PL236581B1 - Sposób wytwarzania regeneratu z odpadów gumowych zwłaszcza opon samochodowych - Google Patents

Sposób wytwarzania regeneratu z odpadów gumowych zwłaszcza opon samochodowych Download PDF

Info

Publication number
PL236581B1
PL236581B1 PL415975A PL41597516A PL236581B1 PL 236581 B1 PL236581 B1 PL 236581B1 PL 415975 A PL415975 A PL 415975A PL 41597516 A PL41597516 A PL 41597516A PL 236581 B1 PL236581 B1 PL 236581B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
rubber
asphalt
iso
addition
waste
Prior art date
Application number
PL415975A
Other languages
English (en)
Other versions
PL415975A1 (pl
Inventor
Krzysztof Formela
Józef Haponiuk
Original Assignee
Politechnika Gdanska
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Gdanska filed Critical Politechnika Gdanska
Priority to PL415975A priority Critical patent/PL236581B1/pl
Publication of PL415975A1 publication Critical patent/PL415975A1/pl
Publication of PL236581B1 publication Critical patent/PL236581B1/pl

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/62Plastics recycling; Rubber recycling

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania regeneratu z odpadów gumowych zwłaszcza opon samochodowych. Otrzymany regenerat gumowy może być stosowany jako substytut elastomeru lub napełniacz w mieszankach kauczukowych, jako modyfikator termoplastycznych kompozycji polimerowych, modyfikator cementu oraz modyfikator asfaltów drogowych.
Recykling materiałowy odpadów gumowych, w tym głównie zużytych opon samochodowych, stanowi proekologiczną alternatywę dla powszechnie stosowanego odzysku energetycznego. Najczęściej stosowaną formą recyklingu zużytych opon jest ich rozdrabnianie, polegające na mechanicznej dezintegracji opony na cząstki gumy o pożądanym rozmiarze i kształcie. W zależności od wielkości cząstek rozdrobnionej gumy, otrzymane przemiały gumowe znalazły zastosowanie jako napełniacze kompozycji polimerowych, asfaltów oraz cementów, a także jako substraty stosowane podczas procesów pirolizy i regeneracji.
Proces regeneracji, polega na przekształceniu odpadów gumowych za pomocą energii cieplnej, mechanicznej lub chemicznej w tzw. regenerat gumowy, który może być ponownie przetwarzany i wulkanizowany. Regenerat gumowy jest powszechnie stosowany jako tani substytut kauczuków oraz napełniacz w kompozycjach polimerowych. Proces regeneracji prowadzony jest z reguły w zakresie podwyższonych temperatur (180-300°C), co umożliwia efektywną dezintegrację siarczkowych wiązań sieciujących zawartych w odpadach gumowych.
Jedną z możliwości poprawy przetwórstwa odpadów gumowych jest zastosowanie plastyfikatorów, które znalazły zastosowanie podczas regeneracji gumy metodą olejowo-parową. Regeneracja z wykorzystaniem tej metody polega na mieszaniu odpadów gumowych z plastyfikatorami w obecności pary wodnej pod ciśnieniem, w podwyższonej temperaturze, w czasie od 5 do 12 h. Poniżej zaprezentowano przykłady opatentowanych mieszanin plastyfikatorów służących do regeneracji odpadów gumowych: olej talowy zmodyfikowany siarką w mieszaninie z frakcją petrochemiczną z patentu US3008906; mieszanina alkilobenzenu oraz alkilonaftalenu z patentu US3116258; mieszanina benzenu, alkilobenzenu oraz pochodnych indenu z patentu US4148763; mieszanina solwent-nafty i węglowodorów aromatycznych z patentu US2449879, czy kwasy tłuszczowe z patentu US2423033.
Z dokumentacji patentowej PL116793 znany jest sposób regeneracji odpadów gumowych metodą kotłowo-parową, w której odpady gumowe o średnicy ziaren do 1 mm miesza się z olejem talowym lub naftalenem w temperaturze 60°C, a następnie spęczniały miał gumowy poddaje się procesowi regeneracji w kotłach parowych, w których temperatura utrzymywana jest na poziomie około 200°C.
Z amerykańskich ujawnień McDonalda: US3891585, US4069182, US4021393, US4085078,
