Ανακύκλωση καουτσούκ ελαστικών με υπερήχους υψηλών επιδόσεων
Το απόβλητο καουτσούκ ελαστικών είναι ένα τοξικό, μη βιοαποικοδομήσιμο υλικό, γεγονός που καθιστά τη διάθεσή του περιβαλλοντικό και οικονομικό πρόβλημα. Ο αποβουλκανισμός με υπερήχους είναι μια γρήγορη και αποτελεσματική μέθοδος ανακύκλωσης του απόβλητου καουτσούκ ελαστικών, η οποία επιτρέπει την επαναχρησιμοποίηση των απόβλητων ελαστικών. Η ανακύκλωση καουτσούκ ελαστικών με υπερήχους είναι μια σχετικά απλή διεργασία, η οποία έχει δοκιμαστεί με επιτυχία. Η γραμμική κλιμάκωση της διεργασίας ανακύκλωσης ελαστικών με υπερήχους επιτρέπει την επεξεργασία μεγάλων όγκων σε βιομηχανική κλίμακα με οικονομικό κόστος.
Το πρόβλημα των αποβλήτων καουτσούκ
Το απόβλητο καουτσούκ ελαστικών προκαλεί σημαντικό περιβαλλοντικό πρόβλημα λόγω της τοξικότητας και της μη αποικοδομησιμότητάς του. Η βουλκανισμένη ανθρακική δομή του με σταυροδεσμούς και η τοξικότητά του καθιστούν τη διάθεσή του περιβαλλοντική επιβάρυνση. Οι συμβατικές τεχνικές ανακύκλωσης καουτσούκ είναι αντιοικονομικές και μη φιλικές προς το περιβάλλον, ενώ το νέο υλικό καουτσούκ που παράγεται με το ανακυκλωμένο καουτσούκ παρουσιάζει χαμηλή ποιότητα, καθώς οι κύριες πολυμερικές αλυσίδες του απόβλητου καουτσούκ αλλοιώνονται και εξασθενούν.
Δεδομένου ότι τα ελαστικά συγκαταλέγονται στις πλέον προβληματικές πηγές αποβλήτων, απαιτούνται φιλικές προς το περιβάλλον και οικονομικές μέθοδοι ανακύκλωσης. Η πυρόλυση και ο αποβουλκανισμός είναι οι πλέον επιτυχημένες διεργασίες ανακύκλωσης ελαστικών. Η πρόοδος στην ανακύκλωση απόβλητων ελαστικών είναι απαραίτητη για να σταματήσει η περιβαλλοντική επιβάρυνση από το καουτσούκ ελαστικών και συμβάλλει στη μείωση της απόρριψης ελαστικών σε χώρους υγειονομικής ταφής.
Η κατεργασία με υπερήχους μπορεί να εντατικοποιήσει και να βελτιώσει και τις δύο σύγχρονες διεργασίες ανακύκλωσης ελαστικών, την πυρόλυση και τον αποβουλκανισμό.
Σύστημα υπερήχων για τον αποβουλκανισμό απόβλητου καουτσούκ
Ειδικά προσαρμοσμένο μπλοκ εξωθητή για τη σύζευξη της κατεργασίας με υπερήχους σε θερμό ελαστομερές
Αποβουλκανισμός καουτσούκ ελαστικών με υπερήχους
Με τον αποβουλκανισμό με υπερήχους διασπώνται οι χημικοί σταυροδεσμοί θείου–θείου και θείου–άνθρακα στα ελαστικά, με αποτέλεσμα ένα μαλακό τήγμα καουτσούκ. Αυτό το τήγμα καουτσούκ που παράγεται με υπερήχους μπορεί να υποβληθεί σε επανεπεξεργασία και να μορφοποιηθεί σε νέα προϊόντα καουτσούκ, π.χ. νέα ελαστικά. Ένα σημαντικό πλεονέκτημα του αποβουλκανισμού με υπερήχους είναι η σημαντικά χαμηλότερη απαιτούμενη θερμότητα. Αρχικά, τα τεμάχια των απόβλητων ελαστικών θερμαίνονται στους περίπου 400ºF ή 200ºC και στη συνέχεια προωθούνται με κοχλιωτό τροφοδότη μέσα από μια κυψελίδα ροής, όπου το απόβλητο καουτσούκ υποβάλλεται σε κατεργασία με υπερήχους υψηλών επιδόσεων υπό υψηλή πίεση. Κατά τον αποβουλκανισμό με υπερήχους, το καουτσούκ μετατρέπεται από την προηγούμενη στερεή του κατάσταση σε ύλη υψηλού ιξώδους. Η έντονη κατεργασία με υπερήχους διασπά γρήγορα το τρισδιάστατο δίκτυο των βουλκανισμένων ελαστομερών. Η κατεργασία με υπερήχους για τη διάσπαση των χημικών σταυροδεσμών διαρκεί μόνο λίγα δευτερόλεπτα. Το τήγμα καουτσούκ που έχει υποβληθεί σε κατεργασία με υπερήχους μπορεί να ενισχυθεί με παράγοντες σκλήρυνσης και πληρωτικά υλικά και να μορφοποιηθεί σε νέα προϊόντα καουτσούκ.
