Noir de carbone

Principaux synonymes
Noms français :

Noir d'acétylène
Noir de carbone
Noir de fourneau
Noir de fumée
Noir thermique
Noir tunnel
Noms anglais :

Carbon black
Channel black
Furnace black
Lamp black
Thermal black.

Le noir de carbone appartient à une forme amorphe du carbone alors que le diamant et le graphite appartiennent à une forme cristalline du carbone. Le noir de carbone est une forme de carbone élémentaire obtenu industriellement. Il se présente sous forme de très petites particules. À cause de sa grande utilisation il est la forme de carbone élémentaire le plus fortement répandu. Le noir de carbone est produit dans des conditions minutieusement contrôlées. Le tableau suivant compare les divers procédés chimiques industriels produisant les différents types de noir de carbone dont le noir de fourneau (Furnace Black), qui est celui le plus utilisé.

Procédé chimique

Type de noir de carbone

Diamètre (nm)

Produit de départ

Combustion incomplète

Noir de fumée (Lamp black)

50-100

Hydrocarbures de goudron

Noir tunnel (Channel Black)

10-30

Gaz naturel

Noir de fourneau (Furnace Black)

10-80

Gaz naturel
Liquide aromatique

Décomposition thermique

Noir thermique (Thermal Black)

150-500

Gaz naturel

Noir d'acétylène (Acetylene Black)

35-70

Acétylène

Lorsqu'il s'agit de définir la grosseur des particules de noir de carbone, on constate que dans la documentation, qu'elles sont incorrectement identifiées comme étant des particules exceptionnellement petites, souvent définies comme étant ultrafines (plus petites que 0,1 µm ou 100 nm en diamètre aérodynamique). Lors du procédé de fabrication, les premières particules à se former dans le réacteur sont très petites et identifiées comme étant des nodules (nanoparticules d'environ 15 à 300 nm ou 0,015 à 0,300 µm). S'ensuit une séquence rapide d'élaboration d'une structure complexe à l'intérieur même du réacteur. Les nodules, presque sphériques, s'agglomèrent en agrégats (environ 85 à 500 nm) qui deviennent des structures de base indivisibles de noir de carbone. De plus, des forces électriques maintiennent des liens entre les agrégats eux-mêmes pour former des agglomérats (de 1 µm à plus de 100 µm) eux-mêmes formés de centaines à des milliers d'agrégats fortement adhérés entre-eux. Le noir de carbone commercial est sous forme d'agglomérats, lesquels ne se fragmenteront pas en agrégats. D'autre part, le noir de carbone est défini par l'IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) comme étant des particules, nodules ou agrégats ayant une dimension inférieure à 1 000 nm. Le noir de carbone est de plus transformé en granules pour en faciliter la manipulation et réduire la formation de poussières. La grosseur de ces granules est généralement de l'ordre de 0,1 à 1 mm.

Formation d'un agglomérat

Adapté de : International Carbon Black Association, Carbon Black User's Guide, Safety, Health, & Environmental Information. International Carbon Black Association. (2004).

La teneur en carbone élémentaire de la plupart des noirs de carbone varie entre 97 et 99 %. Les noirs de carbone peuvent aussi contenir d'autres éléments chimiques comme l'hydrogène, l'oxygène, l'azote et le soufre qui sont liés chimiquement au carbone. L'oxygène est lié à leur surface, surtout sous forme de groupes fonctionnels acides ou basiques. La teneur en oxygène est de la plus haute importance pour les utilisations de ces produits. Selon la nature des matières de départ utilisées pour leur fabrication, leurs méthodes de production, leurs aires de surface élevées et les propriétés de leur surface, les noirs de carbone commerciaux contiennent typiquement des quantités variables de sous-produits adsorbés à leur surface, en particulier des composés aromatiques. Ils appartiennent aux classes suivantes : les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), les dérivés nitrés et soufrés de HAP.

Bien que la suie et le noir de carbone soient tous deux obtenus par décomposition thermique ou par combustion partielle de matières contenant du carbone, la suie se distingue du noir de carbone de plusieurs façons : elle est essentiellement un sous-produit indésirable de la combustion de sources multiples de carburants (bois, charbon, produits pétroliers), elle est obtenue sans procédé définit et sans contrôle de qualité (degré de pureté et régularité de la grosseur des particules). De plus, chimiquement, la suie contient un niveau de goudron plus élevé.

Le noir de carbone (carbon black) [1333-86-4], a l'apparence et certaines caractéristiques de plusieurs substances similaires. Les substances suivantes sont très souvent identifiées, à tort, comme étant du noir de carbone :

graphite naturel (natural graphite) [7782-42-5]
graphite synthétique (synthetic graphite) [pas de CAS]
charbon de bois en poudre (charcoal powder) [16291-96-6]
poussières de charbon (coal dust) [53570-85-7]
charbon activé (activated charcoal) [64365-11-3]
noir animal (bone black) [8021-99-6]
suie (soot) [pas de CAS]
coke en poudre (coke powder) [7440-44-0]
coke de pétrole calciné (calcined coke (petroleum)) [64743-05-1]
Pour chacune d'entre elles, il existe une identification propre ainsi que des propriétés chimiques et toxicologiques spécifiques.

Utilisation et sources d'émission 8 9 12 13
Le noir de carbone est surtout utilisé comme agent de renforcement dans les produits de caoutchouc tels que les pneus, les boyaux, les bandes transporteuses, les câbles et autres accessoires mécaniques en caoutchouc. Il est aussi utilisé comme pigment noir dans les encres d'imprimerie, de lithographie et de typographie; dans le papier carbone et le ruban des machines à écrire, dans les peintures (incluant les poudres électrostatiques), les revêtements et enduits, les vernis, les laques, les plastiques, les fibres, les céramiques, les émaux, les papiers, les disques d'enregistrement et l'encre en poudre à photocopieur. Il est aussi employé à l'apprêtage du cuir et à la fabrication de batteries de piles sèches, d'électrodes et de balais de carbone, de conducteurs électriques, de produits en caoutchouc et en plastique conductibles et antistatiques, de blindage contre l'interférence électromagnétique, de vidéodisques et de bandes vidéo. Il sert à stabiliser les polyoléfines contre les rayons ultraviolets. Finalement, il sert à la fabrication de matériaux isolants résistant aux hautes températures.

Il existe au moins 35 types de noir de carbone de qualité différente, qui sont utilisés principalement dans les produits de caoutchouc, et environ 80 types différents qui sont employés comme pigments ou ayant une application spéciale.

La présence de carbone élémentaire dans l'atmosphère urbaine est une source environnementale d'exposition. Cependant, ce type de carbone est identifié comme étant du "black carbon" qui est différent du noir de carbone "carbon black", et qui s'apparente plutôt à de la suie. Les différences entre le noir de carbone et le "black carbon" sont de trois types. Premièrement, les nodules de noir de carbone ont une surface plus uniforme que celles du "black carbon" qui ont un aspect rugueux. Deuxièmement, les particules de noir de carbone s'agglomèrent alors que celles du "black carbon" restent des particules entités individuelles qui sont diluées dans l'atmosphère. Finalement, les particules de noir de carbone contiennent beaucoup moins d'impuretés que celles du "black carbon".

Une confusion existe dans la littérature concernant la traduction du terme "black carbon" et sur l'identité de cette substance, plusieurs auteurs font référence à du noir de carbone. Le "black carbon" provient essentiellement de la combustion de matières organiques comme le carburant diesel, le bois et le charbon. La NASA le tient en partie responsable des changements climatiques terrestre.

Le noir de carbone (les sous-types sont le noir d'acétylène, le noir de canal, le noir de four, le noir de lampe et le noir thermique) est un matériau produit par la combustion incomplète de produits pétroliers lourds tels que le goudron FCC, le goudron de houille ou le goudron de craquage d'éthylène.
Le noir de carbone est une forme de carbone paracristallin qui a un rapport surface-volume élevé, bien que inférieur à celui du charbon actif.
Il est différent de la suie dans son rapport surface-volume beaucoup plus élevé et sa teneur en hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) significativement plus faible (négligeable et non biodisponible).
Cependant, le noir de carbone est largement utilisé comme composé modèle pour la suie diesel pour les expériences d'oxydation diesel.

Le noir de carbone est principalement utilisé comme charge de renforcement dans les pneus et autres produits en caoutchouc. Dans les plastiques, les peintures et les encres, le noir de carbone est utilisé comme pigment de couleur.

Le noir de carbone, bien que constitué essentiellement de carbone élémentaire, est généralement regroupé avec les pigments inorganiques, et est le nom générique d'une grande variété de pigments carbonés finement divisés produits par la combustion partielle ou la décomposition thermique de charges d'alimentation d'hydrocarbures liquides ou gazeux dans des conditions contrôlées.
Les plus importants sont dérivés des gaz naturels et sont classés comme noirs de canal ou de four selon la méthode de production.

Le noir de carbone est un pigment noir qui a été utilisé dans un large éventail de domaines tels que l'encre de journaux, l'encre d'imprimerie, la résine colorée, la peinture, le toner, le papier coloré, l'encre de Chine et la céramique.
Différentes qualités de noirs de carbone sont disponibles, allant de la qualité tout usage à la qualité supérieure. De plus, notre gamme de produits comprend des noirs de carbone industriels et écologiques.

No CAS 1333-86-4

Le noir de carbone est un pigment de carbone à fines particules obtenu sous forme de suie à partir de la combustion incomplète de nombreux types de matériaux organiques, tels que les noyaux de fruits, les tiges de vigne, les cosses, les os, l'ivoire, le liège, les résines, le gaz naturel ou l'huile.
Les pigments de noir de carbone sont utilisés depuis l'Antiquité.
Le carbone est collecté sous forme de résidu de charbon de bois, ou dans le cas de Lampblack, sous forme de résidu de fumée.
Le noir de carbone est généralement une poudre noire fine et douce, mais certains noirs contiennent des impuretés minérales et des hydrocarbures goudronneux qui lui donnent une teinte bleuâtre, rougeâtre ou brunâtre.
Il est très stable et insensible à la lumière, aux acides et aux alcalis. Il absorbe les rayons ultraviolets et possède de très bonnes propriétés de masquage.
Le noir de carbone a de mauvaises propriétés de séchage dans les peintures à l'huile, mais il est couramment utilisé dans les encres d'imprimerie et de lithographie et dans les bâtons d'encre de Chine.
Dans l'industrie, le noir de carbone est utilisé comme matériau de filtration et comme charge / pigment dans les revêtements, le caoutchouc, les plastiques, les peintures, le papier carbone et les crayons.
En tant que charge, le noir de carbone augmente la résistance à l'abrasion et ajoute de la conductivité électrique. Environ un quart du poids d'un pneu automobile standard est constitué de noir de carbone.

Le noir de carbone est utilisé dans les pâtes de caoutchouc pour développer des caractéristiques mécaniques, augmenter la rigidité et donner une couleur noire.


Le noir de carbone est le nom générique d'une famille de particules de carbone de petite taille, principalement amorphes ou paracristallins, cultivées ensemble pour former des agrégats de différentes tailles et formes et est une modification du carbone avec un rapport surface / volume élevé.
Le noir de carbone est formé dans la phase gazeuse par la décomposition thermique d'hydrocarbures provenant de diverses sources et de cette manière est fabriqué industriellement sous la forme de centaines de qualités commerciales définies qui varient dans leur taille de particule primaire, la taille et la forme des agrégats, la porosité ainsi que surface et chimie.
Les propriétés peuvent être contrôlées avec précision en faisant varier le type de processus et les conditions de processus.
Cela distingue le noir de carbone des autres formes de suie étant le terme pour les sous-produits de carbone solides pour la plupart indésirables, parfois dangereux, provenant de la combustion incontrôlée de matières carbonées.
Le noir de carbone est principalement utilisé comme charge de renforcement dans les pneus et autres produits en caoutchouc


Autres noms
Noir d'acétylène; Manche noir; Noir de four; Lampe noire; Noir thermique; C.I. Noir pigmenté 6

Numéro CAS: 1333-86-4

Numéro CE: 215-609-9
Numéro E: E152 (couleurs)

Propriétés
Masse molaire: 12,011 g · mol − 1
Apparence: solide noir
Densité: 1,8-2,1 g / cm3 (20 ° C)
Solubilité dans l'eau: pratiquement insoluble


Applications
Peinture (haute qualité, qualité intermédiaire, peinture tout usage, peinture tonifiante)
Encres d'imprimerie (encre lithographique offset commerciale, encre de journal, encre de photogravure, encre d'aquarelle)
Résine colorée (polyoléfine, résine de styrène, chlorure de vinyle, plastiques techniques)
Toner
Prévention de la dégradation induite par les ultraviolets
Céramique


Dangers
Dose ou concentration létale (DL, LC):
DL50 (dose médiane)> 15400 mg / kg (oral rat)
3000 mg / kg (cutané, lapin)

Usages courants
L'utilisation la plus courante (70%) du noir de carbone est en tant que pigment et phase de renforcement dans les pneus automobiles.
Le noir de carbone aide également à évacuer la chaleur de la bande de roulement et de la ceinture du pneu, réduisant les dommages thermiques et augmentant la durée de vie du pneu.
Environ 20% de la production mondiale est consacrée aux courroies, tuyaux et autres produits en caoutchouc autres que les pneumatiques.
La balance est principalement utilisée comme pigment dans les encres, les revêtements et les plastiques.

Le noir de carbone est ajouté au polypropylène car il absorbe le rayonnement ultraviolet, ce qui, autrement, provoque la dégradation du matériau.
Les particules de noir de carbone sont également employées dans certains matériaux absorbant les radars, dans le toner des photocopieurs et des imprimantes laser, et dans d'autres encres et peintures. La force de teinture et la stabilité élevées du noir de carbone ont également permis une utilisation dans la coloration des résines et des films. [5] Le noir de carbone a été utilisé dans diverses applications pour l'électronique. Bon conducteur d'électricité, le noir de carbone est utilisé comme charge mélangée dans les plastiques, les élastomères, les films, les adhésifs et les peintures. [5] Il est utilisé comme additif antistatique dans les bouchons et les tuyaux de carburant des automobiles.

Le noir de carbone d'origine végétale est utilisé comme colorant alimentaire, connu en Europe sous le nom d'additif E153.
Il est approuvé pour une utilisation comme additif 153 (noirs de carbone ou carbone végétal) en Australie et en Nouvelle-Zélande, mais a été interdit aux États-Unis.
Le pigment de couleur noir de carbone est largement utilisé depuis de nombreuses années dans les emballages alimentaires et de boissons.
Il est utilisé dans les bouteilles de lait UHT multicouches aux États-Unis, dans certaines régions d'Europe et d'Asie, et en Afrique du Sud, et dans des articles tels que les plateaux-repas et les plateaux de viande allant au micro-ondes en Nouvelle-Zélande.

L'examen approfondi du noir de carbone par le gouvernement canadien en 2011 a conclu que le noir de carbone pouvait continuer d'être utilisé dans les produits - y compris les emballages alimentaires pour les consommateurs - au Canada. En effet, «dans la plupart des produits de consommation, le noir de carbone est lié dans une matrice et indisponible pour l'exposition, par exemple en tant que pigment dans les plastiques et les caoutchoucs» et «il est proposé que le noir de carbone ne pénètre pas dans l'environnement en une quantité ou des concentrations ou sous conditions qui constituent ou peuvent constituer un danger au Canada pour la vie ou la santé humaine. »[8]

En Australasie, le pigment de couleur noir de carbone dans l'emballage doit être conforme aux exigences des réglementations d'emballage de l'UE ou des États-Unis.
Si un colorant est utilisé, il doit répondre à l'accord partiel européen AP (89) 1. [9]

La production totale était d'environ 8 100 000 tonnes métriques (8 900 000 tonnes courtes) en 2006.
La consommation mondiale de noir de carbone, estimée à 13,2 millions de tonnes métriques, évaluée à 13,7 milliards de dollars EU, en 2015, devrait atteindre 13,9 millions de tonnes métriques, évaluées à 14,4 milliards de dollars EU en 2016.

