RU2816255C1 - Cross-linked rubber recovery and devulcanization method - Google Patents
Cross-linked rubber recovery and devulcanization method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2816255C1 RU2816255C1 RU2022109248A RU2022109248A RU2816255C1 RU 2816255 C1 RU2816255 C1 RU 2816255C1 RU 2022109248 A RU2022109248 A RU 2022109248A RU 2022109248 A RU2022109248 A RU 2022109248A RU 2816255 C1 RU2816255 C1 RU 2816255C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- screw extruder
- twin
- rubber
- screws
- devulcanized
- Prior art date
Links
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 title claims abstract description 56
- 239000005060 rubber Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000004636 vulcanized rubber Substances 0.000 claims description 10
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 8
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 8
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 description 2
- 229920000181 Ethylene propylene rubber Polymers 0.000 description 2
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 description 2
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 description 2
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000013536 elastomeric material Substances 0.000 description 2
- 229920003049 isoprene rubber Polymers 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 2
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 2
- 229920001084 poly(chloroprene) Polymers 0.000 description 2
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 2
- 206010011906 Death Diseases 0.000 description 1
- 239000006057 Non-nutritive feed additive Substances 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000800 acrylic rubber Polymers 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229920002681 hypalon Polymers 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000012768 molten material Substances 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 125000004434 sulfur atom Chemical group 0.000 description 1
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к способу восстановления и девулканизации сшитого каучука.The present invention relates to a method for the recovery and devulcanization of cross-linked rubber.
Как правило, каучук восстанавливают из отходов промышленной переработки и/или изделий, отслуживших свой срок, поступающих из специализированных центров сбора и/или со свалок. As a rule, rubber is recovered from industrial waste and/or end-of-life products coming from specialized collection centers and/or landfills.
Молекулярные цепи вулканизированного каучука обычно соединены химическими связями, формирующимися посредством мостиков из атомов серы, которые соединяют цепи в поперечном направлении. Таким образом, вулканизированный каучук имеет структуру, подобную структуре термореактивного полимера, и не может быть повторно использован в производственном цикле в неизмененном виде.The molecular chains of vulcanized rubber are usually linked by chemical bonds formed by bridges of sulfur atoms that connect the chains crosswise. Thus, vulcanized rubber has a structure similar to that of a thermoset polymer and cannot be reused unchanged in the production cycle.
Известны установки, которые вводят в сшитый каучук такое количество энергии, чтобы разрушить химические связи, созданные серой, вернуть эластомерный материал в свое первоначальное физико-химическое состояние до вулканизационной обработки и таким образом подготовить его к повторному использованию в производственном цикле.Plants are known that inject enough energy into cross-linked rubber to break the chemical bonds created by sulfur, returning the elastomeric material to its original physico-chemical state before vulcanization treatment and thus preparing it for reuse in the production cycle.
Однако, несмотря на распространение все более селективных и высокопроизводительных процессов сортировки отходов, каучук, собранный для прохождения процедуры девулканизации, обычно содержит частицы других веществ, которые загрязняют полученный девулканизированный каучук, ухудшая его свойства. However, despite the rise of increasingly selective and high-throughput waste sorting processes, the rubber collected to undergo the devulcanization procedure typically contains particles of other substances that contaminate the resulting devulcanized rubber, degrading its properties.
Поэтому задачей настоящего изобретения является получение предоставление способа, позволяющего преодолеть этот недостаток, связанный с примесями, неизбежно присутствующими в перерабатываемом вулканизированном каучуке. Therefore, the object of the present invention is to provide a method to overcome this disadvantage associated with impurities inevitably present in the processed vulcanized rubber.
Эта цель достигается с помощью способа восстановления и девулканизации сшитого каучука, а свойства данного способа указаны в пункте формулы изобретения 1 ниже. Предпочтительные свойства способа по данному изобретению описаны в пунктах формулы, зависящих от пункта 1.This goal is achieved by a method for restoring and devulcanizing cross-linked rubber, and the properties of this method are indicated in claim 1 below. The preferred properties of the method of this invention are described in the claims depending on claim 1.
