Способ отделения металлокорда и измельчения полой оболочки из композитного материала

ации какам САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ НТУ К 47-48ександров АВ Кабиров СА; АсыловичЕЛЕНИЯ МЕТАЛЛОКОРДА И ЛОЙ ОБОЛОЧКИ ИЗ КОМ- ИАЛА ВВ3 ил,Комитет Российской Фед по патентам и товарным(54) СПОСОБ ОТДИЗМЕЛЪЧЕНИЯ ППОЗИТНОГО МАТ(57) Применение: в резинотехнической и нефтехимической промышленности. Сущность изобретения: в способе отделения металпокорда и измельчения полой оболочки из композитного материала, преимущественно транспортной покрышки накладывают слой ВВ между поверхностями двух частей покрышек при соотношении их суммарной массы к массеот 2 до 45 и помещают их в камеру, 1 уф-лы, 2004978Изобретение относится к резинотехнической и нефтехимической промышленности, а также к тем отраслям, которые занимаются утилизацией амортизированных автомобильных покрышек (шин) и отходов (браков) их производства,Известен способ получения резиновой крошки из покрышки и отделения от нее металлокорда, который выполняют по следующей технологии 1, Из покрышки вырезают бортовые кольца, разрезают покрышки на несколько частей механическими ножницами и на первой стадии дробления измельчают на четырех последовательно работающих дробильных вальцах, Материал, прошедший вальцы, после магнитной сепарации подвергается фракционированию. Крупные куски резины возвращаются на домол (на третьи вальцы). Более мелкая фракция (1620 мм) после магнитной сепарации далее измельчается по схеме, принятой для получения резиновой крошки из покрышек с текстильным кордом. Необходимая степень очистки конечного продукта от металла достигается путем многократной магнитной сепарации.Недостатком такой технологии является сложность и низкОе качество отделения металлических элементов от резины вследствие того, что металлокорд измельчается совместно с резиной, и при этом металлические элементы внедряются в резину. По этой технологии практически невозможно получать резиновую крошку высокой дисперсности (десятые и сотые доли мм), Тех. нология требует сложного оборудования, является трудо- и энергоемкой, имеет низкую производительность. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ измельчения материала типа полых объемных тел (2). Способ осуществлен следующим образом, На подготовленную рабочую площадку устанавливают полое объемное тело с оболочкой из отвержденного компоэита на основе армирующего полимерного и связующего композитного материала. На наружной и внутренней поверхности формируют шнуровые заряды путем наложения и прикрепления к поверхности. Шнуровые заряды формируют по винтовым спиралям с определенным шагом по наружной поверхности с наклоном в одну сторону, на внутренней поверхности - в противоположную сторону так, что их перекрещивание образует ромбовидные.участки фрагментов требуемых размеров. Шпуровые заряды на наружной и внутренней поверхностях выбирают равной длины и сечения, Затем производят одно Поставленная цель достигается благо 45 даря тому, что в предлагаемом способе отделения металлокорда и измельчения транспортной покрышки из композитного материала на основе полимерного связую 50 щего и армирующего волокна, преимущественно автотранспортной резиновой покрышки с металлическим кордом, заключающемся в формировании на поверхности покрышки наложенного заряда ВВ и последующем его подрыве, между двумя протек- торными частями покрышек общей массой М формируют слой ВВ массой гп при соотношении й"М/гп от 2 до 45, подготовленный таким образом пакет помещают в камеру и производят подрыв заряда ВВ,временный подрыв шнуровых зарядов так,что при этом образуется взрыв характерного счетного типа, у которого направлениевзрыва наружных витков действует во5 внутрь обьема, а внутренних витков - наружу со стороны внутренней полости, Происходит синхронное перерубание иразрушение материала оболочки в противоположных направлениях на ромбовидные10 фракции, которые после взрыва складируются на рабочей площадке и подаются с неев дробилку специальными механическимисредствами. Преимуществом способа является обеспечение, по