ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РЕГЕНЕРАТА В КАЧЕСТВЕ ВТОРИЧНОГО СЫРЬЯ В СОСТАВЕ СМЕСИ

АННОТАЦИЯ

В статье охарактеризованы циклы апробации доступных способов получения опытных заготовок разнообразных резинотехнических изделий с дополнением результатов производственных испытаний по эффективности регенератного продукта в виде тонко- (мелко)дисперсных порошков резины на основе переработки разных типов каучукоподобных синтетических (искусственных) эластополимерных материалов. Используя регенератного сырья в качестве вторичных добавок в варьированном составе рецептуры резиновых смесей, выпущены широкий набор ассортиментов резинотехнических изделий. Показаны положительные результаты и достоинство повторного практического применения вторичных продуктов, переработанных из отходов сырых и вулканизованных резин для изготовления крепежных слоистых конструкционных деталей, отличающиеся с наивысшими упруго-эластическими свойствами.

ABSTRACT

The article describes the testing cycles of available methods for obtaining pilot blanks of various rubber products with the addition of the results of production tests on the efficiency of the regenerated product in the form of finely (finely) dispersed rubber powders based on the processing of different types of rubber-like synthetic (artificial) elastopolymer materials. Using regenerated raw materials as secondary additives in a varied composition of the formulation of rubber mixtures, a wide range of rubber products has been released. Positive results and the advantage of repeated practical use of secondary products processed from waste raw and vulcanized rubbers for the manufacture of fastening layered structural parts, distinguished by the highest elastic properties, are shown.

Ключевые слова: отход, резина, регенерат, вулканизат, смесь, литье, термоэластопласт.

Keywords: waste, rubber, regenerate, vulcanizate, mixture, casting, thermoplastic elastomer.

Введение. Большинство направлений научных исследований и инновационных технологий [1, c. 5-16] ориентированы охраны-окружающей среды, ресурсосбережению на пути выпуска экологически безопасной продукции [2, c. 195-196], в котором обоснованы результативные технологические подходы и методы производства резинотехнических изделий с использованием регенерата, полученного из повторной и многократной переработки резин, полиолефиновых пластикат-смол, а также полуфабрикатов из бумажных отходов и кожевенных картонов - востребованные в переработке [3, с. 439-441]. Разработка доступных способов освоения новых рецептур резин с эффективным использованием в рецептурах синтетических регенератных продуктов из эластополимерных материалов - требуют строгого выполнения ряд этапов технологических операций [4, с. 668-673]. При этом отбор необходимых отдельных компонентов и ингредиентов в составе смеси производятся исходя из специфических свойств материала, учитывая их реакционную способность и взаимосовместимость в соответствии термических режимов переработки, обеспечивая в конечном итоге, высокого качества производимой товарной продукции, в т.ч. резинотехнических изделий, термоэластопласт композитов, изготовленных на основе волокнистых слоистых адгезивов [5, c. 107-114].

Целью исследования является апробация полученных результатов опытно-производственных испытаний по переработке и рациональным использованием эластополимерных выброс-отходов в качестве регенератного вторичного сырья резиновых смесей с последующей заготовкой резинотехнических изделий и комплект деталей на их основе.

Теоретические основы анализа научно-технических разработков по повторному применению изношенных резин и отработанных эластополимеров в плане создания новых видов разного рода товаров, экологически безопасных конструкционных деталей и комплектующих материалов, отныне, требуют практического выполнения весь цикл природоохранных мероприятий по защите окружающей среды с выпуском товаров с качественными их характеристиками.

Объектами исследования являются, эластополимерные композиты на основе разных тип и модификации каучуков общего и специального назначения - бутадиеновые (дивинил, СКД) – (-CH₂-CH=CH-CH₂-)_n ; цис-1,4 - изопреновые (СКИ-3) – (-CH₂-C(CH₃)=CH-CH₂-)_n ; бутадиен-(метил)стирольные – СК(М)С-30 (АРКМ-15) – (-CH₂-CH=CH-CH₂-CH₂-CH(СН₃C₆H₅))_n ; бутиловые (СКБ), этиленпропиленовые – (СКЭПТ – тройного типа), а также бутадиен-нитрильные (СКН-18, 26 и 40) – (-CH₂-CH=CH-CH₂-CH₂-CH(CN))_n ; полихлоропреновые (ХПК) – «Наирит» - (-CH₂-CCl=CH-CH₂-)_n , выпускаемые на базе производственных предприятиях России и поставляемые ООО «Ташкент-Резина» и «EURO RUBBER SYSTEM».

Экспериментальная часть. Разработана опытная рецептура резиновых смесей с использованием порошкообразного регенератного продукта при оптимальном соотношении исходных компонентов и ингредиентов в составе смеси (табл. 1).

Таблица 1.