Настоящее изобретение удовлетворяет потребности, существующие в настоящее время на рынке в отношении чистоты девулканизированных каучуков, позволяя осуществлять процесс восстановления без деградации, который требует меньше затрат энергии и производит конечный полимерный материал, девулканизированный и по существу свободный от примесей и загрязняющих веществ.The present invention addresses the current market need for purity of devulcanized rubbers by allowing for a non-degradation recovery process that requires less energy and produces a final polymer material that is devulcanized and substantially free of impurities and contaminants.
Дополнительные преимущества и особенности настоящего изобретения будут представлены в подробном описании ниже на неограничивающем примере со ссылкой на сопроводительные чертежи, где:Additional advantages and features of the present invention will be set forth in the detailed description below by way of non-limiting example with reference to the accompanying drawings, in which:
на фиг. 1 представлена схематическая вертикальная проекция установки для осуществления процесса по изобретению, которая для большей ясности разделена на две части;in fig. 1 is a schematic elevation view of a plant for carrying out the process of the invention, which is divided into two parts for clarity;
на фиг. 2 представлен схематический вид сверху установки на фиг. 1; in fig. 2 is a schematic top view of the installation of FIG. 1;
на фиг. 3 представлено изображение детали на фиг. 2 в увеличенном масштабе;in fig. 3 shows an image of the part in FIG. 2 enlarged;
на фиг. 4 представлен вид в разрезе по линии IV–IV на фиг. 1; in fig. 4 is a sectional view along line IV-IV in FIG. 1;
на фиг. 5 представлен вид в разрезе по линии V–V на фиг. 1;in fig. 5 is a sectional view along line V-V in FIG. 1;
на фиг. 6 представлено изображение детали на фиг. 2 в еще более увеличенном масштабе.in fig. 6 shows an image of the detail in FIG. 2 on an even larger scale.
Установка для восстановления и девулканизации вулканизированного каучука 10 включает в себя (фиг. 1 и 2) мельницу 12 для измельчения и девулканизации каучука 10, далее по ходу процесса расположена мельница 12, гомогенизатор 14 и гравиметрический/волюметрический дозатор 16, который подает частицы каучука, полученные в мельнице 12, в устройство 18, которое принудительно направляет эти частицы в двухшнековый девулканизационный экструдер 20. The installation for the restoration and devulcanization of vulcanized rubber 10 includes (Fig. 1 and 2) a mill 12 for grinding and devulcanization of rubber 10, further along the process there is a mill 12, a homogenizer 14 and a gravimetric/volumetric dispenser 16, which supplies the rubber particles obtained in mill 12, into device 18, which forces these particles into twin-screw devulcanization extruder 20.
Далее по ходу процесса от двухшнекового экструдера 20 расположен одношнековый экструдер 22, оснащенный шестеренчатым насосом 24, фильтром 26 для девулканизированного каучука и экструзионной головкой 28 в форме щели, из которой девулканизированный каучук выходит в виде ленты или листа.Downstream from the twin-screw extruder 20 is a single-screw extruder 22 equipped with a gear pump 24, a devulcanized rubber filter 26 and a slot-shaped extrusion head 28 from which the devulcanized rubber emerges as a strip or sheet.
Далее по ходу процесса от экструзионной головки 28 расположены резервуар 30, содержащий охлаждающую воду, туннель 32 для удаления воды и сушки и устройство 33 для сбора полосы или листа девулканизированного каучука. Further down the process from the extrusion head 28 are a reservoir 30 containing cooling water, a tunnel 32 for removing water and drying, and a device 33 for collecting the strip or sheet of devulcanized rubber.
