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Para conocer el agente forzador del clima, consulte Carbono negro . Para la empresa de seguridad Carbon Black, consulte Carbon Black (empresa) .
Negro carbón
Carbon black.jpg
Nombres
Otros nombres
Acetileno negro; Canal negro; Horno negro; Lámpara negra; Negro térmico; Pigmento CI Negro 6
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
Tarjeta de información ECHA100.014.191 Edita esto en Wikidata
Número CE
  • 215-609-9
Número eE152 (colores)
UNII
  • C
Propiedades
C
Masa molar12,011  g · mol −1
AparienciaSólido negro
Densidad1,8-2,1 g / cm3(20 ° C) [1]
Prácticamente insoluble [1]
Peligros
Dosis o concentración letal (LD, LC):
LD 50 ( dosis mediana )
> 15400 mg / kg (rata oral) [1]
3000 mg / kg (cutánea, conejo) [1]
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
Referencias de Infobox

El negro de carbón (subtipos son negro de acetileno , negro de canal , negro de horno , negro de humo y negro térmico ) es un material producido por la combustión incompleta de pesados del petróleo productos tales como FCC alquitrán, alquitrán de hulla , o de etileno de craqueo alquitrán. El negro de carbón es una forma de carbón paracristalino que tiene una alta relación superficie-volumen , aunque más baja que la del carbón activado . Es diferente al hollínen su relación superficie-volumen mucho más alta y contenido de hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH) significativamente más bajo (insignificante y no biodisponible) . Sin embargo, el negro de humo se usa ampliamente como compuesto modelo para el hollín de diesel para experimentos de oxidación de diesel. [2] [Se necesita una mejor fuente ] El negro de carbón se utiliza principalmente como relleno de refuerzo en neumáticos y otros productos de caucho. En plásticos, pinturas y tintas, el negro de carbón se utiliza como pigmento de color . [3]

La evaluación actual de la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) es que "el negro de carbón es posiblemente cancerígeno para los seres humanos ( Grupo 2B )". [4] La exposición a corto plazo a altas concentraciones de polvo de negro de humo puede producir molestias en el tracto respiratorio superior por irritación mecánica.

Usos comunes [ editar ]

El uso más común (70%) del negro de humo es como pigmento y fase de refuerzo en neumáticos de automóviles. El negro de carbón también ayuda a conducir el calor lejos de la banda de rodadura y el área del cinturón del neumático, lo que reduce el daño térmico y aumenta la vida útil del neumático. Aproximadamente el 20% de la producción mundial se destina a correas, mangueras y otros productos de caucho que no son neumáticos. El resto se utiliza principalmente como pigmento en tintas, recubrimientos y plásticos.

El negro de carbón se agrega al polipropileno porque absorbe la radiación ultravioleta , que de otra manera hace que el material se degrade. Las partículas de negro de carbón también se emplean en algunos materiales absorbentes de radar , en el tóner de fotocopiadoras e impresoras láser y en otras tintas y pinturas. La alta resistencia al teñido y la estabilidad del negro de humo también se ha utilizado en la coloración de resinas y películas. [5] El negro de carbón se ha utilizado en diversas aplicaciones para la electrónica. Buen conductor de electricidad, el negro de carbón se utiliza como relleno mezclado con plásticos, elastómeros, películas, adhesivos y pinturas. [5] Se utiliza como agente aditivo antiestático en tapas y tuberías de combustible de automóviles.

El negro de carbón de origen vegetal se utiliza como colorante alimentario, conocido en Europa como aditivo E153 . Está aprobado para su uso como aditivo 153 (negros de carbón o carbón vegetal) en Australia y Nueva Zelanda [6], pero ha sido prohibido en los EE. UU. [7] El pigmento de color negro de humo se ha utilizado ampliamente durante muchos años en el envasado de alimentos y bebidas. Se utiliza en botellas de leche UHT multicapa en los EE. UU., Partes de Europa y Asia y Sudáfrica, y en artículos como bandejas de comida para microondas y bandejas de carne en Nueva Zelanda.

La extensa revisión del negro de humo del gobierno canadiense en 2011 concluyó que el negro de humo podría seguir utilizándose en productos, incluido el envasado de alimentos para consumidores, en Canadá. Esto se debió a que “en la mayoría de los productos de consumo, el negro de carbón está unido en una matriz y no está disponible para la exposición, por ejemplo, como pigmento en plásticos y cauchos” y “se propone que el negro de carbón no ingrese al medio ambiente en una cantidad o concentraciones o menos condiciones que constituyen o pueden constituir un peligro en Canadá para la vida o la salud humana ". [8]

En Australasia, el pigmento de color negro de humo en el empaque debe cumplir con los requisitos de las regulaciones de empaque de la UE o de los EE. Si se utiliza cualquier colorante, debe cumplir con el acuerdo parcial europeo AP (89) 1. [9]

La producción total fue de alrededor de 8.100.000 toneladas métricas (8.900.000 toneladas cortas) en 2006. [10] Se espera que el consumo mundial de negro de humo, estimado en 13,2 millones de toneladas métricas, valorado en 13.700 millones de dólares EE.UU., en 2015, alcance los 13,9 millones de toneladas métricas, valorado en US $ 14,4 mil millones en 2016.

