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1、 废旧轮胎生产胶粉、胶粉改性沥青以及再生胶的生产加工工艺及设备 二0一二年四月 目录 第一章 废旧轮胎生产胶粉的应用 4 1.1胶粉产品按领域分类的应用 4 1.2胶粉产品按粒径分类的应用 8 第二章 废旧轮胎生产胶粉的生产加工工艺及设备 10 2.1精细胶粉检测项目及技术指标 10 2.2目前常用生产精细胶粉方法 11 第三章 废旧轮胎生产胶粉改性沥青加工工艺及设备 18 3.1胶粉沥青的定义 18 3.2胶粉沥青的反应机理 18 3.3胶粉沥青的技术要点 18 3.4胶粉沥青原材料的
2、要求 19 3.5胶粉沥青技术指标 20 3.6胶粉沥青的性能优势 21 3.7胶粉沥青的制法 21 3.8胶粉沥青加工设备 22 3.9胶粉沥青使用注意事项 23 第四章 废旧轮胎生产再生胶的加工工艺及设备 25 4.1再生胶的应用 25 4.2硫化橡胶的再生机理 26 4.3再生胶的技术指标 27 4.4胶粉生产再生胶加工工艺 28 4.5细碎胶粉生产再生胶设备清单 32 4.6动态脱硫法 33 4.7应用再生胶需要注意事项 36 第五章 塑化胶粉 38 5.1塑化胶粉简介 38 5.2塑化胶粉的制备方法 38 5.3塑化胶粉的优缺点 39 第六章 结论
3、 40 本报告的主要内容包括废旧轮胎生产胶粉的应用，胶粉、胶粉改性沥青、再生胶及塑化胶粉的生产工艺及设备。 第一章 废旧轮胎生产胶粉的应用 1.1 胶粉产品按领域分类的应用 不同细度胶粉的应用范围概括起来可以分为两大领域：一是循环到橡胶工业作为原料用于制造各种橡胶制品，这其中可以直接用胶粉采取不同的工艺方法和配方制造橡胶制品，也可以与其他橡胶并用制造各种橡胶制品。经过细碎的胶粉也可应用到生产再生胶中，这也是废轮胎的一个重要应用方向。二是在非橡胶工业的其他更加广阔领域的应用，如公路工程、铁道系统、建筑工程、公用工程、农业以及其他聚合物材料共混改性等。这其中根据胶粉的不同级别和性质
4、决定其不同领域的应用。 1、橡胶工业领域 胶粉可以添加到橡胶原料中用于制造各种橡胶制品，节约橡胶原料，减少进口，从而达到降低橡胶制品成本和改善性能的双重效果。 一般来说，当未经处理的粗胶粉加入到橡胶制品中，会提高橡胶体系的粘度，降低拉伸强度，这些因素致使橡胶制品只能用于非技术场合，如地板材料、胶垫和鞋类。因此，对性能要求较高的橡胶制品，胶粉必须要有较小的粒度并经过活化处理。比如汽车用的斜交轮胎，经过对常温法和冷冻法生产的橡胶胶粉在这种轮胎中的应用研究结果表明，轮胎的性能发生如下变化：拉伸强度、耐磨性有小幅度下降，轮胎动态疲劳性能提高，生热性降低，对混炼工艺要求不变，提高基础效率，减少焦
5、烧，半成品尺寸稳定，对硫化性能无大影响，用于胎面、胎侧胶胶料，可节约一定的经济成本。 对于子午线轮胎，米其林公司已将10%的胶粉用于轮胎生产中，2000年已经装在Ford公司的汽车上，通过测试，表明这种轮胎能够满足当前的行驶安全性能要求。 2、非橡胶工业领域 （1）公路工程 胶粉改性沥青可用于沥青混凝土，应力吸收中间层、防水层和其他的路面结构功能层。交通部公路科学研究所早在2004年7月于北京召开了“废旧橡胶粉用于筑路的技术研究”课题鉴定。该课题采用干拌法施工。研究表明，胶粉改性沥青有显著的环保效益和经济效益，应用前景良好。 我国的公路建设，按交通运输十二五规划，高速公路网将达10.
