MINUTA

STUDIU PRIVIND PRELUCRAREA I VALORIFICAREA DEEURILOR DIN CAUCIUCCapitolul I.

Stadiul actual al prelucrrii i valorificrii deeurilor din cauciuc

1.Reciclarea i neutralizarea deeurilor

Recuperarea i reutilizarea resurselor reciclabile reprezint mijloace de soluionare a contradiciei dintre cerinele procesului de cretere economic i caracterul restrictiv al resurselor. S-a constatat c reciclarea este practicat n mare parte doar n rile dezvoltate deoarece procesul de reciclare i valorificare necesit tehnologii i cheltuieli.

Reciclarea este un concept al secolului XX i a aprut ca una din posibilitile de a limita risipa i de a utiliza mai eficient resursele. A devenit din ce n ce mai clar c industrializarea i creterea susinut a populaiei au condus la consumarea unor cantiti de resurse din ce n ce mai mari.

n domeniul reciclrii se impun urmtoarele strategii:

Prevenirea formrii deeurilor;

Valorificarea deeurilor prin optimizarea sistemelor de colectare i triere;

Eliminarea final a deeurilor care nu i-au gsit o valorificare.

Conceptul de reciclare cuprinde 3 categorii:

transformarea natural;

transformarea n circuit deschis;

transformarea n circuit nchis.

Multe ri au abordat deja problema recuperarii i recirculrii resurselor refolosibile i au trecut la o coordonare unitar a acestei activiti. S-au intensificat aciunile pentru reglementarea activitilor de recuperare, pentru stabilirea formelor organizatorice de colectare, precum i eforturile de cercetare pentru gsirea celor mai eficiente ci de recuperare si valorificare a materialelor refolosibile.

a.Transformarea naturalMediul natural se ghideaz dupa dictonul Nimic nu se pierde, totul se transform.

Plantele realizeaz fotosinteza prin dioxidul de carbon absorbit de frunze cu ajutorul energiei solare i elibereaz oxigenul. Pentru a putea supravieui, plantele transform compuii anorganici n proteine i substane organice. Acestea sunt principalele susintoare ale vieii pe Terra. Celelalte vieuitoare i procur hrana si oxigenul prin intermediul plantelor. Animalele i omul consum plantele i folosesc materia organic n crearea de utiliti. Animalele alctuiesc lanul trofic, ierbivorele sunt consumate de carnivore, la randul lor sacrificate de om. Animalele mici, insectele, bacteriile descompun copacii czui, plantele i animalele moarte n substane anorganice si astfel circuitul este reluat.

Ecosistemul este alctuit din 5 componente: energie solar, materie anorganic, productori de materie organic, consumatori de materie organic, ageni de descompunere.

Acest circuit al transformrii naturale continu de milioane de ani n cel mai desvrit echilibru, independent de naterea i prbuirea civilizaiilor. n mediul natural totul este prelucrat fr pierderi. Daca una din cele 5 componente dispare apar dezechilibre majore. Astfel, dac ar exista doar plante verzi, s-a estimat ca acestea ar consuma dioxidul de carbon n 26 de ani.

b.Transformarea n circuit deschis

Epuizarea resurselor naturale, ploile acide, nclzirea global, distrugerea stratului de ozon, contaminarea apelor, sunt generate din afara ecosistemului. Astfel se observ c problemele apar atunci cnd activitile umane creaz o circulaie artificial a substanelor n afara ecosistemului.

Transformarea n circuit deschis este posibil atunci cnd mediul este capabil s accepte deeuri pentru reciclare. Dac deeurile sunt acceptate de mediu nu apar probleme i astfel de substane pot fi fabricate n continuare fr a cauza dezechilibru n mediu. Un exemplu este plasticul biodegradabil care se descompune natural.

c.Transformarea n circuit nchisUnele deeuri provenite din activitatea uman nu se descompun natural n ecosistem. Astfel s-a ajuns la concluzia c substanele create artificial trebuie transformate artificial. Acest tip de transformare este adesea identificat ca reciclarea propriu-zis. Substanele care nu se pot integra n circuitul natural al ecosistemului, trebuie descrcate n afara acestuia.

Dac n primele doua tipuri de transformare sarcina fiinei umane era inexistent sau redus, transformarea n circuit nchis necesit exclusiv preocuparea acesteia.

Recuperarea deeurilor nedegradabile este o problema stringenta a omenirii i n ultimul secol preocuparea pentru aceast subiect a crescut vertiginos.

La baza gestionrii deeurilor stau urmatoarele principii generale:

a. principiul utilizrii numai a proceselor i metodelor de gestionare a deeurilor care nu pun n pericol sntatea populaiei i a mediului nconjurator;b. principiul "poluatorul pltete";c. principiul responsabilitii productorului;d. principiul utilizrii celor mai bune tehnici disponibile, fr antrenarea unor costuri excesive.2.Legislaie privind gestionarea i valorificarea anvelopelor uzate

H.G. 170 / 2004 privind gestionarea anvelopelor uzate.

Norme de aplicare ale HG 170 / 2004.

H.G. 228 / 2004 privind controlul introducerii n ar a deeurilor nepericuloase, n vederea importului, perfecionrii active i a tranzitului, completata cu H.G. 514 / 2005.

HYPERLINK "http://www.ecoanvelope.ro/reglementari/HG%20268%20per%202005.pdf" \t "_blank" H.G. 268 / 2005 pentru modificarea i completarea H.G. 128 / 2002 privind incinerarea deeurilor.

H.G. 349 / 2005 privind depozitarea deeurilor.

H.G. 856 / 2002 privind evidena gestiunii deeurilor pentru aprobarea listei cuprinznd deeurile, inclusiv deeurile periculoase.

H.G. 895 / 2006 pentru aplicarea de la data aderrii Romniei la Uniunea Europeana a Regulamentului Consiliului nr 259/93/CEE privind supravegherea i controlul transporturilor de deeuri n, nspre i dinspre Comunitatea European, adoptat la 1 februarie 1993.

H.G. 1470 / 2004 privind aprobarea Strategiei Naionale i a Planului Naional de Gestionare a Deeurilor.

H.G. 2406 / 2004 privind gestionarea vehiculelor scoase din uz.

O.U.G. nr. 16 / 2001 privind gestionarea deeurilor, aprobat prin Legea 465 / 2001.

O.U.G. nr. 78 / 2000 privind regimul deeurilor aprobata prin Legea 426 / 2001, modificata i completat prin O.U.G. nr. 61 / 2006

O.U.G nr. 195 / 2005 privind protecia mediului. O.U.G. nr. 196 / 2005 privind Fondul pentru mediu. Ordin nr. 2 / 211 / 118 / 2004 al ministrului agriculturii, pdurilor, apelor i mediului al ministrului transporturilor, construciilor i turismului i al ministrului economiei i comerului pentru aprobarea procedurii de reglementare i control al transportului deeurilor pe teritoriul Romniei.

Ordin nr. 265 / 503 / 2001 al ministrului industriei i resurselor i al ministrului administraiei publice pentru aprobarea Normelor privind procedura de acordare, prelungire, suspendare sau anulare a autorizaiei de colectare a deeurilor industriale reciclabile de la persoane fizice i a Normelor privind procedura de acordare, prelungire, suspendare sau anulare a autorizaiei de valorificare a deeurilor industriale reciclabile.

Ordin nr. 549 / 2006 al ministrului mediului i gospodririi apelor pentru aprobarea modelului i coninutului formularului "Declaraie privind obligaiile la Fondul pentru mediu" i a instruciunilor de completare i depunere a acestuia.

Ordin nr. 578 / 2006 al ministrului mediului i gospodririi apelor pentru aprobarea Metodologiei de calcul al contribuiilor i taxelor datorate la Fondul pentru mediu.

Apariia HG 170 / 2004 i preocuparea productorilor i importatorilor n sensul dezvoltrii durabile, n plus extinderea n coresponden cu noiunile de responsabilitate lrgit a productorilor privind implicarea acestora n protecia mediului nconjurtor, au condus un grup de societi comerciale care au ca obiect de activitate producerea sau importul de anvelope noi, la decizia de a nfiina societai care s rspund obligaiilor de mediu ce decurg din HG 170/2004 ntr-o manier organizat i eficient.

ncepand din ianuarie anul curent, aceste societi preiau obligaiile de colectare i valorificare ale deeurilor din cauciuc-anvelope uzate, angajndu-se ntr-un proces permanent de protejare a mediului nconjurtor.

3.Fluxuri tehnologice privind gestionarea i valorificarea anvelopelor uzate

n conformitate cu legislaia privind gestionarea i valorificarea anvelopelor uzate fluxul anvelopelor uzate cuprinde :

colectarea, depozitarea (regruparea);

sortarea, manipularea (ncrcarea/descrcarea)

livrarea la instalaiile de preparare/valorificare/ eliminare.

Pe termen scurt, obiectivul primar este de a neutraliza riscul de mediu pe care-l reprezint anvelopele uzate. Pe termen mediu i lung, aceste societi acioneaz n sensul realizrii unei economii industriale echilibrate i structurate, urmnd o traiectorie multidimensional.

n acest sens, societile care rspund obligaiilor de mediu conform HG 170/2004 au n vedere conceperea, punerea n practic, dezvoltarea i coordonarea unei reele de colectare i valorificare aFluxul Anvelopelor Uzate

Productorii i importatorii- Societaile care introduc pe pia anvelope noi i/sau anvelope uzate destinate reutilizrii sunt obligate :

s colecteze anvelope uzate n limita cantitilor introduse de ele pe pia n anul precedent;

s reutilizeze, s refoloseasc ca atare, s reapeze, s recicleze i/sau s valorifice termoenergetic ntreaga cantitate de anvelope uzate colectat.

Deintorii- Persoanele fizice si juridice, vulcanizri, service-uri, dealeri, magazine, au urmtoarele obligaii:

de a preda anvelopele uzate ctre societile autorizate n vederea colectrii i valorificrii acestora;

s nu le abandoneze pe sol, prin ngropare, n apele de suprafa i alte mrii teritoriale;

s nu le incinereze dect n condiiile prevzute n HG nr 128/2002 privind incinerarea deeurilor;

s le predea persoanelor juridice care comercialializeaz anvelope noi i/sau anvelope uzate destinate reutilizrii ori celor autorizate s colecteze i/sau s le valorifice;

Colectorii- Realizeaz aciunea de preluare a anvelopelor de la deintori i de a le transfera la platformele de triere. Procesul de preluare se face n baza unei comenzi i a avizului de expediie (emis de deintor), far a i se pretinde contravaloarea acestui serviciu deintorului.

Societtile care desfoar activitile de colectare a anvelopelor uzate sunt obligate:

s sorteze i s depoziteze, pe platforme betonate ( spaiu autorizat ) unde se realizeaz regruparea anvelopelor, trierea lor n AUR (anvelope uzate reutilizabile) i n AUNR (anvelope uzate nereutilizabile) precum i ncarcarea n vederea expedierii ctre valorificatori;

s predea anvelopele uzate destinate reutilizrii societilor care comercializeaz astfel de anvelope sau celor care desfoar activitatea de reapare;

s predea anvelopele uzate nereutilizabile societilor care desfoar activitatea de reciclare, valorificare material sau termoenergetic.

