BRPI0810844B1 - Black matrix and cured coating composition - Google Patents

Description

MATRIZ NEGRA E COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO CURÁVEL

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO 1. Campo da Invenção [001] A presente invenção se refere aos negros de fumo com estrutura pequena em composições de revestimento curáveis, revestimentos curáveis e revestimentos curados compreendendo negros de fumo, e matrizes negras que podem ser formadas com isso. 2. Descrição da Técnica Relacionada [002] Matriz negra é um nome genérico para os materiais usado em displays a cores para melhorar o contraste de uma imagem pela separação de pixels coloridos individuais. Em displays de cristal liquido (LCD), a matriz negra é um filme fino com alta capacidade de proteção da luz e é formado entre os três elementos coloridos de um filtro de cor. Nos transistores de filme fino (TFT), a matriz negra também evita a formação de correntes fotoinduzidas devido à luz refletida no TFT.

[003] A camada de matriz negra nos displays de cristal liquido foi produzida por deposição a vapor de Cr/CrO. Embora filmes À base de cromo tenham excelentes capacidades de proteção da luz, o processo de deposição de vapor de metal é caro. Além disso, o uso e descarte do cromo é sujeito a regulamentos ambientais crescentemente restritivos. Os filmes de cromo também apresentam baixa resistividade, o que restringe o design elétrico dos LCDs a um subgrupo de configurações de design possíveis.

[004] Pigmentos negros tais como negros de fumo foram usados em composições poliméricas para fazer matrizes negras resistentes. A estrutura e área superficial desses negros são escolhidas para permitir um nível de carregamento particular de negro de fumo em uma matriz e para reduzir a condutividade e o acúmulo de carga no meio. Os níveis crescentes de carga aumentados aumenta a densidade ótica (OD), uma medida da opacidade de um material, do meio porém também aumenta a viscosidade das composições de revestimento usadas para produzir o meio. Deste modo, é comumente difícil alcançar o equilíbrio desejado das propriedades como um todo. Por exemplo, enquanto uma matriz contendo um pigmento de negro de fumo poderia fornecer as capacidades de proteção da luz necessárias (isto é, uma densidade ótica linear), o filme pode ter somente uma modesta resistividade, limitando a sua capacidade de inibir as correntes fotoinduzidas. Alternativamente, se um filme altamente resistivo fosse produzido, a OD pode ser muito baixa para ser comercialmente viável.

[005] A redução da estrutura do componente negro de fumo pode reduzir a viscosidade, permitindo que camadas mais finas do meio sejam depositadas sem defeitos, ou ela pode permitir que mais negro de fumo seja incorporado em uma dada viscosidade, resultando em uma densidade ótica maior. Um método de controle da estrutura de um negro de fumo de forno é pela adição de elementos alcalinos ou de metais alcalinos a um forno durante a queima de uma matéria-prima carbonácea. Entretanto, o componente metálico resultante no negro de fumo pode contribuir para a condutividade aumentada, e materiais não-carbonáceos no meio não contribuem para a densidade ótica. Além disso, conforme potássio e outros elementos metálicos são adicionados ao forno, o negro resultante tem grupos mais carregados na superfície e é, deste modo, mais hidrofílico. Deste modo, um decréscimo na estrutura pode vir mediante o custo da condutividade aumentada e densidade ótica reduzida resultante de elemento não-carbonáceos no negro de fumo. Negros mais hidrofílicos ou ácidos (por exemplo, pH menor do que 6) podem ser compatíveis com uma ampla faixa de polímeros e outro componentes que poderíam ser de outro modo desejáveis para uso em aplicações de revestimento ou impressão. Além disso, embora a densidade ótica ou matiz possam ser aumentadas pelo aumento da área superficial, torna-se crescentemente difícil reduzir a DBP conforme a área superficial é aumentada. Deste modo, é desejável desenvolver negros de fumo com estrutura pequena, porém também com pequenas quantidades de metais alcalinos e elevada hidrofobicidade e que não comprometam as propriedades elétricas, a densidade ótica e a viscosidade nas composições e dispositivos incorporando o negro de fumo.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[006] Em um aspecto, a invenção inclui uma matriz negra incluindo pelo menos um primeiro negro de fumo. 0 primeiro negro de fumo tem um número de I2 de 30 mg/g até 200 mg/g, uma DBP de 20 cm3/100g até 45 cm3/100g, e uma concentração total de elementos do Grupo IA e IIA, em μg/g, de no máximo y + (15*número de I2) , em que y é 250, 100, -50, -150 ou -350. Por exemplo, o primeiro negro de fumo pode ter um valor de DBP de 20 a 40 cm3/100g, de 20 a 30 cm3/100g, de 25 a 43 cm3/100 g, de 25 a 40 cm3/100 g, de 30 a 39 cm3/100g ou uma DBP em qualquer faixa atrelada por qualquer um desses pontos finais. Alternativamente ou adicionalmente, o primeiro negro de fumo pode ter um número de iodo (número de I2) de 30 a 200 mg/g, por exemplo, de 30 a 45 mg/g, de 45 a 100 mg/g, de 60 a 80 mg/g, de 70 a 100 mg/g, de 100 a 150 mg/g, de 150 a 200 mg/g, de 70 a 200 mg/g ou em qualquer faixa atrelada a qualquer um desses pontos finais. O primeiro negro de fumo pode ser caracterizado por pelo menos um dos seguintes: uma proporção M de 1 até menos do que 1,25; um pH de 6 a 10; uma pressão de espalhamento de água de no máximo 6 mJ/m2; ou um matiz de pelo menos 80.

[007] Em outro aspecto, a invenção inclui uma matriz negra incluindo pelo menos um primeiro negro de fumo, o primeiro negro de fumo com um número de I2 de 30 mg/g até 200 mg/g, uma DBP de 20 cm3/100 g até 45 cm3/100 g, e uma pressão de espalhamento de água de no máximo 6 mJ/m2. Por exemplo, o primeiro negro de fumo pode ter um valor de DBP de 20 a 45 cm3/100 g, de 20 a 30 cm3/100g, de 25 a 43 cm3/100g, de 25 a 40 cm3/100g, de 30 a 39 cm3/100g, ou uma DBP em qualquer faixa atrelada por qualquer um desses pontos finais. Alternativamente ou adicionalmente, o primeiro negro de fumo pode ter um número de iodo (número 12) de 30 a 200 mg/g, por exemplo, de 30 a 45 mg/g, de 45 a 100 mg/g, de 60 a 80 mg/g, de 70 a 100 mg/g, de 100 a 150 mg/g, de 150 a 200 mg/g, 70 a 200 mg/g ou em qualquer faixa atrelada por qualquer um desses pontos finais. O primeiro negro de fumo pode ser caracterizado por pelo menos um dentre os seguintes: uma proporção M de 1 até menos do que 1,25; um pH de 6 a 10; uma concentração total de elementos do Grupo IA e IIA, em μς/ς, de no máximo y + (15*número I2), em que y é 250, 100, -50, -150 ou -350; ou um matiz de pelo menos 80.

[008] Em outro aspecto, a invenção inclui uma matriz negra incluindo pelo menos um primeiro negro de fumo, o primeiro negro de fumo com um número de I2 de 30 mg/g até 200 mg/g, uma DBP de 20 cm3/100 g até 45 cm3/100 g, e um pH de 6 até 10. Por exemplo, o primeiro negro de fumo pode ter um valor de DBP de 20 a 45 cm3/100 g, de 20 a 30 cm3/100g, de 25 a 43 cm3/100g, de 25 a 40 cm3/100g, de 30 a 39 cm3/100g, ou uma DBP em qualquer faixa atrelada por qualquer um desses pontos finais. Alternativamente ou adicionalmente, o primeiro negro de fumo pode ter um número de iodo (número I2) de 30 a 200 mg/g, por exemplo, de 30 a 45 mg/g, de 45 a 100 mg/g, de 60 a 80 mg/g, de 70 a 100 mg/g, de 100 a 150 mg/g, de 150 a 200 mg/g, 70 a 200 mg/g ou em qualquer faixa atrelada por qualquer um desses pontos finais. O primeiro negro de fumo pode ser caracterizado por pelo menos um dentre os seguintes: uma concentração total de elementos do Grupo IA e IIA, em μg/g, de no máximo y + (15*número I2) , em que y é 250, 100, -50, -150 ou -350; uma proporção M de 1 até menos do que 1,25; uma pressão de espalhamento de água de no máximo 6 mJ/m2; ou um matiz de pelo menos 80.

[009] Em outro aspecto, a invenção inclui uma matriz negra incluindo pelo menos um primeiro negro de fumo, o primeiro negro de fumo com um número de I2 de 30 mg/g até 200 mg/g, uma DBP de 20 cm3/100 g até 45 cm3/100 g e uma proporção M de 1 até menos do que 1,25. Por exemplo, o primeiro negro de fumo pode ter um valor de DBP de 20 a 45 cm3/100 g, de 20 a 30 cm3/100g, de 25 a 43 cm3/100g, de 25 a 40 cm3/100g, de 30 a 39 cm3/100g, ou uma DBP em qualquer faixa atrelada por qualquer um desses pontos finais. Alternativamente ou adicionalmente, o primeiro negro de fumo pode ter um número de iodo (número I2) de 30 a 200 mg/g, por exemplo, de 30 a 45 mg/g, de 45 a 100 mg/g, de 60 a 80 mg/g, de 70 a 100 mg/g, de 100 a 150 mg/g, de 150 a 200 mg/g, 70 a 200 mg/g ou em qualquer faixa atrelada por qualquer um desses pontos finais. O primeiro negro de fumo pode ser caracterizado por pelo menos um dentre os seguintes: uma concentração do elementos do Grupo IA e IIA, em μg/g, de no máximo y + (15*número de I2) , em que y é 250, 100, -50, -150 ou -350; um pH de 6 a 10; uma pressão de espalhamento de água de no máximo 6 mJ/m2; ou um matiz de pelo menos 80.

