CC BY
46
УДК 629.7.027.5:658.567.1
МОДИФИКАЦИЯ И ВТОРИЧНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОДУКТОВ УТИЛИЗАЦИИ
АВИАЦИОННЫХ ШИН
Е. В. Харьянова, С. И. Левченко*, В. Р. Пен
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: levchenko167@inbox.ru
С целью расширения возможностей использования резиновой крошки, полученной при утилизации авиационных шин, проводилась ее обработка новыми модифицирующими системами для дальнейшего применения в составе различных эластомерных композиций.
Ключевые слова: утилизация авиационных шин, резиновая крошка, модифицирующая система, эластомерные композиции, вторичное использование.
MODIFICATION AND REUSAGE OF THE MATERIALS LEFT FROM
THE AVIATION TIRES' UTILIZATION
E. V. Kharyanova, S. I. Levchenko*, V. R. Pen
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation *Е-mail: levchenko167@inbox.ru
In order to broaden the applications of the usage of the rubber crumbs left from the tire utilization, we've processed it with the new modifying systems so that it could be used in various elastomer compositions.
Keywords: aviation tire utilization, rubber crumb, modifying systems, elastomer compositions, recycling
Шины вообще, а в особенности шины авиационные, это сложный конструкционный элемент, предназначенный для работы в условиях больших скоростей и значительных механических нагрузок. Выходящие из эксплуатации авиационные и автомобильные шины являются одним из самых многотоннажных полимерных отходов потребления, накопление которых не только занимает большие территории, но и вредит экологии региона. В связи с ростом дефицита полимерного сырья и загрязнением окружающей среды, организация безотходных технологических процессов производства и использования шин становится все более актуальной.
Самым распространенным методом переработки покрышек, от которой еще можно получить финансовую выгоду, является их обновление. Реставрация осуществляется путем наложения нового протектора горячим и холодным методами. При нормальных условиях эксплуатации авиашин, имеющих прочный многослойный каркас, их восстановительный ремонт можно проводить до 5-6 раз (по опыту американской фирмы «Гудьир»). В результате обработки одной покрышки на шероховальном станке удаляется в среднем 3-5 кг резины. Так образуются сотни тонн резиновой крошки. Также к отходам относят не подлежащие ремонту и восстановлению изношенные покрышки, переработка которых в резиновую крошку разных фракций является одним из наиболее масштабных методов их утилизации [1-3].
Перспективным направлением использования резиновой крошки является химическая модификацией ее поверхности. Далее идет повторное ее применении в качестве добавок в эласто-
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2017. Том 2
мерных композициях, в том числе используемых при восстановительном ремонте старых и производстве новых шин [4,5].
С целью расширения возможностей использования различной резиновой крошки проводилась ее обработка новыми модифицирующими системами, включающими диспергирующие, модифицирующие (хиноловые эфиры и-динитрозобензола или и-динитрозоцимола) и регенерирующие составляющие для дальнейшего применения в составе различных эластомерных композиций. Модификация поверхности резиновой крошки обеспечивает близость химического состава полимерной матрицы и измельченного материала для образования развитого слоя на межфазной границе.
В качестве объекта исследования были взяты следующие виды крошки: крошка, не содержащая инородных включений (полученная при шероховке авиационных покрышек); крошка, содержащая текстильные или металлические включения, полученная измельчением отслуживших авиапокрышек. Модификации резиновой крошки проводились при комнатной температуре, с использованием стандартного оборудования для приготовления резиновых смесей, где обеспечиваются механические сдвиговые деформации резиновых отходов. Дозировка модифицирующей композиции, время обработки крошки и свойства конечного материала зависят от типа оборудования, размера и типа крошки.
В результате проведения спектроскопических исследований, а также изучения комплекса реологических, вулканизационных, упруго- и усталостно-прочностных и динамических свойств резин, содержащих различное количество модифицированной крошки, выявлена зависимость эффективности действия исследованных систем от их структуры.
На основании проведенных исследований выбраны оптимальные типы модифицирующих составов, которые позволяют предположить их высокую эффективность при использовании в условиях серийного промышленного производства. Определены оптимальные дозировки и размеры крошки, а также пути корректировки рецептур, позволяющие сохранить технологические свойства резиновых смесей и показатели резин на нормативном уровне. Проведена работа по оптимизации свойств различных эластомерных композиций, содержащих резиновую крошку. Исследованы влияние типа и дозировки технологической добавки на свойства получаемых эластомерных композиций, возможность введения серы и оптимизация содержания серы в составе смеси.
Применение резиновой крошки, полученной при шероховке авиашин, наиболее эффективно в шинных, в частности - в протекторных, резинах. Модифицированную крошку (до 30 мас.ч.) вводили в состав протекторных смесей восстанавливаемых шин и получали улучшение свойств по сравнению с резинами с необработанной крошкой. Особое внимание было уделено изучению динамических характеристик вулканизатов. Результаты испытаний протекторных резиновых смесей и резин приведены в таблице. Анализ полученных данных свидетельствует об удовлетворительных свойствах протекторных резин, содержащих модифицированную крошку, полученную в результате шероховки авиационных покрыщек при их восстановительном ремонте.
Таким образом, применение предлагаемых модифицирующих композиций для обработки поверхности резиновой крошки позволяет использовать ее как в качестве добавок к существующим материалам с целью снижения их себестоимости, так и в качестве основного сырья для создания эластомерных материалов технического назначения. Все это позволяет мобилизовать ресурсы вторичных материалов, уходящих сегодня большей частью в отходы, промышленная переработка которых является важнейшей экономической и природоохранной задачей.
Таблица
Результаты испытаний протекторных резин, содержащих резиновую крошку
Показатели Серийная (без крошки) Немодифи-цированная крошка Модифицированная крошка
Вулканизационные характеристики по реометру Монсанто при 153С,
мин 3.5 3,3 3.2
190, мин 16.4 14,1 15.2
Условное напряжение при удлинении 300%, МПа 7.8 6,8 7.9
Условная прочность при растяжении, МПа 17.0 13,0 17.6
Относительное удлинение при 25°С, % 520 420 510
Износостойкость, м3/ТДж 116 112 114
Сопротивление многократному растяжению, тыс.циклов при 25°С 22.0 14,0 25.8
Сопротивление разрастанию трещин, тыс. циклов при 25 оС 57,0 46,0 75,8
Динамические характеристики: F Н А дин ? 654 689 720
Х дин , мм 1,02 0,97 0,97
sin d 0,28 0,31 0,27
Бабс , Н/мм 51,0 49,0 49,8
Орел , % 0,45 0,44 0,42
Е , Н/мм 10,5 11,9 12,7
Библиографические ссылки
1. «Сибур» проанализировал проблему утилизации шин в России [Электронный ресурс]. URL: http://colesa.ru/news/10449 (дата обращения 22.09.2014).
2. Касаткин М.М. Переработка амортизированных автомобильных (авиационных) шин и отходов резины. М. : «Наука», 2014. 216 с.
3. Разгон Д.Р. Переработка изношенных шин: состояние и перспективы // Твердые бытовые отходы. 2008. № 5. С. 12-15.
4. Дроздовский В.Ф., Сулина А.П. Исследование существующих методов утилизации изношенных шин // Рециклинг отходов. 2008. № 1 (13). С. 2-9.
5. Дроздовский В.Ф., Разгон Д.Р. Переработка и использование изношенных шин //Каучук и резина. 1995. № 2. С. 2-8.
© Харьянова Е. В., Левченко С. И., Пен В. Р., 2017
