Como ler os números N ASTM do negro de fumo (N220, N330, N550) — e por que importa para o masterbatch
Abra quase qualquer ficha técnica de negro de fumo e verá um código como N220, N330 ou N660. Os compradores costumam tratá-los como nomes de produto opacos, ou supõem que o número é um ranking de qualidade — que um número maior significa melhor. Nenhuma das duas coisas é verdade. O número N ASTM é uma classificação compacta que diz coisas concretas sobre o negro de fumo e, o que é igualmente importante, deixa outras de fora. Este artigo decodifica cada parte do número, esclarece um mito comum sobre os dois últimos dígitos, e explica por que todo o sistema vem da indústria da borracha — e o que isso significa quando você compra masterbatch preto para plásticos.
A resposta curta
Um número N ASTM tem três partes: uma letra, um primeiro dígito e mais dois dígitos. A letra (N ou S) descreve como o negro de fumo afeta a velocidade de cura da borracha. O primeiro dígito coloca o negro de fumo em um grupo de área superficial — que, como a área superficial e o tamanho de partícula variam em sentidos opostos, também diz aproximadamente quão finas são as partículas. Os dois últimos dígitos são atribuídos arbitrariamente e não têm significado próprio. Notavelmente, o número não diz nada diretamente sobre a estrutura (a ramificação e o volume de vazios do agregado), que você deve ler separadamente a partir do valor de absorção de óleo. A classificação vem da norma ASTM D1765, o padrão para negros de fumo usados em borracha.
A letra: N ou S
O primeiro caractere é uma letra e, na prática, você quase sempre verá um N. Ele se refere ao efeito do negro de fumo sobre a vulcanização: N indica uma velocidade de cura normal, enquanto S indica uma velocidade lenta. A cura lenta é característica dos negros de canal e dos negros oxidados na superfície, porque os grupos de oxigênio na superfície da partícula interferem na química de cura. Para um comprador de plásticos essa letra não tem por si só nenhum significado de processamento — mas é um lembrete útil de que todo o esquema foi construído em torno do comportamento de cura da borracha, não da coloração de plásticos.
O primeiro dígito: área superficial (e, portanto, tamanho de partícula)
Este é o dígito que realmente carrega informação. Segundo a ASTM D1765, a faixa de área superficial por nitrogênio dos negros de fumo é dividida em dez grupos, e o primeiro dígito nomeia o grupo. Como a área superficial aumenta quanto menores são as partículas, um primeiro dígito baixo significa partículas finas e alta área superficial, enquanto um primeiro dígito alto significa partículas grossas e baixa área superficial. Em outras palavras, um negro N1xx está entre os mais finos, e um negro N9xx (térmico) entre os mais grossos.
| Primeiro dígito | Grupo de área superficial por nitrogênio | Grades de exemplo |
|---|---|---|
| 0 | > 150 m²/g | negros especiais de alta área |
| 1 | 121–150 m²/g | N110 (SAF), N115, N134 |
| 2 | 100–120 m²/g | N220 (ISAF), N234 |
| 3 | 70–99 m²/g | N326, N330 (HAF), N339 |
| 4 | 50–69 m²/g | negros de forno nesta faixa |
| 5 | 40–49 m²/g | N539, N550 |
| 6 | 33–39 m²/g | N650, N660, N683 |
| 7 | 21–32 m²/g | N762, N774 |
| 8 | 11–20 m²/g | negros de forno grossos |
| 9 | 0–10 m²/g | N990, N991 (negro térmico) |
Os limites dos grupos de área superficial desta tabela são as faixas exatas definidas na ASTM D1765; os nomes de grade são mostrados a título de orientação, com valores típicos de área superficial por nitrogênio retirados de dados técnicos de fabricantes de negro de fumo.
A área superficial importa porque, para uma mesma quantidade de negro de fumo, as partículas mais finas dão maior profundidade de preto (jetness), maior poder de tingimento e melhor proteção UV — mas também são mais difíceis de dispersar e tendem a aumentar a viscosidade. Esse compromisso é o coração da escolha de um negro.
Os dois últimos dígitos são atribuídos arbitrariamente
Aqui está o ponto que surpreende muitos compradores. Uma crença muito difundida é que os dois últimos dígitos codificam a estrutura — de modo que, digamos, N330 e N375 se diferenciariam de forma codificada e legível. Na norma em si não é assim que funciona: após o primeiro dígito, os dois dígitos restantes são atribuídos arbitrariamente pelo comitê da ASTM. Eles funcionam como um número de identificação dentro de um grupo de área superficial, não como uma fórmula que você possa decodificar. Dois grades com o mesmo primeiro dígito compartilham uma classe de área superficial, mas você não pode ordenar sua estrutura ou desempenho apenas lendo os dois últimos dígitos. Para isso, é preciso olhar as propriedades medidas.
