автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.12, диссертация на тему:Структурно-морфологические характеристики измельченных вулканизаторов, полученных различными способами, и разработка рациональных путей их использования

РГО од

• ярославский политехничр.ский институт

На правах рукописи УРЯДОВ Вячеслав Юрьевич

СТРУКТУРНО-МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗМЕЛЬЧЕННЫХ ВУЛКАНИЗАТОВ, ПОЛУЧЕННЫХ РАЗЛИЧНЫМИ СПОСОБАМИ, И РАЗРАБОТКА РАЦИОНАЛЬНЫХ ПУТЕЙ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

05.17.12 — Технология каучука и резины

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ярославль —

1993

Работа выполнена в Ярославском политехническом институте.

11 а у ч н ы й руководитель: кандидат технических чау- Соловье и 11. Л1.

О ф и ц н а л ь н ы с о п п о п с п т и:

доктор технических наук Шварц А. Г.

(г. Москва, ШПНПП),'

кандидат технических пауи Сергеева Н. Л.

(г. Ярославль, Я1ПЗ).

В е д у щ а я о р г а и п з а н и я: Московский шинный завод.

Защита диссертации состоится 1993 г. и

час. мин. па заседании специализированного совета

К 063.69.01 Ярославского политехнического института ио адресу; 150053, г. Ярославль, Московский проспект, 88, аудитория Д-237.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЯПП.

Автореферат разослан «/£» КОЗго-ц.

Ученым секретарь специализированного совгта, доктор химических паук

В. Д. П о д г о р н о в а.

06тая характеристика работа

Актуальность проблемы. Переработка вторичных резин является одной из важнейгах задач, стояизй перед резиновой промкален-ностыа С ростом объёмов ..роизводства неизбежно увеличивается и количество образующихся отходов, что ведет к повышению загрязненности окру.жакцей среди и нарушению экологического равновесия в природе. 3 резиновой промышленности имеются значительные резервы вторичного сырья в виде износэнны? злн и неизбежных отходов производства, уроьень переработки которых в настоящее время не превышает 307.. Целый ряд работ по проблеме утилигчцми резиновых отходов, выполненных в Ярославском политехгическом институте, НШШ, МИТХГ, на ЯШ л других организациях показал, что наиболее перспективным направлением переработки вюричных резин является их использование в измельченном виде. Существенное увеличение объёмов .«¡пользования чторичной резины может Сыть достигнуто путем реализации эффективных технологий переработки измельченных вулканизатов (ИВ;, при этом становится созмохшм создание малоотходных и безотходных производств. Для повышения уровня использования вторичных резин необходимо установление взаимосвязи структурно-морфологических характеристик частиц 11В со способом их получения и разработки на этой основе рациональной технологии использования резиновых отходов.

Данная работа посвящена изучению структурно-морфологических особенностей 'частиц и разработке эффективных технологий переработки ИВ в зависимости от способа их получения и выполнена в соответствии с программой ГКНГ при Совете Министров СССГ 0.11.03 и комплексной научно-технической программой Минвуза РОТОР "Человек и окружахдая среда".

Цель работы. Изучение структурно-морфологических характеристик измельченных вулканизатов в зависимости от размера частиц и способа их получения. Разработка на этой основе научно-обоснованных критериев оценки свойств ИВ. Установление связи между характеристиками ИВ и технологическими особенностями его поведения в процессах классификации, дозирования, хранения и диспергирования при вязкотекучем смешении, разработка рациональных технологических схем использования ИВ, полученных различными способами.

Научная новизна. Установлена взаимосвязь между структурно-морфологическими особенностями частиц КВ различных сособов получения, технологией их переработки и свойствами композиций их содержащих. Разработаны новые и усовершенствованы существующие

- г -

методики определения свойств ИВ. Показана взаимосвязь между среднечисленным и среднемассовым размерами частиц различных способов получения. Выявлен характер изменения основных свойств ИВ (шероховатости, дефектности и коэффициента топологии ) в зависимости от размера частиц и способа их получения, что позволило оценить особенности поведения резиновых порошков в различных технологических операциях. На основании полученных закономерностей разработачы рациональные технологии изготовления композиций с различиям содержанием измельченного вулканизата.

Практическая ценность. Определен научно-обоснованный,комплекс струтаурно-морфологических характеристик ИВ, позв. ляющих прогнозировать поведение частиц е процессе переработки и осуществлять на этой основе выбор рациональных технологических схем использования амортизованных резиновых изделий з дисперсном виде. Полученные закономерности позвс нот достаточно просто выполнить перевод среднечисленного размера частиц в среднемассовый и наоборот. Разработаны рекомендации по наиболее эффективному ведению технологических процессов переработки ИВ.