Se pronostica que el consumo mundial mantendrá una CAGR (tasa de crecimiento anual compuesta) del 5,6% entre 2016 y 2022, alcanzando 19,2 millones de toneladas métricas, valoradas en 20 400 millones de dólares EE.UU., para 2022. [11]

Refuerzo de los negros de carbón [ editar ]

El uso de mayor volumen de negro de humo es como relleno de refuerzo en productos de caucho, especialmente neumáticos. Si bien una vulcanización de goma pura de estireno-butadieno tiene una resistencia a la tracción de no más de 2 MPa y una resistencia a la abrasión insignificante, combinarla con un 50% de negro de humo en peso mejora su resistencia a la tracción y resistencia al desgaste, como se muestra en la siguiente tabla. Se utiliza a menudo en la industria aeroespacial en elastómeros para componentes de control de vibraciones de aeronaves, como soportes de motor.

Ciertos tipos de negro de humo que se utilizan en neumáticos, plásticos y pinturas.
NombreAbrev.ASTM
desig.
Tamaño de partícula
nm		Tracción
fuerza
MPa		Relativa
laboratorio
a la abrasión		Relativa
roadwear
la abrasión
Horno de súper abrasiónSAFN11020-2525,21,351,25
SAF intermedioISAFN22024–3323,11,251,15
Horno de alta abrasiónHAFN33028–3622,41,001,00
Canal de fácil procesamientoEPCN30030–3521,70,800,90
Horno de extrusión rápidoFEFN55039–5518,20,640,72
Horno de alto móduloHMFN66049–7316,10,560,66
Horno de semi-refuerzoSRFN77070–9614,70,480,60
Térmica finaPIEN880180-20012,60,22-
Térmica mediaMONTEN990250-3509,80,18-

Prácticamente todos los productos de caucho en los que las propiedades de desgaste por tracción y abrasión son importantes utilizan negro de carbón, por lo que son de color negro. Cuando las propiedades físicas son importantes pero se desean colores distintos del negro, como zapatillas de tenis blancas, se ha sustituido el negro de carbón por sílice precipitada o ahumada . Los rellenos a base de sílice también están ganando participación en el mercado de los neumáticos para automóviles porque ofrecen una mejor compensación por la eficiencia del combustible y el manejo en mojado debido a una menor pérdida por rodadura. Tradicionalmente, las cargas de sílice tenían peores propiedades de desgaste por abrasión, pero la tecnología ha mejorado gradualmente hasta un punto en el que pueden igualar el rendimiento de abrasión del negro de humo.

Pigmento [ editar ]

El negro de carbón ( Color Index International , PBK-7) es el nombre de un pigmento negro común, tradicionalmente producido a partir de materiales orgánicos carbonizados como madera o hueso. Aparece negro porque refleja muy poca luz en la parte visible del espectro, con un albedo cercano a cero. El albedo real varía según el material de origen y el método de producción. Es conocido por una variedad de nombres, cada uno de los cuales refleja un método tradicional para producir negro de humo:

  • El negro marfil se producía tradicionalmente carbonizando marfil o huesos (ver carbonización de huesos ).
  • El negro de vid se producía tradicionalmente carbonizando vides y tallos de uva desecados .
  • El negro de lámpara se producía tradicionalmente mediante la recolección de hollín de las lámparas de aceite.

Todos estos tipos de negro de carbón se utilizaron ampliamente como pigmentos de pintura desde tiempos prehistóricos. [12] Rembrandt , Vermeer , Van Dyck y, más recientemente, Cézanne , Picasso y Manet [13] emplearon pigmentos de negro de carbón en sus pinturas. Un ejemplo típico es la " Música en las Tullerías " de Manet , [14] donde los vestidos negros y los sombreros de los hombres están pintados en negro marfil. [15]

Los métodos más nuevos de producción de negro de humo han reemplazado en gran medida a estas fuentes tradicionales. Para fines artesanales , el negro de carbón producido por cualquier medio sigue siendo común. [5]

Química de superficies y superficies [ editar ]

Todos los negros de humo tienen complejos de oxígeno quimisorbidos (es decir, grupos carboxílicos , quinónicos , lactónicos, fenólicos y otros) en sus superficies en diversos grados dependiendo de las condiciones de fabricación. [16] Estos grupos de oxígeno de la superficie se denominan colectivamente contenido volátil. También se sabe que es un material no conductor debido a su contenido volátil.

