DD248367A1 - RECIPES FOR RUBBER PREPARATIONS USING OLD RUBBER MEL - Google Patents
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Abstract
Rezepturen fuer Gummimischungen mit Altgummimehl in Teilchengroessen kleiner 3 mm und Mengen bis 200 Teile, bezogen auf 100 Teile Neukautschuk, auf der Grundlage von Natur- und/oder Synthesekautschuken mit den ueblichen Mischungsbestandteilen, wobei das Gummimehl in Form eines Gummimehl-Kautschuk-Compounds, mit einem Mooney-Wert im Bereich von 40 bis 90 ME, der Gummimehl in Mengen bis 400 Teile, bezogen auf 100 Teile Synthesekautschuk, enthaelt, eingesetzt wird.Formulations for rubber mixtures with waste rubber in particle sizes smaller than 3 mm and amounts up to 200 parts, based on 100 parts of new rubber, based on natural and / or synthetic rubbers with the usual mixing components, wherein the rubber powder in the form of a rubber flour-rubber compounds, with a Mooney value in the range of 40 to 90 MEU, the rubber flour in amounts up to 400 parts, based on 100 parts of synthetic rubber, contains, is used.
Description
Die Erfindung betrifft Rezepturen für Gummimischungen zur Herstellung von Gummiartikeln und Fahrzeugreifen unter Verwendung von Altgummimehl.The invention relates to formulations for rubber compounds for the production of rubber articles and vehicle tires using waste rubber.
Große Mengen Altgummi in Form von Vulkanistionsabfällen sowie von Fertigerzeugnissen wie Altreifen und anderen Gummierzeugnissen, deren Gebrauchswert nicht erreicht oder im Laufe der Nutzung verlorengegangen ist, stehen jährlich als Sekundärrohstoffe potentiell zur Verfügung, weil die im Vulkanisat enthaltenen elastischen Eigenschaften der ' Vulkanisatnetzwerke praktisch unverändert geblieben sind. Neben einer energetischen Nutzung von Vulkanisaten, wie z. B. Reifen bei der Zementherstellung (R. Burekhart, Gummi-Bereifung, Bielefeld 56 [1980] 99-100), gewinnt der stoffwirtschaftliche Wiedereinsatz der Altgummisubstanz in beispielsweise Reifen oder auch anderen Gummierzeugnissen zunehmende Bedeutung.Large amounts of waste rubber in the form of volcanic waste and of finished products such as scrap tires and other rubber products, which have not been used or lost during use, are potentially available annually as secondary raw materials because the elastic properties of the vulcanizate networks contained in the vulcanizate have remained virtually unchanged , In addition to an energetic use of vulcanizates, such. B. tires in cement production (R. Burekhart, rubber tires, Bielefeld 56 [1980] 99-100), recovers the material economic reuse of the waste rubber substance in, for example, tires or other rubber products of increasing importance.
Die Erwartungen zur stoffwirtschaftlichen Nutzung von Altreifen durch Pyrolyse haben sich bisher wegen des ungünstig hohen Quotienten aus Aufwand und Nutzen nicht bestätigt (H.Simm u.a., Kautschuk u. Gummi, Kunststoffe 32 [1979] 23-32). Üblicherweise werden deshalb die Vulkanisate bzw. ein Teil der Protektoren der Altreifen durch Mahlung auf Teiichengrößen kleiner 3 mm gebracht und auf zwei Wegen einer wenigstens teilweisen Verwertung zugeführt. Erstens wird dieses so hergestellte Gummimehl in Anteilen bis zu maximal etwa 5 Gewichtsteilen direkt in die Gummimischungen eingebracht. Größere Mengen führen aberzu nachhaltigen Schwierigkeiten (W. Kleemann, Mischungen für die Elastverarbeitung, VEB Deutscher Verlag fürGrundstoffind., Leipzig 1982 sowie M. A. Golevlev u.a., Kautschuk! Resina1982,The expectations for the material use of waste tires by pyrolysis have not been confirmed because of the unfavorable high quotient of effort and benefits (H.Simm, et al., Rubber and Rubber, Plastics 32 [1979] 23-32). Usually, therefore, the vulcanizates or a part of the protectors of the scrap tires are brought by grinding on Teiichengrößen less than 3 mm and supplied in two ways of at least partial recovery. First, this rubber powder thus prepared is incorporated in proportions up to a maximum of about 5 parts by weight directly into the rubber compounds. However, larger amounts lead to long-term difficulties (W. Kleemann, blends for elastomers, VEB Deutscher Verlag for Grundstoffind., Leipzig 1982 and M. A. Golevlev et al., Kautschuk! Resina 1982,
Das Gummimehl läßt sich nur mit zunehmendem Energieaufwand in die Mischung einarbeiten. In Abhängigkeit von der Mischungsrezeptur wird mit steigenden Gummimehlmengen sehr schnell der Zustand erreicht, bei dem eine ausreichende Homogenität der Mischung nur schwer zu erreichen ist.The rubber dust can only be incorporated into the mixture with increasing expenditure of energy. Depending on the formulation of the mixture, with increasing quantities of rubber flour, the condition is rapidly reached where sufficient homogeneity of the mixture is difficult to achieve.
