Noir Carbone

CAS: 1333-86-4
Noir d'acétylène; Charbon d'os d'animaux; Aroflow; Arogen; Arotone; Arovel; Flèche; Atlantique; Kosmos noir 33; Perles noires; C.I. 77266; C.I. Pigment Black 6; C.I. Pigment Black 7; Cancarb; Carbodis; Carbolac; Carbolac 1; Carbomet; Noir carbone; Noir de carbone BV et V; Noir de carbone, acétylène; Noir de carbone, canal; Noir de carbone, four; Noir de carbone, lampe; Noir de carbone, thermique; Carbone, amorphe; CCRIS 7235; Channel Black; Char, du brûleur de déchets; CI 77266; CI Pigment noir 7; CK3; Collocarb; Carbone Columbia; Conductex 900; Continex; Corax A; Corax P; Croflex; Crolac; Degussa; Delussa Black FW; Durex O; Eagle Germantown; EC 215-609-9; EINECS 215-609-9; ELF 78; Elftex; Essex; Excelsior; Explosion noir d'acétylène; Explosion Black; Farbruss; Fecto; Flamruss; Noir de four; Furnal; Furnex; Furnex N 765; Gas Black; Noir de four à gaz; Gastex; HSDB 953; Huber; Humenegro; Noir d'impact; Carbones d'impact; Ketjenblack EC; Kosmink; Kosmobil; Kosmolak; Kosmos; Kosmotherm; Kosmovar; Lampe noire; Noir de fumée; Magecol; Metanex; Micronex; Miike 20; Modulex; Magnat; Mogul L; Molacco; Monarch 1300; Monarch 700; Neo Spectra Beads AG; Néo-spectres II; Neo-Spectra Mark II; Neotex; Niteron 55; Noir de fournaise au mazout; P 33 (noir de carbone); P1250; P68; Noir pêche; Pelletex; Permablak 663; Philblack; Philblack N 550; Philblack N 765; Philblack O; Pigment Black 7; Printex, Printex 60; Corbeau; Raven 30; Rebonex; Royal; Regal 300; Regal 330; Regal 400R; Regal 600; Regal 99; Regal SRF; Régent; Spectres royaux; Sevacarb; Seval; Noir d'acétylène de Shawinigan; Carbone Shell; Noir spécial 1V & V; Schwarz spécial; Spheron; Spheron 6; Statex; Statex N 550; Sterling MT; Sterling N 765; Sterling NS; Sterling SO 1; Super-carbovar; Super-spectres; Superba; Noir thermo-atomique; Noir d'acétylène thermique; Noir thermique; Thermatomique; Thermax; Thermblack; Tinolite; TM 30; Toka Black 4500; Toka Black 5500; Toka Black 8500; UNII-4XYU5U00C4

Le noir de carbone (les sous-types sont le noir d'acétylène, le noir de canal, le noir de four, le noir de lampe et le noir thermique) est un matériau produit par la combustion incomplète de produits pétroliers lourds tels que le goudron FCC, le goudron de houille ou le goudron de craquage d'éthylène. Le noir de carbone est une forme de carbone paracristallin qui a un rapport surface-volume élevé, bien que inférieur à celui du charbon actif. Il est différent de la suie dans son rapport surface-volume beaucoup plus élevé et sa teneur en hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) significativement plus faible (négligeable et non biodisponible). Cependant, le noir de carbone est largement utilisé comme composé modèle pour la suie diesel pour les expériences d'oxydation diesel. [2] [meilleure source nécessaire] Le noir de carbone est principalement utilisé comme charge de renforcement dans les pneus et autres produits en caoutchouc. Dans les plastiques, les peintures et les encres, le noir de carbone est utilisé comme pigment de couleur. [3]
L'évaluation actuelle du Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) est que «le noir de carbone est peut-être cancérogène pour l'homme (groupe 2B)». [4] Une exposition à court terme à des concentrations élevées de poussière de noir de carbone peut provoquer une gêne pour les voies respiratoires supérieures, par irritation mécanique.
L'utilisation la plus courante (70%) du noir de carbone est en tant que pigment et phase de renforcement dans les pneus automobiles. Le noir de carbone aide également à évacuer la chaleur de la bande de roulement et de la ceinture du pneu, réduisant les dommages thermiques et augmentant la durée de vie du pneu. Environ 20% de la production mondiale est consacrée aux courroies, tuyaux et autres produits en caoutchouc autres que les pneumatiques. La balance est principalement utilisée comme pigment dans les encres, les revêtements et les plastiques.
Le noir de carbone est ajouté au polypropylène car il absorbe le rayonnement ultraviolet, ce qui, autrement, provoque la dégradation du matériau. Les particules de noir de carbone sont également employées dans certains matériaux absorbant les radars, dans le toner des photocopieurs et des imprimantes laser, et dans d'autres encres et peintures. La force de coloration et la stabilité élevées du noir de carbone ont également permis une utilisation dans la coloration des résines et des films. [5] Le noir de carbone a été utilisé dans diverses applications pour l'électronique. Bon conducteur d'électricité, le noir de carbone est utilisé comme charge mélangée dans les plastiques, les élastomères, les films, les adhésifs et les peintures. [5] Il est utilisé comme additif antistatique dans les bouchons et les tuyaux de carburant des automobiles.
Le noir de carbone d'origine végétale est utilisé comme colorant alimentaire, connu en Europe sous le nom d'additif E153. Il est approuvé pour être utilisé comme additif 153 (noirs de carbone ou carbone végétal) en Australie et en Nouvelle-Zélande [6], mais il a été interdit aux États-Unis. [7] Le pigment de couleur noir de carbone est largement utilisé depuis de nombreuses années dans les emballages alimentaires et de boissons. Il est utilisé dans les bouteilles de lait UHT multicouches aux États-Unis, dans certaines parties d'Europe et d'Asie, et en Afrique du Sud, et dans des articles tels que les plateaux-repas et les plateaux de viande allant au micro-ondes en Nouvelle-Zélande.
L'examen approfondi du noir de carbone par le gouvernement canadien en 2011 a conclu que le noir de carbone pouvait continuer d'être utilisé dans les produits - y compris les emballages alimentaires pour les consommateurs - au Canada. En effet, «dans la plupart des produits de consommation, le noir de carbone est lié dans une matrice et indisponible pour l'exposition, par exemple comme pigment dans les plastiques et les caoutchoucs» et «il est proposé que le noir de carbone ne pénètre pas dans l'environnement en conditions qui constituent ou peuvent constituer un danger au Canada pour la vie ou la santé humaine. »[8]
Utilisations du noir de carbone
1. Renfort en caoutchouc
Le noir de carbone est un additif de renforcement du caoutchouc utilisé dans une multitude de produits en caoutchouc.
En particulier, dans le cas des véhicules, de grandes quantités de noir de carbone sont utilisées pour les pneus.
De plus, le noir de carbone est utilisé avec du caoutchouc pour amortir les vibrations sismiques, dans les semelles des chaussures et dans de nombreux autres produits.
2. Couleurs et pigments pour plastiques
Comparé à d'autres colorants, le noir de carbone a un pouvoir colorant élevé.
Par conséquent. il est utilisé comme encre pour l'impression de journaux, comme toner à jet d'encre et d'autres utilisations similaires.
Il convient également comme pigment pour les plastiques moulés à chaud, les ailes de voiture, le revêtement pour les fils électriques et d'autres produits.
3. Matériel électrique et composants conducteurs
Le noir de carbone ayant d'excellentes propriétés conductrices, il est utilisé comme composant pour les bandes magnétiques et les semi-conducteurs.
 (UV) stabilisateurs et agents conducteurs dans une variété de produits de haute performance de tous les jours et spécialisés, y compris:
• Pneus et produits en caoutchouc industriels: Le noir de carbone est ajouté au caoutchouc à la fois comme charge et comme agent de renforcement ou de renforcement.

