Modifizierung von Altgummimehl durch mikrobielle Oberflächenentschwefelung - ein Beitrag zum stofflichen Recycling von Altgummi
Creators: name: Löffler, Martin
Publisher: name: Universitäts- und Landesbibliothek Sachsen-Anhalt
Year: 1998
Subjects: Elektronische Publikation

description: Der gegenwärtig unbefriedigende Stand bei der Aufarbeitung und Entsorgung von Altgummi/Altreifen bedingt neue Entwicklungen auf diesem Gebiet. Besondere Aufmerksamkeit finden solche Verfahren, die den Altgummi einer echten stofflichen Wiederverwertung zuführen. Eine wichtige Zielgröße der stofflichen Wiederverwertung ist die chemische Vernetzbarkeit von zerkleinertem Altgummi mit Frischgummimischungen. Um den zerkleinerten Altgummi zu hohen Anteilen in Frischgummimischungen und anderen Kunststoffen ohne wesentliche Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften des Produktes einsetzen zu können, wird Altgummimehl/-granulat modifiziert. Eine neue und perspektivische Methode der Oberflächenmodifizierung von schwefelvernetzten Altgummipartikeln ist die mikrobiologische Spaltung und Oxidation der polysulfidischen Brücken im Gumminetzwerk. Bei diesem Modifizierungsprozeß werden unter gemäßigten Temperaturen (30°C) und Normaldruck die Gummipartikel in einer wässrigen Suspension mit schwefeloxidierenden Mikroorganismen behandelt. Die Wirkung des biologischen Prozesses ist auf eine bestimmte Oberflächenschicht begrenzt. Durch die Behandlung entstehen im wesentlichen lösliches Sulfat als Abprodukt und neue funktionelle Gruppen an der Gummipartikeloberfläche. Der Thiobacillus thioparus wies den höchsten Entschwefelungsgrad ohne Schädigung der Polymerstruktur auf. Die untersuchten Gummimehle entsprachen dem Spektrum der typischen schwefelvernetzten Gummisorten. Bei allen Gummimehlen war eine Entschwefelung zu verzeichnen. Die wesentlichen Einflußgrößen auf den Prozeß wurden untersucht. In werkstofftechnischen Vergleichsuntersuchungen zwischen behandeltem und unbehandeltem Gummimehlen konnte die Notwendigkeit der Oberflächenentschwefelung zur Erzielung besserer werkstofftechnischer Parameter von Frischgummimischungen mit einem hohen Gummimehlanteil aufgezeigt werden. Zur Aufklärung der chemischen Struktur der Gummipartikeloberfläche und deren zeitliche Veränderung während der Behandlung wurden spektroskopische Analysemethoden angewendet. Anhand der ermittelten Prozeßparameter für die mikrobielle Entschwefelung wurde ein diskontinuierliches Verfahren zur mikrobiellen Altgummientschwefelung entwickelt und bewertet. Für eine Basiskapazität von 10.000 t/a betragen die spezifischen Kosten für das Finalprodukt ca. 1.160 DM/tGM. Bei einem geschätzten Verkaufspreis von ca. 1.300 DM/tGM ist ab einer Anlagenkapazität von 6.000 t/a eine Wirtschaftlichkeit des Verfahrens gegeben.
description: Given the current technical standard of old rubber recycling and disposal, it is necessary to explore new technologies for recycling old rubber. Technologies with real material recycling are of special interest. The target of such technologies is the rebounding of ground and powdered old rubber in virgin rubber mixtures without deteriorating the mechanical properties of the final product. In most cases the surface of the particle is modified to allow for easier bonding between the particle and the virgin rubber. A new method for the surface modification of old sulfur cured, powdered rubber is the microbiological splitting and oxidation of the polysulfidic bridges in the rubber network. In this process the powder particles are treated by microorganisms under moderate conditions (30°C, ambient pressure) in an aqueous suspension. The biological process is restricted to the particle surface only. The treatment results in new functional groups on the old rubber particle surface and dissolved sulfate. A microorganism called Thiobacillus thioparus showed best desulfurizing results. The investigated types of rubber did represent typical sulfur cured mixtures of old rubber. The process desulfurized all used types of old rubber powders. The main parameters of the process were determined in this work. To compare the mechanical properties of virgin vulcanized rubber, with different fractions and types of treated and untreated rubber powder added, typical tests for mechanical properties such as elongation and tensile strength were performed. The evaluation of the test results shows that there is a correlation between the desulfurization of old rubber particles and good mechanical properties of the virgin rubber using the treated rubber powder. Spectroscopic methods were used to investigate the chemical structure and the behavior of chemical structure on particle surface. A concept for a commercial batch process was developed applying the established process parameters to reach the maximum degree of desulfurization. The specific cost of treated rubber powder is 1,160 DM per ton for a plant with a capacity of 10,000 ton per year. Thus, using an estimated sales price of 1,300 DM per ton, a plant with 6,000 tones per year can reach the profit zone.