La consommation mondiale devrait maintenir un TCAC (taux de croissance annuel composé) de 5,6% entre 2016 et 2022, atteignant 19,2 millions de tonnes métriques, évaluées à 20,4 milliards de dollars américains, d'ici 2022.

Renforcer les noirs de carbone
Le plus grand volume d'utilisation de noir de carbone est en tant que charge de renforcement dans les produits en caoutchouc, en particulier les pneus.
Alors qu'une vulcanisation de gomme pure de styrène-butadiène a une résistance à la traction ne dépassant pas 2 MPa et une résistance à l'abrasion négligeable, la combiner avec 50% de noir de carbone en poids améliore sa résistance à la traction et sa résistance à l'usure, comme indiqué dans le tableau ci-dessous.
Il est souvent utilisé dans l'industrie aérospatiale dans les élastomères pour les composants de contrôle des vibrations des avions tels que les supports de moteur.

Certains types de noir de carbone utilisés dans les pneus, les plastiques et les peintures


ame Abbrev. ASTM
desig. Particule
Taille
nm Tensile
force
MPa relatif
laboratoire
abrasion relative
vêtements de route
abrasion
Four Super Abrasion SAF N110 20–25 25,2 1,35 1,25
Intermédiaire SAF ISAF N220 24–33 23,1 1,25 1,15
Four à haute abrasion HAF N330 28–36 22,4 1,00 1,00
Canal de traitement facile EPC N300 30–35 21,7 0,80 0,90
Four d'extrusion rapide FEF N550 39–55 18,2 0,64 0,72
Four à haut module HMF N660 49–73 16,1 0,56 0,66
Four de semi-renforcement SRF N770 70–96 14,7 0,48 0,60
Thermique fine FT N880 180–200 12,6 0,22 -
Moyenne thermique MT N990 250–350 9,8 0,18


Pratiquement tous les produits en caoutchouc pour lesquels les propriétés d'usure à la traction et à l'abrasion sont importantes utilisent du noir de carbone, de sorte qu'ils sont de couleur noire.
Lorsque les propriétés physiques sont importantes mais que des couleurs autres que le noir sont souhaitées, telles que des chaussures de tennis blanches, la silice précipitée ou fumée a été remplacée par le noir de carbone. Les charges à base de silice gagnent également des parts de marché dans les pneus automobiles, car elles offrent un meilleur compromis entre l'efficacité énergétique et la maniabilité sur sol mouillé en raison d'une moindre perte de roulement. Traditionnellement, les charges de silice avaient de pires propriétés d'usure par abrasion, mais la technologie s'est progressivement améliorée jusqu'à un point où elles peuvent égaler les performances d'abrasion du noir de carbone.

Pigment
Le noir de carbone (Color Index International, PBK-7) est le nom d'un pigment noir commun, traditionnellement produit à partir de matières organiques carbonisées telles que le bois ou l'os.
Il apparaît noir car il réfléchit très peu de lumière dans la partie visible du spectre, avec un albédo proche de zéro.
L'albédo réel varie en fonction du matériau source et de la méthode de production.
Il est connu sous une variété de noms, chacun reflétant une méthode traditionnelle de production de noir de carbone:

Le noir ivoire était traditionnellement produit en carbonisant de l'ivoire ou des os (voir omble chevalier).
Le noir de vigne était traditionnellement produit en carbonisant des vignes et des tiges de raisin séchées.
Le noir de lampe était traditionnellement produit en collectant la suie des lampes à huile.
Tous ces types de noir de carbone ont été largement utilisés comme pigments de peinture depuis la préhistoire.
Rembrandt, Vermeer, Van Dyck et plus récemment Cézanne, Picasso et Manet ont utilisé des pigments de noir de carbone dans leurs peintures.
Un exemple typique est "Musique aux Tuileries" de Manet, où les robes noires et les chapeaux des hommes sont peints en noir ivoire.

Les nouvelles méthodes de production de noir de carbone ont largement remplacé ces sources traditionnelles.
À des fins artisanales, le noir de carbone produit par tous les moyens reste courant.

Chimie de surface et de surface
Tous les noirs de carbone ont des complexes d'oxygène chimisorbés (c'est-à-dire des groupes carboxyliques, quinoniques, lactoniques, phénoliques et autres) sur leurs surfaces à des degrés divers en fonction des conditions de fabrication.
Ces groupes oxygène de surface sont collectivement appelés contenu volatil.
Il est également connu pour être un matériau non conducteur en raison de sa teneur en matières volatiles.

Les industries des revêtements et des encres préfèrent les qualités de noir de carbone oxydées à l'acide.
L'acide est pulvérisé dans des séchoirs à haute température pendant le processus de fabrication pour modifier la chimie de surface inhérente au noir.
La quantité d'oxygène lié chimiquement sur la surface du noir est augmentée pour améliorer les caractéristiques de performance.

Sécurité
Cancérogénicité
Le noir de carbone est considéré comme potentiellement cancérogène pour l'homme et classé comme cancérogène du groupe 2B car il existe des preuves suffisantes chez les animaux de laboratoire avec des preuves insuffisantes dans les études épidémiologiques humaines.
Les preuves de cancérogénicité dans les études animales proviennent de deux études par inhalation chronique et de deux études d'instillation intratrachéale chez le rat, qui ont montré des taux significativement élevés de cancer du poumon chez les animaux exposés.
Une étude par inhalation sur des souris n'a pas montré de taux significativement élevés de cancer du poumon chez les animaux exposés.
Les données épidémiologiques proviennent de trois études de cohorte sur les travailleurs de la production de noir de carbone.
Deux études, menées au Royaume-Uni et en Allemagne, avec plus de 1 000 travailleurs dans chaque groupe d'étude, ont montré une mortalité élevée due au cancer du poumon.
Une troisième étude portant sur plus de 5 000 travailleurs du noir de carbone aux États-Unis n'a pas montré de mortalité élevée.
De nouvelles découvertes sur l'augmentation de la mortalité par cancer du poumon dans une mise à jour de l'étude britannique suggèrent que le noir de carbone pourrait être un cancérigène de stade avancé.
Cependant, une étude allemande plus récente et plus vaste n'a pas confirmé cette hypothèse.

La sécurité au travail
Des directives strictes sont disponibles et en place pour garantir que les employés qui fabriquent du noir de carbone ne risquent pas d'inhaler des doses dangereuses de noir de carbone sous sa forme brute.
Un équipement de protection respiratoire individuel est recommandé pour protéger correctement les travailleurs contre l'inhalation de noir de carbone.
Le type de protection respiratoire recommandé varie en fonction de la concentration de noir de carbone utilisée.

Les personnes peuvent être exposées au noir de carbone sur le lieu de travail par inhalation et par contact avec la peau ou les yeux.
L'Occupational Safety and Health Administration (OSHA) a fixé la limite légale (limite d'exposition autorisée) pour l'exposition au noir de carbone sur le lieu de travail à 3,5 mg / m3 sur une journée de travail de 8 heures.
L'Institut national pour la sécurité et la santé au travail (NIOSH) a fixé une limite d'exposition recommandée (REL) de 3,5 mg / m3 sur une journée de travail de 8 heures.
À des niveaux de 1750 mg / m3, le noir de carbone est immédiatement dangereux pour la vie et la santé.


NOIRS DE CARBONE PIGMENT
L'utilisation du noir de carbone à des fins de pigment est une technique utilisée par les humains depuis les premières civilisations.
Au départ, le noir de carbone n'était utilisé que pour colorer les encres, mais cette technique a encore été développée à ce jour.
Plus précisément avec les couleurs, il est très important d'atteindre la nuance exacte du noir.
Dans de nombreuses applications, le noir de carbone est utilisé comme pigment noir, pour obtenir un spectre allant du gris au noir profond.

Avec la modification des différentes propriétés du noir de carbone, il est possible d'atteindre les propriétés requises spécifiques pour le produit final comme la force de teinture, la noirceur, la viscosité, la teinte, la résistance aux UV et la dispersabilité.

La majorité des pigments noirs de carbone sont produits dans le processus de noir de carbone de Furnance, car ce processus de production permet les plus grandes possibilités de faire varier les 3 propriétés principales du noir de carbone: la taille des particules primaires, la surface et la structure du noir de carbone adaptées à l'application souhaitée. .
Les nouvelles formulations d'encre, de revêtement et de polymère augmentent continuellement les exigences de performance des noirs de carbone.

Le noir de lampe est également populaire en raison de sa nuance bleuâtre
La nuance bleuâtre est très populaire dans la production d'une couleur noire ou grise, en raison des variations aux multiples facettes qui en résultent.
Les pigments noirs de carbone sont généralement regroupés avec les pigments inorganiques.


Le noir de carbone est composé de fines particules constituées principalement de carbone.
Diverses caractéristiques du noir de carbone sont contrôlées lors de la production en brûlant partiellement du pétrole ou des gaz.
Le noir de carbone est largement utilisé dans diverses applications, du pigment de coloration noir des encres de journaux à l'agent conducteur électrique de matériaux de haute technologie.


La suie, qui est similaire au noir de carbone, était utilisée pour écrire des lettres sur papyrus dans l'Égypte ancienne et sur des bandes de bambou dans la Chine ancienne.
La production de noir de carbone est devenue un type d'industrie artisanale à l'époque où la méthode de production de papier a été établie au deuxième siècle.
Il est ensuite devenu largement utilisé dans les industries après avoir été produit avec le procédé de canal en 1892 et avec la méthode du four à mazout en 1947.

Application de noir de carbone
Une grande quantité de noir de carbone est principalement utilisée dans les pneus comme excellent renfort en caoutchouc.
Le noir de carbone est également un excellent agent colorant en tant que pigment noir et est donc largement utilisé pour les encres d'impression, les colorants de résine, les peintures et les toners.
En outre, le noir de carbone est utilisé dans diverses autres applications en tant qu'agent conducteur électrique, y compris les films antistatiques, les fibres et les disquettes.

Le noir de carbone a été utilisé comme pigment depuis les temps les plus reculés.
Les noirs de carbone sont fabriqués en chauffant du bois ou d'autres matières végétales avec une alimentation en air très restreinte.
Des bâtons de charbon de bois ont été utilisés pour dessiner par des artistes de toutes les époques, et des traces de leur travail peuvent être trouvées sur la couche de fond des peintures.
Le noir de carbone était utilisé à la fois à l'huile et à l'aquarelle.
Le noir de carbone est aujourd'hui utilisé dans le toner des photocopieurs et des imprimantes laser.
Le noir de carbone est facile à préparer et possède un excellent pouvoir couvrant.
Le noir de carbone n'est qu'un nom commun pour un pigment noir, traditionnellement produit à partir de matières organiques carbonisées telles que le bois.
Il existe de nombreuses variétés de noms, chacun reflétant une méthode traditionnelle de production d'un type particulier de noir de carbone.

Les plus importants sont:

Le noir de vigne était traditionnellement produit en carbonisant des vignes et des tiges de raisin séchées.

Le noir de lampe était traditionnellement produit en collectant la suie, également connue sous le nom de noir de lampe, des lampes à huile.

Noms pour le noir de carbone:
Noms alternatifs: noir charbon, noir vigne, noir lampe
Origine du mot: Le nom «noir de carbone» vient du latin carbo = charbon de bois.

Noms non anglais:
Allemand français italien
Pflanzenschwarz noir de charbon nero carbone (noir de carbone), nero di lampada (noir de lampe), nero di vite (noir de vigne)
Origine: végétale et artificielle
Nom chimique: carbone amorphe

Noir de carbone, l'une quelconque d'un groupe de formes de carbone amorphe intensément noires et finement divisées, généralement obtenu sous forme de suie à partir de la combustion partielle d'hydrocarbures, utilisé principalement comme agents de renforcement dans les pneus d'automobiles et autres produits en caoutchouc, mais aussi comme pigments extrêmement noirs à haut pouvoir couvrant dans l'encre d'impression, la peinture et le papier carbone.
Le noir de carbone est également utilisé dans les revêtements de protection, les plastiques et les résistances des circuits électroniques.
En tant que charge de renforcement, il augmente considérablement la résistance à l'usure et à l'abrasion.
Environ un quart du poids d'un pneu automobile standard est constitué de noir de carbone.
Pour les pneus sur les véhicules sur lesquels il est nécessaire d'éviter l'accumulation d'une charge électrostatique, tels que les camions pétroliers et les chariots d'opération d'hôpital, encore plus de noir de carbone est ajouté pour rendre le caoutchouc électriquement conducteur.


Le noir de carbone est utilisé dans de nombreux produits et articles que nous utilisons et voyons autour de nous au quotidien, tels que:


Caoutchoucs
Plastiques
Revêtements
Pneus
Encres


Applications
Matériaux cimentaires
Mise en place du béton
Pré-coulé, inclinable
Dalles au niveau du sol
Pavés
Tuiles
Stuc, plâtre
Pierre de fonte

Ainsi, les exigences pour le noir de carbone sont différentes pour chaque application et influencent les propriétés spécifiques de l'application finale.

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

Par exemple, lorsque vous visez une peinture automobile avec une nuance de bleu, le noir de carbone de votre choix aura un jet élevé. Cependant, normalement, ces types de qualités de noir de carbone sont les plus difficiles à disperser correctement dans la taille de particule souhaitée.

Les producteurs de noir de carbone s'attaquent à ces problèmes en développant des nuances de noir de carbone spéciales qui ont été modifiées en surface et / ou sont prétraitées pour surmonter ces difficultés.

Propriétés clés du noir de carbone

Taille des particules primaires

Le premier paramètre à considérer est la taille de particule primaire du noir de carbone. La taille des particules primaires peut varier de 15 nm à 300 nm. Certains noirs de four ont une taille de particule aussi petite que 8 nm.

La taille des particules
Taille des particules primaires du noir de carbone


Les petites particules entraînent une plus grande jetness causée par une grande surface. Ils fournissent également:

Meilleure résistance aux intempéries
Résistance aux UV
Meilleure conductivité

En revanche, les plus petites tailles de particules conduisent à une viscosité plus élevée et nécessitent plus d'énergie pour se disperser. Ces types ont généralement une nuance bleuâtre et sont utilisés dans l'industrie automobile où une forte jeté est requise.

Tandis que les tailles de particules plus élevées améliorent les propriétés de viscosité et de dispersibilité dans l'application. Ils ont une nuance plus brunâtre et sont généralement plus appropriés pour les applications de caoutchouc et de pneu.


Structure

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

Comment les agrégats sont-ils façonnés?
Le niveau des branches dans les agrégats.


Chimie de surface

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

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

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

Force de teinte

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

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

Pour la préparation de la pâte de noir de carbone-oxyde de zinc, des matières premières prédéterminées sont utilisées, telles que:

Teinte industrielle de référence noire (ITRB2)
Un oxyde de zinc spécifique (lot numéro 11), et
Greenflex ESO (huile de soja époxydée) 3

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


Jetness

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

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

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

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

La combinaison de la noirceur et du jet vous dira la nuance, où:

 Couleur de combinaison noirceur / jeté du sous-ton
Noirceur> Brun Jetness
Blackness = Jetness Neutre
Noirceur <Bleu jais

Conductivité

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

Aire de surface spécifique
Structure
Chimie de surface

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

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

Une meilleure performance de conductivité d'un noir de carbone conducteur aidera à ajouter la charge appropriée de noir de carbone pour atteindre la résistivité de surface minimale requise pour l'application.

