Пристрій для здійснення способу мелешевича-блох електронно-променевого одержання бутилрегенерату

1. Пристрій для здійснення способу одержання бутилрегенерату шляхом електроннопроменевої переробки забракованих та/або спрацьованих виробів з вулканізатів бутилкаучуку, що складається з пристосування для різання чи кришіння виробів, місця завантаження порізаних чи покришених виробів на транспортерну лінію, перевезення зразків у робочу камеру під прискорювач електронів на опромінення, пересування опроміненого вулканізату під розвантаження, випробування очистки девулканізату, який відрізняється тим, що пристрій-портал являє собою транспортно-технологічний засіб і є рухома жорстка конструкція, суцільно замкнений коловий конвейєр з поверхневою доріжкою горизонтального розташування, U 2 (19) 1 3 знижується якість регенерату, виникає в значній кількості «крупа», зростає процент відходів; якість бутилрегенерату залежить від розміру часток помелу гуми, чим він менше, тим краще, але помел смоляної бутилової гуми до дрібного стану дуже збільшує його вартість. Вперше проблема регенерації спрацьованих виробів бутилових гум смоляної вулканізації, яка вирішена з використанням енергії іонізуючого випромінювання радіаційно-хімічним методом ( 60 промені ізотопу Co ) була висвітлена у 1968 році [1-3]. Радіаційно-хімічний метод регенерації не потребує ніяких технологічних добавок для створення умов можливості проведення процесу і тому дозволяє, на відміну від усіх інших відомих методів, одержувати чистий, відповідний маточному складу гуми, регенерат на основі бутилкаучуку - Радіаційний БутилРегенерат (РБР). Радіаційно-хімічний ізотопний метод одержання девулканізату веде до створення РБР, який серед інших відомих смоляних вулканізатів, має найбільший вміст вуглеводню каучуку. Якість РБР перевершує якість бутилових смоляних регенератів одержаних іншими методами (див. табл.1), він має високу однорідність і тому відходи його виробництва значно нижчі, ніж при водонейтральному чи термомеханічному методах виготовлення. РБР змішується з каучуками загального призначення та інгредієнтами. Введення РБР у діафрагмові суміші і їх вулканізація смолами по типовим рецептурам і режимам на діючому промисловому устаткуванні веде до утворення діафрагм з покращеними динамічними властивостями - вони набувають більших значень опору розростанню тріщин при багаторазовому згині, підвищується їх витривалість при багаторазовому розтягуванні, покращуються теплові властивості (див. табл. 2). Патент РФ [4] з описом винаходу регенерації 60 смоляних бутилових гум під дією - променів Co підтверджує ідентичність зміни показників таких вулканізатів радіаційно-хімічним методом визначених в роботах [1-3]. Однак, метод одержання РБР з використанням 6 ізотопу Co має істотні техно-економічні обмеження, а саме: низький ККД, постійний і швидкий розпад ізотопу, (у два рази за 5,24 року), а отже і відповідне зниження продуктивності процесу, відносно великі капіталовкладення. Більш досконалий спосіб радіаційно-хімічної технології одержання бутилового регенерату є апаратурний електронно-променевий метод, в якому використовується енергія прискорених електронів [5]. Найближчим аналогом для пристрою, що заявляється, обрано пристрій для здійснення опромінення відпрацьованих виробів з смоляних бутилвулканізаторів [6]. Пристрій для радіаційно-хімічної електроннопроменевої обробки забракованих та/або спрацьованих виробів з вулканізатів бутилкаучуку, який містить робочу камеру із зоною опромінення, прискорювач електронів, встановлений в робочій камері, пристосування для різання виробів, транспо 59639 4 ртерну лінію для