Black Iron Oxide, noto come ossido di ferro nero, è classificato chimicamente come un colore inorganico. Questo pigmento è composto principalmente da ossido ferroso-ferrico (Fe₃O₄) ed è ampiamente utilizzato in varie applicazioni industriali e cosmetiche grazie al suo caratteristico colore nero e alla sua eccellente stabilità.

Nome chimico

oxoiron;oxo(oxoferriooxy)iron

Composizione chimica e struttura

Black Iron Oxide è un composto inorganico con la formula chimica Fe₃O₄. È composto principalmente da ossido ferroso-ferrico, che include ferro negli stati di ossidazione +2 e +3 combinato con ossigeno. Questa composizione conferisce al pigmento il suo caratteristico colore nero.

Proprietà fisiche

Questo pigmento si presenta tipicamente come una polvere fine di colore nero. Ha un'alta densità e un eccellente potere coprente. Black Iron Oxide è noto per la sua stabilità chimica, resistenza alla luce e al calore, e natura inerte, rendendolo adatto per applicazioni di lunga durata. La sua opacità e la forte capacità tintoria lo rendono un pigmento versatile per vari utilizzi.

L'ossido di ferro nero è una polvere insolubile ma miscibile in oli ed acqua. Ha un elevato potere di copertura ed alta forza di tinta. E' facilmente disperdibile, mostra un'eccellente solidità alla luce e resistenza agli agenti esterni atmosferici. Non tossico, non irritante.

L'ossido e idrossido di ferro sono sostanze chimiche coloranti di vario colore usati come additivi alimentari nell'industria alimentare e sono etichettati col numero E172 come additivi alimentari .

La tabella degli additivi alimentari europei comprende :

• E172(i) black iron oxide, CI 77499
• E172(ii) red iron oxide, CI 77491
• E172(iii) yellow iron oxide, CI 77492

Caratteristiche tipiche di coloranti commerciali:

Trattamenti industriali superficiali:

• Con trietossicaprilisilano, facilmente disperdibile in olio, presenta una idrofobicità ottimale.
• Con Lauroyl Lysine presenta una affinità cutanea ottimale, è idrofobico e l'aspetto sarà liscio e morbido.
• Con Perfluorooctyl Triethoxysilane  è adatto per prodotti per il trucco di lunga durata, idrofobicità e oleofobicità ottime.
• Con titanio diossido è possibile creare differenti sfumature di colore, ma è un composto chimico pericoloso per la salute umana.

Processo industriale di sintesi chimica

• Preparazione dei reagenti. Le principali materie prime includono solfato ferroso (FeSO₄) e solfato ferrico (Fe₂(SO₄)₃), insieme a un agente ossidante come l'aria o il perossido di idrogeno.
• Sintesi dell'ossido ferroso-ferrico. La produzione di Black Iron Oxide inizia con la precipitazione di ossido ferroso-ferrico. Il solfato ferroso e il solfato ferrico vengono dissolti in acqua e ossidati mediante l'aggiunta di un agente ossidante.
• Formazione del precipitato. La soluzione viene trattata per formare un precipitato di ossido ferroso-ferrico (Fe₃O₄), conosciuto anche come magnetite.
• Filtrazione. La sospensione risultante viene filtrata per separare il precipitato solido dalla soluzione acquosa.
• Lavaggio. L'ossido ferroso-ferrico viene lavato con acqua deionizzata per rimuovere eventuali impurità solubili.
• Essiccazione. L'ossido ferroso-ferrico lavato viene essiccato a temperatura controllata per rimuovere l'umidità residua e ottenere una polvere secca.
• Macinazione. L'ossido ferroso-ferrico essiccato viene macinato per ottenere una polvere di particelle fini e uniformi. Questo passaggio può includere l'uso di mulini a sfere o altri macchinari di macinazione.
• Classificazione. La polvere essiccata viene classificata per garantire una dimensione delle particelle uniforme. Questo passaggio può includere la setacciatura o l'uso di classificatori d'aria.
• Stabilizzazione. La polvere di Black Iron Oxide viene stabilizzata per garantirne la stabilità durante il trasporto e lo stoccaggio, prevenendo l'ossidazione e l'aggregazione.
• Controllo di qualità. Il Black Iron Oxide 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/137 come Voce pertinente negli allegati del regolamento europeo sui cosmetici n. 1223/2009. Sostanza o ingrediente segnalato: 

•  Iron Oxide Black. Formulazione delle condizioni d'uso e delle avvertenze: Criteri di purezza di cui alla direttiva 95/45/CE della Commissione (E172)

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.

Black Iron Oxide è utilizzato in prodotti cosmetici come eyeliner, mascara, ombretti e fondotinta grazie al suo intenso colore nero e alla sua alta opacità. Fornisce un colore di lunga durata.

