Recykling gumy z opon za pomocą wysokowydajnych ultradźwięków
Zużyta guma z opon jest toksycznym, nieulegającym biodegradacji materiałem, co sprawia, że jej utylizacja stanowi problem środowiskowy i ekonomiczny. Dewulkanizacja ultradźwiękowa jest szybką i skuteczną metodą recyklingu zużytej gumy oponowej, pozwalającą na ponowne wykorzystanie zużytych opon. Ultradźwiękowy recykling gumy z opon jest stosunkowo prostym procesem, który został pomyślnie przetestowany. Liniowa skalowalność procesu ultradźwiękowego recyklingu opon umożliwia przetwarzanie dużych ilości na skalę przemysłową przy ekonomicznych kosztach.
Problem odpadów gumowych
Odpady gumowe z opon stanowią poważny problem dla środowiska ze względu na ich toksyczność i nierozkładalność. Ich zwulkanizowana struktura węglowa i toksyczność sprawiają, że ich utylizacja jest obciążeniem dla środowiska. Konwencjonalne techniki recyklingu gumy są nieekonomiczne, nie są przyjazne dla środowiska, a nowy materiał gumowy wyprodukowany z gumy pochodzącej z recyklingu wykazuje niską jakość, ponieważ główne łańcuchy polimerowe zużytej gumy są zmienione i osłabione.
Ponieważ opony są jednym z najbardziej problematycznych źródeł odpadów, wymagane są przyjazne dla środowiska i ekonomiczne metody recyklingu. Piroliza i dewulkanizacja to najbardziej skuteczne procesy recyklingu opon. Postęp w recyklingu zużytych opon ma zasadnicze znaczenie dla powstrzymania obciążenia środowiska gumą z opon i pomaga ograniczyć składowanie opon na wysypiskach śmieci.
Obróbka ultradźwiękowa może zintensyfikować i ulepszyć oba nowoczesne procesy recyklingu opon, pirolizę i dewulkanizację.
Ultradźwiękowy system do dewulkanizacji odpadów gumowych
Dostosowany blok wytłaczarki do łączenia sonikacji z gorącym elastomerem
Ultradźwiękowa dewulkanizacja gumy oponowej
Poprzez dewulkanizację ultradźwiękową, wiązania chemiczne siarka-siarka i siarka-węgiel w oponach są usieciowane, co powoduje stopienie miękkiej gumy. Ten ultradźwiękowo generowany stop gumy może być ponownie przetworzony i uformowany w nowe produkty gumowe, np. nowe opony. Główną zaletą dewulkanizacji ultradźwiękowej jest znacznie niższe wymagane ciepło. Po pierwsze, zużyte części opon są podgrzewane do około 400ºF lub 200ºC, a następnie podawane za pomocą podajnika ślimakowego przez komorę przepływową, w której zużyta guma jest poddawana działaniu ultradźwięków o wysokiej wydajności pod wysokim ciśnieniem. Podczas dewulkanizacji ultradźwiękowej guma jest przekształcana z poprzedniego stanu stałego w wysoce lepką substancję. Intensywne ultradźwięki szybko rozbijają trójwymiarową sieć wulkanizowanych elastomerów, a ultradźwiękowe usuwanie wiązań chemicznych trwa zaledwie kilka sekund. Sonikowany stop gumy można wzmocnić środkami utwardzającymi i wypełniaczami oraz formować w nowe produkty gumowe.
Ultradźwiękowa modernizacja pozostałości pirolitycznych
Pozostałości pirolityczne mogą być ulepszane przez sonikowanie ich w kwasach chlorowodorowym i fluorowodorowym w celu uzyskania pirolitycznej sadzy. Obróbka ultradźwiękowa może z powodzeniem unowocześnić pirolityczne pozostałości ze zużytych opon do komercyjnej sadzy o wysokiej wartości dodanej. Ultradźwiękowa obróbka po pirolizie znacznie poprawia ogólną wydajność pirolizy zużytych opon.