6、8万公里。按此规划进行，未来十年，我国将会建成交通十分便捷的公路网。相关资料报道，每英里（1.6公里）4米宽的路面沥青层的标准厚度为50mm，需要消耗的废旧轮胎为2500条，可以预见，胶粉改性沥青将会有非常大的发展空间。 此外，在公路建设中胶粉还可以做斜坡固定和公路填充，斜坡地基通常有60:40的胶块和土混合组成，上面覆盖1.5 m的土。胶粉与PE并用还可以制作隔音板用于高速公路。 （2）建筑工业 建筑工业中胶粉主要用于防水卷材、隔音材料制品和改性水泥等方面。在目前的SBS防水卷材中都添加一定比例的橡胶粉；在建筑物墙体隔音材料中，可采用EPDM胶粉制备隔音制品；胶粉混合到水泥中用以生产建
7、筑材料，称为“橡胶水泥”，并已证明，含有10%胶粉的水泥混合物具有足够的强度和刚性以代替传统水泥，可用于制造桥梁覆盖层、人行道等。 （3）铁道工程 目前铁道用的是混凝土枕木，缺乏弹性，减震性能差，噪音大、列车震动严重，为解决这一问题，必须采用有弹性、减震性能好的枕木。而美国、加拿大、日本等国已经采用废旧橡胶粉制作铁轨枕木，其弹性好，减震效果优良，噪音也很低。废橡胶塑料制复合型铁路枕木技术是利用废橡胶和废塑料机械共混，制得性能优良的热塑性弹性体，从而以该弹性体作为枕木的外壳，强化水泥做的芯，经过特殊加工工艺，制得兼有木制铁道枕木和混凝土铁道枕木的优点。 （4）公用工程 在该领域中，胶粉主
8、要用于运动场覆盖层、跑道、互锁橡胶地砖、地毯衬里、防滑胶垫以及铺装材料。这些胶粉制品广泛用于体育场、飞机场、托儿所、幼儿园、居住小区活动空间、超级市场、工厂及办公楼的人行道及救生艇甲板的覆盖层等方面。 其制造方法通常有两种，一是与其它高分子材料并用；另一种是采用胶黏剂法。所用胶黏剂的品种依据粘合强度、污染程度和成本等因素进行选择。 （5）农业 主要用于制造滴灌管生产的原材料，这种胶管通常用70%的胶粉和30%的PE组成，采用挤出工艺制成具有多孔渗水的滴灌胶管（也称泛水胶管）。再一种重要产品就是用于饲养场的畜栏垫，该产品可减少动物在水泥地上的擦伤危险，还可以减少50%的草垫。 （6）塑料
9、改性 胶粉和热塑性树脂共混改性，实质上是橡胶与塑料并用，随着橡胶/胶粉的种类和配比不同，可以制造多种共混体系，即具有不同特性的新型材料。一般来说，胶粉可填充所有的热塑性树脂，但研究较多的是PE、PP、PS、PVC、CPE和ABS树脂等。掺用胶粉的热塑性树脂，可采用模压、层压、压延和挤出等工艺加工成各种制品。 （7）热塑性弹性体改性 热塑性弹性体是指在常温下具有橡胶弹性，高温下又能塑化成型的材料。这类聚合物材料兼有塑料和橡胶的特点，导致该特性的原因是，这类聚合物具有特定的微观结构，即大分子链中显示橡胶弹性的链段称为“橡胶段（软段）”，而约束成分则称为“塑料段（硬段）”。而约束成分聚集起来形
10、成交联的范围，称之为“物理交联区域”。这些无数的物理交联区域分散在周围大量的橡胶弹性链段之中，导致其具有上述特性。硫化橡胶粉可以与上述各种热塑性弹性体共混改性，制备具有特定性能的材料，并进一步加工成聚合物产品。 1.2 胶粉产品按粒径分类的应用 胶粉的细度（或称为“粒径”或“粒度”）决定着胶粉的性能和用途。粒度愈小，胶粉的性能愈会得到改善和提高，但是成本也会随之增长，反之粒度愈大，性能也跟着下滑，掺用和代用效果也愈差。目前，以粒子细度30目-40目左右的粗胶粉最为经济，使用面也最广，既可以作为再生胶的原料，又可以直接利用，同时还可以活化、改性，制成活化胶粉或者改性胶粉。以下为不同粒径的胶粉
11、在不同领域的具体应用。 1、5-10目 跑道、学校运动场、花园小道、保龄球场、人行道、橡胶地板砖、防静电地板砖、人造草坪、游乐场、人造草足球场、幼儿园运动场地、娱乐场、网球及篮球场。 2、10-20目 橡胶地砖、塑胶跑道、草坪石英砂、网球场、排球场、高尔夫球场、飞机场、篮球场与休闲娱乐场，EPDM安全地垫、健身房地垫、各类球场地垫。 3、30目 绝缘胶材、防水用料、防震、垫圈、屋顶和墙的防水卷材、改性沥青添加剂、再生胶、家畜草垫、挡泥板、多功能垫、马棚垫。 4、40目 再生胶、防水卷材、改性沥青添加剂、地毯衬垫、枕木、橡胶板、家畜草垫，橡胶止水带、闸门止水带、支座、密封条、缓冲