Автор чашвдает:

- методику определения струстурко-морфологических характеристик частиц измельченных вулканизатов;

- научно-обоснованную взаимосвязь способа получения дисперсных вулканизатов со структурно-морфологическими характеристиками частиц ИЕ;

- возмо.тлооть прогнозирования технологических свойств измельченных вулканизатов в зависимости от способа их получения;

- технологию использования ИВ различных способов получения, в вависимости от их шероховатости и дефектности.-

Апробация работы. По материалам диссертации опубликовано 18 печатных работ, получено 2 авторских свидетельства и одно свидетельство на рационализаторское предложение. Отдельные этапы работы представлялись на Международных, Всесоюзных и Республиканских научно-технических конференциях и совещаниях.

Объём работы. Диссертация состоит из 5 глав, выводов и приложения, изложена на 191 странице машинописного текста и иллюстрирована 50 рисунками и 34 таблицами. Список литературы содержит 179 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.

Объесты и методы исследования.

В качестве объемов исследования использовались измельченные вулканизаты, полученные механическим измольчением резин иротек-

горного типа на основе комбинации каучуков СКД, СКИ-3 и CRMC-30 АРКМ-15, а также модельные ненаполненные и наполнэнные резиновые смеси и их вулканизаты на основе каучуков СКМС-С-О АРК и СКД &.е ингредиенты, применяемые резиновых смесях, соответствовали государственным стандартам и техническим условиям на эти материалы. Измельченные вулканкзаты палуали путем двухсуэдиПного из. мельчения протекторной резины. Первая стадии осуществлялась на ' роторном измельчителе типа ИРР-400 до получения кронам разину с размером частиц 5-8 мм. Вторая стадия измельчения осуществлялась: измельчением в объёмно-деформированном состоянии при высокой степени сжатия и сдвига на засовом измельчителе резин типа ИРВ 800 550/550, (иифр полученного ',13 "Б"); измельчением в объемно-деформированном состоянии на вальиах типа ?3 8СС 550/550 ("Д"); скоростным несосредоточенным ■ резом на сероховальном агрегате ("Ш"); высокоскоростным сосредоточенным резом на роторной дробилке ("Р"); криогенным измельчением ("К").

Полученные полидисперсныэ порошки шифров "К", "Р", "Д", "Ii" и "В" были подвергнуты рассеву на узкие фракции на ситах с квадратными ячейками размером 0,10; 0,20; 0,315; 0,40; 0,45; 0,50; 0,54; 0,62; 0,71; 0,80; 0,90 и 1,00 мм по ГОСТ 3534-73 на вибрационном классификаторе типа THYR-2. Качество отсева контролировали методом седиментации. Для изучения влияния изменения дисперсного состава (среднего размера,. гаоикы распределения, би-шдальности и пр.) на технологические свойства ИЗ,бьаи созданы с заданными гранулометрическими характеристиками, полидиспзрсные : смеси резиновых порошков из отд^ .ьных _ моиофракций п^оошка шифра . "Р".

Изучение структурно-морфологических свойств частиц измельченных вулканизатов осуществляли на оптическом микроскопе МВИ-б. : Размеры частиц оценивали ситовым, седиментационным и микроскопически методами. .

Морфологические характеристики (коэффициент топологии Кт, шероховатость и дефектность) оценивали с помощью специально разработанных методик, заключающихся в определении изменения массы и кажущейся плотности частиц. При этом массу частиц определяли путем взвешивания 100 частиц каддой фракции, а кахуауюся плотность - циклометрическим методом. Структурность частиц (наличие агломератов и агрегатов) оценивали по адсорбции глицерина и по изменению насыпной плотности порошков ИВ. Удельную поверхность определяли методом БЭТ путем • адсорбции. гелия из азотно-гелиевой смеси. . .. ■ .'-'Л ' , '

Технологические свойства измельченных вулканиэатов оценивали по комплексной методике Kappa, включающей определение статического к динамического углов естественного откоса, уплотняемое; и резинового пороика с учётом ширины распределения частиц по размерам. Способность ИВ к классификации изучали по кинетическим закономерностям процесса разделения бинарных смесей ИВ на механическом классификаторе. Особенности поведения реальных порошков реэич - на модельном механическом виброгрохоте.. Кинетику диспергирования частиц различных способов получения изучал)! при смешении в лязко-текучем состоянии на глльцах путем измерения размера частиц микроскопическим методом, с опроделением кинетических закономерностей процесса диспергирования частиц.

Сгзико-механические показатели резин оценивали в соответствии с требованиями действующ« Государственных стандартов.

В работе использованы экспериментально-статистические и математические штод1г обработки получеиных данных, с реализацией их в различных програмных средах на 1ШЭВМ класса PC/XT.

Изучение структурно-морфологических особенностей частиц ИЗ различных способов получения.

В настоящее время известен ряд способов механического измельчения резин, реализующих различные механизмы, разрушения материала и позволяющих получать полидисперсные резиновые порошки. При этом прагагически единственной характеристикой ИВ является средний размер.его частиц, определенный ситовым методом, или проход через сетку сита с фиксированным размером ячейки. Этих характеристик недостаточно для оценки поведения резиновых, порош-коз в технологических процессах дозирования, хранения, транспортировки, классификации, диспергирования при вязкотекучем смешении и свойств резиновых композиций их содзржаяу.х. Дня оценки поведения ИВ в различных технологических.процессах и его влияния на свойства резин были изучены структурно-морфологические особенности частиц измельченной резины полученной различными способами.

