PL243385B1 - Method of modifying shredded rubber waste - Google Patents
Method of modifying shredded rubber waste Download PDFInfo
- Publication number
- PL243385B1 PL243385B1 PL432487A PL43248719A PL243385B1 PL 243385 B1 PL243385 B1 PL 243385B1 PL 432487 A PL432487 A PL 432487A PL 43248719 A PL43248719 A PL 43248719A PL 243385 B1 PL243385 B1 PL 243385B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- rubber waste
- weight
- waste
- rubber
- cross
- Prior art date
Links
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 title claims abstract description 71
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims abstract description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 10
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 9
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 9
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 claims description 8
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- XMNIXWIUMCBBBL-UHFFFAOYSA-N 2-(2-phenylpropan-2-ylperoxy)propan-2-ylbenzene Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(C)(C)OOC(C)(C)C1=CC=CC=C1 XMNIXWIUMCBBBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000010008 shearing Methods 0.000 claims description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims description 3
- 150000001451 organic peroxides Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000004971 Cross linker Substances 0.000 claims 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 abstract description 9
- 238000012986 modification Methods 0.000 abstract description 9
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 15
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 7
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 4
- 229920000092 linear low density polyethylene Polymers 0.000 description 4
- 239000004707 linear low-density polyethylene Substances 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 3
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 229920003225 polyurethane elastomer Polymers 0.000 description 3
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 3
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 3
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 2
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000005987 sulfurization reaction Methods 0.000 description 2
- 229920002725 thermoplastic elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 2
- BJELTSYBAHKXRW-UHFFFAOYSA-N 2,4,6-triallyloxy-1,3,5-triazine Chemical compound C=CCOC1=NC(OCC=C)=NC(OCC=C)=N1 BJELTSYBAHKXRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003903 2-propenyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229920010499 Hytrel® 3078 Polymers 0.000 description 1
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007857 degradation product Substances 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 229920006341 elastomeric alloy Polymers 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 1
- IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N isocyanate group Chemical group [N-]=C=O IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 description 1
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 229920006346 thermoplastic polyester elastomer Polymers 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/141—Feedstock
- Y02P20/143—Feedstock the feedstock being recycled material, e.g. plastics
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling
Landscapes
- Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
Abstract
Wynalazek obejmuje sposób modyfikacji rozdrobnionych odpadów gumowych, zwłaszcza zużytych opon samochodowych i charakteryzuje się tym, że rozdrobnione odpady gumowe poddaje się autotermicznemu wytłaczaniu z polimerami termoplastycznymi w ilości do 20% wagowych oraz z zespołem sieciującym w ilości do 10% wagowych. Ciepło działające na przetwarzany materiał wytwarza się na skutek tarcia wewnętrznego zaś całkowite przereagowanie zespołu sieciującego nie zachodzi na etapie modyfikacji rozdrobnionych odpadów gumowych.The invention includes a method for modifying shredded rubber waste, especially used car tires, and is characterized by the fact that the shredded rubber waste is subjected to autothermal extrusion with thermoplastic polymers in an amount of up to 20% by weight and with a cross-linking unit in an amount of up to 10% by weight. The heat acting on the processed material is generated as a result of internal friction, and complete reaction of the cross-linking unit does not occur at the stage of modification of crushed rubber waste.
Description
Opis wynalazkuDescription of the invention
Przedmiotem wynalazku jest sposób modyfikacji rozdrobnionych odpadów gumowych, w tym głównie zużytych opon samochodowych, którego produkty mają zastosowanie w procesach reaktywnego spiekania lub jako substytut matrycy i/lub napełniacz w materiałach polimerowych, a także jako modyfikator asfaltów drogowych, mieszanek mineralno-asfaltowych, cementów oraz betonów.The subject of the invention is a method of modifying comminuted rubber waste, including mainly used car tires, the products of which are used in reactive sintering processes or as a matrix substitute and/or filler in polymeric materials, as well as a modifier of road bitumens, mineral-asphalt mixtures, cements and concretes.
Rozdrobnione odpady gumowe znalazły zastosowanie jako napełniacze oraz modyfikatory polimerów, asfaltów czy cementów. Usieciowana struktura odpadów gumowcyh skutkuje niską kompatybilnością układów modyfikowanych odpadami gumowymi, co jest szczególnie widoczne w układach o dużej zawartości gumy odpadowej.Crushed rubber waste has been used as fillers and modifiers for polymers, asphalts and cements. The cross-linked structure of rubber waste results in low compatibility of systems modified with rubber waste, which is particularly visible in systems with a high content of waste rubber.
