JPH02247262A - アセチレンブラック、それを製造するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アセチレンブラック、それを製造するための
方法ならびに装置に関す゛る。

導電性カーボンブラック、特にアセチレンブラックは、
乾電池製造用に次第に多量に必要になっている。その場
合、乾電池の製造業者は、常に一定のカーボンブラック
の品質を指定する。何故ならば、乾電池製造のための処
方は、すぐれた均一な乾電池の品質を保証しうるような
、使用カーボンブラックに適合せしめられているからで
ある。

乾電池に使用するためのカーボンブラックの品質を判定
する場合には、電気伝導度および液体吸収性が特に重要
な基準である。カーボンブラックの液体吸収性は、乾電
池用のカソード材料を調達するための重要なパラメータ
ーである。これは−成粒子に依存し、しかも特に二次構
造、すなわち。

その三次元的格子構造に依存する。カーボンブラックの
電気伝導度は、特にグラファイト構造を有する結晶質の
範囲の特性および大きさにより制限される。それに対す
る尺度は、　Ｌｃ−値であり　それは結晶学的Ｃ−軸の
方向におけるグラファイト構造を有する結晶質の範囲の
平均的厚さを示す。

アセチレンブラックを製造するための方法が英国特許出
廓第２，０６６．２２８号に、そしてそのための装置が
英国特許出願筒２　、０６６　、２２９号に記載されて
いる。先行技術によるアセチレンブラックの製造におい
ては、スリット管の内壁におけるカーボンブラックの焼
付きのために１時間的に一定したカーボンブラックの品
質が得られない。スリット管の内壁へのカーボンブラッ
クの焼付きは、最後に非常に厚くなるので、内壁からカ
ーボンブラックの焼付きを清掃するために、生産を中止
しなければならない。

従って、乾電池の製造に適したアセチレンブラックを得
ることそしてこのアセチレンブラックを常に一定した品
質で製造するための方法ならびに装置を提供するという
課題があった。スリット管の内壁におけるカーボンブラ
ックの焼付きによる生産の中断は、徹底的に阻止されな
ければならない。

従って１本発明の対象は、０．１ないし５ｐｐＩ１１の
リン含量、０．１ないし５ｐｐｍの硫黄含量、６．３バ
ールの圧力において０．４５ないし０．６０Ω・ｃｍの
比電気抵抗値、３５ないし４０ｎｍの平均粒子径、４な
いし１０ｎＩＩ＋のグラファイト層平面束輸ｒａｐｈｉ
ｔｉｓｈｅＳｃｈｉｃｈｔｅｂｅｎｅｎｐａｋｅｔｅ）
の厚さＬｃ、カーボンブランク５ｇ当り４０ないし４７
１１１１！の吸収値、　４０ないしＬｏｏｍ”／ｇ。

特に５０ないし７５ｍ２／ｇのＢＥＴ法による表面積１
５分間の湿潤混合時間後において５５０ないし６５０＋
ｗＶの。

そして１０分間の湿潤混合時間後において６００ないし
７００ｍＶの１自由湿分”　（Ｆｒｅｔｅ　Ｆｅｕｃｈ
ｔｅ）を有するアセチレンブランクである。

本発明のもう一つの対象は、スリット管の頂部に装入さ
れるアセチレンを熱分解することによりアセチレンブラ
ックを製造する方法において、スリット管の内壁に不活
性ガス流を定期的に上方から下方へそして／または下方
から上方へ流過せしめることを特徴とする上記アセチレ
ンブラックの製造方法である。

本発明による方法は、更に選択的に下記の実施態様によ
っても実施されうる： ａ）不活性ガスとして窒素、水素、希ガス、−酸化炭素
、二酸化炭素またはこれらのガス類の混合物を使用する
こと； ｂ）定期的に不活性ガス流を０．１ないし１０秒の間送
入しそしてその後０．１ないし１時間の間不活性ガスを
送入しないこと；・ Ｃ）定期的に不活性ガス流を０．５ないし２秒の間送入
しそしてその後０．４ないし０．６時間の期間に亘って
不活性ガスを送入しないこと；ｄ）不活性ガス流をノズ
ルまたは穿孔から送入し。

そして上記ガスをノズルまたは穿孔から１００ないし３
００　ｍ／秒の速度で流出せしめること。

本発明の更にもう一つの対象は、上方に配置されたアセ
チレン供給管を有するスリット管およびこのスリット管
の内壁上にこのスリット管の全内周に亘って配置された
１個または２個の不活性ガス供給管が配置されており、
そして環状スリットノズルまたは穿孔の形態のガス流出
口を有している　アセチレンブラックを製造するための
装置である。