Исследование формы частиц ИВ различных способов получения показал;., что форма частии зависит от способа их получения. Анализ результатов базы экспериментальных данных позволил рассчитать объ&каый коэффициент формы (Kv) для частиц ИВ различных способов получения. Kv не является постоянной величиной и значимо возрастает с увеличением размера частад.

Объёмны! коэффициент формы позволяет математически рассчитать переход от среднечисленного размера к среднемассовому и наоборот.

Поскольку экспериментальное определение Ку весьма трудоемко, предложено использовать коэффициент топологии (Кт), харисгеризую-щий изменение массы одной • астицы в зависимости от способа «ё получения (табл. 1):

'{ - Кт*рк*с1с ( 1 )

где: М - масса одной частицы, а - кажущаяся плотность »истиц резины.

Таблица 1.

Структурно-морфологические характеристики У.В различных способов получешш.

I тип ИВ

харак- I----------------------------------------------------

терне- I ? ■ I ! I !

тики ♦ "К" | "Р" I "Д" ! "Щ" | "В" I ИВ I ! 1 » I 1

А 0,0163 0,0179 0,0196 0,0213 С.0274

Кт 0,445 0,416 0,272 0,127 0,078-

Коэффициент топологии позволяет охарактеризовать развитость поверхности частиц ИВ через введение понятия шероховатости: , ' Ш - Ку/НТ ( 2 )

■ Анализ литературных данных показал, что определения шероховатости частиц целесообразно проводить с помощью стругаурьых показателей,. путем определения адсорбции глицерина или уплотненней насыпной массы. Данные показатели позволяет оценить способность частиц измельченных вулканизатов к образованию агрегатов и агломератов (рис. 1). Резкое падение объдмой доли частиц <Црм) с уменьшением их размера при максимально плотной упакозке, свидетельствует о начале процесса образования агрегатов и агломератов. Для высокснаполненных композиций с-измельченным вулканиза-тсму>т позволяет рассчитать долю необходимого связующего.

Обобщенная зависимость шероховатости частиц от(рис.2 А ) писазала: снижение ^т приводит к значительному росту шероховатости частиц.

Дефектность частиц оценивалась по изменению "кажущейся плотности" частиц. . Уменьшение размера частиц приводит к снижению плотности, чте, по-видимому, обусловлено возрастанием количества ; дефектов в объёме частиц резины, в которые не моле а- проникнуть

- ß -

%

ог-

V

03

■к

г I i

Оь

¿0

разпср частиц Ü& nn

Рко. 1. Структурные характеристики ' частиц KB различных способов полученкя (А-мелкие фракции, Е-крупные)'. 1 - ИВ шифра "В"; 2 - ~Т; 3 - "Д"; 4 - ИР*; 5 - "КГ.

S 2

U-02 •

иl-o.s

ä-0.2o\U'°fn9

nJ2

l

OS

Ob

Oß %

Qf io painej) частиц Щ, fin

Рис. 2. Структурно-морфологические характеристики ИВ различных способов получения.

1 - ИВ шифра "В"; 2 - "ПГ; 3 - ИД"; 4 - "Р«; 5 - "К".

Б обозначении точек, первая буква означает тот измельченного вулканизата, цифра за ней - размер частиц; например: "В-0,5" - ИВ шифра "В, полученный измельчением в ОбЪёМНО" ДвфорМИрОВЕННОМ состоянии- при высокой степени сжатия и сдвига, размер частиц ИВ 0,45 -0,5 мм.

В

этиловый опчрт в процессе испытания. При птом изменение "кажущейся плотности" может быть выраженс уравнением в,ада;

ук - <Зс/(А + В*<1с) ( 3 )

где: А - степень дефектности частиц, обусловленная способом получения ИВ (табл. 1) , В - константа, определяемая плотностью / исходной - репины.

Установленные закономерности игмэиенил "какуг*?йся плотности" частиц ]»зины позволили рассчитать де&чл'нос'.'ь частиц "(0) измельченных вулканизатоь различны?: способов получения н зависимости от их размера (рис.2 Б), котсрая составляет:

0 » (ри - рл)/ул - 1 - с1с/(ри*<; А ■■* 3*1с)> ( 4 )

Таким о{ разом, для оценки свойств ЯВ целесообразно использовать следухжие параметры: дефектность, шгрохотзатость и коэсйфици-ент топологии. По увеличению степени дефэкгнооти и шероховатости исследовании^ типы измельченных вулканиэагов т.т.ю расположить з следующий ряд: ИВ полученный криогенным метсдок; высокоскоростным резом; измельчением на дробильных езльц&х; шероховкой; измельчением в объёмно-деформированном состоянии при высокой степени ежэтия и сдвига. При этом по свои» свойствам порошки, полученные криогечным методом и скоростным резом, очень близ га друг ' к другу. Коэффициент топологии позволяет аналитически связать среднечисденный и ореднемассовые размеры из «мельченных вулканиза-тов. Структурные показатели (глицериновое число или(рт ) позволяют найти количество необходимого связукщэго для создания моке- • летных виссюнаполяенных композиций. с ИВ. • ,

• Влияние структурно-морфологических характеристик измельченных вулканидатов на его технологические. _ свойства ."

