RU2004978C1 - Способ отделени металлокорда и измельчени полой оболочки из композитного материала - Google Patents

Abstract

Применение: в резинотехнической и нефтехимической промышленности. Сущность изобретени : в способе отделени  металлокорда и измельчени  полой оболочки из композитного материала, преимущественно транспортной покрышки накладывают слой ВВ между поверхност ми двух частей покрышек при соотношении их суммарной массы к массе ВВ от 2 до 45 и помещают их в камеру. 1 злф-лы, Зил.

Description

|§

Изобретение относитс  к резинотехнической и нефтехимической промышленности , а также к тем отрасл м, которые занимаютс  утилизацией амортизированных автомобильных покрышек (шин) и отходов (браков) их производства.

Известен способ получени  резиновой крошки из покрышки и отделени  от нее металлокорда, который выполн ют по следующей технологии 1. Из покрышки выре- зают бортовые кольца, разрезают покрышки на несколько частей механическими ножницами и на первой стадии дроб- лени  измельчают на четырех последовательно работающих дробильных вальцах. Материал, прошедший вальцы, после магнитной сепарации подвергаетс  фракционированию. Крупные куски резины возвращаютс  на домол (на третьи вальцы). Более мелка  фракци  (16 ... 20 мм) после магнитной сепарации далее измельчаетс  по схеме, прин той дл  получени  резиновой крошки из покрышек с текстильным кордом . Необходима  степень очистки конечного продукта от металла достигаетс  путем многократной магнитной сепарации.

Недостатком такой технологии  вл етс  сложность и низкое качество отделени  металлических элементов от резины вследствие того, что металлокорд измельчаетс  совместно с резиной, и при этом металлические элементы внедр ютс  в резину. По этой технологии практически невозможно получать резиновую крошку высокой дисперсности (дес тые и сотые доли мм). Тех-- нологи  требует сложного оборудовани ,  вл етс  трудо- и энергоемкой, имеет низкую производительность.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению  вл етс  способ измельчени  материала типа полых объемных тел 2. Способ осуществлен следующим образом. На подготовленную рабочую площадку устанавливают полое объемное тело с оболочкой из отвержденного композита на основе армирующего полимерного и св зующего композитного материала. На наружной и внутренней поверхности формируют шнуровые зар ды путем наложени  и прикреплени  к поверхности. Шнуровые зар ды формируют по винтовым спирал м с определенным шагом по наружной поверхности с наклоном в одну сторону, на внутренней поверхности - в противоположную сторону так, что их перекрещивание образует ромбовидные участки фрагментов требуемых размеров. Шпуровые зар ды на наружной и внутренней поверхност х выбирают равной длины и сечени . Затем производ т одновременный подрыв шнуровых зар дов так, что при этом образуетс  взрыв характерного счетного типа, у которого направление взрыва наружных витков действует во

внутрь объема, а внутренних витков - наружу со стороны внутренней полости. Происходит синхронное перерубание и разрушение материала оболочки в противоположных направлени х на ромбовидные

фракции, которые после взрыва складируютс  на рабочей площадке и подаютс  с нее в дробилку специальными механическими средствами. Преимуществом способа  вл етс  обеспечение, по сравнению с сущест5 вующими технологи ми, измельчени  специальными механическими средствами, высокопроизводительной, менее трудо- и энергоемкой технологии грубого дроблени  (20 ... 50 мм) полой оболочки из композитно0 го материала.

Недостатком способа  вл етс  недостаточно высока  степень измельчени  композитного материала, необходимость дальнейшего измельчени  его в специаль5 ных механических дробилках, а также невозможность этим способом отделени  нежелательных в процессе дальнейшего механического измельчени  и использовани  композитной крошки металлических арми0 рующих элементов, которые могут содержатьс  в материале оболочки. Недостатком способа  вл етс  также трудность сбора измельченного материала и св занные с этим потери продукции, так как значительна 

5 часть кусков после подрыва будет выбрасыватьс  за пределы рабочей площадки. Кроме того, это снижает безопасность проведени  способа.

Целью изобретени   вл етс  устране0 ние основных недостатков известного технического решени , а именно, более полное отделение металлического корда от резиновой части, расширение интервала и повышение степени ее измельчени .

