Recycling van bandenrubber met ultrageluid
Afvalrubber is een giftig, niet-afbreekbaar materiaal, waardoor de verwijdering ervan een milieu- en economisch probleem vormt. Ultrasone devulkanisatie is een snelle en efficiënte methode om afvalrubber van banden te recyclen, waardoor afvalbanden kunnen worden hergebruikt. Ultrasone recycling van bandenrubber is een relatief eenvoudig proces dat met succes is getest. De lineaire schaalbaarheid van ultrasone bandenrecycling maakt het mogelijk om grote volumes op industriële schaal tegen economische kosten te behandelen.
Het probleem van rubberafval
Afvalrubber van banden veroorzaakt een aanzienlijk milieuprobleem door hun toxiciteit en niet-afbreekbaarheid. Hun gevulkaniseerde crosslink-koolstofstructuur en toxiciteit maken de verwijdering ervan een belasting voor het milieu. Conventionele rubberrecyclingtechnieken zijn oneconomisch, niet milieuvriendelijk en het nieuwe rubbermateriaal dat met het gerecyclede rubber wordt geproduceerd, is van lage kwaliteit omdat de belangrijkste polymeerketens van het afvalrubber zijn veranderd en verzwakt.
Aangezien banden tot de meest problematische afvalbronnen behoren, zijn er milieuvriendelijke en economische recyclingmethoden nodig. Pyrolyse en devulkanisatie zijn de meest succesvolle recyclingprocessen voor banden. De vooruitgang in het recyclen van afvalbanden is essentieel om de milieubelasting van bandenrubber te stoppen en helpt het dumpen van banden op stortplaatsen te verminderen.
Ultrasone behandeling kan beide moderne bandenrecyclingprocessen, pyrolyse en devulkanisatie, intensiveren en verbeteren.
Ultrasoon systeem voor devulkanisatie van afvalrubber
Aangepast extruderblok om sonicatie te koppelen aan heet elastomeer
Ultrasone devulkanisatie van bandenrubber
Door ultrasone devulkanisatie worden de chemische bindingen zwavel-zwavel en zwavel-koolstof in banden ontkoppeld, wat resulteert in een zachte rubbersmelt. Deze ultrasoon gegenereerde rubbersmelt kan opnieuw worden verwerkt en gegoten tot nieuwe rubberproducten, zoals nieuwe banden. Een groot voordeel van ultrasone devulkanisatie is de aanzienlijk lagere warmtebehoefte. Eerst worden de afvalstukken van de band verwarmd tot ongeveer 400ºF of 200ºC en vervolgens met een schroef door een stromingscel gevoerd, waar het afvalrubber onder hoge druk wordt gesoneerd met krachtige ultrasone trillingen. Tijdens de ultrasone devulkanisatie verandert het rubber van zijn vroegere vaste toestand in een zeer viskeuze materie. Intense ultrasoonbehandeling breekt het driedimensionale netwerk van gevulkaniseerde elastomeren snel af. De ultrasoonbehandeling om de chemische bindingen te ontkoppelen duurt slechts enkele seconden. De gesoniseerde rubbersmelt kan worden versterkt met uithardingsmiddelen en vulstoffen en worden verwerkt tot nieuwe rubberproducten.
Ultrasone opwaardering van pyrolytische residuen
Pyrolytische residuen kunnen worden opgewaardeerd door ze te sonificeren in zoutzuur en fluorwaterstofzuur om pyrolytische carbon black te verkrijgen. Door ultrasone behandeling kunnen pyrolytische residuen van afvalbanden met succes worden opgewaardeerd tot commercieel carbonzwart met een hoge toegevoegde waarde. Ultrasone behandeling na pyrolyse verbetert de algehele efficiëntie van de pyrolyse van afvalbanden aanzienlijk.
Ultrasone apparaten met hoge prestaties
Hielscher Ultrasonics is uw ervaren partner als het gaat om ultrasone processen met hoge prestaties. Ultrasoon devulkaniseren vereist krachtige industriële ultrasoonprocessoren die onder hoge druk en hoge temperatuur kunnen werken. Een andere voorwaarde is de levering van zeer hoge amplitudes. Amplituden tot 200 µm kunnen gemakkelijk continu worden gebruikt in een 24/7 bedrijf. Voor nog hogere amplitudes zijn op maat gemaakte ultrasone sonotrodes beschikbaar. Hielscher's hogedruk/hogetemperatuur-sonotroden worden vervaardigd en afgestemd op de veeleisende omstandigheden van het devulkanisatieproces. Met op maat gemaakte matrijzen wordt de ultrasone hoorn (sonotrode) in de extruderbuis geplaatst. Dankzij de robuustheid van Hielscher's ultrasone apparatuur kan deze 24/7 worden gebruikt onder zware omstandigheden en in veeleisende omgevingen. Hoge prestaties en betrouwbaarheid maken de Hielscher ultrasoonapparatuur tot het werkpaard van de rubberrecycling!