Производство и последующая переоаботка порошкообразных материалов включает ряд технологических: процессов: измельчение, сепарирование, дозирование, упаковку, транспортировку, хранение, и т. д. При их осуществлении необходимо учитывать свойства резинового порошка и технологические особенности его поведения. Современный уровень теоретических ■представлений о закономерностях взаимодействия частиц не позволяют с достаточной точностью предсказать поведение их в технологических процесса::, с. целью достаточно точного прогнозирования позедеиия измельченных сулка-ниаатов в различных процессах предложено характеризовать технологические свойства 'ИВ с . помощью комплексной систе мы оценок, включаюп^й определение :углов естественного откоса и уплотняв-

-о -

«ости с учетом шрины раопредоления частиц по размерам.

и увел/чонием размера частиц уменьшаются как динамический, так и 0"?.тичес1а1й угол естественного откоса, что связшю с уменьсену.ем шероховатости частиц, приводящей к улучшении сыпу-,чести. Значения уплотненной и неуплот^енной насunноЯ плотности в целсм коррелируют с текучести» порошка, однако, они. не позволяют сравнивать между собой материала, различающиеся по форме и.плот-кости частиц. Провести сравнение таких материалов модно с по-ь<о2^ю уплэтняемости, которая является функцией нзуплотненной к 'уплотненной насыпной плотности. Зависимость уплоткяемости от размера частиц определяется способом получения ИВ, шероховатостью ч шсоой их частиц.

Длл( Солее полной характеристики технологических.свойств был использован комплексный мзтод оценки Kappa. Анализ результатов комплексной оценки технологических свойств узких фракций порош-!»з различных способов получения (таблица 2) показал, что они обладает удовлетворительными и хорошими характеристиками текучести. Более мелкие фракции имеют худшие технологические свойства по сравнение с крупными. Увеличение степени шероховатости ИВ з ряду "Р"; "Д"; "Ш"; "В" также приводит к ухудшению технологических свойств. '

• Таблица 2.

Комплексная оценка технологических свойств измельченных вулканизатов различных способов получения.

! ! угол естеств. ! I ! f

шифр f размер! откоса 1уплот- ! коэф. ! сумма f харшсгер.

резины! частиц!-------------!няемость о цнород! баллов! текучести

f ! дин. t стат. I ! ! f

! мм !

0,1-0,2 " Р " 0,5-0,54

0,9-1,0

0,1-0,2' ■ " Д " 0,5-0,54

0,9-1,0

0,1-0,2 » Ш •• 0.5-G.54 I; 0,9-1,0

0,1-0,2 " В " 0,5-0,54

;.l__:__0,9-1.0_.........................__...............

• Харахеристика порошков по методу Kappa: . ртлйчная - суша баллов 80-100: хорошая - 80-83; удовлетворительная - 70-79; допустимая - 60-69; неудовлетворительная - 40-59; . плохая.» 20-39; очень плохая - 0-19.

бал. ! бал. ! бал. ! бал. ! !

21 12 16 25 74 удовл.

24 16 18 25 83 хорошая

25 16 ,19.5 25 85,5 . ■< .

21 12 21 25 - 70 удовл.

22,5 12 20 25 79,5 хорошая

25 16 20; . 25 86 - " - '

20 , 12 21 25 78 удовл.

. 21 12 19,5 25 ■ 77,5 _ Tt _

24 15 18 ■ 25 82 ' хорошая

19,5 7 • 20 25 .,: 71.3 удовл.

19,5 12 21 25 77,5

19.5 12 18 25 74,6

Для оцтта влияния гранулемег)пг-1';с;си:! характеристик реси-го-еых порошков на их технологически? свойства были использованы модельные лорошки. Математичгско-статистический анализ получол-ных, резульгг.тов показал, что значимость влиянии дисперсных характеристик ИВ на технологические свойства убьвчет с ряду: средний размер; . дисперсия среднего размера (.ш/рика распределения); коэф. . асимметрии; козф.эксцесса. При этом, чем меньше размер, частиц и шире их распределение по размерам, тем хуже технологи- ' ческиь свойства. Коэффициенты асимметрии и эксцесса на технологические свойства вльяот незначительно.