• Pour différents types de pneus, il est utilisé dans les doublures intérieures, les carcasses, les flancs et les bandes de roulement en utilisant différents types en fonction d'exigences de performance spécifiques. Le noir de carbone est également utilisé dans de nombreux produits en caoutchouc industriel moulés et extrudés, tels que les courroies, les tuyaux, les joints, les diaphragmes, les dispositifs d'isolation des vibrations, les bagues, les ressorts pneumatiques, les pare-chocs de châssis et plusieurs types de tampons, bottes, balais d'essuie-glace, fascia, convoyeur roues et œillets.
• Plastiques: les noirs de carbone sont maintenant largement utilisés pour les emballages conducteurs, les films, les fibres, les moulages, les tuyaux et les composés de câbles semi-conducteurs dans des produits tels que les sacs à ordures, les sacs industriels, les conteneurs photographiques, les films de paillage agricole, les emballages étirables et les applications de moulage thermoplastique pour l'automobile, l'électricité / l'électronique, les appareils ménagers et les conteneurs moulés par soufflage.
• Composés de décharge électrostatique (ESD): les noirs de carbone sont soigneusement conçus pour transformer les caractéristiques électriques d'isolant en conducteur dans des produits tels que les emballages électroniques, les applications de sécurité et les pièces automobiles.
• Revêtements haute performance: les noirs de carbone fournissent la pigmentation, la conductivité et la protection UV pour un certain nombre d'applications de revêtement, y compris les revêtements automobiles (couches de base et vernis), marins, aérospatiaux, décoratifs, bois et industriels.
• Toners et encres d'imprimerie: les noirs de carbone améliorent les formulations et offrent une grande flexibilité pour répondre aux exigences de couleur spécifiques.

Le noir d'arbon est utilisé dans de nombreux produits et articles que nous utilisons et voyons autour de nous au quotidien, tels que:
• Caoutchoucs
• Plastiques
• Revêtements
• Pneus
• Encres
Ainsi, les exigences pour le noir de carbone sont différentes pour chaque application et influencent les propriétés spécifiques de l'application finale.

Pour le marché des revêtements, une large gamme de nuances de noir de carbone est disponible. Cela peut rendre difficile le choix du noir de carbone le plus approprié pour votre application finale.

Par exemple, lorsque vous visez une peinture automobile avec une nuance de bleu, le noir de carbone de votre choix aura un jet élevé. Cependant, normalement, ces types de qualités de noir de carbone sont les plus difficiles à disperser correctement dans la taille de particule souhaitée.
Les producteurs de noir de carbone s'attaquent à ces problèmes en développant des nuances de noir de carbone spéciales qui ont été modifiées en surface et / ou sont prétraitées pour surmonter ces difficultés.

Comment le noir de carbone est-il produit?

Les propriétés du noir de carbone sont influencées par la méthode de préparation. Les différents procédés utilisés pour la production de noir de carbone sont discutés ci-dessous.

1. Processus de noir de four: C'est la méthode la plus courante qui utilise l'huile d'hydrocarbure (aromatique) comme matière première. En raison de son rendement élevé et de sa possibilité de contrôler la taille et la structure des particules, il est le plus approprié pour la production de masse de noir de carbone.

Dans le réacteur, les conditions (par exemple la pression et la température) sont contrôlées pour fournir un certain nombre de réactions. Les réactions les plus importantes comprennent:
o Nucléation de particules
o Croissance des particules
o Formation d'agrégats

L'injection d'eau réduit rapidement la température et met fin à la réaction. La taille et la structure des particules primaires du noir de carbone sont contrôlées en réglant les conditions dans le réacteur et le temps alloué avant que la réaction ne soit arrêtée.

