Aplicación de negro de humo recuperado

como sustituto de negro de humo virgen en formulaciones con cauchos NBR - Parte 1

Columnista Invitado

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Introducci N

En los últimos años, el reciclaje de neumáticos se ha convertido en un tema prioritario. Una manera de recuperar parte de los componentes del neumático es mediante pirólisis, de la cual se obtiene, entre otros subproductos, un residuo sólido conocido como negro de humo recuperado [5].

Desafortunadamente, el negro de humo recuperado (o rCB por sus siglas en inglés) no es comparable al negro de humo en cuanto a prestaciones mecánicas, incluso cuando el tamaño de partícula y el de estructura son similares [2, 8]. Esto hace que el rCB proveniente de la pirolisis de neumáticos no sea capaz de sustituir el negro de humo convencional en formulaciones para neumáticos y, por consiguiente, no permita cerrar el ciclo de reciclaje del negro de humo [6]. Sin embargo, esto no significa que el rCB no pueda ser usado en otros elastómeros para otras aplicaciones de manera satisfactoria [7].

Otros factores que juegan un gran papel en las prestaciones del rCB son la pureza (% de ceniza), la limpieza (% de volátiles), la cantidad de residuos carbonáceos, la química superficial y la distribución del tamaño de los agregados [1, 2, 8]. La limpieza se define por la cantidad de residuos volátiles presentes en el negro de humo, de los cuales algunos pueden ser hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH). Como puede verse en el gráfico 1, algunos de los rCB en el mercado ofrecen unas concentraciones de PAH mucho más bajas que algunos grados convencionales de negro de humo [1]. Cierto es que se pueden adquirir grados de negro de humo estándar con bajo contenido en PAH, pero poseen un precio superior al rCB por tonelada.

Además, gobiernos como el de Alemania o EE.UU. están imponiendo medidas para restringir el contenido de PAH que puede estar presente en las formulaciones de caucho para aplicaciones en el sector alimentario, agrario y usos en contacto directo con la piel [3].

Los bajos valores de PAH obtenidos en los rCB son los que motivaron este trabajo. El objetivo de este estudio es determinar el posible uso de negro de humo recuperado (rCB) para formulaciones de caucho acrilonitrilo butadieno (NBR) como sustituto parcial de negro de humo virgen, dado que este caucho es ampliamente usado en aplicaciones en la industria alimentaria.

Materiales Y Procedimiento

Dos muestras de negros de humo fueron estudiadas: N660 y rCB comercial. Las propiedades coloidales de ambas muestras pueden verse en la tabla 1

• Formulación y mezclado: seis mezclas fueron realizadas, variando la proporción de N660 - rCB progresivamente remplazando uno por el otro. Las formulaciones completas pueden encontrase en la tabla 3. Los compuestos se formularon en un mezclador HAAKE Rheomix OS/3000 de 379 cm³ de capacidad con rotores tipo “Banbury” programado a 40 °C y 60 rpm, siguiendo el ciclo de mezclado indicado en la tabla 4. El factor de llenado empleado fue del 70 %.

• Condiciones de vulcanizado: planchas de 250 mm x 250 mm x 2 mm fueron vulcanizadas a 180 °C durante 2.5 minutos.

• Reometría: fue realizada a 180 °C durante 10 minutos, bajo la norma ASTM D5289.

• Análisis de dispersión: secciones de caucho vulcanizado fueron preparadas usando cuchillas nuevas y se obtuvieron imágenes usando un microscopio óptico con una magnificación 5x. Mapas 3D de la superficie (magnificación 250x) fueron generados usando un microscopio electrónico de barrido (en inglés, Scanning Electron Macroscope SEM) Hitachi TM3030.