SU1434663A1

SU1434663A1 - Method of disintegrating polymeric material

Info

Publication number: SU1434663A1
Application number: SU833607002A
Authority: SU
Inventors: Н.С. Ениколопов; А.И. Непомнящий; Л.А. Фильмакова; В.П. Краснокутский; Л.И. Куракин; Е.Л. Акопян; Х.А. Маркарян; С.С. Негматов; С.Х. Маткаримов; Ю.А. Поливанов; П.П. Шерстнев; В.Б. Павлов
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт "Композит" Научно-Производственного Объединения "Норпласт"; Институт Химической Физики Ан Ссср
Priority date: 1983-06-22
Filing date: 1983-06-22
Publication date: 1990-09-15

Description

Изобретение относитс к способу измельченип полимерного материала, р частности вулканизата, резинотканевого м териапа л синтетических каучу- ков.The invention relates to a method of grinding a polymeric material, particularly a vulcanizate, a rubber-fabric material and synthetic rubbers.

Известен способ криогенного измельчени вулканиэата, резинотканевого материала или синтетического каучука , при котором дл придани ему хрупкости предварительно охлаждают до низкюс температур жидким азотом или твердой двуокисью углерода, затем используют традиционные методы измельчени , св занные с многократным воз- действием на материал ударных нагрузок или путем резани .There is a known method of cryogenic grinding of a volcanic acid, rubber-fabric material or synthetic rubber, in which it is pre-cooled to low temperature with liquid nitrogen or solid carbon dioxide to make it brittle, then traditional grinding methods are used associated with repeated impact of shock loads on the material or by cutting .

Недостатками зтого способа вл ютс большие материальные затраты с об зательным включением в технологи- ческую схему мощной установки дл получени жидкого азота (расход азота составл ет 5 кг на 1 кг продукта ) и значительные знергозатра- ть (1500 кВт/ч/т).. The disadvantages of this method are the high material costs with the mandatory inclusion in the technological scheme of a powerful plant for producing liquid nitrogen (nitrogen consumption is 5 kg per 1 kg of product) and significant energy consumption (1500 kW / h / t) ..

Известен также способ измельчени вулкаиизата при разлтшых теьтерату- рах, скорост х и режимах i быстроходном измельчителе, которьй позвол ет получить тонкодисперсный порошок (менее 250 мкм). Однако такой порошок получаетс при высоких скорост х резани не менее 40 м/с, что увеличивает энергозатраты до 2000кВт ч/т, также низка производительность способа (0,2-А кг/ч).There is also known a method of grinding a vulcan iizate with dissipated terameters, speeds and modes i with a high-speed grinder, which allows to obtain a fine powder (less than 250 microns). However, such a powder is obtained at high cutting speeds of at least 40 m / s, which increases the energy consumption to 2000 kW h / t, and the productivity of the method is also low (0.2-A kg / h).

Известен способ измельчени природного полимера (соломы) щ)И 110- 180°С и давлении 3-50 МПа в шнековом смесителе. Дисперсность частиц поли- мера при этом составл ет 400-800 мкм,The known method of grinding natural polymer (straw) u) is 110-180 ° C and a pressure of 3-50 MPa in a screw mixer. The dispersion of the polymer particles in this case is 400-800 microns,

Однако недостатком способа вл етс невозможность обработки вулкани- затов, резинотканевых материалов и синтетических каучуков при посто нных высоких температурах, так как они делают материал пластйчньш, что исключает процесс порошкообразовани .However, the disadvantage of this method is the impossibility of treating vulcanicates, rubber-fabric materials and synthetic rubbers at constant high temperatures, as they make the material plastic, which eliminates the process of powder formation.

Наиболее близким по техшгческойThe closest technical

сущности и достигаемому результату вл етс способ измельчени полимерного материала (полиэтилена низкой плотности) сдавливанием расплава с . последующим одновременным воздейст- вием напр жени сдвига (0,5-50 МПа) и давлени (О,1-0,25 МПа), Однако данный способ не позвол ет получать однородный материал с высокой стеthe essence and the achieved result is a method of grinding a polymer material (low density polyethylene) by squeezing the melt c. subsequent simultaneous action of shear stress (0.5–50 MPa) and pressure (O, 1–0.25 MPa). However, this method does not allow obtaining a homogeneous material with a high

0 50 5

Q Q

5five

0 0

5 five

00

пенью дисперсности и не пригоден дл твердь1х пол1 мерных материалов.dispersiveness and is not suitable for solid polymer materials.