Résistivité de surface
Résistivité de surface en Ω / carré

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

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


Trouver la bonne nuance de noir de carbone pour votre application

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

Force de teinture
Jetness
Facilité d'utilisation
Temps de dispersion
Chargement de dispersion
Viscosité
Forme physique: poudre ou granulés
Prix
Exigences finales de l'application telles que:
Contact alimentaire indirect
protection UV
Conductivité

Le tableau ci-dessous donne un aperçu des différents types disponibles:

Type de noir de carbone Description Exemples
Couleur élevée Jetness la plus élevée
Raven 2800 Ultrab
EMPEROR® 2000 (pour WB) a
EMPEROR® 1200 (pour SB) a
Couleur noir FW 255c
# 2650e
Taishan HC8610f
Couleur moyenne Jetness moyennement élevée pour le masstone
MONARCH® 800 ou 100a
Printex® F 80c
# 1000e
Faible viscosité Fournit une bonne stabilité et dispersibilité
MOGUL® La
Nuance polyvalente polyvalente pour une utilisation à la fois dans la teinture et dans la maçonnerie
MONARCH® 570a
Hiblack® 900Lc
Teinture Fournit une force de teinte élevée et la nuance souhaitée
Corbeau 16b
MONARCH® 120a
Noir de carbone conducteur conducteur
VULCAN® XC72Rb
Hiblack® 40B2c
Printex® 85c
Oxydation de surface traitée pour offrir une meilleure dispersibilité, une teneur élevée en matières volatiles, un pH acide
Raven 5000 Ultra IIb
Couleur noir FW 310c
COMME -103g
Contact alimentaire Contact alimentaire indirect - Réglementation FDA
Raven FC1b
BLACK PEARLS® 4750a
Printex® F 80c
Noir de carbone récupéré Récupéré par pyrolyse du caoutchouc, haute teneur en cendres
NEPtune i120d
a: Cabot; b: Birla Carbon; c: Orion Engineerd Carbons; d: ours noir; e: Mitsubishi Chemical; f: Carbone ShanDOng Emperor-Taishan; g: vert printanier

Raven par Birla Carbon


Noir de carbone dans les caoutchoucs et les pneus

La classification officielle du noir de carbone utilisé dans les caoutchoucs est décrite dans ASTM D17651.

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

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

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

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

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


Noir de carbone dans les plastiques

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

Couleur
protection UV
Conductivité

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

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


Règlement sur le contact alimentaire

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

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

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

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

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

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

Extrait de toluène ≤ 0,1% 2
Extinction du cyclohexane à 386 nm <0,02 pour une cellule de 1 cm ou <0,1 pour une cellule de 5 cm
Benzo (a) pyrène ≤ 0,25 mg / kg (250 ppb)
Particules primaires de 10 à 300 nm, agrégats de 100 à 1200 nm, agglomérats de 300 nm +
Dans l'article final en contact avec les denrées alimentaires, un maximum de 2,5% de noir de carbone en poids est autorisé

Le noir de carbone est une forme commerciale de carbone solide qui est fabriqué dans des processus hautement contrôlés pour produire des agrégats de particules de carbone spécialement conçus qui varient en taille de particule, en taille d'agrégat, en forme, en porosité et en chimie de surface. Le noir de carbone contient généralement plus de 95% de carbone pur avec des quantités minimales d'oxygène, d'hydrogène et d'azote.

Dans le processus de fabrication, la taille des particules de noir de carbone varie de 10 nm à environ 500 nm. Ceux-ci fusionnent en agrégats en forme de chaîne, qui définissent la structure des différentes nuances de noir de carbone.

Qu'est-ce que le noir de carbone
Le noir de carbone est utilisé dans un groupe diversifié de matériaux afin d'améliorer leurs propriétés physiques, électriques et optiques. Son plus grand volume d'utilisation est en tant qu'additif de renforcement et de performance dans les produits en caoutchouc.

Dans le mélange du caoutchouc, les élastomères naturels et synthétiques sont mélangés avec du noir de carbone, du soufre élémentaire, des huiles de traitement et divers produits chimiques de traitement organiques, puis chauffés pour produire une large gamme de produits en caoutchouc vulcanisé. Dans ces applications, le noir de carbone fournit un renforcement et améliore la résilience, la résistance à la déchirure, la conductivité et d'autres propriétés physiques.

Le noir de carbone est l'agent de renforcement du caoutchouc le plus largement utilisé et le plus rentable (généralement appelé Rubber Carbon Black) dans les composants de pneus (tels que les bandes de roulement, les flancs et les revêtements intérieurs), dans les produits mécaniques en caoutchouc («MRG»), y compris les produits en caoutchouc industriels, la membrane les toitures, les pièces en caoutchouc pour automobiles (telles que les systèmes d'étanchéité, les flexibles et les pièces antivibrations) et en général les produits en caoutchouc (tels que les flexibles, les courroies, les joints et les joints).

Applications du noir de carbone
Outre le renfort en caoutchouc, le noir de carbone est utilisé comme pigment noir et comme additif pour améliorer les performances du matériau, y compris la conductivité, la viscosité, le contrôle de la charge statique et la protection UV. Ce type de noir de carbone (généralement appelé noir de carbone spécial) est utilisé dans une variété d'applications dans les revêtements, les polymères et les industries de l'impression, ainsi que dans diverses autres applications spéciales.

En fait, après l'élimination de l'huile et le traitement d'élimination des cendres de la pyrolyse des pneus, nous pouvons obtenir du noir de carbone commercial de haute pureté, qui peut être utilisé pour créer un mélange maître de couleur, une pâte de couleur, une encre à l'huile et comme addictif dans les produits en plastique et en caoutchouc. De plus, après le traitement d'activation, le noir de carbone deviendra de bons matériaux pour produire du charbon actif.

Dans l'industrie des revêtements, le noir de carbone à fines particules traitées est la clé des peintures d'un noir de jais profond. L'industrie automobile exige la plus haute intensité de noir de pigments noirs et des nuances bleuâtres.


Le noir de carbone a un large éventail d'applications dans différentes industries

Les noirs de carbone de petite taille de particules satisfont à ces exigences. Les noirs de carbone plus grossiers, qui offrent une nuance plus brunâtre, sont couramment utilisés pour la teinture et sont indispensables pour obtenir une nuance de gris ou une teinte de couleur souhaitée.

Dans l'industrie des polymères, le noir de carbone à fines particules est utilisé pour obtenir une couleur noir de jais profond. Un attribut majeur du noir de carbone est sa capacité à absorber la lumière UV néfaste et à la convertir en chaleur, rendant ainsi les polymères, tels que le polypropylène et le polyéthylène, plus résistants à la dégradation par les rayons UV du soleil. Le noir de carbone spécial est également utilisé dans l'isolation polymère des fils et des câbles. Le noir de carbone spécial améliore également les propriétés d'isolation du polystyrène, qui est largement utilisé dans la construction.

Dans l'industrie de l'impression, le noir de carbone n'est pas seulement utilisé comme pigment, mais aussi pour atteindre la viscosité requise pour une qualité d'impression optimale. Le post-traitement du noir de carbone permet une utilisation efficace des liants dans l'encre pour des propriétés optimales du système. De nouveaux noirs de carbone spéciaux sont en cours de développement et contribuent au rythme de l'innovation dans l'impression sans impact.

Description du pigment noir de carbone

Pigment Le noir de carbone fait référence à l'utilisation de pigments comme colorant dans les peintures, les encres, les plastiques, les produits chimiques et les produits chimiques pour le cuir.


 

1. Introduction

Généralement divisé en trois catégories de couleur haute, moyenne et basse. (HCC), noir à pigment élevé (HCF), noir de réservoir de pigment moyen (MCC), noir de four à pigment moyen (MCF), noir de réservoir de pigment ordinaire (HCC), noir de cellule à pigment élevé (HCF) RCC), noir de four à pigment ordinaire ( RCF) et noir de four à faible pigmentation (LCF). Un noir de carbone pour colorer des pigments dans l'encre, la peinture, la peinture et similaires. Selon l'intensité de la couleur (ou la noirceur) et la taille des particules sont généralement divisées en noir de carbone à haute teneur en pigment, noir de carbone moyen, noir de carbone à pigment ordinaire et noir de carbone à faible teneur en pigment quatre. Principalement par la méthode de contact et la production de four à mazout.

Le noir de carbone est l'un des matériaux manufacturés les plus anciens. Les premières utilisations remontent à la Chine ancienne, aux premiers Égyptiens et à l'Inde. La première demande de noir de carbone a été motivée par l'invention de la presse à imprimer au XVe siècle. La découverte au début du XIXe siècle que le noir de carbone renforce le caoutchouc naturel et augmente ainsi considérablement la longévité des pneus a propulsé le matériau dans l'ère moderne.

 

Aujourd'hui, le noir de carbone se trouve dans tous les aspects de la vie moderne. Il est utilisé dans l'encre d'imprimante à jet d'encre, comme renfort pour le caoutchouc naturel et synthétique, comme agent actif dans les plastiques électriquement conducteurs, et est utilisé comme pigment et aide à la teinture dans les peintures, les revêtements, les encres de journaux et les cosmétiques. L'utilisation du noir de carbone est omniprésente dans le monde moderne.

 

Production
 

Il existe trois procédés importants pour la fabrication du noir de carbone: le procédé au four, le procédé à canal et le procédé à l'acétylène.
Le procédé au four est de loin le plus répandu, représentant plus de 80% de la capacité totale. Les produits fabriqués par chaque procédé ont des caractéristiques uniques.
Par exemple, le procédé à l'acétylène produit un noir de carbone avec une structure très faible (complexité des particules) et une teneur en graphite plus élevée que ceux produits par le procédé au four.
Le reste de cet aperçu se concentrera sur les noirs de carbone fabriqués par le procédé au four.

 

Bien qu'il existe des différences parmi la multitude de processus, ils impliquent tous la combustion de carburant dans un environnement à atmosphère contrôlée.
Dans le procédé au four, les huiles «résiduelles» ou «décantantes», qui sont des fractions à faible teneur du processus de raffinage du pétrole, sont brûlées dans une atmosphère contrôlée à des températures élevées.
Les températures de traitement typiques sont comprises entre 800 ° C et 1 200 ° C.
La meilleure façon d'envisager un réacteur à noir de carbone est d'imaginer un très grand chalumeau dans un tube en céramique avec des niveaux d'oxygène contrôlés.
Si trop d'oxygène est présent, la formation de suie se produit.

 

Dans le processus du four, le carburant est atomisé et envoyé à la chambre de réaction où la carbonisation commence.
Les niveaux d'oxygène sont maintenus en dessous du niveau où se produit la formation de suie.
Le carburant atomisé subit des réactions pour éliminer les matériaux non carbonés, les atomes de carbone commencent alors à se lier aux voisins proches dans la gouttelette, commençant le processus de solidification. C'est cette gouttelette carbonisée qui forme la particule de noir de carbone la plus fondamentale, appelée «particule primaire». Au fur et à mesure que la gouttelette de carburant carbonisant quitte la chambre de réaction et progresse le long du chemin du four, elle peut entrer en contact avec d'autres gouttelettes de carbonisation et, dans les conditions appropriées, elles se lient pour former un «agrégat» de noir de carbone. Les particules primaires de noir de carbone fusionnent pour former une masse fusionnée. On peut voir une particule d'agrégat de noir de carbone comme une «grappe» de raisin. Chaque raisin individuel est une particule primaire et la «grappe» est la particule d'agrégat.

 

Les agrégats parcourent le vol du réacteur. Pendant ce vol, la réaction peut être stoppée par l'addition d'eau ou le contrôle de la température.
Les deux sont utilisés pour modifier sélectivement la chimie de surface, la taille et la complexité de la particule d'agrégat.
Après trempe, les particules parcourent le vol du réacteur où elles sont capturées dans des filtres à manches ou des séparateurs cyclones.
Les particules à ce stade sont dites «pelucheuses» et ont une densité apparente très faible.

 

Un certain degré de densification est nécessaire pour convertir le noir de carbone en une forme plus utilisable. La densification peut être obtenue par des procédés de granulation (perlage), où la poudre pelucheuse est mélangée avec des liants ou de l'eau dans des conditions de faible transparence. Divers procédés de densification sont utilisés dans la fabrication de granulés de noir de carbone et comprennent des rouleaux sous vide, des granulateurs à broches et des réservoirs agités.

 

 

Propriétés fondamentales
 

L'utilité et la valeur économique ultime du noir de carbone sont déterminées par un mélange complexe de chimie du carbone, d'énergie de surface et de physique des particules.
Les propriétés les plus importantes comprennent la surface, la taille des particules primaires, la structure (complexité de la composition), la chimie de surface et les chimies de liant utilisées dans le processus de granulation.
Fréquemment, des compromis et des compromis sont faits entre les performances d'utilisation finale souhaitées et la capacité de disperser du noir de carbone dans une matrice polymère.

 

Particules primaires: La plus petite unité d'une particule de noir de carbone, la particule primaire, a des propriétés de taille, de contenu graphitique, de forme et de cristallinité.
Bien que la majorité des procédés fabriquent des particules primaires de forme quasi sphérique, certains procédés produisent des particules primaires ayant des rapports d'aspect supérieurs à ceux des vraies sphères.
Le rapport hauteur / largeur plus élevé conduit à une plus grande surface par unité de volume et fournit une plus grande surface mouillable, améliorant la facilité de dispersion et augmentant la conductivité électrique.
Les attributs des particules primaires influencent la couleur, la conductivité électrique et les performances de blocage des UV du noir de carbone.

 

Agrégats: Les agrégats de noir de carbone sont des amas complexes de particules primaires fusionnées.
Les agrégats ont des dimensions de taille, de forme, de volume de vide et de structure. Chacune de ces dimensions détermine l'utilité ultime du noir de carbone et fournit une différenciation de qualité compétitive parmi les fabricants de noir de carbone.
La taille de l'agrégat influence l'aspect de la couleur du noir de carbone et son pouvoir colorant.
La forme et la structure influencent la dispersabilité et dans une certaine mesure la conductivité électrique.
Le volume de vide influence la mouillabilité et constitue une préoccupation critique dans les applications où le noir de carbone sera utilisé dans un milieu liquide tel qu'un revêtement, une peinture ou une encre.

 

Attractions et agglomérats inter-particules: Les particules de noir de carbone sont petites. Par exemple, les gros agrégats ont la taille des globules rouges et les agrégats composés de petites particules primaires ont à peu près la taille d'un virus de la mosaïque du tabac.
Les particules primaires peuvent être aussi petites que 5 nm et les agrégats peuvent être aussi petits que 50 nm.
C'est cette petite taille qui rend le noir de carbone si utile dans la pigmentation - un peu va loin.
La petite taille du noir de carbone et ses propriétés triboélectiques font que le noir de carbone obéit aux lois de la physique des particules bipolaires.

 

Forces de Van der Waals: En raison de la petite taille des particules de noir de carbone, les interactions inter-particules sont soumises aux forces de Van der Waals. En se référant à la figure I, à mesure que la distance entre deux particules de noir de carbone diminue (se déplaçant de droite à gauche sur l'échelle des ordonnées de la figure I), les forces répulsives diminuent, représentées par l'énergie potentielle négative Eµ, jusqu'à ce qu'elles atteignent l'attraction maximale au minimum de le puits de potentiel (la vallée sur l'axe des abscisses.) Le rapprochement des particules rencontre une résistance à l'énergie potentielle significative comme indiqué par la forte augmentation de la dimension énergétique sur l'axe des ordonnées. Les particules piégées dans le puits potentiel sont appelées agglomérats. Une fois que les agrégats de noir de carbone se sont agglomérés, il faut de l'énergie pour les séparer.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La capacité de décomposer les agglomérats en agrégats constituants et d'obtenir une dispersion adéquate est essentielle pour obtenir des performances d'utilisation finale souhaitables dans de nombreuses applications. Un corpus important de littérature a été développé sur la science entourant la dispersion du noir de carbone dans divers milieux, cependant, pour les applications industrielles, la dispersion reste un art avec des praticiens expérimentés ayant l'avantage du savoir-faire, de la technique et des secrets commerciaux.

