Karbon Siyahı Tayini Neden Önemlidir?

Karbon Siyahı Tayini Ne Demektir?

Bir hidrokarbon yakıtının 1320 ile 1540 ° C arasındaki bir sıcaklıkta sınırlı miktarda hava ile girdiği kimyasal reaksiyon sonucunda  Karbon  Siyahı pigmenti oluşur.  Karbon Siyahı geniş yüzey alanına sahiptir ve toz halinde bulunmaktadır. Bu pigment ürünlere katılarak ürünlerin fiziksel etkilere karşı dayanımının artması sağlanır. Özellikle siyah kauçuk materyalleri güçlendirmek için kullanılmaktadır.

Karbon Siyahı Testi Neden Yapılır? Miktarı ve Dağılımı Neden Ayrı Ayrı İncelenir?

Üretim yapılacak parçanın standartlara uygun olup olmadığını kontrol etmek için yapılır.

Karbon siyahı miktarı, numunelerin yüksek fiziksel dayanıma ve gelişmiş işlenebilme özelliklerine sahip olduğunu belirtir. Numunelerin fiziksel kuvvetlere karşı gösterdiği direnç malzeme kalitesi için önem arz etmektedir.

Karbon siyahı dağılımı ve tanecik büyüklüğü ise, numunenin viskozite, aşınma dayanımı ve sertlik oranını belirtir. Tanecik büyüklüğü arttıkça numunenin viskozitesi, aşınma dayanımı ve sertliği azalmaktadır.

Plastik hammaddelerin içerisinde bulunan karbon miktarının yüzdesel olarak tespit edilmesi amacıyla ilk aşamada “Pirolizi ” ;  ikinci aşamada ise “Kalsinasyonu” yapılır. Her aşamanın öncesi ve sonrasında yapılan kütle ölçümlerinin farklarından numunenin “Karbon Siyahı Yüzdesi” hesaplanır.

• Piroliz:  Inert gaz ortamında plastiğin uçurulması işlemine verilen isimdir.
• İnert Gaz: %99,9 saflıkta (en çok kullanılan) Azot gazının bu işlemde kullanılan ismidir.
• Kalsinasyon: Sıcaklıkla beraber hava ortamındaki oksijen ve karbonun tepkimeye girmesi ve karbonun uzaklaştırılması işlemine verilen isimdir.

Standartlar

Doğru sonuç almak istenildiğinde aşağıdaki şartlar göz ardı edilmeden uygulanmalıdır.

• Cihaza hassas davranılıp temiz tutulmalıdır.
• Testlere başlamadan azot ve hava girişi takılıp kontrol edilmelidir.
• Testin doğru sonuç verebilmesi adına test öncesinde test edilecek numunenin 24 saat boyunca desikatörde bekletilmesi gerekmektedir.
• Testin 1. Aşaması için girilmesi gereken sıcaklık için ISO 6964 standartlarına göre 550 °C (+-25 °C) olacak şekilde bir sıcaklık değeri girilmelidir ve bu aşama 40 dakika sürmelidir.
• Kullanılan Azot gazının saflığı %99.99 olmalıdır.
• Azot debisi 20 Litre/saat olmalıdır.
• İkinci aşama için 900 °C (+-50 °C) sıcaklık değeri girilmelidir ve bu aşama 10 dakika sürmelidir.

Eğer test kapalı ortamda yapılıyorsa fırın camı üzerinde bulunan gaz çıkış tapasından gelen hortum cihazın üzerindeki arıtma camlarına girmelidir. Bu arıtım kısmındaki saf su ve silika jel piroliz aşamasında ortaya çıkabilecek zararlı gazların önünde bulundurulmalıdır.

Karbon Siyahı Test Cihazı Hangi Sektörlerde Kullanılır?

• Plastik Hammadde Sektöründe,
• Plastik Boru Üretim ve İşleme Sektöründe,
• Geri Dönüşüm Tesislerinde,
• Kauçuk Ürün Üretimi Sektöründe Karbon Siyahı Tayini Cihazına ihtiyaç duyulmaktadır.

Karbon Siyahı Testi Hangi Numunelere Uygulanır?

• PE, PP, PVC, PB vb. borular ve bağlantı elemanlarına,
• Siyah plastiklere,
• Karbon siyahı katılmış tüm numunelere “Karbon Siyahı Tayini Testi” uygulanmalıdır.

Karbon Siyahı Testi Nasıl Yapılır?

1. Kullanılacak numune ve kroze desikatörde bekletilir.
2. Cihazın ayarlar kısmından testin aşamaları için gerekli sıcaklıklar cihaza girilir.
3. Kroze hassas terazide tartılır.
4. Numune krozeye yerleştirilip tartılır.
5. Kroze fırın içerisinde kalan partiküllerden etkilenmemesi için bir kayıkçıkla beraber fırının içine yavaşça yerleştirilir.
6. Azot gazının geldiği tapalar fırın camına takılır.
7. İlk ısıtma aşaması başlatılır.
8. İlk aşama bittikten ve fırın soğuduktan sonra kroze desikatöre yerleştirilir ve soğumaya bırakılır.
9. İlk aşamanın tartımı yapılır ve cihaza girilir.
10. Tartılan kroze tekrar fırına yerleştirilir ve tapalar takılmadan, ikinci aşama başlatılır.
11. İkinci aşama bittikten sonra kroze desikatöre yerleştirilir ve soğumaya bırakılır.
12. Son tartım yapılır ve cihaza girilir.

Karbon Siyahı ve Kül Miktarı için Formüller

Karbon siyahı ve kül miktarı aşağıdaki formüller ile hesaplanır:

• m₁ = Deney Numunesinin Kütlesi (g)
• m₂ = 550 °C Sıcaklıkta Pirolizden Sonra Deney Numunesi ve Kayıkçığın Toplam Kütlesi (g)
• m₃ = 900 °C Sıcaklıkta Kalsinasyondan Sonra Numune Kayıkçığının Kütlesi (Kül Kalıntısı ile Birlikte) (g)

• m = Numune Kayığının Kütlesi (g)
• m₁ = Deney Numunesinin Kütlesi (g)
• m₃ = 900 °C Sıcaklıkta Kalsinasyondan Sonra Numune Kayıkçığının Kütlesi (Kül Kalıntısı ile Birlikte) (g)

Test Sonuçları Nasıl Değerlendirilir?

Ölçülen karbon siyahı ve kül miktarı, test edilen malzemenin standartlarındaki değerleriyle uygunluğu kontrol edilir.