US3919148, US3844668, znane są sposoby otrzymywania elastycznych nawierzchni drogowych polegające na termicznej regeneracji (degradacji) miału gumowego w środowisku asfaltu lub asfaltu z dodatkami nafty i maltenów. Proces prowadzony jest w temperaturze w przedziale od 180°C do 260°C, natomiast zawartość miału gumowego wynosi do 33% mas.
Z dokumentacji europejskiego patentu EP2055745 znana jest kompozycja zawierająca asfalt, miał gumowy, polimer oraz środek wulkanizujący i/lub przyspieszacze wulkanizacji. Według przykładów kompozycję miesza się w temperaturze 190°C w czasie 90 minut.
W pracach O. Grigoryeva, A. Fainleib, A. Tolstov, O. Starostenko, E. Lievena, J. Karger-Kocsis, J. Appl. Polymer Sci. 2005, 95, 659, O. Grigoryeva, A. Fainleib, A. Tolstov, P. Pissis, A. Spanoudaki, A. Vatalis, C. Delides, J. Therm. Anal. Calorim. 2006, 86, 229, S.L. Zhang, Z.X. Xin, Z.X. Zhang, J.K. Kim, Waste Manage. 2009, 29, 1480, S.L. Zhang, Z.X. Zhang, K. Pal, Z.X. Xin, J.K. Kim, Mater. Des. 2010, 31, 1900 oraz S.L. Zhang, Z.X. Zhang, K. Pal, Z.X. Xin, J.K. Kim, Mater. Des. 2010, 31, 3624 zaprezentowano charakterystykę elastomerów termoplastycznych zawierających regenerat gumowy modyfikowany asfaltem, który wytwarzano dwuetapowo. W pierwszym etapie miał gumowy poddawano regeneracji termomechanicznej przy użyciu wytłaczarki jedno ślimakowej lub walcarki. W drugim etapie otrzymany regenerat gumowy poddawano dalszej obróbce termomechanicznej polegającej na jego wytłaczaniu z asfaltem.
O. Grigoryeva, O. Starostenko, A. Fainleib, G. Martinem-Barrera, J.M. Saiter, B. Youssef, Chemistry & Chemical Technology 2012, 6, 59 przedstawili wyniki badań elastomerów termoplastycznych na bazie odpadowych poliolefin oraz rozdrobnionych odpadów gumowych. Miał gumowy został wymieszany z asfaltem przy użyciu walcarki - czas mieszania wynosił 40 minut, a następnie poddany działaniu temperatury ok. 170°C w czasie 5 h.
PL 236 581 B1
Z polskiego zgłoszenia patentowego P.398178 znany jest sposób wytwarzania asfaltu modyfikowanego miałem gumowym, który wytwarzany jest w procesie ciągłym przy użyciu wytłaczarki dwu ślimakowej, charakteryzuje się tym, że miał gumowy oraz asfalt dozowane są do wytłaczarki dwuślimakowej o temperaturze cylindra w przedziale od 60 do 400°C. Produkt modyfikacji ciągłej asfaltu stanowi asfalt w ilości do 99% wagowych, miał gumowy w ilości od 1 do 99% wagowych i dodatki w ilości do 80% wagowych.
Z polskiego zgłoszenia patentowego P.407660 znany jest sposób modyfikacji miału gumowego, polegający na autotermicznym wytłaczaniu rozdrobnionych odpadów gumowych, prowadzony w przedziale temperatur od 30 do 200°C, znamienny tym, że po ustabilizowaniu procesu odłącza się zewnętrzne źródło ciepła.
W znanych rozwiązaniach podczas regeneracji odpadów gumowych prowadzonej w sposób autotermiczny nie stosuje się asfaltu i związków chemicznych z grupy nadtlenków. Utrzymywanie wysokiej temperatury podczas całego procesu regeneracji jest energochłonne oraz wymaga dodatkowych operacji technologicznych, związanych m.in. z chłodzeniem wytworzonego produktu oraz eliminacją gazów emitowanych do środowiska podczas dezintegracji wiązań sieciujących oraz częściowej degradacji kauczuku.
Sposób wytwarzania regeneratu z odpadów gumowych zwłaszcza o pon samochodowych polegający na mieszaniu miału gumowego z dodatkiem asfaltu i/lub lepiszczy węglowodorowych charakteryzuje się według wynalazku tym, że miał gumowy zawierający cząstki gumy o wielkości do 0,8 mm miesza się w temperaturze pokojowej, otoczen ia warunki autotermiczne - z dodatkiem asfaltu i/lub lepiszczy węglowodorowych w ilości do 30% masowych oraz z dodatkiem nadtlenków organicznych w ilości do 10% masowych. Korzystnie jako nadtlenek organiczny stosuje się nadtlenek benzoilu.
