Кандидат технических наук Р. А. ГОРЕЛИК, технический директор научно- производственной фирмы "Химпласт-Инжиниринг"

Старые автомобильные, автобусные, тракторные, авиационные шины и отходы резиновой промышленности не подвергаются биологическому разложению. Стало быть, ни во что не преобразуются и никуда не исчезают с нашей планеты, а лишь стремительно и неуклонно накапливаются. Это превратилось уже в общемировую проблему. И сжигать или закапывать подобные материалы - не лучшее решение.

Существуют данные, известные далеко не всем, но весьма впечатляющие: в настоящее время в экономически развитых странах каждый год прибавляется по одной отслужившей срок покрышке на среднестатистическую душу населения. В США, например, за это время их число увеличивается на 280 млн. штук, или на 3,3 млн. т, в России - на 600 тыс. т. Причем постоянно возобновляемый ресурс отработавших изделий составляет 10 - 15% ежегодно. Понятно, что пришла пора всерьез заняться утилизацией изношенных шин и других невостребованных полимеров. Магистральный путь найден: их измельчение для повторного применения в промышленном производстве в составе всевозможных смесей.

Для решения данной задачи рассматриваются разные способы: резка перерабатываемых отходов с помощью, например, фрез (многолезвийный режущий инструмент) ; ударное дробление при криогенных температурах, когда резина становится хрупкой. В последние годы предлагаются озонное и взрывное разрушение последней, для чего в первом варианте ее предварительно приводят в напряженное (деформированное) состояние, а во втором - охлаждают до сверхнизких температур. В результате получают крошку или порошки.

стр. 5

Изменение основных свойств силиконовой (а), фторсиликоновой (b) и протекторной (с) резины автобусных шин при введении активных резиновых порошков. Пунктирная линия - величина, соответствующая нормативно- технической документации.

Для оценки возможностей дальнейшего использования их классифицируют по размеру и форме частиц, а затем наиболее тонко измельченные дополнительно распределяют по величине удельной геометрической поверхности (отношению площади поверхности частиц к их массе), содержанию металлического или текстильного корда ^* , химическому составу и т. д. Именно эти характеристики важны, когда нужно принять решение о внесении названных продуктов переработки в литьевые смеси или о добавлении их к свежей резине при производстве шин и других изделий, к которым предъявляют высокие требования по износостойкости.

Особое значение имеет химическая активность вышеуказанных порошков - способность образовывать прочные молекулярные связи с основным материалом. Она считается достаточной, если компаунд ^** , изготовленный с 30 - 40%-ной добавкой вторичных фракций, по физико-механическим свойствам (удлинение при разрыве, предел прочности в растяжении и др.) мало отличается от образцов из свежего сырья.

Между тем многолетние испытания свидетельствуют: все известные промышленные способы переработки резин, включая самый распространенный - криогенный - не позволяют достичь такого результата. Низкую химическую активность производимых порошков обычно объясняют их малой удельной геометрической поверхностью. Опыт показал, что увеличить ее можно с помощью дополнительного измельчения - до "пылинок" размером 100, 50 и даже 20 мкм. Однако это связано с многократным повышением энергозатрат и соответственно стоимости продукта.

Кроме того, длительное механохимическое воздействие (дробление) приводит к интенсивному протеканию в полимерах реакций деструкции (разрушения молекул), окисления и т. п. В итоге мы получим материал, по структуре и свойствам резко отличающийся от исходного. Следовательно, данный путь представляется нецелесообразным.

В настоящее время найден новый подход к решению проблемы утилизации изношенных шин и остатков, образующихся при производстве полимерных изделий. Специалисты нашей фирмы предложили тонкое их измельчение при высоких объемных напряжениях и температуре 120 - 320С в присутствии модификаторов ^*** . Широкие испытания в промышленности подтвердили эффективность такой технологии и высокую производительность специально разработанного соответствующего оборудования.

Исследования химической активности полученных данным методом порошков позволили сделать вывод:

^* Корд - крученая нить, добавляемая при производстве автомобильных, авиационных и других покрышек и прорезиненных изделий (прим. ред.).