сравнению с сущест 15 вующими технологиями, измельченияспециальными механическими средствами,высокопроизводительной, менее трудо- иэнергоемкой технологии грубого дробления(20 , 50 мм) полой оболочки иэ композитно 20 го материалаНедостатком способа является недостаточно высокая степень измельчения композитного материала, необходимостьдальнейшего измельчения его в специальных механических дробилках, а также невозможность этим способом отделениянежелательных в процессе дальнейшего механического измельчения и использованиякомпозитной крошки металлических арми 30 рующих элементов, которые могут содержаться в материале оболочки. Недостаткомспособа является также трудность сбора измельченного материала и связанные с этимпотери продукции, так как значительная35 часть кусков после подрыва будет выбрасываться за пределы рабочей площадки. Кроме того, это снижает безопасностьпроведения способа.Целью изобретения является устране 40 ние основных недостатков известного технического решения, а именно, более полноеотделение металлического корда от резиновой части, расширение интервала и повышение степени ее измельчения, 2004978причем при й от 2 до 9 камеру предварительно вакуумируют.На фиг. 1-3 даны схемы осуществления предлагаемого способа.Способ осуществляют следующим образом.Предварительно из автопокрышки вырезаются борта и основная часть боковин (фиг. 1), Оставшаяся протекторная часть (ПЧ) автопокрышки с примыкающими к ней 10 с двух сторон полосками шириной 50 мм от боковин разрезается поперек в одном или двух местах на равные части (фиг. 2, А). На всю поверхность одной ПЧ автопокрышки или ее половину со стороны протектора 15 накладывается лента из слоя В В, На последнюю накладывается другая ПЧ той же длины протекторной поверхностью к ВВ. Затем комплект - две ПЧ и лента ВВ, уложенная между ними, выпрямляется (фиг. 2, Б). Для 20 облегчения выпрямления предварительно на полосках от боковин делают поперечные надрезы. Подготовленный комплект с зафиксированными с помощью специальных скобок или обвязочным материалом эле ментами (фиг, 2, В) направляется на участок подрыва, осуществляемого с помощью злектродетонатора, причем последний размещают в одном иэ торцов ленты ВВ, Подрыв комплектов осуществляется по двум вари антам технологии, один из которых обеспечивает в основном получение крупных кусков резины, образующихся в прЬцессе отделения металлокорда от ПЧ шины, а другой - мелкодисперсной резиновой крошки, 35 Предлагаемым способом могут перерабатываться и другие части покрышки: борта и боковины, а также покрышки без металло- корда.При одном варианте технологии, когда 40 й составляет от 10 до 45, подрыв комплекта выполняется в железобетонной кабине с крышкой полуоткрытого типа, После подрыва дробленая масса в виде крупных кусков выгребается в емкости и направляется на 45 участки разделения от металлокорда и фракционирования. Дробленая масса при этом содержит куски в виде чистой резины (62,7-75 мас) размерами до 140 мм, а остальные ингредиенты представляют собой 50 куски резины совместно с текстильным и металлическим кордами (9,9 - 30,5 мас.), куски резины с текстильным кордом (3,1-8 мас,ф), а также отдельные элементы металлокорда (1,4 - 12 мас.), Куски чистой рези ны могут подвергаться дальнейшему измельчению по существующей технологии, аостальные ингредиенты дробленой массы утилизованы. При другом варианте, когда величина М составляет от 2 до 9, подрыв комплекта осуществляется в герметичной взрывной камере (фиг. 3), в которой предварительно создается вакуум в пределах от 1,0 до 0,1 мм рт,ст. После подрыва давление в камере сбрасывается путем выпуска газообразных продуктов взрыва, открывается крышка камеры, извлекается дробленая масса с помощью, например, сжатого воздуха и гибкого трубопровода с магнитным сепаратором для отделения элементов металло- корда от резиновой крышки. Последняя затем подается на вибросито для фракционирования. По этому варианту технологии выход продукции в виде мелкодисперсной крошки из чистой резины составляет до 86,5 мас. с широким интервалом степени