Reifengummirecycling mit Hochleistungs-Ultraschall
Altreifengummi ist ein giftiges, biologisch nicht abbaubares Material, dessen Entsorgung ein ökologisches und wirtschaftliches Problem darstellt. Die Ultraschall-Devulkanisierung ist ein schnelles und effizientes Verfahren zum Recycling von Altreifengummi und ermöglicht die Wiederverwendung von Altreifen. Das Recycling von Reifengummi mit Ultraschall ist ein relativ einfaches Verfahren, das bereits erfolgreich getestet wurde. Die lineare Skalierbarkeit des Prozesses macht es möglich, große Mengen im industriellen Maßstab zu wirtschaftlichen Kosten zu behandeln.
Das Problem der Gummiabfälle
Altreifengummi stellt aufgrund seiner Toxizität und Nichtabbaubarkeit ein erhebliches Umweltproblem dar. Ihre vulkanisierte, vernetzte Kohlenstoffstruktur und ihre Toxizität machen die Entsorgung zu einer Umweltbelastung. Herkömmliche Gummirecyclingtechniken sind unwirtschaftlich und nicht umweltfreundlich, und das neue Gummimaterial, das aus dem recycelten Gummi hergestellt wird, ist von geringer Qualität, da die Hauptpolymerketten des Altgummis verändert und geschwächt sind.
Da Reifen zu den problematischsten Abfallquellen gehören, sind umweltfreundliche und wirtschaftliche Recyclingmethoden erforderlich. Pyrolyse und Devulkanisierung sind die erfolgreichsten Recyclingverfahren für Reifen. Die Fortschritte beim Recycling von Altreifen sind wichtig, um die Umweltbelastung durch Reifengummi zu stoppen und die Deponierung von Reifen zu verringern.
Die Ultraschallbehandlung kann die beiden modernen Reifenrecyclingverfahren, die Pyrolyse und die Devulkanisierung, intensivieren und verbessern.
Devulkanisierung von Reifengummi mit Ultraschall
Bei der Ultraschall-Devulkanisierung werden die chemischen Bindungen Schwefel-Schwefel und Schwefel-Kohlenstoff in Reifen aufgelöst, was zu einer weichen Gummischmelze führt. Diese mit Ultraschall erzeugte Gummischmelze kann weiterverarbeitet und zu neuen Gummiprodukten, z. B. neuen Reifen, geformt werden. Ein großer Vorteil der Ultraschall-Devulkanisation ist der deutlich geringere Wärmebedarf. Zunächst werden die Altreifenteile auf ca. 400 ºF bzw. 200 ºC erhitzt und dann mit einer Förderschnecke durch eine Durchflusszelle geführt, in der das Altgummi mit Hochleistungs-Ultraschall unter hohem Druck beschallt wird. Bei der Ultraschall-Devulkanisation wird der Kautschuk von seinem bisherigen festen Zustand in eine hochviskose Masse umgewandelt. Durch die intensive Beschallung wird das dreidimensionale Netzwerk der vulkanisierten Elastomere in kürzester Zeit aufgebrochen, wobei die Ultraschallbehandlung zur Entflechtung der chemischen Bindungen nur wenige Sekunden dauert. Die beschallte Gummischmelze kann mit Vernetzungsmitteln und Füllstoffen verstärkt und zu neuen Gummiprodukten geformt werden.
Veredelung von Pyrolyserückständen mit Ultraschall
Pyrolytische Rückstände können durch Beschallung mit Salz- und Flusssäure veredelt werden, um pyrolytischen Ruß zu erhalten. Die Ultraschallbehandlung kann pyrolytische Rückstände aus Altreifen erfolgreich zu kommerziellem Ruß mit hoher Wertschöpfung aufwerten. Die Nachbehandlung mit Ultraschall verbessert die Gesamteffizienz der Altreifenpyrolyse erheblich.
Hochleistungs-Ultraschallhomogenisatoren
Hielscher Ultrasonics ist Ihr erfahrener Partner, wenn es um Hochleistungs-Ultraschallverfahren geht. Die Ultraschall-Devulkanisation erfordert industrielle Hochleistungs-Ultraschallprozessoren, die unter hohem Druck und hohen Temperaturen arbeiten können. Eine weitere Voraussetzung ist die Lieferung von sehr hohen Amplituden. Amplituden von bis zu 200µm können problemlos im 24/7-Betrieb gefahren werden. Für noch höhere Amplituden stehen kundenspezifische Ultraschallsonotroden zur Verfügung. Die Hochdruck-/Hochtemperatur-Sonotroden von Hielscher werden für die anspruchsvollen Bedingungen des Devulkanisationsprozesses hergestellt und abgestimmt. Bei maßgeschneiderten Werkzeugen wird das Ultraschallhorn (Sonotrode) in den Extruderzylinder eingesetzt. Die Robustheit der Hielscher-Ultraschallgeräte ermöglicht einen 24/7-Betrieb bei hoher Belastung und in anspruchsvollen Umgebungen. Leistungsstärke und Zuverlässigkeit machen Hielscher-Ultraschallgeräte zum Arbeitstier der Kautschukaufbereitung!