Jedną z metod bezpośrednio zagospodarowania rozdrobnionych odpadów gumowych jest reaktywne spiekanie, polegające na oddziaływaniu na rozdrobnioną gumę wysokiej temperatury i ciśnienia. W odpowiednio dobranych warunkach (cieśninie, temperatura) dochodzi do połączenia rozdrobnionych cząstek usieciowanej gumy, przy czym otrzymane materiały charakteryzują się słabymi parametrami wytrzymałościowymi, co ogranicza ich zastosowanie.One of the methods of direct management of shredded rubber waste is reactive sintering, involving the impact of high temperature and pressure on the shredded rubber. Under appropriately selected conditions (strait, temperature), the fragmented particles of cross-linked rubber are combined, and the obtained materials are characterized by poor strength parameters, which limits their use.
W dokumencie patentowym US5904885 ujawniono metodę pulweryzacji odpadów gumowych oraz reaktywnego spiekania rozdrobnionych odpadów gumowych w temperaturze co najmniej 200°C, przy sile docisku co najmniej 10 ton, przy czym proces prowadzony jest przynajmniej przez 1 godzinę, natomiast według autorów właściwości wytrzymałościowe gumy odpadowej przed i po procesie nie ulegają zmianie.The patent document US5904885 discloses a method of pulverizing rubber waste and reactive sintering of shredded rubber waste at a temperature of at least 200°C, with a pressure force of at least 10 tons, with the process being carried out for at least 1 hour, while according to the authors, the strength properties of waste rubber before and do not change after the process.
W celu poprawy właściwości mechanicznych reaktywnie spiekanych odpadów gumowych można stosować siarkę i/lub przyspieszacze wulkanizacji i/lub inne związki sieciujące.Sulfur and/or vulcanization accelerators and/or other cross-linking compounds can be used to improve the mechanical properties of the reactively sintered rubber waste.
Z polskiego opisu patentowego Pat.207075 znany jest sposób wytwarzania wyrobów użytkowych z rozdrobnionych odpadów gumowych, w którym rozdrobnione odpady gumowe o frakcji do 5 mm miesza się z siarką w ilości od 0,1 do 5,0% wagowych, ewentualnie z dodatkiem przyspieszaczy wulkanizacji i aktywatorów, a następnie wytworzoną mieszaninę poddaje się wulkanizacji przez prasowanie w temperaturze od 150 do 210°C, pod ciśnieniem od 5 do 50 MPa, w czasie od 0,1 do 5 minut/mm grubości wyrobu. Materiały wykazane w przykładach, zawierały 2,0% wag. siarki i charakteryzowały się wytrzymałością na rozciąganie: 2,2-2,9 MPa, wydłużeniem przy zerwaniu: 112-185% oraz twardością: 59-65 ShA.From the Polish patent description Pat.207075 there is known a method of manufacturing utility products from shredded rubber waste, in which shredded rubber waste with a fraction of up to 5 mm is mixed with sulfur in the amount of 0.1 to 5.0% by weight, possibly with the addition of vulcanization accelerators and activators, and then the resulting mixture is vulcanized by pressing at a temperature of 150 to 210°C, under a pressure of 5 to 50 MPa, for 0.1 to 5 minutes/mm of product thickness. The materials shown in the examples contained 2.0 wt. sulfur and were characterized by tensile strength: 2.2-2.9 MPa, elongation at break: 112-185% and hardness: 59-65 ShA.
Właściwości przetwórcze oraz użytkowe reaktywnie spiekanych odpadów gumowych można również poprawić, poprzez dodatek lepiszcza polimerowego, najczęściej poliuretanowego.The processing and functional properties of reactively sintered rubber waste can also be improved by adding a polymer binder, most often polyurethane.
