카본 블랙은 고무, 플라스틱, 잉크, 코팅 및 기타 분야에서 널리 사용되는 중요한 산업 소재입니다. 카본 블랙 브랜드의 명명 규칙과 특성은 성능과 응용 분야를 이해하는 데 중요합니다. 이 기사에서는 카본 블랙의 명명 규칙을 자세히 설명하고, 다양한 브랜드의 카본 블랙 특성을 분석하고, 다양한 응용 분야에서의 성능을 살펴봅니다.
나. 카본블랙의 정의와 기본 개념
카본블랙은 불완전 연소 또는 열분해 제어된 조건 하에서 탄화수소의. 주요 성분은 탄소로, 산소, 수소, 유황과 같은 소량의 불순물을 함유하고 있습니다. 카본 블랙은 표면적이 높고 전도성이 좋기 때문에 중요한 필러 및 안료 재료입니다.
카본 블랙의 주요 적용 분야는 고무 보강재, 플라스틱 착색제, 전도성 재료, 정전 방지제 및 안료를 포함합니다. 입자 크기, 구조, 표면적, 전도도 및 표면 화학적 특성과 같은 카본 블랙의 특성은 다양한 응용 분야에서의 효과에 직접적인 영향을 미칩니다.
2.2. 카본블랙의 명명 규칙
카본 블랙의 명명은 일반적으로 생산 공정, 입자 크기, 구조 및 표면적을 기반으로 합니다. 이러한 명명 규칙은 특정 유형의 카본 블랙의 주요 물리적 및 화학적 특성을 빠르게 이해하는 데 도움이 됩니다.
1. 카본블랙의 생산공정
카본 블랙의 생산 공정은 주로 퍼니스 블랙, 채널 블랙, 열분해 카본 블랙, 아세틸렌 블랙으로 나뉩니다. 다양한 생산 방법은 카본 블랙의 입자 크기, 구조 및 표면적에 영향을 미칩니다.
용광로 검정: 이것은 가장 널리 사용되는 생산 공정이며 전 세계 카본 블랙 생산의 대부분을 차지합니다. 퍼니스 블랙은 고온 퍼니스에서 액체 또는 기체 탄화수소를 연소시켜 만듭니다. 입자 크기를 제어할 수 있고 다양한 제품 유형이 특징입니다. 퍼니스 블랙의 이름은 일반적으로 "N"으로 시작하고 그 뒤에 N220, N330 등과 같이 세 자리 숫자가 붙습니다.
채널 블랙: 이 공정은 주로 기체 탄화수소를 통해 버너 표면에 카본 블랙을 생성합니다. 채널 블랙은 매우 작은 입자 크기와 높은 구조적 특성을 가지고 있습니다. 주로 고급 잉크 및 코팅에 사용됩니다. 이름은 일반적으로 "C"로 시작합니다.
열분해 카본블랙: 이것은 산소가 없는 조건에서 알칸의 열분해 반응에 의해 생성됩니다. 이 방법으로 생산된 카본 블랙은 입자 크기가 더 크고 구조가 낮아 전도성 고무 및 플라스틱의 필러에 적합합니다.
아세틸렌 블랙: 이것은 고온에서 아세틸렌 가스를 분해하여 생성됩니다. 매우 높은 순도, 전도성 및 작은 입자 크기를 가지고 있으며, 종종 배터리 및 전극과 같은 고전도성 재료에 사용됩니다.
2. 카본블랙의 입자크기 및 구조
카본 블랙의 입자 크기와 구조는 물리적 특성을 결정하는 중요한 매개변수입니다. 입자 크기는 일반적으로 나노미터로 표현되는 반면, 구조는 카본 블랙 입자의 응집 정도를 나타내며, 일반적으로 DBP(디부틸 프탈레이트) 흡수 값으로 특징지어집니다. 값이 높을수록 구조가 더 복잡합니다.
입자 크기: 카본블랙의 입자 크기가 작을수록 비표면적이 커지고 보강 효과가 좋아지지만 가공의 어려움이 증가할 수도 있습니다. 예를 들어, N110의 입자 크기는 20나노미터 미만인 반면 N330의 입자 크기는 30~60나노미터 사이입니다.
구조: 카본 블랙의 구조는 강도 및 내마모성과 같은 재료의 물리적 및 기계적 특성에 직접 영향을 미칩니다. 고구조 카본 블랙(예: N220)은 일반적으로 상당한 보강 효과가 있지만 가공 중 혼합 장비에 대한 더 높은 사양이 필요합니다.