In der folgenden Tabelle finden Sie die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallhomogenisatoren:
Batch-Volumen | Durchfluss | Empfohlenes Ultraschallgerät |
---|---|---|
1 bis 500ml | 10 bis 200ml/min | UP100H |
10 bis 2000ml | 20 bis 400ml/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 bis 20l | 0,2 bis 4l/min | UIP2000hdT |
10 bis 100l | 2 bis 10l/min | UIP4000hdT |
n.a. | 10 bis 100l/min | UIP16000 |
n.a. | größere | Cluster aus UIP16000 |
Kontaktieren Sie uns! / Fragen Sie uns!
Literatur
- Hong, Chang-Kook; Isayev, A.I. (2003): Eine Anwendung von Hochleistungs-Ultraschall beim Gummirecycling. Die Kautschukgesellschaft von Korea: Elastomers and Composites Vol 38, Issue 2; 2003. 103-121.
- Walvekar, Rashmi; Mohammad. Afiq, Zulkefly; Ramarad, Suganti; Kalid, Siddiqui (2018): Devulkanisierung von Altreifengummi mit aminbasierten Lösungsmitteln und Ultraschallenergie. MATEC Web of Conferences Vol. 152, 2018.
- Teng-Chien Chen, Yun-Hwei Shen, Wen-Jhy Lee, Chih-Chung Lin, Meng-Wei Wan (2010): Untersuchung des ultraschallunterstützten oxidativen Entschwefelungsverfahrens für die Nutzung von Pyrolyseöl aus Altreifen. Journal of Cleaner Production, Band 18, Ausgabe 18, 2010. 1850-1858.
Wissenswertes
Vulkanisation / Devulkanisation
Vulkanisierung ist ein Verfahren, um Naturkautschuk, der eine geringe Haltbarkeit und Flexibilität aufweist, härter und haltbarer zu machen. Dazu wird Naturkautschuk erhitzt und durch Zugabe von Schwefel eine Vernetzung zwischen den Polymeren erreicht. Durch die Vernetzung werden die polymeren Kautschukmoleküle, sogenannte Polyisoprene, durch Schwefelatome aneinander gebunden. Durch die Vulkanisation entsteht sogenannter vulkanisierter Kautschuk, der eine höhere Leistung und Haltbarkeit bietet. Vulkanisierter Gummi findet sich in Reifen, Gummischläuchen, Schuhsohlen, Spielzeug usw.
Devulkanisierung ist eine Technik, bei der die Vernetzungsstruktur, insbesondere die Schwefel-Schwefel- und/oder Kohlenstoff-Schwefel-Bindungen, gespalten werden. Dies kann mit verschiedenen Methoden geschehen, z. B. mechanisch-chemisch, chemisch, biologisch und mit Hochleistungs-Ultraschall.
Gummi
Gummi wird auch als Elastomer bezeichnet. Elastomer ist eine Abkürzung für elastisches Polymer. Elastomere weisen viskoelastische Eigenschaften auf: Sie sind klebrige, sehr elastische Polymere. Der Begriff Gummi wird häufig verwendet, um die Gruppe der Elastomere zu unterscheiden, die vulkanisiert oder vulkanisiert werden müssen, um nützlich zu sein.
Woraus wird Reifengummi hergestellt?
Reifengummi (amerikanisches Englisch) oder Reifengummi (britisches Englisch) besteht aus mehreren Komponenten, darunter Gummi, Füllstoffe und andere Zusatzstoffe. Reifengummi kann aus Naturkautschuk bestehen, der aus dem Latex sup hergestellt wird, der aus der Rinde des Kautschukbaums abgesondert wird, oder aus synthetischem Kautschuk. Synthetische Kautschuke werden aus Erdöl hergestellt. Die gebräuchlichsten synthetischen Kautschukformen sind Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Polybutadien-Kautschuk und Butylkautschuk. Während Kautschuk der Hauptbestandteil von Reifen ist, werden Füllstoffe und Additive hinzugefügt, um ein funktionelleres Reifenmaterial herzustellen. Ruß und/oder Kieselsäure sind sehr gängige Reifenfüllstoffe, die zur Verstärkung der Reifenmischung hinzugefügt werden. Ruß und Kieselsäure verbessern die Haftung, machen Reifen widerstandsfähiger gegen Durchstiche und verringern den Rollwiderstand des Reifens. Antioxidantien, Antiozonantien und Alterungsschutzmittel sind weitere Zusatzstoffe, die die Reifenqualität verbessern und die Lebensdauer des Reifens verlängern sollen.