Yüksek Performanslı Ultrason ile Lastik Kauçuğunun Geri Dönüşümü
Atık lastik kauçuğu, toksik ve biyolojik olarak parçalanamayan bir malzemedir; bu nedenle bertarafı çevresel ve ekonomik bir sorun oluşturur. Ultrasonik devulkanizasyon, atık lastiklerin yeniden kullanılmasına olanak tanıyan, atık lastik kauçuğunun geri dönüşümü için hızlı ve verimli bir yöntemdir. Ultrasonik lastik kauçuğu geri dönüşümü, başarıyla test edilmiş, nispeten basit bir süreçtir. Ultrasonik lastik geri dönüşüm sürecinin doğrusal olarak ölçeklenebilirliği, büyük hacimlerin endüstriyel ölçekte ekonomik maliyetlerle işlenmesini mümkün kılar.
Kauçuk Atıkları Sorunu
Atık lastik kauçuğu, toksisitesi ve parçalanamaması nedeniyle önemli bir çevre sorununa yol açar. Vulkanize edilmiş çapraz bağlı karbon yapısı ve toksisitesi, bertarafını çevresel bir yük hâline getirir. Geleneksel kauçuk geri dönüşüm teknikleri ekonomik değildir ve çevre dostu değildir; ayrıca atık kauçuğun ana polimer zincirleri değişip zayıfladığı için geri dönüştürülmüş kauçukla üretilen yeni kauçuk malzemenin kalitesi düşüktür.
Lastikler en sorunlu atık kaynakları arasında yer aldığından, çevre dostu ve ekonomik geri dönüşüm yöntemlerine ihtiyaç vardır. Piroliz ve devulkanizasyon, lastikler için en başarılı geri dönüşüm süreçleridir. Atık lastik geri dönüşümündeki ilerleme, lastik kauçuğunun çevresel yükünü sona erdirmek için gereklidir ve lastiklerin atık depolama sahalarına atılmasını azaltmaya yardımcı olur.
Ultrasonik işlem, modern lastik geri dönüşüm süreçlerinin her ikisini de, yani pirolizi ve devulkanizasyonu, yoğunlaştırabilir ve iyileştirebilir.
Atık kauçuğun devulkanizasyonu için ultrasonik sistem
Sıcak elastomere sonikasyon aktarımı için özel olarak tasarlanmış ekstrüder bloğu
Lastik Kauçuğunun Ultrasonik Devulkanizasyonu
Ultrasonik devulkanizasyon ile lastiklerdeki kükürt–kükürt ve kükürt–karbon kimyasal çapraz bağları çözülür ve bunun sonucunda yumuşak bir kauçuk eriyiği oluşur. Ultrasonik olarak elde edilen bu kauçuk eriyiği yeniden işlenebilir ve örneğin yeni lastikler gibi yeni kauçuk ürünlere kalıplanabilir. Ultrasonik devulkanizasyonun önemli bir avantajı, gereken ısının belirgin ölçüde daha düşük olmasıdır. Önce atık lastik parçaları yaklaşık 400ºF veya 200ºC sıcaklığa ısıtılır, ardından bir vidalı besleyici ile bir akış hücresinden geçirilir; burada atık kauçuk, yüksek basınç altında yüksek performanslı ultrason ile sonikasyona tabi tutulur. Ultrasonik devulkanizasyon sırasında kauçuk, önceki katı hâlinden yüksek viskoziteli bir maddeye dönüşür. Yoğun ultrasonikasyon, vulkanize elastomerlerin üç boyutlu ağını hızla parçalar. Kimyasal çapraz bağların çözülmesine yönelik ultrasonik işlem yalnızca birkaç saniye sürer. Sonikasyona tabi tutulan kauçuk eriyiği, kürleme maddeleri ve dolgu maddeleri ile takviye edilebilir ve yeni kauçuk ürünlere kalıplanabilir.
Pirolitik Kalıntıların Ultrasonik Olarak Değerinin Artırılması
Pirolitik kalıntıların değeri, pirolitik karbon siyahı elde etmek amacıyla hidroklorik ve hidroflorik asitlerde sonikasyona tabi tutularak artırılabilir. Ultrasonik işlem, atık lastiklerden elde edilen pirolitik kalıntıları başarıyla yüksek katma değerli ticari karbon siyahına dönüştürebilir. Böylece piroliz sonrası ultrasonik işlem, atık lastik pirolizinin genel verimliliğini önemli ölçüde artırır.
Yüksek Performanslı Sonikatörler
Hielscher Ultrasonics, yüksek performanslı ultrasonik süreçler konusunda deneyimli ortağınızdır. Ultrasonik devulkanizasyon, yüksek basınç ve yüksek sıcaklık koşullarında çalışabilen yüksek güçlü endüstriyel ultrasonik işlemciler gerektirir. Bir diğer ön koşul, çok yüksek genliklerin sağlanmasıdır. 200µm’ye kadar genliklerle 24/7 çalışma düzeninde kolaylıkla kesintisiz çalışılabilir. Daha da yüksek genlikler için özel olarak tasarlanmış ultrasonik sonotrotlar mevcuttur. Hielscher yüksek basınç/yüksek sıcaklık sonotrotları, devulkanizasyon sürecinin zorlu koşulları için üretilir ve ayarlanır. Özel olarak tasarlanmış kalıplarla ultrasonik boynuz (sonotrot), ekstrüder kovanına yerleştirilir. Hielscher ultrasonik ekipmanlarının sağlamlığı, ağır hizmet koşullarında ve zorlu ortamlarda 24/7 çalışmaya olanak tanır. Yüksek performans ve güvenilirlik, Hielscher sonikatörlerini kauçuğun geri kazanımında işin yükünü çeken cihazlar hâline getirir!
