מיחזור גומי צמיגים באמצעות אולטרסאונד בעל ביצועים גבוהים
גומי מפסולת צמיגים הוא חומר רעיל שאינו מתכלה ביולוגית, ולכן סילוקו הוא בעיה סביבתית וכלכלית. דה־וולקניזציה אולטרסונית היא שיטה מהירה ויעילה למיחזור גומי מפסולת צמיגים, המאפשרת שימוש חוזר בצמיגים שיצאו משימוש. מיחזור אולטרסוני של גומי צמיגים הוא תהליך פשוט יחסית, שנבדק בהצלחה. האפשרות להגדיל באופן ליניארי את היקף תהליך המיחזור האולטרסוני של צמיגים מאפשרת לטפל בנפחים גדולים בקנה מידה תעשייתי בעלויות כלכליות.
בעיית פסולת הגומי
גומי מפסולת צמיגים גורם לבעיה סביבתית משמעותית בשל רעילותו ואי־התכלותו. מבנה הפחמן המגופר בעל קשרי הצילוב ורעילותו הופכים את סילוקו לנטל סביבתי. טכניקות קונבנציונליות למיחזור גומי אינן כלכליות ואינן ידידותיות לסביבה, וחומר הגומי החדש המיוצר באמצעות הגומי הממוחזר הוא באיכות נמוכה, משום ששרשראות הפולימר העיקריות של פסולת הגומי משתנות ונחלשות.
מאחר שצמיגים נמנים עם מקורות הפסולת הבעייתיים ביותר, נדרשות שיטות מיחזור ידידותיות לסביבה וכלכליות. פירוליזה ודה־וולקניזציה הן תהליכי המיחזור המוצלחים ביותר לצמיגים. ההתקדמות במיחזור פסולת צמיגים חיונית להפסקת הנטל הסביבתי של גומי הצמיגים ומסייעת לצמצם את השלכת הצמיגים למטמנות.
טיפול אולטרסוני יכול להגביר ולשפר את שני תהליכי מיחזור הצמיגים המודרניים, פירוליזה ודה־וולקניזציה.
מערכת אולטרסונית לדה־וולקניזציה של פסולת גומי
בלוק אקסטרודר מותאם אישית להחדרת סוניקציה לאלסטומר חם
דה־וולקניזציה אולטרסונית של גומי צמיגים
בדה־וולקניזציה אולטרסונית מפורקים קשרי הצילוב הכימיים מסוג גופרית–גופרית וגופרית–פחמן בצמיגים, והתוצאה היא נתך גומי רך. את נתך הגומי הזה, שנוצר באמצעות אולטרסאונד, ניתן לעבד מחדש ולעצב למוצרי גומי חדשים, כגון צמיגים חדשים. יתרון מרכזי של דה־וולקניזציה אולטרסונית הוא כמות החום הנדרשת הנמוכה משמעותית. תחילה מחממים את חלקי פסולת הצמיגים לכ־400ºF או 200ºC, ולאחר מכן מזינים אותם באמצעות מזין בורגי דרך תא זרימה, שבו פסולת הגומי עוברת סוניקציה באמצעות אולטרסאונד בעל ביצועים גבוהים בלחץ גבוה. במהלך הדה־וולקניזציה האולטרסונית הגומי הופך ממצבו המוצק הקודם לחומר בעל צמיגות גבוהה מאוד. טיפול אולטרסוני עוצמתי מפרק במהירות את הרשת התלת־ממדית של האלסטומרים המגופרים. הטיפול האולטרסוני לפירוק קשרי הצילוב הכימיים נמשך שניות ספורות בלבד. ניתן לחזק את נתך הגומי שעבר סוניקציה באמצעות חומרי הקשיה וחומרי מילוי ולעצב אותו למוצרי גומי חדשים.
השבחה אולטרסונית של שאריות פירוליזה
ניתן להשביח שאריות פירוליזה באמצעות סוניקציה שלהן בחומצה הידרוכלורית ובחומצה הידרופלואורית כדי לקבל פיח פירוליטי. טיפול אולטרסוני יכול להשביח בהצלחה שאריות פירוליזה מפסולת צמיגים לפיח מסחרי בעל ערך מוסף גבוה. בכך, טיפול אולטרסוני לאחר פירוליזה משפר משמעותית את היעילות הכוללת של פירוליזת פסולת הצמיגים.