• Наряду с измельчением, важным процессом получения токкэпэ-мельченного резинового пороигл является классификация, заклячаю-езлея в выделении неоСходимой целевой фракции, пригодной ■ для дальнейшего использования. Изучение кинетики рассева проводил;, с использованием соседних пар монофраяций гези.юв^х порсш.".ов. Толченные ганетнче^ие кривые классификации (рис.3 А) условно мох-нс разделить на три участка: прямолинейный з начальный гориод классификации, криволинейный , в середине процесса и конечный -опять практически прямолинейны;!.

Сетка ¿¿км и . . р

й-02 и-03

й-ц? ¿/V

_I. _

в 0.2

ю го Врекя расге&з,

шоррлй&он&опь исл. Рис. 3. Кинетические характеристики процесса раз,цвлония бинарных смесей ИЕ различных типов. 1 - ж шифра "В"; 2 - "Г; 3 - "Г; 4 - "Р". -

В начальный период, когда соблюдается равенство соотношения тонкой и грубой фракции, начальная скорость разделения определяется размером ячейки сита и незначительно зависит от типа измельченного вулканизата. Грубые фракции измельченного вулканиза-та разделяются на граничных ситах значительно бистрее по сравне-

Б

нию с более тонкими. По мере снижения концентрации частиц тонкой фракции на сите, скорость классификации снижается. Тонкие фрак-щи: , оЗлздьхщке большей Еер.о;:оватостью, имеют, более протяженный криволинейным участок. В конце процесса скорость разделения ли-мптируе.тся скоростью поступления частиц более тонкой фракции из объёма порошка к классифицирующей сетке сита. При этом конечная скорость классификации на два порядка меньше начальной.

1л основании получэш.ых результатов произведен расчет скоростей разделения д.чя разных типов ИВ (таблица 3).

Таблица 3.

Скорость процесса классификации бинарных смесей ИВ различных способов получении.

I начальная скорость ! конечная скорость Тип ИВ I разделения, кг/ч ! разделения,'кг/ч

размер ячеек ! 0,2мм I 0,5мм I 0,9мм I 0,2мм { 0,5мм I 0,9мм

И р »1 0,40 0.71 4,25 0,0045 0,052 -

.. д .. 0,33 0,55 2,09 0.0040 0,031 ' -

"В" 0,30 0,50 1,50 0,0037 0,025 -

.. в.. 0,27 0,45 1,09 0.0023 0,022 -

Необходимо отметить, что с увеличением размера ячеек сит происходит и увеличение константы скорости разделения (Кз). Возрастание степени шероховатости частиц, приводит к снижению констант скоростей разделения (рис.3 Б) в ряду ИВ шифров: "Р", "Д", "ПГ и "В". На практике, повидимому, нецелесообразно прово-■ дить процесс классификации до полного отделения мелкой фракции. Окончанием его следует считать начало перегиба кинетической кривой (рис.3 А).

Подученные кинетические зависимости позволили определить время "чистого рассева" необходимое для проведения дисперсного анализа ИВ. Уменьшение размера ячеек сит, на которых происходит разделение соответствующих фракций, с 0,9 до 0,1 мм ведет к увеличению времени "чистого рассева" в 10-80 раз. Применение диспергирую^- протирающих пггифтов (латунных или резиновых1», позволяет несколько ускорить процесс анализа порошка. Сокращение продолжительности анализа достигается только за счет .ускорения прохода частиц мелкой фвакции через отверстия сита путём их протирания.

Свойства резин, содержащих измельченный вулканизат, во многом определяются размером частиц. Однако, исходный размер не яе-

ляетел постоянной величиной. В процессе приготовления снеси, ка.ч правило, происходит уменьшение размера - диспергирование. На обобщенных зависимостях процесса диспергирования (рис.4 Л), для всех типсй ИВ, прослеживается наличие двух прямолинейны: участков с ярко выраженным перегибом на 1-3 минуте диипергирозания. Такую сложную зависимость можно аппроксимировать двумя б?личинами: начальной и конечной константой скорости диспергирования. Значения конечной константы скорости диспергирования на 2-3 порядка меньше соответствующих значений начальной константы ( таблица 4).

Таким образом, скорость диспергирования частиц измельченных вулканизатов определяется: в начальный момент времени их шероховатостью (рис.4 Б), а в конечный - дефектность», г. р.* прочи;: равных условиях.

Влияние диспергируемости частиц ИВ на свойства содержащих их резин представлены на рис.5. Анализируя полученные зависимости необходимо отметить, что, в первую очередь, свойства релин определяются не размером части*, и их агломератов после классификации на ситах, а размерами поели диспергирования, которые обусловлены структурно-морфологическими характеристиками частиц.

