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回收炭黑的ASTM标准化工作进展
发布时间:2024/08/28    作者: 信息员    来源: 炭黑分会 订阅

ASTM 国际协会,其前身为美国材料试验协会,是全球公认的制订和提供自愿性共识标准的领导者。ASTM成立于1898年,为生产商、用户、消费者和其他利益相关者提供了一座透明地创建和更新标准的论坛。该协会目前已发布12,000多项标准,为全球各行各业提供支持,从而提高各行业的安全、质量和绩效。ASTM 标准用于研究、产品开发和质量保证,以改善公众健康和安全。

由皮特·泰尔·哈尔(Pieter Ter Haar)先生出任主席的ASTM D36回收炭黑(rCB)委员会成立于2017年,旨在制定回收炭黑及其相关过程的标准。其主要工作重点是通过制定自愿性共识标准,满足回收炭黑行业的质量和安全需求。

ASTM D36委员会下设4个技术小组开展各项业务活动,分别负责创建和修订测试方法、操作实践、技术术语和指导标准等。这些技术小组会通力合作,共同为回收炭黑行业制定全面的标准化体系。

ASTM D36委员会每年召开两次会议,分别在6月和12月各举行为期一天的技术会议。该委员会共有106名成员,每次技术会议大约有40名成员参加。D36委员会制定的各种标准均刊登在《ASTM 标准年鉴》中。

ASTM D36委员会的工作范围包括:加深对rCB特性的了解,推动研究以及制订各种测试方法、产品规格、品种分类和技术术语。rCB是废轮胎(ELT)和其他废橡胶制品经热化学分解而回收的材料。该D36委员会的各项活动与其他相关的ASTM委员会进行协调,以确保标准的全面性和一致性。

有关4个技术小组的组织结构、已批准的标准,以及正在进行的工作项目方面的信息,请参见该D36委员会提供的技术小组、标准和工作项目列表。ASTM D36委员会旨在加强行业对回收炭黑的理解和应用,确保高质量和安全标准。

回收炭黑的现有标准一览

ASTM D36回收炭黑委员会已认可了ASTM D24炭黑委员会的若干项现行标准,供回收炭黑行业使用。这些标准会一直沿用下去,直到rCB特定的统计数据表明有必要进行修改时为止。

ASTM D36委员会发现,传统的炭黑表征方法侧重于测定其结构水平和表面积的大小,而这两项测量结果无法有效地预测rCB在胶料中的性能。因此,不建议使用这些方法来评估rCB。不过,该D36委员会愿意接受可能改变这一结论的创新研究成果。

ASTM D8178是一项关键性标准,它区分出传统炭黑和rCB的相关术语,并概括了与 ASTM D3053标准所定义的炭黑之间存在的重大差异。该标准把“回收炭黑(rCB)”定义为废轮胎经热解而成的,不含金属和纤维并通过研磨加工的炭黑,它通常赋予橡胶半补强特性。术语“残炭(char)”特指有机化合物在碳化过程中形成的炭质残留物。

ASTM D8178标准还引用了与炭黑行业相关的现有的一些标准,这些标准得到了ASTM D36委员会的认可,并由D24委员会负责修订,可适用于回收炭黑行业。

ASTM D36 rCB委员会已认可的ASTM D24炭黑委员会制订和修订的炭黑现行标准
性能和范围          ASTM标准号码          测定的性能和目的
造粒性能               D1508     造粒炭黑细粉量
D1509     加热减量
D1511     造粒炭黑的粒子大小分布
D1513     造粒炭黑的倾注密度
D1937     造粒炭黑的抗结块强度
D5230     造粒炭黑单个粒子硬度的自动化测定
取样与统计学测试        D1799     包装运输的取样方法
                       D1700     散装运输的取样方法
                       D4122     工业参比炭黑的评估 (目前正在探讨之中)
                       D4821     试验方法的精度与偏差
                       D5817     大量造粒样品的粒子还原、混合与干燥
                       D6915     标准参比炭黑的评估 (目前正在探讨之中)
分析试验                 D1506     灰分的组成(目前正在探讨之中)
                           D1512     PH值
                           D1618     甲苯透光率
                           D1619     硫含量
                           D7771     3,4苯并芘(BaP)含量
橡胶试验                 D2663     在橡胶中的分散
                       D3191     在丁苯胶中的配方与评价方法
                       D3192     在天然胶中的配方与评价方法
其他试验                 D1514     筛余物
                       D3053     专用名词术语
                       D3843     在电子显微镜下的形态特征