транспортування порізаних виробів у робочу камеру, місце завантаження виробів на транспортерну лінію і місце для розвантаження шматків девулканізатів. Недоліком пристрою є незручність його використання, яке полягає в тому, що при проведенні технологічних операцій пристрій необхідно завантажувати, як і розвантажувати, з використанням ручної праці. Ці операції потребують точного розміщення на поверхні платформи і в просторі над нею шматків гуми, оскільки в залежності від подальшої каліброваної стиковки рухомих на транспортері шматків гуми з полем опромінення від розтрубу прискорювача електронів залежить якість продукту. Це спричиняє невпевненість в пристайністі розмірів: вікно розтрубу 50 см шириною шматок гуми 50 см шириною, радіусом 25 см, 1 см товщиною, що, навіть без урахування крайових ефектів, призводить до нерівномірності поглинених доз і, разом з тим, до погіршення якості продукції. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити пристрій шляхом створення підпучкового інструменту-порталу для здійснення електронно-променевого опромінення гумових виробів з бутилвулканізатів, який вводиться зовні в робочу камеру, де стикується з прискорювачем електронів і, таким чином, забезпечує електронно-променеву обробку бутилових гум, а установлення на пристрої-порталі вантажно-розвантажувальних механізмів дозволяє автоматизувати і механізувати ці операції і провести процес девулканізації, зменшуючи непродуктивні витрати робочого часу, забезпечуючи можливість опромінення вулканізату бутилкаучуку в один, два і більше етапів опромінення заготовок в одно- і двобічному варіанті, обробку як монолітних, так і порізаних, подрібнених заготовок, підвищення якості девулканізату та видобутку додаткової продукції без додаткових витрат електроенергії. Поставлена задача вирішена тим, що пристрій для здійснення електронно-променевого опромінення відроблених гумових виробів з бутилвулканізатів, як альтернативний варіант процесу девулканізації бутилових гум, забезпечує умови опромінення у неперервному режимі і підвищення продуктивності процесу. Як пристрій запропоновано транспортно-технологічний засіб-портал. Портал це тороїдальна секційна платформа жорсткої опорної конструкції, створена як замкнене кільце конвеєра, робоча площина якого весь час залишається на одному рівні, і яка пересувається вздовж фронту робіт по спеціальних рейках у горизонтальному спрямуванні зовні біологічного захисту в середину робочої камери до прискорювача електронів, в зону спрямованого електронного опромінення, а звідти назовні, де коло порталу замикається. З зовнішнього боку робочої камери портал забезпечений механізмами для виконання вантажно-розвантажувальних і транспортних завдань. Портал додатково містить механізм перевертання оброблюваємих заготовок, а транспортерна лінія виконана як замкнений кільцевий конвейєр, несуча поверхня якого містить матеріал з ефективним атомним номером Zeф  26 для однобічного опро 5 59639 мінення. Спрацьовані або відбраковані вироби з бутилових гум, порізані, покришені або фрагментами укладаються на платформу і пересуваються на ній на електронно-променеву девулканізацію. Необхідну поглинуту дозу портал забезпечує як у один, так і у два чи більше проходів. Портал без зупинки або з визначеними зупинками виконує однобічне чи двобічне опромінення зразків гуми, він дає можливість електронно-променевим способом одержати девулканізат з будь-якими наперед завданими пластоеластичними властивостями. Пристрій-портал додатково містить засіб для перевантаження і направлення девулканізатів на рафінування. Портал, суміщений з стаціонарним прискорювачем електронів, які в купі