Reciclarea cauciucului din anvelope cu ultrasunete de înaltă performanță
Cauciucul din anvelopele uzate este un material toxic și nebiodegradabil, ceea ce face ca eliminarea sa să fie o problemă ecologică și economică. Devulcanizarea cu ultrasunete este o metodă rapidă și eficientă de reciclare a cauciucului din anvelopele uzate, care permite reutilizarea anvelopelor uzate. Reciclarea cu ultrasunete a cauciucului din anvelope este un proces relativ simplu, care a fost testat cu succes. Scalabilitatea liniară a procesului de reciclare cu ultrasunete a anvelopelor face posibilă tratarea unor volume mari la scară industrială, la costuri economice.
Problema deșeurilor de cauciuc
Cauciucul din anvelopele uzate cauzează o problemă de mediu semnificativă din cauza toxicității și a caracterului său nedegradabil. Structura sa de carbon vulcanizată, cu legături reticulate, și toxicitatea fac din eliminarea sa o povară pentru mediu. Tehnicile convenționale de reciclare a cauciucului sunt neeconomice și nu sunt ecologice, iar noul material din cauciuc produs cu cauciucul reciclat are o calitate scăzută, deoarece lanțurile polimerice principale ale deșeurilor de cauciuc sunt modificate și slăbite.
Deoarece anvelopele se numără printre cele mai problematice surse de deșeuri, sunt necesare metode de reciclare ecologice și economice. Piroliza și devulcanizarea sunt cele mai de succes procese de reciclare pentru anvelope. Progresul în reciclarea anvelopelor uzate este esențial pentru a opri povara asupra mediului cauzată de cauciucul din anvelope și contribuie la reducerea depozitării anvelopelor în gropile de gunoi.
Tratamentul cu ultrasunete poate intensifica și îmbunătăți ambele procese moderne de reciclare a anvelopelor, piroliza și devulcanizarea.
Devulcanizarea cu ultrasunete a cauciucului din anvelope
Prin devulcanizarea cu ultrasunete, legăturile chimice sulf-sulf și sulf-carbon din anvelope sunt dereticulate, ceea ce are ca rezultat o topitură moale de cauciuc. Această topitură de cauciuc generată cu ultrasunete poate fi reprocesată și turnată în noi produse din cauciuc, de ex. anvelope noi. Un avantaj major al devulcanizării cu ultrasunete este cantitatea de căldură necesară semnificativ mai mică. Mai întâi, bucățile de anvelope uzate sunt încălzite la aprox. 400ºF sau 200ºC, apoi sunt alimentate cu un alimentator cu șnec printr-o celulă de flux, unde deșeurile de cauciuc sunt sonicate cu ultrasunete de înaltă performanță la presiune ridicată. În timpul devulcanizării cu ultrasunete, cauciucul este transformat din starea sa solidă anterioară într-o materie foarte vâscoasă. Sonicarea intensă rupe rapid rețeaua tridimensională a elastomerilor vulcanizați. Tratamentul cu ultrasunete pentru dereticularea legăturilor chimice durează doar câteva secunde. Topitura de cauciuc sonicată poate fi ranforsată cu agenți de vulcanizare și materiale de umplutură și poate fi turnată în noi produse din cauciuc.
Îmbunătățirea cu ultrasunete a reziduurilor pirolitice
Reziduurile pirolitice pot fi îmbunătățite prin sonicarea lor în acid clorhidric și acid fluorhidric, pentru a obține negru de fum pirolitic. Tratamentul cu ultrasunete poate îmbunătăți cu succes reziduurile pirolitice din anvelopele uzate până la nivelul negrului de fum comercial cu valoare adăugată ridicată. Astfel, tratamentul cu ultrasunete post-piroliză îmbunătățește semnificativ eficiența generală a pirolizei anvelopelor uzate.
Ultrasonicatoare de înaltă performanță
Hielscher Ultrasonics este partenerul dumneavoastră experimentat atunci când vine vorba de procese cu ultrasunete de înaltă performanță. Devulcanizarea cu ultrasunete necesită procesoare industriale cu ultrasunete de mare putere, care pot funcționa în condiții de presiune ridicată și temperatură ridicată. O altă condiție prealabilă este furnizarea unor amplitudini foarte mari. Amplitudinile de până la 200µm pot fi menținute cu ușurință în funcționare continuă 24/7. Pentru amplitudini și mai mari, sunt disponibile sonotrode ultrasonice personalizate. Sonotrodele Hielscher pentru presiune ridicată/temperatură ridicată sunt fabricate și acordate pentru condițiile solicitante ale procesului de devulcanizare. Cu ajutorul unor matrițe personalizate, sonda ultrasonică (sonotroda) este introdusă în cilindrul extruderului. Robustețea echipamentelor cu ultrasunete Hielscher permite funcționarea 24/7 în regim de sarcină grea și în medii solicitante. Performanța ridicată și fiabilitatea transformă ultrasonicatoarele Hielscher în calul de povară al recuperării cauciucului!