 

Propriétés de la couleur
 

En raison de la variation de forme et de taille, le noir de carbone peut présenter une gamme de propriétés de couleur. Les propriétés de couleur importantes comprennent le jet, la tonalité de masse et la force de teinture. L'interaction délicate entre la taille des particules primaires, la surface et la taille des agrégats détermine la couleur ultime. La structure influence la dispersabilité du noir de carbone et détermine ainsi le niveau de couleur pouvant être atteint dans la matrice hôte. Le noir de carbone est ajouté aux plastiques non seulement pour rendre les plastiques noirs, mais aussi pour changer les caractéristiques de teinte d'autres couleurs.

 

Les propriétés de couleur du noir de carbone sont mesurées à l'aide de colorimètres et ont des valeurs de L, a *, b *.
En règle générale, le noir de carbone est mélangé dans la matrice plastique hôte à des concentrations proches de 1 à 2%, puis les valeurs de couleur sont mesurées sur un spécimen moulé.
La valeur L (blanc = 100, noir = 0) mesure la densité de couleur, la valeur b * est indicative de la balance jaune / bleu (les valeurs positives indiquent le jaune et les valeurs négatives indiquent le bleu) et la valeur a * reflète le rouge / balance verte (valeurs positives indiquant les valeurs rouges et négatives indiquant le vert.)

 

La valeur «L» peut être corrélée au rapport de la taille des particules à la surface et est un outil utile pour comparer les qualités concurrentes de noir de carbone. Le b * indique le jetness et est corrélé à la valeur L.

 

Jetness. Le noir de carbone est ajouté aux plastiques pour donner une couleur noire, dont la mesure est appelée «jetness».
Plus de noirs de jais apparaissent plus noirs que ceux ayant moins de caractéristiques de jais.
Le jet est une fonction complexe de la surface, de la taille des particules primaires et du degré de dispersion.
Les noirs de carbone possédant des tailles de particules primaires plus petites ont tendance à conférer un degré de jet plus élevé que ceux ayant des particules primaires plus grosses.
Les essais et erreurs ont abouti à des relations empiriques entre les propriétés du noir de carbone et la jetness.

 

Masstone. Lorsqu'il est mélangé à des plastiques, le noir de carbone peut donner des couleurs allant d'un noir bleuâtre à une nuance brune / noire.
Cette gamme de couleurs est appelée la pierre angulaire du noir et est fortement corrélée à la taille des particules et à la diffusion de la lumière dans la matrice plastique hôte.
En raison des différences d'indice de réfraction et de diffusion de la lumière pour différents plastiques, deux plastiques différents contenant du noir de carbone bien dispersé peuvent avoir la même jetness mais diffèrent considérablement dans la masse.

 

Force de teinture. Une propriété importante du noir de carbone est sa capacité à modifier l'apparence visuelle d'autres couleurs.
Le pouvoir colorant est une mesure de l'efficacité du noir de carbone.
Il existe une variété de méthodes utilisées pour mesurer la force de teinture, mais la plus répandue est ASTM D 3265.
Dans ce procédé, du noir de carbone est ajouté à un mélange d'oxyde de zinc en milieu de dispersion (huile de soja par exemple) et les valeurs de réflectance sont mesurées par rapport au standard oxyde de zinc.
La force de teinture augmente avec la diminution de la taille des particules primaires et diminue avec la complexité de la structure de l'agrégat.
La force de teinture atteint un maximum pour les tailles de particules primaires inférieures à 20 nm.

Masterbates de noir de carbone
Méthodes de caractérisation
 

Le noir de carbone fabriqué par des procédés commerciaux est un mélange complexe de particules.
Les qualités industrielles de noir de carbone présentent une distribution de tailles et de formes d'agrégats, chacune comprenant une distribution de particules primaires de tailles et de formes différentes.
Par conséquent, les mesures des propriétés du noir de carbone sont une moyenne statistique autour d'une valeur moyenne de l'échantillon global.

 

La surface et la structure sont les principales propriétés qui influencent l'utilité et la valeur du noir de carbone dans de nombreuses applications.
Par exemple, la surface influe sur la capacité du noir de carbone à absorber le rayonnement UV. La structure influence la facilité de dispersion et les propriétés de conductivité électrique.
C'est l'équilibre de la surface et de la structure qui détermine l'utilité de la qualité particulière de noir de carbone.

 

Mesures de surface: Il existe une variété de méthodes pour mesurer la surface du noir de carbone, chacune ayant son application unique soit dans l'environnement de contrôle de la qualité de fabrication, soit dans les études de confirmation en laboratoire.
Les méthodes les plus répandues pour la mesure de la surface spécifique comprennent le CTAB (adsorption de bromure de cétyltriméthylammonium), l'adsorption d'iode et l'indice d'azote.
Les progrès récents de la microscopie à haute résolution et des ordinateurs à haute vitesse peu coûteux ont permis l'utilisation de l'analyse granulométrique avec classification automatique des images, mais cette méthode est reléguée aux laboratoires de recherche.

 

CTAB.
La méthode CTAB est principalement utilisée dans les environnements de laboratoire pour mesurer la surface du noir de carbone.
Le procédé est décrit dans ASTM D 3765 et consiste essentiellement à mesurer l'isotherme d'adsorption du CTAB par le noir de carbone en dispersion aqueuse.
La méthode CTAB est particulièrement pertinente pour le marché des plastiques car elle mesure la surface disponible pour le mouillage par la matrice plastique.
Ceci est différent des mesures de porosité à l'azote qui mesurent la surface du volume exclu, indisponible au mouillage.

 

Numéro d'iode.
Dans l'environnement de fabrication, où les propriétés de qualité cible du noir de carbone sont connues, la méthode à l'iode (ASTM D 1510) est utilisée pour mesurer la surface.
La méthode est utile pour le contrôle de la qualité mais est influencée par la chimie de la surface active, la matière première n'ayant pas réagi, les huiles et les liants.
L'indice d'iode indiqué ne doit pas être utilisé comme guide pour le choix du grade lors du développement d'un composé plastique ou d'un article d'utilisation finale.

 

Surface de l'azote.
La surface spécifique telle que déterminée par les techniques d'absorption d'azote BET (ASTM D3037) reflète la surface réelle, y compris le volume occlus et la porosité des particules primaires de noir de carbone.
Le procédé est particulièrement utile lorsque le noir de carbone sera dispersé dans un milieu liquide tel que dans des applications d'encre ou de revêtement.
La corrélation entre les mesures de surface d'azote et le CTAB peut être utilisée pour mieux comprendre la porosité du noir de carbone.
La porosité est une caractéristique importante dans la sélection des nuances et le contrôle de la qualité des encres et des revêtements.

 

Mesures de la structure: La structure du noir de carbone influence la dispersabilité dans les plastiques, la conductivité électrique et, dans une certaine mesure, la couleur de l'article fini.
La structure est une mesure de la complexité de la particule d'agrégat de noir de carbone et reflète la manière dont les particules primaires constitutives sont connectées.
Les particules de noir de carbone varient en forme des particules sphériques trouvées dans les noirs thermiques aux chaînes plus complexes et aux formes groupées communes dans les noirs de fourneau.
Les formes les plus complexes forment des vides internes, des recoins et des recoins.
Des mesures d'absorption de liquide sont utilisées pour caractériser la structure des noirs de carbone.
Les agrégats de forme plus sphérique adsorbent moins de matière que ceux présentant des formes plus complexes et ayant plus de vides.
Les méthodes d'adsorption liquide donnent un aperçu de la propriété en vrac moyenne et ne fournissent pas d'informations sur la distribution des propriétés constituant la moyenne.

 

Méthode DBP.
La méthode la plus fréquemment utilisée pour caractériser la structure du noir de carbone est l'adsorption de dibutylpthlate, DBP (ASTM 2414-90.)
La méthode est basée sur la mesure du couple de la poudre de noir de carbone lorsque du DBP est ajouté.
Au point d'absorption complète, en corrélation avec la couverture totale de la surface, le mélange atteint un état de plastification et le couple augmente rapidement à ce stade, le niveau de DBP ajouté est enregistré.
Des niveaux plus élevés d'ajout de DBP sont corrélés à une structure plus élevée.

 

Méthode DBP écrasée.
Le noir de carbone fabriqué industriellement présente une distribution de tailles et de formes de particules.
Par conséquent, des agrégats plus petits peuvent occuper le volume occlus des agrégats plus gros.
De plus, en raison des forces de Van der Waals, les agrégats de noir de carbone peuvent s'agglomérer en grappes qui peuvent influencer la mesure du DBP.
Ces deux phénomènes réduisent la structure apparente telle que mesurée par la méthode DBP. La méthode du DBP écrasé a été développée pour faire face à ces phénomènes.

 

La méthode (ASTM D 3493) consiste à soumettre le noir de carbone à plusieurs cycles de haute pression, typiquement 165 MPa, avant d'effectuer la mesure DBP.
La haute pression sert à briser les agglomérats et à séparer les particules capturées dans les volumes occlus d'agrégats plus gros.


Terme général désignant le pigment noir utilisé dans la plupart des encres d'imprimerie. Le noir de carbone est une forme amorphe (c'est-à-dire dépourvue de structure cristalline) de carbone produit en brûlant partiellement des hydrocarbures (comme le pétrole brut ou le gaz naturel), du bois ou des os et des tissus d'animaux, et en condensant la flamme de suie sur une surface froide. Les pigments de noir de carbone contiennent 90: 99% de carbone, avec seulement 1: 10% de substances volatiles.

Les pigments de noir de carbone varient en couleur du bleu grisâtre au noir de jais, ne sont pas chimiquement réactifs, sont extrêmement rapides à la lumière et ont une résistance élevée à la chaleur, aux alcalis, aux acides, aux solvants, aux cires, à l'eau, aux savons et à d'autres produits chimiques . Les noirs de carbone sont classés en tant que noir de four ou noir de canal, ce qui décrit principalement la différence dans les moyens de production du pigment. (Voir aussi Pigment noir.)

('CI Pigment Black 7 n ° 77266'.)

Le noir de carbone offre plus de résistance et de durabilité aux pneus et autres produits en caoutchouc
Le noir de carbone est une poudre noire utilisée pour augmenter la résistance des produits en caoutchouc, comme les pneus.
L'ajout de noir de carbone prolonge la durée de vie de ces produits, économisant ainsi les ressources naturelles.

Grâce à une recherche et un développement approfondis sur le noir de carbone, les dernières qualités ont une résistance à l'abrasion de plus en plus élevée et une faible résistance au roulement, ce qui augmente le rendement énergétique et réduit les émissions de CO2 des voitures.

Le noir de carbone est produit en injectant des huiles aromatiques dans un réacteur à haute température, où elles forment des agglomérats de particules de carbone structurées.
Les huiles aromatiques chimiques de charbon sont d'excellentes matières premières pour ce processus et donnent les rendements de noir de carbone les plus élevés.
Cela signifie moins d'émissions de CO2 pour chaque kg de noir de carbone produit.

Le noir de carbone est également utilisé comme pigment pour les peintures et les encres.


Le noir de carbone est une forme commerciale de carbone solide qui est fabriquée selon des procédés hautement contrôlés pour produire des agrégats de particules de carbone spécialement conçus qui varient en taille de particule, en taille d'agrégat, en forme, en porosité et en chimie de surface. Le noir de carbone contient généralement plus de 95% de carbone pur avec des quantités minimales d'oxygène, d'hydrogène et d'azote. Dans le processus de fabrication, des particules de noir de carbone se forment dont la taille varie de 10 nm à environ 500 nm. Ceux-ci fusionnent en agrégats en forme de chaîne, qui définissent la structure des différentes nuances de noir de carbone. Le noir de carbone est utilisé dans un groupe diversifié de matériaux afin d'améliorer leurs propriétés physiques, électriques et optiques. Son plus grand volume d'utilisation est en tant qu'additif de renforcement et de performance dans les produits en caoutchouc. Dans le mélange du caoutchouc, les élastomères naturels et synthétiques sont mélangés avec du noir de carbone, du soufre élémentaire, des huiles de traitement et divers produits chimiques de traitement organiques, puis chauffés pour produire une large gamme de produits en caoutchouc vulcanisé. Dans ces applications, le noir de carbone fournit un renforcement et améliore la résilience, la résistance à la déchirure, la conductivité et d'autres propriétés physiques. Le noir de carbone est l'agent de renfort en caoutchouc le plus largement utilisé et le plus rentable (généralement appelé Rubber Carbon Black) dans les composants de pneus (tels que les bandes de roulement, les flancs et les revêtements intérieurs), dans les produits mécaniques en caoutchouc («MRG»), y compris les produits industriels en caoutchouc , toiture à membrane, pièces en caoutchouc pour automobiles (telles que systèmes d'étanchéité, tuyaux et pièces antivibratoires) et en général produits en caoutchouc (tels que tuyaux, courroies, joints et joints). Outre le renfort en caoutchouc, le noir de carbone est utilisé comme pigment noir et comme additif pour améliorer les performances du matériau, y compris la conductivité, la viscosité, le contrôle de la charge statique et la protection UV. Ce type de noir de carbone (généralement appelé noir de carbone spécial) est utilisé dans une variété d'applications dans les revêtements, les polymères et les industries de l'impression, ainsi que dans diverses autres applications spéciales. Dans l'industrie des revêtements, le noir de carbone à particules fines traitées est la clé des peintures d'un noir de jais profond. L'industrie automobile exige la plus haute densité de pigments noirs et des nuances bleuâtres.


Les noirs de carbone de petite taille de particules satisfont à ces exigences. Les noirs de carbone plus grossiers, qui offrent une nuance plus brunâtre, sont couramment utilisés pour la teinture et sont indispensables pour obtenir une nuance de gris ou une teinte de couleur désirée. Dans l'industrie des polymères, le noir de carbone à particules fines est utilisé pour obtenir une couleur noir de jais profond. Un attribut majeur du noir de carbone est sa capacité à absorber la lumière UV néfaste et à la convertir en chaleur, rendant ainsi les polymères, tels que le polypropylène et le polyéthylène, plus résistants à la dégradation par les rayons UV du soleil. Le noir de carbone spécial est également utilisé dans l'isolation polymère des fils et des câbles. Le noir de carbone spécial améliore également les propriétés d'isolation du polystyrène, qui est largement utilisé dans la construction. Dans l'industrie de l'impression, le noir de carbone n'est pas seulement utilisé comme pigment, mais aussi pour atteindre la viscosité requise pour une qualité d'impression optimale. Le post-traitement du noir de carbone permet une utilisation efficace des liants dans l'encre pour des propriétés optimales du système. De nouveaux noirs de carbone spécialisés sont en cours de développement et contribuent au rythme de l'innovation dans l'impression sans impact


Avec un volume de production annuel supérieur à dix millions de tonnes métriques, le processus de fabrication le plus important du noir de carbone est la méthode du noir de four. Plus de 98% de la production annuelle mondiale de noir de carbone est fabriqué grâce à ce processus. Néanmoins, d'autres méthodes de fabrication sont également utilisées dans la production commerciale de noir de carbone, par exemple pour la fabrication de noirs de gaz, de noirs de lampe, de noirs thermiques et de noirs d'acétylène.

