El negro de humo superconductor, también conocido como tóner, se utiliza comúnmente como pigmento y relleno en la industria. Proporciona un color negro brillante a pinturas, barnices, tintas, plásticos, etc. Además, es resistente a los rayos UV, ácidos y álcalis.
En aplicaciones de producción, el negro de humo en polvo se distribuye uniformemente en diversos medios, lo que permite evaluar mejor su rendimiento. El grupo de pigmentos se descompone al dispersarse, aumentando su superficie y su capacidad de absorción de aceite. Sin embargo, si la superficie del negro de humo aumenta más rápido que su humectación, la viscosidad se incrementará rápidamente. Esta viscosidad se mantendrá relativamente estable hasta que todas las superficies de pigmento estén completamente humedecidas.
Solucione este problema común. Utilice más dispersantes con mejor humectación. Aumente la dosis. Primero, disperse a baja velocidad para controlar la fuerza de cizallamiento y ralentizar la aglomeración del negro de humo.
La dispersión de polvo de negro de humo superconductor se ha humedecido, triturado y estabilizado. Los dispersantes desempeñan un papel fundamental en este proceso. Sin un dispersante, la dispersión es más dura y menos eficiente. La pasta puede volverse floculante y precipitar, además de inestable. En consecuencia, el uso de pinturas y tintas puede causar diversos problemas, como partículas, brillos, colores flotantes, etc.
El negro de humo en polvo tiene partículas pequeñas y una masa molecular baja. Por ello, algunos fabricantes lo transforman en escamas o perlas para reducir la contaminación atmosférica generada por las fábricas. Sin embargo, esto dificulta la aplicación del tóner.
Durante el proceso de fabricación, la presión comprime el polvo de negro de humo redondo. Este proceso continúa hasta que las partículas conservan su forma sin necesidad de añadir otros materiales. El polvo de negro de humo de baja pigmentación y aspecto granulado presenta numerosos agregados de aproximadamente 250 nm de diámetro. En cambio, los agregados de negro de humo de pigmentación media son mucho más pequeños, de unos 50 nm.
El polvo de negro de humo superconductor tarda un tiempo determinado en humedecerse. Si se pule la superficie demasiado rápido, la nueva interfaz de negro de humo se humedecerá demasiado tarde. Esto provocará que el negro de humo se aglomere y se espese. Por lo tanto, elegir un buen agente humectante permite controlar la velocidad de pulido y, de esta forma, se reduce el espesamiento.
La elección de agentes humectantes y dispersantes es crucial. El proceso y el equipo de dispersión también son fundamentales. La negrura del negro de humo se debe al tamaño de sus partículas. Las partículas más pequeñas tienen una mayor superficie y, por lo tanto, son más negras. Esto se debe a que las partículas primarias se han fusionado en agregados primarios. Sin embargo, su cantidad sigue siendo importante. Cuando las partículas son finas, los agregados tienen una mayor superficie, el color se ve más oscuro y el efecto de protección UV es mejor.
El negro de humo de partículas finas absorbe más luz que el de partículas gruesas, por lo que tiene mayor poder colorante. Sin embargo, al reducirse el tamaño de las partículas, el tono se torna marrón. Esto se debe a que absorbe más luz azul.
Las partículas primarias pequeñas hacen que el negro de humo tenga una mayor superficie. Sin embargo, dificultan su dispersión. El tratamiento suele ajustar la humedad y la dispersión.
El tamaño de las partículas de negro de humo, su superficie específica y su rendimiento son fundamentales. Una superficie específica pequeña implica un alto rendimiento. Una superficie específica grande implica un bajo rendimiento. Las partículas pequeñas son oscuras. Las grandes son claras. Tienen mayor viscosidad. Tienen menor conductividad y absorción de rayos UV. Se dispersan mal, pero se mojan fácilmente. Pueden ser lentas o rápidas. Las rápidas tienen un bajo rendimiento.
En segundo lugar, las partículas estructurales de negro de humo existen como partículas primarias. También forman aglomerados sinterizados durante la producción. Dichos agregados están unidos químicamente por partículas primarias.
En el proceso de aglomeración, el negro de humo presenta numerosos agregados primarios en forma de cadena. Se denomina negro de humo de alta estructura. El negro de humo tiene una estructura baja cuando sus agregados primarios están formados por partículas con menos ramificaciones. Se denomina negro de humo de baja estructura. La estructura del negro de humo se refiere a la forma de sus agregados. Generalmente, cuanto más compacta es la cadena, mayor es la estructura. Cuanto menor es la estructura, menor es la estructura del negro de humo.
Cada vez es más difícil de dispersar. Tiene mayor conductividad y menor humectabilidad. Su velocidad varía. Presenta mayor viscosidad y menor color. Tiene menor negrura, capacidad de relleno y brillo. Su poder colorante está aumentando.
En tercer lugar, la química superficial varía. Los métodos de producción del negro de humo generan diferentes compuestos químicos superficiales. La superficie del negro de humo presenta distintos grupos funcionales que contienen oxígeno (como carboxilo, lactona, fenol, carbonilo, etc.). El negro de humo con alto contenido de grupos oxigenados suele tener un alto contenido de volátiles. Además, presenta un buen color y actividad. La muestra de negro de humo se calienta a 825 ± 25 °C, y los volátiles del negro de humo se expresan como pérdida de peso. Cuantos más grupos funcionales contenga el negro de humo, mayor será su contenido de volátiles.
En cuarto lugar, el negro de humo tiene una alta densidad e higroscopicidad debido a su gran superficie.
La cantidad de humedad que absorbe el negro de humo depende principalmente de su superficie. Se pueden tomar medidas para reducir la higroscopicidad del producto, sobre todo durante el embalaje, el almacenamiento y el transporte.
La alta humedad (higroscopicidad) puede causar problemas durante el procesamiento. Por lo tanto, algunos tipos de negro de humo requieren un embalaje especial.
La cantidad de negro de humo en el plástico depende del tipo de dispersión y de las propiedades de la resina. Sin embargo, la capacidad de procesarlo también es fundamental.
Actualmente, la mayoría de los equipos de dispersión pueden aplicar fuerzas de cizallamiento, lo cual es suficiente para dispersar las partículas de manera uniforme. Debemos decidir cómo utilizar el negro de humo en los plásticos. Esta elección influye en la selección del colorante, la protección UV o la conductividad.