Jedním ze závažných environmentálních problémů 21. století je odstranění a efektivní využití opotřebovaných pneumatik. Po uplynutí životnosti pneumatiky, která je šest až deset let, se musí opotřebované pneumatiky vyřadit z provozu vzhledem k možnému riziku havárií v důsledku stárnutí a následné degradace materiálu.
Každoročně se takto hromadí obrovské množství těchto pneumatik a jejich efektivní využití je velkou výzvou.
Pryž (guma) vzniká vulkanizací surového kaučuku, při které dochází k výraznému zlepšení jeho vlastností. Chemická vulkanizace se zpravidla provádí zahřátím kaučuku se sírou a přídavnými akcelerátory a aktivátory umožňujícími vznik zesítěných vazeb mezi polymerním řetězcem a sírou. Vulkanizací získává původní nevulkanizovaný kaučuk výbornou pružnost, zlepšené mechanické vlastnosti a vyšší odolnost proti oxidaci a působení organických rozpouštědel. Vulkanizovaná pryž s trojrozměrnou zesíťovanou strukturou se však jen obtížně rozkládá přírodními biologickými procesy a jako odpad patří k materiálům ohrožujícím životní prostředí.
Vedle běžně používaných a málo vyhovujících postupů, jako je skládkování, spalování a pyrolýza, je perspektivním způsobem jejich devulkanizace.
Odpadní pryžové produkty se dosud často odstraňují skládkováním, ačkoliv jde o nejméně vyhovující způsob (u pneumatik navíc nepovolený). Odpadní pneumatiky se pro svou vysokou výhřevnost využívají jako dodatkové palivo v cementárnách. Pyrolýzou při vyšších teplotách (kolem 400 °C) lze z odpadní pryže, včetně pneumatik, získat saze (carbon black), olej apod.
Materiálová recyklace (devulkanizace) se v porovnání s těmito procesy ukazuje jako nejvhodnější nenákladný způsob pro využití odpadní pryže a rovněž jako cesta k omezení znečišťování prostředí. Někdy se devulkanizace označuje jako regenerace a devulkanizovaná pryž jako regenerát, což není správné, protože žádnou z recyklačních (devulkanizačních) metod, včetně těch nejnovějších, se nezíská zpět z odpadní pryže původní kaučuk. Po devulkanizaci se pouze stará pryž stává znovu zpracovatelnou a vulkanizovatelnou.
Devulkanizace spočívá v destrukci zesítěných polymerních řetězců, přitom většinou nedochází k přerušení základního polymerního řetězce. Lze ji principiálně uskutečnit třemi cestami: fyzikálními, chemickými/mechanochemickými nebo biologickými. Při termických nebo mechanických procesech se odpadní pryž devulkanizuje účinkem vnější tepelné energie nebo mechanickými silami. Tyto procesy zpravidla vedou k náhodnému štěpení zesítěné struktury, někdy i hlavního polymerního řetězce.
Průmyslově nejvyužívanějším je chemický proces, který je také nejvíce rozpracován jak z hlediska různých parametrů (např. devulkanizační činidla), tak i reakčních podmínek (např. teplota a reakční doba).
Pro devulkanizaci zkoumaly četné studie využití recyklačních činidel, jako je benzoylperoxid, disulfidy a alifatické a aromatické aminy či kyselina thiosalicylová. Ještě výhodnější než samotná chemická devulkanizace se ukázal chemotermomechanický proces používající tepelnou energii, chemickou látku a mechanické síly. Účinnost procesu lze zvýšit pomocí vhodných chemických látek; nejnověji byl k přerušení zesítěné vazby pryže použit thiobisfenol při teplotách kolem 200 °C.
Odpadní devulkanizovaná pryž je termoplastický elastomer. Má kombinované vlastnosti semikrystalických termoplastů a měkkých elastomerů a může být zpracována a recyklována jako termoplast. S optimálním vulkanizačním činidlem a ve směsi s vhodným termoplastem vzniká při zvýšené teplotě termoplastický vulkanizát (TPV). Mechanické vlastnosti termoplastických elastomerů zpravidla závisí na složení směsi, kompatibilitě jednotlivých složek směsi, stupni disperze pryže, rozměru dispergovaných částic pryže a fázové morfologii.
Dynamická revulkanizace devulkanizované pryže z opotřebených pneumatik ve směsi s termoplasty je nyní dobře propracovaná s využitím různých typů termoplastů, včetně vysokohustotního polyetylenu (HDPE), nízkohustotního polyetylenu (LDPE), polypropylenu (PP), polystyrenu (PS) a polyvinylchloridu (PVC). Kromě toho se k revulkanizaci pryže rovněž ukázaly vhodné některé technické termoplasty, jako je polyamid-6, akrylonitril-butadien-styren (ABS) a polybutylentereftalát (PBT).
K TPV se zpravidla přidávají plniva pro zlepšení mechanických, elektrických, termických a zpracovatelských vlastností při současném snížení jejich ceny. Z více než 100 různých typů organických a anorganických plniv publikovaných v literatuře se průmyslově používají pouze dva, oxid křemičitý a saze (carbon black). Podle nedávno publikované studie se saze dobře rozptylují v matrici obsahující směs devulkanizované pryže až do koncentrace 10 % obj. Využitím sazí s fenolickými vytvrzovacími systémy jako plnivy byly připraveny nové materiály s výbornými vlastnostmi pro průmyslové použití, zejména v automobilovém průmyslu jako nárazníky, těsnění, elektrická zařízení v prostorech na zavazadla a uzávěry palivových nádrží.*
Mečislav Kuraš
Článek z časopisu Odpady, č.12/2020
Pro přidávání komentářů se musíte nejdříve přihlásit.
Superb Post! Do you want CDR Writing Services in Bangladesh for Engineers Australia Skill Assessment? Just come to our site CDR Australia as we are available round the clock to provide you with excellent CDR Report writing services for Engineers Australia skill assessment in Bangladesh at 100% original quality with and original quality.