titUltrazvukové čistenie, alebo môžeme povedať aj separácia, je šetrné čistenie materiálu, ktorý obsahuje nečistoty, od ktorých chceme daný materiál očistiť. Ultrazvuková – čistiaca vaňa v sebe spája frekvenčný generátor a vaňu z nehrdzavejúcej ocele. Keramický oscilátor osciluje na spodnej strane vane, čo spôsobuje vývoj energie a z toho vznikajúci kavitačný efekt (vnútro vane je naplnené tekutinou – vodou).


Materiál, ktorý je znečistený, sa týmto spôsobom očisťuje. Príspevok je venovaný použitiu nedeštruktívneho spôsobu separácie textílií z opotrebovaných pneumatík od prímesi kovu a gumovej drviny.

Popis separácie textílií z opotrebovaných pneumatík
Ultrazvukové čistiace zariadenie sa skladá z čistiacej vane, ultrazvukového generátora a meniča. Ultrazvukový menič je napájaný z generátora a transformuje vysokofrekvenčnú energiu na akusticko-mechanické kmity. [1], [2]

obr1a
obr1b
obr1c
Obr. 1: Opotrebovaná pneumatika a jej jednotlivé časti (a – pneumatika po mechanickom drvení, b – oceľové časti v pneumatike, c – textílie z opotrebovaných pneumatík) [3]

 

V nasledujúcej tabuľke č. 1 sú popísané technické dáta ultrazvukovej vane používanej pri výskume.

tab1

Priebeh merania
Médium, teda absorpčné látky a čistené diely, v dôsledku predmetnej absorpcie spôsobujú zmenu ultrazvukovej energie na tepelnú, čím je vysvetlené zahrievanie média počas čistiaceho procesu. [3], [4]
K ultrazvukovej separácii dochádza vplyvom zmeny teplôt medzi nečistotou a čisteným predmetom, v mieste styku k čiastočnému oddeleniu nečistoty. Vniknutím čistiaceho média medzi nečistotu a povrch čisteného predmetu sa postupne rozrušujú sily viažuce tieto dve časti k sebe, až po úplné oddelenie. [5], [6] Pôsobením podtlaku na miestach s uvoľnenou súdržnosťou kvapalinových molekúl dochádza k narušeniu celistvosti kvapaliny, následkom toho vznikajú v čistiacom médiu bubliny. [7] V nasledujúcej pol perióde prechádza okamžitá hodnota striedavého tlaku v kvapaline cez nulovú hodnotu do kladných hodnôt, čím sa vzniknuté bubliny uzavrú a stlačia. Prudkým stlačením okrúhlej bubliny vzniknú v jej strede okrúhle vlny s vysokou mechanickou energiou, ktorá definitívne naruší väzbu medzi čisteným predmetom a nečistotou. Tento jav sa nazýva kavitácia.
Kavitácia nie vždy úplne oddelí nečistoty od čisteného predmetu. [6] Voľba pracovnej kvapaliny (média) je jedným z najdôležitejších faktorov, ktorý má vplyv na proces čistenia. Čistenie je v podstate fyzikálno-chemický proces, ktorý prebieha na rozhraní povrchu čisteného predmetu a kvapaliny. Kvapalina rozpúšťa nečistoty, resp. s nimi reaguje. [5] Na nasledujúcom obrázku č. 2 je znázornené uloženie vzorky do ultrazvukovej vane.

obr2a obr2b
Obr. 2: Uloženie vzorky textílií do ultrazvukovej vane (vľavo), ultrazvuková vaňa (vpravo) [1]

 

Výsledky merania a zhrnutie použitej metódy
Kavitácia, vznikajúca v roztoku rozrušuje nečistoty, pomáha pri ich odplavení v dôsledku miesiaceho účinku ultrazvuku. Mnoho čistiacich procesov je efektívnejších pri vyšších teplotách, čo pri niektorých zariadeniach umožňuje prídavné ohrievanie. Čistiace chemické roztoky podporujú kavitáciu, znižujú povrchové napätie vody, uvoľňujú a zlučujú uvoľnené nečistoty. [3], [7]
Na základe dosiahnutých výsledkov môžeme povedať, že nedošlo k úplnému oddeleniu jednotlivých zložiek, obsiahnutých v textíliách z opotrebovaných pneumatík. Zo skúšobnej vzorky s hmotnosťou 10 g bolo dosiahnuté oddelenie textílií len od gumového prachu. Kovové časti sa oddelili použitím magnetického separátora.

TEXT/FOTO: doc. Ing. Lucia Knapčíková, PhD., Ing., Paedr. IGIP, Technická univerzita, Fakulta výrobných technológií so sídlom v Prešove
Príspevok lektoroval: Ing. Petr Trávníček, Ph.D., Mendelova univerzita v Brne

Použitá literatúra:
[1] Knapčíková, L.: Skúmanie materiálov na báze recyklovaného polyvinyl butyralu. Habilitačná práca, FVT TUKE, 2017
[2] Barry, C. M. F., Orroth, S. A.:Processing of thermoplastics, In: Harper, CH.A.: ModernPlastics Handbook, USA, 2000, ISBN 0-07-026714-6.
[3] Knapčíková, L., Husár, J., Fedák, M.: Opotrebovaná pneumatika – materiál budúcnosti, Tribun EU – 2016. – 90 p.. – ISBN 978-80-263-1068-6.
[4] Liptáková, T., Alexy, P. a kol.: Polymérne technické materiály, Vysokoškolská učebnica, 2009
[5] Vasiliev, V. V., Morozov, E. V.: Mechanics and analysis of composite materials, Elsevier, ISBN 0-08-042702-2, 2001
[6] Knapčíková, L., Herzog, M., Oravec, P.: Material characterization of composite materials from used tires, In: Výrobné inžinierstvo. č. 4 (2010), s. 31 – 34. – ISSN 1335-7972
[7] Knapčíková, L., Pešek, L.: Kompozitný materiál z recyklovaných textílií, úžitkový vzor č. 6907: Vestník ÚPV SR č.: 052014 – Banská Bystrica: ÚPV SR – 2014. – 8 s..

Zdroj: TASR