Riepu gumijas pārstrāde ar augstas veiktspējas ultraskaņu
Nolietotu riepu gumija ir toksisks materiāls, kas bioloģiski nenoārdās, tādēļ tās utilizācija rada vides un ekonomiskas problēmas. Devulkanizācija ar ultraskaņu ir ātra un efektīva nolietotu riepu gumijas pārstrādes metode, kas ļauj atkārtoti izmantot nolietotās riepas. Riepu gumijas pārstrāde ar ultraskaņu ir samērā vienkāršs process, kas ir veiksmīgi pārbaudīts. Riepu pārstrādes procesa lineārā mērogojamība, izmantojot ultraskaņu, ļauj rūpnieciskā mērogā apstrādāt lielus apjomus ar ekonomiski izdevīgām izmaksām.
Gumijas atkritumu problēma
Nolietotu riepu gumija rada būtisku vides problēmu tās toksiskuma un nenoārdāmības dēļ. Tās vulkanizētā, šķērssaistītā oglekļa struktūra un toksiskums padara utilizāciju par slogu videi. Tradicionālās gumijas pārstrādes metodes ir ekonomiski neizdevīgas un videi nedraudzīgas, un jaunais gumijas materiāls, kas ražots, izmantojot pārstrādāto gumiju, ir zemas kvalitātes, jo gumijas atkritumu galvenās polimēru ķēdes tiek izmainītas un vājinātas.
Tā kā riepas ir viens no problemātiskākajiem atkritumu avotiem, ir nepieciešamas videi draudzīgas un ekonomiski izdevīgas pārstrādes metodes. Pirolīze un devulkanizācija ir visveiksmīgākie riepu pārstrādes procesi. Progress nolietotu riepu pārstrādē ir būtisks, lai novērstu riepu gumijas radīto slogu videi, un palīdz samazināt riepu apglabāšanu atkritumu poligonos.
Apstrāde ar ultraskaņu var intensificēt un uzlabot abus mūsdienīgos riepu pārstrādes procesus – pirolīzi un devulkanizāciju.
Ultraskaņas sistēma gumijas atkritumu devulkanizācijai
Pielāgots ekstrūdera bloks ultraskaņas ievadīšanai karstā elastomērā
Riepu gumijas devulkanizācija ar ultraskaņu
Devulkanizējot ar ultraskaņu, riepās tiek pārrautas sēra–sēra un sēra–oglekļa ķīmiskās šķērssaites, iegūstot mīkstu gumijas kausējumu. Šo ar ultraskaņu iegūto gumijas kausējumu var atkārtoti pārstrādāt un formēt jaunos gumijas izstrādājumos, piemēram, jaunās riepās. Būtiska devulkanizācijas ar ultraskaņu priekšrocība ir ievērojami mazāks nepieciešamais siltuma daudzums. Vispirms nolietoto riepu gabalus uzkarsē līdz aptuveni 400ºF vai 200ºC un pēc tam ar gliemežpadevēju padod caur plūsmas šūnu, kur gumijas atkritumus augstā spiedienā apstrādā ar augstas veiktspējas ultraskaņu. Devulkanizācijas ar ultraskaņu laikā gumija no sākotnējā cietā stāvokļa pārvēršas ļoti viskozā masā. Intensīva apstrāde ar ultraskaņu ātri sagrauj vulkanizēto elastomēru trīsdimensiju tīklu. Ķīmisko šķērssaišu pārraušana ar ultraskaņu aizņem tikai dažas sekundes. Ar ultraskaņu apstrādāto gumijas kausējumu var pastiprināt ar vulkanizācijas aģentiem un pildvielām un formēt jaunos gumijas izstrādājumos.
Pirolīzes atlikumu kvalitātes uzlabošana ar ultraskaņu
Pirolīzes atlikumu kvalitāti var uzlabot, apstrādājot tos ar ultraskaņu sālsskābē un fluorūdeņražskābē, lai iegūtu pirolītiskos tehniskos kvēpus. Apstrāde ar ultraskaņu ļauj veiksmīgi pārveidot nolietotu riepu pirolīzes atlikumus komerciāli izmantojamos tehniskajos kvēpos ar augstu pievienoto vērtību. Tādējādi apstrāde ar ultraskaņu pēc pirolīzes ievērojami uzlabo nolietotu riepu pirolīzes kopējo efektivitāti.
Augstas veiktspējas ultraskaņas iekārtas
Hielscher Ultrasonics ir jūsu pieredzējušais partneris augstas veiktspējas ultraskaņas procesu jomā. Devulkanizācijai ar ultraskaņu ir nepieciešami lielas jaudas rūpnieciskie ultraskaņas procesori, kas spēj darboties augsta spiediena un augstas temperatūras apstākļos. Vēl viens priekšnosacījums ir ļoti lielu amplitūdu nodrošināšana. Darbību ar amplitūdu līdz 200µm var viegli nodrošināt nepārtrauktā 24/7 režīmā. Vēl lielākām amplitūdām ir pieejamas pielāgotas ultraskaņas sonotrodes. Hielscher sonotrodes darbam augstā spiedienā un augstā temperatūrā tiek izgatavotas un noregulētas atbilstoši devulkanizācijas procesa prasīgajiem apstākļiem. Izmantojot pielāgotas matricas, ultraskaņas rags (sonotrode) tiek ievietots ekstrūdera cilindrā. Hielscher ultraskaņas aprīkojuma izturība ļauj darboties 24/7 režīmā lielas slodzes un prasīgos vides apstākļos. Augsta veiktspēja un uzticamība padara Hielscher ultraskaņas iekārtas par gumijas reģenerācijas darba zirgiem!