^** Компаунды - композиции, созданные на основе полимеров или мономеров и предназначенные для заливки или пропитки токопроводящих схем и деталей в электрической и радиоаппаратуре (прим. ред.).

^*** Модификаторы - вещества, улучшающие структуру продукта и в конечном итоге его качество (прим. ред.).

стр. 6

компаунд, содержащий таковые в количестве до 30%, по физико-механическим свойствам не отличается от 100%-ной свежей резины.

Более того, в зависимости от предназначения порошков в них можно вводить различные модификаторы - минеральные или органические наполнители, жидкости, вызывающие набухание вулканизированной резины и т. д., а в случае необходимости - несколько добавок одновременно, причем вносят их во время переработки вторичного сырья, т. е. процессы измельчения и направленного воздействия на качество продукта удается совместить.

В ходе проведения большого комплекса научных, опытных и конструкторских работ и испытаний было установлено: при производстве шин без снижения их качества можно использовать 20 - 30% данного вторичного сырья. Нами также предложен ряд изделий и материалов, в рецептуру которых входит тот же компонент. В числе наиболее интересных - сыпучие и листовые высокоактивные сорбенты ("поглотители") нефтяных продуктов. Они состоят, помимо резиновых порошков, из агломерирующих модификаторов ("собирающих" частицы нефтепродуктов в более крупные скопления), полимерных разрыхлителей, гидрофильных инициаторов (для улучшения впитывания воды).

Специалисты Центра аварийно-спасательных и экологических операций Министерства РФ по делам гражданской обороны, чрезвычайных ситуаций и ликвидации последствий стихийных бедствий провели испытания вышеупомянутых сорбентов и дали следующее заключение: листовой поглотитель представляет промышленный интерес как эффективное средство очистки от нефти и нефтепродуктов поверхности воды, порошковый с высокой насыпной плотностью - еще и грунта, а с низкой - применим на участках воды, ограниченных плавающими заграждениями (бонами).

Следует отметить: все перечисленные сорбенты можно использовать не только в статических, но и в динамических условиях. По окончании же действия их легко утилизировать - сжигать в печах с выработкой тепловой и электрической энергии.

Не менее полезна для народного хозяйства и модифицированная добавка к асфальтобетону. Дело в том, что от качества его битумной составляющей существенным образом зависит скорость старения дорожного покрытия. "Растянуть" этот процесс во времени позволяют стабилизаторы - вещества, защищающие полимеры от разрушения. Наше предложение - соответствующая композиция на основе резинового порошка, способствующая образованию развитой трехмерной структуры, повышению вязкоупругих свойств и прочности, расширению температурного диапазона эксплуатации асфальтобетона от +80 до -45 ^o С. Вносится она непосредственно при изготовлении последнего. Причем его можно изготовлять двух составов - для южных и северных регионов России.

Спектр представляемых нами материалов на основе вторичного резинового сырья достаточно широк. Среди них и полимерные смеси, предназначенные для прессования и литья различных изделий, в том числе холодостойких, всевозможные виды плит, содержащие до 80% вторичных ингредиентов, - для изготовления долговечных покрытий и дополнительной изоляции жилых и производственных зданий (сейчас теплопотери через стены и крыши составляют до 40%) и немало других. Кроме того, мы разработали несколько разновидностей бетона: эластичные с улучшенными демпферными свойствами, позволяющими гасить нежелательные колебания, высокопрочные, трещино- и термостойкие. Создали и другие строительные материалы: кровельные покрытия, мастики и уплотнители, гранулированный вторичный полиамид из текстильного корда и даже искусственное дерево - смесь опилок, резиновой крошки и пластика. Маркетинговые исследования показали, что все эти материалы пользуются устойчивым спросом.

Комплексный подход к решению проблемы утилизации полимерных отходов может стать основой для появления новой отрасли промышленности, для чего имеются существенные предпосылки: возобновляемое сырье, спрос на готовую продукцию, доступность технологии и оборудования.

Permanent link to this publication: