Применение измельченной резины в виде крошки и тон­кодисперсной резиновой муки в качестве эластичных наполни­телей — наиболее перспективный метод утилизации резиновых отходов и изношенных шин, поскольку позволяет в максимальной степени сохранить и использовать эластические и прочностные свойства вулканизованной резины. Композиции, содержащие измельченные вулканизаты, представляют собой дисперсию типа “полимер в полимере” с четко выраженной границей раздела.

Наибольшее распространение получила технология из­мельчения шин в высокоэластическом состоянии при умеренных скоростях, несмотря на значительно более высокий расход энергии по сравнению с криогенной технологией.

По этой технологии переработка покрышек ведется в сле­дующей последовательности: мойка, вырезка бортов, предва­рительное дробление, грубое дробление, мелкое дробление, сепарация и помол.

На стадии предварительного дробления используются бор­торезка, механические ножницы и шинорез, на последующих стадиях — дробильные и помолочные вальцы, сепаратор для извлечения металлических частиц и вибросито.

В настоящее время разработано много различных видов оборудования для измельчения резиновых покрышек, которые различаются по характеру и скорости нагружения, конструкции

Рабочих органов и т. п. Для этих целей применяют абразивные ленты п круги, гильотины, борторезки, дисковые ножи, прессы, вальцы, роторно-ножевые дробилки и другое оборудование.

Традиционно применяемое у нас в стране оборудование для дробления резиновых отходов — вальцы. За рубежом чаще применяют дисковые и роторные измельчители. Однако схема, основанная на применении вальцов, является более производитель­ной и менее энергоемкой.

Наиболее простая технология измельчения отходов резины представлена на рис. 9.16. Крупные отходы резины поступают на дробильные вальцы 1, затем на мельницу грубого помола 2. Мелкие отходы (различные резинотехнические изделия) сразу поступают на мельницу грубого помола 2. Измельченные в мельнице отходы транспортером подаются на магнитный сепаратор 3, а затем двумя потоками — на мельницы тонкого помола 4 и 5, где измельчаются до размера 0,3—5 мм. Необходимость разделения потока после мельницы грубого помола вызвана более длительным процессом измельчения резиновых частиц до мелкодисперсного состояния и иозвратом отсева после прохождения измельченных отходов через пибросита 6 и 7. Размер ячеек вибросит составляет 1 мм, и все, что не проходит через них, возвращается на доизмельчение в мельницы тонкого помола.

Производительность такой линии 300—350 кг/ч резиновой муки с размером частиц до 1 мм. Более половины частиц имеют размер менее 0,5 мм.

Покрышки с металлокордом по описанной технологии измельчить нельзя. Для этого используется другое, более мощное оборудование, предусматривающее предварительное вырезание ю покрышки бортовых колец и нарезку покрышек на куски.

В последнее время за рубежом получило широкое рас­пространение криогенное измельчение резиносодержащих отходов, и прежде всего изношенных шин, основанное на новейших представлениях о прочности полимерных материалов. В частности, используется тот факт, что разрушение полимеров в стекло­образном или в высокоэластическом состоянии (но с высокой скоростью) происходит с минимальными затратами энергии.

Криогенное измельчение имеет следующие преимущества по сравнению с измельчением при комнатной температуре, т. е. когда резина находится в эластичном состоянии: меньшие энерго­затраты; исключение пожаро - и взрывоопасности; возможность получения мелкодисперсного порошка резины с размером частиц до 0,15 мм; исключение загрязнения окружающей среды.

Эффективность криогенного измельчения покрышек является следствием:

• ослабления связи между металлокордом и резиной при низкой температуре, что приводит к частичному отделению резины от металла;

• резкого снижения эластичности резины и ее хрупкого разру­шения уже при незначительных деформациях.

При криогенном измельчении покрышки охлаждаются в течение 25 мин в устройствах барабанного типа, расход жидкого азота составляет 0,25—1,2 кг на 1 кг измельчаемого материала. Охлажденная покрышка измельчается в различного типа (рис. 9.17) дробилках. Наиболее эффективно применение оборудования, изображенного на рис. 9.17,В. Первичное криогенное дробле­ние осуществляется с помощью молота, а затем, после отделения корда, производится доизмельчение резиновой крошки до необходимой дисперсности на валковой дробилке. Полученная и результате дробления крошка имеет размеры от 0,15 до 20 мм.

Стоимость жидкого азота составляет 2/3 от всех затрат на эксплуатацию установки.