измельчения; мас. 0,2 мм 16 - 26,1: 0.2 - 1,6 мм 35,1 - 51,6; 1,6 - 10 мм 22,337,6; 10 - 50 мм 0 - 21,2. Остальную часть продукции после взрыва составляют элементы металло- корда (-13,5 мас. ), которые могут быть утилизованы, По этому варианту технологии резиновая крошка может быть использована без дальнейшей переработки непосредственно для изготовления резинотехнических изделий,Реализация технологии по второму варианту(И=2 , 9) во взрывной камере в герметичном исполнении обусловлена необходимостью сохранения мелкодисперсной резиновой крошки в объеме камеры, а также предохранения от запыления окружающей среды. Вакуумирование камеры до остаточного давления от 1,0 до 0,1 мм рт.ст как показали исследования (см. В.В.Сильвестров и др. Ослабление действия взрыва в вакууме при помощи перфорированной камеры, - физика горения и взрыва, 1988, М 2, с. 135), обеспечивает расширение продуктов взрыва без образования воздушной ударной волны, что приводит к повышению скорости метания и эффективности отделения металлокорда от резиновой части покрышки и степени дробления. Создание вакуума в камере, кроме того, улучшает условия проведения работ вследствие резкого снижения звукового эффекта взрыва.Целесообразность использования предлагаемой технологии в варианте, когда 8=1045, в негерметичной железобетонной кабине (с полуоткрытой крышкой) обусловлена тем, что в этом случае в основном образуется крупнодисперсная масса, полностью сохраняющаяся в объеме негерметичной кабины, это позволяет упростить выполнение операций и конструкцию кабины.Принцип дробления автопокрышки при одновременном отделении металлокорда от резиновой части в предлагаемом способе по сравнению со способом-прототипом, где путем создания рассредоточенных взрывных нагрузок с помощью шнуровых зарядов в двух противоположных направлениях реализуется принцип локального "перерубания" оболочки на отдельные фрагменты, основан на использовании эффекта направленного высокоскоростного метания оболочки (покрышки) по всей поверхности продуктами детонации наложенного заряда ВВ. В процессе высокоскоростного метания композитного материала - покрышки каждый ее элемент получает различный импульс, в них возникают циклические волны нагрузки и разгрузки, приводящие соответственно к быстрым и высоким попеременным напряжениям сжатия и растяжения в элементах покрышки, к отрыву (отколу) отдельных элементов - резины и металлокорда друг от друга, а также к дроблению резины, имеющей меньшее значение предела прочности на разрыв. Процессы отделения и дробления усиливаются в случае метания покрышки с элементами, имеющими сильно отличающиеся параметры по сжимаемости, плотности и прочности (Ф.А.Баум и др, Физика взрыва. М,; Наука, 1975). Эти процессы усиливаются с повышением скорости метания композита. Скорость метания в вакууме выше, чем в воздухе, который оказывает сопротивление, создавая воздушную ударную волну перед метаемым композитом.При прочих равных условиях скорость метания зависит от величины импульса, создаваемого продуктами детонации заряда ВВ на единицу поверхности метаемого тела. Импульс, в свою очередь, пропорционален массе и скорости детонации заряда;О1= а - ,игде а - масса слоя заряда на единицу поверхности метаемого тела; О - скорость детонации заряда ВВ; и - показатель адиабаты продуктов детонации ВВ,Для реализации предлагаемого способа могут быть использованы различные ВВ, которые по комплексу параметров е; О и п способны создать необходимый импульс,При переходе от одного ВВ к другому для определения его массы по отношению к первому используют переходный коэффициент К, который выражает отношение массы одного ВВ .к массе другого, отличающегося по О и и:О п 2О 2 п 1Целесообразность наложения покрышек протекторной поверхностью к слою ВВ обусловлена тем, что при таком расположении покрышки брекерная часть с металло- кордом оказывается обращенной в сторону метания. При этом, как показали опыты, облегчается отделение элементов (проводов) металлокорда и обеспечивается их целостность, протекторная часть (резина), обращенная к слою ВВ, наоборот, подвергается интенсивному измельчению. Если же покрышки контактируют брекерными поверхностями со слоем ВВ, то интенсивному измельчению подвергаются проводом ме 5 10 таллокорда, которые после отделенная во время разлета впиваются в куски резиныПЧ, засоряя конечный продукт.