Platforme de colectare:BACAU, BUCURESTI, CONSTANTA, CLUJ, TIMISOARA, SATU-MARE, SUCEAVA, FOCSANI, RM. SARAT

Platforme de colectare funcionale n 2006: IASI, PITESTI, SLATINA,

Valorificatorii- Sunt societile care desfoar una sau mai multe activiti de colectare, reapare, reciclare i/sau valorificare material , energetic i care preiau de la colectori anvelope uzate n conformitate cu cerinele tehnice i economice specifice fiecrui tip de activitate.

centre de valorificare materiala:LANPROD JariteaARTEGO - Tg. Jiu

centre de valorificare energetica:HOLCIM - Alesd (Jud. BIHOR)

HOLCIM - Cimpulung (Jud. ARGES)

LAFARGE - Hoghiz (Jud. BRASOV)

LAFARGE - Medgidia (Jud. CONSTANTA)

CARPATCEMENT - Deva (Jud. HUNEDOARA)

4.Anvelopele uzate - un produs cu multiple destinaii

Anvelopa uzat nu este un produs poluant dect prin simpla ei prezen n natur. Folosit corespunzator, aceasta poate deveni o surs de materie prim secundar i de energie. Dar, pentru a atinge aceast calitate este nevoie de infrastructur: uniti de reciclare, investiii n filtre electrostatice pentru ardere n condiiile respectrii Legii mediului, flux tehnologic pentru produsele obinute din tocarea sau mcinarea anvelopei (piese turnate, roi pentru crucioare, pavele, covoare, mochete, articole de uz casnic, tlpi de pantofi etc.) i, nu n ultimul rnd, interesul consumatorilor pentru astfel de produse.

Anvelopele uzate, dup ndeplinirea duratei de exploatare, n funcie de condiiile de uzur, pot fi valorificate cel mai eficient prin procedee de reparare i reapare. ntruct nu toate anvelopele uzate sunt reapabile i numrul de reapri posibile este foarte limitat n funcie de tipodimensiuni (13 reapri), n final toate anvelopele produse intr n categoria anvelopelor uzate nereeapabile.

Numeroasele posibiliti de valorificare oferite de anvelopele uzate nerecuperabile fac din acestea un material cu un mare potenial. Industria a descoperit numeroase caliti ale anvelopelor uzate: rezistena lor structural atunci cnd sunt folosite ntregi, supleea lor cnd sunt transformate n granule, sau puterea caloric atunci cnd sunt utilizate ca i combustibil.

Posibiliti de reciclare a anvelopelor uzate

a. Reaparea anvelopelor uzatePrin reapare se nelege procesul tehnologic de aplicare a unei benzi de rulare noi pe o coroan de anvelop uzat pregtit n prealabil, urmat de vulcanizare, prin care se reface parial potenialul de rulaj al anvelopei.

Condiiile generale de calitate pe care trebuie s le ndeplineasc anvelopele uzate destinate pentru reapare sau regenerare n vederea recuperrii, ce se colecteaz de la societile comerciale publice sau private i de la populaie pentru unitile de reapare, sunt precizate n Norma Intem Departamental NID 8171/79.

Colectare- Anvelopele uzate pentru reapare, se colecteaz i se livreaz numai n stare curat i uscat far s conin cruste de noroi sau diferite alte substane vizibile, incluziuni de corpuri strine ca metal, lemn, nisip.

La unitile de colectare i la unitile de reapare, anvelopele uzate apte pentru reapare se vor sorta dup cum urmeaz:

Anvelope pentru autoturisme, autoturisme de teren i autoutilitare n Sort 1 i ,,Nereapabile; Anvelope pentru autocamioane, autobuze, troleibuze i remorci auto in Sort 1, Sort 2 i ,,Nereapabile; Anvelope pentru tractoare i maini agricole pentru jante cu diametrul de 20 oli inclusiv, n Sort 1, Sort 2 i ,,Nereapabile; Anvelope pentru tractoare i maini agricole pentru jante cu diametrul de peste 20 oli n Sort 1 ,.Sort 2 i ,,Nereapabile; Anvelopele ,,Nereapabile sunt anvelopele care nu satisfac cerinele anvelopelor uzate apte pentru reapare din tabelele 3.1 i 3.2 i sunt destinate pentru alte valorificri.

Stabilirea definitiv a ncadrrii unei anvelope ntr-un sort sau altul se face de ctre

unitatea de reapare n timpul procesului de reapare.

Domeniile de utilizare a anvelopelor reapate provenite din anvelope uzate apte pentru reapare (Sort 1 i Sort 2), se stabilesc prin norma tehnic de ramur pentru produs.

Nu se admit pentru reapare: anvelope diagonale care au suferit deteriorri prin contact cu produse chimice; anvelope n construcie diagonal care au venit n contact cu produse petroliere ce au determinat gonflarea cauciucului; anvelope n construcie diagonal cu grad de mbtrnire avansat, recunoscut prin reeaua dens de crpturi sau crpturi ptrunse pn la carcas; anvelope n construcie diagonal care nu au seria de fabricaie iniial; anvelope n construcie diagonal care au vechime mai mare de cinci ani. Nu se primesc pentru reapare: anvelope n construcie radial care au suferit deteriorri prin contact cu produse chimice; anvelope n construcie radial care au venit n contact cu produse petroliere ce au determinat gonflarea cauciucului; anvelope n construcie radial cu grad de mbtrnire avansat, recunoscut prin reeaua dens de crpturi sau crpturi ptrunse pn la carcas; anvelope n construcie radial cu crapturi, tieturi, desprinderi, ondulri longitudinale sau transversale n zona talonului (1/3 din distana talon - umr); anvelope n construcie radial cu deformri transversale ale carcasei n zona flancului; anvelope n construcie radial care nu au seria de fabricaie iniial; anvelope n construcie radial care au o vechime mai mare de cinci ani.Marcare, depozitare, transport a anvelopelor pentru reapare Dup efectuarea recepiei, fiecare anvelop apt pentru reapare se cntrete i se marcheaz sortul cu vopsea alb, pe ambele flancuri. n cazul anvelopelor de autoturisme acestea sunt numai din Sortul 1.

Depozitarea anvelopelor apte pentru reapare se face n poziie vertical, pe tipodimensiuni i sorturi , se acoper mpotriva intemperiilor. Se admite i depozitarea n stiv cu nlimea de maximum 2 m pe o perioad de maxim o lun, pentru anvelope de autocamioane, autobuze, trolebuze i remorci auto. Depozitarea anvelopelor la centrele de colectare se face pe o perioada de maxim 3 luni.

Se va urmri ca anvelopele apte pentru reapare s fie ferite de contactul cu diferite materiale ce le-ar putea degrada (metale, materiale pulverulente, lichide, materiale semisolide, sau cu vaporii acestora, oxigen, ozon, produse petroliere sau ali solveni).

Fiind un material combustibil, anvelopele nu se vor manipula sau depozita n apropierea surselor de foc deschise sau a unor produse inflamabile. Transportul anvelopelor apte pentru reapare se face cu mijloace auto, tren, sau alte mijloace, la unitile de reapare.

Anvelopele nereapabile i nereparabile se trimit pentru alte valorificri n baza contractelor ncheiate, dar din pcate nu sunt revalorificate.

b. Regenerarea cauciucului uzat

Este unul din cele mai vechi procedee de recuperare a produselor uzate din cauciuc. n general, regenerarea se aplic pentru anvelopele uzate, cu inserie textil, dar n mod evident, n situaia existenei unor procedee tehnologice de mcinare eficiente tehnic i economic. Se poate obine cauciuc regenerat i din anvelope cu inserie metalic. Dezvoltarea produciei de anvelope radiale a limitat drastic posibilitile de reutilizare a cauciucului regenerat, n ultimii ani constatndu-se o reducere a cantitii de cauciuc regenerat pe plan mondial.

O alternativ posibil pentru obinerea unui cauciuc regenerat cu proprieti superioare, mult studiat n perioada ultimilor ani, este vulcanizarea chimic real. Prin acest procedeu, catenele polimerice rmn intacte i se realizeaz scindarea preferenial a legturilor transversale cu sulf. Cercetrile efectuate pn n prezent, nu au condus la rezolvarea definitiva a problemei, dar n principal se permite revenirea la un material elastomer care va pstra intact proprietatea cauciucului din care provine.

c. Valorificarea materialMetode de valorificare material a anvelopelor uzate nerecuperabile:

Anvelope ntregi:

Anvelopele nereutilizabile ntregi pot fi folosite n aplicaii diverse, precum:

- rambleu pentru osele, diguri, paravane antizgomot, protecia cheiurilor, drenare;

Anvelope tiate:

Banda de rulare poate fi folosit ca un covor suport de cale ferat pentru tramvaie n scopul reducerii vibraiilor i a zgomotului.

Anvelope tocate:

Datorit proprietilor de drenare, a compresibilitii, pot fi utilizate la construcia oselelor, sau ca un substrat de drenare a terenurilor sportive i a altor terenuri care necesit o drenare a apelor pluviale. Granule i pudrete:

Din anvelopele uzate, n urma unui proces de mcinare i cernere se pot obine granule de cauciuc i pudret. Acestea din urm, amestecate sau nu cu polimeri sintetici, se pot folosi la confecionarea de obiecte turnate, ca de exemplu rotiele carucioarelor destinate transportului de mrfuri i a containerelor de deeuri, covoare pentru acoperirea terenurilor din slile de sport i spaiile de joac, diferite piese pentru industria auto (volan flexibil, covorae, garnituri pentru frne), brae pentru fotolii, pervaze, bariere antifonice, semne rutiere, materiale pentru acoperis, echipamente pentru camping (dubluri, saltea de protecie, acoperi i podea).

O alt aplicaie industrial este utilizarea pudretei i a granulelor n mixturile asfaltice, aplicaie ce a condus la obinerea unor bune rezultate n reducerea zgomotului de rulare a automobilului, n reducerea riscului deraprii i n garantarea unei durate de via mai mare a oselelor.

d. Valorificarea energeticValorificarea energetic este posibil datorit puterii calorice a anvelopei (24-28 MJ/kg). Graie acestei caliti, anvelopele uzate pot fi utilizate ca i combustibil alternativ.

- Cuptoare din industria cimentului: aplicaia cea mai dezvoltat este utilizarea anvelopei n ntregime sau tocat ca i combustibil substituent al combustibililor tradiionali utilizai pentru aceste cuptoare. Aceast metod reprezint o bun modalitate de valorificare a anvelopelor uzate datorit caracteristicilor tehnice: perioada ndelugat de utilizare n cuptor (se ajunge la o temperatura mai mare de 1450C), noxele reduse emise n atmosfer, ncorporarea cenuei i a produselor metalice n clincher, recuperarea total a energiei i a compuilor anvelopei.

- Centrale termo-electrice productoare de electricitate substituind n totalitate sau parial combustibilul tradiional cu anvelope uzate.

- Cazane termice productoare de vapori.

- Uniti de incinerare, ca i combustibil adugat i amestecat cu alte deeuri.

Avnd n vedere aplicaia de mai sus, operatorii apreciaz utilizarea anvelopelor uzate nereutilizabile pentru costul avantajos comparativ cu costul combustibililor clasici.

Capitolul IIProprieti fizico-chimice i mecanice ale cauciucului

1.Noiuni generale privind cauciucul

Primele informaii despre cauciuc au aprut nc din anul 1496. Astfel, istoriograful Antonio de Herrera arta cum a observat Cristofor Columb c btinaii din insula Haiti se jucau cu mingi confecionate dintr-un material al crui nume nsemna rina elastic(sau, n argou indian, cauchio nseamn lacrimi de arbore).

