Karbon Siyah

Karbon Siyah

Begüm Öztürk / Satış Sorumlusu - Üçgen Pigmentler ve Polimer Katkıları Tic. ve San. A.Ş.

Karbon Siyah Nedir?

Karbon siyah, karbonlu maddelerin (özellikle petrol) eksik yanmasından oluşan ince tozdur. Toz veya boncuk formda saf siyahtır. Üretim metodları ve ham maddelerin değişimiyle, renk gücü, inceliği ve ağırlığı çeşitlilik gösterir. Karbon siyah, suda, asit ve alkalide çözünmez fakat havadaki CO2 ile yanabilir. Karbon siyah çok az miktarda hidrojen, oksijen, sülfür, kül ve su içerirken, temel elementi karbondur.

 

Pigment Karbon Siyahın Teknik Uygulamaları (Proses Metodları)

Genel olarak konuşulursa, "Pigment Karbon Siyah”ın proses metodları Fırın, Temas (Kanal içerisinde ve Kanal olmadan Gaz ile) ve Termal Ayrışma’dır. Şu an en önemli ve geleneksel uygulamalar olan fırın metod ve gaz metod yaygın olarak kullanılmaktadır. Fırın proses için, hava geçirmez fırında, sıvı hidrokarbon (kömür katranı), yüksek sıcaklıkta ayrıştırılan, oksijenlenen ve yanmakta olan doğal gaz ve sıcak hava içine nozüllerden geçirilerek püskürtülür. Alev söndürmeyi ayarlayarak, pigment karbon siyah performansını kontrol edebiliriz. Daha sonra, pigment karbon siyah ürünleri, filtreleme sistemiyle söndürülmüş gaz buharından ayrılır. Fırın metodun karakteristiği, geniş bir hammadde seçim aralığına sahip olması ve farklı performanslara sahip pigment karbon siyah elde edilmesidir. Verim açısından, Fırın metod, hala pigment karbon siyahın en önemli üretim metodudur. Gaz metod, ayrıca kanalsız metod olarak adlandırılır, kanal metoddan geliştirilmiş bir prosestir. Kanal yönteminde, gazlaştırma hücresindeki gazlaştırmadan sonra, katı hidrokarbonlar (ham antrasit) veya sıvı hidrokarbonlar (antarasit yağı), yanıcı gazlarla (genellikle doğal gaz, bazen kok gazı ve su gazı) karıştırılır. Hammaddeler, reaksiyon cihazının iç çeperinde yer alan geçişler aracılığıyla ısıtma odasına yönlendirilir, alev püskürtme ile yüksek sıcaklık altında yakılır, cihaz duvarının soğutma tarafında soğutulur ve sonra toplanır. Çelik kanal olmadan ısıtma odasında soğutma işlemine gaz metod denir. Karbon siyahlar, gelişmiş yöntem altında, nispeten daha düşük verimle, daha küçük partikül boyutlu ve fırın prosesten daha iyi siyahlık ve boyama gücü performansıyla elde edilirler.

 

Ortalama Orijinal Partikül Boyutu

Orijinal partikül boyutu, üretimin teknik olarak ustalıkla yapılmasına bağlıdır. Fırın metodu ile üretilen karbon siyahı için, partikül boyutu 10 nm’den 80 nm’ye kadar değişir. Genel olarak konuşulursa; ortalama boyut ve orijinal partiküllerin dağılımı; özellikle siyahlığı ve boyama gücü gibi karbon siyahının performansını temel olarak belirler. Partikül boyutu, elektron mikroskobu ile bulunan belirli sayıda orijinal partiküllerin aritmetik olarak ortalama çapıdır.

Tüm sonuçlar standart ASTM D-3849’a göre değerlendirilir.


 

Yapısı (DBP Yağ Absorpsiyonu)

