EPDM gumi újrahasznosítása extrúziós devukanizáció útján
Korunk egyik égető, régóta megoldatlan problémája az elasztomer alapú hulladékok kezelése. Ezen anyagcsaládban az etilén-propilén-dién-monomer (EPDM) guminak gyors ütemben növekvő piaci részesedése miatt kitüntetett szerepe van. Jelenleg ez a legelterjedtebb szintetikus gumifajta, amelyet nem gumiabroncs-gyártáshoz használnak. A gumi újrahasznosítás legelterjedtebb formái már a 19. században megjelentek. Ezen módszerek azonban a polimerláncok jelentős degradációját okozzák, ezáltal gyengébb minőségű termékek állíthatók elő az újrahasznosíttott alapanyagból [1,2]. A vulkanizált gumik tulajdonságai jelentősen függnek az alkalmazott vulkanizációs technológiától, továbbá nagyban befolyásolják azok újrahasznosíthatóságát. Ezért a valódi megoldást sokan a devulkanizációban látják. Az anyagában történő újrahasznosításhoz az elasztomer térhálóját kialakító keresztkötések felbontása szükséges a főlánc megbontása nélkül [3].
Egy olyan környezetbarát folyamat fejlesztése a cél, amely során gumihulladékból az ipar számára hasznos anyagot állítunk elő. Kutatók több devulkanizációs módszert is feltártak már, amelyek közül az extrúziós megoldás azért emelkedik ki, mert folyamatos üzemű és rendkívül termelékeny. Ezzel a technológiával lehetséges olyan devulkanizátumok előállítása is, amelyeket primer nyersanyaghoz 20-40%-os tömegarányban keverve csupán minimális mechanikai tulajdonságromlást tapasztalunk. Az extrúzió a termomechanikai devulkanizációs eljárások közé tartozik: a gumi anyagában nyíróerők segítségével eltérő nyúlás keletkezik a kén-kén, a kén-szén, valamint a szén-szén kovalens kötésekben, ezáltal szelektíven bonthatók a kéntartalmú térhálókötések [3].
A kutatás során EPDM alapú gumikeveréket használtunk, amelyben a kaucsuk 54 tömeg% etilént, 41,5 tömeg% propilént és 4,5 tömeg% etilidén-norbonént tartalmazott. Az újrahasznosítás szempontjából fontos, hogy a keresztkötések a főláncban jelenlévő kötésekénél kisebb kötési energiával rendelkezzenek. Csak így lehetséges a térhálókötések szelektív bontása, ezért kutatásunk során csak kénes vulkanizátumot vizsgáltunk. Eredményeink kiértékeléséhez a Horikx-analízist alkalmaztuk, ami a szakirodalomban a legelterjedtebb módszer a devulkanizáció hatásosságának megállapítására.
Az eredmények, hasonlóan a szakirodalmakhoz, jól bemutatják a gumi térhálósűrűségének jellentős mérékű csökkenését, valamint arra enged következtetni, hogy az általunk használt extrúziós kezelés igen jól használható egy EPDM gumi devulkanizációjához.
Irodalom:
[1] Roy, S. A.: Global demand for EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer) is set to increase by 1.5 million tons by 2020, International Institute for Procurement & Market Research (2012).
[2] Forrest, M.: Overview of the World Rubber Recycling Market, in 'Recycling and Re-use of Waste Rubber' (Ed.: Potter, D.), Smithers Rapra, Shawbury, 17-30 (2014).
[3] Movahed, S. I.; Ansarifar, A.; Estagy, S.: A review of the reclaiming of rubber waste and recent work on the recycling of ethylene-propylene-diene rubber waste, Rubber Chemistry and Technology, 89, 54-78 (2016).
szerző
-
Erdő Ákos
Gépészmérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)
konzulensek
-
Dr. Pölöskei Kornél
adjunktus, Polimertechnika Tanszék -
Pirityi Dávid Zoltán
Doktorandusz, Polimertechnika Tanszék