2. Processus de noir thermique: C'est la méthode la plus couramment utilisée pour la production de noir de carbone après le processus de noir de four. C'est un processus discontinu ou cyclique.

Ce processus utilise du gaz méthane naturel comme matière première. Lorsque le gaz naturel est injecté dans le four sous atmosphère inerte, le gaz se décompose en noir de carbone et en hydrogène.

Le noir de carbone produit en utilisant cette méthode a la plus grande taille de particule et le plus faible degré d'agrégats ou de structure. En raison de la nature de la matière première, ce noir de carbone est la forme la plus pure disponible à l'échelle industrielle.

3. Processus de canal: Ce processus utilise du carburant partiellement brûlé qui est mis en contact avec de l'acier de canal en forme de H. Ce n'est plus la méthode la plus utilisée à cause de ses:
o Problèmes environnementaux
o Augmentation du prix du gaz naturel
o Faible rendement

L'avantage de ce procédé est qu'il fournit du noir de carbone avec de nombreux groupes fonctionnels.

4. Processus noir d'acétylène: Ce processus utilise du gaz acétylène comme matière première. Il produit principalement une structure élevée et une cristallinité plus élevée, ce qui rend ce type de noir de carbone adapté aux applications conductrices d'électricité.

5. Processus Lampblack: C'est le plus ancien procédé industriel de fabrication de noir de carbone. Il utilise des huiles minérales / végétales comme matière première.

Noir de carbone récupéré des pneus en fin de vie

Le noir de carbone récupéré ou (r) CB est un marché en pleine expansion. Le noir de carbone récupéré est obtenu par pyrolyse des pneus en fin de vie. L'importance des entreprises dans la production et l'utilisation de noir de carbone récupéré est triple:

• Les problèmes mondiaux croissants liés aux pneus en fin de vie (ELT)
• Les entreprises changent de stratégie pour atteindre les objectifs garantissant une économie verte
• Changements de prix du noir de carbone ordinaire en raison des fluctuations des prix du pétrole
Selon la composition, la teneur en noir de carbone des pneus peut aller jusqu'à 30%. Outre le noir de carbone, les pneus se composent de:

• Caoutchouc
•  Additifs de traitement du caoutchouc
• Métal
• Textile
• Charges telles que la silice

La quantité de silice dépend du type de pneu, par exemple pneu hiver ou été, pneu de course ou pneu pour véhicule agricole, et ne sera pas séparée du noir de carbone pendant le processus de pyrolyse, ce qui entraînera une teneur en cendres plus élevée.
Dans un pneu de voiture typique, jusqu'à 15 types différents de noirs de carbone peuvent être utilisés, chacun attribuant aux différentes propriétés requises. Ce mélange de noirs de carbone constituera alors également la composition de la composition finale (r) CB. Outre les pneus, d'autres sources qui peuvent être utilisées sont les bandes transporteuses en caoutchouc ou d'autres produits techniques en caoutchouc.

La présence de conditions inertes dans le processus de pyrolyse est importante pour qu'aucun noir de carbone supplémentaire ne soit produit.

Les principales différences dans les propriétés du noir de carbone récupéré sont:
• La teneur en cendres est plus élevée pour le (r) CB en raison des charges utilisées dans la production de pneus.
• Un mélange de propriétés du noir de carbone résultant du noir de carbone utilisé dans le pneu.
• Hydrocarbures résiduels à la surface du noir de carbone, selon la qualité du processus de pyrolyse.

Pour comprendre comment les propriétés du (r) CB influencent les applications finales et pour savoir quel noir de carbone est utilisé dans quelle catégorie, nous devons comprendre les différences fondamentales entre les noirs de carbone disponibles.

Propriétés clés du noir de carbone

Taille des particules primaires

Le premier paramètre à considérer est la taille de particule primaire du noir de carbone. La taille des particules primaires peut varier de 15 nm à 300 nm. Certains noirs de four ont une taille de particule même aussi petite que 8 nm.
Les petites particules entraînent une plus grande jetness causée par une grande surface. Ils fournissent également:

• Meilleure résistance aux intempéries
• Résistance aux UV
• Meilleure conductivité

En revanche, les plus petites tailles de particules conduisent à une viscosité plus élevée et nécessitent plus d'énergie pour se disperser. Ces types ont généralement une nuance bleuâtre et sont utilisés dans l'industrie automobile où un jet élevé est requis.
Tandis que les tailles de particules plus élevées améliorent les propriétés de viscosité et de dispersibilité dans l'application. Ils ont une nuance plus brunâtre et sont généralement plus appropriés pour les applications de caoutchouc et de pneu.

Structure

Déjà pendant le processus de production, des agrégats se forment à partir des particules primaires. La structure du noir de carbone est déterminée par:

• Comment les agrégats sont-ils façonnés?
• Le niveau des branches dans les agrégats.
Chimie de surface

Un autre aspect important du noir de carbone est la chimie de surface. Selon le processus de production, les groupes fonctionnels à la surface du noir de carbone seront différents. Le type et la quantité de groupes fonctionnels joueront un grand rôle dans l'affinité au sein de l'application utilisée.

En général, lorsqu'on parle de chimie de surface, on entend le niveau de groupes contenant de l'oxygène à la surface. Pour certaines applications, le noir de carbone est davantage oxydé pour augmenter la quantité de groupes contenant de l'oxygène sur la surface.

Spécifiquement, dans les applications d'encre et de revêtement, cela sera avantageux pour améliorer la dispersibilité, le mouillage des pigments, la rhéologie et les performances globales dans le système sélectionné.

