KARBON SİYAHI

Elastomer kompaund üreticileri; ağır vasıta kamyon lastiklerinde, madencilik lastiklerinde ve endüstriyel kauçuk ürünlerinde takviye edici Fırın Siyahı'nı çöktürülmüş silikaya tercih ederler; çünkü hidrofobik grafitik kristalit kenarları, pahalı organosilan bağlama ajanlarına veya etanol yayan silanizasyon karıştırma aşamalarına ihtiyaç duymaksızın hidrokarbon polimerleri doğrudan yüksek modüllü bir bağlı kauçuk (bound-rubber) kabuğuna bağlar ve aynı anda kalıcı antistatik iletkenlik ile UV direnci kazandırır. Benzer şekilde kaplama, plastik ve mürekkep formülatörleri; siyah demir oksit (Pigment Black 11), doğal grafit, aktif bitkisel karbon ve kemik siyahı yerine CI 77266'yı tercih eder; çünkü koloidal parakristalin karbon 5 ila 10 kat daha yüksek renklendirme gücü, eşsiz piyano siyahı optik derinlik (jetness), %60 daha düşük iskelet yoğunluğu (manyetitin 4,80 g/cm3 değerine kıyasla 1,80 g/cm3), 300 °C'nin oldukça üzerinde termal kararlılık ve reçine bağlayıcıların tamamen erişebildiği gözeneksiz dış yüzey alanı sunar.

Otomatik dökme kompaundlama işlemleri için serbest akışlı, düşük tozuyan peletlenmiş boncuklar (yığın dökme yoğunluğu 320 ila 520 g/L) veya sıvı dispersiyonlar için kabarık toz (fluffy powder, yığın dökme yoğunluğu 60 ila 240 g/L) halinde ticari olarak tedarik edilen kaliteler; spesifik yüzey alanı (Nitrojen Yüzey Alanı NSA 7'den >1.100 m2/g'a kadar) ve agregat dallanma yapısı (Yağ Absorpsiyon Numarası OAN 35'ten >320 mL/100 g'a kadar) bağımsız olarak ayarlanarak tasarlanır. Tam ASTM D1765 kauçuk kodunun (N110'dan N990'a kadar), sonradan oksitlenmiş pigment spesifikasyonunun, düşük PAH içerikli gıda temas kalitesinin veya ultra saf Asetilen Siyahı spesifikasyonunun eşleştirilmesi optimum dispersiyon, reoloji ve son kullanım dayanıklılığı sağlar.

CAS Numarası: 1333-86-4 (Asetilen Siyahı belirli bölgesel envanterlerde CAS 39345-88-5 altında da çapraz referanslıdır)
EC Numarası: 215-609-9
Moleküler Formül: C (Parakristalin sp2 elementel karbon)
Molekül Ağırlığı: 12,011 g/mol
INCI Adı: CARBON BLACK / CI 77266 (Onaylanmış yüksek saflıkta ABD FDA kozmetik renk katkı maddesi tanımı: D&C Black No. 2; Colour Index: C.I. Pigment Black 7 / C.I. 77266)
E Numarası: E152 (Hidrokarbon kaynaklı karbon siyahı için geçmiş Avrupa kodu; doğrudan gıda katkı maddesi olarak AB'de kullanımına izin verilmez ve bu alanda buharla aktive edilmiş bitkisel karbon E153 kullanılır; yüksek saflıkta Karbon Siyahı ise AB Regülasyonu 10/2011 FCM No. 411 ve ABD FDA 21 CFR 178.3297 kapsamında gıda ile temas eden plastikler için onaylanmıştır)
Erime Noktası: > 3.550 °C (Atmosferik basınçta erimez; inert atmosfer altında 3.650 ila 3.900 °C'de katıdan doğrudan buhara süblimleşir)
Kaynama Noktası: Yaklaşık 4.200 ila 4.827 °C (101,3 kPa'da elementel karbonun süblimleşme / buharlaşma noktası; ortam ve polimer işleme sıcaklıklarında tamamen uçucu olmayan katıdır)
Viskozite: Saf kuru katı için geçerli değildir (Erimeyen katı toz veya peletlenmiş boncuklar; %15 ila %25 w/w Pigment Black 7 yüklemeli sıvı kaplama ezme tabanlarında dinamik viskozite yapıya ve yüzey oksidasyonuna bağlı olarak 25 °C'de 150 ila 2.500 mPa·s arasında değişirken, 50 phr Fırın Siyahı yüklemeli kauçuk hamurlarında 100 °C'deki Mooney viskozitesi ML(1+4) 45 ila 95 MU arasında değişir)
Yoğunluk: 20 °C'de gerçek iskelet yoğunluğu 1,75 ila 1,95 g/cm3 (helyum piknometresi ile tipik olarak 1,80 ila 1,86 g/cm3); Peletlenmiş boncuklar için yığın dökme yoğunluğu 320 ila 520 g/L (0,32 ila 0,52 g/cm3) ve kabarık toz için 60 ila 240 g/L (0,06 ila 0,24 g/cm3)

En Sık Karşılaşılan Eşanlamlılar:
Karbon Siyahı
Fırın Siyahı
Yağ Fırını Siyahı
Pigment Siyah 7
C.I. Pigment Siyah 7
C.I. 77266
CI 77266
Asetilen Siyahı
Termal Siyah
Kanal Siyahı
Gaz Siyahı
Lamba Siyahı
Lamba Karası
D&C Black No. 2
Koloidal Karbon
Parakristalin Karbon
Asiniform Karbon
İletken Karbon Siyahı
Süper Aşınma Fırın Siyahı (SAF)
Orta Süper Aşınma Fırın Siyahı (ISAF)
Yüksek Aşınma Fırın Siyahı (HAF)
Hızlı Ekstrüzyon Fırın Siyahı (FEF)
Genel Amaçlı Fırın Siyahı (GPF)
Yarı Takviye Edici Fırın Siyahı (SRF)
Orta Termal Siyah (MT)
Karbon Karası
Carbon Black
Furnace Black
Acetylene Black
Thermal Black
Pigment Black 7

KARBON SİYAHI NEDİR?

Türk kimya ticaretinde Karbon Siyahı, Karbon Karası, Fırın Siyahı veya Pigment Siyah 7 olarak bilinen Karbon Siyahı, elementel karbondan (kimyasal sembolü C, CAS No. 1333-86-4, EC / EINECS No. 215-609-9, Colour Index Pigment Black 7, C.I. 77266) oluşan hassas mühendislik ürünü endüstriyel bir nanomalzemedir. Öğütülmüş mineral dolgular gibi ayrık münferit kristal taneleri veya doğal pul grafit gibi makroskobik düz plakalar halinde bulunmak yerine, bu koloidal parakristalin karbon; eşmerkezli olarak düzenlenmiş turbostratik karbon katmanları içeren küresel karbon nodüllerinin (8 ila 500 nm) buhar fazında çekirdeklenmesi ve kovalent füzyonu ile oluşan mikron altı asiniform (üzüm salkımı benzeri) agregatlardan meydana gelir.
Fırın Siyahı, Termal Siyah, Asetilen Siyahı, Gaz Siyahı ve Lamba Siyahı'nın endüstriyel üretimi; kısmi hidrokarbon yanması veya oksijensiz termal piroliz yoluyla kapalı, bilgisayar kontrollü reaktörlerde gerçekleştirilir. Üreticiler; hammadde aromatikliğini, reaktör sıcaklığını (1.200 ila 2.200 °C), milisaniyelik kalış süresini, alkali potasyum yapı kontrol katkılarını ve su püskürtmeli söndürme (quench) konumunu ayarlayarak birincil parçacık çapını, agregat dallanma karmaşıklığını ve yüzey oksijen fonksiyonel gruplarını belirli elastomer, termoplastik, kaplama, matbaa mürekkebi veya batarya gereksinimlerine göre uyarlarlar.

Alıcılar ve formülatörler, üretilmiş Pigment Black 7'yi (CAS 1333-86-4); kontrolsüz yanma kurumundan (%20 ila %50+ üzerinde inorganik uçucu kül, hapsolmuş katranlar ve yanmamış kömürleşmiş parçacıklarla kontamine olmuş baca veya dizel egzoz kurumu gibi heterojen bir atık yan ürün), Aktif Karbon'dan (CAS 7440-44-0, gaz/sıvı adsorpsiyonu için kömür, odun veya hindistan cevizi kabuklarının buharla ya da kimyasal aktivasyonu ile üretilen içsel olarak mikro gözenekli bir karbon), Bitkisel Karbon / Biyokömür'den (E153, CAS 7440-44-0, doğrudan gıda renklendiricisi olarak yetkilendirilmiş buharla aktive edilmiş bitkisel odun kömürü) ve Kemik Siyahı'ndan (C.I. Pigment Black 9, CAS 8021-99-6, %80 ila %85 trikalsiyum fosfat ve yalnızca %10 ila %15 karbon içeren kalsine edilmiş hayvan kemikleri) kesin olarak ayırt etmelidir.
Ticari C.I. 77266 pazarının kendi içinde de tedarik ekipleri; standart ASTM D1765 Kauçuk Takviye Kaliteleri (N110, N220, N234, N326, N330, N339, N550, N660, N772 ve N990 gibi N100 ila N900 serisi), Özel Pigment Kaliteleri (kaplamalar, mürekkepler ve plastikler için sıklıkla sonradan oksitlenen Yüksek Renkli, Orta Renkli, Normal Renkli ve Düşük Renkli kaliteler), Yüksek Saflıkta Düşük PAH İçerikli Gıda Temas Kaliteleri (ABD FDA 21 CFR 178.3297 ve AB Regülasyonu 10/2011 ile uyumlu) ile elektrostatik deşarj (ESD) plastikleri, yüksek gerilim güç kablosu blendajları ve lityum iyon pil elektrotları için tasarlanmış İletken Fırın veya Asetilen Siyahı kaliteleri arasında ayrım yapmalıdır.

KARBON SİYAHI'NIN KİMYASAL YAPISI, NANOYAPISI VE HİYERARŞİK MORFOLOJİSİ

Fırın Siyahı'nın elastomerleri neden takviye ettiğini, ince taneli Pigment Black 7'nin güneş ultraviyole radyasyonunu neden soğurup kaplamalara piyano siyahı derinlik kattığını ve Asetilen Siyahı'nın yalıtkan polimerler üzerinden elektronları nasıl ilettiğini anlamak; malzemenin iç kristalografik düzenini, üç seviyeli morfolojik hiyerarşisini ve yüzey heteroatom kimyasını incelemeyi gerektirir.

1. Turbostratik / Parakristalin Grafitik Mikroyapı:
Karbon Siyahı'nın her bir küresel birincil nodülünün içinde, sp2-hibritleşmiş karbon atomları (0,142 nm'lik düzlem içi aromatik C-C bağ uzunluğuna sahip), genellikle 1,5 ila 3,0 nm genişliğinde (La) ve 1,2 ila 2,0 nm kalınlığında (Lc, 3 ila 6 paralel aromatik karbon tabakasını kapsayan) küçük kristalit alanlarında istiflenmiş altıgen grafen benzeri bazal düzlemler halinde düzenlenmiştir. 0,3354 nm'lik kesin bir katmanlar arası mesafeye (d002) ve 2,26 g/cm3'lük gerçek yoğunluğa sahip düzenli üç boyutlu ABAB istiflenme dizilimi sergileyen makro-kristalin hekzagonal grafitten farklı olarak; parakristalin karbon kristalitleri, c-ekseni etrafında dönme ve öteleme ('turbostratik') düzensizliği sergileyerek katmanlar arası d002 mesafesini 0,350–0,365 nm'ye genişletir ve 1,75 ila 1,95 g/cm3'lük bir gerçek iskelet yoğunluğu verir.
Yüksek çözünürlüklü transmisyon elektron mikroskobu (HRTEM) ve Raman spektroskopisi (1.350 cm-1 civarındaki düzensizlik D-bandı ve 1.580 cm-1 civarındaki grafitik G-bandı ile karakterize edilir), bu turbostratik kristalitlerin bir soğanın katmanları gibi nodül merkezi etrafında eşmerkezli olarak yönlendiğini gösterir. Dış kabuk, yüksek enerjili prizmatik kristalit kenarlarının yanı sıra yoğun grafitik bazal düzlemleri açığa çıkarırken iç çekirdek daha amorf kaldığından; Fırın Siyahı ve Kanal Siyahı'nın yüzeyi, kauçuk polimer zincirlerini ve pi-konjuge dispersiyon ajanlarını bağlayan son derece enerjik adsorpsiyon bölgeleri sağlar.

2. Üç Kademeli Morfolojik Hiyerarşi (Birincil Parçacıklar -> Agregatlar -> Aglomeratlar):
- Kademe 1 — Birincil Parçacıklar (Nodüller, 8 nm ila 500 nm): Hidrokarbon pirolizinin ilk milisaniyesinde polasiklik aromatik öncüller, birincil parçacıklar veya nodüller olarak adlandırılan küresel karbon damlacıkları halinde çekirdeklenir. Ortalama birincil nodül çapı; Yüksek Renkli (HC) Gaz Siyahları ve Fırın Siyahlarında 8 ila 15 nm, Süper Aşınma ve Orta Süper Aşınma Fırın lastik sırtı kalitelerinde (N110, N220, N234) 15 ila 25 nm, Yüksek Aşınma Fırın kalitesinde (HAF N330) 28 ila 35 nm, Hızlı Ekstrüzyon, Genel Amaçlı ve Yarı Takviye Edici Fırın kalitelerinde (N550, N660, N772) 40 ila 75 nm ve Orta Termal Siyah'ta (N990) 150 ila 500 nm arasındadır. Ayrık kürelerin kaynaşmış çiftlerle bir arada bulunduğu kaba Termal Siyah N990 haricinde, birincil parçacıklar reaktörün dışında izole küreler olarak mevcut değildir.
- Kademe 2 — Birincil Agregatlar (50 nm ila 1.000 nm, Bölünemez Dağılabilir Birim): Yüksek sıcaklıklı reaksiyon bölgesi içinde, çarpışan birincil nodüller, kesintisiz kapsayıcı grafitik karbon katmanları ile birbirine çimentolanarak birincil agregatlar (resmi olarak asiniform karbon olarak adlandırılır) adı verilen rijit, kovalent bağlı, üç boyutlu dallanmış zincirler ve kümeler oluşturur. Birincil agregat, C.I. Pigment Black 7'nin temel, bölünemez birimidir; yoğun Banbury iç mikser kesmesi veya yüksek enerjili zirkonya boncuklu değirmen öğütmesi bile bir agregat içindeki kovalent karbon-karbon bağlarını koparamaz. Agregat dallanma karmaşıklığı ve iç boşluk hacmi kalitenin 'yapısını' (structure) tanımlar (Yağ Absorpsiyon Numarası, OAN, mL/100 g cinsinden ölçülür): yüksek yapılı kaliteler (OAN 115 ila >320 mL/100 g), polimer zincirlerini hapseden ('oklüde kauçuk') ve düşük eşikli iletken yollar kuran açık, yoğun şekilde dallanmış agregat ağları sergilerken, düşük yapılı kaliteler (OAN 35 ila 75 mL/100 g) viskoziteyi en aza indiren ve parlaklığı en üst düzeye çıkaran kompakt kümeler oluşturur.
- Kademe 3 — Aglomeratlar (1 mikron ila >100 mikron) ve Peletlenmiş Boncuklar (0,3 mm ila 2,0 mm): Suyla söndürme ve torbalı filtrede toplamadan sonra birincil agregatlar, aglomerat adı verilen gevşek, kırılgan kümeler oluşturmak üzere fiziksel van der Waals ve elektrostatik kuvvetler aracılığıyla birbirini çeker. Havadaki tozu ortadan kaldırmak ve pnömatik dökme taşımaya izin vermek için kabarık aglomeratlar, ıslak pimli peletleme veya kuru tamburlu peletleme ile küresel boncuklara (0,3 ila 2,0 mm çap) sıkıştırılır. Kompaundlama veya ezme sırasında mekanik kesme, peletleri tamamen kırmalı ve van der Waals aglomeratlarını tekrar ayrık birincil agregatlara de-aglomere etmelidir.

3. Yüzey Kimyası ve Oksijen Fonksiyonel Grupları:
Karbon Siyahı'nın çekirdeği %95,0 ila %99,9 oranında elementel karbon iken, dış kristalit kenarları kimyasal olarak adsorbe edilmiş hidrojen (%0,2 ila %0,8 w/w), oksijen (standart Fırın Siyahlarında %0,2 ila %1,5 w/w; Gaz Siyahlarında ve sonradan oksitlenmiş Pigment Siyahlarında %3,0 ila %15,0 w/w) ve eser miktarda hammadde kükürdü (Yağ Fırını Siyahlarında %0,1 ila %1,2 w/w; Asetilen Siyahı ve Termal Siyah'ta < %0,02) taşır. Yüzey oksijen atomları asidik karboksilik asitler (-COOH), laktonlar/laktoller (-C(=O)O-), fenolik hidroksiller (-OH) ve kinon/karbonil (-C=O) grupları oluşturur. Standart Yağ Fırını Siyahları düşük yüzey oksijenine (uçucu içeriği < %1,5) ve nötr-alkali sulu bulamaç pH'ına (6,5 ila 10,0) sahip olup kauçukta normal kükürt kürlenme hızlarını desteklerken; sonradan oksitlenmiş Pigment Siyahları kaplamalarda ve mürekkeplerde amin fonksiyonel polimerik dispersanları bağlayan yoğun karboksilik ve fenolik tek katmanlar taşır (uçucu içeriği %3,5 ila %15,0, pH 2,0 ila 4,5).

KARBON SİYAHI'NIN ÜRETİM VE İMALAT SÜREÇLERİ

Ticari Karbon Siyahı, sıkı bir şekilde donatılmış, kapalı endüstriyel reaktörlerde iki temel termokimyasal yol aracılığıyla üretilir: kısmi yanma (yakıt alevinin enjekte edilen hidrokarbon hammaddesini parçaladığı eksik termo-oksidatif piroliz) ve saf termal bozunma (oksijensiz piroliz). Beş endüstriyel üretim süreci küresel ticari tedariki tanımlar:

- Yağ Fırını Siyahı Süreci (Küresel Üretimin >%90 ila %95'i): Kapalı, refrakter kaplı bir Yağ Fırını reaktöründe, 1.400 ila 1.900 °C'de yüksek hızlı türbülanslı bir plazma oluşturmak için önceden ısıtılmış hava ve doğal gaz bir yanma odasında teğetsel olarak yakılır. Akışkan katalitik parçalayıcı (FCC) dekant yağı, kömür katranı distilatı veya buhar krakeri etilen katranı gibi atomize edilmiş, önceden ısıtılmış ağır aromatik hammadde yağı reaktörün dar boğazına radyal olarak enjekte edilir. 1 ila 100 milisaniye içinde aromatik yağ buharlaşır ve asiniform agregatlara kaynaşan birincil nodüllere piroliz olur. Düşük yapılı kaliteler (N326 veya düşük yapılı pigment siyahları gibi) üretilirken aleve eser miktarda potasyum hidroksit (KOH) veya potasyum klorür (KCl) sulu çözeltileri birlikte enjekte edilir: iyonize potasyum katyonları (K+) yeni oluşan karbon nodüllerini pozitif olarak yükler, böylece nodüller birbirini iter; bu da agregat dallanmasını bastırarak OAN yapısını düşürür! Nodül büyümesini hedef spesifik yüzey alanında durdurmak için gereken tam milisaniyede, basınçlı su spreyleri reaksiyon akımını 800 °C'nin altına söndürür. Soğutulan aerosol ısı eşanjörlerinden, PTFE membranlı torbalı filtrelerden, bir mikro-öğütücüden, manyetik partikül ayırıcılardan ve ıslak veya kuru peletleyicilerden geçer.