[0010] Em qualquer uma das modalidades acima, o negro de fumo pode ter um matiz obedecendo a equação matiz = x + 0,44 * número de I2, onde X é de 45 a 90, por exemplo, de 60 a 90 ou de 75 a 90. A matriz negra pode incluir pelo menos 50% em peso de negro de fumo, por exemplo, pelo menos 55% em peso de negro de fumo, de 50% a 80% em peso de negro de fumo, de 55% a 80% em peso de negro de fumo ou de 60% a 80% em peso de negro de fumo. A matriz negra pode ter uma densidade ótica de pelo menos 3, por exemplo, de pelo menos 4 em uma espessura de 1 micron. A matriz negra pode ter uma resistividade de superfície de pelo menos 1012 ohm/quadrado em uma carga de negro de fumo de pelo menos 60%.

[0011] Em qualquer uma das modalidades acima, a matriz negra pode incluir um segundo negro de fumo. 0 segundo negro de fumo pode diferir do primeiro negro de fumo em um ou mais dentre a área superficial, estrutura, tamanho de partícula primário, concentração de sal alcalino e/ou alcalino terroso, pH, valor Spectronic 20, matiz ou uma concentração de superfície de grupos contendo oxigênio. 0 segundo negro de fumo pode ser um negro de fumo oxidado, um negro de fumo termicamente tratado ou um negro de fumo modificado compreendendo um grupo orgânico ligado.

[0012] Em outro aspecto, a invenção inclui uma composição de revestimento curável incluindo um veículo, uma resina curável e pelo menos um primeiro negro de fumo. O primeiro negro de fumo tem um número I2 de 30 mg/g a 200 mg/g, uma DBP de 20 a 45 cm3/100 g, e uma concentração total de elementos do Grupo IA e IIA, em μg/g, de no máximo y + (15*número de I2) , em que y é 250, 100, -50, -150 ou -350. Por exemplo, o primeiro negro de fumo pode ter um valor de DBP de 20 a 45 cm3/100 g, de 20 a 30 cm3/100 g, de 25 a 43 cm3/100 g, de 25 a 40 cm3/100 g, de 30 a 39 cm3/100 g ou uma DBP em qualquer faixa atrelada por qualquer um desses pontos finais. Alternativamente ou adicionalmente, o primeiro negro de fumo pode ter um número de iodo (número de I2) de 30 a 200 mg/g, por exemplo, de 30 a 45 mg/g, de 45 a 100 mg/g, de 60 a 80 mg/g, de 70 a 100 mg/g, de 100 a 150 mg/g, de 150 a 200 mg/g, de 70 a 200 mg/g ou em qualquer faixa atrelada a qualquer um desses pontos finais. O primeiro negro de fumo pode ser caracterizado por pelo menos um dos seguintes: uma proporção M de 1 até menos do que 1,25; um pH de 6 a 10; uma pressão de espalhamento de água de no máximo 6 mJ/m2; ou um matiz de pelo menos 80. 0 negro de fumo pode ter um matiz obedecendo a equação matiz = x + 0,44 * número de I2, onde X é de 45 a 90, por exemplo, de 60 a 90 ou de 75 a 90. Quando a composição de revestimento curável tem uma carga de negro de fumo de pelo menos 50% em peso, ela pode exibir um fluxo Newtoniano. A composição de revestimento curável pode ter uma carga de negro de fumo de pelo menos 20% em peso, pelo menos 30% em peso, pelo menos 40% em peso, pelo menos 45% em peso, pelo menos 50% em peso, pelo menos 55% em peso ou pelo menos 60% em peso.

[0013] Em outro aspecto, a invenção inclui um revestimento incluindo uma resina, um dispersante opcional e pelo menos um primeiro negro de fumo, o primeiro negro de fumo com um número I2 de 25 mg/g até 200 mg/g, uma DBP de 20 a 45 cm3/100 g e uma concentração de elementos de Grupo IA e IIA, em μg/g, de no máximo y + (15*número de I2) , em que y é 250, 100, -50, -150 ou -350. Por exemplo, o primeiro negro de fumo pode ter um valor de DBP de 20 a 45 cm3/100 g, de 20 a 30 cm3/100g, de 25 a 43 cm3/100g, de 25 a 40 cm3/100g, de 30 a 39 cm3/100g, ou uma DBP em qualquer faixa atrelada por qualquer um desses pontos finais. Alternativamente ou adicionalmente, o primeiro negro de fumo pode ter um número de iodo (número I2) de 30 a 200 mg/g, por exemplo, de 30 a 45 mg/g, de 45 a 100 mg/g, de 60 a 80 mg/g, de 70 a 100 mg/g, de 100 a 150 mg/g, de 150 a 200 mg/g, 70 a 200 mg/g ou em qualquer faixa atrelada por qualquer um desses pontos finais. Quando o revestimento inclui 60 por cento em peso de negro de fumo, ele pode ter uma resistividade elétrica superficial de pelo menos 1012 ohm/quadrado. 0 primeiro negro de fumo pode ser caracterizado por pelo menos um dentre os seguintes: uma proporção M de 1 até menos do que 1,25; um pH de 6 a 10; uma pressão de espalhamento de água de no máximo 6 mJ/m2; ou um matiz de pelo menos 80. 0 primeiro negro de fumo pode ter um matiz obedecendo a equação matiz = x + 0,44 * número de I2, onde X é de 45 a 90, por exemplo, de 60 a 90 ou de 75 a 90. 0 revestimento pode ter uma densidade ótica de pelo menos 3, por exemplo, de pelo menos 4, em um 1 micron de espessura. O revestimento pode incluir pelo menos 50% em peso de negro de fumo, por exemplo, pelo menos 55% em peso de negro de fumo, de 50% a 80% em peso de negro de fumo, de 55% a 80% em peso de negro de fumo ou de 60% a 80% em peso de negro de fumo.

[0014] Em outro aspecto, a invenção inclui dispersões de revestimentos pigmentados incluindo pelo menos 20 por cento de negro de fumo incluindo um primeiro negro de fumo, um carreador e um dispersante opcional. O primeiro negro de fumo tem um I2 de 30 mg/g até 200 mg/g, uma DBP de 20 até 45 cm3/100 g, e uma concentração de elementos do Grupo IA e IIA, em μg/g, de no máximo y + (15*número de I2) , em que y é 250, 100, -50, -150 ou -350. Por exemplo, o primeiro negro de fumo pode ter um valor de DBP de 20 a 45 cm3/100 g, de 20 a 30 cm3/100 g, de 25 a 43 cm3/100 g, de 25 a 40 cm3/100 g, de 30 a 39 cm3/100 g ou uma DBP em qualquer faixa atrelada por qualquer um desses pontos finais. Alternativamente ou adicionalmente, o primeiro negro de fumo pode ter um número de iodo (número de I2) de 30 a 200 mg/g, por exemplo, de 30 a 45 mg/g, de 45 a 100 mg/g, de 60 a 80 mg/g, de 70 a 100 mg/g, de 100 a 150 mg/g, de 150 a 200 mg/g, de 70 a 200 mg/g ou em qualquer faixa atrelada a qualquer um desses pontos finais. O primeiro negro de fumo pode ser caracterizado por pelo menos um dos seguintes: uma proporção M de 1 até menos do que 1,25; um pH de 6 a 10; uma pressão de espalhamento de água de no máximo 6 mJ/m2; ou um matiz de pelo menos 80. O negro de fumo pode ter um matiz obedecendo a equação matiz = x + 0,44 * número de I2, onde X é de 45 a 90, por exemplo, de 60 a 90 ou de 75 a 90. Quando a dispersão de revestimento pigmentado é formulada com 50% em peso de negro de fumo, a dispersão de revestimento pigmentado pode ser um fluido Newtoniano. A dispersão de revestimento pigmentado pode incluir pelo menos 30% em peso, pelo menos 40% em peso, pelo menos 45% em peso, pelo menos 55% em peso, ou pelo menos 60% em peso, por exemplo, de 50% em peso até 80% em peso, ou de 60% em peso até 80% em peso de negro de fumo, ou qualquer quantidade de negro de fumo em qualquer faixa atrelada por qualquer um desses pontos finais.

[0015] É para ser entendido que tanto a descrição geral precedente quanto a descrição detalhada a seguir são somente exemplares e explicativas e são tencionadas a fornecer explicação adicional da presente invenção, conforme reivindicado.

BREVE DESCRIÇÃO DO DESENHO

[0016] Figura 1 é um gráfico mostrando as curvas de percolação para um negro de fumo para uso de acordo com uma modalidade exemplar da invenção e um negro de fumo comercialmente disponível.

[0017] Figura 2 é uma vista seccional cruzada de uma porção de um tipo de reator de negro de fumo e forno que pode ser utilizado para produzir negros de fumo para uso em modalidades exemplares da invenção.

[0018] Figura 3 é um histograma de amostra da fração em peso dos agregados de uma amostra de negro de fumo versus o Diâmetro Stokes em uma dada amostra.

