JPH04178470A - カーボンブラックの製造装置と製造方法 - Google Patents

カーボンブラックの製造装置と製造方法

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JPH04178470A
JPH04178470A JP2306532A JP30653290A JPH04178470A JP H04178470 A JPH04178470 A JP H04178470A JP 2306532 A JP2306532 A JP 2306532A JP 30653290 A JP30653290 A JP 30653290A JP H04178470 A JPH04178470 A JP H04178470A
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carbon black
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ring
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Kiyonari Nakai
中井　清就
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    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44—Carbon
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  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)

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、高水準の一次ストラクチャーならびに着色力
特性を兼備するカーボンブラックを製造するための装置
および方法に関する。
〔従来の技術〕
カーボンブラックが具備する物性のうち、−次ストラク
チヤ−および着色力は共に配合ゴム成分に対して高度の
補強性能を付与するための重要な特性項目とされている
。
一次ストラクチャーはＡ３７Ｍ規定の２４Ｍ４０ＢＰ岐
油量（以下ｒ２４Ｍ４　Ｄ　Ｂ　Ｐ　、という）で評価
される非破壊性の凝集構造（Ａｇｇｒｅｇａ　ｔｅ）で
、これを増大化する製造手段として、例えば反応ゾーン
に主原料油と二次原料油とを分割導入する方法、あるい
はベンチュリー・スロート状の反応炉の頭部に装着した
原料油噴射ノズルを伸縮させて原料油の供給位置を可変
する方法などが知られている。
これら方法によればある程度までの２４Ｍ４　Ｄ　Ｂ　
Ｐは向上するものの、反面、アグリゲート分布が広くな
る関係で大幅な着色力の低下を招く。
前記の問題を解決する手段として、別系列で発生させた
複数のカーボンブラック中間生成ガスを主反応ゾーンに
同時に高速導入させ、直進状態で相互衝突させる方法（
特公昭６２−１０５８１号公報）およびその改良方法（
特公昭６２−２０２２７号公報）が本出願人によって提
案されている。これらの方法は前述した原料油の分割導
入手段などと比べて２４Ｍ４Ｄ　Ｂ　Ｐの上積みは明ら
かに大きくなるが、着色力を向上させることは期待でき
ない。
〔発明が解決しようとするｉ［） このように、−次ストラクチヤ−と着色力はカーボンブ
ラック物性として背反的なものであるため、これら両特
性を同時に増大化させるに効果的な技術はこれまで開発
されていない。
本発明は、カーボンブランク製造過程で生成する中間生
成物を急激に高密度化し、かつ強力な攪乱を与えること
で前記課題の解決を図ったもので、その目的は従来技術
に対し同等比表面積当たりの２４旧ＤＢＰと着色力を相
対的に高水準に兼備させることができるカーボンブラン
クの製造装置および製造方法を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するための本発明によるカーボンブラ
ンクの製造装置は、炉頭部の広径燃焼室に燃料油および
燃焼用空気を導入して高温の燃焼ガス流を形成するため
の燃焼域区画と、狭径スロート部を流通する燃焼ガス流
に対し外周から直角方向に原料油を導入して熱分解反応
