Recikliranje gume iz pneumatika ultrazvukom visokih performansi
Otpadna guma iz pneumatika otrovan je, biološki nerazgradiv materijal, zbog čega njezino zbrinjavanje predstavlja ekološki i ekonomski problem. Ultrazvučna devulkanizacija brza je i učinkovita metoda recikliranja otpadne gume iz pneumatika koja omogućuje ponovnu uporabu otpadnih pneumatika. Ultrazvučno recikliranje gume iz pneumatika relativno je jednostavan postupak koji je uspješno ispitan. Linearna skalabilnost postupka ultrazvučnog recikliranja pneumatika omogućuje obradu velikih količina na industrijskoj razini uz ekonomične troškove.
Problem gumenog otpada
Otpadna guma iz pneumatika uzrokuje znatan ekološki problem zbog svoje otrovnosti i nerazgradivosti. Njezina vulkanizirana umrežena ugljična struktura i otrovnost čine zbrinjavanje opterećenjem za okoliš. Uobičajene tehnike recikliranja gume neekonomične su i nisu prihvatljive za okoliš, a novi gumeni materijal proizveden s recikliranom gumom slabe je kvalitete jer su glavni polimerni lanci otpadne gume izmijenjeni i oslabljeni.
Budući da pneumatici pripadaju među najproblematičnije izvore otpada, potrebne su ekološki prihvatljive i ekonomične metode recikliranja. Piroliza i devulkanizacija najuspješniji su postupci recikliranja pneumatika. Napredak u recikliranju otpadnih pneumatika ključan je za zaustavljanje opterećenja okoliša gumom iz pneumatika i pomaže smanjiti odlaganje pneumatika na odlagališta otpada.
Ultrazvučna obrada može intenzivirati i poboljšati oba suvremena postupka recikliranja pneumatika, pirolizu i devulkanizaciju.
Ultrazvučni sustav za devulkanizaciju otpadne gume
Prilagođeni blok ekstrudera za prijenos energije sonikacije u vrući elastomer
Ultrazvučna devulkanizacija gume iz pneumatika
Ultrazvučnom devulkanizacijom raskidaju se kemijske veze sumpor–sumpor i sumpor–ugljik kojima je guma u pneumaticima umrežena, čime nastaje mekana gumena taljevina. Ta ultrazvučno proizvedena gumena taljevina može se ponovno preraditi i oblikovati u nove gumene proizvode, primjerice nove pneumatike. Velika prednost ultrazvučne devulkanizacije znatno je manja potrebna količina topline. Najprije se dijelovi otpadnih pneumatika zagrijavaju na približno 400ºF ili 200ºC, a zatim se pužnim dozatorom dovode kroz protočnu ćeliju, u kojoj se otpadna guma pod visokim tlakom podvrgava sonikaciji ultrazvukom visokih performansi. Tijekom ultrazvučne devulkanizacije guma se iz prethodnog čvrstog stanja pretvara u vrlo viskoznu tvar. Intenzivna sonikacija brzo razara trodimenzionalnu mrežu vulkaniziranih elastomera. Ultrazvučna obrada kojom se raskidaju kemijske veze umreženja traje samo nekoliko sekundi. Sonikacijom obrađena gumena taljevina može se ojačati sredstvima za umrežavanje i punilima te oblikovati u nove gumene proizvode.
Ultrazvučno oplemenjivanje pirolitičkih ostataka
Pirolitički ostaci mogu se oplemeniti sonikacijom u klorovodičnoj i fluorovodičnoj kiselini radi dobivanja pirolitičke čađe. Ultrazvučnom obradom pirolitički ostaci otpadnih pneumatika mogu se uspješno oplemeniti u komercijalnu čađu visoke dodane vrijednosti. Ultrazvučna obrada nakon pirolize time znatno poboljšava ukupnu učinkovitost pirolize otpadnih pneumatika.