Рис. 9.17. Механизмы для криогенного дроб­ления покрышек с ме­талл окордом:

Л — ударно-отража - гсльная дробилка ( 1 — покрышка; 2 — валок;

4 — отражательные плиты); Б — валковая дробилка (1 — покрыш­ка; 2, 3 — подвижный и неподвижный валки); й — молот (1 — пок­рышка; 2, 3 — тепло­толированные матри­ца, пуансон; 4 — валко - иая дробилка); Г — молотковая дробилка (I — покрышка; 2 — транспортер; 3 — ро­тор; 4 — молоток)

Технологическая схема криогенного измельчения покрышек представлена на рис. 9.18. При подготовке покрышек к крио­генному измельчению их моют, сортируют и отправляют на Гюрторезку 1 для удаления бортовых колец. Далее покрышка поступает в охлаждающую камеру 2, куда подается жидкий азот. В качестве оборудования для охлаждения может быть использована после некоторой модификации сушильная печь барабанного типа. Покрышки охлаждаются до —120 °С (температура стеклования практически любых резин не ниже —70 °С).

Имеющийся запас охлаждения покрышки необходим для ком­пенсации теплопритоков к ней во время перемещения из охлаждающей камеры к молоту 3, а также для компенсации тепловыделений при ударе молота, происходящих вследствие превращения кинетической энергии молота в тепловую. Молот имеет спрофилированные пуансон и матрицу, на которых происходит разбивание стеклообразной покрышки. Энергия удара составляет 38 кДж, ход пуансона 700 мм, масса пуансона 800 кг.

Измельченная покрышка после молота транспортером подается на шкивной железоотделитель 4, где происходит разделение резины, текстиля и металла. Резиновая крошка поступает на сепарацию, фракционирование и доизмельчение на стандартных дробильных и размольных вальцах.

Металлокорд поступает в обжиговую печь 5 для выжигания остатков резины на проволоке и далее — на пакетировочный пресс

6, Текстильный корд — на доизмельчение в роторный измельчитель 7 (типа ИПР) и затем — на пакетировочный пресс 8.

В результате криогенного разрушения за один удар в крошку переходит до 75 % резины, содержащейся в покрышке, причем 57 % крошки имеет размеры от 1,25 до 20 мм и 24 % — от 0,14 до 1,25 мм. Это позволяет существенно сократить затраты па доизмельчение резиновой крошки обычными методами.

Удельные затраты энергии на разрушение покрышки и охрупченном виде в 1,8 раза меньше, чем в эластичном.

Для резки и измельчения амортизованных шин с метал локордом целесообразно применение двухроторных машин с дисковыми ножами, имеющих большую мощность. Однако сегодня, несмотря на многочисленные работы, надежного про мышленного оборудования для измельчения шин с металлокордом не создано. Рабочие органы машин при измельчении таких покрышек интенсивно изнашиваются.

Интересный способ отделения резины от металлокорда после измельчения покрышек предложили японские инженеры. Они предлагают продукты измельчения подвергнуть высокочастотному нагреву, в результате которого происходит нагрев металла и обугливание пограничного с ним слоя резины. Вследствие этого происходит ее отслоение от металлических частиц.

Измельченная резина в виде муки и крошки широко при­меняется в различных областях, и прежде всего в качестве полноценной добавки к свежим резиновым смесям.

Установлено, что дисперсность резиновой муки оказывает большое влияние на свойства резиновых изделий, а также на позможное количество ее применения в составе смеси. С уве­личением дисперсности возможно увеличение содержания муки до 300—400 массовых частей на 100 массовых частей каучука. При пом прочностные свойства резины не только не снижаются, но позрастают по сравнению с резиной, содержащей в таком же количестве активные минеральные наполнители. Это становится нозможным при использовании резиновой муки с размером частиц, составляющих несколько микрон, что достигается при новейших способах измельчения, например, с помощью абра - швно-дискового измельчителя, в котором резиновая крошка измельчается в зазоре между двумя вращающимися в разные стороны абразивными кругами.

При использовании резиновой муки в составе резин необ­ходимо учитывать, что ее свойства в процессе хранения ухуд­шаются, так как происходит старение резиновой муки вследствие ее интенсивного окисления по всей образованной в процессе измельчения высокоразвитой поверхности.

Целесообразно использование резиновой крошки в составе исфальтобетонных дорожных покрытий. Благодаря повышенным фрикционным свойствам и лучшему сопротивлению износу такие покрытия могут быть эффективными на горных дорогах, на площадях и улицах с интенсивными транспортными потоками, па взлетно-посадочных полосах аэродромов, на мостах и в тон­нелях.

Высокие эластические свойства, обеспечиваемые дорожному покрытию резиновой фракцией, делают этот материал весьма полезным для создания дорог в регионах с большими темпе­ратурными перепадами, при строительстве трамвайных путей (виброзащитные свойства), беговых дорожек стадионов.

При изготовлении асфальтобетонных покрытий используется резиновая крошка размером до 25 мм без удаления частиц металлокорда и волокна. Композиция изготавливается в обычных бетономешалках (бетонные смеси) или обогреваемых смесителях (асфальтовые смеси). Для укладки покрытия используются обычные дорожно-строительные машины.