La variété des Noirs de Carbone, ses méthodes de production et ses applications possibles montrent que la «suie» a parcouru un long chemin. Beaucoup a été publié sur le sujet dans des revues techniques, des manuels, des ouvrages de référence et des brochures de produits. Cette brochure vous dévoilera les nombreuses facettes intéressantes du Carbon Black - un produit à la fois simple et sophistiqué. En effet, beaucoup de choses que nous tenons pour acquises dans notre vie quotidienne ne seraient pas possibles sans Carbon Black.
Les civilisations anciennes en Chine et en Égypte mélangeaient la suie à des résines, des huiles végétales ou du goudron pour créer des couleurs et des encres. Le fait de permettre à une flamme, généralement d'une lampe à huile, d'entrer en contact avec une surface refroidie provoque l'accumulation de suie sur la surface refroidie. La suie pourrait ensuite être grattée et collectée sous forme de poudre. Ce processus, appelé processus d'impact, qui consiste à utiliser la flamme d'une lampe à huile était un précurseur du processus Lamp Black d'aujourd'hui. Cependant, il est également à la base des procédés Channel et Gas Black, qui utilisent des flammes de gaz heurtant des canaux en fonte froids ou des cylindres refroidis en rotation. Plus tard, les Grecs et les Romains avaient une prédilection pour le noir pour décorer les murs, ce qui entraînait un grand besoin de suie (figure 1). Dans ce qui est devenu un ouvrage standard de l'antiquité, «De Architectura», le maître d'œuvre romain Vitruve décrit avec minutie une méthode technique dans laquelle la résine est chauffée dans un four revêtu de briques et le noir de carbone est précipité en grande quantité dans une chambre spéciale


La matière première préférée pour la plupart des procédés de production de noir de carbone, en particulier le procédé de noir de four, est une huile lourde à haute teneur en hydrocarbures aromatiques. La forme aromatique du carbone donne le plus grand rapport carbone-hydrogène, maximisant ainsi le carbone disponible, et est la plus efficace en termes de rendements en noir de carbone. Théoriquement, plus l'aromaticité est élevée, plus le processus est efficace. Malheureusement, à mesure que le nombre d'anneaux combinés augmente, les substances passent des liquides visqueux aux braises solides.


Par conséquent, en réalité, les huiles les plus appropriées sont celles dans lesquelles la majorité du carbone se présente sous la forme de substances comprenant des cycles à trois ou quatre chaînons. Les distillats de goudron de houille (huiles carbo-chimiques) ou d'huiles résiduelles qui sont créés par craquage catalytique de fractions d'huiles minérales et d'oléfines fabriquées par craquage thermique du naphta ou du gazole (huile pétrochimique) sont également considérés comme une source de matière première.

Le rendement en noir de carbone dépend de l'aromaticité de la matière première. Il était généralement mesuré par la valeur BMCI (Bureau of Mines Correlation Index). Cependant, BMCI n'est applicable qu'aux charges d'alimentation dérivées du pétrole. Dans le cas des huiles carbochimiques, le BMCI peut ne pas refl éter la véritable aromaticité du produit. Pour cette raison, le rapport carbone-hydrogène est favorisé pour les produits carbochimiques. Cependant, comme cette mesure est également supérieure à BMCI, même pour les produits pétrochimiques, le rapport carbone-hydrogène et la teneur en carbone deviennent les critères privilégiés pour toutes les charges de noir de carbone. Des exigences de qualité supplémentaires impliquent des impuretés provenant de matières étrangères. Les métaux alcalins, par exemple, sont importants car ils ont un effet direct sur une propriété spécifique du noir de carbone. La teneur en soufre de l'huile peut également jouer un rôle important dans les opérations de production car dans de nombreux pays, les sites de production doivent répondre à des normes environnementales strictes. Les émissions de soufre provenant des processus de combustion sont limitées par la loi. De plus, les noirs de carbone à haute teneur en soufre peuvent être prohibitifs pour certaines applications. En examinant les différentes méthodes de production, nous aborderons également les différentes matières premières qui peuvent être utilisées pour produire du noir de carbone.

2.2.1 Processus du noir de four Le procédé le plus récemment mis au point, la méthode du noir de four (figure 8) est devenu le plus courant dans la fabrication à grande échelle de noir de carbone. La méthode Furnace Black est continue et utilise des hydrocarbures liquides et gazeux respectivement comme matière première et comme source de chaleur. Lorsque le gaz naturel est disponible, la charge liquide est pulvérisée dans une source de chaleur qui est générée par la combustion du gaz naturel et de l'air préchauffé. Parce qu'elle se produit à une température très élevée, la réaction est confinée à un four à revêtement réfractaire, d'où son nom (figure 10). Une fois le noir de carbone formé, le mélange de procédé est désactivé par injection d'eau. Cela empêche également toute réaction secondaire indésirable. Le gaz chargé de noir de carbone passe ensuite à travers un échangeur de chaleur pour un refroidissement supplémentaire, tout en chauffant simultanément l'air de processus requis. Un système de filtre à poches sépare les particules de noir de carbone du flux de gaz. Les gaz produits par la réaction sont combustibles et, dans la plupart des cas, sont introduits dans une étape de postcombustion où la chaleur est utilisée pour sécher le noir de carbone, ou sont brûlés dans une chaudière pour générer de la vapeur. Le noir de carbone collecté par le filtre a une densité apparente très faible et, selon l'application, est généralement granulé ou densifié davantage pour faciliter la manipulation ultérieure. Le processus de granulation humide utilise de l'eau et un liant dans un mélangeur à granulés humides ou à «broches» spécialement conçu, qui transforme le noir de carbone en granulés sphériques. Les pastilles de noir de carbone sont ensuite séchées dans des séchoirs rotatifs. Le liant garantit que le produit résiste à l'usure et est facile à traiter et à transporter. L'incorporation de ces pastilles dans une matrice polymère nécessite des forces de cisaillement importantes, principalement appliquées par des mélangeurs internes dans l'industrie du caoutchouc. Les noirs de carbone spéciaux produits par le procédé Furnace Black sont soit faiblement densifiés et conditionnés sous forme de noir de carbone en poudre, soit transformés en pastilles facilement dispersibles par application du procédé de pastillage par séchage (Figure 11). Les noirs de carbone en granulés d'huile, utilisés principalement dans l'industrie des pigments, sont une variante supplémentaire qui utilise des huiles minérales dans le processus de granulation. En raison du revêtement d'huile légère, ces noirs de carbone se caractérisent par une dispersion encore plus facile et une manipulation pratiquement sans poussière. La méthode Furnace Black offre des avantages environnementaux et de sécurité au travail. L'installation entièrement fermée réduit au minimum les émissions de gaz de process et de poussières. Outre ses avantages environnementaux, économiques et techniques, il permet également une plus grande flexibilité car il est capable de fabriquer des qualités de noir de carbone plus différentes que tout autre procédé actuellement utilisé. Toutes les matières premières sont spécifi ées avec précision en termes de qualité, de type et de quantité. Cela permet de produire une large gamme de noirs de carbone, qui conviennent à une utilisation dans diverses applications sans changer fondamentalement le processus pour chaque variante de produit. Par exemple, la taille des particules ou la surface spécifique peuvent être facilement dé fi nies au départ en définissant les paramètres de processus appropriés. Le procédé Furnace Black permet également au fabricant de contrôler l'agrégation des particules, appelée structure du noir de carbone, en ajoutant de petites quantités d'un sel de métal alcalin. La méthode Furnace Black crée du noir de carbone avec des tailles de particules primaires allant de 10 à 80 nm. La taille des particules primaires est mentionnée pour indiquer les propriétés d'application d'un produit donné. Les particules primaires libres n'existent pas car elles sont fortement fusionnées et forment des soi-disant agrégats. Des exemples de noirs de four avec des tailles de particules et des structures différentes sont illustrés par les images au microscope électronique présentées à la page suivante (figure 12). Cependant, il n'a pas encore été possible de reproduire les propriétés uniques des noirs de gaz et de lampe avec la méthode Furnace Black.

2.2.2 Processus de noir de gaz de Degussa La méthode de noir de gaz développée par Degussa au milieu des années 1930 est étroitement liée au processus de noir de canal développé aux États-Unis à partir du gaz naturel comme matière première. Comme cette ressource était beaucoup plus rare en Europe, la méthode Degussa Gas Black a été développée pour utiliser à la place des distillats de goudron de houille comme matière première. Contrairement au procédé Channel Black, qui pèse lourdement sur l'environnement, les usines de gaz noir sont à la pointe de la technologie environnementale. Les installations sont nettoyées sous vide en permanence et le noir de carbone est collecté dans des systèmes de fi ltres scellés qui dépassent les normes d'émissions officielles dans une large mesure. Le procédé Gas Black utilise du pétrole au lieu du gaz naturel comme matière première. L'huile est chauffée dans un vaporisateur et les vapeurs résultantes sont transportées par un gaz riche en hydrogène dans un tube à gaz équipé d'une multiplicité de brûleurs. Les flammes individuelles heurtent la surface d'un tambour refroidi à l'eau (Figure 14). Une partie du noir de carbone généré est déposée sur le rouleau tandis que le reste entre dans le système de filtre. Dans l'étape suivante, les deux flux de noir de carbone sont combinés. Le perfectionnement passif est alors similaire au procédé Furnace Black. S'il est possible de contrôler la matière première alimentée par le courant de gaz porteur, l'air a un accès libre. Cependant, malgré cette restriction, la méthode Gas Black permet la production de noir de carbone avec des tailles de particules primaires allant de 10 à 30 nm. Le compromis est moins de flexibilité dans la définition de la structure. Cependant, ce n'est pas nécessairement un inconvénient car les noirs de gaz sont intrinsèquement caractérisés par une structure lâche et une dispersibilité exceptionnelle.

Alors que dans le passé, ces types de noir de carbone étaient principalement utilisés dans les formulations de bandes de roulement de pneus, ils sont maintenant utilisés presque exclusivement dans les applications de pigments où les noirs de gaz à particules fines revêtent une importance particulière (figure 15). En raison du contact avec l'oxygène à des températures élevées, des oxydes acides se forment à la surface des particules de noir de carbone. Contrairement aux noirs de fournaise, les noirs de gaz subissent une réaction acide lorsqu'ils sont mis en suspension dans l'eau. Un post-traitement oxydant utilisant du dioxyde d'azote, de l'ozone ou d'autres oxydants permet également d'augmenter encore de manière significative les groupes acides de surface. Ces noirs de carbone traités sont principalement utilisés dans le secteur des noirs de carbone spécialisés, par ex. dans les industries du revêtement et de l'encre. La majorité des noirs de gaz sont retraités par oxydation. 2.2.3 Processus de noir de lampe Le processus de noir de lampe est le plus ancien processus de production commercial de noir de carbone. Cependant, les unités de production actuelles de noir de lampe ont très peu de choses en commun avec les anciens fours de noir de carbone. Les cheminées de fumage et les chambres de décantation ont depuis longtemps cédé la place à des systèmes de filtrage très sophistiqués. L'appareil Lamp Black se compose d'un bac en fonte qui contient la charge liquide, qui est surmonté d'une hotte anti-feu doublée de briques réfractaires. L’intervalle d’air entre la cuve et la hotte, ainsi que le vide présent dans le système, aident à réguler l’alimentation en air et permettent ainsi au fabricant d’affiner les propriétés ultimes du Carbon Black. Bien que la chaleur rayonnée par la hotte provoque la vaporisation et la combustion partielle de la matière première, la majeure partie est convertie en noir de carbone.
Afin de séparer les solides, les gaz de processus contenant du noir de carbone passent à travers un filtre après l'étape de refroidissement. Le perfectionnement actif est similaire à celui de la méthode Furnace Black décrite à la section 2.2.1. Bien que différents types de noir de lampe aient été produits dans le passé, la méthode a finalement été normalisée pour ne donner qu'un seul type de noir de carbone spécial et un type de noir de carbone en caoutchouc. Ces noirs de carbone sont caractérisés par une large distribution granulométrique primaire allant d'environ 60 à plus de 200 nm et sont largement utilisés dans des applications spéciales.


2.2.4 Channel Black Process (historique) Développé aux États-Unis au milieu du siècle dernier, ce procédé de production de noir de carbone est basé sur la combustion incomplète du gaz naturel. À l'instar du procédé Degussa Gas Black, les flammes de gaz naturel d'un grand nombre de petits brûleurs empiètent sur les canaux refroidis à l'eau (Figure 18). Depuis les années 1950, cependant, la méthode Channel Black a continuellement perdu du terrain dans l'industrie du caoutchouc. Suite à la crise pétrolière des années 1970, le processus a été interrompu aux États-Unis.
Les raisons en étaient le rendement limité de la matière première (3 à 6%) ​​et le danger environnemental posé par l'émission de particules très fines de noir de carbone. L'épaisse fumée noire qui s'échappait des plantes Channel Black, appelées «maisons chaudes», pourrait être repérée à des kilomètres de là

2.3.1 Procédé au noir thermique Cette méthode de production de noir de carbone est un procédé non continu ou cyclique, le gaz naturel étant la matière première la plus couramment utilisée, bien que des huiles d'hydrocarbures de qualité supérieure soient également utilisées. Une installation Thermal Black offre une effi cacité maximale lorsqu'elle est utilisée en mode tandem. Il se compose de deux réacteurs fonctionnant en alternance par cycles d'une durée de cinq à huit minutes. Dont l'un est chauffé avec un mélange de gaz naturel ou d'huile / air tandis que l'autre est alimenté avec une charge pure qui subit une décomposition thermique (Figure 20). On pourrait également inclure la méthode Thermal Black dans le groupe des processus thermo-oxydants, avec la distinction que la génération d'énergie et la réaction de décomposition ne sont pas simultanées. Cependant, le fait que la formation réelle de noir de carbone se produise en l'absence d'oxygène et à une température décroissante, se traduit par des propriétés du noir de carbone nettement différentes de celles obtenues par les processus thermo-oxydants.

Les noirs thermiques se forment relativement lentement, ce qui donne des tailles de particules primaires grossières allant de 300 à 500 nm (figure 21), appelées thermiques moyennes. Cependant, autrefois, en utilisant uniquement du gaz naturel comme matière première, il était possible de le diluer avec des gaz inertes qui produisaient un noir thermique composé de particules primaires dans la plage de 120 à 200 nm. On parlait de fi ne thermique, ce dernier a pratiquement disparu du marché.

2.3.2 Procédé au noir d'acétylène À des températures plus élevées, la décomposition exothermique de l'acétylène produit du carbone et de l'hydrogène, formant la base du procédé au noir d'acétylène. Des hydrocarbures sont généralement ajoutés à l'acétylène afin d'éviter que la température du réacteur ne monte en raison de la réaction exothermique. Une fois le mélange réactionnel refroidi, le noir de carbone est séparé de l'hydrogène. Figure 22: Vue au microscope électronique des particules de noir d'acétylène 2 Processus de fabrication La façon dont les noirs d'acétylène sont créés les distingue nettement des noirs de carbone thermo-oxydants. Bien que la taille médiane des particules primaires du noir d'acétylène soit dans la même gamme que celle de certains noirs de four (30 à 40 nm), la structure diverge sensiblement de la forme sphérique.