Proponowane rozwiązanie stanowi mechano-chemiczną regenerację odpadów gumowych prowadzoną autotermicznie, w której ciepło powstaje w wyniku intensywnego ścinania miału gumowego. Zastosowanie autotermicznej regeneracji miału gumowego zapobiega wtórnemu sieciowaniu modyfikowanego miału gumowego. Wśród korzyści wynikających ze stosowania autotermicznej regeneracji odpadów gumowych, wymienić należy intensyfikację sił ścinających działających na miał gumowy podczas mieszania oraz obniżenie energetycznych kosztów produkcji regeneratów gumowych. Ponadto zastosowanie autotermicznej regeneracji miału gumowego ogranicza emisję gazów wydzielanych podczas dezintegracji siarczkowych wiązań sieciujących oraz degradacji łańcucha głównego węglowodoru kauczukowego. Warto również podkreślić, że otrzymany regenerat gumowy nie wymaga chłodzenia ani usuwania nadmiaru plastyfikatora, co pozwala na pominięcie dodatkowych operacji technologicznych (np. rafinacji, filtracji, suszenia) podczas jego produkcji.
Zastosowanie asfaltu podczas autotermicznej regeneracji wspomaga proces dezintegracji wiązań sieciujących zawartych w miale gumowym. Związki aromatyczne zawarte w asfaltach powodują pęcznienie usieciowanej trójwymiarowej struktury chemicznej miału gumowego, co wpływa korzystnie na jego dalsze przetwórstwo. Asfalt podczas regeneracji pełni funkcję lepiszcza, łącząc poszczególne cząstki miału gumowego oraz ograniczając utlenianie łańcucha głównego węglowodoru kauczukowego podczas regeneracji (ograniczony dostęp powietrza przez lepiszcze asfaltowe). Ponadto związki siarki zawarte w asfaltach mogą działać jak środki sieciujące, co wpływa na efektywność sieciowania otrzymanych regeneratów gumowych, natomiast zastosowanie asfaltów modyfikowanych kopolimerami styrenu, umożliwia wprowadzenie elastomerów termoplastycznych do regeneratu gumowego, co wpływa korzystnie na jego właściwości mechaniczne.
Zastosowanie związków chemicznych z grupy nadtlenków umożliwia kontrolowaną degradację miału gumowego, co umożliwia poprawę jego właściwości przetwórczych. Związk i chemiczne z grupy nadtlenków wspomagają proces sieciowania otrzymanych regeneratów gumowych, co wpływa na ich właściwości mechaniczne. Ponadto nadtlenki mogą powodować wzrost kompatybilności pomiędzy fazą miału gumowego a fazą asfaltu.
Otrzymany regenerat gumowy może znaleźć zastosowanie jako substytut elastomerów lub napełniacz w mieszankach kauczukowych, jako modyfikator termoplastycznych kompozycji polimerowych, modyfikator cementu oraz jako modyfikator asfaltów drogowych.
Wynalazek jest bliżej objaśniony w przykładach wykonania.
PL 236 581 Β1
Przykład I
Miał gumowy o wielkości cząstek do 0,8 mm wraz z 10 cz. wag. asfaltu modyfikowanego o nazwie handlowej Modbit 25/55-60 poddano intensywnemu mieszaniu w temperaturze otoczenia przy użyciu walcarki. Czas mieszania wynosił 15 minut. W celu kontroli jakości, otrzymany regenerat gumowy wymieszano następnie z zespołem sieciującym (ZnO 2,5; kwas stearynowy 1,0; TBBS 0,35; siarka 1,5) i poddano wulkanizacji w 150°C pod ciśnieniem 4,9 MPa według optymalnego czasu wulkanizacji wyznaczonego zgodnie z normą ISO 3417. Charakterystykę sieciowania oraz wyniki statycznych właściwości mechanicznych wyznaczone dla wulkanizowanego regeneratu gumowego przedstawiono w Tabeli 2. Prezentowane wyniki wskazują że otrzymany regenerat gumowy charakteryzuje się właściwościami mechanicznymi zbliżonymi do właściwości dostępnych na rynku produktów handlowych.
Mieszanie może być przeprowadzone także w wytłaczarce dwu ślimakowej lub mieszalniku. Asfalt używany podczas modyfikacji miału gumowego mogą stanowić lepiszcza węglowodorowe, w tym lepiszcza bitumiczne, modyfikowane lepiszcza bitumiczne, smoła, lepiszcza zawierające smołę, oraz ich pochodne i mieszaniny, a także lepiszcza bitumiczne modyfikowane kopolimerami blokowymi styrenu.
Tabela 1