Z polskiego opisu patentowego Pat.216096 znane są kompozyty poliuretanowo-gumowe sieciowane związkami nienasyconymi oraz sposób ich otrzymywania, charakteryzujący się tym, że ww. kompozyty zawierają: a) od 5 do 95% masowych recyklatu gumowego o rozmiarach cząstek w zakresie 1-4 mm i/lub miał gumowy o rozmiarach cząstek nie większych niż 1 mm, które otrzymywane są w wyniku rozdrabniania odpadów gumowych, korzystnie opon samochodowych; b) od 4,6% do 94,9% masowych quasiprepolimerów lub prepolimerów uretanowych i/lub ich mieszanin, posiadające w swej strukturze nienasycone wiązania i zawierające wolne lub zablokowane grupy izocyjanianowe w zakresie od 2 do 30% masowych; c) od 0,9% do 47,4% masowych monomerów winylowych, korzystnie styrenu, i/lub monomerów akrylowych, korzystnie metakrylanu metylu i/lub monomerów allilowych, korzystnie 2,4,6-triallyloksy-1,3,5-triazynę i/lub ich mieszaniny. Sposób wytwarzania kompozytów poliuretanowo-gumowych według ww. wynalazku polega na mieszaniu recyklatów gumowych z ciekłymi reaktywnymi mieszaninami uretanowymi i charakteryzuje się tym, że recyklaty gumowe w ilości od 5 do 95% miesza się w temperaturze 20-80°C z nienasyconymi quasiprepolimerami lub prepolimerami uretanowymi i/lub ich mieszaninami w ilości od 4,6% do 94,9% masowych, nienasyconymi monomerami sieciującymi w ilości od 0,9 do 47,4% masowych, oraz inicjatorami i przyspieszaczami rodnikowej kopolimeryzacji sieciującej, odpowiednio od 0,1 do 0,5% masowych inicjatora i od 0,01 do 0,1% masowych przyspieszacza. Mieszanie prowadzi się przez 5-10 minut i/lub do czasu całkowitego zwilżenia cząstek recyklatu gumowego. Następnie, otrzymaną w ten sposób ciekłą, poliuretanowo-gumową mieszaninę umieszcza się w formie i utwardza przez 5-120 minut, korzystnie 10-90 minut, w temperaturze: 20-150°C, korzystnie w przedziale 20-80°C, przy czym korzystnie pod ciśnieniem 1 -20 MPa. Materiały wykazane w przykładach zawierały 60% masowych lepiszcza poliuretanowego ze zmiennym indeksem izocyjanianowym (1,5-3) i charakteryzowały się wytrzymałością na rozciąganie: 3,2-6,8 MPa, wydłużeniem przy zerwaniu: 139-209% oraz twardością: 65-80 ShA.From the Polish patent description Pat.216096 there are known polyurethane-rubber composites cross-linked with unsaturated compounds and the method of their preparation, characterized by the fact that the above-mentioned the composites contain: a) from 5 to 95% by weight of rubber recyclate with particle sizes in the range of 1-4 mm and/or rubber fines with particle sizes not larger than 1 mm, which are obtained as a result of grinding rubber waste, preferably car tires; b) from 4.6% to 94.9% by weight of quasiprepolymers or urethane prepolymers and/or mixtures thereof, having unsaturated bonds in their structure and containing free or blocked isocyanate groups in the range from 2 to 30% by weight; c) from 0.9% to 47.4% by weight of vinyl monomers, preferably styrene, and/or acrylic monomers, preferably methyl methacrylate and/or allyl monomers, preferably 2,4,6-triallyloxy-1,3,5-triazine and/or mixtures thereof. The method of producing polyurethane-rubber composites according to the above-mentioned The invention consists in mixing rubber recyclates with liquid reactive urethane mixtures and is characterized in that rubber recyclates in the amount of 5 to 95% are mixed at the temperature of 20-80°C with unsaturated quasiprepolymers or urethane prepolymers and/or their mixtures in the amount of 4 .6% to 94.9% by mass, unsaturated cross-linking monomers in the amount from 0.9 to 47.4% by mass, and initiators and accelerators of radical cross-linking copolymerization, respectively from 0.1 to 0.5% by mass of initiator and from 0. 01 to 0.1% by mass of accelerator. Mixing is carried out for 5-10 minutes and/or until the recyclate rubber particles are completely wetted. Then, the liquid polyurethane-rubber mixture obtained in this way is placed in a mold and cured for 5-120 minutes, preferably 10-90 minutes, at a temperature of: 20-150°C, preferably in the range of 20-80°C, while preferably at a pressure of 1-20 MPa. The materials shown in the examples contained 60% by mass of a polyurethane binder with a variable isocyanate index (1.5-3) and were characterized by tensile strength: 3.2-6.8 MPa, elongation at break: 139-209% and hardness: 65- 80 ShA.
Z kolei z polskiego opisu patentowego Pat.206725 znany jest sposób wytwarzania płyt dźwiękochłonnych do paneli ekranów tłumiących hałas, znamienny tym, że rozdrobnione odpady gumowe lub odpady włókien lub ich dowolną mieszaninę, w ilości od 50 do 90% wagowych oraz poddane wcześniej degradacji pianki poliuretanowe lub aglomerat z odpadów folii poliolefinowej lub ich dowolną mieszaninę, w ilości od 10 do 50% wagowych, miesza się do uzyskania homogenicznej mieszaniny, ewentualnie po zmieszaniu składników wprowadzając środek sieciujący, po czym uzyskaną mieszankę poddaje się prasowaniu w formie, w temperaturze od 150 do 200°C, pod ciśnieniem 25-30 MPa. W omówionych przykładach oraz zastrzeżeniach brak wzmianki na temat właściwości mechanicznych wytworzonych materiałów.In turn, from the Polish patent description Pat.206725, there is known a method of producing sound-absorbing panels for noise-reducing screen panels, characterized in that shredded rubber waste or fiber waste or any mixture thereof, in the amount of 50 to 90% by weight, and previously degraded polyurethane foams or an agglomerate of polyolefin film waste or any mixture thereof, in an amount of 10 to 50% by weight, is mixed until a homogeneous mixture is obtained, optionally after mixing the components, a cross-linking agent is introduced, and then the resulting mixture is pressed in a mold at a temperature of 150 to 200°C, under a pressure of 25-30 MPa. In the discussed examples and claims, no mention is made of the mechanical properties of the materials produced.