Remarque: Lors de l'oxydation de surface du noir de carbone, des groupes carboxyle se forment à la surface, conduisant à un pH bas du noir de carbone. Cela pourrait entraîner une incompatibilité dans certains systèmes de revêtement.
Noir de carbone pour les revêtements et les encres

Lorsque le noir de carbone est utilisé dans les applications de revêtement ou d'encre, les propriétés suivantes sont les plus importantes:

• Pigmentation
o Couleur - force de teinte et jetness
o Undertone
• Viscosité
• Protection

Force de teinte

La force de teinte est le rapport, exprimé en unités de teinte, de la réflectance d'une pâte standard à un échantillon de pâte, à la fois préparé et testé dans des conditions spécifiées.

Comme décrit dans la méthode d'essai ASTM D 3265-19b, une pâte de noir de carbone-oxyde de zinc est préparée, soit en utilisant un appareil de broyage automatique ou le Speedmixer® (DAC 150 FVZ).

Pour la préparation de la pâte de noir de carbone-oxyde de zinc, des matières premières prédéterminées sont utilisées, telles que:
• Noir de référence de teinte industrielle (ITRB2)
• Un oxyde de zinc spécifique (lot numéro 11), et
• Greenflex ESO (huile de soja époxydée) 3

La pâte de référence est fixée à 100 et tous les noirs de carbone utilisés sont comparés à cette pâte. Cela signifie que lorsque le noir de carbone a un pouvoir colorant de 80, il donnera une couleur moins noire lors de l'utilisation de la même quantité.

Jetness

Le jetness (Mc) est le noir dépendant de la couleur. Il est mesuré à titre indicatif comme b * à l'aide d'un colorimètre (où b * est directement lié à la valeur L) et ne doit pas être confondu avec la noirceur. Le jet est directement influencé par la taille des particules primaires.

Plus la taille des particules primaires est basse, plus la jetness est élevée.

La noirceur, par contre, est un degré de noirceur, directement lié à la réflectance. Dans le cas des pigments à jet élevé, il peut même être inférieur à 1%.

En général, le jet est déterminé selon la procédure DIN 55979 - détermination de la valeur de noir du noir de carbone, où la réflexion résiduelle est mesurée. Dans cette méthode, la noirceur est utilisée comme une indication du jet.
Conductivité

Il existe différents noirs de carbone sur le marché qui peuvent fournir des propriétés antistatiques ou conductrices. Les principales propriétés qui influenceront les propriétés conductrices du noir de carbone sont:

•    Aire de surface spécifique
•    Structure
• Chimie de surface

La plupart des noirs de carbone conducteurs disponibles sur le marché ont des surfaces et des structures plus élevées et peuvent contenir un volume important de micropores.

La conductivité est mesurée par la résistivité de surface du film conducteur présenté en Ω / carré ou en résistivité volumique de Ω-cm.

Une meilleure performance de conductivité d'un noir de carbone conducteur aidera à ajouter la charge appropriée de noir de carbone pour atteindre la résistivité de surface minimale requise pour l'application.
Dans la sélection finale, pour préparer un revêtement conducteur ou dissipatif, il faut trouver un équilibre dans les propriétés du noir de carbone. Comme la surface spécifique élevée vous donnera un revêtement plus conducteur, mais ces noirs ont donc un indice d'absorption d'huile plus élevé, ce qui entraîne l'utilisation de plus de liants ou d'agents mouillants pour une dispersion optimale, et plus d'énergie est nécessaire pour disperser le noir de carbone pour obtenir la taille de particule souhaitée. En plus de cela, le niveau de résistivité de surface requis déterminera alors la quantité de noir de carbone nécessaire.

Après avoir appris les processus de production et les propriétés du noir de carbone, explorons les paramètres à considérer lors de la sélection du noir de carbone pour des revêtements et des applications d'encre spécifiques.

Trouver la bonne qualité de noir de carbone pour votre application

En ce qui concerne les applications de revêtement, nous devons tenir compte des paramètres suivants:

• Force de teinture
• Jetness
• Facilité d'utilisation
o Temps de dispersion
o Chargement de dispersion
o Viscosité
o Forme physique: poudre ou granulés
•    Prix
• Exigences finales de l'application telles que:
o Contact alimentaire indirect
o protection UV
o Conductivité
Noir de carbone dans les caoutchoucs et les pneus

• Le premier chiffre indique la taille des particules, où
o La série N100 a le plus petit avec une taille de particule de 11-19 nm (moyenne)
o La série N900 a la plus grande taille de particules de 201-500 nm (moyenne)
• Les deuxième et troisième chiffres sont des nombres arbitraires mais peuvent être utilisés pour décrire la fonctionnalité ou la structure du noir de carbone.

Ici, N représente le durcissement «normal» d’un composé de caoutchouc.

Les noirs de carbone de canal étaient (principalement) à durcissement lent, et ces qualités de noir de carbone étaient indiquées par le préfixe S.

Dans les pneus, on utilise principalement des types de N115 à N375, et tous ont une contribution spécifique à la performance finale du pneu.

• Pour les revêtements dans les pneus, les noirs de carbone avec une plus grande taille de particule de N660 à N990 sont utilisés.
• Pour les caoutchoucs techniques, en général, les plus grosses granulométries sont utilisées à partir de N550 avec un ajout spécifique de N3030.

Noir de carbone dans les plastiques

Dans les plastiques, le noir de carbone présente trois propriétés principales:

• Couleur
• Protection UV
• Conductivité

Les noirs de carbone sont utilisés pour produire des mélanges maîtres qui sont ensuite utilisés dans la préparation finale des plastiques. Lors de la production du mélange maître, le noir de carbone doit avoir de bonnes propriétés de teinture, ce qui donne la couleur souhaitée avec une utilisation minimale de noir de carbone avec une bonne dispersibilité, garantissant une faible énergie nécessaire pour fournir une bonne dispersion du noir de carbone.

