مطالعۀ تجربی بر روی خواص مکانیکی لاستیک‌های بازیافت‌شده از راه فناوری مکانیکی

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

مقاله 7، دوره 30، شماره 2 - شماره پیاپی 20، شهریور 1398، صفحه 95-108   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/fum-mech.v30i2.70231

نویسندگان

سعید استاد موحد^* ؛ سکینه کربلایی نژاد؛ بهاره باباخانی

فردوسی مشهد

چکیده

بازیافت پسمانده‌های لاستیکی به‌دلیل مشکلات زیست محیطی و همچنین افزایش قیمت لاستیک نو رو به فزونی دارد. از آنجا که لاستیک EPDM پایۀ پلیمری بسیاری از قطعات لاستیکی اتومبیل (به‌جز تایرها) می‌باشد، ضرورت بازیافت و برگشت به چرخۀ تولید ضایعات مربوطه ضروری به‌نظر می‌رسد. در این پژوهش فناوری مکانیکیِ بازیافت مبتنی بر دستگاه اکسترودرِ دوپیچه به‌همراه واولکانش ضایعات لاستیکی اتومبیل بر پایۀ EPDM مورد استفاده قرار گرفت. سپس لاستیک‌های واولکانیده دریک سیستم نیمه‌کارآمد، پخته شد و ویژگی‌های پخت و خواص مکانیکی آن‌ها شامل سختی، استحکام کششی و ازیاد طول تا پارگی مقایسه و نتایج بحث شد. نتایج به‌دست آمده نشان داد که واولکانش لاستیک ضایعاتی با راندمان بالایی انجام گرفته است. همچنین میان افزایش درصد واولکانش و کاهش چگالی اتصالات عرضی از یک‌سو و بهبود ویژگی‌های پخت و خواص مکانیکی آمیزه‌های ولکانش مجددشده از سوی دیگر رابطۀ مستقیمی مشاهده گردید. شرایط بهینه برای واولکانش در اکسترودر دوپیچه برمبنای نتایج طراحی آزمایش سرعت پیچ اصلی ۱۸۰ دور در دقیقه در دمای ۲۲۰ درجه سانتیگراد تعیین شد. متغیر بودن ترکیب مواد اولیه به‌دلیل جمع­آوری ضایعات از منابع مختلف جنبۀ عملی و کاربردی پروژه را به چالش می‌کشد.

کلیدواژه‌ها

بازیافت؛ لاستیک ای.پی.دی.ام؛ اکسترودر دو پیچه

سایر فایل های مرتبط با مقاله

7-EA-OstadMovahhed-Nahayi2.pdf

مراجع

1. Shulman, V.L., “Introduction to Tire Recycling”, Europian Tire Recycling Association (ETRA) Ed., Paris, France, (2008).

2. Sutanto, P., Laksmana, F.L., Picchioni, F. and Janssen, L.P., “Modeling on the kinetics of an EPDM devulcanization in an internal batch mixer using an amine as the devulcanizing agent”, Chemical Engineering Science ,Vol.61(19),pp. 6442-6453,(2006).

3. Luo, M., Liao, X, Liao, S. and Zhao, Y., “Review on the broken three-dimensional network modification methods of waste rubber powder”, Advanced Mat Res, Vol. 181, pp.554-556, (2012).

4. De, D. and Singharoy, G. M., “Reclaiming of ground rubber tire by a novel reclaiming agent virgin natural rubber/reclaimed GRT vulcanizates”, Polymer Eng. Sci., Vol. 47, pp. 1091-1100, (2007).

5. De, D., Das, A., De, D., Dey, B., Debnath, S.C. and Roy, B.C.,”Reclaiming of ground rubber tire (GRT) by a novel reclaiming agent”, European Polym. J., Vol. 42, pp. 917-927, (2006).

6. De, D., “Processing and material characteristics of a reclaimed ground rubber tire reinforced styrene butadiene rubber”, Materials Sci. Appl., Vol. 2, pp.486-496, (2011).

7. Jalilvand, A. R., Ghasemi, I., Karrabi, M. and Azizi, H., “A study of EPDM devulcanization in a co-rotating twin-screw extruder”, Iranian Polym. J., Vol. 16, pp. 327-335, (2007).

8. Si, H., Chen, T. and Zhang, Y., “Effects of high shear stress on the devulcanization of ground tire rubber in a twin-screw extruder”, J. Appl. Polym. Sci., Vol. 128, pp. 2307-2318., (2013).