Tālāk redzamā tabula sniedz priekšstatu par mūsu ultraskaņas iekārtu aptuveno apstrādes jaudu:
| Partijas tilpums | Plūsmas ātrums | Ieteicamās iekārtas |
|---|---|---|
| 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 |
| nav attiecināms | 10–100L/min | UIP16000 |
| nav attiecināms | lielāks | iekārtu grupa: UIP16000 |
Sazinieties ar mums! / Jautājiet mums!
Literatūra/atsauces
- Hong, Chang-Kook; Isayev, A.I. (2003): Lielas jaudas ultraskaņas izmantošana gumijas pārstrādē. The Rubber Society of Korea: Elastomers and Composites, 38. sējums, 2. numurs; 2003. 103–121.
- Walvekar, Rashmi; Mohammad. Afiq, Zulkefly; Ramarad, Suganti; Kalid, Siddiqui (2018): Nolietotu riepu gumijas devulkanizācija, izmantojot šķīdinātājus uz amīnu bāzes un ultraskaņas enerģiju. MATEC Web of Conferences, 152. sējums, 2018.
- Teng-Chien Chen, Yun-Hwei Shen, Wen-Jhy Lee, Chih-Chung Lin, Meng-Wei Wan (2010): Pētījums par ultraskaņas veicinātu oksidatīvās desulfurizācijas procesu nolietotu riepu pirolīzes eļļas izmantošanai. Journal of Cleaner Production, 18. sējums, 18. numurs, 2010. 1850–1858.
Noderīgi fakti
Vulkanizācija / devulkanizācija
Vulkanizācija ir process, ar kuru dabisko kaučuku, kam ir zema izturība un lokanība, padara cietāku un izturīgu. Tādēļ dabisko kaučuku karsē un, pievienojot sēru, panāk šķērssaišu veidošanos starp polimēriem. Veidojoties šķērssaitēm, kaučuka polimēru molekulas, tā sauktie poliizoprēni, tiek savstarpēji saistītas ar sēra atomiem. Vulkanizācijas procesā iegūst tā saukto vulkanizēto gumiju, kam ir labākas ekspluatācijas īpašības un lielāka izturība. Vulkanizēto gumiju izmanto riepās, gumijas šļūtenēs, apavu zolēs, rotaļlietās utt.
Devulkanizācija ir paņēmiens, ar kuru sašķeļ šķērssaistīto struktūru, konkrēti sēra–sēra un/vai oglekļa–sēra saites. To var izdarīt ar dažādām metodēm, piemēram, mehāniski ķīmiskām, ķīmiskām, bioloģiskām metodēm un izmantojot lielas jaudas ultraskaņas apstrādi.
Gumija
Gumijas ir pazīstamas arī kā elastomēri. Vārds «elastomērs» ir saīsinājums no vārdiem «elastīgs polimērs». Elastomēriem piemīt viskoelastīgas īpašības: tie ir lipīgi, ļoti elastīgi polimēri. Terminu «gumija» bieži lieto, lai nošķirtu elastomēru grupu, kuri ir jāvulkanizē vai jāsacietina, lai tos varētu lietderīgi izmantot.
No kā sastāv riepu gumija?
Riepu gumija, ko amerikāņu angļu valodā sauc par «tire rubber», bet britu angļu valodā – par «tyre rubber», sastāv no vairākiem komponentiem, tostarp kaučuka, pildvielām un citām piedevām. Riepu gumijas sastāvā var būt dabiskais kaučuks, ko iegūst no lateksa sulas, kuru izdala kaučukkoka miza, vai sintētiskais kaučuks. Sintētiskos kaučukus ražo no naftas. Visizplatītākie sintētiskā kaučuka veidi ir stirola-butadiēna kaučuks (SBR), polibutadiēna kaučuks un butilkaučuks. Lai gan kaučuks ir riepu galvenā sastāvdaļa, pildvielas un piedevas pievieno, lai izveidotu funkcionālāku riepu materiālu. Tehniskie kvēpi un/vai silīcija dioksīds ir ļoti izplatītas riepu pildvielas, ko pievieno riepu gumijas maisījuma pastiprināšanai. Tehniskie kvēpi un silīcija dioksīds uzlabo saķeri, padara riepas izturīgākas pret pārduršanu un samazina riepu rites pretestību. Antioksidanti, antiozonanti un pretnovecošanas līdzekļi ir citas piedevas, kas uzlabo riepu kvalitāti un pagarina riepu kalpošanas laiku.