قانون اخیر پیشنهادی ایالت نیویورک در ایالات متحده برای ممنوعیت فروش کربن سیاه ظرف دو سال، شامل چیستی کربن سیاه، دلیل محدود شدن استفاده از آن، کاربرد آن در صنایع چاپ و سایر صنایع، نحوه تولید آن، تأثیر بالقوه آن بر محیط زیست و امکان‌سنجی جایگزین‌ها می‌شود.
با گذشت زمان، مردم بر اساس سطح فناوری و شرایط منابع جغرافیایی خود، روش‌های مختلفی را برای تولید کربن سیاه توسعه داده‌اند. فرآیند کربن سیاه در کوره در حال حاضر کارآمدترین و پرکاربردترین فرآیند است، اما ما فرآیندهای دیگر را نیز مورد بحث قرار خواهیم داد.
فرآیند سیاه کوره
این فرآیند از هیدروکربن‌های نفت و گاز طبیعی به عنوان مواد اولیه برای تولید بیشتر کربن سیاه جهان استفاده می‌کند. مواد اولیه برای تجزیه حرارتی به راکتور تزریق می‌شوند. با این حال، آنها فقط تا حدی در محیط‌های کنترل‌شده دما و اکسیژن می‌سوزند. در این واکنش کنترل‌شده، ذرات کربن سیاه تولید و جمع‌آوری می‌شوند. در سیستم‌های راکتور امروزی، می‌توان هنگام تولید رنگدانه‌ها برای افزایش عملکرد کاربردهای خاص (یعنی پراکندگی رنگدانه و تولید جوهر) از عملیات سطحی استفاده کرد.
کربن سیاه نوعی پودر آگلومره است که اندازه ذرات اولیه آن از 10 تا 80 نانومتر متغیر است. برای سهولت در پردازش، می‌توان پودر را به ذرات فشرده کرد. علاوه بر اصلاح عملیات سطحی، شرایط فرآیند را نیز می‌توان برای کنترل ویژگی‌هایی مانند ساختار و مساحت سطح تغییر داد.

پیرولیز کاتالیزوری
فرآیند کراکینگ حرارتی کربن سیاه نیاز به پمپاژ گاز طبیعی به داخل کوره پیش‌گرمایش در شرایط خنثی دارد. سپس گاز به کربن سیاه و گاز هیدروژن تجزیه می‌شود. در شرایط بی‌هوازی، کربن سیاه تولید شده به آرامی تشکیل می‌شود و ذرات حاصل معمولاً بسیار خالص هستند. در مقایسه با کربن سیاه کوره، اندازه ذرات بزرگتر و ساختار آن بدتر است. این فرآیند از یک جفت کوره استفاده می‌کند. هنگامی که یک کوره پیش‌گرم می‌شود، کوره دیگر گاز طبیعی را به کربن سیاه تجزیه می‌کند. گاز هیدروژن تولید شده در طول فرآیند تجزیه می‌تواند برای پیش‌گرم کردن کوره دوم برای تولید دسته بعدی محصولات در این فرآیند ناپیوسته استفاده شود.

فرآیند گاز سیاه (فرآیند دگوسا)
فرآیند گاز سیاه در اروپا با استفاده از بخش‌های قطران زغال سنگ توسعه داده شد. روغن تا زمان تبخیر حرارت داده می‌شود. روغن تبخیر شده خالص از طریق گاز حامل غنی از هیدروژن به محفظه احتراق منتقل می‌شود. به دلیل وجود اکسیژن، سطح کربن سیاه حاصل دارای درجه بالایی از عملکرد متشکل از گروه‌های عاملی اکسیژن است. این فرآیند می‌تواند کربن سیاه با خلوص بالا و اندازه ذرات کوچک تولید کند. مانند سیاه کوره، ویژگی‌های گاز سیاه آن را به انتخابی ایده‌آل برای جوهرها و پوشش‌ها تبدیل می‌کند.

سایر فرآیندهای تاریخی برای تولید کربن سیاه شامل فرآیندهای سیاه لامپ، سیاه شیاردار و سیاه استیلن است. اگر می‌خواهید خودتان مقداری کربن سیاه تولید کنید، بسیار ساده است. یک قابلمه آب سرد را بالای شمع، اما درون شعله نارنجی قرار دهید. مقداری از موم سوخته را به شکل کربن سیاه در ته قابلمه جمع خواهید کرد. اساساً، اگر شمع روشن کنید، کباب کنید، عود بسوزانید یا از شمع‌های علف لیمو برای دفع پشه‌ها استفاده کنید، زغال سیاه درست می‌کنید.

