CN108164747A - 一种环保型再生橡胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及废弃橡胶再生领域，公开了一种环保型再生橡胶及其制备方法，其按重量百分比包含以下组分：0.5％的糖醇，3％的重油，3％的脱水松焦油，5％的树脂油，0.025％环烷基橡胶油，其余为胎面胶粉或胎侧胶粉或胎面胶粉与胎侧胶粉的混合胶粉，并采用切条机、切块机、粉碎机、磁选、筛选、混料、输送、中温搅拌、脱硫塑化、挤压成型等过程进行密封连续生产得到。本发明采用高温常压的管道式螺旋再生法，且配方辅料少，无废气溢出，节能环保，符合欧盟标准，同时采用低温高压螺旋挤出机成片或颗粒，减少开炼机，密炼机机组的投入，节约了设备投入及厂房投入，生产效率高，再生胶品质稳定；同时采用废钢丝胎胶粉作为主要原料，废物利用，节约资源，环保节能。

Description

一种环保型再生橡胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及废弃橡胶再生领域，尤其涉及了一种环保型再生橡胶及其制备方法。
背景技术
目前，我国是轮胎生产大国，轮胎消费大国，但是同时我国也是废旧轮胎数量全球第一大国。2016年全国废旧轮胎产生量在3亿条左右，重量达1000万吨以上。并且每年产生的废旧轮胎正在以8％—10％的速度急剧增加，到2020年，我国废旧轮胎数量将达2000万吨。随着废橡胶污染程度越来越严重，废橡胶成为继白色污染之后又一大污染——黑色污染。如何有效回收利用，防止对环境造成污染，这既是一个世界性难题，也是我国再生资源回收利用面临的一个新课题。随着环保问题的不断升级，国家也陆陆续续出台了一系列关于废旧轮胎及废旧橡胶的相关政策。目前废旧轮胎综合利用途径主要包括翻新、再生胶、胶粉、热能利用和热解等。其中我国以再生胶为主，再生胶作为继天然橡胶、合成橡胶后的第三橡胶资源，高品质再生胶的生产利用有利于我国橡胶资源匮乏等问题，对于节约石化资源，保护环境，缓解我国橡胶资源对外依存度高的现状具有巨大的经济和社会效益。
目前，废橡胶的脱硫塑化均采用煤焦油、橡胶油、二硫化物等对环境造成危害的添加剂。在高温作用下，废橡胶及辅料混合后发生物理化学反应易产生有毒有害气体、废水，严重污染环境，危害身体健康。
我国废橡胶的脱硫再生主要采用高温高压的动态脱硫罐法并在持续加大环保型管道式高温常压脱硫法；以管道式脱硫机法替换动态脱硫罐法取得了长足的进步。但是由于各个环节没有紧密联系在一起，运输过程敞开式，废橡胶脱硫再生后需要摊开放置在空气中24小时以上，使得再生胶粉混入了水蒸气及其他灰尘杂质，而且再生胶粉没有经过及时的精炼，品质有所下降；同时经过脱硫塑化后的再生胶粉还有一定的温度，暴露在空气中会向空气释放一定量的有毒有害烟气体，而且摊开不及时容易造成局部积热，使再生胶颗粒表面热氧降解严重，得到的再生胶质量受到较大的影响，甚至易形成火灾。
废旧橡胶再生的方法很多，北京工业大学张立群、任冬云等对再生胶的制备方法有着先进的理论方法和着实有效的配方工艺方法，采用胎面胶粉、煤焦油、松焦油、双戊烯、妥尔油、环烷油、石蜡油、油酸、松香等一种或者几种的混合物进行混合再生；中国专利CN101171323A公开了一种热解轮胎的方法和装置，即将轮胎加热到400-950℃产生热解气，冷却回收热解气中的矿物油及固体碳；中国专利CN1944581A公开了一种采用燃气窑炉连续化热解废轮胎的方法，最高加热温度为550℃，热解气体抽出后冷凝得到混合燃料油。废旧轮胎热解过程一般都要求高温高压，不仅能耗大，而且橡胶资源浪费严重，同时操作具有一定的危险性，因此并不是废旧轮胎回收再利用的最佳途径。
发明内容
本发明针对现有技术中关于废弃橡胶再生存在的问题，提供了一种环保型再生橡胶及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
一种环保型再生橡胶，按重量百分比包含以下组分：0.5％的糖醇，3％的重油，3％的脱水松焦油，5％的树脂油，0.025％环烷基橡胶油，其余为胎面胶粉或胎侧胶粉或胎面胶粉与胎侧胶粉的混合胶粉。
作为优选，胎面胶粉、胎侧胶粉均为20～40目粒径。
