Plastmasas un gumijas atkritumi izturīgākam asfaltam ar ilgāku kalpošanas laiku

Jauni pētījumi liecina, ka sajaukšana ar ultraskaņu var pārvērst plastmasas un gumijas atkritumus izturīgākā asfaltā ar ilgāku kalpošanas laiku. Arvien vairāk ceļu segumu pētījumu norāda uz jaunu, iedarbīgu rīku cīņā pret plastmasas atkritumiem: augstas intensitātes sajaukšanu ar ultraskaņu. Pētījumi par asfaltu, kas modificēts ar plastmasu un gumiju, liecina, ka pārstrādāti materiāli, piemēram, HDPE, LDPE, PET un gumijas granulas, var ievērojami uzlabot asfalta ilgizturību – palielinot noturību pret risu veidošanos, mitrumizturību un ekspluatācijas īpašības augstā temperatūrā, ja šie materiāli ir pienācīgi disperģēti bitumenā. Problēma ir tā, ka tradicionālie mehāniskie maisītāji bieži nespēj nodrošināt viendabīgu maisījumu, izraisot fāžu atdalīšanos, nevienmērīgu saistvielas kvalitāti un ekspluatācijas īpašību mainīgumu. Augstas veiktspējas ultraskaņas apstrādes iekārtas pārvar šos ierobežojumus, disperģējot aglomerātus un veidojot viendabīgu plastmasas un asfalta maisījumu.

Kā apstrāde ar ultraskaņu uzlabo plastmasas atkritumu iestrādi asfaltā

Tā vietā, lai paļautos uz ilgu sajaukšanas laiku un ārkārtīgi lielu bīdi, ko rada parastās iekārtas, ultraskaņas kavitācija saistvielā rada intensīvus sajaukšanas spēkus mikrolīmenī. Tas sašķeļ plastmasas un gumijas aglomerātus, palielina saskares virsmu ar bitumenu un palīdz veidot daudz stabilāku ar polimēriem modificētu saistvielu – pat izmantojot reālos apstākļos radušās atkritumu plūsmas.

Rūpnieciska ultraskaņas apstrādes iekārta ar plastmasu modificēta asfalta ražošanai

Plastmasas atkritumi var uzlabot asfaltu – bet tikai tad, ja tie ir pareizi sajaukti

Plašā pārskatā par plastmasas atkritumu izmantošanu asfalta modificēšanai ziņots, ka pārstrādātas plastmasas iestrāde asfalta maisījumos atkārtoti ir uzrādījusi uzlabotu nogurumizturību, noturību pret risu veidošanos, mitrumizturību un ekspluatācijas īpašības augstā temperatūrā. Daudzi no šiem uzlabojumiem tiek panākti ar mitro paņēmienu, kurā plastmasu iemaisa tieši karstā bitumenā aptuveni 170°C temperatūrā, līdz izveidojas “viendabīga” modificēta saistviela.
Taču pētnieki uzsver arī problēmu, kas atkārtojas: saderību. Poliolefīni, piemēram, polietilēns, bieži slikti sajaucas ar bitumenu, izraisot nestabilitāti uzglabāšanas laikā un fāžu atdalīšanos. Praktiski tas nozīmē, ka sajaukšanas laikā saistviela var izskatīties laba – un pēc tam, uzglabājot tvertnēs, sadalīties slāņos, padarot ražošanu rūpnīcas mērogā riskantu.

Sajaukšana ar ultraskaņu paver jaunu ceļu asfaltam ar pārstrādātu plastmasu

Apstrāde ar ultraskaņu maina situāciju, radot lieljaudas akustisko kavitāciju tieši izkausētajā saistvielā. Kavitācijas burbuļiem sabrūkot, rodas lokāli triecienviļņi un mikrostrūklas, kas rada ārkārtīgi lielus bīdes spēkus – ideāli piemērotus polimēru un gumijas granulu disperģēšanai viskozā bitumenā.

