Kutatási eredmények

Pályázati összefoglaló

Kutatási Eredmények

Komplex Gumihorzsoló gépsor prototipusának vizsgálata

Kutatási eredmény bemutató
2020

A GINOP-2.1.7-15 kódszámú, Prototípus, termék-, technológia- és
szolgáltatásfejlesztés című pályázati felhíváshoz kapcsolódóan

Készítette: Jakab Beáta, Geoconstans Kft.

Tartalom

Összefoglaló................................................................................................................................. 3

Bevezetés.................................................................................................................................... 4

Technológia.................................................................................................................................. 6

Eredmények................................................................................................................................. 8

Megvitatás.................................................................................................................................. 11

Felhasznált irodalom................................................................................................................... 11

Összefoglaló

Kutatásunkkal megoldást kerestünk arra a problémára, hogy miként lehet a leghatékonyabban,
legolcsóbban és leginkább környezetbarát megoldással megvalósítani a használt
gépjárműabroncsokból kinyerhető gumihorzsalékot, őrleményt osztályozva és színnel keverve a
tömeggyártáshoz (kültéri pálya és játszótérburkolatok, istáNópadlók, forgalmi terelők és
fekvőrendőrők, stb.) megfelelő alapanyagot előállítani.

Kutatásunkat természetesen a piac elemzésével kezdtük. Megvizsgáltuk a készen kapható gépeket,
berendezéseket, gépsorokat, továbbá elemeztük a különböző járatos feldolgozási technológiákat. Itt
szembeötlő volt, hogy a feldolgozó gépek a használt abroncsokat egységesen kezelik, tehát nem
képesek szétválasztani, külön megmunkálni az értékesebb (egyéb anyagoktól mentes futófelület) és a
kevésbé értékes (az abroncsok vázát képező fém karkasz, textil betéttel) részeit az abroncsoknak.
Ennek eredményeképpen az ilyen gépsorok őrleményét, több lépcsőben kell tisztítani, szétválasztani
a nem kívánt részektől, ami természetesen nem lehet tökéletes. Ezek a betétek a gumiba vannak
vulkanizálva, aminek következtében erős fizikai kapcsolat van köztük, tehát szétválasztásuk az őrlés
után lehetetlen.

Ezek ismeretében nyilvánvalóvá vált, hogy ezt az elképzelést, ennek az igénynek a megvalósítását
még senki sem tűzte ki célul, emiatt ilyen vagy hasonló technológiát nem lehet készen beszerezni a
piacról.

Az elméleti jelentősége ennek a gépsornak, hogy képes három lépésben megvalósítani és
helyettesíteni, egy eddig több lépcsős, több gépet és hasznos alapterületet igénylő
alapanyaggyártást.

A gyakorlati relevanciája az általunk megálmodott gyártósornak, hogy képes akár kis teljesítményű,
kis termelékenységű üzemeket is kiszolgálni, minimális kezelőszemélyzettel, a legalacsonyabb
bekerülési és leggazdaságosabb előállítási árral.

Az általunk kitalált és megépített horzsológépnek jelentős előnyei vannak a most piacon lévő
gumiőrletet gyártó gépekhez, gépsorokhoz képest. Elsődleges előnye a tiszta, szennyeződés (fém és
textilszálak) mentes gumiőrlet, horzsalék. Ennek az őrleménynek a felhasználási területei
széleskörűek. Alkalmazhatóak a már korábban említett kültéri és beltéri burkolatok gyártásához,
alkalmasak bármilyen vulkanizált gumitermék gyártásához, adalékként, legyen az gépjárműabroncs,
ipari, műszaki gumitermék stb.

Zárótételként, megállapítható, hogy a horzsológéppel és a hozzá kapcsolódó gépekkel lehet a
leggazdaságosabban, legolcsóbban előállítani színezett, osztályozott azonnali felhasználásra alkalmas
gumiőrleményt. Továbbá, ezzel a technológiával tovább tudjuk csökkenteni az ökológiai
lábnyomunkat.

