Technischer Kohlenstoff (GOST 7885-86) - Ansichtindustrielle Kohlenstoffprodukte, die hauptsächlich bei der Herstellung von Gummi als Füllstoff verwendet werden und dessen nützliche Gebrauchseigenschaften verbessern. Im Gegensatz zu Koks und Pech besteht es aus fast einem Kohlenstoff, ähnlich wie Ruß.
Etwa 70% des hergestellten Rußes werden verwendetfür die Herstellung von Reifen, 20% - für die Herstellung von Gummiprodukten. Technischer Kohlenstoff findet auch Anwendung in der Farben- und Lackindustrie und in der Herstellung von Druckfarben, wo er als Schwarzpigment wirkt.
Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die ProduktionKunststoff und Kabelmäntel. Hier wird das Produkt als Füllstoff zugegeben und verleiht den Produkten besondere Eigenschaften. In kleinen Mengen wird Ruß auch in anderen Industrien verwendet.
Technischer Kohlenstoff ist das Produkt des Prozesses,einschließlich der neuesten Technologien und Kontrollmethoden. Aufgrund seiner Reinheit und seiner streng definierten physikalischen und chemischen Eigenschaften hat es nichts mit Ruß zu tun, der als kontaminiertes Nebenprodukt bei der Verbrennung von Kohle und Heizöl oder beim Betrieb von ungeregelten Verbrennungsmotoren entsteht. Gemäß der allgemein anerkannten internationalen Klassifikation wird Carbon Black als Carbon Black (schwarzer Kohlenstoff in Englisch), Russ in English - Russ bezeichnet. Das heißt, diese Konzepte sind derzeit in keiner Weise gemischt.
Der Effekt der Verstärkung aufgrund der Füllung von KautschukenRuß hat für die Entwicklung der Kautschukindustrie nicht weniger Bedeutung als die Entdeckung des Phänomens der Vulkanisierung von Gummigrau. Bei den Kautschukmischungen rangiert der Kohlenstoff aus einer großen Anzahl von Inhaltsstoffen nach Gewicht an zweiter Stelle nach dem Kautschuk. Der Einfluss von qualitativen Indikatoren für Ruß auf die Eigenschaften von Gummiprodukten ist viel größer als die Qualität des Hauptbestandteils - Gummi.
Verbessern Sie die physikalischen Eigenschaften des Materials durchDie Einführung des Füllstoffes wird als Verstärkung (Verstärkung) bezeichnet, und solche Füllstoffe werden Verstärker (Ruß, Fällungskieselsäure) genannt. Unter allen Verstärkern hat Kohlenstoff eine einzigartige technische Eigenschaft. Es bindet schon vor der Vulkanisation an Gummi und kann mit Lösungsmitteln nicht vollständig in Ruß und Kautschuk getrennt werden.
Festigkeit der Kautschuke auf der Basis der wichtigsten Elastomere:
Elastomer | Zugfestigkeit, MPa | |
Ungefülltes Vulkanisat | Vulkanisat mit Rußgehalt | |
Butadien-Kautschuk | 3,5 | 24,6 |
Butadien-Nitrilkautschuk | 4,9 | 28,1 |
Ethylen-Propylen-Kautschuk | 3,5 | 21,1 |
Polyacrylat-Kautschuk | 2,1 | 17,6 |
Polybutadien-Kautschuk | 5,6 | 21,1 |
Die Tabelle zeigt die Eigenschaften von Vulkanisaten,aus verschiedenen Gummiarten ohne Füllung erhalten und mit Ruß gefüllt. Aus diesen Daten kann es stark auf die Stärke Kautschukkomponente Zug beeinflusst gesehen, wie der Kohlenstoffgehalt werden. Durch die Art und Weise, andere partikuläre Pulver in Kautschukmischungen verwendet, um die gewünschte Farbe oder eine Mischung Verbilligung zu verleihen, - Kreide, Kaolin, Talk, Eisenoxid und andere haben keine Verstärkungseigenschaften.
Reine Naturkohlenstoffe sind Diamanten und Graphit. Sie haben eine kristalline Struktur, die sich signifikant voneinander unterscheidet. Das Röntgenbeugungsverfahren stellt eine Ähnlichkeit in der Struktur von natürlichem Graphit und dem künstlichen Rußmaterial her. Kohlenstoffatome in Graphit bilden große Schichten von kondensierten aromatischen ringförmigen Systemen mit einem Atomabstand von 0,142 nm. Diese Graphitschichten von kondensierten aromatischen Systemen werden üblicherweise als Basisebenen bezeichnet. Der Abstand zwischen den Ebenen ist streng festgelegt und beträgt 0,335 nm. Alle Schichten sind parallel zueinander. Die Graphitdichte beträgt 2,26 g / cm3.
Im Gegensatz zu Graphit, das eine dreidimensionale hatder technische Kohlenstoff ist nur durch zweidimensionale Ordnung charakterisiert. Es besteht aus gut entwickelten Graphitebenen, die ungefähr parallel zueinander angeordnet sind, aber gegenüber benachbarten Schichten versetzt sind, dh Ebenen sind willkürlich in Bezug auf die Normale ausgerichtet.
