способ изготовления резиновой смеси

Формула изобретения

1. Способ изготовления резиновой смеси, включающей эластомерные отходы, образующиеся в производстве карбоцепных синтетических каучуков, содержащие структурированные включения, заключающийся в изготовлении маточных смесей, с введением наполнителей, мягчителей и других целевых добавок, при этом в резиносмесителе или на вальцах на первой стадии изготавливают маточную резиновую смесь, содержащую наполнители и/или мягчители, охлаждают, подвергают вылежке не менее 6 часов и полученную смесь направляют на вторую, третью стадии изготовления резиновой смеси на основе синтетических каучуков.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на первой стадии в резиносмеситель загружают эластомерные отходы, наполнители, перемешивают 2-3 мин, вводят мягчители, дополнительно перемешивают 3-4 мин, после чего выгружают, обрабатывают на дорабатывающем оборудовании.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в резиносмеситель загружают эластомерные отходы, перемешивают 2-3 мин, вводят мягчители, дополнительно перемешивают 3-4 мин, после чего выгружают и обрабатывают на дорабатывающем оборудовании.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что эластомерные отходы и наполнители загружают на вальцы при минимальном зазоре между валками, перемешивают в течение 3-6 мин, вводят мягчители, перемешивают не менее 5 мин, после чего листуют.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что эластомерные отходы загружают на вальцы при минимальном зазоре, перемешивают в течение 3-6 мин, вводят мягчители, перемешивают не менее 5 мин, после чего листуют.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к резиновой промышленности, а именно области переработки эластомерных отходов, образующихся в производстве карбоцепных синтетических каучуков, содержащих структурированные включения, и изготовления на их основе резиновых смесей.

Известны двух-, трехстадийные способы изготовления резиновых смесей на основе карбоцепных каучуков, на первой стадии которых изготавливают маточные резиновые смеси, включающие каучуки, наполнители, мягчители и другие целевые добавки, на второй, третьей - ускорители вулканизации, серу. (Технология резиновых изделий. Ю.О.Аверко-Антонович, Р.Я.Омельченко, Н.А.Охотина, Ю.Р.Эбич / Под ред. П.А.Кирпичникова. - Л.: Химия, 1991. - 352 с., с.56; SU 1047925 A, SU 137563057 А1).

К недостаткам известных способов следует отнести невозможность их использования для изготовления резиновых смесей, включающих эластомерные отходы, содержащие структурированные включения, получать при этом однородные резиновые смеси, вулканизаты с необходимым уровнем физико-механических показателей.

Наиболее близким по технической сущности является техническое решение по изготовлению резиновой смеси двухстадийным способом, при котором на первой стадии изготавливают маточные резиновые смеси, включающие каучуки, наполнители, мягчители и другие целевые добавки. Маточную резиновую смесь выгружают при температурах 150-170°С. На второй стадии загружают маточную смесь, вводят вулканизующую группу, ускорители вулканизации, серу, противостарители и выгружают при 110-115°С (SU 1310407 А1).

Использование такого способа позволяет изготавливать резиновые смеси при сохранении или улучшении ряда показателей резин. Отличие заявляемого изобретения от известного (SU 1310407 А1) состоит в том, что используют эластомерные отходы производства карбоцепных синтетических каучуков, содержащие структурированные включения, и на первой стадии способа изготавливают маточную резиновую смесь, содержащую наполнители и/или мягчители, охлаждают, подвергают вылежке не менее 6 часов, полученную маточную смесь направляют на вторую, третью стадию изготовления резиновой смеси на основе синтетических каучуков.

Технической задачей является разработка способа переработки эластомерных отходов, содержащих структурированные включения, изготовление однородных резиновых смесей с необходимым уровнем физико-механических показателей, рациональное использование крупнотоннажных эластомерных отходов производства карбоцепных синтетических каучуков (бутадиен-нитрильных, бутадиен-стирольных, полибутадиенов, сополимеров этилена и пропилена и других), улучшение экологии окружающей среды за счет их переработки, удешевление резиновых смесей.