Aşağıdaki tablo, sonikatörlerimizin yaklaşık işleme kapasitesi hakkında fikir verir:
| Parti Hacmi | Debi | Önerilen Cihazlar |
|---|---|---|
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | daha yüksek | Şu cihazlardan oluşan küme: UIP16000 |
Bizimle İletişime Geçin! / Bize Sorun!
Literatür/Kaynaklar
- Hong, Chang-Kook; Isayev, A.I. (2003): Yüksek Güçlü Ultrasonun Kauçuk Geri Dönüşümüne Uygulanması. The Rubber Society of Korea: Elastomers and Composites Cilt 38, Sayı 2; 2003. 103–121.
- Walvekar, Rashmi; Mohammad. Afiq, Zulkefly; Ramarad, Suganti; Kalid, Siddiqui (2018): Amin Bazlı Çözücüler ve Ultrasonik Enerji Kullanılarak Atık Lastik Kauçuğunun Devulkanizasyonu. MATEC Web of Conferences Cilt 152, 2018.
- Teng-Chien Chen, Yun-Hwei Shen, Wen-Jhy Lee, Chih-Chung Lin, Meng-Wei Wan (2010): Atık lastiklerden elde edilen piroliz yağının değerlendirilmesine uygulanan ultrason destekli oksidatif kükürt giderme sürecinin incelenmesi. Journal of Cleaner Production, Cilt 18, Sayı 18, 2010. 1850–1858.
Bilinmesi Gereken Bilgiler
Vulkanizasyon / Devulkanizasyon
Vulkanizasyon, dayanıklılığı ve esnekliği düşük olan doğal kauçuğu daha sert ve dayanıklı hâle getiren bir işlemdir. Bunun için doğal kauçuk ısıtılır ve kükürt eklenerek polimerler arasında çapraz bağlanma sağlanır. Çapraz bağlanma yoluyla, poliizoprenler olarak adlandırılan polimerik kauçuk molekülleri kükürt atomlarıyla birbirine bağlanır. Vulkanizasyon yoluyla, daha yüksek performans ve dayanıklılık sunan, vulkanize kauçuk olarak adlandırılan malzeme üretilir. Vulkanize kauçuk lastiklerde, kauçuk hortumlarda, ayakkabı tabanlarında, oyuncaklarda vb. bulunabilir.
Devulkanizasyon, çapraz bağ yapısının, özellikle kükürt–kükürt ve/veya karbon–kükürt bağlarının parçalandığı bir tekniktir. Bu işlem, mekanokimyasal, kimyasal ve biyolojik yöntemler gibi çeşitli yöntemlerle ve yüksek güçlü ultrasonikasyon kullanılarak gerçekleştirilebilir.
Kauçuk
Kauçuklar elastomerler olarak da bilinir. Elastomer, elastik polimer ifadesinin kısaltmasıdır. Elastomerler viskoelastik özellikler gösterir: Yapışkan, çok elastik polimerlerdir. Kauçuk terimi, kullanışlı olabilmeleri için vulkanize edilmesi veya kürlenmesi gereken elastomer grubunu ayırt etmek için sıklıkla kullanılır.
Lastik Kauçuğu Nelerden Yapılır?
Amerikan İngilizcesinde “tire rubber”, Britanya İngilizcesinde ise “tyre rubber” olarak adlandırılan lastik kauçuğu; kauçuk, dolgu maddeleri ve diğer katkı maddeleri dâhil olmak üzere çeşitli bileşenlerden oluşur. Lastik kauçuğu, kauçuk ağacının kabuğundan salgılanan lateks özsuyundan elde edilen doğal kauçuktan veya sentetik kauçuktan oluşabilir. Sentetik kauçuklar petrolden üretilir. En yaygın sentetik kauçuk türleri stiren-bütadien kauçuğu (SBR), polibütadien kauçuğu ve bütil kauçuktur. Kauçuk, lastiklerin ana bileşeni olmakla birlikte, daha işlevsel bir lastik malzemesi oluşturmak için dolgu ve katkı maddeleri de eklenir. Karbon siyahı ve/veya silika, lastik kauçuk karışımını takviye etmek için eklenen çok yaygın lastik dolgu maddeleridir. Karbon siyahı ve silika yol tutuşunu artırır, lastikleri delinmelere karşı daha dayanıklı hâle getirir ve lastiğin yuvarlanma direncini azaltır. Antioksidanlar, antiozonantlar ve yaşlanma önleyici maddeler, lastik kalitesini artıran ve lastik ömrünü uzatan diğer katkı maddeleridir.