ถาม: ไพโรไลซิสคาร์บอนแบล็กคืออะไร?
คาร์บอนแบล็กไพโรไลซิส (โดยทั่วไปเรียกกันว่า พีซีบี, ไพโร-ซีบี, หรือ อาร์ซีบี) เป็นของแข็ง คาร์บอนสีดำ ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการไพโรไลซิสของยางเสีย ยางเสีย หรือวัสดุโพลีเมอร์ที่มีคาร์บอนสูงอื่นๆ
ในระหว่างกระบวนการไพโรไลซิส (โดยทั่วไปที่อุณหภูมิ 450–900°C ภายใต้สภาวะที่ออกซิเจนต่ำหรือมีออกซิเจนไม่เพียงพอ) คาร์บอนแบล็กอุตสาหกรรมที่มีอยู่ในยางรถยนต์ (เช่น N330, N660 เป็นต้น) จะถูกย่อยสลายด้วยความร้อน ผลิตภัณฑ์ที่ได้คือคาร์บอนแบล็ก ซึ่งพื้นผิวเคลือบด้วยน้ำมันไพโรไลซิส น้ำมันดิน โพลีไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน (PAHs) และสารอินทรีย์อื่นๆ ในขณะที่ปริมาณเถ้า (ZnO, SiO₂, ซัลไฟด์ เป็นต้น) จะสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ จึงเป็นที่มาของชื่อ “คาร์บอนแบล็กทุติยภูมิ”
ถาม：ความแตกต่างระหว่าง Virgin Carbon Black และ Pyrolysis Carbon Black มีอะไรบ้าง?
| รายการ | คาร์บอนแบล็คบริสุทธิ์ (VCB) | คาร์บอนแบล็กไพโรไลซิส (rCB) |
|---|---|---|
| แหล่งที่มา | การเผาไหม้ปิโตรเลียม/ก๊าซธรรมชาติที่ไม่สมบูรณ์ | ผลพลอยได้จากการไพโรไลซิสยางรถยนต์ใช้แล้ว |
| เถ้า | <0.5% | 10–20% (หรือสูงกว่า) |
| สารระเหย | <1.5% | 3–15% (ทาร์ตกค้าง, PAHs) |
| พื้นที่ผิว | 30–120 ตร.ม./ก. ขึ้นอยู่กับเกรด | เดิมทีคล้ายกัน แต่ลดลงเนื่องจากมีสารตกค้างสะสม |
| กิจกรรมพื้นผิว | สูง | ล่าง (ต้องเปิดใช้งานหลังการรักษา) |
| พีเอเอช | ต่ำมาก | สูงกว่า (เบนโซ[เอ]ไพรีนอาจถึงระดับ ppm) |
| ราคา | 8,000–15,000 หยวน/ตัน | 2,000–5,000 หยวน/ตัน (6,000+ หลังการกลั่น) |
ถาม: การใช้งานหลักของคืออะไร อาร์ซีบี?
- ระดับล่าง: เชื้อเพลิง (ค่าความร้อน 28–32 MJ/กก.) การแปรรูปร่วมในเตาเผาซีเมนต์
- ระดับกลาง: สารตัวเติมยาง (เสริมแรงกึ่งหนึ่ง แทนที่ N550/N660), มาสเตอร์แบตช์พลาสติก, มาสเตอร์แบตช์สี
- ระดับไฮเอนด์ (หลังการปรับปรุง): สารประกอบดอกยาง ยางหุ้มสายพานลำเลียง ผลิตภัณฑ์ยางสมรรถนะสูง; เปลี่ยนทดแทนบางส่วนสำหรับ N234, N339 เป็นต้น
ถาม: เหตุใดคาร์บอนแบล็กไพโรไลซิสแบบดิบจึงมีประสิทธิภาพในการเสริมแรงต่ำ?
เพราะ:
- พื้นผิวถูกปกคลุมด้วยคาร์บอนอะมอร์ฟัส ทาร์ และ PAHs ซึ่งช่วยลด เคมี จุดยึดเกาะด้วยยาง
- ปริมาณเถ้าที่สูง (โดยเฉพาะ ZnO, SiO₂) นำไปสู่โครงสร้างที่หลวมและการกระจายตัวที่ไม่ดี
- กว้าง ขนาดอนุภาค การกระจายตัว; วัสดุรวมได้รับความเสียหายหรือรวมตัวกันใหม่
ถาม: หลักๆ มีอะไรบ้าง การกลั่น/การปรับเปลี่ยน เทคโนโลยีสำหรับ rCB?
1. การสลายตัวของไอออนที่อุณหภูมิสูง (การอบชุบด้วยความร้อนรอง):
เตาหมุนหรือเตียงของเหลวที่อุณหภูมิ 800–1100°C กำจัดทาร์บนพื้นผิวและ PAH ส่วนใหญ่ ซึ่งเป็นขั้นตอนการปรับปรุงพื้นฐาน
2.การบดละเอียดพิเศษ + ความแม่นยำ ลักษณนามอากาศ :
คาร์บอนแบล็กไพโรไลซิสถูกบดเป็นผงจนถึง d50 = 2.5–4.5 μm และ d97 ≤ 10–15 μm โดยใช้ โรงสีลักษณนามอากาศในขณะที่กำจัดอนุภาคเถ้าหยาบและก้อนกรวดได้อย่างแม่นยำ
ผลลัพธ์:
- พื้นที่ผิวเพิ่มขึ้น 15–40% (เช่น จาก 50–60 ตร.ม./ก. ถึง 80–110 ตร.ม./ก.)