12、器、刹车闸衬套、排水管、手套、橡皮筋、松紧带、屋顶招牌、卫生泵、墙角胶、车轮定位器、抽沙泵胶垫、挡泥板、多功能垫、马棚垫、阻燃材料、隔音材料、橡塑胶底、窗用密封胶条等橡胶制品及农业用橡胶制品。 5、60目 枕木、橡胶板、防水卷材、再生胶、轮胎内垫、汽车车身底封、防水圈、橡胶杂件及替代原生胶制作橡胶制品。 6、80目 改性沥青添加剂、再生胶、防水卷材、大小轮胎添加剂、枕木、减速路拱，密封条、缓冲器、发泡胶、珍珠棉垫、橡胶活塞、刹车闸衬套等橡胶制品。 7、100目 汽车斜交胎辅助料、制鞋专用填料、运动器材轮胎。 8、120目 保温材料塑管添加剂、汽车斜交胎辅助料、汽车翻新外垫、制鞋
13、专用填料、化工密封胶、各种橡胶渗合剂。 9、200目 建材涂料、汽车轮胎、替代生胶制作各种橡胶制品。 第二章 废旧轮胎生产胶粉的生产加工工艺及设备 2.1 精细胶粉检测项目及技术指标 精细胶粉检测项目及技术指标如表1所示： 表1精细胶粉检测项目及技术指标 检测项目 技术指标 试验方法 细度 目数 ≤120 GB/T 5330 平均粒径(µm) ≤600 GB/T 5330 外观 硫化橡胶粉应质地均匀，不得含有目测可见的木屑、金属、砂砾、玻璃等非橡胶组分。 拉伸强度(MPa) ≥15 GB/T 528-1998 扯断伸长率(
14、) ≥500 GB/T 528-1998 丙酮抽出物(%) ≤10 GB/T 3516-2006 灰分(%) ≤8 GB/T 4498-1997 铁含量(%) ≤0.03 GB/T 11201-2002 纤维含量(%) ≤0.5 GB/T 19208-2008 加热减量(%) ≤1.0 GB/T 19208-2008 橡胶烃的含量（%） ≥42 GB/T 14837-1993 炭黑的含量（%） ≥26 GB/T 14837-1993 体积密度（g/dm3） ≤550 GB/T 14853.1-2002 2.2 目前常用生产精细胶粉方法
15、 精细胶粉的生产方法大致可以分为常温机械粉碎法、常温湿法粉碎法和低温粉碎法这三种。 2.2.1 常温机械粉碎法 常温粉碎法一般是指在常温或略高于常温的温度下通过机械作用粉碎橡胶制成胶粉的一种粉碎法。其粉碎原理是通过机械剪切力的作用对橡胶进行挤压、碾磨、剪切和撕拉从而将其切断和压碎的。其主要工艺为：先利用剪切力在常温状态下将废旧橡胶破碎成50 mm×50 mm左右的胶块，然后用粗碎机将它们粉碎成20 mm×20 mm左右的胶粒，同时用磁选机和分选机分离出胶粒中的钢丝和纤维，最后用细碎机将这些胶粒进一步磨碎制成150µm（100目）-425µm（40目）的胶粉，但用该法真正得到的180 µm
16、80目）以下的细粉很少，且橡胶在常温研磨中容易炭化，质量不高。近几年我国也积极开展了常温粉碎法的研究，研制出一种磨盘式粉碎机。该设备的优点是结构简单紧凑，粉碎细度也很好。 一、常温法生产精细胶粉的工艺流程 常温法生产精细胶粉工艺流程如图1所示： 胶块破碎机 轮胎拉丝机 轮胎切口机 废旧轮胎 纤维 一级磁选机 细碎机 纤维分离器 中碎机 钢丝 分选机 储料箱 二级磁选机 橡胶磨粉机 钢丝 胶粉包装机 检验入库 直线振动筛 图1 常温法生产精细胶粉工艺流程 二、常温法制备精细胶粉主要生产设备 1、
17、设备选择要求 （1）设备性能参数要求：能够生产40目-120目之间橡胶粒度，符合《硫化胶粉》GB/T19208-2008橡胶胶粉质量标准。 （2）主要设备选型：主要设备选型原则为尽量选择技术先进、成熟的设备，以符合环保、节能要求的低噪音、低耗能设备。 2、胶粉生产线具体设备配置 根据工艺路线确定具体生产设备配置如下： （1）轮胎（钢丝）截断机：将轮胎口的钢丝截断。 （2）轮胎拉丝机：将截断后的轮胎口钢丝用液压装置勾拉出来。 （3）轮胎破碎机：将已经割下轮胎口钢丝的整条轮胎破碎至50mm以下的橡胶块。 （4）橡胶粗碎机：将经轮胎破碎机破碎的橡胶块破碎至6mm-12mm更小的胶块。
18、 （5）振动筛：筛选出经橡胶粗碎机破碎的6mm-12mm更小的橡胶块，大于此标准的橡胶块循环破碎。 （6）磁选机：从橡胶粗碎机下料口经振动筛出来的产品有：橡胶颗粒、钢丝、纤维，磁选机用于彻底除去产品中的钢丝。 （7）橡胶细碎机：将橡胶细碎机出来的6mm-12mm胶粒粉碎成1mm-3mm的细小橡胶颗粒。 （8）橡胶研磨机：将橡胶细碎机出来的橡胶颗粒研磨成30目-120目的胶粉。 （9）分选机：将橡胶胶粉颗粒与纤维分离，将胶粉按不同粒径进行分级，分选出30目-120目的橡胶胶粉。 （10）胶粉定量装袋机：能根据客户需要实现胶粉的定量装袋包装。 三、常温生产精细胶粉设备清单 常温法生
