JPH0415269A - 複合体を有するフィラー - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プラスチック等の着色あるいはゴム等の補強
のため等に混練するフィラーに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、プラスチック等を黒く着色するためには、カーボ
ンブラック、グラファイト等のフィラーが用いられてい
た。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のカーボンブラック等は、掻めて微細な粉
末状でプラスチック等に混練されているので、混練時に
カーボンブラック等の飛散が大きく、かつカーボンブラ
ック等の混線に長時間を要し生産性が低いものであった
。

本発明は、以上の問題点を解消するフィラーを提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために種々の検討を重ね
た結果、例えば粉状のタンカル等の存在がカーボンブラ
ック及び／又はグラファイトの凝集を助長することの発
見からなされたもので、カーボンブラック及び／又はグ
ラファイトを母材に固着した複合体、およびこの複合体
とカーボンブラック及び／又はグラファイトの凝集体と
を有するフィラーとしたものである。

すなわち、本発明のフィラーは、粉状の母材とカーボン
ブラック及び／又はグラファイトとの混合物に機械的エ
ネルギーを作用させることにより、カーボンブラック及
び／又はグラファイトが母材に固着した複合体を有する
ことを特徴として構成されている。

また、本発明のフィラーは、粉状の母材とカーボンブラ
ック及び／又はグラファイトとの混合物に機械的エネル
ギーを作用させることにより、カーボンブラック及び／
又はグラファイトが母材に固着した複合体と、カーボン
ブラック及び／又はグラファイトが凝集した凝集体とを
有することを特徴として構成されている。

母材は、機械的エネルギーが作用したときカーボンブラ
ック又はグラファイトを表面に固着できるものであれば
よい。例えば、炭カル、タルク、ゼオライト、高炉水砕
スラグ、珪砂等があり、好ましくは炭カル、タルク、ゼ
オライトである。

母材として好ましい炭カルの例を、第２図の電子顕微鏡
写真に示す。

カーボンブラックは、従来知られている全てのカーボン
ブラックが用いられ、例えば、ファーネスブラック、ガ
スブラック、アントラセンブラック、アセチレンブラッ
ク、ケッチエンブラック等がある。

好ましいカーボンブラックの例を第３図の電子顕微鏡写
真に示す。

母材の粒径は、１００ｎ以下、特に５０１以下の範囲が
好ましい。

また、母材とカーボンブラックの粒径比は、カーボンブ
ラックの粒径／母材の粒径が、約１．／１０〜約１　／
２５０の範囲が好ましく、例えば、カーボンブラックの
粒径が０．０３ｍで、母材の粒径が４．０−の場合であ
る。

以上のような母材とカーボンブラック及び／又はグラフ
ァイトとの混合物に機械的エネルギーを作用させること
により、カーボンブラックが母材に固着した複合体が形
成される。

炭カルにカーボンブラックを固着させた複合体の例（単
カルー４ｍ−１００部二カーボンブラ、・り１０部）を
、第４図および第５図の電子顕微鏡写真に示す。なお、
第４図は、複合フィラーの全体外観を示し、第５図は、
複合フィラーの表面状態を示す。

母材とカーボンブラック及び／又はグラファイトに作用
させる機械的エネルギーは、カーボンブラック及び／又
はグラファイトが母材に固着できるだけのエネルギーで
あればよい。この機械的エネルギーを作用させることに
より、カーボンブラック及び／又はグラファイトが母材
に固着することはメカノケミカル的現象であると考えら
れる。

この機械的エネルギーを作用させる手段としては、例え
ば、混合物を高速で回転させたり、混合物を極めて大き
い力で圧縮したりする手段がある。

例えば、高速回転式衝撃粉砕機（奈良機械製作所■製、
ＮＨ５型）、圧縮剪断式粉砕ａ（−ホンカワミクロン製
、ＡＭ型）等が用いられる。

また、母材とカーボンブラック及び／又はグラファイト
との混合物に機械的エネルギーを作用させることにより
、カーボンブラック及び／又はグラファイトは凝集させ
られる。すなわち、母材とカーボンブラック及び／又は
グラファイトとの混合物に機械的エネルギーを作用させ
ることにより、カーボンブラック及び／又はグラファイ
トが母けに固着した複合フィラーを形成することもでき
、かつカーボンブラック及び、／又はグラファイトを凝
集させることもできる。

