ASTM D1509 Karbon Siyahı için Standart Test Yöntemleri - Isı Kaybı

Amerikan Test ve Malzeme Kuruluşu (ASTM) tarafından yayınlanan “ASTM D1509 Karbon siyahı için standart test yöntemleri - Isı kaybı“ standardında, karbon siyahının 125 derecedeki ısı kaybının belirlenmesine yönelik test yöntemleri açıklanmaktadır. Bu ısı kaybı esas olarak nemden oluşur, ancak diğer uçucu maddeler de kaybolabilir. Nem kaybı ölçülecekse bu test yöntemleri, uçucu maddeler eklenmiş işlenmiş karbon siyahları için geçerli değildir. Bu test yöntemleri, geri kazanılmış karbon dolgu maddelerinin 125 derecedeki ısı kaybının belirlenmesi için de kullanılabilir. Ancak bu malzemeler hassasiyet çalışmalarına dahil edilmemiştir ve bu nedenle bu standartta yer alan hassasiyet ifadeleri bu malzemeler için geçerli olmayabilir.

Test sırasında bir karbon siyahı numunesi, 125 derecede 1 saat ısıtılmadan önce ve sonra tartılır. Gözlenen kütle farkı, ısı kaybıdır.

Karbon siyahının ısı kaybını (öncelikle nem içeriğini) belirlemenin yanı sıra, bu kurutma koşulları diğer karbon siyahı testlerini gerçekleştirmeden önce numuneleri hazırlamak için de kullanılır. Diğer testler için daha büyük numuneler hazırlanırken, şartlandırma sırasında siyahın derinliğinin 10 mm’yi geçmemesi için uygun boyutlarda açık bir kap kullanılır. Karbon siyahı higroskopiktir. Emilen nem miktarı, siyahın yüzey alanına, bağıl neme, ortam sıcaklığına ve malzemenin maruz kaldığı süreye bağlıdır.

ASTM D1509 standardında açıklan test yöntemleri, karbon siyahı endüstrisinde kritik öneme sahiptir çünkü karbon siyahının yüzeyindeki az miktarda nem veya uçucu madde bile kauçuk, plastik, kaplama, mürekkep ve diğer uygulamalardaki performansını önemli ölçüde etkileyebilir. Karbon siyahı oldukça emicidir ve havadan veya üretim, paketleme ve depolama sırasında nem alabilir. Aşırı nem veya uçucu maddeler şunlara neden olabilir:

• Kauçuk veya plastiklerde zayıf dispersiyon
• İşleme sırasında köpürme veya kusurlar
• Mürekkep ve kaplamalarda tutarsız renklendirme
• Lastiklerde ve endüstriyel kauçuk ürünlerde takviye özelliklerinin azalması

ASTM D1509 standardı, üreticilerin ve kullanıcıların tutarlı kaliteyi garanti edebilmeleri için bu ısı kaybını ölçmek için güvenilir ve tekrarlanabilir bir yol sağlar. Bu standart iki alternatif test yöntemi sunmaktadır:

• Yöntem A - Geleneksel fırın yöntemi (en yaygın kullanılan): Bu yöntemde 5-10 g karbon siyahı numunesi, önceden kurutulmuş, darası alınmış bir tartım şişesine veya potaya tartılır. Numune, 125 derece artı/eksi 5 derecede bir cebri havalandırmalı fırında 1 saat ısıtılır. Desikatörde soğutulduktan sonra numune tekrar tartılır. Isı kaybı, orijinal kütlenin yüzdesi olarak raporlanır.
• Yöntem B - Mikrodalga fırın yöntemi (daha hızlı alternatif): Bu yöntemde laboratuvar tipi bir mikrodalga nem analiz cihazı kullanır. Test genellikle bir saatten uzun bir süre yerine 5-15 dakikada tamamlanır. Eşdeğer sonuçlar sağlamak için Yöntem A ile doğrulanması gerekir. Yüksek verimli kalite kontrol laboratuvarlarında popülerdir.

Tipik ısı kaybı değerleri şu şekildedir:

• Fırın siyahları (N100-N700 serisi): Yüzde 0,3-1,5.
• Termal siyahlar: Yüzde 0,1-0,5.
• Özel / renkli siyahlar: Yüzde 0,5-3,0 veya daha yüksek.
• Peletlenmiş karbonlar: Genellikle en fazla yüzde 1,0.