Цель изобретени состоит в повышении степени дисперсности и, однородности материала.The purpose of the invention is to increase the degree of dispersion and homogeneity of the material.

Поставленна цель достигаетс тем, что в способе измельчени полимерного матер1 ала сдавливанием с последующим одновременным воздействием напр жени сдвига и давлени измельче- Hjno подвергают вулканизат, резинотканевый материал или синтетический каучук , сдавливание провод т при 0,2- 0,7 МЛа, воздействие напр жени сдвига при 0,03-5,0 н/мм, давлении при (J,2-50,0 {-{Па, причем сдавливание, воздействие напр жени сдвига и давлени провод т при последовательном многократном нагреве до 220-1ОО С и охлаждении до 100-30 0 в одно- двухшне- ковом экструдере, также в исходный материал дополнительно ввод т 0,5- 20,0 мас,% гранулированного полизти- лена с ин{(ексом расплава 0,3-0,7 или полистирола.The goal is achieved by the fact that in the method of grinding a polymer material by squeezing followed by simultaneous shear stress and grinding pressure, Hjno is subjected to vulcanizate, rubber-fabric material or synthetic rubber, squeezing is carried out at 0.2-0.7 ML, stress shear at 0.03-5.0 n / mm, pressure at (J, 2-50.0 {- {Pa, and squeezing, shear and pressure stress are carried out with sequential multiple heating to 220-1OO C and cooling up to 100-30 0 in a single-twin screw extruder, t Also 0.5–20.0 wt.% of granulated polystyrene with in {(melt exch 0.3-0.7 or polystyrene) is additionally introduced into the starting material.

Способ осуществл ют следующим образом . В экструдер непрерывно ввод т куски грубо нарубленной резины или каучука размером I 00 50 30 мм.Зкст- рудер последовательно нагревают в интервале от 100 до 220°С и охлаждают в интервале от 100 до 30°С, Материал сдавливают и измельчают путем последовательного нагрева и охлажде т в сочетании с давлением и сдвиговой деформацией.. В исходньй материал также ввод т гранулированный полиэтилен или полистирол.The method is carried out as follows. Pieces of coarsely chopped rubber or rubber I 00 50 30 mm in size are continuously introduced into the extruder. The material is sequentially heated in the range from 100 to 220 ° C and cooled in the range from 100 to 30 ° C. The material is squeezed and crushed by successive heating and cooled in combination with pressure and shear deformation. Granulated polyethylene or polystyrene is also introduced into the source material.

Пример 1, В двушйековый зк- струдер дозируют куски резины на ос- , нове полиизопренового каучука с размерами не более чем 100«50 30 мм. В экструдере материал сдавливают до величины 0,2 МПа, затем одновременно Воздействуют давлением величиной 25 МПа,, напр жением сдвига величиной 2,5 н/мм . При этом материал сначала нагревают до 160°С и охлаждают до , затем оп ть нагревают до 160 С и охлаждают до .Example 1 Rubber pieces based on polyisoprene rubber with dimensions of no more than 100 50 50 30 mm are metered into a double rye structer. In an extruder, the material is squeezed to a value of 0.2 MPa, then at the same time Affected by a pressure of 25 MPa, shear stress of 2.5 n / mm. In this case, the material is first heated to 160 ° C and cooled until then heated again to 160 ° C and cooled to.

На выходе из экструдера получают порошкообразную резину, содержащую: . Порошок, мас.% Размер частиц,At the exit of the extruder, a powdered rubber is obtained containing:. Powder, wt.% Particle size,

не менее мкмnot less than micron

30 5& 2030 5 & 20

5050

50-100 100-20050-100 100-200

Примеры 2-5. Процесс провод т , как указано в примере 1 с тем отличием, что используют резину на основе натурального каучука, бутадн- еистирольного каучука, полихлоропре- нового каучука и смеси отходов этих .резин произвольного соотношени . Распределение частиц по размерам в порошке то же, что ив примере ,Examples 2-5. The process is carried out as indicated in Example 1 with the difference that rubber is used on the basis of natural rubber, styrene-butadiene rubber, polychloroprene rubber and a mixture of these ratios of arbitrary ratio. The particle size distribution in the powder is the same as in the example

