[이론] 카본블랙(carbon black) 이란?

 

고무의 기계적물성을 증가시키는 보강제로써 가장 일반적인 물질이 카본블
랙이다.카본블랙은 탄화수소를 불완전 연소시키거나 열분해를 통하여 얻을
수 있다.고무의 보강효과를 크게 하기 위해서는 입자의 크기를 가능한 작게
하고,비표면적을 크게 하거나 고무와의 높은 친화성,균일한 분산을 얻어질
수 있도록 하거나 입자의 표면을 화학적으로 반응하는 관능기인 카르복실
(R-COOH),하이드록실(R-OH),퀴논 및 락톤기등이 많이 존재하게 하여 고무
분자와의 상호작용이 강하고 보강성을 나타나게 할 수 있다.
고무의 배합거동은 고무의 종류,배합,배합조건에 따라 변하지만 가장 중요한
물성은 카본블랙의 표면적과 입자구조 그리고 pH 등이다.표면적이 작을수록
고무와의 혼합이 빠르지만,분산의 과정에서는 표면적이 큰 카본블랙이 더 우
수하다.pH는 고무산업에서 사용되는 가황촉진제의 선택에 큰 영향을 미친다.
산성의 카본블랙은 가황을 억제시키는 반면,알카리성은 가황공정을 촉진시킴
으로써 초기 가황시간을 단축시키는 역할을 한다.표면적은 카본블랙의 강화
물성과 가장 큰 관련을 가지고 있다.카본블랙의 표면적이 커질수록 내마모성
은 향상되나 고무와의 혼합공정 시간과 혼합을 위한 동력소비량은 급격히 증
가한다.세 번째 물성은 탄소가 응집된 정도를 나타내는 입자의 구조특성이다.
구조가 잘 발달된 카본블랙을 사용할 경우 탄성계수,강도 및 압출성 등의 물
성을 증가시키는 반면에 초기 가황시간을 감소시킴으로써 공정의 안정적 운용
에는 나쁜 영향을 미친다.합성고무에 있어서 구조가 발달된 카본블랙을 사용
할 경우 고무와 카본블랙 혼합물의 점도(Mooney점도)가 높아지게 된다.이
경우 혼합물에 첨가되는 오일(Extending Oil)의 비율이 높아지게 되고 결과적
으로 전체적인 원료비 부담은 줄어들게 된다.

 

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