Устройство принудительной подачи 18 хорошо известно и позволяет легко подавать в двухшнековый экструдер 20 частицы вулканизированного каучука, имеющие различную форму, размер и кажущуюся плотность. Устройство обычно состоит (фиг. 3) из бункера 34 и цилиндра 36, внутри которого вращаются один или несколько шнеков 38 конической или цилиндрической формы; он расположен вертикально относительно экструдера (или сбоку в вариантах, не показанных на фигурах) и может иметь механический, электрический или пневматический привод для подачи частиц вулканизированного каучука в двухшнековый экструдер 20. Использование такого устройства 18 увеличивает скорость заполнения свободных объемов шнеков экструдера 20 и показало высокую эффективность при переработке пористых вулканизированных каучуков, обычно имеющих плотность от 50 до 350 кг/м3. В этом случае большее заполнение шнеков позволяет значительно увеличить производительность, т. е. более чем на 100 % по сравнению с вариантом без устройства принудительной подачи 18, что еще больше снижает деградацию каучука под действием избыточного напряжения сдвига. The forced feed device 18 is well known and allows vulcanized rubber particles of varying shapes, sizes and apparent densities to be easily fed into the twin screw extruder 20. The device usually consists (Fig. 3) of a hopper 34 and a cylinder 36, inside of which one or more conical or cylindrical screws 38 rotate; it is located vertically relative to the extruder (or laterally in variants not shown in the figures) and can have a mechanical, electrical or pneumatic drive for feeding particles of vulcanized rubber into the twin-screw extruder 20. The use of such a device 18 increases the speed of filling the free volumes of the extruder screws 20 and has shown high efficiency when processing porous vulcanized rubbers, usually having a density of 50 to 350 kg/m 3 . In this case, greater filling of the screws allows for a significant increase in productivity, i.e., by more than 100% compared to the option without forced feed device 18, which further reduces the degradation of rubber under the influence of excess shear stress.
Скорость сдвига (или геометрическая скорость сдвига) поддерживается постоянной в экструдере 20 по всей его длине, что позволяет разрушить поперечные связи между молекулярными цепями каучука и избежать возможной деградации девулканизированного каучука. Высокая скорость заполнения экструдера 20, определяемая устройством принудительной подачи 18, обеспечивает постоянное присутствие материала в каждой зоне, чтобы продвижение и создаваемое напряжение были равномерными. И наоборот, в отсутствие устройства принудительной подачи 18 обрабатываемый материал в силу своей формы и плотности подвергался бы различным скоростям сдвига в экструдере 20, что могло бы привести к его деградации. Аналогичным образом, при переходе от вулканизированного каучука к девулканизированному, высокая скорость наполнения способствует охлаждению, которое также способно противодействовать деградации.The shear rate (or geometric shear rate) is maintained constant in the extruder 20 along its entire length, thereby breaking the cross-links between the molecular chains of the rubber and avoiding possible degradation of the devulcanized rubber. The high filling rate of the extruder 20, determined by the forced feed device 18, ensures that the material is constantly present in each zone so that the advance and the tension generated are uniform. Conversely, in the absence of the forced feed device 18, the processed material, due to its shape and density, would be subject to different shear rates in the extruder 20, which could lead to its degradation. Likewise, when going from vulcanized to devulcanized rubber, high filling rates promote cooling, which can also counteract degradation.
Кроме того, устройство принудительной подачи 18 повышает эксплуатационную гибкость установки, позволяя перерабатывать частицы с различным размером частиц в виде порошков или гранул размером от 0,2 до 15 мм.In addition, the forced feed device 18 increases the operational flexibility of the plant, allowing the processing of various particle sizes in the form of powders or granules ranging from 0.2 to 15 mm.
Двухшнековый экструдер 20 имеет конструктивное преимущество — состоит из цилиндрических модулей, обычно имеющих длину, равную 4-кратному наружному диаметру шнеков, и установленных последовательно таким образом, чтобы образовать непрерывный цилиндр. Как правило, двухшнековый экструдер 20 имеет длину, равную не менее 64-кратному наружному диаметру шнеков, и, предпочтительно, не более 80-кратного наружного диаметра шнеков.The 20 twin-screw extruder has the design advantage of being constructed of cylindrical modules typically having a length equal to 4 times the outer diameter of the screws and arranged in series to form a continuous cylinder. Typically, twin-screw extruder 20 has a length equal to at least 64 times the outer diameter of the screws, and preferably no more than 80 times the outer diameter of the screws.