1,0

й£

Ъ -0.5

брепя сРимф^иро&анщ

шеро*а ¿отостл, уел. Рис. 4. Обобщенные характеристики процесса диспергирования ИВ различных типов при вязко-текучем смешении. 1 - ИВ шифра "В"; 2 - "Ш"; 3 - "Д"; 4 - "Р"; 5 - "К". Изучено влияние статистических характеристик дисперсного

состава ИВ: ширины распределения, бимодальности, коэф. асимметрий и эксцесса на физико-механические свойства резин протекторного типа. Дисперсионный анализ полученных данных показал, что свойства резин значимо различаются мевду собой. 8то позволило провести регрессионный анализ и установить еледукщие аналитические зависимости:

г2- 18,92 - 4,96х1 - 20,33х2 + 2,15х3 - 2,09х4 (МПа) ( 5 )

С - 469 + БЗ,66х| - 295,03х2 + 33,Бх3 -3,Б5х4 ( X ) ( 6 ) ^ С «7,^5 - 3,34Х1"- 0,04х2 + 0,вбх3 + 0,14х4 (.КНЛО ( 7 ) г^ч х1- сродни?, размер частиц, который изменялся от 0,35 до 0,£.мм;

х2~ даспорсия (чирина распределения) - 0,052 до 0,2; ; х3- коэф. асимлвтрчн - изменяется от -1 до +1; , .. коэф. эксцэсса - от -1,3 до +1,3.

Таблица 4.

Константы диспергирования узких фракций 1Ш р<1злнчных оьосэбор получения ( Оазор 1.0 мм ).

I Начальный размер частиц ИВ, мм

:л ИВ 1 ! 1 •0,2 - 0,£0 « 0.8 - 0,9

Кд 1 Нд « Кд ! Кд '

.. .. 0,08 0,011 0,10 0,013 '

1» р *1 . 0,03 О.ОИ о. а 0,0.14

..д., 0,16 0,014 0,80 • 0,015

'! ш " 0,19 0,016 1,07 0,010

а " 0,34 0,016 1,46 - 0,020

Рис. 5. Сизико-механические :.арактеристики модельных резин,

содержащих 307. измельченного вулканизата.

1. - Прочность при растяжении. 2 - Относительное удлинение.

Проверка значимости полученных коэф. уравнения регрессии показала, что все коэф. значима Степень их вл.шния на свойстза резин убывает в ряду: XI; Х2; ХЗ; Х4, т.е. наиболмпий тчад в изменение прочностных свойств вносит размер частиц. Коэффициент асимметрии к эксцесса, характеризующие распределение частиц по , размерам, вносят меньший вклад в изменение прочностных свойств ревин.

Выбор рациональных технологических схем использования измельченных вулканизатор различных способов получения.

Исследование с*руктурно-морфологических особенностей строения частиц и их технологических свойств указывает па значитель- ' ние различия измельченных вулкааизатов з зависимости от способа получения. Рациональное использование различных типов ИВ зоаисж-но лишь при условии правильного выбора технологических схем проведения процессов перерабс..си ИВ и резин его содержащих в изделия.

Проведенные исследования позволили разработать способ определен:«! оптимальной дозировки измельченного вулканизата в оези-новой смеси (А. С. 994985).

Частицы с незначительной шероховатостью целесообразно использовать для создания высоконаполленных композиций с минимальным количеством свяэуиазго. Совместно с ВНУИР разработана рецептура высоконаполленных резин для полов промэданий и диво г ново д-ческих помещений, содержащих 672 об. измельченного вулканизата.

Измельченные вулканизати с хорошо диспергирующимися частицами, полученные методом измельчения в объёмно-деформированном состоянии при высокой степени сжатия и сдвига, можно эффективно использовать в резиновых смесях не только при малых (2-77. об.), но и при средних дозировках (до 30%). Эксплуатационные испытания шин, с 34,57. об., ИВ в протекторе, и сальников, содердадщх 37%о5. ИВ аналогичного состава, : показало, что шины имесг ходимость ча уровне серийных пе содержащих ИВ, а сальники - па ЧОХ выше контрольных.

Анализ зависимостей технологических параметров процесса классификации и диспергирования ИВ в процессе смешения позволили -предложить следующие технологические схемы переработки ИВ различных, способов получения (таблица Б).

Наиболее широко распространенной з промышленности является технология переработки ИВ шифра "Д". • Согласно ей ПР.р^раСатьза-

.- 14 -

отся изношенные автопокрышки на регенератных заводах н шиноре-wohvhhx предприятиях. • Уменьшение угла, наклона сетки сита и снижение /дельной загрузки сита, в данной схеме, позволяет поднять выход по целевому продукту на 25-30Z.

Изменение технологической схемы использования ИВ шифра "ПП (шиноремонтное производство^, а именно введение стадии классификации пред дополнительным измельчением, позволяет снизить на 15-20Х удельные энергозатраты на измельчение, за счет предварительного отбора мелкой фракции.

В силу малой шероховатости частиц, полученных скоростным ревем и криоггньым измельчением, процесс измельчения и классификации можно совместить в идном аппарате. Этот путь реализован на опытной машине Тамбовского ВНИИРТЫата АПРП-100.

Таблица 5.

Технология переработки ИВ различных способов i получения.