- 2. Termal Siyah Süreci (ASTM N990 / N991): Hava veya oksijenin tamamen yokluğunda doğal gaz (metan, CH4) kullanılarak kesikli iki reaktörlü rejeneratif bir süreç olarak işletilir. Bir dama tipi refrakter fırın metan-hava karışımı yakılarak 1.300–1.400 °C'ye ısıtılırken, önceden ısıtılmış eş fırın havadan arındırılır ve saf metan gazı ile beslenir. Oksijensiz ortamda metan, sıcak refrakter tuğlalar üzerinde kaba küresel karbon parçacıklarına (150 ila 500 nm çap, NSA 7 ila 11 m2/g, OAN 38 ila 45 mL/100 g) ve dönüşümlü fırını ısıtmak için geri dönüştürülen hidrojen gazına (CH4 -> C + 2 H2) termal olarak parçalanır. Termal parçalama türbülanslı alev çarpışmalarından yoksun olduğundan, Termal Siyah herhangi bir ticari C.I. 77266 kalitesinin en düşük yüzey alanına ve en düşük yapısına sahip ultra kaba ayrık kürelerden ve kısa kaynaşmış zincirlerden oluşur.

- 3. Asetilen Siyahı Süreci (Ultra Saf İletken ve Batarya Kalitesi): Endotermik metan parçalamanın aksine, saflaştırılmış asetilen gazının termal bozunması (C2H2 -> 2 C + H2, entalpi değişimi delta H = -227 kJ/mol) güçlü bir şekilde ekzotermiktir. Bir refrakter imbik ~800 °C'ye önceden ısıtıldıktan sonra, saflaştırılmış asetilen gazı hava veya oksijen olmadan sürekli olarak beslenir; ekzotermik bozunma 1.800 ila 2.200 °C'lik adyabatik sıcaklıklarda kendi kendine devam eder. Bu aşırı kendi kendine ısınma, karbon tabakalarını olağanüstü kimyasal saflığa (>= %99,5 ila %99,9 C, kül <= %0,02–%0,05, eser Fe/Cu/Ni metalleri < 5 ila 20 ppm, nem <= %0,1) ve oldukça gelişmiş zincir benzeri agregat yapısına (OAN 180 ila >300 mL/100 g) sahip yüksek derecede kristalin, kısmen grafitize turbostratik bir ağa tavlar. Grafitik yapısı pelet kırılmasına direnç gösterdiğinden, Asetilen Siyahı peletlenmemiş veya hafifçe sıkıştırılmış toz olarak tedarik edilir.

- 4. Gaz Siyahı (Oksidatif Merdaneli / Kanal Siyahı) Süreci: Tarihi Kanal Siyahı sürecinden türetilen ve modern tesislerde oksidatif merdaneli Gaz Siyahı süreci olarak işletilen bu yöntemde, hidrojen açısından zengin gazla taşınan buharlaştırılmış kömür katranı yağı, ortam havasına serbest erişimi olan dönen su soğutmalı çelik merdanelere çarpan minyatür hilal difüzyon alev sıralarında yakılır. Bu oksidatif alev, derin siyahlıktaki kaplamalar ve matbaa mürekkepleri için ideal olan, doğal olarak oksitlenmiş, asidik yüzeylere (uçucu içeriği %4 ila %6, pH 3,0 ila 5,0) sahip ultra ince birincil nodüller (10 ila 30 nm, BET NSA 90 ila >350 m2/g) üretir.

- 5. Lamba Siyahı Süreci: En eski endüstriyel üretim yolu olup, ağır aromatik yağlar dökme demir tavalarda, bir refrakter davlumbaz içinde sınırlı, düşük hızlı bir hava çekişi altında yakılır. Laminer alev, yüksek yapılı agregatlara (OAN 100 ila 130 mL/100 g) kaynaşmış geniş dağılımlı kaba birincil nodüller (60 ila 200 nm, NSA 16 ila 30 m2/g) üretir. Lamba Siyahı karakteristik mavimsi-gri bir alt ton verir ve gri boyalarda kaba titanyum dioksit ile renklendirildiğinde flokülasyona ('yüzme ve taşma' / flooding and floating) direnç gösterir.

- 6. Reaktör Sonrası Oksidatif Yüzey Modifikasyonu (İşlem Görmüş Pigment Siyahları): Otomotiv OEM bazkatları, yüksek parlaklıkta endüstriyel emayeler ve inkjet/ofset mürekkepleri için Fırın Siyahları veya Gaz Siyahları; ozon (O3), azot dioksit / nitrik asit (NO2 / HNO3), hidrojen peroksit veya sıcak hava kullanılarak 300 ila 600 °C'de reaktör sonrası oksidasyona tabi tutulur. Sonradan oksidasyon, Pigment Black 7 üzerine yoğun bir karboksilik, laktonik ve fenolik grup tek katmanı aşılar (uçucu içeriğini %3,5–%15,0 w/w seviyesine çıkarır ve pH'ı 2,0–4,0'a düşürür), ezme tabanı viskozitesini düşürür ve optik derinliği (jetness) artırır.
Ataman Kimya; ASTM kauçuk takviye Fırın Siyahları, Termal Siyah, özel Pigment Black 7 kaliteleri ve İletken / Asetilen Siyahları dahil olmak üzere ticari Karbon Siyahı kalitelerini yerleşik küresel üretim kaynaklarından sağlayan uluslararası bir kimyasal tedarikçisi ve distribütörü olarak faaliyet göstermektedir.

KARBON SİYAHI'NIN FİZİKSEL VE KİMYASAL ÖZELLİKLERİ

Parakristalin sp2 elementel karbon için nicel fiziksel sabitler ve Karbon Siyahı'nın (CAS 1333-86-4, EC 215-609-9, C.I. 77266) ticari ASTM kauçuk, özel pigment ve iletken kalitelerindeki analitik spesifikasyon aralıkları standart referans test yöntemleriyle birlikte aşağıda ayrıntılı olarak verilmiştir:
Kimyasal Sembol ve Formül: C (Parakristalin sp2-hibritleşmiş elementel karbon)
Atomik / Moleküler Ağırlık: 12,011 g/mol
CAS Kayıt Numarası: 1333-86-4 (Asetilen Siyahı 39345-88-5 altında da referans verilir)
EC / EINECS Numarası: 215-609-9
Colour Index Tanımı: C.I. Pigment Black 7 (P.Bk.7) / Yapı No. C.I. 77266
INCI Tanımı: CARBON BLACK / CI 77266 (ABD FDA yüksek saflıkta kozmetik kalitesi: D&C Black No. 2)
Fiziksel Durum ve Görünüm (20 °C ve 101,3 kPa'da): Serbest akışlı küresel peletlenmiş boncuklar (0,3 ila 2,0 mm çap) veya ince bölünmüş kabarık toz olarak sağlanan kokusuz, derin simsiyah katı
Elementel Karbon Miktar Tayini: %95,0 ila %99,9 w/w C (standart Fırın Siyahlarında ve Termal Siyahlarda %97,0 ila %99,5 w/w; Asetilen Siyahı'nda >= %99,5 ila %99,9 w/w; kimyasal olarak adsorbe edilmiş oksijenin %3,0 ila %14,0 w/w oluşturduğu yoğun şekilde sonradan oksitlenmiş Gaz ve Pigment Siyahlarında %85,0 ila %96,0 w/w)
Kristalografik Boyutlar (XRD / HRTEM): Düzlem içi C-C bağ uzunluğu 0,142 nm; Kristalit yanal genişliği (La) 1,5 ila 3,0 nm; Kristalit yığın kalınlığı (Lc) 1,2 ila 2,0 nm (3 ila 6 grafen tabakası); Turbostratik katmanlar arası mesafe (d002) 0,350 ila 0,365 nm (ideal hekzagonal grafit için 0,3354 nm ile karşılaştırıldığında)
Erime Noktası / Süblimleşme Sıcaklığı (101,3 kPa'da): > 3.550 °C (Atmosferik basınçta sıvı faz oluşturmaz; inert gaz altında 3.650 ila 3.900 °C'de süblimleşir; üçlü nokta ~10,8 MPa ve ~4.300–4.500 °C'de gerçekleşir)
Kaynama / Buharlaşma Noktası (101,3 kPa'da): Yaklaşık 4.200 ila 4.827 °C
Havada Termal Oksidasyon / Tutuşma Başlangıç Sıcaklığı (TGA / BAM Fırını): İnce standart Fırın ve Pigment Siyahları için 315 ila 450 °C; kaba Termal Siyah N990 ve grafitize Asetilen Siyahı için > 500 ila 600 °C (EN 50281 / IEC 61241'e göre minimum toz bulutu tutuşma sıcaklığı MIT tipik olarak > 500 ila 620 °C)
Gerçek / İskelet Yoğunluğu (Helyum Piknometresi, ASTM D2638 / ISO 787-10): 20 °C'de 1,75 ila 1,95 g/cm3 (standart kompaundlama hesaplama değeri: 1,80 ila 1,86 g/cm3)
Yığın / Dökme Yoğunluğu (ASTM D1513): Peletlenmiş boncuk kaliteleri: 320 ila 520 g/L (0,32 ila 0,52 g/cm3; yüksek yapılı iletken boncuklar 280–340 g/L ve düşük yapılı kauçuk boncuklar 440–520 g/L); Kabarık toz kaliteleri: 60 ila 240 g/L (0,06 ila 0,24 g/cm3)
Birincil Parçacık (Nodül) Ortalama Aritmetik Çapı (TEM, ASTM D3849): 8 ila 500 nm (Yüksek Renkli HC pigment siyahlarında 8–15 nm; Orta Renkli MC pigment ve N110/N220 lastik sırtı siyahlarında 16–24 nm; N330 HAF ve Normal Renkli RC siyahlarında 26–35 nm; N550 FEF, N660 GPF, N772 SRF ve Düşük Renkli LC siyahlarında 40–80 nm; Lamba Siyahı'nda 60–200 nm; N990 Orta Termal Siyah'ta 150–500 nm)
Birincil Agregat Hidrodinamik / Stokes Çapı (Santrifüj Fotosedimentometri, ASTM D3849 / DCP): 50 ila 1.000 nm (fırın kaliteleri için tipik olarak 80 ila 350 nm)
Nitrojen Yüzey Alanı (Çok Noktalı BET ile NSA, ASTM D6556 / ISO 4652): 7,0 ila >1.100,0 m2/g (N990 için 7–11 m2/g; N772 için 26–32 m2/g; N660 için 33–38 m2/g; N550 için 38–44 m2/g; N330 için 74–82 m2/g; N220/N234 için 110–125 m2/g; N110 için 125–145 m2/g; Yüksek Renkli pigment siyahları için 150–560 m2/g; İletken ve Süper İletken Fırın siyahları için 60–1.200 m2/g)
İstatistiki Kalınlık Yüzey Alanı (STSA / Dış Yüzey Alanı, ASTM D6556): 7,0 ila 600,0 m2/g (< 2,0 nm'lik iç mikro gözenekler hariç, kauçuk makromoleküllerinin erişebildiği dış agregat yüzey alanını ölçer)
İyot Adsorpsiyon Numarası (IAN, ASTM D1510 / ISO 1304): 6,0 ila >300,0 mg I2/g Karbon Siyahı (N990 için ~9 mg/g; N772 için ~30 mg/g; N660 için ~36 mg/g; N550 için ~43 mg/g; N330 için ~82 mg/g; N220 için ~121 mg/g; N110 için ~145 mg/g; yüzey oksijeninin oksitlenmiş pigment siyahlarında IAN değerini düşürdüğünü unutmayınız)
Yağ Absorpsiyon Numarası (OAN, eski adıyla DBP Absorpsiyonu, ASTM D2414 / ISO 4656): 35,0 ila >330,0 mL/100 g (N990 için 38–44 mL/100 g; N772 için 65 mL/100 g; düşük yapılı N326 için 72 mL/100 g; N660 için 90 mL/100 g; N330 için 102 mL/100 g; N220 için 114 mL/100 g; N550 için 121 mL/100 g; N234 için 125 mL/100 g; pigment kaliteleri için 45–130 mL/100 g; Asetilen Siyahı ve Ekstra İletken Fırın kaliteleri için 180–330+ mL/100 g)
Sıkıştırılmış Yağ Absorpsiyon Numarası (COAN / 24M4 DBP, ASTM D3493): 35,0 ila 200,0 mL/100 g (yüksek kesmeli kompaundlama sonrasında kalıcı agregat yapısını ölçmek için 165 MPa'da dört sıkıştırmadan sonra ölçülür; tipik kauçuk değerleri: N990 için ~38 mL/100 g, N660 için ~74 mL/100 g, N550 için ~85 mL/100 g, N330 için ~88 mL/100 g, N220 için ~98 mL/100 g, N234 için ~102 mL/100 g)
Renklendirme Gücü (Tint Strength, ASTM D3265 / ISO 5435, ITRB Referans Siyahı'nın %'si): %20 ila %155 (N990 için ~%25; N660/N550 için ~%55–%60; N330 için ~%102–%105; N220/N110 için ~%115–%125; ince pigment siyahları için %135–%155'e kadar)
Optik Siyahlık / Derinlik Değeri (Jetness Değeri, My, DIN 55979 / CIELAB L*): Normal Renkli (RC) siyahlar için My 210 ila 235; Orta Renkli (MC) siyahlar için My 240 ila 260; Yüksek Renkli (HC) sonradan oksitlenmiş otomotiv bazkat siyahları için My 265 ila >300 (CIELAB L* < 1,0 ila 3,0 ile)
Uçucu İçeriği (950 °C'de 7 dakika ısıtma, DIN 53552 / ASTM D1620): Standart oksitlenmemiş Fırın, Termal ve Asetilen Siyahları için %0,2 ila %1,5 w/w; Gaz Siyahları ve sonradan oksitlenmiş Pigment Siyahları için %2,5 ila %15,0 w/w
Sulu Bulamaç pH'ı (ASTM D1512 / ISO 787-9): Yüzeyi oksitlenmiş Pigment Siyahları ve Gaz Siyahları için 2,0 ila 5,0; standart Fırın Siyahları, Termal Siyahlar ve Asetilen Siyahları için 6,5 ila 10,0
Isıtma Kaybı / Paketlendiği Haliyle Nem İçeriği (125 °C'de 1 saat, ASTM D1509 / ISO 1126): Batarya kalitesi Asetilen Siyahı için <= %0,1 ila <= %0,3 w/w; standart peletlenmiş kauçuk ve plastik kaliteleri için <= %0,5 ila <= %1,5 w/w; higroskopik yüksek NSA'lı sonradan oksitlenmiş pigment tozları için <= %1,5 ila <= %3,5 w/w
Kül İçeriği (550–650 °C'de yakma, ASTM D1506 / ISO 1125): Asetilen Siyahı ve yüksek gerilim kablo blendaj kaliteleri için <= %0,02 ila <= %0,05 w/w; kozmetik CI 77266 kaliteleri için <= %0,15 w/w; standart ASTM kauçuk Fırın Siyahları için <= %0,20 ila <= %0,80 w/w
Toplam Kükürt İçeriği (ASTM D1619): Asetilen Siyahı, Gaz Siyahı ve Termal Siyah N990 için <= %0,01 ila <= %0,05 w/w; standart Yağ Fırını Siyahları için %0,10 ila %1,20 w/w (aromatik hammadde yağından karbon matrisine kimyasal olarak bağlı)
Suyla Yıkama Elek Kalıntısı / Partikül İçeriği (ASTM D1514 / ISO 1437): 325 mesh (45 mikron): ultra temiz film, elyaf, yüksek gerilim kablo ve batarya kaliteleri için <= 10 ila <= 30 ppm ve standart lastik/kauçuk kaliteleri için <= 100 ila <= 500 ppm; 35 mesh (500 mikron): <= 1 ila <= 10 ppm
Toluen Renk Bozulması / Ekstrakte Edilebilir Madde Geçirgenliği (425 nm'de ASTM D1618 / ISO 3858): >= %85 ila >= %99 ışık geçirgenliği (Çözücü ile ekstrakte edilebilir organik madde <= %0,05 ila <= %0,15 w/w; AB 10/2011 ve FDA 21 CFR 178.3297 gıda temas kaliteleri için toluen ekstraktı <= %0,10 w/w, toplam PAH <= 0,5 ppm ve standarda bağlı olarak benzo[a]piren <= 5 ila 250 ppb)
Pelet Kırılma Mukavemeti ve Toz/İnce Parçacık İçeriği (ASTM D5230 / ASTM D1508): Münferit pelet sertliği 10 ila 45 cN (tam dispersiyonu sağlamak için maksimum pelet sertliği tipik olarak <= 25–35 cN); Pelet ince parçacıkları (< 125 mikron, 5 dakikalık çalkalayıcı): sevk edildiği haliyle <= %2,0 ila <= %7,0 w/w
Çözünürlük ve Dağılma: Suda 0,0 mg/L (pH 1–14 arasındaki suda, mineral asitlerde, alkalilerde, alkollerde, ketonlarda, esterlerde ve alifatik/aromatik hidrokarbonlarda %100 çözünmez; inorganik/elementel karbon katıları için log Kow geçerli değildir)
Formüle Edilmiş Dispersiyonlarda ve Bileşiklerde Viskozite: Saf Karbon Siyahı erimeyen bir katıdır; solvent bazlı veya su bazlı kaplama ezme tabanlarında (%15–%25 w/w Pigment Black 7), 25 °C'deki dinamik viskozite tipik olarak 150 ila 2.500 mPa·s'dir (Brookfield / 20 s-1'de koni-plaka); elastomer bileşiklerinde (SBR/NR içinde 50 phr Fırın Siyahı), 100 °C'deki bileşik Mooney viskozitesi ML(1+4) (ASTM D1646) tipik olarak 45 ila 95 Mooney Birimidir
Kırılma İndeksi ve Optik Sönümleme: Görünür dalga boylarında (400–700 nm) k = 0,5 ila 1,0 absorpsiyon indeksi ile karmaşık kırılma indeksi n = 1,84 ila 2,15; UV-Görünür ışık haslığı derecesi: Mavi Yün Ölçeği 8 (maksimum kalıcı ışık haslığı)
Termal ve Elektriksel Özellikler: 25 °C'de özgül ısı kapasitesi Cp 0,71 ila 0,85 J/(g·K) (1.000 °C'de ~1,6 J/(g·K)'ye yükselir); 25 °C'de dökme toz termal iletkenliği 0,05 ila 0,25 W/(m·K) (iskelet agregat termal iletkenliği 5 ila 15 W/(m·K)); Sıkıştırılmış toz elektriksel hacimsel özdirenci (5 MPa'da) İletken/Asetilen Siyahları için 0,10 ila 5,0 ohm·cm ve standart Fırın Siyahları için 2,0 ila 50,0 ohm·cm.
Bu sayısal değerler, ASTM ve özel kalitelerdeki yerleşik endüstri ölçütlerini temsil eder. Herhangi bir ticari parti için kesin garantili spesifikasyon limitleri her zaman tedarikçinin kaliteye özgü Teknik Bilgi Föyü (TDS) ve parti Analiz Sertifikası (COA) üzerinden doğrulanmalıdır.

KARBON SİYAHI'NIN HER BİR ÖNEMLİ ÖZELLİĞİ UYGULAMADA NEDEN ÖNEMLİDİR?