[0019] Figura 4 é um gráfico mostrando a viscosidade das dispersões de revestimentos pigmentados produzidas usando um negro de fumo de acordo com uma modalidade exemplar da invenção e um negro de fumo comercialmente disponível.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0020] Nós descobrimos surpreendentemente que revestimentos incluindo uma resina e pelo menos um negro de fumo com um baixo nivel de estrutura, por exemplo, uma DBP de 20 cm3/100 g até 45 cm3/100 g, pode ser produzido com cargas mais altas de negro de fumo enquanto de exibem propriedades elétricas melhoradas em comparação com os revestimentos compreendendo a mesma resina e negros de fumo mais altamente estruturados. Além disso, nós descobrimos inesperadamente que negros de alta área superficial e estrutura pequena permitem a produção de revestimentos e matrizes negras com altas cargas de negro de fumo enquanto mantêm o controle da resistividade.

[0021] Em uma modalidade, uma matriz negra de acordo com a invenção inclui pelo menos um primeiro negro de fumo, o primeiro negro de fumo com um valor de absorção de dibutilftalato (DBP), uma medida da estrutura ou ramificação de um pigmento, de 20 cm3/100 g até 45 cm3/100 g e um número de iodo de 30 mg/g até 200 mg/g.

[0022] Em certas modalidades, o primeiro negro de fumo empregado na composição da matriz negra e em outras modalidades da invenção descritas em outros locais aqui podem ter um valor DBP de 20 a 45 cm3/100 g, de 20 a 30 cm3/100 g, de 25 a 43 cm3/100 g, de 25 a 40 cm3/100 g, de 30 a 39 cc/100 g ou uma DBP em qualquer faixa atrelada por qualquer um desses pontos finais. As partículas primárias de negro de fumo podem se aproximar de uma geometria esférica essencialmente global, embora partículas de carbono com outras formas, tais como agulhas e placas, também podem ser usadas.

[0023] O primeiro negro de fumo empregado na composição de matriz negra e em outras modalidades da invenção descritas aqui em outros locais pode ter qualquer um dentre uma ampla faixa de áreas superficiais dependendo das propriedades desejadas do negro de fumo. Por exemplo, o negro de fumo pode ter um número de iodo (número I2) de 30 a 200 mg/g, por exemplo, de 30 a 45 mg/g, de 45 a 100 mg/g, de 60 a 80 mg/g, de 70 a 100 mg/g, de 100 a 150 mg/g, de 150 a 200 mg/g, de 70 a 200 mg/g ou em qualquer faixa atrelada a qualquer um desses pontos finais. Conforme é conhecido pelas pessoas versadas na técnica, em uma porosidade fixa, a área superficial aumentada é correlacionada com tamanhos de partículas primárias menores.

[0024] O primeiro negro de fumo empregado em qualquer uma das modalidades da invenção pode ter adicionalmente uma ou mais das seguintes propriedades, cada uma das quais sendo discutida em maiores detalhes abaixo. O negro de fumo pode ter uma concentração total de elementos alcalinos e alcalino-terrosos (por exemplo, elementos do Grupo IA e IIA) em μg/g, de no máximo (y + 15*número de I2), onde y é 250, 100, -50, -150 ou -350. A proporção M, a proporção do diâmetro Stokes média para o modo do diâmetro Stokes de uma amostra de negro de fumo pode ser de 1,0 até menos do que 1,25, por exemplo, entre 1,22 e 1,24 ou em qualquer faixa definida por qualquer um desses pontos finais. 0 negro de fumo pode ter um matiz de pelo menos 80. O matiz do negro de fumo pode ser definido pela equação a seguir: Matiz = x + 0,44 *número de I2 onde x pode ser de 45 a 90, por exemplo, de 60 a 90 ou de 75 a 90. O negro de fumo pode ter um pH de 6 a 10 por exemplo, de 6 a 8, de 8 a 10, de 7 a 9 ou em qualquer faixa definida por qualquer um desses pontos finais. A pressão de espalhamento de água (WSP), uma medida da energia de interação entre a superfície do negro de fumo e vapor de água, pode ser de no máximo 6 mJ/m2, por exemplo, de no máximo 5 mJ/m2, de no máximo 4 mJ/m2, de 2 a 6 mJ/m2, de 2 a 5 mJ/m2, de 3 a 6 mJ/m2, de 3 a 5 mJ/m2 ou em qualquer faixa definida por qualquer um dos pontos finais daqui.

[0025] Em geral, o nível de carga de um negro de fumo específico afeta a resistividade da superfície de um revestimento contendo aquele negro de fumo. Inicialmente, em baixas cargas, a resistividade da superfície permanece substancialmente constante com quantidades crescentes de negro de fumo. Em níveis mais elevados, uma transição ocorre na qual negro de fumo suficiente está presente onde ocorre um decréscimo na resistividade. Isto é geralmente referido como o limiar de percolação. Os niveis de negro de fumo em excesso desse limiar têm um efeito muito baixo na resistividade do revestimento. Muitos negros de fumo exibem um desempenho de percolação semelhante. Deste modo, as curvas de percolação de negro de fumo são muito semelhantes, independentemente do tipo de negro de fumo, com exceção de que o ponto de percolação (isto é, a carga de negro de fumo na qual a resistividade da superfície diminui) é diferente. Isto é mostrado por uma mudança da curva de percolação. Figura 1 mostra curvas de percolação para dois diferentes revestimentos produzidos com a mesma resina, porém com diferentes negros de fumo. As curvas de percolação têm um formato que é comum para o negro de fumo com dois platôs relativos conectados por uma região de transição relativamente íngreme.

[0026] Para algumas aplicações, a resistividade de superfície alvo pode cair no ponto mais íngreme da curva de percolação. De uma perspectiva prática, a produção desse revestimento podería precisar de controles acirrados na carga de negro de fumo uma vez que pequenas alterações na carga poderíam ter um grande efeito na resistividade observada.

[0027] Sem desejar estar ligado por qualquer teoria particular, acredita-se que a pequena estrutura dos negros de fumo explorada em várias modalidades da invenção podem permitir uma maior eficiência de embalagem do negro de fumo. Negros de fumo com estrutura pequena são geometricamente capazes de se empacotar mais densamente do que partículas de negro de fumo com estruturas maiores, conforme medido por sua absorção de óleo DBP, a qual é uma medida eficaz de seus volumes de poros empacotados. Como resultado, em certas modalidades da presente invenção, a curva de percolação pode ser mudada de modo que uma resistividade pré-selecionada possa ocorrer longe da parte mais íngreme da curva. Deste modo, pequenas alterações no carregamento não têm um grande efeito na resistividade.

[0028] A capacidade de aumentar a carga de negro de fumo fornece outros benefícios para materiais tais como toners, tintas, matriz negra, fotoresist e dispersões de revestimentos pigmentados usados para preparar esses e outros produtos. O desempenho da dispersão de revestimentos pigmentados e fotoresist dependem do conteúdo de negro de fumo. Conforme a concentração de negro de fumo é aumentada, as propriedades tais como capacidade de cura, desenvolvimento, padronização e adesão ao vidro são afetadas. Em muitos casos, uma dessas propriedades limita a concentração superior de negro de fumo que é aceitável no revestimento o que por sua vez impõe um limite superior na densidade ótica alcançável do filme. A exploração de negros de fumo com estruturas pequenas de acordo com certas modalidades da invenção permite a preparação de filmes com maior carga de negro de fumo, enquanto mantém o equilíbrio das propriedades necessárias para o desempenho como matriz de carbono. Uma vez que a densidade ótica do filme é proporcional ao seu conteúdo de negro e carbono, n[os esperamos que esses filmes formulados na carga de carbono máxima terão densidade ótica comparativamente maior do que os filmes preparados com o negro de fumo convencional.

[0029] Além disso, nós descobrimos inesperadamente que dispersões preparadas com concentrações crescentes de estrutura pequena, negros de fumo com área superficialmente grande têm viscosidade relativamente menor do que as dispersões preparadas com negros de estrutura maior ou superfície menor. Isto melhora a capacidade de produção de vários dispositivos. De fato, nós descobrimos que essas dispersões retêm as características de fluxo Newtoniano em cargas mais elevadas do que as dispersões com negros de fumo de estrutura maior ou área superficial menor. A viscosidade reduzida melhora o nivelamento das composições de revestimento, reduzindo as irregularidades no revestimento final e aumentando a suavidade. Além disso, revestimentos mais finos podem ser depositados sem o risco de furos ou outros defeitos.

[0030] Nós descobrimos inesperadamente que o uso de negro e carbono com uma proporção M menor do que 1,25 aumenta a densidade ótica dos materiais nos quais o negro de fumo é incorporado em relação aos negros de fumo com a mesma estrutura e área superficial, porém com proporções M maiores. Isto permite que quantidades menores de negro de fumo sejam usadas para obter uma dada densidade ótica, reduzindo a viscosidade das dispersões de revestimentos pigmentados e outros meios fluidos contendo o negro de fumo que é usado para produzir tais materiais. O matiz aumentado reduz a quantidade de negro de fumo que deve ser usada em um veículo para obter uma densidade ótica desejada.

[0031] Negros de fumo com um pH neutro ou pH levemente básico ao invés de um pH ácido podem ser mais compatíveis com certos polímeros e outros materiais que podem ser usados para produzir matriz negra, revestimentos, dispersões de revestimentos pigmentados, tintas, toners e outros meios, expandindo a faixa das composições que podem ser combinadas com negro de fumo para essas aplicações. Além disso, tais negros de fumo irão interagir diferentemente com os desenvolvedores alcalinos tipicamente empregados na produção de matriz negra do que os negros de fumo e podem melhorar as características de desenvolvimento dos revestimentos, matrizes negras e outros revestimentos utilizando desenvolvedores alcalinos.