この装置は、更にまた９選択的に下記の実施の態様に従
って実施されうる： ｅ）不活性ガス供給管は、蓋の下方に配置されており、
そしてガス流出口は、スリット管の内壁に平行に下方に
向って開いている； ｆ）不活性ガス供給管は１Ｍの下方０．５ないし１．５
ｍの隔りをもって配置されており、そしてガス流出口は
、スリット管の内壁に平行に上方に向って開いている； ｇ）１個の不活性ガス供給管が蓋の下方に配置されてお
りそしてこのガス流出口がスリット管の内壁に平行に下
方に向って開いており、そして第２の不活性ガス供給管
が蓋の下方に０．５ないし１．５ｍの距りをもって配置
されておりそしてこのガス流出口がスリット管の内壁に
平行に上方に向って開いている： ｈ）開放されたガス流出面積は、不活性ガス供給管ＩＩ
Ｉ＋当り５０ないし１０１００Ｏ”である：Ｉ）開放さ
れたガス流出面が１ないし５ＩＩＩＩＩｌの直径を有す
る穿孔よりなりそして個々の穿孔が２ないし５０ｍｍの
距りを有する。

アセチレンブラックの特性化は、下記の処方に従って行
なわれる： ｌ）平均粒子直径 平均粒子直径は、電子顕微鏡を用いて決定される。

２）比電気抵抗値 カーボンブラックは、更に前処理することなく、下端部
においてメツキされた金属製栓で閉鎖された非導電性の
円筒形管の中に充填される。

この栓は、一つの電極である。カーボンブラックの上に
メツキされた金属円筒が第２の電極として設けられる。

この円筒は、この円筒の下端部に６．３バールの圧力が
存在する程度に負荷されている。

カーボンブラック堆積物の高さは、　１．５ｃ＋ｓとす
べきである。このカーボンブラック堆積物の電気抵抗値
は、ホイートストーンブリッジ回路を用いて次式に従っ
て算出される： ρ＝　Ｒ β （上式中、ρはΩ・ｃｎ＋で表わした比抵抗を意味し。

ＲはΩで表わした抵抗を意味し、Ｆはｃｍｚで表わした
カーボンブラック堆積物の断面積を意味しそして２はカ
ーボンブラック堆積物の高さを意味する）。

３）吸収値（ＡＳ−値） ＾Ｓ値は、丸底フラスコ内でカーボンブラック５ｇから
単一の球を形成するのに必要とされる水／アセチレンの
混合物（９：　１）をｃｍ’で表わしたそれぞれの量で
ある。

４）５分間および１０分間の湿潤混合時間後の自由湿分 例えば、遊星型撹拌装置において、カーボンブラック１
６８ｇ、天然産褐炭１４００ｇ、　ＮＨ４Ｃｌ　３６０
ｇ。

Ｚｎ０２０ｇおよび２３．５重量％のＺｎＣｌ２溶液５
７５ｇからカソード材料を製造する場合には、カーボン
ブラックの二次構造は、ミキサー内の機械的応力によっ
て部分的に破壊および／または変化せしめられる。５分
間および１０分間の湿潤混合時間後における残存液体吸
収能力の尺度として。

”自由湿分（Ｆｒｅｉｅ　Ｆｅｕｃｈｔｅ）”が関連づ
けられる。・この量は、　ｓ＋Ｖで表わした電圧であり
、これは亜鉛板と測定されるべきカソード材料４ｇとの
間に１０Ωの固定抵抗を介して５．４ｃｍ”の面積上８
ｋｇ重の圧力下に測定される。カーボンブラックの構造
は、吸収値が高ければ高い程、また安定であればある程
、より低い湿分がアノードとカソードとを隔てているフ
リース紙を通して押圧されそしてますます“自由湿分”
は低くなる。

５）ＬＣ−値 Ｌｃ−値は、　ＣｕＫ、（線を用いて行なわれるＸ線回
折法による結果から次式に従って算出される：に Ｌｃ　　冨 ｃｏｓ　　ｅ　　ｓ　・６　　Ｉ／ｚ Ｋ　　　：定数、すべての換算因子を含む＝７８．６２
１３８４ θ、　　度で表わしたバンド極大値 ０１７□　度で表わした１／２　Ｇ　、　　における半
値幅（ＨａｌｂｗｅｒｔｓｂｒＩ３ｉｔｅ）添付図面は
２本発明によるアセチレンブランクを製造するための装
置を概略的に示す図面である。

本発明による装置を添付図面を参照しつつ以下更に説明
する： 不活性ガス供給管は、不活性ガスはめ管８５分配管４お
よび環状スリット５ａを有する環状スリットノズル３ま
たは穿孔５を有する穿孔列３よりなる。不活性ガス供給
管は、スリット管１の内壁の附近に配置されている。ス
リット管１は、Ｍ６によって上方を閉鎖されており、こ
の蓋はアセチレン供給管２によって貫かれている。

第３図は、不活性ガス供給管の特に有利な配置の断面図
を示す。穿孔５を有する図示された穿孔列３の代りに、
環状スリット５ａを切削することにより環状スリットノ
ズル３が不活性ガス供給部として形成されうる。