De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines:
| Batchvolume | Debiet | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 1 tot 500 ml | 10 tot 200 ml/min | UP100H |
| 10 tot 2000 ml | 20 tot 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 tot 20L | 0.2 tot 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100 liter | 2 tot 10 l/min | UIP4000hdT |
| n.v.t. | 10 tot 100 l/min | UIP16000 |
| n.v.t. | groter | cluster van UIP16000 |
Neem contact met ons op! / Vraag het ons!
Literatuur/referenties
- Hong, Chang-Kook; Isayev, A.I. (2003): Een toepassing van ultrageluid met hoog vermogen op rubberrecycling. De Rubbervereniging van Korea: Elastomeren en Composieten Vol 38, Issue 2; 2003. 103-121.
- Walvekar, Rashmi; Mohammad. Afiq, Zulkefly; Ramarad, Suganti; Kalid, Siddiqui (2018): Devulkaniseren van afvalbandrubber met behulp van oplosmiddelen op aminebasis en ultrasone energie. MATEC Web of Conferences Vol. 152, 2018.
- Teng-Chien Chen, Yun-Hwei Shen, Wen-Jhy Lee, Chih-Chung Lin, Meng-Wei Wan (2010): Het onderzoek naar ultrasoon ondersteund oxidatief ontzwavelingsproces toegepast op het gebruik van pyrolyse-olie van afvalbanden. Journal of Cleaner Production, Volume 18, Issue 18, 2010. 1850-1858.
Wetenswaardigheden
Vulkaniseren / Devulkaniseren
Vulkaniseren is een proces om natuurlijk rubber, dat weinig duurzaam en flexibel is, harder en duurzamer te maken. Hiervoor wordt natuurlijk rubber verhit en door toevoeging van zwavel wordt crosslinking tussen de polymeren bewerkstelligd. Door crosslinking worden de polymere rubbermoleculen, zogenaamde polyisoprenen, met elkaar verbonden door zwavelatomen. Door vulkanisatie ontstaat gevulkaniseerd rubber, dat betere prestaties en duurzaamheid biedt. Gevulkaniseerd rubber is te vinden in banden, rubberslangen, schoenzolen, speelgoed enz.
devulkanisatie is een techniek waarbij de crosslinkstructuur, specifiek de zwavel-zwavel en/of koolstof-zwavelverbindingen worden gesplitst. Dit kan op verschillende manieren gebeuren, zoals mechanisch-chemisch, chemisch, biologisch en met behulp van krachtige ultrasone trillingen.
rubber
Rubber wordt ook wel elastomeer genoemd. Elastomeer is een afkorting voor elastisch polymeer. Elastomeren hebben visco-elastische eigenschappen: Het zijn kleverige, zeer elastische polymeren. De term rubber wordt vaak gebruikt om de groep elastomeren te onderscheiden die gevulkaniseerd of uitgehard moeten worden om bruikbaar te zijn.
Waar is bandenrubber van gemaakt?
Bandenrubber (Amerikaans Engels) of bandenrubber (Brits Engels) bestaat uit verschillende componenten, waaronder rubber, vulstoffen en andere additieven. Bandenrubber kan bestaan uit natuurrubber, gemaakt van de latex sup, die wordt afgescheiden uit de bast van de rubberboom, of uit synthetisch rubber. Synthetische rubbers worden gemaakt van aardolie. De meest voorkomende synthetische rubbervormen zijn styreen-butadieenrubber (SBR), polybutadieenrubber en butylrubber. Hoewel rubber het hoofdbestanddeel van banden is, worden vulstoffen en additieven geïntegreerd om een functioneler bandenmateriaal te maken. Carbon black en/of silica zijn veelgebruikte vulstoffen die worden toegevoegd om de bandensamenstelling te versterken. Carbon black en silica verbeteren de grip, maken banden beter bestand tegen lekrijden en verlagen de rolweerstand van de band. Antioxidanten, antiozonanten en antiverouderingsmiddelen zijn andere additieven die de kwaliteit van de band verbeteren en de levensduur verlengen.