JPH07504707A - カーボンブラックの製造 - 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】 カーボンブラックの製造 本発明は、天然ガス又はメタンを基礎とする純粋な形態のカーボンブラックの製 造に関する。

カーボンブラックの製造のための炭化水素の分解はよく知られた方法であり、こ の目的のための数多《の方法が現存する。メタンを基礎とするカーボンブラック の製造も、本出願人のノルウェー特許出願第９）　４９０４号に記述されている 。この出願に記述された方法においては、カーボンブラックの物理的特性が、相 当な範囲まで、定められた処理パラメーターに基づき前もって決定され得るよう な方法で、炭化水素を分解し得ることが示されている。

このことが、より広い利用分野のための、そして、カーボンブラックが既に基礎 材料として使用されている製品についてのより優れた品質を達成するための道を 開き得る、非常に価値ある可能性であることが証明された。

天然ガスのための新たな用途の発見が必要とされている。なぜなら、それらの処 置には、既に確立されているものがかなりあるからである。

今日における製品の幾つかが天然ガスに代替されれば、大きな環境上の利益を提 供できるだろう。メタンは、大量に存在する炭化水素ガスであり、また、合理的 な価格であり、加えて、純粋なカーボンブラックと水素の製造のためのストック 原料として好適であることが証明されてし）る。

その上、最終製品のための基礎材料として純粋なカーボンブラックを使用する可 能性及び重要性に対しては、不十分な注意しか払われてこなかった。

それ故、本発明の目的は、メタンの、そして特に、純粋なカーボンブラックの利 用のための新たな方法を提供することにある。本発明の別の目的は、これらの材 料の、財政的に好都合で且つ改良された品質を提供できる基礎材料の形での利用 の機会を提供することにある。

これらの目的は、天然ガス又はメタンをそれらの基本的な成分に分解することに よって製造される純粋なカーボンブラックと水素を、ゴム産業用の添加物の製造 のために、顔料やプリンターインクとして、バッテリー製造用に、冶金産業用の 還元材料として、アルミニウム産業における陽極材料として、鉄鋼産業用の浸炭 材料、活性炭、等として利用することにより達成される。

基本的な成分、即ち、カーボンブラックと水素に分解される天然ガス又はメタン を基礎として特定の炭質材料が得られるが、その炭質材料においては、カーボン の特性、即ち、比重、粒径、表面、特徴、間隙率及び構造が、得られる最終製品 が特に上述した特定の目的に特別に適合するような方法で、製造に先立って調整 され得るという驚くべき事実が実証された。出発原料としての天然ガスの使用は 、特別な目的のための特別の性質を持った合理的な価格のカーボンブラックを提 供するものであり、また、本発明に従った特別な利用によって、例えば、アルミ ニウム産業又は冶金産業において特に好都合な特性を有する電極、添加物等が得 られ、より一層汚染の無い製造方法が得られることが証明された．活性炭の製造 においては、本発明によれば、活性炭を使用した場合よりもかなり優れた吸着特 性を有する材料が、木、坑口炭、亜炭、ビート、ヤシ殼等の伝統的な原料を基礎 として得られることが示された。

この方法においては、表面の細孔の大きさを変化させることによって、活性炭の 吸着特性を調節することも可能である。本発明の結果として現れる利用の可能性 は、極めて驚くべきものであることが立証されている。

天然ガス又はメタンである前述の出発製品を使用することによって、また、この 特殊な出発原料により提供される可能性を、形成されるカーボンの物理的特性を 調節するために生じる可能性と共に利用することによって、上記目的のための利 用が最終製品に著しい改良を提供し、また、最終製造者に、特別な製品の品質を 得るための相当により多くの機会を与えるという驚くべき結果が得られた。ゴム 産業においては、例えば、本発明に従ったカーボンブラックの利用は、特に優れ た弾性と反発弾性を有するゴムの品質を作り出すことを可能にした。活性炭につ いては、該目的に完全に適合する吸着・能力を有する品質が提供され得る。電極 材料としては、本発明は、並外れて純粋な電極を合理的な価格で製造することを 可能にし、これにより、異物による汚染の大部分が回避される。

本発明のより有利な実施例においては、特定の用途の場合に、特定の背景におい て好都合な添加物を使用することも可能となる。従って、本発明は、前述の分野 における数多くの新製品の可能性を提供するものであり、そこでは、汚染された カーボンが、これと同様、あるいは、より優れた特性を有する完全に純粋なカー ボンによって代替され得る。

本発明は、以下に、幾つかの実施例によって、より詳細に説明される。

塞胤皿よ メタンの分解により製造されるカーボンブラックの利用例において、カーボンの 品質が、自動車タイヤやテクニカルラバー（ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｒｕｂｂｅｒ ）用のゴムの製造における使用のために選択され、製造工程の間に調整された。