19、产精细胶粉的设备清单如表2所示： 表2 常温生产精细胶粉主要设备清单 序号 型号 设备名称 数量(台) 单机功率 (kw) 设备简介 1 GQC350 轮胎切口机 1 5.5 常温下将轮胎胎唇内的钢圈裁断 2 LSJ1250 双钩轮胎拉丝机 1 11 常温下将废旧轮胎胎唇内的钢丝拉出 3 PSJ1200 轮胎破碎机 1 74 将废旧轮胎破碎成50 mm ×50mm左右的胶块 4 PSJ500 轮胎粗碎机 2 37 将小于或等于50 mm×50mm的橡胶块碎成25 mm×25mm左右的胶块 5 XJZ500-900 轮胎中碎机
20、 2 55 将粗碎机加工出的胶块粉碎至6mm-12mm胶粒 6 LCCX 1100 励磁磁选机 2 2 分离橡胶中的废旧钢丝 7 FLQ500 纤维胶粒分离器 2 7.5 采用负压悬浮方式从胶粒中分离出纤维 8 XJX500-900 橡胶细碎机 2 37 将中碎机加工出的6mm-12mm胶粒粉碎成1mm-4mm胶粒 10 QQWF 60 气流分选机 2 15 利用空气悬浮原理将混合物粉状物料分离为轻、重两部分 11 ZXS-10/25 直线振动筛 2 1.1 对纤维胶粒的混合物进行筛选 12 XJFS-280 橡胶研磨
21、机 6 30 将10目-20目的胶粒一次性粉碎成40目左右的胶粉 13 滤芯除尘器 1 净化生产过程中的粉尘 14 SZ2001P 自动计量装袋机 2 4 物料自动分装 （注：设备清单仅为参考，实际生产设备需要考察决定） 2.2.2 常温湿法粉碎法 常温湿法粉碎法是把粗胶粉放入定量的化学溶剂中溶胀，软化后用常温粉碎机细碎，除去溶剂后得到精细胶粉。此法由于化学溶剂价格昂贵，生产成本高，很难形成大规模生产，溶剂的回收较难，且对环境和胶粉的物理性能影响较大。 2.2.3 低温粉碎法 低温粉碎法是通过制冷介质将橡胶冷冻至玻璃化温度以下，在低温条件下制备胶粉
22、的一种方法。按工艺可分为两种：一种是低温粉碎工艺，另一种是常温和低温相并用的粉碎工艺。 1、低温粉碎工艺 该法是利用液氮作为冷冻剂，在轮胎解剖机上将轮胎的胎圈部位切下，同时将胎面分割成2-3小块，置于冷冻装置内，然后用锥式或磨盘式粉碎机粉碎，从而得到胶粉。 2、常温、低温并用粉碎法 该法是先在常温下将废旧轮胎经过粗碎处理后，得到25 mm的胶块，再进入以液氮为冷冻媒质冷冻室冷冻，经三级粉碎，分级分离部分钢丝和纤维，得到粗胶粉。再将粗胶粉输送至液氮冷冻装置中，使废旧橡胶制品冷至脆化温度以下，在低温研磨机中研磨后，作进一步净化处理，筛分得到45µm-300 µm的精细胶粉。 国外的低温法
23、处理废旧轮胎起步较早，在1948年已经实现工业化，由于受橡胶只有冷冻至脆化温度才能达到细碎的目的传统观点影响，普遍采用液氮冷冻工艺。但是液氮的市场价格比较高，这也制约了这一工艺的广泛推广。而从我国的国情和现状出发，国内已经研发出了利用空气涡轮制冷法生产精细胶粉的生产工艺，这有利于生产出80目以上的更细胶粉。空气涡轮制冷法工艺流程如图2所示： 空气压缩机 胶粒冷冻室 除油干燥装置 后冷却器 负荷压气机 回冷换热器 涡轮膨胀机 低温粉碎机 图2 空气涡轮制冷工艺流程图 空气涡轮制冷原理为来自负荷压气机的空气进入空气压缩机增压，经降温、净化、干燥处理后进入
24、回冷换热器进一步降低温度，随后送入涡轮膨胀机进行膨胀制冷，空气温度可降至-100℃以下，将此低温空气送入胶粒冷冻室和低温粉碎机与胶粒换热，使胶粒硬化而粉碎。换热后的空气温度仍很低，为了充分利用这部分冷量，把它引入回冷换热器作为冷源来冷却进入涡轮膨胀机的空气，使系统温降能力大大提高，形成良性循环。最后，空气经负荷压气机进入空气压缩机，整个系统形成一个闭式循环。 2.2.4 本公司工艺选择 公司工作人员经过查阅、分析大量资料及实地考察，研究了国内一些现有的胶粉生产工艺及设备，目前初步决定采用常温法生产精细胶粉工艺。该工艺比较成熟、经济、自动化程度较高，也是最符合我公司现状及需求的生产工艺。