5 Поставленна  цель достигаетс  благодар  тому, что в предлагаемом способе отделени  металлокорда и измельчени  транспортной покрышки из композитного материала на основе полимерного св зую0 щего и армирующего волокна, преимущественно автотранспортной резиновой покрышки с металлическим кордом, заключающемс  в формировании на поверхности покрышки наложенного зар да ВВ и после5 дующем его подрыве, между двум  протекторными част ми покрышек общей массой М формируют слой В В массой m при соотношении NHVI/m от 2 до 45, подготовленный таким образом пакет помещают в камеру и производ т подрыв зар да ВВ,

причем при N от 2 до 9 камеру предварительно вакуумируют.

На фиг. 1-3 даны схемы осуществлени  предлагаемого способа.

Способ осуществл ют следующим образом .

Предварительно из автопокрышки вырезаютс  борта и основна  часть боковин (фиг. 1). Оставша с  протекторна  часть (ПЧ) автопокрышки с примыкающими к ней с двух сторон полосками шириной 50 мм от боковин разрезаетс  поперек в одном или двух местах на равные части (фиг. 2, А). На всю поверхность одной ПЧ автопокрышки или ее половину со стороны протектора накладываетс  лента из сло  ВВ. На последнюю накладываетс  друга  ПЧ той же длины протекторной поверхностью к ВВ. Затем комплект - две ПЧ и лента В В, уложенна  между ними, выпр мл етс  (фиг. 2, Б). Дл  облегчени  выпр млени  предварительно на полосках от боковин делают поперечные надрезы. Подготовленный комплект с зафиксированными с помощью специальных скобок или обв зочным материалом элементами (фиг. 2, В) направл етс  на участок подрыва, осуществл емого с помощью электродетонатора , причем последний размещают в одном из торцов ленты ВВ. Подрыв комплектов осуществл етс  по двум вариантам технологии, один из которых обеспечивает в основном получение крупных кусков резины, образующихс  в прбцессе отделени  металлокорда от ПЧ шины, а другой - мелкодисперсной резиновой крошки. Предлагаемым способом могут перерабатыватьс  и другие части покрышки: борта и боковины, а также покрышки без металлокорда .

При одном варианте технологии, когда N составл ет от 10 до 45, подрыв комплекта выполн етс  в железобетонной кабине с крышкой полуоткрытого типа. После подрыва дроблена  масса в виде крупных кусков выгребаетс  в емкости и направл етс  на участки разделени  от металлокорда и фракционировани . Дроблена  масса при этом содержит куски в виде чистой резины (62,7-75 мас%) размерами до 140 мм, а остальные ингредиенты представл ют собой куски резины совместно с текстильным и металлическим кордами (9,9-30.5 мас.%), куски резины с текстильным кордом (3,1-8 мас.%), а также отдельные элементы металлокорда (1,4-12 мас.%). Куски чистой резины могут подвергатьс  дальнейшему измельчению по существующей технологии, а остальные ингредиенты дробленой массы утилизованы.

При другом варианте, когда величина N составл ет от 2 до 9, подрыв комплекта осуществл етс  в герметичной взрывной камере (фиг. 3), в которой предварительно создаетс  вакуум в пределах от 1,0 до 0,1 мм рт.ст. После подрыва давление в камере сбрасываетс  путем выпуска газообразных продуктов взрыва, открываетс  крышка камеры , извлекаетс  дроблена  масса с помощью , например, сжатого воздуха и гибкого трубопровода с магнитным сепаратором дл  отделени  элементов металлокорда от резиновой крышки. Последн   затем подаетс  на вибросито дл  фракционировани . По этому варианту технологии выход продукции в виде мелкодисперсной крошки из чистой резины составл ет до 86,5 мас.% с широким интервалом степени измельчени ; мас.% 0,2 мм 16-26,1: 0,2-1,6

мм 35,1-51,6; 1,6-10 мм 22,3 ... 37,6; 10-50 мм 0-21,2. Остальную часть продукции после взрыва составл ют элементы металлокорда (13,5 мас.%), которые могут быть утилизованы. По этому варианту технологии