П р и м е р 6. Процесс провод т, как указано в примере 1 с тем отличием , что используют резину на основе бутилкаучука.. Величина давлени при сдавливании составл ет 0,3 МПа, величина давлени при измельчени), 1,5 Ша, величина напр жени сдвига 0,5 н/мм , цикл нагревание - охлаждение провод т следующим образом. Материал нагревают До 220°С, затем охлаждают до 120 С, снова нагревают до , снова охлаждают до УО/ С, снова нагревают до 100°С и охлаждают доEXAMPLE 6 The process is carried out as indicated in Example 1 with the difference that rubber based on butyl rubber is used. The pressure value under pressure is 0.3 MPa, the pressure value during grinding, 1.5 ° , the magnitude of the shear stress is 0.5 n / mm, the heating - cooling cycle is carried out as follows. The material is heated to 220 ° C, then cooled to 120 ° C, heated again to, cooled again to PP / C, heated again to 100 ° C and cooled to

40 С.40 C.

Полученный порошок имеет следующий 25 состав:The resulting powder has the following 25 composition:

Размер частиц, менее мкмParticle size less than microns

5050

50-100 100-200 200-30050-100 100-200 200-300

Пример, В одношнековый зк- струдер дозируют куски резины аналогично примеру 1. В зкструдере материал сдавливают до величины 0,2 МПа затем одновременно воздействуют давлением 25 МПа, напр жением сдвига 3,2 н/мм и температурой, причем цикл нагревание - охлаждение провод т дважды. Вначале материал нагревают до 180°С и охлаждают до 100°С, затем нагревают до 120 С, и охлаждают до 40°С,Example, rubber pieces are metered into a single screw extruder as in example 1. In the extruder, the material is squeezed to a value of 0.2 MPa and then simultaneously subjected to a pressure of 25 MPa, a shear stress of 3.2 n / mm and a temperature, and the heating-cooling cycle is carried out twice. First, the material is heated to 180 ° C and cooled to 100 ° C, then heated to 120 ° C, and cooled to 40 ° C.

Полученный порошок имеет следую- щи11 состав:The powder obtained has the following composition:

Порошок, мас.% Размер част1щ, менееPowder, wt.% Size part1, less

мкмum

м еme

50 . 50-100 100-200 р 8, В двушнековый экструдер дозируют резинотканевый материал (кордные отходы) аналогично примеру 1. В экструдере материал сдавливают до 0,7 МПа, затем одновременно воздействуют давле- нием 30 МПа, напр жением сдвига50 . 50-100 100-200 p 8, rubber fabric (cord waste) is metered into a twin-screw extruder as in example 1. In an extruder, the material is compressed to 0.7 MPa, then simultaneously affected by a pressure of 30 MPa, shear stress

2,5 МПа. и при этом материал последои2.5 MPa. and at the same time the material is followed

охлаж- иcooling and

вательно нагревают доwarm up to

дают 30 С, затем нагревают доgive 30 C, then heated to

охлаждают до ЗО с,cool to 30 s,

Полученный порошок имеет следующий состав:The resulting powder has the following composition:

Порошок, мас,Powder, wt,

Размер частиц, менее мкмParticle size less than microns

16sixteen

2020

25 25

30thirty

3535

00

5five

OO

10ten

5five

20 pc 3mta50 20 pc 3mta50

10 волокно 50 ЗО резина50-10010 fiber 50 AOR rubber 50-100

50 волокно 50-100 50 резина100-20050 fiber 50-100 50 rubber 100-200

40 волокно 100-20040 fiber 100-200

П р и м е р 9, В двушнековьй эк- струдер дозируют куски резины на основе бутилкаучука с размерами не более чем 100«50 30 мм и гранул1фован ный полиэтилен с индексом расплава 7 в количестве 2,5 мас.%,PRI me R 9, In a twin-screw extruder, rubber butyl rubber-based rubber pieces with dimensions of no more than 100 50 50 30 mm and granular polyethylene with melt index 7 in the amount of 2.5 wt.% Are metered;

В экструдере материал сдавливают до величины 0,5 МПа, затем одновре- / менно воздействуют давлением 5 Ша, напр жением сдвига 1,0 н/мм . При зтом материал последовательно нагревают до 150 с и охлаждают до 40°С(, снова нагревают до 70°С и охлаждают до 40 с, нагревают до 60 С и ют до 30°С,In the extruder, the material is squeezed to a value of 0.5 MPa, and then simultaneously affected by a pressure of 5 Sha, a shear stress of 1.0 n / mm. At this time, the material is successively heated to 150 s and cooled to 40 ° C (again heated to 70 ° C and cooled to 40 s, heated to 60 C and drained to 30 ° C,