25、从未来发展的角度来看，如果我们想生产出目数更高，粒径更小的橡胶胶粉，利用常、低温并用粉碎工艺，采用空气涡轮制冷的方法也许是一个比较好的选择。 第三章 废旧轮胎生产胶粉改性沥青加工工艺及设备 3.1 胶粉沥青的定义 胶粉沥青是首先把废旧轮胎通过常温法粉碎制成胶粉，然后以这种橡胶粉粒作为改性剂，在高温（180℃以上）与基质沥青充分拌合，并且经过充分溶胀反应后形成的一种新型改性沥青胶结材料。 3.2 胶粉沥青的反应机理 橡胶粉加入基质沥青中，在高温搅拌下反应，橡胶粉在反应过程中不发生裂解，只是吸收基质沥青中轻质组分，一方面提高
26、了沥青质的浓度，从而直接改善基质沥青性能，另一方面橡胶与沥青充分复合形成新型胶结料，胶结料最终表现出橡胶的物理、力学和化学性能。 3.3 胶粉沥青的技术要点 根据美国材料与测试协会ASTM D8-88中的要求，合格的橡胶沥青必须符合以下标准： 1、胶粉含量 轮胎橡胶粉的添加量必须占橡胶沥青质量的15%以上。 2、反应时间 轮胎橡胶粉与基质沥青的溶胀反应时间必须在45min以上。 3、温度控制 与轮胎胶粉接触时的基质沥青温度需达到180℃，且在溶胀反应过程中温度应高于180℃。 4、材料特性 通过溶胀反应形成的橡胶沥青必须带有硫化橡胶的高粘和高弹性。 3.4 胶粉沥青原材料
27、的要求 1、橡胶粉的质量 需使用轮胎制成的橡胶粉，不能使用其它橡胶制品制成的橡胶粉。由于轮胎中含有石油的提炼物，而沥青是石油蒸馏后的残渣，轮胎胶粉与沥青之间的相互关系，促使他们在反应过程中分子间产生较强的活跃性并相互吸引。 2、橡胶粉的生产 必须使用常温粉碎法生产，即是通过外力拉扯使其断裂，断裂表面为不平状，类似于“触角”。这些“触角”通过吸收沥青中的轻质组分后膨胀，当胶粉的掺量达到一定数量后，这些膨胀后的“触角”即可连接在一起。 3、橡胶粉的添加量 沥青中橡胶粉的含量必须在15%以上，溶胀后，橡胶颗粒的体积比重在30%-40%左右，这样橡胶粉通过溶胀吸收后膨胀，胶粉的“触角”之间
28、才能相互连结从而形成稳定的立体“空间网络”结构。 4、橡胶粉的细度 使用20目-60目的橡胶粉，橡胶粉在沥青中以物理反应为主，实践证明，橡胶粉要在橡胶沥青中形成稳定的“骨架”作用，20目-60目橡胶粉较为合适。 5、基质沥青 符合国家规范标准的70#或90#沥青。 3.5 胶粉沥青技术指标 橡胶沥青技术指标如表3所示： 表3 橡胶沥青检测项目及技术指标 检测项目 技术指标 试验方法 热区 ARB-1 温区 ARB-2 寒区 ARB-3 最高月平均温度/℃ ＞38 26-38 ＜26 美国标准（FHWA-
29、SA-92- 002） 最低月平均温度/℃ ＞0 ﹣12-0 ＜﹣12 黏度175℃/ Pa·s 100-400 100-400 100-400 针入度 25℃，100 g，5s，(0.1 mm) 25-75 50-100 75-150 4℃，200 g，60 s，(0.1 mm) ＞15 ＞25 ＞40 软化点（℃） ＞54 ＞49 ＞43 弹性恢复，25℃（%） ＞20 ＞20 ＞20 延度4℃，1 cm/min，（%） ＞5 ＞10 ＞20 TFOT（薄膜加热试验）后（163℃，5 h） 针入度比4℃（%） ＞7
30、5 ＞75 ＞75 延度4℃， 1 cm/min，（%） ＞50 ＞50 ＞50 3.6 胶粉沥青的性能优势 胶粉沥青具有较为全面的性能优势，与其它改性沥青在高温稳定性、低温柔韧性能、抗老化性能、抗疲劳性能、抗水损坏性能等方面有着较为明显的提高，特别是高温稳定性、低温性能等方面尤为突出。 1、高温性能 轮胎橡胶粉加入基质沥青中后，能大大的提高基质沥青的粘度，从而明显的提高胶粉沥青的抗高温变形能力，胶粉沥青与基质沥青相比，在60℃条件下，旋转粘度提高13倍，针入度降低约15，软化点提高15℃。 2、低温性能 低温性能包括低温脆性与低温抗裂性两个方面。轮胎橡胶粉的加入
31、导致沥青低温脆性降低，而增加了橡胶的低温柔顺性，其低温断裂形变能力比基质沥青提高将近7倍。 3、抗老化性能 在橡胶轮胎的生产过程中，加入了大量的防老剂，包括抗氧剂、热稳定剂、变价金属抑制剂和紫外线吸收剂等物质，所以加入橡胶粉后形成的胶粉沥青具有较强的抗老化性能。 3.7 胶粉沥青的制法 利用废旧轮胎胶粉改性沥青，其制法和加工工艺与SBS改性沥青的基本相同，就目前来说，其制法主要分为干法和湿法两种。 1、干法 将剂量为沥青混合料总量的2%-3%的胶粉喷入正在搅拌的沥青拌和锅中，搅拌20分钟左右即成为胶粉改性沥青混合料。而采用脱硫的橡胶粉制成的改性沥青混合料铺路，效果更好。国外也采用粒