Опытная рецептура заготовок резиновых композиций с варьированном содержанием исходных компонентов, масс. ч. (%)

Как известно, промышленное производства разных типов резин и резинотехнических изделий, а также процессы заготовки термопластичных комплект-деталей на их основе, преимущественно для формирования композитов с регулируемыми их параметрами и нужными заранее заданными свойствами являясь и имея, в своем роде, многостадийный характер, включающее совокупность выполнения множество технологических операций, важным этапам являющиеся - правильный выбор термических режимов переработки материалов, основой которых составляют методы горячей вулканизации и способы литья под давлениям.

В условиях производства определены необходимые параметры и критерий соответствующих оборудований и агрегат-установок для заготовки тех или иных стандартных образцов резинотехнических изделий и комплектующих деталей на их основе. Содержание количественных соотношений вышеизложенных добавок в рецептурном составе становятся ориентировочным и их концентрации в объеме смеси можно варьировать, с учетом тип и назначения готового изделия.

В целях стабилизации композитных резинотехнических изделий и для создания волокнистых эластополимерных материалов на тканевой основе в рецептурах резиновых смесей возможно использование возвратных отходов масложировой промышленности, например, госсиполовая смола – хлопковый гудрон, являющемуся кубовым остатком дистиллированных жирных кислот. Заготовка резиновых смесей, как правило, производится на вальцах при температуре валков 60÷80^оС соответственно. Экспериментально установлено ориентировочная продолжительность смешения компонентов и ингредиентов с момента подачи каучуковой матки на вальцы (табл. 2).

Таблица 2.

Продолжительность смешения ингредиентов с последующим вводам их в резиновую смесь

Продолжительность смещения ингредиентов на вальцах могут быть изменена исходя с учетом природы и специфических характеристик исходного сырья, т.е. каучуков и регенератных продуктов, но должна соответствовать оптимальному времени, обеспечивающему получение однородной смеси. Вулканизация каучуков в стандартных смесях производится при интервале температур 140±2^оС в течение 20, 40 и 60 мин. Испытание каучуков и резин с использованием регенератов имеют практическое значение для контроля качества товарной продукции в соответствии с ГОСТ и ТУ, а также для выбора тип и марки того или иного каучука в зависимости от требований, предъявляемых к готовым изделиям. Следовательно, на ход проведения технологических процессов изготовления резинотехнических изделий и свойства получаемых вулканизатов эластополимерных композитов существенное влияние оказывают термические режимы и продолжительность смещения, а также оптимальный выбор соотношений компонентов в рецептуре в соответствии с порядком введения отдельных ингредиентов в составе резиновой смеси. Довольно часто и во многих случаев повышенная температура может вызвать подвулканизацию и смесь теряет необходимую пластичность. Некоторые ингредиенты, например окись цинка, бикарбонат натрия и красители, в процессах смешения иногда могут комковаться, при этом происходит их неравномерное распределение в составе смеси. Установлено, что сажа вводится в каучук довольно продолжительное время, а сера – легко и быстро. Как правило, серу и порообразователь в резиновую смесь вводят в конце смешения или после остывания смеси перед каландрованием.

Ниже приводятся последовательность порядков загрузки сырья и продолжительность их смешения в резиносмесителе (при общей загрузке 180 кг) для цветной пористой (легкой) резины в одностадийном способе смешения материалов на основе разных тип каучуков и пластикатов (табл. 3).

Таблица 3.

Технологический процесс смешение резиновой смеси над получением заготовки цветных резинотехнических изделий с добавлением регенерата

Первоначально, добавления в каучук регенерата и твердых мягчителей (рубракса, канифоли и др.) способствует более быстрому и равномерному распределению сыпучих материалов в смеси. При смешении навеску наполнителя лучше всего вводить в каучук частями. Установлены и рекомендуются примерные следующие порядки проведения процессов заготовки резинотехнических изделий: смешение каучука с регенератом или резиновой мукой и твердыми смягчителями; введение в смесь группы ускорителей, активаторов вулканизации, стеариновой кислоты и красителей; по порциям добавлять в смесь активного наполнителя, т.е. сажи и пластификатора, а в конце смещения - серы и порообразователя.

Результаты и их обсуждение. Путем термомеханической обработки вулканизатов, т.е. пластикацией листованных сырых резин было достигнуто равномерная текстура литьевых смесей за счет превалирования процессов структурирования над деструкцией материалов. Ниже в табл. 4 приведены результаты данных по определению текучести расплава эластополимерных смесей на основе различных типов каучуков, с учетом влияние их тип и марок на длительность заполнения пресс-форм литьевого агрегата при соблюдении их следующими технологическими условиями переработки: смесь содержит 60 масс. ч. - белой сажи, объем формы - 130 см³, давление 500 кг/см², температура смеси - 80±2°С).

Таблица 4.

Длительность заполнения формы пресса во время текучести эластополимерных смесей на основе различных типов каучуков

Из приведенных данных в табл. 4 следует, что наилучшей текучестью среди промышленных типов каучуков обладают СКИ и СКД. За счет пластикацией каучуков можно обеспечивать сокращение времени продолжительности вулканизации и литья эластополимерной смеси.