例 アセチレン供給管を介してアセチレン５０１ｔｍ３□／
ｈが加熱されたスリット管内に装入される。不活性ガス
供給管を介して、定期的に窒素が吹込まれる。

不活性ガス供給部は、第３図によれば穿孔を有する穿孔
列として形成されている。穿孔列の直径は８４０＋ｗｍ
である。穿孔列は、それぞれ３．１５ｍｍの直径を有す
る。１５１の間隔で配列された１４５個の穿孔よりなっ
ている。穿孔の全面積がら１１３０ｍｍ”の自由断面が
算出される。窒素導入の定期的吹込み期間は、１秒であ
る。

上記の吹込み期間は、０．５時間継続する休止期間によ
って中断される。この休止期間においては窒素は吹込ま
れない。

生産されたアセチレンブラックは１下記のパラメーター
を有し、これらは６週間の期間に亘って僅かしか変化し
なかった： 比電気抵抗（６６３バール）　　：　　０．５１Ω・ｃ
ｍ平均粒子径：　　　　　　　　３６　ｎｍ吸収値：　
　　　　　　　　　４５　ｍ１５ｇブラックＬｃ−値：
　　　　　　　　　　７　ｎｎ＋ＢＥＴ−表面積：　　
　　　　　　５５　ｍ”／ｇ自由湿分（５分間）：　　
　　５９０ｎ＋Ｖ自由湿分く自由骨間）：　　　６３０
ｍＶリン含量　　　　　　　　　３　ｐｐｍ硫黄含量　
　　　　　　　　２　ｐｐｍスリット管の内壁は、６週
間後に僅かなカーボンブラックの焼付きしか付着してい
なかった。この僅少なカーボンブラックの焼付きは、ス
リット管の内壁の検査またはその清掃の理由にはならな
かった。

【図面の簡単な説明】

第１図は９本発明によるアセチレンブラックを製造する
装置の概略断面図であり、スリット管の中心軸を通る縦
断面を示す。 第２図は、同じくスリット管の平面を示す。 第３図状、同じ（不活性ガス供給管を有するスリット管
の上部壁を通る断面を示す。 上記各図において主要部分を参照数字をもって示せば下
記のとおりである： １、、、、、、、スリット管 ２、、、、、、、アセチレン供給管 ３、、、、、、、環状スリットノズル ４、、、、、、、分配管 ５、、、、、、、穿孔 ５ａ、、、、、、環スリット ６、、、、、、、蓋 ７、、、、、、、圧力管 ８、、、、、、、不活性ガスはめ管

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、０．１ないし５ｐｐｍのリン含量、０．１ないし５
   ｐｐｍの硫黄含量、６．３バールの圧力において０．４
   ５ないし０．６０Ω・ｃｍの比電気抵抗値、３５ないし
   ４０ｎｍの平均粒子径、４ないし１０ｎｍのグラファイ
   ト層平面束の厚さＬｃ、カーボンブラック５ｇ当り４０
   ないし４７ｍｌの吸収数、４０ないし１００ｍ＾２／ｇ
   のＢＥＴ法による表面積、５分間の湿潤混合時間後にお
   いて５５０ないし６５０ｍＶの、そして１０分間の湿潤
   混合時間後において６００ないし７００ｍＶの“自由湿
   分”を有するアセチレンブラック。 ２、スリット管の頂部に装入されるアセチレンを熱分解
   することによりアセチレンブラックを製造する方法にお
   いて、スリット管の内壁に不活性ガス流を上方から下方
   にそして／または下方から上方に向って定期的に０．１
   ないし１０秒の間流過せしめ、そしてその後０．１ない
   し１時間の時間間隔に亘って不活性ガスを導入しないこ
   とを特徴とする上記アセチレンブラックを製造する方法
   。 ３、不活性ガス流をノズルまたは穿孔から吹込みそして
   ガスをノズルまたは穿孔から１００ないし３００ｍ／ｓ
   の速度で流出せしめる請求項２に記載の方法。 ４、上方に位置するアセチレン供給部（２）および１個
   または２個の不活性ガス供給管（４）を有するスリット
   管（１）よりなり、上記不活性ガス供給管（４）は上記
   スリット管（１）の内壁にスリット管（１）の全内周に
   亘って配置されており、そして環状スリット状ノズル（
   ５ａ）の形かまたは穿孔（５）の形のガス流出口を有し
   ている、アセチレンブラックの製造装置。 ５、開放されたガス流出面が不活性ガス供給管１ｍ当り
   ５０ないし１０００ｍｍ＾２であり、その際上記開放さ
   れたガス流出面が１ないし５ｍｍの直径を有する穿孔（
   ５）よりなっておりそして個々の穿孔（５）が２ないし
   ５０ｍｍの間隔を有する請求項４に記載の装置。