Экструдер 20 снабжен термостатирующим устройством, которое, с одной стороны, состоит из множества электрических резисторов, прикрепленных к внешней поверхности цилиндра, а с другой (фиг. 4) имеется контур водяного охлаждения, образованный из множества трубчатых отверстий 40, выполненных в виде лабиринта, которые простираются параллельно продольной оси 42 экструдера в стенке 44 относительного цилиндра вокруг его центральной полости. Регулируя чередование фаз нагрева и охлаждения нужным образом, можно контролировать энергию, подаваемую к эластомерному материалу, предотвращая его деградацию после разрушения сшитых химических связей между молекулярными цепями.The extruder 20 is equipped with a thermostatic device, which, on the one hand, consists of a plurality of electrical resistors attached to the outer surface of the cylinder, and on the other (Fig. 4) there is a water cooling circuit formed from a plurality of tubular holes 40, made in the form of a labyrinth, which extend parallel to the longitudinal axis 42 of the extruder in the wall 44 of the relative cylinder around its central cavity. By adjusting the alternation of heating and cooling phases in the desired manner, it is possible to control the energy supplied to the elastomeric material, preventing its degradation after breaking the cross-linked chemical bonds between the molecular chains.
Соотношение между внешним и внутренним диаметром шнеков составляет от 1,22 до 1,78 (предпочтительно — от 1,55 до 1,78). В хорошо известном способе, не показанном на фигурах, последовательности транспортировочных и смесительных элементов индивидуально конфигурируют на многорядных валах шнеков, в частности, с геометрическим профилем для равномерного заполнения, как описано в EP-1 136 228 B1, что позволяет поддерживать равномерное и контролируемое напряжение сдвига, передаваемое каучуку, и, следовательно, поглощаемую им удельную энергию.The ratio between the outer and inner diameter of the screws is 1.22 to 1.78 (1.55 to 1.78 is preferred). In a well-known method, not shown in the figures, sequences of conveying and mixing elements are individually configured on multi-row screw shafts, in particular with a geometric profile for uniform filling, as described in EP-1 136 228 B1, which allows maintaining a uniform and controlled shear stress , transferred to the rubber, and, consequently, the specific energy absorbed by it.
Обычно плотность крутящего момента составляет от 11 до 18 Н·м/см3 и обеспечивает при скорости вращения шнеков от 15 до 600 об/мин высокую степень заполнения шнеков, при этом скорость сдвига остается низкой и постоянной по всей длине экструдера 20. Конечным результатом является повышение производительности с максимальными значениями до 40–60 % и снижение рабочей температуры по сравнению с использованием экструдера с аналогичными геометрическими параметрами, с той же скоростью вращения шнеков, но с меньшей плотностью крутящего момента.Typical torque densities range from 11 to 18 Nm/cm 3 and provide high screw fill rates at screw speeds of 15 to 600 rpm, while the shear rate remains low and constant along the entire length of the extruder 20. The end result is increase in productivity with maximum values of up to 40–60% and reduction in operating temperature compared to using an extruder with similar geometric parameters, with the same screw rotation speed, but with a lower torque density.
Конструкция одношнекового экструдера 22, как хорошо известно, включает цилиндр и главный двигатель, механически соединенный с редуктором скорости, который в свою очередь соединен с пластифицирующим шнеком, вращающимся внутри цилиндра, длина которого обычно равна 8–20-кратному диаметру соответствующего шнека.The design of a single screw extruder 22 is well known to include a barrel and a main motor mechanically connected to a speed reducer, which in turn is connected to a plasticizing screw rotating inside a barrel, the length of which is usually 8 to 20 times the diameter of the corresponding screw.