Kauçuk kompaund üreticileri, plastik masterbatch mühendisleri, kaplama formülatörleri ve lityum iyon pil elektrokimyacıları bir Karbon Siyahı COA'sında belirli sayısal parametreleri şart koşarlar çünkü her test doğrudan işleme reolojisini ve nihai ürün performansını yönetir:

- Nitrojen Yüzey Alanı (NSA), STSA (ASTM D6556) ve İyot Adsorpsiyon Numarası (IAN, ASTM D1510): Polimer-dolgu bağlaması, ışık absorpsiyonu ve UV serbest radikal yakalama için mevcut olan spesifik yüzey alanını (birincil nodül çapı ile ters orantılı) ölçer. Elastomerlerde NSA'nın 35 m2/g'dan (N660) 115–140 m2/g'a (N220 / N110) çıkarılması çekme mukavemetini, yırtılma direncini, sırt aşınma direncini, Mooney viskozitesini ve dinamik histerezisi (60 °C'de tan delta) artırır. Kaplamalarda ve plastiklerde daha yüksek NSA optik siyahlığı (My), UV perdeleme verimliliğini ve eriyik/ezme tabanı viskozitesini artırır. NSA'yı (2 nm'den küçük mikro gözenekler dahil toplam BET alanı) STSA (makromoleküllerin erişebildiği dış yüzey alanı) ile karşılaştırmak iç mikro gözenekliliği ortaya çıkarır: NSA STSA'yı %10 ila %20'den fazla aşarsa, kauçuk vulkanizasyon hızlandırıcıları, peroksitler veya sıvı dispersanlar gibi küçük moleküller polimer zincirlerinin giremediği mikro gözeneklerin içine hapsolabilir! Ayrıca sonradan oksitlenmiş Pigment Black 7 kalitelerinde yüzey oksijeni İyot Adsorpsiyon Numarasını yapay olarak düşürür, bu nedenle IAN yerine her zaman BET Nitrojen Yüzey Alanı (NSA) kullanılmalıdır.

- Yağ Absorpsiyon Numarası (OAN, ASTM D2414) ve Sıkıştırılmış OAN (COAN, ASTM D3493): Üç boyutlu agregat dallanma karmaşıklığını ve iç boşluk hacmini (100 g Fırın Siyahı başına emilen dibutil fitalat veya parafin yağı cinsinden mL olarak) ölçer. Yüksek yapı (N550'de 121 mL/100 g veya İletken / Asetilen Siyahlarında 180–330 mL/100 g gibi yüksek OAN), agregat boşlukları içine 'oklüde kauçuk' hapsederek %300 modülünü, Shore A sertliğini, pişmemiş ham mukavemetini (green strength), ekstrüzyon pürüzsüzlüğünü (kalıp şişmesini / die swell bastırarak), ilk ıslanma hızını ve elektriksel iletkenliği (%2–%8 w/w'ye kadar perkolasyon eşiğini düşürerek) artırır. Düşük yapı (N326'da 72 mL/100 g veya düşük yapılı Pigment Siyahlarında 45–65 mL/100 g gibi düşük OAN), daha düşük bileşik viskozitesi, kopmada daha yüksek uzama, daha düşük dinamik ısı oluşumu sağlar ve sıvı kaplamalar ile mürekkeplerde daha düşük viskozite ve daha yüksek ayna parlaklığı ile daha yüksek pigment konsantrasyonuna izin verir.

- Uçucu İçeriği (DIN 53552) ve Sulu Bulamaç pH'ı (ASTM D1512): Kimyasal olarak adsorbe edilmiş oksijenli fonksiyonel grupların (-COOH, -OH, -C=O) yüzey yoğunluğunu ölçer. Kükürtle kürlenen kauçukta, asidik yüzey oksijen grupları (pH < 5,0, uçucular > %2,0) alkali guanidin ve sülfenamid hızlandırıcılarını adsorbe ederek kürlenme hızını geciktirir (bu nedenle asidik Kanal/Gaz Siyahları ASTM D1765'te yavaş kürlenen 'S' tanımlarını taşırken, pH 7,0–9,5 olan alkali Fırın Siyahları normal kürlenen 'N' tanımlarını taşır). Tersine, polar kaplamalarda, matbaa mürekkeplerinde ve poliüretan/poliamid reçinelerde yüksek uçucu içeriği (%3,5–%15,0 w/w) ve asidik pH (2,0–4,5), amin fonksiyonel polimerik dispersanlar için polar tutunma bölgeleri sağlayarak flokülasyonu önler ve siyahlığı en üst düzeye çıkarır.

- Renklendirme Gücü (ASTM D3265), Derinlik/Siyahlık (My) ve Alt Ton (Mc): Renklendirme gücü, beyaz çinko oksit pastası içinde ezildiğinde ışık absorpsiyon gücünü ölçer ve daha ince birincil parçacık boyutu ve daha düşük yapı ile artar. Derinlik (My), tam ton optik siyahlığı ölçerken (otomotiv bazkat siyahlarında My > 270–300'e ulaşır), Alt Ton (Mc) saçılan ışığın arzu edilen soğuk mavimsi-siyah bir tona mı yoksa sıcak kahverengimsi-siyah bir tona mı kaydığını gösterir.

- Elek Kalıntısı (325 Mesh / 45 Mikron Partikül, ASTM D1514) ve Kül İçeriği (ASTM D1506): 45 mikronluk bir elek üzerinde tutulan sert kok parçacıkları, refrakter parçaları veya inorganik tuzlar; şişirilmiş PE tarımsal filmlerde iğne deliklerine (pinholes), sentetik elyaf çekiminde filament kopmalarına, otomotiv verniklerinde yüzey pürüzlerine ve yüksek gerilim XLPE kablo blendajlarında elektriksel ağaçlanma delinmelerine neden olan gerilim konsantrasyon kusurları gibi davranır. Film, kablo, kaplama ve batarya kaliteleri 325-mesh kalıntısının <= 10 ila 30 ppm ve külün <= %0,02 ila %0,15 olmasını gerektirir.

- Toluen Renk Bozulması (ASTM D1618) ve Ekstrakte Edilebilir PAH'lar: Düşük toluen geçirgenliği (< %85), Fırın Siyahı yüzeyinde yoğuşmuş parçalanmamış aromatik hammadde yağına işaret eder; bu da açık renkli komşu yüzeyleri lekeleyebilir veya gıda teması (FDA 21 CFR 178.3297 / AB 10/2011), oyuncak ve otomotiv iç mekan PAH sınırlarını ihlal edebilir.

- Pelet Kırılma Mukavemeti, Toz Oranı ve Dökme Yoğunluğu (ASTM D5230 / D1508 / D1513): Peletlenmiş boncuklar, dökme silolardan pnömatik taşıma sırasında kohezyonlu toza (bunker köprülenmesine neden olan > %5–%7 'toz/fines' oranı) ezilmeden dayanacak kadar güçlü (10–35 cN), ancak dağılmamış siyah benekler bırakmadan tek bir karıştırıcı geçişinde tamamen dağılacak kadar yumuşak olmalıdır.

KARBON SİYAHI MOLEKÜLER VE ARAYÜZEY DÜZEYİNDE NASIL ÇALIŞIR?

Koloidal parakristalin karbon, ana polimere veya sıvı matrise bağlı olarak dört farklı fizikokimyasal mekanizma yürütür:

- Bağlı Kauçuk, Oklüde Hacim ve Zincir Kayma Histerezisi Yoluyla Elastomer Takviyesi: Dolgusuz amorf kauçuklar (SBR, BR, EPDM veya NBR gibi), polimer zincirleri yük altında kaydığı veya düzensiz koptuğu için çok düşük çekme ve yırtılma mukavemetine (2 ila 3 MPa) sahiptir. Kauçuğa 35 ila 75 phr takviye edici Fırın Siyahı (N110, N220 veya N330 gibi) eklendiğinde, elastomer zincirleri karbon yüzeyindeki yüksek enerjili prizmatik kristalit kenarlarına fiziksel ve kimyasal olarak adsorbe olarak kaynar toluende bile çözünmeyen, 'bağlı kauçuk' (bound rubber) adı verilen 2 ila 5 nm'lik hareketsizleştirilmiş bir arayüzey polimer kabuğu oluşturur. Eş zamanlı olarak, yüksek yapılı agregatların dallanmış boşlukları içinde hapsolan elastomer ('oklüde kauçuk'), yığın deformasyonundan korunarak efektif hidrodinamik dolgu hacim fraksiyonunu katlar. Çekme gerilimi altında polimer zincirleri komşu asiniform agregatlar arasında köprü kurar ve kopmadan önce karbon yüzeyi boyunca sürtünmeyle kayar; bu da gerinim enerjisini trilyonlarca nanopartiküle dağıtarak çekme mukavemetini on kat artırırken (20–32 MPa'ya) çatlak ilerlemesini durdurur. Periyodik yuvarlanma deformasyonu altında, agregatlar arasındaki zayıf van der Waals bağlarının tersinir kopması ve yeniden oluşması (Payne Etkisi) mekanik enerjiyi ısıya (viskoelastik histerezis / tan delta) dönüştürerek yüksek frekanslarda (0–20 °C) ıslak yol tutuşu sağlarken 50–70 °C'de lastik yuvarlanma direncini yönetir.

- 2. Plastiklerde Geniş Bantlı UV-Görünür-IR Absorpsiyonu ve Rejeneratif Serbest Radikal Yakalama: Turbostratik sp2 aromatik halkaları sıfır enerji bant aralığı ile pi-pi* elektronik geçişlerinin sürekli bir dağılımına sahip olduğundan, Pigment Black 7 UV-C/UV-B/UV-A'dan (200–400 nm) görünür (400–700 nm) ve kızılötesi dalga boylarına kadar tüm güneş spektrumundaki elektromanyetik radyasyonu absorbe eder. Dış mekan poliolefinlerinde (PE80/PE100 basınçlı borular, LLDPE jeomembranlar, telekomünikasyon kablo kılıfları ve tarımsal malç filmleri), %2,0 ila %2,6 w/w ince Karbon Siyahı (birincil nodül boyutu <= 20–25 nm) dağıtılması, polimerin dış 5 ila 15 mikronu içinde yıkıcı UV fotonlarının >%99'unu söndüren optik bir kalkan oluşturur. Eşit derecede önemli olarak, C.I. 77266 üzerindeki polikondanse aromatik halkalar ve yüzey kinon/fenolik grupları rejeneratif serbest radikal tuzakları ve hidroperoksit parçalayıcıları olarak hareket eder; termo- veya foto-oksidasyon sırasında oluşan karbon merkezli alkil (R*) ve oksijen merkezli peroksi (ROO*) radikallerini söndürerek dış mekan hizmet ömrünü < 1 yıldan > 50 yıla uzatır.

- 3. Optik Derinlik, Rayleigh Saçılması ve Sterik/Elektrostatik Dispersiyon Stabilizasyonu: Kaplamalarda ve mürekkeplerde derin optik siyahlığa ('jetness', My) ulaşmak, gözlemciye doğru geri saçılan dağınık ışığı en aza indirmeyi gerektirir. Kontrollü agregat yapısına sahip ultra ince birincil nodüller (8 ila 15 nm), görünür ışığı daha kaba parçacıklardan (35 ila 75 nm) çok daha az saçarak derin bir piyano siyahı kütle tonu verir. Dalga boyundan küçük ince parçacıklar daha kısa mavi dalga boylarını daha uzun kırmızı dalga boylarından daha güçlü saçtığından (Rayleigh saçılması), ince bir mürekkep filminden geçen ışık sıcak kahverengimsi bir alt ton gösterirken, kaba Lamba Siyahı (60 ila 120 nm) ile beyaz TiO2 renk açımından geri saçılan ışık soğuk mavimsi-gri bir alt ton sergiler. 12 nm'lik birincil agregatların van der Waals çekimi yoluyla yeniden aglomerasyonunu önlemek için, sonradan oksitlenmiş Pigment Siyahları amin fonksiyonel blok kopolimer dispersanları bağlayan asidik -COOH ve -OH bölgeleri (pH 2,0–4,0) sağlayarak solvent bazlı reçinelerde 5 ila 10 nm'lik sterik bir bariyer veya su bazlı kaplamalarda elektrostatik bir çift katman oluşturur.

- 4. İletken Kompozitlerde ve Bataryalarda Perkolasyon Ağı Oluşumu ve Kuantum Elektron Tünellemesi: sp2 grafen bazal düzlemleri delokalize pi-orbitalleri aracılığıyla elektronları ilettiğinden, yalıtkan bir polimere veya lityum iyon pil elektroduna yüksek yapılı Asetilen Siyahı veya İletken Fırın Siyahı dağıtılması dallanmış agregatlardan oluşan üç boyutlu fraktal bir ağ kurar. Karbon hacim fraksiyonu 'perkolasyon eşiğini' aştığında (agregatlar arası boşlukların 1,0 ila 2,0 nm'nin altına daralarak elektronların arayüzler arasında kuantum mekaniksel tünelleme ile atladığı nokta), kütlesel hacimsel özdirenç 10 ila 16 kat düşerek 10^15 ohm*cm'den 1 ila 100 ohm*cm'ye iner. Yüksek derecede dallanmış agregatlar (OAN 180 ila 330 mL/100 g) minimum kütle ile büyük uzamsal hacimleri kapsadığından, yüksek yapılı iletken kaliteler düşük yapılı kalitelerin %20 ila %35 w/w gerektirdiği yerlerde %2 ila %8 w/w yüklemede perkolasyona ulaşır.

KAUÇUK KARBON SİYAHI KALİTELERİNİN ASTM D1765 SINIFLANDIRMASI (N110'DAN N990'A)

Elastomer kompaundlama ve lastik üretimi için ticari takviye edici ve yarı takviye edici kaliteler, ASTM D1765 dört karakterli isimlendirme sistemi (bir harf ve ardından üç basamak, örneğin N330 veya N550) altında küresel olarak standartlaştırılmıştır:

- Birinci Karakter (Kürlenme Hızı Harfi 'N' veya 'S'): 'N', standart kükürtle hızlandırılmış kauçuk vulkanizasyonunda Normal kürlenme hızını belirtir (bulamaç pH'ı 6,5 ila 10,0 olan oksitlenmemiş Fırın Siyahları, Termal Siyahlar ve Asetilen Siyahlarının karakteristiğidir). 'S', Yavaş (Slow) kürlenme hızını belirtir (asidik yüzey oksijen grupları alkali vulkanizasyon hızlandırıcılarını adsorbe eden asidik Kanal/Gaz Siyahlarının veya sonradan oksitlenmiş siyahların karakteristiğidir).

- İkinci Karakter (İlk Basamak 0 ila 9 — Birincil Parçacık Çapı / Yüzey Alanı Grubu): Transmisyon elektron mikroskobu ile ortalama birincil nodül çapını (ve ters orantılı olarak BET Nitrojen Yüzey Alanını) sınıflandırır: Grup 0 (1–10 nm), Grup 1 (11–19 nm, NSA 120–150 m2/g), Grup 2 (20–25 nm, NSA 100–130 m2/g), Grup 3 (26–30 nm, NSA 70–99 m2/g), Grup 4 (31–39 nm, NSA 50–69 m2/g), Grup 5 (40–48 nm, NSA 36–49 m2/g), Grup 6 (49–60 nm, NSA 26–35 m2/g), Grup 7 (61–100 nm, NSA 17–32 m2/g), Grup 8 (101–200 nm) ve Grup 9 (201–500 nm, NSA 7–11 m2/g).

- Üçüncü ve Dördüncü Karakterler (İki Basamaklı Yapı / Kalite Tanımlayıcıları): ASTM D24 Komitesi tarafından aynı parçacık boyutu grubunda farklı agregat yapılarına (OAN / COAN seviyeleri) sahip kaliteleri ayırt etmek için atanır: örneğin 28–30 nm Grup 3 ailesi içinde N326 düşük yapılı bir kalite (OAN ~72 mL/100 g), N330 orta yapılı HAF referansı (OAN ~102 mL/100 g) ve N339 / N375 yüksek yapılı kalitelerdir (OAN ~114–120 mL/100 g).

Başlıca ASTM D1765 Kauçuk Kalitelerinin Teknik Profili:
- Karbon Siyahı N110, N115 ve N121 (Süper Aşınma Fırın, SAF): Birincil nodül boyutu 15–18 nm; İyot Numarası 145–160 mg/g; NSA 125–145 m2/g; OAN 113–132 mL/100 g; COAN 96–112 mL/100 g. Ağır hizmet madencilik lastikleri, uçak lastiği sırtları, ağır kamyon lastiği sırtları ve zorlu konveyör bant kaplamaları için maksimum yol aşınma direnci, çekme mukavemeti ve kesilme/ufalanma/yırtılma direnci sağlar.

- Karbon Siyahı N220 ve N234 (Orta Süper Aşınma Fırın, ISAF): Birincil nodül boyutu 20–23 nm; İyot Numarası 120–121 mg/g; NSA 114–125 m2/g; OAN 114 mL/100 g (N220) ve 125 mL/100 g (N234 yüksek yapı); COAN 98–102 mL/100 g. Binek otomobil ve ticari kamyon lastiği sırtları ile yüksek yüklü mekanik kauçuk ürünler için yüksek sırt aşınma kilometresi, ıslak yol tutuşu ve işlenebilirliğin optimal bir dengesini sunar.
- Karbon Siyahı N330, N326, N339 ve N375 (Yüksek Aşınma Fırın, HAF): Dünya çapında en yüksek hacimli takviye edici Fırın Siyahı ailesidir. Standart N330 (nodül boyutu 28–30 nm, IAN 82 mg/g, NSA 78 m2/g, STSA 75 m2/g, OAN 102 mL/100 g, COAN 88 mL/100 g, Tint %104); lastik sırtları, yanaklar, karkas bileşikleri, dolgu lastikler, konveyör bantları ve kalıplanmış endüstriyel ürünlerde yüksek aşınma direnci, iyi esneklik, kolay dispersiyon ve orta düzeyde ısı oluşumu sağlar. Düşük yapılı N326 (IAN 82 mg/g, NSA 78 m2/g, OAN 72 mL/100 g, COAN 68 mL/100 g); düşük modül, yüksek uzama, yüksek yırtılma mukavemeti ve pirinç kaplı çelik korda güçlü yapışma gerektiren çelik kuşaklı lastik kaplama bileşikleri için tasarlanmıştır. Yüksek yapılı N339 ve N375 (NSA 91–93 m2/g, OAN 114–120 mL/100 g), yüksek modüllü binek lastik sırtlarında kullanılır.

- Karbon Siyahı N550 (Hızlı Ekstrüzyon Fırın, FEF): Birincil nodül boyutu 40–45 nm; İyot Numarası 43 mg/g; NSA 40 m2/g; STSA 39 m2/g; Yüksek Yapı OAN 121 mL/100 g; COAN 85 mL/100 g. Yüksek agregat dallanması oklüde kauçuğu hapsederken orta-kaba nodül boyutu histerezisi düşük tuttuğundan; N550 pürüzsüz, parlak, düşük kalıp şişmeli ekstrüzyon, yüksek pişmemiş ham mukavemeti, boyutsal kararlılık, yüksek modül ve iyi termal iletkenlik sağlar. EPDM otomotiv kapı/pencere fitil profilleri, radyatör/hidrolik hortumları, lastik iç astarları (innerliner), yanaklar ve kablo kılıfları için idealdir.

- Karbon Siyahı N660 ve N650 (Genel Amaçlı Fırın, GPF): Birincil nodül boyutu 50–60 nm; İyot Numarası 36 mg/g; NSA 35 m2/g; Orta Yapı OAN 90 mL/100 g (N660) veya Yüksek Yapı OAN 122 mL/100 g (N650); COAN 74–84 mL/100 g. Halobütil lastik iç astarları, karkas katları, yanaklar, kalıplanmış O-ringler, motor takozları ve ayakkabı tabanları için orta düzeyde takviye, düşük Mooney viskozitesi, yüksek dolgu yükleme kapasitesi, düşük ısı üretimi, yüksek geri esneme ve dinamik yorulma direnci kombinasyonu sunar.