32、径为6mm的胶粒与砂子、石料和沥青混合搅拌制成混合料摊铺在公路的底层和中层，这样做一方面可消耗大量的废轮胎，另一方面还可增加路面的弹性，同时可起到一定的减震作用。但是干法制成的改性沥青只适用于摊铺于公路的底层和中层，而不适宜摊铺在面层，因为干法制成的改性沥青对温度的敏感性改性不大，面层需用湿法改性沥青。 2、湿法 将精细胶粉或活化胶粉、脱硫胶粉按配合剂量投入180-200℃的沥青中，其方法是在搅拌沥青时缓慢添加胶粉，搅拌30min-60min后，再加入胶体磨或高速剪切乳化机中加工处理，其质量达到规定的标准时，即可制成高质量的胶粉改性沥青。胶粉用量一般为沥青总量的10%-20%，当改性沥青用
33、于应力吸收膜时，胶粉的用量可高达25%-35%。改性沥青的性能与胶粉的粒径关系密切，粒径越小分布越均匀，其性能优良，而且不易离析，有利于泵送。有人用自制的80目活化胶粉按15%的剂量与180℃-200℃的AH-70重交沥青混合，再经高速剪切乳化机加工，其软化点可达到61℃以上，此项指标已达到了我国交通部批准的《公路改性沥青路面施工技术规范》JTJ036-1998中SBS改性沥青1-D的规定。 3.8 胶粉沥青加工设备 1、胶粉沥青的加工工艺流程 胶粉沥青的加工工艺流程如图3所示： 胶粉称量装置 混合罐高速搅拌 沥青储存罐170℃ 快速升温罐换热 反应釜搅拌并保温
34、 橡胶沥青储存罐 图3 胶粉沥青的加工工艺流程 2、胶粉沥青加工设备 （1）胶体磨 该设备主要由研磨搅拌系统、改性剂添加系统、沥青输送系统、加热保温系统、控制系统、称量系统以及成品储存罐等组成。 （2）高速剪切混合乳化机 除了胶体磨以外，高速剪切混合乳化机也常用于胶粉沥青的生产。其主要部件为剪切搅拌器，由带孔的定子和转子组成，加工温度一般为160℃-200℃。当电机开动后，在剪切头的下方形成一个真空区，改性剂和沥青的混合物被吸入，通过定子上的小孔将改性剂强迫剪碎并分散在沥青基质中，同时使粉碎的流体介质形成高速液流。在上面可以设定一个回流板，调整剪切器的转速可以控制流体介质
35、的上升高度。通常情况下，高速剪切器的转速可达7000-8000r/min。 3.9 胶粉沥青使用注意事项 1、胶粉沥青的使用时间 胶粉沥青在使用过程中，粘度会随着存储时间的延长而下降。这主要是因为刚生产的橡胶沥青成品中橡胶胶粉已形成了相对稳定的“骨架”和相互连接的网络结构，如果存储的时间过长，则橡胶粉将受重力作用产生沉淀离析，从而导致粘度降低，故建议胶粉沥青成品应在4小时内使用。 2、胶粉沥青的使用粘度 胶粉沥青的粘度会随着橡胶粉添加量的增加而粘度增大，在考虑粘度满足要求的同时，还必须兼顾考虑施工机具的最佳施工条件，最好把粘度控制在0.2-0.3kPa·s（177℃）之间，可以使施工
36、机具的各部件发挥到最佳工作状态。 第四章 废旧轮胎生产再生胶的加工工艺及设备 4.1 再生胶的应用 4.1.1 再生胶的优、缺点 1、优点 （1）有良好的塑性，易与生胶和配合剂混合，节省工时，降低动力消耗。 （2）收缩性好，能使制品有平滑的表面和较为准确的尺寸。 （3）流动性好，易于制作成型。 （4）耐老化性能好，能够改善橡胶制品的耐自然老化性能。 （5）耐热、耐油以及耐酸碱性能较好。 （6）硫化速度快，耐焦烧性能好。 2、缺点 （1）弹性差，再生胶是由弹性硫化胶经加工处理后得到的塑性材料，本身具有塑性好，弹性差的特点，再
37、硫化后也不能恢复到原来的弹性水平。所以再制备一些弹性好的产品是，尽量少用或者不用再生胶而改用胶粉。 （2）曲挠龟裂性差，再生胶本身的耐曲挠龟裂性差，这是由于废硫化胶再生后其分子内的结构力减弱所导致。 （3）耐撕裂性差，影响胶料撕裂性能的因素较多，如配合剂分散不均，制成的橡胶制品不仅物理机械性能低，耐老化性差，而且耐撕裂性也弱。再生胶在脱硫过程中，由于搅拌不均等因素导致的再生剂分散不均等原因，是会导致再生胶的耐撕裂性能较弱。 4.1.2 再生胶的应用 再生胶的应用有单用和并用两种形式，并用中有与天然橡胶或合成橡胶合用的情况，具体的应用有以下几种： 1、天然橡胶+再生胶； 2、合成橡胶