складають електроннопроменевий портал (ЕПП), призначений для забезпечення перетворень вулканізатів бутилових гум на девулканізат. Для пояснення суті корисної моделі нижче наведено приклад конкретного виконання ЕПП для здійснення опромінення відроблених гумових виробів бутилвулканізатів і описано спосіб, який може бути реалізований за умови використання цього порталу. Приклад ілюструється кресленням, на якому схематично показано зазначений ЕПП. Креслення, що пояснює корисну модель, а також нижченаведені приклади використання порталу для його здійснення, ніяким чином не обмежують обсяг домагань, викладений у формулі, а тільки пояснюють суть корисної моделі. Прискорювач електронів 1 з розтрубом 2 при ширині вихідного вікна 1 м з діапазоном енергій 1-3 МеВ і потужності 100 кВт змонтований всередині робочої камери 3 має біологічний захист 4, в якому є два наскрізних отвори - лівий 5 і правий 6 і в кожному через них пролягають технологічні тунелі, що з'єднують між собою робочу камеру і прискорювач електронів з технологічним залом 7 та служать трасою по якій проходить шлях транспортерної лінії порталу 8. Портал спирається на колеса і переміщується на рейках. Він має ширину 1 м, по довжині його поділено на секції, які заповнюють зразками бутилових гум, монолітних або подрібнених фрагментів і пакетів фрагментів, що складаються з двох або більшої кількості шарів гумової сировини. Гума може бути укладена безпосередньо на портал або на піддони, які розміщуються на порталі. Верхня поверхня піддону, як і порталу, виготовлена з металу з ефективним атомним номером 26 і більше. Заготовлення вулканізату і формування відпра 6 цьованої гуми для опромінення ведеться на дільниці 9, де заготовки гуми складаються в накопичувачі 10. Разом з накопичувачем 10 функціонує вантажний устрій 11, який зв'язаний з порталом. Вантажний устрій забезпечує необхідну якість укладання заготовок і з тим рівномірність поглинутої ними дози опромінення. На виході з технологічного тунелю 6 портал з вантажем опиняється на зовнішній стороні опромінюючої установки де розташований перевантажувач опроміненої гуми 12, який служить для скидання девулканізату з порталу або ж піддону в приймальний відсік 13 з подальшим пересуванням піддону до дільниці заготовки. Механізм перевертання 14 - устрій для виконання процесу перевертання фрагменту гуми з моноліту або пакету фрагментів для двобічного опромінення, на 180° з одного боку заготовки на зворотній. На стадії одержання товарного продукту використовуються рафінувальні вальці 15 для видалення з девулканізату сторонніх домішок та нівелювання нерівномірності опромінення електроннопроменевого бутилрегенерату РБР. Вирішення задачі електронно-променевої девулканізації бутилових гум з урахуванням ефективного атомного номеру підкладки поверхні порталу або днища піддону, на яку накладаються заготовки фрагментів чи шматків нарізаної суцільної гуми, дозволяє збільшити продуктивність процесу виробництва девулканізату у варіанті однобічного опромінення до ~ 10 %, тобто застосування підкладок дозволяє довести продуктивність процесу одержання девулканізату до 70 %. Глибина ефективного проникнення прискорених електронів при двобічному опроміненні може зрости в 2,4 рази. При двохсторонньому опромінюванні, в порівнянні з однобічним, більш рівномірним стає опромінення матеріалу по товщині (7, с.34), а з ним і якість одержаного продукту. ЕПП діє у безперервному режимі. Корисна модель дає змогу збільшити вихід девулканізату, як при однобічному (10 %), так і двобічному опромінюванні гуми (10 %) без використання зовнішньої додаткової енергії. Запропонований пристрій