Z polskiego opisu patentowego Pat. 196804 znany jest także sposób wytwarzania elastomerycznego stopu podobnego do termoplastycznych elastomerów, przy zastosowaniu zużytej lub odpadowej gumy, w którym przetworzoną na mączkę zużytą i odpadową gumę złożoną w różnych stosunkach masowych z termoplastem i z co najmniej jednym środkiem stabilizującym, przetwarza się na kompozyt w procesie mieszania w stanie stopionym w urządzeniu mieszającym. Jako termoplast stosowano mieszaninę polipropylenu w mieszaninie kopolimerów i homopolimerów z udziałem kopolimeru w ilości od 1 do 95% w całości matrycy. Natomiast jako donor rodników korzystnie stosuje się ciekły nadtlenek z wysokim udziałem aktywnego tlenu w przeliczaniu na matrycę polimeru. Temperatura mieszania kompozycji mieści się powyżej zakresu temperatury topnienia kopolimeru propylenowego lub jego mieszaniny, ale poniżej temperatury rozkładu mączki gumowej i w czasie mieszania umożliwiającym reakcję środka tworzącego rodniki.From the Polish patent description Pat. 196804 also discloses a method for producing an elastomeric alloy similar to thermoplastic elastomers using used or waste rubber, in which used and waste rubber reconstituted in various weight ratios with a thermoplastic and at least one stabilizing agent is processed into a composite by a mixing process in a molten state in a mixing device. As a thermoplastic, a mixture of polypropylene in a mixture of copolymers and homopolymers was used, with the proportion of the copolymer in the amount from 1 to 95% of the total matrix. On the other hand, a liquid peroxide with a high proportion of active oxygen based on the polymer matrix is preferably used as the radical donor. The mixing temperature of the composition is above the melting point range of the propylene copolymer or mixture thereof, but below the decomposition temperature of the rubber powder and within a mixing time that allows the radical forming agent to react.
Z kolejnego polskiego opisu patentowego Pat.225161 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.From another Polish patent description, Pat.225161, a method of modifying rubber powder is known, consisting in autothermal extrusion of comminuted rubber waste, carried out in the temperature range from 30 to 200°C, characterized in that after stabilization of the process, the external heat source is disconnected.
W znanych obecnie rozwiązaniach podczas autotermicznej regeneracji i/lub modyfikacji rozdrobnionych odpadów gumowych nie stosuje się polimerów termoplastycznych w połączeniu z zespołem sieciującym.The presently known solutions do not use thermoplastic polymers in combination with a cross-linking unit during the autothermal regeneration and/or modification of comminuted rubber waste.
Sposób modyfikacji rozdrobnionych odpadów gumowych, zwłaszcza zużytych opon samochodowych, polegający na silnym ścinaniu w warunkach autotermicznych rozdrobnionych odpadów gumowych z dodatkiem polimeru termoplastycznego oraz zespołu sieciującego znamienny tym, że rozdrobnione odpady gumowe poddaje się autotermicznemu wytłaczaniu z polimerami termoplastycznymi w ilości do 20% wagowych, korzystnie do 10% wagowych oraz z zespołem sieciującym w ilości do 10% wagowych, korzystnie do 5% wagowych, przy czym ciepło działające na przetwarzany materiał wytwarza się na skutek tarcia wewnętrznego, zaś całkowite przereagowanie zespołu sieciującego nie zachodzi na etapie modyfikacji rozdrobnionych odpadów gumowych.A method of modifying shredded rubber waste, especially used car tires, consisting in high shearing in autothermal conditions of shredded rubber waste with the addition of a thermoplastic polymer and a cross-linking unit, characterized in that the shredded rubber waste is subjected to autothermal extrusion with thermoplastic polymers in an amount of up to 20% by weight, preferably up to 10% by weight and with the cross-linking unit in the amount of up to 10% by weight, preferably up to 5% by weight, whereby the heat acting on the processed material is generated due to internal friction, and the complete reaction of the cross-linking unit does not occur at the stage of modification of comminuted rubber waste.