Un veritabil descoperitor al cauciucului a fost nsa omul de stiinta si exploratorul Charles Marie de La Condamine care a clatorit ntre anii 1735-1737 n Ecuador, Peru si Brazilia. Aici el a observat cum btinaii din Valea Amazonului i impermeabilizau mbrcmintea prin nmuiere n sucul lptos al unui arbore i expunere apoi pentru uscare la soare.

n lumea veche cauciucul a devenit o marf cutat de populaie abia dup ce s-a observat posibilitatea de a-l dizolva n anumii solveni pentru a prepara un clei util n diferite scopuri i dup ce chimistul englez Priesteley a observat, n 1770, c o hrtie scris cu creionul i frecat cu o bucat de cauciuc devine curat.

Prelucrarea la scara industrial a cauciucului a nceput ns abia n prima jumtate a secolului XIX, o dat cu descoperirea metodei de plastifiere pe val (1826) i a procedeului de vulcanizare descoperit de chimistul american Charles Goodyear, care n 1839 descoperea i efectul sulfului asupra cauciucului natural.

n industria cauciucului termenul latex este utilizat pentru sistemele coloidale n care faza dispers este formata din elastomer iar mediul de dispersie este apa coninnd substane special active, electrolii i alte componente.

Cel mai important factor care a stimulat aplicarea latexurilor, a fost posibilitatea utilizrii unui fluid cu vscozitate mic i coninut mare n polimer.

Fracia volumetric a polimerilor

Relaia vscozitate-concentraie pentru latexuri soluii de elastomeriSe observ c pentru o vscozitate data , n sistemul coloidal dispers, se poate lucra cu o concentraie mult mai mare dect n soluie, ceea ce confer avantaje n aplicaiile din tehnic.

2.Tipuri de latexuri

Latexurile se pot clasifica dup natura chimic sau fizic a polimerului (elastomerului) coninut precum i dupa proveniena lor.

Dup proveniena lor, latexurile se pot casifica astfel:

naturale

sintetice

artificiale

modificate

a. Latexurile naturaleLatexul natural proaspt obinut reprezint o dispersie de cauciuc natural, particule de globulare microscopice sau submicroscopice ntr-un serum apos ce conine dizolvate i alte substane organice sau minerale.

Compoziia latexului natural:

elastomer3033%

proteine12%

rini (solubile n aceton)11,5%

zaharurimax 1%

sruri minerale0,20,9%

cenumax1%

diferena pn la 100% fiind ap

Particulele de cauciuc au o form sferic, cu un diametru cuprins ntre 0,053m. Particulele de cauciuc prezint la exterior, un film (strat) de natur proteic, format ca urmare a absoriei proteinelor la interfaa cauciuc-ap.

Pentru a preveni procesele de coagulare i putrefacie care s-ar declana n cteva ore de la recoltare, latexul natural se stabilizeaz, introducndu-se 0,10,7% amoniac, care ndeplinete rolul de stabilizant.

n present se comercializeaz numai latexuri naturale concentrate. Procedeele de concentrare sunt: centrifugarea , evaporarea (cu aer cald sau n vid), ecremarea i electro decantarea .

Caracteristicile latexurilor naturale concentrate prin diferite metode:

CaracteristiciCentrifugareEvaporareEcremareElectrodecantare

-a*-a**

Coninut total n solide%61-6261-6372-7561-6261-62

Coninut n cauc. natural%59-6155-5765-6859-6159-61

Alcalinitate g/alcolii /100g latex0,6-0,70,6-0,70,8-0,90,6-0,70,6-0,7

Cenua %0,50,51,00,60,5

Azot %0,20,40,50,20,2

Vscozitate cP100-300800-15001000-3000100-300100-300

Not:-a* conservare cu NH3 ; a** conservare cu KOH

b. Latexurile sintetice

n mod convenional n aceast categorie, sunt grupate latexurile care se obin prin procedeul de polimerizare n emulsie. n funcie de natura monomerilor, de sistemul de emulsie i de regimul de polimerizare, se pot obine numeroase tipuri de latexuri sintetice.

Principalele tipuri de latexuri sintetice sunt :

-latexuri stiren-butadinice;

-policlorprenice;

-butadin acrilonitrilice;

-vinil piridinice(conin de fapt terpolimerul butadinei cu 1015% vinil piridin i

1015% stiren);

- latexuri carboxilate (terpolimeri de tipbutadin-acrilonitril-acid acrilic);

-latexuri ale cauciucurilor fluorurate.

c. Latexurile artificiale

Sub aceast denumire se grupeaz, prin conversie, latexurile obinute prin dispersia polimerilor solizi. Dispersia se poate obine prin dizolvarea sau gonflarea polimerului cu un solvent volatil, dispersia n ap cu emulgatori i antrenarea cu vapori a solventului, fie prin dispersia lent n elastomer pe val a unui agent tensioactiv cu adugare ulterioar lent a unei soluii diluate de hidroxid alcalin (eventual spun) pn la inversarea fazelor.

Pe aceast cale se pot obine latexurile artificiale de :cauciuc butilic.cis-1,4-polibutadiena.cis-1,4-polizopren.d. Latexuri modificate

n aceast clas sunt cuprinse produsele care, dup ce polimerul a fost obinut, dar nc n faz de latex este supus unei modificri chimice:

vulcanizarea latexului natural;

vulcanizarea latexurilor butadiene-stirenice i butadien-acrilonitrilice;

modificarea elastomerilor n faza de latex prin grefare

Latexurile astfel modificate se folosesc pentru obinerea de produse albe sau colorate la care se impune rezisten la impact, un modul ridicat i o bun pstrare a proprietilor n timp. Aceste proprieti sunt conferite de efectul autoranforsant al grefelor termoplastice.

Alte forme modificate ale latexurilor naturale au fost obinute prin ciclizare , halogenare, hidrohalogenare i halogeno-alchilare.

3. Proprietile fizico-chimice ale latexurilor

Pentru prelucrarea latexurilor este important s se cunoasc att unele proprieti de ansamblu ( vscozitate, tensiune superficial, stabilitate, pH, compoziie ), ct i caracteristicile unor componente (mrimea i distribuia mrimii particulelor, forma filmului, coninutul de substan solid, de amoniac, de acizi grai volatili).

Principalele proprieti ale latexurilor:a.Valoarea pH

Valoarea pH-ului latexului de cauciuc natural/sintetic are o importan deosebit n ceea ce privete stabilitatea acestuia. Modificarea valorii pH-ului conduce la coagulare sau gelifiere. ntroducerea n latex a agenilor de conservare (amoniac, dimetilditiocarbonat de zinc) conduce la modificarea valorii pH-ului fa de cea iniial.

Stabilirea valorii pH a latexului de cauciuc natural/sintetic se pote realiza fie prin utilizarea hrtiei indicator (metoda colorimetric), fie cu ajutorul pH-metrului.

b.Coninutul total de substane solide

Prin coninutul total de substane solide din latexul de cauciuc natural/sintetic se nelege att coninutul n substana cauciuc ct i n ceilali constitueni neelastomeri solizi ( sau nevolatili) prezeni n latex.

Compoziia particulei de cauciuc natural:

Componena Coninutul %

Hidrocarbur cauciuc87,5

Ap absorbit10,0

Proteine(absorbite la suprafaa particulei)0,30,5

Acizi grai1,0

Lipide1,2

Constituienii neelastomeri ai latexurilor sintetice sunt diferii de cei ai latexului natural. n acest caz este vorba de emulgatori, iniiatori de polimerizare, ntreruptori de lan. De aici apar i diferenele dintre caracteristicile lor.

Coninutul total de substane solide (TS) se calculeaz cu relaia:

[%]

unde: m0-masa probei de latex n lucru, [g]

m1-masa probei de latex uscat [g]

c. Densitatea Densitatea latexului de cauciuc d informaii asupra coninutului de elastomer din latex. n general densitatea latexului de cauciuc natural este cuprins ntre 0,9730,979 g/cm3, densitatea serumului este de 1,02 g/cm3, iar cea a particulei de cauciuc n suspensie este

0,910,93 g/cm3.

Densitatea latexului se calculeaz cu formula: [g/cm3]

unde: - densitatea latexului la temperatura ncercrii, g/cm3 mL - masa latexului din picnometru, g; mA - masa apei din picnometru, g;

-densitatea apei la temperatura ncercrii, g / cm3.

n cazul n care temperatura de determinare a densitii difer de aceea a msurrii

volumului de latex trebuie s se fac o corecie a densitii latexului:

unde: - densitatea corectat a latexului;

- densitatea latexului determinat la temperatura de ncercare; A factor de corecie corespunztor temperaturii de ncercare i coninutului de cauciuc uscat din latex; B factor de corecie corespunztor temperaturii de msurare a volumului de latex i coninutului de cauciuc uscat.

d.Vscozitatea Latexurile reprezint sisteme complexe cu comportare reologic influenat de mai muli factori.

Faza dispers influeneaz prin: fracia volumic, flocularea;

dimensiunea i distribuia dup dimensiune a particulelor;

metoda de obinere a latexului;

compoziia i structura polimerului;

vscozitatea polimerului, deformarea particulelor la forfecare. Faza continu influeneaza prin; vscozitatea fazei continue i alte proprieti reologice ale acesteia;

compoziia chimic, polaritatea, pH-ul.

Fazele interfaciale influeneaz prin; cornpoziia chimic, interaciunea ntre particule;

concentraia i solubilitatea n faz apoas i n polimer a substanelor tensioactive; grosimea straturilor interfraciale, efectul electrovscos. nfluenele altor componente ale sistemului: hidrocoloizii, oxizii metalici hidratai, plastifiani; pigmeni i ali ageni auxiliari pentru prelucare. Condiiile de lucru influeneaz prin: forfecare (efortul i viteza de forfecare); temperatur, presiune i timp. Modificarea vscozitii fazei apoase prin adugare de ageni de ngroare (metil celuloz, carboxilceluloz, sruri de amoniu ale acizilor poliacrilic i polimetacrilic) constituie o metod utilizat des, muli dintre aceti ageni amelioreaz i stabilitatea sistemului coloidal.

Vscozitatea latexului de cauciuc natural poate varia in limite foarte largi.

Principalul ,,vinovat de aceast variaie este concentraia n substan a cauciucului: n cazul unui latex cu 35% cauciuc, vscozitatea este de 0,0120,015 Pa (1215 cP), iar pentru o concentraie de 60% cauciuc, vscozitatea este de 0,040,12 Pa (40120 cP).

e. Tensiunea superficial Faza apoas din latexul de cauciuc natural conine ageni tensioactivi care coboar valoarea tensiunii superficiale de la 7072 dyn / cm (corespunztoare apei) la 3840 dyn/cm, sau chiar mai jos. Latexul natural cu concentraia de 60% (obinut prin centrifugare) are aproximativ 40 dyn/cm; latexurile sintetice se situeaz pe un domeniu larg 3570 dyn/cm.

Atunci cnd faza apoas nu conine agent tensioactiv liber (dar la interfaa cauciuc/serum se gsete o cantitate suficient pentru a asigura stabilitatea sistemului coloidal), tensiunea superficial nu coboar sub 60 dyn/cm.

Atunci cnd latexul vine n contact cu suprafee mari de gaz, lichid sau solid exist pericolul ca n transferarea agentului tensioactiv pe aceste interfee, latexul s se destabilizeze i s floculeze. n aceast situaie este necesar s se adauge n latex, o cantitate suplimentar de agent tensioactiv, tensiunea superficial scznd uor.

Tensiunea superficial se calculeaz cu formula:

=Ff

unde: F - tensiunea citit pe scara aparatului; f factor de corecie.

