Carbon Black

Oftmals umgangssprachlich als Ruß bezeichnet, hat Carbon Black – also Industrieruß, wenig gemein mit dem bekannten, unerwünschten Nebenprodukt, das bei allen unvollständigen Verbrennungsvorgängen entsteht. Ruß, den man von rauchenden Schornsteinen oder aus den Auspuffanlagen älterer Automobile kennt, unterscheidet sich signifikant von den unter strengen Qualitätsauflagen hergestellten Industrierußen.

Carbon Blacks werden, angepasst an die Anforderungen der Endverbraucher, durch verschiedene Herstellverfahren produziert. Durch den Einsatz definierter Rohstoffe, der gezielten Steuerung und Überwachung der Produktionsprozesse lassen sich reproduzierbare Qualitäten herstellen, die durch ihre Spezifikationen genau definiert sind.

Durch die vielfältigen Anforderungen der Endanwendungen, ist ein breites Spektrum an Carbon Black Spezifikationen entstanden, welche die gewünschten Eigenschaften sicherstellen.

Durch unsere langjährige Marktkenntnis und die enge Zusammenarbeit mit verschiedenen Herstellern ist es uns möglich Ihnen geeignete Typen aller Herstellungsverfahren in unterschiedlichen Präparationsformen anzubieten.

Furnace Verfahren

Carbon Black – Furnace Verfahren

Beim Furnaceverfahren lässt sich die Entstehung der Carbon Black Partikel auf vielfältige Weise beeinflussen.

Es ist möglich, die Partikelgröße sowie die entstehende Partikelstruktur zu steuern.

Im Furnaceverfahren werden sowohl Gummi- als auch Pigmentrußtypen hergestellt. Daneben können Leitfähigkeitsruße mit besonders hoher Struktur erzeugt werden.

Gasrußverfahren

Carbon Black – Gasruß Verfahren

Beim Gasrußverfahren wird das Rohöl verdampft und zusammen mit einem Trägergas zu den Brennern geführt.

Die dadurch entstehenden Carbon Blacks können nicht gezielt in ihrer Struktur beeinflusst werden.

Im Gasrußverfahren werden heute überwiegend sehr feinteilige Pigmentruße hergestellt, die sich besonders durch ihren hohen Anteil sauerstoffhaltiger Oberflächengruppen auszeichnen.

Flammrußverfahren

Carbon Black – Flammruss Verfahren

Das älteste Verfahren zur Herstellung von Carbon Black bietet kaum Möglichkeiten, Einfluss auf die entstehenden Partikel zu nehmen.

Der Rohstoff wird in einer Pfanne verbrannt und der entstehende Flammruß abgeschieden.

Flammruß unterscheidet sich von anderen Carbon Black Typen durch sein breites Partikelgrößenspektrum. Dieses Verteilungsspektrum ist das Resultat aus den unterschiedlichen Verbrennungszonen innerhalb des Prozesses.

Thermalruß Verfahren

Carbon Black – Thermalruss Verfahren

Durch die diskontinuierliche thermische Spaltung von Erdgas, entsteht der Thermalruß.

Die Bildung von Thermalruß geht relativ langsam vonstatten. Dabei entstehen sehr grobteilige Ruße, die kaum Struktur aufweisen.

Thermalruße unterscheiden sich in ihrer Teilchengröße und im Strukturaufbau. Sie zeichnen sich weiterhin durch ihre besondere Reinheit aus.

Produkteigenschaften und Lieferformen von Carbon Black

Carbon Black

Primärteilchengröße

Carbon Black – Thermalruss Verfahren

Primärteile bilden ein festverbundenes Aggregat aus, welches auch durch Dispergierung nicht zerteilt werden kann. Die Primärteilchengröße lässt keine direkte Aussage über die Aggregatgröße zu.

Struktur

Carbon Black – Thermalruss Verfahren

Die Struktur beschreibt die Verzweigung, die sich durch die Verbindung der Primärteilchen ergibt. Diese Struktur ist stabil und verändert sich beim Verarbeiten des Pigmentes nicht.

Durch das Zusammenspiel von Primärteilchengröße und Struktur ergibt sich die Oberfläche.

Oberfläche (äußere)

Carbon Black – Oberfläche (äussere)

Aus der Primärteilchengröße, der Struktur und der Porosität ergibt sich die Oberfläche von Carbon Black. Mit speziellen Methoden lässt sich die äußere Oberfläche der Ruße bestimmen, dabei können Struktur und Porosität je nach Anforderung ausgeblendet werden. Aus verschiedenen Methoden (STSA, IOD, CTAB) resultieren Werte, die jeweils Aufschluss über die Eigenschaften und die Verarbeitung in den jeweiligen Anwendungssystemen geben.

Oberfläche (Gesamt)

Carbon Black – Oberfläche (Gesamt)

Die Oberfläche von Carbon Black wird mittels BET-Bestimmung ermittelt. Hierbei werden auch die inneren Strukturen sowie die Porosität der Partikel erfasst. Die Oberfläche lässt Rückschlüsse auf den Bindemittelbdarf der Teilchen zu. Weiterhin können in Korrelation mit den vorgenannten Bestimmungen für die äußere Oberfläche weitere Rückschlüsse auf die Beschaffenheit gezogen werden.

Präparationsformen

Carbon Black – Pulver

Pulver

Carbon Black in Pulverform weist eine extreme Staubexposition auf und ist aus diesem Grund schwer zu handhaben. Trotz seiner Agglomerationsneigung lässt sich Pulverruß sehr einfach dispergieren.

