein Problem dar. Bei der Verarbeitung von Gummierzeugnissen, wie z.B. Autoreifen und anderen armierten Erzeugnissen, verbleibt nach der Entfernung der Nichtgummikomponenten der Gummi allein zurück, welcher eine durch die vorherige Trennungsmethode bedingte Form und Struktur aufweist, jedoch noch nicht als sekundärer Gummirohstoff verwertbar ist. Auch Erzeugnisse, die nur aus Gummi bestehen, sind für die direkte Wiederverwertung nicht geeignet, da sie vulkanisiert sind und man sie nicht thermoplastisch verformen kann.

Man ist daher bestrebt, den Altgummi in eine für die Wiederverwendung geeignete Form zu überführen.

BAD ORIGINAL

Nach einer Methode wird der Gummi vermählen und das erhaltene Mahlgut als Füllmittel im primären Gummirohstoff eingesetzt. Wegen der Elastizität des Gummis ist das mechanische Mahlen zwecks Gewinnung des Granulats nur bis zu einer Korngröße von etwa 0,4 mm wirtschaftlich. Da sich Teilchen dieser Größe nicht homogen in den primären Rohstoff einverleiben lassen, sondern zur Ausscheidung neigen, verursachen sie Schwierigkeiten bei Verarbeitung der Gummigemische und sind nur für ^q wenig beanspruchte Erzeugnisse verwertbar.

Ein Granulat mit einer Korngröße im Mikronbereich bis etwa 75 μΐη, welches dem primären Rohstoff bis zu einer Menge von 30 % auch bei der Herstellung von Erzeugnissen,

,,- die hohen Ansprüchen genügen, zugegeben werden kann, wird durch das Vermählen von gefroreren Gummiteilchen ("kryogenes" Mahlen, z.B. W.O. Murtland, Current Trends in Scrap Rubber Recycling, Elastomers, Januar 1981, S.13-16) gewonnen, und noch feinere Teilchen, z.B. von etwa 20 μπι, werden durch das sog. "ultrafeine Mahlen" gewonnen, d.h. durch ein mechanisches Mahlen unter Zugabe von Additiven, welche die Entvulkanisierung oder andere chemische Veränderungen verursachen (z.B. US-PS 4 049 588).

Nach einer anderen Methode wird der Altgummi durch Wärmeeinwirkung und gegebenenfalls mit Reagenzien verarbeitet, was zu einer Entvulkanisierung des Gummis führt (z.B. S.R. Fix, Microwave Devulcanization of Rubber, Elastomerics, Juni 1980, S.38-40, "Reclaimator"-Verfahren aus US-PS 2 653 348 und 2 653 349), Bei extremen Bedingungen kommt es sogar zu einem pyrolytischen Abbau in gasförmige, flüssige und feste Komponenten, üblicherweise im Verhältnis

3g von etwa 1:1:1.

Gemäß der DE-PS 1 93 9 715 wird der vulkanisierte Altgummi auf eine Korngröße von etwa 4 bis 8 mm zerkleinert und anschließend in dünnen Schichten von weniger als 50 nun Dicke der Pyrolyse unter stark vermindertem Druck bis zur Vertreibung der flüchtigen Anteile unterworfen und der Pyrolyserückstand aus Ruß und Zinkoxid wird unter vermindertem Luftzutritt abgekühlt. Das erhaltene Produkt wird als hochverstärkender Füllstoff in Kautschukmischungen eingesetzt. Wegen der Arbeit unter IQ stark vermindertem Druck ist dieses Verfahren für die Anwendung im Betrieb wenig geeignet.

Obwohl es bisher nicht an zahlreichen Vorschlägen zur Verarbeitung und Wiederverwertung von Altgummi als sekundärem Rohstoff gefehlt hat, haben sich diese in der Praxis kaum bewährt. So hat sich z.B. das U.S. Department of Energy die Aufgabe gestellt, daß bis zum Jahre 1987 in alle Gummierzeugnisse etwa 5 % recyclierter Gummi eingearbeitet werden sollen (W.O. Murtland, Current Trends in Scrap Rubber Recycling, Elastamerics, Januar 1981, S. 13).

Die bisherigen Verfahren sind nämlich entweder unwirtschaftlich (z.B. kryogenes Mahlen unter Ver-Wendung von flüssigem N») oder ergeben, wie z.B. das mechanische Mahlen, Endprodukte, die für den Einbau in hochwertige Erzeugnisse nicht geeignet sind. In einigen Fällen sind sie auch spezifisch auf einen bestimmten Rohstoff eingeschränkt, so die Mikrowellenentvulkanisierung nur auf einen Altgummi, welcher eine genügende Menge an polaren Gruppen oder Komponenten enthält.

