يُعدّ الكربون الأسود الأبيض مادةً مضافةً غير عضوية بيضاء اللون، تتميّز بخصائص تقوية مُحدّدة، ويمكن استخدامه كبديل للكربون الأسود لتقوية المواد المطاطية في صناعة المنتجات المطاطية، وخاصةً المنتجات المطاطية البيضاء أو الفاتحة أو الملونة. يُساهم استخدام الكربون الأسود الأبيض في إنتاج إطارات الطرق الوعرة، والإطارات الهندسية، والإطارات الشعاعية، وغيرها، في تحسين الأداء العام لإطارات السيارات وزيادة عمرها الافتراضي. فما هي الوظائف المحددة للكربون الأسود الأبيض في الإطارات المطاطية؟ وما هي الأمور التي يجب مراعاتها عند استخدامه في صناعة الإطارات؟
1. دور الكربون الأسود الأبيض في صناعة الإطارات
يمكن أن يؤدي إضافة الكربون الأسود الأبيض إلى صناعة الإطارات إلى تقليل مقاومة التدحرج، وخفض استهلاك الوقود، وتحسين مقاومة الانزلاق وأداء السلامة بشكل ملحوظ. وقد أظهرت الأبحاث أن استبدال الكربون الأسود بالكربون الأسود الأبيض يقلل بشكل فعال من تأثير باين على مادة المطاط، بالإضافة إلى زاوية الفقد tan tan عند درجات الحرارة العالية δ، مما يحسن مقاومة التدحرج للإطارات. ويمكن أن يؤدي استخدام مركب مداس مصنوع بالكامل من الكربون الأسود الأبيض إلى تقليل مقاومة التدحرج بنسبة 20%، وخفض تأخر استجابة الإطار بنحو 50%، مما يوفر أكثر من 3% من الوقود.
بعد إضافة الكربون الأسود الأبيض إلى تركيبة مداس الإطار، تتحسن الخصائص المختلفة للإطار بشكل ملحوظ؛ وخاصة في توازن مقاومة تآكل الإطار، والتماسك على الطرق المبللة، ومقاومة التدحرج.
2. عدم كفاية استخدام الكربون الأسود الأبيض في الإطارات
عند استخدام الكربون الأسود الأبيض لتقوية إطارات السيارات المطاطية، ونظرًا لصغر مساحة سطحه، يكون اندماجه مع المطاط ضعيفًا؛ كما أنه يتكتل بسهولة، مما يعيق تشتيته أثناء الخلط؛ وخلال عملية الفلكنة، يحدث تأخر في عملية الفلكنة، مما يجعله عرضة للتفاعل مع المكونات الأخرى. يميل الكربون الأسود الأبيض إلى امتصاص عوامل التنسيق الأخرى، مما يعيق تشتيته؛ كما أنه يجف بسهولة ويشكل مجموعات أكسيد السيليكون، مما يعيق الترابط؛ ويؤدي تصلب بنيته إلى زيادة لزوجته أثناء التخزين. لذلك، ينبغي على مصنعي الإطارات اتخاذ تدابير معينة لتحسين فعالية استخدام الكربون الأسود الأبيض.
3. طرق لتحسين تأثير إضافة الكربون الأسود الأبيض إلى الإطارات
في الإنتاج الفعلي، يُمكن تعديل تأثير إضافة الكربون الأسود الأبيض إلى الإطارات باستخدام مُعدِّلات، وتُعدّ عوامل الربط العامل الرئيسي، وتُستخدم عوامل ربط السيلان بشكل شائع. تتميز مجموعة السيلوكسي في عوامل ربط السيلان بتفاعلها مع المواد غير العضوية، بينما تتميز المجموعة الوظيفية العضوية بتفاعلها أو توافقها مع المواد العضوية. عند وجود عامل ربط السيلان بين السطحين غير العضوي والعضوي، تتشكل طبقة رابطة من مصفوفة عضوية-غير عضوية.
إن إضافة كمية مناسبة من عامل اقتران السيلان إلى تركيبة الإطارات المدعمة بالسيليكا يمكن أن يشكل رابطة قوية بين جزيئات المطاط والسيليكا، مما يزيد من تحسين الاستطالة عند الكسر ومقاومة التمزق، ويحقق أداءً أقل في التخلف.
في الإنتاج الفعلي، يمكن لمصنعي إطارات المطاط استخدام الكربون الأسود الأبيض عالي التشتت. لا يُحسّن الكربون الأسود الأبيض عالي التشتت مقاومة الانزلاق على الأسطح المبللة ومقاومة الدوران فحسب، بل يُحسّن أيضًا مقاومة التآكل وأداء معالجة مواد المطاط. حاليًا، تستخدم العديد من عمليات إنتاج الإطارات المطاط المُعاد تدويره. أتيحت لي الفرصة لأشارككم بعض النصائح حول استخدام الكربون الأسود الأبيض في مواد الإطارات التي تحتوي على المطاط المُعاد تدويره.