Результаты переработки материалов по технологии HSM

После обработки по технологииHSM материалы являются полностью пластичными и не содержат вулканизованных частиц. Они хорошо диспергируются в новых смесях с обеспечением практически 100%-гогомогенного перемешивания с незначительным повышением вязкости смеси. На фото 2 показано различие между смесями на основе первичного материала красного цвета, в которую добавлен измельченный до порошинок с размерами менее 200 мкм зеленый фторкаучук (фото 2, а) и подвергнутый девулканизации по технологии HSM фторкаучук того же зеленого цвета (фото 2, б). В случае использования порошкообразного материала можно легко различить отдельные его частицы на фоне сохраняющей свой красный цвет смеси первичного материала. При введении в смесь девулканизованного материала можно различить лишь отдельные, очень мелкие неоднородности, а цвет полученной смеси стал коричневатым, т. е. производным от смешивания цвета зеленой травы и кирпично-красного.

Фото 1. Участок цеха с установкой HSM и оборудованием для дополнительной обработки девулканизованных резиновых отходов

Фото 2. Структура двух смесей (в 60-кратном увеличении), приготовленных по технологиидробления фторкаучука и наполнения им смеси и по технологии HSM: а – дробленый зеленый фторкаучук с размерами частиц менее 200 мкм, добавленный в первичную смесь на основе фторкаучука красного цвета; б – девулканизованный по технологии HSM фторкаучук, добавленный в ту же первичную смесь на основе фторкаучука красного цвета.

Примеры промышленного применения

Ниже приведены показательные примеры практического применения материалов, которые были протестированы и переработаны в промышленных масштабах на предприятиях REP и Watson Brown.

Фторкаучук

На рис. 3 приведены данные,характеризующие изменение показателей механических свойств – удлинения при разрыве εр, прочности при растяжении σр и твердости Н – различных групп образцов, полученных из первичных смесей и смесей с добавлением девулканизованного материала. Изделия из 100%-ной первичной смеси служили эталоном, другие смеси содержали от 10 до 50 % девулканизованного материала. Какие-либо другие компоненты в смеси не добавлялись,сшивающие системы также оставались без изменений. Для анализа были использованы средние арифметические значения показателей,рассчитанные по значениям 4 одинаковых рецептур. Из рис. 4 видно, что введение в смесь до 30 % девулканизованного материала не сопровождается существенным изменением свойств образцов по сравнению с эталонными.Так как девулканизованный материал активно участвует в процессе вулканизации совместно с первичным материалом, получаемые результаты могут быть оптимизированы путем введения в смесь дополнительного количества сшивающего агента, соответствующего содержанию в ней девулканизованного материала.

На рис. 4 представлены полученные с применением реометра результаты, характеризующие изменениясвойств смесей на основе фторкаучука. Анализ приведенных данных показывает, что увеличение содержания девулканизованного материала в смеси сопровождается некоторым повышением вязкости (характеризуется минимальными значениями S' на рис. 4), которое может быть компенсировано путем добавления пластификатора или вспомогательной технологической добавки, выбираемой в соответствии с рецептурой перерабатываемой смеси. Кроме того, наблюдается некоторое снижение плотности сшивки (характеризуется максимальными значениями S' на рис. 4),таккак система оказывается в меньшей степени сшитой. Это может быть компенсировано путем введениядополнительного количества сшивающего агента.

Рис. 3. Относительное изменение показателей механических свойствобразцов из смесей с разным содержанием фторкаучука, девулканизованного по технологии HSM: Н – твердость; σр – прочность при растяжении;εр – удлинение при разрыве.

Рис. 4. Результаты реологического исследования смесей на основе фторкаучука с разным содержанием девулканизованного по технологии HSM материала:1 – 0 %; 2 – 10 %; 3 – 20 %; 4 – 30 %; 5 – 50 % (S’ – относительная вязкость; t – время).