作为优选，胎面胶粉与胎侧胶粉的混合胶粉中按重量百分比包括80％-95％的胎面胶粉和5％-20％的胎侧胶粉。
一种环保型再生橡胶的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一、将废旧轮胎进行切块、粉碎、磁选、筛选，得到胎面胶粉或胎侧胶粉或胎面胶粉与胎侧胶粉的混合胶粉；
步骤二、按重量百分比配置0.5％的糖醇，3％的重油，3％的脱水松焦油，5％的树脂油，0.025％环烷基橡胶油，88.475％的胎面胶粉或88.475％的胎侧胶粉或88.475％的胎面胶粉与胎侧胶粉的混合胶粉，配方主料采用废弃轮胎再利用，节能环保；配方辅料少，无废气溢出，节能环保。
步骤三、将步骤二中配置好的各个组分均匀混合，储存在储料罐内；
步骤四、将步骤三中混合的混合胶粉通过螺旋输送机将到中温搅拌器中，保持螺旋转速在150-200r/min，在5min之内加温到80-120℃，然后保温并充分搅拌20min，接着将螺旋转速降低至20-30r/min，在5min之内将温度降低到50℃以内，得到混合物，从而使液化、气化的原料再次结晶成固态，充分粘附在橡胶粉的表面或者渗透到橡胶粉内，达到零废气的排放。
步骤五、通过风力输送设备将步骤四中混合均匀混合物输送到脱硫塑化机中进行常压高温下连续脱硫后出料得到再生胶粉，混合胶在风力输送管道内再次进行混合与除湿；通过风力输送设备将混合均匀的废旧橡胶粉输送到脱硫塑化机中，在输送过程中对混合胶粉进一次混合，同时吸收小颗粒，留下大颗粒，使脱硫再生过程更加稳定，再生胶品质更加稳定。
步骤六、将步骤五中出料后所得的再生胶粉直接输送到螺杆挤出机进行再次脱硫塑化，得到再生橡胶粉形成颗粒或者条状成品挤出；将冷却后的再生胶粉输送到螺杆挤出机对再生胶粉进行低温高压捏炼，再生胶粉在螺杆挤出机中进一步剪切脱硫、混合均匀后挤出螺杆挤出机，得到所需再生胶颗粒或者再生胶条，同时提高再生胶的粘度，提高再生胶的品质。
步骤七、将步骤六处理后的颗粒或条状的再生橡胶称重打包储藏。
作为优选，步骤五中具体脱硫步骤包括：先在脱硫塑化机第一道脱硫管道内加热到160℃～180℃；然后连续输送到第二道脱硫管内，加热到260℃～300℃；再连续输送到第三、第四脱硫管内，保持260℃～300℃；最后连续输送到第五管道进行循环水冷却，使脱硫塑化后的再生胶粉温度降至40℃～50℃。
作为优选，胎面胶粉、胎侧胶粉均为20～40目粒径。
作为优选，胎面胶粉与胎侧胶粉的混合胶粉中按重量百分比包括80％-95％的胎面胶粉和5％-20％的胎侧胶粉。
作为优选，脱硫塑化机螺旋转速为6rpm～20rpm，脱硫塑化时间为8～15min。
本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：
本发明采用高温常压的管道式螺旋再生法，且配方辅料少，无废气溢出，节能环保，符合欧盟标准，同时采用废钢丝胎胶粉作为主要原料，废物利用，节约资源，环保节能。
附图说明
图1是本发明的废橡胶再生过程图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一种环保型再生橡胶，按重量百分比包含以下组分：0.5％的糖醇，3％的重油，3％的脱水松焦油，5％的树脂油，0.025％环烷基橡胶油，其余为胎面胶粉与胎侧胶粉的混合胶粉且胎面胶粉与胎侧胶粉的混合胶粉中按重量百分比包括80％-95％的胎面胶粉和5％-20％的胎侧胶粉，胎面胶粉、胎侧胶粉均为20～40目粒径。
实施例2
同实施例1，所不同的是本实施例中采用的全部为胎面胶粉。
实施例3
同实施例1，所不同的是本实施例中采用的全部为胎侧胶粉。
实施例4
一种环保型再生橡胶的制备方法，如图1所示，其包括以下步骤：
步骤一、将废旧轮胎进行胎侧切割分离后，将胎顶橡胶切块、粉碎、磁选、筛选，得到20～40目粒径的胎面胶粉；
步骤二、按重量百分比配置0.5％的糖醇，3％的重油，3％的脱水松焦油，5％的树脂油，0.025％环烷基橡胶油，88.475％的胎面胶粉；
步骤三、将步骤二中配置好的各个组分均匀混合，储存在储料罐内；