Korzystnie proces przeprowadza się metodą ciągłą przy użyciu wytłaczarek ślimakowych i/lub walcarek, przy czym cylinder i/lub ślimaki wytłaczarki i/lub walce ogrzewa się do temperatury w przedziale od 20 do 150°C, a następnie po ustabilizowaniu procesu, odłącza się zewnętrzne źródła ciepła.Preferably, the process is carried out in a continuous manner using screw extruders and/or rolling mills, whereby the cylinder and/or extruder screws and/or rolls are heated to a temperature in the range of 20 to 150°C, and then, after stabilization of the process, external power sources are disconnected warm.
Korzystnie jako polimery termoplastyczne stosuje się polimery o temperaturze topnienia poniżej 200°C, wyższej od temperatury, do której ogrzewa się cylinder i/lub ślimaki wytłaczarki i/lub walce.Preferably, polymers with a melting point below 200°C, higher than the temperature to which the barrel and/or extruder screws and/or rollers are heated, are used as thermoplastic polymers.
Korzystnie cząstki rozdrobnionej gumy mają rozmiar do 2,5 mm, korzystnie poniżej 1,0 mm.Preferably the particulate rubber particles are up to 2.5 mm in size, preferably less than 1.0 mm.
Korzystnie jako zespół sieciujący stosuje się siarkę i/lub przyspieszacze wulkanizacji i/lub nadtlenki organiczne, korzystnie o temperaturze topnienia poniżej 150°C.Sulfur and/or vulcanization accelerators and/or organic peroxides, preferably with a melting point below 150°C, are preferably used as the crosslinking agent.
Proponowane rozwiązanie stanowi sposób modyfikacji rozdrobnionych odpadów gumowych. Wśród korzyści wynikających ze stosowania autotermicznej regeneracji odpadów gumowych w obecności polimerów termoplastycznych oraz zespołu sieciującego, wymienić należy obniżenie energetycznych kosztów produkcji modyfikowanych odpadów gumowych (ciepło powstaje bezpośrednio w przetwarzanym materiale) oraz eliminację/ograniczenie poziomu emisji lotnych produktów degradacji.The proposed solution is a way to modify shredded rubber waste. Among the benefits of using autothermal regeneration of rubber waste in the presence of thermoplastic polymers and a cross-linking unit, one should mention the reduction of energy costs of the production of modified rubber waste (heat is generated directly in the processed material) and the elimination/limitation of the emission of volatile degradation products.
Zastosowanie polimerów termoplastycznych ma na celu intensyfikację tarcia podczas autotermicznej regeneracji odpadów gumowych, co wpływa korzystnie na selektywność i efektywność dezintegracji wiązań sieciujących w odpadach gumowych. Ponadto, zastosowanie polimerów termoplastycznych poprawia przetwórstwo i właściwości mechaniczne modyfikowanych regeneratów gumowych.The use of thermoplastic polymers is intended to intensify friction during autothermal regeneration of rubber waste, which has a positive effect on the selectivity and efficiency of disintegration of crosslinking bonds in rubber waste. In addition, the use of thermoplastic polymers improves the processing and mechanical properties of modified rubber regenerates.
Zastosowanie zespołu sieciującego na etapie modyfikacji rozdrobnionych odpadów gumowych ma dwie podstawowe funkcje: i) zapobieganie zjawisku wtórnego sieciowania gumy na etapie autotermicznego wytłaczania oraz ii) wspomaganie procesu reaktywnego spiekania wytwarzanych materiałów oraz reakcji chemicznych z innymi matrycami. Należy podkreślić, że w przeciwieństwie do obecnie stosowanych rozwiązań, warunki modyfikacji odpadów gumowych powinny zostać dobrane w sposóbThe use of the cross-linking unit at the stage of modification of shredded rubber waste has two basic functions: i) preventing the phenomenon of secondary cross-linking of rubber at the stage of autothermal extrusion and ii) supporting the process of reactive sintering of manufactured materials and chemical reactions with other matrices. It should be emphasized that, in contrast to the currently used solutions, the conditions for modifying rubber waste should be selected in such a way
PL 243385 BI uniemożliwiający całkowite przereagowanie zastosowanego zespołu sieciującego na etapie wytwarzania modyfikowanych odpadów gumowych.PL 243385 BI preventing the complete reaction of the cross-linking unit used at the stage of production of modified rubber waste.