Charakterystyka sieciowania oraz właściwości mechaniczne regeneratu gumowego otrzymanego wg przykładu I.
Właściwość Norma Wartość
Minimalny moment skrętny (dNm) ISO 3417 18,4
Maksymalny moment skrętny (dNm) ISO 3417 38,7
Czas podwulkanizacji (min) ISO 3417 2,9
Optymalny czas wulkanizacji (min) ISO 3417 8,6
Wytrzymałość na rozciąganie (MPa) ISO 37 5,5
Wydłużenie przy zerwaniu (%) ISO 37 213
Twardość (°Sh A) ISO 7619-1 60
Przykład II
Miał gumowy o wielkości cząstek do 0,8 mm wraz z 10 cz. wag. asfaltu modyfikowanego o nazwie handlowej Modbit 25/55-60 oraz 1 cz. wag. nadtlenku benzoilu poddano intensywnemu mieszaniu w temperaturze otoczenia przy użyciu walcarki. Czas mieszania wynosił 15 minut, z czego przez 5 minut miał gumowy poddawano mastykacji z asfaltem po czym dodawano nadtlenek benzoilu i mieszano przez kolejne 10 minut. W celu kontroli jakości otrzymany regenerat gumowy wymieszano następnie z zespołem sieciującym (ZnO 2,5; kwas stearynowy 1,0; TBBS 0,35; siarka 1,5) i poddano wulkanizacji w 150°C pod ciśnieniem 4,9 MPa według optymalnego czasu wulkanizacji wyznaczonego zgodnie z normą ISO 3417. Charakterystykę sieciowania oraz wyniki statycznych właściwości mechanicznych wyznaczone dla wulkanizowanego regeneratu gumowego przedstawiono w Tabeli 2.
Prezentowane wyniki wskazują że dodatek 1 cz. wag. nadtlenku benzoilu - 1 phr - wpłynął korzystnie na przetwórstwo (obniżenie minimalnego momentu skrętnego) oraz spowodował nieznaczną poprawę wytrzymałości na rozciąganie regeneratu gumowego w stosunku do regeneratu gumowego bez dodatku nadtlenku (zaprezentowanego w przykładzie I).
PL 236 581 Β1
Tabela 2
Charakterystyka sieciowania oraz właściwości mechaniczne regeneratu gumowego otrzymanego wg przykładu II.
Właściwość Norma Wartość
Minimalny moment skrętny (dNm) ISO 3417 17,1
Maksymalny moment skrętny (dNm) ISO 3417 42,6
Czas podwulkanizacji (min) ISO 3417 2,5
Optymalny czas wulkanizacji (min) ISO 3417 11,0
Wytrzymałość na rozciąganie (MPa) ISO 37 5,7
Wydłużenie przy zerwaniu (%) ISO 37 173
Twardość (°Sh A) ISO 7619-1 60
Przykład III
Miał gumowy o wielkości cząstek do 0,8 mm wraz z 10 cz. wag. asfaltu modyfikowanego o nazwie handlowej Modbit 25/55-60 oraz 3 cz. wag. nadtlenku benzoilu poddano intensywnemu mieszaniu w temperaturze otoczenia przy użyciu walcarki. Czas mieszania wynosił 15 minut, z czego przez 5 minut miał gumowy poddawano mastykacji z asfaltem po czym dodawano nadtlenek benzoilu i mieszano przez kolejne 10 minut. W celu kontroli jakości otrzymany regenerat gumowy wymieszano następnie z zespołem sieciującym (ZnO 2,5; kwas stearynowy 1,0; TBBS 0,35; siarka 1,5) i poddano wulkanizacji w 150°C pod ciśnieniem 4,9 MPa według optymalnego czasu wulkanizacji wyznaczonego zgodnie z normą ISO 3417. Charakterystykę sieciowania oraz wyniki statycznych właściwości mechanicznych wyznaczone dla wulkanizowanego regeneratu gumowego przedstawiono w Tabeli 3.
Prezentowane wyniki wskazują że dodatek 3 cz. wag. - 3 phr- nadtlenku benzoilu wpłynął korzystnie na przetwórstwo (obniżenie minimalnego momentu skrętnego) oraz spowodował znaczący wzrost wytrzymałości na rozciąganie oraz twardości regeneratu gumowego w stosunku do regeneratu gumowego bez dodatku nadtlenku (zaprezentowanego w przykładzie I) oraz z dodatkiem 1 cz. wag. nadtlenku benzoilu (zaprezentowanego w przykładzie II).
PL 236 581 Β1
Tabela 3
Charakterystyka sieciowania oraz właściwości mechaniczne regeneratu gumowego otrzymanego wg przykładu III.
Właściwość Norma Wartość
Minimalny moment skrętny (dNm) ISO 3417 17,0
Maksymalny moment skrętny (dNm) ISO 3417 41,4
Czas podwulkanizacji (min) ISO 3417 2,4
Optymalny czas wulkanizacji ISO 3417 1 1,0
(min)
Wytrzymałość na rozciąganie (MPa) ISO 37 6,8
Wydłużenie przy zerwaniu (%) ISO 37 181
Twardość (°Sh A) ISO 7619-1 67
Zastrzeżenie patentowe