Bevezetés

A megnövekedett gépjárműforgalom következtében jelentős a hulladék gumiabroncsok számának
növekedése, ezek újrahasznosítása, környezetvédelmi és gazdasági hasznok miatt alapvető érdeke az
emberiségnek. Magyarországon évente több, mint 35 ezer tonna gumihulladék keletkezik.
Hazánkban a gumihulladékok képződése a motorizáció arányában túl magas, ez főként az elavult
gépparknak és a rossz minőségű útburkolatoknak köszönhető. A használt gumiabroncs feldolgozása
csak speciális technológiai folyamattal lehetséges. Feldolgozási formái többfélék lehetnek.
Elsődlegesen a gumi horzsalék és őrlemény kinyerése a legismertebb eljárás, ez az anyagában való
hasznosítás. Továbbá lehetséges az energetikai hasznosítása, különböző égető erőművekben,

cementgyárakban és pirolízis üzemekben. Valószínűleg mindegyik feldolgozás lehet hatékony,
gazdaságos és környezetbarát, bár ezekben az eljárásokban az abroncsokat, csak, mint homogén
hulladékokat kezelik. Ez azt jelenti, hogy nem tesznek különbséget a különböző értékű, részei között
az abroncsoknak.

A készen kapható berendezések, különböző speciális feladatokra vannak tervezve. Az egyik a
Salvadori által gyártott futófelület horzsoló. Amit lehet tudni róla, hogy a berendezéseik, csak
meghatározott mérettartományokban tudnak abroncsokat fogadni, a lefejtés csak gépi előtolással
sérülésmentes, nem selejtes abroncsok megmunkálására alkalmas, továbbá nem képes befogadni
traktor és mezőgazdasági abroncsokat, a méretük miatt. A céggel felvettük a kapcsolatot és
megkerestük az olaszországi EcomondoFiera nemzetközi kiállításon. Itt egy hosszabb egyeztetés
során kiderült, hogy egyedi igényekre, a már meglévő típusaiktól eltérő berendezéseket nem
gyártanak, tehát a további együttműködés csak az általuk forgalmazott és gyártott szerszámokra
terjedhet ki. Ezek után döntöttünk a saját fejlesztésű horzsológép megtervezéséről és legyártásáról.

Az általunk kitalált eljárásban és gépsorban, csupán az abroncsok tiszta, fémtől és textiltől mentes

részeit használjuk fel, munkáljuk le. Ennek köszönhetően a leválasztott részeket, már nem kell tovább
tisztítani, válogatni, mivel nem tartalmaznak szennyeződéseket, idegen anyagokat. Ennek
eredményeképpen, több olyan feldolgozási lépéstől tudtunk megszabadulni, ami indokolatlanul
növelte a gumihorzsalék előállításának a költségét és idejét.

GUMIABRONCS

A Gumi hasznosítása

VÁLOGATÁS (FÉMHULLADÉK,
TEXTÍLIA KIVÁLOGATÁSA)

DARÁLÁS

ADALÉK HOZZÁADÁSA.

KORMÁBA ÖNTÉS

KÉSZTERMÉK:

GUMILAPOK (PL: JÁTSZÓTEREKEN

Technológia

A környezetvédelmi irányelv alapja, hogy minél szélesebb körben elterjedjen az újrahasznosítható
anyagok használata. Az általunk elkészített gumiabroncs horzsolási technológia teljes mértékben egy
új, gazdaságos és hatékony alternatívát nyújt az újrahasznosítás területén. A használt gumiabroncs
futófelületén lévő értékes nyersanyag gazdaságos leszedését tudjuk megvalósítani a kifejlesztett
technológiánkkal. A horzsológép képes megmunkálni akár sérült, mezőgazdasági vagy
traktorabroncsokat is, szemben a futózó horzsolókkal, amik csak ép és közúti abroncsokat tudnak
megmunkálni.

A horzsolás, mint elv már régóta használt eljárás a gumiabroncs újrafutózás területén. A kopott
teherabroncsot felhelyezik a horzsológép tengelyére, majd az operátor beállítja az abroncs
paramétereit a gépbe, ami ezután a megadott értékre és ívre horzsolja, marja le a futófelületet.
Ezután az előregyártott futófelületet felhelyezik a megmunkált abroncsra és temperálással,
nyomással rögzítik, ragasztják a futófelületre.