مسائل نظارتی
وقتی در مورد مسائل نظارتی مربوط به کربن سیاه صحبت می‌کنیم، اولین قدم ایجاد یک تمایز اساسی است. آیا ما در مورد پودر خشک کربن سیاه به عنوان یک رنگدانه صحبت می‌کنیم یا به کربن سیاه موجود در فیلم‌های جوهر خشک اشاره دارد؟ بیایید ابتدا نگاهی به پودر کربن سیاه دریافتی توسط تولیدکنندگان جوهر بیندازیم.
خطرات سلامتی
بزرگترین خطر پنهان کربن سیاه این است که اگر به درستی مدیریت نشود، ممکن است انفجار گرد و غبار رخ دهد. اگر غلظت گرد و غبار تولید شده بیش از 50 گرم در هر متر مکعب باشد، در صورت وجود منبع احتراق، خطر انفجار یا احتراق وجود دارد. تا زمانی که مدیریت به خوبی انجام شود و منابع آتش با دقت از بین بروند، این خطر را می‌توان به حداقل رساند.
مسئله دوم استنشاق است. ذرات رنگدانه کربن سیاه بسیار کوچک هستند و اگر پوشانده نشوند، به راحتی پخش می‌شوند. استنشاق کوتاه مدت گرد و غبار کربن سیاه ممکن است باعث سوزش و ناراحتی دستگاه تنفسی فوقانی شود. این امر ممکن است باعث سرفه و خس خس سینه شود. اما هیچ مدرکی وجود ندارد که نشان دهد تماس حاد می‌تواند تهدید کننده زندگی باشد.
استنشاق طولانی مدت کربن سیاه در حیوانات می‌تواند منجر به اضافه بار ریوی و التهاب شود. اگرچه التهاب ممکن است منجر به اثرات ژنوتوکسیک شود، اما خود کربن سیاه جهش‌زا محسوب نمی‌شود. علاوه بر این، این نتایج مشابه سایر مطالعات روی ذرات معدنی نامحلول در مطالعات استنشاقی است. با توجه به قرار گرفتن طولانی مدت در معرض کربن سیاه و سایر ذرات نامحلول که منجر به کاهش ظرفیت ریه می‌شود، همیشه توصیه می‌شود هنگام استفاده از پودر کربن سیاه از تجهیزات حفاظت فردی (PPE) استفاده شود و عادات بهداشتی شغلی خوبی حفظ شود.
کربن سیاه چشم یا پوست را تحریک نمی‌کند. اما ممکن است باعث تحریک مکانیکی شود و کربن سیاه، مانند سایر پودرها، ممکن است پوست را خشک کند.
آژانس بین‌المللی تحقیقات سرطان (IARC) پودر کربن سیاه را به عنوان یک ماده سرطان‌زای کلاس 2B طبقه‌بندی می‌کند. انجمن بین‌المللی کربن سیاه معتقد است که اساس این طبقه‌بندی این است که موش‌های آزمایشگاهی به ویژه به استنشاق دوزهای بالای ذرات با حلالیت کم حساس هستند. شواهد کافی برای اثبات ارتباط بین کربن سیاه و سرطان ریه انسان وجود ندارد. کنفرانس غیرانتفاعی متخصصان بهداشت صنعتی دولتی آمریکا (ACGIH) به این نتیجه رسیده است که کربن سیاه یک ماده سرطان‌زای تایید شده برای حیوانات است، اما ارتباط آن با انسان هنوز مشخص نیست.
وقتی کربن سیاه به جوهر یا رنگ تبدیل می‌شود، تمام خطرات مرتبط با استفاده از آن به عنوان ذرات نامحلول از بین می‌رود. این یک تفاوت مهم است و به نظر می‌رسد لایحه سنا آن را نادیده گرفته و به اشتباه از کربن سیاه به عنوان یک ماده سمی یاد می‌کند. جورج فوکس، مدیر امور نظارتی و فناوری در NAPIM، گفت: «ما بسیار نگران این موضوع هستیم و با چندین سازمان صنعتی و تجاری برای مخالفت با این قانون بی‌فکر و غیرسازنده متحد شده‌ایم.»
اثر محیطی
تخمین زده می‌شود که در طول تولید بیش از ۱۵ میلیون تن کربن سیاه، ۲۹ تا ۷۹ میلیون تن دی اکسید کربن منتشر می‌شود. اگر به جای گاز طبیعی از هیدروژن استفاده شود، می‌توان ردپای کربن را ۱۹٪ کاهش داد. از دیگر اثرات بالقوه زیست‌محیطی می‌توان به انتشار مونوکسید اشاره کرد.

همانطور که بحث کردیم، رنگدانه‌های کربن سیاه عمدتاً از بخش‌های نفتی ساخته می‌شوند. کربن سیاه از مواد زائد مانند لاستیک تولید می‌شود و برخی از شرکت‌ها در حال حاضر از منابع تجدیدپذیر برای تولید کربن سیاه استفاده می‌کنند. شرکت Living Ink از طریق فرآیند کربن منفی، کربن سیاه را از ضایعات زیست‌توده تولید می‌کند. آنها فرآیند تولید جوهر چاپ سیلک، جوهر چاپ افست و جوهر چاپ فلکسوگرافی را بهبود بخشیده‌اند. در آینده نزدیک، احتمالاً شاهد محصولات درجه جوهرافشان خواهیم بود. مانند کربن سیاه سنتی، رنگدانه‌های کربن سیاه مشتق شده از زیست‌توده نیز با احتراق در محیط‌های بی‌هوازی تولید می‌شوند. متأسفانه، این اشکال تجدیدپذیر کربن سیاه نیز توسط قوانین پیشنهادی ایالتی ممنوع خواهند شد.

اگر می‌خواهید با محصولات ما مشورت کنید، از ما قیمت بخواهید، ایمیلی برای شما ارسال شده است

ما: lemsun002@126.com.