NEROFUMO

NEROFUMO (XXIV, p. 602; App. II, 11, p. 400)

Si hanno in commercio molti tipi di nerofumo che variano sia per composizione chimica sia per dimensioni delle particelle, caratteristiche che sono funzione della composizione del materiale di partenza e delle condizioni di preparazione.

Proprietà e metodi di analisi del nerofumo. - Determinanti, rispetto al comportamento del n. nelle varie applicazioni, sono: dimensioni delle particelle, area superficiale, contenuto in idrogeno e in ossigeno, tendenza ad agglomerarsi. Le particelle hanno diametri che possono variare da 50 a 3000 Å circa, e la loro area superficiale può andare da un massimo di 400-950 m²/g ad un minimo di 10-15 m²/g.

Il n. è composto principalmente di carbonio, ma contiene anche piccole quantità di idrogeno e ossigeno. L'ossigeno deriva dal comburente che rimane, in piccola parte, chemiadsorbito sulla superficie delle particelle; esso è responsabile del pH del n. che, nella gomma, influenza sensibilmente la velocità di vulcanizzazione. La tendenza delle particelle ad agglomerarsi determina la struttura fisica del n. e la sua densità apparente, che ha grande importanza ai fini pratici dell'utilizzazione. Per determinare il diametro delle particelle si può usare il microscopio elettronico, oppure si può misurare l'assorbimento di luce da parte del n.: minore è il diametro delle particelle, maggiore è l'assorbimento. Tali misure, fatte col "nigrometro", hanno una buona precisione. L'area superficiale delle particelle può essere determinata con l'assorbimento isotermo, a bassa temperatura, di azoto. A questo metodo si preferisce, nella pratica, quello basato sulla misura dello iodio assorbito, perché più semplice, anche se meno preciso. Molte altre analisi possono essere fatte sul n., come ad esempio la determinazione del pH ed il contenuto di sostanze volatili, proprietà che sono intimamente legate alla quantità di ossigeno chemiadsorbito.

Classificazione. - Una classificazione dei varî tipi di n. in commercio, è assai difficile. In genere viene fatta tenendo conto del metodo di preparazione e dell'impiego. Nella pratica si è ormai accettato di contraddistinguere i varî tipi di n. con sigle derivanti dalla nomenclatura anglosassone. Tra i n. del tipo channel cioè ottenuti da gas naturale bruciato a mezzo di piccoli becchi e depositato su lamiere raffreddate, si possono ricordare:

Tra i n. del tipo furnace combustion, cioè ottenuti per combustione incompleta in forno del gas naturale o degli idrocarburi liquidi, e successiva separazione del n. dai prodotti di combustione, si possono ricordare:

Tra i n. del tipo furnace thermal, di gran lunga meno importanti, si possono ricordare:

Applicazioni. - La maggior parte del n. prodotto è usata nell'industria della gomma; il diametro delle particelle varia tra i 200 ed i 700 Å. Qualità e quantità variano secondo le caratteristiche desiderate nel prodotto finito. In genere la quantità oscilla intorno alle 50 parti in peso per 100 parti di gomma. Nei prodotti vulcanizzati il n. migliora le proprietà fisiche. I n. channel (HPC, MPC ed EPC) hanno un effetto rinforzante generale; quelli furnace combustion, secondo le dimensioni delle particelle e la materia prima da cui vengono preparati, migliorano preferenzialmente determinate proprietà. L'HMF agisce principalmente sul modulo elastico; l'HAF, ISAF e SAF migliorano la resistenza all'abrasione; l'FEF viene usato quando si vuol ottenere, prima della vulcanizzazione, una buona estrusione. I n. thermal con particelle molto grandi, migliorano poco le proprietà dei vulcanizzati, ed in genere vengono usati come riempienti inerti.

Nell'industria degli inchiostri da stampa sono usati i n. channel con diametro delle particelle tra i 250 e i 300 Å. L'effetto che il n. ha sulla viscosità dell'inchiostro sembra associato all'ossigeno chemiadsorbito sulla superficie: se per calcinazione si allontana la materia volatile dal n., l'inchiostro diviene pastoso. Anche nell'industria delle vernici si usano i n. channel, ma con particelle che variano nel diametro da 50 a 300 Å. In tutti questi casi si usa n. a bassa densità apparente per ottenere una dispersione migliore. Assorbono quantità minori di n. le industrie della crema per scarpe, della carta nera e carta carbone. Nelle materie plastiche si incorpora talora, come colorante, circa un 5% di nerofumo.

Bibl.: M. L. Studebaker, The chemistry of carbon black and reinforcement, in Rubber chemistry and technology, XXX (1957); H. I. Stern, Rubber: natural and synthetic, Londra 1954; G. S. Whitby, Synthetic rubber, New York 1954; W. R. Smith, Carbon black, Boston, Mass., 1957.