ASTM D36委员会推进rCB标准的制订

ASTM D36委员会正在推进几项关键性测试方法的制订,旨在规范行业内的标准方法和操作实践。其中一项值得关注的提案,是豪尔赫·拉卡约(Jorge Lacayo)教授提出的“回收炭黑参比胶料的操作实践(WK90071)”。该方法旨在建立将回收炭黑用作参比胶料的新标准,从而提高回收炭黑与其他胶料之间比较的准确性。

此外,还推出了“回收炭黑储存期限指南(WK73460)”。该指南的重点是确定回收炭黑的保质期,以确保其安全、高效地进行国际运输。该方法旨在提高运输过程中的安全性标准。

此外,ASTM D36委员会正在更新其术语标准D8178-22,由乔·哈莱特(Joe Hallet)先生牵头修订。此次修订新添了“回收炭黑的粘合团聚体”术语的定义,以解决之前的定义存在的清晰度不够的问题,并提高行业内使用该术语的准确度。

ASTM D36 委员会的这些举措,强调了对提高回收炭黑产品质量、安全性和标准化的承诺,反映了为满足行业需求和推广最佳实践而做出坚持不懈的努力。

回收炭黑标准即将发生的一些变化

自2024年6月起,ASTM D8178-22标准进行修订,特别是第3.1节的内容会出现重大更新,增加了一条 “回收炭黑的粘合团聚体” 新术语,以明确它是影响回收炭黑 (rCB)应用性能的的一项关键性属性。选择采用“团聚体”一词,而不用“粒子大小”,是为了避免混淆,并更准确地描述这种rCB 中的化学或物理结合状态。

把“回收炭黑的粘合团聚体”术语定义为rCB的最小可分散单元,它通常是由多颗纠缠在一起的炭黑团聚体所组成,而且是含有无机杂质和有机杂质的混合物。所论述的这一定义突出表明,rCB的粘合团聚体是由炭黑、白炭黑和与炭质残留物结合的其他物质所组成,需要施加比传统的混炼过程更高的剪切力才能使其破坏。相比之下,在造粒过程中形成的较大丸状颗粒是由较弱的粘合力附聚在一起的,在混炼过程中更容易被破坏。

在相关标准的更新过程中,工作项目WK89350建议修订D8178-22标准,增添“炭质残留物”术语的定义。该术语是指橡胶制品在热解过程中,聚合物发生分解和焦化反应,形成的富含炭质的残渣。橡胶制品在热解过程中,其有机成分会发生热裂解,并主要以气态和油的形式回收下来。然而,一部分有机物也会在原地焦化,在反应器内填料表面上形成炭质残留物。这种残留物的数量与生产工艺密切相关,因此是影响rCB应用性能的关键因素。

此外,ASTM D8466 还概述了适用于rCB的炭黑的各种测试方法,这些方法对于终端应用和粉末/颗粒相关评估都至关重要。这些方法有助于评估 rCB 的性能和特点,确保其适用于特定的工业应用。

另一种重要的测试方法, ASTM D8474 涉及通过热重分析法 (TGA) 进行成分分析。该方法可全面评估 rCB 中的水分含量、挥发份含量、有机物含量和无机物总含量。这种分析方法对于评估rCB的特性和质量至关重要,有助于确定其品种等级并确保其符合所需的质量标准。这种热重分析法主要用于质量控制和科学研究。

最后,ASTM D8491 使用傅立叶变换流变学 (FTR)方法评估胶料的流变非线性。该方法对于预测材料性能、优化配方和提高橡胶工业的加工效率至关重要。这种测试方法使橡胶制品生产商能够设计出耐用的、富有弹性的制品,对配方进行微调,并在材料开发方面进行创新,最终提高橡胶制品的质量和效率。

即将发生的这些变化和测试方法,凸显了回收炭黑行业标准化的不断发展的,其目的是提高rCB的应用准确性、效率和质量。

ASTM D36委员会正在推进新标准的制订,如 WK90071,该标准规定了 rCB 的参比胶料;以及 WK73460,该标准为 rCB 的安全运输保质期提供指导。

ASTM D36 委员会在今年6月召开了回收炭黑会议

ASTM D36 委员会回收炭黑会议于 2024年6月12-13日在费城市中心万豪酒店举行。此次会议由 Pieter Ter Haar 先生主持,重点讨论了回收炭黑行业的技术进步与面临的挑战。主要讨论内容包括粒度测定方法、热重分析、rCB 的应用、热解油料(TPO)的测试方法、副产品、技术术语、生命周期评估指南、环境可持续性、rCB 取样和橡胶测试方法。会议还讨论了战略发展规划,以促进 rCB 行业内的创新与合作。