3. 카본블랙의 표면적
카본블랙의 비표면적은 단위 질량당 카본블랙의 총 표면적을 말하며, 일반적으로 BET법으로 측정하고 m²/g 단위로 표현합니다. 표면적의 크기는 카본블랙의 보강 성능과 착색력에 직접적인 영향을 미칩니다. 일반적으로 카본블랙의 비표면적이 클수록 입자 크기가 작아져 보강 효과가 더 좋고 착색력이 더 강해집니다.
3장. 카본블랙의 주요 등급 및 특성
위에서 언급한 명명 규칙에 따르면, 카본 블랙의 다양한 등급은 구조, 입자 크기, 표면적 등에서 상당한 차이를 보입니다. 다음은 일부 주요 카본 블랙 등급의 특성에 대한 자세한 분석입니다.
1. N100 시리즈 카본블랙
N100 시리즈에는 N110, N115, N121 등이 포함됩니다. 이 유형의 카본 블랙은 매우 높은 표면적과 구조를 가지고 있으며, 일반적으로 20나노미터 미만의 매우 미세한 입자 크기를 가지고 있습니다. 이러한 특성으로 인해 N100 시리즈는 특히 높은 내마모성과 내인열성이 필요한 응용 분야에서 고무를 강화하는 데 특히 효과적입니다.
N110: N110은 이 시리즈의 대표적인 등급으로, 입자 크기가 가장 작고 보강 성능이 가장 높습니다. 주로 고성능 타이어, 산업용 고무 제품 등의 트레드 고무에 사용되어 재료의 인열 저항성과 내마모성을 크게 향상시킵니다. 그러나 높은 구조로 인해 가공 중에 특정 분산 어려움이 있을 수 있으며 혼합 장비에 대한 요구 사항이 비교적 높습니다.
2. N200 시리즈 카본 블랙
N200 시리즈 카본블랙에는 N220, N231, N234 등이 있습니다. 이 등급은 N100 시리즈보다 입자 크기가 약간 크지만 여전히 높은 구조를 유지하므로 높은 보강성과 쉬운 가공이 필요한 응용 분야에 적합합니다.
N220: N220은 N200 시리즈에서 더 일반적인 등급으로, 더 나은 전반적인 성능 균형을 제공합니다. 구조와 보강 효과는 N300 시리즈보다 우수하며, 일반적으로 타이어 트레드, 산업용 고무 제품, 컨베이어 벨트 및 높은 내마모성이 필요한 기타 응용 분야에 사용됩니다. N220은 또한 우수한 내마모성을 유지하면서 비교적 좋은 가공 성능을 가지고 있습니다.
N234: N234는 N220보다 표면적이 더 넓어 강화 효과가 더 강하지만 가공 성능이 상대적으로 낮습니다. 레이싱 타이어와 같이 매우 높은 내마모성이 요구되는 응용 분야에 적합합니다.
3. N300 시리즈 카본 블랙
N300 시리즈 카본 블랙에는 N330, N339, N351 등이 있으며, 가장 널리 사용되는 카본 블랙 시리즈 중 하나입니다. 이 등급은 중간 표면적과 구조를 가지고 있어 가공 성능과 보강 효과가 좋으며, 일반 타이어와 다양한 산업용 고무 제품에 일반적으로 사용됩니다.
N330: N330은 가장 전형적인 일반 카본 블랙으로, 적당한 입자 크기와 구조를 특징으로 하며, 대부분의 고무 제품에 적합합니다. 타이어 트레드, 사이드월, 호스, 씰 등을 포함하여 적용 범위가 넓습니다.
N339: N339는 구조와 표면적이 더 높아 N330에 비해 보강 능력이 더 강하지만 가공 난이도가 그만큼 높아집니다. 엔지니어링 타이어, 중장비 타이어 등 성능 요구 사항이 더 높은 고무 제품에 적합합니다.
4. N500 시리즈 카본 블랙
N500 시리즈 카본 블랙에는 표면적과 구조가 낮은 N550 및 N560과 같은 등급이 포함됩니다. 이들은 우수한 가공 성능과 특정 강화 효과를 제공하여 강도가 향상되어야 하지만 높은 내마모성이 필요하지 않은 제품에 적합합니다.
N550: N550은 이 시리즈의 대표적인 등급으로, 우수한 가공 성능과 탄성 회복 능력으로 유명합니다. 타이어 사이드월, 호스, 케이블 덮개와 같은 고무 제품에 널리 사용됩니다. 낮은 표면적과 구조는 응용 분야에서 낮은 히스테리시스 손실과 뛰어난 노화 저항성에 기여합니다.