38、再生胶； 3、天然橡胶+合成橡胶+再生胶； 4、再生胶单用。 随着橡胶工业和其他工业的发展，再生胶目前已在轮胎、胶管、输送带、自行车轮胎、胶板的方面大量应用，除此橡胶工业方面的应用外，还在一些非橡胶工业，如建筑材料方面的油毡、卷材、密封胶等领域的应用也较为广泛。 4.2 硫化橡胶的再生机理 橡胶是线状直链高分子聚合物塑性体，其分子量为10万-100万，它通过与硫黄等物质在一定条件下进行化学反应，形成网状三维结构形态的无规则高分子弹性体，即硫化橡胶。因此，要想用再生的方法使硫化橡胶再回到线性、具有塑性结构的高分子材料，首先必须想办法切断已经形成的牢固的以硫键为主的交联网点，即再生胶生
39、产过程中所必须进行的“脱硫”工艺。 脱硫工艺并不是将硫黄从橡胶中脱掉（实际上硫黄仍然如数残留于橡胶中），而是硫键交联网点的断裂。脱硫实际上是一个极其复杂的变化过程。具体要从橡胶在硫化之后在交联网点上形成的一硫化物、二硫化物以及多硫化物三种硫键形态来进行分级处理，而橡胶再生的目的就是把硫化橡胶通过物理和化学手段，将橡胶中的多硫化物转化为二硫化物，二硫化物再转化为一硫化物，然后再将一硫化物切断，促其成为具有塑性的再生橡胶。 硫化橡胶的脱硫程度，主要是由化学和物理两个方面的因素确定的。在化学反应方面，可以通过高温、高压来促使交联网点发生变化，并通过添加化学再生剂进一步加快交联网点断裂的速度。在物
40、理机械方面，主要是通过高挤压、高剪切造成交联网点切断。而添加油料则可加速橡胶膨润、脱硫塑化的过程。因此，对橡胶再生而言，粉碎设备的选型，胶粉粒径的选择，脱硫设备、温度、压力、时间的选取，以及油料、再生剂种类和数量的选择，物料的静态、动态等，都是使硫化橡胶达到最佳脱硫状态的关键所在。 4.3 再生胶的技术指标 再生胶的技术指标如表4所示： 表4 再生胶检测项目及技术指标 检测项目 技术指标 试验方法 密度/（g/cm3） ≤1.30 GB/T 533-2008 门尼粘度ML（1＋4）100℃ ≤85.00 GB/T 13460-2003 水分的质量分数/％ ≤1.20
41、 GB/T 13460-2003 丙酮抽出物的质量分数/％ ≤25.00 GB/T 3516-2006 灰分的质量分数/％ ≤15.00 GB/T 4498-1997 拉伸强度/％ ≥6.00 GB/T 528-1998 扯断伸长率/％ ≤390 GB/T 528-1998 4.4 胶粉生产再生胶加工工艺 胶粉生产再生胶加工工艺流程如图4所示： 分选 活化剂 过筛 经细碎过的胶粉 分选、磁选 回炼 滤胶 捏炼 脱硫 入库 检验 出片 精炼 图4 胶粉生产再生胶加工工艺流程图 胶粉生产再生胶加工工艺简介如
42、下： 1、细碎 经粗碎合格的胶粒，经输送器经过风选机和磁选机装置除去纤维和钢丝，再送到光辊粉碎机进行细碎。光辊粉碎机的辊距控制在1mm左右，粉碎后的胶粒粒径应小于1mm。细碎的胶粉再经过风选机和磁选机出去纤维和钢丝。 2、风选 细碎合格的胶粉，有输送器送入旋风分离器进行分离，把纤维从胶粉中进一步分出，然后由风机把胶粉送到胶粉仓准备进行过筛。 3、过筛 筛的形式分多层筛和单层筛，两种筛一般由电动机曲柄轴做往复运动，习惯称为振动筛。筛网要求:外胎类：26目-32目，胶鞋类和杂质类:24目-28目。过筛时仍有部分纤维与胶粉分离，合格的胶粉从筛网漏下，不合格的胶粉单独收集，再循环至细碎机进
43、行粉碎。一般合格的胶粉细度要求：外胎类粒径为：0.8mm-1mm，胶鞋类和杂质类粒径为0.9 mm-1.1mm。筛选合格的胶粉由风机送入贮粉仓备用。分离出的纤维和金属杂质分别贮存，以副产品进行处理。 4、分选 将合格的胶粉按生产再生胶质量要求不同进行分级分类，如按胶粉原料不同、粒径大小等进行分类。 5、添加活化剂 活化剂是在脱硫过程中，能加速脱硫过程的物质，使用活化剂可以大幅度缩短脱硫时间，改善再生胶工艺性能，减少软化剂用量，提高再生胶产品质量。活化剂在高温下产生的自由基与橡胶分子的自由基相结合，阻止橡胶分子断链后的再聚合。活化剂种类较多，有硫酚类、硫酚锌盐类、芳香二硫化物类等。我国大
44、多用芳香二硫化物类活化剂。如活化剂463，化学名称是2，2'-二硫代双（4,4-二叔丁基-3-甲基苯酚）。 6、添加软化剂 在脱硫过程中使用软化剂的主要作用是渗透膨胀作用，其成分一般较为复杂，其中低沸点物在脱硫过程中能渗透到橡胶分子中，由于受热而膨胀，使得橡胶分子链之间的作用力减弱，有助于断链。同时增大分子间的距离，降低已被脱硫的橡胶分子再次结构化的可能。 7、脱硫 脱硫是生产再生胶过程中一个重要环节，是影响再生胶产品质量的一个关键工序。脱硫不是把硫黄从橡胶分子中脱出来，而是通过加热、氧化和再生剂等化学的和物理的加工处理作用，使硫化橡胶中的C-S-C交联键断裂，破坏其分子的网状结构，使