Для решения поставленной задачи предлагается:

1. Способ изготовления резиновой смеси, включающей эластомерные отходы, образующиеся в производстве карбоцепных синтетических каучуков, содержащие структурированные включения, заключающийся в изготовлении маточных смесей, с введением наполнителей, мягчителей и других целевых добавок, при этом в резиносмесителе или на вальцах на первой стадии изготавливают маточную резиновую смесь, содержащую наполнители и/или мягчители, охлаждают, подвергают вылежке не менее 6 часов и полученную смесь направляют на вторую, третью стадии изготовления резиновой смеси.

2. Способ, отличающийся тем, что на первой стадии в резиносмеситель загружают эластомерные отходы, наполнители, перемешивают 2-3 мин, вводят мягчители, дополнительно перемешивают 3-4 мин, после чего выгружают, обрабатывают на дорабатывающем оборудовании.

3. Способ, отличающийся тем, что в резиносмеситель загружают эластомерные отходы, перемешивают 2-3 мин, вводят мягчители, дополнительно перемешивают 3-4 мин, после чего выгружают и обрабатывают на дорабатывающем оборудовании.

4. Способ, отличающийся тем, что эластомерные отходы и наполнители загружают на вальцы при минимальном зазоре между валками, перемешивают в течение 3-6 мин., вводят мягчители, перемешивают не менее 5 мин, после чего листуют.

5. Способ, отличающийся тем, что эластомерные отходы загружают на вальцы при минимальном зазоре, перемешивают в течение 3-6 мин, вводят мягчители, перемешивают не менее 5 мин, после чего листуют.

Поставленный технический результат достигается тем, что изготавливают резиновые смеси, в состав которых вводят эластомерные отходы, содержащие структурированные включения, известным способом и по предложенному на первой стадии в резиносмесителе или на вальцах, по примерам.

Пример 1. Изготавливают по способу 2 в резиносмесителе РС-71-35 маточную резиновую смесь на основе 100 мас.ч. эластомерных отходов, образующихся в производстве бутадиен-стирольного каучука СКС, содержащего структурированные включения, с введением мела, регенерата, рубракса по способам 2-5.

Таблица 1
Составы маточных резиновых смесей в мас.ч. на 100 мас.ч. эластомерных отходов СКС по способам 2-5
Наименование компонентов	Способы изготовления резиновых смесей
	2	3	4	5
Эластомерные отходы СКС	100,0	100,0	100,0	100,0
Регенерат	10,0	10,0	-	20,0
Рубракс	3,0	3,0	5,0	3,0
Мел	10,0	-	20,0	-
Итого	123,0	113,0	125,0	123,0

Вначале процесса смешения при температуре 44°С вводят вместе с эластомерными отходами СКС мел, выдерживают смесь под давлением верхнего пресса 2-3 мин, затем при температуре 51°С вводят регенерат вместе с рубраксом и выдерживают смесь 3-4 мин под давлением. Повышение температуры в камере резиносмесителя фиксируют на 2,5-3 минуте, что свидетельствует о начале смешения. Маточную резиновую смесь выгружают на 7-8 минуте при температуре 90-105°С на вальцы 2130×660×660, перемешивают в течение 3-4 минут, листуют и охлаждают в установке АФТ «В». После вылежки в течение 6-24 часов с использованием маточной резиновой смеси в расчете на 25 мас.ч. бутаден-стирольного каучука в полимерной основе резиновой смеси на второй стадии изготавливают резиновую смесь состава: в мас.ч.: СКИ-3 - 43,0, СКС-30АРКМ-15 - 32,0, в комбинации с эластомерными отходами бутадиен-стирольных каучуков СКС - 25,0 (маточная смесь 30,75 мас.ч.), белила цинковые - 5,0, олеиновая кислота - 2,0, масло ПН-6 - 10,0, мягчитель АСМГ - 5,4, нафтам-2 - 1,0, воск защитный ЗВ-1 - 3,0, технический углерод П234 - 55,5 по известному способу в резиносмесителе РС-71-35 в течение 5 мин выгружают, листуют, охлаждают. Сульфенамид Ц - 1,3, сантогард PVI - 0,25, серу - 2,2 мас.ч. при этом вводят в резиносмесителель РС-71-35 на третьей стадии, перемешивают, листуют, охлаждают.