Экструдер 22 снабжен термостатирующим устройством, которое, с одной стороны, состоит из множества электрических резисторов, прикрепленных к внешней поверхности цилиндра, а с другой имеется контур водяного охлаждения (фиг. 5), образованный из множества трубчатых отверстий 46, выполненных в виде лабиринта, которые простираются параллельно продольной оси 48 экструдера 22 в стенке 50 цилиндра в виде циркулярной короны вокруг его центральной полости.The extruder 22 is equipped with a thermostatic device, which, on the one hand, consists of a plurality of electrical resistors attached to the outer surface of the cylinder, and on the other there is a water cooling circuit (Fig. 5), formed from a plurality of tubular holes 46, made in the form of a labyrinth, which extend parallel to the longitudinal axis 48 of the extruder 22 in the cylinder wall 50 in the form of a circular crown around its central cavity.
Шнек для транспортировки материала внутри цилиндра может иметь принудительное охлаждение за счет внутренней циркуляции воды.The screw for transporting material inside the cylinder can have forced cooling due to internal circulation of water.
Фильтр 26, которым снабжен экструдер 22, состоит из обычной сетки и может быть полуавтоматического или автоматического типа, причем оба типа обеспечивают непрерывный поток расплавленного материала по двум разным каналам. Разумеется, в отличие от полуавтоматического типа, автоматический тип может обеспечить непрерывное производство без технического контроля операторов.The filter 26 with which the extruder 22 is provided consists of a conventional mesh and may be of the semi-automatic or automatic type, both types providing a continuous flow of molten material through two different channels. Of course, unlike the semi-automatic type, the automatic type can achieve continuous production without the technical supervision of operators.
Наличие фильтра 26 увеличивает сопротивление, которое преодолевает каучук при прохождении по экструдеру 22, что сопровождается повышением давления и, соответственно, температуры и может привести к деградации каучука.The presence of filter 26 increases the resistance that rubber overcomes when passing through extruder 22, which is accompanied by an increase in pressure and, accordingly, temperature and can lead to rubber degradation.
Однако этот эффект компенсируется термостатирующим устройством, в частности, предпочтительно двойным водяным контуром охлаждения, а также перемешивающим действием шнека, который делает температуру равномерной, постепенно добавляя новые порции каучука, контактирующие с охлажденными поверхностями шнека и цилиндра. Таким образом, сочетание этих мер позволяет значительно снизить температуру девулканизированного каучука.However, this effect is compensated by a thermostatic device, in particular preferably a double water cooling circuit, as well as by the mixing action of the screw, which makes the temperature uniform by gradually adding new portions of rubber in contact with the cooled surfaces of the screw and barrel. Thus, the combination of these measures makes it possible to significantly reduce the temperature of the devulcanized rubber.
Преимуществом является то, что головка 28 на выходе из экструдера 22 имеет изменяемую геометрию, что позволяет менять размеры экструдированной ленты или листа девулканизированного каучука желаемым образом.The advantage is that the head 28 at the exit of the extruder 22 has a variable geometry, which allows you to change the size of the extruded tape or sheet of devulcanized rubber in the desired manner.
Установка также предусматривает перемещение девулканизированного каучука из двухшнекового экструдера 20 в одношнековый экструдер 22. В частности, на фиг. 6 показан соединительный элемент 52 для прямого соединения двухшнекового экструдера 20 с одношнековым экструдером 22.The installation also involves transferring the devulcanized rubber from the twin-screw extruder 20 to the single-screw extruder 22. In particular, FIG. 6 shows a connecting member 52 for directly connecting a twin-screw extruder 20 to a single-screw extruder 22.
В альтернативных вариантах осуществления изобретения, не показанных на фигурах, вышеупомянутые способы перемещения девулканизированного каучука из двухшнекового экструдера 20 в одношнековый экструдер 22 могут включать:In alternative embodiments not shown in the figures, the above methods of transferring devulcanized rubber from twin screw extruder 20 to single screw extruder 22 may include:
- бункер, в котором собирается девулканизированный каучук, экструдированный из двухшнекового экструдера 20, а затем подается в одношнековый экструдер 22; или- a hopper in which the devulcanized rubber extruded from the twin-screw extruder 20 is collected and then fed to the single-screw extruder 22; or
- одна или несколько пар обращенных друг к другу прижимных роликов, которые передают ленту девулканизированного каучука, выходящую из двухшнекового экструдера 20, в одношнековый экструдер 22.- one or more pairs of facing pinch rollers that transfer the devulcanized rubber strip emerging from the twin-screw extruder 20 to the single-screw extruder 22.
