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11 Ottobre 2018

Nero di carbonio o carbon black

Conosciamo bene il termine, ma c'è molto di più per il nero di carbonio di quanto non sembri ed è per questo che stiamo sfruttando l'opportunità di guardare un po 'più da vicino il colore più scuro che conosciamo così bene e la sua storia. Per cominciare, il nero di carbonio è così chiamato perché è derivato da combustibile presente in natura come il legno o prodotti petrolchimici e in plastica, è prodotto attraverso la combustione incompleta di una materia prima petrolifera. È come DT Norman della Witco Corporation di Houston inserisce nel suo libro bianco Grade Carbon Blacks, "un carbonio elementare sotto forma di particelle estremamente fini aventi una struttura amorfa", con le caratteristiche della sostanza controllata in produzione da parzialmente comburente di petrolio o gas. Il nero di carbonio ha una storia varia e lunga. La prima incarnazione del nerofumo, la fuliggine, può essere fatta risalire come un pigmento alle antiche civiltà egiziane e cinesi dove veniva utilizzato come inchiostro. Il nerofumo come lo conosciamo oggi, divenne più ampiamente prodotto per l'industria e le arti decorative nel 19 ° secolo, quando nel 1860 una fiamma a gas naturale fumosa fu usata nel processo di combustione, con i depositi di carbonio nero spostati in fusti rotanti freschi . La polvere risultante ha assorbito la luce a causa della sua finezza e si è dimostrato un pigmento stabile che non è stato influenzato dall'esposizione alla luce o all'atmosfera. A questo punto, il termine nero di carbonio si è bloccato, quando in precedenza il pigmento era stato indicato come nerofumo a causa di un processo di produzione simile a un camino. Questo sistema di produzione si è evoluto nella metà del 20 ° secolo, quando fu adottato il metodo del forno ad olio. Il metodo del forno ad olio ha prevalso dal 1947, utilizzando l'olio di idrocarburi aromatici come materia prima per una combustione incompleta. Asahi Carbon rivela che il suo metodo di forni ad olio eleva la temperatura di combustione della materia prima a 1.000 gradi, con l'intero processo che impiega al massimo due secondi. La materia prima viene tenuta in una camera separata al forno da 1.300 gradi e l'acqua viene utilizzata per arrestare la reazione e controllare la temperatura. Si tratta di un sistema un po 'più sofisticato rispetto al metodo del lume nero, che è stato usato fin dall'antichità, bruciando la materia prima e convogliando le sue emissioni in una camera a "L" che viene raffreddata con acqua dove la sostanza si raccoglie come fuliggine in un camino. La dimensione delle particelle del nero di carbonio influisce sul suo colore. Più piccola è la particella, maggiore è il livello di assorbimento della luce. La dispersione diventa quindi difficile a causa della maggiore forza di coagulazione. Anche la struttura influenza l'oscurità e la dispersione. Una maggiore dimensione della struttura, spiega la Mitsubishi Chemical, migliora la dispersibilità ma riduce l'oscurità, mentre il nero carbone con una struttura più grande mostra una buona conduttività. Le dimensioni delle particelle possono variare da 14 mm a 90 mm. Il nero ha sempre un bell'aspetto, quindi il nerofumo ha una casa in molte applicazioni, ma la sua struttura e la capacità di ingegnerizzarlo per visualizzare una specifica dispersione di luce o conduttività significa che è una sostanza particolarmente utile sia come pigmento che come agente di rinforzo. In molti modi, gli usi del carbonio nero non sono cambiati da quando è stato adottato dagli antichi egizi per registrare eventi su papiro, o dagli antichi cinesi sui loro rotoli di bambù, poiché oggi è ampiamente usato negli inchiostri e nei toner per la stampa, in particolare colore intensamente nero. Nella lavorazione delle materie plastiche, il nerofumo ha molto più da offrire come masterbatch in polvere o pellet. È utilizzato in film e fibre antistatiche e nell'applicazione elettronica come agente conduttore elettrico perché le particelle di nerofumo hanno una struttura cristallina simile alla grafite, rendendolo un conduttore eccellente. Infatti, il nero di carbonio cambierà in grafite a temperature superiori a 3.000 gradi. È utilizzato in vernici plastiche, elastomeri, adesivi, paste e film per le sue proprietà antistatiche. Un buon esempio di utilizzo quotidiano del nerofumo come riempitivo antistatico è nei tappi dei serbatoi automobilistici, assicurando che i conducenti non siano scioccati quando vanno a fare rifornimento alla stazione di servizio. Il nero di carbonio fornisce una resistenza termica stabile per le apparecchiature elettroniche, quindi è spesso presente nelle apparecchiature di registrazione magnetiche e nella tecnologia di visualizzazione. La sua stabilità termica e la sua forza colorante lo rendono adatto per pellicole termoformate, mentre solo una piccola quantità può assorbire i raggi UV, fornendo un buon tempo e una leggera resistenza per applicazioni che devono durare in condizioni più estreme come pneumatici e paraurti automobilistici. Non sorprende che il nero di carbonio sia piuttosto popolare. È uno dei 50 prodotti chimici industriali più fabbricati al mondo, basato su un tonnellaggio annuale, con 8,1 milioni di tonnellate di nerofumo prodotte sul pianeta ogni anno. Il 90 percento del nero di carbonio prodotto termina in applicazioni di gomma a causa della sua straordinaria idoneità per le applicazioni dei pneumatici per autoveicoli, mentre il nove percento del nero di carbonio è utilizzato come pigmento e il restante 1 percento (che è ancora 81.000 tonnellate) è utilizzato in molte altre applicazioni per le sue varie proprietà meccaniche.

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