Способ измельчения полимерного материала

ССЮЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСИИКРЕСПУБЛИН ЗЖОШМЦ 1 Пцо, ,с 1 ЩБ;лБд, гд ТЕНИ и дав- льном ООС ао-днухопо(неОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ 1 М ПИСАНИЕ ИЗ РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(7 1) Всесоюзный научно-исследовательский институт "Композит" Научно-производственного объединения "Норпласт"и Институт химической физикиАН СССР(56) ТЛаху, К.Оачхв "Сгуору 1 чеНапВ", СЬеш 1 са 1 ТесЬо 1 оку, 1976, Р 3,200-203,т Борисов Е.И. и др, Получениенеодисперсного порошка резин приложительных температурах, Каучукрезина, 1977, .Иф 10, с.32-34.Авторское свидетельство СССРР 1067638, кл. А 23 К 1/12, 1982публикуемое).Авторское свидетельство СССР1061365, кл. В 02 С 19/00, 198(54) (57) 1. СПОСОБ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ПОЛНЫЕ НОГО МАТЕРИАЛА сдавливанИем с последующим одновременным воздействием напряжения сдвига и давления, о т л ич а ю щ и й с-я тем, что, с целью повышения степени дисперсности и однородности материала, иэмельчению подвергают вулканизат,. резинотканеный материал или синтетический каучук,сдавливание проводят при 02- 0,7 МПа, воздействие напряжения сдвига при 0,3-5,0 н/мм, давления при 0,2-50,0 ИПа, причем сданливание, воздействие напряжения сдвига ления проводят при последовате многократном нагреве до 200-1 и охлаждении до 100-30 С в одн шнеконом экструдере2, Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, чтов исходный мате- С риал дополнительно вводят 0,5-20,0 мас.7 гранулированного полиэтилена с индексом расплава 0,3-0,7 или полистирола. 4 ьИзобретение относится к способу измельчения полимерного материала, в частности.вулкациэата, резинотканевого иатериала и синтетических каучу ков.Известец способ криогенного иэ мельчения вулканиэата, резикотканевого материала илц синтетического каучука, прц которои дпл придания ему 10 хрупкости предварительно охлаждают до низких температур жидким азотом или твердой двуокисью углерода, затем используют традиционные методы измельчения, связанные с многократным воздействием ца ма.ериал ударных нагрузок или путем резания.Недостатками этого способа являются большие иатериальные затраты с обязательным включением в технологи ческую схему иощной установки для получения жидкого азота (расход азо" та составляет 5 кг на 1 кг продукта) и эцачительныс энергозатраты (1500 кВт/ч/т). 25Известен также способ измельчения вулкацизата прц различных температурах, скоростях и режимах в быстроходном измельчителе, который позволяет получить тонкодисперсный порошок (менее 250 икм). Однако такой порошок получается при высоких скоростях резания це менее 40 и/с, что увеличивает эцергозатраты до 2000 кВт ч/т, также низка производительность способа (0,2-4 кг/ч).В35 Известен способ измельчения природцого полимера (соломы) при 110- 180 С и давлении 3-50 МПа в шнековом смесителе, цисперсцость частиц поли мера прн этом составляет 400-800 мкм.Однако недостатком способа является невозможность обработки вулканизатов, резицоткацевых материалов и синтетических каучуков при постоянных 45 высоких температурах, так как они делают иатериал пластичныи, что исключает процесс порошкообразования.Наиболее близким по технической сущцости и достигаемому результату является способ измельчения полимерного материала (полиэтилена низкой плотности) сдавливациеи расплава с последующим одновременным воэдейст вием напряжения сдвига (0,5-50 К 1 а) и давления (О, 1-0,25 ИПа). Однако данный способ не позволлет получать одцородцъй материал с высокой сте Па выходе из экструдера получаютпорошкообразцую резину, содержащую:Порошок, мас.3 Размер частиц,це менееикм 30 50 20 50 50-100100-200 пенью дисперсностц и не пригодендля твердых полимерных иатерцалов.