Las industrias de recubrimientos y tintas prefieren grados de negro de humo que se oxidan con ácido. Se rocía ácido en secadores de alta temperatura durante el proceso de fabricación para cambiar la química superficial inherente del negro. La cantidad de oxígeno unido químicamente en la superficie del negro aumenta para mejorar las características de rendimiento.

Seguridad [ editar ]

Carcinogenicidad [ editar ]

El negro de carbón se considera posiblemente carcinógeno para los humanos y se clasifica como carcinógeno del Grupo 2B porque existe evidencia suficiente en animales de experimentación con evidencia inadecuada en estudios epidemiológicos humanos . [4] La evidencia de carcinogenicidad en estudios con animales proviene de dos estudios de inhalación crónica y dos estudios de instilación intratraqueal en ratas, que mostraron tasas significativamente elevadas de cáncer de pulmón en animales expuestos. [4] Un estudio de inhalación en ratones no mostró tasas significativamente elevadas de cáncer de pulmón en animales expuestos. [4] Los datos epidemiológicos provienen de tres estudios de cohortes.de los trabajadores de la producción de negro de humo. Dos estudios, del Reino Unido y Alemania, con más de 1.000 trabajadores en cada grupo de estudio, mostraron una mortalidad elevada por cáncer de pulmón. [4] Un tercer estudio de más de 5,000 trabajadores de negro de humo en los Estados Unidos no mostró una mortalidad elevada. [4] Los hallazgos más recientes de una mayor mortalidad por cáncer de pulmón en una actualización del estudio del Reino Unido sugieren que el negro de carbón podría ser un carcinógeno en etapa tardía . [17] [18] Sin embargo, un estudio más reciente y más grande de Alemania no confirmó esta hipótesis. [19]

Seguridad ocupacional [ editar ]

Existen pautas estrictas disponibles para garantizar que los empleados que fabrican negro de carbón no corran el riesgo de inhalar dosis peligrosas de negro de carbón en su forma cruda. [20] Se recomienda equipo de protección personal respiratoria para proteger adecuadamente a los trabajadores de la inhalación de negro de humo. El tipo de protección respiratoria recomendado varía según la concentración de negro de humo utilizada. [21]

Las personas pueden estar expuestas al negro de humo en el lugar de trabajo por inhalación y contacto con la piel o los ojos. La Administración de Salud y Seguridad Ocupacional (OSHA) ha establecido el límite legal (límite de exposición permisible ) para la exposición al negro de carbón en el lugar de trabajo en 3,5 mg / m 3 durante una jornada laboral de 8 horas. El Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) ha establecido un límite de exposición recomendado (REL) de 3,5 mg / m 3 durante una jornada laboral de 8 horas. A niveles de 1750 mg / m 3 , el negro de carbón es un peligro inmediato para la vida y la salud . [22]

Ver también [ editar ]

  • Carbón activado
  • Biocarbón
  • George Oenslager : uso temprano de negro de humo en caucho
  • Jean-Baptiste Donnet - pionero del negro de carbón
  • Joseph C. Krejci - pionero del negro de carbón
  • Proceso Kværner - producción a partir de hidrocarburos
  • Lista de pigmentos inorgánicos
  • Siegfried Wolff - pionero del negro de carbón
  • William B. Wiegand - pionero del negro de carbón

Referencias [ editar ]