Asfalta nozarē tas nozīmē:

• Ātrāku sasmalcinātas plastmasas un gumijas disperģēšanu
• Vienmērīgāku saistvielas mikrostruktūru
• Mazāku fāžu atdalīšanās risku
• Labāku rezultātu reproducējamību starp partijām
• Augstākas kvalitātes ar polimēriem modificētu asfaltu, izmantojot atkritumu plūsmas

Būtiski ir arī tas, ka sajaukšanu ar ultraskaņu var izmantot gan tradicionālām polimēru sistēmām, gan hibrīdiem pārstrādātu materiālu maisījumiem – tostarp kombinācijām ar plastmasas atkritumiem vai gumijas granulām, kas, kā liecina daži pētījumi, pēc optimizācijas var uzlabot stabilitāti.

Hielscher Ultrasonics: rūpnieciskas klases sistēmas, kas paredzētas mēroga palielināšanai

Lai gan daudzi laboratorijas pētījumi aprobežojas ar maziem maisītājiem, Hielscher Ultrasonics ir viens no nedaudzajiem ražotājiem, kas piedāvā īstas rūpnieciskas ultraskaņas apstrādes iekārtas nepārtrauktai ražošanai ar lielu ražīgumu.
Hielscher ultraskaņas apstrādes iekārtu izstrādes pamatā ir būtiska priekšrocība asfalta rūpnīcām un saistvielu ražotājiem:

Lineāra mērogojamība

Sajaukšana ar ultraskaņu neaprobežojas ar partiju eksperimentiem laboratorijas mērogā. Hielscher ultraskaņas apstrādes iekārtas ļauj lineāri palielināt mērogu no:

• receptūru izstrādes pētniecībā un attīstībā
• līdz pilotražošanai
• līdz pilna mēroga rūpnieciskai apstrādei plūsmā

Tas nozīmē, ka mazā sistēmā noteiktos procesa parametrus var droši pārnest uz lielākām iekārtām – bez vajadzības katrā mērogā sajaukšanas procesu “izgudrot no jauna”.

Rūpnieciskas ultraskaņas apstrādes iekārtas asfalta modificēšanai

Hielscher piedāvā ultraskaņas procesorus, kas piemēroti:

• Ar polimēriem modificētam bitumenam (PMB)
• Ar plastmasu modificētai asfalta saistvielai
• Ar gumiju modificētai asfalta saistvielai
• Hibrīdām ar plastmasu un gumiju modificētām sistēmām
• Sistēmām ar RAP + PET piedevām

Šīs sistēmas ietver rūpnieciskas klases plūsmas šūnas, kas paredzētas nepārtrauktai darbībai plūsmā un integrēšanai reālā ražošanas vidē.

Ilgtspējīgi ceļi ar plastmasas atkritumiem un ultraskaņu

Ar plastmasu modificēta asfalta potenciāls ir skaidrs: tas novirza atkritumus lietderīgai izmantošanai, mazina kaitējumu videi un uzlabo ceļu seguma ekspluatācijas īpašības. Taču literatūras pārskatos uzsvērts, ka tādas problēmas kā fāžu atdalīšanās, saistvielas neviendabīgums un nevienmērīgi rezultāti joprojām ir būtiski šķēršļi plašai ieviešanai.
Apstrāde ar ultraskaņu tieši novērš daudzu šo neveiksmju pamatcēloni: nepietiekamu disperģēšanu un vāju saķeri saskares virsmā starp polimēru atkritumiem un bitumenu.
Citiem vārdiem sakot, pārstrādāta asfalta nākotne var būt atkarīga ne tikai no tā, kādus atkritumu materiālus izmanto, – bet arī no tā, kā tos sajauc.

Galvenais secinājums

Pārstrādāta plastmasa un gumija var padarīt asfaltu izturīgāku, noturīgāku pret risu veidošanos un ilgizturīgāku – bet tikai tad, ja saistviela ir pienācīgi disperģēta un stabilizēta. Sajaukšana ar ultraskaņu nodrošina mērogojamu, rūpnieciskai izmantošanai gatavu risinājumu, kas uzlabo polimēru iestrādi un mazina izplatītākās ražošanas problēmas. Ar lineāri mērogojamām rūpnieciskas klases ultraskaņas apstrādes sistēmām Hielscher Ultrasonics pozicionē ultraskaņas kavitāciju kā praktisku nākamo soli plastmasas atkritumu pārvēršanā ceļu seguma materiālos ar augstām ekspluatācijas īpašībām.