Reciclagem de borracha de pneus com ultrassom de alto desempenho
Os resíduos de borracha de pneus são um material tóxico e não biodegradável, o que torna a sua eliminação um problema ambiental e económico. A desvulcanização por ultra-sons é um método rápido e eficaz para reciclar resíduos de borracha de pneus, permitindo a reutilização de resíduos de pneus. A reciclagem ultra-sónica da borracha de pneus é um processo relativamente simples, que foi testado com sucesso. A escalabilidade linear do processo de reciclagem de pneus por ultra-sons torna possível tratar grandes volumes à escala industrial a custos económicos.
O problema dos resíduos de borracha
Os resíduos de borracha de pneus causam um problema ambiental significativo devido à sua toxicidade e não-degradabilidade. A sua estrutura de carbono de ligações cruzadas vulcanizadas e a sua toxicidade tornam a eliminação um fardo ambiental. As técnicas convencionais de reciclagem de borracha não são económicas, não são amigas do ambiente e o novo material de borracha produzido com a borracha reciclada apresenta baixa qualidade, uma vez que as principais cadeias poliméricas da borracha residual são alteradas e enfraquecidas.
Uma vez que os pneus fazem parte das fontes de resíduos mais problemáticas, são necessários métodos de reciclagem económicos e amigos do ambiente. A pirólise e a desvulcanização são os processos de reciclagem de pneus mais bem sucedidos. O progresso na reciclagem de resíduos de pneus é essencial para acabar com a carga ambiental da borracha de pneus e ajuda a reduzir a deposição de pneus em aterros.
O tratamento por ultra-sons pode intensificar e melhorar os dois processos modernos de reciclagem de pneus, a pirólise e a desvulcanização.
Sistema de ultra-sons para a desvulcanização de resíduos de borracha
Bloco de extrusão personalizado para acoplar a sonicação ao elastómero quente
Desvulcanização ultra-sónica da borracha de pneus
Através da desvulcanização ultra-sónica, as ligações químicas enxofre-enxofre e enxofre-carbono nos pneus são desvinculadas, o que resulta numa fusão de borracha macia. Este derretimento de borracha gerado por ultra-sons pode ser reprocessado e moldado em novos produtos de borracha, por exemplo, pneus novos. Uma grande vantagem da desvulcanização ultra-sónica é o calor significativamente mais baixo necessário. Em primeiro lugar, as peças de resíduos de pneus são aquecidas a cerca de 400ºF ou 200ºC, depois alimentadas com um alimentador de parafuso através de uma célula de fluxo, onde os resíduos de borracha são sonicados com ultra-sons de alto desempenho sob alta pressão. Durante a desvulcanização ultra-sónica a borracha é transformada a partir do seu estado sólido anterior para uma matéria altamente viscosa. A ultrassonografia intensa rompe rapidamente a rede tridimensional dos elastómeros vulcanizados. O tratamento ultrassónico de desvinculação das ligações químicas demora apenas alguns segundos. A borracha fundida por ultra-sons pode ser reforçada com agentes de cura e cargas e ser moldada em novos produtos de borracha.
Atualização ultra-sónica de resíduos pirolíticos
Os resíduos pirolíticos podem ser melhorados por sonicação em ácidos clorídrico e fluorídrico, a fim de obter negro de fumo pirolítico. O tratamento ultrassónico pode melhorar com êxito os resíduos pirolíticos dos resíduos de pneus para o negro de fumo comercial de elevado valor acrescentado. O tratamento ultrassónico pós-pirólise melhora assim significativamente a eficiência global da pirólise de resíduos de pneus.
Ultrassons de alto desempenho
Hielscher Ultrasonics é o seu parceiro experiente quando se trata de processos ultra-sônicos de alto desempenho. A desvulcanização ultra-sônica requer processadores ultra-sônicos industriais de alta potência, que podem trabalhar sob condições de alta pressão e alta temperatura. Outro pré-requisito é a entrega de amplitudes muito elevadas. Amplitudes de até 200µm podem ser facilmente executadas continuamente em operação 24/7. Para amplitudes ainda mais elevadas, estão disponíveis sonotrodos ultra-sónicos personalizados. Os sonotrodos de alta pressão/alta temperatura da Hielscher são fabricados e ajustados para as condições exigentes do processo de desvulcanização. Com matrizes personalizadas, a corneta ultra-sónica (sonotrodo) é inserida no cilindro da extrusora. A robustez do equipamento de ultra-sons da Hielscher permite um funcionamento 24 horas por dia, 7 dias por semana, em serviço pesado e em ambientes exigentes. O elevado desempenho e a fiabilidade transformam os ultrassons Hielscher no cavalo de batalha da recuperação de borracha!