На выходе из зкструдера пол чают порошок рез1шы с равномерно распределенным в нем полизтиленом, содержащий :At the outlet of the extruder, a powder is cutted with polystyrene uniformly distributed in it, containing:

Порошок, мас.% Размер частиц, Powder, wt.% Particle size,

мкмum

550550

1550-1001550-100

1R100-2001R100-200

20200-30020200-300

42300-900 42300-900

Примеры 10 и 11. Процесс проведен , как указано в примере 9 с тем отличием, что добавка полиэтилена с индексом расплава 2 и 0,3 составл ет 10 и 20 мас.%, величина давлени при сдавливании 0,5 и 0,2 МПа, величина давлени при измельчении 15 и 12 МПа, величина напр жени сдвига 3,0 и 2,5 н/мм, температуры нагревани cor ответственно 150; 130; 120 и 100°С; температуры озслажцени 90} 70; 40 и О с соответственно.Examples 10 and 11. The process was carried out as indicated in example 9 with the difference that the addition of polyethylene with a melt index of 2 and 0.3 was 10 and 20 wt.%, The pressure during compression was 0.5 and 0.2 MPa, the pressure value during grinding is 15 and 12 MPa, the shear stress value is 3.0 and 2.5 n / mm, and the heating temperature cor is 150 respectively; 130; 120 and 100 ° C; Temperatures enjoy 90} 70; 40 and Oh with respectively.

Полученный порошок имеет сладу7о- щкй состав соответственно: Порошок, мас.% Размер часпщ, мкм 1250 The powder obtained has a sweet composition, respectively: Powder, wt.% Size of cup, micron 1250

10501050

н температура o последующа температ и охлаждени n temperature o subsequent temperature and cooling

2350-1002350-100

20 . 50-100 25100-20020 . 50-100 25100-200

20100-200 20100-200

30200-30030200-300

50.200-30050.200-300

10 / 300-900 Прим ер 12. В дпушнековый эк струдер дозируют куски каучука на осиопе сополимера стиролакрилонитри ( 7 t:26 мас.%) и гранулированный полэтилен с индексом расплава 7 лпи по писти5 ол в копичестпе 0,5 мас.%.10 / 300-900 Approx. 12. In a plate extruder, pieces of rubber are metered on the Aesopa styrene acrylonitri copolymer (7 t: 26 wt.%) And granulated polyethylene with a melt index of 7 ppi by pressure of 5 wt.

Все операции проиод т, как указано R примере 9 с тем отличием, что вел}гчииа давлени при сдавливании сставл ет 0,5 МПа, величина давлени гфи измвлйченип 10 МПа,- величина напр жени сдвига 1,3 н/мм, температра нагревани 110°С лаждени 70 С, ра нагревани ..All operations were performed as indicated in R example 9, with the difference that the pressure was kept under pressure was 0.5 MPa, the pressure gf was measured at 10 MPa, the shear stress was 1.3 n / mm, the temperature of heating was 110 ° C 70 ° C, heating ra ..

Получен{5ый порошок имеет следующий состав:Received {5th powder has the following composition:

Порошок, мас.% Размер частиц, м 1550-100Powder, wt.% Size of particles, m 1550-100

25100-20025100-200

25 200-300 35 300-90025 200-300 35 300-900

П р и м е р 13. В двушнекопый эк струдер дозируют куски резины аналогично примеру 1,PRI me R 13. In a double extruder, rubber pieces are metered as in example 1,

Н экструдере материал.. сдавливают до величины 0,2Ш1а|, затем одновременно воздействуют давление -) 50 МПа напр жением сдвига 0,3 н/мм, при этом 1-5атериал -последовательно Нагре пшот до и охлаждают до 30 С, попторно нагревают до 100 С и охлаждают до 30°С Полученньй порошок имет следующгш состав: Порогаок,; кас.% Размер частиц, не более мкмThe material is extruded in the extruder. It is squeezed to a value of 0.2SH1a |, then a pressure of –– 50 MPa is simultaneously applied with a shear stress of 0.3 n / mm, with 1–5 material being successively heating up and cooled to 30 ° C, and 100 C and cooled to 30 ° C. The resulting powder has the following composition: Threshold; kas.% Particle size, not more than micron

2050 .2050.

