DC Black No. 2 (CI 77266), noto anche come carbon black, è classificato chimicamente come un colore inorganico. Questo pigmento è composto da particelle finemente divise di carbonio elementare ottenute dalla combustione incompleta degli idrocarburi. È ampiamente utilizzato in varie applicazioni industriali e cosmetiche.

Composizione chimica e struttura

DC Black No. 2 è un composto inorganico costituito principalmente da carbonio elementare (C). Le particelle di carbon black si formano attraverso il processo di combustione incompleta o decomposizione termica degli idrocarburi, risultando in particelle estremamente fini che forniscono un pigmento nero profondo.

Proprietà fisiche

Questo pigmento si presenta tipicamente come una polvere nera estremamente fine. Ha un'alta area superficiale e una forte capacità tintoria, offrendo un eccellente potere coprente. DC Black No. 2 è noto per la sua eccezionale resistenza alla luce e al calore, rendendolo adatto per applicazioni di lunga durata. La sua alta stabilità e non reattività contribuiscono alla sua versatilità.

Processo industriale di sintesi chimica

• Preparazione dei reagenti. Le principali materie prime includono idrocarburi liquidi o gassosi come olio di catrame di carbone, gas naturale o olio minerale.
• Combustione incompleta. La produzione di DC Black No. 2 inizia con la combustione incompleta degli idrocarburi. Questa combustione viene effettuata in un ambiente controllato dove la quantità di ossigeno è limitata, permettendo così la formazione di particelle di carbonio finemente divise.
• Raffreddamento. Il gas contenente le particelle di carbonio viene rapidamente raffreddato per fermare ulteriori reazioni di combustione.
• Raccolta. Le particelle di carbonio vengono raccolte utilizzando filtri, cicloni o precipitatori elettrostatici.
• Lavaggio e purificazione. Le particelle raccolte vengono lavate con acqua e, se necessario, trattate con acidi per rimuovere impurità come ceneri o metalli.
• Essiccazione. Le particelle di carbonio purificate vengono essiccate a temperature controllate per rimuovere l'umidità residua.
• Macinazione. Il carbon black essiccato viene macinato per ottenere una polvere fine e uniforme.
• Classificazione. La polvere macinata viene classificata per garantire una dimensione delle particelle uniforme utilizzando setacci o classificatori d'aria.
• Stabilizzazione. La polvere di DC Black No. 2 viene stabilizzata per garantirne la stabilità durante il trasporto e lo stoccaggio, prevenendo l'aggregazione e la degradazione.
• Controllo di qualità. Il DC Black No. 2 viene sottoposto a rigorosi test di qualità per assicurare che soddisfi gli standard di purezza, intensità del colore e sicurezza. Questi test includono l'analisi chimica, la spettroscopia e i test fisici per determinare la dimensione delle particelle e le proprietà reologiche.

A cosa serve e dove si usa

Cosmetica

Ingrediente cosmetico soggetto a restrizioni  IV/126 come Voce pertinente negli allegati del regolamento europeo sui cosmetici n. 1223/2009. Ingredienti segnalati: 

• Carbon black. Formulazione delle condizioni d'uso e delle avvertenze: Purezza > 97 %, con il seguente profilo di impurità: Tenore di ceneri ≤ 0,15 %, zolfo totale ≤ 0,65 %, IPA totale ≤ 500 ppb e benzo(a)pirene ≤ 5 ppb, dibenz(a,h)antracene ≤ 5 ppb, As As totale ≤ 3 ppm, Pb totale ≤ 10 ppm, Hg totale ≤ 1 ppm.
• Carbon black (nano). Formulazione delle condizioni d'uso e delle avvertenze. Da non utilizzare in applicazioni che possono comportare l'esposizione dei polmoni dell'utente finale per inalazione. Sono ammessi nanomateriali aventi le seguenti caratteristiche: — purezza > 97 %, con il seguente profilo di impurità: tenore di ceneri ≤ 0,15 %, zolfo totale ≤ 0,65 %, IPA totali ≤ 500 ppb e benzo(a)pirene ≤ 5 ppb, dibenz(a,h)antracene ≤ 5 ppb, As ≤ totale 3 ppm, Pb totale ≤ 10 ppm e Hg totale ≤ 1 ppm; — granulometria primaria ≥ 20 nm.»  

Cosmetica - Funzioni INCI

Colorante. Questo ingrediente ha la funzione di colorare la soluzione in cui è inserito in modo temporaneo, semi-permanente o permanente, sia da solo che in presenza dei componenti complementari aggiunti per la colorazione.

DC Black No. 2 è ampiamente utilizzato in prodotti cosmetici come eyeliner, mascara, ombretti e rossetti grazie al suo intenso colore nero e alla sua alta opacità. 

Applicazioni Industriali 

Vernici e rivestimenti. Nell'industria delle vernici, il carbon black è utilizzato per ottenere tonalità di nero profondo e migliorare la resistenza ai raggi UV. La sua stabilità e le forti proprietà tintorie lo rendono ideale per rivestimenti decorativi e protettivi.

