Was ist Ruß? In diesem Artikel erfahren Sie alles über Ruß

Wenn es darum geht Ruß, die meisten Leute denken vielleicht, es sei nur ein Pigment. Ruß ist ein wichtiger industrieller Rohstoff. Er ist im täglichen Leben weit verbreitet. Wie ist Ruß also eng mit unserem Leben verbunden? Welche Rolle spielt Ruß in der Industrie? Welche Rolle spielt Ruß und was ist seine Hauptverwendung?

Als nächstes geht der Herausgeber auf zehn wichtige Punkte zu Ruß ein:

• Was Ruß ist.
• Seine historische Entwicklung.
• Das Wachstum der Rußindustrie.
• Wie Ruß verwendet wird.
• Die verschiedenen Arten von Ruß.
• Sein Aufbau und seine Funktion.
• Der Produktionsprozess.
• Chancen und Herausforderungen in der Branche.
• Branchenentwicklung.
• Auswahl von Industrieruß und seine wichtigsten Anwendungsgebiete.

Sie erhalten damit einen Einblick in den wichtigen Industrierohstoff Ruß.

Was ist Ruß?

Ruß ist eine Art amorpher Kohlenstoff. Es ist ein leichtes, loses und sehr feines schwarzes Pulver. Man kann es sich ähnlich wie Topfasche vorstellen. Es entsteht durch unvollständiges Verbrennen oder Zersetzen kohlenstoffreicher Materialien. Dazu gehören Kohle, Erdgas, Schweröl und Heizöl. Dies geschieht, wenn nicht genügend Luft vorhanden ist.

Ruß besteht hauptsächlich aus Kohlenstoff. Es ist das am frühesten vom Menschen entwickelte, angewandte und derzeit produzierte Nanomaterial. Seine Grundstruktur Partikelgröße liegt zwischen 10 und 100 nm. Es verfügt über ausgezeichnete Funktionen zur Gummiverstärkung, Färbung, Leitfähigkeit oder antistatischen und ultravioletten Absorption. Es ist als eines der 25 chemischen Grundprodukte aufgeführt und Feinchemikalien Produkte im internationalen Chemiebereich. Die Rußindustrie spielt eine Schlüsselrolle in der Reifen- und Färbeindustrie. Sie verbessert auch die Qualität von Alltagsprodukten.

Historische Entwicklung von Industrieruß

Ruß ist eines der ersten wichtigen petrochemischen Produkte, die den Menschen heute bekannt sind. In der Antike wurde Ruß „tái“, „Rauchruß“ oder „Kiefernrauch“ genannt. Der Name „tái“ wurde bis zum Ende des 19. Jahrhunderts verwendet. Seit dem Aufkommen der Rußindustrie im Jahr 1872 wurde er allmählich durch den Begriff „Carbon Black“ ersetzt.

Ruß hat eine sehr lange Geschichte. Aufzeichnungen zufolge ist China eines der ersten Länder der Welt, das Ruß herstellt. In der Antike verbrannten die Menschen Öle von Tieren und Pflanzen sowie Kiefernzweige. Sie sammelten die schwarze Asche, die aus dem Rauch entstand. Aus dieser Asche wurden dann Tinte und schwarze Pigmente hergestellt. Die Inschriften auf Orakelknochen aus der Shang-Dynastie sind dreitausend Jahre alt. Sie verwendeten „Rauchruß“ als Tinte. Auch alte Bambusstreifen in meinem Land wurden mit Tinte beschrieben.

Spuren von Ruß in der chinesischen Geschichte

Während der Zeit der Drei Königreiche schrieb Cao Zhi, dass „Tinte aus dem Rauch grüner Kiefern entsteht“. In der Jin-Dynastie war die handwerkliche Herstellung von Kiefernrauch und Ruß ziemlich üblich geworden. In der Südlichen Tang-Dynastie begann man in meinem Land, Tungöl und andere tierische und pflanzliche Öle zu verwenden. Wenn nicht genug Luft vorhanden war, verbrannte das Öl nicht vollständig. Dies führte dazu, dass sich Ruß bildete und sich unter der Keramik-Rauchschale sammelte, wodurch hochwertiger Ruß entstand. In Zhao Yanweis „Yunlu Manchao“ aus der Song-Dynastie heißt es, dass Tintenarbeiter kürzlich einen Wassertrog verwendeten.