шифр измельченного вулкан иеата

"Р","К" "Д" "Ш" "В"

намельчен и е ,

скоростной размольные скоростной. валковый pea вальцы несосредоточ. измельчитель резик

рез ИРВ 800 550/550

изготовление

- - маточной рез.

..'''.-'■■ смэси '

к л а с с й ф и к а ц и я

сито 0,5мм сито 0,5мм сито 0,5мм стрейнированио

угол 2 угол 2-4 угол 2-4 сетка 0,8 + 0,5мм

удельн. удельн. удельн.

загр. 20 кг/и чагр. 10 кг/и аагр. Б кг/ы

дополнительное измельчено

- - вальцы - -

РЗ 800 550/550

к л ас с и фи к á ц и я

- , - сито 0,6; угол 2-4 - -

уд.8агр 10 кг/м

и з г о т о а л е н и е резиновых смесей .

.•.Для измельченного вулкакиэата шифра "B"¿ полученного перепек-, тивным методом измельчения в объёмно-деформированном состоянии при высокой степени сжатия и сдвига и имеющего значительную ше-рохоьзтэоть, классификация на ситах по традиционной схеме воз-

• • - 15 -

можна только для жестких резин. Производительность классификации при этом незначительна В результате измельчения "мягких" ренин ( типа варочных камер и диафрагм), получаются иерассеваемые "скатки", по причине значительной агломерации, реализация предложенной схемы использования ИВ шифра "В" позволяет избежать . снижения свойств резин за счет исключения проскока недоизмельче иных крупных частиц.

Еа основании проведенных исследований выданы рекомендации по изменению конструкции бункеров и дозаторов с учётом специфических свойств ИВ, что позволило улучшить технологические свойства пезиновых порошков при дозирс.ке и хранении.

ВЫВОДЫ 00 РАБОТЕ

1. Изучены структурно-морфологические характеристики частиц измельченных вулканизатов различных типов, при этом установлена взаимосвязь между способом получения и свойствами резиновых порошков с учетом размера частиц НЕ Это позволило разработать научно-обоснованные критерии оценки технологических свойств дисперсных материален из амортизированных резиновых изделий и на этой основе рекомендовать рациональные технологические схемы их переработки и использования.

2. Разработаны и модифицированы применительно для измельченных резин ряд методик, позволивших установить взаимосвязь между способом получения измельченного вулканизата и его структурно- морфологическими характеристиками.

3. Установлена корелляция между размером частиц, их шероховатостью, дефектность» и структурностью в зависимости от способа получения измельченного вулканизата. На этой основе предложен метод экспресс контроля качества ИВ. Выявлено, что наибольшую шероховатость, дефектность, а следовательно к структурность имеют частицы, полученные на валковом измельчителе резин в условиях объемной деформации при высокой степени сжатие и сдвига, а наименьшую - частицы, полученные высокоскоростнш резом и криогенным измельчением.

А. Выг-лена взаимосвязь среднечисленвого размера частиц с их среднечасовым размером с использованием коэффициента топологии в зависимости от способа получения ИВ.

S. Установлена взаимосвязь между способом измельчения и технологическими свойствами измельченного вулканизата, ... и этом показано, что технологические свойства можнооценить с помощью комплексного показателя Kappa. Наилучшим^ технологическими

свойствами обладают порошки с наименьшей дефектностью и шероховатостью, полученные.криогенным измельчением и высокоскоростным ре&ом, наичудмми - порошки, полученные на валковом измельчителе.

6. Проведена оценка структурности ИВ различных способов получения, ьиязлено, что частицы измельченной резины уш при размере менее 2 мм способны образовывать агрегаты и агломераты частиц. Наибольшую склонность к их образованию имеют' порошки резин, лолучеиные на валкоЕсм измельчителе. Структурные показатели позволяют найти количество связующего, необходимого для создания монолитных вьюоконаполненных композиций.

7. Показаны закономерности классификации и диспергирования частиц, в зависимости от их шероховатости и дефектности. При эхом, скорость глассификации определяется шероховатостью частиц и размером ячеек сит. Скорость диспергирования при вязкотекучем смешении определяется в начальный мсмент смешения - шероховатостью части ;, в конечный - их дефектностью.

8. Разработана технология переработки ИВ различных способов получения и показаны наиболее эффективные пути их дальнейшего использования. -

9. По работе имеется реальный экономический эффект в размере 26 тыс. руб. ( в ценах на 31.12.1091 ).

Основные результаты исследования изложены в следующих работах.

1.А.С. 644985, МКИ а 01 N 33/44. Способ определения оптимальной дозировки резиновой крошки в резиновой смеси/Соловьев Е. М., Овчинникова.В. Н., Урядов Е К1 и др.

2. Урядов В. Г., Толобов С. К . Соловьев Е. М. Мэтоды и приборы для комплексной оценки качестза измельченной резины // Всесошн. созещ. "¡¿этоды и приборы для физико-механических испытаний при контроле качестза каучука, резины и резиновых изделий": Тез. докл. - Днепропетровск, 1986. -С. 23.

