Dalam produksi karet dan produk plastik tertentu, kehalusan karbon hitam merupakan faktor kunci. Hal ini memengaruhi kinerja dan biaya produk. Namun, industri ini tidak menganut standar tunggal "semakin halus, semakin baik" dalam memilih tingkat kehalusan penggilingan. Sebaliknya, diperlukan penentuan rentang ukuran partikel yang sesuai berdasarkan skenario aplikasi akhir. Idealnya, tujuan penggilingan karbon hitam dari pirolisis ban bekas adalah untuk mencapai ukuran partikel utamanya (kurang lebih 325-800 jaring) dan memastikan dispersi yang baik. Namun, dalam praktiknya, perlu menyeimbangkan persyaratan kinerja produk, biaya produksi, dan kesulitan pemrosesan untuk menemukan keseimbangan optimal di antara ketiga faktor ini.
Keunggulan Karbon Hitam Halus
Karbon hitam halus menawarkan beberapa keuntungan.
Pertama, hal ini dapat meningkatkan kinerja penguat secara signifikan, yang merupakan alasan utama mengapa industri karet menekankan kehalusan. Penguatan bergantung pada luas permukaan. Partikel yang lebih kecil memiliki luas permukaan yang lebih besar. Hal ini menciptakan lebih banyak titik kontak dengan molekul karet. Ikatannya pun lebih kuat. Hasilnya, kekuatan tarik, ketahanan sobek, dan ketahanan aus meningkat.
Kedua, dalam aplikasi pewarnaan seperti tinta, pelapis, dan plastik, karbon hitam yang lebih halus memberikan tingkat kehitaman yang lebih tinggi, nada dasar kebiruan, kekuatan pewarnaan yang lebih kuat, dan daya tutup yang lebih unggul.
Terakhir, secara teori, partikel primer yang lebih kecil lebih mudah tersebar merata dalam matriks material, mengurangi cacat yang disebabkan oleh penggumpalan partikel dan memastikan stabilitas kualitas produk.
Kerugian dari Penggilingan Berlebihan
Namun, penggilingan karbon hitam bukan hanya soal "semakin halus, semakin baik." Penggilingan yang berlebihan dapat menimbulkan banyak kerugian:
- Energi dan biaya meningkat tajam. Penggilingan dari skala mikron ke nano membutuhkan banyak energi. Semakin halus partikelnya, semakin tinggi biayanya.
- Aglomerasi yang diperparah Partikel yang lebih halus memiliki energi permukaan yang lebih tinggi. Partikel ini mudah menggumpal kembali menjadi gugus sekunder. Gugusan ini sulit didispersikan. Hal ini meniadakan manfaat ukuran partikel yang halus.
- Pemrosesan menjadi lebih sulit – Pada karet, karbon hitam yang sangat halus meningkatkan viskositas. Pencampuran menjadi lebih sulit dan boros energi. Vulkanisasi juga dapat melambat. Pada plastik, penambahan yang berlebihan dapat mengurangi kekuatan leleh dan memengaruhi proses pencetakan.
- Kelebihan kinerja dan pemborosan biaya – Pada aplikasi kelas bawah seperti batu bata semen berwarna atau pengisi plastik berpersyaratan rendah, karbon hitam halus tidak diperlukan, sehingga menimbulkan pemborosan.
- Potensi kerusakan struktural – Penggilingan yang berlebihan dapat merusak morfologi agregat karbon hitam, sehingga melemahkan sifat penguat yang melekat.
Pemilihan Kehalusan Penggilingan untuk Berbagai Aplikasi
Produk karet kelas atas (ban, ban berjalan): 500–800 mesh, mendekati ukuran agregat, dengan kontrol ketat terhadap luas permukaan dan nilai penyerapan minyak DBP.
Produk karet kelas menengah/bawah (dinding samping, sol, ban dalam): ~425 mesh, menyeimbangkan kinerja, biaya, dan kemampuan proses.
Masterbatch plastik, pelapis, tinta: ~500 mesh, cukup untuk kekuatan pewarnaan dan penyebaran.
Aplikasi pengisian bernilai rendah (beton, rel, batu bata paving): ~80 mesh bubuk kasar, meminimalkan biaya.
Kesimpulan
Singkatnya, karbon hitam pirolitik dari ban bekas memiliki "kisaran ukuran partikel optimal", yang ditentukan oleh aplikasi target. Mengejar kehalusan ekstrem secara membabi buta tidak hanya meningkatkan biaya produksi dan konsumsi energi, tetapi juga dapat menyebabkan penggumpalan, tantangan pemrosesan, dan penurunan kinerja. Pendekatan ilmiahnya adalah melakukan pengujian eksperimental untuk mengidentifikasi kehalusan penggilingan yang paling ekonomis dan sesuai yang memenuhi kinerja.