Es wurde nun gefunden, daß man die Nachteile der bisher bekannten Methoden umgehen und auf eine kontinuierliche, technologisch unaufwendige und wirt-

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Ι schaftliche Weise den Altgummi zu einem hochwertigen sekundären Gummirohstoff verarbeiten kann, wenn man den grob granulierten Altgummi unter bestimmten, spezifischen Bedingungen schnell erhitzt, d.h. einer Thermo- oder Wärmeschock-Behandlung unterwirft.

Das erfindungsmäßige Verfahren wird derart ausgeführt, daß grob granulierter Altgummi mit einer Teilchengröße von 0,5 bis 15 mm, vorzugsweise etwa

IQ 4 bis 6 mm, in einer Schicht, deren Höhe die größte Dimension des einzelnen Kornes nicht übersteigen soll, in Abhängigkeit von der Größe der Teilchen und der gewünschten Struktur des Produktes, im Laufe von 5 bis 200 Sekunden, vorzugsweise etwa

^5 3 0 bis 60 Sekunden, bei einer Temperatur von 20 0⁰C bis 900⁰C, vorzugsweise 600⁰C bis 800⁰C, unter Sauerstoffausschluß einer Wärmeschock-Behandlung unterworfen wird.

In der Praxis wird derart verfahren, daß man das Ausgangsgranulat kontinuierlich auf eine auf höchstens 900⁰C erhitzte Metallplatte zuführt, wo es dem Wärmeschock im oben angeführten Zeitraum von 5 bis 200 Sekunden ausgesetzt wird. Dabei entweichen die flüchtigen Komponenten des Gummis, das Material karbonisiert von der Oberfläche zur Mitte der Körner und im Inneren der Körner kommt es zu einer thermischen Zersetzung. Wegen der entstehenden entflammbaren flüchtigen Produkte soll unter Sauerstoffausschluß gearbeitet werden. Das wird in der Praxis sehr vorteilhaft dadurch erzielt, daß z.B. in einem Kanal, dessen innerer Durchmesser nur wenig größer als der Durchmesser des dosierten Materials ist, die Wärmeschock-Behandlung durchgeführt wird.

Nach beendeter Wärmebehandlung werden die anfallenden Teilchen kontinuierlich von der Platte entfernt und weiter nach bekannten Methoden in Abhängigkeit von den Struktureigenschaften des erhaltenen Produktes weiterverarbeitet.

Das Verfahren kann bis zur vollständigen Karbonisierung der Körner ausgeführt werden, was ein mechanisches Vermählen des anfallenden karbonisierten Granulats zu feinsten Körnern, sogar kleiner als 0,1yum, ermöglicht, wobei sich diese als Aktivfüllstoffe in der Gummiindustrie auch bei hochbeanspruchten Erzeugnissen sehr gut bewähren. Die erzielte Qualität ist mit den verstärkenden Wirkungen, welche dem Gummi durch die Zugabe von Ofenruß Typ FEF-SRF (N 550 - N 660) vermittelt werden, vergleichbar.

nan kann jedoch auch mildere Wärmebehandlungsparameter wählen, so daß im Endprodukt die Plastifikatoreigenschaften überwiegen. Auch dieses Material kann dem primären Gummirohstoff ähnlich wie das Regenerat zugegeben werden, wobei die Zusammensetzung der Mischung den geforderten Eigenschaften der Erzeugnisse angepaßt sein soll.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Verarbeitung von praktisch jeder Art von Altgummi bis zur optimalen Aufarbeitungs~ ! stufe in Abhängigkeit vom Elastomergehalt und dem Verwendungszweck*'

Bei Versuchen wurde gefunden, daß sich die gemäß dem vorliegender Verarbeitungsverfahren erhaltenen Gummirohstoffe auch sehr vorteilhaft während der Phase der Verformung der Halbfabrikate erwiesen haben, da auch bei der Spritzverformung eine hochwertige Oberfläche und Dimensionsstabilität des Halbfabrikats erzielt wurden.

Das erfindungsmäßige Verfahren weist im Vergleich mit dem Stand der Technik auch den Vorteil auf, dass es etwa zwei Drittel eines festen Produktes, bezogen auf das Ausgangsgranulat, ergibt, die .bisher bekannten jedoch kaum ein Drittel.

Die Erfindung soll durch die folgenden Beispiele erläutert, jedoch in keiner Weise eingeschränkt werden.

BAD ORIGINAL

324413Ό

Beispiel 1

Verarbeitung von Altgummi

Der Gummi aus Altreifen wurde in einer Hackmaschine in 2 bis 6 mm

ρ grosse Teilchen zerkleinert und auf eine 0, 3-m grosse, auf etwa 700°G erwärmte Stahlplatte handverteilt und etwa 40 Sekunden unter Sauerstoffausschluß erhitzt. Die Kapazität der Anlage betrug etwa 0,3 kg/min.