Első körben meghatároztuk a gép használatához, működéséhez szükséges szempontokat:

  • a gép legyen alkalmas R17-24,5 abroncsátmérőjű gumik fogadására
  • a gép használatához minimális emberi erő felhasználására legyen szükség, az abroncsokat ne
    kelljen emelgetni, a forgatáshoz és rögzítéshez a tengelyen gépi erőt használjunk
  • az abroncsok csereideje a lehető legrövidebb, maximum 30sec legyen
  • a gép legyen masszív, a megmunkálás közbeni vibrációkat képes legyen elvezetni a rögzítési
    pontok felé
  • a horzsolókéseket, fejeket tartó kar legyen stabil, minden szükséges helyzetben rögzíthető, a
    megmunkálás során fellépő forgácsolási erők többszörösét képes legyen elviselni
  • az abroncsforgatási fordulatszám fokozatmentesen állítható legyen, irányváltással
  • a forgácsolás közben a vizes hűtés folyamatos és szabályozható legyen
  • a berendezés kétkezes indítású és üzemeltetésű legyen a balesetvédelem miatt
  • a lemunkálás, horzsolás közben a forgácsolás a lehető legbiztonságosabban történjen, a fejek
    rendelkezzenek megfelelő burkolattal, egyrészt a lehorzsolt gumi elvezetésére, másrész egy
    esetleges meghibásodás esetén a szétrepülő késdarabok felfogására
  • a forgácsoló tér legyen elkerítve, ne lehessen megközelíteni üzem közben
  • meghibásodás esetére legyen vészhelyzeti leállítási protokoll, ami tartalmazza az
    abroncsforgatási, késforgatási és karrögzítési eljárásokat
  • a berendezés feleljen meg az EU-s gépgyártási irányelveknek

A horzsológépet és a gépsort, a tervek szerint képes egy operátor kezelni. Üzemszerűen egy konzolos
daruval vagy egy targoncával a rács nyitása után felhelyezi a megmunkálni kívánt abroncsot a
tengelyre, majd a pneumatikus működtetésű karokat kinyitva a tengelyen, rögzíti és pozícionálja az
abroncsot. Ezt követően elindítja az abroncs forgatását és az úgynevezett ökörszarv megfogásával a
pneumatikus fékek kioldásával pozícionálja a horzsolómotort, ami a tartóoszlopon szabadon
elforgatható. A horzsolómotort és a kart rögzítő fékeket az operátor az ökörszarvról tudja vezérelni.

A horzsolómotor kétkezes indítású, amit a névleges fordulatszám elérése után a futófelületnek kell
nyomni és lehorzsolni, lemarni a szükséges gumit. A konkrét horzsolást, gumileválasztást, a forgó
hengeren elhelyezett, cserélhető horzsolókések végzik. Az abroncstartó tengely fordulatszáma
fokozatmentesen változtatható, amivel befolyásolni lehet a leválasztott horzsalék méretét. Horzsolás
közben a gumi hűtése egy fúvókán keresztül vízzel van biztosítva.

Ezután az őrletet egy felhordó továbbítja a puffertartályba, ahol a tárolás történik, amivel biztosítani
lehet a keverék pontos beállítását. A puffertartályból kihordócsiga továbbítja a beállított térfogat
alapján az ellenáramú keverőbe, ahol a színnel történik a gumihorzsalék összekeverése, a megfelelő
szemcse eloszlás és méretbeállítás elérése érdekében. A big-bag zsákos tárolóból még további
őrlemény adható a keverékhez. Innen a beállított keverési idő leteltével ürítésre kerül a színezett
keverék.

Ilyen rendszer korábban nem létezett a piacon, ezért jelentős újdonságtartalommal bír.

Az újrahasznosítás minden területe jelentős emberi erőforrás szükséglettel jár. A hagyományos
újrahasznosítási eljárás esetén a gumiabroncsot egy ember behelyezi a gépbe, aztán eltakarítja a
horzsalékot a gép alól (ami a forgó alkatrészek miatt veszélyes feladat ezért általában le kell állítani a
gépet), majd eltávolítja a lehorzsolt gumiabroncsot. Egy másik dolgozó az osztályozó gépbe helyezi a
horzsalékot. A kiválogatott alapanyagot egy harmadik személy önti a keverő-színező berendezésbe. A
szükséges pigment tartalom kikeverése különös szakértelmet kíván, mivel a vegyi reakciók már a
receptúrától való kis eltérés esetén is jelentősek. Látható tehát, hogy a jelenlegi horzsolási eljárás 3-4
ember folyamatos munkáját igényli, lassú és körülményes.