- การดูดซึมน้ำมัน DBP เพิ่มขึ้น 20–40 ×10⁻⁵ ม³/กก.
- การกระจายตัวดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ความหนืดของ Mooney ลดลง 8–15 ม.
- ปริมาณเถ้าลดลงจาก 16% ถึง 11–13% (การกำจัดเถ้าด้วยเครื่องจักร)
3.การล้างด้วยกรดเพื่อขจัดเถ้า: HCl/H₂SO₄ กำจัด ZnO แคลเซียมคาร์บอเนตฯลฯ; เถ้าสามารถลดลงเหลือ <5% ได้
4.การดัดแปลงออกซิเดชัน: HNO₃, H₂O₂ และโอโซนจะนำกลุ่มที่มีออกซิเจนเข้ามาเพื่อเพิ่มกิจกรรมบนพื้นผิว
5.การดัดแปลงด้วยพลาสมา/ไมโครเวฟ: การกำจัด PAH อย่างรวดเร็ว มีประสิทธิภาพสูงแต่มีราคาแพง
6.การอัดเม็ดแบบเปียก + พื้นผิว การเคลือบ: สารจับคู่ไซเลน เช่น Si69, A-189 เพื่อปรับปรุงความเข้ากันได้ของยาง
7.การไพโรไลซิสแบบต่อเนื่องด้วยสูญญากาศ + การกำจัดไอออนแบบอินไลน์: การอัพเกรดกระบวนการด้านหน้า
ถาม: Pyrolysis Carbon Black จะสามารถทดแทน Virgin Carbon Black ได้อย่างสมบูรณ์หรือไม่?
ไม่—แต่ว่ามันจะกลายเป็นอาหารเสริมหลัก
โดย 2030:
- ความต้องการคาร์บอนแบล็กเกรดยางทั่วโลก ≈ 18 ล้านตัน
- แหล่งจ่ายคาร์บอนแบล็กที่นำกลับมาใช้ใหม่ (rCB): 1.5–2 ล้านตัน, หรือ 8–11%
- นโยบาย “ยางที่ยั่งยืน” ของสหภาพยุโรปอาจกำหนด เนื้อหา rCB 5–10%
ถาม: ความท้าทายหลักที่อุตสาหกรรม rCB ต้องเผชิญคืออะไร?
แม้ว่า rCB จะมีข้อได้เปรียบด้านสิ่งแวดล้อมและเศรษฐกิจ แต่ภาคอุตสาหกรรมยังคงเผชิญกับอุปสรรค:
- ความสม่ำเสมอของประสิทธิภาพ:
การเปลี่ยนแปลงในวัตถุดิบยางที่ใช้แล้วส่งผลให้คุณภาพ (ขนาดอนุภาค โครงสร้าง พื้นที่ผิว) ไม่เสถียร - ปริมาณเถ้าและกำมะถันสูง:
สารตกค้างอนินทรีย์ (ZnO, SiO₂, สารประกอบกำมะถัน) จำกัดการใช้งานในแอปพลิเคชันประสิทธิภาพสูง - การยอมรับของตลาด:
อุตสาหกรรมยางและยางรถยนต์ต้องมีรอบการรับรองที่ยาวนาน ความไว้วางใจในตลาดยังคงพัฒนาต่อไป
ถาม: ผู้ใช้ทั่วไปจะตัดสินคุณภาพของ rCB ได้อย่างไร?
พิจารณาตัวบ่งชี้หลัก 5 ประการ (ควรใช้การทดสอบจากบุคคลที่สาม):
- เถ้า (550°C): ≤10% (ยิ่งต่ำยิ่งดี)
- การสูญเสียจากการให้ความร้อน (950°C): ≤2%
- รวม 16 PAHs: ≤200 ppm (สำหรับการใช้งานเกรดยาง)
- การดูดซับ DBP: ≥90 ×10⁻⁵ m³/กก. (โครงสร้างยังคงอยู่)
- พื้นที่ผิว BET: ≥80 ตร.ม./ก. (≥100 ตร.ม./ก. สำหรับเกรดระดับไฮเอนด์)
คาร์บอนแบล็กไพโรไลซิส iกำลังพัฒนาอย่างรวดเร็วจาก “ขยะสู่มูลค่า” สู่วัสดุเสริมแรงประสิทธิภาพสูงที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม กุญแจสำคัญอยู่ที่เทคโนโลยีหลังการประมวลผลขั้นสูงและการปฏิบัติตามกฎระเบียบ ห้าปีข้างหน้าจะเป็นช่วงเวลาทองของการปรับโครงสร้างอุตสาหกรรมและการพัฒนาคุณภาพ
ขอบคุณที่อ่านนะคะ หวังว่าบทความของฉันจะเป็นประโยชน์นะคะ แสดงความคิดเห็นไว้ด้านล่างได้เลยค่ะ หรือหากมีข้อสงสัยเพิ่มเติม สามารถติดต่อตัวแทนฝ่ายบริการลูกค้าออนไลน์ของ Zelda ได้ค่ะ
— โพสต์โดย เอมิลี่ เฉิน