- Karbon Siyahı N762 ve N772 / N774 (Yarı Takviye Edici Fırın, SRF): Birincil nodül boyutu 65–80 nm; İyot Numarası 27–30 mg/g; NSA 28–32 m2/g; OAN 65–72 mL/100 g; COAN 59–63 mL/100 g. Contalar, dinamik keçeler, hortumlar, kayışlar ve paspaslarda yüksek dinamik elastikiyet, düşük kalıcı deformasyon ve düşük ısı oluşumu ile yüksek dolgu yüklemelerine (80 ila 150 phr) izin verir.

- Karbon Siyahı N990 (Orta Termal, MT): Birincil nodül boyutu 250–350 nm; İyot Numarası 9 mg/g; NSA 7–10 m2/g; Ultra Düşük Yapı OAN 38–43 mL/100 g; COAN 37–40 mL/100 g; Kül <= %0,2. Doğal gazdan üretilen kaba ayrık kürelerden oluşur. Floroelastomer (FKM / FFKM), HNBR, NBR ve EPDM O-ringlerde, petrol sahası packer contalarında, kablo yalıtımında ve refrakter metalürjisinde minimum viskozite artışı, maksimum geri esneme, ultra düşük kalıcı deformasyon, düşük gaz geçirgenliği ve yüksek kimyasal temizlik ile ultra yüksek dolgu yüklemelerine (100 ila 300 phr) olanak tanır.

ÖZEL PİGMENT VE İLETKEN KARBON SİYAHI SINIFLANDIRMALARI

Lastik ve kauçuk sektörünün ötesinde; kaplamalar, matbaa mürekkepleri, plastik masterbatch'leri, sentetik elyaflar ve enerji depolama için tasarlanan Pigment Black 7 ve İletken Karbon Siyahı kaliteleri birincil parçacık boyutuna (renk yoğunluğu), agregat yapısına (OAN), yüzey oksidasyonuna (uçucular/pH) ve kimyasal temizliğe göre sınıflandırılır:

- Yüksek Renkli (HC) Pigment Siyahları (Birincil Nodül Boyutu 8–15 nm, BET NSA 200–560 m2/g, Siyahlık Değeri My 265–300+): Gaz Siyahı veya özel Fırın Siyahı süreçleri ile üretilir ve sıklıkla sonradan oksitlenir (uçucu içeriği %4,0 ila %15,0 w/w, bulamaç pH'ı 2,0 ila 3,5). Otomotiv OEM bazkatları, tamir vernik/siyah sistemleri, piyano cilaları, lüks kozmetik ambalajları ve üst düzey elektronik kasaları için derin piyano siyahı kütle tonu, mavimsi-siyah derinlik ve ayna parlaklığı sağlar.

- Orta Renkli (MC) Pigment Siyahları (Birincil Nodül Boyutu 16–24 nm, BET NSA 90–200 m2/g, Siyahlık Değeri My 240–265): Hem standart düşük uçuculu (pH 7–9) hem de sonradan oksitlenmiş yüksek uçuculu (pH 2,5–4,0) varyantlarda; düşük yapılı (yüksek parlaklıkta kaplamalar ve %40–%50 plastik masterbatch'leri için OAN 50–75 mL/100 g) ve normal yapılı (OAN 90–115 mL/100 g) morfolojilerde tedarik edilir. İnce P-tipi MC Fırın Siyahları (<= 20–25 nm, düşük partikül/grit, düşük nem), PE80/PE100 basınçlı borular ve jeomembranların yanı sıra endüstriyel kaplamalar, deri finisajları ve mühendislik plastikleri için küresel standart UV stabilizatörü olarak hizmet eder.

- Normal Renkli (RC) ve Düşük Renkli (LC) Pigment Siyahları (Birincil Nodül Boyutu 25–75 nm, BET NSA 25–85 m2/g, Siyahlık Değeri My 210–240): Web-ofset gazete mürekkepleri, ambalaj flekso/gravür mürekkepleri, genel amaçlı siyah masterbatch'ler, şişirilmiş tarımsal malç/silaj filmleri, çöp torbaları, otomotiv gövde altı kaplamaları ve beton/çimento renklendirmesi için hızlı ıslanma, düşük bağlayıcı talebi, yüksek renklendirme ekonomisi ve floküle olmayan mavi-gri alt ton (kaba 55–120 nm LC ve Lamba Siyahı kalitelerinde) sağlar.

- İletken Fırın, Süper İletken ve Asetilen Siyahları (BET NSA 50–1.200 m2/g, Yüksek Yapı OAN 160–330+ mL/100 g): ESD/antistatik termoplastiklerde, ATEX iletken yakıt sistemlerinde, orta ve yüksek gerilim XLPE kablo yarı iletken blendajlarında ve lityum iyon pil katot ve anot bulamaçlarında düşük yüklemelerde sürekli elektron tünelleme ağları oluşturmak için açık, dallanmış asiniform zincirler, düşük yüzey oksijeni (uçucular < %0,5–%1,0), ultra düşük kül (<= %0,02–%0,08) ve ultra düşük 325-mesh partikül (<= 10–20 ppm) ile tasarlanmıştır.

KARBON SİYAHI HANGİ PROBLEMLERİN ÇÖZÜMÜNE YARDIMCI OLUR?

Malzeme mühendisleri, kauçuk kompaund üreticileri, plastik işleyicileri ve kaplama kimyacıları; yedi kritik yapısal, optik ve çevresel bozunma zorluğunu çözmek için Karbon Siyahı'nı ve bunun özel Fırın Siyahı, Asetilen Siyahı ve Pigment Black 7 varyantlarını formülasyonlarına dahil ederler:

Dolgusuz elastomerlerin hızlı aşınması, yırtılması ve çekme mukavemeti yetersizliği
Dolgusuz sentetik kauçuklar (SBR, BR, NBR, EPDM) gerinimle kristallenme özelliğinden yoksundur ve düşük gerilimlerde (2–3 MPa) kopar; doğal kauçuk bile ağır lastik yükleri altında hızla aşınır. Takviye edici Fırın Siyahları (N110, N220, N234, N330) ile kompaundlama yapmak çekme mukavemetini 20–32 MPa'ya katlar ve lastik sırtı aşınma ömrü ile konveyör bant hizmet ömrünü önemli ölçüde uzatır.

Kauçuk hortum ve contalarda ekstrüzyon kalıp şişmesi (die swell), profil bozulması ve pişmemiş hamurun çökmesi
Otomotiv EPDM kapı fitil profilleri veya hidrolik hortumlar ekstrüder kalıbından çıktığında, elastik hafıza düzensiz şişmeye ve sıcak hava veya mikrodalga vulkanizasyonu sırasında profilin çökmesine neden olur. Yüksek yapılı Hızlı Ekstrüzyon Fırın Siyahı N550 (OAN 121 mL/100 g), dallanmış agregatları içine oklüde kauçuğu hapsederek kalıp şişmesini bastırır, ham mukavemeti artırır ve pürüzsüz, boyutsal olarak kararlı ekstrüdatlar sağlar.

Dış mekan plastiklerinin güneş UV ışığıyla foto-oksidasyona uğraması ve kırılganlaşması
Güneş ışığına maruz kalan korumasız polietilen (HDPE, LLDPE, LDPE), polipropilen ve PVC; Norrish Tip I/II zincir kopmasına ve hidroperoksit radikali saldırısına uğrayarak aylar içinde kırılganlaşır ve çatlar. %2,0 ila %2,6 w/w ince taneli Pigment Black 7 (birincil parçacık boyutu <= 20–25 nm) dağıtılması, gelen UV radyasyonunun >%99'unu absorbe eder ve serbest radikalleri söndürerek PE80/PE100 su ve gaz borularını, depolama sahası jeomembranlarını, damla sulama borularını ve kablo kılıflarını 50 yıldan uzun süre korur.

Kaplama ve mürekkeplerde soluk gri görünüm, kahverengimsi alt ton ve pigment flokülasyonu
Kaba veya zayıf dağılmış siyah pigmentler dağınık ışığı yansıtır ve sıvı reçinelerde floküle olarak düşük parlaklıkta ve tiksotropik viskozite kaymalı mat koyu gri bir film üretir. İnce taneli (10–18 nm) sonradan oksitlenmiş Pigment Black 7 kalitelerinin (uçucu içeriği %5–%14, pH 2,5–3,8) seçilmesi, polimerik dispersanları bağlayan asidik yüzey bölgeleri sağlayarak derin piyano siyahlığı (My > 270), ayna parlaklığı ve Newtonyen depolama kararlılığı sunar.

Yalıtkan polimerlerde elektrostatik kıvılcım tehlikeleri ve yüksek gerilim elektrik alanı stresi
Yalıtkan plastikler ve kauçuklar statik yük biriktirerek (30.000 V'a kadar) otomotiv yakıt hatlarında, maden konveyör bantlarında veya kimyasal borularda yanıcı buharları tutuşturabilir ya da elektronik ambalajlardaki mikroçiplere zarar verebilir. Benzer şekilde, bir metal iletken ile XLPE yüksek gerilim kablo yalıtımı arasındaki mikro boşluklar yıkıcı kısmi deşarjı tetikler. Yüksek yapılı İletken Fırın Siyahı veya Asetilen Siyahı eklenmesi, hacimsel özdirenci disipatif (10^6–10^9 ohm*cm) veya iletken (< 10^2–10^4 ohm*cm) rejime düşürür ve ultra pürüzsüz yarı iletken kablo blendajları oluşturur.

Lityum İyon pil elektrotlarında yüksek iç hücre empedansı ve aktif madde izolasyonu
LiFePO4 (LFP) ve LiNiMnCoO2 (NMC) gibi katot aktif maddeleri zayıf içsel elektronik iletkenliğe sahiptir. %1,0 ila %3,5 w/w ultra saf Asetilen Siyahı (Fe, Cu, Ni < 5–20 ppm) dahil edilmesi, binlerce şarj/deşarj döngüsü boyunca aktif oksit parçacıkları arasında esnek bir kısa menzilli elektron taşıma köprüsü kurar.

Yüksek sıcaklık floroelastomer ve nitril contalarda yüksek kalıcı deformasyon ve viskozite aşırı yükü
Minimum viskozite artışı ve düşük kalıcı deformasyon (compression set) ile yüksek dolgu yüklemesi gerektiren O-ringlerde, mil keçelerinde ve petrol sahası contalarında, ince takviye edici siyahlar bileşiği aşırı sert ve histeretik hale getirir. Kaba, ultra düşük yapılı Orta Termal Siyah N990 (250–350 nm, OAN 40 mL/100 g), düşük viskozite ve olağanüstü elastik geri esneme ile 100 ila 250 phr yüklemelere olanak tanır.

ÜRETİCİ VE SON KULLANICI İÇİN FAYDALARI

Doğru tasarlanmış Karbon Siyahı kalitesinin seçilmesi, üretim tesisinde ölçülebilir işleme avantajları ve son kullanıcı için uzun vadeli dayanıklılık sağlar.

Kompaund Üreticisi, Masterbatch Üreticisi ve Kaplama/Mürekkep Üreticisi İçin Faydaları:
- İki Eksen Boyunca Bağımsız Morfolojik Kontrol: Nitrojen Yüzey Alanı (NSA 7 ila >1.100 m2/g) ve agregat dallanma yapısının (OAN 35 ila >330 mL/100 g) bağımsız olarak ayarlanması; bileşik viskozitesinin, modülün, ekstrüzyon pürüzsüzlüğünün, elektriksel perkolasyonun veya optik siyahlığın hassas bir şekilde optimize edilmesini sağlar.
- Tozsuz Pnömatik Taşıma ve Gravimetrik Dozajlama: Islak ve kuru peletlenmiş Fırın Siyahı ve Termal Siyah boncukları (dökme yoğunluğu 320 ila 520 g/L), silolardan ve FIBC big bag'lerden kayıpsız tartımlı (loss-in-weight) besleyicilere temiz bir şekilde akarken; kabarık toz kaliteleri (60 ila 240 g/L) düşük kesmeli sıvı değirmenler için mevcuttur.
- Yüksek Yüklemeli, Düşük Viskoziteli Ezme Tabanları İçin Yüzeyi Oksitlenmiş Kaliteler: Sonradan oksitlenmiş C.I. Pigment Black 7 kaliteleri (uçucu içeriği %4–%15, pH 2,0–4,0), polar reçinelerde hızla ıslanır ve boncuklu değirmen konsantrelerinde jelleşme olmaksızın %25 ila %50 daha yüksek pigment konsantrasyonuna izin verir.
- Aşırı Termal ve Kimyasal Eylemsizlik: Suda, asitlerde, alkalilerde ve organik çözücülerde tamamen çözünmez; kusma yapmaz, göç etmez ve 200 ila 350+ °C'deki yüksek sıcaklıklı polimer eriyik ekstrüzyonu boyunca termal olarak kararlıdır.
Nihai Ürün ve Son Kullanıcı İçin Faydaları:
- Maksimum Lastik Sırtı Kilometresi, Yol Tutuşu ve Yapısal Güvenlik: Elastomer çekme mukavemetini, yırtılma direncini, kesilme ve ufalanma direncini ve yanak dinamik yorulma ömrünü katlar.
- 50+ Yıl Dış Mekan UV Hava Dayanımı (Mavi Yün Ölçeği 8): Dış mekan borularında, jeomembranlarda, kablolarda ve dış cephe kaplamalarında kalıcı ışık haslığı ve UV/serbest radikal stabilizasyonu sağlar.
- Kalıcı, Nemden Bağımsız Antistatik ve İletken Koruma: Yıkanıp giden veya %20 bağıl nemin altında işlevini yitiren göçücü antistatik yüzey aktif maddelerin aksine, Asetilen Siyahı ve İletken Fırın Siyahı ağları tüm ortamlarda kalıcı elektronik iletkenlik sağlar.

KARBON SİYAHI UYGULAMALARI

Karbon Siyahı ve özel ASTM kauçuk, Pigment Black 7 ve iletken kaliteleri; elastomer kompaundlama, termoplastikler, kaplamalar, grafik sanatlar, elektrokimyasal enerji depolama ve metalürji alanlarında hizmet vermektedir.

Otomotiv, ticari kamyon, uçak ve arazi taşıtı (OTR) lastiği üretimi
Lastik üretimi, küresel Fırın Siyahı tüketiminin yaklaşık %65 ila %70'ini oluşturur. Tek bir radyal lastik, her bir yapısal bölgeye eşleştirilmiş birden fazla ASTM D1765 kalitesini içerir: yol aşınma direnci ve çekiş için sırtta yüksek yüzey alanlı N110, N115, N220, N234, N339 veya N375; dinamik yorulma dayanıklılığı ile ozon/UV koruması için yanakta ve jant yastığında N330 ve N550; yüksek yırtılma direnci ve pirinç tel yapışması için çelik kuşak kaplama hamurunda düşük yapılı N326; ve düşük histerezis ile düşük hava geçirgenliği için halobütil iç astar ve karkas katlarında N660 (veya N550/N772).

Endüstriyel ve otomotiv teknik kauçuk ürünleri (MRG)
Lastik dışı elastomer ürünler küresel tonajın %10 ila %15'ini tüketir; bunlar arasında EPDM otomotiv kapı/pencere fitil profilleri, radyatör ve turboşarj soğutma hortumları, hidrolik ve yakıt hortumları, madencilik ve endüstriyel konveyör bantları, güç aktarım V-kayışları ve triger kayışları, motor titreşim sönümleme takozları, köprü mesnetleri, marina usturmaçaları, EPDM çatı membranları, ayakkabı tabanları ve FKM/NBR/HNBR O-ringler ile petrol sahası contaları (N330, N550, N660, N772 ve Termal Siyah N990 kullanılarak) yer alır.

Termoplastik masterbatch'ler, UV ile stabilize edilmiş borular, jeomembranlar, filmler ve kalıplanmış plastikler
Plastik kompaundlamada Pigment Black 7; çift vidalı ekstrüderlerde Siyah Masterbatch üretmek için PE, PP, PS, ABS, PC, PA veya EVA taşıyıcı reçinelerine %30 ila %50 w/w oranında karıştırılır ve nihai ekstrüzyon veya enjeksiyon kalıplamada %1 ila %6 oranında seyreltilir. İnce P-tipi Fırın Siyahları (15–25 nm, 325-mesh partikül <= 20 ppm); PE80/PE100 içme suyu ve gaz basınçlı borularını, LLDPE depolama sahası/madencilik jeomembranlarını, damla sulama borularını, tarımsal malç/silaj filmlerini ve otomotiv dış/iç trim parçalarını UV ışığına karşı stabilize etmek için %2,0 ila %2,6 w/w oranında dozlanır.

Tel ve kablo kılıfları ile yarı iletken yüksek gerilim güç kablosu blendajları
Telekomünikasyon ve enerji kablolarında, ince hava koşullarına dayanıklı Karbon Siyahı dış PE/PVC kılıfları güneş UV bozunmasına karşı korurken; ultra temiz, ultra düşük partiküllü, düşük kükürtlü Asetilen Siyahı veya İletken Fırın Siyahı (EVA, EEA veya EPDM içine %25 ila %38 w/w oranında karıştırılmış), orta ve yüksek gerilimli (15 kV ila 500 kV) çapraz bağlı polietilen (XLPE) yeraltı ve denizaltı kablolarının pürüzsüz iç iletken blendajını ve dış yalıtım blendajını oluşturur.

Otomotiv, endüstriyel, mimari, bobin (coil) ve ahşap kaplamalar
Colour Index Pigment Black 7 (C.I. 77266) olarak koloidal karbon; solvent bazlı, su bazlı, yüksek katılı, kataforez (e-coat) ve toz kaplamalarda birincil siyah pigmenttir. Sonradan oksitlenmiş Yüksek Renkli (8–15 nm) kaliteler otomotiv OEM bazkatlarına, tamir emayelerine ve tüketici elektroniğine derin piyano siyahı kütle tonu verir; Orta Renkli kaliteler endüstriyel astarları, bobin kaplamalarını ve katodik elektrokaplama banyolarını renklendirir; kaba Düşük Renkli veya Lamba Siyahı kaliteleri (60–120 nm) ise TiO2 mimari ve deniz boyalarında floküle olmayan mavimsi-gri renklendirme sağlar.

Matbaa mürekkepleri, lazer tonerleri ve dijital inkjet dispersiyonları
Grafik sanatlarda C.I. 77266; gazete ofset mürekkepleri, yayın gravür mürekkepleri, solvent bazlı ve su bazlı fleksografik ambalaj mürekkepleri, UV ile kürlenen serigrafi mürekkepleri, elektrofotografik lazer tonerleri ve 100 nm altı yüzeyi modifiye edilmiş dijital inkjet mürekkepleri için evrensel siyah pigmenttir.

Lityum iyon piller, kuru piller, yakıt hücreleri ve süperkapasitörler
Elektrokimyasal enerji depolamada batarya kalitesi Asetilen Siyahı ve Süper İletken Fırın Siyahı (saflık >= %99,5–%99,9 C, eser Fe/Cu/Ni < 5–20 ppm, nem <= %0,1); aktif madde parçacıkları ile akım toplayıcılar arasında iletken bir elektron perkolasyon ağı kurmak için PVDF veya SBR/CMC bağlayıcılar ile katot (LFP, NMC, NCA, LCO) ve anot bulamaçlarına dağıtılır.

Refrakterler, sert metaller (tungsten karbür), metalürji, mastikler ve kozmetikler
Yüksek saflıktaki Termal Siyah N990 ve Fırın Siyahı; tungsten karbür (WC) kesici takımların ve silisyum karbür (SiC) seramiklerin üretiminde karbotermal indirgeme için karbon kaynağı olarak, yüksek sıcaklıklı vakum fırını ısı yalıtımında ve MgO-C refrakter tuğlalarında kullanılır. Önceden kurutulmuş Fırın Siyahları 1K poliüretan otomotiv ön cam yapıştırıcılarını takviye ederken, sertifikalı ultra yüksek saflıkta CI 77266 / D&C Black No. 2 kaliteleri maskara, likit eyeliner ve kaş kozmetiklerini renklendirir.

