noir de carbone

Le noir de carbone est une suspension colloïdale de particules de carbone amorphe, généralement de 10 à 500 nanomètres de diamètre, produite par la combustion partielle de matières premières pétrolières ou de gaz naturel dans des fours contrôlés. Le processus génère de la suie qui est capturée, traitée et classée selon la taille des particules et la chimie de surface. Contrairement au charbon de bois ou au charbon actif, le noir de carbone est un produit manufacturé aux propriétés étroitement spécifiées, produit à des échelles de millions de tonnes annuellement.

La principale méthode de production est le procédé au four, où la matière première liquide est injectée dans une chambre de combustion chaude à des températures d'environ 1300 à 1600 degrés Celsius. La trempe à l'eau arrête la réaction et dépose les particules de carbone sur les surfaces des collecteurs. Les voies alternatives incluent le procédé thermique (utilisant du gaz naturel à des températures plus élevées) et le procédé au canal (maintenant largement obsolète). Chaque voie produit des morphologies de particules et des caractéristiques de surface distinctes, influençant les performances en aval.

Renforcement du caoutchouc et protection UV

L'utilisation dominante du noir de carbone est comme charge de renforcement dans la fabrication de pneus et d'autres produits en élastomère. Un pneu de voiture typique contient 25 à 30 pour cent de noir de carbone en poids. Il augmente la résistance à la traction, la résistance à l'abrasion et la résistance à la déchirure tout en réduisant la résistance au roulement et l'accumulation de chaleur. Le mécanisme repose sur la formation de réseaux de charges au sein de la matrice de caoutchouc et l'interaction entre les surfaces des particules de carbone et les chaînes de caoutchouc. La surface spécifique et la structure (taille des agrégats et porosité) déterminent l'efficacité du renforcement; les grades à surface spécifique plus élevée produisent un renforcement plus fort mais augmentent également la viscosité pendant le mélange.

La propriété d'absorption des UV découle de la couleur noire du matériau et de sa capacité à absorber la lumière sur le spectre visible et proche infrarouge. Dans les composés de caoutchouc, le noir de carbone agit comme une barrière protectrice contre l'ozone et la dégradation ultraviolette, prolongeant la durée de vie dans les applications extérieures telles que les courroies, les tuyaux et les membranes de toiture. Cette double fonction de renforçateur et d'additif protecteur le rend économiquement attractif.

Le noir de carbone fonctionne également comme pigment dans les encres d'impression, les revêtements et les plastiques, où il confère opacité et couleur. La taille et la structure des particules affectent le pouvoir colorant et le comportement de dispersion. Des grades spécialisés sont conçus pour des applications spécifiques : noirs à structure élevée pour le caoutchouc haute performance, structure moyenne pour usage général, et structure basse pour les applications de pigmentation et de revêtement.