Gumiabroncsgumi újrahasznosítása nagy teljesítményű ultrahanggal
A hulladék gumiabroncsgumi mérgező, biológiailag nem lebomló anyag, ezért ártalmatlanítása környezeti és gazdasági problémát jelent. Az ultrahangos devulkanizálás gyors és hatékony módszer a hulladék gumiabroncsgumi újrahasznosítására, amely lehetővé teszi a hulladék gumiabroncsok újrafelhasználását. A gumiabroncsgumi ultrahangos újrahasznosítása viszonylag egyszerű eljárás, amelyet már sikeresen teszteltek. A gumiabroncsok ultrahangos újrahasznosítási eljárásának lineáris skálázhatósága lehetővé teszi nagy mennyiségek ipari léptékű kezelését gazdaságos költségek mellett.
A gumihulladék problémája
A hulladék gumiabroncsgumi jelentős környezeti problémát okoz mérgező jellege és lebonthatatlansága miatt. Vulkanizált, térhálós szénszerkezete és mérgező jellege miatt ártalmatlanítása környezeti terhet jelent. A hagyományos gumi-újrahasznosítási technikák gazdaságtalanok és nem környezetbarátok, az újrahasznosított gumi felhasználásával előállított új gumianyag pedig gyenge minőségű, mivel a hulladékgumi fő polimerláncai megváltoznak és meggyengülnek.
Mivel a gumiabroncsok a legproblémásabb hulladékforrások közé tartoznak, környezetbarát és gazdaságos újrahasznosítási módszerekre van szükség. A pirolízis és a devulkanizálás a gumiabroncsok legsikeresebb újrahasznosítási eljárásai. A hulladék gumiabroncsok újrahasznosításának fejlődése elengedhetetlen a gumiabroncsgumi okozta környezeti terhelés megszüntetéséhez, és segít csökkenteni a hulladéklerakókba kerülő gumiabroncsok mennyiségét.
Az ultrahangos kezelés mindkét korszerű gumiabroncs-újrahasznosítási eljárást, a pirolízist és a devulkanizálást is intenzívebbé és hatékonyabbá teheti.
Ultrahangos rendszer hulladékgumi devulkanizálásához
Egyedi kialakítású extruderblokk az ultrahangos kezelés forró elasztomerbe történő becsatolásához
Gumiabroncsgumi ultrahangos devulkanizálása
Az ultrahangos devulkanizálás során felbomlanak a gumiabroncsokban lévő kén–kén és kén–szén kémiai keresztkötések, ami lágy gumiolvadékot eredményez. Ez az ultrahanggal létrehozott gumiolvadék újra feldolgozható, és új gumitermékekké, például új gumiabroncsokká formázható. Az ultrahangos devulkanizálás egyik fő előnye a lényegesen kisebb hőigény. Először a hulladék gumiabroncs darabjait kb. 400ºF vagy 200ºC hőmérsékletre melegítik, majd csigás adagolóval átvezetik egy átfolyó cellán, ahol a hulladékgumit nagy nyomáson, nagy teljesítményű ultrahanggal kezelik. Az ultrahangos devulkanizálás során a gumi korábbi szilárd állapotából nagy viszkozitású anyaggá alakul. Az intenzív ultrahangos kezelés gyorsan felbontja a vulkanizált elasztomerek háromdimenziós hálózatát. A kémiai keresztkötéseket felbontó ultrahangos kezelés mindössze néhány másodpercet vesz igénybe. Az ultrahanggal kezelt gumiolvadék térhálósító szerekkel és töltőanyagokkal erősíthető meg, és új gumitermékekké formázható.
Pirolízismaradékok ultrahangos értéknövelése
A pirolízismaradékok értéke sósavban és hidrogén-fluoridban végzett ultrahangos kezeléssel növelhető, pirolitikus korom előállítása céljából. Az ultrahangos kezelés sikeresen alakíthatja át a hulladék gumiabroncsok pirolízismaradékait nagy hozzáadott értékű, kereskedelmi forgalomba hozható korommá. A pirolízist követő ultrahangos kezelés ezáltal jelentősen javítja a hulladék gumiabroncsok pirolízisének teljes hatékonyságát.
Nagy teljesítményű ultrahangos készülékek
A Hielscher Ultrasonics az Ön tapasztalt partnere a nagy teljesítményű ultrahangos eljárások terén. Az ultrahangos devulkanizáláshoz nagy teljesítményű ipari ultrahangos processzorokra van szükség, amelyek nagy nyomáson és magas hőmérsékleten is működhetnek. További előfeltétel a nagyon nagy amplitúdók biztosítása. Akár 200µm amplitúdóval is könnyedén fenntartható a folyamatos, 24/7 üzem. Még nagyobb amplitúdókhoz egyedi kialakítású ultrahangos szonotródák állnak rendelkezésre. A Hielscher nagy nyomásra és magas hőmérsékletre tervezett szonotródáit a devulkanizálási eljárás nagy igénybevétellel járó körülményeihez gyártják és hangolják. Egyedi kialakítású szerszámok segítségével az ultrahangos kürtöt (szonotródát) az extruder hengerébe helyezik. A Hielscher ultrahangos berendezéseinek robusztussága lehetővé teszi a 24/7 üzemet nagy terhelés mellett és nagy igénybevétellel járó környezetben. A nagy teljesítmény és a megbízhatóság teszi a Hielscher ultrahangos készülékeit a gumiregenerálás igáslovaivá!