[0032] Negros de fumo com uma quantidade menor de elementos alcalinos e alcalino-terrosos podem exibir condutividade menor e/ou proporcionar maior densidade ótica aos meios nos quais eles são incorporados.

[0033] WSP mais baixo representa um negro de fumo mais hidrofóbico. Negros de fumo com pressões de espalhamento de água menores, por exemplo, negros de fumo mais hidrofóbicos, podem ser mais compatíveis com certos polímeros e outros materiais que podem ser usados para produzir matriz negra, dispersões de revestimentos pigmentados, revestimentos, tintas, toners e outros materiais, expandindo a faixa de composições que pode ser combinada com o negro de fumo para essas aplicações. Além disso, tais negros de fumo irão interagir diferentemente com os desenvolvedores alcalinos tipicamente empregados na produção de matriz negra e revestimentos do que negros de fumo mais hidrofílicos e podem aumentar as características de desenvolvimento dos revestimentos,matrizes negras e outros revestimentos empregando desenvolvedores alcalinos.

[0034] Foi descoberto surpreendentemente que as dispersões de revestimentos pigmentados, dispersões, composições de revestimento curáveis e revestimentos, tais como matriz negra podem ser preparados com níveis relativamente altos, por exemplo, de pelo menos 40%, de pelo menos 50%, de pelo menos 55% ou de pelo menos 60% de negros de fumo tais como aqueles descritos aqui. Isto permite a preparação de revestimentos e matrizes negras com propriedades globais melhoradas, incluindo um equilíbrio melhorado de propriedades elétricas tais como resistividade de superfície e densidade ótica. Resistividade de superfície é uma medida da capacidade de um material de evitar a condução de eletricidade e pode ser medida usando uma variedade de técnicas conhecidas na técnica. Densidade ótica é tipicamente medida usando um densímetro ótico. OD é dependente de vários fatores, incluindo a espessura do filme.

[0035] Negros de fumo, tais como aqueles descritos aqui, podem ser combinados com um veículo e uma resina curável para formar uma composição de revestimento curável. A composição de revestimento curável pode ser formada usando qualquer método conhecido pelas pessoas versadas na técnica incluindo, por exemplo, o uso de mistura de alto cisalhamento. Além disso, as composições podem ser preparadas usando uma dispersão de negro de fumo em um veiculo, tal como um dispersões de revestimentos pigmentados. Tal dispersões de revestimentos pigmentados pode ter uma porcentagem de pelo menos 20, por exemplo, pelo menos 30 por cento do negro de fumo incluindo um negro de fumo tais como aqueles descritos aqui. Quando o dispersões de revestimentos pigmentados inclui 50 por cento em peso de negro de fumo, ele pode ser um fluido Newtoniano. Preferivelmente, existe resina suficiente no revestimento curado para preencher suficientemente o volume vazio definido pela forma dos agregados de negro de fumo.

[0036] O veiculo pode ser ou um veiculo aquoso ou um veiculo não-aquoso. Exemplos incluem veículos não-aquosos incluindo um ou mais dentre butanol (por exemplo, um ou mais dentre n-butanol, sec-butanol, terc-butanol e isobutanol), 2-heptanona, acetato de butila, etilcelosolve, acetato de etilcelosolve, butilcelosolve, acetato de butilcelosolve, etilcarbitol, acetato de etilcarbitol, dietilenoglicol, cicloexanona, monometiléter de propilenoglicol, acetato de monometiléter de propilenoglicol, ésteres de lactato, dimetilformamida, metiletilcetona, dimetilacetamida e suas misturas. Solventes aquosos também podem ser adicionados incluindo, por exemplo, água e alcoois solúveis em água.

[0037] A resina curável pode ser qualquer resina conhecida na técnica. Por exemplo, a resina pode ser uma resina de epóxi bisfenol-A ou uma resina de epóxi novolac. A resina também pode ser uma resina acrílica, uma resina de poliimida, uma resina de uretano, uma resina de poliéster ou uma gelatina. A resina pode ser curada por qualquer uma da variedade dos métodos conhecidos incluindo, por exemplo, termicamente ou por qualquer fonte de radiação tal como, por exemplo, radiação por infravermelho ou ultravioleta. A composição de revestimento curável pode ser fotossensível (isto é, pode ser curada por irradiação) ou termossensivel (isto é, pode ser curada por alteração de temperatura, tal como por aquecimento). Quando a resina é curável por irradiação, a composição de revestimento curável pode ainda incluir um fotoiniciador, o qual gera um radical na absorção da luz com o pigmento respectivo.

[0038] A composição de revestimento curável ou dispersões de revestimentos pigmentados pode ser formada com um mínimo de componentes adicionais (aditivos e/ou co-solventes) e passos de processamento. Entretanto, aditivos tais como dispersantes e co-solventes podem também ser incluídos. Por exemplo, quando uma resina fotossensível é usada, tal como uma epóxido bisfenol-A ou epóxi novolak, um fotoiniciador também pode ser adicionado. Outros monômeros e/ou oligômeros curáveis também podem ser adicionados.

[0039] Em outra modalidade, um revestimento curável é preparado a partir da composição de revestimento curável. O revestimento curável pode incluir uma resina curável e pelo menos um negro de fumo. A resina curável e o negro de fumo podem ser qualquer um daqueles descrito acima em maiores detalhes. O revestimento curável pode ser um revestimento fotossensível a partir do qual um revestimento curado pode ser produzido por irradiação do revestimento curável, ou um revestimento termossensivel, a partir do qual um revestimento curado é fabricado por tratamento térmico do revestimento curável.

[0040] Em outra modalidade, um revestimento curável é preparado a partir da composição de revestimento curável. 0 revestimento curável pode incluir uma resina, um dispersante opcional e pelo menos um negro de fumo, tal como qualquer um daqueles descritos aqui. Quando o revestimento inclui pelo menos 60 por cento em peso de negro de fumo, a resistividade elétrica superficial pode ser de pelo menos 1012 ohm/quadrado, por exemplo, 1013 ohm/quadrado. O revestimento, por exemplo, uma matriz negra, pode ainda ter uma densidade ótica de mais do que ou igual a 3, preferivelmente maior do que ou igual a 4, e mais preferivelmente maior do que ou igual a 5, entre 3,5 e 10, em 1 micron de espessura. Os revestimentos podem ter propriedades elétricas similares (tais como resistividade) em maiores espessuras de filme incluindo, por exemplo, de 10 a 100 microns de espessura, dependendo da aplicação do revestimento.

[0041] A presente invenção ainda se refere a uma matriz negra que pode ser usada, por exemplo, em um filtro de cor em um dispositivo de display de cristal liquido. A matriz negra pode ser formada usando qualquer método conhecido na técnica. Por exemplo, a matriz negra pode ser formada pela aplicação de uma composição de revestimento curável compreendendo um primeiro negro e carbono em um substrato, a cura do revestimento curável resultante no sentido da imagem para produzir um revestimento curado, e o desenvolvimento e secagem do revestimento curado. Por exemplo, a matriz negra pode ser preparada a partir da composição de revestimento curável, do revestimento curável e/ou do revestimento curado da presente invenção, cada um dos quais sendo descrito em maiores detalhes acima.

[0042] A resistividade e densidade ótica da superfície são propriedades importantes para os materiais da matriz negra, e são descritos em maiores detalhes acima. Uma vez que as matrizes negras de acordo com certas modalidades da invenção podem ser formadas a partir das composições de revestimento curáveis da presente invenção, as quais são usadas para formar um revestimento curado da presente invenção, a matriz negra pode ter as propriedades de desempenho (resistividade de superfície e densidade ótica) descritas acima em relação ao revestimento. Além disso, negro de fumo pode ser selecionado com um DBP específico para atender aos atributos de desempenho como um todo desejados particulares.

[0043] O desempenho dos vários meios descritos acima irá depender de vários fatores. Por exemplo, foi surpreendentemente descoberto que os revestimentos compreendendo uma resina e um primeiro negro de fumo podem ser produzidos com cargas de negro de fumo maiores enquanto se mantém a elevada resistividade, mesmo quando o primeiro negro de fumo não foi submetido a uma modificação de superfície adicional. Em certas modalidades, pode ser desejável otimizar a densidade ótica, a carga de negro de fumo, a resistividade de superfície, a lisura e outros requisitos de desempenho.

[0044] Revestimentos e matrizes negras de acordo com as várias modalidades da invenção podem também ser produzidas usando misturas de negros de fumo. Por exemplo, misturas de negros de fumo podem incluir um primeiro negro de fumo e um segundo negro de fumo com diferentes tamanhos de partículas primários. A diferença entre os dois tamanhos de partícula pode ser de 1 nm a 25 nm, por exemplo, de 5 nm a 25 nm. As partículas menores podem se ajustar nos interstícios entre as partículas de negro de fumo maiores. Uma pessoa versada na técnica irá reconhecer que, para uma dada amostra de negro de fumo, o tamanho da partícula irá de fato exibir uma distribuição de tamanhos aproximadamente do tamanho especificado. Em outra modalidade, os negros de fumo com diferentes composições de superfície, áreas superficiais, níveis de estrutura, concentrações de elementos metálicos, valores de pH ou valores Spectronic 20 podem ser misturados. Por exemplo, negros de fumo que não tenham sido modificados para se ligarem a um grupo orgânico na superfície ou que tenham sido oxidados ou submetidos ao tratamento térmico, por exemplo, para aumentar o conteúdo de grafita do negro de fumo, podem ser submetidos a tal modificação.