Applicazioni

Cosmetica, edilizia, vernici, detergenti, pavimenti impermeabili, ceramica, PVC, plastica, colle, farmaceutica, medicina.

Vernici e rivestimenti. Nell'industria delle vernici, l'ossido di ferro nero 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 e l'opacità. È comunemente utilizzato in prodotti come parti automobilistiche, materiali per imballaggi e beni di consumo.

Ceramiche e vetro. Black Iron Oxide è utilizzato nella produzione di ceramiche e vetro per ottenere colori neri stabili. È particolarmente apprezzato per la sua resistenza ai processi ad alta temperatura.

Inchiostri. Il pigmento è anche utilizzato negli inchiostri da stampa per produrre colori neri intensi, garantendo stampe di alta qualità e durevoli.

Sicurezza

Black Iron Oxide è generalmente considerato sicuro per l'uso nei prodotti di consumo quando maneggiato seguendo le corrette procedure di sicurezza. È importante evitare l'inalazione della polvere e minimizzare il contatto diretto con la pelle e gli occhi (1).

Studi

I raggi ultravioletti provenienti dal sole causano invecchiamento della pelle e gli smartphone emettono luce visibile ad alta energia dalla quale è opportuno proteggersi. Gli ossidi di ferro (giallo, rosso e nero) in filtri solari hanno la proprietà di bloccare efficacemente la luce visibile ad alta energia specialmente se combinati con ossido di zinco (2).

Per quanto riguarda la sicurezza alimentare, essendo un additivo aggiunto anche in frutta e verdura, per questi alimenti è stato autorizzato un livello massimo ammissibile di 6 milligrammi per kilo corporeo e la formula "quanto basta" in 48 categorie di prodotti alimentari  (regolamento (CE) n 1333/2008). All'interno di queste categorie di alimenti, ossidi e idrossidi di ferro sono autorizzati negli integratori alimentari in forma liquida, integratori alimentari in sciroppo, in forma solida, comprese capsule e compresse e forme simili, esclusi i masticabili . L'EFSA raccomanda comunque di effettuare ulteriori analisi scientifiche (3).

" CI 77499 ossido di ferro nero, studi"

• Formula molecolare   Fe₂O₃    Fe₂H₆O₃
• Peso molecolare  159,69 g/mol
• CAS  1309-37-1    1332-37-2
• UNII 
• EC Number  215-168-2  
• DSSTox Substance ID: 
• MDL number  
• MFCD00011008
• PubChem Substance ID 329753614
• InChI=1S/2Fe.3H2O/h;;3*1H2
• InChl Key      YOBAEOGBNPPUQV-UHFFFAOYSA-N
• SMILES    O.O.O.[Fe].[Fe]
• IUPAC iron;trihydrate
• ChEBI    

Sinonimi:

• Iron Oxide Black
• Black Iron Oxide
• Pigment Black 11
• CI77499
• E172 (i)
• Ferric oxide

Bibliografia_____________________________________________________________________________

(1) Aquilina, G., Azimonti, G., Bampidis, V., de Lourdes Bastos, M., Bories, G., Chesson, A., ... & Wester, P. (2016). Safety and efficacy of iron compounds (E1) as feed additives for all species: ferric oxide based on a dossier submitted by Poortershaven Industriële Mineralen BV. EFSA JOURNAL, 14(6), 1-26.

Abstract. The additive under assessment, ferric oxide, contains between 57% and 69% iron (Fe). The EFSA FEEDAP Panel could not conclude on the safety of ferric oxide for the target animals owing to that (i) the application of ferric oxide red is for all animal species, (ii) lifetime administration to animals is not excluded and (iii) a sufficient biological and toxicological database was not available. Regarding (i) the very low absorption of iron from the ferric oxide by target animals and (ii) the homoeostatic regulation of iron metabolism in animals, any influence of feeding the ferric oxide on the iron content of edible tissues and products is not expected. The use of ferric oxide in animal nutrition is unlikely to result in a direct exposure of the consumer to this oxide. Consequently, the supplementation of feed for food-producing animals with ferric oxide would likely not constitute a risk to consumers. Ferric oxide is an irritant to skin and eyes by mechanical action. Owing to the nickel content in the additive, the ferric oxide

(2) Bernstein EF, Sarkas HW, Boland P. Iron oxides in novel skin care formulations attenuate blue light for enhanced protection against skin damage. J Cosmet Dermatol. 2021 Feb;20(2):532-537. doi: 10.1111/jocd.13803. 

(3) EFSA Panel on Food Additives and Nutrient Sources added to Food (ANS)
First published: 08 December 2015 https://doi.org/10.2903/j.efsa.2015.4317