Yüzde 2’nin üzerindeki değerler genellikle yüksek kabul edilir ve uygunsuz kurutma veya depolamayı gösterebilir.

Bu standardın temel gereksinimleri şunlardır:

• Fırın, iyi hava sirkülasyonu ile 125 derece artı/eksi 5 dereceyi koruyabilmelidir.
• Numuneler, torba açıldıktan sonra mümkün olan en kısa sürede (tavsiye edilen 24 saat içinde) test edilmelidir.
• Tekrarlanan analizler yüzde 0,10 mutlak değer aralığında olmalıdır.
• Sonuçlar yüzde 0,01’e en yakın değere yuvarlanarak raporlanır.

ASTM D1509 testleri genellikle şu standartlarla birlikte gerçekleştirilir:

• ASTM D1510 İyot adsorpsiyon sayısı
• ASTM D3265 Renklendirme gücü
• ASTM D6556 Toplam ve dış yüzey alanı

Bu testler birlikte, karbon siyahının eksiksiz bir kalite profilini verir.

ASTM D1509 standardı hem karbon siyahı üreticileri hem de son kullanıcılar (lastik şirketleri, kauçuk üreticileri, plastikler, mürekkepler, kaplamalar) için önemlidir, çünkü çok az miktarda nem veya uçucu madde bile ürün kalitesini ve işlemeyi önemli ölçüde etkiler. Bu standart şu nedenlerle önemli görülmektedir:

• Yüksek nemin neden olduğu işleme sorunları şunlardır:
• Kauçuk ekstrüzyon veya kalıplamada köpürme ve kabarcıklar
• Plastik parçalarda, filmlerde veya kaplamalarda gözeneklilik ve yüzey kusurları
• Zayıf dispersiyon, zayıf takviye, düşük çekme mukavemeti ve daha kısa lastik ömrü
• Mürekkep ve pigmentlerde tutarsız renk ve düşük renk tonu mukavemeti

Yüzde 0,5-1 oranındaki ekstra nem bile yüksek hızlı üretim hatlarında gözle görülür kusurlara neden olabilir.

• Kalite kontrol ve spesifikasyonlara uygunluk: Çoğu karbon siyahı sınıfının teknik veri sayfalarında katı maksimum ısı kaybı limitleri bulunur. Bu, bir sevkiyat spesifikasyonları aşarsa, müşteri bunu reddedebilir veya fiyat indirimi talep edebilir.
• Depolama ve elleçleme göstergesi: Aynı tedarikçiden kaynaklanan ani bir ısı kaybı artışı genellikle şu anlama gelir:
• Tesiste yetersiz kurutma
• Hasarlı ambalaj (yırtılmış torbalar, sızdıran süper çuvallar)
• Nakliye veya depolama sırasında aşırı neme maruz kalma

Bu nedenle bu standart, tedarik zinciri sorunları için erken uyarı sistemi görevi görür.

• Maliyet etkisi: Nem, ağırlığı artırır ancak performans açısından hiçbir fayda sağlamaz.
• Bazı uygulamalarda güvenlik: İletken veya elektrostatik dağıtıcı karbon siyahlarında (örneğin elektronik ambalajlar veya yakıt sistemleri için), aşırı nem şunları yapabilir:
• Elektriksel özdirenci artırabilir
• Tehlikeli statik birikime neden olabilir

Sonuç olarak ASTM D1509 standardı, bir karbon siyahı numunesinin 125 dereceye ısıtıldığında ne kadar ağırlık kaybettiğini ölçen basit ama temel bir kalite kontrol testidir. Daha düşük ısı kaybı genellikle daha iyi kuruluk ve akış aşağısı uygulamalarında daha tutarlı performans anlamına gelir. İster geleneksel 1 saatlik fırın yöntemi ister hızlı mikrodalga alternatifi kullanılsın, bu test yöntemleri dünya çapında karbon siyahı spesifikasyonunun ve gelen ürünlerin denetiminin temel taşı olmaya devam etmektedir.

Kuruluşumuz, yıllardır yetkin ve deneyimli bir kadro ile müşterilerinin ihtiyaçlarını anlamakta, ihtiyaç duydukları ileri test hizmetlerini vermekte ve yönetim sistemlerinin kurulması, uygulanması ve iyileştirilmesi konusunda yardımcı olmaktadır. Bu çerçevede işletmelere “ASTM D1509 Karbon siyahı için standart test yöntemleri - Isı kaybı“ standardına uygun test hizmetleri de verilmektedir.