Recikliranje gume iz automobilskih guma visokoučinkovitim ultrazvukom
Otpadna guma iz guma je toksičan, biološki nerazgradiv materijal, zbog čega je njeno zbrinjavanje ekološki i ekonomski problem. Ultrazvučna devulkanizacija je brza i efikasna metoda recikliranja otpadne gume iz guma, koja omogućava ponovnu upotrebu otpadnih guma. Ultrazvučno recikliranje gume iz guma relativno je jednostavan proces koji je uspješno testiran. Linearna skalabilnost procesa ultrazvučnog recikliranja guma omogućava obradu velikih količina u industrijskom obimu uz ekonomične troškove.
Problem gumenog otpada
Otpadna guma iz guma uzrokuje znatan ekološki problem zbog svoje toksičnosti i nerazgradivosti. Njihova vulkanizirana umrežena ugljična struktura i toksičnost čine zbrinjavanje ekološkim opterećenjem. Konvencionalne tehnike recikliranja gume su neekonomične, nisu ekološki prihvatljive, a nova gumena materija proizvedena od reciklirane gume pokazuje nizak kvalitet jer su glavni polimerni lanci otpadne gume izmijenjeni i oslabljeni.
Budući da su gume među najproblematičnijim izvorima otpada, potrebne su ekološki prihvatljive i ekonomične metode recikliranja. Piroliza i devulkanizacija su najuspješniji procesi recikliranja guma. Napredak u recikliranju otpadnih guma ključan je za zaustavljanje ekološkog opterećenja koje stvara guma iz guma i pomaže u smanjenju odlaganja guma na deponije.
Ultrazvučna obrada može intenzivirati i poboljšati oba moderna procesa recikliranja guma, pirolizu i devulkanizaciju.
Ultrazvučni sistem za devulkanizaciju otpadne gume
Prilagođeni blok ekstrudera za uvođenje ultrazvučne obrade (sonikacije) u vruć elastomer
Ultrazvučna devulkanizacija gume iz guma
Ultrazvučnom devulkanizacijom razdvajaju se umrežene hemijske veze sumpor–sumpor i sumpor–ugljik u gumama, što rezultira mekom gumenom talinom. Ta ultrazvučno dobivena gumena talina može se ponovo prerađivati i oblikovati u nove gumene proizvode, npr. nove gume. Značajna prednost ultrazvučne devulkanizacije je znatno manja potrebna toplina. Prvo se dijelovi otpadnih guma zagrijavaju na približno 400ºF ili 200ºC, a zatim se pužnim dozatorom dovode kroz protočnu ćeliju, gdje se otpadna guma podvrgava ultrazvučnoj obradi visokoučinkovitim ultrazvukom pod visokim pritiskom. Tokom ultrazvučne devulkanizacije guma se iz svog prethodno čvrstog stanja pretvara u vrlo viskoznu masu. Intenzivna ultrazvučna obrada brzo razbija trodimenzionalnu mrežu vulkaniziranih elastomera. Ultrazvučna obrada razdvajanja hemijskih veza traje samo nekoliko sekundi. Gumena talina nakon ultrazvučne obrade može se ojačati sredstvima za umrežavanje i punilima te oblikovati u nove gumene proizvode.
Ultrazvučna nadogradnja piroliznih ostataka
Pirolizni ostaci mogu se nadograditi ultrazvučnom obradom u hlorovodoničnoj i fluorovodoničnoj kiselini kako bi se dobila pirolizna čađ. Ultrazvučna obrada može uspješno nadograditi pirolizne ostatke iz otpadnih guma u komercijalnu čađ visoke dodane vrijednosti. Ultrazvučna obrada nakon pirolize time značajno poboljšava ukupnu efikasnost pirolize otpadnih guma.