Lorsque le mélange maître est utilisé dans l'application finale, le noir de carbone doit s'étaler facilement à partir du polymère de base pour créer un résultat uniforme, une bonne diluabilité.

Règlement sur le contact alimentaire

Pour certaines applications, des noirs de carbone spéciaux sont nécessaires, conformes aux réglementations relatives au contact alimentaire telles que définies par la FDA (The U.S. Food & Drug Administration).

Les exigences de pureté applicables pour la conformité aux réglementations de la FDA des États-Unis sont les suivantes:

• Le total des HAP ne doit pas dépasser 0,5 ppm
• Le benzo (a) pyrène ne doit pas dépasser 5,0 ppb

À la suite d'une nouvelle notification de contact alimentaire (FCN) soumise par Cabot à la FDA (FCN 1789), les noirs de carbone spéciaux conformes à la FDA peuvent être utilisés comme colorant pour les polymères sans limite supérieure spécifiée.

Le règlement de la Commission UE n ° 10/2011 est applicable dans tous les pays de l'Union européenne.

Les exigences de pureté et les spécifications de conformité sont les suivantes:

• Extrait de toluène ≤ 0,1% 2
• Extinction du cyclohexane à 386 nm <0,02 pour une cellule de 1 cm ou <0,1 pour une cellule de 5 cm
• Benzo (a) pyrène ≤ 0,25 mg / kg (250 ppb)
• Particules primaires de 10 à 300 nm, agrégats de 100 à 1200 nm, agglomérats de 300 nm +
• Dans l'article final en contact avec les denrées alimentaires, un maximum de 2,5% de noir de carbone en poids est autorisé
Qu'est-ce que le noir de carbone? Un composant essentiel pour rendre de nombreux produits que nous utilisons chaque jour plus forts, plus profonds en couleur et plus durable, le noir de carbone dans sa forme pure est une fine poudre noire, essentiellement composée de carbone élémentaire. Il est produit par combustion partielle et pyrolyse de résidus d'huile de faible valeur à des températures élevées dans des conditions de processus contrôlées.
Le noir de carbone est principalement utilisé pour renforcer le caoutchouc dans les pneus, mais peut également agir comme pigment, stabilisant UV et agent conducteur ou isolant dans une variété d'applications de caoutchouc, de plastique, d'encre et de revêtement. Outre les pneus, d'autres utilisations quotidiennes du noir de carbone comprennent les tuyaux, les bandes transporteuses, les plastiques, les encres d'imprimerie et les revêtements automobiles.
Les propriétés fondamentales du noir de carbone déterminent les performances de l'application. Ceux-ci inclus:
• La taille des particules
• Structure
• Porosité
• Chimie de surface ou activité de surface
• Forme physique
LA TAILLE DES PARTICULES
Mesurée par microscopie électronique, c'est la propriété fondamentale qui a un effet significatif sur les propriétés du caoutchouc, ainsi que sur les propriétés de couleur des noirs de carbone spéciaux.
Pour les noirs de carbone spéciaux, un diamètre de particule plus petit donne lieu à une surface et à une force de teinte plus élevées. Une surface spécifique élevée est généralement associée à une plus grande jetness, une conductivité plus élevée, une résistance aux intempéries améliorée et une viscosité plus élevée, mais nécessite une énergie de dispersion accrue.
Pour le caoutchouc, des particules plus fines entraînent un renforcement accru, une résistance à l'abrasion accrue et une résistance à la traction améliorée. Cependant, pour disperser des particules plus fines, il faut un temps de mélange et une énergie accrus. Les tailles de particules typiques vont d'environ 8 nanomètres à 100 nanomètres pour les noirs de four. La surface spécifique est utilisée dans l'industrie comme indicateur du niveau de finesse du noir de carbone et, par conséquent, de la taille des particules.
STRUCTURE
Il s'agit d'une mesure de la fusion tridimensionnelle de particules de noir de carbone pour former des agrégats, qui peuvent contenir un grand nombre de particules. La forme et le degré de ramification des agrégats sont appelés structure.
Les noirs de carbone hautement structurés offrent une viscosité plus élevée, une plus grande conductivité électrique et une dispersion plus facile pour les noirs de carbone spéciaux. Les mesures de la structure des agrégats peuvent être obtenues à partir des distributions de forme à partir de l'analyse EM, de l'absorption d'huile (OAN) ou de l'analyse du volume vide.
Le niveau de structure d'un noir de carbone détermine finalement ses effets sur plusieurs propriétés importantes du caoutchouc. L'augmentation de la structure du noir de carbone augmente le module, la dureté, la conductivité électrique et améliore la dispersibilité du noir de carbone, mais augmente la viscosité du composé.
POROSITÉ
C'est une propriété fondamentale du noir de carbone qui peut être contrôlée pendant le processus de production. Cela peut affecter la mesure de la surface en fournissant une surface totale (NSA) supérieure à la valeur externe (STSA).
Les noirs de carbone de spécialité conducteurs ont tendance à avoir un degré élevé de porosité, tandis qu'une augmentation de la porosité permet également à un mélangeur de caoutchouc d'augmenter la charge de noir de carbone tout en maintenant la gravité spécifique du composé. Cela conduit à une augmentation du module composé et de la conductivité électrique pour une charge fixe.
CHIMIE DE SURFACE OU ACTIVITÉ DE SURFACE
Ceci est fonction du processus de fabrication et de l’historique thermique d’un noir de carbone et se réfère généralement aux groupes contenant de l’oxygène présents sur la surface d’un noir de carbone.
Pour les noirs de carbone spéciaux, les surfaces oxydées améliorent le mouillage, la dispersion, la rhéologie et les performances globales des pigments dans les systèmes sélectionnés. Dans d'autres cas, l'oxydation augmente la résistivité électrique et rend les noirs de carbone plus hydrophiles.
L'ampleur de l'oxydation de surface est mesurée en déterminant la quantité du composant «volatil» sur le noir de carbone. Des niveaux volatils élevés sont associés à un pH bas.
Bien que difficile à mesurer directement pour le caoutchouc, la chimie de surface se manifeste par ses effets sur des propriétés du caoutchouc telles que la résistance à l'abrasion, la résistance à la traction, l'hystérésis et le module. L'effet de l'activité de surface sur les caractéristiques de durcissement dépendra fortement du système de durcissement utilisé.
FORME PHYSIQUE
Ceci est important pour faire correspondre un noir de carbone à l'équipement par lequel il doit être dispersé. La forme physique (billes ou poudre) peut affecter les caractéristiques de manipulation et de mélange.
Le degré ultime de dispersion est également fonction des procédures de mélange et de l'équipement utilisé. Les noirs de carbone en poudre sont recommandés dans les disperseurs à faible cisaillement et sur les broyeurs à trois cylindres. Les noirs de carbone en perles sont recommandés pour les moulins à grenaille, les broyeurs à boulets et autres équipements à haute énergie. Le perlage fournit moins de poussière, des capacités de manipulation en vrac et des densités apparentes plus élevées, tandis que les noirs de carbone en poudre offrent une dispersibilité améliorée.
