Karbon Siyahı

Karbon siyahı, kontrollü koşullar altında gaz veya sıvı hidrokarbonların tamamlanmamış yanması veya 1320 ila 1540 ° C arasındaki sıcaklıklarda termal bozunmasıyla üretilen koloidal parçacıklar biçimindeki Karbon neredeyse saf element karbondur. Fiziksel görünümü siyah, ince bölünmüş bir pelet veya toz görünümündedir. 

KARBON SİYAHI  – TOZ VE GRANÜL

Karbon siyahı üretim şekillerine göre, termal siyahı, fırın siyahı, kanal (baca siyahı), asetilen siyahı olmak üzere 4 gruba ayrılır.

Üretim metodu ve kullanılan  malzeme ortaya çıkan karbon siyahı yapısına ( partikül boyutu, agrega ve aglomera uzunlukları ) etki etmektedir. Bu nedenle, karbon siyahları üretildikleri yönteme ve sonuç olarak sahip oldukları özelliklere göre adlandırılmaktadır.

Karbon siyahı, üretim metoduna bağlı olarak, farklı Karbon Partikül Boyutlarına, Agrega Boyutuna ve Aglomera Boyutuna sahip olabilmektedir. Bu 3 boyut karbon siyahın ana özellik karakteristiklerini belirlemektedir. Karbon partikül boyutları 10 nm’ den 500 nm’ ye kadar olabilmektedir.

Karbon tanecikleri bir araya gelerek karbon zincir yapısını (Agrega) oluşturur. Agrega’ lar da Van der Walls bağlarıyla bir araya gelerek Aglomeraları oluşturmaktadır.  

Bir karbon siyahının boyama gücü, renk tonu, ultraviyole dayanımı, dispersiyon kabiliyeti ve bunun gibi önemli özellikleri yukarıda verilen 3 boyuta ( Partikül, Agrega ve Aglomera Boyutları ) bağlıdır.

Örneğin, ortalama karbon partikül boyutu küçüldükçe, karbon siyahının UV Koruma kabiliyeti artmaktadır.

Örneğin, düşük yapılı zincire sahip karbon siyahlar, yüksek yapılı ( high structure) karbon siyahlara göre daha zor ürün içerisinde dağılmaktadır.

Karbon partikül boyutu karbon siyahının karakteristik özelliklerine önemli etkide bulunmaktadır. Dolayısıyla, bir karbon siyahından bahsederken en önemli parametre karbon partikül boyutu denilebilir. Partiküllerin bir araya gelerek oluşturduğu agrega boyutu da bir diğer önemli parametrelerden biridir.  

Karbon siyahı ağırlıklı olarak lastik  ve kauçuk sektörlerinde dolgu malzemesi veya pigment olarak kullanılır. Lastik endüstrisinde kauçuğu güçlendirmek için kullanılmaktadır. Dolgu malzemesi olarak kullanılan karbon siyahı, tekerde malzemenin güçlendirilmesi, aşınma dayanımı ve yolda sürtünmeden kaynaklanan ısının tutulması amaçlı kullanılır. Böylelikle tekerin ömrünün uzun tutulması sağlanır.

Karbon Siyahı aynı zamanda iyi bir iletkendir. Statik elektriklenmenin istenilmediği, araba benzin kapağı veya yakıt boruları gibi ürünlerde tercih edilir.

Karbon siyahı plastik sektöründe de ağırlıklı olarak kullanılmaktadır. Karbon siyahı, plastik ürünlerde siyah boyama amaçlı tercih edilebilmektedir. Karbon siyahı çeşidine göre farklı tonlarda ürüne siyah renk verebilmektedir.