резинова  крошка может быть использована без дальнейшей переработки непосредственно дл  изготовлени  резинотехнических изделий,

Реализаци  технологии по второму варианту ( ... 9) во взрывной камере в герметичном исполнении обусловлена необходимостью сохранени  мелкодисперсной резиновой крошки в объеме камеры, а также предохранени  от запылени  окружающей среды. Вакуумирование камеры до остаточного давлени  от 1,0 до 0,1 мм рт.ст,, как показали исследовани  (см. В.В.Сильвестров и др. Ослабление действи  взрыва в вакууме при помощи перфорированной камеры . - Физика горени  и взрыва, 1988, № 2, с. 135), обеспечивает расширение продуктов взрыва без образовани  воздушной ударной волны, что приводит к повышению скорости метани  и эффективности отделени  металлокорда от резиновой части покрышки и степени дроблени . Создание вакуума в камере, кроме того, улучшает услови  проведени  работ вследствие резкого снижени  звукового эффекта взрыва.

Целесообразность использовани  предлагаемой технологии в варианте, когда ... 45, в негерметичной железобетонной кабине (с полуоткрытой крышкой) обусловлена тем, что в этом случае в основном

образуетс  крупнодисперсна  масса, полностью сохран юща с  в объеме негерметичной кабины, это позвол ет упростить выполнение операций и конструкцию кабины .

Принцип дроблени  автопокрышки при одновременном отделении металлокорда от резиновой части в предлагаемом способе по сравнению со способом-прототипом, где путем создани  рассредоточенных взрывных нагрузок с помощью шнуровых зар дов в двух противоположных направлени х реализуетс  принцип локального переруба- ни  оболочки на отдельные фрагменты, основан на использовании эффекта направленного высокоскоростного метани  оболочки (покрышки) по всей поверхности продуктами детонации наложенного зар да ВВ. В процессе высокоскоростного метани  композитного материала - покрышки каждый ее элемент получает различный импульс , в них возникают циклические волны нагрузки и разгрузки, привод щие соответственно к быстрым и высоким попеременным напр жени м сжати  и раст жени  в элементах покрышки, к отрыву (отколу) отдельных элементов - резины и металлокорда друг от друга, а также к дроблению резины, имеющей меньшее значение предела прочности на разрыв. Процессы отделени  и дроблени  усиливаютс  в случае метани  покрышки с элементами, имеющими сильно отличающиес  параметры по сжимаемости, плотности и прочности (Ф.А.Баум и др. Физика взрыва. М.: Наука, 1975). Эти процессы усиливаютс  с повышением скорости метани  композита. Скорость метани  в вакууме выше, чем в воздухе, который оказывает сопротивление, создава  воздушную ударную волну перед метаемым композитом.

При прочих равных услови х скорость метани  зависит от величины импульса, создаваемого продуктами детонации зар да В В на единицу поверхности метаемого тела . Импульс, в свою очередь, пропорционален массе и скорости детонации зар да:

ID п

где m - масса сло  зар да на единицу поверхности метаемого тела; D - скорость детонации зар да В В; п - показатель адиабаты продуктов детонации ВВ.

Дл  реализации предлагаемого способа могут быть использованы различные ВВ, которые по комплексу параметров m. D и п способны создать необходимый импульс.

При переходе от одного ВВ к другому дл  определени  его массы по отношению к первому используют переходный коэффициент k, который выражает отношение массы одного ВВ к массе другого, отличающегос  по D и п:

k .21 - к D2 пГ

Целесообразность наложени  покрышек протекторной поверхностью к слою В В обусловлена тем, что при таком расположении покрышки брекерна  часть с металлокордом оказываетс  обращенной в сторону метани . При этом, как показали опыты, облегчаетс  отделение элементов (проводов) металлокорда и обеспечиваетс  их целостность , протекторна  часть (резина), обра0 щенна  к слою ВВ, наоборот, подвергаетс  интенсивному измельчению. Если же покрышки контактируют брекерными поверхност ми со слоем ВВ, то интенсиёному измельчению подвергаютс  прой одом мЈ5 таллокорда, которые после отделени  во врем  разлета впиваютс  в куски резины ПЧ, засор   конечный продукт.