Пель изобретения состоит в повышении степени дисперсцости и, однородности материала,Поставлекцая цель достигается теи,что в способе измельчения полимерного материала сдавливанием с последующим одновременным воздействием напряжения сдвига и давления иэмельчецию подвергают вулкаццзат, резицоткацевый материал или синтетический каучук, сдавливанце проводят при 0,20,7 ИПа, воздействие напряжения сдвига при 0,03-5,0 ц/ми, давлении при0,2-50,0 ИПа, причем сдавливацие, воздействие напряжения сдвига и давленияпроводят при последовательном многоо,кратцои нагреве до 220-100 С и охолаждении до 100-30 С в одно- двухшнековом экструдере,также в исходныйматериал дополнительно вводлт 0,520,0 мас,Х гранулированного полиэтилена с цццексом расплава 0,3-0,7 илиполистирола.Способ осуществляют следующим образом, В экструдер непрерывно вводяткуски грубо нарубленной резины иликаучука размером 1005030 мм.Экструдер последовательно нагревают в интервале от 100 до 220 С и охлаждаютов интервале от 100 до 30 С, Материалсдавливают и измельчают путем после"довательцого нагрева ц охлаждения всочетании с давлением и сдвиговойдеформацией, В исходный материал также вводят гранулированный полиэтиленили полистирол.П р и м е р 1. В двушнековый экструдер дозируют куски резины ца основе полииэопрецового каучука с размерами це более чем 10050 "30 мм, Вэкструдере материал сдавливают до ве"личины 0,2 МПа, затеи одновременновоздействуют давлением величиной25 ИПа, напряженнем сдвига величиной2,5 и/ми . Прц этои материал сначалаонагревают до 160 С и охлаждают дооо30 С, затем опять нагревают до 160 Сои охлаждают до 30 С.3 143П р и м е р ы 2-5. Процесс праводят, как указано в примере 1 с темотличием, что используют резину наоснове натурального каучука, бутадиенстирольного каучука, полихлоропренового каучука и смеси отходов этихрезин произвольного соотношения. Рас-,пределение частиц по размерам в по"рошке то же, что и в примере 1,П р и м е р 6. Процесс проводят,как указано в примере 1 с тем отли". чием, что используют резину на основе бутилкаучука Величина давленияпри сдавливании составляет 0,3 ИПа,величина давления при измельчении1,5 МПа, величина напряжений сдвига0,5 н/мм , цикл нагревание - охлажденние проводят следующим образом. Маотериал.нагревают до 220 С затем охо9лаждают до 120 С снова нагревают до160 С снова охлаждают до 70 С, сноВова нагревают до 100 С и охлаждают до40 С,Полученный порошок имеет следующийсостав:Масса, мас.ХРазмер частиц,менее мкм Размер частиц, менеемкм 20 резина10 волокно 50-.100 50-100 100-200 100-200е о ый с 30 резина50 волокно 50 резина 40 волокно П и и е Р р 9. В двушн к в экструдер дозируют куски резины на основе бутилкаучука с раэмераии не более чем 100 ф 5030 мм и гранулировацный полиэтилен с индексом расплава 7в количестве 2,5 мас,7.В зкструдере материал сдавливаютдо величины 0,5 ИПа, затем одновременно воздействуют давлением 5 МПа,напряжением сдвига 1,0 и/мм , Приэтом материал последовательно нагревают до 150 С и охлаждают до 40 С,основа нагревают до 70 С и охлаждаютдо 40 С, нагревают до 60 С и охлгтда 30 ют до 30 ОС,На виходе из экструдера получаютпброшок рез)пы с равномерно распределенным в нем полиэтиленом, содержащий 135 Порошок, мас.Х Размер частиц,мкм 50 50-100100-200200-300300-900 5 1518 20 42 П р и м е р ы 10 и 11. Процесс проведен, как. указано в примере 9 с темотличием, что добавка полиэтилена синдексом расплава 2 и 0,3 составплет10 и 20 мас,й, величина давления присдавливании 0,5 и 0,2 МПа, велцчннадавления при измельчении 15 и 12 МПа, бО величина напряжения сдвига 3,0 и2,5 н/мм , температуры нагревания со-.йответственно 150; 130; 120 и 100 С;температуры охлаждения 90, 70; 40 ио40 С соответственно.55Полученный порошок имеет следующий состав соответственно:Порошок, мас.