Ultrazvučni uređaji visokih performansi
Hielscher Ultrasonics vaš je iskusan partner za ultrazvučne postupke visokih performansi. Ultrazvučna devulkanizacija zahtijeva industrijske ultrazvučne procesore velike snage koji mogu raditi u uvjetima visokog tlaka i visoke temperature. Drugi je preduvjet postizanje vrlo visokih amplituda. Amplitude do 200µm mogu se lako kontinuirano održavati tijekom rada 24/7. Za još više amplitude dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Sonotrode tvrtke Hielscher za visoke tlakove i visoke temperature proizvode se i podešavaju za zahtjevne uvjete postupka devulkanizacije. Uz prilagođene matrice ultrazvučni rog (sonotroda) umeće se u cilindar ekstrudera. Robusnost ultrazvučne opreme tvrtke Hielscher omogućuje rad 24/7 pri velikim opterećenjima i u zahtjevnim okruženjima. Visoke performanse i pouzdanost čine ultrazvučne uređaje Hielscher pouzdanim radnim strojevima za regeneraciju gume!
Tablica u nastavku daje okvirni prikaz približnog kapaciteta 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 | skup uređaja UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Literatura/Reference
- Hong, Chang-Kook; Isayev, A.I. (2003): Primjena ultrazvuka velike snage u recikliranju gume. The Rubber Society of Korea: Elastomers and Composites, sv. 38, br. 2; 2003. 103–121.
- Walvekar, Rashmi; Mohammad. Afiq, Zulkefly; Ramarad, Suganti; Kalid, Siddiqui (2018): Devulkanizacija otpadne gume iz pneumatika primjenom otapala na bazi amina i ultrazvučne energije. MATEC Web of Conferences, sv. 152, 2018.
- Teng-Chien Chen, Yun-Hwei Shen, Wen-Jhy Lee, Chih-Chung Lin, Meng-Wei Wan (2010): Istraživanje postupka oksidacijskog odsumporavanja potpomognutog ultrazvukom primijenjenog na iskorištavanje pirolitičkog ulja iz otpadnih pneumatika. Journal of Cleaner Production, sv. 18, br. 18, 2010. 1850–1858.
Činjenice koje vrijedi znati
Vulkanizacija / Devulkanizacija
Vulkanizacija je postupak kojim se prirodni kaučuk, koji ima nisku trajnost i savitljivost, čini tvrđim i trajnijim. U tu se svrhu prirodni kaučuk zagrijava, a dodavanjem sumpora postiže se umrežavanje polimera. Umrežavanjem se polimerne molekule kaučuka, takozvani poliizopreni, međusobno povezuju atomima sumpora. Vulkanizacijom nastaje takozvana vulkanizirana guma, koja pruža bolje performanse i veću trajnost. Vulkanizirana guma nalazi se u pneumaticima, gumenim crijevima, potplatima obuće, igračkama itd.
Devulkanizacija je tehnika kojom se raskida umrežena struktura, točnije veze sumpor–sumpor i/ili ugljik–sumpor. To se može postići različitim metodama, primjerice mehanokemijskim, kemijskim i biološkim metodama te sonikacijom velike snage.
Guma
Gume su poznate i kao elastomeri. Elastomer je skraćeni naziv za elastični polimer. Elastomeri pokazuju viskoelastična svojstva: to su ljepljivi, vrlo elastični polimeri. Pojam guma često se upotrebljava za razlikovanje skupine elastomera koji se moraju vulkanizirati ili umrežiti kako bi bili uporabivi.
Od čega se sastoji guma za pneumatike?
Guma za pneumatike, koja se na američkom engleskom naziva tire rubber, a na britanskom engleskom tyre rubber, sastoji se od više sastojaka, uključujući kaučuk, punila i druge dodatke. Guma za pneumatike može se sastojati od prirodnog kaučuka, proizvedenog od mliječnog soka lateksa koji se izlučuje iz kore kaučukovca, ili od sintetskog kaučuka. Sintetski kaučuci proizvode se od nafte. Najčešće vrste sintetskog kaučuka jesu stiren-butadienski kaučuk (SBR), polibutadienski kaučuk i butilni kaučuk. Iako je kaučuk glavni sastojak pneumatika, punila i dodaci ugrađuju se kako bi se dobio funkcionalniji materijal za pneumatike. Čađa i/ili silicijev dioksid vrlo su česta punila za pneumatike koja se dodaju radi ojačavanja gumene smjese za pneumatike. Čađa i silicijev dioksid poboljšavaju prianjanje, povećavaju otpornost pneumatika na probijanje i smanjuju njihov otpor kotrljanja. Antioksidansi, antiozonanti i sredstva protiv starenja drugi su dodaci koji poboljšavaju kvalitetu pneumatika i produljuju njihov vijek trajanja.