В качестве примера практической реализации предлагаемого способа использо 20 25 вались амортизированные покрышки модели И-Н 142 Б, ГОСТ 551375 - РР 12, из которых предварительно были вырезаны борта и основная часть боковин. ПЧ покрышки с прилегающими к ней с двух сторон полосками от боковин шириной50 мм составляет основную массу резины автопокрышки. ПЧ разрезалась поперек на элементы размерами 400 х 240 мм(при И=1045) и на элементы размерами 240 х 110 мм(при И=2 , 9), Между двумя элементами формирования фиксированной массы слой ВВ из технического порошкообраэного гексогена или аммонита М 6 ЖВ плотностью 1.1 г/см в виде ленты в,полиэтиленовой 30 35 оболочке таким образом, чтЬбы элементы ПЧ были обращены к слою,ВВ протекторными поверхностями, Затем комплект (ПЧ и лента ВВ между ними) выпрямлялся, Для фиксации выпрямленных элементов ПЧ использовались проволочные скобки, закрепленные в отверстиях, высверленных на полосках от боковин.В первом варианте при й от 2 до 9 подрыв. осуществлялся в герметичной взрывной металлической камере диаметром 1050 мм, длиной 1600 мм с толщиной стенок 25 мм, После размещения комплекта с электродетонатором марки ЭДв камеру последняя герметизировалась и 4045 точного давления 0,1 мм рт. ст. Затем осуществлялся подрыв заряда от источника тока напряжением 12 В, По истечении нескольких минут производилось снятие давления путем выпуска газообразных продуктов взрыва через выпускной кран камеры. Открывалась крышка камеры, производилось извлечение дробленой массы ПЧ, отделение элементов металлокорда с помощью постоянного магнита и фракциони 55 50 производилось ее вакуумирование до оста 2004978 10510 20 25 30 45 50 55 рование резиновой крошки с помощью набора сит. Результаты опытов представлены в таблице (см. данные при М от 2 до 9),Во втором варианте при И от 10 до 45 подрыв производился в железобетонной кабине с крышкой полуоткрытого типа размерами 3500 х 3500 х 2500 мм. После подрыва осуществлялось удаление газообразных продуктов взрыва с помощью вентиляторной установки и последующее выгребание дробленой массы, Производилось разделение дробленой массы на следующие виды: куски чистой резины, куски резины с текстилем, куски резины с текстилем и металло- кордом, отдельные элементы металлокорда, Крошка в виде чистой резины подвергалась фракционированию. Результаты опытов приведены в таблице (данные при И от .10 до 45).При каждом значении й производились параллельные опыты с использованием в качестве ВВ как технического гексогена, так и аммонита М 6 ЖВ. В таблице даны значения Й по отношению к гексогену. Значения М для аммонита М 6 ЖВ получаются при использовании переходного коэффициента к по приведенной выше формуле 1=01/02 пг/п 1,где 01=6,2 км/с; п 1=2,53 - значение скорости детонации и показателя адиабаты для гексогена; 02=4,2 км/с и п 2=2,49 в соответствующие значения для аммонита 1 Ф 6 ЖВ.Отсюда к составляет для аммонита М 6 величину1,5, т.е, масса используемого в предлагаемой технологии заряда из аммонита М 6 ЖВ в параллельных опытах бралась в 1,5 раза больше, чем масса заряда гексогена,Экспериментальные результаты показывают, что при й от 2 до 9 с использованием герметичной взрывной камеры дробленая масса содержит 86,5 мас.% крошки в виде чистой резины и 13,5 мас,% элементов металлокорда, Как видно из фракционного состава крошки, предлагаемая технология обеспечивает существенно более широкий интервал степени измельчения за счет увеличения доли мелких фракций (от 0,2 мм до 50 мм), чем по способу-прототипу (от 20 до 50 мм). В частности, доля фракции менее 0,2 мм составляет 1626,1 мас,%; от 0.2 до 0,4 мм 10,5-17,6 мас.%; от 0,4 до 0,65 мм 7,513,7 мас.%; от 0,65 до 1,6 мм 15,420,3 мас,%; от 1,6 до 5 мм 14,022,3 мас.%: от 5 до 10 мм 0-17,0 мас,.