Factorul de corecie f se calculeaz cu formula:

f=

unde: P - constanta calculat cu formula: P = ; S - raza firului inelului, mm; R - raza inelului, mm.

f. Alcalinitatea totala a latexului de cauciuc natural i sintetic

Dup recoltare latexul de cauciuc natural se stabilizeaz cu amoniac (au ali conservani) pentru a preveni procesele de coagulare i putrefacie.

Astfel de ageni de stabilizare se introduc i n latexurile de cauciuc sintetic.

Alcalinitatea total se poate stabili : -prin titrare electrometric

-prin titrare n prezena unui indicator

Alcalinitatea total se poate exprima:

n meq/100g ap din latex

Alcalinitate total= [meq/100g ap din latex]

unde:-0,1 normalitatea sol. de acid clorhidric [meq/cm3]

-V-volumul de acid clorhidric 0,1n [cm3] folosit la titrare

-m- masa probei de latex luat pentru determinare[g]

-TS- coninutul de materii solide totale din prob [%]

n NH3/100g ap din latex

Alcalinitate totala NH3= [gNH3/100g ap din latex]

unde:-0,0017 cantit. de amoniac coresp. la 10cm3 NH30,1n [g]

-V-volumul de acid clorhidric 0,1 n [cm3] folosit la titrare [cm3]

-m- masa probei de latex luat pentru determinare[ g]

-TS- coninutul de materii solide totale din proba [%]

g. Stabilitatea mecanic

Din punct de vedere coloidal, mecanic i chimic stabilitatea latexului de cauciuc constituie o problem dificil i important att pentru productorii ct i pentru prelucrtorii de latexuri.

Stabilitatea mecanic a latexurilor se refer la comportarea n decursul agitrii sau sub aciunea forelor de frecare. Ea poate fi ameliorat mai ales prin adugarea de substane tensioactive anionice; adaosurile cationice sau neionice influeneaz defavorabil sub acest aspect.

Stab. mec= [%]

unde:-m2- masa de coagulat uscat; [g]

-TS- coninutul de materii solide totale din latex; [g]

h. Coagularea

Particulele de cauciuc natural sunt nconjurate la exterior de un strat de natur proteic. Acest film proteic este rspunztor de stabilitatea i comportamentul coloidal al latexului.

Particulele de cauciuc sunt, de fapt, nconjurate de un dublu strat electric: un strat de natur proteic (Ia interior) i un alt strat (la exterior) de molecule de ap. Distrugerea acestui strat de molecule de ap i implicit modificarea ncrcrii electrice a particulelor, conduce la destabilizarea sistemului coloidal. Coagularea poate fi definit ca o regrupare a tuturor particulelor de cauciuc i separarea lor din serum. Coagularea poate fi total n care toate particulele se unesc ntr-un coagul coerent, sau parial denumit i floculare. Coagularea se poate produce fie spontan, fie sub aciunea acizilor, srurilor i cetonelor.

i. Plasticitatea

Msurarea gradului de elasticitate a cauciucului i amestecurilor pe baz de cauciuc (natural /sintetic), constituie cea mai important operaie de control care trebuie efectuat n timpul desfurrii procesului tehnologic, deoarece ea determin proprietile tehnice, tehnologice i mecanice ale produsului finit.

Determinarea plasticitii cauciucului se bazeaz pe comportarea sa n timpul i dup deformare. Metodele de determinare sunt variate i este foarte greu i uneori chiar imposibil s se stabileasc o relaie ntre rezultatele obinute cu diferite plastomere. 4. Structura cauciucului

Cauciucul este un produs tehnic constnd dintr-un compus macromolecular cu catene liniare, lungi, flexibile i avnd comportare de elastomer. Se produc i se utilizeaz numeroase tipuri de cauciuc (cauciuc natural, cauciuc sintetic), fiecare dintre ele prezentnd anumite avantaje i dezavantaje n utilizri specifice.

Formula brut a cauciucului, C5H8 (Faraday, 1826; Dumas, 1838), este aceea ca a izoprenului. Proprietile cauciucului, de exemplu tensiunea de vapori aproape egal cu zero i caracterul coloid al soluiilor sale, indic ns structur macromolecular.

nclzit, cauciucul nu distil; la temperaturi mai nalte de 300o el se descompune, dnd izopren. n condiii optime cauciucul se transform, cu un randament de 58%, n izopren. Cauciucul este deci un produs de polimerizare al izoprenului, un poliizopren, cu formula (C5H10)n.

Fiecare rest C5H8, din macromolecula cauciucului, conine o dubl legtur care se manifest prin reacii de adiie: cu brom se obine un brom-derivat alb, insolubil, (C5H8Br2)n. La fel reacioneaz cu clor-iodul (clorul singur d i reacii de substituie). Cu N2O3, cauciucul d o nitrozit. Prin hidrogenare catalitic se formeaz un hidrocauciuc, (C5H10)n, cu caracterul unei parafine macromoleculare, saturate.

Cauciucul formeaz cu ozonul o ozonid (C5H8O3)n, care d prin hidroliz (cu un randament de circa 90%) levulin-aldehid (C. Harries, 1901). S-a dedus de aici c macromoleculele cauciucului conin catene lungi de felul urmtor (H. Staudinger, 1922):

CH3 CH3 CH3

- CH2 - C = CH CH2 CH2 C = CH CH2 C = CH CH2

Cauciuc

CH3 CH3

O = HC CH2 CH2 CO + O=HC CH2 CH2 CO

Levulin-aldehid

Asemenea macromolecule pot fi considerate ca produi de polimerizare, n poziiile 1,4 ai izoprenului. Grupele terminale ale acestor lanuri nu se cunosc.

5. Strile de agregare i proprietile cauciucului

Cauciucul poate exista n patru stri de agregare:

starea cristalizat;

starea solid amorf;

starea elastic ;

starea plastic

Primele dou sunt stri solide rigide, caracterizate printr-o imobilitate a macromoleculelor, comparabil cu aceea a din cristalele obinuite i din sticle. Starea plastic este aceea a unui lichid cu viscozitate foarte mare. Starea elastic, deosebit de important din punct de vedere practic, este o stare intermediar ntre starea amorf i starea plastic, posibil flexibilitii foarte mari a macromoleculelor.

Vom descrie pe scurt aceste diferite stri.

Cristalizarea cauciucului

Cauciucul brut este, la temperatura camerei, o mas glbuie sau brun, translucid, elastic. Conservat la temperatur joas (sub circa +100 ), cauciucul devine albicios, opac i neelastic. n tehnic, fenomenul acesta se observ adesea la stocarea cauciucului n magazii reci i se numete nghearea cauciucului. Proprietatea cea mai caracteristic a cauciucului ngheat este aceea de a prezenta un spectru de raze X. Rezult de aici c, n cauciucul ngheat, macromoleculele adopt o orientare paralel, cel puin pe unele poriuni ale lor, avnd loc o cristalizare adevrat.

Prin nclzire (sau prin masticare pe val) cauciucul ngheat revine la starea amorf, elastic, normal iar spectrul de raze X dispare. Temperatura la care se produce dispariia spectrului a fost numit punct de topire roentgenografic. La cauciucul ngheat proaspt, punctul de topire este de 6-160, el crete la 320 dup patru ani i la 360, dup 12 ani. Cel mai nalt punct de topire roentgenografic observat a fost 420, la un cauciuc conservat 22 de ani. Punctele de topire ridicate indic cristalizarea avansat, adic orientare paralel a unui numr mai mare de macromolecule. Creterea att de lent a punctului de topire se datoreaz vitezei foarte reduse a micrilor macromoleculelor tinznd spre orientare paralel.

Starea solid amorf

Rcit repede la temperatur joas, cauciucul i pierde elasticitatea, transformndu-se ntr-un solid amorf i dur. Dac acest solid (ce nu prezint spectru de raze X) este nclzit ncet, se observ, la o anumit temperatur, o variaie brusc a proprietilor fizice. Astfel, dac se traseaz liniile curbele variaiei cu temperatura ale unor proprieti ca densitatea sau cldura specific, se observ la o anumit temperatur o discontinuitate brusc n alura curbei. Se vorbete de o temperatur de tranziie de ordinul II. Fenomenul se aseamn mult cu topirea. Deasupra temperaturii de tranziie de ordinul II, entropia cauciucului este sensibil mai mare dect sub aceast temperatur, ca i cum s-ar absorbi a cldur latent. Temperatura de tranziie de ordinul II marcheaz trecerea de la starea solid la starea elastic.

Elasticitatea cauciucului

Cauciucul (la temperaturi superioare punctului de tranziie de ordinul II sau a punctului de topire roentgenografic) are proprietatea de a suferi alungiri mari (700-800%) sub aciunea unor fore relativ slabe, revenind la dimensiunile originare cnd nceteaz aplicarea forei. Aceast proprietate, mpreun cu marea sa rezisten la rupere (pn la 300 kg/cm2 dup vulcanizare) face din cauciuc un material unic, de nenlocuit n numeroasele sale aplicaii tehnice.

Solubilitatea cauciucului

Cauciucul este solubil n hidrocarburi(benzen, benzin, terebentin) i n compui halogenai (cloroform), nu ns n dizolvani polari (alcool, aceton). Alcoolul precipit cauciucul din soluiile sale. nainte de dizolvare, cauciucul se mbib mult. Soluiile diluate de cauciuc au viscozitate foarte mare, care este, precum s-a mai spus, aproximativ proporional cu gradul de polimerizare.

Solubilitatea cauciucului depinde mult de tratamentul la care a fost supus anterior, aa c nu se poate vorbi de o solubilitate exact definit, ca la cristaloizi. Cauciucul natural din havea se dizolv numai parial n eter. Partea solubil (65-70%) se numete sol-cauciuc, cea insolubil gel-cauciuc. Insolubilitatea gel-cauciucului se atribuie de obicei gradului de polimerizare mai mare al acestei fraciuni sau legturi transversale.

Autoxidarea (mbtrnirea) cauciucului

Expus mai mult vreme la aer, cauciucul se autooxideaz, transformndu-se ntr-o mas lipicioas sau sfrmicioas cu rezisten mecanic elasticitate mic; dup un timp mai lung se lichefiaz cu totul. Totodat solubilitatea crete mult, chiar n dizolvani polari (aceton, alcool). Cauciucul vulcanizat fr adaosuri speciale sufer la conservare o degradare similar. Fenomenul este accelerat de cldur mai ales de lumin, precum i de unii catalizatori.

6. Transformrile chimice:-vulcanizarea cauciucului

Dintre toate transformrile chimice ale cauciucului, cea mai important din punct de vedere tehnic este reacia cu sulful, numit vulcanizare. Reacia se realizeaz nclzind un amestec intim de cauciuc i sulf, la o temperatur superioar punctului de topire a sulfului (115,50), de obicei la 130-1450. sulful se combin chimic, ireversibil.

Dublele legturi din macromoleculele cauciucului sunt necesare pentru ca reacia de vulcanizare s aib loc, cci alte substane macromoleculare saturate, cum sunt poliizobutena sau policlorura de vinil, nu se pot vulcaniza. Este probabil ns c dublele legturi nu reacioneaz direct cu sulful, ci activeaz numai grupele CH2 vecine, ntocmai ca n reacia de autoxidare a olefinelor.

O formulare posibil a reaciei este urmtoarea:

CH3 CH3 CH3

C = CH CH2 - C = CH CH - - C = CH CH -

+ S SH S

-C = CH CH2 - - CH CH CH2 - CH3 CH3

n afar de acest procedeu obinuit, de vulcanizare la cald, se folosete mai rar i un altul, vulcanizare la rece, constnd n tratarea cauciucului cu vapori de protoclorur de sulf sau cu o soluie a acestei substane n dizolvani organici. Reacia const, probabil ntr-o adiie la dubla legtur, analog reaciei similare a olefinelor simple.