Sie hielten Wasser darin und stellten Becken und Schalen in die Mitte. Dann verbrannten sie Tungöl und bedeckten es mit einer Schale. Eine spezielle Person fegte das Streichholz, mischte es mit Kuhleim und knetete es. Die Methode ist sehr schnell und bequem und wird Ölrauch genannt.“ Hier geht es um den Prozess des Verbrennens von Tungöl zur Herstellung von Tinte. Es ist ersichtlich, dass es damals Handwerksbetriebe gab, die sich auf das Verbrennen von Rauch zur Herstellung von Tinte spezialisiert hatten. Zu dieser Zeit war die Produktivität gering. Dies bedeutete, dass die Tintenproduktion nicht effizient und daher sehr teuer war. Su Dongpo drückte dies in seinem Gedicht aus: „Ich pflücke leichte Kohle aus dem Fenster des Buches und fege den verbleibenden Duft des Zeltes des Buddha ein.“ „Tausend Nächte hart arbeitend, bekomme ich diese ein Zoll große Jade.“

Der Aufstieg der Rußindustrie

Im Jahr 1821 wurde in Nordamerika erstmals Erdgas als Rohstoff zur Herstellung von Ruß verwendet. Seitdem ist Ruß nicht mehr einfach „Ruß“.

Im Jahr 1872 wurde weltweit die Produktion von Ruß im industriellen Maßstab realisiert, und gleichzeitig tauchte der Begriff „Carbon Black“ auf. Öl- und Gasfelder wurden nacheinander erschlossen. Diese stetige Versorgung mit Rohstoffen veränderte die Rußproduktion. Sie entwickelte sich von der Handarbeit zur Großindustrie.

Im Jahr 1904 stellte der Brite Mote fest, dass Ruß als Gummiverstärkungsmittel besser geeignet war als Zinkoxid.

Im Jahr 1912 verwendete die US-amerikanische Goodyear Company erstmals Ruß als Verstärkungsmaterial für Reifen.

Anfang des 20. Jahrhunderts waren Reifen meist weiß oder rot. Sie hielten etwa 3.000 km. Dann änderte Ruß alles. Heute können Reifen über 60.000 km halten! Ruß macht Reifen stärker, was zu einem starken Anstieg seiner Massenproduktion beigetragen hat.

Der konkrete Ablauf lässt sich kurz wie folgt beschreiben:

1. In den Anfängen der Rußindustrie diente Erdgas als Rohstoff. Die primäre Produktionsmethode war das Kanalverfahren. Die Ausrüstung war groß und die Produktion gering.

2. Ofenruß in den 1940er Jahren, einschließlich Ölofenmethode und Gasofenmethode. Diese Produktionsmethode erfordert weniger Ausrüstung und steigert die Produktion. Die Qualität ist jedoch nicht so hoch wie bei Kanalruß.

3. In den 1950er Jahren begann mein Land in Fushun und Sichuan mit der Produktion von Kanalruß. In den 1960er Jahren begannen wir dann mit der Produktion von Ofenruß. 1985 importierte die Tianjin Carbon Black Factory die 15.000 Tonnen schwere Hartlinie von Continental Carbon Black aus den USA. Dies geschah in den 1980er und 1990er Jahren. Später übernahmen die Tianjin Carbon Black Factory, die Fushun Chemical Factory und das Carbon Black Research Institute die neue Produktionslinie und verbesserten sie.

Verwendung von Ruß

Anwendung in der Gummiindustrie

Mehr als 90 Mio. Tonnen des gesamten produzierten Rußes gehen an die Gummiindustrie. Ruß wird hauptsächlich in verschiedenen Reifentypen verwendet. Dazu gehören Auto-, Traktor-, Flugzeug- und Fahrradreifen. Ein gewöhnlicher Autoreifen benötigt etwa 10 Kilogramm Ruß. Der größte Teil des in Gummi verwendeten Rußes geht in die Reifenproduktion und macht über 75 Mio. Tonnen aus. Der Rest ist für andere Gummiartikel wie Bänder, Schläuche und Schuhe bestimmt. In der Gummiindustrie beträgt der Rußverbrauch etwa 40–50 Mio. Tonnen des gesamten Gummiverbrauchs.