%; от 10 до 20 мм 08 мас,%. Фракции крошки размером от 0,2 до 20 мм составляет, таким образом, 78,8 .100 мас,%, которые без дополнительной переработки могут быть непосредственно использованы для изготовления широкого ассортимента резинотехнических изделий,Результаты опытов при й от 10 до 45 показывают, что доля дробленой массы в виде кусков чистой резины несколько снижается, но составляет основную и значительную часть общей массы (от 62,7 до 75,0 мас.%).При этом доля мелких фракций, особенно 0,2 мм, снижается, однако, при М от 10 до21,0 качественный фракционный состав резиновой крошки сохраняется таким же, как и в случае И от 2 до 9. При й от30 до 45 в основном получается крупнодисперсная крошка с размерами кусков от 5 до 20 мм 9,711,2 мас.%; от 20 до 50 мм 2426,1 мас.%; от 50 до 140 мм 60,1 .78 мас,%. Дробленая масса при этом варианте И=1045) кроме основной массы чистой резины содержит куски резины с текстилем (3,1 . 8,0 мас.%), резины с текстилем и металло- кордом (9,930,5 мас.%), а также отдельные элементы металлокорда (О12,0 мас %Дробленая масса в виде кусков чистой резины по второму варианту И=1045) технологии может быть использована непосредственно для изготовления резинотехнических иэделий или дополнительно переработана, как и куски резины с текстилем, по существующей технологии. Куски резины с текстильным и металлическим кордами, а также отдельные элементы металло- корда могут быть утилизованы, например, в качестве наполнителей (ТУ 39 - 926-84 или ТУ 39 - 190 - 75) для тампонажных материалов, предназначенных для изоляции зон поглощения в технике бурения скважин. Другим примером является возможность ихиспользования в качестве наполнителейпри изготовлении термо- и звукоизоляционных бетонных блоков в строительстве. Предлагаемый способ может быть реализован при значениях от 2 до 45, При М менее 2, как показали исследования, происходит значительная термохимическая деструкция резины (зольность, сажеобразование и т.п.), приводящая к невозможности ее практического использования. При М более 45 не происходит дробления резины и отделения металлокорда,Таким образом, по сравнению со способом-и рототипом, предлагаемая технология измельчения оболочки из композитного материала, преимущественно резиновой автотранспортной покрышки с металлическим кордом, позволяет существенно расширить интервал степени измельчения резиновой12 2004978 крошки преимущественно в сторону более мелких фракций, а также испольэовать получаемую резиновую крошку без дополнительной переработки в резинотехнических иэделиях. Предлагаемый способ позволяет 5 одновременно с измельчением резины отделять нежелательные в процессе испольоли мес. инг иентов пок ышки после обленил п ил Ингредиентыдробленоа мвс.сы покрышки лзпй 1 О 86,5 86,5 86,5 86,5 75.0 20,4 12,Э 11,7 18,0 20,6 17,0 18.8 1 1,7 8,О 15,4 16,0 14,5 8,0 7,6 16,0 10,5 7,5 17,6 14,0 13,2 7,О 7,0 7,2 26,1 17,6 13,7 20,3 22,3 24,7 16,2 12,5 19,8 21.5 5,3 7,0 8,0 8,2 1 1,Э 8,О 8,9 6,0 8.512.121,0 3,1 9,9 135 13,5 12.0 135 13,5 13.5 Резине в видекрошкиФрвкиионный соствв крошки,ммменее 0.2 0,20,4 0,40.6 Э 0,651,61,65 5.10 1020 2030 3050 5080 80140Куски резины стекстилемКуски резины с текстилем иметвллокордом Элементы метзллоко эования крошки металлические армирующие элементы.(56) 1. Переработке изношенных шин. М., ЦНИИТЭнефтехим, 1982, с. 88-93. 2. Авторское свидетельство СССР Ю 1491576, кл, В 02 С 19/18, 1987.13т е н и я асширения интерва Рла, акционного соф о р мул а изобретенРстава крошки с одн овременным отделениПОСО ОТДЕЛЕНИ МЕТАЛЛОКОРДА И ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ПО1. СПЛОЙ ОБО ем от ннакладывают слой ВВ между поверхностя5МАТЕРИАЛА, преимущественно трансп - х асте иазме ю и юмерий наложение2 С б по п.1 шичаощийся щв,вом ваку,ВВ) и последующий его подрыв,что и и й 2 - 9 камеру перед взрывом у)ипелью увеличения степечто при1 щийся тем, что, с цель у что ини измельчения резиновой части и2004978 ставитель И.Садыко Техред М.Моргентал Максимиши Коррект тор С.Кулако Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Заказ 341 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1