[0045] Nós identificamos condições operacionais que permitem que negros de fumo de baixa estrutura sejam produzidos com áreas de superfície elevadas porém com quantidades menores de elementos metálicos do Grupo IA e do Grupo IIA do que as que foram anteriormente usadas, reduzindo dessa forma a quantidade desses metais no produto negro de fumo. Em geral, para um negro de fumo com uma dada área superficial, a estrutura somente pode ser abaixada até certa quantidade pela adição de elementos metálicos, depois do que a adição de elementos metálicos adicionais não influencia adicionalmente na estrutura. Entretanto, nós produzimos negros de fumo com estrutura significativamente menor, por exemplo, um valor de absorção de dibutilftalato (DBP) de 20 cm3/100 g a 45 cm3/100 g do que foi anteriormente alcançável para negros com área superficial intermediária, isso sem mencionar os negros com área superficial elevada. Aparelhos e condições reacionais exemplares são descritos abaixo e nos Exemplos. Negros de fumo para uso de acordo com várias modalidades da invenção podem também ser produzidos usando uma variedade de outros aparelhos, incluindo aqueles descritos, por exemplo, nas Patentes Americanas Nos. 5.456.750; 4.391.789; 4.636.375; 6.096.284; e 5.262.146. Uma pessoa versada na técnica irá reconhecer como adaptar as condições reacionais descritas abaixo para produzir negros de fumo para uso de acordo com as várias modalidades da invenção em outros aparelhos.

[004 6] Em uma modalidade, negros de fumo são produzidos em um reator de negro de fumo de forno modular 2, tal como aquele demonstrado na Figura 2, com uma zona de combustão 10, a qual tem uma zona de diâmetro convergente 11, uma zona de transição 12, uma seção de entrada 18 e uma zona reacional 19. O diâmetro da zona de combustão 10, até o ponto onde a zona do diâmetro convergente 11 se inicia, é mostrado como D-l; o diâmetro da zona 12, D-2; os diâmetros da seção de entrada escalonada, 18, como D-4, D-5, D-6 e D-7; e o diâmetro da zona 19 como D-3. O comprimento da zona de combustão 10, até o ponto onde a zona de diâmetro convergente 11 se inicia, é mostrado como L-l; o comprimento da zona de diâmetro convergente é mostrado como L-2; o comprimento da zona de transição é mostrado como L-3; e os comprimentos dos passos na seção de entrada do reator, como L-4, L-5, L-6 e L-7 .

[0047] Para produzir negros de fumo, gases de combustão quentes são gerados na zona de combustão 10 através do contato de um combustível líquido ou gasoso com um jato oxidante adequado, tal como ar, oxigênio, misturas de ar e oxigênio ou semelhantes. Dentre os combustíveis adequados para uso no contato do jato oxidante na zona de combustão 10 para gerar os gases de combustão quentes estão quaisquer dos gases, vapores ou jatos líquidos prontamente combustíveis, tais como gás natural, hidrogênio, monóxido de carbono, metano, acetileno, álcool ou querosene. Entretanto, é geralmente preferido utilizar combustíveis com um alto conteúdo de componentes contendo carbono e, particularmente, hidrocarbonetos. A proporção volumétrica de ar em relação ao gás natural utilizado para produzir os negros de fumo da presente invenção pode ser preferivelmente de cerca de 10:1 até cerca de 100:1. Para facilitar a geração de gases de combustão quentes, o jato oxidante pode ser pré-aquecido. Em algumas modalidades, a proporção de combustão global é de pelo menos 26%, por exemplo, de pelo menos 30% ou de pelo menos 35%.

[0048] O jato de gás de combustão a quente flui à jusante das zonas 10 e 11 para as zonas 12, 18 e 19. A direção do fluxo dos gases de combustão é mostrada na figura pela seta. A matéria-prima que produz negro de fumo 30 é introduzida no ponto 32 (localizado na zona 12) e/ou no ponto 70 (localizado na zona 11). São adequados para uso aqui como matérias-primas de hidrocarboneto produtoras de negro de fumo, as quais são prontamente volatilizáveis sob as condições reacionais, hidrocarbonetos insaturados tais como acetileno; olefinas tais como etileno, propileno, butileno; aromáticos tais como benzeno, tolueno e xileno; certos hidrocarbonetos saturados; e outros hidrocarbonetos tais como querosenes, naftalenos, terpenos, alcatrões de etileno, suprimentos com ciclo aromático e semelhantes.

[004 9] A distância de uma extremidade da zona do diâmetro convergente 11 até o ponto 32 é mostrada como F-l. Geralmente, matéria-prima geradora de negro de fumo 30 é injetada na forma de uma pluralidade de jatos, os quais penetram nas regiões internas do jato de gás de combustão quente para garantir uma alta taxa de mistura e cisalhamento da matéria-prima produtora de negro de fumo pelos gases de combustão quentes de modo a decompor rapidamente e completamente a matéria-prima em negro de fumo.

[0050] Hidrocarboneto adjuvante é introduzido no ponto 70 através da sonda 72 ou através das passagens de hidrocarboneto adjuvantes 75 nas paredes as quais formam os limites da zona 12 do processo de formação de negro de fumo ou através das passagens de hidrocarbonetos adjuvantes 76 nas paredes as quais formam os limites das zonas 18 e/ou 19 do processo de formação de negro de fumo. O termo "hidrocarboneto adjuvante", conforme aqui utilizado, se refere ao hidrogênio ou a qualquer hidrocarboneto com uma proporção molar de hidrogênio em relação ao carbono maior do que a proporção molar de hidrogênio em relação ao carbono molar da matéria-prima e pode ser gasosa ou liquida. Hidrocarbonetos exemplares incluem, porém não estão limitados, àqueles materiais descritos aqui como adequados para uso como combustíveis e/ou matérias-primas. Em certas modalidades da invenção, o hidrocarboneto adjuvante é gás natural. 0 hidrocarboneto adjuvante pode ser introduzido em qualquer local entre o ponto imediatamente após a reação de combustão inicial do combustível no primeiro estágio e o ponto imediatamente anterior do final da formação do negro de fumo, com a condição de que o hidrocarboneto adjuvante que não reagiu eventualmente entra na zona reacional. Em certas modalidades preferidas, o hidrocarboneto adjuvante é introduzido no mesmo plano axial como matéria-prima. Nos Exemplos descritos abaixo, o hidrocarboneto adjuvante foi introduzido através de três orifícios no mesmo plano axial que o negro de fumo produzindo jatos de matéria-prima. Os orifícios são preferivelmente dispostos de modo alternado, uma matéria-prima, o próximo hidrocarboneto adjuvante, etc. espaçados uniformemente ao redor da periferia externa da seção 12. A quantidade de hidrocarboneto adjuvante adicionada ao reator pode ser ajustada de modo que o conteúdo de carbono do hidrocarboneto adjuvante seja no máximo cerca de 20% em peso do conteúdo de carbono total de todos os jatos de combustível injetados no reator, por exemplo, de cerca de 1 até cerca de 5%, de cerca de 5% até cerca de 10%, de cerca de 10% até cerca de 15%, de cerca de 15% até cerca de 20%, ou em qualquer faixa atrelada por qualquer um desses pontos finais. Em certas modalidades preferidas, o conteúdo de carbono do hidrocarboneto adjuvante é de cerca de 3% até cerca de 6% em peso do conteúdo de carbono total de todos os jatos de combustível injetados no reator.

[0051] A distância do ponto 32 até o ponto 70 é mostrada como H-l.

[0052] Em algumas modalidades, materiais alcalinos ou alcalino-terrosos específicos são adicionados ao negro de fumo como um modificante de estrutura em uma quantidade tal que a concentração total no negro de fumo resultante de materiais alcalinos ou alcalino-terrosos seja baixa. Preferivelmente, a substância contém pelo menos um metal alcalino ou metal alcalino-terroso. Exemplos incluem lítio, sódio, potássio, rubídio, césio, frâncio, cálcio, bário, estrôncio ou rádio, ou qualquer combinação de dois ou mais desses. A substância pode ser sólida, solução, dispersão, gás ou qualquer combinação dessas. Mais de uma substância com o elemento do Grupo IA ou Grupo IIA igual ou diferente pode ser usada. Se substâncias múltiplas foram usadas, as substâncias podem ser adicionadas juntas, separadamente, sequencialmente ou em diferentes locais reacionais. Para os propósitos da presente invenção, a substância pode ser um metal (ou íon metálico) por si só, um composto contendo um ou mais desses elementos, incluindo um sal contendo um ou mais desses elementos, e semelhantes. Sais exemplares incluem tanto sais orgânicos quanto inorgânicos, por exemplo sais, por exemplo, de sódio e/ou potássio, com qualquer um dentre cloreto, acetato ou formato ou combinações de dois ou mais desses sais. Preferivelmente, a substância é capaz de introduzir um metal ou ion metálico na reação que está em curso para formar o produto negro de fumo. Por exemplo, a substância pode ser adicionada em qualquer ponto antes da supressão completa, incluindo antes da introdução do negro de fumo produzindo matéria-prima no primeiro estágio; durante a introdução do negro de fumo produzindo matéria-prima no primeiro estágio; depois da introdução do negro de fumo produzindo matéria-prima no primeiro estágio; antes de, durante ou imediatamente após a introdução do hidrocarboneto adjuvante; ou qualquer passo anterior à supressão completa. Mais de um ponto de introdução pode ser qualquer usado. A quantidade da substância contendo metal pode ser qualquer quantidade, contanto que o produto negro de fumo possa ser formado. Conforme descrito acima, a quantidade da substância pode ser adicionada em uma quantidade tal que a quantidade total dos elementos do Grupo IA e/ou do Grupo IIA (isto é, a concentração total dos elementos do Grupo IA e do Grupo IIA contida no negro de fumo) em μg/g seja de no máximo y + 15*número de I2 onde y pode ser 250, 100, -50, -200 ou -350. Em certas modalidades, a substância introduz um elemento do Grupo IA; por exemplo, a substância pode introduzir potássio ou ion potássio. A substância pode ser adicionada de qualquer forma incluindo quaisquer meios convencionais. Em outras palavras, a substância pode ser adicionada do mesmo modo que o negro de fumo que gera a matéria-prima é introduzido. A substância pode ser adicionada como um gás, liquido ou sólido, ou qualquer combinação desses. A substância pode ser adicionada em um ponto ou em vários pontos e pode ser adicionada como um jato único ou como uma pluralidade de jatos. A substância pode ser misturada com a matéria-prima, combustível e/ou oxidante antes de e/ou durante a sua introdução.