Le noir de carbone est un matériau de base avec une longue histoire, et il a été utilisé comme colorant depuis les jours avant Jésus-Christ. Étant donné que le noir de carbone contient des nanoparticules avec diverses fonctions telles que l'absorption et la conductivité des ultraviolets, il est toujours appliqué à de nouveaux domaines tels que les équipements et appareils électroniques. Certaines applications du noir de carbone, qui est un matériau conventionnel mais nouveau, sont illustrées ci-dessous.
1) Agent colorant pour l'encre et les peintures
Le noir de carbone a une force de teinte plus élevée que le noir de fer ou les pigments organiques, et est largement utilisé pour les encres de journaux, les encres d'imprimerie, les encres indiennes et les peintures. Le noir de carbone est également utilisé comme pigment noir pour l'encre ou les toners jet d'encre.
2) Agents colorants de résine et de film
Le noir de carbone a un pouvoir colorant élevé et est thermiquement stable, il convient donc à la coloration des résines et des films formés à chaud. Le noir de carbone est également excellent pour absorber la lumière ultraviolette, offrant à la fois une superbe résistance aux rayons ultraviolets et un effet colorant lorsqu'une petite quantité est mélangée avec des résines. Le noir de carbone est largement utilisé pour la coloration générale des résines et des films. Les résines au noir de carbone sont utilisées dans les pare-chocs d'automobiles, les revêtements métalliques et les garnitures de tuyaux en acier qui nécessitent en particulier une résistance aux intempéries.
3) Agent conducteur électrique
Les particules de noir de carbone ont la structure cristalline de type graphite, offrant une excellente conductivité électrique. Par conséquent, le noir de carbone est largement utilisé comme charge conductrice, étant mélangé dans les plastiques, les élastomères, les peintures, les adhésifs, les films et les pâtes.
Les bouchons de carburant et les tuyaux d'introduction de carburant des automobiles, par exemple, sont nécessaires pour la conductivité électrique pour empêcher l'électricité statique. Par conséquent, le noir de carbone est utilisé comme un excellent agent antistatique.
4) Matériel lié à l'équipement électronique
Le noir de carbone fournit également une résistance stable et est donc utilisé comme matériau lié à l'équipement électronique dans divers composants d'affichage, matériaux d'enregistrement magnétique et rouleaux OA.
En outre, Mitsubishi Chemical a développé du noir de carbone avec diverses fonctions combinées pour des applications spéciales.
Le noir de carbone est composé de fines particules constituées principalement de carbone.
Diverses caractéristiques du noir de carbone sont contrôlées lors de la production en brûlant partiellement du pétrole ou des gaz.
Le noir de carbone est largement utilisé dans diverses applications, du pigment de coloration noir des encres de journaux à l'agent conducteur électrique de matériaux de haute technologie.
La suie, qui est similaire au noir de carbone, était utilisée pour écrire des lettres sur papyrus dans l'Égypte ancienne et sur des bandes de bambou dans la Chine ancienne.
La production de noir de carbone est devenue un type d'industrie artisanale à l'époque où la méthode de production de papier a été établie au deuxième siècle. Il est ensuite devenu largement utilisé dans les industries après avoir été produit avec le procédé de canal en 1892 et avec la méthode du four à l'huile en 1947.
Une grande quantité de noir de carbone est principalement utilisée dans les pneus comme excellent renfort en caoutchouc. Le noir de carbone est également un excellent agent colorant en tant que pigment noir et est donc largement utilisé pour les encres d'impression, les colorants de résine, les peintures et les toners.
En outre, le noir de carbone est utilisé dans diverses autres applications en tant qu'agent conducteur électrique, y compris les films antistatiques, les fibres et les disquettes.
Image au microscope électronique du noir de carbone
L'observation des particules de noir de carbone au microscope électronique montre qu'elles ont une structure compliquée, certaines particules sphériques étant fusionnées entre elles.
La taille des particules sphériques est appelée «taille des particules» et la taille de la chaîne de particules est appelée «structure».
Divers groupes fonctionnels tels que le groupe hydroxyle ou carboxyle se trouvent à la surface du noir de carbone, et leur quantité ou composition est appelée «chimie de surface».
Ces trois - «taille de particule», «structure» et «chimie de surface» - sont les propriétés de base du noir de carbone et sont appelées ensemble les trois caractéristiques principales.
Les trois propriétés principales ont un effet important sur les propriétés pratiques telles que la noirceur et la dispersibilité lorsqu'elles sont mélangées avec des encres, des peintures ou des résines.
Spécifications générales du noir de carbone
Le noir de carbone est classé en deux groupes selon sa structure et sa taille de particule.
a) Noir dur
• HAF (High Abrasion Furnace)
• ISAF (four intermédiaire à super abrasion)
b) Noir doux
• FEF (four d'extrusion rapide)
• GPF (four à usage général)
HAF
- Four de type noir résistant à l'abrasion.
- Sa structure particulaire est petite et normale.
- Très bonne résistance à la déformation qui améliore la résistance à la flexion et la contrainte de traction du caoutchouc.
Empêche l'accumulation de chaleur dans les pneus.
ISAF
- Très résistant à l'abrasion.
- Normalement structuré et de petite taille de particules.
- Augmenter la contrainte de traction et améliorer la résistance à la rupture du caoutchouc.
FEF
- Résistant à l'abrasion et permet une extrusion rapide.
- Normalement structuré et a une taille de particule moyenne.
GPF
- Cette espèce est utilisée à des fins générales.
- A une taille de particule normale.
- Le traitement de cette espèce est facile.
Le noir de carbone est utilisé dans l'industrie du caoutchouc comme additif dans les pneus d'automobile, les pièces de machines, les câbles, les bandes transporteuses, les tuyaux, les talons et la construction du caoutchouc de base, il est également utilisé dans les plastiques, l'encre d'imprimerie, la peinture, le papier noir, les revêtements, les encres, la lithographie et la plaque comme colorant comme la noirceur de l'émetteur afin d'assurer la couleur du vernis, également utilisé pour fabriquer du papier carbone et du ruban de machine à écrire.
Certaines des branches industrielles dans lesquelles le noir de carbone est utilisé:
• Câble
• Tapis roulant
• Bandes de support
• Tuyau
• Tapis
• Sacs noirs
• Pièces de rechange pour voitures
• Isolation thermique
• Caoutchouc, matières plastiques
• Lutte contre les incendies et ainsi de suite. vb.
Zone d'utilisation selon le type
 