Oricare ar fi mecanismul reaciei de vulcanizare, n aceast reacie se stabilesc legturi sau puni compuse din atomi de sulf, ntre macromoleculele vecine ale cauciucului. Sulful are n aceste puni funciunea chimic a unui tioeter, C S C, ceea ce se recunoate prin reacia cu iodur de metil, care duce la sruri de sulfoniu.

Cauciucul vulcanizat elastic, obinuit, obinut cu cantiti mici de sulf, se deosebete de cauciucul nevulcanizat, prin unele proprieti eseniale: plasticitatea este practic suprimat sau mult redus i limitele de temperatur ale elasticitii sunt lrgite.

Cauciucul vulcanizat nu se nmoaie la cald, iar la rece i pstreaz elasticitatea la temperaturi mai joase dect cauciucul brut. n sfrit, rezistena la rupere este mult mrit, solubilitatea este suprimat, iar capacitatea de imbibiie este micorat.

Dac se vulcanizeaz cauciucul cu cantiti mari de sulf (25 40%), se obine un produs dur, cu mare rezisten mecanic i care nu se poate alungi, ebonita.

Prin vulcanizare catenele filiforme ale cauciucului brut sunt unite ntre ele din loc n loc, n mod neregulat, prin legturi covalente rare, formnd o reea tridimensional de molecule uriae. Din cauza aceasta, macromoleculele nu i pot schimba locul una fa de alta; plasticitatea dispare deci, i rezistena la rupere se mrete. Legturile prin atomii de sulf sunt att de rare, nct micrile termice ale segmentelor de macromolecule i trecerea din forma ncreit n forma alungit, la alungire, nu sunt stnjenite. De aceea elasticitatea se pstreaz. Scderea imbibiiei se explic prin legturile transversale dinte macromolecule, care mpiedic ptrunderea moleculelor de dizolvant.

Ebonita pierde complet elasticitatea de tipul cauciucului i capacitatea de imbibiie cu dizolvani; numrul mare de legturi de sulf dintre macromolecule transform substana ntr-o construcie tridimensional rigid, comparabil bachelitei, n care moleculele nu au nici o mobilitate.

7. Tipuri de cauciuc

a.Cauciucul natural -Compozitie, structur, proprieti i utilizareCauciucul natural se extrage din sucul lptos al unor arbori tropicali de genul Hevea brasiliensis, Ficus elastica, sau din sucul unor plante care cresc n zona temperat, cum sunt: tau-saczul, coc-saczul, i crm-saczul, n care latexul este depus n rdcini.

Din punct de vedere chimic, cauciucul natural este o hidrocarbur macromolecular, cu formula brut (C5H8)n, unde n variaz ntre 1000 i 5000. Moleculele cauciucului sunt formate din catene lungi ce au ca i component structural de baz izoprenul:

CH3 CH3

I ICH2C=CHCH2CH2C =CHCH2

Izoprenul, produs n celulele arborelui de cauciuc n urma unor procese biochimice asemntoare celor prin care se formeaz rina n conifere, are formula brut: C5H8 sau 2-metil-butadien:

CH2=CCH=CH2 I CH3

ntreaga producie mondial de cauciuc natural se obine din plantaiile de arbori de cauciuc (Hevea brasiliensis), ce ocup aproximativ 5,9 milioane ha, situate ntr-o zon ce nu depete 15 fa de ecuator: 91% provine din rile Asiei (Malaysia, Indonezia, Thailanda, Sri Lanka, India, Kampuchia, Vietnam), 7% din Africa (Nigeria, Liberia, Zair, Camerun, Coasta de Filde) i 2% din America de Sud (Brazilia).

nainte de utilizare, cauciucul natural trebuie decristalizat, prin meninerea 2070 ore n camere speciale nclzite cu abur la 5070C; n instalaii cu cureni de nalt frecven, decristalizarea se poate realiza ntr-o 1h. Pentru uurarea operaiilor de amestecare i prelucrare ulterioar, cauciucul se supune unei operaii mecano- chimice de reducere a masei moleculare pentru a obine un produs cu plasticitate mrit.

Compozitie, structur, proprieti ale cauciucului natural

Cauciucul natural conine 93-94% hidrocarbur cauciuc (poliizopren) i alte componente. n extractul acetonic se gsesc acid oleic, acid linoleic, acid steric, sterine, glucide, carotinoide. Substanele cu coninut de azot prezente n cauciucul natural sunt n principal albuminele i aminoacizii rezultai din descompunerea acestora, influennd viteza de vulcanizare i conferind o anumit protecie antidegradant, mrind absorbia de ap.

Cauciucul brut are o culoare slab galbuie, este insolubil n ap, alcool, aceton, dar solubil n benzen, benzin, sulfur de carbon etc. Cea mai important proprietate a cauciucului este elasticitatea, care este optim la temperaturi cuprinse ntre 0 300C.

Cauciucul brut prezint o serie de inconveniente: elasticitatea sa variaz cu temperatura, i anume peste 300 C, el se nmoaie (curge), iar sub 0C devine casant. Sub aciunea oxigenului cauciucul mbtrnete, adic devine sfrmicios i inutilizabil.

Proprietile fizice ale cauciucului natural Cauciucul natural este amorf la temperaturi de peste 10C; cristalizeaz prin pstrarea ndelungat la temperaturi sub 10C, sau la ntindere (la temperatura camerei) cu peste 70%; viteza maxim de cristalizare este la -25C.

ProprietiUM

Masa specific[g/cm-3]0,912

Indicele de refracie[nD20 ]1,5191

Densitatea energiei coezive[Jcm-3]267

Temperatura de vitrificare[C]-60..-70

Compresibilitatea[Pa-1]510

Capacitatea caloric[Jg-1K-1]1,88

Termoconductivitatea[W m-1K-1]0,13

Cldura de ardere[KJ g-1]45,2

Permitivitatea dielectric(la 1 Hz)2,372,45

Tangenta unghiului de pierdere n dielectric(la 1 Hz)(13) 10-3

H23,6910-16

N20,610-16

O21,7510-16

CO29,8310-16

Prin vulcanizare, la dublele legturi ale catenei se adiioneaz sulf, ceea ce duce la o cuplare ntre molecule, prin puni de sulf. Vulcanizarea transform cauciucul dintr-un material plastic ntr-un material elastic modificndu-i comportarea la aciunea dizolvanilor:

CH3

CH3

| |

| |

-CH2-C-CH-CH2-CH2-C-CH-CH2-

|

|

S

S

|

|

-CH2-C-CH-CH2-CH2-C-CH-CH2-

| |

| |

CH3

CH3Practic, vulcanizarea se face tratnd cauciucul cu sulf sau cu protoclorur de sulf, S2Cl2 n proporie de 0,3-3% n greutate fa de cauciuc i n condiii speciale de temperatur i de presiune.

Un procedeu modern l constituie vulcanizarea radioactiv, care const n expunerea cauciucului influenei radiaiilor emise de izotopul radioactiv al cobaltului, obinndu-se un cauciuc vulcanizat de calitate superioar. Prin vulcanizare, cauciucul i mbunttete proprietile:

- i se mrete elasticitatea pe care i-o menine ntre limite mult mai mari de temperatur;- devine mai rezistent la ageni mecanici, la frecare, la ageni chimici i la ap;- nu las gazele s treac prin el i dobndete caliti de bun izolator electric. Caracteristicile fizico mecanice ale cauciucului natural vulcanizat

CaracteristiciUMCompoziie nearjat1Compoziie arjat2

Modulul la alungire 300%,[MPa]0,81,45,5+7,5

Modulul la alungire 500%,[MPa]2,53,11211

Rezistena la traciune la 20C[MPa]22292836

Rezistena la traciune la 100C[ Mpa]15192024

Alungirea relativ la rupere la 20C %700900600700

Alungirea relativ la rupere la 100C %850950650750

Alungirea remanent %81220+30

Rezistena la sfiere[ kN m-1]35+45110140

Elasticitatea la ricoare la 20C %69795055

Elasticitatea la ricoare la 100C %73776265

Duritatea Shore[ A]34425457

Temperatura de negragilitate[ C]-59.. .-61-59.. .-61

1cauciuc natural - 100; ZnO 6; acid stearic - 0,5; mercapto- benzotiazol - 0,5; sulf - 3,5 pri mas; 2 cauciuc natural -100; negru de fum HAF- 35; ZnO - 5; acid stearic - 2; ter-butilbenztiazil-sulfenamid 0,7; sulf 3,5 pri mas;

Utilizri ale cauciucului natural vulcanizat Vulcanizele de cauciuc natural se disting prin elasticitate nalt, la temperatura camerei i la temperaturi relativ ridicate, rezisten bun la abraziune, comportare bun la temperaturi sczute i proprieti dinamice superioare.

Proprietile valoroase ale cauciucului natural vulcanizat asociate cu buna comportare n variate moduri de prelucrare deschid posibiliti mari de utilizare.

Principalul domeniu este industria pneurilor. De asemenea este utilizat n fabricarea de benzi transportoare, curele de transmisie, furtunuri, amortizoare, garnituri, etc.

n industria cablurilor se utilizeaz n realizarea unei game largi de acoperiri protectoare antierozive si anticorozive, n realizarea de valuri cauciucate, n fabricarea de produse expandate, ebonite, precum i numeroase compoziii adezive. Un domeniu larg de aplicare pentru cauciucul natural se afl n producia bunurilor de consum (nclminte, jucrii, mingi), n produse sanitare i farmaceutice, etc.

Cantiti importante de cauciuc se consum pentru fabricarea anvelopelor, n industria constructoare de maini. Se fabric tuburi, garnituri, curele de transmisie, articole sanitare, pri din aparate i din instalaii necesare industriei chimice, cleiuri de lipit, nclminte de cauciuc, izolatoare electrice, obiecte de uz casnic.

b.Cauciucul anorganic- Compoziie, structur, proprieti i utilizare Cauciucul anorganic este un polimer clorofosfazenic, obinut prin polimerizarea termic a clorociclofosfazenic:

Polimerul rezultat este un material elastic, transparent, incolor, care la 350C se depolimerizeaza formnd un amestec de trimer, tetramer i ali oligomeri ciclici.

Denumirea de cauciuc anorganic provine de la proprietile elastomere ale acestui material anorganic.Polimerul liniar se dezvolt n benzen, toluen i tetrahidrofuran, formnd soluii foarte vscoase. n soluie sau la nclzire mai ndelungat sub temperatura de depolimerizare, polimerul liniar sufer o reticulare, rezultnd un cauciuc anorganic care se gomfleaz n solveni organici far a se mai dizolva. Acesta are propriati mai apropiate de cele ale unui cauciuc vulcanizat.

Proprietile fizico - chimice ale cauciucului anorganic Cauciucul anorganic este un polimer cristalin la temperaturi joase i n stare ntins, ceea ce a permis studierea sa prin difracia radiaiilor X. S-a stabilit astfel c polimerul este format din lanuri spirale cu perioada de identitate de 4,92 .

Cauciucul anorganic de tip clorofosfazenic are temperatura de vitrifiere la 63C i o barier de rotaie n jurul axei scheletului molecular de numai 2,8 kcal. Temperatura de topire a cauciucului anorganic este apropiat de - 30C , iar n intervalul 30...+300C manifest proprieti elastomere.

Modulul de elasticitate la 25C este 2 kg/cm2 i variaz liniar cu temperatura absolut.