HANGİ ENDÜSTRİLER KARBON SİYAHI KULLANIR?

Karbon Siyahı ve özel Fırın Siyahı, Termal Siyah, Asetilen Siyahı ve Pigment Black 7 kaliteleri başlıca üretim sektörlerinde temel hammadde olarak hizmet eder:
- Binek Otomobil, Ticari Kamyon, Otobüs, Tarım, Uçak ve Arazi Taşıtı (OTR) Lastik İmalatı
- Endüstriyel ve Otomotiv Teknik Kauçuk Ürünleri (ekstrüde EPDM sızdırmazlık fitilleri, hidrolik/soğutma sıvısı hortumları, konveyör ve transmisyon kayışları, O-ringler, keçeler, motor takozları ve EPDM çatı membranları)
- Termoplastik Masterbatch Kompaundlama ve Polimer İşleme (PE80/PE100 su ve gaz boruları, jeomembranlar, tarımsal malç/silaj filmleri, enjeksiyonla kalıplanmış otomotiv/elektronik kasaları ve sentetik elyaflar)
- Tel, Güç Kablosu ve Telekomünikasyon Kablosu İmalatı (UV koşullarına dayanıklı dış kablo kılıfları ve ultra temiz XLPE yarı iletken iletken/yalıtım blendajları)
- Elektrostatik Deşarj (ESD) ve ATEX İletken Plastikleri (yarı iletken gofret taşıyıcıları, elektronik taşıma kutuları, iletken zemin kaplamaları ve yakıt taşıma bileşenleri)
- Otomotiv OEM/Tamir, Endüstriyel, Bobin, Deniz, Ahşap ve Mimari Boyalar ve Kaplamalar
- Matbaa Mürekkepleri, Ambalaj Mürekkepleri, Lazer Tonerleri ve Dijital İnkjet Formülasyonları
- Lityum İyon Pil, Alkalin/Çinko-Karbon Kuru Pil, Süperkapasitör ve Yakıt Hücresi İmalatı
- Refrakter Tuğlalar, Metalürji, Sert Metaller (WC / SiC) ve Yüksek Sıcaklık Vakum Fırını Yalıtımı
- Yapı Kimyasalları, Yapıştırıcılar ve Mastikler (1K poliüretan otomotiv cam yapıştırıcıları, yapısal mastikler ve renkli beton/harçlar)
- Kozmetik ve Kişisel Bakım İmalatı (sertifikalı kozmetik kalitesi CI 77266 / D&C Black No. 2 kullanan maskara, likit eyeliner ve göz kozmetikleri)

LASTİK VE ENDÜSTRİYEL KAUÇUK KOMPAUNDLAMADA KARBON SİYAHI KULLANIMI

Elastomer teknolojisinde Fırın Siyahı ve Termal Siyah; doğal kauçuk (NR) ve sentetik kauçukların (SBR, BR, EPDM, NBR, HNBR, CR, IIR, BIIR/CIIR, ACM ve FKM) viskoelastik, mekanik ve ekstrüzyon davranışını yöneten aktif nanoyapılı takviye edici ajanlar olarak işlev görür.
Morfolojinin Kauçuk Performansını Nasıl Belirlediği:

- Yüzey Alanı Etkisi (Birincil Parçacık Boyutu, N110'dan N990'a): Ortalama nodül çapının 280 nm'den (Termal Siyah N990) 18 nm'ye (SAF N110) düşürülmesi, BET Nitrojen Yüzey Alanını 8 m2/g'dan 140 m2/g'a çıkarır. Daha yüksek yüzey alanı şunları artırır: (a) Çekme Mukavemeti, (b) Yırtılma Direnci, (c) Yol Aşınma Direnci, (d) Hamur Mooney Viskozitesi ve (e) Viskoelastik Histerezis / Isı Oluşumu (60 °C'de tan delta). Tersine, daha düşük yüzey alanı (N660, N772, N990); ısı oluşumunu ve kalıcı deformasyonu en aza indirirken Geri Esnemeyi, Ekstrüzyon Hızını ve Dolgu Yükleme Kapasitesini artırır.

- Yapı Etkisi (Agregat Dallanması, OAN / COAN): Agregat yapısının artırılması (örneğin düşük yapılı N326'dan [OAN 72 mL/100 g], N330'a [102 mL/100 g], N339'a [120 mL/100 g] geçilmesi veya Hızlı Ekstrüzyon Fırın N550 [121 mL/100 g] kullanılması) şunları artırır: (a) %100 ve %300 Modülü (rijitlik), (b) Shore A Sertliği, (c) Pişmemiş Ham Mukavemeti, (d) Ekstrüzyon Boyutsal Kararlılığı (kalıp şişmesini ve yüzey pürüzlülüğünü en aza indirerek), (e) Karıştırma Sırasında İlk Islanma Hızı ve (f) Elektriksel İletkenlik; bu sırada Kopmada Uzamayı azaltır.

Pratik Banbury / Mikser Kompaundlama Kılavuzu:
- Katılım ve Dispersiyon: Yüksek yüzey alanlı, düşük yapılı kaliteler (N110 veya N326 gibi) yüksek dökme yoğunluğuna ve küçük agregatlar arası boşluklara sahiptir; bu da yanma (scorch) olmadan ASTM D2663 / ISO 11345 optik dispersiyon derecelerine (>= 9,0) ulaşmak için daha yüksek spesifik karıştırma enerjisi ve iki aşamalı veya tersyüz (upside-down) karıştırma gerektirir. Yüksek yapılı kaliteler (N550 gibi) proses yağlarını hızla emer; yüksek yağlı EPDM profilleri kompaundlanırken (örneğin 100 phr EPDM, 110 phr N550/N330, 70 phr parafinik yağ), aglomerat kırılması için yeterli kesme gerilimini korumak amacıyla Fırın Siyahı ve yağ zamana bağlı kademelerle yüklenmelidir.

- Kürlenme Hızı Etkileşimi: Standart Fırın Siyahları (pH 7,0–9,5) normal kükürt vulkanizasyon hızlarını destekler. Hibrit binek lastik sırtlarında Karbon Siyahı çöktürülmüş silika ile harmanlandığında, ikincil guanidin (DPG) ve sülfenamid (CBS/TBBS) hızlandırıcı dozajlarını karbon-silika oranına göre ayarlayınız.

PLASTİKLERDE, MASTERBATCH'LERDE, BORULARDA, FİLMLERDE VE KABLOLARDA KARBON SİYAHI KULLANIMI

Termoplastiklerde ve termosetlerde C.I. Pigment Black 7 üç farklı mühendislik işlevini yerine getirir: derin simsiyah renklendirme, uzun vadeli güneş UV hava koşulları stabilizasyonu ve elektriksel iletkenlik / statik dağıtma.

1. Dış Mekan Poliolefinlerinin UV Stabilizasyonu (PE80/PE100 Borular, Jeomembranlar, Malç Filmleri ve Kablo Kılıfları):
Polietilen basınçlı borular (PE80 ve PE100 su ve gaz boruları için ISO 4427, EN 12201 ve ASTM D3350), depolama sahası jeomembranları (GRI-GM13) ve telekomünikasyon kablo kılıfları için uluslararası standartlar, %2,0 ila %2,6 w/w (en fazla %3,0 w/w) ince bölünmüş, iyi dağılmış Karbon Siyahı şart koşar. 50 yıldan uzun dış mekan UV ömrüne ulaşmak için:
- Birincil Parçacık Boyutu <= 20 ila 25 nm olmalıdır (BET NSA >= 90–120 m2/g olan Orta Renkli P-tipi Fırın Siyahlarına karşılık gelir; 45–60 nm'deki N550 veya N660 gibi kaba kauçuk kaliteleri agregatlar arasında korumasız polimer boşlukları bırakır ve UV ömrünü >%60 oranında azaltır).
- Mikroskop Dispersiyon Derecesi (ISO 18553), sıfır kaba aglomerat ile Derece <= 2,0–3,0'a ulaşmalıdır; çünkü dağılmamış aglomeratlar (> 30–50 mikron), hidrostatik boru basıncı altında kırılgan gerilme çatlağı başlatma kusurları olarak davranır.
- Düşük Nem ve Düşük Ekstrakte Edilebilir Maddeler ('P-Tipi' Boru Kaliteleri): Nem ultra düşük tutulmalı ve toluen ekstraktı <= %0,10 w/w olmalıdır; böylece 210–250 °C'deki yüksek sıcaklık ekstrüzyonu sıfır buhar mikro boşluğu, sıfır kalıp dudağı birikimi ve içme suyuna sıfır koku/tat geçişi sağlar.

2. Yüksek Siyahlıkta Renklendirme ve Mühendislik Termoplastik Masterbatch'leri:
Enjeksiyonla kalıplanmış otomotiv iç mekanları, elektronik kasaları (ABS, PC/ABS, PA6, PA66, PBT, POM) ve BOPP/PET ambalaj filmleri için; düşük yapılı, ince parçacıklı Pigment Black 7 kaliteleri (14–20 nm, OAN 50–75 mL/100 g), mavimsi kütle tonuna ve düşük eriyik viskozitesi artışına sahip yüksek siyahlıkta Siyah Masterbatch'ler üretmek üzere aynı yönde dönen çift vidalı ekstrüderlerde taşıyıcı reçinelere %30 ila %50 w/w oranında karıştırılır.

3. Gıda ile Temas Eden Plastikler ve PAH Mevzuat Uyumluluğu:
Karbon Siyahı gıda ile temas eden plastik ambalajları, tepsileri, kasaları veya kahve kapsüllerini renklendirdiğinde, genel kauçuk kalitesi Fırın Siyahı asla kullanılmamalıdır. Yalnızca ABD FDA 21 CFR 178.3297 (toplam PAH <= 0,5 ppm, benzo[a]piren <= 5 ppb) ve AB Regülasyonu (AB) No 10/2011 (FCM No. 411: toluen ekstraktı <= %0,10, sikloheksan ekstraktının 386 nm'deki UV absorpsiyonu < 0,02 AU, benzo[a]piren <= 0,25 mg/kg, polimerde maksimum kullanım seviyesi %2,5 w/w) ile uyumlu Yüksek Saflıkta Düşük PAH İçerikli kalitelerin kullanımına izin verilir.

BOYALARDA, KAPLAMALARDA, BASKI MÜREKKEPLERİNDE VE TONERLERDE KARBON SİYAHI KULLANIMI

Sıvı kaplamalarda, toz kaplamalarda, matbaa mürekkeplerinde ve tonerlerde Pigment Black 7 (C.I. 77266), herhangi bir mineral veya organik siyah pigmenti geride bırakan örtücülük gücü ve renklendirme kuvveti sunar; toplam kaplama ağırlığı üzerinden yalnızca %1,5 ila %4,0 pigment ile 15 ila 25 mikronluk film kalınlıklarında tam opaklık sağlar.
Morfoloji ve Yüzey Kimyasının Kaplama ve Mürekkep Sistemleriyle Eşleştirilmesi:
- Tam Ton Piyano Siyahı Derinliği (Otomotiv Bazkatları, Piyano Cilaları, Elektronik Kaplamaları): 8 ila 18 nm birincil nodül çaplarına (NSA 180 ila 560 m2/g) ve düşük-orta yapıya (OAN 45–90 mL/100 g) sahip Yüksek Renkli (HC) veya ince Orta Renkli (MC) kaliteler gerektirir. 12 nm'lik agregatlar güçlü van der Waals çekimi uyguladığından; bazik amin grupları aracılığıyla asidik karbon yüzeyine bağlanan yüksek molekül ağırlıklı bir poliüretan veya poliakrilat blok kopolimer dispersan ile eşleştirilmiş Sonradan Oksitlenmiş bir Pigment Black 7 (uçucu içeriği %5 ila %14 w/w, pH 2,5–3,8; pigment üzerinden %40 ila %90 aktif dispersan) kullanılması, 90 nm altı boncuklu değirmen öğütmesine, Newtonyen reolojiye, ayna parlaklığına (20°'de > 90 GU) ve mavimsi-siyah derinliğe (My > 270) ulaşmak için esastır.
- Renklendirme ve Gri Kaplamalar (Mimari, Endüstriyel ve Deniz Boyaları): Gri boyalar formüle etmek için siyah bir pigment kaba beyaz Titanyum Dioksit (TiO2, ~220–280 nm) ile 1:10 ila 1:100 oranlarında harmanlandığında; ince 15 nm Karbon Siyahları, solvent buharlaşması sırasındaki Bénard hücresi konveksiyon akımları nedeniyle kaba TiO2'den ayrışır ve şiddetli renk çizgilenmesine, yüzmeye ve taşmaya (flooding and floating) neden olur. Formülatörler; agregat hareketliliği TiO2 ile eşleşirken soğuk mavimsi-gri bir alt ton vermek üzere ışığı saçan kaba, yüksek yapılı Düşük Renkli (LC) Fırın Siyahlarını veya Lamba Siyahlarını (birincil parçacık boyutu 55 ila 120 nm, NSA 18–35 m2/g, OAN 100–125 mL/100 g) seçerek bu kusuru ortadan kaldırırlar.
- Matbaa Mürekkepleri (Ofset, Flekso, Gravür ve İnkjet): Gazete ofset ve heatset mürekkeplerinde Normal Renkli Fırın Siyahları (25–35 nm) yüksek sürtünme direnci, dengeli yapışkanlık (tack) ve hızlı yağ emilimi sağlar. Oksitlenmemiş alkali siyahlar tabaka ofset mürekkeplerinde kobalt/mangan kurutucuları adsorbe edebildiğinden ('kuruma kaybı' / loss of dry), sonradan oksitlenmiş mürekkep kaliteleri veya besleme kurutucuları kullanılır. Ambalaj gravür ve flekso mürekkeplerinde, düşük yapılı oksitlenmiş kaliteler düşük viskozitede yüksek pigment yüklemelerine (%15–%22 w/w) olanak tanır.

BATARYALARDA, İLETKEN POLİMERLERDE VE KABLO BLENDAJLARINDA KARBON SİYAHI KULLANIMI

İletken Fırın Siyahları ve Asetilen Siyahları, yalıtkan polimer matrisleri ve elektrokimyasal arayüzler boyunca elektronları taşımak için özel olarak tasarlanmıştır:
- Lityum İyon Pil Katot ve Anot İletken Katkıları: N-metil-2-pirolidon (NMP) / PVDF katot bulamaçlarına (LFP, NMC, NCA, LCO) veya sulu SBR/CMC grafit/silikon anot bulamaçlarına %1,0 ila %3,5 w/w oranında eklenen batarya kalitesi Asetilen Siyahı veya Süper İletken Fırın Siyahı (NSA 60–800 m2/g, OAN 180–320 mL/100 g); aktif oksit parçacıkları etrafında kısa menzilli noktadan noktaya elektron iletim ağı kurarak iç hücre direncini düşürür ve yüksek C-oranlı güç kapasitesini artırır. Batarya kalitesi Karbon Siyahı, manyetik parçacıklar ve eser geçiş metalleri (Fe, Cu, Ni, Zn, Cr toplamda <= 5 ila 20 ppm) üzerinde katı ppm tavanları uygulamalıdır; çünkü eser metal kirleticiler yüksek katot potansiyellerinde (> 4,2 V vs. Li/Li+) çözünür ve anotta metalik dendritler olarak elektrokaplanarak iç kısa devreleri tetikler.
- Orta ve Yüksek Gerilim XLPE Güç Kabloları İçin Yarı İletken Blendajlar: EVA, EEA veya EPDM içine %25 ila %38 w/w oranında karıştırılan ultra temiz Asetilen Siyahı veya İletken Fırın Siyahı, metal iletken ile XLPE yalıtımı arasına bağlanan pürüzsüz yarı iletken blendajı oluşturur. Bu uygulama, su ağaçlanmasını ve yüksek gerilim dielektrik delinmesini önlemek için ultra düşük iyonik kül (<= %0,02–%0,08), ultra düşük kükürt ve sıfıra yakın 325-mesh elek kalıntısı (<= 10–20 ppm) gerektirir.
- Elektrostatik Deşarj (ESD) ve ATEX Antistatik Bileşikleri: Temiz oda yarı iletken taşıyıcıları, elektronik taşıma kutuları, ATEX otomotiv yakıt hattı konektörleri ve maden konveyör bantları için PP, PE, PC, PA, ABS veya TPU içine %3 ila %8 w/w (NSA 800–1.100 m2/g olan Süper İletken kaliteler için) veya %12 ila %22 w/w (NSA 60–250 m2/g olan standart İletken Fırın / Asetilen Siyahları için) oranında dahil edilir.

KOZMETİKTE VE GIDA TEMAS MEVZUATINDA KARBON SİYAHI KULLANIM FARKLILIKLARI

Düzenlemeye tabi tüketici sektörlerinde—özellikle kozmetik, gıda ile temas eden plastikler ve gıda renklendiricileri—C.I. 77266'yı katı yasal ve saflık sınırları yönetir:
- Kozmetik ve Kişisel Bakım (INCI: CARBON BLACK / CI 77266 / ABD FDA D&C Black No. 2): Göz çevresi ve renkli kozmetiklerde (maskara, likit eyeliner, jel eyeliner, kaş kalemleri, göz farı ve oje), yalnızca sertifikalı ultra yüksek saflıkta Kozmetik Kalite Karbon Siyahı'na izin verilir. AB Kozmetik Regülasyonu (EC) No 1223/2009 (Ek IV, Sıra 126, CI 77266 ve CI 77266 (nano)) ve ABD FDA 21 CFR 74.2052 (D&C Black No. 2) kapsamında kozmetik CI 77266 sıkı saflık sınırlarını karşılamalıdır: elementel karbon >= %97,0, kül <= %0,15, toplam kükürt <= %0,65, benzo[a]piren <= 0,005 ppm (5 ppb) ve dibenz[a,h]antrasen <= 0,005 ppm (5 ppb) ile toplam ekstrakte edilebilir PAH <= 0,5 ppm (500 ppb), arsenik <= 3 ppm, kurşun <= 10 ppm, cıva <= 1 ppm ve sprey dışı uygulamalarda nano düzenlemeli kaliteler için birincil parçacık boyutu >= 20 nm. Standart endüstriyel veya kauçuk Fırın Siyahı kozmetikte asla kullanılmamalıdır.
- Gıda ile Temas Eden Plastikler ve Kauçuk Ürünler (FDA 21 CFR 178.3297 / AB 10/2011): Katı toluen ekstraktı (<= %0,10) ve PAH sınırlarını karşılayan Yüksek Saflıkta Düşük PAH İçerikli Fırın Siyahları, gıda ile temas eden polimerlerin (AB 10/2011 FCM No. 411'de %2,5 w/w'ye kadar) ve gıda taşıma kauçuk conta/konveyörlerinin (FDA 21 CFR 177.2600) renklendirilmesi için onaylanmıştır.
- Doğrudan Gıda Renklendirme Ayrımı (E152'ye karşı E153 Bitkisel Karbon): Hidrokarbon kaynaklı Karbon Siyahı (CAS 1333-86-4, geçmişte E152 olarak kodlanmıştır), Avrupa Birliği'nde veya Amerika Birleşik Devletleri'nde doğrudan bir gıda katkı maddesi olarak KULLANILAMAZ. Şekerlemelere (meyan kökü), unlu mamullere, peynir kaplamalarına veya farmasötik tabletlere doğrudan siyah bir renklendirici eklendiğinde, üreticiler karbonize edilmiş botanik maddelerin (odun, selüloz, turba veya hindistan cevizi kabukları) buharla aktivasyonu ile üretilen Bitkisel Karbon / Aktif Bitkisel Kömür (AB gıda katkı maddesi E153, CAS 7440-44-0) kullanmalıdır.