Warum wird Ruß am häufigsten in Gummi verwendet?

Der Grund, warum Ruß in Gummi in so großen Mengen verwendet wird, ist seine ausgezeichnete sogenannte „Verstärkungseigenschaft“. Die „Verstärkungseigenschaft“ von Ruß wurde erstmals 1914 in Naturkautschuk entdeckt. Heute ist bestätigt, dass Ruß für die Verstärkung von synthetischem Kautschuk wichtiger ist. Der Hauptvorteil von Ruß in Reifen ist die bessere Verschleißfestigkeit der Lauffläche. Ein Reifen mit 30%-Ruß kann zwischen 48.000 und 64.000 Kilometer halten. Im Gegensatz dazu hält ein Reifen mit der gleichen Menge nicht verstärkender Füllstoffe nur 4.800 Kilometer. Verstärkter Ruß verbessert auch die physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Gummiprodukten. Dazu gehören Verbesserungen bei Zugfestigkeit und Reißfestigkeit.

Durch Zugabe von Ruß zu kristallinen Kautschuken wie Naturkautschuk oder Chloropren lässt sich die Zugfestigkeit von vulkanisiertem Kautschuk um das 1- bis 1,7-fache steigern. Bei nicht-kristallinen Kautschuken wie Styrol-Butadien oder Nitrilkautschuk kann die Festigkeit um das 4- bis 12-fache steigen.

Wählen Sie in der Gummiindustrie die Art und Menge des Rußes entsprechend dem Verwendungszweck des Produkts und den Bedingungen, denen es ausgesetzt sein wird. Bei Reifenlaufflächen hat die Verschleißfestigkeit oberste Priorität. Sie benötigen hochverstärkten Ruß. Zur Auswahl stehen superverschleißfester, mittel-superverschleißfester oder hochverschleißfester Ofenruß. Außerdem sollte für Laufflächen- und Karkassengummi Ruß verwendet werden, der einen geringen Hystereseverlust aufweist und wenig Wärme erzeugt.

Anwendung in der Tintenindustrie

Ruß ist der Hauptrohstoff für schwarze Druckfarbe. Die meisten modernen Tinten verwenden hochwertiges Pigmentruß. Druckfarben aus hochwertigem Ruß haben eine klare Handschrift und leuchtende Farben. Sie beeinflussen die Druckqualität von Zeitungen und Zeitschriften erheblich. Dies wiederum ist mit dem kulturellen Leben der Menschen verbunden. Es gibt viele Arten moderner Tinten mit einem breiten Anwendungsspektrum. Davon macht Ruß für Zeitungstinte etwa 701 TP3T des gesamten Rußes für Tinte aus. Zeitungstinte enthält 11-131 TP3T Ruß. Für jede Tonne gedruckter Zeitung werden etwa 16 Kilogramm Zeitungstinte verbraucht.

Die grundlegenden Eigenschaften von Ruß, wie etwa Partikelgröße und Oberfläche, haben großen Einfluss auf die Leistung und Verarbeitung der Tinte.

Die Tintenindustrie benötigt Ruß, um mehrere wichtige Anforderungen zu erfüllen:

• Schwärze
• Farbton
• Flüssigkeit
• Viskosität
• Trocknen
• Thixotropie

Aufgrund unterschiedlicher Verwendungszwecke stellen verschiedene Tinten unterschiedliche Anforderungen an Ruß.

Anwendung in der Lackindustrie

Beschichtung ist das, was wir normalerweise als Farbe bezeichnen. Ruß zeichnet sich durch seine Beständigkeit gegen Chemikalien, Licht und Hitze aus. Dies macht ihn besser als andere schwarze anorganische Pigmente und organische schwarze Farbstoffe. Ruß wird in Beschichtungen verwendet. Er hat eine geringe Reaktivität, eine hohe Schwärze, eine gute Wetterbeständigkeit und eine starke Färbekraft. Hochwertiger Pigmentruß eignet sich hervorragend für Kunstharzfarben. Er dient als Decklack für Autos. Sie können ihn auch als dekorative Farbe für Fahrräder, Nähmaschinen und Instrumente verwenden. Leitfähiger Ruß kann als Grundierung für wasserlösliche elektrophoretische Beschichtungen dienen.