По способу 3 маточные резиновые смеси изготавливают в резиносмесителе: загружают эластомерные отходы, перемешивают 2-3 мин, после чего вводят регенерат, рубракс, дополнительно перемешивают 3-4 мин и далее в расчете на 25 мас.ч. бутадиен-стирольного каучука в полимерной основе резиновой смеси изготавливают резиновую смесь по способу 2.

По способу 4 эластомерные отходы и мел в начале смешения загружают на вальцы 2130×660×660 при минимальном зазоре и температуре валков: переднего 60°С, заднего 70°С, перемешивают в течение 3-6 мин, вводят рубракс, перемешивают в течение 5 мин, после чего листуют, охлаждают и далее в расчете на 25 мас.ч. бутадиен-стирольного каучука в полимерной основе резиновой смеси изготавливают резиновую смесь по способу 2.

По способу 5 эластомерные отходы загружают на вальцы 2130×660×660 при минимальном зазоре, перемешивают в течение 3-6 мин, вводят регенерат, рубракс, перемешивают не менее 5 мин после чего листуют и далее в расчете на 25 мас.ч. бутадиен-стирольного каучука в полимерной основе резиновой смеси изготавливают резиновую смесь по способу 2.

Резиновые смеси вулканизуют в гидравлическом прессе при температуре 140-170°С в течение 40-60 мин.

Таблица 2
Результаты испытаний резин на основе комбинации СКИ-3, СКС-30АРКМ-15, содержащих эластомерные отходы бутадиен-стирольных каучуков
Наименование показателей	По известному способу	По предложенным способам
		2	3	4	5
Пластичность по ИСО7323-85	0,32	0,35	0,34	0,33	0,35
Условное напряжение при удлинении 300%, МПа	3,5	5,8	5,2	6,3	4,2
Условная прочность при растяжении, МПа	9,3	14,5	15,2	14,7	15,4
Относительное удлинение при разрыве, %	264	450	475	523	555
Твердость по Шору А, усл.ед.	62	65	66	67	64
Кольцевой модуль, 3/1, усл.ед.	2,5	2,7	2,6	2,8	2,6
Дисперсия по условной прочности при растяжении	0,5	0,05	0,04	0,12	0,07
Дисперсия по относительному удлинению	0,8	0,1	0,09	0,12	0,08

Пример 2. Изготавливают в резиносмесителе РС-71-35 маточную резиновую смесь на основе 100 мас.ч. эластомерных отходов, образующихся в производстве бутадиен-нитрильных каучуков СКН, содержащих структурированные включения, с введением каолина, регенерата, битума, смолы «Пикар» по способам 2-5.

Таблица 3
Составы маточных резиновых смесей на основе 100 мас.ч. эластомерных отходов бутадиен-нитрильных каучуков (СКН) по способам 2-5
Наименование компонентов	Способы изготовления резиновых смесей
	2	3	4	5
Эластомерные отходы СКН	100,0	100,0	100,0	100,0
Регенерат	10,0	20,0	10,0	20,0
Битум	3,0	3,0	3,0	3,0
Смола «Пикар»	-	3,0		3,0
Каолин	10,0	-	10,0	-
Итого	123,0	126,0	123,0	126,0

После вылежки в течение 6-24 часов с использованием маточной резиновой смеси в расчете на 50 мас.ч. бутаден-нитрильного каучука в полимерной основе резиновой смеси на второй стадии изготавливают резиновую смесь состава: в мас.ч.: БНСК-26 АМН - 50,0, эластомерные отходы СКН (в расчете на 50 мас.ч. бутадиен-нитрильного каучука) - 61,5, стеарин технический - 1,0, белила цинковые - 5,0, технический углерод П701 - 50,0, технический углерод П514 - 50,0, дибутилфталат - 30,0.