Nicht alle Typen können als Pulvervariante geliefert werden.

Carbon Black – Geperlt

Geperlte Qualität

Carbon Black wird in einem nachgeschalteten Produktionsschritt in einem Drehrohr-Granulator geperlt. Dabei dient Wasser oder Öl, meist in Kombination mit einem Additiv, als Bindemittel.

Geperlte Ware ist staubärmer als Pulver. Durch den Feinanteil, der bis zu 15% ausmachen kann, ist es aber weder fließfähig noch staubfrei.

Carbon Black – Sprühtrocken

Sprühgetrocknetes Granulat

Bei der Herstellung von Sprühgranulaten wird Carbon Black zu einer wässrigen Dispersion verarbeitet, die Partikel werden vollständig aufgeschlossen und mittels Additiven stabilisiert.

Durch anschließende Sprühgranulation entsteht ein staubfreies, rieselfähiges Granulat (GrapaCarb), welches durch die Verwendung verschiedenster Additive an vielfältige Anforderungen angepasst werden kann. Durch diese Anpassungen kann eine einfache Dispergierung im Anwendungsmedium gewährleistet werden

Carbon Black – Flüssig

Flüssigpräparationen

Wasserbasierende Präparationen (Euronyl® CB) werden durch Vermahlung in Perlmühlen unter Verwendung verschiedenster Dispergier- und Netzmittel hergestellt.

Sie sind abgestimmt auf verschiedenste Anwendungsgebiete und garantieren durch perfekte Dispergierung ein Höchstmaß an Effizienz.

Anwendungsgebiete

In Klebstoffen werden Carbon Black Pigmente verwendet, um die Klebmassen tiefschwarz einzufärben, leitfähig auszustatten und die Materialien alterungsbeständig gegenüber UV-Licht zu machen. Besonders im Bereich der Hightech-Klebstoffe und im Automobilbereich sind die Anforderungen an die Klebstoffe und die Carbon Blacks besonders hoch.

Im Bereich Farben und Lacke werden verschiedene Anforderungen an die Carbon Black Pigmente gestellt. Für Abtön- und Grundierlacke werden oft Flammruß Typen eingesetzt. Im Bereich der höherwertigen Coatings kommen Furnace- und Gasruße zum Einsatz.

Durch unsere große Produktauswahl finden wir für Sie für alle Anforderungen die passenden Carbon Black Typen.

Im Bereich der Druckfarben spielen die Carbon Black Pigmente eine große Rolle. Durch die Vielzahl an Rußtypen, die sich in Struktur, Partikelgröße und Öberflächenchemie unterscheiden, finden sich für jede Formulierung und alle Druckarten optimierte Carbon Black Pigmente.

Kunststoffe lassen sich durch Carbon Black Pigmente in den gewünschten Grau- und Schwarztönen einfärben. Daneben kann durch den Einsatz von Carbon Black Pigmenten die photooxidative Zersetzung der Kunststoffe durch UV-Licht minimiert werden. Eine Antistatik- oder Leitfähigkeitsausstattung der Kunststoffe kann mittels hochstrukturiertem Furnace Carbon Black oder speziellen Hochleitfähigkeitsrußen erzielt werden. Besondere Anforderungen, die an Kunststoffe mit Lebensmittelkontakt gestellt werden, können mit speziellen Carbon Black Pigmenten erfüllt werden. Diese zeichnen sich durch besonders geringe PAK (pah) Werte und geringe Fremdstoffbelastung aus.

Vielfältige Verwendung finden Carbon Black Pigmente in Metallurgischen Anwendungen:

In Refraktärmaterialien wird die Porendichte herabgesetzt. Zusätzlich haben Carbon Blacks eine reduzierende Wirkung gegenüber Schlacke, wodurch die Lebensdauer der Materialien verbessert wird.

Für spezielle Legierungen werden Carbon Blacks als Gießpulver und Abdeckmassen verwendet, wodurch Schmierwirkung, thermische Isolation und die kontrollierte Freisetzung von Schlackebildnern gesteuert werden können.

Für diese besonderen Anwendungen spielt die Struktur sowie die Partikelgröße eine große Rolle. In speziellen Fällen ist es vorteilhaft, Carbon Blacks mit oxidischen Oberflächen, also Gasruße oder nachoxidierte Furnaceruße, einzusetzen.

Zur Einfärbung von Papier empfiehlt sich die Verwendung von vordispergiertem Carbon Black in Flüssigpräparationen (Euronyl® CB). Zur nuancierten Masseinfärbung im Pulp oder für die Strichfärbung bieten wir entsprechende Präparationen auf Basis von Furnace Pigment Black oder Gas Blacks mit besonders niedriger Partikelgröße für besondere Farbtiefe an. Zur Leitfähigkeitsaustattung bieten wir eine Reihe spezieller Carbon Blacks und Präparationen an, die auf diese Anforderung abgestimmt sind.

Flüssigpräparationen können anionisch oder kationisch stabilisiert geliefert werden.

Zur Einfärbung von Technischen Textilien, besonders für Vliese, eigenen sich unsere speziell abgestimmten Flüssigpräparationen (Euronyl® CB). Diese bieten, je nach Anforderung, gezielt verbesserte UV- oder IR-Absorption, Leitfähigkeit oder nur eine besonders hohe Farbtiefe. Durch eine Vielzahl zur Verfügung stehender Additivsysteme kann die Verträglichkeit mit den eingesetzten Bindern angepasst werden, um systembedingte Agglomerationen und Unverträglichkeiten zu vermeiden.

Carbon Black

Abb. Beispiel Euronyl CB