50250 .50250.

Пример 14. В -даушнековый эк струдер дозируют куски резины аналогично , примеру 1„Example 14. In-ear extruder, rubber pieces are metered in the same way as Example 1

Редактор Л.ГерасимоваEditor L. Gerasimova

Составите Техред Л.Make Techred L.

..

ю 4346636yu 4346636

В экструдере материал сдавливают до величины 0,2 МПа, затем одновре- (менно воздействуют давлением 0,2 МПа, напр жением сдвига 5 н/ммIn the extruder, the material is squeezed to a value of 0.2 MPa, and then simultaneously (a pressure of 0.2 MPa is applied, a shear stress of 5 n / mm

, при этом, wherein

материал последовательно нагревают до , и охлаждают до 40 с, повторно нагревают до 120°С и охлаждают до 40°С.the material is subsequently heated to and cooled to 40 s, reheated to 120 ° C and cooled to 40 ° C.

Получаемый порошок имеет следующий дисперсный состав: Порошок, мас.% Размер частиц,The resulting powder has the following dispersion composition: Powder, wt.% Particle size,

не более мкмno more than micron

10 35 75 2510 35 75 25

50 250 500 90050 250 500 900

2020

2525

30thirty

Л.Реутова дюковаL.Reutova Dukova

Изобретение позвол ет повысить дисперсность и однородность мого порошка. Так, например, при измельчении резиновых вулканизатов, по лучаеьаш порошок содержит 80% частиц с размером не менее 100 мкм, при измельчении резино.кордных материалов получаемый продукт характеризуетс высокой степенью дисперсностью и однородности: средние размеры частиц резины 150 мкм, а средние размеры частиц волокна 300 мкм.The invention allows to increase the dispersion and homogeneity of my powder. So, for example, when grinding rubber vulcanizates, the resulting powder contains 80% of particles with a size of at least 100 microns, and during grinding of rubber materials, the resulting product has a high degree of dispersion and uniformity: the average sizes of rubber particles are 150 microns, and the average sizes of fiber particles 300 microns

Другш-1 важным преимуществом способа вл етс ,то, что получаемый порошок имеет температуру 30-40, что гарантирует безопасную упаковку и хранение материала.Another important advantage of the method is that the resulting powder has a temperature of 30-40, which ensures safe packaging and storage of the material.

Существенным вл етс также то,. что предлагаемый способ позвол ет снизить энергозатраты до 135 кВт ч/т по сравнению с 700 кВт-ч/т при измельчении на вальцах и1500кВт Ч/тIt is also significant. that the proposed method allows to reduce energy consumption to 135 kWh / t as compared to 700 kWh / t when grinding on rollers and 1500kW H / t

40 при измельчении криогенным способом,40 when grinding in a cryogenic way,

Высока степень дисперсности и однородности получаемых порошков позвол ет использовать их непосредственно в производстве шин, клиновидных ,The high degree of dispersion and uniformity of the powders obtained allows them to be used directly in the manufacture of tires, wedge-shaped,

45 ремней, сальнш овых прокладок и т.д., в то врем как дл использовани по- , пол гчаемых на действук цем Чеховском регенератном заводе, требуетс дополнительна специфическа 45 belts, gaskets, etc., while for use in the field, driven by the Chekhov Regeneration Plant, additional specific features are required.

50 операци - девулканизаци .50 operations - devulcanization.

3535

Корректор И.МускаProofreader I. Muska

Claims

1 ί METHOD OF GRINDING POLYMER MATERIAL by compression followed by simultaneous shear stress and pressure, characterized in that, in order to increase the degree of dispersion and uniformity of the material, vulcanizate is subjected to grinding, rubber-fabric material or synthetic rubber, compression is carried out at 0.20.7 MPa , the effect of shear stress at 0.3-5.0 n / mm ⁴ , pressure at 0.2-50.0 MPa, and compression, the effect of shear stress and pressure is carried out with successive - multiple heating to 200-100 ° C and cooling SRI to 100-30 ° C into a single two-screw extruder.

2. The method of Pop. 1, characterized in that 0.5-20.0 wt. X granular polyethylene with a melt index of 0.3-0.7 or polystyrene is additionally introduced into the starting material.

SU ,,,, 1434663