Hình minh họa

Màu đen carbon cho sơn phủ và mực in

Khi muội than được sử dụng trong các ứng dụng sơn hoặc mực in, các đặc tính sau là quan trọng nhất:

- Sắc tố

- Màu sắc - độ bền màu và độ bóng

- Undertone

- Độ nhớt

- Sự bảo vệ

Cường độ màu

Độ đậm nhạt là tỷ lệ, được biểu thị bằng đơn vị màu, của độ phản xạ của hỗn hợp bột nhão chuẩn so với hỗn hợp mẫu, cả được chuẩn bị và thử nghiệm trong các điều kiện quy định.

Như được mô tả trong phương pháp thử ASTM D 3265-19b, bột nhão oxit đen-kẽm được chuẩn bị bằng cách sử dụng thiết bị nghiền tự động hoặc Speedmixer® (DAC 150 FVZ).

Để điều chế bột nhão cacbon-kẽm oxit, các nguyên liệu thô đã được xác định trước đang được sử dụng, chẳng hạn như:

- Màu tham chiếu ngành màu đen (ITRB2)

- Một oxit kẽm cụ thể (lô số 11)

- Greenflex ESO (dầu đậu nành epoxit hóa)

Jetness

Độ phản lực Độ phản lực (Mc) là màu đen phụ thuộc vào màu sắc. Nó được đo biểu thị là b * bằng máy đo màu (trong đó b * liên quan trực tiếp đến giá trị L) và không được nhầm lẫn với độ đen. Độ phản lực bị ảnh hưởng trực tiếp bởi kích thước hạt sơ cấp.

Kích thước hạt sơ cấp càng thấp thì phản lực càng cao.

Mặt khác, độ đen là một mức độ của độ đen, liên quan trực tiếp đến độ phản xạ. Trong trường hợp chất màu có độ phản lực cao, nó thậm chí có thể dưới 1%.

Nói chung, độ phản lực được xác định theo quy trình DIN 55979 - xác định giá trị màu đen của muội than, trong đó độ phản xạ dư được đo. Trong phương pháp này, độ đen được sử dụng như một dấu hiệu của phản lực.

Sự kết hợp giữa màu đen và màu đen sẽ cho bạn biết tông màu của da, trong đó:

Độ dẫn nhiệt

Có nhiều loại muội than trên thị trường có thể cung cấp các đặc tính chống tĩnh điện hoặc dẫn điện. Các đặc tính chính sẽ ảnh hưởng đến tính chất dẫn điện của muội than là:

- Diện tích bề mặt cụ thể

- Kết cấu

- Hóa học bề mặt

Hầu hết các muội than dẫn điện hiện có trên thị trường có diện tích bề mặt và cấu trúc cao hơn và có thể chứa một lượng đáng kể các vi hạt.

Độ dẫn điện được đo bằng điện trở suất bề mặt của màng dẫn điện được biểu thị bằng Ω / vuông hoặc điện trở suất thể tích Ω-cm.

Hiệu suất dẫn điện tốt hơn của muội than dẫn điện sẽ hỗ trợ việc bổ sung lượng muội than thích hợp để đạt được điện trở suất bề mặt tối thiểu cần thiết cho ứng dụng. 

Surface Resistivity

Trong lựa chọn cuối cùng, để chuẩn bị một lớp phủ dẫn điện hoặc tiêu tán, cần phải tìm ra sự cân bằng trong các đặc tính của muội than. Vì diện tích bề mặt cao sẽ cung cấp cho bạn một lớp phủ dẫn điện tốt hơn nhưng những màu đen này có số lượng hấp thụ dầu cao hơn, gây ra nhiều chất kết dính hoặc chất làm ướt được sử dụng để phân tán tối ưu và cần nhiều năng lượng hơn để phân tán màu đen carbon để đạt được. Kích thước hạt mong muốn. Bên cạnh đó, mức điện trở suất bề mặt cần thiết sau đó sẽ xác định lượng muội than cần thiết.

Sau khi đã tìm hiểu về quy trình sản xuất và tính chất của muội than, chúng ta hãy tìm hiểu các thông số cần xem xét khi lựa chọn muội than cho các lớp phủ và ứng dụng mực cụ thể.