В качестве примера практической реализации предлагаемого способа использо0 вались амортизированные покрышки модели И-Н 142Б, ГОСТ551375-РР12, из которых предварительно были вырезаны борта и основна  часть боковин. ПЧ покрышки с прилегающими к ней с двух сторон поло5 сками от боковин шириной 50 мм составл ет основную массу резины автопокрышки. ПЧ разрезалась поперек на элементы размерами 400 х 240 мм (при ... 45) и на элементы размерами 240 х 110 мм

0 (при ... 9). Между двум  элементами формировани  фиксированной массы слой В В из технического порошкообразного гек- согена или аммонита № 6 ЖВ плотностью 1,1 г/см3 в виде ленты в полиэтиленовой

5 оболочке таким образом, чтобы элементы ПЧ были обращены к слою ВВ протекторными поверхност ми, Затем комплект (ПЧ и лента В В между ними) выпр мл лс . Дл  фиксации выпр мленных элементов ПЧ ис0 пользовались проволочные скобки, закрепленные в отверсти х, высверленных на полосках от боковин.

В первом варианте при N от 2 до 9 подрыв осуществл лс  в герметичной

5 взрывной металлической камере диаметром 1050 мм, длиной 1600 мм с толщиной стенок 25 мм. После размещени  комплекта с электродетонатором марки ЭД-8 в камеру последн   герметизировалась и

0. производилось ее вакуумирование до остаточного давлени  0,1 мм рт. ст. Затем осуществл лс  подрыв зар да от источника тока напр жением 12 В, По истечении нескольких минут производилось сн тие дав5 лени  путем выпуска газообразных продуктов взрыва через выпускной кран камеры . Открывалась крышка камеры, производилось извлечение дробленой массы ПЧ, отделение элементов металлокорда с помощью посто нного магнита и фракционирование резиновой крошки с помощью набора сит. Результаты опытов представлены в таблице (см. данные при N от 2 до 9).

Во втором варианте при N от 10 до 45 подрыв производилс  в железобетонной ка- бине с крышкой полуоткрытого типа размерами 3500 х 3500 х 2500 мм. После подрыва осуществл лось удаление газообразных продуктов взрыва с помощью вентил торной установки и последующее выгребание дробленой массы. Производилось разделение дробленой массы на следующие виды: куски чистой резины, куски резины с текстилем , куски резины с текстилем и металло- кордом, отдельные элементы металлокорда. Крошка в виде чистой резины подвергалась фракционированию. Результаты опытов приведены в таблице (данные при N от 10 до 45).

При каждом значении N производи- лись параллельные опыты с использованием в качестве ВВ как технического гексогена, так и аммонита № 6 ЖВ. В таблице даны значени  N по отношению к гексо- гену. Значени  N дл  аммонита № 6 ЖВ получаютс  при использовании переходного коэффициента k по приведенной выше формуле k Dr/D2-П2/П1, где ,2 км/с; ,53 - значение скорости детонации и показател  адиабаты дл  гексогена; ,2 км/с и ,49 -соответствующие значени  дл  аммонита № 6 ЖВ.

Отсюда k составл ет дл  аммонита Nfe 6 величину 1,5, т.е. масса используемого в предлагаемой технологии зар да из аммо- нита № 6 Жб в параллельных опытах бралась в 1,5 раза больше, чем масса зар да гексогена.

Экспериментальные результаты показывают , что при N от 2 до 9 с использовани- ем герметичной взрывной камеры дроблена  масса содержит 86,5 мас.% крошки в виде чистой резины и 13,5 мас.% элементов металлокорда. Как видно из фракционного состава крошки, предлагав- ма  технологи  обеспечивает существенно более широкий интервал степени измельчени  за счет увеличени  доли мелких фракций (от 0,2 мм до 50 мм), чем по способу-прототипу (от 20 до 50 мм). В част- ности, дол  фракции менее 0,2 мм составл ет 16...26,1 мас.%; от 0.2 до 0,4 мм 10,5-17,6 мас.%; от 0,4 до 0,65 мм 7,5 ... 13,7 мас.%; от 0,65 до 1,6 мм 15,4 ... 20,3 мас.%; от 1,6 до 5 мм 14,0 ... 22,3 мас.%; от 5 до 10 мм 0-17,0 мас.%; от 10 до 20 мм 0 ... 8 мас.%. Фракции крошки размером от 0,2 до 20 мм составл ет, таким образом, 78,8 ... 100 мас.%, которые без дополнительной переработки могут быть непосредственно использованы дл  изготовлени  широкого ассортимента резинотехнических изделий.