Gleichzeitig verschlechtert sich das physikalisch-mechanische Eigenschaftsniveau und besonders die dynamischen Eigenschaften derart drastisch, daß solche Vulkanisate nur für minderwertige Gummierzeugnisse eingesetzt werden können. Zusätzlich zu den Homogenitätsproblemen muß berücksichtigt werden, daß die Viskositätswerte der Mischung bei Zugabe von Gummimehl so sehr ansteigen, daß ihre Weiterverarbeitung technologisch erschwert bzw. unmöglich wird. Beispielsweise steigt der Mischungs-Mooney mit nur 10 Teilen Gummimehl auf 100 Teile Neukautschuk bereits um ca. 10 Einheiten an, wodurch erhebliche Probleme bei der Weiterverarbeitung der Mischung entstehen bzw. die Mischung überhaupt nicht mehr verwendbar ist. Die Kompensation dieses Viskositätsanstieges durch eine zusätzliche Weichmacheröldosierung führt nicht zum gewünschten Erfolg, weil es infolge der „Verdünnung" zu einem nachhaltigen Eigenschaftsabfall kommt und die Zielprodukte wie Reifen oder Gummiartikel nicht mehr den Anforderungen genügen. Der in der DT 2137891 beschriebene Zusatz von Gummimehl in Mengen von 10 bis 50 Gewichtsteilen, bezogen auf die Kautschukkomponente in Mischungen, hat und kann aus den oben beschriebenen Gründen keine praktische Nutzung erfahren.At the same time, the physical-mechanical property level and especially the dynamic properties deteriorate so drastically that such vulcanizates can only be used for inferior rubber products. In addition to the problems of homogeneity, it must be taken into account that the viscosity values of the mixture increase so much upon addition of rubber powder that their further processing becomes technologically difficult or impossible. For example, the mixture Mooney increases with only 10 parts of rubber flour to 100 parts of new rubber by about 10 units, which causes considerable problems in the further processing of the mixture or the mixture is no longer usable. The compensation of this viscosity increase by an additional plasticizer oil dosage does not lead to the desired success, because it comes as a result of the "dilution" to a sustainable property decline and target products such as tires or rubber products no longer meet the requirements .. The addition of powdered rubber in quantities described in DT 2137891 from 10 to 50 parts by weight, based on the rubber component in blends, and has no practical use for the reasons described above.
Zweitens hat die Nutzung von Altgummi durch thermo-oxidativen Abbau des Vulkanisatnetzwerkes und anschließenden Einsatz dieses sogenannten „Regenerates" eine gewisse Bedeutung erfahren (Europ. Rubber J., Croydon 162 [1980] 29-31 und N. E. Markrik, DD-PS 148500). Allerdings muß zum chemischen Abbau des Gummis ein relativ hoher Aufwand getrieben werden, der das Endprodukt wesentlich verteuert. Der Nachteil des Anstiegs der Mischungsviskosität mit nicht behandeltem Gummimehl wird zwar mit dem Regenerat atif Grund seiner niedrigen Eigenviskosität überwunden, aber größere Regeneratmengen sind wegen der Schädigung des Netzwerkes beim vorhergehenden Abbau nur eingeschränkt bzw. gar nicht verwendbar, weil diese Schaden offensichtlich im nachfolgenden Vulkanisationsprozeß nicht korrigiert werden, so daß die Zusatzmengen von Regenerat entweder klein gehalten werden müssen oder minderwertige Gummierzeugnisse mit geringen Anforderungen an die physikalisch-mechanische und dynamische Belastung entstehen.Second, the use of waste rubber by thermo-oxidative degradation of Vulkanisatnetzeses and subsequent use of this so-called "Regenerates" has some importance (European Rubber J., Croydon 162 (1980) 29-31 and NE Markrik, DD-PS 148500). However, the chemical degradation of the rubber requires a relatively high cost, which substantially increases the cost of the final product, while the disadvantage of increasing the mixture viscosity with untreated rubber powder is overcome by the regenerated atif due to its low intrinsic viscosity, but greater amounts of regrind are due to damage to the product Network only limited or not usable at the previous degradation, because these damages are obviously not corrected in the subsequent vulcanization process, so that the additional amounts of regenerate must either be kept small or inferior rubber products with low demands on the physical-mechanical and dynamic B elasticity arise.