Anwendung in der Kunststoffindustrie

Ruß wird hauptsächlich als Farbstoff in Kunststoffen verwendet. Kunststoffe mit Ruß widerstehen der Degeneration durch Hitze. Außerdem ändert sich ihre Größe weniger. Es kann auch die Steifigkeit, Härte, elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit verbessern. Noch wichtiger ist, dass es Strahlenschutz, UV-Schutz und antioxidative Wirkung hat. Die Menge an Ruß in Kunststoffen beträgt im Allgemeinen 1 bis 2,751 TP3T.

Andere Anwendungen

Ruß hat viele Verwendungszwecke. Neben den wichtigsten findet man ihn in Trockenbatterien und elektrischen Kohlenstoffprodukten. Er spielt auch eine Rolle in elektrischen und elektronischen Komponenten. Man findet ihn in Hartlegierungen, hochreinem Graphit sowie in Druck- und Färbemitteln. Darüber hinaus wird Ruß in der elektrostatischen Fotografie, in fotografischen Filmen und in Schießpulver verwendet. Er ist auch in Zement, Leder, Fett, Gussteilen, in der Landwirtschaft und mehr enthalten. In diesen Sektoren spielt Ruß, obwohl er nur in geringen Mengen verwendet wird, oft eine große Rolle.

Klassifizierung von Ruß

Klassifizierung nach Produktion

Hauptsächlich unterteilt in Lampenruß, Gasruß, Ofenruß und Kanalruß.

Klassifizierung nach Verwendung

Ruß wird häufig nach seiner Verwendung klassifiziert:

• Pigment Ruß
• Gummiruß
• Leitfähiger Ruß
• Spezialruß

Ruß als Pigment wird weltweit anhand seiner Färbefähigkeit klassifiziert. Es gibt drei Typen: Ruß mit hoher Pigmentierung, Ruß mit mittlerer Pigmentierung und Ruß mit niedriger Pigmentierung. Diese Klassifizierung erfolgt mit drei englischen Buchstaben. Die ersten beiden zeigen, wie gut Ruß färben kann. Der letzte Buchstabe gibt an, wie er hergestellt wurde.

Klassifizierung nach Funktion

Es wird hauptsächlich in verstärkenden Ruß, färbenden Ruß, leitfähigen Ruß usw. unterteilt.

Klassifizierung nach Modell

Es ist hauptsächlich in N220, N330, N550, N660, N990, N110, N115, N234, N326, N339, N375, N539, N550, N880 usw. unterteilt.

Internationale Benennungsnormen für Industrieruß:

Ruß für Gummi wurde früher nach Partikelgröße klassifiziert. Heute wird er nach der Stickstoffoberfläche klassifiziert. Auch die Vulkanisationsgeschwindigkeit und die Struktur des Rußpigments spielen bei der Benennung eine Rolle. Es gibt vier Systeme. Der erste Buchstabe im Englischen gibt die Vulkanisationsgeschwindigkeit der Gummimischung an. N steht für normale Geschwindigkeit, während S für langsame Geschwindigkeit steht. Die folgenden drei sind arabische Ziffern. Die erste Zahl gibt den Bereich der Stickstoffoberfläche von Ruß an. Sie reicht von Stufe 0 bis 9. Das Komitee D24.41 der American Society for Testing and Materials vergibt die zweite und dritte Zahl. Diese Zahlen zeigen die Strukturgrade von Ruß. Sie spiegeln seine ungefähren hohen und niedrigen Strukturen wider, basierend auf einem gewissen Grad an Auswahl. Relativ gesehen gilt: Je höher die Zahl, desto höher die Struktur.