Bildlich wird die Graphitstruktur mit sauber verglichengefaltetes Kartenspiel und die Struktur von Carbon Black mit einem Kartenspiel, in dem die Karten verschoben werden. Darin ist der Netzebenenabstand größer als der von Graphit und beträgt 0,350-0,365 nm. Daher ist die Dichte von Ruß geringer als die von Graphit und liegt im Bereich von 1,76 bis 1,9 g / cm²3abhängig von der Marke (meistens 1,8 g / cm3).
Pigment- (Beiz-) Sorten von technischem Kohlenstoff werden bei der Herstellung von Druckfarben, Beschichtungen, Kunststoffen, Fasern, Papier und Baumaterialien verwendet. Sie sind eingeteilt in:
Der dritte Buchstabe bezeichnet die Methode des Erhaltens - Ofen (F) oder Kanal (C). Bezeichnungsbeispiel: HCF ist eine hochfar- bige Ofenkohle (Hiqh Colour Furnace).
Die Farbe des Produkts hängt von der Größe seiner Partikel ab. Abhängig von ihrer Größe ist der technische Kohlenstoff in Gruppen unterteilt:
Durchschnittliche Teilchengröße, nm | Marke des Ofens schwarzer Kohlenstoff |
10-15 | HCF |
16-24 | MCF |
25-35 | RCF |
> 36 | LCF |
Technischer Kohlenstoff für Gummi in Bezug auf den Grad der Verstärkungswirkung gliedert sich in:
Die vollständige Klassifizierung von Ruß ist in der Norm angegebenASTM D1765-03, angenommen von allen Herstellern der Welt des Produkts und seiner Verbraucher. Die Klassifizierung erfolgt dabei insbesondere über den Bereich der spezifischen Oberfläche der Partikel:
Gruppennummer | Durchschnittliche spezifische Oberfläche für die Adsorption von Stickstoff, m2/ g |
0 | > 150 |
1 | 121-150 |
2 | 100-120 |
3 | 70-99 |
4 | 50-69 |
5 | 40-49 |
6 | 33-39 |
7 | 21-32 |
8 | 11-20 |
9 | 0-10 |
Es gibt drei Technologien zur Herstellung von Industrieruß, bei dem ein Zyklus unvollständiger Verbrennung von Kohlenwasserstoffen verwendet wird:
Es gibt auch eine thermische Methode, bei der die Zersetzung von Acetylen oder Erdgas bei hohen Temperaturen stattfindet.
Zahlreiche Marken, die durch verschiedene Technologien erhalten werden, haben eine Vielzahl von Eigenschaften.
Theoretisch ist es möglich, technische zu erhaltenKohlenstoff nach allen oben genannten Methoden, jedoch werden mehr als 96% des hergestellten Produkts durch die Ofenmethode aus flüssigen Rohmaterialien hergestellt. Das Verfahren ermöglicht es, eine Vielzahl von Rußmarken mit bestimmten Eigenschaften zu erhalten. Zum Beispiel produziert diese Technologie in der Omsk-Anlage für Ruß mehr als 20 Sorten Ruß.
Die allgemeine Technologie ist wie folgt. Der mit hochfeuerfesten Materialien ausgekleidete Reaktor wird mit auf 800 ° C erhitztes Erdgas und Luft gespeist. Durch das Verbrennen von Erdgas entstehen Produkte der vollständigen Verbrennung mit einer Temperatur von 1820-1900 ° C, die eine gewisse Menge an freiem Sauerstoff enthalten. In den Hochtemperaturverbrennungsprodukten wird eine flüssige Kohlenwasserstoffbeschickung eingespritzt, sorgfältig gemischt und auf 200-300 ° C erhitzt. Die Pyrolyse der Rohmaterialien erfolgt bei einer streng kontrollierten Temperatur, die, abhängig von der Marke des produzierten Rußes, unterschiedliche Werte von 1400 bis 1750 ° C hat.
In einer bestimmten Entfernung vom EinspeisepunktDie thermooxidative Reaktion wird durch die Injektion von Wasser beendet. Gebildet durch die Pyrolyse des Ruß und die Reaktionsgase geben Sie den Lufterhitzer, in der sie geben einen Teil seiner Wärme an die Luft in dem Verfahren verwendet wird, sinkt die Temperatur des Gemisches aus uglerodogazovoy 950-1000 ° C auf 500-600 ° C
Nach Abkühlung auf 260-280 ° C bedingtvon zusätzlicher Wassereinspritzung wird eine Mischung aus technischem Kohlenstoff und Gasen zu dem Beutelfilter geschickt, wo der technische Kohlenstoff von den Gasen getrennt wird und in den Filtertrichter eintritt. Der abgeschiedene technische Kohlenstoff aus dem Filterbunker wird über eine Gasleitung durch ein Gebläse (Turbogebläse) zur Granuliereinheit geleitet.
Die Weltproduktion von Carbon Black übersteigt 10 Millionen Tonnen. Ein derart großer Bedarf an einem Produkt beruht vor allem auf seinen einzigartigen Verstärkungseigenschaften. Lokomotiven der Industrie sind:
Die größten russischen Kohlenstoffproduzenten:
