способ получения безосновного гидроизоляционного материала

Формула изобретения

1. Способ получения безосновного гидроизоляционного материала, при котором осуществляют приготовление резиновой смеси путем измельчения ее в порошок в экструзионном аппарате под действием сил сжатия, сдвига и температуры и последующее формообразование каландрованием, отличающийся тем, что для приготовления резиновой смеси используют отходы резиновых вулканизатов и первичный материал, в качестве которого используют полиэтилен, или полипропилен, или 1,4-цис-полибутадиен, или 1,4-цис-полиизопрен в количественном соотношении с отходами (20 -10) : (80 - 90) мас.% соответственно, а формообразование осуществляют при температуре 85 - 100^oC.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что формообразование осуществляют по схеме непрерывного каландрования.

3. Способ по пп. 1,2, отличающийся тем, что порошок из экструзионного аппарата подают непосредственно в питающий зазор каландра.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве отходов резиновых вулканизатов используют автомобильные шины с кордом из синтетических нитей.

5. Способ по п.1,отличающийся тем, что измельчение резиновых отходов и первичного полимера осуществляют при температуре 80 - 200^oC.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области обработки пластиков, а именно их формообразованию, в частности, каландрованием, и может быть использовано для изготовления гидроизоляционного кровельного материала из резиновых смесей.

Известен способ каландрования полимерных материалов, заключающийся в непрерывном формировании ленты полимерного материала с помощью формообразующих приспособлений - каландров. Смесь исходного материала при этом получают в специальных смесителях, куда загружают полимер и другие ингредиенты, такие как пластификатор, краситель, стабилизатор, наполнитель и др. Из смесителя смесь поступает на питательные вальцы, с которых в виде непрерывной ленты подается в питающий зазор каландра (1. Мак Келви Д.М. Переработка полимеров, пер. с английского. - М.: 1966 г).

Каландрование используется в резиновой промышленности. Перед подачей основные валки каландра исходная резиновая смесь предварительно профилируется в раскаточных устройствах (2. Белозеров Н.В. "Технология резины". - М.- Л.: 1965).

Резина имеет широкое применение в различных областях промышленности и, как следствие, имеется значительное количество отходов резиновых вулканизаторов, тогда как первичное сырье является весьма дорогостоящим. В настоящее время разработаны технологии, позволяющие перерабатывать отходы резиновых вулканизатов с получением порошка, который в последствии используется как наполнитель для новых резиновых смесей. Известен, в частности, способ утилизации старых шин по технологии фирмы "Berstorff" (3. Журнал "Каучук и резина", N 6 1991). Для производства порошка применяется двухшнековый экструдер с диаметром шнека 90 мм и отношением длины к диаметру L/D=23. Перерабатываемый материал одновременно подвергается воздействию сил сжатия и сдвига. В зависимости от типа материал нагревают до 80-250^oC, а затем охлаждают до 15-60^oC. Размер частиц полученного порошка резины составляет 0,05-0,1 мм.

Как было отмечено выше, полученный порошок вводят в резиновые смеси на основе каучука различных марок, подвергают смесь формообразованию, а затем осуществляют вулканизацию при повышенной температуре с целью получения изделия, в том числе и рулонного кровельного материала.

Использование в составе резиновых смесей отходов резиновых вулканизатов позволяет снизить стоимость изделий, изготавливаемых из таких смесей. Но учитывая энергоемкость процесса получения резинового порошка и последующей вулканизации резиновой смеси, достичь значительного снижения экономических и энергетических показателей всего технологического цикла от утилизации отходов до получения новых изделий не удается.

Если для получения материала используется связующее, не требующее вулканизации, формообразование рулонного материала осуществляется непосредственно при каландровании.

Наиболее близок по технической сущности к заявляемому изобретению способ получения безосновного рулонного гидроизоляционного материала на основе дисперсных отходов дивинил-стирольного эластопласта и битума в качестве связующего (4. Виноградова Л.М., Долинская Р.М., Щербина Е.И., Триптиуна Я.М. Использование полимерных отходов в производстве рулонных гидроизоляционных материалов. Сб. "Безотходные технологии химических, нефтехимических, гальванических производств и в индустрии", Куйбышев, 1990, с. 14-15). Способ включает совмещение дисперсных отходов со связующим, формообразование непосредственно в рулонный материал каландрованием. При этом исключается энергоемкая стадия вулканизации, однако явным недостатком способа является получение материала с невысокой прочностью 1,16 - 1,82 МПа.

Задачей изобретения является создание технологии получения кровельного гидроизоляционного материала, которая была бы лишена недостатков вышеуказанных способов.

Поставленная задача решается в способе получения безосновного гидроизоляционного материала, заключающемся в приготовлении резиновой смеси, ее формообразовании каландрованием, отличающемся от известных тем, что в качестве резиновой смеси используют порошок из отходов резиновых вулканизатов, полученный в экструзионном аппарате под воздействием сил сжатия и сдвига, а также температуры в присутствии первичного материала, в качестве которого используют полиэтилен или полипропилен, или 1,4-цис-полибутадиен, или 1,4-цис-полиизопрен в количественном соотношении с отходами (20-10):(80-90) мас. % соответственно, а формообразование осуществляют непосредственно из порошка при температуре 85-100^oC.

Формообразование осуществляют по схеме непрерывного каландрования. При этом целесообразно порошок из экструзионного аппарата подавать непосредственно в питающий зазор каландра.

В качестве отходов резиновых вулканизатов можно использовать отработанные автомобильные шины с кордом из синтетических нитей.

Измельчение резиновых смесей отходов и первичного полимера рекомендуется вести при температуре 80-200^oC.

Сущность изобретения заключается в том, что сразу после получения резиновой смеси в виде порошка осуществляют ее формообразование при температуре 85-100^oC. При этом отпадает необходимость в вулканизации смеси.

Процесс вулканизации оказывается совмещенным с процессом формообразования. Однако для достижения такого совмещения необходимым является не только измельчение резинового вулканизата, известное из (3), посредством воздействия сил сжатия, сдвига и высокой температуры, но и присутствие первичного полимера в соотношении с отходами (20-20) - (80-90) мас.% соответственно.

Такого количества первичного полимера в сочетании с другими условиями (сдвиг, сжатие, высокая температура) достаточно для образования в резиновом порошке золь-фракции в количестве 18-25% и получении фракции с размером частиц 0,05-0,5 мм, которые в процессе формообразования при достаточно высокой температуре способствуют образованию вулканизационной сетки с образованием конечного материала.

Таким образом, известно в отдельности об измельчении резиновых отходов и получении порошка. Формообразование рулонного материала каландрованием, также известный процесс. Однако такой процесс, как получение порошка в присутствии определенного полимера в сочетании с определенной температурой формообразования каландрованием, позволяет получить при использовании изобретения сверхсуммарный эффект, заключающийся в исключении целого технологического этапа - вулканизации смеси с одновременным получением материала с хорошими прочностными показателями. При формообразовании каландрованием отпадает также необходимость в предварительном формообразовании резиновой смеси перед подачей ее в питающий зазор каландра. Так, например, технология получения гидроизоляционного кровельного материала с использованием предлагаемого изобретения по сравнению с известным дешевле в 4-5 раз.

Изобретение поясняется примерами:

Пример 1. Предварительно измельченные до размеров частиц 10-30 мм отходы автошин, армированные синтетическим кордом, смешивают с гранулами полиэтилена в соотношении 90:100 мас.% и подают в загрузочный бункер двухшнекового экструдера ZSK-53 фирмы "Вернер Пфляйдер" (диаметр шнеков 53 мм, отношение длины к диаметру равно 22). Смесь гомогенизируют при температурах 80-120^oC в условиях сдвигового деформирования и на выходе из экструдера получают однородную тонкоизмельченную резиновую смесь с размером частиц 0,05-0,5 мм, которые подают на валки двухвалкового каландра и формуют при температуре 90^oC пленку толщиной 3 мм. Свойства пленки приведены в таблице.

Пример 2. Предварительно измельченные до размеров частиц 10-30 мм отходы безосновной резины, например, подошвы обуви, и крошку 1,4-цис-полибутадиенового каучука в соотношении 80-20 мас. % подают в загрузочный бункер двухшнекового экструдера. Смесь гомогенизируют и измельчают при температуре 100-150^oC. Полученную тонкоизмельченную смесь каландруют в пленку толщиной 3 мм при температуре 100^oC.

Примеры 3-13. Материал получают как в примерах 1, 2. Условия получения и свойства материалов приведены в таблице.

Как видно из примеров 8-11 уменьшение содержания первичного полимера приводит к ухудшению прочностных характеристик получаемого материала, так же как и снижение температуры каландрования резиновой смеси против заявляемых. Увеличение содержания первичного полимера также ведет к ухудшению деформируемости гидроизоляционного материала и экономически нецелесообразно.

Если первичный полимер при получении резиновой смеси не используется (примеры 12, 13), то при каландровании получают материал с низкими прочностными свойствами.

Повышение температур измельчения и каландрования нецелесообразно, так как ведет к увеличению энергопотребления в процессе.