Ostatní výroba a technologie | 4. 12. 2018

Sitová analýza jednotlivých zložiek odpadových pneumatík

Separácia textilu na vibračných sitách alebo tiež sitová analýza, je metóda na stanovenie určovania veľkosti častíc hrubších a stredne hrubých látok. Je najviac používanou metódou separácie hlavne kvôli svojej nenáročnosti na prístrojové vybavenie a kvôli priamočiarej interpretácii nameraných výsledkov bez komplikovaných prepočtov. Patrí medzi najlacnejšie a najjednoduchšie metódy. Je založená na použití sady sít so známymi priemermi ôk na site. Sitá sú tvorené drôteným pletivom s presne definovanou hrúbkou drôtu a vzdialenosťou medzi jednotlivými drôtmi [1], [2].

1. Sitová analýza textílií z opotrebovaných pneumatík
Sitovaním boli získané príslušné frakcie častíc, ktoré prešli všetkými vrchnými sitami, ale už neprešli sitom spodným. Počet sít, ktoré treba použiť, závisí od rôznorodosti priemerov meraných častíc, avšak zvyčajne postačí 5 alebo 6 sít. Rozmery otvorov jednotlivých sít nie sú volené náhodne. Norma stanovuje všetky podrobnosti týkajúce sa sít, ako je veľkosť ôk, priemer drôtu, počet ôk na 1 cm2, dovolené odchýlky a pod. [2] Sitá sa vyrábajú z bronzových drôtov. Pre veľkostnú analýzu sa volí 100 g vzorka pri 20 cm priemere sita. Vzorka textílií bola podrobená suchému sitovaniu, na príslušnom stroji, ktorého parametre sú uvedené v nasledujúcej tabuľke č.1.

Tab. 1 Separácia na vibračných sitách [2]

Po recyklácií odpadových pneumatík dostávame tri základné zložky, ktoré po dôkladnom vyčistení a príprave môžeme plnohodnotne použiť ako vstupnú surovinu na prípravu kompozitných materiálov.

Zložkami odpadových pneumatík sú:

  • Textília s prímesou kordu a kovových častí,
  • Kovové časti,
  • Gumové odrezky (technologickým procesom z nich získame gumový granulát).

Príspevok sa zaoberá testovaním a dočistením práve textilnej zložky, na ktorú bola použitá sitová analýza.

Výsledky sitovej analýzy sú ovplyvnené vlastnosťami vzorky, ktorými sú:

  • hustota, objemová hustota, určujú objem návažku,
  • krehkosť, spôsobuje rozpojovanie materiálu počas preosievania,
  • hygroskopické vlastnosti (náchylnosť k agregácii),
  • zmeny sušením (náchylnosť k štrukturálnym zmenám),
  • tvar častíc závisí od predchádzajúcej úpravy vzorky, chemická reaktivita, oxidácia alebo reakcii s materiálom sita [3].

Na obrázku č.1 je znázornený prístroj na sitovú analýzu zn. FRITSCH GmbH (Nemecko), na ktorom prebiehala separácia textilnej zložky od nežiaducich prímesi.

Obr. 1 Sitový separátor (vibračné sitá, zn. Fritsch, Nemecko)[2]

2. Priebeh merania a vyhodnotenie sitovej analýzy
Podľa príslušnej normy ISO 3310-1 boli nastavené počiatočné podmienky merania na vibračných sitách. Hmotnosť skúšobnej vzorky bola 100 g. Sitá boli kruhového priemeru Ø 200 mm, ktoré sa zoradili od najmenšieho po najväčšie. V meraní vystupovali sitá s priemerom ôk od 0,09 mm do 0,90 mm (Obr.2).

Obr. 2 Vzorky textílií po sitovej analýze (sitá s priemerom ôk 0,9 mm a 0,56 mm) [2]

Z merania boli namerané nasledujúce údaje s daným množstvom v jednotlivých sitách, ktoré sú uvedené v nasledujúcej tabuľke 2.