Х . Размер частиц, мкм12 5 С10 5 С 15 5030 50-10035 100-20020 200-3001П р и м е р 7. В одношнековый экструдер дозируют куски резины аналогично примеру 1. В экструдере материал сдавливают до величины 02 МПа, затеи одновременно воздействуют давлением 25 МПа, напряжением сдвига 3,2 н/мм и температурой, причем цикл нагревание - охлаждение проводят дважды. Вначале материал нагревают до 180 С и охлаждают до 100 С, затемонагревают до 120 С, и охлаждают до40 С.Полученный порошок имеет следующий состав:Порошок, мас.7 Размер частиц, менеемкм 30 5060 50-1001 О 100-200П р и м е р 8. В двушнековый экструдер дозируют резинотканевый материал (кордные отходы) аналогично примеру 1. В экструдере материал сдавливают до величины 0,7 МПа, затем одновременно воздействуют давлением ЗО МПа, напряжением сдвига 4663 42,5 МПа и при этом материал последовательно нагревают до 160 С .и охлаждают 30 С, затем нагревают до 90 С и 5охлаждают до 30 С.Полученный порошок имеет следующий состав:Порошок, мас.Й1434663 20 5050 250П р и м е р 14. В двушпековый экструдер дозируют куски реэиггы аналогично примеру 1.Составитель Л Редактор Л,Герасимова Техред Л.Сер Заказ 3325 Тираж 561 Подписное В 111 ИНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, ЖРаушская цаб. д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 23 50-10020 50-10025 100-200.20 100-20030 200-30050 200-30010 300-900П р и м е р 12. В двушнековый экструдер дозируют куски каучука на основе сополимера стиролакрилонитрил (74:26 мас.7) ц гранулированный полиэтилен с индексом расплава 7 или поансти 1 гол в количестве 0,5 мас.7Все операции проводят, как указано в примере 9 с тем отличием, что величина давления при сдавливании составляет 0,5 ИПа, величина давления при измел 6 чендпг 10 ИПа; величина напряжения сдвига 1,Э н/мм , температур ра нагревания 110 С и температура охолажлеггия 70 С, последующая температуора нагревация 100 С и охлаждения 30 С.Полученньгй порошок имеет следующий состав;Порошок, мас,7. Размер частиц, мкм15 50-10025 100-20025 200-30035 300-900П р и м е р 13В двушнековый экструдер дозируют куски резины анало" гичцо примеру 1 аБ экструдере материал сдавливают до величины 0,2 ИПа затем одновременно воздействуют давлением 50 МПа, напряжением сдвига 0,3 и/мм , при этом г 1 атерггал,последовательно ггагревают до 100 С и охлаждают до 30 С,с повторно нагревают до 100 С и охлаждают до 30 С. Полученный порошок имеет следующий состав;Порошок, мас.7. Размер частиц,це более мкм В экструдере материал сдавливаютдо величины 0,2 ИПа, затем одноврегменгго воздействуют давлением 0,2 МПа,напряжением сдвига 5 ц/ммф, при этомматериал последовательно нагреваютс сдо 180 С, и охлаждают до 40 С пово1торцо нагревают до 120 С и охлаждаютдо 40 С.10 Получаемый порошок имеет следующий дисперсный состав:Порошок, мас.Размер частиц,не более мкм 10 5035 25075 50025, 900Изобретение позволяет повыситьдисперсность и однородность получае О мого порошка, Так, например, при измельчении резиновых вулканизатов, получаемый порошок содержит 807. частицс размером не менее 100 мкм, при измельчении резинокордных материаловполучаемый продукт характеризуетсявысокой степенью дисперсностью и однородности; средние размеры частицрезины 150 мкм, а средние размерычастиц волокна 300 мкм.Другим важным преимуществом способа является,то, что получаемый порошок имеет температуру 30-40 , чтогарантирует безопасную упаковку ихранение материала.35 Существенным является также то,.что предлагаемый способ позволяетснизить эцергозатраты до 135 кВт ч/тпо сравнению с 700 кВт ч/т при измельчении на вальцах и 1500 кВт ч/т 10 при измельчении криогенцым способом.Высокая степень дисперсности иоднородности получаемых порошков позволяет использовать их непосредственно в производстве шин, клиновидиых 45 ремней, сальниковых прокладок и т.д.,в то время как для использования порошка, получаемых на действующем Чеховском регецератном заводе, требуется дополнительная специфическая БО операция - девулканиэация. .Реутовадюкова Корректор И,Муска