Рециклиране на гума от автомобилни гуми с високопроизводителен ултразвук
Гумата от отпадъчни автомобилни гуми е токсичен, небиоразградим материал, което превръща обезвреждането ѝ в екологичен и икономически проблем. Ултразвуковата девулканизация е бърз и ефективен метод за рециклиране на гума от отпадъчни автомобилни гуми, който позволява повторното им използване. Ултразвуковото рециклиране на гума от автомобилни гуми е сравнително прост процес, който е успешно изпитан. Линейната мащабируемост на процеса на ултразвуково рециклиране на автомобилни гуми позволява обработването на големи обеми в промишлен мащаб при икономически изгодни разходи.
Проблемът с гумените отпадъци
Гумата от отпадъчни автомобилни гуми причинява значителен екологичен проблем поради своята токсичност и неразградимост. Нейната вулканизирана въглеродна структура с напречни връзки и токсичността ѝ превръщат обезвреждането в тежест за околната среда. Конвенционалните техники за рециклиране на гума са икономически неизгодни, не са екологосъобразни, а новият гумен материал, произведен с рециклираната гума, е с ниско качество, тъй като основните полимерни вериги на отпадъчната гума се изменят и отслабват.
Тъй като автомобилните гуми са сред най-проблемните източници на отпадъци, са необходими екологосъобразни и икономически изгодни методи за рециклиране. Пиролизата и девулканизацията са най-успешните процеси за рециклиране на автомобилни гуми. Напредъкът в рециклирането на отпадъчни автомобилни гуми е от съществено значение за прекратяване на екологичното натоварване от гумата в тях и спомага за намаляване на изхвърлянето на автомобилни гуми в депа.
Ултразвуковата обработка може да интензифицира и подобри и двата съвременни процеса за рециклиране на автомобилни гуми – пиролизата и девулканизацията.
Ултразвукова система за девулканизация на отпадъчна гума
Изработен по поръчка екструдерен блок за предаване на ултразвукова енергия в горещ еластомер
Ултразвукова девулканизация на гума от автомобилни гуми
При ултразвуковата девулканизация се разкъсват химичните напречни връзки сяра–сяра и сяра–въглерод в автомобилните гуми, което води до получаване на мека гумена стопилка. Тази получена чрез ултразвук гумена стопилка може да бъде преработена повторно и формована в нови гумени изделия, например нови автомобилни гуми. Основно предимство на ултразвуковата девулканизация е значително по-малкото необходимо количество топлина. Първо частите от отпадъчни автомобилни гуми се нагряват до приблизително 400ºF или 200ºC, след което се подават с шнеково подаващо устройство през проточна клетка, където отпадъчната гума се обработва с високопроизводителен ултразвук под високо налягане. По време на ултразвуковата девулканизация гумата се преобразува от предишното си твърдо състояние във вискозна маса с висок вискозитет. Интензивната ултразвукова обработка бързо разрушава триизмерната мрежа на вулканизираните еластомери. Ултразвуковата обработка за разкъсване на химичните напречни връзки отнема само няколко секунди. Обработената с ултразвук гумена стопилка може да бъде подсилена с вулканизиращи агенти и пълнители и да бъде формована в нови гумени изделия.
Ултразвуково облагородяване на пиролизни остатъци
Пиролизните остатъци могат да бъдат облагородени чрез ултразвукова обработка в солна и флуороводородна киселина, за да се получат пиролизни технически сажди. Ултразвуковата обработка може успешно да превърне пиролизните остатъци от отпадъчни автомобилни гуми в технически сажди с висока добавена стойност за търговска реализация. По този начин ултразвуковата обработка след пиролизата значително подобрява общата ефективност на пиролизата на отпадъчни автомобилни гуми.
Високопроизводителни ултразвукови устройства
Hielscher Ultrasonics е вашият опитен партньор за високопроизводителни ултразвукови процеси. Ултразвуковата девулканизация изисква мощни промишлени ултразвукови процесори, които могат да работят при високо налягане и висока температура. Друга предпоставка е осигуряването на много високи амплитуди. Амплитуди до 200µm могат лесно да се поддържат непрекъснато при работа в режим 24/7. За още по-високи амплитуди се предлагат ултразвукови сонотроди, изработени по поръчка. Сонотродите на Hielscher за високо налягане/висока температура се произвеждат и настройват за взискателните условия на процеса на девулканизация. С помощта на матрици, изработени по поръчка, ултразвуковият рог (сонотродът) се вкарва в цилиндъра на екструдера. Здравината на ултразвуковото оборудване на Hielscher позволява работа в режим 24/7 при тежко натоварване и във взискателни среди. Високата производителност и надеждността превръщат ултразвуковите устройства на Hielscher в основната работна сила при регенерирането на гума!
