تطبيقات الكربون الأسود الأبيض في مختلف الصناعات

أسود الكربون الأبيض ، والمعروف أيضًا باسم السيليكا المائية ( SiO2 ، السيليكا المترسبة ، كربون أبيض ، ثاني أكسيد السيليكون مسحوق السيليكا (السيليكا المترسبة غير المتبلورة) ذو الصيغة الكيميائية SiO₂•nH₂O، هو مركب سيليكون غير عضوي أبيض اللون، غير سام، غير متبلور، ومسحوق ناعم. يتميز بخصائص ممتازة مثل المسامية، وسهولة التشتت، وخفة الوزن، والثبات الكيميائي الجيد، ومقاومة درجات الحرارة العالية، وعدم الاشتعال، والعزل الكهربائي الجيد. وقد استُخدم على نطاق واسع في مجالات متنوعة مثل البلاستيك، والمطاط، وصناعة الورق، والطلاءات، والأصباغ، والأحبار.

استخدام السيليكا المترسبة في صناعة الإطارات

يُستخدم الكربون الأسود الأبيض كعامل تقوية، وهو الأكثر استخدامًا في صناعة المطاط، حيث يُمثل 70% من إجمالي الاستخدام. يُحسّن الكربون الأسود الأبيض بشكلٍ ملحوظ الخصائص الفيزيائية لمركبات المطاط، ويُقلل من التخلف، ويُخفض مقاومة التدحرج للإطارات، مع الحفاظ على مقاومتها للانزلاق على الأسطح المبللة. في صناعة المطاط، يُعد الكربون الأسود مادة مالئة مُقوية فعّالة، لكن لا يُمكن استخدامه في إنتاج المنتجات الملونة. يُمكن استخدام الكربون الأسود الأبيض فائق النعومة، كمادة مالئة مُقوية، في إنتاج الإطارات الصديقة للبيئة، ليحل محل الكربون الأسود في الجدار الجانبي. فهو يزيد بشكلٍ ملحوظ من قوة التمزق ومقاومة انتشار الشقوق في الجدار الجانبي دون التأثير على وقت المعالجة. تعتمد مقاومة الأوزون على كمية مضادات الأكسدة والكربون الأسود الأبيض المُستخدمة. يُمكن أن تُحسّن إضافة الكربون الأسود الأبيض إلى مطاط مداس الإطارات من مقاومة القطع والتمزق، مما يُقلل من التكسر والتشقق. بالمقارنة مع مركبات المطاط المملوءة بالكربون الأسود العادي، يُمكن تقليل مقاومة التدحرج بنسبة 30% عند استخدام الكربون الأسود الأبيض كمادة مالئة.

تطبيق في مادة مانعة للتسرب

يتوفر السيليكا المدخن عمومًا بنوعين: محب للماء وكاره للماء. يُنتج السيليكا المدخن الكاره للماء عن طريق تعديل سطح السيليكا المدخن المحب للماء كيميائيًا. ويستخدم مصنّعو مواد التعتيم حاليًا السيليكا المدخن الكاره للماء على نطاق واسع. وتتلخص آلية عمله فيما يلي: تتوزع جزيئاته متناهية الصغر (بالميكرون/النانو) على سطحه بشكل متجانس على الطلاء (مثل الدهان أو الحبر) أثناء عملية التصلب، مُشكّلةً بنية خشنة مجهريًا. وعندما يسقط الضوء على سطح الطلاء، تعمل هذه التجاويف الدقيقة على تشتيت الضوء، محولةً الانعكاس المرآوي الأصلي إلى انعكاس منتشر، مما يقلل بشكل فعال من لمعان سطح الطلاء (أي يحقق تأثير التعتيم). وبفضل تعديل سطحه، يتشتت السيليكا المدخن الكاره للماء بشكل أكثر فعالية في أنظمة الراتنجات العضوية، مانعًا التكتل وضامنًا تجانس واستقرار تأثير التعتيم.

التطبيقات في مجال البلاستيك

يُستخدم الكربون الأسود الأبيض أيضاً بشكل شائع في أنواع البلاستيك الحديثة. تُضفي إضافة كمية صغيرة منه أثناء عملية تصنيع البلاستيك تأثيراً معززاً ملحوظاً، مما يُحسّن صلابة المادة وخواصها الميكانيكية، وبالتالي يُعزز عملية التصنيع وأداء المنتج. إضافةً إلى ذلك، يُمكن للكربون الأسود الأبيض، بفضل صغر حجم جزيئاته وشفافيته العالية، أن يجعل البلاستيك أكثر كثافةً وشفافية.

يُستخدم في معجون الأسنان

يُعدّ الكربون الأسود الأبيض المُترسب حاليًا النوع الرئيسي من المواد الكاشطة المستخدمة في معجون الأسنان. يتميز هذا النوع بمساحة سطحية نوعية أكبر، وقدرة امتصاص أعلى، وإمكانية امتصاص كميات أكبر من المواد. كما تُساهم جزيئاته المتجانسة في زيادة شفافية المعجون. وبفضل طبيعته المستقرة وغير السامة، يُعتبر مادة خام ممتازة لمعجون الأسنان. يتراوح معامل انكسار الكربون الأسود الأبيض بين 1.45 و1.50، وهو قريب جدًا من معامل انكسار المكونات الأخرى في معجون الأسنان. وعند مزجه مع المكونات الأخرى، يعمل كعامل مُصفٍّ. تُستغل هذه الخاصية في صناعة معجون أسنان شفاف، وهي ميزة فريدة لا توجد في المواد الكاشطة الأخرى.

تطبيقات في الأحذية المطاطية

يُستخدم الكربون الأسود الأبيض، بفضل بياضه الناصع وجزيئاته الدقيقة، في إنتاج مطاط مُفلكن شفاف عالي الشفافية. كما يُحسّن الخصائص الفيزيائية الشاملة لمواد المطاط. ولذلك، يُستخدم الكربون الأسود الأبيض على نطاق واسع كحشو تقوية رئيسي في صناعة الأحذية الجلدية الفاخرة ونعال الأحذية الرياضية، وخاصةً في مركبات النعال الشفافة وشبه الشفافة. فهو يُحسّن مقاومة التآكل والصلابة وقوة الشد ومقاومة التمزق للنعال.

السيليكا المائية SiO2، السيليكا المترسبة، الكربون الأبيض، ثاني أكسيد السيليكون، مسحوق السيليكا، السيليكا المترسبة غير المتبلورة