Kauçuk endüstrisinde inorganik toz malzemelerin uygulanması ve geliştirilmesi
Kauçuk, ulaşım, makine, elektronik, savunma ve ulusal ekonominin diğer sektörlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, kauçuğun zayıf moleküller arası kuvvetler, büyük serbest hacim ve zayıf öz kristalleşme kabiliyeti gibi önemli dezavantajları da vardır; bu da kauçuk malzemelerde düşük mukavemet ve modül ile zayıf aşınma direncine neden olur. Bu nedenle, bu uygulamaların gereksinimlerini karşılamak için inorganik metalik olmayan dolgu maddeleri eklemek gerekir.
Genel olarak, kauçuktaki inorganik metalik olmayan dolgu maddeleri temel olarak şu işlevleri görür: takviye, dolgu (hacim artırma) ve maliyet düşürme, işleme performansını iyileştirme, vulkanizasyon özelliklerini düzenleme ve özel işlevler kazandırma.
Kauçukta Yaygın Olarak Kullanılan İnorganik Metalik Olmayan Mineral Dolgu Maddeleri
(1) Silika
Silika, şu anda kauçuk endüstrisinde karbon siyahından sonra en yaygın kullanılan ikinci takviye maddesidir. Silikanın kimyasal formülü SiO2·nH2O’dur. Parçacık yapısı çok sayıda boşluk içerir. Bu boşluklar 2-60 nm aralığında olduğunda, diğer polimerlerle kolayca birleşirler ve bu da silikanın takviye maddesi olarak kullanılmasının temel nedenidir. Bir takviye maddesi olarak silika, malzemelerin aşınma ve yırtılma direncini önemli ölçüde artırabilir. Ayrıca lastiklerin mekanik özelliklerini önemli ölçüde iyileştirebilir ve araçlarda, aletlerde, havacılık ve uzay sanayinde ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılır.
(2) Hafif Kalsiyum Karbonat
Hafif kalsiyum karbonat, kauçuk endüstrisinde en eski ve en yaygın kullanılan dolgu maddelerinden biridir. Kauçuğa eklenen büyük miktarlarda hafif kalsiyum karbonat, ürünün hacmini artırarak pahalı doğal kauçuktan tasarruf sağlayabilir ve maliyetleri düşürebilir. Hafif kalsiyum karbonat dolgu kauçuğu, saf kauçuk vulkanizatlarına göre daha yüksek çekme mukavemeti, aşınma direnci ve yırtılma mukavemeti sağlayabilir. Hem doğal hem de sentetik kauçukta önemli bir takviye etkisine sahiptir ve kıvamı da ayarlayabilir. Kablo endüstrisinde belirli bir düzeyde yalıtım sağlayabilir. (3) Kaolin
Kaolinit, yaygın bir kil minerali olan sulu bir alüminosilikattır. Kauçuktaki pratik uygulaması, kauçuğun elastikiyetini, bariyer özelliklerini, uzama ve eğilme mukavemetini artırır. Stiren-bütadien kauçuğa (SBR) modifiye kaolinit eklenmesi, kauçuğun uzamasını, yırtılma mukavemetini ve Shore sertliğini önemli ölçüde artırırken aynı zamanda hizmet ömrünü de uzatır.
(4) Kil
Kil, üretim süreci gereksinimlerine bağlı olarak lastik üretimi sırasında eklenebilir. Kil, maliyetleri düşürmek için dolgu maddesi olarak kullanılır. Ancak, kauçukla bağlanmayı kolaylaştırmak için aktifleştirilmiş kil olması gerekir. Aktifleştirilmiş veya modifiye edilmiş kil, formülasyondaki karbon siyahının yerini kısmen alabilir.
Çalışmalar, kil miktarı arttıkça kauçuk bileşiğinin sertliğinin, %300 çekme geriliminin ve çekme mukavemetinin hafifçe azaldığını, ancak bunun vulkanizasyon sisteminin ayarlanmasıyla telafi edilebileceğini göstermektedir. Sırt formülasyonlarında kullanıldığında, sistem optimizasyonundan sonra yuvarlanma direncini de azaltabilir.
(5) Baryum Sülfat
Lastik kauçuğu ve kayışlar gibi kauçuk ürünlerinin yaşlanma karşıtı ve hava koşullarına dayanıklılığını etkili bir şekilde artırabilir. Ayrıca, kauçuk ürünlerin yüzey pürüzsüzlüğünü de iyileştirebilir. Toz kauçuk dolgu maddesi olarak, toz uygulama oranını iyileştirmenin yanı sıra ekonomik maliyet açısından da belirgin avantajlara sahiptir.
(6) Talk
Talk tozu genellikle genel endüstriyel talk tozu ve ultra ince talk tozu olarak ikiye ayrılır. Genel endüstriyel talk tozu, kauçuk dolgu maddesi olarak takviye edici bir rol oynamaz ve kauçuğun fiziksel özelliklerini iyileştirmede ihmal edilebilir bir etkiye sahiptir. Bu nedenle, genel endüstriyel talk tozu genellikle ayırıcı madde olarak kullanılır. Ultra ince talk tozu ise iyi bir takviye edici etkiye sahiptir. Kauçuk dolgu maddesi olarak kullanıldığında, kauçuğun çekme dayanımı, silikanın ürettiği etkiye eşittir.
(7) Grafit
Grafit, lamelli silikat metalik olmayan minerallerdendir ve iyi ısı iletkenliğine, elektrik iletkenliğine ve kayganlığa sahiptir. Grafitin kauçuk dolgu maddesi olarak kullanılması, montmorillonit için kullanılana benzer bir işlem gerektirir; grafit özel bir teknik kullanılarak nano boyutlu parçacıklara parçalanır. Bu nano parçacıklar kauçuk matrisiyle birleştiğinde, kauçuğun çeşitli işlevsel özellikleri iyileştirilir. Örneğin, elektriksel iletkenlik, ısıl iletkenlik, hava geçirmezlik ve mekanik özellikler önemli ölçüde iyileştirilir.