Αναβάθμιση πυρολυτικών υπολειμμάτων με υπερήχους
Τα πυρολυτικά υπολείμματα μπορούν να αναβαθμιστούν με κατεργασία με υπερήχους σε υδροχλωρικό και υδροφθορικό οξύ, ώστε να ληφθεί πυρολυτική αιθάλη. Η κατεργασία με υπερήχους μπορεί να αναβαθμίσει επιτυχώς τα πυρολυτικά υπολείμματα από απόβλητα ελαστικά σε εμπορική αιθάλη υψηλής προστιθέμενης αξίας. Η κατεργασία με υπερήχους μετά την πυρόλυση βελτιώνει έτσι σημαντικά τη συνολική απόδοση της πυρόλυσης απόβλητων ελαστικών.
Συσκευές υπερήχων υψηλών επιδόσεων
Η Hielscher Ultrasonics είναι ο έμπειρος συνεργάτης σας για διεργασίες υπερήχων υψηλών επιδόσεων. Ο αποβουλκανισμός με υπερήχους απαιτεί βιομηχανικούς επεξεργαστές υπερήχων υψηλής ισχύος, οι οποίοι μπορούν να λειτουργούν σε συνθήκες υψηλής πίεσης και υψηλής θερμοκρασίας. Μια ακόμη προϋπόθεση είναι η επίτευξη πολύ υψηλών πλατών ταλάντωσης. Πλάτη ταλάντωσης έως και 200µm μπορούν εύκολα να διατηρούνται συνεχώς σε λειτουργία 24/7. Για ακόμη υψηλότερα πλάτη ταλάντωσης διατίθενται ειδικά προσαρμοσμένα ηχοτρόδια υπερήχων. Τα ηχοτρόδια υψηλής πίεσης/υψηλής θερμοκρασίας της Hielscher κατασκευάζονται και συντονίζονται για τις απαιτητικές συνθήκες της διεργασίας αποβουλκανισμού. Με ειδικά προσαρμοσμένες μήτρες, η χοάνη υπερήχων (ηχοτρόδιο) εισάγεται στον κύλινδρο του εξωθητή. Η ανθεκτικότητα του εξοπλισμού υπερήχων της Hielscher επιτρέπει λειτουργία 24/7 υπό βαριά καταπόνηση και σε απαιτητικά περιβάλλοντα. Οι υψηλές επιδόσεις και η αξιοπιστία καθιστούν τις συσκευές υπερήχων της Hielscher βασικό εργαλείο για την αναγέννηση καουτσούκ!
Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση δυναμικότητας επεξεργασίας των συσκευών υπερήχων μας:
| Όγκος παρτίδας | Παροχή | Συνιστώμενες συσκευές |
|---|---|---|
| 1 έως 500mL | 10 έως 200mL/min | UP100H |
| 10 έως 2000mL | 20 έως 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 έως 20L | 0,2 έως 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 έως 100L | 2 έως 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 έως 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | μεγαλύτερη | συστοιχία από UIP16000 |
Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!
Βιβλιογραφία/Αναφορές
- Hong, Chang-Kook; Isayev, A.I. (2003): Μια εφαρμογή υπερήχων υψηλής ισχύος στην ανακύκλωση καουτσούκ. The Rubber Society of Korea: Elastomers and Composites Τόμος 38, Τεύχος 2· 2003. 103–121.
- Walvekar, Rashmi; Mohammad. Afiq, Zulkefly; Ramarad, Suganti; Kalid, Siddiqui (2018): Αποβουλκανισμός απόβλητου καουτσούκ ελαστικών με χρήση διαλυτών με βάση αμίνες και ενέργειας υπερήχων. MATEC Web of Conferences Τόμος 152, 2018.