електроннопроменевий портал ЕПП може бути використаний для багаторазового опромінення зразків із збереженням їх положення та місцезнаходження. Важливими галузями використання ЕПП може бути машинобудування, електронно-зварювальне виробництво, виробничі процеси з використанням технологій високих енергій, нанотехнологій. Таблиця 1 Властивості смоляних бутилрегенератів, одержаних різними способами Спосіб одержання регенерату Радіаційний (D=10 кГр) Водонейтральний М'якість, мм 2,1-3,2 2,5-3,3 Умовна міцність, МПа 6,0-10.0 4,5-6,5 Відносне подовження, % 350-500 340-500 7 59639 8 Таблиця 2 Фізико-механічні показники гум виробничого виготовлення Серійна безрегенератна 52,4 111 630 22 62 Найменування гум Дослідна з регенератом (10 мас.ч. РБР на 100 мас. ч. каучуку) 50 109 657 24 61 коеф. по опору розриву коеф. по відносному подовженню 48 годин при 160 °С: коеф. по опору розриву коеф. по відносному подовженню Витривалість при багатократному вигіну після старіння 0,83 0,60 0,88 0,70 0,55 0,60 0,60 0,70 48 годин при 160 °С, тис. циклів 300 346 Види випробувань Модуль при подовженні на 300 %, Мн/м 2 Опір розриву, Мн/м Відносне подовження, % Залишкове подовження, % Опір роздиранню, кн./м Опір старінню, Коефіцієнт теплового старіння, 12 годин при 160 °С 2 Таблиця 3 Характеристики бутилрегенератів смоляної вулканізації № Характеристики 1. Фізичні та хімічні характеристики: 1.1 Колір 3 1.2 Щільність, г/см Масова частка летючих речовин, %, не 1.3 більше 1.4 Масова частка золи, %, не більше Масова частка пом'якшувачів (ацето1.5 новий екстракт), %, не більше Масова частка 1.6 полімеру, % 1.7 Концентрація подвійних зв'язків, мол.% 1.8 Візкозиметрична молекулярна маса 2 В'язко-еластичні властивості: 2.1 В'язкість по Муні МБ-1+4,/100° С, у.о. 2.1 М'якість, мм 2.3 Еластичне відновлення, мм, не більше 2.4 Пластичність, у.о. (по ГОСТ 415-75) 3 Фізико-механічні показники*: Умовна міцність при розтягуванні, 3.1 МПа, не менше Відносне подовження при розриві, %, 3.2 не менше Регенерат Відомий прототип Запропонований Регенерат бутиловий ваРадіаційний бутил-регенерат, рочний Д=100 кГр чорний 1,1 0,5 (при 110 °С) 1,2 (при 150 °С) 7,0 4.0 20,0 6,0 52,0 0,7 4 8,5-9х10 40-60 25-45 2.1-3,3 1,5 0,5 4,0-7,0 4,9-5,0 350 350 * Вулканізати одержують з гумових сумішей, які містять в собі 10 мас.ч. феноло-формальдегідної смоли Амберол ST на 100 мас.ч. РБР. Режим вулканізації : 161 °С протягом 60 хвилин. 9 59639 Джерела інформації: 1. Блох Г.А., Тархов Г.В., Мелешевич А.П. Получение регенерата методом радиационной деструкции смоляних вулканизатов бутилкаучука. // Совещание по радиационному модифицированию полимеров. М.: Наука: - 1968. - С.7-8. 2. Тархов Г.В., Блох Г.А., Мелешевич А.П. Регенерация диафрагменных резин из бутилкаучука под влиянием ионизирующих излучений. // Химическая промышленность Украины. - 1969. - №2. С.20-21. 3. Опис до А.С.403690, М.Кл. С 08 б 13/38. Способ регенерации резин на основе бутилкаучука. Заявлено 26.XI.1971. 4. Опис до патенту Російської Федерації № Комп’ютерна верстка А. Крулевський 10 6 2136708, МРК СО8 J, 11/04, СО8 L 23:22 Способ регенерации резин на основе бутилкаучука. 10.09.1999. 5. Мелешевич А.П., Жихарев B.C., Блох Г.А., Калиниченко В.Н., Дроздовский В.Ф., Михайлова В.В. Радиационная регенерация резин на основе бутилкаучука. Нефтепереработка и нефтехимия. 1987. - Вып.32. - С. 18-21. 6. Telnov A.V., Zavyalov N.V., Khokhlov A.Yu., et al, Radiation Degradation of Spent Butyl Rubbers//Rad. Phys.Chem. - 2002. - 63. P.245-248 (прототип). 7. Иванов B.C. Радиационная химия полимеров. - Л.: Химия. 1988. - С.34,222. Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601