Тиурам Д - 2,5, тиазол 2МБС - 3,0, серу - 0,3 мас.ч. при этом вводят в резиносмесителель РС-71-35 на третьей стадии, перемешивают, листуют, охлаждают.

Результаты испытаний по предложенным способам 2-5 приведены в табл.4.

Таблица 4
Результаты испытаний резин на основе БНСК-26 АМН, содержащих эластомерные отходы бутадиен-нитрильных каучуков
Наименование показателей	По известному способу	По предложенным способам
		2	3	4	5
Пластичность по ИСО7323-85	0,18	0,25	0,24	0,23	0,25
Условное напряжение при удлинении 300%, МПа	1,5	2,8	3,2	3,3	3,2
Условная прочность при растяжении, МПа	4,3	8,5	9,2	7,7	8,4
Относительное удлинение при разрыве, %	164	250	375	323	255
Твердость по Шору А, усл.ед.	65	68	69	67	68
Кольцевой модуль, 3/1, усл.ед.	1,5	1,8	1,8	1,6	1,8
Дисперсия по условной прочности при растяжении	0,8	0,04	0,05	0,11	0,06
Дисперсия по относительному удлинению	0,9	0,14	0,09	0,15	0,09

Пример 3. Изготавливают по примеру 2 в резиносмесителе РС-71-35 на первой стадии маточную резиновую смесь на основе 100 мас.ч. эластомерных отходов, образующихся в производстве бутадиен-нитрильных каучуков СКН, содержащих структурированные включения, с введением каолина, регенерата, битума, смолы «Пикар» по способам 2-5.

Маточную смесь на основе эластомерных отходов СКН направляют на вторую и третью стадии для изготовления резиновой смеси, содержащей эластомерные отходы СКИ, СКД, не имеющих структурированных включений, состава: в мас.ч.: эластомерные отходы СКИ - 40,0, эластомерные отходы СКН в виде маточной резиновой смеси по примеру 2, табл.3 - 49,2 (в расчете на 40 мас.ч. эластомерных отходов бутадиен-нитрильного каучука), эластомерные отходы СКД - 20, стеарин технический - 1,0, белила цинковые - 10,0, технический углерод П514 - 4,0, минеральный наполнитель - 4,0, мягчитель - 5,0, модификатор - 1,0, противостаритель - 3,0.

Сульфенамид Ц - 1,75, дитиодиморфолин - 1,8, серу - 1,0 мас.ч. при этом вводят в резиносмесителель РС-71-35 на третьей стадии, перемешивают, листуют, охлаждают.

Результаты испытаний резиновых смесей по примеру 3 по предложенным способам 2-5 приведены в табл.5.

Таблица 5
Результаты испытаний резин на основе эластомерных отходов СК
Наименование показателей	По известному способу	По предложенным способам
		2	3	4	5
Пластичность по ИСО7323-85	0,16	0,23	0,26	0,28	0,30
Условное напряжение при удлинении 300%, МПа	1,5	2,8	3,2	3,3	3,2
Условная прочность при растяжении, МПа	5,2	9,5	9,5	8,7	8,2
Относительное удлинение при разрыве, %	143	390	370	333	355
Твердость по Шору А, усл.ед.	60	66	67	69	64
Кольцевой модуль, 3/1, усл.ед.	2,2	2,8	2,8	2,6	2,4
Дисперсия по условной прочности при растяжении	1,1	0,14	0,05	0,10	0,06
Дисперсия по относительному удлинению	0,8	0,11	0,09	0,05	0,09

Как следует из приведенных данных, резиновые смеси и их вулканизаты, изготовленные по предлагаемому способу с использованием эластомерных отходов, содержащих структурированные включения, отличаются большей однородностью и характеризуются более высокими значениями физико-механических показателей.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о том, что способ, воплощающий заявленное изобретение при его осуществлении, предназначенный для использования в резиновой промышленности, позволяет перерабатывать эластомерные отходы, образующиеся в производстве карбоцепных синтетических каучуков, содержащие структурированные включения, и изготавливать с их использованием однородные резины с необходимым уровнем физико-механических показателей.