Ultrasonografy o wysokiej wydajności
Hielscher Ultrasonics jest doświadczonym partnerem w zakresie wysokowydajnych procesów ultradźwiękowych. Dewulkanizacja ultradźwiękowa wymaga przemysłowych procesorów ultradźwiękowych o dużej mocy, które mogą pracować w warunkach wysokiego ciśnienia i wysokiej temperatury. Kolejnym warunkiem jest dostarczanie bardzo wysokich amplitud. Amplitudy do 200 µm mogą być z łatwością stale uruchamiane w trybie 24/7. Dla jeszcze wyższych amplitud dostępne są niestandardowe sonotrody ultradźwiękowe. Sonotrody wysokociśnieniowe/wysokotemperaturowe firmy Hielscher są produkowane i dostrajane do wymagających warunków procesu dewulkanizacji. Dzięki dostosowanym matrycom róg ultradźwiękowy (sonotroda) jest wkładany do cylindra wytłaczarki. Wytrzymałość sprzętu ultradźwiękowego firmy Hielscher pozwala na pracę w trybie 24/7 przy dużych obciążeniach i w wymagających środowiskach. Wysoka wydajność i niezawodność sprawiają, że ultradźwięki Hielscher stają się koniem roboczym regeneracji gumy!
Poniższa tabela przedstawia przybliżoną wydajność przetwarzania naszych ultradźwiękowców:
| Wielkość partii | natężenie przepływu | Polecane urządzenia |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10-200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20-400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10-100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| b.d. | 10-100L/min | UIP16000 |
| b.d. | większe | klaster UIP16000 |
Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!
Literatura/Referencje
- Hong, Chang-Kook; Isayev, A.I. (2003): Zastosowanie ultradźwięków o dużej mocy do recyklingu gumy. 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): Dewulkanizacja zużytej gumy z opon przy użyciu rozpuszczalników na bazie amin i energii ultradźwiękowej. MATEC Web of Conferences Vol. 152, 2018.
- Teng-Chien Chen, Yun-Hwei Shen, Wen-Jhy Lee, Chih-Chung Lin, Meng-Wei Wan (2010): Badanie procesu odsiarczania oksydacyjnego wspomaganego ultradźwiękami zastosowanego do utylizacji oleju pirolitycznego ze zużytych opon. Journal of Cleaner Production, tom 18, wydanie 18, 2010. 1850-1858.
Fakty, które warto znać
Wulkanizacja / dewulkanizacja
Wulkanizacja to proces mający na celu uczynienie kauczuku naturalnego, który charakteryzuje się niską wytrzymałością i elastycznością, twardszym i trwalszym. Dlatego też kauczuk naturalny jest podgrzewany i poprzez dodanie siarki uzyskuje się sieciowanie między polimerami. Poprzez sieciowanie cząsteczki kauczuku polimerowego, tak zwane poliizopreny, są połączone ze sobą atomami siarki. W wyniku wulkanizacji powstaje tak zwana guma wulkanizowana, która oferuje wyższą wydajność i trwałość. Wulkanizowaną gumę można znaleźć w oponach, gumowych wężach, podeszwach butów, zabawkach itp.
dewulkanizacja to technika polegająca na rozszczepianiu struktury sieciującej, w szczególności wiązań siarka-siarka i/lub węgiel-siarka. Można to zrobić różnymi metodami, takimi jak mechaniczno-chemiczna, chemiczna, biologiczna i przy użyciu ultradźwięków o dużej mocy.
guma
Gumy są również znane jako elastomery. Elastomer to skrót od elastycznego polimeru. Elastomery wykazują właściwości lepkosprężyste: Są to lepkie, bardzo elastyczne polimery. Termin guma jest często używany do rozróżnienia grupy elastomerów, które muszą być wulkanizowane lub utwardzane, aby były użyteczne.
Z czego wykonana jest guma do opon?
Guma do opon (amerykański angielski) lub guma do opon (brytyjski angielski) składa się z kilku składników, w tym gumy, wypełniaczy i innych dodatków. Guma do opon może składać się z kauczuku naturalnego, wytwarzanego z lateksu, który jest wydzielany z kory drzewa kauczukowego, lub z kauczuku syntetycznego. Kauczuki syntetyczne są wytwarzane z ropy naftowej. Najpopularniejsze formy kauczuku syntetycznego to kauczuk butadienowo-styrenowy (SBR), kauczuk polibutadienowy i kauczuk butylowy. Podczas gdy guma jest głównym składnikiem opon, wypełniacze i dodatki są zintegrowane w celu stworzenia bardziej funkcjonalnego materiału opony. Sadza i/lub krzemionka są bardzo popularnymi wypełniaczami dodawanymi w celu wzmocnienia mieszanki opony. Sadza i krzemionka poprawiają przyczepność, zwiększają odporność opon na przebicia i zmniejszają opory toczenia. Przeciwutleniacze, antyozonanty i środki przeciwstarzeniowe to inne dodatki, które poprawiają jakość opon i przedłużają ich żywotność.