EPDM

Аналогично эксперименту со смесями на основе фторкаучука было выполнено сравнение средних результатов опытов с 13 смесями на основе EPDM (EPDM-1и EPDM-2) (рис. 5). В этом случае также не осуществлялась корректировка сшивающих систем. Было установлено, что введение в смеси до 20 % девулканизованного материала не сопровождается ухудшением свойств изделий.Результаты реологического исследования в меньшей степени повторяли данные опытов со смесями фторкаучука. В этом случае также наблюдалось хорошая совместимость девулканизованного материала с первичными смесями. В обеих сериях опытов с EPDM удалось достигнуть такой же степени сшивки,как и при использовании первичных смесей. В серии опытов EPDM-1 при введении в смесь 50 % девулканизованного материала было отмечено существенное повышение вязкости (рис. 6), в то время как в серии опытов EPDM-2 оно оказалось при этих же условиях вполне умеренным (рис. 7).

Рис. 5. Относительное изменение показателеймеханическихсвойств образцов из смесей на основе EPDM с разнымсодержаниемпервичногоEPDM и EPDM,девулканизованного по технологии HSM.

Рис. 6. Результаты реологического исследования смесей на основе EPDM с разным содержанием девулканизованного по технологии HSM материала: 1 – 0 %; 2 – 10 %;3 – 20 %; 4 – 30 %; 5 – 50 % (S’ – относительная вязкость; t – время).

Рис. 7. Результаты реологического исследования смесей EPDM-2 с разным содержанием девулканизованного по технологии HSM материала в пределах от 0 до 50 % (S’ – относительная вязкость; t – время)

Заключение

До последнего времени на рынке не существовало единого экономичного и экологически безопасного метода переработки вулканизованныхэластомерных отходов в высококачественные вторичные материалы. Только новая HSM-технология стала общеприменимым техническим решением, позволяющим девулканизовать отходы, образующиеся при переработке сшитых эластомеров, и в полной мере использовать их для изготовления новых изделий со свойствами, не уступающими свойствам продукции из первичного сырья. При этом в идеальном случае доля первичного сырья, заменяемого девулканизованным материалом,должна соответствовать количеству образующихся на предприятии отходов, что позволит в итоге организовать практически безотходное производство. Изготавливаемая таким образом продукция в общем и целом сохраняет все свои механические свойства, а также первоначальные технологические свойства и уже используется в промышленных масштабах.

 

 

Литература

1. Warner W. C. Rubber Chem. Technol. //67/3 (1994). P. 559.

2. Jana G. K., Das C. K. Macromolecular Research // 13/ (2005). P. 30.

3. Warner W. C. ACS Symposium Series // (1995). 609 (Plastics, Rubber, and Paper Recycling). P. 245.

4. Kojima M., Ogawa K., Mizoshima H., Tosaka M., Kohjiya S., Ikeda Y. // Rubber Chem. Technol. 76/4 (2003). P. 957.

5. Sato S., Honda Y., Kuwahara M.,Kishimoto H., Yagi N., Muraoka K.,

Watanabe T. // Biomacromolecules. 5/2(2004). P. 511.

6. Sato S., Ohashi Y., Kojima M., Watanabe T.,Honda Y., Watanabe T. // Chemosphere. 77/6 (2009). P. 798.

7. Cavalieri F., Padella F., Cataldo F. // J. Appl. Polym. Sci. 90/6 (2003). P. 1631.

8. Jana G. K., Mahaling R. N., Rath T.,Kozlowska A., Kozlowski M., Das C. K. //

Polimery (Warschau, Polen). 52/2 (2007). P. 131.

9. Sutanto P., Picchioni F., Janssen L. P. B. M. //Chem. Engin. Sci. 61/21 (2006). P. 7077.

10. Maridass B., Gupta B. R. // KGK 56/5 (2003). P. 232.

11. Marc M.. WO 2011090961 A1 20110728.2011.

12. Fisher J. F. US 20130137785 A1 20130530.2013.

13. Zhang X. X., Lu C. H., Liang M. // Plastics, Rubber and Composites. 36/7-8 (2007).P. 370.

14. Yun J., Isayev A. I., Kim, Seok H.,Tapale M. J. // Appl. Polym. Sci. 88/2

(2003). P. 434.

15. Shim S. E., Isayev I., Von Meerwall E. //J. Polym.Sci. Part B: Polymer Physics. 41/5(2003). P. 454.

16. Scuracchio C. H., Waki D. A., da Silva M. L. C. P. // J. Therm. Anal. Calorim.

87/3 (2007). P. 893.

17. The Chemistry and Physics of Rubber-like substances. L. Bateman ed., Maclaren Press. 1963.