Описанная выше установка может быть использована для переработки вулканизированных эластомеров, имеющих практически любую химическую природу и ранее использовавшихся для изготовления изделий любого типа, таких как, в частности, шины для автомобилей, транспортных средств большой грузоподъемности и самолетов. Примерами эластомеров, которые можно подвергать девулканизации, являются натуральный каучук (NR), бутадиеновый каучук (BR), этилен-пропиленовый каучук (EPR), стирол-бутадиеновый каучук (SBR), нитрильный каучук (NBR), этилен-пропилен-диен-мономерный каучук (EPDM), изопреновый каучук (IR), хлоропреновый каучук (CR), акриловый каучук, силиконовый каучук, а также полиуретаны и хлорсульфонированные полиэтилены.The above-described plant can be used for processing vulcanized elastomers of virtually any chemical nature and previously used for the manufacture of products of any type, such as, in particular, tires for automobiles, heavy-duty vehicles and aircraft. Examples of elastomers that can be devulcanized are natural rubber (NR), butadiene rubber (BR), ethylene propylene rubber (EPR), styrene butadiene rubber (SBR), nitrile rubber (NBR), ethylene propylene diene monomer rubber (EPDM), isoprene rubber (IR), chloroprene rubber (CR), acrylic rubber, silicone rubber, as well as polyurethanes and chlorosulfonated polyethylenes.
Следует отметить, что не требуется добавления других веществ, таких как термопластичные материалы или технологические добавки, в перерабатываемые эластомеры, что позволяет дополнительно снизить затраты на процесс, а также воздействие на окружающую среду, связанное с их использованием.It should be noted that there is no need to add other substances, such as thermoplastic materials or processing aids, to the recycled elastomers, further reducing process costs as well as the environmental impact associated with their use.
В частности, вулканизированный каучук направляется в мельницу 12, которая измельчает его на частицы нужного размера, а затем в гомогенизатор 14. Полученные таким образом частицы каучука вводят через дозатор 16 в устройство принудительной подачи 18, которое подает их в двухшнековый экструдер 20, осуществляющий девулканизацию каучука.In particular, the vulcanized rubber is sent to the mill 12, which grinds it into particles of the required size, and then to the homogenizer 14. The rubber particles thus obtained are introduced through the dispenser 16 into the forced feed device 18, which feeds them into the twin-screw extruder 20, which devulcanizes the rubber .
Экструдер 20 работает при температуре от 35 до 450 °C, при скорости вращения шнеков от 15 до 600 об/мин и плотности крутящего момента от 11 до 18 Н·м/см3, что обеспечивает высокую степень заполнения шнеков и практически постоянную скорость сдвига по всей длине двухшнекового экструдера.Extruder 20 operates at temperatures from 35 to 450 °C, with screw rotation speeds from 15 to 600 rpm and torque density from 11 to 18 N m/cm 3 , which ensures a high degree of screw filling and an almost constant shear rate along the entire length of the twin screw extruder.
