ผงคาร์บอนดำสีขาวเป็นสารเติมแต่งอนินทรีย์สีขาวที่มีคุณสมบัติเสริมแรงบางประการ ซึ่งสามารถใช้แทนผงคาร์บอนดำเพื่อเสริมแรงวัสดุยางในกระบวนการผลิตผลิตภัณฑ์ยาง โดยเฉพาะอย่างยิ่งผลิตภัณฑ์ยางสีขาว สีอ่อน หรือสีต่างๆ การใช้ผงคาร์บอนดำสีขาวในการผลิตยางรถยนต์ออฟโรด ยางวิศวกรรม ยางเรเดียล ฯลฯ มีผลในการปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของยางรถยนต์และเพิ่มระยะทางการใช้งานของยาง ดังนั้น หน้าที่เฉพาะของผงคาร์บอนดำสีขาวในยางรถยนต์คืออะไร และควรคำนึงถึงอะไรบ้างเมื่อใช้ผงคาร์บอนดำสีขาวในการผลิตยาง?
1. บทบาทของคาร์บอนแบล็กสีขาวในยางรถยนต์
การเติมผงคาร์บอนแบล็กสีขาวลงในกระบวนการผลิตยางรถยนต์สามารถลดแรงต้านการหมุนของยาง ลดการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง และปรับปรุงความต้านทานการลื่นไถลและประสิทธิภาพด้านความปลอดภัยของยางได้อย่างมีนัยสำคัญ งานวิจัยแสดงให้เห็นว่าการแทนที่ผงคาร์บอนแบล็กด้วยผงคาร์บอนแบล็กสีขาวสามารถลดผลกระทบของเพน (Paine effect) ของวัสดุยางได้อย่างมีประสิทธิภาพ รวมถึงค่าแทนเจนต์มุมการสูญเสีย tan ที่อุณหภูมิสูง δ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงแรงต้านการหมุนของยาง การใช้ส่วนผสมของผงคาร์บอนแบล็กสีขาวทั้งหมดในดอกยางสามารถลดแรงต้านการหมุนได้ 20% และประสิทธิภาพการลื่นไถลของยางได้ประมาณ 50% ซึ่งจะช่วยประหยัดเชื้อเพลิงได้มากกว่า 3%
หลังจากเติมผงคาร์บอนดำสีขาวลงในสูตรดอกยางแล้ว คุณสมบัติต่างๆ ของยางก็ได้รับการปรับปรุงอย่างเห็นได้ชัด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านความสมดุลระหว่างความทนทานต่อการสึกหรอ การยึดเกาะบนพื้นเปียก และแรงต้านการหมุนของยาง
2. การใช้ผงคาร์บอนดำสีขาวในยางรถยนต์ไม่เพียงพอ
เมื่อใช้ผงคาร์บอนดำสีขาวในการเสริมแรงยางรถยนต์ เนื่องจากมีพื้นที่ผิวสัมผัสน้อย ทำให้การยึดเกาะกับยางไม่ดี เกิดการจับตัวเป็นก้อนได้ง่าย ไม่เอื้อต่อการกระจายตัวระหว่างการผสม ในระหว่างกระบวนการวัลคาไนเซชัน จะเกิดผลของการวัลคาไนเซชันที่ล่าช้า ซึ่งสามารถทำปฏิกิริยากับส่วนประกอบอื่นๆ ได้ง่าย นอกจากนี้ ผงคาร์บอนดำสีขาวยังดูดซับสารประสานอื่นๆ ได้ง่าย ซึ่งไม่เอื้อต่อการกระจายตัว เกิดการสูญเสียน้ำและเกิดกลุ่มซิลิคอนออกไซด์ได้ง่าย ซึ่งไม่เอื้อต่อการยึดเกาะ และโครงสร้างที่แข็งตัวขึ้นทำให้ความหนืดเพิ่มขึ้นระหว่างการเก็บรักษา ดังนั้น ผู้ผลิตยางรถยนต์จึงควรใช้มาตรการบางอย่างเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้งานของผงคาร์บอนดำสีขาว
3. วิธีการปรับปรุงประสิทธิภาพของการเติมผงคาร์บอนดำลงในยางรถยนต์
ในกระบวนการผลิตจริง การใช้สารปรับแต่งสามารถปรับผลการเติมผงคาร์บอนดำลงในยางได้ โดยมีสารเชื่อมประสานเป็นสารหลัก และสารเชื่อมประสานซิเลนเป็นสารที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุด หมู่ซิลอกซีในสารเชื่อมประสานซิเลนมีปฏิกิริยากับสารอนินทรีย์ ในขณะที่หมู่ฟังก์ชันอินทรีย์มีปฏิกิริยาหรือความเข้ากันได้กับสารอินทรีย์ เมื่อสารเชื่อมประสานซิเลนอยู่ระหว่างส่วนต่อประสานระหว่างสารอนินทรีย์และสารอินทรีย์ จะสามารถสร้างชั้นยึดเกาะระหว่างเมทริกซ์อินทรีย์และเมทริกซ์อนินทรีย์ของสารเชื่อมประสานซิเลนได้
การเติมสารเชื่อมประสานซิเลนในปริมาณที่เหมาะสมลงในสูตรยางที่เสริมด้วยซิลิกา จะช่วยสร้างพันธะที่แข็งแรงระหว่างโมเลกุลของอีลาสโตเมอร์และซิลิกา ส่งผลให้ค่าการยืดตัวก่อนขาดและความต้านทานการฉีกขาดดีขึ้น และลดค่าฮิสเทอรีซิสลงได้
ในกระบวนการผลิตจริง ผู้ผลิตยางรถยนต์สามารถใช้ผงคาร์บอนดำที่มีการกระจายตัวสูงได้เช่นกัน ผงคาร์บอนดำที่มีการกระจายตัวสูงไม่เพียงแต่ช่วยให้ยางมีคุณสมบัติต้านทานการลื่นไถลบนพื้นเปียกและลดแรงต้านการหมุนได้ดีขึ้นเท่านั้น แต่ยังช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการสึกหรอและการแปรรูปของวัสดุยางอีกด้วย ปัจจุบัน กระบวนการผลิตยางรถยนต์หลายแห่งใช้ยางรีไซเคิล ผมจึงมีโอกาสได้แบ่งปันเคล็ดลับเกี่ยวกับการใช้ผงคาร์บอนดำในวัสดุยางที่มีส่วนผสมของยางรีไซเคิลให้กับทุกท่าน