Carbonio nero nella gomma: proprietà, applicazioni e gradi principali (N110, N220, N330, N550, N660)
Il nero di carbonio è una polvere nera fine composta principalmente da carbonio elementare sotto forma di particelle finemente suddivise. Prodotto attraverso la combustione incompleta o la decomposizione termica di idrocarburi in condizioni controllate, il nero di carbonio è ampiamente utilizzato come riempitivo di rinforzo nei prodotti in gomma, in particolare nella produzione di pneumatici. Le prestazioni dei prodotti in gomma sono notevolmente influenzate.
Nero di carbonio Il nero di carbonio è una polvere nera fine composta principalmente da carbonio elementare sotto forma di particelle finemente suddivise. Prodotto attraverso la combustione incompleta o la decomposizione termica di idrocarburi in condizioni controllate, il nero di carbonio è ampiamente utilizzato come riempitivo di rinforzo nei prodotti in gomma, in particolare nella produzione di pneumatici. Le prestazioni dei prodotti in gomma dipendono fortemente dalla qualità e dalle caratteristiche del nero di carbonio utilizzato.
Questo articolo presenta le proprietà principali dei vari gradi di carbon black e si concentra sui tipi più comunemente utilizzati nelle applicazioni della gomma: N110, N220, N330, N550 e N660.
1. Proprietà principali del nero di carbonio
I gradi di carbon black si distinguono principalmente per proprietà quali area superficiale, struttura, assorbimento di olio e prestazioni nelle mescole di gomma. Questi parametri influenzano la lavorazione, il rinforzo, l'elasticità, la conduttività e la resistenza all'usura. Di seguito è riportata una tabella comparativa riassuntiva dei gradi di carbon black comunemente utilizzati nella gomma.
Indice di proprietà del grado di nero di carbonio
Questi valori riflettono le caratteristiche superficiali e il potenziale di rinforzo di ciascun grado. Aree superficiali più elevate (come nel caso di N110) solitamente comportano un rinforzo più resistente, ma anche maggiori difficoltà di lavorazione.
2. Applicazione e prestazioni dei principali carboni neri di qualità in gomma
Per orientare la formulazione dei composti e la progettazione del prodotto, è fondamentale comprendere le prestazioni e l'applicazione di ogni grado di nerofumo.
Confronto dettagliato dei principali gradi di gomma nera di carbonio
| Grado | Applicazione | Uso ed effetto |
|---|---|---|
| N110 | Utilizzato principalmente per pneumatici fuoristrada, battistrada per pneumatici pesanti, cuscinetti in gomma per ponti, nastri trasportatori e altri prodotti in gomma che richiedono un'eccellente resistenza all'usura. | L'N110 è uno dei tipi di granulometria più fini tra i carbon black in gomma, offrendo un elevato rinforzo e una buona resistenza all'usura. Tuttavia, presenta scarse prestazioni di lavorazione (elevato consumo energetico di miscelazione, difficile dispersione, scarsa calandratura ed estrusione), il che ne limita le applicazioni. Viene spesso utilizzato in combinazione con N220 e N330. |
| N220 | Utilizzato nei battistrada degli pneumatici per autovetture e veicoli pesanti, nonché in prodotti in gomma ad alta resistenza e alta resistenza all'usura come robusti nastri trasportatori e parti in gomma industriali. | Adatto a vari tipi di gomma. Rispetto a N330, le mescole di gomma con N220 presentano una migliore resistenza all'usura (10%–20%), una maggiore resistenza alla trazione e allo strappo, con una certa conduttività. Tuttavia, presentano una maggiore resistenza al calore e una maggiore durezza. |
| N330 | Applicato ai battistrada degli pneumatici per autovetture e camion, alle coperture dei nastri trasportatori, ai tubi flessibili e ad altri prodotti industriali in gomma che richiedono un'elevata resistenza all'abrasione. | Offre rinforzo, resistenza all'usura e resistenza alla propagazione delle crepe simili a quelle dell'N220. Offre inoltre buone prestazioni di estrusione, particolarmente adatte alle miscele SBR/BR. Tuttavia, le mescole del battistrada con N330 presentano una resistenza al rotolamento relativamente più elevata tra quelle della serie N300, fattore da tenere in considerazione in fase di formulazione. |
| N550 | Utilizzato nelle tele delle carcasse degli pneumatici, nei fianchi, nelle camere d'aria e nei materiali compositi per estrusione e calandratura. | Adatto per gomme naturali e diverse gomme sintetiche. Si disperde facilmente e offre buona rigidità, elevata velocità di estrusione, ridotto rigonfiamento dello stampo e superficie liscia. I vulcanizzati presentano buone proprietà di resistenza alle alte temperature e conduttività termica. Anche il rinforzo, l'elasticità e la resilienza sono buoni. Quando utilizzato nelle camere d'aria in gomma butilica, viene spesso combinato con N660. |
| N660 | Utilizzato nelle tele delle carcasse degli pneumatici, nelle camere d'aria, negli pneumatici delle biciclette, nei tubi flessibili, nelle cinghie, nei cavi, nelle calzature, nei prodotti calandrati, nei prodotti stampati, ecc. | Adatto a tutti i tipi di gomma. Rispetto al nero di forno semi-rinforzante, l'N660 presenta una struttura più elevata e particelle più fini. Si disperde facilmente e fornisce vulcanizzati con maggiore resistenza alla trazione, resistenza allo strappo e modulo elastico, mantenendo al contempo bassa deformazione, basso accumulo di calore e buona elasticità e resistenza alla flessione. Tuttavia, il suo allungamento è relativamente basso. |
3. Selezione del giusto nero di carbonio per applicazioni in gomma
La scelta del carbon black giusto dipende dall'equilibrio desiderato tra rinforzo, lavorabilità, resistenza al rotolamento e costo. Ad esempio:
- N110 è ideale per massimo rinforzo ma è più difficile da elaborare.
- N220 offerte elevata resistenza all'usura e robustezza con migliore lavorabilità.
- N330 saldi prestazioni e costi per pneumatici multiuso.
- N550 E N660 sono migliori per flessibilità, estrusione e composti per pareti laterali.
Conclusione
Il nero di carbonio svolge un ruolo fondamentale nelle prestazioni dei prodotti in gomma. Ogni grado presenta caratteristiche meccaniche e di lavorazione specifiche che influenzano le proprietà finali del composto. Comprendere Indice di proprietà del grado di nero di carbonio accanto al prestazioni dell'applicazione di ogni grado consente ai formulatori e ai produttori di ottimizzare le mescole di gomma in base alle loro esigenze specifiche.