Das Ziel der Erfindung besteht darin. Altgummi in Form von Gummimehl in Gummimischungen einzubringen, wobei die Herstellung und Verarbeitung der Mischungen praktikabel sein muß und der zeitliche sowie materielle Aufwand zur Erzielung der Mischungshomogenität nicht erhöht ist.The aim of the invention is. To introduce waste rubber in the form of rubber powder in rubber mixtures, wherein the preparation and processing of the mixtures must be practicable and the time and material costs to achieve the homogeneity of the mixture is not increased.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Rezepturen für Gummimischungen mit Altgummimehlzusatz zu entwickeln, die die Nachteile und Schwierigkeiten der bisherigen Rezepturen überwinden.The object of the invention is to develop formulations for rubber mixtures with Altgummimehlzusatz, which overcome the disadvantages and difficulties of the previous recipes.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gummimehl in Teilchengrößen kleiner 3mm in Mengen bis 200 Teile, bezogen auf 100 Teile Neukautschuk, in Form eines vorher hergestellten Gummimehl-Kautschuk-Compounds mit einem Mooney-Wert im Bereich von 40 bis 90ME, der bis 400 Teile Gummimehl in 100 Teilen Kautschuk enthält, in die eigentliche Mischung eingebracht wird. Zur Einstellung des gewünschten Anteils von Gummimehl in der Gesamtmischung im Intervall bis 66% wird zusätzlich Natur- und/oder Synthesekautschuk zugegeben.The object is achieved in that the rubber powder in particle sizes smaller than 3 mm in amounts up to 200 parts, based on 100 parts of new rubber, in the form of a previously prepared rubber flour rubber compounds having a Mooney value in the range of 40 to 90ME, the bis 400 parts of rubber powder in 100 parts of rubber, is incorporated into the actual mixture. To set the desired proportion of rubber powder in the total mixture in the interval up to 66% of natural and / or synthetic rubber is added.
Die Gummimehl-Kautschuk-Compounds können auf verschiedenen Wegen erzeugt werden.The rubber flour-rubber compounds can be produced in various ways.
Zweckmäßigerweise ist das Vermischen bereits während des Prozesses der Kautschukherstellung bzw. -isolierung aus dem Latex bzw. der Polymerlösung durchzuführen. So kann auch leicht der nachteilige Anstieg des Mooney-Wertes in der Folge des Gummimehlzusatzes durch Veränderung des Molgewichtes des Polymeren bei der Polymerisation kompensiert werden.Conveniently, the mixing is carried out during the process of rubber production or isolation of the latex or the polymer solution. Thus, the disadvantageous increase in the Mooney value as a result of the rubber dust additive can also be easily compensated by changing the molecular weight of the polymer during the polymerization.
Ein anderer Weg besteht darin, das Gummimehl vorder Compoundierung mit Weichmacher anzuquellen und danach durch Vermischen mit festem Kautschuk, mit der Polymerlösung bzw. mit dem Kautschuklatex den Compound aus Kautschuk und Gummimehl zu erzeugen.Another way is to swell the rubber powder before compounding with plasticizer and then to produce the compound of rubber and rubber powder by mixing with solid rubber, with the polymer solution or with the rubber latex.
Es ist aber auch möglich, den Weichmacher gemeinsam mit dem Gummimehl dem festen Kautschuk, der Polymerlösung bzw. dem Kautschuklatex zuzugeben.However, it is also possible to add the plasticizer together with the rubber powder to the solid rubber, the polymer solution or the rubber latex.
Überraschenderweise ist es erfindungsgemäß so möglich, völlig problemlos Gummimischungen mit bis zu 200phr Altgummimehl herzustellen. Homogenitätsschwierigkeiten sind dadurch absolut ausgeschlossen, daß die Oberfläche der einzelnen Gummimehlteilchen schon vor dem eigentlichen Mischvorgang mit Neukautschuk überzogen und durchdrungen sind. Unerwartet werden die Vulkanisateigenschaften, offentsichtlich infolge des erreichten Homogenitätsgrades und wegen der vollständigen Bedeckung des Gummimehles mit Neukautschuk, auch bei großen Gummimehldosierungen nicht oder nur unwesentlich abgebaut. Es stellt sich sehr schnell ein Eigenschaftsniveau ein, das dem des Gummimehls, entsprechend seiner Herkunft, nahekommt.Surprisingly, it is possible according to the invention to produce rubber compounds with up to 200 phr of waste rubber without any problems. Homogeneity difficulties are absolutely excluded by the fact that the surface of the individual rubber flour particles are coated and permeated with new rubber even before the actual mixing process. Unexpectedly, the vulcanizate properties, evidently due to the achieved degree of homogeneity and because of the complete covering of the rubber slurry with new rubber, are not degraded or only insignificantly, even with large rubber dosing dosages. It adjusts itself very quickly a property level, which comes close to that of the rubber meal, according to its origin.