45、其发生降解，导致硫化橡胶从弹性状态变成塑性状态，以利于后期加工处理。 脱硫的关键是脱硫配方，脱硫配方是关系到再生胶脱硫效果好坏和后期加工难易程度的一个关键技术。对于制定脱硫配方，要根据胶粉的种类、脱硫的工艺条件、后期机械加工条件的综合因素，选择适宜的软化剂、活化剂品种以及用量。脱硫配方由胶粉、软化剂和活化剂组成。 硫化橡胶脱硫再生方法归纳起来有以下五种。本报告选取了工艺比较先进、污染小、经济适用、脱硫效果好的动态脱硫法，在4.6章节进行详细介绍。 （1）直接蒸馏法，如静态、动态油法。 （2）蒸煮法，如水油法、碱法、中性法（即在再生过程中加入氯化锌溶解纤维的方法）。 （
46、3）机械法，如快速搅拌法、开炼机或密炼机法、螺杆挤出法等。 （4）化学法，用化学溶剂使胶料浸润、膨胀。在高温下制成液体或半液体再生胶。 （5）物理法，微波处理法、超声波法等。 8、捏炼 经过脱硫后的胶料具有较低的可塑性，为提高其塑性必须进行捏炼。捏炼有以下两种方法： （1）薄通连续捏炼：即将2-3台开炼机排成机组，辊筒辊距定为1mm，辊温控制在70℃以下。捏炼时胶料通过第一台机器后，有刮刀从后辊刮下落于输送带上，送至第二台机器进行薄通，依次进行，可以达到捏炼的目的。 （2）单机自动翻料捏炼：在同一台开炼机上装上自动翻料装置，辊距为1 mm-2mm，辊温控制在70℃
47、以下。胶料通过辊筒后落在翻料输送带上，由翻料装置将胶料重新返回开炼机上进行多次反复捏炼。操作时间一般为10min左右。 9、滤胶 滤胶的目的是为了清除胶料中的杂质，尤其是金属杂质，以提高胶料的纯度，保证胶料质量。使用的设备为滤胶机，滤胶机内有螺杆，外有夹套，夹套中通入蒸汽，机头温度控制在80℃-100℃，机身温度为50℃-60℃。操作时将已经捏炼的胶料卷成小卷放入滤胶机的入料口，（胶料温度要保证在50℃以上），在滤胶机中胶料由螺杆推向机头部位，机头装有双层滤网，外层为8目，内层为24目-30目，胶料通过机头时，杂质被滤网挡住，胶料成圆条状被挤出，让后进下道工序进行回炼。 10、回炼 将
48、滤胶后的胶条送到开炼机上进行压炼。辊距1 mm -1.5mm，辊温控制在70摄氏度以下回炼数次，使得胶料可塑度达到0.3-0.4。 11、精炼 该工序使用的设备是精炼剂。精炼的目的有两点：一是精炼机转速快，利用剪切力使胶料的分子进一步断裂；二是精炼机辊筒成腰鼓状，在小辊距下能碾碎胶料中尚未完全脱硫的硬颗粒，或将这种颗粒排到辊筒两端清除。精炼机是再生胶专用设备，外形与开炼机一样，只是辊筒直径中间稍大，转速比较快。一般辊距控制在0.2 mm-0.4mm，辊温控制在90℃以下，辊温过高或者胶片过薄都易使胶料性能下降，尤其辊温对再生胶产品质量影响较大。 12、出片 从精炼机上下来的薄胶片，应该
49、卷在一个标有厂名、品种、日期等标注的转轴上，通过计次数或控制重量，有自动切割刀将胶片割开取下，即为再生胶成品。然后将大小一致，重量相近的成品，涂上隔离剂存放。等待检验入库。 13、检验 检验标准：再生橡胶产品质量应按照国家标准GB/T 13460-92所规定的内容进行检验。 4.5 细碎胶粉生产再生胶设备清单 细碎胶粉生产再生胶设备清单如表5所示： 表5 细碎胶粉生产再生胶设备清单 序号 设备名称 规格型号 产能 1 动态脱硫罐 DTG-Φ1400x3400A 容积6m³ 2 破胶机 XKP-450A/B 1000 kg/h 3 精炼机 XKJ-
50、400A/B、XKJ-480A/B 一次投料55-60 kg/h 4 橡胶加压式密闭混炼机 X(S)N-200×30 5 橡胶滤胶机 XJL-150 6 开放式炼胶机 X(S)K550 一次投料50-60 kg/h （注：设备清单仅为参考，实际生产设备需要考察决定） 4.6 动态脱硫法 4.6.1 脱硫工艺选择 随着橡胶制品的产量增加，一般橡胶制品中都会掺用一定比例的合成橡胶，这就使得废旧橡胶制品原料发生变化，我们收购的废旧轮胎所生产的胶粉产品中必定含有一定比例的合成橡胶，以这些胶粉为原料生产再生胶，在胶粉脱硫工艺方面需要做出最适宜的生产工艺选择。结合
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