  1. ^ a b c d Registro en la base de datos de sustancias GESTIS del Instituto de seguridad y salud ocupacional
  2. ^ "Estudio experimental y cinético de la interacción de un hollín comercial hacia NO a alta temperatura" (PDF) . Consultado el 25 de abril de 2012 .
  3. ^ "Estudio de mercado: negro de carbón" . Ceresana . Consultado el 26 de abril de 2013 .
  4. ^ a b c d e f Kuempel, Eileen D .; Sorahan, Tom (2010). "Identificación de las necesidades de investigación para resolver la carcinogenicidad de los carcinógenos IARC de alta prioridad" (PDF) . Opiniones y opiniones de expertos de una reunión de un grupo de expertos de IARC / NORA, Lyon, Francia, 30 de junio - 2 de julio de 2009. Publicación técnica de IARC No. 42. Lyon, Francia: Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer . 42 : 61–72 . Consultado el 30 de agosto de 2012 .
  5. ^ a b c "Ejemplos de aplicación de negro de humo" . Mitsubishi Chemical . Consultado el 14 de enero de 2013 .
  6. ^ Código de normas alimentarias de Australia Nueva Zelanda "Norma 1.2.4 - Etiquetado de ingredientes" . Consultado el 27 de octubre de 2011 .
  7. ^ FDA de Estados Unidos: "Lista de estado de aditivos de color" . Consultado el 27 de octubre de 2011 .
  8. ^ "Proyecto de evaluación de detección para el desafío" . Consultado el 14 de enero de 2013 .
  9. ^ "Código de normas alimentarias de Australia Nueva Zelanda" . Archivado desde el original el 20 de diciembre de 2012 . Consultado el 14 de enero de 2013 .
  10. ^ "Qué es el negro de carbón" . Asociación internacional de negro de humo. Archivado desde el original el 1 de abril de 2009 . Consultado el 14 de abril de 2009 .
  11. ^ Negro de carbón: una descripción general del mercado global, enero de 2016 • Informe de expertos de la industria CP024 • 328 páginas
  12. ^ Winter, J. y West FitzHugh, E., Pigments based on Carbon, en Berrie, BH Editor, Artists 'Pigments, A Handbook of Their History and Characteristics, Volumen 4, págs. 1-37.
  13. ^ Negro hueso , ColourLex
  14. ^ Bomford D, Kirby J, Leighton, J., Roy A. Art in the Making: Impresionismo. Publicaciones de la Galería Nacional, Londres, 1990, págs. 112-119.
  15. ^ Édouard Manet, 'Música en los jardines de las Tullerías' , ColourLex
  16. ^ Hennion, Marie-Claire (julio de 2000). "Carbones grafitizados para extracción en fase sólida". Journal of Chromatography A . 885 (1–2): 73–95. doi : 10.1016 / S0021-9673 (00) 00085-6 . PMID 10941668 . 
  17. ^ Sorahan T, Harrington JM (2007). "Un análisis" cargado "de los riesgos de cáncer de pulmón en trabajadores de producción de negro de humo del Reino Unido, 1951-2004". Am J Ind Med . 50 (8): 555–564. doi : 10.1002 / ajim.20481 . PMID 17516558 . 
  18. ^ Ward EM, Schulte PA, Straif K, Hopf NB, Caldwell JC, Carreón T, DeMarini DM, Fowler BA, Goldstein BD, Hemminki K, Hines CJ, Pursiainen KH, Kuempel E, Lewtas J, Lunn RM, Lynge E, McElvenny DM, Muhle H, Nakajima T, Robertson LW, Rothman N, Ruder AM, Schubauer-Berigan MK, Siemiatycki J, Silverman D, Smith MT, Sorahan T, Steenland K, Stevens RG, Vineis P, Zahm SH, Zeise L, Cogliano VJ (2010). "Recomendaciones de investigación para agentes seleccionados clasificados por IARC" . Perspectivas de salud ambiental . 118 (10): 1355–62. doi : 10.1289 / ehp.0901828 . PMC 2957912 . PMID 20562050 .  
  19. ^ Morfeld P, McCunney RJ (2007). "Negro de carbón y cáncer de pulmón: prueba de una nueva métrica de exposición en una cohorte alemana". Am J Ind Med . 50 (8): 565–567. doi : 10.1002 / ajim.20491 . PMID 17620319 . 
  20. ^ "Directrices de salud y seguridad ocupacional para el negro de carbón: carcinógeno humano potencial, Centros de Control y Prevención de Enfermedades, Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional" (PDF) . Consultado el 14 de enero de 2013 .
  21. ^ "Directrices de salud y seguridad ocupacional para el negro de carbón: carcinógeno humano potencial" (PDF) . Centros de Control y Prevención de Enfermedades, Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional . Consultado el 11 de enero de 2013 .
  22. ^ "CDC - Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos - Negro de carbón" . www.cdc.gov . Consultado el 27 de noviembre de 2015 .

Lectura adicional [ editar ]

  • Hacedor, Max. Los materiales del artista y su uso en la pintura: con notas sobre las técnicas de los viejos maestros , edición revisada. Harcourt (1984). ISBN 0-15-657716-X . Ésta es una edición en inglés contemporáneo de un trabajo publicado originalmente en alemán . 
  • Meyer, Ralph. El manual de materiales y técnicas del artista . Quinta edición, revisada y actualizada. Vikingo (1991) ISBN 0-670-83701-6 
  • Carbon Black: una guía del usuario . Publicado por la Asociación Internacional de Negro de Carbón .

Enlaces externos [ editar ]

  • Tarjeta internacional de seguridad química 0471
  • "Negro de carbón" - Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos , entrada del sitio web de los CDC
  • "Industria del negro de carbón" del Handbook of Texas Online
  • Asociación Internacional de Negro de Carbón
  • Negros de carbón especiales - PentaCarbon GmbH