Recycling van bandenrubber met ultrasoon geluid met hoge prestaties
Afgedankt bandenrubber is een giftig, niet-biologisch afbreekbaar materiaal, waardoor de verwijdering ervan een milieuprobleem en een economisch probleem vormt. Ultrasone devulkanisatie is een snelle en efficiënte methode om afgedankt bandenrubber te recyclen, waardoor afgedankte banden opnieuw kunnen worden gebruikt. Ultrasone recycling van bandenrubber is een relatief eenvoudig proces dat met succes is getest. De lineaire schaalbaarheid van het proces voor ultrasone bandenrecycling maakt het mogelijk om grote volumes op industriële schaal tegen economisch verantwoorde kosten te behandelen.
Het probleem van rubberafval
Afgedankt bandenrubber veroorzaakt een aanzienlijk milieuprobleem door zijn giftigheid en niet-afbreekbaarheid. De gevulkaniseerde, vernetste koolstofstructuur en de giftigheid ervan maken de verwijdering tot een milieubelasting. Conventionele technieken voor rubberrecycling zijn onrendabel en niet milieuvriendelijk. Bovendien is het nieuwe rubbermateriaal dat met het gerecyclede rubber wordt geproduceerd van lage kwaliteit, omdat de hoofdketens van de polymeren in het afgedankte rubber worden veranderd en verzwakt.
Omdat banden tot de meest problematische afvalbronnen behoren, zijn milieuvriendelijke en economisch verantwoorde recyclingmethoden nodig. Pyrolyse en devulkanisatie zijn de meest succesvolle recyclingprocessen voor banden. Vooruitgang in de recycling van afgedankte banden is essentieel om de milieubelasting door bandenrubber te stoppen en helpt het storten van banden op stortplaatsen te verminderen.
Ultrasone behandeling kan beide moderne bandenrecyclingprocessen, pyrolyse en devulkanisatie, intensiveren en verbeteren.
Ultrasoon systeem voor de devulkanisatie van afgedankt rubber
Op maat gemaakt extruderblok om sonicatie in heet elastomeer te koppelen
Ultrasone devulkanisatie van bandenrubber
Bij ultrasone devulkanisatie worden de chemische zwavel-zwavelbindingen en zwavel-koolstofbindingen in banden verbroken, waardoor de vernetting wordt opgeheven en een zachte rubbersmelt ontstaat. Deze ultrasoon gegenereerde rubbersmelt kan opnieuw worden verwerkt en tot nieuwe rubberproducten worden gevormd, bijvoorbeeld nieuwe banden. Een belangrijk voordeel van ultrasone devulkanisatie is de aanzienlijk lagere benodigde warmte. Eerst worden de afgedankte bandendelen verwarmd tot ongeveer 400ºF of 200ºC en vervolgens met een toevoerschroef door een doorstroomcel gevoerd, waar het afgedankte rubber onder hoge druk wordt gesoniceerd met ultrasoon geluid met hoge prestaties. Tijdens de ultrasone devulkanisatie wordt het rubber vanuit zijn oorspronkelijke vaste toestand omgezet in een zeer viskeuze substantie. Intense sonicatie verbreekt snel het driedimensionale netwerk van gevulkaniseerde elastomeren. De ultrasone behandeling waarbij de chemische bindingen van de vernetting worden verbroken, duurt slechts enkele seconden. De gesoniceerde rubbersmelt kan met uithardingsmiddelen en vulstoffen worden versterkt en tot nieuwe rubberproducten worden gevormd.
Ultrasone opwaardering van pyrolyseresiduen
Pyrolyseresiduen kunnen worden opgewaardeerd door ze in zoutzuur en fluorwaterstofzuur te soniceren om pyrolytisch roet te verkrijgen. Ultrasone behandeling kan pyrolyseresiduen van afgedankte banden met succes opwaarderen tot commercieel roet met een hoge toegevoegde waarde. Ultrasone behandeling na de pyrolyse verbetert daarmee de totale efficiëntie van de pyrolyse van afgedankte banden aanzienlijk.