Продолжительность смешения ингредиентов колеблется от 8 до 12 мин. Здесь, нужно отметить, что двух- и трехстадийное смешение – приводят к получению монолитных заготовок с более равномерным распределением всех компонентов и ингредиентов на поверхности каучука. При двухстадийном смешении в одном скоростном резиносмесителе, у которого скорость вращения переднего ротора составляет 36 об/мин, а заднего – 40 об/мин, изготовляются только маточные смеси, состоящие из полимеров, наполнителей, мягчителей и активаторов ускорителей. Процесс смешения осуществляется при температурном интервале 140÷200^оС в течение 5÷7 мин. После окончания смешения маточную смесь подвергают листованию и последующему охлаждению. Затем, в другом резиносмесителе (скорость вращения переднего ротора 29 об/мин, заднего – 32 об/мин), полученную смесь вновь смешивают с остальными компонентами резиновой смеси (ускорителями, порообразователями и серой). Окончание смешения контролируется по достижении смесью температур 80÷90^оС и в ряде случаев по истечении продолжительности процесса. При двухстадийном смешении листованную смесь без охлаждения можно подвергать дальнейшей переработке, не прерывая поточности процесса и сохраняя необходимые свойства смеси. Двухстадийное смешение является весьма перспективным для получения резин с равномерной текстурой.

Выводы. Таким образом, в целях освоение эффективностей научно-технических разработков в приоритетных направлениях энергоемких технологий, основанные решением реформ в русле создании «Зеленой экономики», а также в рамках своевременного выполнения природоохранных мероприятий по защите окружающей среды и обеспечения экологической безопасности в целом, внедрены циклы экономии материальных и сырьевых ресурсов в производстве резинотехнических изделий.

В технологических условиях производственных мощностей выпущены разновидность тип резин и формированы резинотехнические изделия и комплект-детали на их основе для разного рода конструкций товаров, путем модификации резиновых смесей с ТИРП и волокнообразующими слоистыми адгезивными композитами, применяя доступные клеевые термопластичные регенераты, переработанные из отходов высокополимеров. По результатам опытно-производственных испытаний разработаны научно-технические рекомендации к выпуску опытной партии продукции с приложением технологического регламента.

Список литературы:

1. Ибрагимов А.Т., Ходжаева С.О., Каримов С.Х., Ибодуллаев Б.Ш. Инновационное решение экологических проблем на пути контролю уровней эмиссии загрязняющих веществ в окружающую среду в сфере производства синтетических каучуков (УМЭД). / An innovative solution to environmental problems on the way to control the emission of pollutants in the environment in the production sphere synthetic rubbers // International conference innovative ecology and its development in Uzbekistan: theoretical and practical aspects. Published by Research Support Center. Section 4: «Management of innovations in the field of waste management» https://doi.org/10.47100/conferences.vlil352. Collection of materials of the international online conference. Tashkent. 2021. – P. 5-16.
2. Ибрагимов А.Т., Ходжаева C.О., Ибодуллаев Б.Ш., Исламходжаев А.А., Каримов С.Х. / Инновационные решения освоения кластерного внедрения цифровых наукоемких методик на пути трансформации передовых технологий производства эластополимерных композиционных материалов // АО «Узкимёсаноат», ООО «Ташкентский научно-исследовательский институт химической технологии» Сб. тр. межд. науч. - прак. конф. «Инновационные решения актуальных проблем в области высокомолекулярных металлоорганических соединений». Республика Узбекистан, г.Ташкент, 28 мая, 2021 г. - С. 195-196.
3. Ибрагимов А.Т., Ясинская Н.Н. Современные природоохранные мероприятия в производстве эластополимерных композиционных материалов / Министерство образования Республики Беларусь. Учреждение образования «Витебский государственный технологический университет» (УО «ВГТУ») / Материалы докладов 57-й Международной научно-технической конференции преподавателей и студентов, ТОМ 1, - С. 439-441, 18-19 апрель, Витебск, 2024.
4. Ибрагимов А.Т., Каримов Б.Б., Каримов С.Х., Ясинская Н.Н., Мирвалиев З.З. Учет эффективности контроля источников загрязнений и методики их устранения в отраслях химической промышленности / Сб. матер. межд. науч.-техн. конф. «Актуальные проблемы энергетического комплекса: производство, трансмиссия и экология», 25-26 апреля 2024., г. Карши. – С. 668-673.
5. Эластополимерные адгезивы для формирования слоистых композиционных материалов с использованием регенератного вторичного сырья / Ибрагимов А.Т., Каримов Б.Б., Каримов С.Х. - ISSN: 3030-3680. Часть-35. Том-1. Декабрь -2024. (2024). // Лучшие интеллектуальные исследования, 35(1), 107-114. https://scientific-jl.org/luch/article/view/6028. web-journal.ru.