9. Yazdani, H., Ghasem,i I., Karrabi, M,, Azizi, H.and Bakhshandeh, G.R., “Continuous devulcanization of waste tires by using a Co-rotating twin screw extruder: Effects of screw configuration, temperature profile, and devulcanization agent concentration”, J. Vinyl and Additive Technol., Vol. 19, pp. 65-72,(2013).

10. Si, H., Chen, T. and Zhang, Y., “Effects of high shear stress on the devulcanization of ground tire rubber in a twin-screw extruder”, J. Appl. Polym. Sci., Vol. 128, pp. 2307-2318., (2013).

11. Sutanto, P., Picchioni, F., Janssen, LPBM, Dijkhuis, KAJ, Dierkes, WK. and Noordermeer, JWM, “EPDM rubber reclaim from devulcanized EPDM”, J. Appl. Poly. Sci., Vol. 102, pp. 5948-57.,(2006).

12. Verbruggen, M. A. L., Van der Does, L., Noordermeer, J. W. M., van Duin, M. and Manuel, H. J. ,”Mechanisms Involved in the Recycling of NR and EPDM”, Rubber Chem . Technol., Vol. 72, pp. 731-740, (1999).

13. Mouri, M., Okamoto, H., Matsushita, M., Honda, H., Nakashima, K.and Takeushi, K.,

“De-vulcanisation conditions and mechanical properties of re-vulcanised rubber for EPDM Continuous reclamation of rubber by shear flow reaction control”, International Polym. Sci. Technol., Vol. 27, pp. 23-28, (2000).

14. Yun, J., Yashin, V.V. and Isayev, A.I., “Ultrasonic devulcanization of carbon black–filled ethylene propylene diene monomer rubber”, J. Appl. Polym. Sci., Vol. 91, pp. 1646-1656, (2004).

15. Yun, J. and Isayev, A.I., “Recycling of roofing membrane rubber by ultrasonic devulcanization”, Polymer Eng. Sci., Vol. 43, pp.809-821, (2003).

16. Wang, H. and Hubbard, M.J., "Process for devulcanizing rubber." U.S. Patent 9, 556,319, issued January 31, (2017).

17. Asaro, L., Gratton, M., Seghar, S. and Ait Hocine, N., "Devulcanization of Waste Rubber Using Thermomechanical Method Combined with Supercritical CO₂", World Academy of Science, Engineering and Technology, International Journal of Environmental and Ecological Engineering, Vol. 5 (3), pp. 148, (2018).

18. Sabzekar, M., Pourafshari Chenar, M., Zohuri, G.H. and Mortazavi, S.M.M, "INVESTIGATION OF MECHANICAL, THERMAL, AND MORPHOLOGICAL PROPERTIES OF EPDM COMPOUNDS CONTAINING RECLAIMED RUBBER", Rubber Chem. Technol., Vol. 90 (4), pp. 765-776, (2017).

19. Ostad-Movahed, S., Ansar Yasin, K., Ansarifar, A., Song, M. and Hameed, S.,” Comparing Effects of Silanized Silica Nanofiller on the Crosslinking and Mechanical Properties of Natural Rubber and Synthetic Polyisoprene”, J. Appl. Polym. Sci., Vol. 109, pp.869–881, (2008).

20. Wolff, S., Wang, M.J. and Tan, E.H.,”Filler-Elastomer Interactions. Part VII. Study on Bound Rubber”, Rubber Chem. Technol., Vol. 66, pp. 163-177, (1993).

21. Baldwin, F. P. and Strate, G. V., “Polyolefin Elastomers Based on Ethylene and Propylene”, Rubber Chem. Technol., Vol. 45, pp. 709-781, (1972).

22. British standards institution, “Method for determination of tensile stress strain properties”, BS 903, A2, UK, (1995).

23. British standards institution, “Physical testing of rubber: Method for determination of hardness”, BS 903, A26, London, UK, (1995).

24. Kader, M. A., Bhowmick, A. K., Inoue, T.and Chiba, T., “Morphology, mechanical and thermal behavior of acrylate rubber/fluorocarbon elastomer/polyacrylate blends”, J. Mater. Sci., Vol. 37, pp. 1503-1513, (2002).

25. Lee, J. K. and Han, C.D., “Evolution of polymer blend morphology during compounding in a twin-screw extruder”, Polymer, Vol. 41, pp. 1799-1815,(2000).