KARBON SİYAHI İÇİN TİPİK KULLANIM SEVİYELERİ VE BAŞLANGIÇ FORMÜLASYON YAKLAŞIMLARI

Fırın Siyahı, Termal Siyah, Asetilen Siyahı ve Pigment Black 7 için tipik katılım seviyeleri ana matrise ve fonksiyonel amaca bağlıdır:
- Lastik Sırtı, Yanak ve Mekanik Kauçuk Ürünleri: Takviye edici Fırın Siyahları (N110, N220, N330, N550, N660) için 35 ila 85 phr (yüz kısım kauçuk başına düşen kısım); yüksek yağlı EPDM profilleri veya Termal Siyah N990 bileşikleri için 80 ila 250 phr.
- Termoplastik Siyah Masterbatch Konsantreleri: PE, PP, PS, EVA veya üniversal taşıyıcı reçine içinde %30 ila %50 w/w Karbon Siyahı (nihai plastik ekstrüzyonu veya kalıplamada %2 ila %6 w/w masterbatch oranında seyreltilir).
- UV ile Stabilize Edilmiş Dış Mekan Polietilen Basınçlı Boruları (PE80/PE100), Jeomembranlar ve Kablo Kılıfları: Nihai polimerde %2,0 ila %2,6 w/w (en fazla %3,0 w/w) ince (<= 20–25 nm) P-tipi Fırın Siyahı.
- Yüksek Siyahlıkta Otomotiv ve Endüstriyel Sıvı Kaplamalar: Toplam sıvı kaplama ağırlığı üzerinden %1,2 ila %4,5 w/w Pigment Black 7 (%12 ila %25 w/w boncuklu değirmende ezilmiş pigment konsantresi yoluyla hazırlanır).
- Matbaa Mürekkepleri (Ofset, Flekso, Gravür, İnkjet): Bitmiş pasta/sıvı mürekkeplerde %10 ila %24 w/w (dijital inkjet mürekkeplerinde %4 ila %8 w/w).
- İletken / ESD Plastikler ve Yarı İletken Yüksek Gerilim XLPE Kablo Blendajları: Süper İletken Fırın Siyahı için %3 ila %8 w/w; ESD bileşiklerinde standart İletken Fırın veya Asetilen Siyahı için %12 ila %22 w/w; yarı iletken yüksek gerilim kablo blendajlarında %25 ila %38 w/w.
- Lityum İyon Pil Katot ve Anot Elektrotları: Kuru elektrot katıları üzerinden %1,0 ila %3,5 w/w Asetilen Siyahı veya İletken Karbon Siyahı.
- 1K Poliüretan Otomotiv Cam ve Yapısal Yapıştırıcıları: %15 ila %28 w/w önceden kurutulmuş Fırın Siyahı (110–120 °C'de <= %0,05 neme kadar kurutulmuş).

KARBON SİYAHI'NIN UYUMLULUĞU VE UYUMSUZLUĞU

Karbon Siyahı %95,0 ila %99,9 oranında sp2 elementel karbondan oluştuğundan, kütlesel iskeleti kimyasal olarak inerttir; ancak yüksek spesifik yüzey alanı ve yüzey fonksiyonel grupları önemli formülasyon etkileşimleri yaratır:
- Geniş Polimer ve Çözücü Uyumluluğu: Fırın Siyahı, Termal Siyah, Asetilen Siyahı ve Pigment Black 7; neredeyse tüm doğal ve sentetik elastomerler (NR, SBR, BR, EPDM, NBR, HNBR, CR, IIR, FKM, silikon), termoplastikler (PE, PP, PVC, PS, ABS, PA, PC, PET, PBT, POM, PEEK, PTFE), termosetler (epoksi, poliüretan, doymamış polyester, fenolik, alkid, akrilik) ve tüm organik çözücüler ile su ile uyumludur.
- Kauçuk Kürleme Maddelerinin, Kaplama Kurutucularının ve Plastik Stabilizatörlerinin Adsorpsiyonu: Yüksek yüzey alanlı (> 100 m2/g) ve yüzeyi oksitlenmiş (pH < 5,0) Karbon Siyahları; bazik kauçuk hızlandırıcılarını (DPG, CBS, TBBS), serbest radikal organik peroksitleri (özellikle asidik siyahlar üzerinde dikumil peroksiti), metalik boya/mürekkep oksidatif kurutucularını (Co, Mn, Zr karboksilatlar) ve bazik engellenmiş amin ışık stabilizatörlerini (HALS) fiziksel veya kimyasal olarak adsorbe eder. Formülatörler, peroksitle kürlenen elastomerleri nötr/alkali Termal Siyah N990 veya düşük NSA'lı Fırın Siyahları ile eşleştirmeli, oksidatif alkidlere kuruma kaybını önleyici besleme kurutucuları dahil etmeli ve UV ile stabilize edilmiş poliolefinlerde bazik olmayan yüksek molekül ağırlıklı HALS veya fenolik/tiyoester antioksidan paketleri seçmelidir.
- İzosiyanatlar (-NCO) ve Organometaliklerle Nem Reaktivitesi: Adsorbe edilmiş yüzey nemi (işlem görmemiş yüksek NSA'lı Pigment Black 7 veya İletken Karbon Siyahı üzerinde %0,5 ila %4,0 w/w), 1K/2K poliüretanlardaki aromatik ve alifatik diizosiyanatlarla reaksiyona girerek CO2 gazı köpürmesi ve viskozite artışı yaratır, ayrıca Ziegler-Natta veya metalosen katalizörlerini hidrolize eder. Neme duyarlı poliüretan mastiklere veya reaktif polimerizasyonlara eklemeden önce Karbon Siyahı'nı daima <= %0,05–%0,10 neme kadar önceden kurutunuz.
- Güçlü Oksitleyicilerle Kimyasal Uyumsuzluklar: Kuru Karbon Siyahı tozu veya peletlenmiş boncuklar; sıvı oksijen, kloratlar, perkloratlar, bromatlar, nitratlar, permanganatlar, kromik asit, konsantre nitrik asit veya peroksitler gibi güçlü oksitleyici maddelerle asla karıştırılmamalı veya bunlara bitişik olarak depolanmamalıdır; çünkü ince bölünmüş elementel karbon ile güçlü oksitleyicilerin karışımları darbeye ve ısıya duyarlı alev alan veya patlayıcı bileşimler oluşturur.
- İletken Kompozitlerde Anodik Metallerin Galvanik Korozyonu: İletken Karbon Siyahı ve Asetilen Siyahı elektriksel olarak iletken ve elektrokimyasal olarak soy (katodik) olduğundan, yüksek yüklü iletken bir karbon kompoziti (> %15–%25 w/w) ile alüminyum, magnezyum, çinko veya karbon çeliği gibi anodik metaller arasında bir elektrolit (tuzlu su) varlığında doğrudan elektriksel temas, elektriksel olarak yalıtılmadığı sürece metalin galvanik korozyonunu hızlandırabilir.

KARBON SİYAHI'NIN BENZER ÜRÜNLERİ VE ALTERNATİFLERİ

Elastomer takviye edici dolguları, siyah pigmentleri, UV stabilizatörlerini veya iletken katkı maddelerini değerlendirirken malzeme mühendisleri Karbon Siyahı'nı (CAS 1333-86-4, C.I. Pigment Black 7); çöktürülmüş silika, siyah demir oksit, grafit, aktif/bitkisel karbon, kemik siyahı ve karbon nanotüplerle karşılaştırırlar.

KAUÇUK TAKVİYESİNDE KARBON SİYAHI VE ÇÖKTÜRÜLMÜŞ SİLİKA

Hidratlı Çöktürülmüş Silika (SiO2*nH2O, CAS No. 112926-00-8 / 7631-86-9), binek otomobil lastik sırtlarında ('Yeşil Lastikler') ve renkli veya yarı saydam kauçuk ürünlerde Fırın Siyahı ile rekabet eden birincil siyah olmayan takviye edici dolgudur.
Hidrofobik grafitik kristalit kenarları tek aşamalı karıştırma sırasında hidrokarbon elastomerleri doğal olarak ıslatan Karbon Siyahı'nın aksine; Çöktürülmüş Silika, birbirine güçlü bir şekilde hidrojen bağı oluşturan ve polar olmayan SBR/BR kauçuğu iten hidrofilik silanol (-Si-OH) gruplarıyla kaplıdır; bu da pahalı bifonksiyonel organosilan bağlama ajanları (bis(trietoksisililpropil)tetrasülfür, TESPT gibi) ve Banbury mikserinde çok aşamalı reaktif silanizasyon (sıkı sıcaklık ve etanol VOC emisyon kontrolleri ile) gerektirir. Silan bağlı silika binek lastiği yuvarlanma direncini (60 °C'de tan delta) düşürürken; takviye edici Fırın Siyahı (N110, N220, N234, N330) üstün kuru yol aşınması ve kesilme/ufalanma direnci (ağır kamyon ve madencilik OTR lastiklerinde esastır), doğal antistatik elektriksel iletkenlik, geniş bantlı UV koruması ve silansız kompaundlama ekonomisi sağlar.

KARBON SİYAHI VE DEMİR OKSİT SİYAHI (PİGMENT BLACK 11)

Sentetik Siyah Demir Oksit (Manyetit, Fe3O4, C.I. Pigment Black 11, CAS No. 1317-61-9, yoğunluk ~4,6–5,0 g/cm3, birincil parçacık boyutu 100–500 nm); beton parke taşlarında, çatı kiremitlerinde, ahşap boyalarında ve korozyon önleyici astarlarda yaygın olarak kullanılan inorganik mineral bir siyah pigmenttir.
Siyah Demir Oksit ile karşılaştırıldığında Pigment Black 7 (C.I. 77266, yoğunluk ~1,80 g/cm3, birincil nodül boyutu 8–75 nm); kilogram başına 5 ila 10 kat daha yüksek renklendirme gücü ve örtücülük, çok daha derin optik siyahlık (Demir Oksit Siyahı piyano siyahı yerine kahverengimsi kömür grisi verir), %60 daha düşük iskelet yoğunluğu (düşük viskoziteli mürekkeplerde ve kaplamalarda sert pigment çökmesini önler), sıfır manyetik parazit ve 180 °C'nin üzerinde yüksek termal kararlılık sağlar (bu sıcaklıkta Fe3O4 havada oksitlenerek kahverengi/kırmızı demir okside, Fe2O3'e dönüşür). Tersine, Siyah Demir Oksit yüksek pigment yüklemelerinde basit su bazlı çimento bulamaçlarında kolayca ıslanır.

KARBON SİYAHI VE DOĞAL / SENTETİK GRAFİT

Grafit (C, CAS No. 7782-42-5, C.I. Pigment Black 10 / C.I. 77265, gerçek yoğunluk 2,26 g/cm3), düzenli ABAB bazal düzlem istiflenmesine sahip mikron ölçekli düz plakalardan (tipik olarak 2 ila 100+ mikron) oluşan karbonun makro-kristalin altıgen allotropudur.
Grafit plakaları katı kuru yağlama, yüksek termal iletkenlik ve Li-ion pillerde aktif anot malzemesi (%90–%96 w/w) olarak tersinir lityum iyon interkalasyonu sağlamak için birbiri üzerinde kayarken; Grafit düşük spesifik yüzey alanına (1 ila 20 m2/g), sıfır dallanmış asiniform yapıya, simsiyahlık yerine metalik gri bir parıltıya sahiptir ve elastomerleri takviye etmez. Li-ion pil anotlarında ve iletken kaplamalarda, büyük Grafit pulları arasındaki noktadan noktaya boşlukları köprülemek için mikron boyutlu Grafitin yanına Asetilen Siyahı veya İletken Karbon Siyahı (%1–%3 w/w, 30–50 nm dallanmış agregatlar) eklenir.

KARBON SİYAHI VE AKTİF KARBON / BİTKİSEL KARBON (E153)

Aktif Karbon ve Bitkisel Karbon (CAS No. 7440-44-0, AB gıda katkı maddesi E153), botanik veya kömür hammaddelerinin (hindistan cevizi kabukları, odun, turba veya kömür) karbonlaştırılması ve buharla veya kimyasal olarak aktive edilmesi ve gözenekli kömürün mikron boyutlu parçacıklar halinde öğütülmesiyle üretilir.
Her ikisi de elementel karbondan oluşmasına rağmen, nanoyapıları ve teknik işlevleri zıttır: Aktif Karbon süngerimsidir; 800–1.500 m2/g'lık BET yüzey alanının >%90'ı sudan veya gazdan küçük molekülleri adsorbe etmek üzere tasarlanmış iç yarık benzeri mikro gözeneklerin (< 2 nm) içinde yer alır ve kaba, kırılgan öğütülmüş parçacıkları (5–50 mikron) zayıf renklendirme gücüne ve sıfır kauçuk takviyesine sahiptir. Karbon Siyahı (CAS 1333-86-4), neredeyse tüm yüzey alanının dışsal olduğu ve polimer zincirleri ile ışık dalgalarının erişimine açık olduğu mikron altı asiniform agregatlardan (10–300 nm) oluşur. Tersine, AB'de doğrudan gıda renklendirmesi için yalnızca Bitkisel Karbona (E153) yasal olarak izin verilir.

KARBON SİYAHI VE KEMİK SİYAHI / FİLDİŞİ SİYAHI (PİGMENT BLACK 9)

Kemik Siyahı (Charcoal, bone, C.I. Pigment Black 9, C.I. 77267, CAS No. 8021-99-6), kapalı imbiklerde hayvan kemiklerinin kalsine edilmesiyle üretilir ve %80 ila %85 inorganik hidroksiapatit / trikalsiyum fosfat (Ca3(PO4)2) mineral iskeleti üzerine çökelmiş yalnızca %10 ila %20 elementel karbon içerir.
Kemik Siyahı kaba parçacık boyutuna, daha yüksek yoğunluğa (~2,3 g/cm3), yüksek kül içeriğine (>%80), hayvansal kökene (vegan değildir, BSE/TSE kontrolleri gerektirir) ve düşük renklendirme gücüne sahiptir; bu da kullanımını sanatçı boyaları ve özel mat yüzeylerle sınırlar. Pigment Black 7 (Karbon Siyahı, C.I. 77266) %95–%99,9 saf karbondur, %100 hayvansal içerikten uzaktır ve renklendirme gücü açısından kabaca 10 kat daha kuvvetlidir.

KARBON SİYAHI VE KARBON NANOTÜPLER (CNT) / GRAFEN

Tek Duvarlı ve Çok Duvarlı Karbon Nanotüpler (SWCNT / MWCNT, CAS No. 308068-56-6) ve Grafen Nanoplakaları, ultra düşük yüklemelerde (%0,05 ila %1,5 w/w) elektriksel perkolasyon sağlayan yüksek en-boy oranlı (1D tübüler veya 2D plaka) karbon nanomalzemeleridir.
Bununla birlikte CNT'ler ve grafen, İletken Fırın Siyahı veya Asetilen Siyahı'ndan katbekat daha pahalıdır; dolaşıklıkları açmak için yoğun ultrasonik veya özel masterbatch dispersiyonu gerektirir ve öncelikle uzun menzilli lif benzeri köprüleme sağlar. Modern yüksek enerjili Li-ion pil katotlarında ve iletken polimerlerde formülatörler, %1,5–%2,5 Asetilen Siyahı'nı (kısa menzilli noktadan noktaya parçacık teması ve elektrolit tutulması için) sıklıkla %0,2–%0,5 CNT (uzun menzilli köprüleme için) ile eşleştirirler.

KARBON SİYAHI İÇİN KALİTE DERECELERİ, KALİTE KONTROL VE SATIN ALMA KRİTERLERİ

Ticari Karbon Siyahı beş temel kalite ailesinde üretilir ve tedarik edilir:

- Standart ASTM D1765 Kauçuk Takviye Kaliteleri (N110, N115, N220, N234, N326, N330, N339, N375, N550, N650, N660, N762, N772, N990): İyot Numarası, NSA, STSA, OAN, COAN, Renklendirme Gücü, Isıtma Kaybı, Kül, Elek Kalıntısı ve Pelet İnce Parçacıkları için ASTM D1765 spesifikasyonlarına göre test edilmiş, ağırlıklı olarak ıslak veya kuru peletlenmiş boncuklar olarak tedarik edilir.

- 2. Kaplamalar, Mürekkepler ve Tonerler İçin Özel Pigment Black 7 Kaliteleri (Yüksek Renkli HC, Orta Renkli MC, Normal Renkli RC, Düşük Renkli LC ve Lamba Siyahı): Derinlik (My), Alt Ton (Mc), BET NSA, OAN, Uçucular ve 325-mesh partikül açısından kontrol edilen, hem standart hem de sonradan oksitlenmiş (yüksek uçuculu %3,5–%15, asidik pH 2,0–4,5) versiyonlarda kabarık tozlar veya kolayca dağılabilen yumuşak boncuklar halinde tedarik edilir.

- 3. Plastik Masterbatch, Boru (P-Tipi), Film ve Elyaf Kaliteleri: Düşük nem, ultra düşük 325-mesh partikülü (<= 10–30 ppm), düşük kül ve yüksek dağılabilirlik (düşük Filtre Basınç Değeri, FPV) için tasarlanmıştır; 50 yıllık UV basınçlı boru ve jeomembran stabilizasyonu için birincil nodül boyutu <= 20–25 nm'dir.

- 4. Yüksek Saflıkta / Düşük PAH İçerikli Gıda Temas, Oyuncak ve Kozmetik Kaliteleri: Toluen Ekstraktı <= %0,10 w/w ve ABD FDA 21 CFR 178.3297, AB Regülasyonu 10/2011 (FCM 411), AfPS GS / REACH Ek XVII Madde 50 veya Kozmetik CI 77266 / D&C Black No. 2 ile uyumlu ultra düşük PAH seviyelerini garanti etmek için sıkı hammadde ve reaktör kontrolleri altında üretilir.