を起こさせるための反応域区画と、後段の広径部で生成
ガスを象、冷するための冷却域区画とを一体に連結した
段付円筒型の反応炉構造において、反応域区画の狭径ス
ロート部に続く最狭出口部位の内面に複数条の軸方向ス
リットを備えるリング状部を介設してなることを構造的
特徴としている。
また、本発明によるカーボンブラックの製造方法は、上
記のカーボンブラック製造装置を用い、複数条の軸方向
スリットを備えるリング状部の介設位置よりも上流側に
原料油を１段もしくは多段に噴射注入することを構成上
の特徴とする。
本発明の構成を第１図の製造炉（断面略図）によって説
明すると以下のようになる。
矢印の範囲として示したように、炉は長さ方向に前段の
燃焼域区画、中段の反応域区画および後段の冷却域区画
に区分され、軸方向に一体に連設されて段付円筒型の反
応炉を構成している。このうち、燃焼域区画は炉頭部に
接線方向の燃焼用空気送入ダクトｌと軸方向の燃焼用バ
ーナー２を装着した広径燃焼室３からなり、炉内に高温
の燃焼ガス流を形成するための部位である。反応域区画
は、広径燃焼室３の出口から緩徐な１頃斜角度で狭径化
するスロート部４と引き続く同径の最狭径出口部位５に
より構成されており、ここを流通する燃焼ガス流に外周
から直角方向に原料油を導入して熱分解を起生させる部
位である。そして、冷却域区画は前記最狭径出口部位５
から拡径して水冷用クエンチ６が設置された後段の広径
部７に連結しており、生成ガス流を急冷することにより
反応を完結させて図示しない捕集工程に移すための部位
である。
本発明の重要な構成要件は、上記のカーボンブラック反
応炉において、反応域区画の狭径スロート部４に続く最
狭径出口部位５の内面に複数条の軸方向スリットを備え
るリング状部８を介設する構造としたことである。
第２図はリング状部８の断面を示したもので、最狭径出
口部位５に内壁に等形状の突起片を等間隔に設置するこ
とにより複数条の軸方向スリット９が形成されている。
該リング状部８の内径、形成する軸方向スリット９の形
状および条数は炉全体の寸法、付与すべき特性水準等に
よって最適な仕様に設定される。例えば、最狭径出口部
位５の内径が１８０１前後の場合には、リング状部８の
厚みを３０ｍｍ程度（内径１５０ｍｍ程度）とし、溝幅
３０＋ｕａの軸方向スリット９を８条加工した形状とす
る場合に良結果が得られる。
本発明の製造方法としての要件は、上記構造の製造装置
を用いてカーボンブランクを生成させる際に、原料油の
導入位置をリング状部８の介設位置よりも上流側に設定
し、１段もしくは多段に噴射注入することである。装置
構成としては、第１図のようにリング状部８より炉頭寄
りの反応域区画に炉壁を貫通する原料油噴射オリフィス
１０を複数段位置に設置し、使用時に１段または多段導
入に切り換えればよい。
〔作　用〕
本発明によるカーボンブラックの製造装置は、上記のよ
うな段付円筒型の反応炉において狭径スロート部に続く
最狭径出口部位の内面に複数条の軸方向スリットを備え
るリング状部を介設した構造を有するから、反応域区画
で生成したカーボンブラック前駆体を含む中間生成ガス
流がこのリング条部を通過する過程で著しい撹乱状態を
受け、この撹乱状態が中間生成ガスの激しい衝突・融着
作用と相俟って一次ストラクチャーならびζ二着色力を
併せて増大化するために有効機能する。この際、原料油
をリング状部の位置に導入すると、中間生成ガスが生成
すると同時に激しい撹乱度の影響を受けることになり衝
突・融着の促進に対してはマイナスの効果を与える。ま
た、原料油の導入をリング状部より下流側に導入した場
合には、本発明の効果は全く期待することはできない。
したがって、原料油はリング状部の介設位置よりも上流
側に１段もしくは多段に噴射注入して予め中間生成ガス
に衝突・融着の機会を与えることが２４Ｍ４ＤＢＰを効
果的に増大させるためのプロセス要件となる。
なお、リング条部を単なる円筒状のリングに設計した場
合には前記の作用がもたらされず、寧ろエネルギーｍ失
が大きくなる。
〔実施例〕
以下に、本発明の実施例を比較例を対比して説明する。
実施例１〜３ 炉頭部に接線方向の燃焼用空気送入ダクｌ−１と軸方向
の燃焼バーナー２を備える直径５００ｍｍ、長さ８００
ｍｍ（内テーパ一部５００ｍｍ）の広径燃焼室３からな