Veranschaulichen:

Ruß N330 ist ein hochverschleißfester Ofenruß. N330 ist der am häufigsten verwendete hochverschleißfeste Ofenruß. Die Verschleißfestigkeit dieses Produkts ist etwas geringer als die des Rußes der superverschleißfesten Serie. Es ist jedoch besser als Kanalruß. Dieses Produkt wird für Reifenlaufflächen, Kordgummi, Seitenwände und verschiedene Gummiindustrieprodukte verwendet. Dieses Produkt ist ein Ruß, der Gummi stärkt. Es verbessert Zugfestigkeit, Reißfestigkeit, Verschleißfestigkeit und Elastizität. Der Rollverlust von Pkw-Reifen mit diesem Produkt ist größer als bei N351 in der N300-Serie. Er ist jedoch geringer als bei anderen Typen. Es hat hervorragende Dispersions- und Extrusionseigenschaften in Gummimischungen. Es funktioniert gut mit sowohl synthetischem als auch natürlichem Gummi.

Die Struktur und Funktion von Ruß

Die Struktur von Ruß wird durch den Grad ausgedrückt, in dem sich Rußpartikel zu Ketten oder Trauben aggregieren. Hochstrukturierter Ruß besteht aus Aggregaten. Diese Aggregate unterscheiden sich in Größe, Form und der Anzahl der enthaltenen Partikel. Der Ölabsorptionswert wird häufig verwendet, um die Struktur anzugeben. Ein höherer Ölabsorptionswert bedeutet, dass der Ruß eine größere Struktur hat. Diese Struktur bildet leicht einen räumlichen Netzwerkkanal und ist dadurch stabiler.

Rußbildung

Mit Ruß sind im Allgemeinen Kohlenstoffpartikel gemeint. Dies ist meist auf eine unvollständige Verbrennung organischer Stoffe zurückzuführen. Dabei wird aus Wasserstoff und Sauerstoff Wasser. Der Kohlenstoff verbrennt jedoch nicht vollständig. Stattdessen löst er sich von den Molekülen und bildet Ruß.

Verschiedene Formen

Ruß besteht aus Kohlenstoff, wird aber normalerweise als anorganisches Pigment eingestuft. Ruß ist ein schwarzes Pulver, das durch unvollständige Verbrennung oder thermisches Cracken von gasförmigen Kohlenwasserstoffen entsteht. Unterschiedliche Produktionsverfahren führen zu verschiedenen Produkten mit einzigartigen Eigenschaften, je nach den verwendeten Bedingungen.

Mikrostruktur von Ruß

Rußpartikel haben eine mikrokristalline Struktur. In Ruß ist die Anordnung der Kohlenstoffatome ähnlich der von Graphit und bildet sechseckige Ebenen. Normalerweise bilden 3 bis 5 solcher Ebenen einen Mikrokristall. Die Kohlenstoffatome in jeder Graphitschicht von Rußmikrokristallen sind ordentlich angeordnet. Die Anordnung zwischen den Schichten ist jedoch ungeordnet. Daher werden diese Mikrokristalle auch als Quasigraphitkristalle bezeichnet.

Rußpartikelgröße

Die Partikelgröße von Pigmentruß kann bis zu 5 nm betragen. Rußpartikel kommen normalerweise nicht allein vor. Stattdessen sind viele Partikel durch die Kohlenstoffkristallschicht miteinander verbunden. Dadurch entsteht eine kettenartige Form. Verschiedene Produktionsverfahren können Rußpartikel mit einem breiten Spektrum an Partikelgrößen erzeugen. Bei der Herstellung von Lampenruß entsteht ein grobes Produkt. Im Gegensatz dazu entstehen bei der Herstellung von Gasruß feinere Produkte.

Hinweis: Der Furnace-Ruß-Herstellungsprozess kann Ruß in nahezu allen Partikelgrößenbereichen produzieren. Die Partikelgrößen der gleichen Rußart variieren. Sie weisen eine Spanne in der Partikelgrößenverteilung auf. Im Allgemeinen hat die Art mit den feineren Partikeln eine engere Partikelgrößenverteilung.

Herstellungsprozess von Ruß

Das Herstellungsprinzip von Ruß bezieht sich im Allgemeinen auf Kohlenstoffelementpartikel. Durch unvollständige Verbrennung organischer Stoffe wird Wasserstoff und Sauerstoff in Wasser umgewandelt. Kohlenstoff verbrennt jedoch nicht vollständig und trennt sich von Molekülen, wodurch Ruß entsteht. Ruß ist ein schwarzes Pulver. Es entsteht, wenn Kohlenwasserstoffe unvollständig verbrennen oder thermisch gespalten werden.