- 5. İletken Fırın, Süper İletken ve Asetilen Siyahı Kaliteleri: ESD plastikleri, yarı iletken yüksek gerilim XLPE kablo blendajları ve Li-ion pil elektrotları için yüksek yapılı (OAN 160–330+ mL/100 g), düşük uçuculu, ultra düşük küllü (<= %0,02–%0,08) ve ultra düşük metalli (Fe, Cu, Ni < 5–20 ppm) kalitelerdir.
Her Sevkiyatta Doğrulanması Gereken Giriş Kalite Kontrol (QC) Parametreleri:
- Kalite Tanımı (ASTM N330, N550, N660, N990, Pigment Black 7 HC/MC/RC veya Asetilen Siyahı) ve Fiziksel Form (Peletlenmiş Boncuklar ve Kabarık Toz)
- CAS No. 1333-86-4 ve EC / EINECS No. 215-609-9
- Nitrojen Yüzey Alanı (NSA ve STSA, ASTM D6556, m2/g) ve İyot Adsorpsiyon Numarası (ASTM D1510, mg/g)
- Yağ Absorpsiyon Numarası (OAN, ASTM D2414, mL/100 g) ve Sıkıştırılmış OAN (COAN, ASTM D3493)
- Renklendirme Gücü (ASTM D3265, %) veya Optik Siyahlık / Derinlik Değeri (My, DIN 55979)
- Isıtma Kaybı / Nem İçeriği (ASTM D1509, %) ve 950 °C'de Uçucu İçeriği (DIN 53552, %)
- Sulu Bulamaç pH'ı (ASTM D1512)
- Kül İçeriği (ASTM D1506, %) ve 325 Mesh / 45 Mikron ile 35 Mesh / 500 Mikron Elek Kalıntısı (ASTM D1514, ppm)
- Toluen Renk Bozulması (% Geçirgenlik, ASTM D1618) ve PAH Uygunluk Sertifikası (gıda teması, oyuncaklar, kozmetik veya AB REACH için gerektiğinde)
- Dökme Yoğunluğu (ASTM D1513, g/L) ve Pelet Kırılma Mukavemeti / İnce Parçacık İçeriği (ASTM D5230 / D1508)

KARBON SİYAHI'NIN DEPOLANMASI VE ELLEÇLENMESİ

Karbon Siyahı İçin Depo Saklama Koşulları: Karbon Siyahı'nı (Fırın Siyahı, Termal Siyah, Asetilen Siyahı ve Pigment Black 7 dahil); doğrudan nemden, yüksek bağıl nemden, açık alevlerden ve uyumsuz kimyasallardan uzakta, serin, kuru, iyi havalandırılan kapalı bir depoda, sıkıca kapatılmış orijinal çok katlı polietilen astarlı kağıt torbalarda, FIBC big bag'lerde veya hava geçirmez kuru dökme depolama silolarında saklayınız.
Yüksek Yüzey Alanlı Kalitelerde Nem Alımının Önlenmesi: Standart kauçuk kalitesi Fırın Siyahı ve Termal Siyah N990 hidrofobik olmasına rağmen, Karbon Siyahı torbaları nemli depolarda açık bırakılırsa yüksek yüzey alanlı İletken Karbon Siyahı (NSA > 100 m2/g) ve sonradan oksitlenmiş polar Pigment Black 7 kaliteleri atmosferik su buharını hızla adsorbe eder. Adsorbe edilen nem (C.I. 77266'da > %1,0–%2,0 w/w); kauçuk sürekli vulkanizasyonu ve termoplastik boru/film ekstrüzyonu sırasında buhar mikro gözenekliliğine neden olur, elektrostatik toz topaklanmasını artırır ve poliüretan mastiklerdeki diizosiyanatlarla reaksiyona girer. Kısmen kullanılmış Karbon Siyahı torbalarını derhal yeniden kapatınız ve neme duyarlı işlemlerden önce higroskopik Pigment Black 7 veya Asetilen Siyahı kalitelerini 105 ila 120 °C'de önceden kurutunuz.

Güvenli Elleçleme, Toz Kontrolü ve Topraklama Prosedürleri: Havadaki Karbon Siyahı tozunu mesleki maruziyet sınırlarının (3,0 ila 3,5 mg/m3 8 saatlik TWA) altında tutmak için Karbon Siyahı boncuklarını ve kabarık C.I. Pigment Black 7 tozlarını kapalı pnömatik taşıma hatları, vakumlu transfer çubukları veya yerel egzoz havalandırması (LEV) ve PTFE membran toz toplayıcı filtre kartuşları ile donatılmış torba boşaltma istasyonları kullanarak taşıyınız. Kuru Karbon Siyahı veya Fırın Siyahı döküntülerini asla süpürgelerle veya basınçlı hava jetleriyle süpürmeyiniz; bu işlemler işyerinde solunabilir koloidal karbon bulutlarını havaya kaldırır; dökülen Karbon Siyahı'nı daima HEPA filtreli endüstriyel vakum sistemleri kullanarak veya yüzey aktif maddeli su ile ıslak paspaslayarak temizleyiniz (ıslak Karbon Siyahı filmlerinin düz zeminleri kayganlaştırdığını unutmayınız). Havadaki Karbon Siyahı ve Asetilen Siyahı tozu elektriksel olarak iletken olduğundan, statik yükleri dağıtmak için tüm siloları, pnömatik transfer borularını, mikserleri ve FIBC big bag'leri topraklayınız ve çöken Karbon Siyahı tozunun elektriksel kısa devrelere neden olmaması için elektrik panolarını sızdırmaz hale getiriniz (IP65).
Ayrılma ve Kapalı Alan Silo Önlemleri: Depolanan Karbon Siyahı ve Fırın Siyahı'nı güçlü oksitleyici maddelerden (kloratlar, perkloratlar, nitratlar, permanganatlar, peroksitler ve konsantre nitrik asit) ve uçucu organik çözücü buharlarından kesinlikle ayırınız; çünkü yüksek yüzey alanlı Karbon Siyahı organik buharları ekzotermik olarak adsorbe edebilir. Sıkı kapalı alan giriş prosedürlerini uygulamadan ve iç oksijen (O2) ile karbon monoksit (CO) seviyelerini test etmeden dökme Karbon Siyahı depolama silosuna veya kapalı bunkere asla girmeyiniz; çünkü ılık Karbon Siyahı'nın büyük dökme kütleleri havada yavaş yüzey oksidasyonuna uğrayarak oksijeni tüketebilir ve kokusuz, toksik karbon monoksit gazı üretebilir.

KARBON SİYAHI İÇİN İLK YARDIM ÖNLEMLERİ VE GÜVENLİK BİLGİLERİ

Karbon Siyahı (Pigment Black 7 / Fırın Siyahı / Asetilen Siyahı / Termal Siyah) İçin İlk Yardım Önlemleri:

- Karbon Siyahı Tozunun Solunması: Bir çalışan havadaki Karbon Siyahı tozunu veya kabarık C.I. Pigment Black 7 tozu aerosollerini solursa, maruz kalan kişiyi derhal tozlu alandan temiz havaya çıkarınız ve rahat bir nefes alma pozisyonunda sıcak ve dinlenir vaziyette tutunuz. Üst burun ve yutak geçişlerindeki mekanik Karbon Siyahı tozu birikintilerini temizlemek için hafifçe burun temizliğini ve su ile boğaz çalkalamasını teşvik ediniz; Karbon Siyahı solunmasından sonra öksürük, nefes darlığı veya solunum yolu tahrişi devam ederse tıbbi yardım alınız.

- Karbon Siyahı ile Göz Teması: Karbon Siyahı parçacıkları, Fırın Siyahı peletleri veya C.I. 77266 tozu göze kaçarsa, kazazedenin gözlerini ovuşturmasına izin vermeyiniz (çünkü Karbon Siyahı parçacıklarının mekanik olarak ovulması korneayı çizebilir). Göz kapaklarını iyice açık tutarak ve varsa ve yapması kolaysa kontakt lensleri çıkararak gözleri derhal ılık akan su veya steril izotonik göz yıkama solüsyonu ile en az 15 dakika yıkayınız; kızarıklık, mekanik tahriş veya kalıntı Karbon Siyahı benekleri kalırsa tıbbi yardım alınız.

- Karbon Siyahı ile Cilt Teması: Karbon Siyahı, Fırın Siyahı veya Asetilen Siyahı ile kirlenmiş cildi yumuşak sabun, cilt için güvenli bir yüzey aktif madde temizleyici ve bol miktarda ılık akan su kullanarak iyice yıkayınız ve tozla kirlenmiş iş kıyafetlerini yıkamak üzere çıkarınız. Karbon Siyahı lekelerini ciltten temizlemek için asla sert organik çözücüler (toluen, ksilen, aseton veya benzin gibi) kullanmayınız; çünkü çözücüler cildin doğal lipidlerini söker ve dermal tahrişi teşvik eder; çalışmadan önce bir bariyer krem ve Karbon Siyahı'nı yıkadıktan sonra nemlendirici bir losyon sürünüz.

- Karbon Siyahı'nın Yutulması: Karbon Siyahı veya Pigment Black 7 kazara yutulursa, ağzı su ile iyice çalkalayınız ve bilinci yerinde olan kişiye içmesi için 1 ila 2 bardak su veriniz. Tıbbi personel tarafından açıkça talimat verilmedikçe Karbon Siyahı yutulmasından sonra kusturmaya çalışmayınız ve gastrointestinal rahatsızlık meydana gelirse bir doktora danışınız.

Karbon Siyahı İçin İşyeri Güvenliği, GHS Sınıflandırması ve Mesleki Maruziyet Sınırları:
BM Küresel Uyumlaştırılmış Sistemi (GHS) ve AB CLP Regülasyonu (EC) No 1272/2008 kapsamında, üretilmiş Karbon Siyahı (CAS 1333-86-4, EC 215-609-9) uyumlaştırılmış bir Ek VI tehlikeli madde sınıflandırması taşımaz ve oral/dermal akut toksisitesi son derece düşüktür (Karbon Siyahı için sıçanlarda oral LD50 > 8.000 ila > 10.000 mg/kg). Bununla birlikte mesleki toza maruziyet sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir: ulusal otoriteler solunabilir Karbon Siyahı tozu için 3,0 ila 3,5 mg/m3'lük 8 saatlik Zaman Ağırlıklı Ortalama (TWA) işyeri maruziyet sınırını uygular (ABD OSHA PEL ve NIOSH REL = 3,5 mg/m3 TWA; ACGIH TLV = 3,0 mg/m3 solunabilir partikül madde). Mesleki sınırların üzerindeki yüksek konsantrasyondaki bağlı olmayan Karbon Siyahı tozunun uzun süreli kronik inhalasyonu sıçanlarda akciğer aşırı yüklenmesine ve pulmoner fibroza neden olabilir (IARC, havadaki bağlı olmayan Karbon Siyahı tozunu Grup 2B, yüksek dozda toz solunması yoluyla insanlar için muhtemelen kanserojen olarak sınıflandırırken; kauçuk, plastik, kaplama veya mürekkep matrisleri içine bağlı Karbon Siyahı'nın hiçbir inhalasyon tehlikesi oluşturmadığını açıkça doğrulamaktadır).

Karbon Siyahı Elleçleme İçin Kişisel Koruyucu Ekipman (KKE):
Açık Karbon Siyahı boncuk torbalarını veya kabarık Pigment Black 7 / Asetilen Siyahı tozlarını elleçleyen operatörler; yerel egzoz havalandırmasının havadaki Karbon Siyahı tozunu 3,0 mg/m3'ün oldukça altında tutamadığı her durumda toz geçirmez koruyucu gözlük (EN 166), geçirimsiz nitril veya deri iş eldivenleri, uzun kollu anti-statik iş kıyafeti, güvenlik ayakkabıları ve onaylı bir partikül respiratörü (EN 149 FFP2 veya FFP3 / NIOSH N95 veya N100) takmalıdır.

Karbon Siyahı İçin Ticari Ambalajlama ve Nakliye Lojistiği:
- 10 kg, 15 kg, 20 kg veya 25 kg net çok katlı kraft kağıt veya polietilen/dokuma polipropilen ventilli torbalar (peletlenmiş Fırın Siyahı ve Termal Siyah boncukları tipik olarak 20–25 kg'lık torbalar; düşük yoğunluklu kabarık Pigment Black 7 ve Asetilen Siyahı tozları tipik olarak 10–15 kg'lık torbalar)
- Düşük erime noktalı EVA/PE doğrudan katılım torbaları (sıfır işyeri tozu ile doğrudan Banbury kauçuk mikserlerine ve plastik kompaund makinelerine Karbon Siyahı'nın kapalı torba halinde yüklenmesi için)
- Alttan boşaltma ventilli 500 kg ila 1.100 kg net Esnek Orta Boy Dökme Konteynerler (FIBC / big bag / jumbo bag)
- Dökme pnömatik karayolu tankerleri ve vagonları (yüksek hacimli lastik ve masterbatch tesisleri için)
Taşıma Sınıflandırması: Üretilmiş Karbon Siyahı (CAS 1333-86-4; Fırın Siyahı, Termal Siyah, Asetilen Siyahı, Gaz Siyahı veya Lamba Siyahı süreçleri yoluyla sıvı veya gaz hidrokarbonlardan üretilir), BM Testler ve Kriterler El Kitabı N.4 kendiliğinden ısınma testini geçer ve ADR/RID, IMDG veya IATA taşıma yönetmelikleri kapsamında Tehlikeli Madde olarak SINIFLANDIRILMAZ (UN 1361, Sınıf 4.2 kapsamındaki buharla aktive edilmiş bitkisel veya hayvansal kömürlerin aksine; daima tedarikçinin güncel Karbon Siyahı SDS'sinin Bölüm 14'ünü doğrulayınız).

KARBON SİYAHI SATIN ALIRKEN NELERE DİKKAT EDİLMELİDİR?

Ticari C.I. 77266, 8 nm'den 500 nm'ye kadar birincil parçacık boyutlarını, 35'ten >330 mL/100 g'a kadar yapıları ve yoğun boncuklardan kabarık oksitlenmiş tozlara kadar fiziksel formları kapsayan yüzlerce farklı kaliteyi içerdiğinden, Teklif Talebinizde (RFQ) kesin teknik parametreleri tanımlamak çok önemlidir:

- Hedef Endüstri ve Ana Polimer/Bağlayıcı Matrisi: Karbon Siyahı'nın lastik/kauçuk kompaundlama (NR, SBR, BR, EPDM, NBR, FKM), termoplastik masterbatch/boru/film ekstrüzyonu (PE80/PE100, PP, ABS, PA, PC), solvent bazlı/su bazlı kaplamalar, matbaa mürekkepleri, Li-ion pil elektrotları veya iletken/ESD polimerler için mi amaçlandığını belirtiniz.

- 2. Tam ASTM D1765 Kodu veya Morfolojik Hedef Aralığı: Elastomerler için tam ASTM kalitesini belirtiniz (örneğin N110, N220, N234, N326, N330, N339, N550, N660, N772 veya Termal Siyah N990). Pigment, plastik veya iletken kullanımlar için hedef BET Nitrojen Yüzey Alanını (NSA, m2/g), Yağ Absorpsiyon Numarasını (OAN, mL/100 g), Renklendirme Gücünü veya Siyahlık Değerini (My) ve Sonradan Oksitlenmiş (asidik pH 2,0–4,0, uçucular %3,5–%15,0) veya Standart (nötr/alkali pH 6,5–10,0, uçucular < %1,5) bir yüzeyin gerekip gerekmediğini belirtiniz.

- 3. Fiziksel Form (Peletlenmiş Boncuklar ve Kabarık Toz): Banbury iç mikserleri, çift vidalı ekstrüderler ve pnömatik dökme taşıma için Peletlenmiş Boncukları veya sıvı kaplamalar, matbaa mürekkepleri, üç merdaneli değirmenler ve plastisollar için Kabarık Tozu (veya kolayca dağılabilen yumuşak boncukları) belirtiniz.

- 4. Temizlik ve Mevzuat Uygunluk Tavanları: Maksimum 325-mesh elek kalıntısını (örneğin ince filmler, basınçlı borular, elyaflar, yüksek gerilim kablo blendajları ve bataryalar için <= 10–30 ppm), maksimum külü, eser metal tavanlarını (batarya kalitesi Asetilen Siyahı için) ve gerekli mevzuat uyumluluğunu (ABD FDA 21 CFR 178.3297, AB 10/2011 FCM 411, düşük PAH içerikli AfPS GS / REACH Ek XVII Madde 50 veya Kozmetik CI 77266 / D&C Black No. 2) belirtiniz.

- 5. Ambalaj Formatı ve Sipariş Hacmi: 10–25 kg kağıt/PE torbaları, doğrudan katılımlı EVA torbalarını, 500–1.000 kg FIBC big bag'leri, paletleme gereksinimlerini, spot sevkiyat miktarını ve yıllık hacim tahminini belirtiniz.

ATAMAN KİMYA'DAN KARBON SİYAHI TEDARİKİ

Karbon Siyahı (CAS No. 1333-86-4, EC No. 215-609-9, Colour Index Pigment Black 7 / C.I. 77266); Ataman Kimya tarafından ASTM D1765 kauçuk takviye edici Fırın Siyahı ve Termal Siyah kaliteleri (N110, N220, N234, N326, N330, N339, N375, N550, N660, N772 ve N990 dahil), özel Pigment Black 7 kaliteleri (kaplamalar, matbaa mürekkepleri ve plastik masterbatch'leri için Yüksek Renkli, Orta Renkli, Normal Renkli, Düşük Renkli ve sonradan oksitlenmiş kaliteler), UV stabilize edici boru ve film kaliteleri ile İletken Fırın / Asetilen Siyahı kaliteleri genelinde tedarik edilmektedir.
Ataman Kimya'dan Karbon Siyahı tedarik etmeyi planlayan şirketler; kalite uygunluğunu, fiziksel formu (peletlenmiş boncuklar ve kabarık toz), güncel stok durumunu, ambalaj seçeneklerini ve ticari teklif ayrıntılarını teyit etmek için hedef uygulamalarını, ana polimer veya reçine sistemlerini ve analitik spesifikasyon gereksinimlerini paylaşabilirler.
Bir fiyat teklifi talebinde aşağıdaki bilgilerin paylaşılması hızlı teknik eşleştirmeyi kolaylaştırır:
- Uygulama sektörü ve ana polimer veya bağlayıcı sistemi (kauçuk kompaundlama, PE/PP/mühendislik plastiği masterbatch'i, PE100 basınçlı boru, sıvı/toz kaplama, matbaa mürekkebi, poliüretan mastik veya iletken/batarya sistemi)
- Talep edilen ASTM N-serisi kodu (örneğin N220, N330, N550, N660, N990) veya hedef pigment/iletkenlik parametreleri (m2/g cinsinden BET NSA yüzey alanı, mL/100 g cinsinden OAN yapısı, renklendirme gücü/siyahlık My, bulamaç pH'ı ve uçucu içeriği %)
- Gerekli fiziksel form (serbest akışlı peletlenmiş boncuklar ve kabarık toz)
- Gerekli temizlik ve yasal sertifikalar (325-mesh partikül limiti, kül limiti, FDA 21 CFR 178.3297 / AB 10/2011 gıda temas uygunluğu, düşük PAH limitleri veya Kozmetik CI 77266 uygunluğu)
- Tahmini sipariş miktarı (spot sevkiyat ve yıllık tahmin) ve tercih edilen ambalaj (10–25 kg torbalar, EVA katılım torbaları veya 500–1.000 kg FIBC big bag'ler)
- Teslimat yeri, tercih edilen Incoterms ve gerekli teknik belgeler (TDS, SDS, COA ve bir ikame değerlendiriliyorsa mevcut ürün spesifikasyonu)

KARBON SİYAHI HAKKINDA SIKÇA SORULAN SORULAR

Karbon Siyahı nedir?
Karbon Siyahı (Fırın Siyahı, Asetilen Siyahı, Termal Siyah, Kanal Siyahı, Lamba Siyahı ve Colour Index Pigment Black 7 / C.I. 77266, CAS No. 1333-86-4, EC No. 215-609-9 olarak da bilinir); hidrokarbonların kontrollü eksik yanması veya termal bozunmasıyla üretilen, dallanmış asiniform agregatlara kovalent olarak kaynaşmış küresel birincil nodüllerden (8 ila 500 nm) oluşan, elementel karbonun (%95,0 ila %99,9 C) mühendislik ürünü parakristalin koloidal bir formudur.

Karbon Siyahı yanma kurumu ile aynı mıdır?
Hayır. Ham baca veya dizel kurumu; %20 ila %50+ üzerinde inorganik uçucu kül, hapsolmuş katranlar ve yüksek seviyelerde ekstrakte edilebilir polisiklik aromatik hidrokarbonlar (PAH'lar) içeren kontrolsüz, heterojen bir atık yan üründür. Üretilmiş Karbon Siyahı (Pigment Black 7); kontrollü birincil nodül boyutuna, agregat yapısına ve ultra düşük kül ile ekstrakte edilebilir maddelere sahip kapalı reaktörlerde üretilen hassas mühendislik ürünü kimyasal bir hammaddedir (>%95 ila %99,9 karbon).

Karbon Siyahı'nın CAS numarası, EC numarası ve Colour Index numarası nedir?
Üretilmiş Karbon Siyahı küresel olarak CAS Kayıt Numarası 1333-86-4, Avrupa Topluluğu (EC / EINECS) Numarası 215-609-9, Colour Index Genel Adı Pigment Black 7 (P.Bk.7) ve Colour Index Yapı Numarası C.I. 77266 (kozmetik INCI adı: CARBON BLACK veya CI 77266) altında kayıtlıdır.

