Karbon siyahı bazı ağır petrol ürünlerinin eksik yanması sonucu ortaya çıkan bir maddedir. İs karası veya karbon karası şeklinde de isimlendirilebilir.
Dünya genelinde, üretilen karbon karasının %95’i kauçuk sektöründe kullanılmaktadır. Kauçuk ve lastikte dolgu maddesi olarak kullanılır. Lastiğin ömrünü uzattığı için lastik üretiminde çok fazla kullanılmaktadır. Lastiğe gerçek direncini zaten karbon karası verir ve siyah olmalarının sebebi de yine karbon karasıdır. Kauçuk sanayi haricinde plastik, matbaa mürekkebi ve boyaların üretiminde renk pigmenti olarak kullanılır.
Üretim tekniğine bağlı olarak dört farklı karbon siyahı tanımlanır:
1. Fırın Siyahları (Furnare Black)
Dünyadaki karbon siyahlarının neredeyse tamamı bu şekilde üretilir. Hammadde olarak ağır aromatik yağlar kullanılır. Üretim fırınında, dikkatli bir şekilde kontrol edilen koşullar altında (öncelikle sıcaklık ve basınç) besleme stoğu yağını atomize etmek için kapalı bir reaktör kullanılırr. Birincil besleme stoğu, buharlaştığı ve daha sonra mikroskobik karbon partikülleri oluşturmak üzere buhar fazında pirolize olduğu bir sıcak gaz akımına (örneğin, doğal gaz veya yağ gibi ikincil bir besleme stoğunun yakılmasıyla elde edilir) verilir. Çoğu fırın reaktöründe reaksiyon hızı, buhar veya su spreyleri ile kontrol edilir. Üretilen karbon siyahı reaktörden geçirilir, soğutulur ve sürekli bir işlemde torba filtrelerde toplanır. Bir fırın reaktöründen çıkan artık gaz veya artık gaz, karbon monoksit ve hidrojen gibi çeşitli gazları içerir. Çoğu fırın siyahı tesisi, ısı, buhar veya elektrik enerjisi üretmek için bu artık gazın bir kısmını kullanır.
2. Termal siyah
Proses, hammadde malzemesi olarak öncelikle metan veya ağır aromatik yağlardan oluşan doğal gazı kullanır. İşlem, yaklaşık olarak her beş dakikada bir ön ısıtma ve karbon siyahı üretimi arasında değişen bir çift fırın kullanır. Doğal gaz, sıcak refrakter astarlı fırına enjekte edilir ve havanın yokluğunda, refrakter malzemeden gelen ısı, doğal gazı karbon siyahı ve hidrojene ayrıştırır. Aerosol malzeme akışı su spreyleri ile söndürülür ve bir torba evde süzülür. Çıkan karbon siyahı, safsızlıkları gidermek için daha fazla işlenebilir, peletlenebilir, elenebilir ve daha sonra sevkiyat için paketlenebilir. Hidrojen çıkış gazı, ikinci fırını önceden ısıtmak için havada yakılır.
3. Kanal Siyahları (Channel Black)
Doğal hidrokarbonların termal ayrışmasıyla üretilen siyah, amorf, karbon pigmentidir. Üç farklı tipi vardır (fırın, kanal ve lamba siyahı).
Ürün içinde çok çeşitli özellikler sağlayan, ayarlanabilir ve kontrol edilebilir bir işlemde eksik yanma ile bir fırında endüstriyel olarak üretilen bir karbon türüdür.
Kauçuk endüstrisinde çok önemli bir dolgu maddesi ve titanyum dioksitin yanında en önemli pigment olarak, matbaa mürekkepleri, tonerler, tek katlı çatı kaplama, mürekkepler, boyalar ve plastiklerde kullanılır.
4. Termal Siyahları (Thermal Black)
Termal siyah, en düşük yüzey ve yapı ile birlikte en büyük parçacık boyutuna sahip bir Gaz Siyahı türüdür. Doğal gazın termal siyahın hammaddesi olması nedeniyle, çok saf bir karbon siyahıdır.
Karbon siyahının en yaygın kullanımı (%70) otomobil lastiklerinde pigment ve güçlendirici faz olarak kullanılmasıdır. Karbon siyahı ayrıca ısıyı lastiğin sırt ve kemer bölgesinden uzaklaştırmaya yardımcı olarak termal hasarı azaltır ve lastik ömrünü uzatır.
5. Asetilen Siyahı
Asetilen siyahı bir tür karbon siyahıdır. Asetilen termal ayrıştırma işleminden elde edilir. Bu tip karbon siyahı yüksek oranda saflaştırılmıştır ve aynı zamanda son derece iletken bir malzemedir. Bu nedenle kuru pillerin, elektrik güç kablolarının, silikon ürünlerin vb. üretiminde çok önemlidir.
Asetilen siyahı ve karbon siyahı arasındaki temel fark, asetilen siyahının asetilenin termal ayrışmasından elde edilmesi, karbon siyahının ise ağır petrol bileşiklerinin eksik yanmasından üretilmesidir.
Karbon siyahı önemli bir adsorbe edici ajandır. Kısacası asetilen siyahı, üretim kaynağına bağlı olarak diğer karbon siyahı malzeme türlerinden farklılık gösteren bir karbon siyahı türüdür.
Feyza YALÇIN
Kimyager
KAYNAKÇA:
egep.meb.gov.tr
reade.com
differencebetween.com