Охлаждение материала может быть облегчено путем подачи воды в одну или несколько точек 54 двухшнекового экструдера 20, расположенных на расстоянии не менее 32-кратного наружного диаметра шнеков от начального участка, т. е. только после того, как произошла девулканизация. Количество подаваемой воды может составлять от 1 до 30 % по массе по отношению к количеству перерабатываемого каучука. Введенная и впоследствии испарившаяся вода, а также другие газообразные компоненты, образующиеся в процессе девулканизации, могут быть удалены хорошо известным способом с помощью средств дегазации 56, таких как вытяжные шнеки или всасывающие насосы, расположенные в одном или нескольких выпускных каналах, которые ответвляются в поперечном направлении от цилиндра экструдера 20. Расстояние между точкой подачи воды 54 и последующей точкой дегазации 56 должно в 4–24 раза превышать внешний диаметр шнеков (предпочтительнее — в 8–16 раз).Cooling of the material can be facilitated by supplying water to one or more points 54 of the twin-screw extruder 20 located at a distance of at least 32 times the outer diameter of the screws from the starting point, i.e. only after devulcanization has occurred. The amount of water supplied can range from 1 to 30% by weight relative to the amount of rubber processed. The introduced and subsequently evaporated water, as well as other gaseous components formed during the devulcanization process, can be removed in a well-known manner using degassing means 56 such as exhaust augers or suction pumps located in one or more outlet channels that branch in a transverse direction from the extruder barrel 20. The distance between the water injection point 54 and the subsequent degassing point 56 should be 4-24 times the outer diameter of the screws (preferably 8-16 times).
Подача воды позволяет снизить температуру каучука примерно на 20–30 °C по сравнению с работой в безводных условиях, что предотвращает деградацию, обусловленную высокой температурой, и уменьшает запах девулканизированного каучука, связанный с высвобождающимися под действием пара веществами, создающими этот запах. Подача воды, которая резко охлаждает каучук непосредственно после девулканизации, также приводит к увеличению его вязкости по Муни примерно на 6 %.The application of water allows the temperature of the rubber to be reduced by approximately 20 to 30°C compared to operation under anhydrous conditions, which prevents heat-induced degradation and reduces the devulcanized rubber odor associated with the steam-released substances that create this odor. Applying water to rapidly cool the rubber immediately after devulcanization also increases its Mooney viscosity by approximately 6%.
Затем девулканизированный каучук, выходящий из двухшнекового экструдера 20, направляется через соединительный элемент 52 в одношнековый экструдер 22, где его температура снижается примерно на 15–30 °C.The devulcanized rubber exiting twin-screw extruder 20 is then directed through connector 52 to single-screw extruder 22 where its temperature is reduced by approximately 15 to 30°C.
Комки посторонних веществ, обычно изначально присутствующие в перерабатываемом каучуке, задерживаются при прохождении через фильтр 26, что обеспечивает очищение каучука и достижение уровня качества, сравнимого с качеством первичного продукта.Lumps of foreign matter, usually initially present in the processed rubber, are retained when passing through the filter 26, which ensures that the rubber is purified and achieves a level of quality comparable to that of the virgin product.
Наконец, каучук экструдируется через головку 28 в виде полосы или листа и погружается в резервуар 30 с водой для дальнейшего охлаждения. Кроме того, допускается добавление в воду веществ, препятствующих склеиванию каучука.Finally, the rubber is extruded through die 28 as a strip or sheet and immersed in water reservoir 30 for further cooling. In addition, it is allowed to add substances to the water that prevent rubber from sticking together.
Полоса или лист, выходящий из резервуара 30, затем проходит в сушильный туннель 32 и, наконец, направляется в устройство для сбора 33.The strip or sheet exiting the reservoir 30 then passes into the drying tunnel 32 and is finally sent to the collection device 33.
Естественно, без ущерба для принципа изобретения, детали реализации и варианты осуществления могут в значительной степени отличаться от описанных здесь исключительно в качестве примера, не отступая тем самым от объема изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения.Naturally, without prejudice to the principle of the invention, the implementation details and embodiments may differ significantly from those described herein by way of example only, without thereby departing from the scope of the invention as defined in the appended claims.