る燃焼域区画、直径が２５０ｍ＋ｍから１８０１１１１
１に７００１の長さで傾斜する狭径スロート部４と直径
１８０ＩＩＩ１１、長さ３００ｍｍの最狭径出口部位５
からなる反応域区画、長さ１０００ｍｍの拡径テーパ一
部から直径５００ｍｍ、長さ５００（１＋ｍの広径部７
からなる冷却域区画を同軸的に連設した第１図構造の段
付円筒型の反応炉を設置した。
上記の最狭径出口部位５の内面に３０１１ＩＬ１等間隔
に断面台形状の突起片を設置して８条の軸方向スリット
９を形成した長さ１００ｓ＋ｍのリング状部８（第２図
参照）を介設した。また、原料油噴射オリフィス１０は
、−次原料用として反応域区画の狭径スロート部４の中
間位置に軸心に対して２本対角的に貫通設置し、二次原
料用として最狭径出口部位５の入日付近に軸心に対して
６本等間隔の貫通設置した。
反応停止用のクエンチ６は反応域区画から４゜５−下流
側の位置のセットした。
燃料油および原料油として表１に示す性状のものを使用
し、表２に示す各条件を適用して３種類のカーボンブラ
ンクを製造した。
表　　１ 得られた各カーボンブラックの特性を製造条件と対比さ
せて表２に併載した。
比較例１〜２ 実施例１と同一の製造装置を用い、リング状部を介設せ
ずに実施例と同様の条件によりカーボンブラックを製造
した。
得られたカーボンブラックの特性を製造条件と対比させ
て表２に併せて示した。
比較例３ 実施例１のリング状部に代えて軸方向スリットのない内
径１５０１の円筒型リングを介設し、その他の条件は実
施例と同様にしてカーボンブラックを製造した。
得られたカーボンブラックの特性を製造条件と対比させ
て表２に併せて示した。
なお、各種特性の測定は、窒素吸着比表面積（Ｎ、ＳＡ
）はＡＳＴＭ　　Ｄ３０３７−８６、ＤＢＰ吸油量はＪ
　Ｉ　Ｓ　　Ｋ６２２１　（１９７５）　６　　・１・
２項、２４Ｍ４ＤＢＰはＡＳＴＭ　　Ｄ３４９３−８５
ａ、着色力はＪＩＳＫ　６２２１　（１９８２）で対比
試料ＩＲＢ”３によりおこなった。
表２の結果から、本発明の要件を満たす実施例１〜３の
カーボンブランク特性は比較例に比べて定比表面積当た
りの２４Ｍ４ＤＢＰおよび着色力が相対的に向上してお
り、これら特性が同時に高水準に付与されていることが
判る。
〔発明の効果］ 以上のとおり、本発明によるカーボンブラックの製造装
置とこの装置を用いた製造方法に従えば、常に高水準な
一次ストラクチャーならびに着色力を兼備するカーボン
ブラックを円滑に製造することが可能となる。したがっ
て、例えばタイヤトレッドのような高度の補強性能が要
求されるゴム配合用として有用である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によるカーボンブラックの製造装置を示
した断面略図、第２図はリング状部を示した断面図であ
る。 １・・・燃焼用空気送入ダクト ２・・・燃焼バーナー　　　３・・・広径燃焼室４・・
・狭径スロート部　　５・・・最狭径出口部位６・・・
水冷用クエンチ　　７・・・広径部８・・・リング状部
　　　　９・・・軸方向スリット】０・・・原料油噴射
オリフィス 出願人　　東海カーボン株式会社 代理人　弁理士　高　畑　正　也

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、炉頭部の広径燃焼室に燃料油および燃焼用空気を導
    入して高温の燃焼ガス流を形成するための燃焼域区画と
    、狭径スロート部を流通する燃焼ガス流に対し外周から
    直角方向に原料油を導入して熱分解反応を起こさせるた
    めの反応域区画と、後段の広径部で生成ガスを急冷する
    ための冷却域区画とを一体に連結した段付円筒型の反応
    炉構造において、反応域区画の狭径スロート部に続く最
    狭径出口部位の内面に複数条の軸方向スリットを備える
    リング状部を介設してなるカーボンブラックの製造装置
    。 ２、請求項１記載のカーボンブラック製造装置を用い、
    複数条の軸方向スリットを備えるリング状部の介設位置
    よりも上流側に原料油を１段もしくは多段に噴射注入す
    ることを特徴とするカーボンブラックの製造方法。
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