[0053] Em certas modalidades, a substância contendo pelo menos um elemento do Grupo IA ou do Grupo IIA é introduzida na matéria-prima pela incorporação de uma solução salina na matéria-prima. Em certas modalidades preferidas, soluções salinas são misturadas com a matéria-prima, de modo que a concentração de todos os íons de metais alcalinos e/ou de metais alcalino-terrosos na matéria-prima é de cerca de 0 até cerca de 1 por cento em peso. Durante a combustão, os ions metálicos podem ser incorporados no negro de fumo. Sem desejar estar ligado por qualquer teoria particular, acredita-se a carga de íons metálicos proporcione uma força repulsiva entre partículas de negro de fumo individuais. Esta força repulsiva pode evitar que as partículas se agreguem, reduzindo deste modo a estrutura global do negro de fumo.

[0054] A mistura de matéria-prima produtora de negro de fumo e de gases de combustão quentes flui à jusante através da zona 12 para a zona 18 e a seguir para a zona 19. 0 extintor 60, localizado no ponto 62, injetando fluido supressor 50, o qual pode ser água, é utilizado para interromper a reação química quando negros de fumo são formados. O ponto 62 pode ser determinado de qualquer maneira conhecida na técnica para selecionar a posição de um extintor para interromper a pirólise. Um método para determinar a posição do extintor para interromper a pirólise é através da determinação do ponto no qual um valor Spectronic 2 0 aceitável para o negro de fumo é alcançado. Q é a distância do início da zona 18 até o ponto de supressão 62, e irá variar de acordo com a posição do extintor 60. Em algumas modalidades, água de osmose reversa é usada como o fluido supressor para minimizar a quantidade de metal adicional e outros elementos que são adicionados ao negro de fumo durante a supressão.

[0055] Depois da mistura de gases de combustão a quente e da matéria-prima produtora de negro de fumo ser suprimida, os gases esfriados passam à jusante para dentro dos meios de esfriamento e separação convencionais, por meio dos quais os negros de fumo são recuperados. A separação do negro de fumo do jato de gás é prontamente efetuada pelos meios convencionais tais como por um agente precipitante, separador de ciclone ou filtro de bolsa. Essa separação pode ser seguida através da peletização usando, por exemplo, um peletizador úmido.

[0056] No forno, o número de iodo especifico e DBP do negro de fumo são controlados pelo ajuste simultâneo da taxa de gás natural do queimador, da taxa de matéria-prima, da concentração de potássio e da taxa de hidrocarboneto adjuvante e local para obter as propriedades desejadas. 0 número de iodo pode ser aumentado através do aumento da taxa de gás natural do queimador, do decréscimo da taxa de matéria-prima, do aumento da concentração de sal metálico e/ou do decréscimo da taxa de hidrocarboneto adjuvante. A DBP pode ser aumentada pelo aumento da taxa de gás natural do queimador, do aumento ou decréscimo da taxa de matéria-prima (dependendo de outros fatores), do decréscimo da concentração de sal metálico e/ou do decréscimo da taxa de hidrocarboneto adjuvante. Quando o hidrocarboneto adjuvante é aumentado, por exemplo, de modo que proporcione mais do que 8% ou 10% do conteúdo de carbono total no reator, pode ser desejável reduzir a quantidade de matéria-prima no reator para manter ou aumentar a área superficial do negro de fumo resultante. Sob essas condições, a estrutura pequena também pode ser conseguida com quantidades menores de materiais alcalinos ou alcalino-terrosos. As variáveis discutidas aqui também afetam outras características do negro de fumo tais como o matiz, valor Spectronic 20, pH, proporção M e conteúdo metálico residual. Os níveis exatos de cada variável necessários para criar negro de fumo com as propriedades desejadas depende da geometria do reator e do método de injeção de cada espécie no reator. Exemplos são descritos em maiores detalhes abaixo.

[0057] Nós descobrimos inesperadamente que certas condições para introduzir o gás adjuvante, incluindo um diâmetro do orifício de injeção reduzido, taxa de alimentação aumentada e injeção do gás adjuvante no mesmo plano axial que a matéria-prima geradora de negro de fumo, juntamente com concentrações específicas de elementos alcalinos e/ou alcalino-terrosos na matéria-prima, assim como diâmetros e comprimentos específicos para as várias zonas de combustão, nos permitiram produzir negros de fumo tanto com pequena estrutura quanto com grande área superficial. Os negros também são mais hidrofóbicos do que poderia se esperar a partir das condições reacionais empregadas. Os níveis de estrutura são significativamente mais baixos do que os que poderíam ser obtidos a partir do uso da adição de alcalinos ou alcalino-terrosos ou de hidrocarboneto adjuvante somente. Além disso, os negros de fumo têm estruturas que são significativamente menores,por exemplo, de 20 cm3/100 g a 45 cm3/100 g, do que as que seriam anteriormente obteníveis para negros com área superficial intermediária ou grande, por exemplo, de 30 a 200 m2/g. A quantidade de metais alcalinos ou alcalino-terrosos no negro de fumo é menor do que a que seria comumente encontrada para negros de fumo com estrutura menor com área superficial de intermediária a grande. O negro de fumo resultante tem a DBP baixa, que facilita a dispersão e reduz a viscosidade do meio no qual o negro de fumo é incorporado para facilitar a produção sem uma redução na área superficial, o que pode reduzir a densidade ótica em dispositivos produzidos a partir do negro de fumo. Além disso, o baixo nível de materiais alcalinos e alcalino-terrosos ainda permite que negros com baixo DBP sejam empregados em aplicações eletrônicas sem sacrificar a resistividade. 0 matiz aumentado exibido por esses negros de fumo reduz a quantidade de negro de fumo que deve ser usada em um veiculo para obter uma densidade ótica desej ada.

[0058] Em algumas modalidades, o negro de fumo pode ser modificado para ligar um grupo orgânico na superfície, oxidado ou submetido a tratamento térmico. 0 negro de fumo pode ser tratado termicamente em uma atmosfera inerte para aumentar o conteúdo de grafita do negro de fumo. Uma pessoa versada na técnica irá reconhecer que o tempo e temperatura do tratamento térmico pode ser ajustado para obter uma quantidade desejada de grafitização.

[0059] Negros de fumo oxidados são oxidados usando um agente oxidante para introduzir grupos polares, iônicos e/ou ionizáveis na superfície. Negros de fumo preparados desse modo foram descobertos como apresentando um elevado grau de grupos contendo oxigênio na superfície. Agentes oxidantes incluem, porém não estão limitados, ao gás oxigênio, ozônio, NO2 (incluindo misturas de NO2 e ar), peróxidos tais como peróxido de hidrogênio, persulfatos, incluindo sódio, potássio ou persulfato de amônio, hipoaletos tais como hipoclorito de sódio, haletos, halatos ou peralatos (tais como clorito de sódio, clorato de sódio ou perclorato de sódio), agentes oxidantes tais como ácido nitrico, e oxidantes contendo metais de transição, tais como sais de permanganato, tetróxido de ósmio, óxidos de cromo ou nitrato de amônio cérico. Misturas de oxidantes também podem ser usadas, particularmente misturas de oxidantes gasosos tais como oxigênio e ozônio. Além disso, negros de fumo preparados usando outros métodos de modificação de superfície para introduzir grupos iônicos ou ionizáveis em uma superfície de pigmento, tais como cloração e sulfonilação, podem também ser usados.