Claims (18)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT102019000016061 | 2019-09-11 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2816255C1 true RU2816255C1 (en) | 2024-03-27 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2005133203A (en) * | 2003-03-28 | 2006-08-10 | Аб-Свт, Ллс (Us) | METHOD AND APPARATUS FOR THE TRANSFORMATION OF ORGANIC SUBSTANCES, WASTE AND SUBSTANCES OF LOW VALUE IN USEFUL PRODUCTS |
| CN102344592A (en) * | 2011-07-22 | 2012-02-08 | 常州大学 | Device and method for directly preparing regenerated rubber sheet by continually cooling and mixing desulfurized rubber powder |
| US20130119575A1 (en) * | 2011-11-11 | 2013-05-16 | Nextlife Enterprises, Llc | Plastic Waste Recycling Apparatus and System |
| EP2995436B1 (en) * | 2014-09-10 | 2017-02-22 | Starlinger & Co Gesellschaft m.b.H. | Device and method for manufacturing a filled polymer composite material |
| EP3178628B1 (en) * | 2015-12-11 | 2018-10-31 | Continental Reifen Deutschland GmbH | Method and device for manufacturing a modified rubber mixture |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2005133203A (en) * | 2003-03-28 | 2006-08-10 | Аб-Свт, Ллс (Us) | METHOD AND APPARATUS FOR THE TRANSFORMATION OF ORGANIC SUBSTANCES, WASTE AND SUBSTANCES OF LOW VALUE IN USEFUL PRODUCTS |
| CN102344592A (en) * | 2011-07-22 | 2012-02-08 | 常州大学 | Device and method for directly preparing regenerated rubber sheet by continually cooling and mixing desulfurized rubber powder |
| US20130119575A1 (en) * | 2011-11-11 | 2013-05-16 | Nextlife Enterprises, Llc | Plastic Waste Recycling Apparatus and System |
| EP2995436B1 (en) * | 2014-09-10 | 2017-02-22 | Starlinger & Co Gesellschaft m.b.H. | Device and method for manufacturing a filled polymer composite material |
| EP3178628B1 (en) * | 2015-12-11 | 2018-10-31 | Continental Reifen Deutschland GmbH | Method and device for manufacturing a modified rubber mixture |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4970043A (en) | Process for forming thermoplastic material from granular scrap material | |
| KR101298819B1 (en) | Process for the production of water and solvent-free polymers | |
| US20160243744A1 (en) | Extrusion system, for making molded plastic parts | |
| US20230028139A1 (en) | Method for the devulcanization of a vulcanized rubber mixture, device for carrying out the method and use of the device for the devulcanization of a vulcanized rubber mixture | |
| WO2004007172A1 (en) | Process and apparatus for continuously producing an elatomeric composition | |
| US20110120498A1 (en) | Process for Purging an Extrusion Apparatus | |
| KR20150138381A (en) | Method for removing volatile components from elastomer-containing media and degassing devices therefor | |
| WO2012017414A1 (en) | Process for recycling and de-vulcanizing rubber | |
| EP3630436B1 (en) | Continuous liquid mixing for producing composites destined for use in elastomeric products | |
| RU2816255C1 (en) | Cross-linked rubber recovery and devulcanization method | |
| US20220305697A1 (en) | Process for the recovery and devulcanization of cross-linked rubber | |
| KR101542834B1 (en) | Apparatus and method for removing moisture from polymer resin | |
| CN104507653B (en) | Method and device for polymer pulverisation extrusion | |
| GB1590532A (en) | Elastomer extrusion drying with gas injection | |
| CN112351871A (en) | Mixing process and system for producing elastomeric compositions | |
| CA2856320C (en) | Apparatus for processing scrap cross-linked thermoset elastomeric material | |
| JP4059178B2 (en) | Rubber molding method and rubber molding apparatus | |
| KR101203322B1 (en) | Desulfurization apparatus using high frequency and apparatus for recycling waste rubber using the same | |
| JPS587642B2 (en) | How to treat rubber | |
| CN107009538A (en) | A kind of reclaimed rubber physical desulfurization technique and production line | |
| EP4146447A1 (en) | Production line for a rubber mixture comprising an internal mixer, and related method | |
| CN116460109A (en) | Garbage pretreatment equipment and pretreatment method | |
| VAN HOEK et al. | 112. DKG West Tagung | |
| WO2021224086A1 (en) | Rubber mixture production line comprising an internal mixer, and related method | |
| CN114829104A (en) | Method and apparatus for producing a rubber compound for manufacturing articles made of rubber or pneumatic tyres |