Was ist Carbon Black?

Carbon Black ist eine schwarze Spezialchemikalie, die als Pulver oder Perlen erhältlich ist. Er wird in streng kontrollierten Prozessen hergestellt und enthält mehr als 95 % reinen Kohlenstoff. Weitere Bestandteile sind Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff.

Die schwarzen Partikel sind 10 nm bis ca. 500 nm groß und verschmelzen zu kettenartigen Aggregaten, die die Struktur der einzelnen Carbon-Black-Typen bestimmen.

Je nach Herstellungsverfahren unterscheiden sich die Carbon-Black-Typen in Größe, Oberflächenchemie, Porosität und vielen anderen Eigenschaften.

Während des Nachbehandlungsprozesses kann der Sauerstoffgehalt im Ruß je nach Kundenwunsch verändert werden.

Ruß wird in einer Vielzahl von Industrien eingesetzt. Indem er die physikalischen, elektrischen und optischen Eigenschaften verschiedener Materialien verbessert, verleiht er dem Endprodukt eine optimale Leistung.

Er kann entweder mit Additiven, Elastomeren oder Bindemitteln gemischt und dann der Kundenrezeptur zugefügt werden, oder er wird vorverarbeitet in Form einer sogenannten "Zubereitung" angeboten. Letztere ist eine Mischung aus Carbon Black und bestimmten Additiven und erspart dem Kunden viele Produktionsschritte.

Die Eigenschaften der meisten Carbon-Black-Typen werden durch branchenweite Normen bestimmt,

  • die vom Deutschen Institut für Normung (DIN),
  • der Internationalen Organisation für Normung (ISO)
  • und der American Society for Testing and Materials (ASTM)

entwickelt wurden, letztere speziell für die am häufigsten verwendeten Kautschuk-Ruße. Diese Normen dienen nicht nur als Maßstab für die Charakterisierung von Rußtypen, sondern auch als Qualitätssicherungsinstrument für den Produktionsprozess.

Wie sich verschiedene Carbon Blacks voneinander unterscheiden

Einige chemische und physikalische Eigenschaften werden verwendet, um die Unterschiede zwischen den verschiedenen Carbon Blacks zu bestimmen.

Die Form der Aggregate und deren Struktur beschreibt, wie die Kohlenstoffpartikel dauerhaft in einer zufälligen Verzweigungsstruktur oder Kette miteinander verschmolzen sind und beeinflusst die rheologische Verstärkung sowie die Lichtstreueigenschaften.

Die Partikelgröße ist ein Kriterium zur Unterscheidung von Rußen.

  • Kleine Partikel führen zu einer sehr hohen Farbstärke, einer hohen Farbtiefe, einem hervorragenden UV-Schutz und einer besseren Leitfähigkeit.
  • Große Partikel verbessern die Viskosität und die Dispersionseigenschaften in der Anwendung.

Ein weiterer Parameter ist die Struktur dieser Aggregate.

Die Primärpartikel können entweder lose miteinander verbunden sein oder zu einem sehr komplexen Konstrukt gestapelt werden.

  • Eine hohe Struktur, d. h. ein komplexes System, führt zu sehr ausgeprägten Festigkeitseigenschaften von Carbon Black,
  • während eine niedrige Struktur sehr gute Ergebnisse beim Glanz von Lacken und Farben erzielt.

Das dritte Hauptkriterium zur Unterscheidung der Rußtypen sind die chemischen Eigenschaften der Partikeloberfläche, die je nach Art der flüchtigen Bestandteile auf der Oberfläche entweder sauer oder basisch sein können.

Saure flüchtige Bestandteile verbessern die Dispergierbarkeit von Ruß. Dies ist auch der Grund, warum unsere Nachbehandlungsprozesse etabliert wurden, um die Leistung unserer Produkte weiter zu verbessern und sie an die Bedürfnisse unserer Kunden anzupassen.

  • Eine hohe Struktur, also ein komplexes System, führt zu sehr ausgeprägten Verstärkungseigenschaften von Carbon Black,
  • während eine niedrige Struktur sehr gute Ergebnisse beim Glanz von Lacken und Farben erzielt.

Wie alle anderen Aspekte hängen auch der Reinheitsgrad an der Oberfläche des Rußes und die Partikelverteilung vom Produktionsprozess ab. Unter Reinheit versteht man die Menge an anderen Stoffen, die neben reinem Kohlenstoff im Ruß vorhanden sind, wie Stickstoff, Wasserstoff und Sauerstoff.

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