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NEGRO-DE-FUMO

 

O negro-de-fumo é praticamente o elemento carbono impuro (diamante e grafite são outras formas próximas do carbono puro) na forma de partículas quase esféricas que são produzidas pela combustão incompleta ou decomposição térmica de hidrocarbonetos líquidos ou gasosos. Possui cor preta e geralmente é fornecido em um pó muito fino. É usado em plásticos e borrachas, além de tintas para impressora e outros produtos.

É um dos 50 produtos químicos mais fabricados no mundo, sendo que 90% de todo  negro-de-fumo é usado em aplicações com borracha, 9% como pigmento e os 1% restantes como ingrediente para centenas de aplicações diversas.

Produção do negro-de-fumo

Existem outros processos, porém o mais comum é aquele que consiste em um silo de aço mantendo a matéria-prima, revestido com proteção a combustão e tijolos refratários. O ar aprisionado entre o silo e o revestimento, bem como o

vácuo presente no sistema, ajudam a regular o suprimento de ar e também permitem ao fabricante a regular as propriedades finais do negro-de-fumo. O calor mantido pelo revestimento causa a vaporização da matéria-prima e sua combustão parcial, sendo essa maior parte a de negro-de-fumo.

A fim de separar os sólidos, os gases do processo são passados através de um filtro após o resfriamento, retendo o pó de negro-de-fumo.

Esquema de Produção do Negro-de-fumo

Propriedades

Esse pigmento tem uma série de vantagens sobre outros pigmentos ou corantes pretos orgânicos ou inorgânicos: 

- Estabilidade de cor

- Resistência a solventes

- Resistência a ácidos e álcalis

- Estabilidade térmica

Apesar de não ser um padrão internacional, o sistema de classificação abaixo serve como referência para muitos fabricantes. O sistema contém quatro grupos:

HCHigh Color (Cor Alta)

MC – Medium Color (Cor Média)

RCRegular Color (Cor Normal)

LCLow Color (Cor Inferior) 

Uma terceira letra se refere ao processo de fabricação: (F) para Furnace Black, que é o processo citado acima, mais comum; e (C) para Channel ou Gas Black, sendo que o processo Channel  não é mais usado já que a matéria-prima era gás natural enquanto o Gas Black usava óleo, melhorando o custo-benefício da produção. Finalmente, o pós-tratamento oxidativo é indicado pelo sufixo (o).

CLASSIFICAÇÃO DO NEGRO-DE-FUMO

Código Tamanho de partícula (nm)
HCF 10-15
MCF 16-24
RCF 25-35
LCF >36

O negro-de-fumo em plásticos

Diferente de outros pigmentos, o negro-de-fumo em plásticos não só colore como também modifica as propriedades elétricas, melhora a resistência ao calor e aos raios UV, e pode agir como carga para modificar propriedades mecânicas.

O negro-de-fumo é usado em larga escala para tingir plásticos na cor preta e tons de cinza, sendo aplicado em praticamente todos os termoplásticos. Com relação a forma de aplicação deste pigmento, geralmente os transformadores que usam o processo de injeção o utilizam através de masterbatch, enquanto os recicladores ou outros que usam extrusoras o utilizam na forma de pó.

Sua dispersão é crucial para a qualidade de tingimento. Já que para desenvolver suas propriedades de coloração com perfeição, o negro-de-fumo requer forças de cisalhamento muito maiores para dispersão do que outros pigmentos. Dispersão pobre pode causar manchas na superfície da peça e defeitos mecânicos, especialmente em filmes e fibras.

A boa distribuição do pigmento em plásticos é obtida pela incorporação em dois estágios. Em um primeiro passo, o negro-de-fumo e juntado a um veículo polimérico na proporção de 20 a 50% (dependendo da absorção do veículo), formando um concentrado - o chamado masterbatch. Em um segundo passo, o concentrado é diluído com o plástico que se deseja colorir.

Quanto usar de negro-de-fumo?

Para um preto em tom cheio, é necessário de 0,5 a 2%, variando conforme o polímero (ex.: o ABS requer entre 1 e 2%). Para plásticos cristais como o PS ou PMMA (acrílico) a adição de 1% já é suficiente.

   
   
 
 

Veja também:

A Influência da umidade em plásticos
Os plásticos e as cores
Processo de sopro
Problemas e soluções de injeção
Moldes para injeção de termoplásticos
Os Plásticos e as Cores
Masterbatches e Pigmentos

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Artigo revisado em 08/01/2011

Sobre o autor:
Daniel Tietz Roda é Tecnólogo em Produção de Plásticos formado pela FATEC/ZL e Técnico em Projetos de Mecânica pela ETEC Aprígio Gonzaga. Trabalha na área de assistência técnica e desenvolvimento de plásticos desde 2008 e atualmente coordena o depto. técnico da Ambiental Recicladora.

   
   
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