Sonicatoren met hoge prestaties
Hielscher Ultrasonics is uw ervaren partner voor ultrasone processen met hoge prestaties. Ultrasone devulkanisatie vereist industriële ultrasone processoren met een hoog vermogen die onder hoge druk en bij hoge temperaturen kunnen werken. Een andere voorwaarde is het leveren van zeer hoge amplitudes. Amplitudes tot 200µm kunnen eenvoudig continu worden aangehouden bij 24/7-bedrijf. Voor nog hogere amplitudes zijn op maat gemaakte ultrasone sonotrodes beschikbaar. De sonotrodes van Hielscher voor hoge druk en hoge temperaturen worden vervaardigd en afgestemd op de veeleisende omstandigheden van het devulkanisatieproces. Met op maat gemaakte matrijzen wordt de ultrasone hoorn (sonotrode) in de extrudercilinder ingebracht. De robuustheid van de ultrasone apparatuur van Hielscher maakt 24/7-bedrijf bij zware belasting en in veeleisende omgevingen mogelijk. Hoge prestaties en betrouwbaarheid maken de sonicatoren van Hielscher tot het werkpaard voor rubberregeneratie!
De onderstaande tabel geeft u een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze sonicatoren:
| Batchvolume | Debiet | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 1 tot 500mL | 10 tot 200mL/min | UP100H |
| 10 tot 2000mL | 20 tot 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 tot 20L | 0,2 tot 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100L | 2 tot 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 tot 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | hoger | cluster van UIP16000 |
Neem contact met ons op! / Stel ons uw vragen!
Literatuur/Referenties
- Hong, Chang-Kook; Isayev, A.I. (2003): Een toepassing van ultrasoon geluid met een hoog vermogen voor rubberrecycling. The Rubber Society of Korea: Elastomers and Composites Vol 38, Issue 2; 2003. 103-121.
- Walvekar, Rashmi; Mohammad. Afiq, Zulkefly; Ramarad, Suganti; Kalid, Siddiqui (2018): Devulkanisatie van afgedankt bandenrubber met oplosmiddelen op basis van aminen 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): Onderzoek naar het ultrasoon ondersteunde oxidatieve ontzwavelingsproces toegepast op het gebruik van pyrolyseolie uit afgedankte banden. Journal of Cleaner Production, Volume 18, Issue 18, 2010. 1850-1858.
Wetenswaardigheden
Vulkanisatie / Devulkanisatie
Vulkanisatie is een proces om natuurrubber, dat een lage duurzaamheid en flexibiliteit heeft, harder en duurzaam te maken. Hiervoor wordt natuurrubber verwarmd en wordt door toevoeging van zwavel vernetting tussen de polymeren bereikt. Door vernetting worden de polymere rubbermoleculen, zogenoemde polyisoprenen, door zwavelatomen met elkaar verbonden. Door vulkanisatie wordt zogenoemd gevulkaniseerd rubber geproduceerd, dat betere prestaties en een hogere duurzaamheid biedt. Gevulkaniseerd rubber is te vinden in banden, rubberen slangen, schoenzolen, speelgoed enz.
Devulkanisatie is een techniek waarbij de vernettingsstructuur, specifiek de zwavel-zwavelbindingen en/of koolstof-zwavelbindingen, wordt verbroken. Dit kan met verschillende methoden worden gedaan, zoals mechanochemische, chemische en biologische methoden, en met sonicatie met een hoog vermogen.
Rubber
Rubbers staan ook bekend als elastomeren. Elastomeer is een afkorting van elastisch polymeer. Elastomeren vertonen 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.
Waaruit bestaat bandenrubber?
Bandenrubber, in het Amerikaans-Engels aangeduid als tire rubber en in het Brits-Engels als tyre rubber, bestaat uit verschillende componenten, waaronder rubber, vulstoffen en andere additieven. Bandenrubber kan bestaan uit natuurrubber, gemaakt van het latexsap dat uit de schors van de rubberboom wordt afgescheiden, of uit synthetisch rubber. Synthetische rubbers worden gemaakt van aardolie. De meest voorkomende vormen van synthetisch rubber zijn styreen-butadieenrubber (SBR), polybutadieenrubber en butylrubber. Hoewel rubber het hoofdbestanddeel van banden is, worden vulstoffen en additieven toegevoegd om een functioneler bandenmateriaal te verkrijgen. Roet en/of silica zijn zeer gebruikelijke vulstoffen voor banden die worden toegevoegd om het rubbermengsel te versterken. Roet en silica verbeteren de grip, maken banden beter bestand tegen lekrijden en verminderen de rolweerstand van de band. Antioxidanten, antiozonanten en antiverouderingsmiddelen zijn andere additieven die de bandenkwaliteit verbeteren en de levensduur van banden verlengen.