A rendszerünk komplexitása adja az eljárás egyik fő erősségét. A rendszer végén az osztályozott
méretű anyag külön zsákokba kerül a méretének megfelelően. A bigbag zsákok méretéből adódóan a
zsákok ürítése csak több óránként egyszer szükséges. Az eredeti 3-4 ember helyett a mi
rendszerünket 1 ember is üzemeltetni tudja, továbbá a hibázást és balesetveszélyt is minimálisra
tudjuk csökkenteni.

Eredmények

A megvalósított gépsor előnyei egyértelműen mérhetőek és bizonyíthatóak.

Összehasonlításképpen vegyünk egy hasonló kapacitású mechanikus őrlő gépsort és egy színező
egységet. Emberi erőforrást tekintve, a mi gépsorunk kezeléséhez csupán egy ember szükséges,
szinte folyamatos termelés mellett. Egy hagyományos technológiájú gépsor kezeléséhez legalább 3
operátor szükséges, plusz a színező, keverő egységet kezelő személy. Ezek alapján megállapíthatjuk,
hogy emberi erőforrást tekintve a mi gépsorunk hatékonyabb.

Fogyasztást, energiafelhasználást véve alapul az összehasonlításhoz, a hagyományos őrlősor
energiafelhasználása, a shredder (teljes abroncsot őrlő gép) kivételével is közel kétszer akkora, mivel
a többlépcsős, több egységes gumiőrlet tisztításához, szállításához több felhordó, továbbító egységre
van szükség, nem beszélve az egyes plusz egységek meghajtásairól.

Az 5. képen látható egy használt abroncs feldolgozó üzem terve. Itt látható, hogy közel 10 különböző
egységből áll a gyártósor, nem számolva a színező, keverő és az azt kiszolgáló egységekről. Ennek a
működtetéséhez szükséges legalább 3-4 fős technikusi létszám, ha teljesen automatikus rendszerről
beszélünk. Ellenkező esetben ennek többszöröse is lehet. Alapvetően a személyzetnek biztosítania
kell az alapanyagmozgást és a késztermék elszállítását a raktárba, ezen felül a gépegységek
működését is folyamatosan felügyelni kell. A készterméket adott időközönként laborvizsgálattal kell
ellenőrizni, hogy tartalmaz idegen anyagot vagy szennyeződést, ennek tükrében esetlegesen állítani,
tisztítani kell az egyes gépegységeket, ami sokszor a sor teljes leállításával lehetséges csak.


Ennek a gyártósornak az energiafelhasználása szummázva 350-550kW teljesítményű.

  1. Shredder, az abroncsok durva őrlését, darálását végzi, 50x75mm-es darabokra
  2. Puffer tároló, biztosítja a folyamatos térfogatáramot a rendszerben
  3. Őrlő egység, 20mm alatti méretre őröl
  4. Textil kiválasztó ciklon, az abroncsokban lévő textilt a fajlagos tömegkülönbség alapján választja ki az áramló
    levegőből
  5. Szelektáló szitarendszer, az elvárt szemcseméret alatt lévő gumiport a zsákoló egység felé engedi, a felette lévő
    szemcséket, pedig visszafordítja újbóli finomőrlésre
  6. Zsákoló egység
  7. A pneumatikus szállításhoz szükséges levegőt biztosítja
  8. Finomőrlő egységek, mágneses fémleválasztókkal, 3-5 mm alatti szemcseméretre őrlik a gumidarálékot
  9. Vezérlő állomás
  10. Porszűrő egység

