Recikliranje gume pnevmatik z visokozmogljivim ultrazvokom
Odpadna guma pnevmatik je strupen, biološko nerazgradljiv material, zato je njeno odstranjevanje okoljski in gospodarski problem. Ultrazvočna devulkanizacija je hitra in učinkovita metoda recikliranja odpadne gume pnevmatik, ki omogoča ponovno uporabo odpadnih pnevmatik. Ultrazvočno recikliranje gume pnevmatik je razmeroma preprost postopek, ki je bil uspešno preizkušen. Linearna razširljivost postopka ultrazvočnega recikliranja pnevmatik omogoča obdelavo velikih količin v industrijskem merilu ob gospodarnih stroških.
Problem odpadne gume
Odpadna guma pnevmatik zaradi svoje strupenosti in nerazgradljivosti povzroča pomemben okoljski problem. Zaradi njene vulkanizirane zamrežene ogljikove strukture in strupenosti je njeno odstranjevanje okoljsko breme. Običajne tehnike recikliranja gume so negospodarne in okolju neprijazne, novi gumeni material, proizveden iz reciklirane gume, pa je slabše kakovosti, saj so glavne polimerne verige odpadne gume spremenjene in oslabljene.
Ker pnevmatike sodijo med najbolj problematične vire odpadkov, so potrebne okolju prijazne in gospodarne metode recikliranja. Piroliza in devulkanizacija sta najuspešnejša postopka recikliranja pnevmatik. Napredek pri recikliranju odpadnih pnevmatik je bistven za odpravo okoljskega bremena gume pnevmatik in pomaga zmanjšati odlaganje pnevmatik na odlagališčih.
Ultrazvočna obdelava lahko intenzivira in izboljša oba sodobna postopka recikliranja pnevmatik, pirolizo in devulkanizacijo.
Ultrazvočni sistem za devulkanizacijo odpadne gume
Prilagojen blok ekstruderja za vnos ultrazvočne energije v vroč elastomer
Ultrazvočna devulkanizacija gume pnevmatik
Pri ultrazvočni devulkanizaciji se razcepijo kemične vezi žveplo–žveplo in žveplo–ogljik v pnevmatikah, kar povzroči nastanek mehke gumene taline. To gumeno talino, nastalo z ultrazvokom, je mogoče ponovno obdelati in oblikovati v nove gumene izdelke, npr. nove pnevmatike. Velika prednost ultrazvočne devulkanizacije je bistveno manjša potrebna količina toplote. Najprej se deli odpadnih pnevmatik segrejejo na pribl. 400ºF ali 200ºC, nato pa se s polžnim podajalnikom dovajajo skozi pretočno celico, kjer se odpadna guma pod visokim tlakom sonificira z visokozmogljivim ultrazvokom. Med ultrazvočno devulkanizacijo se guma iz prvotnega trdnega stanja pretvori v zelo viskozno snov. Intenzivna sonikacija hitro razgradi tridimenzionalno mrežo vulkaniziranih elastomerov. Ultrazvočna obdelava za razcepitev kemičnih vezi traja le nekaj sekund. Sonificirano gumeno talino je mogoče ojačiti s sredstvi za zamreženje in polnili ter oblikovati v nove gumene izdelke.
Ultrazvočno izboljšanje piroliznih ostankov
Pirolizne ostanke je mogoče izboljšati s sonikacijo v klorovodikovi in fluorovodikovi kislini za pridobivanje piroliznih saj. Ultrazvočna obdelava lahko pirolizne ostanke odpadnih pnevmatik uspešno pretvori v komercialne saje z visoko dodano vrednostjo. Ultrazvočna obdelava po pirolizi tako bistveno izboljša celotno učinkovitost pirolize odpadnih pnevmatik.
Visokozmogljivi ultrazvočni procesorji
Hielscher Ultrasonics je vaš izkušeni partner za visokozmogljive ultrazvočne postopke. Ultrazvočna devulkanizacija zahteva industrijske ultrazvočne procesorje visoke moči, ki lahko delujejo pri visokem tlaku in visoki temperaturi. Drug predpogoj je zagotavljanje zelo visokih amplitud. Amplitude do 200µm je mogoče brez težav neprekinjeno vzdrževati pri delovanju 24/7. Za še višje amplitude so na voljo prilagojene ultrazvočne sonotrode. Sonotrode Hielscher za visok tlak in visoko temperaturo so izdelane in uglašene za zahtevne pogoje postopka devulkanizacije. S prilagojenimi matricami se ultrazvočni rog (sonotroda) vstavi v valj ekstruderja. Robustnost ultrazvočne opreme Hielscher omogoča delovanje 24/7 pri velikih obremenitvah in v zahtevnih okoljih. Zaradi visoke zmogljivosti in zanesljivosti so ultrazvočni procesorji Hielscher gonilna sila regeneracije gume!
