Tabela 2. Efeito do carregamento e dispersão do negro de fumo na condutividade

2. Aplicações de fios e cabos

As indústrias de fios e cabos consomem a maior quantidade de negro de fumo condutor, a maioria dos quais é usada nas blindagens de condutor e isolamento de cabos de média e alta tensão. A Figura 1 ilustra a estrutura típica dos cabos de alimentação. A blindagem do condutor pode se ligar ao condutor de metal para fornecer uma interface suave e um campo elétrico homogeneamente distribuído para o isolamento. A blindagem de isolamento protege o isolamento contra danos do corona e oferece segurança. O negro de fumo nas blindagens do condutor e do isolamento desempenham um papel crítico na vida útil de longo prazo do cabo.

Dependendo da aplicação específica e do tipo de negro de fumo, a carga de negro de fumo pode variar de ~ 22% a ~ 44% por peso. Embora não seja uma necessidade condutiva, o negro de fumo também é usado na capa do cabo para reforçar a proteção UV.

3. Requisitos de negros de carbono em aplicações de fios e cabos

O negro de fumo é um componente essencial usado nas blindagens do condutor e do isolamento para fornecer o desempenho de condutividade desejado. Para escolher um negro de fumo, podemos observar a carga desejada de negro de fumo. A decisão é então se usar um negro de fumo com maior condutividade em cargas mais baixas ou um negro de fumo com condutividade mais baixa em cargas mais altas. No entanto, a seleção do negro de fumo não depende apenas da especificação de condutividade necessária, mas também de outros requisitos, incluindo dispersibilidade, reologia, desempenho mecânico e suavidade da superfície.

Conforme mencionado anteriormente, a condutividade dos compostos de negro de fumo é determinada não apenas pelo tipo e carga do negro de fumo, mas também pelas condições do processo, incluindo a composição e a extrusão final do cabo. Um entendimento completo de todos esses aspectos garante a otimização do desempenho condutivo.

3.1. Dispersibilidade

Os negros de carbono mostram níveis mais altos de dispersibilidade com área de superfície decrescente, porosidade mais baixa e estrutura mais alta. Conforme mostrado na relação propriedade-desempenho na Tabela 1, com exceção da estrutura, há uma compensação óbvia entre facilidade de dispersão e entrega de altos níveis de condutividade.

Portanto, quando o negro de fumo de maior condutividade é necessário, é importante encontrar um equilíbrio entre a dispersibilidade e a condutividade. Os negros de carbono com diferentes níveis de dispersão são mostrados na Figura 3.

Podemos observar alguns cenários:

Cenário 1:

Maior área de superfície e estrutura média de negro de fumo: Aqui, a energia de dispersão suficiente deve permitir a desaglomeração total para os agregados individuais para fornecer o desempenho condutor ideal e outros atributos secundários.

Cenário 2:

Área de superfície inferior e estrutura alta: Com este equilíbrio de propriedades, o negro de fumo altamente dispersível e renderá um desempenho condutor, mas com cargas ligeiramente mais altas em comparação com o negro de fumo descrito no Cenário 1. Isso significa que a energia de dispersão mais baixa é suficiente para fornecer uma boa dispersão para o desempenho de condutividade desejado. Vale a pena mencionar que a mistura excessivamente agressiva ou muita entrada de energia com este tipo de negro de fumo pode levar à quebra do agregado (estrutura mais alta = agregado mais friável) e, portanto, entregar desempenho inferior ao desejado.

3.2. Limpeza

Para aplicações de fios e cabos, a limpeza de um negro de fumo é tão importante quanto a condutividade e dispersibilidade. Uma limpeza mais alta melhora a dispersão, a condutividade, a suavidade da superfície e reduz as alterações do pacote de telas no processo de composição.

A tecnologia Ultra da Birla Carbon garante excelente limpeza física; mais especificamente, baixos níveis de impurezas medidos por meio de resíduos de peneira e testes de cinzas.

Por outro lado, devido à qualidade do produto e às regulamentações químicas, a limpeza química também é um requisito importante. A limpeza química do negro de fumo pode ser medida com enxofre, PAH, iônico e outros métodos de análise de composição química.

Além da limpeza física e química, o nível de umidade presente no negro de fumo também precisa ser controlado ou minimizado antes da composição, visto que o excesso de umidade afeta adversamente a dispersão, a condutividade e o acabamento da superfície.

A demanda de plásticos condutores para fios e cabos está aumentando, e nossos negros de carbono desempenham um papel significativo. A Birla Carbon é um dos fabricantes líderes de negro de fumo e pode oferecer ampla experiência na área de aplicação de fios e cabos. Estamos respondendo às diversas demandas do mercado com um portfólio completo de produtos de negro de fumo. Nossos especialistas técnicos em todo o mundo estão prontos para colaborar com nossos clientes para ajudá-los a ter sucesso, descobrindo as soluções certas para quaisquer desafios de aplicação. Existem muitas opções quando se trata de escolher e usar o negro de fumo, portanto, incentivamos você a entrar em contato com um especialista técnico da Birla Carbon para maximizar suas chances de sucesso.

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