Visokoučinkoviti ultrazvučni uređaji
Hielscher Ultrasonics je vaš iskusni partner kada je riječ o visokoučinkovitim ultrazvučnim procesima. Ultrazvučna devulkanizacija zahtijeva industrijske ultrazvučne procesore velike snage, koji mogu raditi pod uvjetima visokog pritiska i visoke temperature. Dodatni preduvjet je postizanje vrlo velikih amplituda. Amplitude do 200µm mogu se lako kontinuirano koristiti u radu 24/7. Za još veće amplitude dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Sonotrode za visoki pritisak i visoku temperaturu kompanije Hielscher proizvode se i podešavaju za zahtjevne uvjete procesa devulkanizacije. Pomoću prilagođenih matrica ultrazvučni rog (sonotroda) umeće se u cilindar ekstrudera. Robusnost ultrazvučne opreme kompanije Hielscher omogućava rad 24/7 pri velikim opterećenjima i u zahtjevnim okruženjima. Visoka učinkovitost i pouzdanost čine ultrazvučne uređaje kompanije Hielscher radnim konjem regeneracije gume!
Tabela u nastavku daje okvirnu informaciju o približnom kapacitetu obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Volumen šarže | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | veći | klaster uređaja UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Literatura/reference
- Hong, Chang-Kook; Isayev, A.I. (2003): An Application of High-Power Ultrasound to Rubber Recycling. The Rubber Society of Korea: Elastomers and Composites Vol 38, Issue 2; 2003. 103-121.
- Walvekar, Rashmi; Mohammad. Afiq, Zulkefly; Ramarad, Suganti; Kalid, Siddiqui (2018): Devulcanization of Waste Tire Rubber Using Amine Based Solvents and Ultrasonic Energy. MATEC Web of Conferences Vol. 152, 2018.
- Teng-Chien Chen, Yun-Hwei Shen, Wen-Jhy Lee, Chih-Chung Lin, Meng-Wei Wan (2010): The study of ultrasound-assisted oxidative desulfurization process applied to the utilization of pyrolysis oil from waste tires. Journal of Cleaner Production, Volume 18, Issue 18, 2010. 1850-1858.
Činjenice vrijedne znanja
Vulkanizacija / devulkanizacija
Vulkanizacija je proces kojim se prirodna guma, koja ima nisku trajnost i fleksibilnost, čini tvrđom i trajnijom. Zbog toga se prirodna guma zagrijava i dodavanjem sumpora postiže se umrežavanje među polimerima. Umrežavanjem se polimerne molekule gume, takozvani poliizopreni, međusobno povezuju atomima sumpora. Vulkanizacijom se proizvodi takozvana vulkanizirana guma, koja nudi veću učinkovitost i trajnost. Vulkanizirana guma nalazi se u gumama, gumenim crijevima, potplatima cipela, igračkama itd.
Devulkanizacija je tehnika kojom se razgrađuje umrežena struktura, konkretno veze sumpor–sumpor i/ili ugljik–sumpor. To se može postići različitim metodama, kao što su mehanohemijske, hemijske, biološke te primjenom ultrazvučne obrade velike snage.
Guma
Guma je poznata i kao elastomeri. Elastomer je skraćenica za elastični polimer. Elastomeri pokazuju viskoelastična svojstva: to su ljepljivi, vrlo elastični polimeri. Pojam guma često se koristi za razlikovanje skupine elastomera koji moraju biti vulkanizirani ili otvrdnuti da bi bili upotrebljivi.
Od čega se sastoji guma iz guma?
Guma iz guma (američki engleski „tire“ ili britanski engleski „tyre“) sastoji se od nekoliko komponenti, uključujući gumu, punila i druge aditive. Guma iz guma može se sastojati od prirodne gume, dobivene iz lateks soka koji se luči iz kore kaučukovca, ili od sintetičke gume. Sintetičke gume proizvode se od nafte. Najčešći oblici sintetičke gume su stiren-butadienska guma (SBR), polibutadienska guma i butil guma. Iako je guma glavni sastojak guma, punila i aditivi se ugrađuju kako bi se dobio funkcionalniji materijal za gume. Čađ i/ili silicijum dioksid vrlo su česta punila za gume koja se dodaju radi ojačanja smjese gume. Čađ i silicijum dioksid poboljšavaju prianjanje, čine gume otpornijima na probijanje i smanjuju otpor kotrljanja gume. Antioksidansi, antiozonansi i sredstva protiv starenja su drugi aditivi koji poboljšavaju kvalitet guma i produžuju njihov vijek trajanja.