凝集体は、混練時に飛散はしないが、混練後プラスチッ
ク等の内部に巻き込まれて分散する程度の結合力を有し
ているものである。

母材とカーボンブラック及び／又はグラファイトとの混
合物に機械的エネルギーを作用させて、複合フィラーま
たはカーボンブラック等の凝集体を製造するには、機械
的エネルギーの量を調整することにより行うことができ
る。例えば、高速回転式衝撃粉砕機（奈良機械製作所■
製、ＮＨ３１型）を用いる場合、複合フィラーを製造す
るときは８０００ｒｐ層Ｘ５ｓｉｎ、とじ、カーボンブ
ラック等を凝集させるときは４８００ｒｐｍ　Ｘ　３＋
＋＋ｉｎ、とする。また、圧縮剪断式粉砕機（■ホソカ
ワミクロン製１．八Ｍ１５Ｆ）を用いる場合、複合フィ
ラーを製造するときは２０００ｒρ劉Ｘ２（１＋＋ｉｎ
、とじ、カーボンブラック等を凝集させるときは２００
０ｒｐｍ　Ｘ　５ｍ１ｎ、とする。

また、母材に固着するカーボンブラック等の量は、母材
とカーボンブラック等の粒径およびその他諸条件によっ
て異なるが、例えば、母材粒径が４ｎ、カーボンブラッ
クの粒径が０．０３癖である場合、母材１００部に対し
ておよそ３０部であり、３０部を越えるカーボンブラッ
ク等は凝集した状態となる。

カーボンブラック及び／又はグラファイトの配合比は、
カーボンブラック及び／又はグラファイトを混練する目
的に応して適宜選択される。例えば、濃い着色を目的と
する場合はカーボンブラック及び／又はグラファイトを
多く配合し、薄い着色で良い場合は少なく配合する。

本発明のフィラーは、着色用、補強用等に用いられる。

また、本発明のフィラーが混練される材質としては、各
種プラスチック、各種ゴム等がある。

〔作用〕

本発明のフィラーは、カーボンブラック及び／又はグラ
ファイトが母材に固着しており、また固着にあずからな
いカーボンブラック及び／′又はグラファイトは常に比
較的結合力が弱い凝集体、たとえば疑似ストラフチャー
として存在し、混練時に飛散がなく容易にプラスチック
等の内部に巻き込まれて分散する。

〔実施例〕

本発明のフィラーの製造工程の実施例を第１図に基づい
て説明する。

第１図は、フィラーの製造工程を示すフローチャートで
ある。

フィラーの製造工程には、１次配合処理工程（図中実線
で示す工程）と、２次配合処理工程（図中破線で示す工
程）がある。

つまり、例えば炭カル１００部に対してカーボンブラッ
ク３０部以下の製品仕様の場合は、１次配合処理工程で
製造が完了し、例えば炭カル１００部に対してカーボン
ブラックが３０部を越える製品仕様の場合は、１次配合
処理工程に続いて３０部を越えた残りのカーボンブラッ
クを追加して２次配合処理工程を実施し製造が完了する
。

尚、使用目的により、タンカル１００部二こ対しでカー
ボンブラックが３０部以下の製品仕様の場合でも、１次
・２次配合処理にて本発明のフィラーの製造も出来る。

最初に１次配合工程について説明する。

まず、母材としての炭カルａ１と、カーボンブラックｂ
ｌとを計量機３に送り、所定量を秤量する。

次に、計量機３で秤量した所定量の炭カルＪ２とカーボ
ンブラックｂ２を混合機４に送り、これらを簡単に混合
する。

そして、混合機４で混合された炭カルａ２とカーボンブ
ラ、りｂ２の混合物Ｃをフィーダー５で複合機６に供給
し、この複合１１６で混合′！＃Ｃを所定条件下で処理
し、炭カルの表面にカーボンブラックを固着させ複合体
のみからなるフィラーｄ１を得る。

このとき、炭カル１００部に対してカーボンブラ７りが
１次配合量を越える製品仕様にする場合シよ、続いて２
次配合処理工程を実施する。

この２次配合工程では、カーボンブラックｂ３を計１１
１３に供給し、計１１１３で１次配合置を越える残りの
カーボンブラックｂ４を秤量した後フィーダー５に送り
、さらにフィーダー５はこれを複合機６に供給する。

複合８５１６は、１次配合処理工程で製造された複合フ
ィラーｄ１と新たに供給されて来たカーボンフランクｂ
４とを精密混合処理し、カーボンブラックを凝集させ、
複合フィラーとカーボンブラックの凝集体の混合物であ
るフィラーｄ２製造が完了する。

なお、−次配合は、炭カルの表面にカーボンフランクを
固着させることを目的としているので、炭カル量に対す
るカーボンブラックの量は、カーボンブラックのほぼ全
量が固着する可能な量で決めることができ、例えば平均
粒径４μのタンカル１００部に対して、平均粒径０．０
３μのカーボンブラックはおよそ最大３０部が目安とな
る。

また、製品仕様が炭カル１００部に対してカーボンブラ
ックが一次配合量を越える場合、−次および二次と配合
工程を２回に分けたのは、１回の配合処理で製造する場
合は、２回に分けて行う場合に比して機械エネルギーの
ロスが多くなるからであり、該ロスを承知の上で１回の
配合処理で製造することもできる。