Les noirs de carbone peuvent également être livrés au client sous forme de dispersions, qui sont utilisées pour résoudre les problèmes de dispersibilité spéciaux sur le site du client et également maintenir les niveaux de pollution aussi bas que possible pendant le perfectionnement passif. Ici, un noir de carbone est dispersé dans une variété de milieux liquides et solides dans une large gamme Tableau 3: Composés de noir de carbone 2.4 Dispersions de noir de carbone, composés, mélanges maîtres de plastique et de caoutchouc Composés de noir de carbone Propriétés Dispersions aqueuses Produits liquides à pâteux Pré-Dispersions Produits en poudre contenant de l'eau, des solvants, des agents mouillants ou des assouplissants Pâtes Pâtes Produits de type pâte contenant des résines, des assouplissants, des agents mouillants, etc. Copeaux Solides, e. g. Composés de noir de carbone / nitrocellulose Mélanges maîtres de plastique Concentrés granulés contenant jusqu'à 50% de noir de carbone Mélanges maîtres de caoutchouc Caoutchouc rempli de noir de carbone, également sous forme de poudre Granulés d'huile Granulés contenant de l'huile pour les encres d'impression de concentrations. Le type de noir de carbone et les supports de base sont généralement spécifiés par le client, ce qui conduit à une variété de produits appelés préparations de noir de carbone. Ces composés sont classés en fonction de leur aspect extérieur

La propriété évidente du noir de carbone est sa couleur noire profonde, qui est incluse dans la désignation dans de nombreuses langues. Le noir de carbone est classé comme solide et se forme initialement sous forme d'aérosol ou de particules flottantes. C'est pourquoi le noir de carbone tout juste formé a une apparence floconneuse et est appelé noir de carbone duveteux à ce stade.


Comme le montre l'analyse chimique, le noir de carbone non traité est composé de carbone presque pur. Néanmoins, utiliser l'indicateur de tableau périodique «C» pour décrire le produit serait trompeur et donc pas particulièrement utile. Pour caractériser le noir de carbone, plusieurs propriétés physiques et chimiques doivent être prises en compte. D'autres informations ne sont possibles qu'après avoir incorporé les différents types de noir de carbone dans les supports choisis pour ses applications possibles.

La composition décrite ci-dessous se réfère à toutes les qualités de noir de carbone, quelle que soit la méthode de production utilisée.
Les variations liées au procédé ont déjà été abordées dans la description des différentes méthodes utilisées aujourd'hui pour obtenir du noir de carbone.
Sans l'utilisation de l'analyse d'images photographiques, les particules primaires de noir de carbone ne peuvent pas être vues à l'œil nu. Il faut l'énorme puissance de grossissement d'un microscope électronique à balayage (SEM) pour montrer que le noir de carbone se compose d'amas en forme de chaîne composés de particules sphériques, les soi-disant particules primaires. Le produit n'est pas fourni sous forme de particules primaires isolées, mais sous forme d'agrégats plus gros et étroitement liés qui forment les éléments de base primaires. Les particules primaires varient en taille et en forme pour conférer des propriétés d'application spécifiques. La taille des particules primaires est mentionnée pour indiquer les propriétés d'application d'un produit donné. Les agrégats forment typiquement des agglomérats micrométriques pendant la production, présents dans les poudres ou granulés fournis. La figure 24 représente une vue SEM d'une seule particule. La formation d'agrégats sphériques ramifiés, où la particule primaire peut avoir des diamètres compris entre 10 et 500 nm, est typique des produits qui se développent à partir de la phase gazeuse.
Comme nous ne pouvons pas voir et mesurer les particules primaires sans faire appel à un équipement coûteux et à des méthodes chronophages, cette forme de noir de carbone a conduit à la définition de deux propriétés 3.1 Propriétés physiques et chimiques générales Contenu de l'élément (% du poids) Carbone 96 - 99,5 Hydrogène 0,2 - 1,3 Oxygène 0,2 - 0,5 Azote 0 - 0,7 Soufre 0,1 - 1,0 Cendres résiduelles <1 Tableau 4: Composition typique du noir de carbone élémentaire Figure 24: Vue au microscope électronique à balayage d'un agrégat de noir de carbone constitué de particules primaires fusionnées (grossissement: x 120000) qui sont de première importance pour caractériser les Noirs de Carbone et définir leur aptitude à des applications spécifi ques: • La surface spécifique (m2 / g) du Noir de Carbone est fonction de la granulométrie primaire. En regardant les proportions géométriques, nous pouvons déterminer que les particules primaires de noir de carbone plus petites ont une surface spécifique plus élevée. • La structure désigne la disposition tridimensionnelle des particules primaires dans l'agrégat. Des interconnexions ou des ramifications étendues caractérisent une «structure élevée», tandis que des interconnexions ou des ramifications moins prononcées indiquent une «structure basse».
La microscopie électronique combinée à une micro-analyse structurale aux rayons X montre que ces particules primaires sont constituées de cristallites de type graphite disposées concentriquement. En fusionnant partiellement, les couches de graphite sont souvent tordues les unes dans les autres, présentant un état désordonné. Une seule particule primaire peut contenir jusqu'à 1 500 de ces cristallites.

Le noir de carbone peut donc être considéré comme une forme hautement désordonnée de carbone graphitique.
En chauffant la substance à 3000 ° C dans des conditions inertes, elle se développe en une formation graphitique ordonnée.
En revenant à l'analyse chimique, nous voyons qu'en plus du carbone, l'analyse élémentaire du noir de carbone normal produit également des quantités infimes d'oxygène, d'hydrogène, d'azote et de soufre (tableau 4). La plupart de ces éléments sont concentrés à la surface du noir de carbone. L'élimination des traces d'éléments organiques est possible avec l'utilisation de solvants spéciaux. L'extraction du noir de carbone à base de toluène aboutit principalement à des valeurs inférieures à 0,1%. En partie, l'élément hydrogène est directement fusionné à l'élément carbone. Cependant, avec l'oxygène, une autre partie forme des groupes fonctionnels liés à la surface qui peuvent être identifiés par analyse, à la fois qualitativement et quantitativement. Les groupes carbonyle, carboxyle, pyrone, phénol, quinone, lactol et éther ont été identifiés comme les groupes contenant de l'oxygène qui peuvent être liés à la surface de la particule de noir de carbone. Le chauffage de la substance jusqu'à 950 ° C, en l'absence d'oxygène, entraîne une séparation. Ceci explique leur désignation de «matière volatile». Des groupes fonctionnels contenant de l'oxygène sur la surface du noir de carbone peuvent également être créés par un post-traitement oxydant spécifique. Des niveaux de teneur en oxygène de 15% et plus sont possibles.
Ces types de noir de carbone sont particulièrement adaptés au traitement avec des liants polaires.
Le soufre est présent sous diverses formes: sous sa forme élémentaire, sous forme de molécule liée et à l'état oxydé. Des teneurs élevées en soufre importent une certaine acidité au noir de carbone.
Tableau 5: Concentrations typiques de métaux traces L'azote, lorsqu'il est présent, est généralement contenu dans la grille en graphite.

Les teneurs en soufre et en azote dépendent du type et de la qualité de la matière première.
Le noir de carbone contient également des traces de métaux. Les quantités et les types dépendent de la matière première utilisée.
Le tableau 5 donne un aperçu des métaux et de leur teneur relative sur la base des caoutchoucs OEC et des noirs de carbone spéciaux.

Métaux présents dans le noir de carbone Teneur en éléments en ppm Antimoine <10 Arsenic <10 Baryum <10 Cadmium <1 Chrome <5 Cobalt <5 Cuivre <5 Plomb <10 Nickel <10 Mercure <1 Sélénium <10 Zinc <10 Parmi les propriétés physiques de Le noir de carbone, les deux suivants sont importants: Densité: selon la littérature et selon la méthode utilisée, elle peut varier de 1,7 à 1,9 g / cm3. Conductivité électrique: Cet aspect n'est généralement pas mesuré dans le noir de carbone lui-même mais dans le composé contenant le noir de carbone, c'est-à-dire un polymère ou un liant. Conductivité d'un polymère rempli dans les plis avec la surface spécifique et la structure du noir de carbone incorporé. Il dépend également de la concentration et de la dispersion du noir de carbone ainsi que du type de polymère ou de liant utilisé

Les noirs de carbone sont des produits chimiquement et physiquement définis obtenus dans des conditions contrôlées.
Dans la mesure où ils ne sont pas traités par oxydation, ils sont constitués de plus de 96% de particules de carbone pur et d'infimes quantités d'oxygène, d'hydrogène, d'azote et de soufre.
La quantité négligeable de substances organiques à la surface de la particule de noir de carbone (généralement moins de 0,1%) peut être extraite en utilisant du toluène.
Les concentrations de métaux sont également négligeables. Particules de noir de carbone primaire, allant de 10 à env. 500 nm, fusionnent en chaîne comme des agrégats.
Cela définit la structure des noirs de carbone individuels. Les noirs de carbone traités par oxydation diffèrent de ceux qui ne le sont pas, en ce sens qu'ils peuvent contenir jusqu'à 15% d'oxygène, et parfois même plus.

Par contre, la suie (suie de cheminée et suie d'échappement diesel) est un sous-produit de la combustion incontrôlée des hydrocarbures.
L'obtention de données précises sur la composition des suies est pratiquement impossible car les conditions dans lesquelles elles sont créées sont fluctuantes, excluant toute cohérence en termes de qualité et de propriétés. La suie peut être différenciée du noir de carbone sur la base des teneurs en impuretés inorganiques et organiques. La suie de cheminée, par exemple, peut avoir une teneur en carbone inférieure à 50%, une teneur en extrait de plus de 15% et une teneur en cendres de plus de 20%.

Pendant longtemps, la caractérisation des Noirs de Carbone a été une question de détermination des différentes nuances de noir à l'œil humain.
Des données précises sur les effets de renforcement n'étaient disponibles que dans une mesure limitée. Quelles étaient exactement les caractéristiques d'un noir de carbone particulier et à quoi il pouvait être utilisé étaient des questions auxquelles il était difficile de répondre.
Dans de nombreux cas, le développement de nouvelles nuances de noir de carbone a eu lieu avant la caractérisation de leurs propriétés, une situation très aléatoire.
Suite à l'introduction de la méthode Furnace Black, il n'y avait initialement que quelques qualités de base répertoriées.
Au milieu des années 60, on a découvert que l'ajout de sels de métaux alcalins pendant le processus de production pouvait être utilisé pour infl uencer la structure du noir de carbone.
Il s'agissait de la première avancée majeure qui a conduit à une typologie plus large des noirs de four.
Pour l'application aux bandes de roulement de pneus, des noirs de carbone à haute structure ont été introduits dans l'industrie du caoutchouc dans les années 1960 pour améliorer la résistance à l'abrasion.
Pour déterminer leur structure, une méthode de test rapide a dû être développée.


Méthodes d'essai, données chimiques et physiques 1950 Histoire du noir du four 1960 1970 2000 2e étage 3e étage 4e étage 1er étage Surface spécifique de l'indice d'iode Noir du four Performance Absorption DBP - «structure» «Nouvelle technologie Noirs» «ECORAX®Blacks» Figure 26a: Four Histoire des Noirs Après une série de tests comparatifs, l'absorption du DBP (phtalate de dibutyle) est finalement devenu l'outil préféré pour déterminer la structure du noir de carbone.
Des difficultés sont survenues au début des années 1970 lorsque les progrès de la technologie ont conduit à une nouvelle catégorie de noirs de carbone renforçants dans la production de noir de four.
Par rapport aux qualités standard disponibles à l'époque, ces soi-disant nouvelles technologies ou noirs améliorés ont montré une résistance à l'abrasion améliorée sans aucun changement apparent de l'indice d'iode.
Les différences entre ces noirs de nouvelle technologie et les noirs de carbone standard n'étaient pas facilement détectables avec les méthodes disponibles à l'époque.
Par conséquent, des méthodes de caractérisation physique et chimique ont dû être développées afin d'établir des paramètres de production, qui garantissaient que les caractéristiques correctes du noir de carbone étaient atteintes.


Toutes les méthodes de caractérisation du noir de carbone existantes aujourd'hui sont utilisées pour définir les propriétés collectives, qui sont basées sur la somme des propriétés déterminées pour les particules individuelles.
Cela signifie que nous avons affaire à une variation maximale des propriétés des particules dans une plage à maximum statistique.
Il appartient au technicien qualifié d'ajuster le pic de la courbe de distribution à une valeur spécifi que et de définir la largeur de la courbe.
Tant que les données géométriques sont ce qui est traité et analysé, le microscope électronique est un outil utile pour déterminer la courbe de distribution.
D'autres paramètres, comme la conductivité, ne peuvent pas être déterminés pour les particules individuelles.
Comme déjà souligné, la taille moyenne des particules primaires et la taille moyenne des agrégats constituent les données caractéristiques primaires.
Cependant, la distribution granulométrique et la distribution granulométrique des agrégats sont au moins aussi importantes.
Comme alternative à une longue analyse au microscope électronique, un certain nombre de méthodes ont été développées pour permettre une caractérisation plus rapide et permettre de tirer des conclusions pour des applications ultérieures de noir de carbone.
Alors que diverses méthodes de caractérisation de surface ont progressivement remplacé celles utilisées pour la détermination de la taille des particules, la distribution granulométrique des agrégats est maintenant déterminée par des méthodes spécialisées telles que la sédimentation, l'ultra-centrifugation et la réfraction de la lumière.
De facto, diverses méthodes de caractérisation sont actuellement utilisées, ce qui indique qu'une caractérisation générale du noir de carbone est impossible.
Il est nécessaire d'adapter spécifiquement les méthodologies d'identification aux différents domaines d'application.
La plupart des propriétés du noir de carbone sont déterminées sur la base des normes de l'industrie, qui ont été développées par l'Institut allemand de normalisation (Deutsches Institut für Normung eV - DIN), l'Organisation internationale de normalisation (ISO) et l'ASTM International (anciennement connue sous le nom de American Society pour les essais et les matériaux).
Ces normes ne sont pas seulement utilisées comme une mesure par laquelle les noirs de carbone sont caractérisés, mais aussi comme un outil d'assurance qualité pour le processus de production (tableau 6).
En plus de ces profils de référence de noir de carbone, un certain nombre de méthodes de test plus pratiques sont utilisées aujourd'hui, en particulier pour tester les noirs de carbone en caoutchouc par rapport à leurs segments d'utilisation finale.
Ces tests peuvent être effectués dans des formulations de caoutchouc standard et sont utilisés pour établir des données de profil caractéristiques et cohérentes sur l'impact du noir de carbone dans le composé de caoutchouc.
De toute évidence, ces méthodes n'offrent qu'un aperçu des systèmes complets disponibles pour tester et évaluer les noirs de carbone en caoutchouc.
Des méthodes de test spéciales existent également pour les applications de noir de carbone dans les industries des plastiques, des revêtements et des encres d'impression.


Détermination de la surface spécifique La surface spécifique d'un noir de carbone est principalement dérivée de la géométrie des particules en utilisant des méthodes d'adsorption.
L'adsorption d'iode, mesurée en mg / g, est la technique la plus courante.
L'adsorption d'iode est une méthode de test rapide pour le noir de carbone sec.
Les groupes de surface et les substances adsorbées influencent cette méthode de spécification.
Pour que l'indice d'iode reflète la surface réelle, il est important que ni des quantités accrues de matières volatiles ni des extraits de toluène plus élevés ne perturbent la mesure.
Ceci limite à son tour cette méthode aux noirs de four avec des extractions à faible teneur en toluène et aux noirs de lampe.
Les noirs de four à haute teneur en matière extractible au solvant, les noirs de gaz et les noirs de carbone traités ne peuvent pas être analysés en utilisant cette méthode.
C'est principalement pourquoi ce paramètre n'est généralement pas indiqué lorsqu'il s'agit de noirs de carbone spéciaux.
L'adsorption CTAB, introduite principalement pour la caractérisation des noirs de carbone améliorés, se rapproche le plus d'une détermination précise de la surface géométrique, c'est-à-dire sans inclure les pores.
En effet, le bromure de cétyl triméthyl ammonium (CTAB) a un encombrement plus important que l'azote.