Otrzymane produkty modyfikacji rozdrobnionych odpadów gumowych mogą być poddawane reaktywnemu spiekaniu lub stosowane jako substytut matrycy i/lub napełniacz w elastomerach, elastomerach termoplastycznych oraz polimerach termoplastycznych, a także jako modyfikator asfaltów drogowych, mieszanek mineralno-asfaltowych, cementów oraz betonów.The obtained modification products of crushed rubber waste can be subjected to reactive sintering or used as a matrix substitute and/or filler in elastomers, thermoplastic elastomers and thermoplastic polymers, as well as a modifier of road bitumens, mineral-asphalt mixtures, cements and concretes.
Wynalazek jest bliżej objaśniony w przykładach wykonania.The invention is explained in more detail in the example embodiments.
Przykład IExample I
Rozdrobnione opony samochodowe, o rozmiarze cząstek do 0,4 mm wraz z 10% wag. dodatkiem liniowego polietylenu niskiej gęstości (LLDPE MG500026, temperatura topnienia 121 °C) oraz 2% wag. nadtlenku dikumylu poddano intensywnemu ścinaniu w warunkach autotermicznych (temperatura cylindra nastawiona przed wyłączeniem grzania: 60°C) przy użyciu współbieżnej wytłaczarki dwuślimakowej (średnica ślimaka -20 mm, długość robocza ślimaków L/d=40). Całkowity czas modyfikacji rozdrobnionych odpadów gumowych w wytłaczarce wynosił mniej niż 5 minut. Otrzymany materiał miał formę jednorodnego profilu, co ułatwia jego dalsze magazynowanie i przetwórstwo. Modyfikowane rozdrobnione odpady gumowe poddano następnie reaktywnemu spiekaniu w temperaturze 180°C pod ciśnieniem 4,9 MPa zgodnie z optymalnym czasem wulkanizacji wyznaczonym według normy ISO 3417. Wyniki statycznych właściwości mechanicznych wyznaczone dla modyfikowanych rozdrobnionych odpadów gumowych przedstawiono w tabeli 1.Crushed car tires, particle size up to 0.4 mm with 10 wt. addition of linear low density polyethylene (LLDPE MG500026, melting point 121 °C) and 2 wt. of dicumyl peroxide was subjected to intense shear under autothermal conditions (cylinder temperature set before turning off the heating: 60°C) using a co-rotating twin-screw extruder (screw diameter -20 mm, working length of the screws L/d=40). The total modification time of the comminuted waste rubber in the extruder was less than 5 minutes. The obtained material had the form of a homogeneous profile, which facilitates its further storage and processing. The modified shredded rubber waste was then reactively sintered at 180°C under a pressure of 4.9 MPa in accordance with the optimal vulcanization time determined according to the ISO 3417 standard. The results of static mechanical properties determined for the modified shredded rubber waste are presented in Table 1.
Tabela 1Table 1
Właściwości mechaniczne modyfikowanych rozdrobnionych odpadów gumowych otrzymanych wg przykładu IMechanical properties of modified comminuted rubber waste obtained according to example I
Przykład IIExample II
Rozdrobnione opony samochodowe, o rozmiarze cząstek do 0,4 mm wraz z 10% wag. liniowego polietylenu niskiej gęstości (LLDPE MG500026, temperatura topnienia 121 °C) poddano intensywnemu ścinaniu w warunkach autotermicznych (temperatura cylindra nastawiona przed wyłączeniem grzania: 60°C) przy użyciu współbieżnej wytłaczarki dwuślimakowej (średnica ślimaka - 20 mm, długość robocza ślimaków L/d=40), a następnie z 2% wag. nadtlenku dikumylu homogenizowano przy użyciu walców o temperaturze otoczenia (średnica walców: 200 mm, długość robocza walców: 400 mm). Całkowity czas modyfikacji rozdrobnionych odpadów gumowych w wytłaczarce i na walcach wynosił mniej niż 10 minut. Otrzymany materiał miał formę jednorodnej wstęgi, co ułatwia jego dalsze magazynowanie i przetwórstwo. Modyfikowane rozdrobnione odpady gumowe poddano następnie reaktywnemu spiekaniu w temperaturze 180°C pod ciśnieniem 4,9 MPa zgodnie z optymalnym czasem wulkanizacji wyznaczonym według normy ISO 3417. Wyniki statycznych właściwości mechanicznych wyznaczone dla modyfikowanych rozdrobnionych odpadów gumowych przedstawiono w tabeli 2.Crushed car tires, particle size up to 0.4 mm with 10 wt. linear low-density polyethylene (LLDPE MG500026, melting point 121 °C) was subjected to intense shear under autothermal conditions (cylinder temperature set before turning off the heating: 60 °C) using a co-rotating twin-screw extruder (screw diameter - 20 mm, working length of the screws L/d =40) and then with 2 wt. of dicumyl peroxide was homogenized using ambient temperature rollers (roll diameter: 200 mm, working length of the rollers: 400 mm). The total modification time of the comminuted waste rubber in the extruder and rollers was less than 10 minutes. The obtained material had the form of a homogeneous ribbon, which facilitates its further storage and processing. The modified shredded rubber waste was then subjected to reactive sintering at 180°C under a pressure of 4.9 MPa in accordance with the optimal vulcanization time determined according to the ISO 3417 standard. The results of static mechanical properties determined for the modified shredded rubber waste are presented in Table 2.
