ในการผลิตยางและผลิตภัณฑ์พลาสติกบางชนิด ความละเอียดของคาร์บอนแบล็ก เป็นปัจจัยสำคัญอย่างหนึ่ง ส่งผลต่อทั้งประสิทธิภาพและต้นทุนของผลิตภัณฑ์ อย่างไรก็ตาม อุตสาหกรรมนี้ไม่ได้ยึดถือมาตรฐานเดียวที่ว่า “ยิ่งละเอียดยิ่งดี” ในการเลือกความละเอียดในการบด แต่จำเป็นต้องกำหนดช่วงขนาดอนุภาคที่เหมาะสมโดยพิจารณาจากสถานการณ์การใช้งานจริง โดยหลักการแล้ว เป้าหมายของการบดคาร์บอนแบล็กจากเศษยางรถยนต์ไพโรไลซิสคือการทำให้ได้ขนาดอนุภาคหลัก (ประมาณ 325-800 เมช) และรับประกันการกระจายตัวที่ดี อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ จำเป็นต้องสร้างสมดุลระหว่างความต้องการด้านประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ ต้นทุนการผลิต และความยากลำบากในการประมวลผล เพื่อหาจุดสมดุลที่เหมาะสมที่สุดระหว่างปัจจัยทั้งสามนี้
ข้อดีของคาร์บอนแบล็คละเอียด
คาร์บอนแบล็กละเอียดมีข้อดีหลายประการ
ประการแรก มันสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการเสริมแรงได้อย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งเป็นเหตุผลหลักที่อุตสาหกรรมยางให้ความสำคัญกับความละเอียด การเสริมแรงขึ้นอยู่กับพื้นที่ผิว อนุภาคขนาดเล็ก มีพื้นที่ผิวสัมผัสที่ใหญ่ขึ้น ทำให้มีจุดสัมผัสกับโมเลกุลยางมากขึ้น พันธะมีความแข็งแรงมากขึ้น ส่งผลให้มีความแข็งแรงดึง ความต้านทานการฉีกขาด และความต้านทานการสึกหรอเพิ่มขึ้น
ประการที่สอง ในการใช้งานสี เช่น หมึก สารเคลือบ และพลาสติก คาร์บอนแบล็กที่ละเอียดกว่าจะให้ความดำที่สูงกว่า มีโทนสีน้ำเงิน มีความแข็งแรงในการลงสีที่สูงกว่า และมีพลังการปกปิดที่เหนือกว่า
สุดท้ายนี้ ในทางทฤษฎี อนุภาคหลักขนาดเล็กจะกระจายได้ง่ายกว่าอย่างสม่ำเสมอในเมทริกซ์ของวัสดุ โดยลดข้อบกพร่องที่เกิดจากการรวมตัวของอนุภาค และช่วยให้มั่นใจถึงเสถียรภาพในคุณภาพของผลิตภัณฑ์
ข้อเสียของการบดมากเกินไป
อย่างไรก็ตาม การบดคาร์บอนแบล็กไม่ใช่แค่เรื่องของ "ยิ่งละเอียดยิ่งดี" เท่านั้น การบดมากเกินไปอาจส่งผลเสียหลายประการ:
- พลังงานและต้นทุนเพิ่มสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว การบดตั้งแต่ระดับไมครอนไปจนถึงระดับนาโนต้องใช้พลังงานจำนวนมาก ยิ่งอนุภาคละเอียดมาก ต้นทุนก็ยิ่งสูง
- การรวมตัวที่เพิ่มมากขึ้น – อนุภาคขนาดเล็กกว่าจะมีพลังงานพื้นผิวสูงกว่า พวกมันรวมตัวกันเป็นกลุ่มรองได้ง่าย ซึ่งทำให้กลุ่มเหล่านี้กระจายตัวได้ยาก ซึ่งทำให้ข้อดีของขนาดที่เล็กลงนั้นหายไป
- การประมวลผลจะยากขึ้น – ในยาง คาร์บอนแบล็กละเอียดมากจะเพิ่มความหนืด การผสมจะยากขึ้นและสิ้นเปลืองพลังงาน การวัลคาไนเซชันอาจช้าลง ในพลาสติก การเติมมากเกินไปอาจลดความแข็งแรงของวัสดุหลอมเหลวและส่งผลกระทบต่อการขึ้นรูป
- ประสิทธิภาพเกินดุลและต้นทุนสูญเปล่า – ในแอปพลิเคชันระดับล่าง เช่น อิฐซีเมนต์สีหรือฟิลเลอร์พลาสติกที่มีความต้องการต่ำ ไม่จำเป็นต้องใช้คาร์บอนแบล็กละเอียด ทำให้เกิดของเสีย
- ความเสียหายต่อโครงสร้างที่อาจเกิดขึ้น – การบดมากเกินไปอาจทำให้โครงสร้างมวลรวมคาร์บอนแบล็กเสียหาย ส่งผลให้คุณสมบัติเสริมแรงโดยธรรมชาติอ่อนแอลง
การเลือกความละเอียดในการบดสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน
ผลิตภัณฑ์ยางคุณภาพสูง (ยางรถยนต์ สายพานลำเลียง):ขนาดตาข่าย 500–800 ใกล้เคียงกับขนาดรวม โดยมีการควบคุมพื้นที่ผิวและค่าการดูดซับน้ำมัน DBP อย่างเข้มงวด
ผลิตภัณฑ์ยางระดับกลาง/ล่าง (แก้มยาง พื้นรองเท้า ยางใน):~425 mesh สมดุลระหว่างประสิทธิภาพ ต้นทุน และความสามารถในการแปรรูป
มาสเตอร์แบตช์พลาสติก สารเคลือบ หมึกพิมพ์: ~500 เมช เพียงพอสำหรับความเข้มของสีและการกระจายตัว
งานถมดินมูลค่าต่ำ (คอนกรีต ราง อิฐปูถนน):ผงหยาบขนาด ~80 เมช ช่วยลดต้นทุน
บทสรุป
สรุป คาร์บอนแบล็กไพโรไลติกจากยางรถยนต์เก่ามี “ช่วงขนาดอนุภาคที่เหมาะสมที่สุด” ซึ่งกำหนดโดยการใช้งานเป้าหมาย การแสวงหาความละเอียดขั้นสูงสุดอย่างไม่ลืมหูลืมตาไม่เพียงแต่เพิ่มต้นทุนการผลิตและการใช้พลังงานเท่านั้น แต่ยังอาจทำให้เกิดการเกาะตัวเป็นก้อน ปัญหาในการแปรรูป และประสิทธิภาพลดลง วิธีการทางวิทยาศาสตร์คือการดำเนินการทดสอบเชิงทดลองเพื่อค้นหาความละเอียดในการบดที่คุ้มค่าและเหมาะสมที่สุดที่ตรงกับประสิทธิภาพ