Spodnja tabela prikazuje okvirno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih procesorjev:
| Prostornina šarže | Pretok | Priporočene naprave |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | večji | sklop naprav UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Vprašajte nas!
Literatura/Reference
- Hong, Chang-Kook; Isayev, A.I. (2003): Uporaba ultrazvoka visoke moči pri recikliranju gume. The Rubber Society of Korea: Elastomers and Composites, letnik 38, številka 2; 2003. 103–121.
- Walvekar, Rashmi; Mohammad. Afiq, Zulkefly; Ramarad, Suganti; Kalid, Siddiqui (2018): Devulkanizacija odpadne gume pnevmatik z uporabo topil na osnovi aminov in ultrazvočne energije. MATEC Web of Conferences, letnik 152, 2018.
- Teng-Chien Chen, Yun-Hwei Shen, Wen-Jhy Lee, Chih-Chung Lin, Meng-Wei Wan (2010): Študija postopka oksidativnega razžveplanja s pomočjo ultrazvoka za uporabo piroliznega olja iz odpadnih pnevmatik. Journal of Cleaner Production, letnik 18, številka 18, 2010. 1850–1858.
Koristne informacije
Vulkanizacija / Devulkanizacija
Vulkanizacija je postopek, s katerim naravni kavčuk, ki ima nizko trajnost in prožnost, postane trši in trajen. Zato se naravni kavčuk segreje, z dodajanjem žvepla pa se doseže zamreženje med polimeri. Pri zamreženju se polimerne molekule kavčuka, tako imenovani poliizopreni, med seboj povežejo z atomi žvepla. Z vulkanizacijo nastane tako imenovana vulkanizirana guma, ki zagotavlja večjo zmogljivost in trajnost. Vulkanizirano gumo najdemo v pnevmatikah, gumijastih ceveh, podplatih čevljev, igračah itd.
Devulkanizacija je tehnika, pri kateri se razcepijo vezi zamrežene strukture, natančneje vezi žveplo–žveplo in/ali ogljik–žveplo. To je mogoče doseči z različnimi metodami, kot so mehanokemične, kemične in biološke metode, ter s sonikacijo z ultrazvokom visoke moči.
Guma
Gume so znane tudi kot elastomeri. Elastomer je okrajšava za elastični polimer. Elastomeri imajo viskoelastične lastnosti: so lepljivi, zelo elastični polimeri. Izraz guma se pogosto uporablja za razlikovanje skupine elastomerov, ki jih je treba vulkanizirati ali zamrežiti, da postanejo uporabni.
Iz česa je izdelana guma pnevmatik?
Guma pnevmatik (v ameriški angleščini »tire rubber«, v britanski angleščini »tyre rubber«) je izdelana iz več sestavin, vključno s kavčukom, polnili in drugimi dodatki. Guma pnevmatik je lahko sestavljena iz naravnega kavčuka, pridobljenega iz mlečnega soka lateksa, ki se izloča iz lubja kavčukovca, ali iz sintetičnega kavčuka. Sintetični kavčuki se proizvajajo iz nafte. Najpogostejše vrste sintetičnega kavčuka so stiren-butadienski kavčuk (SBR), polibutadienski kavčuk in butilni kavčuk. Čeprav je kavčuk glavna sestavina pnevmatik, se dodajajo polnila in dodatki za izdelavo bolj funkcionalnega materiala za pnevmatike. Saje in/ali silicijev dioksid so zelo pogosta polnila za pnevmatike, ki se dodajajo za ojačitev gumene zmesi. Saje in silicijev dioksid izboljšajo oprijem, povečajo odpornost pnevmatik proti predrtju in zmanjšajo kotalni upor pnevmatike. Antioksidanti, antiozonanti in sredstva proti staranju so drugi dodatki, ki izboljšajo kakovost pnevmatik in podaljšajo njihovo življenjsko dobo.