Tabela 2Table 2
Właściwości mechaniczne modyfikowanych rozdrobnionych odpadów gumowych otrzymanych wg przykładu IIMechanical properties of modified comminuted rubber wastes obtained according to example II
Przykład IIIExample III
Rozdrobnione opony samochodowe, o rozmiarze cząstek do 0,4 mm wraz z 10% wag. termoplastycznego elastomeru poliestrowego (Hytrel® 3078, temperatura topnienia 177°C) poddano intensywnemu ścinaniu w warunkach autotermicznych (temperatura cylindra nastawiona przed wyłączeniem grzania: 60°C) przy użyciu współbieżnej wytłaczarki dwuślimakowej (średnica ślimaka -20 mm, długośćCrushed car tires, particle size up to 0.4 mm with 10 wt. thermoplastic polyester elastomer (Hytrel® 3078, melting point 177°C) was subjected to high shear under autothermal conditions (cylinder temperature set before turning off the heat: 60°C) using a co-rotating twin-screw extruder (screw diameter -20 mm, length
PL 243385 BI robocza ślimaków L/d=40), a następnie z 2% wag. siarki homogenizowano przy użyciu walców o temperaturze otoczenia (średnica walców: 200 mm, długość robocza walców: 400 mm). Całkowity czas modyfikacji rozdrobnionych odpadów gumowych w wytłaczarce i na walcach wynosił mniej niż 10 minut. Otrzymany materiał miał formę jednorodnej wstęgi, co ułatwia jego dalsze magazynowanie i przetwórstwo. Modyfikowane rozdrobnione odpady gumowe poddano następnie reaktywnemu spiekaniu w temperaturze 180°C pod ciśnieniem 4,9 MPa zgodnie z optymalnym czasem wulkanizacji wyznaczonym według normy ISO 3417. Wyniki statycznych właściwości mechanicznych wyznaczone dla modyfikowanych rozdrobnionych odpadów gumowych przedstawiono w tabeli 3.PL 243385 BI of the screws L/d=40), and then with 2 wt. of sulfur was homogenized using ambient temperature rollers (roll diameter: 200 mm, working length of the rollers: 400 mm). The total modification time of the comminuted waste rubber in the extruder and rollers was less than 10 minutes. The obtained material had the form of a homogeneous ribbon, which facilitates its further storage and processing. The modified shredded rubber waste was then subjected to reactive sintering at a temperature of 180°C and a pressure of 4.9 MPa, in accordance with the optimal vulcanization time determined according to the ISO 3417 standard. The results of static mechanical properties determined for the modified shredded rubber waste are presented in Table 3.
Tabela 3Table 3
Właściwości mechaniczne modyfikowanych rozdrobnionych odpadów gumowych otrzymanych wg przykładu IIIMechanical properties of modified comminuted rubber waste obtained according to example III
Przykład IVExample IV
Rozdrobnione opony samochodowe, o rozmiarze cząstek do 0,4 mm wraz z 10% wag. kopolimeru etylenu z oktenem-1 (QueoTM 0201FX, temperatura topnienia 95°C) poddano intensywnemu ścinaniu w warunkach autotermicznych (temperatura cylindra nastawiona przed wyłączeniem grzania: 60°C) przy użyciu współbieżnej wytłaczarki dwuślimakowej (średnica ślimaka - 20 mm, długość robocza ślimaków L/d=40), a następnie z 2% wag. nadtlenku dikumylu homogenizowano przy użyciu walców o temperaturze otoczenia (średnica walców: 200 mm, długość robocza walców: 400 mm). Całkowity czas modyfikacji rozdrobnionych odpadów gumowych w wytłaczarce i na walcach wynosił mniej niż 10 minut. Otrzymany materiał miał formę jednorodnej wstęgi, co ułatwia jego dalsze magazynowanie i przetwórstwo. Modyfikowane rozdrobnione odpady gumowe poddano następnie reaktywnemu spiekaniu w temperaturze 180°C pod ciśnieniem 4,9 MPa zgodnie z optymalnym czasem wulkanizacji wyznaczonym według normy ISO 3417. Wyniki statycznych właściwości mechanicznych wyznaczone dla modyfikowanych rozdrobnionych odpadów gumowych przedstawiono w tabeli 4.Crushed car tires, particle size up to 0.4 mm with 10 wt. of ethylene-octene-1 copolymer (Queo TM 0201FX, melting point 95°C) was subjected to intense autothermal shear (cylinder temperature set before turning off the heat: 60°C) using a co-rotating twin-screw extruder (screw diameter - 20 mm, working length of the screws L/d=40) and then with 2 wt. of dicumyl peroxide was homogenized using ambient temperature rollers (roll diameter: 200 mm, working length of the rollers: 400 mm). The total modification time of the comminuted waste rubber in the extruder and rollers was less than 10 minutes. The obtained material had the form of a homogeneous ribbon, which facilitates its further storage and processing. The modified comminuted rubber waste was then subjected to reactive sintering at 180°C under a pressure of 4.9 MPa in accordance with the optimal vulcanization time determined according to ISO 3417. The results of static mechanical properties determined for the modified comminuted rubber waste are presented in Table 4.