HAF - utilisé dans la production de câbles, de bandes transporteuses et de produits en caoutchouc de haute qualité, utilisés dans la fabrication de pneus.
 
ISAF - utilisé dans la production de produits en caoutchouc, pneus utilisés dans des conditions routières difficiles.
 
FEF - utilisé dans les produits en caoutchouc obtenus à partir de tubes extrudés, de chambre à air, de pose de câbles et de pneus.
 
GPF - utilisé dans les produits en caoutchouc, le corps intérieur et extérieur des pneus de bicyclette, en particulier dans la production de pneus d'automobile.

Applications du noir de carbone
Outre le renfort en caoutchouc, le noir de carbone est utilisé comme pigment noir et comme additif pour améliorer les performances du matériau, y compris la conductivité, la viscosité, le contrôle de la charge statique et la protection UV.

Ce type de noir de carbone (généralement appelé noir de carbone spécial) est utilisé dans une variété d'applications dans les industries des revêtements, des polymères et de l'impression, ainsi que dans diverses autres applications spéciales.
En fait, après l'élimination de l'huile et le traitement d'élimination des cendres de la pyrolyse des pneus, nous pouvons obtenir du noir de carbone commercial de haute pureté, qui peut être utilisé pour créer un mélange maître de couleur, une pâte de couleur, une encre à l'huile et comme addictif dans les produits en plastique et en caoutchouc. En outre, après le traitement d'activation, le noir de carbone deviendra de bons matériaux pour produire du charbon actif.
Dans l'industrie des revêtements, le noir de carbone à fines particules traitées est la clé des peintures d'un noir de jais profond. L'industrie automobile exige la plus haute intensité de noir de pigments noirs et des nuances bleuâtres.
Les noirs de carbone de petite taille de particules satisfont à ces exigences. Les noirs de carbone plus grossiers, qui offrent une nuance plus brunâtre, sont couramment utilisés pour la teinture et sont indispensables pour obtenir une nuance de gris ou une teinte de couleur souhaitée.
Dans l'industrie des polymères, le noir de carbone à fines particules est utilisé pour obtenir une couleur noir de jais profond. Un attribut majeur du noir de carbone est sa capacité à absorber la lumière UV néfaste et à la convertir en chaleur, rendant ainsi les polymères, tels que le polypropylène et le polyéthylène, plus résistants à la dégradation par les rayons UV du soleil. Le noir de carbone spécial est également utilisé dans l'isolation polymère des fils et des câbles. Le noir de carbone spécial améliore également les propriétés d'isolation du polystyrène, qui est largement utilisé dans la construction.
Dans l'industrie de l'impression, le noir de carbone n'est pas seulement utilisé comme pigment, mais aussi pour atteindre la viscosité requise pour une qualité d'impression optimale. Le post-traitement du noir de carbone permet une utilisation efficace des liants dans l'encre pour des propriétés optimales du système. De nouveaux noirs de carbone spéciaux sont en cours de développement et contribuent au rythme de l'innovation dans l'impression sans impact.
Utilisations des consommateurs
Cette substance est utilisée dans les produits suivants: encres et toners, adhésifs et mastics, produits de revêtement, charges, mastics, enduits, pâte à modeler, produits de traitement textile et colorants, peintures au doigt, lubrifiants et graisses et produits cosmétiques et de soins personnels.
D'autres rejets dans l'environnement de cette substance sont susceptibles de se produire en raison de: l'utilisation à l'intérieur (par exemple, les liquides / détergents de lavage en machine, les produits d'entretien automobile, les peintures et revêtements ou adhésifs, les parfums et les assainisseurs d'air) et l'utilisation à l'extérieur.
Durée de vie de l'article
Le rejet dans l'environnement de cette substance peut résulter d'une utilisation industrielle: d'articles dont les substances ne sont pas destinées à être rejetées et dont les conditions d'utilisation ne favorisent pas le rejet et le traitement par abrasion industrielle à faible taux de libération (par exemple coupe de textile, coupe, usinage ou meulage du métal).
D'autres rejets dans l'environnement de cette substance sont susceptibles de se produire en raison de: l'utilisation à l'intérieur de matériaux à longue durée de vie à faible taux de rejet (par exemple revêtements de sol, meubles, jouets, matériaux de construction, rideaux, chaussures, produits en cuir, produits en papier et carton, équipement électronique) et utilisation en extérieur dans des matériaux à longue durée de vie à faible taux de rejet (par exemple, matériaux de construction et de construction en métal, en bois et en plastique).
Cette substance peut être trouvée dans des articles complexes, sans rejet: les véhicules (par exemple, les véhicules personnels, les camionnettes de livraison, les bateaux, les trains, le métro ou les avions)) et les véhicules.