Unterschiedliche Herstellungsverfahren führen zu unterschiedlichen Produkten mit einzigartigen Eigenschaften. Dies geschieht auf Grundlage der jeweils eingesetzten Prozessbedingungen.

Rohstoffe für die Rußproduktion

Die wichtigsten Rohstoffe zur Herstellung von Ruß sind:

• Kohlenteer
• Ethylen-Teer
• Anthracenöl
• Erdgas
• Gichtgas

Zu den weiteren verwendeten Materialien zählen Erdölprodukte, Asphaltkohlenteer und N-Öl. Sie alle haben einen sehr hohen Kohlenstoffgehalt.

Gängige Produktionsverfahren sind:

• Ofenmethode
• Sprühmethode
• Lampenrauchmethode
• Slot-Methode
• Rollenmethode
• Mischgasmethode
• Thermisches Crackverfahren
• Acetylen-Methode
• Plasmamethode

Zu den unvollständigen Verbrennungsmethoden zählen:

• Ofenmethode
• Sprühmethode
• Lampenrauchmethode
• Slot-Methode
• Rollenmethode
• Mischgasmethode

Zu den thermischen Crackverfahren zählen:

• Thermisches Crackverfahren
• Acetylen-Methode
• Plasmamethode

Herstellungsprozess von Lampenruß

Die älteste Methode zur Herstellung von Ruß ist die Rußmethode. Dabei wird der Rohstoff auf einer flachen Eisenplatte verbrannt, die bis zu 1,5 Meter breit sein kann. Die Abzugshaube fängt das Verbrennungsgas mit Ruß auf. Es fließt dann durch einen 1/4-Bogen und das Feuerrohr, um zur Ablagerungsvorrichtung zu gelangen. Um die Eigenschaften von Ruß zu kontrollieren, muss sichergestellt werden, dass der Rohstoff größtenteils unvollständig verbrannt wird. Dies sollte in der Nähe des Spalts zwischen der Brennplatte und der Abzugshaube geschehen.

Im nächsten Schritt erfolgt die Verbrennung durch thermisches Cracken. Dies geschieht, wenn nicht genügend Sauerstoff vorhanden ist. Dadurch bilden sich größere Rußpartikel. Aus diesen Gründen entsteht eine breite Partikelgrößenverteilung, die hauptsächlich durch grobe Partikel gekennzeichnet ist. Nur ein kleiner Teil der zwischen Brennplatte und Abzugshaube entstehenden Partikel kann mit dem Sauerstoff der Luft reagieren. Diese Ruße haben daher wenige Oberflächenoxide. Ihr pH-Wert ist neutral und sie enthalten sehr wenig flüchtige Stoffe.

Herstellungsprozess von Gasruß

Gasruß verdankt seinen Namen seiner Herstellungsweise. Zunächst werden Rohkohlenwasserstoffe erhitzt und verdampft. Anschließend befördert ein selbstentzündliches Gas den Dampf in den Brenner und liefert Energie. Ruß bildet sich in vielen fächerförmigen Flammen, die von diesen fledermausförmigen Brennern erzeugt werden.

Jede Flamme ist klein und brennt in der Luft. Die Art und Weise, wie Ruß entsteht, unterscheidet sich also von der Art und Weise, wie Lampenruß hergestellt wird. Lampenruß entsteht durch unvollständige Verbrennung. Die Rußpartikel sind sehr fein. Ihre durchschnittliche Größe reicht je nach Typ von 10 bis 30 nm. Bei Gasruß beträgt die durchschnittliche Partikelgröße 13 nm. Über der brennenden Flamme befindet sich eine langsam rotierende, mit Wasser gefüllte Trommel, auf der sich Ruß ablagert und dann durch Abschaben abgekratzt wird. Wenn er noch heiß ist, kommt der neue Ruß mit dem Sauerstoff der Luft in Berührung. Dies führt zu einer teilweisen Oxidation und erzeugt viele saure Gruppen. Der entsprechende pH-Wert von Gasruß liegt im sauren Bereich. Und es können etwa 6% flüchtige Stoffe gewonnen werden, was seinem Oberflächenoxidgehalt entspricht.