Plastica e polimeri. Questo pigmento è impiegato nella produzione di materie plastiche e polimeri per migliorare l'uniformità del colore, l'opacità e la resistenza ai raggi UV. È comunemente utilizzato in prodotti come parti automobilistiche, materiali per imballaggi e beni di consumo.

Inchiostri. DC Black No. 2 è ampiamente utilizzato negli inchiostri da stampa per la sua alta intensità cromatica e permanenza. Garantisce stampe nitide e scure ed è utilizzato in vari tipi di inchiostri, inclusi quelli per giornali, riviste e imballaggi.

Gomma. Nell'industria della gomma, il carbon black è un componente cruciale nella produzione di pneumatici e altri prodotti in gomma. Migliora la durabilità, la resistenza e l'usura dei materiali in gomma.

Sicurezza

Molti studi scientifici hanno esaminato il Carbon black e le azioni che questo composto chimico derivato dal carbone pone in essere nel corpo umano ed hanno rilevato che questo composto chimico agisce come agente genotossico debole (1) e può, in forma di nanoparticelle, accelerare lo sviluppo del cancro ai polmoni (2).

Altri studi ritengono che Carbon black non "dovrebbe" essere considerato un genotossico diretto (3).

Considerando i risultati contrastanti dei numerosi studi scientifici, rimane, a mio avviso un'alea di pericolo difficile da superare e, poiché si tratta di salute, escludo questo ingrediente dalle mie scelte positive.

Sinonimi

Pigment Black 6

Pigment Black 7

D&C Black No. 2

DC Black No. 2

E153

Bibliografia_____________________________________________________________________

(1) Di Ianni E, Jacobsen NR, Vogel UB, Møller P. Systematic review on primary and secondary genotoxicity of carbon black nanoparticles in mammalian cells and animals. Mutat Res Rev Mutat Res. 2022 Jul-Dec;790:108441. doi: 10.1016/j.mrrev.2022.108441.

(2) Chang CY, You R, Armstrong D, Bandi A, Cheng YT, Burkhardt PM, Becerra-Dominguez L, Madison MC, Tung HY, Zeng Z, Wu Y, Song L, Phillips PE, Porter P, Knight JM, Putluri N, Yuan X, Marcano DC, McHugh EA, Tour JM, Catic A, Maneix L, Burt BM, Lee HS, Corry DB, Kheradmand F. Chronic exposure to carbon black ultrafine particles reprograms macrophage metabolism and accelerates lung cancer. Sci Adv. 2022 Nov 18;8(46):eabq0615. doi: 10.1126/sciadv.abq0615. 

Abstract. Chronic exposure to airborne carbon black ultrafine (nCB) particles generated from incomplete combustion of organic matter drives IL-17A-dependent emphysema. However, whether and how they alter the immune responses to lung cancer remains unknown. Here, we show that exposure to nCB particles increased PD-L1+ PD-L2+ CD206+ antigen-presenting cells (APCs), exhausted T cells, and Treg cells. Lung macrophages that harbored nCB particles showed selective mitochondrial structure damage and decreased oxidative respiration. Lung macrophages sustained the HIF1α axis that increased glycolysis and lactate production, culminating in an immunosuppressive microenvironment in multiple mouse models of non-small cell lung cancers. Adoptive transfer of lung APCs from nCB-exposed wild type to susceptible mice increased tumor incidence and caused early metastasis. Our findings show that nCB exposure metabolically rewires lung macrophages to promote immunosuppression and accelerates the development of lung cancer.

(3) Chaudhuri I, Fruijtier-Pölloth C, Ngiewih Y, Levy L. Evaluating the evidence on genotoxicity and reproductive toxicity of carbon black: a critical review. Crit Rev Toxicol. 2018 Feb;48(2):143-169. doi: 10.1080/10408444.2017.1391746. 

Abstract. Carbon black is produced industrially by the partial combustion or thermal decomposition of gaseous or liquid hydrocarbons under controlled conditions. It is considered a poorly soluble, low toxicity (PSLT) particle. Recently, results from a number of published studies have suggested that carbon black may be directly genotoxic, and that it may also cause reproductive toxicity. Here, we review the evidence from these studies to determine whether carbon black is likely to act as a primary genotoxicant or reproductive toxicant in humans. For the genotoxicity endpoint, the available evidence clearly shows that carbon black does not directly interact with DNA. However, the study results are consistent with the mechanism that, at high enough concentrations, carbon black causes inflammation and oxidative stress in the lung leading to mutations, which is a secondary genotoxic mechanism. For the reproductive toxicity endpoint for carbon black, to date, there are various lung instillation studies and one short-term inhalation study that evaluated a selected number of reproduction endpoints (e.g. gestational and litter parameters) as well as other general endpoints (e.g. gene expression, neurofunction, DNA damage); usually at one time point or using a single dose. It is possible that some of the adverse effects observed in these studies may be the result of non-specific inflammatory effects caused by high exposure doses. An oral gavage study reported no adverse reproductive or developmental effects at the highest dose tested. The overall weight of evidence indicates that carbon black should not be considered a direct genotoxicant or reproductive toxicant.