Détermination de la structure La structure des agrégats de noir de carbone ne peut être déterminée qu'indirectement.
La méthode la plus couramment acceptée est basée sur l'absorption d'huile.
Dans ce test, de l'huile de paraffine (anciennement phtalate de dibutyle, DBP) est ajoutée au moyen d'une burette à taux constant à un échantillon de noir de carbone dans la chambre du mélangeur d'un absorptomètre.
Au fur et à mesure que l'échantillon absorbe l'huile, le mélange passe d'une poudre fluide à une masse continue semi-plastique.
Cela conduit à une forte augmentation de la viscosité, qui est transmise au système de détection de couple de l'absorbomètre.
Le point final du test est donné par un niveau de couple prédéfini.
Le résultat est exprimé en indice d'absorption d'huile (OAN), en ml / 100 g.
Un nombre OAN élevé correspond à une structure élevée, c'est-à-dire à un degré élevé de ramification et de regroupement des agrégats.
Une contrainte mécanique peut être appliquée pour détruire les agglomérats.
Cet effet est utilisé pour déterminer la structure basée sur l'absorption d'huile d'un échantillon comprimé (COAN).
Après quatre applications répétées de pression à des niveaux prédéfinis, l'absorption d'huile du noir de carbone soumis à une contrainte mécanique est mesurée par la méthode conventionnelle d'absorption d'huile.
En règle générale, les valeurs COAN sont inférieures aux valeurs OAN.
Un autre paramètre, l'absorption d'huile de noir de carbone selon ISO 787/5, est mesuré en utilisant la méthode dite du point d'écoulement.
Le point d'écoulement enregistre la quantité maximale d'huile (généralement de l'huile de lin) qui peut être ajoutée au noir de carbone tout en permettant à un cône non déliquescent de se former à partir du mélange.
Bien que la méthode ne soit pas la plus précise, l'absorption d'huile est un indicateur important dans les applications de revêtement car un niveau d'absorption d'huile élevé indique une exigence élevée d'agent liant.
La structure et la taille des particules du noir de carbone, mais surtout la densité et la chimie de surface, ont tous un effet sur l'absorption d'huile.

Caractérisation colorimétrique Le jetness fait référence à l'intensité de la noirceur réalisable.
L'instrument le plus précis pour mesurer des différences souvent infimes est l'œil exercé qui peut différencier jusqu'à 100 nuances de noir différentes.
Une méthode pour mesurer la réflexion résiduelle

Mesures chimiques et physiques
La teneur en matières volatiles donne une indication de la concentration en oxygène du noir de carbone et est déterminée en chauffant le noir de carbone jusqu'à 950 ° C.
Ce paramètre est particulièrement important pour tester les noirs de carbone qui ont été post-traités.
La teneur en cendres indique le niveau d'impuretés inorganiques provenant principalement de la matière première - le fer, le calcium et le silicium sont parmi les plus courants.
Les noirs de gaz et d'acétylène se caractérisent par une très faible teneur en cendres en raison de leur processus de production.
Le résidu de tamis fournit des informations sur les impuretés particulaires qui peuvent contenir des particules métalliques ou céramiques provenant de l'unité de production ou des particules de coke formées au cours du processus de production.
En raison de leur forte adsorbance, l'humidité est un problème lors du stockage du noir de carbone.
Les noirs de carbone à structure élevée, et en particulier les noirs de carbone post-traités par oxydation, sont plus susceptibles d'avoir des niveaux de teneur en humidité élevés.
Le pH d'un noir de carbone est mesuré dans une suspension aqueuse.
Les noirs de carbone non traités ont un pH différent selon le procédé utilisé: les noirs de gaz sont toujours acides en raison de leur surface oxydée.
Les noirs de four, quant à eux, sont généralement alcalins car de petites quantités d'oxydes basiques sont présentes à la surface.
Les noirs de lampe, les noirs thermiques et dans certains cas également les noirs d'acétylène sont caractérisés par des réactions alcalines à neutres.

Apparence physique et propriétés de manipulation
Pour déterminer l'espace requis pour les noirs de carbone en poudre et en granulés, la densité en vrac ou de coulée, ou la densité compactée ou taraudée, est mesurée.
La structure est reflétée par la densité de coulée.
Les noirs de carbone à structure élevée présentent une densité apparente inférieure à celle des noirs de carbone à faible structure.
Dans le cas des noirs de carbone granulés, la dureté des granulés est un paramètre de qualité important car elle donne une indication de la fragilité des granulés et donc de la résistance au taux d'attrition.
Cette résistance est caractérisée par la destruction des granulés et finalement broyés en poussière par frottement.
Alors que les pastilles plus molles permettent une meilleure dispersion, leur propension inhérente à la fi nesse peut créer des problèmes de manipulation.
La distribution granulométrique des granulés est un paramètre qui affecte les caractéristiques d'écoulement des noirs de carbone granulés.
Une taille de granule uniforme signifie une densité apparente inférieure, garantissant ainsi un comportement d'écoulement optimal.

Qu'est-ce que le noir de carbone?
Un composant essentiel pour rendre de nombreux produits que nous utilisons chaque jour plus forts, plus profonds en couleur et plus durable, le noir de carbone dans sa forme pure est une fine poudre noire, essentiellement composée de carbone élémentaire. Il est produit par combustion partielle et pyrolyse de résidus d'huile de faible valeur à des températures élevées dans des conditions de processus contrôlées.
Le noir de carbone est principalement utilisé pour renforcer le caoutchouc dans les pneus, mais peut également agir comme pigment, stabilisant UV et agent conducteur ou isolant dans une variété d'applications de caoutchouc, de plastique, d'encre et de revêtement. Outre les pneus, d'autres utilisations quotidiennes du noir de carbone comprennent les tuyaux, les bandes transporteuses, les plastiques, les encres d'imprimerie et les revêtements automobiles.
Les propriétés fondamentales du noir de carbone déterminent les performances de l'application.

Ceux-ci inclus:
•    La taille des particules
•    Structure
• Porosité
• Chimie de surface ou activité de surface
•    Forme physique

LA TAILLE DES PARTICULES
Mesurée par microscopie électronique, c'est la propriété fondamentale qui a un effet significatif sur les propriétés du caoutchouc, ainsi que sur les propriétés de couleur des noirs de carbone spéciaux.
Pour les noirs de carbone spéciaux, un diamètre de particule plus petit donne lieu à une surface et à une force de teinture plus élevées.
Une surface spécifique élevée est généralement associée à une plus grande jetness, une conductivité plus élevée, une résistance aux intempéries améliorée et une viscosité plus élevée, mais nécessite une énergie de dispersion accrue.
Pour le caoutchouc, des particules plus fines entraînent un renforcement accru, une résistance à l'abrasion accrue et une résistance à la traction améliorée.
Cependant, pour disperser des particules plus fines, il faut un temps de mélange et une énergie accrus.
Les tailles de particules typiques vont d'environ 8 nanomètres à 100 nanomètres pour les noirs de four.
La surface spécifique est utilisée dans l'industrie comme indicateur du niveau de finesse du noir de carbone et, par conséquent, de la taille des particules.

STRUCTURE
Il s'agit d'une mesure de la fusion tridimensionnelle de particules de noir de carbone pour former des agrégats, qui peuvent contenir un grand nombre de particules.
La forme et le degré de ramification des agrégats sont appelés structure.
Les noirs de carbone hautement structurés offrent une viscosité plus élevée, une plus grande conductivité électrique et une dispersion plus facile pour les noirs de carbone spéciaux.
 Les mesures de la structure des agrégats peuvent être obtenues à partir des distributions de forme à partir de l'analyse EM, de l'absorption d'huile (OAN) ou de l'analyse du volume vide.
Le niveau de structure d'un noir de carbone détermine finalement ses effets sur plusieurs propriétés importantes du caoutchouc.
L'augmentation de la structure du noir de carbone augmente le module, la dureté, la conductivité électrique et améliore la dispersibilité du noir de carbone, mais augmente la viscosité du composé.

POROSITÉ
C'est une propriété fondamentale du noir de carbone qui peut être contrôlée pendant le processus de production.
Cela peut affecter la mesure de la surface en fournissant une surface totale (NSA) supérieure à la valeur externe (STSA).
Les noirs de carbone de spécialité conducteurs ont tendance à avoir un degré élevé de porosité, tandis qu'une augmentation de la porosité permet également à un mélangeur de caoutchouc d'augmenter la charge de noir de carbone tout en maintenant la gravité spécifique du composé.
Cela conduit à une augmentation du module composé et de la conductivité électrique pour une charge fixe.

CHIMIE DE SURFACE OU ACTIVITÉ DE SURFACE
Ceci est fonction du processus de fabrication et de l’historique thermique d’un noir de carbone et se réfère généralement aux groupes contenant de l’oxygène présents sur la surface d’un noir de carbone.
Pour les noirs de carbone spéciaux, les surfaces oxydées améliorent le mouillage, la dispersion, la rhéologie et les performances globales des pigments dans les systèmes sélectionnés.
Dans d'autres cas, l'oxydation augmente la résistivité électrique et rend les noirs de carbone plus hydrophiles.
L'ampleur de l'oxydation de surface est mesurée en déterminant la quantité du composant «volatil» sur le noir de carbone.
Des niveaux volatils élevés sont associés à un pH bas.
Bien que difficile à mesurer directement pour le caoutchouc, la chimie de surface se manifeste par ses effets sur des propriétés du caoutchouc telles que la résistance à l'abrasion, la résistance à la traction, l'hystérésis et le module.
L'effet de l'activité de surface sur les caractéristiques de durcissement dépendra fortement du système de durcissement utilisé.

FORME PHYSIQUE
Ceci est important pour faire correspondre un noir de carbone à l'équipement par lequel il doit être dispersé.
La forme physique (billes ou poudre) peut affecter les caractéristiques de manipulation et de mélange.
Le degré ultime de dispersion est également fonction des procédures de mélange et de l'équipement utilisé.
Les noirs de carbone en poudre sont recommandés dans les disperseurs à faible cisaillement et sur les broyeurs à trois cylindres.
Les noirs de carbone en perles sont recommandés pour les moulins à grenaille, les broyeurs à boulets et autres équipements à haute énergie.
Le perlage offre moins de poussière, des capacités de manipulation en vrac et des densités apparentes plus élevées, tandis que les noirs de carbone en poudre offrent une dispersibilité améliorée

Noir de carbone comme colorant composite thermodurcissable.
L'idée générale de colorer les composites thermodurcis en noir ou peut-être en gris foncé semble simple et directe.
On pourrait simplement ajouter une dispersion de noir de carbone ou une poudre de noir de carbone à la formulation composite.
Bien qu'en théorie cela semble très simple, en pratique, cela peut être techniquement difficile.
Les pigments de noir de carbone sont utilisés non seulement comme colorant, mais ils sont très efficaces pour absorber la lumière à travers le spectre visible et le spectre ultraviolet.
Le noir de carbone est également populaire dans une myriade d'autres applications telles que les revêtements automobiles, les pneus, les imprimantes laser et à jet d'encre, et la coloration de nombreux types d'applications composites en plastique.

1. Renfort en caoutchouc
Le noir de carbone est un additif de renforcement du caoutchouc utilisé dans une multitude de produits en caoutchouc.
En particulier, dans le cas des véhicules, de grandes quantités de noir de carbone sont utilisées pour les pneus.
De plus, le noir de carbone est utilisé avec du caoutchouc pour amortir les vibrations sismiques, dans les semelles des chaussures et dans de nombreux autres produits.

2. Couleurs et pigments pour plastiques
Comparé à d'autres colorants, le noir de carbone a un pouvoir colorant élevé.
Par conséquent. il est utilisé comme encre pour l'impression de journaux, comme toner à jet d'encre et d'autres utilisations similaires.
Il convient également comme pigment pour les plastiques moulés à chaud, les ailes de voiture, le revêtement pour les fils électriques et d'autres produits.

3. Matériel électrique et composants conducteurs
Le noir de carbone ayant d'excellentes propriétés conductrices, il est utilisé comme composant pour les bandes magnétiques et les semi-conducteurs.

Il y a une raison pour laquelle les pneus sont noirs. C'est parce que de fines particules de carbone appelées «noir de carbone» sont mélangées au caoutchouc.
En fait, le noir de carbone peut représenter environ 30% du poids d'un pneu.
Son travail est de rendre les pneus plus solides et plus durables.
Le noir de carbone peut également être trouvé dans l'encre noire utilisée dans les imprimantes à jet d'encre et dans les pièces en caoutchouc de nombreux produits industriels.
Les nanoparticules de noir de carbone signifient qu’il a un large éventail d’applications.
Un élément essentiel de nombreux produits nouvellement développés, il joue un rôle dans de nombreuses facettes de nos vies


Applications typiques
Une charge très importante dans l'industrie du caoutchouc et à côté du dioxyde de titane, le pigment le plus important, les encres d'imprimerie, les toners, les toitures monocouches, les encres, les peintures et les plastiques.

L'utilisation la plus courante [70%] du noir de carbone est comme pigment et comme phase de renforcement dans les pneus d'automobiles.
Le noir de carbone aide également à évacuer la chaleur de la bande de roulement et de la ceinture du pneu, réduisant les dommages thermiques et augmentant la durée de vie du pneu.
Des particules de noir de carbone sont également utilisées dans certains matériaux absorbants radar et dans le toner des photocopieurs et des imprimantes laser.


La description
Pigment carboné noir amorphe produit par la décomposition thermique d'hydrocarbures naturels. Il existe trois types différents (four, canal et lampe noire).

Le noir de carbone est un matériau produit par la combustion incomplète de produits pétroliers lourds tels que le goudron FCC, le goudron de houille, le goudron de craquage d'éthylène et une petite quantité d'huile végétale. Le noir de carbone est une forme de carbone amorphe qui a un rapport surface / volume élevé, bien que son rapport surface / volume soit faible par rapport au charbon actif. Il est différent de la suie en raison de son rapport surface / volume beaucoup plus élevé et de sa teneur en HAP nettement inférieure (négligeable et non biodisponible). Le noir de carbone est utilisé comme pigment et renforcement dans les produits en caoutchouc et en plastique.

Nom chimique: carbone amorphe


Synonymes
Noir de carbone, noir de lampe de carbone, noir d'acétylène, charbon de bois d'os animal, noir de lampe, noir de lampe, tubes de fullerène, suie de carbone, CAS # 7782-42-5

Le noir de carbone (CB) est une dénomination commune pour les particules à noyau carboné, produites par la combustion incomplète de produits pétroliers lourds et utilisées comme pigment noir


Le noir de carbone (CB) est dérivé par décomposition thermique des produits pétroliers lourds.
CB est généralement utilisé comme matériau de renforcement et de support pour le catalyseur métallique en raison de sa conductivité électrique plus élevée, de sa surface spécifique élevée et de sa stabilité.


Les pigments de noir de carbone sont fabriqués aujourd'hui principalement par des procédés chimiques modernes dans la production à l'échelle industrielle.
Ce sont les représentants les plus importants des pigments noirs.
Les pigments de noir de carbone présentent un certain nombre d'avantages par rapport aux autres pigments noirs inorganiques et aux colorants organiques noirs.
Le pouvoir couvrant, la stabilité de la couleur, la résistance aux solvants, la résistance aux acides et aux alcalis ainsi que la stabilité thermique sont d'excellentes bonnes propriétés qui ne sont pas obtenues à partir d'autres noirs.
Les pigments de noir de carbone sont appliqués dans la plupart des systèmes pertinents pour les pigments, tels que les encres d'imprimerie, les peintures et revêtements, les plastiques et les cosmétiques.
Ils sont produits par plusieurs procédés industriels.
Les noirs de four, les noirs de canal et les noirs de gaz ont la plus haute importance parmi les divers noirs de carbone.
La taille des particules, la distribution granulométrique, la qualité de surface et la structure déterminent les propriétés coloristiques et techniques d'application des pigments individuels.
Le post-traitement oxydant est utilisé dans de nombreux cas pour modifier la surface des pigments concernant la stabilité et la compatibilité avec le système d'application.
La gestion des particules, le post-traitement et la fourniture de préparations pigmentaires sont des moyens appropriés pour l'amélioration des pigments et l'optimisation de la forme galénique.