O que o número não te diz: a estrutura
A propriedade mais importante que o número N omite é a estrutura — o quanto as partículas primárias estão fundidas e ramificadas em agregados abertos e de alto volume de vazios. A estrutura é medida separadamente pela absorção de óleo (o número OAN ou DBP, ASTM D2414). Os negros de alta estrutura desenvolvem viscosidade e condutividade e podem dispersar-se mais facilmente; os de baixa estrutura empacotam de forma mais densa e podem atingir maior brilho e jetness. Dois negros do mesmo grupo de área superficial podem ter estruturas bem diferentes, então uma especificação séria sempre acompanha o número N (ou um grade comercial) com o valor OAN/DBP, a área superficial por nitrogênio (ASTM D6556 ou o número de iodo, D1510) e frequentemente o poder de tingimento (D3265). O número N é um rótulo de partida, não uma impressão digital completa.
Este é um sistema para borracha: o que os compradores de plásticos devem ler
A ASTM D1765 é, por seu próprio título, a classificação de negros de fumo usados em produtos de borracha, e nomeia mais de quarenta grades de borracha normalizados das séries N100 a N900. Esses grades foram projetados para reforçar pneus e borracha industrial, onde a área superficial e a estrutura determinam a resistência à abrasão e o módulo. A cor e a jetness nunca foram o objetivo.
O negro de fumo usado para fazer masterbatch preto para plásticos é outro mundo. Os negros pigmento de alta jetness costumam ser mais finos que a maioria dos grades reforçadores de borracha, e normalmente são identificados por grades comerciais do fabricante em vez de números N. O que se transfere é a física de fundo: seja lendo um número N ou um grade comercial de pigmento, as propriedades que decidem o desempenho são as mesmas — tamanho de partícula, área superficial, estrutura (OAN), química superficial e quão bem o negro está disperso. Então, se um fornecedor de plásticos te der um número N, trate-o como uma pista de área superficial e depois peça os parâmetros que de fato regem um masterbatch preto: tamanho de partícula, OAN/estrutura e qualidade de dispersão.
Como isso se relaciona com o seu masterbatch
Ler o número corretamente se traduz em decisões práticas. Se você precisa de máxima jetness e proteção UV — capas de cabo, filme agrícola, peças de alto aspecto — está indo em direção a negros mais finos e de alta área superficial, e a dispersão torna-se o fator decisivo, porque os negros finos são justamente os que mais resistem a dispersar. Se você precisa de opacidade econômica em seções mais grossas, um negro mais grosso a uma carga sensata pode oferecer melhor valor. Um fabricante de masterbatch capaz escolhe o grade de negro de fumo conforme o trabalho e depois o compõe para que os negros finos e difíceis de dispersar ainda se diluam de forma limpa na sua linha.
A ZFH seleciona seu negro de fumo por aplicação — grades pigmento mais finos onde importam a jetness e a resistência ao intemperismo, equilibrados frente à dispersabilidade — e trata a dispersão como um atributo de qualidade controlado, não como algo secundário.
Perguntas frequentes
Um número N maior significa um negro de fumo melhor?
Não. O número é uma classificação, não uma pontuação de qualidade. Um primeiro dígito maior significa apenas menor área superficial e partículas mais grossas. O "melhor" depende inteiramente da aplicação.
Posso comparar dois grades apenas pelos seus números N?
Só em parte. Os grades com o mesmo primeiro dígito compartilham uma classe de área superficial, mas os dois últimos dígitos são arbitrários e a estrutura não está codificada de forma alguma. Compare antes o OAN/DBP medido, a área superficial e a dispersão.
Meu fornecedor de masterbatch não indica um número N. Isso é um problema?
De forma alguma — é o normal em plásticos. Os negros pigmento para masterbatch costumam ser identificados por grade comercial. Peça em vez disso o tamanho de partícula, a área superficial, a estrutura (OAN) e um resultado de dispersão como um valor de pressão de filtro.
Fontes
O quadro de classificação e os limites dos grupos de área superficial deste artigo são definidos na ASTM D1765, Standard Classification System for Carbon Blacks Used in Rubber Products, que também estabelece a designação da letra, o dígito de área superficial e os dois últimos dígitos atribuídos arbitrariamente. Os métodos de caracterização relacionados mencionados são: estrutura por número de absorção de óleo, ASTM D2414 (OAN/DBP); área superficial por nitrogênio, ASTM D6556 (N2SA); número de adsorção de iodo, ASTM D1510; e poder de tingimento, ASTM D3265. As cifras representativas de área superficial por nitrogênio para grades nomeados (por exemplo N220 ≈ 114 m²/g, N326 ≈ 78 m²/g, N660 ≈ 35 m²/g, N990 ≈ 8 m²/g) são valores típicos publicados nas fichas técnicas dos fabricantes de negro de fumo e variam ligeiramente entre produtores.
O número N é uma pista útil, mas um masterbatch preto se define por quão bem o negro de fumo está disperso e ajustado à sua resina. Para comparar grades pelo que de fato importa na sua linha, veja o masterbatch preto padrão PE/EVA e o masterbatch preto de alta cor da ZFH, ou pergunte como caracterizamos e dispersamos nossos negros na página de qualidade e conformidade.