Karbon Siyahı endüstriyel olarak nasıl üretilir?
Küresel tonajın %90'ından fazlası Yağ Fırını Siyahı süreciyle üretilir (aromatik hammadde yağının 1.400–1.900 °C'lik doğal gaz/hava plazmasına enjekte edilmesi ve ardından hızlı suyla söndürme). Özel kaliteler Termal Siyah süreci (metanın 1.300–1.400 °C'de oksijensiz parçalanması), Asetilen Siyahı süreci (asetilen gazının 1.800–2.200 °C'de ekzotermik oksijensiz kendi kendine bozunması), oksidatif Gaz / Kanal Siyahı süreci ve Lamba Siyahı süreci ile üretilir.

Karbon Siyahı'nda birincil parçacıklar, agregatlar ve aglomeratlar nelerdir?
Birincil parçacıklar (nodüller, 8–500 nm), alevde ilk oluşan küresel turbostratik karbon alanlarıdır; Fırın Siyahı'nın bölünemez en küçük dağılabilir birimini temsil eden birincil agregatlar (50–1.000 nm) adı verilen dallanmış üç boyutlu kümeler halinde kovalent karbon katmanları yoluyla hemen kaynaşırlar. Reaktörün dışında agregatlar, kompaundlama veya ezme sırasında tekrar birincil agregatlara de-aglomere edilmesi gereken makroskobik aglomeratlar (1–100+ mikron) halinde zayıf van der Waals kuvvetleri aracılığıyla birbirine tutunur.

Karbon Siyahı'nda 'Yapı' (OAN / DBP absorpsiyonu) ne anlama gelir?
Yapı, kovalent olarak kaynaşmış birincil agregatların üç boyutlu dallanma derecesini ve iç boşluk hacmini ifade eder ve Yağ Absorpsiyon Numarası (OAN, eski adıyla DBP absorpsiyonu, ASTM D2414, 100 g Karbon Siyahı başına mL yağ cinsinden) ile ölçülür. Yüksek yapılı kaliteler (OAN 115 ila >320 mL/100 g) kauçuk modülünü, ekstrüzyon boyutsal kararlılığını ve elektriksel iletkenliği artırırken; düşük yapılı kaliteler (OAN 35 ila 75 mL/100 g) kaplamalarda ve mürekkeplerde daha düşük viskozite ve daha yüksek parlaklık sağlar.

NSA, STSA ve İyot Adsorpsiyon Numarası arasındaki fark nedir?
Nitrojen Yüzey Alanı (NSA, ASTM D6556), iç mikro gözenekler (< 2 nm) dahil toplam çok noktalı BET yüzey alanını ölçer. İstatistiki Kalınlık Yüzey Alanı (STSA), yalnızca kauçuk ve polimer makromoleküllerinin erişebildiği dış yüzey alanını ölçer. İyot Adsorpsiyon Numarası (IAN, ASTM D1510, mg I2/g), standart kauçuk Fırın Siyahları için hızlı bir titrasyon testidir, ancak yüzey oksijen grupları tarafından yapay olarak düşürülür ve sonradan oksitlenmiş Pigment Siyahlarında asla kullanılmamalıdır.

ASTM D1765 isimlendirme sistemi (N220, N330, N550, N660, N990 gibi) nasıl çalışır?
ASTM D1765 dört karakterli kodlarında, ilk harf vulkanizasyon kürlenme hızını ('N', Normal kürlenen alkali/nötr Fırın ve Termal Siyahlar için; 'S', Yavaş kürlenen asidik siyahlar için), ilk basamak (0 ila 9) nanometre cinsinden ortalama birincil nodül çapı grubunu (1 = 11–19 nm, 2 = 20–25 nm, 3 = 26–30 nm, 5 = 40–48 nm, 6 = 49–60 nm, 7 = 61–100 nm, 9 = 201–500 nm) ve son iki basamak farklı agregat yapısı (OAN) seviyelerini belirtir.

Karbon Siyahı N220, N330, N550, N660 ve N990 arasındaki fark nedir?
N220 (ISAF, ~21 nm, NSA 115 m2/g, OAN 114 mL/100 g) kamyon ve binek lastikleri için yüksek sırt aşınması ve yırtılma direnci sağlar; N330 (HAF, ~29 nm, NSA 78 m2/g, OAN 102 mL/100 g) lastik sırtları, yanaklar ve teknik kauçuk ürünler için evrensel takviye referansıdır; N550 (FEF, ~43 nm, NSA 40 m2/g, yüksek OAN 121 mL/100 g) EPDM fitillere ve hortumlara pürüzsüz, düşük kalıp şişmeli ekstrüzyon kazandırır; N660 (GPF, ~55 nm, NSA 35 m2/g, OAN 90 mL/100 g) lastik iç astarlarında ve karkaslarda düşük ısı oluşumu ve yüksek esneklik verir; N990 (Orta Termal Siyah, ~280 nm, NSA 8 m2/g, OAN 40 mL/100 g) ise FKM/NBR O-ringlerde düşük kalıcı deformasyon ile 100–250 phr yüklemelere olanak tanır.

Dış mekan polietilen (PE80/PE100) boruları ve jeomembranları için Karbon Siyahı neden gereklidir?
%2,0 ila %2,6 w/w ince Pigment Black 7 (birincil nodül boyutu <= 20–25 nm) dağıtılması, hem geniş bantlı bir UV-A/UV-B optik kalkanı hem de rejeneratif serbest radikal ve hidroperoksit yakalayıcısı sağlayarak güneş kaynaklı foto-oksidatif kırılganlaşmayı önler ve dış mekan polietilen hizmet ömrünü 50 yılın üzerine çıkarır.

Dış mekan polietilen borularını UV ışığına karşı stabilize etmek için N550 veya N660 gibi kaba bir kauçuk Fırın Siyahı kullanılabilir mi?
Hayır. N550 (~43 nm) veya N660 (~55 nm) gibi kaba kaliteler birim hacim başına çok az agregata sahiptir ve parçacıklar arasında korumasız polimer yolları bırakarak erken UV çatlamasına neden olur. Basınçlı boru standartları (ISO 4427 / EN 12201), <= 20–25 nm (BET NSA >= 90–115 m2/g) ince birincil parçacık boyutunu kesin olarak şart koşar.

Özel Pigment Black 7 kaliteleri neden sonradan oksitlenir?
Fırın Siyahı veya Gaz Siyahı'nın ozon, HNO3/NO2 veya sıcak hava ile sonradan oksitlenmesi; karbon yüzeyine karboksilik (-COOH), laktonik ve fenolik (-OH) grupları aşılar (uçucu içeriğini %3,5–%15,0 w/w'ye çıkarır ve bulamaç pH'ını 2,0–4,0'a düşürür). Bu polar asidik gruplar amin fonksiyonel polimerik dispersanları bağlayarak ezme tabanı viskozitesini düşürür, flokülasyonu önler ve optik derinliği (My) ile ayna parlaklığını en üst düzeye çıkarır.

Bir Karbon Siyahı'nın mavimsi bir alt ton mu yoksa kahverengimsi bir alt ton mu sergileyeceğini ne kontrol eder?
Tam ton koyu kütle tonlarında, ultra ince birincil parçacıklar (8–16 nm) mavimsi-siyah bir görünüme sahip derin bir piyano siyahı üretmek için dağınık ışık saçılmasını en aza indirirken; geçen ışıkta veya ince matbaa mürekkebi filmlerinde, kısa mavi dalga boylarının Rayleigh saçılması ince kalitelerin sıcak kahverengimsi görünmesine neden olur. Tersine, gri boya yapmak için beyaz TiO2 içine %1–%5 oranında renklendirildiğinde, kaba Lamba Siyahları veya Düşük Renkli Fırın Siyahları (60–120 nm) soğuk mavimsi-gri bir alt ton üretmek için ışığı saçar.

Boya formülatörleri gri TiO2 kaplamalarda neden ince Yüksek Renkli Siyah yerine kaba Lamba Siyahı veya Düşük Renkli Fırın Siyahı kullanırlar?
Küçük bir 13 nm Yüksek Renkli Pigment Black 7, kaba 250 nm beyaz Titanyum Dioksit (TiO2) ile karıştırıldığında; solvent buharlaşması sırasında Bénard hücresi konveksiyon akımlarındaki farklı parçacık hareketliliği faz ayrılmasına ('yüzme ve taşma' / rubbing-out renk kayması) neden olur. Kaba 60–120 nm Lamba Siyahları veya Düşük Renkli Fırın Siyahları TiO2 hareketliliğiyle eşleşerek yüzme ve taşmayı ortadan kaldırırken soğuk mavimsi-gri bir ton verir.

İletken Karbon Siyahı yalıtkan plastikleri ve elastomerleri nasıl elektriksel olarak iletken hale getirir?
Yüksek yapılı İletken Fırın Siyahları ve Asetilen Siyahları (OAN 180 ila >320 mL/100 g), polimerin içinde dallanmış agregatlardan oluşan üç boyutlu fraktal bir ağ oluşturur. Dolgu yüklemesi perkolasyon eşiğini aştığında, elektronlar kuantum tünellemesi yoluyla 1–2 nm'lik agregatlar arası boşluklardan atlayarak hacimsel özdirenci 10^15 ohm*cm'den 1–100 ohm*cm'ye düşürür.

Asetilen Siyahı'nı Lityum İyon piller ve yüksek gerilim güç kabloları için benzersiz kılan nedir?
Saflaştırılmış asetilen gazının 1.800–2.200 °C'de oksijensiz ekzotermik kendi kendine bozunmasıyla üretilen Asetilen Siyahı; ultra yüksek karbon saflığına (>= %99,5–%99,9 C), sıfıra yakın küle (<= %0,02–%0,05), ultra düşük eser geçiş metallerine (Fe, Cu, Ni < 5–20 ppm), yüksek grafitik kristaliniteye, hidrofobik düşük nem alımına (<= %0,1) ve yüksek zincir yapısına (OAN 180–300 mL/100 g) sahiptir; bu da Li-ion hücrelerde metalik dendrit kısa devrelerini ve yüksek gerilim XLPE kablolarda su ağaçlanmasını önler.

Aşırı karıştırma iletken Karbon Siyahı bileşiklerinde elektriksel iletkenliği neden yok eder?
Çift vidalı ekstrüderlerde veya iç mikserlerde aşırı mekanik kesme, uzun dallanmış agregat ağlarını kırar ('yapı kırılması' / structure breakdown) ve izole edilmiş parçaları kalın yalıtkan polimer kabukları içinde hapsederek elektron tünelleme yollarını kesintiye uğratır ve elektriksel özdirencin keskin bir şekilde yükselmesine neden olur.

Peletlenmiş Boncuklar ile Kabarık Toz Karbon Siyahı arasında ne zaman seçim yapmalıyım?
Tozsuz pnömatik taşıma, kayıpsız tartımlı gravimetrik besleme, yüksek kesmeli Banbury kauçuk karıştırma ve çift vidalı plastik kompaundlama için Peletlenmiş Boncukları (dökme yoğunluğu 320–520 g/L) seçiniz. Düşük kesmeli sıvı kaplamalar, matbaa mürekkepleri, üç merdaneli değirmenler ve sert kauçuk peletlerinin dağıtılamadığı PVC plastisolları için Kabarık Tozu (dökme yoğunluğu 60–240 g/L) veya kolayca dağılabilen yumuşak boncukları seçiniz.

Karbon Siyahı ile Aktif Karbon arasındaki fark nedir?
Karbon Siyahı (CAS 1333-86-4); elastomer takviyesi, simsiyah pigmentasyon, UV stabilizasyonu ve elektriksel iletkenlik için tasarlanmış, ağırlıklı olarak dış yüzey alanına sahip mikron altı asiniform agregatlardan (10–500 nm) oluşur. Aktif Karbon (CAS 7440-44-0); gaz ve sıvı molekül adsorpsiyonu için tasarlanmış iç mikro gözeneklerle (< 2 nm, 800–1.500 m2/g) dolu mikron boyutlu öğütülmüş kömür parçacıklarından oluşur ve ne kauçuk takviyesi ne de simsiyah pigmentasyon sağlar.

Karbon Siyahı (Pigment Black 7) ile Siyah Demir Oksit (Pigment Black 11) arasındaki fark nedir?
Pigment Black 7 (Karbon Siyahı, C.I. 77266, yoğunluk ~1,80 g/cm3, 8–75 nm); 5 ila 10 kat daha yüksek renklendirme gücüne, derin piyano siyahlığına ve 300 °C'nin üzerinde termal kararlılığa sahip elementel karbondur. Siyah Demir Oksit (C.I. Pigment Black 11, Fe3O4, yoğunluk ~4,8 g/cm3, 100–500 nm); daha düşük renklendirme gücüne, kahverengimsi kömür tonuna sahip manyetik bir mineral oksittir ve havada 180 °C'nin üzerinde kırmızı Fe2O3'e oksitlenir.

Karbon Siyahı ile Grafit arasındaki fark nedir?
Karbon Siyahı, elastomerleri takviye eden ve derin simsiyahlık veren turbostratik küresel nodüllerin mikron altı dallanmış asiniform agregatlarından oluşur. Grafit (CAS 7782-42-5); kuru yağlayıcı, termal iletken ve Li-ion anot aktif maddesi olarak işlev gören, metalik gri bir parıltı sergileyen ve sıfır elastomer takviyesi sağlayan mikron ölçekli düz altıgen kristalin plakalardan (d002 = 0,3354 nm, yoğunluk 2,26 g/cm3) oluşur.

Karbon Siyahı gıda ile temas eden plastikler için onaylı mıdır?
Evet; ABD FDA 21 CFR 178.3297 (toplam PAH <= 0,5 ppm, benzo[a]piren <= 5 ppb) ve/veya AB Regülasyonu (AB) No 10/2011 (FCM Madde No. 411, toluen ekstraktı <= %0,10, benzo[a]piren <= 0,25 mg/kg, polimerde maks. %2,5 w/w) ile uyumlu özel bir Yüksek Saflıkta / Düşük PAH İçerikli Fırın Siyahı kalitesi kullanılması şartıyla onaylıdır. Standart endüstriyel veya lastik kaliteleri gıda temas ambalajlarında asla kullanılmamalıdır.

Karbon Siyahı (CAS 1333-86-4) doğrudan bir gıda renklendiricisi (E153) olarak kullanılabilir mi?
Hayır. Hidrokarbon kaynaklı Karbon Siyahı (CAS 1333-86-4, geçmiş kodu E152), AB veya ABD'de doğrudan bir gıda katkı maddesi olarak izinli değildir. Doğrudan siyah gıda renklendirmesi, karbonize edilmiş botanik maddelerin buharla aktivasyonu ile üretilen Bitkisel Karbon (E153, CAS 7440-44-0) gerektirir.

Karbon Siyahı maskara ve likit eyeliner gibi kozmetiklerde kullanılır mı?
Evet; ancak yalnızca PAH'lar, ağır metaller (As <= 3 ppm, Pb <= 10 ppm, Hg <= 1 ppm), kül (<= %0,15) ve kükürt üzerinde katı ppb/ppm sınırları uygulayan AB Regülasyonu (EC) No 1223/2009 (Ek IV Sıra 126, CI 77266) ve/veya ABD FDA 21 CFR 74.2052 (D&C Black No. 2) ile uyumlu sertifikalı ultra yüksek saflıkta Kozmetik Kalitelerde kullanılır.

Asidik veya yüksek yüzey alanlı Karbon Siyahı kükürtlü kauçuk kürlenmesini veya alkid boya kurumasını neden geciktirir?
Asidik yüzey oksijen fonksiyonel grupları (-COOH, bulamaç pH'ı < 5,0) ve yüksek NSA'lı mikro gözenekler; bazik kauçuk vulkanizasyon hızlandırıcılarını (DPG, CBS) ve metalik alkid boya kurutucularını (Co, Mn karboksilatlar) adsorbe ederek hızlandırıcı ayarlaması veya besleme kurutucuları ile telafi edilmedikçe kürlenme kinetiğini yavaşlatır.

KARBON SİYAHI – TEKNİK ÖZET

Türkçede Karbon Siyahı, Karbon Karası veya Pigment Siyah 7 olarak bilinen ve küresel olarak CAS No. 1333-86-4, EC / EINECS No. 215-609-9, Colour Index Pigment Black 7 (C.I. 77266) ve INCI adı CARBON BLACK / CI 77266 altında tanımlanan Karbon Siyahı; Yağ Fırını Siyahı, Termal Siyah, Asetilen Siyahı, Gaz/Kanal Siyahı veya Lamba Siyahı süreçleri kullanılarak hidrokarbonların kontrollü eksik yanması veya termal bozunması yoluyla üretilen elementel karbonun (%95,0 ila %99,9 C, atom ağırlığı 12,011 g/mol) mühendislik ürünü koloidal parakristalin bir formudur. Dallanmış asiniform birincil agregatlara (50 ila 1.000 nm) ve tersinir van der Waals aglomeratlarına kovalent olarak kaynaşmış turbostratik küresel birincil nodüllerden (8 ila 500 nm) oluşan üç kademeli hiyerarşik nanoyapısı; spesifik yüzey alanının (BET NSA 7 ila >1.100 m2/g), agregat dallanma yapısının (OAN 35 ila >330 mL/100 g) ve yüzey oksijen kimyasının (bulamaç pH'ı 2,0 ila 10,0, uçucu içeriği %0,2 ila %15,0 w/w) bağımsız olarak tasarlanmasına olanak tanır.

1,75 ila 1,95 g/cm3 gerçek iskelet yoğunluğuna ve 3.550 °C'nin üzerinde termal süblimleşme kararlılığına sahip tozsuz peletlenmiş boncuklar (dökme yoğunluğu 320 ila 520 g/L) veya ince bölünmüş kabarık toz (dökme yoğunluğu 60 ila 240 g/L) olarak tedarik edilen Fırın Siyahı ve Termal Siyah; otomotiv ve OTR lastiklerinde, EPDM fitillerinde, hidrolik hortumlarda, konveyör bantlarında ve elastomer contalarda (ASTM D1765 kaliteleri N110, N220, N234, N326, N330, N339, N550, N660, N772 ve N990 altında standartlaştırılmıştır) önde gelen takviye edici dolgu maddeleri olarak görev yapar. Termoplastiklerde, kaplamalarda, matbaa mürekkeplerinde ve elektrokimyasal sistemlerde özel Pigment Black 7 ve Asetilen Siyahı kaliteleri; derin piyano siyahlığı, PE80/PE100 basınçlı borularda ve jeomembranlarda 50 yıldan uzun UV-A/UV-B fotostabilizasyonu, FDA 21 CFR 178.3297 / AB 10/2011 uyumlu gıda temas renklendirmesi ile ESD plastiklerinde, yarı iletken yüksek gerilim XLPE güç kablosu blendajlarında ve lityum iyon pil elektrotlarında kalıcı elektron tünelleme perkolasyon ağları sağlar.

Teknik kalite seçimi, ürün mevcudiyeti, Teknik Bilgi Föyü (TDS), Güvenlik Bilgi Formu (SDS) ve parti Analiz Sertifikası (COA) belgeleri için veya formülasyonunuza ve ambalaj gereksinimlerinize göre uyarlanmış Karbon Siyahı (Fırın Siyahı, Pigment Black 7, Termal Siyah veya Asetilen Siyahı) ticari fiyat teklifi talep etmek için aşağıdaki iletişim kanalları üzerinden doğrudan Ataman Kimya ile iletişime geçebilirsiniz. Teknik satış ekibimiz üretim süreciniz için en uygun ASTM kauçuk, masterbatch, kaplama, mürekkep veya iletken Karbon Siyahı spesifikasyonunun eşleştirilmesinde memnuniyetle yardımcı olacaktır.

Ataman Kimya
Telefon: +90 216 577 10 10
E-posta: info@atamankimya.com