Переробка гуми з шин за допомогою високоефективного ультразвуку
Відпрацьована гума з шин є токсичним, біорозкладним матеріалом, що робить її утилізацію екологічною та економічною проблемою. Ультразвукова девулканізація – це швидкий та ефективний метод переробки відпрацьованої гуми з шин, який дозволяє повторно використовувати зношені шини. Ультразвукова переробка гуми з шин є відносно простим процесом, який успішно випробували. Лінійна масштабованість процесу ультразвукової переробки шин дозволяє обробляти великі обсяги в промислових масштабах за економічно вигідних умов.
Проблема відходів гуми
Відпрацьована гума з шин спричиняє значну екологічну проблему через свою токсичність та нерозкладність. Їхня вулканізована вуглецева структура з поперечними зв’язками та токсичність роблять утилізацію екологічним навантаженням. Традиційні техніки переробки гуми є неекономічними, не екологічно безпечними, а новий гумовий матеріал, вироблений із переробленої гуми, демонструє низьку якість, оскільки основні полімерні ланцюги відпрацьованої гуми змінюються та послаблюються.
Оскільки шини є частиною найбільш проблемних джерел відходів, необхідні екологічно безпечні та економічні методи переробки. Піроліз і девулканізація є найбільш успішними процесами переробки шин. Прогрес у переробці відпрацьованих шин є суттєвим для зупинки екологічного навантаження від гуми з шин і допомагає зменшити скидання шин на звалища.
Ультразвукова обробка може інтенсифікувати та покращити обидва сучасні процеси переробки шин: піроліз і девулканізацію.
Ультразвукова система для девулканізації відпрацьованої гуми
Індивідуальний екструзійний блок для передачі ультразвукової обробки у гарячий еластомер
Ультразвукова девулканізація гуми з шин
За допомогою ультразвукової девулканізації хімічні зв’язки «сірка–сірка» та «сірка–вуглець» у шинах розриваються, що призводить до утворення м’якого розплаву гуми. Цей розплав гуми, отриманий за допомогою ультразвуку, можна повторно обробити та відформувати у нові гумові вироби, наприклад, нові шини. Головною перевагою ультразвукової девулканізації є значно нижча необхідна температура. Спочатку частини відпрацьованих шин нагрівають приблизно до 400ºF або 200ºC, потім подають за допомогою шнекового живильника через проточну комірку, де відпрацьована гума піддається ультразвуковій обробці високоефективними ультразвуковими системами під високим тиском. Під час ультразвукової девулканізації гума перетворюється зі свого попереднього твердого стану на highly в’язку речовину. Інтенсивна ультразвукова обробка швидко руйнує тривимірну мережу вулканізованих еластомерів. Ультразвукова обробка для розриву хімічних зв’язків займає лише кілька секунд. Розплав гуми, оброблений ультразвуком, можна армувати отверджувачами та наповнювачами і відформувати у нові гумові вироби.
Ультразвукове покращення піролітичних залишків
Піролітичні залишки можна покращити шляхом їхньої ультразвукової обробки в хлоридній та фторидній кислотах для отримання піролітичного технічного вуглецю. Ультразвукова обробка може успішно покращити піролітичні залишки від відпрацьованих шин до високоцінного комерційного технічного вуглецю. Таким чином, ультразвукова пост-піролітична обробка значно підвищує загальну ефективність піролізу відпрацьованих шин.
Високоефективні ультразвукові системи
Hielscher Ultrasonics є вашим досвідченим партнером у сфері високоефективних ультразвукових процесів. Ультразвукова девулканізація вимагає високопотужних промислових ультразвукових процесорів, які можуть працювати в умовах високого тиску та високої температури. Іншою передумовою є забезпечення дуже високих амплітуд. Амплітуди до 200µm можна легко підтримувати в режимі безперервної роботи 24/7. Для ще вищих амплітуд доступні індивідуальні ультразвукові сонотроди. Високо-тискні/високотемпературні сонотроди Hielscher виготовлені та налаштовані для складних умов процесу девулканізації. З індивідуальними матрицями ультразвуковий ріжок (сонотрод) вставляється у ствол екструдера. Надійність ультразвукового обладнання Hielscher дозволяє працювати 24/7 у важких умовах та у складних середовищах. Висока ефективність та надійність перетворюють ультразвукові системи Hielscher на робочу конячку регенерації гуми!
Наведена нижче таблиця дає уявлення про приблизну продуктивність обробки наших ультразвукових систем:
| Об’єм партії | Об’ємна витрата | Рекомендовані пристрої |
|---|---|---|
| 1 до 500mL | 10 до 200mL/min | UP100H |
| 10 до 2000mL | 20 до 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 до 20L | 0,2 до 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 до 100L | 2 до 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 до 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | більше | кластер UIP16000 |
Зв’яжіться з нами! / Запитайте нас!
Література/Посилання
- 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.
Факти, які варто знати
Вулканізація / Девулканізація
Вулканізація є процесом, який робить натуральний каучук, що має низьку міцність та гнучкість, твердішим та міцнішим. Тому натуральний каучук нагрівають, і шляхом додавання сірки досягається утворення поперечних зв’язків між полімерами. Через утворення поперечних зв’язків полімерні молекули каучуку, так звані поліізопрени, з’єднуються між собою атомами сірки. Внаслідок вулканізації виробляється так званий вулканізований каучук, який пропонує вищу ефективність та міцність. Вулканізований каучук можна знайти у шинах, гумових шлангах, підошвах взуття, іграшках тощо.
Девулканізація є технікою, при якій структура поперечних зв’язків, зокрема зв’язки «сірка–сірка» та/або «вуглець–сірка», розриваються. Це можна зробити різними методами, такими як механо-хімічний, хімічний, біологічний та за допомогою високотужної ультразвукової обробки.
Каучук
Каучуки також відомі як еластомери. Еластомер – це скорочення від «еластичний полімер». Еластомери мають в’язкопружні характеристики: вони є липкими, дуже еластичними полімерами. Термін «каучук» часто використовується для розрізнення групи еластомерів, які повинні бути вулканізовані або отверджені, щоб бути корисними.
З чого складається гума з шин?
Гума з шин (американська англійська) або tyre rubber (британська англійська) складається з кількох компонентів, включаючи каучук, наповнювачі та інші добавки. Гума з шин може складатися з натурального каучуку, виробленого з латексного соку, який виділяється з кори каучукового дерева, або з синтетичного каучуку. Синтетичні каучуки виробляють з нафти. Найпоширенішими формами синтетичного каучуку є стирол-бутадієновий каучук (SBR), полібутадієновий каучук та бутиловий каучук. Хоча каучук є основним інгредієнтом шин, наповнювачі та добавки інтегруються для створення більш функціонального матеріалу для шин. Технічний вуглець та/або кремнезем є дуже поширеними наповнювачами для шин, які додають для армування складу шини. Технічний вуглець та кремнезем покращують зчеплення, роблять шини більш стійкими до проколів та зменшують опір коченню шини. Антиоксиданти, антиозонанти та антистарінг-агенти є іншими добавками, які покращують якість шин та продовжують термін їх служби.