A 6. képen látható az általunk kitalált és megépített gépsor. Már a méretéből is látszik, hogy egyszerű
kezelésű, hatékony gépsor. Elrendezését és méreteit tekintve is láthatóan jóval kevesebb a
helyigénye, mint egy hagyományos gumiabroncs feldolgozó üzemnek. A folyamatos üzemszerű
működtetéséhez elegendő egy operátor, aki egy személyben tudja kezelni a horzsológépet, az
alapanyag és késztermék mozgatását. Energiafelhasználás tekintetében is jelentős a különbség, a sor
teljesítménye 70kW, ez töredéke a korábban bemutatott sornak. A sor hatékonyságát a már
korábban említett horzsológép adja, amellyel lehetőség nyílik a használt abroncsokról történő tiszta,

fém és textil mentes gumi leválasztására. A feldolgozásra kerülő abroncsok lehetnek akár szakadt,
hibás, nem tökéletesen forgásszimmetrikus darabok is, a horzsólógép kései képesek lekövetni és
lemarni a szükséges gumiréteget. További előnye még a gépnek, hogy merev, három csuklópontos
karrendszerének köszönhetően, nem okoz gondot akár az abroncsok oldalfalának a leőrlése sem. Ez
azt jelenti, hogy egy befogással, egy abroncsfelhelyezéssel képes a kezelő leválasztani a két oldalfalról
és a futófelületről is a gumiréteget, a szükséges mélységig. Továbbá nem jelent problémát a használt
vagy sérült traktorabroncsok lehorzsolása sem. A tengelyre felhelyezhető akár a 15,5R38 méretű
traktorabroncs is.

  1. kép A saját gépsorunk
  1. Horzsoló, az abroncsok őrlését végzi, 3-5mm-es darabokra
  2. Felhordó egység
  3. Puffer tároló és felhordó egység, biztosítja a folyamatos térfogatáramot a rendszerben
  4. Felhordó egység a keverőbe
  5. Ellenáramú keverő egység, az automatikus kiadagolóval
  6. Big-bag zsák tartó állvány a felhordó csigával
  7. Kompresszor, a pneumatikus működésű egységek levegőtápellátás biztosításához

Megvitatás

A korábban említett működés és elvárások alapján kijelenthetjük, hogy az általunk tervezett,
megépített és tesztelt gépsor mind működését, mind energiafelhasználását, mind egyszerűségét
tekintve elérte, sőt meghaladta az elvárásainkat.

Persze felmerülhet a kérdés, hogy mennyire környezetbarát és ezen a téren mennyivel jobb vagy
rosszabb, mint a hagyományos abroncsőrlő gépsor. A hagyományos őrlősor teljes mértékben
felhasználja, megőrli a használt abroncsokat azok minden egyes összetevőivel együtt (textil,
fémkarkasz). Az általunk létrehozott gépsor viszont csak a felhasználás szempontjából hasznos
gumiréteget őrli, horzsolja le, a részben megmunkált abroncs karkaszt nem használja fel. Itt
megvizsgálhatjuk, hogy a megmaradó karkasz feldolgozása mennyi energiát, mennyi
környezetterhelést hord magában. Egyrészt mondhatnánk azt, hogy ez a megmaradt karkasz, már
további feldolgozásra nem alkalmas, csupán energetikai felhasználásra, számításba véve azt, hogy
fajlagosan kevesebb gumit tartalmaz, emiatt kevesebb hőenergiát képes leadni. Továbbá azt sem
szabad elfelejteni, hogy még ehhez a felhasználáshoz is meg kell őrölni.

Tehát, ha azt mondjuk, hogy mindkét esetben a felhasználás környezetre gyakorolt káros hatásai
egyformák, akkor is nyilvánvaló, hogy nagyobb az általunk létrehozott gyártósor hatékonysága,
humánerőforrás felhasználást tekintve, mint az egyéb őrlősoroké. Továbbá, mivel nem szükséges a
karkasz őrletet fém és textilmentesíteni, látható, hogy energiafelhasználás szempontjából is
kedvezőbb eredményt mutat, mint a hagyományos őrlősorok.

Felhasznált irodalom

  1. kép https://www.salvadori.com/recycling/wp-content/uploads/2019/08/07-06.09.19-
    RIDUZIONE-VOLUMETRICA-WEB-2019-1.pdf
  2. képhttps://kornvezetbarat.hulladekboltermek.hu/hulladek/hulladekfaitak/gumihulladek/
  3. képhttps://slideplayer.hu/slide/2067765/
  4. képhttps://www.steelprofession.net/#a6
  5. kép https://phoenixindustries.com/tire recycling plants.html