Densitatea polimerului amorf la 273 K este de 1,98 g/cm3. Masa molecular a cauciucului anorganic nereticulat este de ordinal 106, dar polimerul conine fracii cu o mare dispersie a maselor moleculare.

Cauciucul anorganic clorofosfazenic reacioneaz lent cu apa i cu umiditatea atmosferic, suferind inal o mbtrnire chimic nsoit de o reducere a elasticitii , datorit reticulrii prin puni de oxigen , avnd drept rezultat final hidroliza total cu formarea unui amestec de sruri de amoniu.

Hidroliza decurge rapid la cald. Ca i n oligomerii ciclici clorul poate fi substituit cu alte grupri , de exemplu NCS, OR, NRR sau R , rezultnd o mare varietate de polimeri fosfazenici. b. Cauciucul sintetic -Compoziie, structur, proprieti i utilizare

Cauciucul sintetic este un compus macromolecular cu proprieti asemntoare celor ale cauciucului natural, care se obine prin polimerizarea izoprenului (n prezena aerului), sau prin polimerizarea butadienei sau prin copolimerizarea lor cu stiren sau cu nitril-acrilic. Vulcanizarea cauciucului sintetic se face analog cu a cauciucului natural.

Materii prime. Orice fabricaie de cauciuc sintetic comport dou etape: obinerea monomerului (eventual i comonomerului) i polimerizarea.Butadiena, cel mai important dintre monomerii folosii n prezent n industria cauciucului sintetic, se obine industrial numai prin dehidrogenarea fraciunii de butan-butene din gazele de rafinrie.

n CH2 = CH CH =CH2 ( - CH2 CH = CH CH2 -)

Izoprenul este relativ greu accesibil pe scar mare. Unul din procedeele propuse pornete de la izobuten i formaldehid, care dau prin condensare, n prezen de acizi, un 4,4-dimetil-1,3-dioxan. Prin descompunere termic a acestuia, la 4000, sau catalitic, n prezen de acid fosforic i aburi, la 2000, se obine izopren:

CH3H3C

O 4000 CH3 = C CH = CH2 + CH2O + H2O

H3C O

n CH2 = C CH =CH (- CH2 C = CH CH2 -)

CH3 CH3

Mai avantajoas economic este dehidrogenarea catalitic a izopentanului, izolat din petrol prin distilare direct, sau a unui amestec de izopentan (circa 80%) i izopentene (17%), aa cum se obine din benzin de cracare.

La dehidrogenarea izopentanului, cu catalizatori speciali, se obin urmtoarele trei izopentene, dintre care numai prima trece prin dehidrogenare ulterioar n izopren:

CH3 CH3 CH3CH3 C = CH CH3 CH2 = C CH2 CH3 CH3 CH CH = CH2

2-metil-buten-2 2-metil-buten-3 2-metil-buten-3

Din cauza aceasta randamentul rmne mic, procentul de izopren n produsul de dehodrogenare final netrecnd de circa 45%.

Un alt procedeu pornete de la propen, care d prin dimerizare n prezen de acizi sau cu catalizatori Ziegler un amestec de dimeri, n care predomin 2-metil-penten-1.

Cum pentru prelucrarea ulterioar este utilizabil numai 2-metil-penten-2, este necesar ca dimerul propenei s fie nti izomerizat. Din cauza aceasta, dei piroliza final decurge cu randament bun, produsul de reacie conine numai circa 50% izopren:

CH3 CH3

Izom piroliz

CH2 = C CH CH2 CH3 CH3 C = CH CH2 CH3

2-metil-penten-1 2-metil-penten-2

CH3

CH2 = C CH CH2 + CH4 Izopren

Pentru a fi supus polimerizrii, izoprenul trebuie s fie de mare puritate.

Fabricarea cauciucului sintetic comport dou operaii:

Prepararea monomerului; ca monomeri se pot folosi: izoprenul, butadiena, stirenul metil-stirenul, acrilonitrilul, cloroprenul; Polimerizarea sau copolimerizarea monomerilor enumerai. Ca procedee de polimerizare se utilizeaz :

Polimerizarea termic n prezen de sodium metallic

Polimerizarea n bloc (mas) i n emulsie.

Monomerii folosii la obinerea diferiilor elstomeri sunt polimerizai (copolimerizai) deobicei n emulsie; se obine latex sintetic care este prelucrat ca i cel natural. Rezult un cauciuc sintetic brut cu proprieti asemntoare ca a celui natural i care se folosete dup vulcanizare.

Cercetrile ntreprinse n ultimii ani in cadrul Institutului Central de Cercetri Chimice au permis elaborarea i punerea la punct a unor tehnologii proprii de fabricare rentabil a izoprenului (monomer) i de polimerizare a sa la un elastomer poliizoprenic, cu proprieti identice produsului natural.

Procedeul cel mai larg de obinere a caucicului sintetic este polimerizarea n emulsie. Se mai utilizeaza pe larg i polimerizarea stereospecific n soluie cu derivai alchilici ai metalelor alcaline. Principalel tipuri de cauciucuri sintetice:MONOMER

ESLASTOMER

CH2 = CH CH = CH2Butadien-(CH2 CH = CH CH2(n

cauciucul butadienic (buna, SKB)

CH2 = C CH = CH2 I

Cl

cloropren

-- CH2 = C CH = CH2 --

I

Cl n

Cauciuc cloroprenic (neopren, Nairit)

CH2 = CH CH = CH2ButadienC6H5 C = CH2 I

H

Stiren-((CH CH2)x (CH2 CH = CH CH2)y(n

I

C6H5Cauciuc butadienstirenic (Buna S, SKS, GRS, Crom 35)

CH2 = CH CH = CH2Butadien`

C6H5 C = CH2 I

CH3( - metil stren CH3

I

- (C CH2 -)x (CH2 - CH = CH - CH2)y -

I

C6H5

n

cauciuc butadienic (- metil stirenic (Buna S S, Carom 1500)

CH2 = CH CH = CH2ButadienCH2 = CH CN

Acrilonitril- (CH CH2)x (CH2- CH = CH - CH2)y -

I

CN

Cauiciuc butadien-acilonitrilic (Buna N, GRN)

CH3

I

CH2 = C CH = CH2izopren CH3

I

- - CH2 C = CH CH2 n -

cauciuc poliizoprenic

-Cauciucul polibutadienic (Buna)

n anul 1923, S.V. Lebedev a fabricat in U.R.S.S. acest tip de cauciuc sintetic prin polimerizarea, sub aciunea sodiului metalic, a butadienei, obinute pe atunci din alcool etilic. Astzi, butadiena se polimerizeaz n emulsie, folosind ca iniiatori hidroperoxidul de izopropil-benzen.

n procesul de polimerizare, moleculele de butadien se pot lega n poziiile 1, 4 rezultnd polimeri liniari nesaturai conform schemei:

1 2 3 4 1 nCH2=CHCH=CH2CH2CH=CHCH2CH2CH=CHCH2 Butadien Polibutadien (polimer liniar nesaturat)

n realitate, procesul de polimerizare nu poate fi condus n ntregime n acest sens, astfel c o parte din moleculele de butadien se leag n poziiile 1, 2 rezultnd polimeni cu catene laterale nesaturate, conform schemei:

1 2 3 4 1 2 1 2 nCH2=CHCH=CH2CH2CHCH2CH... 1,3-Butadien I I 3CH 3CH

II II 4CH2 4CH2 Polibutadien

(polimer cu catene laterale nesaturate)

Cauciucul butadienic se cunoate sub denumirea de cauciuc Buna (butadiennatrium). Cauciucul butadienic se folosete n amestec cu altele, la fabricarea anvebopelor, a esturilor cauciucate.

Cauciuciul poliizoprenic Cauciucul poliizoprenic se obine prin polimerizarea izoprenului n emulsie, sub aciunea unor catalizatori organo-metalici, rezultnd un produs macromolecular identic cauciucului natural:

CH3 CH3 CH3 I I I nCH2=CCH=CH2CH2C=CHCH2CH2C=CHCH2 Izopren cauciuc poliizoprenic

-Cauciucul butadien-stiren (butadien-stirenic)

Catenele laterale nesaturate de la cauciucul polibutadienic pot deveni la rndul lor punctul de plecare al unor noi ploimerizri, tot cu molecule de butadien, ceea ce ar duce la obinerea unui polimer cu caten ramificat. Acest neajuns a putut fi n parte evitat prin copolimerizarea butadienei cu circa 20% stiren (CH2=CHC6H5 sau vinil-benzen).

Copolimerul rezultat, butadien-stiren, este constituit din macromolecule de forma:

-CH2CH=CHCH2CHCH2CH2CH=CHCH2

I

C6H5 nDatorit proprietilor superioare pe care le prezint, acest sortiment de cauciuc se folosete n special la fabricarea anvelopelor.

-Cauciucul butadien-acrilonitrilic Acest cauciuc sintetic se obine prin copolimerizarea n emulsie a butadienei CH2=CHCH=CH2 cu acrilonitril CH2=CHCN: i poart denumirea de SKN, Buna N sau Perbunan. Se foloete la confecionarea garniturilor i a furtunurilor pentru transportul produselor petroliere, deoarece este insolubil n alcani.

Realizarea cauciucurilor sintetice a creat posibilitatea nelimitat de a se mri capacitile de producere i a dus Ia obinerea unor sortimente de cauciucuri superioare celor naturale, cu utilizri speciale n anumite domenii.

Caracteristici fizice ale cauciucului sintetic

ProprietiUMCauciucuri stercoregulate cu

coninut nalt cisCauciucuri polimerizate cu

metale alcaline

Coeficientul de termoconductibilitateW m-1K-10,1760,189

Capacitatea caloricJ cm-1K-11,82,1

Coieficientul de dilatare volumicK-16,6310-4

Coieficientul de dilatare liniarK-12,0310-4

Rezistivitatea de volum cm101510141015

Tangena unghiului de pierderi n dielectric710-4

Coieficientul de difuziune al gazelor

-Azot

-Helium2s-12,9610-10

15,710-10

Coieficientul de permeabilitate la gaze

-Azot

-Helium2s-1Pa-11,4410-10

2,4510-10

Permiativitate dielectric(la un Hz)2,42,62,52,8

Clasificarea cauciucului sintetic

-dup domeniile de utilizare:

cauciucuri de utiizare general (izopropenic, butadienic,butadien-stirenic i butadien-alfametilstirenic) care se folosesc la fabricarea produselor n care se realizeaz principalele proprieti fizice ale elastomerilor (pneuri, benzi transportoare, nclmine); Cauciucuri cu utilizri speciale (etilen-propilenic, etilen-propilen-dienic, butilic, cloroprenic, butadien-nitrilic, polisulfurat, silicorganic, fluorurat, uretanic, poliizobutilena, polietilena clorurat, polietilena clorosulfonat) ntrebuinat la fabricarea produselor care trebuie s posede rezisten la diferii ageni chimici, temperaturi ridicate i sczute. Utilizri ale cauciucului sintetic

Utilizarea cauciucurilor sintetice este legat practic de toate domeniile economiei. ntreaga cantitate de cauciuc sintetic se utilizeaza sub forma de compoziii n care intr o serie de componente cu rol determinant i care, contribuie n mare masur la realizarea proprietilor vulcanizatelor.

Exist grupe speciale de cauciucuri sintetice, cum sunt dispersiile aproape de cauciucuri (latexuri sintetice) lichide, extinse cu ulei, negru de fum sau alte arje chiar n procesul de obinere.