Tìm đúng loại carbon black phù hợp cho từng ngành công nghiệp khác nhau

Đối với các ứng dụng lớp phủ, chúng ta cần xem xét các thông số sau:

- Cường độ pha màu

- Jetness

- Dễ sử dụng

- Thời gian phân tán

- Tải phân tán

- Độ nhớt

- Dạng vật lý: bột hoặc viên

- Giá bán

Yêu cầu cuối cùng của ứng dụng như:

- Tiếp xúc thức ăn gián tiếp

- Bảo vệ tia cực tím

- Độ dẫn nhiệt

Màu đen carbon trong cao su và lốp xe:

Phân loại chính thức của muội than được sử dụng trong cao su được mô tả trong ASTM D17651.

Số đầu tiên cho biết kích thước hạt, trong đó

Dòng N100 có kích thước hạt nhỏ nhất là 11-19 nm (trung bình)

Dòng N900 có kích thước hạt lớn nhất 201-500 nm (trung bình)

Chữ số thứ hai và thứ ba là những con số tùy ý nhưng có thể được sử dụng để mô tả chức năng hoặc cấu trúc của muội than.

Ở đây, N là viết tắt của cách chữa ‘bình thường’ của một hợp chất cao su.

Các loại muội carbon trong kênh (chủ yếu) đóng rắn chậm, và các loại muội than này được biểu thị bằng tiền tố S.

Trong lốp xe, chủ yếu là các loại từ N115 đến N375 đang được sử dụng, và tất cả đều có đóng góp cụ thể vào hiệu suất cuối cùng của lốp.

Đối với lớp lót bên trong lốp xe, các muội than có kích thước hạt lớn hơn từ N660 đến N990 đang được sử dụng.

Đối với cao su kỹ thuật, nói chung, các cỡ hạt lớn hơn được sử dụng bắt đầu từ N550 với việc bổ sung cụ thể N3030.

Carbon đen trong sản xuất nhựa

Trong chất dẻo, muội than cung cấp ba đặc tính chính:

- Màu sắc

- Bảo vệ tia cực tím

- Độ dẫn nhiệt

Các muội carbon được sử dụng để sản xuất các masterbatch tiếp tục được sử dụng trong quá trình chuẩn bị cuối cùng của chất dẻo. Trong quá trình sản xuất masterbatch, muội than phải có đặc tính pha màu tốt, tạo ra màu sắc mong muốn với việc sử dụng tối thiểu muội than với khả năng phân tán tốt, đảm bảo năng lượng thấp cần thiết để cung cấp cho muội than phân tán tốt.

Khi masterbatch được sử dụng trong ứng dụng cuối cùng, muội than phải dễ dàng lan ra khỏi polyme cơ bản để tạo ra kết quả đồng đều, khả năng pha loãng tốt.

Quy định Tiếp xúc Thực phẩm

Đối với một số ứng dụng nhất định, cần có muội than đặc biệt tuân thủ các quy định về tiếp xúc với thực phẩm do FDA (Cục Quản lý Thực phẩm & Dược phẩm Hoa Kỳ) đặt ra.

Các yêu cầu về độ tinh khiết hiện hành để tuân thủ các quy định của FDA Hoa Kỳ là:

- Tổng PAH không được vượt quá 0,5 ppm

- Benzo (a) pyrene không được vượt quá 5,0 ppb

Theo Thông báo tiếp xúc với thực phẩm (FCN) mới được Cabot đệ trình lên FDA (FCN 1789), muội than carbon đặc biệt tuân thủ FDA có thể được sử dụng làm chất tạo màu cho polyme không có giới hạn trên được chỉ định.

Quy định của Ủy ban EU số 10/2011 được áp dụng ở tất cả các nước thuộc Liên minh Châu Âu.

Các yêu cầu về độ tinh khiết và thông số kỹ thuật để tuân thủ là:

- Chiết xuất Toluen ≤ 0,1% 2

- Sự tuyệt chủng của xyclohexan ở 386 nm <0,02 đối với ô 1 cm hoặc <0,1 đối với ô 5 cm

- Benzo (a) pyrene ≤ 0,25 mg / kg (250 ppb)

- Các hạt sơ cấp có kích thước 10-300 nm, Tập hợp 100-1200 nm, Kết tụ 300nm +

- Trong mặt hàng tiếp xúc thực phẩm cuối cùng, tối đa 2,5% muội than tính theo trọng lượng được phép.

Lê Quỳnh (Dịch)