Az alábbi táblázat tájékoztatást nyújt ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitásáról:
| Adagtérfogat | Térfogatáram | Ajánlott készülékek |
|---|---|---|
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | nagyobb | csoportba kapcsolt UIP16000 |
Lépjen kapcsolatba velünk! / Kérdezzen tőlünk!
Szakirodalom/Hivatkozások
- Hong, Chang-Kook; Isayev, A.I. (2003): Nagy teljesítményű ultrahang alkalmazása a gumi újrahasznosításában. The Rubber Society of Korea: Elastomers and Composites, 38. kötet, 2. szám; 2003. 103–121.
- Walvekar, Rashmi; Mohammad. Afiq, Zulkefly; Ramarad, Suganti; Kalid, Siddiqui (2018): Hulladék gumiabroncsgumi devulkanizálása aminalapú oldószerekkel és ultrahangos energiával. MATEC Web of Conferences, 152. kötet, 2018.
- Teng-Chien Chen, Yun-Hwei Shen, Wen-Jhy Lee, Chih-Chung Lin, Meng-Wei Wan (2010): A hulladék gumiabroncsokból származó pirolízisolaj hasznosítására alkalmazott, ultrahanggal segített oxidatív kéntelenítési eljárás vizsgálata. Journal of Cleaner Production, 18. kötet, 18. szám, 2010. 1850–1858.
Hasznos tudnivalók
Vulkanizálás / Devulkanizálás
A vulkanizálás olyan eljárás, amely a csekély tartósságú és kis rugalmasságú természetes kaucsukot keményebbé és tartóssá teszi. Ehhez a természetes kaucsukot felmelegítik, és kén hozzáadásával keresztkötéseket hoznak létre a polimerek között. A térhálósítás során a polimer kaucsukmolekulákat, az úgynevezett poliizopréneket, kénatomok kapcsolják egymáshoz. A vulkanizálás révén úgynevezett vulkanizált gumi keletkezik, amely nagyobb teljesítőképességet és tartósságot biztosít. Vulkanizált gumi található például gumiabroncsokban, gumitömlőkben, cipőtalpakban és játékokban.
A devulkanizálás olyan technika, amely során felbontják a térhálós szerkezetet, konkrétan a kén–kén és/vagy szén–kén kötéseket. Ez különféle módszerekkel végezhető el, például mechanokémiai, kémiai vagy biológiai módszerekkel, illetve nagy teljesítményű ultrahangos kezeléssel.
Gumi
A gumik elasztomerekként is ismertek. Az elasztomer az elasztikus polimer rövidítése. Az elasztomerek viszkoelasztikus tulajdonságokkal rendelkeznek: ragadós, nagyon rugalmas polimerek. A gumi kifejezést gyakran az elasztomerek azon csoportjának megkülönböztetésére használják, amelynek tagjait vulkanizálni vagy térhálósítani kell ahhoz, hogy használhatók legyenek.
Miből készül a gumiabroncsgumi?
A gumiabroncsgumi – amerikai angolul tire rubber, brit angolul tyre rubber – több összetevőből áll, köztük kaucsukból, töltőanyagokból és egyéb adalékanyagokból. A gumiabroncsgumi készülhet természetes kaucsukból, amelyet a gumifa kérgéből kiválasztódó latextejnedvből állítanak elő, vagy szintetikus kaucsukból. A szintetikus kaucsukokat kőolajból állítják elő. A leggyakoribb szintetikus kaucsukfajták a sztirol-butadién kaucsuk (SBR), a polibutadién kaucsuk és a butilkaucsuk. Bár a gumiabroncsok fő összetevője a kaucsuk, töltőanyagokat és adalékanyagokat is beépítenek, hogy jobb funkcionális tulajdonságú gumiabroncsanyagot hozzanak létre. A korom és/vagy a szilícium-dioxid nagyon gyakori gumiabroncs-töltőanyagok, amelyeket az abroncskeverék megerősítésére adnak hozzá. A korom és a szilícium-dioxid javítja a tapadást, ellenállóbbá teszi a gumiabroncsokat az átszúródással szemben, és csökkenti a gumiabroncs gördülési ellenállását. Az antioxidánsok, az ózon elleni védőszerek és az öregedésgátló szerek további adalékanyagok, amelyek javítják a gumiabroncs minőségét és meghosszabbítják élettartamát.