Günstigerweise wählt man einen sogenannten ölgestreckten Kautschuk zur Compoundierung mit Gummimehl aus. Das üblicherweise verwendete Extenderöl verteilt sich im Gummimehl und im Kautschuk. Das Gummimehl quillt dabei an und ist dadurch offensichtlich in der Lage, Bestandteile der Vulkanisationsmischung in sich aufzunehmen.It is favorable to choose a so-called oil-extended rubber for compounding with rubber powder. The commonly used extender oil is distributed in the rubber dust and in the rubber. The rubber dust swells and is thus obviously able to absorb components of the vulcanization mixture in itself.
Die trotz unterschiedlicher Gummimehlmengen unverändert konstanten Vulkanisateigenschaften machen deutlich, daß eine chemische Bindung zwischen altem und neuem Netzwerk entstanden ist.The constant volcanic properties despite varying amounts of rubber flour make it clear that a chemical bond has developed between the old and the new network.
Mit bisher verblüffend einfachen Methoden können über das bisher praktizierte Maß hinaus wesentlich höhere Gummimehlanteile einer stoffwirtschaftlichen Nutzung zugeführt werden. Diese praktikable Rezeptur gestattet ein Recycling von Altgummi unter Nutzung seiner bisherigen elastischen Eigenschaften, ohne daß Misch-, Verarbeitungs- oder Qualitätsschwierigkeiten entstehen. Das Gummimehl ist nicht mehr nur qualitätsmindernder inaktiver Füllstoff, sondern unmittelbar Bestandteil des Vulkanisat-Netzwerkes.With hitherto amazingly simple methods, significantly higher levels of rubber dust can be added to a material economy beyond what has been practiced up to now. This practicable formulation allows recycling of waste rubber using its previous elastic properties, without any mixing, processing or quality problems. The rubber dust is no longer just a quality-reducing inactive filler, but directly part of the vulcanizate network.
Der Hauptvorteil der erfindungsgemäßen Mischungsrezeptur besteht darin, daß in der Gummi- und Reifenindustrie bisher nicht erreichbare Einsatzquoten für Altgummi realisierbar sind, ohne die gefürchteten Inhomogenitäten und den als unüberwindbar angesehenen Viskositätsanstieg in der Mischung in Kauf nehmen zu müssen. Die Mischungen „krümeln" auch bei hohen Gummimehlanteilen in keinem Falle auseinander.The main advantage of the mixture formulation according to the invention is that in the rubber and tire industry previously unachievable rates of use for waste rubber can be realized without having to accept the dreaded inhomogeneities and regarded as insurmountable increase in viscosity in the mixture. The mixtures do not "crumble" even at high levels of rubber dust.
Ausführungsbeispielembodiment
In der Tabelle sind 5 Rezepturen aufgeführt, wpbei die Rezepturen I und Il den vergleichsweisen Zusatz von Gummimehl entsprechend dem Stand der Technik darstellen. Der Elastomercompound 50 ist ein Compound aus Buna SB 170 HF mit 50% Gummimehl. Der Mooney-Wert des Compounds beträgt 60ME. In allen Fällen wurde Gummimehl miteinerTeilchengröße kleiner 2 mm verwendet.In the table 5 recipes are listed, wpbei the formulations I and Il represent the comparative addition of rubber powder according to the prior art. The Elastomer Compound 50 is a compound of Buna SB 170 HF with 50% rubber powder. The Mooney value of the compound is 60ME. In all cases, rubber powder with a particle size less than 2 mm was used.
33,3 14,8 5233.3 14.8 52
gut homogengood homogeneous
gut rauh glatt glattgood rough smooth smooth
13 35013,350
18 11218 112
homogenhomogeneously
χ Es entstand keine homogene Mischung; die Vulkanisation war deshalb nicht möglich.χ There was no homogeneous mixture; the vulcanization was therefore not possible.
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|---|---|---|---|---|
| EP0393535A3 (en) * | 1989-04-18 | 1991-10-23 | Phoenix Aktiengesellschaft | Method for recovery of rubber waste |
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-
1986
- 1986-04-21 DD DD28939686A patent/DD248367A1/en unknown
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