Karbon siyahı, plastik ürünlerde, teker yapısında olduğu gibi, ürüne mukavemet açısından güçlendirici dolgu (filler) olarak katılmaktadır. Renk dışında, karbon siyahın plastik sektöründe kullanılmasının en önemli amaçlarından bir diğeri de karbon siyahın  iyi bir “UV Absorber” olmasıdır. Bilindiği üzere plastik ürünler güneş ışınlarına maruz kaldıklarında, plastik yapısında bağlarda olan hasarlar nedeniyle hem renk solması hem de mukavemet açısından ürünün bozulması (photo degradation) ortaya çıkmaktadır. Bu bakımdan, ürünün içerisinde muhtemel bulunan karbon siyahı tanecikleri, güneşten gelen UV ışınları tutarak (absorbe ederek), ışınların plastiğin yapısını bozmasının önüne geçilmektedir.

Karbon siyahın UV koruması plastik sektörü için çok önemli kullanım amaçlarından biridir. Burada dikkat edilmesi gereken nokta, farklı karbon siyahları çeşitlerinin farklı UV Koruma özelliklerinin bulunmasıdır. Bu konuda en önemli parametrelerden biri, karbon partikül boyutudur. Ortalama karbon partikül boyutu küçüldükçe, karbon siyahın UV Koruma kabiliyeti artmaktadır.

Karbon siyahı, yapısına ve tanecik büyüklüğüne göre iki türe ayrılır.

a) Sert türler (Hard Black)
HAF (High Abrasion Furnace)
• ISAF (Intermediate Super Abrasion Furnace)

b) Yumuşak Türler (Soft Black)
FEF (Fast Extrusion Furnace)
• GPF (General Purpose Furnace)

Türlere Göre Genel Özellikler

Türlere Göre Kullanım Alanları :

a) Sert türler (Hard Black)

HAF – Kablo, konveyör bandı, ayakkabı tabanı ve kaliteli kauçuk eşya yapımında, tekerlek lastiğinin sırt kısmının yapımında kullanılır.
ISAF – Kauçuk eşya, ağır yol şartlarında kullanılan lastikler ve lastiğin yolla temas eden sırt kısmının yapımında  kullanılır.    

b) Yumuşak Türler (Soft Black)

FEF – Ekstrüzyonla elde edilen kauçuk eşya, iç lastik, kablo döşeme ve tekerlek lastiği gövdesi yapımında kullanılır.
GPF – Kauçuk eşya, bisiklet iç ve dış lastiği ve özellikle otomobil lastiği gövdesinin yapımında kullanılır.

KARBON SİYAHI – MASTERBATCH

Masterbatch, belli bir polimer taşıyıcı (PE, PP, ABS, vb. ) ile istenilen oranda pigmentin veya pigment karışımının extrüder makinalarında birbirlerinin homojen şekilde karıştırılarak üretilen granül şeklindeki katkılardır.

Masterbatch hammadde ile belli yüzdelerde ( %1 – %5) karıştırarak üretimde istenilen renkte veya özelliklerde ürün elde edilmektedir.

Siyah masterbatch kullanım alanı olarak birçok sektöre hitap etmektedir. Otomotiv sektöründen ambalaj sektörüne ve özellikle boru sektöründe ağırlıklı olarak kullanılmaktadır. Siyah masterbatch ürünü hem boyama hem de UV koruma amaçlı kullanılmaktadır.

Karbon Siyahı ortalama partikül çapları küçüldükçe, masterbatch’ a yüklenilebilecek karbon siyahı oranı düşmektedir. Yani N770 karbon ile %50 lik masterbatch çekilebilirken, daha ince yapılı olan N330 karbon ile %40 lık masterbatch çekilebilmektedir. Bundan daha fazla olan yüklemelerde dispersiyon, karbon dağılımı açısından problemler oluşabilmektedir.

Siyah Masterbatch’ da önemli olan özellikler aşağıdaki gibidir:

• Siyah Masterbatch da kullanılan Karbon Siyahı türü ( N330, N550, N770, P Type vb.)
• Karbon Siyahı Oranı ( %20, %30, %50 , vb .)
• Taşıyıcı Polimerin türü ( Pe, PP, ABS, vb. )
• MFI değeri
• Filtre Basıncı Değeri
• Boyama Gücü ve Renk tonu
• Kalsit Dolgu Oranı