Tabelul de mai jos vă oferă o indicație privind capacitatea aproximativă de procesare a ultrasonicatoarelor noastre:
| Volumul lotului | Debit | Dispozitive recomandate |
|---|---|---|
| 1 până la 500mL | 10 până la 200mL/min | UP100H |
| 10 până la 2000mL | 20 până la 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 până la 20L | 0,2 până la 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 până la 100L | 2 până la 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 până la 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | mai mare | cluster de UIP16000 |
Contactați-ne! / Întrebați-ne!
Literatură/Referințe
- Hong, Chang-Kook; Isayev, A.I. (2003): An Application of High-Power Ultrasound to Rubber Recycling. 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): Devulcanization of Waste Tire Rubber Using Amine Based Solvents and Ultrasonic Energy. MATEC Web of Conferences Vol. 152, 2018.
- Teng-Chien Chen, Yun-Hwei Shen, Wen-Jhy Lee, Chih-Chung Lin, Meng-Wei Wan (2010): The study of ultrasound-assisted oxidative desulfurization process applied to the utilization of pyrolysis oil from waste tires. Journal of Cleaner Production, Volume 18, Issue 18, 2010. 1850-1858.
Informații utile
Vulcanizare / Devulcanizare
Vulcanizarea este un proces prin care cauciucul natural, care are o durabilitate și o flexibilitate scăzute, devine mai dur și mai durabil. În acest scop, cauciucul natural este încălzit și, prin adăugarea de sulf, se realizează reticularea între polimeri. Prin reticulare, moleculele polimerice de cauciuc, așa-numitele poliizoprene, sunt legate între ele prin atomi de sulf. Prin vulcanizare se produce așa-numitul cauciuc vulcanizat, care oferă performanțe și durabilitate superioare. Cauciucul vulcanizat se regăsește în anvelope, furtunuri din cauciuc, tălpi de încălțăminte, jucării etc.
Devulcanizarea este o tehnică prin care structura reticulată, în special legăturile sulf-sulf și/sau carbon-sulf, este scindată. Acest lucru se poate realiza prin diverse metode, cum ar fi metode mecano-chimice, chimice, biologice și prin sonicare de mare putere.
Cauciucul
Cauciucurile sunt cunoscute și sub denumirea de elastomeri. Elastomer este o abreviere pentru polimer elastic. Elastomerii prezintă caracteristici viscoelastice: sunt polimeri lipicioși, foarte elastici. Termenul cauciuc este utilizat frecvent pentru a distinge grupul de elastomeri care trebuie vulcanizați sau reticulați pentru a fi utili.
Din ce este fabricat cauciucul pentru anvelope?
Cauciucul pentru anvelope (în engleza americană „tire rubber”, în engleza britanică „tyre rubber”) este fabricat din mai multe componente, inclusiv cauciuc, materiale de umplutură și alți aditivi. Cauciucul pentru anvelope poate consta din cauciuc natural, obținut din seva de latex secretată din scoarța arborelui de cauciuc, sau din cauciuc sintetic. Cauciucurile sintetice sunt fabricate din petrol. Cele mai comune forme de cauciuc sintetic sunt cauciucul stiren-butadienic (SBR), cauciucul polibutadienic și cauciucul butilic. Deși cauciucul este ingredientul principal al anvelopelor, materialele de umplutură și aditivii sunt integrați pentru a obține un material mai funcțional pentru anvelope. Negrul de fum și/sau silicea sunt materiale de umplutură foarte comune pentru anvelope, adăugate pentru a ranforsa amestecul anvelopei. Negrul de fum și silicea îmbunătățesc aderența, fac anvelopele mai rezistente la perforare și reduc rezistența la rulare a anvelopei. Antioxidanții, antiozonanții și agenții anti-îmbătrânire sunt alți aditivi, care îmbunătățesc calitatea anvelopelor și prelungesc durata de viață a acestora.