3. Исследование эффективности способов чзмельчэкия отходов резин/С. В. Толобов, В. М. Городецкий, Урядов В. Ю. и др.//Исследование и разработка оборудования для малоотходной и безотходной переработки полимеров в изделия:/Гр. ин-та КШРТмаш. - Тамбов,1987,-. С. 65-61.

4. Урядоз Е Ю., ТолоОов С. К Влияние спосооа получения измельченного вулканизата на его физико-механические свойства.'/ Есесога.ч. конф. "Повышение - качества продукции и внедрение ресурсосберегающей технологии в резиновой промшвяенносхн": Тез.

- 17 -

докл. -55юславль, 19Р6. -с. 1Б9-160.

5. Толобов С. &, Урядов В. Ю,, Гульбис и. и. Влияние способа получения ТИРП на его сБойства//Материалы 4 конф. моа. ученых / Яросл. политехи, ин-т. - Ярославль, 1968. - с, 30-34. Деп. в ЩПЫТй-нефтехим. -М7б-нх89.

6. Толобов С. В., Урядов К Ю., Дуросов С. М. Влияние способа получения >Ш на его свойства и свойства резин, его содержащих//' Проблема повышения качества резин и резиновых технических изделий. ->1, ЦНИИТЭнефтехим. -1086. -33с.

7. Толобов С. а, Урядов В. Ю., Соловьёв Е. М. Свойства резино-ваых порошков различных 1*зтодов получьнип//Бсесодан. кпнф. "Пути повышения эффективности использования вторичных полт&'рлих ресурсов": Тез. докл. -Кишинев, 1989. -С. 227.

8. Влияние способа получения измельченного вулканизата на его свойства и свойства резин, его содержащих / С. а Толобов, К Я Урядов, Е. Е Антонов и др. //Химия и технология переработки эластомеров / Маквуз. сб. иау л. трудов. -Л , 1989. -с. 100-106.

9. Урядов а XX , Толобов С. а Реологические характеристики резиновых порошков -.в процессе ьереработкнУ/Всееоюзн. на-учн. -гехн.конф. "Процессы и аппараты производства полимерных материалов, методы и оборудование для переработки их в изделия": Тез. докл. -М. ,1986. -Т. 1, С. 145.

Ю.Соловьёв Е. Я . Урядов ЕЮ., Толобов С. Е Особенности аех-нологии использования измельченного вулканлза^а, полученного различными способами измельчения//Всесоюзк. совещ. "Состояние и перспективы использования изношенных шин и получаемых из них продуктов": Тез. докл. -Чехов, 1989. -с. 8-9.

11. Урядов ЕК1, Толобов С. Е, Соловьев Е. И. Выбор экономичного способа переработки отходов резин//Всесоюзн. соьеа "Экономия и рациональное использование материальных и сырьевых ресурсов" Тез. докл. -Львов, 1986. -с. 47-49.

. 12. А. с. 1678639 СССР, МКИ В 29 Н 11/16. Способ получения протекторной заготовки/С.ЕТолобов, ЕМ.Соловьев, В.¡0.Урядоз, А. Е Свешников

) а Соловьёв Е. М. , Толобов С. Е, Урядов а КХ Использование резиновых отходов в кабельном производстве// Каучук и резина. -1988.-N10.-с. 32-33.

14. Толобов С. Е , Урйдов Е10., Егоров С. Л. Отработка технологии изготовления резиновых смесей с измельченным вулкэннзатом // Материалы 4 конф. мол. ученых/фосл. политехи. ин-т. - Ярославль;, 1988.- с. 34-За Деп. в ЦНИИТЭнефтехим.-N76-11x89.

15. Урядов Ra, Толобов С. R, Соловьев Е.Ы. Влияние дисперсности измельченного вулканизата на особенности 'рименения его в резинах при высоких дозирог -а;://Есесою&н. совещ. "Состояние и перспективы использования изношенных шин и получаемих из них продуктов": Тез. докл. -Чехов. 1989. -с. 14-15.

16. Урядов В. Ю. . Толобов С. Е Влияние способа получения ИВ на его способность. к классификации/УВсесоюзн. конф. "Технология сыпучих материалов": Тез. докл. -Ярославль, 1В8&. -т. 1-С. 129.

17. Толобов С.а .Дуросов С.М.,Урядов ЕЮ. Валкозый измельчитель ИРВ 800 550/550 для получения тонкодисперсных резиновых по-рошкоз//П?редовои производственный опыт, рекомендуемый для внедрения в материально-техническом снабжении.-(научн. -техн. ин-форм.сО. )-1089.- еып.5,-с. 44-45.

13. Эффективная технология использования вторичных ресурсов/ Е. № Соловьёв, С. U. Дуросов, С. Е Толобов, Е К1 Урядов//0 кн. тез. дскл. научн.-техн. конф." Rubber - 89 ",ЧССР,-Прага, 1989.