Cauciucarea este acoperirea cu cauciuc sau ebonit a unor suprafee de metal sau de alte materiale, n scopul protejrii contra coroziunii, eroziunii, cavitaiei, etc., precum i pentru scopuri multiple. Proprietile straturilor de cauciuc depind, n principal, de natura polimerului; proprietile unui material realizat pe baza aceluiai polimer pot depinde de celelalte componente ale sistemului, n primul rnd de natura i proporia arjei i de sistemul de vulcanizare.

Ebonitele prezint rezisten superioar la coroziune; semiebonitele (numite i cauciucuri tari, cu 15-30% sulf) au de asemenea proprieti de rezisten la coroziune care adesea depete rezistena anti coroziv a vulcanizatelor obinuite.

Vulcanizarea se realizeaz, de obicei, cu abur de presiune mic, cu ap cald sau soluie de CaCl2 sau se utilizeaz compoziii care, n timp, vulcanizeaz la temperatura ambiant. Deosebit de important pentru calitatea cauciucrii sunt modul de pregtire a suprafeei i modul de aplicare a acoperirii i , ndeosebi, de realizare a mbinrilor.

Unele msuri constructive pot contribui substanial la durabilitatea cauciucrii. Continuitatea acoperirii realizat prin cauciucare (absena porilor) se verific prin metode electrice, electrochimice sau chimice.

Cauciucarea se poate realiza prin mai multe procedee, dintre care se alege cel mai adecvat n funcie de destinaia produsului, tipul materialului ales: prin alipire de foi calandrate, nevulcanizate, din compoziie de cauciuc, semiebonit sau ebonit, este procedeul cel mai rspndit.

cu prefabricat vulcanizat , se practic pentru repere mici, care necesit reparaii

frecvente sau la care nu se poate aplica procedeul lipirii urmat de vulcanizare.

cu compoziii sub form de soluii sau paste, urmat, de regul, de vulcanizare, este procedeul adecvat pentru repere cu profil complicat.

cu compoziii pe baz de latexuri care gelifiaz sub aciunea cldurii sau a unor ageni chimici se afl nc n faza de dezvoltare, pentru a nlocui n condiii economice avantajoase cauciucarea cu compoziii sub form de soluii.

prin pulverizare cu flacr se poate aplica pentru compoziii ce pot fi pregtite n forma pulverulent i au stabilitate termic suficient.

Capitolul III.

Tehnologii de, reciclare , reutilizare, incinerare sau depozitare a deeurilor din cauciuc

1.Valorificarea deeurilor din cauciuc

Dezvoltarea continu a utilizrii produselor de cauciuc n toate domeniile i, implicit, a industriei de prelucrare a cauciucului impune cu stringen reciclarea elastomerilor din produsele vulcanizate scoase din uz, de tipul anvelope, camere de aer i articole tehnice.

Principalele direcii de valorificare a produselor uzate i a deeurilor din cauciuc grupate n ordine descresctoare a eficienei tehnice a procedeului sunt : reutilizarea deeurilor pentru obinerea altor produse din cauciuc;

reciclarea, ca material ce se reintroduce n compoziii de elastomeri, sau pudret de cauciuc vulcanizat ;

reutilizarea ca ageni de modificare pentru diferite materiale, folosite n special n domeniul construciilor de drumuri;

utilizarea ca surs de materii prime pentru obinerea de diverse produse cum ar fi : negrul de fum, uleiuri obinute prin piroliz ;

utilizarea n calitate de combustibil, pentru obinerea energiei termice, la fabricarea cimentului.

Dintre produsele din cauciuc, anvelopele ocup de departe ponderea cea mai mare, ceea ce explic i atenia acordat reintroducerii anvelopelor uzate n circuitul economic, concomitent cu evitarea polurii.

Deoarece producia mondial de anvelope totalizeaz peste 850 milioane de tone anual, potenialul pentru reciclarea a milioane de anvelope uzate, este n mod clar foarte important. Sulfurile care rezult din aceste procese nu pot fi ndeprtate, iar ncercrile de a le modifica structura s-au dovedit costisitoare i mari consumatoare de energie. Prin dezvoltarea cercetrilor au aprut numeroase tehnici care permit creterea ponderii materialului reciclabil ce poate fi utilizat n execuia de noi anvelope.

O anvelop se compune din : cauciuc sintetic, cauciuc natural, sulf i compui ai sulfului, uleiuri aromatice, naftenice, parafinice, fibre (poliester, naylon, oel), acizi grai, materiale inerte, negru de fum, colorani (oxizi de zinc, oxizi de titan).

Anvelopele uzate, n funcie de gradul de uzur, pot fi valorificate cel mai eficient prin procedeul de reparare i reapare. Deoarece nu toate anvelopele uzate nu sunt reparabile i numrul de reapri posibile este limitat, n final toate anvelopele produse intr n categoria anvelopelor uzate nereapabile.

2.Reaparea -tehnologie de reutilizare a anvelopelor uzate

Prin reapare se nelege procesul tehnologic de aplicare a unei benzi de rulare noi pe o coroan de anvelop uzat pregtit n prealabil, urmat de vulcanizare, prin care se reface parial potenialul de rulaj al anvelopei.

Etapele parcurse de anvelopele uzate n procesul de reapare sunt:

Problema valorificrii anvelopelor cu cord metalic (nereparabile i nereapabile) nu poate fi considerat rezolvat n prezent, nici pe plan mondial neexistnd o soluie unic general acceptat i de extindere, cu avantaje tehnice i economice.

n lume s-au adoptat diferite variante de valorificare cum ar fi : mcinarea cu transformarea n pudret (la temperatura ambiant, criogenic sau prin procedeul umed); piroliz, combustie pentru obinerea de energie termic; utilizarea n industria cimentului, metalurgic.

3. Mcinarea- tehnologie de prelucrare a anvelopelor uzate

Mcinarea anvelopelor uzate se poate realiza prin mai multe procedee, mcinare criogenic, mcinare la temperatura ambiant i mcinare umed.

a. Mcinarea criogenicPrincipalele avantaje tehnice ale mcinrii criogenice sunt:

Realizarea unei mruniri avansate ntr-un numr mic de trepte de mcinare, reducndu-se proporia de material recirculat;

Obinerea unor particule de dimensiuni mai mici i cu distribuii dimensionale mai uniforme;

Eliminarea posibilitilor de degradare termic a materialului;

Mrunirea unor materiale ce nu pot fi mcinate eficient prin procedee convenionale, fiind singura posibilitate de mcinare a anvelopelor cu cord metalic.

n variantele binecunoscute, pneurile sunt tiate n buci, splate, mutate apoi n tunelele de prercire unde sunt rcite cu aburi de azot. Sunt transportate apoi n tunelul de baz, unde sunt rcite cu azot lichid. Pentru o productivitate de 1000 kg / h lungimea tunelului de prercire este de 17 m iar cea a tunelului de baz 9 m. Bucile de cauciuc sunt ngheate pn devin fragile, sunt mcinate iar apoi sunt separate inseriile metalice i textile.

Prin aceast tehnologie este posibil realizarea granulelor de cauciuc cu parametri cerui i suprafaa neted, care imbuntesc considerabil proprietile fizico-chimice i permite utilizarea n compoziia mixturilor asfaltice.

Dezavantajele acestei metode pot fi:

n ceea ce privete rcirea se va utiliza, ca agent de rcire, azot lichid cu temperatura de 196C, acest proces avnd mari pierderi termodinamice i cheltuieli de energie. Mai intervin pierderile cauzate de transportul, ncrcarea i golirea cisternelor de transport (30 %), ceea ce mrete preul produselor obinute; consumul teoretic de azot lichid necesar pentru nghearea pneurilor, innd seama de capacitatea de cldur pentru obinerea aburilor de azot, este 0,5 kg azot / kg pneu. n realitatea mperfeciunile din cauza schimbului de cldur dintre azot i pneu, sporete cantitatea cu 15+20%; costul pentru a nghea 700 kg/pneu or este cuprins ntre 80+100 USD.Cauciucul obinut este sortat n funcie de granulaie i poate fi utilizat ca:

a. Fracia cea mai fin poate fi utilizat pentru producerea de pneuri pn la 80%.b. Material pentru acoperiuri ; c. Huse, furtunuri; d. Adaos pentru asfalt;

Numai Europa produce anual 2,5 milioane tone de pneuri uzate, valorificarea lor fiind o problem major, n timp ce 20% din greutatea lor (0,5 milioane tone) este reprezentat de oel de nalt calitate.

Fluxul anvelopelor uzate

Legaturi cu sistemul de control

Utilizarea aerului cald

Deplasarea agentului rece

Tehnologie de prelucrare a anvelopelor uzate prin mcinare criogenicb.Mcinarea anvelopelor folosind aer rcit

Metoda de rcire a aerului, pan la temperatura de 120C este bine cunoscut. Aceast temperatur este atins de lucrul n cascad a 56 compresoare puternice. Dezavantajele acestei metode constau n consumul semnificativ de energie i echipamentul voluminos.

Folosind acest proces, inseria metalic este obinut far cauciuc i este de cea mai bun calitate i reprezint 1520% din greutatea pneurilor. Se cerceteaz, de asemenea, posibilitatea de utilizare a materialului textil obinut, care reprezint cam 5% din greutatea iniial a pneurilor.

Sistemul de rcire, fr utilizarea azotului lichid, permite realizarea aerului rece comprimat, necesar aducerii cauciucului la starea casant, pn la 120C. Tunelul n care are loc procesul de rcire cuprinde trei zone diferite de temperatur: 10C,

60C, 120C ceea ce asigur o rcire eficient i economic a pneurilor.

Exceptnd costurile pentru obinerea aerului rece, avantajul l reprezint obinerea aerului rece n timpul ciclului de producie, ceea ce exclude cheltuielile de transport, economisete suprafaa de producie prin lipsa echipamentelor de fabricare, depozitare i pompare a azotului lichid.

1. Utilizarea aerului cald furnizat de rcitor. Surplusul de energie termic atinge 90% la realizarea aerului rece. Cldura este utilizat pentru prenclzirea apei folosit la splare, prenclzirea aerului utilizat la uscare i la nclzirea unor fabrici pe timp de iarn.

2. Generatoarele termale vor fi utilizate la nclzirea apei deoarece cldura recuperat de la maina de refrigerare nu asigur temperatura necesar de 60C pentru splare i uscare. n acest fel se sporete cantitatea de cldur cu 2530%.

3. Duzele ultrasonice (funcioneaz n domeniul ultrasonic) utilizate la splare, folosesc jetul de ap ceea ce face ca timpul de splare sa fie scurt, eficient iar cantitatea de ap utilizat s fie diminuat.

4. Metoda ultrasonic de mciare, mrunete cauciucul, dup ce n prealabil a fost ngheat, prin emiterea unui impuls putemic n domeniul frecvenelor ultrasonice.

5. Maina de mcinare produce granule de cauciuc de dimensiunea cerut datorit soclurilor reglabile fa de ciocanele de rotire. Dimensiunea final a granulei depinde de dimensiunile geometrice ale soclurilor. Absena substantelor chimice, a extractoarelor magnetice de metal, a condensului n timpul procesului de uscare fac ca granula de cauciuc obinut s nu difere din punct de vedere chimic de compoziia iniial.

Procesarea este eficient dac se lucreaz n trei schimburi, aproximativ 20 de ore. Timpul necesar pentru ca o anvelop s ajung la stadiul de granul este de 4 ore. Preul unei astfel de linii se ridic la 550 000 USD.

