‏اسود الكربون :

‏بني اول مصنع لتصنيع اسود الكربون في الولايات المتحدة ، في نيوكمبرلاند ، عام 1872 ‏. وكان ينتج اللون الاسود عن طريق تبريد لهب غاز الاحتراق على شرائح الحجر الصابوني وفرك الكريون الناتج . وفي عام ١883 ‏اجيزت طريقة الاسطوانات الدوارةroller process   وحقق  Nutt Mc الطريقة الانبوبية عام 1892 ‏. كان الانتاج المبكر متواضعا حيث بلغ . 12000 ‏طنا. واعلن في بريطانيا في عام 1904 ‏عن اضفاء التأثير المعزز لاسود الكربون على المطاط . وفي عام 1912 ‏اقتنعت شركة odrich  . F .B ، بأهمية اسود الكربون في صناعة المطاط ، واستخدمت حمولة شاحنة من هذه المادة ، واعلن في وقت متأخر من ذلك العام عن طلب مقدار 577 ‏طنا سنويا . فعمل ظهور هذه السوق الجديدة على تحريض الصناعة . وكان التوسع سريعا ، وكان الغاز الطبيعي هو اول مادة اولية . واجيزت اول معالجة حرارية لاسود الكربون عام 1916  ‏، وبدا انتاجه عام 1922 ‏، وظهر فرن الغاز تجاريا 1928 ‏. وفي تشرين الثاني عام 1943 ‏ظهر اول مصنع في تكساس لإنتاج اسود الكربون من افران الزيت . واجيزت عام ١974 ‏طريقة المعالجة بأفران الزيت من قبل شركة  Goodyear .

‏انخفضت اسعار بيع اسود الكربون كثيرا مع توسع صناعته . ففي عام 1872 ‏كان سعر الكيلو غرم الواحد 5.50 ‏دولارا فانخفض في عام 1957 ‏الى 13 ‏سنتا . ولكن الاسعار عادت الى الارتفاع من جديد بسبب الارتفاع الكبير في اسعار البترول والتضخم العام. وتراوحت اسعار اسود الكربون عام 1981  بين 70 ‏- 84 ‏سنتا / كغ. وتبين الصورة 1-1 نمو سوق اسود الكربون في الولايات المتحدة . وما الهبوط الحالي الا نتيجة للاستخدام الوحيد ، فقط في صناعة اطارات السيارات ، وتجتاز صناعة السيارات الان مرحلة هبوط مما يحد من الطلب على الاطارات ثم ان ظهور السيارات الصغيرة كان يعي صناعة اطارات اصغر وبالتالي طلبا اقل على اسود الكربون . والاطارات القطرية اكثر صمودا من الاطارات القديمة ، ولذلك تناقص الطلب كثيرا على استبدال الاطارات . ادى هبوط الطلب والزيادة الحادة في اسعار خامات التغذية الى اغلاق عدد من المصانع القديمة غير الكفوءة في محاولة للمحافظة على قاعدة مفيدة للمصانع المتبقية .

‏الصورة 1‏-1 ‏. نمو اسواق اسود الكربون في الولايات المتحدة.

‏يجزا اسود الكربون على شكل مسحوق ناعم جدا ، وبصورة اساسية النوع اللا مسامي من المادة الكربونية التي يجري انتاجها بالتحلل الحراري الموجه للبيتروكيماويات . افضل الكربون المستخدم في الاصناف الجديدة من المطاط هي جزيئات كربونية كروية ( تتراوح اقطارها من 17 ‏- 75 ‏نانومترnm ) تندمج مع بعضها على شكل عناقيد العنب. ويتركب كل جزيء من عدة الاف من الحزم البلورية المجهرية التي تتكدس مع بعضها في ترتيب عشوائي ( طبقات تربينية ) . وتتألف كل حزمة من 3 ‏- 5 ‏سطوح او لويحات غرافيتية مجهرية، اهليليجية الشكل ذات محور بطول 1.5 ‏-1 نانومتر ( جز من 10^-10متر) ، تتكدس بطريقة ليست متوازية تماما. والفرجة البينية التي تبلغ 0.348 ‏- 0.356 ‏نانومتر هي اكبر بقليل من الفرجة البينية للغرافيت ( 0.3354 ‏نانومتر ) . ويظن ان حوالي 50 ‏- 80 ‏% من ذرات الكربون في اسود الكربون موجودة على شكل حزم بلورية مجهرية ، والباقي كربون غير منتظم . يتفاعل على سطح الكربون الاكسجين ، والكبريت ، واحيانا عناصر اخرى مع مواضع الهيدروجين للصفيحات العطرية المتعددة النوى، فتشكل مركبات مشابهة عموما لفئات المركبات في الكيمياء العضوية ( حمض الكربوكسيل ( الكربون ) ، و الفينوليات ، والكوينونات ، الخ ) . يكون محتوى الاكسجين في الاصبغة السوداء من افران الزيت والمستخدمة للمطاط اقل من ١ % عادة لكنه اعلى ( 3 ‏- 8 ‏% )   بالنسبة لنماذج اصناف الحبر .

‏الاستخدامات والاقتصاديات :

‏يستخدم حوالي 94 ‏%  ‏من اسود الكربون المحلي في النواتج المطاطية ، وخصوصا الاطارات ( الاجمالي 67% ) ، وكعوب الاحذية heels ‏، وبضائع الية ، حيث يستخدم لتحسين صفات المقاومة بإضفائه خصوصية القساوة . واتاح الفرصة لتكيف المطاط التركيبي ( وخصوصا البوليمر المشترك ستايرين - بوتادين ) SBR ) لإطارات السيارات . عندما تركب اصباغ الحك السوداء من الافران العالية مع SBR " المبلمر على البارد " تنتج اطارات افضل صمودا من الضوابط المركبة مع المطاط الطبيعي والاصبغة السوداء الانبوبية . يتألف مركب المطاط في الاطارات الحديثة من حوالي 35 % ‏من اسود الكربون ، المسؤول عن دور صناعة المطاط باعتبارها ‏المستهلك الرئيسي له . ويقوم حبر الطباعة في معظمه عليه. وفي هذه الحالة يجب ان تكون الاصبغة السوداء غير مضغوطة ، وسهلة الطحن ، وتمتص الزيت بسرعة .ويشكل اسود الصباغ عادة الاصباغ في اللدائن ، والدهانات ، وطلاءات اللك ، وطلاءات المينا السوداء . كانت الاصبغة السوداء المتدرجة التي تستخدم للحبر والدهانات ننتج بصورة حصرية تقريبا بالمعالجة الانبوبية process  channel    لكنها استبدلت على نطاق واسع بأصبغة الافران السوداء ، وخصوصا المؤكسدة كيميائيا او بالهواء . ويستخدم هذا الصبغ حتى في اشرطة الآلات الكاتبة وورق الكربون .

مواضيع ذات صلة

صناعة حمض الكبريتيك

تركيب حامض الكبريتوز

كلوريد الثيونيل Thionyl Chloride

حامض الكبريتوز: Sulphureous Acid

مركبات الكبريت مع الأكسجين

مركبات الكبريت مع الهيدروجين

الكبريت الغروي

الحصول على الكبريت من المناجم Sulphur Mining

الأشكال التأصلية للكبريت

الاختبارات الخاصة للورق

تحويل اللب إلى ورق

صناعة الورق