[0060] Negros de fumo modificados podem ser preparados usando qualquer método conhecido pelas pessoas versadas na técnica, tais como grupos químicos orgânicos que se ligam ao negro de fumo. Por exemplo, o negro de fumo modificado pode ser preparado usando os métodos descritos nas Patentes Americanas Nos. 5.554.739, 5.707.432, 5.837.045, 5.851.280, 5.885.335, 5.895.522, 5.900.029, 5.922.118 e 6.042.643, e na Publicação PCT WO 99/23174, as descrições dos quais sendo totalmente aqui incorporadas por referência. Tais métodos fornecem uma ligação mais estável dos grupos no negro de fumo em comparação com os métodos tipo dispersantes, os quais usam, por exemplo, polímeros e/ou tensoativos. Outros métodos para preparar o negro de fumo modificado incluem a reação de um negro de fumo com grupos funcionais disponíveis com um reagente compreendendo o grupo orgânico, tal como é descrito, por exemplo, na Patente Americana No. 6.723.783, a qual é incorporada na sua totalidade por referência aqui. Tal negro de fumo funcional pode ser preparado usando os métodos descritos nas referências incorporadas acima. Além disso, negros de fumo modificados contendo grupos funcionais ligados podem também ser preparados pelos métodos descritos nas Patentes Americanas Nos. 6.831.194 e 6.660.075, nas Publicações de Patente Americana Nos. 2003-0101901 e 2001-0036994, na Patente Canadense No. 2.351.162, na Patente Européia No. 1 394 221 e na Publicação PCT No. WO 04/63289, assim como em N. Tsubokawa, Polym. Sei, 17, 417, 1992, cada uma das quais sendo também incorporada na sua totalidade por referência aqui.

[0061] Os seguintes procedimentos de teste são usados na avaliação das propriedades analíticas e físicas dos negros de fumo. O número de absorção de iodo dos negros de fumo (No. I2) foi determinado de acordo com o Procedimento de Teste ASTM D-1510-08. A força do matiz (matiz) dos negros de fumo foi determinada de acordo com o Procedimento de Teste ASTM D3265-07. O DBP (valor de ftalato de dibutila) dos negros de fumo foi determinado de acordo com o procedimento estabelecido em ASTM D2414-08. A área superficial de nitrogênio e a área superficial STSA foram medidas de acordo com ASTM D6556-07. O conteúdo de cinzas foi medido pelo ASTM D1506-09. O pH foi determinado pela dispersão de uma quantidade conhecida de negro de fumo em água e pela medição do pH da fase aquosa usando uma sonda de pH (ASTM D1512-05) . Spectronic 20 foi medido de acordo com ASTM D1618-99. Os conteúdos de Na e K foram medidos através da análise de plasma indutivamente acoplada (ICP).

[0062] Os diâmetros Stokes mediano e da moda foram determinados a partir de um histograma da fração em peso do negro de fumo versus o diâmetro Stokes dos agregados de negro de fumo, conforme mostrado na Figura 3 e descrito na Patente Americana No. 5.456.750. Resumidamente, os dados usados para gerar o histograma são determinados pelo uso de uma centrifuga de disco, tal como aquela produzida por Joyce Loebl Co. Ltd. de Tyne e Wear, Reino Unido.

[0063] O procedimento a seguir é uma modificação do procedimento descrito no manual de instruções da referência do arquivo da centrifuga de disco Joyce Loebl DCF 4.008, publicado em Io de fevereiro de 1985, os ensinamentos da qual sendo por meio disso incorporados por referência, e foi usado na determinação dos dados. 10 mg (miligramas) de uma amostra de negro de fumo foram pesadas em um frasco de pesagem, a seguir adicionadas a 50 cm3 de uma solução de etanol absoluto 10% e 90% de água destilada, a qual é feita tensoativo NONIDET P-40 0,05% (NONIDET P-40 é uma marca comercial registrada para um tensoativo produzido e vendido por Shell Chemical Co.). A suspensão resultante é dispersa através de energia ultrassônica por 15 minutos usando o Sonifier Modelo No. W 385, produzido e vendido por Heat Systems Ultrasonics Inc. , Farmingdale, N. Y.

[0064] Antes da centrifuga a disco funcionar, os seguintes dados são alimentados no computador o qual registra os dados da centrifuga a disco: 1. A massa especifica do negro de fumo, tomada como 1,86 g/cm3; 2. O volume da solução de negro de fumo disperso em uma solução de água e etanol, o qual nesse exemplo é de 0,5 cm3; 3. O volume do fluido giratório, o qual nesse exemplo é de 10 cm3 de água; 4. A viscosidade do fluido giratório, a qual nesse exemplo é tomada como 0,933 centipoise a 23 graus C; 5. A densidade do fluido giratório, a qual nesse exemplo é de 0,9975 g/cm3 a 23 graus C; 6. A velocidade do disco, a qual nesse exemplo é de 8000 rpm; 7. 0 intervalo de amostragem de dados, o qual nesse exemplo é de 1 segundo. A centrifuga de disco é operada a 8000 rpm, enquanto que o estroboscópio está em funcionamento. 10 cm3 de água destilada são injetados no disco giratório como o fluido giratório. O nível de turbidez é ajustado para 0; e 1 cm3 da solução de etanol absoluto 10% e 90% de água destilada é injetado como líquido tampão. Os botões de corte e impulsionamento da centrífuga a disco são a seguir operados para produzir um gradiente de concentração suave entre o fluido giratório e o líquido do tampão e o gradiente é monitorado visualmente. Quando o gradiente se torna suave, de modo que não hajam limites distinguíveis entre os dois fluidos, 0,5 cm3 do negro de fumo disperso em solução de etanol aquosa é injetado no disco giratório e a coleta de dados se inicia imediatamente. Se ocorrer o derramamento a operação é abortada. O disco é girado por 20 minutos após a injeção do negro de fumo disperso em solução de etanol aquosa. Após os 20 minutos de rotação, o disco é parado, a temperatura do fluido giratório é medida e a média da temperatura do fluido espinal medida no início da operação e a temperatura do fluido espinal medida no final da operação é alimentada no computador, o qual registra os dados da centrífuga de disco. 0 dado é analisado de acordo com a equação de Stokes padrão e é apresentado usando as seguintes definições: [0065] Agregado de negro de fumo - uma entidade coloidal rígida e discreta que é a menor unidade dispersável; ela é composta de partículas muito aglutinadas;

[0066] Diâmetro Stokes - o diâmetro de uma esfera a qual sedimenta em um meio viscoso em um campo de centrífuga ou gravitacional de acordo com a equação de Stokes. Um objeto não-esférico, tal como agregado de negro de fumo, também pode ser representado em termos de diâmetro Stokes se ele for considerado como se comportando como uma esfera rígida e polida de mesma densidade, e a taxa de sedimentação como o objeto. As unidades habituais são expressas em diâmetros de nanômetro.

[0067] Moda (Dmoda para propósitos de relatório) -0 diâmetro Stokes no ponto de pico (Ponto A da FIG. 3 aqui) da curva de distribuição para o diâmetro Stokes.

[0068] Diâmetro Stokes médio - (Dst para fins de relatório) o ponto na curva de distribuição do diâmetro Stokes onde 50% em peso da amostra é ou maior ou menor. Ele deste modo representa o valor médio da determinação.

[0069] A pressão de espalhamento de água foi medida através da observação do aumento da massa de uma amostra conforme ela absorve água de uma atmosfera controlada. No teste, a umidade relativa (UR) da atmosfera ao redor da amostra é aumentada de 0% (nitrogênio puro) até ~ 100% (nitrogênio saturado com água). Se a amostra e a atmosfera estiverem sempre em equilíbrio, a pressão de espalhamento da água (π*) da amostra é definida como: onde R é a constante o gás, T é a temperatura, A é a área da superfície de nitrogênio da amostra, Γ é a quantidade de água absorvida na amostra (convertida em mols/gm), P é a pressão parcial de água na atmosfera e P0 é a pressão de vapor de saturação na atmosfera. Na prática, o equilíbrio de adsorçâo de água na superfície é medido em uma ou (preferivelmente) várias pressões parciais discretas e o número inteiro é estimado pela área sob a curva.

[0070] O procedimento a seguir pode ser usado para medir a pressão de espalhamento da água. Antes da análise, 100 mg de negro de fumo a ser analisado é seco em um forno a 125 °C por 30 minutos. Depois de assegurar que o incubador em um instrumento DVS1 de Surface Measurement Systems (fornecido por SHS Instruments, Monarch Beach, Califórnia) permanece estável a 25 °C por 2 horas, os potes de amostras são carregados tanto nas câmaras de amostra quanto de referência. A UR alvo é ajustada para 0¾ por 10 minutos para secar os frascos e estabelecer uma linha de base de massa estável. Depois de descarregar a estática e tarar a balança, aproximadamente 8 mg de negro de fumo são adicionados ao frasco na câmara da amostra. Depois de fechar a câmara da amostra, esta é deixada equilibrar a 0% de UR. Depois do equilíbrio, a massa inicial da amostra é registrada. A umidade relativa da atmosfera de nitrogênio é a seguir aumentada sequencialmente até níveis de aproximadamente 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 78, 87 e 92% de UR, com o sistema deixado equilibrar por Ξ0 minutos em cada nível de UR. A massa de água absorvida em cada nível de umidade é registrada, da qual a pressão de espalhamento de água é calculada através da equação acima.

[0071] A presente invenção será adicionalmente elucidada pelos exemplos a seguir, os quais são tencionados a serem de natureza somente exemplar.

EXEMPLOS

Preparação de Hegro de fumo [0072] Negros de fumo foram preparados em um reator conforme descrito acima e mostrado na Fig ura 2, utilizando as condições reacionais e a geometria estabelecidas na Tabela 2. Gás natural foi utilizado tanto como combustível para a reação de combustão quanto como hidrocarboneto adjuvante. Uma solução aquosa de acetato de potássio foi usada como o material contendo metal alcalino, e foi misturada com a matéria-prima antes da injeção no reator. A reação foi suprimida com água purificada por osmose reversa. A matéria-prima liquida tinha as propriedades indicadas na Tabela 1 abaixo.