步骤四、将步骤三中混合的混合胶粉通过螺旋输送机将到中温搅拌器中，保持螺旋转速在180r/min，在5min之内加温到100℃，然后保温并充分搅拌20min，接着将螺旋转速降低至25r/min，在5min之内将温度降低到45℃，得到混合物，从而使液化、气化的原料再次结晶成固态，充分粘附在橡胶粉的表面或者渗透到橡胶粉内，达到零废气的排放。
步骤五、通过风力输送设备将步骤四中混合均匀混合物输送到脱硫塑化机中进行常压高温下连续脱硫后出料得到再生胶粉；具体脱硫步骤包括：先在脱硫塑化机第一道脱硫管道内加热到160℃；然后连续输送到第二道脱硫管内，采用电磁加热或者电热丝加热到260℃，并保证温度波动范围≤1℃；再连续输送到第三、第四脱硫管内，保持260℃，确保混合胶粉重复脱硫塑化；最后连续输送到第五管道进行循环水冷却，使脱硫塑化后的再生胶粉温度降至40℃；脱硫塑化机螺旋转速为6rpm，脱硫塑化时间为8min。
步骤六、将步骤五中出料后所得的再生胶粉直接输送到螺杆挤出机，通过螺杆挤出机对再生胶粉进行开炼、精炼过程，使再生胶粉部分再次脱硫塑化，并且捏炼出粘度更大、产品品质更优的颗粒或者条状成品挤出；
步骤七、将步骤六处理后的颗粒或条状的再生橡胶称重打包储藏。
本实施例中的废旧橡胶再生所有环节节节相扣，连续连接，每个工序以及工序之间废旧橡胶粉、辅料均在管道内；风力输送***根据设置再生胶品质确定、产量确定吸粉量；脱硫塑化机为高温常压连续塑化机，每个管道螺旋电机独立控制，并且从第一道最后一级转速逐级加快；螺杆挤出机为变螺距高压挤出机，通过螺杆挤出机后，再生橡胶粉形成颗粒或条状成品挤出。
检测其拉伸强度为16MPa，拉断伸长率为460％，灰分为12％，15日门尼变化为(ΔML)3。
将上述成品采用气相色谱-质谱仪定性定量分析，测试结果如下：
根据德国PAHs标准ZEK01.4-08，PAHs的限量标准如下：
由上面的结果可见，本发明的再生橡胶产品的BaP检出率低于20mg/kg,且18PAHs总和低于200mg/kg，在实际应用中没有废气、废液排出，芳烃含量达标，且不变色。
实施例5
一种环保型再生橡胶的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一、将废旧轮胎进行胎侧切割分离后，将胎侧橡胶进行切块、粉碎、磁选、筛选，得到30目粒径胎侧胶粉；
步骤二、按重量百分比配置0.5％的糖醇，3％的重油，3％的脱水松焦油，5％的树脂油，0.025％环烷基橡胶油，88.475％的胎侧胶粉；
步骤三、将步骤二中配置好的各个组分均匀混合，储存在储料罐内；
步骤四、步骤四、将步骤三中混合的混合胶粉通过螺旋输送机将到中温搅拌器中，保持螺旋转速在150r/min，在5min之内加温到80℃，然后保温并充分搅拌20min，接着将螺旋转速降低至20r/min，在5min之内将温度降低到30℃，得到混合物，从而使液化、气化的原料再次结晶成固态，充分粘附在橡胶粉的表面或者渗透到橡胶粉内，达到零废气的排放。
步骤五、通过风力输送设备将步骤四中混合均匀混合物输送到脱硫塑化机中进行常压高温下连续脱硫后出料得到再生胶粉；
步骤六、将步骤五中出料后所得的再生胶粉直接输送到螺杆挤出机进行再次脱硫塑化，得到再生橡胶粉形成颗粒或者条状成品挤出；
步骤七、将步骤六处理后的颗粒或条状的再生橡胶称重打包储藏。
本实施例中步骤五中具体脱硫步骤包括：先在脱硫塑化机第一道脱硫管道内加热到170℃；然后连续输送到第二道脱硫管内，加热到280℃；再连续输送到第三、第四脱硫管内，保持280℃；最后连续输送到第五管道进行循环水冷却，使脱硫塑化后的再生胶粉温度降至45℃。脱硫塑化机螺旋转速为15pm，脱硫塑化时间为12min。
检测其拉伸强度为14MPa，拉断伸长率为420％，灰分为12％，15日门尼变化为(ΔML)5。
实施例6
一种环保型再生橡胶的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一、将废旧轮胎进行胎侧切割分离后，将胎侧橡胶和胎顶橡胶分别进行切块、粉碎、磁选、筛选，分别得到40目粒径的胎面胶粉和胎侧胶粉，然后按照重量百分比包括80％的胎面胶粉和20％的胎侧胶粉得到胎面胶粉与胎侧胶粉的混合胶粉。
