2 Утилізація відходів виробництва гуми та переробка використанних гумових виробів

Приблизно 20-30% відходів, а для невулканізованих відходів 60% використовують, як правило, на тих же самих підприємствах, де виготовляють вироби широкого вжитку , головним чином це взуття гумові покриття, трубки, рукавиці, гумову крихту.

Повністю використані автопокришки, які в процесі своєї експлуатації втратили 15-20% початкової маси, все ще містять до 75% витраченого на їх виробництв каучуку та інших цінних інгредієнтів, які можуть бути повторно використані в народному господарстві.

Вироби з вулканізованої пружної та еластичної гуми, що втратили свою споживчу вартість, обробляють для одержання пластичного продукту – регенерату, яки потім використовують в гумових сумішах при виробництві гумовотехнічних виробів. При регенерації автомобільної покришки середнього розміру може бути повернено приблизно 10 кг каучукової речовини. На даний час об'єм переробки використаних покришок складає всього 50%.

Необхідно зауважити, що не всі гумові вироби можуть бути використані для виробництва регенерату. Не можуть перероблятися вироби, що втратили еластичність і стали крихкими в результаті старіння гуми, вироби з низьким вмістом каучукової речовини, а також вироби, що зроблені з одного регенерату.

3 Методи регенерації гуми

Перед регенерацією гумові відходи подрібнюють в крихту і виділяють з неї тканину. Потім крихту змішують з домішками-пом’якшувачами і активаторами процесу девулканізації, що сприяє переходу гуми в пластичний стан.

Основним процесом регенераторного виробництва є процес девулканізації, який полягає в нагріванні подрібненої гуми з домішками до температури 160-190⁰С. При цьому відбувається деструкція вулканізованого каучуку: його структура частково руйнується, виникають розриви в місцях приєднання сірки і безпосередньо в молекулярних ланцюжках. У результаті девулканізаціїї скорочується кількість поперечних і основних зв’язків каучуку, в результаті чого виникає розчинна фракція, середня молекулярна маса якої складає 6000-12000.

При девулканізації як пом’якшувачі використовуються органічні продукти (різноманітні смоли, каніфоль, технічні оливи тощо) з температурою кипіння 300⁰С, яка значно перевищує температуру процесу девулканізації. Молекули пом’якшувача проникають між молекулами каучуку в гумі і приводять до збільшення міжмолекулярної відстані, і, відповідно, до послаблення міжмолекулярних зв’язків і набрякання гуми.

Використання активаторів таких як, цинкові солі та різні хімічні пластифікатори, скорочують час девулканізації на 40-50% і знижують температуру процесу.

Продукт, який отримують у процесі девулканізації – девулканізат має в своїй структурі велику кількість ненасичених подвійних зв'язків, що пояснює здатність дегенерат до подальшої вулканізації.

З існуючих на даний час методів одержання регенерату, як правило, застосовують в основному паровий (15%), водонейтральний (40%) і термомеханічний (45%) методи.

Незалежно від методу регенерації всі гумові вироби підлягають попередньому сортуванню по видах, типах і вмісту каучуку, подрібненню в гумову крихту розміром 1-2мм і вмістом текстильних волокон від 2 до 10%. Одержана гумова крихта – є напівпродуктом для виробництва регенерату.

Паровий метод одержання регенерату. Дозовані порції знетканеної гумової крихти змішують з пом’якшувачем і потім девулканізують паром під тиском 0,8-1,0 МПа при температурі 175-185⁰С протягом 7-8 годин. З метою гомогенізації і пластифікації суміші одержаний девулканізат послідовно переробляють на вальцях і пропускають через фільтр-прес. Головний недолік парового методу полягає у відсутності перемішування девулканізованої маси, що є основною перешкодою одержання однорідного за пластичністю регенерату. Більш якісний регенерат одержують водонейтральним методом.

Водонейтральний метод одержання регенерату. Процес девулканізації знетканеної гуми проводять в автоклавах у водній емульсії пом’якшувача при температурі 180-185⁰С протягом 5-8 годин. Після закінчення девулканізації проводять відокремлення води від девулканізату в прес-шнеках. Подальшу механічну обробку девулканізату з одержанням регенерату проводять аналогічно обробці паровим методом. При регенерації гуми водонейтральним методом безперервне перемішування сприяє кращому її набряканню в пом’якшувачах. До того ж, використання смол хвойної деревини як пом’якшувача завдяки вмісту в них водорозчинних кислот дозволяє руйнувати залишки текстильних волокон, що підвищує якість регенерату.

Термомеханічний метод одержання регенерату. При виробництві регенерату термомеханічним методом знетканену до 2% гумову крихту безперервно змішують з пом’якшувачем і пропускають через черв’ячний девулканізатор-прес при температурі 140-210⁰С. Одержаний девулканізат обробляють на вальцях з одержанням регенерату. Такий регенерат є більш однорідний і пластичний ніж одержаний водонейтральним методом.

Інші методи одержання регенерату. Існують й інші методи одержання регенерату: диспергування і радіаційний метод. Метод диспергування полягає в механічному подрібненні гуми до тонкодисперсного стану у водному середовищі. Процес проводять у присутності активаторів девулканізації та поверхнево-активних речовин при температурі 40-60⁰С, що запобігає виникненню окислювальних процесів.

Радіаційним методом, гама-опромінюванням, можна проводити регенерацію гуми на основі бутілкаучуку. При цьому не потрібне тонке подрібнення гуми.

Необхідно зауважити, що застосування регенерату в гумових сумішах має не тільки економічні, але й технічні переваги: збільшення швидкості змішування, зменшення енерговитрат на обробку, зменшення ступеню усадки гуми.

Відходи регенератних виробництв, що містять метали, можуть бути використані в чорній металургії. А з текстильних відходів можна виробляти плити для тепло- і звукоізоляції або використовувати їх для виробництва меблів.