Herstellungsprozess von Kanalschwarz

Bei diesem Produktionsverfahren wird Erdgas als Rohstoff verwendet. Der Prozess der Kanalrußherstellung ähnelt dem Gasverbrennungsprozess des Gasrußherstellungsprozesses. Erdgas verbrennt mit fächerförmigen Flammen. Das Ergebnis sieht Gasruß sehr ähnlich. Der Unterschied besteht darin, dass als Ablagerungsrinne für Ruß eine flache, wassergekühlte U-förmige Rinne verwendet wird. Aus ökologischen und wirtschaftlichen Gründen wurde dieses Verfahren vor vielen Jahren eingestellt. Die Gasrußherstellung ist nicht umweltschädlich. Dieses gasbasierte Rußverfahren wird immer noch verwendet.

Ofenruß-Herstellungsprozess

Gasruß entsteht in der freien Luft. Im Gegensatz dazu wird Furnace-Ruß in einem geschlossenen Ofen mit begrenztem Sauerstoff hergestellt. Eine große Flamme ersetzt viele kleine. Dabei wird Öl als Brennstoff verwendet und brennbares Gas hinzugefügt, um den Ofen auf die richtige Temperatur zu erhitzen. Sie können das gewünschte Pigmentruß erhalten, indem Sie den Furnace-Ruß-Herstellungsprozess anpassen. Beispielsweise kann Ruß viele durchschnittliche Partikelgrößen haben. Sie können von 80 nm bis hinunter zu 15 nm reichen und sogar noch kleiner sein wie Gasrußpartikel. Bei gleicher Partikelgröße unterscheiden sich Gasruß und Furnace-Ruß jedoch immer noch, hauptsächlich aufgrund der unterschiedlichen Oberflächenchemie. Furnace-Ruß-Produkte sind rauer und haben eine durchschnittliche Partikelgröße von 40 nm.

Beim Furnace-Ruß-Herstellungsverfahren können Sie eine kleine Menge alkalischer Verbindungen oder anderer Additive hinzufügen. Dadurch ändern sich die Art und Aggregation der Aggregate. Als Ergebnis erhalten Sie entweder hochstrukturierten oder niedrigstrukturierten Ruß.

Da Ofenruß bei nahezu unteratmosphärischem Druck und Luftmangel hergestellt wird, fehlen den meisten von ihnen saure Oberflächenoxide, aber die oben erwähnte alkalisch reagierende Pyronstruktur ist vorhanden. Der alkalische pH-Wert von Ofenruß ist auf die Zugabe von Erdalkalien zum kalten Wasser zurückzuführen. Dies geschieht während des Sprühabschreckens bei der Rußherstellung. Es werden auch alkalische Salze zugesetzt, um die Struktur zu reduzieren. Darüber hinaus ist sein flüchtiger Gehalt gering, wenn der Ofenruß keiner Nachoxidationsbehandlung unterzogen wird.

So wählen Sie Ruß aus

Wählen Sie Ruß mit Bedacht aus. Überlegen Sie sich vor der Auswahl Ihre Ziele: Was möchten Sie mit Ruß erreichen? Färbung, Farbgebung, UV-Beständigkeit oder Leitfähigkeit. Der wichtigste Schritt besteht darin, mit professionellen Rußingenieuren zu sprechen. Arbeiten Sie zusammen, um das Materialsystem zu bewerten. Wählen Sie dann die beste Rußsorte. Wählen Sie zum Färben Ruß, der sehr schwarz ist und kleine Partikel aufweist. Stellen Sie außerdem sicher, dass er gut dispergiert ist. Wenn dies nicht der Fall ist, erfüllt er nicht die ursprünglichen Anforderungen. Wählen Sie zum Farbabstimmen Ruß mit geringer Schwärze. Er sollte eine große Partikelgröße aufweisen und leicht zu dispergieren sein. Verwenden Sie für UV-Beständigkeit in Kunststoffen und Gummi Ruß. Wählen Sie einen mit mittlerer Partikelgröße und einer etwas höheren Struktur. Er bietet guten UV-Schutz.