5. N600 시리즈 카본 블랙
N660 및 N683과 같은 등급을 포함한 N600 시리즈 카본 블랙은 큰 입자 크기와 낮은 구조가 특징입니다. 이 유형의 카본 블랙은 일반적으로 내부 튜브 및 충격 흡수 고무와 같이 우수한 가공 성능이 필요한 응용 분야에서 사용됩니다.
N660: N660은 N600 시리즈의 대표적인 등급으로, 우수한 가공 성능과 탄성 회복 능력을 제공합니다. 타이어 내부 라이너 및 자동차 내장재와 같이 낮은 히스테리시스 손실이 필요한 고무 제품에 적합합니다.
6. N700 시리즈 카본 블랙
N772 및 N774와 같은 등급을 포함한 N700 시리즈 카본 블랙은 가장 낮은 구조와 표면적을 가지고 있습니다. 내마모성 요구 사항은 낮지만 탄성과 피로 저항성이 좋은 응용 분야에 적합합니다.
N772: N772는 낮은 비표면적과 구조를 특징으로 하며, 주로 타이어 내부 라이너 및 자동차 내부와 같이 낮은 내마모성과 높은 탄성이 필요한 응용 분야에 사용됩니다. 낮은 표면적과 구조는 우수한 피로 저항성에 기여합니다.
7. N990 카본 블랙
N990 카본 블랙은 일반적으로 250-350나노미터 사이의 더 큰 입자 크기를 가지고 있습니다. 이는 대부분의 퍼니스 카본 블랙에 비해 더 낮은 비표면적(약 9-11m²/g)을 초래합니다. 이는 더 낮은 보강 효과로 이어집니다. N990 카본 블랙은 매우 낮은 구조를 가지고 있어 고무에 강력한 충진 용량을 제공하지만 보강 효과는 제한적입니다. 따라서 높은 탄성과 낮은 히스테리시스 손실이 필요한 응용 분야에 더 적합합니다.
N990 카본 블랙은 독특한 구조로 인해 고무에서 우수한 내열성과 노화 방지성을 제공합니다. 낮은 구조는 고온에서 고무 제품의 변형을 방지하고 우수한 오존 저항성을 제공합니다.
고구조 카본 블랙과 달리 N990 카본 블랙은 전도도가 매우 낮습니다. 절연 특성이 필요한 응용 분야에서 매우 효과적입니다. 또한 전기 절연이 필요한 특정 케이블, 씰 및 기타 고무 제품에도 이상적인 선택입니다.
8. 피그먼트 블랙
Pigment Black은 특히 채색에 사용되는 카본 블랙의 한 종류입니다. 매우 높은 착색력과 광 안정성을 가지고 있으며, 입자 크기는 보통 10나노미터 미만입니다. Pigment Black은 잉크, 코팅, 플라스틱과 같이 진한 검은색 채색이 필요한 제품에 널리 사용됩니다.
특징: Pigment Black의 주요 특징은 매우 미세한 입자 크기와 높은 순도를 포함합니다. 이를 통해 고강도의 검은색 착색 효과와 우수한 광 안정성 및 내후성을 제공할 수 있습니다. 다양한 적용 요구 사항에 따라 Pigment Black은 표면적과 구조를 조정할 수도 있습니다. 이 사례 다양한 착색 강도와 분산 성능을 구현합니다.
애플리케이션: Pigment Black은 인쇄 잉크, 플라스틱 제품, 코팅, 건축 자재 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다. 강력한 착색력으로 인해 소량의 Pigment Black으로 효과적인 착색 효과를 얻을 수 있습니다. 이로 인해 마스터배치 및 잉크 제조에서 흔히 사용됩니다.
중요한 산업 소재로서, 카본 블랙의 명명 규칙과 브랜드 특성은 이해와 응용을 위한 필수적인 참고 자료를 제공합니다. 다양한 카본 블랙 브랜드의 입자 크기, 구조, 표면적 및 기타 특성의 차이는 성능을 결정합니다. 예를 들어, 고무, 플라스틱, 코팅, 전도성 재료 및 기타 분야에서 카본 블랙을 적절히 선택하고 사용함으로써 재료의 특성을 최적화하여 특정 응용 분야 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 이러한 특성은 현대 산업 생산에서 없어서는 안 될 역할을 하며 고성능 재료를 설계하는 데 중요한 기반이 됩니다.
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