Таблицата по-долу дава представа за приблизителния капацитет за обработка на нашите ултразвукови устройства:
| Обем на партидата | Дебит | Препоръчителни устройства |
|---|---|---|
| 1 до 500mL | 10 до 200mL/min | UP100H |
| 10 до 2000mL | 20 до 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 до 20L | 0,2 до 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 до 100L | 2 до 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 до 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | по-голям | група от UIP16000 |
Свържете се с нас! / Попитайте ни!
Литература/Източници
- Hong, Chang-Kook; Isayev, A.I. (2003): Приложение на мощен ултразвук за рециклиране на гума. The Rubber Society of Korea: Elastomers and Composites, том 38, брой 2; 2003. 103–121.
- Walvekar, Rashmi; Mohammad. Afiq, Zulkefly; Ramarad, Suganti; Kalid, Siddiqui (2018): Девулканизация на гума от отпадъчни автомобилни гуми с използване на разтворители на аминова основа и ултразвукова енергия. MATEC Web of Conferences, том 152, 2018.
- Teng-Chien Chen, Yun-Hwei Shen, Wen-Jhy Lee, Chih-Chung Lin, Meng-Wei Wan (2010): Изследване на процес на окислителна десулфуризация с помощта на ултразвук, приложен за оползотворяване на пиролизно масло от отпадъчни автомобилни гуми. Journal of Cleaner Production, том 18, брой 18, 2010. 1850–1858.
Полезни факти
Вулканизация / Девулканизация
Вулканизацията е процес, който прави естествения каучук, характеризиращ се с ниска издръжливост и гъвкавост, по-твърд и издръжлив. За тази цел естественият каучук се нагрява и чрез добавяне на сяра се образуват напречни връзки между полимерите. При образуването на напречни връзки полимерните молекули на каучука, така наречените полиизопрени, се свързват помежду си чрез серни атоми. Чрез вулканизация се получава така наречената вулканизирана гума, която има по-добри експлоатационни характеристики и по-висока издръжливост. Вулканизираната гума се използва в автомобилни гуми, гумени маркучи, подметки на обувки, играчки и др.
Девулканизацията е техника, при която се разкъсва структурата с напречни връзки, по-конкретно връзките сяра–сяра и/или въглерод–сяра. Това може да се извърши чрез различни методи, като механохимични, химични, биологични и чрез мощна ултразвукова обработка.
Каучук
Каучуците са известни и като еластомери. Еластомер е съкратено наименование за еластичен полимер. Еластомерите проявяват вискоеластични характеристики: те са лепкави, силно еластични полимери. Терминът „каучук“ често се използва за разграничаване на групата еластомери, които трябва да бъдат вулканизирани или втвърдени, за да могат да се използват.
От какво е направена гумата на автомобилните гуми?
Гумата на автомобилните гуми, наричана tire rubber в американския английски или tyre rubber в британския английски, е направена от няколко компонента, включително каучук, пълнители и други добавки. Гумата на автомобилните гуми може да съдържа естествен каучук, получен от латексовия сок, който се отделя от кората на каучуковото дърво, или синтетичен каучук. Синтетичните каучуци се произвеждат от нефт. Най-разпространените видове синтетичен каучук са стирен-бутадиеновият каучук (SBR), полибутадиеновият каучук и бутиловият каучук. Макар каучукът да е основната съставка на автомобилните гуми, пълнители и добавки се включват за получаване на по-функционален материал за автомобилни гуми. Техническите сажди и/или силициевият диоксид са много разпространени пълнители за автомобилни гуми, добавяни за подсилване на гумената смес. Техническите сажди и силициевият диоксид подобряват сцеплението, правят автомобилните гуми по-устойчиви на пробиване и намаляват съпротивлението им при търкаляне. Антиоксидантите, антиозонантите и средствата против стареене са други добавки, които подобряват качеството на автомобилните гуми и удължават експлоатационния им живот.