Ruß

Ruß ist ein schwarzer, zu 80 - 99,5 % aus Kohlenstoff bestehender pulverförmiger Feststoff. Ruß ist ein wichtiges technisches Produkt (Industrieruß, englisch carbon black), das durch unvollständige Verbrennung oder Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen in großen Mengen hergestellt wird.

Ruß kann aber auch als unerwünschtes Produkt bei Verbrennungsvorgängen auftreten und enthält dann meist an seiner Oberfläche adsorbierte ölige Bestandteile und Pyrolyseprodukte. Dieser Ruß (englisch soot) hat im Tierversuch ein Krebs auslösendes Potenzial, verstärkt durch die häufig anwesenden polyzyklischen Aromaten. (siehe auch Dieselruß)

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1 Herstellung 2 Eigenschaften 3 Verwendung

Herstellung

Das wichtigste (weltweit 98%) Herstellungsverfahren für Industrieruß (auch Gasruß genannt) ist der Furnace-Prozess.

Bei diesem Verfahren wird in einer Brennkammer (engl. Furnace ) ein Heißgas von 1200 bis 1800 °C durch Erdgasverbrennung erzeugt. In dieses Heißgas wird dann ein Rußrohstoff, meist aromatenreiche kohle- und erdölstämmige Ruß-Öle, eingedüst. Durch unvollkommene Verbrennung und thermische Spaltung (Pyrolyse) des Rußrohstoffs wird dabei der Ruß gebildet. Nach einer bestimmten Verweilzeit wird das Prozessgasgemisch durch Wassereindüsung schlagartig abgekühlt und der Ruß in Schlauchfiltern abgetrennt. Die Brennkammern werden ganzjährig durchgehend ("7 mal 24") im Schichtbetrieb gefahren.

Eigenschaften

Je nach ihrem Anwendungsgebiet besitzen Ruße spezielle Eigenschaftsprofile, die durch die Art des Herstellverfahrens und durch Variation der Prozessparameter gezielt beeinflusst werden können.

Ruß besteht aus kleinsten, kugelförmigen Teilchen aufgebaut ist, die zu kettenförmigen Aggregaten zusammengewachsen sind, so genannten Nanoteilchen, die zwischen einem Millionstel und 100 Millionstel Millimeter groß sind - mehr als 1.000 Mal kleiner als der Durchmesser eines Haars. Die Korngröße kann aber definiert eingestellt werden, für Autoreifen gibt es ungefähr 40 verschiedene Rußtypen.

Bei diesen Dimensionen ist es nicht mehr nur die chemische Zusammensetzung allein, sondern es sind auch die Größe und Form der Partikel, die die Eigenschaften bestimmen. Optische, elektrische und magnetische Eigenschaften, aber auch Härte, Zähigkeit oder Schmelzpunkt von Nanomaterialien unterscheiden sich deutlich von denen der makroskopischen Festkörper. (siehe auch Nanowerkstoffe) Die spezifische Oberfläche dieser Rußpartikel beträgt etwa 10 -1000 m²/g. Durch die Nanostrukturierung ist es gelungen die drei wichtigsten Kenngrößen von Autoreifen ( Rollwiderstand, Nassrutschfestigkeit und Abrieb) gezielt zu optimieren. Industrieruß ist heutzutage ein Hightechwerkstoff!

Verwendung

Industrie-Ruß wird zu über 90% als Füllstoff in der Gummiindustrie (hauptsächlich Autoreifen), außerdem als Schwarz-Pigment für Druckfarben, Tuschen, Lacke und in der Elektroindustrie verwendet. Ein kleinerer Teil wird in der Elektroindustrie als so genannter Leitfähigkeitsruß und als Elektrodenmaterial verwendet.