Tabela 1: Propriedades da Matéria-Prima Tabela 2: Geometria do Reator e Condições Operacionais * A matéria-prima e os orifícios de hidrocarboneto adj uvantes foram dispostos no mesmo plano axial em uma sequência alternada ao redor da periferia do reator. HC = hidrocarboneto * * nm3 se refere aos metros cúbicos normais, onde "normal" se refere ao volume de gás corrigido para 0 °C e 101,3 kPa de pressão. *** Combustão primária é definida como a porcentagem de oxigênio adicionado ao reator era comparação com a quantidade de oxigênio total requerida para reagir estequiometricamente com o gás natural do queimador. **** Combustão global é definida como a porcentagem de oxigênio adicionado ao reator em comparação com a quantidade total de oxigênio requerida para reagir estequiometricamente com todos os jatos de combustível adicionados ao reator.

Caracterização dos Negros de fumo [0073] Várias propriedades dos negros de fumo produzidos no Exemplo 1 foram medidas como descrito aqui em outros locais. Os valores de pH mostrados foram determinados pela dispersão de 3 g do material em 30 mL de água, levando à ebulição por 15 minutos, esfriando até a temperatura ambiente e medindo o pH da fase aquosa com uma sonda de pH (ASTM D1512-05). Conforme mostrado na Tabela 3, abaixo, os negros de fumo exibem estrutura pequena, elevada pureza (poucos extraiveis e baixa [K+] ) , pH de neutro a levemente básico e WSP baixa (por exemplo, os negros de fumo são hidrofóbicos). * Diâmetro de Stokes Médio Tabela 3 Preparação de Dispersões de revestimentos pigmentados [0074] Os negros de fumo do Exemplo e um negro de fumo comercialmente disponível com as características listadas na Tabela 4, abaixo, foram usados para preparar dispersões de revestimentos pigmentados com as composições descritas na Tabela 5 abaixo.

Tabela 4: Propriedades Analíticas do Negro de fumo Comparativo * Diâmetro Stokes mediano· Tabela 5 [0075] Solserse 32500 é um dispersante polimérico comercialmente disponível de Noveon, e PGMEA é acetato de éter propilenoglicolmetílico disponível de Sigma-Aldrich.

[0076] Os componentes foram moídos usando um agitador laboratorial Skandex por 4 horas. 0 tamanho· de partícula do volume médio dos pigmentos nas dispersões de revestimentos pigmentados foi medido e descoberto como sendo comparável ao tamanho agregado do negro de fumo de base.

Preparaçao de Diminuídos [0077] Cada uma das dispersões de revestimentos pigmentados descritos acima foram diminuídas com uma solução 20% em peso de Joncryl 611 {comercialmente disponível de Johnson Polymers) em PGMEA para preparar composições de revestimento contendo 50% de negro de fumo em peso em uma base sem solvente.

Preparo dos Revestimentos [0078] As composições de revestimento descritas acima foram revestidas por rotação em wafers de vidro para formar revestimentos, e as propriedades desses revestimentos foram medidas. A densidade ótica foi medida usando um Densímetro de Transmissão X-Rite 361T, e a espessura foi medida usando um Profiômetro de Superfície KLA Tencor Alpha Step 500. A resistividade da superfície dos revestimentos foi medida usando um medidor de resistência Keithley Modelo 6517 Electrometer/High. As propriedades de desempenho de cada um dos revestimentos são mostradas na Tabela 6 abaixo. ___________________________Tabela 6__________________________ [0079] Embora esses exemplos usem uma resina que não é curável, podería se esperar que o desempenho semelhante poderia resultar se uma resina curável, tal como uma resina fotossensível ou termossensível, fosse usada. Consequentemente, esses revestimentos poderíam ser usados como uma matriz negra, Viscosidade [0080] Os negros de fumo do Exemplo A e do Exemplo Comparativo Cl foram usados para preparar dispersões de revestimento pigmentado com de 10 a 50% em peso de negro de fumo em PGMEA. As dispersões de revestimento pigmentado também incluiram um dispersante (Solsperse 32500). A proporção entre o dispersante e o negro de fumo foi fixada em 0,2. Os componentes foram moídos usando um agitador laboratorial Skandex por 4 horas. 0 tamanho de partícula do volume médio dos pigmentos na dispersão de revestimento pigmentados foi considerado como sendo comparável com o tamanho agregado do negro de fumo da base.

[0081] As medições de viscosidade foram efetuadas para as formulações de dispersões de revestimentos pigmentados usando a geometria do cadinho e um reômetro AR-G2 (TA Instruments).

[0082] As dispersões de dispersões de revestimentos pigmentados eram fluidos newtonianos. Em uma carga de 50%, a dispersão com negro de fumo Cl exibiu um comportamento não-newtoniano, enquanto que a dispersão com o negro de fumo A foi newtoniano em toda a faixa das concentrações de negro de fumo estudada. Uma vantagem chave de baixo DBP de negro de fumo é a viscosidade significativamente mais baixa, especialmente com cargas de negro de fumo superiores (ver Figura 4), a qual é benéfica para o processamento (por exemplo, por revestimento por rotação) e propriedades de filme (por exemplo, lisura do filme resultando para melhor nivelar um revestimento de baixa viscosidade).

Curva de Percolação [0083] Os negros de fumo do Exemplo A e do Exemplo Comparativo Cl foram usados para preparar dispersões de revestimentos pigmentados, diminuídos e revestimentos de acordo com os procedimentos descritos acima e contendo 40%, 50%, 60% 70% de negro de fumo em peso em uma base sem solvente. A resistividade da superfície dos revestimentos foi medida como acima e é ilustrada na Figura 3. A Figura 3 ostra que, ao usar negros com estrutura inferior, os níveis de carregamento podem ser aumentados sem reduzir a resistividade ou criar alta sensibilidade da resistividade de superfície no nível da carga.

[0084] A descrição precedente das modalidades preferidas da presente invenção foi apresentada para fins de ilustração e descrição. Ela não é tencionada a ser exaustiva ou a limitar a invenção na forma precisa revelada. Modificações e variações são possíveis à luz dos ensinamentos acima, ou podem ser obtidas da prática da invenção. As modalidades foram escolhidas e descritas para explicar os princípios da invenção e a sua aplicação prática para permitir que uma pessoa versada na técnica utilize a invenção em várias modalidades e com várias modificações conforme é adequado para o uso particular contemplado. É tencionado que o escopo da invenção seja definido pelas reivindicações anexadas a ele, e suas equivalentes.

REIVINDICAÇÕES

Claims (9)

1. Matriz negra, CARACTERI ΖΑΡΑ pelo fato de compreender pelo menos um primeiro negro de fumo tendo um número de I2 de 30 mg/g a 200 mg/g, um DBP de 20 cm3/100 g a 45 cm3/100 g, e uma concentração de elementos do Grupo IA e IIA, em μg/g, de no máximo y + (15*número de I2) , em que y é 250, e uma proporção M de 1 até menos do que 1,25.

2. Matriz negra, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIΖΑΡΑ pelo fato de que o primeiro negro de fumo tem um matiz de pelo menos 80, um matiz obedecendo a equação matiz = x + 0,44*número de I2, onde x é de 45 a 90, ou ambos.

3. Matriz negra, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, CARACTERI ΖΑΡΑ pelo fato de que a matriz negra compreende de 50% a 80% em peso de negro de fumo.

4. Matriz negra, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, CARACTERI ΖΑΡΑ pelo fato de que a matriz negra tem uma densidade ótica de pelo menos 3 em uma espessura de 1 micron.

5. Matriz negra, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, CARACTERI ΖΑΡΑ pelo fato de que a matriz negra tem uma resistividade de superfície de pelo menos 1012 ohm/quadrado em uma carga de negro de fumo de pelo menos 60%.

6. Matriz negra, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERI ΖΑΡΑ pelo fato de que a matriz negra compreende um segundo negro de fumo, em que o segundo negro de fumo é opcionalmente um negro de fumo oxidado, um negro de fumo tratado termicamente ou um negro de fumo modificado compreendendo um grupo orgânico ligado.

7. Matriz negra, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIΖΑΡΑ pelo fato de que o segundo negro de fumo difere do primeiro negro de fumo em um ou mais dentre área superficial, estrutura, tamanho de partícula primário, concentração de alcalinos ou alcalino-terrosos, pH, valor Spectronic 20, matiz ou uma concentração de superfície de grupos contendo oxigênio.

8. Composição de revestimento curável, CARACTERIΖΑΡΑ pelo fato de compreender um veículo, uma resina curável e pelo menos um primeiro negro de fumo, o primeiro negro de fumo com um número I2 de 30 mg/g a 200 mg/g, um DBP de 20 a 45 cm3/100 g e uma concentração dos elementos do Grupo IA e IIA, em μg/g, de no máximo y + (15*número de I2) , em que y é 250, e uma proporção M de 1 até menos do que 1,25.

9. Composição de revestimento curável, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIΖΑΡΑ pelo fato de que o primeiro negro de fumo tem como característica pelo menos um dos seguintes: o primeiro negro de fumo tem um pH de 6 a 10, o primeiro negro de fumo tem uma pressão de espalhamento de água de no máximo 6 mJ/m2 ou o primeiro negro de fumo tem um matiz de pelo menos 80, ou o primeiro negro de fumo tem um matiz obedecendo a equação matiz = x + 0,44*12, onde x é de 45 a 90.