מכשירי אולטרסאונד בעלי ביצועים גבוהים
Hielscher Ultrasonics היא השותפה המנוסה שלכם לתהליכים אולטרסוניים בעלי ביצועים גבוהים. דה־וולקניזציה אולטרסונית דורשת מעבדים אולטרסוניים תעשייתיים בהספק גבוה, המסוגלים לפעול בתנאי לחץ גבוה וטמפרטורה גבוהה. תנאי מוקדם נוסף הוא הפקת אמפליטודות גבוהות מאוד. ניתן להפעיל בקלות וברציפות אמפליטודות של עד 200µm בפעולה 24/7. לאמפליטודות גבוהות אף יותר, זמינות סונוטרודות אולטרסוניות מותאמות אישית. הסונוטרודות של Hielscher ללחץ גבוה ולטמפרטורה גבוהה מיוצרות ומכווננות לתנאים התובעניים של תהליך הדה־וולקניזציה. באמצעות פיות שיחול מותאמות אישית, הקרן האולטרסונית (הסונוטרודה) מוחדרת לתוך גליל האקסטרודר. עמידותו של הציוד האולטרסוני של Hielscher מאפשרת פעולה 24/7 בעומסי עבודה כבדים ובסביבות תובעניות. ביצועים גבוהים ואמינות הופכים את מכשירי האולטרסאונד של Hielscher לסוס העבודה של השבת הגומי לשימוש!
הטבלה שלהלן נותנת מושג על כושר העיבוד המשוער של מכשירי האולטרסאונד שלנו:
| נפח אצווה | ספיקת זרימה | מכשירים מומלצים |
|---|---|---|
| 1 עד 500mL | 10 עד 200mL/min | UP100H |
| 10 עד 2000mL | 20 עד 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 עד 20L | 0.2 עד 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 עד 100L | 2 עד 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 עד 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | גבוהה יותר | מקבץ של UIP16000 |
צרו איתנו קשר! / שאלו אותנו!
ספרות מקצועית/מקורות
- Hong, Chang-Kook; Isayev, A.I. (2003): יישום אולטרסאונד בהספק גבוה למיחזור גומי. 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): דה־וולקניזציה של גומי מפסולת צמיגים באמצעות ממסים מבוססי אמינים ואנרגיה אולטרסונית. MATEC Web of Conferences Vol. 152, 2018.
- Teng-Chien Chen, Yun-Hwei Shen, Wen-Jhy Lee, Chih-Chung Lin, Meng-Wei Wan (2010): מחקר על תהליך הסרת גופרית בחמצון בסיוע אולטרסאונד המיושם לניצול שמן פירוליזה מפסולת צמיגים. Journal of Cleaner Production, Volume 18, Issue 18, 2010. 1850-1858.
עובדות שכדאי לדעת
גיפור / דה־וולקניזציה
גיפור הוא תהליך שהופך גומי טבעי, שעמידותו וגמישותו נמוכות, לקשה יותר ועמיד. לשם כך מחממים גומי טבעי, ובאמצעות הוספת גופרית נוצרים קשרי צילוב בין הפולימרים. באמצעות הצילוב, מולקולות הגומי הפולימריות, המכונות פוליאיזופרנים, נקשרות זו לזו באמצעות אטומי גופרית. בתהליך הגיפור נוצר מה שמכונה גומי מגופר, המציע ביצועים ועמידות גבוהים יותר. גומי מגופר נמצא בצמיגים, בצינורות גומי, בסוליות נעליים, בצעצועים וכדומה.
דה־וולקניזציה היא טכניקה שבה מבוקע מבנה קשרי הצילוב, ובפרט קשרי גופרית–גופרית ו/או פחמן–גופרית. ניתן לבצע זאת בשיטות שונות, כגון שיטות מכנו־כימיות, כימיות וביולוגיות, ובאמצעות טיפול אולטרסוני בהספק גבוה.
גומי
חומרי גומי מוכרים גם כאלסטומרים. אלסטומר הוא קיצור של פולימר אלסטי. אלסטומרים מציגים תכונות ויסקו־אלסטיות: הם פולימרים דביקים ואלסטיים מאוד. המונח גומי משמש לעיתים קרובות להבחנה בקבוצת האלסטומרים שחייבים לעבור גיפור או הקשיה כדי להיות שימושיים.
ממה עשוי גומי צמיגים?
גומי צמיגים, המכונה tire rubber באנגלית אמריקאית או tyre rubber באנגלית בריטית, עשוי מכמה רכיבים, ובהם גומי, חומרי מילוי ותוספים אחרים. גומי צמיגים יכול להיות מורכב מגומי טבעי, המיוצר ממוהל הלטקס המופרש מקליפת עץ הגומי, או מגומי סינתטי. סוגי גומי סינתטי מיוצרים מנפט. הצורות הנפוצות ביותר של גומי סינתטי הן גומי סטירן־בוטדיאן (SBR), גומי פוליבוטדיאן וגומי בוטילי. בעוד שגומי הוא המרכיב העיקרי בצמיגים, משולבים בו חומרי מילוי ותוספים כדי ליצור חומר לצמיגים בעל תפקוד משופר. פיח ו/או סיליקה הם חומרי מילוי נפוצים מאוד לצמיגים, המוספים לחיזוק תרכובת הצמיג. פיח וסיליקה משפרים את האחיזה, מגבירים את עמידות הצמיגים בפני תקרים ומפחיתים את התנגדות הגלגול של הצמיג. נוגדי חמצון, חומרים להגנה מפני אוזון וחומרים למניעת הזדקנות הם תוספים נוספים המשפרים את איכות הצמיג ומאריכים את חיי הצמיג.