Recyklace pneumatikové pryže pomocí vysoce výkonného ultrazvuku
Pryž z odpadních pneumatik je toxický, biologicky nerozložitelný materiál, jehož likvidace představuje ekologický a ekonomický problém. Ultrazvuková devulkanizace je rychlá a účinná metoda recyklace pryže z odpadních pneumatik, která umožňuje opětovné využití odpadních pneumatik. Ultrazvuková recyklace pneumatikové pryže je poměrně jednoduchý proces, který byl úspěšně otestován. Lineární škálovatelnost procesu ultrazvukové recyklace pneumatik umožňuje zpracovávat velké objemy v průmyslovém měřítku za hospodárných nákladů.
Problém pryžového odpadu
Pryž z odpadních pneumatik způsobuje závažný ekologický problém kvůli své toxicitě a nerozložitelnosti. Její vulkanizovaná zesíťovaná uhlíková struktura a toxicita činí z likvidace zátěž pro životní prostředí. Konvenční techniky recyklace pryže jsou neekonomické a nešetrné k životnímu prostředí a nový pryžový materiál vyrobený z recyklované pryže vykazuje nízkou kvalitu, protože hlavní polymerní řetězce odpadní pryže jsou pozměněny a oslabeny.
Vzhledem k tomu, že pneumatiky patří k nejproblematičtějším zdrojům odpadu, jsou zapotřebí ekologicky šetrné a ekonomické metody recyklace. Pyrolýza a devulkanizace jsou nejúspěšnějšími procesy recyklace pneumatik. Pokrok v recyklaci odpadních pneumatik je nezbytný k zastavení zátěže životního prostředí pneumatikovou pryží a pomáhá omezit ukládání pneumatik na skládky.
Ultrazvukové ošetření může intenzifikovat a zlepšit oba moderní procesy recyklace pneumatik – pyrolýzu i devulkanizaci.
Ultrazvukový systém pro devulkanizaci odpadní pryže
Zakázkově upravený blok extrudéru pro přenos sonikace do horkého elastomeru
Ultrazvuková devulkanizace pneumatikové pryže
Při ultrazvukové devulkanizaci dochází k rozrušení zesítění chemických vazeb síra-síra a síra-uhlík v pneumatikách, čímž vzniká měkká pryžová tavenina. Tuto ultrazvukem vytvořenou pryžovou taveninu lze znovu zpracovat a vytvarovat do nových pryžových výrobků, např. nových pneumatik. Hlavní výhodou ultrazvukové devulkanizace je výrazně nižší potřebné teplo. Nejprve se části odpadních pneumatik zahřejí na přibližně 400ºF neboli 200ºC a poté se šnekovým podavačem vedou průtokovou celou, kde je odpadní pryž sonikována vysoce výkonným ultrazvukem pod vysokým tlakem. Během ultrazvukové devulkanizace se pryž přeměňuje ze svého předchozího pevného stavu na vysoce viskózní hmotu. Intenzivní sonikace rychle rozrušuje trojrozměrnou síť vulkanizovaných elastomerů. Ultrazvukové ošetření, při kterém se rozrušuje zesítění chemických vazeb, trvá jen několik sekund. Sonikovanou pryžovou taveninu lze vyztužit vulkanizačními činidly a plnivy a vytvarovat do nových pryžových výrobků.
Ultrazvukové zušlechtění pyrolytických zbytků
Pyrolytické zbytky lze zušlechtit jejich sonikací v kyselině chlorovodíkové a fluorovodíkové za účelem získání pyrolytických sazí. Ultrazvukové ošetření může úspěšně zušlechtit pyrolytické zbytky z odpadních pneumatik na komerční saze s vysokou přidanou hodnotou. Ultrazvukové popyrolýzní ošetření tím výrazně zlepšuje celkovou účinnost pyrolýzy odpadních pneumatik.