- Teng-Chien Chen, Yun-Hwei Shen, Wen-Jhy Lee, Chih-Chung Lin, Meng-Wei Wan (2010): Μελέτη της διεργασίας οξειδωτικής αποθείωσης με υποβοήθηση υπερήχων για την αξιοποίηση ελαίου πυρόλυσης από απόβλητα ελαστικά. Journal of Cleaner Production, Τόμος 18, Τεύχος 18, 2010. 1850–1858.
Χρήσιμες πληροφορίες
Βουλκανισμός / Αποβουλκανισμός
Ο βουλκανισμός είναι μια διεργασία που καθιστά το φυσικό καουτσούκ, το οποίο έχει χαμηλή ανθεκτικότητα και ευκαμψία, σκληρότερο και ανθεκτικό. Για τον σκοπό αυτό, το φυσικό καουτσούκ θερμαίνεται και, με την προσθήκη θείου, επιτυγχάνεται ο σχηματισμός σταυροδεσμών μεταξύ των πολυμερών. Με τον σχηματισμό σταυροδεσμών, τα πολυμερικά μόρια του καουτσούκ, τα λεγόμενα πολυϊσοπρένια, συνδέονται μεταξύ τους μέσω ατόμων θείου. Μέσω του βουλκανισμού παράγεται το λεγόμενο βουλκανισμένο καουτσούκ, το οποίο προσφέρει υψηλότερες επιδόσεις και ανθεκτικότητα. Το βουλκανισμένο καουτσούκ απαντά σε ελαστικά, ελαστικούς σωλήνες, σόλες υποδημάτων, παιχνίδια κ.λπ.
Ο αποβουλκανισμός είναι μια τεχνική κατά την οποία διασπάται η δομή των σταυροδεσμών, συγκεκριμένα οι δεσμοί θείου–θείου και/ή άνθρακα–θείου. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί με διάφορες μεθόδους, όπως μηχανοχημικές, χημικές, βιολογικές και με χρήση κατεργασίας με υπερήχους υψηλής ισχύος.
Καουτσούκ
Τα καουτσούκ είναι επίσης γνωστά ως ελαστομερή. Ο όρος ελαστομερές είναι συντομογραφία του όρου ελαστικό πολυμερές. Τα ελαστομερή παρουσιάζουν ιξωδοελαστικά χαρακτηριστικά: Είναι κολλώδη, πολύ ελαστικά πολυμερή. Ο όρος καουτσούκ χρησιμοποιείται συχνά για να διακρίνει την ομάδα των ελαστομερών που πρέπει να βουλκανιστούν ή να σκληρυνθούν για να είναι χρήσιμα.
Από τι αποτελείται το καουτσούκ των ελαστικών;
Το καουτσούκ των ελαστικών, που ονομάζεται tire rubber στα αμερικανικά αγγλικά ή tyre rubber στα βρετανικά αγγλικά, αποτελείται από διάφορα συστατικά, όπως καουτσούκ, πληρωτικά υλικά και άλλα πρόσθετα. Το καουτσούκ των ελαστικών μπορεί να αποτελείται από φυσικό καουτσούκ, το οποίο παράγεται από τον γαλακτώδη χυμό λάτεξ που εκκρίνεται από τον φλοιό του καουτσουκόδεντρου, ή από συνθετικό καουτσούκ. Τα συνθετικά καουτσούκ παράγονται από πετρέλαιο. Οι συνηθέστερες μορφές συνθετικού καουτσούκ είναι το καουτσούκ στυρενίου–βουταδιενίου (SBR), το καουτσούκ πολυβουταδιενίου και το βουτυλικό καουτσούκ. Ενώ το καουτσούκ είναι το κύριο συστατικό των ελαστικών, ενσωματώνονται πληρωτικά υλικά και πρόσθετα για τη δημιουργία ενός πιο λειτουργικού υλικού ελαστικών. Η αιθάλη και/ή το διοξείδιο του πυριτίου είναι πολύ συνηθισμένα πληρωτικά υλικά ελαστικών που προστίθενται για την ενίσχυση του μείγματος του ελαστικού. Η αιθάλη και το διοξείδιο του πυριτίου βελτιώνουν την πρόσφυση, καθιστούν τα ελαστικά πιο ανθεκτικά στις διατρήσεις και μειώνουν την αντίσταση κύλισης του ελαστικού. Τα αντιοξειδωτικά, τα αντιοζονικά και οι αντιγηραντικοί παράγοντες είναι άλλα πρόσθετα που βελτιώνουν την ποιότητα των ελαστικών και παρατείνουν τη διάρκεια ζωής τους.