Результаты опытов при N от 10 до 45 показывают, что дол  дробленой массы в виде кусков чистой резины несколько снижаетс , но составл ет основную и значительную часть общей массы (от 62,7 до 75,0 мас.%).

При этом дол  мелких фракций, особенно 0,2 мм, снижаетс , однако, при N от 10 до 21,0 качественный фракционный состав резиновой крошки сохран етс  таким же, как и в случае N от 2 до 9, При N от 30 до 45 в основном получаетс  крупнодисперсна  крошка с размерами кусков от 5 до 20 мм 9,7... 11,2 мас.%; от 20 до 50 мм 24 ... 26,1 мас.%; от50 до 140 мм 60,1 ...78 мас.%. Дроблена  масса при этом варианте ( ... 45) кроме основной массы чистой резины содержит куски резины с текстилем (3,1 ... 8,0 мас.%), резины с текстилем и металло- кордом (9,9 ... 30,5 мас.%), а также отдельные элементы металлокорда (0 ... 12,0 мас.%.

Дроблена  масса в виде кусков чистой резины по второму варианту ( ... 45) технологии может быть использована непосредственно дл  изготовлени  резинотехнических изделий или дополнительно переработана, как и куски резины с текстилем , по существующей технологии. Куски резины с текстильным и металлическим кордами , а также отдельные элементы металлокорда могут быть утилизованы, например, в качестве наполнителей (ТУ 39-926-84 или ТУ 39-190-75) дл  тампонажных материалов , предназначенных дл  изол ции зон поглощени  в технике бурени  скважин. Другим примером  вл етс  возможность их использовани  в качестве наполнителей при изготовлении термо- и звукоизол ционных бетонных блоков в строительстве.

Предлагаемый способ может быть реализован при значени х от 2 до 45. При N менее 2, как показали исследовани , происходит значительна  термохимическа  деструкци  резины (зольность, сажеобразо- вание и т.п.), привод ща  к невозможности ее практического использовани . При N более 45 не происходит дроблени  резины и отделени  металлокорда.

Таким образом, по сравнению со способом-прототипом , предлагаема  технологи  измельчени  оболочки из композитного материала , преимущественно резиновой автотранспортной покрышки с металлическим кордом, позвол ет существенно расширить интервал степени измельчени  резиновой

крошки преимущественно в сторону более мелких фракций, а также использовать получаемую резиновую крошку без дополнительной переработки в резинотехнических издели х. Предлагаемый способ позвол ет одновременно с измельчением резины отдел ть нежелательные в процессе использовани  крошки металлические армирующие элементы.

(56) 1. Переработке изношенных шин. М., ЦНИИТЭнефтехим. 1982. с. 88-93.

2. Авторское свидетельство СССР М: 1491576, кл. В 02 С 19/18, 1987.

Продолжение таблицы

Продолжение таблицы

Claims (2)

1. СПОСОБ ОТДЕЛЕНИЯ МЕТАЛЛО- КОРДА И ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ПОЛОЙ ОБОЛОЧКИИЗКОМПОЗИТНОГО 5 МАТЕРИАЛА, преимущественно транспортной покрышки, включающий наложение на ее поверхности взрывчатого вещества j(BB) и последующий его подрыв, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  степе-IQ ни измельчени  резиновой части и

Фиъ.1

расширени  интервала фракционного состава крошки с одновременным отделением от нее металлического корда, накладывают слой ВВ между поверхност ми двух частей покрышек при отношении их суммарной массы к массе ВВ N 2 - 45 и размещают их в камеру.

2. Способ по п.1, отличающийс  тем, что при N 2 - 9 камеру перед взрывом ваку- умируют.

Ъ

Q

CM

3

в

«о