步骤二、按重量百分比配置0.5％的糖醇，3％的重油，3％的脱水松焦油，5％的树脂油，0.025％环烷基橡胶油，88.475％的胎面胶粉与胎侧胶粉的混合胶粉。
步骤三、将步骤二中配置好的各个组分均匀混合，储存在储料罐内；
步骤四、将步骤三中混合的混合胶粉通过螺旋输送机将到中温搅拌器中，保持螺旋转速在200r/min，在5min之内加温到120℃，然后保温并充分搅拌20min，接着将螺旋转速降低至30r/min，在5min之内将温度降低到50℃，得到混合物，从而使液化、气化的原料再次结晶成固态，充分粘附在橡胶粉的表面或者渗透到橡胶粉内，达到零废气的排放。
步骤五、通过风力输送设备将步骤四中混合均匀混合物输送到脱硫塑化机中进行常压高温下连续脱硫后出料得到再生胶粉；
步骤六、将步骤五中出料后所得的再生胶粉直接输送到螺杆挤出机进行再次脱硫塑化，得到再生橡胶粉形成颗粒或者条状成品挤出；
步骤七、将步骤六处理后的颗粒或条状的再生橡胶称重打包储藏。
本实施例中步骤五中具体脱硫步骤包括：先在脱硫塑化机第一道脱硫管道内加热到180℃；然后连续输送到第二道脱硫管内，加热到300℃；再连续输送到第三、第四脱硫管内，保持300℃；最后连续输送到第五管道进行循环水冷却，使脱硫塑化后的再生胶粉温度降至50℃。
检测其拉伸强度为12MPa，拉断伸长率为350％，灰分为12％，15日门尼变化为(ΔML)5。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种环保型再生橡胶，其特征在于：按重量百分比包含以下组分：0.5％的糖醇等，3％的重油，3％的脱水松焦油，5％的树脂油，0.025％环烷基橡胶油，其余为胎面胶粉或胎侧胶粉或胎面胶粉与胎侧胶粉的混合胶粉。
2.根据权利要求1所述的一种环保型再生橡胶，其特征在于：胎面胶粉、胎侧胶粉均为20～40目粒径。
3.根据权利要求1所述的一种环保型再生橡胶，其特征在于：胎面胶粉与胎侧胶粉的混合胶粉中按重量百分比包括80％-95％的胎面胶粉和5％-20％的胎侧胶粉。
4.一种环保型再生橡胶的制备方法，其特征在于其包括以下步骤：
步骤一、将废旧轮胎进行切块、粉碎、磁选、筛选，得到胎面胶粉或胎侧胶粉或胎面胶粉与胎侧胶粉的混合胶粉；
步骤二、按重量百分比配置0.5％的糖醇，3％的重油，3％的脱水松焦油，5％的树脂油，0.025％环烷基橡胶油，88.475％的胎面胶粉或88.475％的胎侧胶粉或88.475％的胎面胶粉与胎侧胶粉的混合胶粉；
步骤三、将步骤二中配置好的各个组分均匀混合，储存在储料罐内；
步骤四、将步骤三中混合的混合胶粉通过螺旋输送机将到中温搅拌器中，保持螺旋转速在150-200r/min，在5min之内加温到80-120℃，然后保温并充分搅拌20min，接着将螺旋转速降低至20-30r/min，在5min之内将温度降低到50℃以内，得到混合物；
步骤五、通过风力输送设备将步骤四中混合均匀混合物输送到脱硫塑化机中进行常压高温下连续脱硫后出料得到再生胶粉；
步骤六、将步骤五中出料后所得的再生胶粉直接输送到螺杆挤出机进行再次脱硫塑化，得到再生橡胶粉形成颗粒或者条状成品挤出；
步骤七、将步骤六处理后的颗粒或条状的再生橡胶称重打包储藏。
5.根据权利要求4所述的一种环保型再生橡胶的制备方法，其特征在于：
步骤五中具体脱硫步骤包括：先在脱硫塑化机第一道脱硫管道内加热到160℃～180℃；然后连续输送到第二道脱硫管内，加热到260℃～300℃；再连续输送到第三、第四脱硫管内，保持260℃～300℃；最后连续输送到第五管道进行循环水冷却，使脱硫塑化后的再生胶粉温度降至40℃～50℃。
6.根据权利要求4所述的一种环保型再生橡胶的制备方法，其特征在于：胎面胶粉、胎侧胶粉均为20～40目粒径。
7.根据权利要求4所述的一种环保型再生橡胶的制备方法，其特征在于：胎面胶粉与胎侧胶粉的混合胶粉中按重量百分比包括80％-95％的胎面胶粉和5％-20％的胎侧胶粉。
8.根据权利要求4所述的一种环保型再生橡胶的制备方法，其特征在于：脱硫塑化机螺旋转速为6rpm～20rpm，脱硫塑化时间为8～15min。
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