Vysoce výkonné sonikátory
Hielscher Ultrasonics je Vaším zkušeným partnerem, pokud jde o vysoce výkonné ultrazvukové procesy. Ultrazvuková devulkanizace vyžaduje průmyslové ultrazvukové procesory s vysokým výkonem, které dokážou pracovat za podmínek vysokého tlaku a vysoké teploty. Dalším předpokladem je dodávka velmi vysokých amplitud. Amplitudy až 200µm lze snadno provozovat nepřetržitě v režimu 24/7. Pro ještě vyšší amplitudy jsou k dispozici zakázkově upravené ultrazvukové sonotrody. Vysokotlaké/vysokoteplotní sonotrody Hielscher jsou vyráběny a laděny pro náročné podmínky procesu devulkanizace. Pomocí zakázkově upravených hubic se ultrazvuková sonotroda vkládá do válce extrudéru. Robustnost ultrazvukového zařízení Hielscher umožňuje nepřetržitý provoz 24/7 při vysokém zatížení a v náročných prostředích. Vysoký výkon a spolehlivost dělají ze sonikátorů Hielscher tahouny regenerace pryže!
Následující tabulka Vám poskytuje orientační přehled přibližné zpracovatelské kapacity našich sonikátorů:
| Objem dávky | Průtok | Doporučená zařízení |
|---|---|---|
| 1 až 500mL | 10 až 200mL/min | UP100H |
| 10 až 2000mL | 20 až 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 až 20L | 0,2 až 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100L | 2 až 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 až 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | větší | klastr UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Zeptejte se nás!
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.
Fakta, která stojí za to znát
Vulkanizace / devulkanizace
Vulkanizace je proces, který přírodní kaučuk s nízkou trvanlivostí a ohebností činí tvrdším a trvanlivým. Za tímto účelem se přírodní kaučuk zahřívá a přidáním síry se dosáhne zesítění mezi polymery. Zesítěním se polymerní molekuly kaučuku, tzv. polyisopreny, navzájem propojí atomy síry. Vulkanizací vzniká tzv. vulkanizovaná pryž, která nabízí vyšší výkonnost a trvanlivost. Vulkanizovanou pryž najdeme v pneumatikách, pryžových hadicích, podrážkách bot, hračkách atd.
Devulkanizace je technika, při níž se štěpí zesíťovaná struktura, konkrétně vazby síra-síra a/nebo uhlík-síra. Toho lze dosáhnout různými metodami, např. mechanochemickými, chemickými, biologickými a pomocí vysoce výkonné sonikace.
Pryž
Pryže jsou známé také jako elastomery. Elastomer je zkratka pro elastický polymer. Elastomery vykazují viskoelastické vlastnosti: jsou to lepivé, velmi elastické polymery. Termín pryž se často používá k odlišení skupiny elastomerů, které musí být vulkanizovány nebo vytvrzeny, aby byly použitelné.
Z čeho se vyrábí pneumatiková pryž?
Pneumatiková pryž (v americké angličtině tire rubber, v britské angličtině tyre rubber) se skládá z několika složek, včetně kaučuku, plniv a dalších přísad. Pneumatiková pryž může sestávat z přírodního kaučuku, vyráběného z latexové mízy vylučované z kůry kaučukovníku, nebo ze syntetického kaučuku. Syntetické kaučuky se vyrábějí z ropy. Nejběžnějšími formami syntetického kaučuku jsou styren-butadienový kaučuk (SBR), polybutadienový kaučuk a butylkaučuk. Zatímco kaučuk je hlavní složkou pneumatik, plniva a přísady se přidávají k vytvoření funkčnějšího materiálu pneumatik. Saze a/nebo oxid křemičitý jsou velmi běžná plniva pneumatik, která se přidávají k vyztužení pneumatikové směsi. Saze a oxid křemičitý zlepšují přilnavost, činí pneumatiky odolnějšími proti propíchnutí a snižují valivý odpor pneumatiky. Antioxidanty, antiozonanty a činidla proti stárnutí jsou dalšími přísadami, které zlepšují kvalitu pneumatik a prodlužují jejich životnost.