Tab.2 Sitová analýza textílií z opotrebovaných pneumatík (100 g vzorka) [3]

Na sústave n-sít s rozmermi strany štvorcového prepadového otvoru B1, B2, …, Bn získame n+1 frakcií. Na sitách budú hmotnostné zvyšky frakcií m1, m2, …, mn, ktorých ekvivalentný priemer častice (frakčný rozmer) xi je daný:
a) pomocou veľkosti otvorov sita Bi a predchádzajúceho sita Bi-1 podľa vzťahu [4]:

(1)

b) aritmetickým priemerom, ak predchádzajúca podmienka neplatí [4]:

(2)

Vo väčšine prípadov však výrobca preosievacích sít udáva priamo hodnotu ekvivalentného priemeru častíc xi.
Súčtová hmotnosť‘ vzorky m je daná sumou [4]:

(3)

Tá bude vždy menšia o stratu počas triedenia oproti hmotnosti vzorky pre analýzu. Frakčné hmotnostné podiely zvyšku ri (tiež nazývané nadsitné podiely) a prepadu di (tiež nazývané podsitné podiely) vypočítame podľa vzťahov [4]:

(4,5)

Úhrnný zvyšok Ri na i-tom site a úhrnný prepad Di na i-tom site možno vyjadriť pomocou frakčných hmotnostných podielov takto [4]:

(6,7)

V tabuľke č.3 sú vypočítané hodnoty pre úhrnný zvyšok, úhrnný prepad a samotný zvyšok na jednotlivých sitách. Pomocou predchádzajúcich vzťahov boli dosiahnuté nasledujúce výsledky.

Tab. 3 Vypočítané hodnoty pri sitovej analýze [3]

Vzorka odseparovanej textílie z opotrebovaných pneumatík bola skúmala pod svetelným mikroskopom zn. Zeiss pri 40 násobnom zväčšení (Obr.3). [2] Počas mikroskopovej analýzy bol sledovaný obsah gumových častíc, ktoré sú spletené do textílií. Kov, ktorý sa nachádzal pred separáciou, nebol vo vzorke prítomný.

Obr. 3 Detailný pohľad na vlákna textílií pod svetelným mikroskopom (40 x zväčšenie) [3]

Záver
Z opotrebovaných pneumatík sa získava cenná surovina, ktorou je gumová drvina. Má široké využitie ako prímes do asfaltov, výplň betónov, podkladové vrstvy vozoviek, koľajové prechody, nátery, farby, bežecké dráhy, detské ihriská a pod. Oddelené oceľové časti sú ďalej využívané v strojárskom alebo hutníckom priemysle. Ostáva posledná zložka opotrebovaných pneumatík – textílie.

Dôležitými vlastnosťami textilnej zložky sú:

  • zvuková pohltivosť,
  • sorpčná schopnosť,
  • tepelnoizolačné vlastnosti,
  • pružnosť a
  • elasticita.

V súčasnosti sú známe rôzne technické riešenia na spracovanie opotrebovaných pneumatík a ich zložiek. Nutným predpokladom vyžitia všetkých zložiek opotrebovaných pneumatík je ich dôkladná separácia. V laboratórnych podmienkach môžeme tak pracovať aj s využitím už spomínanej sitovej separácie.

doc. Ing. Lucia Knapčíková, PhD., Ing.Paed IGIP
Fakulta výrobných technológií TU Košice Bayerova 1, 080 01 Prešov


Použitá literatúra
Chmielewska, E.: Odpady: Vysokoškolské skriptá. Bratislava: Prírodovedecká fakulta UK 1997, s. 129-130, ISBN 80-967774-3-2.
Knapčíková, L: Optimalizácia technologických procesov pri zhodnocovaní plastov, Dizertačná práca, TUKE FVT, s. 186, 2011.
Knapčíková, L. Separácia textílií z opotrebovaných pneumatík, Strojárstvo. Roč. 16, č. 2 (2012), s. 53-55. – ISSN 1335-2938
Hanzel, M., Frakčné rozdelenie partikulárnych látok sitovaním[online]
[cit.2018 -10-06 ]Dostupné na internete:<http://www.stifner.sk//kchsz.sjf.stuba.sk/>