O quadro seguinte dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximada dos nossos ultra-sons:
| Volume do lote | caudal | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 1 a 500mL | 10 a 200mL/min | UP100H |
| 10 a 2000mL | 20 a 400mL/min | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1 a 20L | 0.2 a 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 a 100L | 2 a 10L/min | UIP4000hdt |
| n.d. | 10 a 100L/min | UIP16000 |
| n.d. | maior | grupo de UIP16000 |
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Literatura/Referências
- Hong, Chang-Kook; Isayev, A.I. (2003): Uma aplicação de ultra-sons de alta potência à reciclagem de borracha. A Sociedade de Borracha da Coreia: Elastómeros e Compósitos Vol 38, Número 2; 2003. 103-121.
- Walvekar, Rashmi; Mohammad. Afiq, Zulkefly; Ramarad, Suganti; Kalid, Siddiqui (2018): Desvulcanização de Resíduos de Borracha de Pneus Utilizando Solventes à Base de Aminas e Energia Ultrassónica. MATEC Web of Conferences Vol. 152, 2018.
- Teng-Chien Chen, Yun-Hwei Shen, Wen-Jhy Lee, Chih-Chung Lin, Meng-Wei Wan (2010): O estudo do processo de dessulfuração oxidativa assistida por ultra-sons aplicado à utilização de óleo de pirólise de resíduos de pneus. Journal of Cleaner Production, Volume 18, Número 18, 2010. 1850-1858.
Fatos, vale a pena conhecer
Vulcanização / Desvulcanização
Vulcanização é um processo para tornar a borracha natural, que tem baixa durabilidade e flexibilidade, mais dura e durável. Para o efeito, a borracha natural é aquecida e, através da adição de enxofre, obtém-se uma ligação cruzada entre os polímeros. Através da reticulação, as moléculas de borracha polimérica, os chamados poli-isoprenos, são ligadas umas às outras por átomos de enxofre. Através da vulcanização é produzida a chamada borracha vulcanizada, que oferece maior desempenho e durabilidade. A borracha vulcanizada pode ser encontrada em pneus, mangueiras de borracha, solas de sapatos, brinquedos, etc.
desvulcanização é uma técnica em que a estrutura das ligações cruzadas, especificamente as ligações enxofre-enxofre e/ou carbono-enxofre, é clivada. Isto pode ser feito por vários métodos, tais como mecano-químicos, químicos, biológicos e utilizando ultra-sons de alta potência.
borracha
As borrachas são também conhecidas como elastómeros. Elastómero é uma abreviatura de polímero elástico. Os elastómeros apresentam caraterísticas viscoelásticas: São polímeros pegajosos e muito elásticos. O termo borracha é frequentemente utilizado para distinguir o grupo de elastómeros que têm de ser vulcanizados ou curados para serem úteis.
De que é feita a borracha dos pneus?
A borracha dos pneus (inglês americano) ou tyre rubber (inglês britânico) é feita de vários componentes, incluindo borracha, cargas e outros aditivos. A borracha dos pneus pode ser constituída por borracha natural, feita a partir do látex, que é segregado da casca da árvore da borracha, ou por borracha sintética. As borrachas sintéticas são fabricadas a partir do petróleo. As formas mais comuns de borracha sintética são a borracha de estireno-butadieno (SBR), a borracha de polibutadieno e a borracha butílica. Embora a borracha seja o principal ingrediente dos pneus, os enchimentos e aditivos são integrados para construir um material de pneu mais funcional. O negro de fumo e/ou a sílica são enchimentos de pneus muito comuns adicionados para reforçar o composto do pneu. O negro de fumo e a sílica aumentam a aderência, tornam os pneus mais resistentes a furos e reduzem a resistência ao rolamento do pneu. Antioxidantes, antiozonantes e agentes anti-envelhecimento são outros aditivos, que melhoram a qualidade do pneu e prolongam a sua vida útil.