Claims (1)

  1. Zastrzeżenie patentowe
    1. Sposób wytwarzania regeneratu z odpadów gumowych zwłaszcza opon samochodowych polegający na mieszaniu miału gumowego z dodatkiem asfaltu i/lub lepiszczy węglowodorowych, znamienny tym, że miał gumowy zawierający cząstki gumy o wielkości do 0,8 mm miesza się w temperaturze pokojowej z dodatkiem asfaltu i/lub lepiszczy węglowodorowych w ilości do 30% masowych oraz z dodatkiem nadtlenków organicznych w ilości do 10% masowych, korzystnie z dodatkiem nadtlenku benzoilu.
PL415975A 2016-01-29 2016-01-29 Sposób wytwarzania regeneratu z odpadów gumowych zwłaszcza opon samochodowych PL236581B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL415975A PL236581B1 (pl) 2016-01-29 2016-01-29 Sposób wytwarzania regeneratu z odpadów gumowych zwłaszcza opon samochodowych

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL415975A PL236581B1 (pl) 2016-01-29 2016-01-29 Sposób wytwarzania regeneratu z odpadów gumowych zwłaszcza opon samochodowych

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL415975A1 PL415975A1 (pl) 2017-07-31
PL236581B1 true PL236581B1 (pl) 2021-01-25

Family

ID=59383774

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL415975A PL236581B1 (pl) 2016-01-29 2016-01-29 Sposób wytwarzania regeneratu z odpadów gumowych zwłaszcza opon samochodowych

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL236581B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL415975A1 (pl) 2017-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3045492B1 (en) Recycled micronized rubber formulation having improved abrasion resistance
BR102015009848B1 (pt) Composições de borracha funcionalizada renovada e método para fabricação desta
CN104684977B (zh) 用于再生硫交联的橡胶固化产品以得到再生物的方法
Sabzekar et al. A new approach for reclaiming of waste automotive EPDM rubber using waste oil
KR101952335B1 (ko) 아스팔트 개질제 조성물 및 그 제조방법
CN114786901B (zh) 使硫化橡胶混合物脱硫的方法、进行该方法的装置和该装置用于使硫化橡胶混合物脱硫的用途
CN115702195A (zh) 使硫化橡胶混合物脱硫的方法、进行该方法的装置以及橡胶混合物和包括由该橡胶混合物制成的部件的车辆充气轮胎
CZ302953B6 (cs) Zpusob výroby devulkanizátu z rozmelnených pryžových odpadu a zpusob výroby devulkanizacní smesi
TWI564322B (zh) 天然及合成橡膠之回收方法的改良
KR20240017352A (ko) 탈황 첨가제, 관련 탈황 방법 및 탈황 생성물
PL236581B1 (pl) Sposób wytwarzania regeneratu z odpadów gumowych zwłaszcza opon samochodowych
Thitithammawong et al. The use of reclaimed rubber from waste tires for production of dynamically cured natural rubber/reclaimed rubber/polypropylene blends: Effect of reclaimed rubber loading
JP4338365B2 (ja) タイヤ用ゴム組成物
Ghosh Design of a devulcanization process for tire material in a twin screw extruder
Dierkes et al. Regeneration and devulcanization
Joseph et al. Stable free radical assisted mechanical devulcanisation: Devulcanisation of NR/BR blends
CN113278207A (zh) 一种含液体再生胶的轮胎胎面胶的胶料及其制备方法
BRPI0902940B1 (pt) Processo para a obtenção de elastómero regenerado, composição de elastómero regenerado e artigos a base de borracha reciclada
Rakhman Improvement of Workability and Integrity for Ambient Ground Rubber as Elastomer Alternative: Direct Incorporation and Functionalization.
NL2034086B1 (en) A method for the modification of bitumen
CZ295220B6 (cs) Způsob regenerace odpadní pryže
TWI817422B (zh) 鞋製程中之廢鞋材處理及回收其再生膠之方法與再生鞋材
EP3892674B1 (en) Rubber devulcanisation method
JP2006241184A (ja) ゴム組成物
Roura Coll Effect of the crosslinking agnet on dynamically vulcanized pla/natural rubber/wastes rubber blends