Tabela 4Table 4
Właściwości mechaniczne modyfikowanych rozdrobnionych odpadów gumowych otrzymanych wg przykładu IVMechanical properties of modified comminuted rubber waste obtained according to example IV
Zastrzeżenia patentowePatent claims
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL432487A PL243385B1 (en) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | Method of modifying shredded rubber waste |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL432487A PL243385B1 (en) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | Method of modifying shredded rubber waste |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL432487A1 PL432487A1 (en) | 2021-07-05 |
| PL243385B1 true PL243385B1 (en) | 2023-08-21 |
Family
ID=76689663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL432487A PL243385B1 (en) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | Method of modifying shredded rubber waste |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL243385B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL444308A1 (en) * | 2023-04-03 | 2024-10-07 | Unirubber Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością | Method of producing a colored surface from recycled car tires |
-
2019
- 2019-12-31 PL PL432487A patent/PL243385B1/en unknown
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL444308A1 (en) * | 2023-04-03 | 2024-10-07 | Unirubber Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością | Method of producing a colored surface from recycled car tires |
| PL249395B1 (en) * | 2023-04-03 | 2026-04-07 | Unirubber Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością | A method for producing a colored surface from recycled car tires. |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL432487A1 (en) | 2021-07-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhou et al. | Recycling end-of-life WPC products into ultra-high-filled, high-performance wood fiber/polyethylene composites: A sustainable strategy for clean and cyclic processing in the WPC industry | |
| US4491553A (en) | Method for producing filler-loaded thermoplastic resin composite | |
| CN101376718B (en) | Method for recycling waste polyurethane | |
| Kraiem et al. | Effect of low content reed (Phragmite australis) fibers on the mechanical properties of recycled HDPE composites | |
| KR102181876B1 (en) | Manufacturing method of composite resin composition using waste separator for secondary battery | |
| KR102323858B1 (en) | Manufacturing method of composite resin composition using waste separator for secondary battery | |
| US4246211A (en) | Process for the production of foam materials on polyolefin basis | |
| Ratanawilai et al. | Mechanical and thermal properties of oil palm wood sawdust reinforced post-consumer polyethylene composites | |
| PL243385B1 (en) | Method of modifying shredded rubber waste | |
| Khanjanzadeh et al. | Long term hygroscopic characteristics of polypropylene based hybrid composites with and without organo-modified clay | |
| US20210195991A1 (en) | Shoe sole material composition, shoe sole material and method for producing the same | |
| KR100969040B1 (en) | Recycled thermoplastic elastomer using waste rubber and its manufacturing method | |
| CN1042545C (en) | Oil shale ash-polyolefin loading and preparing process thereof | |
| WO2008074310A2 (en) | Material for the production of a molded body, and a molded body | |
| US4205035A (en) | Coal-containing shaped bodies and process for making the same | |
| US4113817A (en) | Coal-containing shaped bodies and process for making the same | |
| CN105694228A (en) | Polypropylene modified ternary composite for plastic geogrid and preparation method and application | |
| JP2002225011A (en) | Woody composition for molding and method for producing the same | |
| KR101208107B1 (en) | Manufacturing method of plastic for car interior material using biomass pellet and thereof | |
| JP2008194251A (en) | Desk mat | |
| JP2010235702A (en) | Crosslinked polyethylene waste mixed olefinic resin composition | |
| KR100875371B1 (en) | Bio composites with improved mechanical strength | |
| PL243946B1 (en) | Method of producing modified rubber reclaims | |
| ES2977134T3 (en) | Procedure and apparatus for the treatment of a starting material, and use | |
| JP2006312315A (en) | Recycling method for crushed or reduced volume of crosslinked polyolefin resin |