Pigment karbon siyahının orijinal partikülü tek başına bulunmamaktadır. Partiküller fiziksel proses ile küme ve aglomerat oluştururlar. Fırın prosesi ile oluşmuş karbon siyahlarının konglomerat boyutu teknik uygulamayı değiştirerek ayarlanabilirken, gaz proses ile üretilen siyahlar kontrol edilemez. Karbon siyahının orijinal partiküllerinin konglomerasyonu "yapı” olarak adlandırılır. Yüksek konglomerasyona sahip karbon siyah "yüksek yapı” olarak adlandırılırken düşük konglomerasyona sahip karbon siyah "düşük yapı” olarak adlandırılır. Pigment karbon siyahının aglomeratlarının yapısı düzensiz cips yapısındadır. Yapı, DBP (DiButyl Phthalate) absorpsiyonu ile ölçülebilir. Genellikle; bizim tecrübelerimize göre, düşük yapının DBP absorpsiyonu her 100 gr karbon siyahında 70 ml den daha az olmalıdır. Fakat; yüksek yapılı pigment karbon siyahı için DBP absorpsiyonu her 100 gr. karbon siyahı için 110 ml.’den fazla olmalıdır. Orta yapılı karbon siyahı DBP absorpsiyonu yönünden yukarıdakilerin arasın- dadır. Uygulama sırasında, pigment karbon siyahının performansı üzerinde önemli etki sağlayan yapıdır. Pigment karbon siyahlarının DBP absorpsiyonunun sonuçları

ASTM D-2414 veya GB/T 10722-2003 test standardına göre değerlendirilir.


 

Boyama Gücü

Boyama gücü yüzde olarak gösterilen renk şiddetinin performansı demektir. Boyama gücü, endüstri standardı referans alınarak; karbon siyahı, titanyum dioksit (veya diğer beyaz pigment; çinko oksit gibi) ve keten tohumu yağının karışımı olan gri pastanın yansıma oranı ile ölçülür. Tüm sonuçlar; standart ASTM D-3849 veya GB/T 7046- 2003’e göre değerlendirilir.


Yüzey Alanı (İyot Absorpsiyonu )

Karbon siyahının yüzey alanı, kütle birimi başına karbon siyah partiküllerinin toplam yüzey alanını, m2/g birimiyle gösterir. Yüzey alanı, partikül ölçüsüne benzer şekilde karbon siyahının performans özelliklerini gösterir. Yüzey alanı ve partikül ölçüsü birbirinin tersidir, küçük partikül ölçüsü olan büyük yüzey alanına sahiptir ve tam tersi geçerlidir. Karbon siyah partikülünün küresel olduğunu kabul edersek, partikül ölçüsünü biliyorsak, spesifik yüzey alanını hesaplayabiliriz. Kauçuk karbon siyahın yüzey alanı genelde pürüzsüz ve deliksizdir. Intermadiate SAF ve Süper Aşındırma Fırın karbon siyah, nispeten küçük partikül ölçülüdür ve yüzeyinde bazı küçük delikler vardır. Pigment karbon siyahın yüzey alanı, yüzeyde oksitlenmeyle sonuçlanan farklı proses metodları nedeniyle aynı partikül ölçüsündeki kauçuk karbon siyahtan daha büyüktür. Karbon siyahın yüzey alanı; dış spesifik yüzey alanı (pürüzsüz spesifik yüzey alanı), iç spesifik yüzey alanı (iç gözenek spesifik yüzey alanı) ve toplam spesifik yüzey alanını kapsar. Toplam spesifik yüzey alanı, dış ve iç spesifik yüzey alanı birlikte toplanarak hesaplanır. Spesifik yüzey alanını ölçmek için çok çeşitli yöntemler vardır: en yaygın kullanılanlar; BET nitrojen adsorpsiyon yöntemi, iyot adsorpsiyon yöntemi, CTAB adsorpsiyon yöntemi (büyük molekül adsorpsiyon yöntemi), "t” değeri yöntemi ve elektron mikroskobu gibi yöntemlerdir.

ASTM D-1510 & GB / T 10722-2003 standartlarına göre, yüzey alanı iyot adsorpsiyon yöntemiyle değerlendirilir.


 

pH Değeri

pH değeri yüzey kimyasal fonksiyonel grubunun miktarına bağlıdır. Fırın proses pigment karbon siyahının yüzeyi daha düşük organik fonksiyonel gruba ve çok az suda çözünen tuza sahiptir. Bu da çoğunlukla karbon siyahının nötr veya alkali pH değerine sahip olmasını sağlar. Viskoziteyi, stabiliteyi ve akışkanlığı geliştirmek için, bazı tip pigment karbon siyahlar organik fonksiyonel grup miktarı yüzey işlem ile artırılır. Böylece; bu tip pigmentlerin PH değeri asidik olur. pH değeri standart ASTM D-1512 & GB/T7045-2003’e göre değerlendirilir. Karbon siyah pigmentin partikül ölçüsü ve yapısının, pigmentin özelliklerine etkileri Şekil 4’te gösterilmektedir.






Kaydet