Hiç düşündünüz mü, bir otomobil lastiği neden her zaman siyahtır? Estetik bir tercih mi? Kesinlikle hayır. Saf kauçuk aslında süt beyazı veya bej rengindedir ve kendi başına bir arabanın ağırlığını taşıyacak kadar güçlü değildir. Eğer lastikler saf kauçuktan yapılsaydı, birkaç yüz kilometre içinde parçalanırlardı. Lastiği 50.000 kilometre boyunca yolda tutan, ona o karakteristik siyah rengini ve inanılmaz dayanıklılığını veren malzeme Karbon Siyahı (Carbon Black)'dır.
Bu yazımızda, kauçuk endüstrisinin belkemiği olan bu mucizevi tozun işlevlerini ve doğru kullanım tekniklerini inceliyoruz.
Karbon siyahı, ağır petrol ürünlerinin veya doğal gazın kontrollü bir ortamda, eksik yanması (kısmi yanma) sonucu elde edilen, %97'den fazlası elementel karbondan oluşan çok ince bir tozdur. Halk arasında bilinen soba isi ile karıştırılmamalıdır; karbon siyahı, mühendislik harikası bir nano-malzemedir. Parçacık boyutları ve yapıları (structure) laboratuvar ortamında hassas bir şekilde ayarlanır.
Karbon siyahı, kauçuk hamuruna (compound) sadece hacim kazandırmak için katılmaz. İşte asıl görevleri:
Güçlendirme (Reinforcement): En kritik işlevidir. Karbon siyahı partikülleri, kauçuk polimer zincirleri ile fiziksel ve kimyasal bağlar kurar. Bu sayede kauçuğun çekme dayanımını (tensile strength), yırtılma direncini ve modülünü (sertliğini) artırır.
Aşınma Direnci (Abrasion Resistance): Lastiklerin asfalt sürtünmesine karşı erimemesini sağlar. Karbon siyahı partikülleri ne kadar küçükse (yüzey alanı ne kadar büyükse), aşınma direnci o kadar artar.
Isı İletkenliği: Kauçuğun içinde oluşan ısıyı (histerezis) dışarı atarak lastiğin içeriden yanmasını önler.
UV Koruması: Güneşin zararlı ultraviyole ışınlarını emerek kauçuğun çatlamasını ve ömrünü tamamlamasını engeller.
Kauçuk üreticileri için doğru karbonu seçmek hayati önem taşır. Sektörde "N" Serisi (Normal Curing) ASTM kodları kullanılır:
Sert Karbonlar (Hard Blacks):
N110 - N220 - N330: Parçacık boyutları çok küçüktür. Maksimum aşınma direnci ve çekme dayanımı sağlarlar.
Kullanım: Kamyon ve binek araç lastiklerinin sırt kısımları (yere değen kısım).
Yumuşak Karbonlar (Soft Blacks):
N550 - N660 - N770: Parçacık boyutları daha büyüktür. Daha kolay işlenebilirlik (extrusion) ve elastikiyet sağlarlar ancak aşınma dirençleri daha düşüktür.
Kullanım: Lastik yanakları, motor takozları, hortumlar, kapı fitilleri.
Dünyanın en kaliteli karbon siyahını da kullansanız, eğer kauçuk hamuru içinde homojen bir şekilde dağıtamıyorsanız (kötü dispersiyon), sonuç hüsran olacaktır.
Topaklanma Sorunu: Karbon siyahı topakları, bitmiş üründe zayıf noktalar oluşturur ve erken kırılmalara yol açar.
Viskozite Dengesi: Yüksek yapılı karbonlar (High Structure), karışımın viskozitesini (kıvamını) artırır, bu da makinelerin daha fazla enerji harcamasına neden olur.
Otomotiv Lastikleri: Tüketilen karbon siyahının yaklaşık %70'i buraya gider.
Teknik Kauçuk Parçalar: Sızdırmazlık contaları (o-ring), körükler, titreşim sönümleyiciler.
Hortumlar ve Kayışlar: Yüksek basınca ve sürtünmeye dayanıklı hidrolik hortumlar ve konveyör bantları.
Ayakkabı Tabanları: Aşınmaya dayanıklı siyah tabanlar.
Karbon siyahı, kauçuk endüstrisi için "siyah altın" değerindedir. Doğru N-serisi seçimi ve başarılı bir karışım reçetesi (formülasyon), sıradan bir kauçuk parçasını, tonlarca yüke ve yıllarca süren zorlu koşullara dayanabilen bir mühendislik ürününe dönüştürür.
