열분해 카본블랙 (회복되었다고도 알려짐) 카본 블랙, rCB)는 산소가 없거나 산소가 제한된 조건에서 폐타이어, 폐고무 및 기타 유기성 폐기물의 고온 열분해를 통해 얻은 고체 제품입니다.
- 핵심 소스: 주로 타이어 재활용에서 발생합니다. 열분해 공장에서는 폐타이어를 밀폐형 반응기에 투입하여 가열하면 연료유, 가연성 가스, 강철 와이어, 그리고 열분해로 분해됩니다. 카본 블랙.
기존 카본블랙과의 차이점
기존 카본 블랙: 석유나 천연가스의 불완전 연소로 생성됩니다. 공정이 제어되어 순도, 구조, 표면 화학 성질이 균일합니다.
열분해 카본 블랙: 무기 불순물(아연, 황, 실리카, 회분)과 타이어 첨가제에서 발생하는 잔류 탄화수소를 포함하여 조성이 더 복잡합니다. 표면 활성이 낮고 구조가 불규칙하며, 직접 성능이 기존 카본블랙보다 현저히 낮습니다.
따라서 rCB를 고무, 플라스틱 및 기타 고부가가치 응용 분야에서 보강재 필러로 재사용하려면 먼저 개질이 필수적이며, 이를 통해 자원의 순환적 활용이 보장됩니다.
rCB의 주요 성능 특성
- 표면 불활성: 활성 작용기(-OH, -COOH)가 부족하여 폴리머 매트릭스와의 상용성이 낮고 결합력이 약합니다.
- 높은 불순물 함량: 상당한 양의 재(무기염, 금속산화물), 유황, 잔류 탄화수소가 포함되어 있어 제품 순도와 성능이 저하됩니다.
- 불규칙한 골재 구조: 일반적으로 기존 카본블랙보다 구조적 정도(DBP 흡수율)가 낮아 보강성이 약합니다.
- 넓은 입자 크기 분포: N550-N990 카본블랙과 크기는 비슷하지만 분포가 고르지 않습니다.
전반적으로, 변형되지 않은 열분해 카본 블랙은 성능이 좋지 않습니다. 즉, 보강성이 약하고 분산성이 좋지 않으며 복합재의 기계적 특성(인장 강도, 인열 강도, 내마모성)이 감소합니다.
기존의 변형 방법 및 효과
물리적 변형
- 연삭/밀링: 사용 볼밀, 제트밀등을 사용하여 큰 골재를 분쇄합니다. 분산성은 향상되지만, 과도한 분쇄는 골재 구조를 손상시킬 수 있습니다.
- 펠렛화: 압출 과립화는 균일한 입자를 형성하고, 분진을 줄이며, 겉보기 밀도를 향상시킵니다. 가공성은 향상되지만, 표면 활성은 향상되지 않습니다.
- 표면 산화: 산화제(질산, 과산화수소, 오존)를 사용하거나 공기 중 열 산화를 통해 산소 함유 작용기(-COOH, -OH, -C=O)를 생성합니다. 표면 에너지, 친수성, 그리고 극성 고분자(예: 나일론)와의 계면 결합을 향상시킵니다. 이는 현재 가장 널리 사용되는 비용 효율적인 방법입니다.
- 접목 수정: 특정 폴리머 또는 커플링제(예: 실란 KH-550, TESPT)를 rCB 표면에 접목하여 특정 매트릭스와의 적합성을 맞춤 설정합니다. 실리콘 고무 또는 타이어 컴파운드와의 접착력을 크게 향상시킵니다.
- 표면 코팅: 수지, 계면활성제 또는 저분자량 폴리머로 코팅하면 분산성과 가공성이 향상되지만, 가공 중에 코팅이 분해될 수 있습니다.
미래 전망
- 친환경 및 저비용 기술: 비용을 낮추는 동시에 친환경 공정(예: 플라즈마 처리, 생물학적 변형)을 개발합니다.
- 고부가가치 애플리케이션: 고무 필러에서 기능성 소재(예: 배터리 전극, 흡착제)로 rCB를 업그레이드하기 위한 심층적 개질(예: 흑연화)
- 표준화 및 지능형 처리: 다양한 rCB 소스에 대한 신속한 탐지 및 평가 표준을 수립하고, AI와 결합하여 정확한 치료를 위한 수정 매개변수를 최적화합니다.
수정은 rCB를 "폐기물"에서 "자원"으로 전환하는 데 있어 핵심적인 단계입니다. 끊임없는 혁신을 통해 오염을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 순환 경제와 탄소 중립 목표도 달성할 수 있습니다.
에픽 파우더
초미세분쇄 및 개질기술 분야에서 20년 이상의 전문성을 보유하고 있으며, 에픽 파우더 RCB 가공을 위한 고급 솔루션을 제공합니다. Epic Powder는 밀링, 분류 및 표면 개질을 통합하여 열분해 카본블랙을 고부가가치 기능성 소재로 전환하여 지속 가능한 재활용을 실현하고 더 푸른 미래에 기여합니다.