The Potential Energy Recovery and Thermal Degradation of Used Tire Using TGA

열분석법을 이용한 사용후 타이어의 열적 특성과 포텐셜 에너지의 회수

The thermal degradation kinetics of SBR and tire were studied using a conventional thermogravimetric analysis in the stream nitrogen at a heating rate of 5, 10, 15, $20^{\circ}C/min$, respectively. Thermogravimetric curves and their derivatives were analyzed using various analytical methods to determine the kinetic parameters. The degradation of the SBR and tire was found to be a complex process which has multi-stages. The Friedman method gave average activation energies for the SBR and tire of 247.53kJ/mol and 230.00kJ/mol, respectively. Mean-while, the Ozawa method Eave 254.80kJ/mol and 215.76kJ/mol. It would appear that either. Friedman's differential method or Ozawa's integral method provided satisfactory mathematical approaches to determine the kinetic parameters for the degradation of the SBR and tire. Approximately 86% and 55% of oil products were obtained at a final temperature of $700^{\circ}C$ and a heating rate of $20^{\circ}C/min$ for the SBR and tire respectively.

SBR과 타이어의 속도론적 해석을 수행하기 위하여 질소기류 상태에서 각각 5, 10, 15, $20^{\circ}C/min$으로 열분석을 수행하여 Kissinger, Friedman, Ozawa 방법에 의해 활성화 에너지와 반응차수를 계산하였다. Friedman 방법에 의해 산출된 활성화 에너지는 SBR은 247.53kJ/mol, 타이어는 230.00kJ/mol이었으며, Ozawa 방법에 의한 활성화 에너지는 SBR이 254.80kJ/mol, 타이어가 215.76kJ/mol로 나타났다. 열분석을 수행한 결과 미분법인 Friedman 방법과 적분법인 Ozawa 방법이 SBR과 타이어의 속도론적 해석에 더 적합한 것으로 나타났다. 열분해 공정을 이용하여 SBR과 타이어를 분해한 결과 온도가 증가함에 따라 액상 생성물의 수율이 전반적으로 증가하는 경향을 보였으며, 가열속도가 $20^{\circ}C/min$일 때 SBR의 경우 $700^{\circ}C$에서 액상 생성물의 수율이 86%로 최대 값을 보였으며, 타이어의 경우 $700^{\circ}C$에서 액상 생성물의 수율이 55%로 최대값을 보였다. 이로부터 SBR과 타이어 분해공정에서 열분해 온도와 가열속도가 중요한 변수로 작용함을 알 수 있으며, 본 연구에서는 $70^{\circ}C$, $20^{\circ}C/min$을 최적분해 조건으로 제시할 수 있다.