Din 700 kg / h de anvelope uzate rezult n urma prelucrrii 550 kg de granule de cauciuc i 150 kg oel de cea mai bun calitate. Consumul de energie pentru a realiza nghearea se ridic la 115 kW iar pentru prelucrarea ambalajelor 15 kW. Deci pentru 700 kg pneu / h avm un consum de 130150 kW.

c .Mcinarea la temperatura ambiantMcinarea produselor uzate din cauciuc vulcanizat la temperatura ambiant reprezint numeroase inconveniente: consumuri energetice ridicate, randamente mici, degradarea produsului datorit cldurii degajate, producerea de zgomot, fum i degajri de gaze, imposibilitatea prestabilirii distribuiei dimensionale a pudretelor, imposibilitatea mcinrii anvelopelor cu inserie metalic.

n perioada ultimilor ani au fost dezvoltate i procedee de mcinare la temperatura ambiant n mediu lichid. Procedeele implic introducerea unor pudrete de cauciuc de 0,40,5 mm n mediu lichid, uzual apos i mcinarea ntre dou discuri de mcinare cu distant foarte mic ntre ele, rezultnd n final pudrete cu dimensiuni sub 20 microni.

Reutilizarea diferitelor tipuri de pudrete de cauciuc a cptat o amploare din ce n ce mai mare, n numeroase cazuri pudretele nlocuind cauciucul regenerat, chiar n aplicaii cu cerine tehnice ridicate, cum sunt anvelopele.

Pudretele obinute criogenic i prin procedeul umed, cu dimensiuni mai mici ale particulelor pot fi utilizate n proporii relativ ridicate n diverse aplicaii. Pentru a permite formarea unei imagini de ansamblu privind procedeele de valorificare cunoscute pe plan mondial, pentru anvelopele cu cord metalic uzate se prezint n anexa 1 principalele date tehnico economice i stadiul cercetrilor efectuate n ar.

n principal, din anvelopele uzate i rebut i din alte produse din cauciuc se pot obine ca produse intermediare buci (seciuni), mcintur de cauciuc (25 mm) i pudret de cauciuc ( 0,252 mm), ce poate fi sortat apoi dimensional i utilizat n diverse domenii de aplicaie. Fiecare din procedeele de transformare reprezint cte un proces tebnologic distinct, n mod evident, ns, preuile produselor intermediare sunt cu att mai mari cu ct fineea materialului este mai avansat. n aceeai schem sunt prezentate tehnologiile de prelucrare a produselor intermediare pn la obinerea produselor finite.

Se apreciaz c rata de cretere a stocului de anvelope uzate se va majora, ajungnd n perioada 2001-2010 la 38000 to/an, corespunztor ritmului de cretere pe ansamblul economiei naionale. n acest context trebuie fcut observaia esenial c stocul de anvelope va crete n special cu anvelope cu inserie metalic. De remarcat faptul c n capital i zonele limitrofe pe o raz de 250 km se acumuleaz aproape jumtate din totalul de anvelope.

4. Sisteme de mcinare a anvelopelor uzate

Reciclarea anvelopelor autoturismelor poate fi considerat o provocare ntruct anvelopele pot fi considerate sisteme complexe ce conin diferite componente din clasa elastomerilor armate cu fibre textile i srme din oel. n plus materialele din cauciuc necesit vulcanizare (proces chimic de reticulare).

Noiuni generale despre reciclarea materialelor organice

Anvelopele auto sunt confecionate din cauciuc sintetic, a crui utilizare se datoreaz dorinei de mbunire a performanelor cauciucului natural.

Problema reciclrii anvelopelor uzate este din ce n ce mai semnalat datorit numrului foarte mare de astfel de deeuri.

Anvelopele auto datorit faptului c sunt voluminoase i elastice necesit o mcinare nainte de a fi supuse procesului de reciclare.

Principalele metode de mcinare a anvelopelor uzate sunt mcinarea mecanic la temperatura ambiant i mcinarea criogenic.

Mcinarea mecanic a anvelopelor uzate

Procesul complex de convertire a anvelopelor uzate n deeuri de cauciuc mcinat implic parcurgerea a patru etape principale i anume: mcinarea, separarea, granularea, clasificarea.

Un astfel de proces conduce la obinerea unor particule de cauciuc de calitate superioar cu dimensiunea de aproximativ 1,7 mm n diametru. Paii principali implicai n procesul de reducere a dimensiunii anvelopelor este prezentat schematic n Figura de mai josn abordarea reciclrii cauciucului, cu pondere n reciclarea anvelopelor uzate, primii pai s-au fcut la nceputul anilor 80. Astfel s-au proiectat i perfecionat Sistemele de Reciclare a Cauciucului cu maini proiectate exclusiv pentru procesul complicat de reciclare a cauciucului, respectiv pentru fabricarea pudrei i granulelor derivate din cauciuc.

Un sistem complet de reciclare a cauciucului cuprinde echipamaente pentru fierea, mcinarea, granularea i pulverizarea, ambient precum i criogenic pentru cauciucuri de camioane sau maini, poate fi uor integrat n linii existente de maini complexe. Sistemele sunt proiectate i construite n ideea de a oferi posibilitatea de a produce la costuri reduse, ecologice, cu o calitate superioar a produsului finit. Anvelopele uzate nereapabile i nereutilizabile sunt preluate pe benzi i dirijate ctre mainile de procesat.

Operaii i echipamente:a. Fierea

Primul pas n procesarea anvelopelor uzate este maina de fiat SRS 1300/1300 S. Fierea este un proces mechanic ambient. Cauciucurile ntregi mpreun cu taloanele sunt tiate n fii de aproximativ 100 x 150 mm. Se adaug ap n maina de fiat ca lubrifiant precum i pentru rcire i prevenirea prafului. Apa uzat intr ntr-un tanc de decantare. Apa curaat merge apoi prin sistemul de scurgere. Ce rmne sunt sedimente (nisip , pietre, sticl).

Maina de fiat SRS 1300/1300 S.

Un singur ax de rotor proiectat cu rulmeni de dimensiuni mari. Suporturile cuitului de la rotor sunt sudate de un ax solid.

Tiurile cuitului de la rotor sunt fixate cu uruburi grele. Bucele fac parte din configuraia de fixare a cuitului, protejnd suporturile cuitului.

Cuitele de la stator sunt fixate cu clame rigide.

Tietoarea este echipat cu un filtru solid de 100 x 150 mm.

Bucile care nu trec prin filtru se vor ntoarce automat n camera de tiere pentru o operaie de tiere ulterioar.

Cadrul este sudat cu tabl de oel. Toate prile componente inclusiv rotorul i cuitele de la stator sunt n permanent ntreinute prin sudare i rectificare. Lamele cuitului pot fi scoase din main una cte una ceea ce conduce la ntreinere uoar i la i timpi de acionare redui.

TipToctor SRS1300Toctor SRS1300S

Mrimea intrriiCauciucuri de maini i camioane 1300 x 450 mmCauciucuri de maini i camioane 1300 x 450 mm

Nr. de cuite12 cuite principale 14 secundare

6 principale 7 secundare12 cuite principale 14 secundare

6 principale 7 secundare

Grilaj100 x 150 mm 90 de grade100 x 150 mm 90 de grade

Cantitatea de material trecut prin instalaie8000 kg/or4000 kg/or

Capacitatea motorului 110 KW110 KW

Greutate Circa 25. 000 kgCirca 20.000 kg

Dup trecerea prin maina de fiat, stocul intermediar se poate msura. Acest stoc intermediar v ajut s continuai procesarea cnd cuitele mainii de fiat trebuiesc nlocuite. Fiile sunt introduse n maina de mcinat principal cu plnie de ncrcare cu dozare cu screper rotativ.b. Mcinarea principal

A doua etap n procesarea Van Aarsen este maina de mcinat principal RTG 800/1250. Mcinarea principal este un proces mecanic ambient i este un proces de mcinare i nu un tratament de tiere.

Fiile de cauciuc sunt zdrobite cu ajutorul rotorului i stratorului cu dini. Fiile au i firele de oel de la taloane, care ajut n procesul de mcinare. Uneltele cu dini sunt unelte de mcinat, prin urmare nu este necesar s fie ascuite.

Numai n aceast etap mrimea fiilor este redus de la 100-150 mm la o granulaie de 0-20 mm din care deja 20 % este mai mic de 2,0 mm datorit designului special al mainii care este unic pe pia. Dup ncheierea procesului principal de mrunire, mai mult de 95% din oel este eliberat pentru urmtoarea separe.

Temperatura de mcinare de aproximativ 80o C este meninut prin adugarea apei de procesare n maina de mcinat principal. Apa adugat n maina de mcinat principal se evapor n timpul procesului de mcinare i este curat cu ajutorul unui filtru umed pentru a ndeprta praful nainte de a fi redat mediului.

Bucile de cauciuc mpreun cu srmele de oel eliberate sunt tranportate printr-un transportor cu vibraie. Oelul e separat de cauciuc cu ajutorul unor magnei. Oelul separat e condus cu ajutorul unor transportoare cu benzi la containere nafara cldirii. Oelul separat de cauciuc este gata s fie trimis la vnzare.

Amestecul de buci de cauciuc i fibr este transportat pneumatic la maina de triere i separate pe trei categorii diferite. In acest exemplu amintim 0-2 mm, 2-4 mm i 4-20 mm.

Fibrele din cauciuc sunt separate ntr-o main cu sit i transportate pneumatic la aspiratorul central de praf.

Main Grinding

TipMrunitor principal RTG 800Mrunitor principal RTG1250

Mrimea la intrareFii neregulate 100x150 mmFii neregulate100 x 150 mm

Nr. de cuite20 cuite la rotor i 2 cuite pe stator30 cuite la rotor i 3 cuite pe stator

Ecran23 mm23 mm

Capacitate3.000 kg/h5.000 kg/h

Separarea oelului> 95 %> 95 %

Vitez2 x 132 kW2 x 200 kW

Greutateaprox. 20.000 kgaprox. 40.000 kg

c. Granularea

A treia etap a procesrii Van Aarsen este granulatorul GN 800/1200.

De exemplu lum o intrare de 80 % de cauciucuri de autoturisme i 20 % cauciucuri de camion; datorit faptului c avem o intrare mixt trebuie s ajungem la o msur de granulare de 4 mm pentru a elibera toate textilele ncorporate n cauciucul de autoturism pentru a produce granule curate i vandabile.

Peste 60 % din rezultatul mainii de mcinat principale are o msur de glanulare mai mare de 4 mm dar 40 % este deja mai mic de 4,0 mm.

Particulele de cauciuc mai mari de 4 mm sunt ncrcate n granulator unde cauciucul este granulat n particule mai mici de 4 mm. Granulele de cauciuc se ntorc n sita principal. Procesul de granulare este ambient i mecanic.

Uzura cuitelor i a sitelor este relative mic, ntruct mai mult de 96% din oel este deja ndeprtat n procesul de mcinare principal.

Granulator

Granulatoarele sunt destinate granulrii bucilor pre-tiate i curate de cauciucuri de la maini i camioane.

Dimensiunea de intrare a fiilor este de aproximativ 7-20 mm cu un maxim de resturi de oel de 2%.

Operaia de tiere

Masivul rotor crom-molibden de 600 mm este echipat cu scule de tiere din metal dur. Sculele sunt fixate printr-un singur sistem bulon filetat pe rotor, uor de schimbat i nurubat pentru a permite utilizarea tuturor celor 8 unghiuri de tiere. Pe direcie longitudinal cuitele statorului secundar sunt fixate pentru a fi utilizate pe 4 pri. Ambele cuite pot fi uor rearanjate din stocul de piese de schimb.

Modalitate de baz unic de ncrcare a Granulatorului

ntroducerea produsului n Granulator se realizeaz prin intermediul a dou uruburi de dozare de baz. urubu