Beispiel 2

Das gemäß Beispiel 1 erhaltene Material wurde auf Raumtemperatur abgekühlt und anschließend durch ein ASTM 9 Sieb, welches öffnungen von lichter Weite von 1,981 mm aufwies, gesiebt, wobei der feinere karbonisierte Anteil vom gröberen plastischen Anteil getrennt wurde.

2.1 Prüfung des karbonisierten Anteils

Der k'arboniserte Anteil wurde in einer Kugelmühle vermählen, durch ein ASTM I70 Sieb (lichte Weite der öffnungen 88 ,um) gesiebt und mit den folgenden Bestandteilen vermischt, wobei sich die folgende Prüfmischung ergab:

karbonisierter Anteil (gemäß der Erfindung) 50 Massenteile

SBR I5OÖ 100

Zinkoxid ' 3 "

Stearinsäure 2 "

Aromatenöl 10

CBS/DPG 1,7 "

Schwefel 1,7 "

&B3 = Styrolbutadiengummi

CBS = Cyclohexylbenzthiazylsulfenamid DPG = Diphenylguanidin

Dann wurde eine Vergleichsmischung hergestellt, in welcher anstatt des gemäß dem vorliegenden Verfahren hergestellten Produktes 50 Massenteile des herkömmlichen Rußes N-?62 eingesetzt wurden, die übrigen Bestandteile jedoch identisch wie in der obigen Mischung waren.

BAD ORIGINAL

In der folgenden Tabelle I wird ein Vergleich zwischen einer Mischung, welche das erfindungsgemäß hergestellte karbonisierte Material enthält, und einer Mischung, welche herkömmlichen Ruß enthält, aufgestellt.

TABELLE I

Herkömmlichen Erfindungsgemäß

Ruß enthaltende karbonisiertes Materia]

Mischung enthaltende Mischung

Dichte (kg/m⁵) 1150 1120

Härte (⁰ShA) 54 50

Modul 100 % (MPa) 1,4 1,4

Dehnfestigkeit (MPa) 12,5 10,0

Dehnung (%) 600 800

Rückprallelastizität (%) 44

2.2 Prüfung des plastischen Anteils Für diese Prüfung wurde eine hochwertige Gummimischung der

folgenden Zusammensetzung mit bis zu 30 Mass.-% des plastischen Anteils, welcher beim Sieben des gemäß Beispiel 1 erhaltenen Materials als Siebrückstand auf einem ASTM 9 Sieb (lichte Weite der öffnungen 1,981 mm) verblieb, als Streckmittels versetzt.

Zusammensetzung der Gummimischung

NR/SBR 70/30 Massenteile

Russ N 220 45,0

Aromatenöl 5,0 "

Zinkoxid 3,0

Stearinsäure 2,0

mikrokristalliner Wachs 2,0 "

Cyclohexylbenzthiazylsulfenamid 1,5 " "

Schwefel 1,5 "

BAD ORIGINAL .

TABELLE II

Mischling NR/BR (Massenteile) Plastischer Anteil (Masnenteile)

Dichte (kg/m⁵) Härte (⁰ShA) Modul 100 % (MPa) Dehnfestigkeit MPa) Dehnung (%) Rückprallelastizität (%)

100	100	100	100
0	10	20	30
1130	1140	1140	1150
62	62	62	61
2,0	1,	8 1,6	1,4
22,0	18,	0 15,0	12,0
5OO	5OO	540	540
35	30	2?	25

15

20

25

30

35

BAD ORIGINAL

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur kontinuierlichen Verarbeitung von tgummi zu einem sekundären Gummirohstoff, bei dem der Altgummi zu einem grob granuliertem Altgummi mit einer Teilchengröße von 0,5 bis 15 mm, vorzugsweise 4 bis 6 mm, zerkleinert wird_/ dadurch gekennzeichnet, daß der grob granulierte Altgummi unter Sauerstoffausschluß bei einer Temperatur von 200 bis 900⁰C, vorzugsweise 600 bis 800⁰C, 5 bis 200 Sekunden,- vorzugsweise 30 bis 60 Sekunden, in Abhängigkeit von der Größe der Teilchen und der erwünschten Struktur des Produktes einer Wärmeschockbehandlung unterworfen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der grob granulierte Altgummi bei der Wärmeschockbehandlung in Form einer Schicht vorliegt, deren Höhe die größte Dimension der einzelnen Teilchen des Granulats nicht übersteigt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die WärmeSchockbehandlung auf einer entsprechend erhitzten Metallplatte erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeschockbehandlung in einem Kanal erfolgt, dessen innerer Durchmesser nur wenig größer als der Durchmesser des zugeführten granulierten Altgummis ist.