実施例１〜７と比較例Ｉ〜３のポリプロピレン樹脂への
混線における特性を比較した試験結果について説明する
。

上述した製造工程で製造した各フィラーと、比較として
炭カルとカーボンブラックの単味からなる混合フィラー
を下記の方法により混練し、特性を評価した（詳細は第
１表参照）。

混練方法： 秤量した所定量のポリプロピレン樹脂（徳山ポリプロＰ
Ｎ６４０）を１６５〜１７０°Ｃの加熱２本ロールに巻
きつけた後、所定量の各種フィラー又は炭カルとカーボ
ンブラックの単味からなる混合フィラーを加え、ロール
上のシートを丹念に切り返し混練を進め、該フィラーの
全量が均一に分散した時点で混練終了とした。

■飛散程度ランク：混練時のフィラーの飛散の程度を目
視観察により評価。

結果を第１表に示す。

（以下余白） ＊−１装置名 Ｎ：奈良機械製作所■製　ＮＨ３−１型Ｈ：ホソカワミ
クロン　ＡＭ−１５Ｆ ＊−２飛散程度ランク ｌ：飛散が全くないか、あっても極少量２；少量飛散 ３：多量飛散 第１表に示す結果より、フィラーの混線所要時間は通常
の炭カル、カーボンブラック単味を個別で混練したもの
（比較例）に対し’Ａ−’Ａであり、かつフィラーの飛
散程度も極めて少ないことが明らかである。

次に、実施例８〜１１と比較例４〜６のゴム（ＳＢＲ）
への混練における特性を比較した試験結果について説明
する。

上述した製造工程で製造した各フィラーと、比較として
炭カルとカーボンブラックの単味からなる混合フィラー
を下記の方法により混練し、特性を評価した（詳細は第
２表参照）。

混練方法： 秤量した所定量の５ＢＲ（日本合成ゴム５ＢＲ１５００
）を５０〜５５°Ｃの加熱２本ロールに巻きつけた後、
所定量のステアリン酸（試薬）、亜鉛華（試薬）、促進
剤ＣＺ（アクセルＣＺ：用ロ化学工業）、アンテージＲ
Ｄ　（川口化学工業）、硫黄（試薬）の混合物及びプロ
セスオイル（Ｘ−１４０：共同石油）を加え、均一に分
散した後、所定量の各種フィラー又は炭カルとカーボン
ブラックの単味からなる混合フィラーを加え、ロール上
のシートを丹念に切り返し混練を進め、該フィラーの全
量が均一に分散した時点で混練終了とした。

特性の評価： ■混練所要時間：フィラーを加えてから混練終了までの
時間。

■飛散程度ランク：混練時のフィラーの飛散の程度を目
視観察より評価。

結果を第２表に示す。

中−１装置名 Ｎ：奈良機械製作所■製　ＮＨ３−１型＊−２飛散程度
ランク １：飛散が全くないか、あっても極装置２：少量飛散 ３：多量飛散 第２表に示す結果より、複合フィラーの混練所要時間は
通常の炭カル、カーボンブラック単味を個別で混練した
もの（比較例）に対しＡ以下であり、かつフィラーの飛
散程度も極めて少ないことが明らかである。

〔発明の効果〕 本発明は、カーボンブラック及び／又はグラファイトを
粉状の母材に固着させることにより、また、このカーボ
ンブラック及び／又はグラファイトが固着した複合フィ
ラーと、凝集したカーボンブラック及び／又はグラファ
イトとすることにより、混練時にカーボンブラック及び
／又はグラファイトの飛散を少なくすることができ、か
つカーボンブラック及び／又はグラファイトの混練時間
を短縮することができるので、設備コストが低酸すると
ともに生産性も向上し、コストが大巾に低減する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のフィラーを製造する工程を示すフロー
チャート、第２図は災カルの電子顕微鏡写真、第３図は
カーボンブラックの電子顕微鏡写真、第４図は複合フィ
ラーの全体を示す電子顕微鏡写真、第５図は複合フィラ
ーの表面を示す電子顕微鏡写真である。 ａ・・・炭カル　　　ｂ・・・カーボンフランクＣ・・
・炭カルとカーボンブラックの混合物ｄ・・・フィラー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）粉状の母材とカーボンブラック及び／又はグラフ
   ァイトとの混合物に機械的エネルギーを作用させること
   により、カーボンブラック及び／又はグラファイトが母
   材に固着した複合体を有することを特徴とするフィラー
2. （２）粉状の母材とカーボンブラック及び／又はグラフ
   ァイトとの混合物に機械的エネルギーを作用させること
   により、カーボンブラック及び／又はグラファイトが母
   材に固着した複合体と、カーボンブラック及び／又はグ
   ラファイトが凝集した凝集体とを有することを特徴とす
   るフィラー