Mots clés: pigments de noir de carbone, procédé au noir de canal, procédé au noir de four, procédé au noir de gaz, post-traitement oxydant

Fondamentaux et propriétés
Les pigments noirs inorganiques comprennent le noir de carbone, le noir d'oxyde de fer et les noirs de spinelle.
Les pigments de noir de carbone sont de loin les plus importants parmi les noirs.
Le terme «noir de carbone» désigne un certain nombre de produits manufacturés industriellement bien définis, qui sont fabriqués dans des conditions parfaitement contrôlées.
Le noir de carbone est constitué de particules de carbone hautement dispersées de forme presque sphérique.
Ces particules sont produites par combustion incomplète ou décomposition thermique d'hydrocarbures gazeux ou liquides.
Les noirs de carbone ne sont pas constitués de carbone pur.
Ils contiennent encore des quantités considérables d'hydrogène, d'oxygène, d'azote et de soufre liés chimiquement en fonction des conditions de fabrication et de la qualité des matières premières.
Le noir de carbone n'est pas seulement appliqué comme pigment, mais également comme matériau de remplissage actif dans le caoutchouc, en particulier dans les pneus de voiture.

Méthode de production
Méthode du réservoir de gaz naturel pour fabriquer du noir de carbone: prenez le gaz naturel comme matière première et utilisez un tuyau en fer pour l'envoyer dans la chambre de combustion.
La forme de la chambre de combustion peut être longue ou courte et est constituée d'une plaque de fer. Il contient un certain nombre de brûleurs d'oléfine à l'intérieur.
Le gaz naturel est pulvérisé avec une force appropriée à partir de la buse du brûleur et brûlé en cas d'air insuffisant, c'est-à-dire pour générer une flamme de fumée brillante et noire.
La flamme entre alors directement dans le fer à canal, la distance entre le brûleur et la surface de la fente étant de 65 ~ 80 mm.
A ce moment, la température de combustion des oléfines est réduite d'environ 1000 à 1400 ° C à environ 500 ° C, et le noir de carbone s'accumule.
La rainure peut se déplacer d'avant en arrière horizontalement, avec une vitesse de déplacement de 3 à 4 mm / s.
Afin de maintenir une production normale, la quantité d'air requise est d'environ 2,5 à 3 fois le calcul théorique. Le noir de carbone résultant a été gratté dans un entonnoir avec une racle fixe et envoyé dans une chambre d'emballage centrale pour élimination.
Ensuite, le noir de carbone est ramolli, filtré pour éliminer les particules dures et le tartre, puis envoyé dans le broyeur pour permettre une épaisseur plus uniforme.
Cependant, le corps est toujours très léger et lâche, il doit donc être secoué pour devenir un peu solide.
Ensuite, ajoutez une petite quantité d'eau au noir de carbone pour lui donner une forme pâteuse et faites tourner une petite aiguille à l'intérieur pour former des micro-pastilles, puis séchez pour obtenir le produit fini. Dans le cas de l'utilisation d'un pigment pour le noir de carbone, afin de faciliter la dispersion, la granulation n'est pas nécessaire. Le processus est le suivant:
Gaz brut, air → craquage par combustion → collecte → granulation → emballage → produit fini.

Le noir de carbone est l'un des produits industriels les plus anciens. Dans les temps anciens, la Chine a déjà appliqué une combustion incomplète d'huile végétale pour fabriquer du noir de carbone pigmentaire. En 1872, les États-Unis ont d'abord utilisé le gaz naturel comme matière première pour produire du noir de carbone en utilisant la méthode du réservoir et l'ont principalement utilisé comme agent colorant. Ce n'est qu'en 1912 que Mott découvrit l'effet de renforcement du noir de carbone sur le caoutchouc avant que l'industrie du noir de carbone ne connaisse un développement rapide. Ensuite, il a successivement développé une variété de méthodes de traitement. À l'heure actuelle, la méthode au four à mazout est la méthode la plus efficace et la plus économique, la quantité de production de noir de four à mazout représentant 70 à 90% de la production totale de noir de carbone. Il existe principalement un four, une méthode à fente, un craquage thermique, trois méthodes.
Il est obtenu par la carbonisation de la matière végétale telle que la tourbe. Il peut également être dérivé de la carbonisation de la coque de cacao et de l'os de bœuf ou de la combustion d'huile végétale.

Les usages
1. C'est un pigment noir comestible. Il peut être utilisé pour la pâtisserie avec une quantité d'utilisation de 0,001% à 0,1%.
2. Il peut être utilisé comme colorant alimentaire. La Chine prévoit qu'il peut être utilisé pour le riz, les produits à base de farine, les bonbons, les biscuits et les pâtisseries avec une quantité maximale d'utilisation de 5,0 g / kg.
3. L'industrie du caoutchouc l'utilise comme charge de renforcement. 2. Les encres de peinture l'appliquent comme pigments colorants dans les encres de peinture. 3. Utilisé pour la fabrication de papier noir tel que les matériaux d'emballage pour les matériaux photographiques et le papier noir fait de noir de carbone à haute conductivité dans l'équipement radio. 4. Papier carbone et machine à écrire; il est utilisé lorsqu'il est requis pour des couleurs plus foncées et peut rester sur le support. 5. Coloration plastique, encre, disques phonographiques, cirage à chaussures, toile de peinture, revêtements en cuir, ciment coloré, électrodes, brosses électroniques, piles et ainsi de suite.
4. En tant qu'agent conducteur électrique de la batterie au lithium-ion;
5. Principalement utilisé pour le caoutchouc, la peinture, l'encre et d'autres industries;
6. Utilisé pour le renforcement de la bande de roulement et du flanc de voiture, du tuyau, de la rainure, des produits en caoutchouc industriels ainsi que de la bande transporteuse.
7. Utilisé pour la bande de roulement de pneu, la réparation de pneu de surface, les pièces en caoutchouc automobile, les bandes transporteuses, les tapis de convoyeur, etc., La colle vulcanisée de ce noir de carbone montre une excellente résistance à la traction et à l'abrasion
8. Il est principalement utilisé pour le renforcement de la ceinture de pneu, du flanc, des pneus pleins, de la couche externe du rouleau, de la surface du tuyau, des produits en caoutchouc industriels et de la bande de roulement des pneus de voiture.
9. Il est utilisé pour le renforcement de la bande de roulement des pneus des voitures et des camions, de la surface de la bande transporteuse et des produits en caoutchouc industriels.
10. Pour renfort en caoutchouc, colorant, métallurgie, propulseur de fusée
11. Pour le remplissage et le renforcement des produits en caoutchouc.
12. Pour les produits en caoutchouc, carcasse, valves et autres garnitures.
13. Pour peintures et encres, plastiques et autres industries.
14. Principalement utilisé pour les matières premières de la batterie ainsi que pour les produits en caoutchouc conducteurs et antistatiques.
15. Dans l'industrie du caoutchouc, il est utilisé comme agent de renforcement et comme filtre pour la fabrication de caoutchouc naturel et de caoutchouc butyle, étant capable de doter le caoutchouc vulcanisé d'une excellente résistance à la traction, à l'allongement et à la déchirure, etc. Il devrait être principalement utilisé pour les pneus d'ingénierie à grande échelle à base de caoutchouc naturel et une variété de pneus tout-terrain, ainsi que pour la carcasse et les flancs. En outre, il peut également être utilisé pour la bande transporteuse à haute résistance, les produits en caoutchouc froid et le dispositif de forage. Dans l'industrie légère, il peut être utilisé comme filtre des produits de peinture, d'encre, d'émail et de plastique.

Test d'identification
Solubilité: être insoluble dans l'eau et les solvants organiques (OT-42)
Chauffé au rouge, brûlant sans flammes.

Analyse de contenu
L'échantillon a été pré-séché à 120 ° C pendant 4 h puis mesuré par un instrument tel qu'un C.H. O analyseur ou soumis à une analyse de combustion / gravimétrique.

Toxicité
ADI n'a pas encore été spécifié. Il est répertorié comme substance autorisée à être en contact temporaire avec les aliments (FAO / OMS, 2000). Il ne peut pas être digéré et absorbé, donc l'administration orale doit être non toxique, mais étant donné l'incorporation de 3,4-benzopyrène pendant la carbonisation, il n'est fondamentalement pas utilisé maintenant.

Utilisez la limite
GB 2760-1996: Confiserie, biscuits, pâtisseries, riz et produits à base de farine, 5,0 g / kg.
La CEE prévoit l'utilisation pour les jus de fruits concentrés, les confitures, les gelées et les vins de fruits.

Propriétés chimiques
Il se présente sous forme de particules poudreuses noires avec une granulométrie de 0 à 500 μm.
La densité relative est de 1,8 à 2,1.
Il est insoluble dans l'eau et les solvants organiques.
Informations sur les dangers et la sécurité

Catégorie Substances toxiques

Classification de toxicité Faible toxicité
Toxicité aiguë DL50 orale-rat:> 15400 mg / kg

Les explosifs et les caractéristiques dangereuses sont explosifs en cas de mélange de poussière et d'air
Inflammabilité et caractéristiques dangereuses Il est combustible en cas de chaleur et d'oxydant fort

Caractéristiques de stockage et de transport Trésorerie: basse température, ventilée et sèche
Agent d'extinction d'incendie eau, dioxyde de carbone, poudre sèche, mousse

Norme professionnelle TWA 3,5 mg / m3; STEL 7 mg / m3

Propriétés chimiques
poudre ou poudre noire finement divisée

Propriétés chimiques
Le noir de carbone (carbone essentiellement élémentaire), est un liquide ou un solide noir ou brun (poudre). Solide inodore. L'huile de noir de carbone est inflammable et dégage une odeur de pétrole.

Propriétés physiques
Le noir de carbone [1333-86-4] est du carbone élémentaire pratiquement pur (le diamant et le graphite sont d'autres formes de carbone presque pur) sous la forme de particules colloïdales presque sphériques produites par une combustion incomplète ou une décomposition thermique d'hydrocarbures gazeux ou liquides. Son aspect physique est celui d'une pastille ou d'une poudre noire finement divisée, cette dernière parfois suffisamment petite pour être invisible à l'œil nu. Son utilisation dans les pneus, les produits en caoutchouc et en plastique, les encres d'impression et les revêtements est liée aux propriétés de la surface spécifique, de la taille et de la structure des particules, de la conductivité et de la couleur.
Il fait partie du top 50 des produits chimiques industriels fabriqués dans le monde, sur la base du tonnage annuel.
La production mondiale actuelle est d'environ 15 milliards de livres par an (6,81 millions de tonnes métriques).
Environ 90% du noir de carbone est utilisé dans les applications du caoutchouc, 9% comme pigment et 1% restant comme ingrédient essentiel dans des centaines d'applications diverses.
Les produits modernes de noir de carbone sont les descendants directs des premiers «noir de lampe», fabriqués pour la première fois en Chine il y a plus de 3500 ans.
Ces premiers noirs de lampe n'étaient pas très purs et différaient grandement dans leur composition chimique des noirs de carbone actuels. Depuis le milieu des années 70, la plus grande partie du noir de carbone a été produite par le procédé au four à l'huile, qui est le plus souvent appelé noir de four.
Contrairement au diamant et au graphite, qui sont des carbones cristallins, le noir de carbone est un carbone amorphe composé de particules fusionnées appelées agrégats. Des propriétés telles que la surface, la structure, le diamètre des agrégats et la masse différencient les différentes qualités de noir de carbone.
Utilisations dans les industries du caoutchouc, du plastique, de l'impression et de la peinture comme agent de renforcement et pigment
Utilise des bandes de roulement de pneus, des couvre-courroies et d'autres produits en caoutchouc résistant à l'abrasion; matières plastiques en tant qu'agent de renforcement, opacifiant, conducteur électrique, absorbeur de lumière ultraviolette; colorant pour encres d'imprimerie; papier carbone; rubans de machine à écrire; pigment de peinture; agent de nucléation dans la modification du temps; expanseurs dans les plaques de batterie; absorbeur d'énergie solaire (voir note).
Définition Forme de carbone finement divisée, pratiquement entièrement fabriquée en brûlant des fractions d'huiles lourdes vaporisées dans un four avec 50% de l'air requis pour une combustion complète (oxydation partielle). Ce type est également appelé noir de four. Le noir de carbone peut également être fabriqué à partir de méthane ou de gaz naturel par craquage (noir thermique) ou par combustion directe (noir de canal), mais ces méthodes sont pratiquement obsolètes. Tous les types sont caractérisés par une granulométrie extrêmement fine, ce qui explique leur efficacité de renforcement et de pigmentation.
Définition Forme finement divisée de carbone produite par la combustion incomplète de combustibles hydrocarbonés tels que le gaz naturel ou le pétrole. Il est utilisé comme pigment noir dans les encres et comme charge pour le caoutchouc dans la fabrication de pneus.
Définition noir de carbone: Une poudre fine de carbone en brûlant des hydrocarbures dans un air insuffisant. Il est utilisé comme pigment et comme charge (par exemple pour le caoutchouc).

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

Rockport

Appellations commerciales
ACÉTYLÈNE NOIR
Addipast
Arosperse
Perles noires
Bleumina
caoutchouc de récupération de butyle
Carbocolor
Poudre de carbocolor
Carbofin

NOIR CARBONE
Noir de carbone BV et V
Noir de carbone Chezacarb AC - type A
Noir de carbone Chezacarb AC - type A +
Noir de carbone Chezacarb AC - type B
Noir de carbone N-326
CD
CI 77266
CI Pigment Noir 6
CI Pigment Noir 7
CK3
Conductex®
CARBONE CONTINENTAL
CONTINEX
Copeblack®
Corax
DENKA NOIR
DIABLACK
Noirs de carbone diamant
Durex
EB
Écorax
Farbruss
Farbruss, couleur noir
Farbruss; couleur noir
Flammruss
Flammruss, couleur noir
Flammruss; couleur noir
Flammruss; panthère
Flammruß
Furnex®
Noir de gaz
HIBlack
HiBlack
IRB # 8
Lampe noire
LIONITE EC200LCARBON ECPCARBON ECP600JDCARBON ECP200L
MAP01004
MITSUBISHI CARBON NOIR
Monarque
MPC Channel noir
N 772
N-110
N550
NEGROVEN
Neotex®
Nerox
Nipex
NuTone
Orient noir
P 803
P 805 S
Panthère
panthère
PM
Printex
PUREBLACK®
Purex
corbeau
Raven®
Royale Noir
caoutchouc poudresadza techniczna
Saze Chezacarb AC - type A
Saze Chezacarb AC - type A +
Saze Chezacarb AC - type B
SEAST
Noir spécial
Statex®
Thermax ®
Poudre Thermax ®
Thermax ® Poudre Ultra Pure
Thermax ® Inox
Poudre inoxydable Thermax ®
Thermax ® en poudre inoxydable ultra pure
Thermax ® Ultra Pure
caoutchouc récupéré de pneu
TOKABLACK
récupération des pneus de la bande de roulement
Ultra®
récupération de pneus entiers
XPB
XT


 

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