Utilisations généralisées par les travailleurs professionnels
Cette substance est utilisée dans les produits suivants: adhésifs et mastics, produits de revêtement, encres et toners, charges, mastics, plâtres, pâte à modeler, produits chimiques de laboratoire, produits de traitement du cuir, cosmétiques et produits de soins personnels, lubrifiants et graisses, cirages et cires, peintures au doigt et polymères.
Cette substance est utilisée dans les domaines suivants: formulation de mélanges et / ou reconditionnement, impression et reproduction de supports enregistrés et recherche et développement scientifiques.
Cette substance est utilisée pour la fabrication de: produits chimiques, produits en plastique, produits minéraux (par exemple plâtres, ciment), métaux et produits en caoutchouc.
D'autres rejets dans l'environnement de cette substance sont susceptibles de se produire en raison de: l'utilisation à l'intérieur (par exemple, les liquides / détergents de lavage en machine, les produits d'entretien automobile, les peintures et revêtements ou adhésifs, les parfums et les assainisseurs d'air) et l'utilisation à l'extérieur.
Formulation ou réemballage
Cette substance est utilisée dans les produits suivants: produits chimiques et colorants pour papier, produits de traitement du cuir, produits de traitement des textiles et colorants, encres et toners, polymères, produits de revêtement, adhésifs et mastics, lubrifiants et graisses, charges, mastics, enduits, pâte à modeler, vernis et cires, cosmétiques et produits de soins personnels et peintures au doigt.
Le rejet dans l'environnement de cette substance peut se produire à la suite d'une utilisation industrielle: formulation de mélanges et formulation dans des matériaux.
Utilisations sur les sites industriels
Cette substance est utilisée dans les produits suivants: polymères, adhésifs et mastics, produits chimiques et colorants pour papier, encres et toners, produits de traitement du cuir, cosmétiques et produits de soins personnels, produits de revêtement, charges, mastics, plâtres, pâte à modeler, produits de traitement textile et colorants, semi-conducteurs, lubrifiants et graisses, peintures au doigt, polis et cires.
Cette substance est utilisée dans les domaines suivants: formulation de mélanges et / ou reconditionnement.
Cette substance est utilisée pour la fabrication de: produits chimiques, métaux, produits minéraux (par exemple plâtres, ciment), produits en plastique et produits en caoutchouc.
Le rejet dans l'environnement de cette substance peut résulter d'une utilisation industrielle: dans la production d'articles, comme auxiliaire technologique, comme étape intermédiaire dans la fabrication ultérieure d'une autre substance (utilisation d'intermédiaires) et dans les auxiliaires technologiques sur les sites industriels.

IUPAC

Acétylène Noir DENKA
Noir d'acétylène DSPL
C.I. Pigment noir 7
Carbone
carbone
NOIR CARBONE
Noir de carbone amorphe
Noir carbone; Acétylène noir
Méthane
Rockport

COMMERCE

ACÉTYLÈNE NOIR
Addipast
Arosperse
Perles noires
Bleumina
caoutchouc de récupération de butyle
Carbocolor ®
Poudre de Carbocolor ®
Carbofin
NOIR CARBONE
Noir de carbone BV et V
Noir de carbone N-326
CD
Chezacarbe
CI 77266
CI Pigment Noir 6
CI Pigment Noir 7
Conductex®
CARBONE CONTINENTAL
CONTINEX
Copeblack®
Corax
DENKA NOIR
DIABLACK
Noirs de carbone diamant
Durex
EB
Écorax
Farbruss
Farbruss, couleur noir
Farbruss; couleur noir
Flammruss
Flammruss, couleur noir
Flammruss; couleur noir
Flammruss; panthère
Flammruß
Furnex®
Noir de gaz
HIBlack
HiBlack
IRB # 8
Lampe noire
LIONITE EC200LCARBON ECPCARBON ECP600JDCARBON ECP200L
MAP01004
MITSUBISHI CARBON NOIR
Monarque
MPC Channel noir
N 772
N-110
N550
NEGROVE
Neotex®
Nerox
Nipex
NuTone
Orient noir
Panthère
PM
Printex
PUREBLACK®
Purex
Royale Noir
poudre de caoutchouc
sadza techniczna
SEAST
Noir spécial
Statex®
Thermax ®
Poudre Thermax ®
Thermax ® Poudre Ultra Pure
Thermax ® Inox
Poudre inoxydable Thermax ®
Poudre inoxydable Thermax ® Ultra Pure
Thermax ® Ultra Pure
caoutchouc récupéré de pneus
TOKABLACK
récupération des pneus de la bande de roulement
Ultra®
récupération de pneus entiers
XPB
XT