Grundlegende Eigenschaften von Ruß

Die Eigenschaften von Ruß bestimmen seine spezifischen Einsatzmöglichkeiten in verschiedenen Industriebereichen. Im Folgenden sind seine wichtigsten Leistungsparameter aufgeführt:

• ① Partikelgröße (Primärpartikelgröße)
  • Die Partikelgröße ist eine Schlüsseleigenschaft von Ruß. Sie wirkt sich direkt auf seine Leistung aus.
  • Kleinere Partikel bedeuten mehr Schwärze und eine größere Oberfläche. Dies kann jedoch die Dispergierbarkeit verschlechtern.
  • Je größer die Partikelgröße, desto geringer die Schwärze, aber desto leichter lässt es sich verteilen.
• ②Struktur (DBP-Absorptionswert) Die Struktur von Ruß hängt von der Aggregationsmethode zwischen den Partikeln ab. Höhere Strukturwerte bedeuten normalerweise komplexere Partikelformen:
  • Hochstrukturierter Ruß: verbessert die Dispergierbarkeit und Leitfähigkeit, kann aber die Schwärze verringern;
  • Niedrigstrukturierter Ruß: weist eine höhere Schwärze, aber eine schwächere Dispergierbarkeit auf.
• ③Oberfläche (Gesamtspezifische Oberfläche und externe spezifische Oberfläche) Die Oberfläche wird üblicherweise durch die spezifische Oberfläche durch Stickstoffadsorption (NSA) und die externe spezifische Oberfläche (STSA) charakterisiert:
  • NSA (Total Specific Surface Area): gibt die Gesamtoberfläche von Ruß wieder;
  • STSA (externe spezifische Oberfläche): misst nur die Oberfläche außerhalb des Partikels.
  • Mit zunehmender Porosität vergrößert sich die Lücke zwischen NSA und STSA. Dies erhöht auch den Trägerbedarf und die Viskosität.
• ④Oberflächenchemie Auf der Oberfläche von Ruß befinden sich verschiedene funktionelle Gruppen (wie Oxide und Sulfide), die Folgendes können:
  • Erhöhen Sie die Feuchtigkeitsaufnahmerate von Ruß;
  • Verbessern Sie die Kompatibilität von Ruß mit Harzen, Beschichtungen usw.

Empfohlene Rußzerkleinerungsgeräte

Zerkleinerungs- und Sortiergeräte sind bei der Herstellung von Ruß von entscheidender Bedeutung. Sie helfen dabei, ultrafeine, gleichmäßige und funktionale Rußpartikel zu erzeugen. Im Folgenden sind einige Arten empfohlener Geräte aufgeführt.

Mechanische Maschine zum ultrafeinen Mahlen und Klassieren (ACM-Serie)

Eigenschaften: EPIC Pulvermaschinen'S MJW Windsichtermühle Die Serie kann Ruß auf D100 < 45 μm mahlen. Der Siebrückstand von 325 Maschen beträgt < 0,0011 TP3T. Es unterstützt auch kundenspezifische Feinheit von 600 Maschen bis 2000 Maschen. Unterstützt den Aktivierungsmodifizierungsprozess, um die Affinität von Ruß und Polymer zu verbessern.

Anwendung: Durch die Tiefenverarbeitung von gecracktem Ruß können hochwertige Füllstoffe oder leitfähige Materialien hergestellt werden.

Luftstromklassierer (HTS-Serie)

Merkmale: EPIC Powder Machinery verwendet einen vollständig geschlossenen Unterdruckbetrieb. Diese Methode ermöglicht das Zerkleinern bei niedrigen Temperaturen, wodurch Materialverunreinigungen vermieden werden. Die Ausbeuterate erreicht bis zu 80% für Schwarzpulver. Mehrstufige Klassifizierer arbeiten in Reihe. Dieser Aufbau hilft dabei, eine fokussierte Partikelgrößenverteilung zu erzeugen. Er ist ideal für die Herstellung von hochreinem Ruß.

Anwendung: Druckertoner, Batterieelektrodenmaterialien und andere Bereiche mit strengen Feinheitsanforderungen.