Røntgenstråling fra synkrotroner giver nyt syn på recovered carbon black
Recovered carbon black (rCB) fra end-of-life dæk repræsenterer både en udfordring og en mulighed i bestræbelserne på at fremme ressourceeffektiv udvikling. I et projekt støttet af MUDP har Teknologisk Institut anvendt avancerede synkrotronrøntgendiffraktionsmålinger på DanMAX beamline ved MAX-IV for at opnå en dybere forståelse af de krystallinske urenheder og sammensætningen af rCB. Denne indsigt er afgørende for at udvikle oprensningsprocesser, der sikrer høj kvalitet i de genanvendte materialer.
Har givet nye indsigter
Ved hjælp af avancerede analytiske metoder har Teknologisk Institut været i stand til at opnå ny indsigt, der potentielt kan være med til at forbedre oprensningsprocesserne og derigennem øge anvendeligheden af recovered carbon black.
– Som en del af dette MUDP-projekt har vi været i stand til at opnå en dybere forståelse af de strukturelle udfordringer i recovered carbon black. Dette har været afgørende for at kunne guide den videre udvikling af oprensningsprocesser, der sikrer højere kvalitet og større anvendelsespotentiale for rCB, udtaler Anders Bank Blichfeld, seniorspecialist på Teknologisk Institut.
Billeder af setup’et der er brugt til målingerne af prøverne. Til venstre ses prøven (tyndt glas-kapillarrør) der bliver bestrålet med røntgenstråler, der kommer fra røret til højre af billedet. Når røntgenstrålerne rammer prøven, bliver de spredt og herefter målt af detektoren (orange kasse på billedet til højre).
Forbedret anvendelighed
Analyserne har ikke kun afsløret de krystallinske urenheder, men også kortlagt fordelingen af forskellige typer carbon black i rCB. Ved at fratrække alt røntgenspredning der ikke kommer fra prøven, kan man ved at først måle nogle standard carbon black typer (N375, N550, N660) finde den gennemsnitlige størrelsesfordeling i en recovered carbon black-prøve ved at lave en lineærkombination af standarderne. Denne detaljerede karakterisering er et nøgleelement i at optimere oprensnings- og opgraderingsprocesserne, hvilket forbedrer materialets anvendelighed i en bred vifte af industrielle applikationer.
Øverst ses data for målingerne der angiver de krystallinske urenheder, samt det diffuse signal fra carbon black. Nederst ses signalet fra carbon black, som er fremkommet ved at anvende avanceret dataanalyse og tage højde for bl.a. kapillærrøret og krystallinske urenheder.
Fakta om carbon blackCarbon black (også kaldet kønrøg på dansk) er inddelt i typer efter den gennemsnitlige størrelsesfordeling, hvor man angiver dette ved at snakke om familier af typer, hvor de mindste partikler er N100-familien og de største er N900-familien. Indenfor gummiindustrien bruges alle typer, men med forskellige formål. De mindste partikler giver i hovedtræk de mest forstærkende effekter. I bildæk er det typisk en blanding af flere typer carbon black, alt afhængig om gummiet er til slidbanen eller støttevægge. I klassisk pulverrøntgendiffraktion ses der på positionen af de skarpe toppe, samt hvilket mønstre der er i diffraktogrammet, da dette er relateret til atomernes placering i krystalstrukturen. Udover placeringerne af atomerne kan man også ved mere avanceret analyse sige noget om størrelsen af partikler ved at kigge på bredden af toppene, generelt jo bredere jo mindre partikler. En af fordelene ved at bruge synktronrøntgenstråling er at den forbredning der kommer fra instrumentet er meget mindre end den man ser ved brug af laboratoriekilder. |
Om projektet
Synkrotronmålingen er en del af projektet ”Development of environmental technologies for circular recycling of carbon black from tire pyrolysis”, der er støttet af Miljøteknologisk Udviklings- og Demonstrationsprogram (MUDP) under Miljø- og Ligestillingsministeriet. Porijektet er et samarbejde mellem Teknologisk Institut, der udvikler oprensnings- og upcycling-metoder til carbon black, canadiske Environmental Waste International, den danske gummiproducent Kiso A/S, den finske dækproducent Nokian Tyres og danske WindSpace Group, der er leder af projektet.
Kontakt os
Hvis du som virksomhed ønsker at forstå, hvordan forskellige komponenter interagerer, hvordan kemiske forbindelser er struktureret, eller hvordan grundstoffer og molekyler er fordelt i dine produkter, er du velkommen til at kontakte os for at høre mere om, hvordan avanceret karakterisering kan give unikke indsigter.