Výroba uhlíkových sad

Technický uhlík (saze, technický uhlík) je produktem spalování uhlovodíků nebo rostlinných olejů s tvorbou jemných černých částic. Výroba se provádí v kontrolovaných podmínkách ve specializovaných podnicích, což umožňuje získat látku s požadovanými vlastnostmi a homogenní konzistenci.

Historické pozadí

Saze získané spálením organické hmoty na kůlu byly používány již od starověku. Lidé si již dlouho všimli, že jemný černý "prach" zbývající po spalování dřeva (a také uhlí) může být použit pro kreslení, kreslení bojů nebo maskování na těle.

Později byly ve starověkém Egyptě použity saze pro psaní dopisů na papyru a v Číně na bambusové tablety. Po vynalezu metody výroby papíru se výroba uhlíku stala rozšířenou formou řemeslné výroby. V roce 1892 byla vyvinuta technologie pro syntézu sazí v průmyslovém měřítku, nazývanou kanálovým procesem. Od roku 1947 je nejoblíbenější metodou ropná pec.

Popis

Saze jsou konglomeráty malých částic sestávajících převážně z atomů uhlíku. Pozorování pod elektronovým mikroskopem ukazuje, že mají složitou strukturu, z nichž některé jsou sloučeny.

Lineární rozměry jednotlivých sférických prvků jsou určeny konceptem "velikosti částic" a velikost řetězce částic se nazývá "struktura". Na povrchu sazí se tvoří různé funkční skupiny, jako je hydroxyl nebo karboxyl: jejich počet, složení a aktivita se nazývají "povrchová chemie".

Vlastnosti

Velikost, struktura a chemie povrchu mají velký vliv na chování sazí. Průměr kulových částic je hlavní vlastností, která velmi ovlivňuje černost a dispergovatelnost, když se saze smísí s pryskyřicemi, barvami, barvami nebo jinými látkami. Čím menší je velikost částic, tím více černých se tvoří saze (absorpce světelných vln se zvyšuje). Disperze v tomto případě se však stává obtížným vzhledem ke zvýšení koagulační síly.

Stejně jako velikost částic struktura také ovlivňuje černost a dispergovatelnost sazí. Zvětšení velikosti struktury zvyšuje disperzibilitu, ale snižuje temnotu. Saze s větší strukturou mají zejména vynikající vodivé vlastnosti.

Na povrchu sazí existují různé funkční skupiny chemických sloučenin. Tento materiál má podobné vlastnosti a strukturu jako barvy a pigmentové látky. Stupeň "podobnosti" (kompatibilita, interakce) se liší v závislosti na typu a počtu funkčních skupin. Například saze s velkým podílem hydroxylové skupiny jsou ideálně kombinovány s tiskovými (tiskovými) inkousty, což dokazuje vynikající dispergovatelnost.

Účel

Uhlí je materiál s tisíciletou historií, který byl používán jako barvivo před Kristem. Dnes je větší množství této látky (až 70% celkové světové produkce) používáno při výrobě pneumatik jako pojidla a výztužného materiálu. Dalších 20% se používá při syntéze kaučuku. V posledních letech se v průmyslu pneumatik stále více přidávají "bílé" saze, ale výsledné produkty, i když jsou v estetickém výhledu, jsou ještě stále nižší v míře přilnavosti kola k povrchu.

Vzhledem k tomu, že saze má nanočástice s různými funkcemi, jako je ultrafialová absorpce a vedení, je používána v různých oblastech vědy a průmyslu.

Příklady použití

Samozřejmě, použití uhlíku není omezeno na výrobu pneumatik a gumy. Jiné použití:

• Barvivo pro inkousty a barvy. Technický uhlík má vyšší tonifikační výkon ve srovnání s černým železem nebo organickými pigmenty. V tomto ohledu je široce používán pro novinové inkousty, tiskové barvy, jako černý pigment nebo toner pro tisk na tiskárně.
• Prostředky pro barvení tónů a filmu. Saze mají vysokou odolnost proti tónování a jsou tepelně stabilní. Také uhlík je skvělý pro pohlcování ultrafialového světla, který poskytuje materiál s vynikající odolností proti poškozujícím paprskům. Pryskyřice s přídavkem sazí se používají při výrobě automobilových nárazníků jako ochranného povlaku pro výrobky z oceli z přírodních a atmosférických vlivů.
• Elektrovodivý prostředek. Částice uhlíku mají grafitovou krystalovou strukturu, která zajišťuje vynikající elektrickou vodivost. Proto je materiál široce používán jako vodivá plniva smíchaná s plasty, elastomery, barvy, lepidla, filmy a pasty. Například, aby se zabránilo akumulaci statického náboje, je nutná elektrická vodivost palivových víček a palivových trubek automobilů. Proto se používají saze jako vynikající antistatické činidlo.
• Materiál související s elektronickým zařízením. Uhlíková černá poskytuje stabilní odpor, a proto se používá jako materiál spojený s elektronickým zařízením v různých součástech displeje, magnetických pásek a dalších záznamových materiálů. Mitsubishi Chemical například vyvíjí saze s různými kombinovanými funkcemi pro speciální aplikace.

Výroba uhlíkových sad

Saze se vyrábějí tepelným rozkladem nebo částečným spalováním za použití uhlovodíků, jako je ropa nebo ropa zemní plyn. Rostlinné oleje mohou být méně často používány. Charakteristiky sazí se liší v závislosti na výrobním procesu.

Největšími výrobci jsou Rusko, Ukrajina, Německo, USA, Japonsko, Indie, Čína. Mezi domácími společnostmi vystupují rostliny sazeb Omsk, Yaroslavl a Nizhnekamsk.

Technologie

Existují čtyři hlavní způsoby získání sazí:

• Proces trouby. Tato metoda umožňuje získání vysoce kvalitní uhlíkové sazí vyfukováním ropy nebo uhelného oleje (používaného jako surovina) ve vysokoteplotním plynu pro jejich částečné spalování. Tato technologie je vhodná pro hromadnou výrobu díky vysoké účinnosti a umožňuje širokou kontrolu vlastností produktu, jako je velikost částic nebo struktura.
• Proces kanálu. Při této metodě je částečně spálené palivo (zemní plyn nejčastěji používán jako surovina) v kontaktu s ocelovým žlabem chlazeným vodou. V důsledku oxidace se vytvářejí mikročástice sazí, které se ukládají do žlabu.
• Acetylenový (tepelný) proces. Saze jsou tvořeny tepelným rozkladem acetylenového plynu. Výsledná saze má delší struktury a vyšší krystalinitu. Používá se hlavně pro výrobu elektricky vodivých prvků.
• Proces lampy Způsob umožňuje získání produktu sáním sazí z par vytvářených během spalování rostlinných olejů nebo jehličnatého dřeva. Technologie je zastaralá a není vhodná pro sériovou výrobu, ale umožňuje vytvářet uhlík určité barvy. Dnes, v semi-handicraft způsobem, saze pro kaligrafické inkoustové hole se shromažďují ve východní Asii.

OJSC "Yaroslavl Technical Carbon"

Společnost byla založena v roce 1962 a je jedním z předních světových výrobců sazí. Kapacity umožňují generovat více než 200 000 tun produktu 15 značek, z nichž 11 vyhovuje mezinárodním normám ASTM. 80% sazí vyváží do Evropy, USA, Asie. Hlavními partnery jsou chemické obry Semperit, Goodyear, Trelleborg, Michelin, Nokian, Continental. YATU je v produktech uhlíku TOP-5, které zaujímají 2,5% světového trhu.

Technická karbonová společnost LLC

Největší ruská výroba sazí. Zařízení umožňuje každoročně přijímat až 205 000 tun produktů. Závod začal fungovat dne 7. dubna 1944 a konstrukční kapacita činila pouze 10 000 tun.

Od roku 1992 začala sada sazí začít zkoumat zámořské trhy. Většina sazí spotřebovávaná těmito ruskými a evropskými podniky jako Sibur, Michelin, Pirelli, Goodyear, Continental AG. Společnost vyrábí 20 stupňů uhlíku, což odpovídá státním normám a normě ASTM.

JSC "Nizhnekamsktehglerod"

Společnost je jedním z předních výrobců sazí v Ruské federaci a ve světě. Na výrobních závodech vyrábí 14 druhů sazí, které odpovídají vnitrostátním a mezinárodním předpisům. Hlavními partnery jsou domácí společnosti Nizhnekamskshina, RTI-Kauchuk, Organic Synthesis, Balakovo RTI, Kvart, Uralský závod RTI.