選択された値を、下記の表に示す。

ゴム テクニカルラバー　５−８０　４０−１５０　Ｎ５５０−Ｎ９９０ＢＥＴ　ニブ ルナウアー、エメット、テラー（Ｂｒｕｎａｕｅｒ、　Ｅｍｍｅｔ　＆　Ｔｅ１ ｆｅｒ）法ＤＢＰ：　ＡＳＴＭ　Ｄ−２４１４“カーボンブラックジブチルフタ レート吸収”等級：　ＡＳＴＭ　Ｄ−１７６５“ゴム製品に使用されるカーボン ブラック”このカーボンブラックは、ゴム産業用の全品質範囲を満たす。

叉五傅至 メタンから製造された純粋なカーボンが、下記の物理的性質を提供した後に、顔 料又はプリンターインクとして使用された。

顔料／プリンターインク ２Ｏ−Ｎ５００　３０−１５０　２０−１３０　３−９着色カニ　ＡＳＴＭ　Ｄ −３２６５”カーボンブラックのための試験法−着色力”全品質範囲を満たす。

衷菖堡ユ 本発明によるカーボンブラックが、下記の品質規格を有する乾電池の製造に使用 された。

乾電池 ４０−８０　２０−５０　＜０．１　（２００ｂａｒ）ＡＳ：　ｒ吸着剤さ」、 即ち、粉末をボールに振盪供給することを可能にするために必要なアセトン溶液 の混合物（ｍ１１５ｇ粉末）、ナツプザック（Ｋｎａｐｓａｃｋ）法。

「アセチレンブラック」の品質を満す。

来胤琺土 下記の品質特性を有するカーボンブラックが、本発明に従って使用された。

冶金産業のための還元材料 ＢＥＴ（ｍ”／ｇ）　ＤＢＰ　（ｍｌ／１００ｇ）　電気抵抗率（０ｃｍ）　反 応性（ｍｌ　５ｉｎ）５−３０　３０−２００　＜Ｏ，ｌ　２５０−１０００反 応性：　Ｊ、　Ｋｒ、　Ｔｕｓｅｔ　及び０．　Ｒａａｎｅｓｓ著：“シリコン 、シリコンリッチ鉄合金及びシリコンカーバイドの製造における還元材料の反応 性“。

ＡＩＭＥ　Ｅｌ、　Ｆｕｒｎａｃｅ　Ｃｏｎｆ、、　Ｓｔ、　Ｌｏｕｉｓ、　Ｍ ｉｓｓ、　７−１ｏ　Ｄｅｃｅｍｂｅｒ　１９７６゜粒子構造の修正が必要であ る。結晶形態を有し、導電率の良いカーボン粒子が使用される。

カーボンブラックは、それが所望の製品形態（ブリケット／「開放構造Ｊを有す る凝集塊）で製造されることを可能とするような高温において、高い強度を達成 するためには、糖蜜タイプの結合剤、ビチューメン及びそれとは別の樹脂の混合 物による最終処理を受けなければならない。

製品に必要な性質： 反応性：　高度な反応性、即ち開放構造＜　１０００　ｍｌ／ＳｉＯ（Ｓｉｎｔ ｅｆ法）叉施輿旦 アルミニウム製造のための陽極材料としての利用アルミニウム製造用の陽極材料 カーボンブラックの要件ニ 一構造ｒなし」、即ち、Ｎ−９９０より「重い」品質−高度な黒鉛化は、カーボ ン粒子に結晶形態／良好な導電率を与える。

−小さな反応性（小さな開放間隙率） 結合剤を添加されたカーボンブラックが、適正な製品形態（「コークス」、ブリ ケット高「密度」構造を有する凝集塊）を作り出すための最終処理を施す。

製造される陽極材料のための要件： 密度：　１．５−１．６　ｇ／ａｍ” 電気抵抗率：　３０−６０Ωｍ 圧縮強さ：約４５　ＭＰａ 全問隙率：約３０％ 逃＾但旦 鉄鋼産業用の浸炭材料 ＢＥＴ　（が／ｇ）　ＤＢＰ　（ｍｌ／１００ｇ）　電気抵抗率（０ｃｍ）　Ｈ （ｐｐｍ）５−３０　３０−２００　＜０．１　＜２００カーボンブラツクの要 件ニ ーカーボンブラックは、「反応性」のものでなければならない、すなわち、この 関係において、炭素原子として材料中に速畢かに溶は込むのに適したものでなけ ればならない。

−水素の割合は低くなければならない、さもなければ、水素「ふくれ（ｂｌ　１ ｓｔｅｒｓ）　Ｊが形成される。

衷惠匠り 活性炭 結合剤を添加したカーボンブラックは、所望の商品形態（凝集塊／押出材）を作 り出すための最終処理を受け、続いて活性化される。

活性炭の要件： ＢＥＴ　（ｍ”／ｇ）　孔直径（人） ５００−１５００　ｔｏ−１ｏｏ　（牟）傘用途（即ち、吸着されるべき分子の 型）による。

末惠皿見 反応器雰囲気、即ち、例えばＯｌ、空気、Ｈ，０、ＣＯ，又は他の媒体のような 酸化媒体の混合物を変化させて、ＢＥＴ％ＤＢＰ　、　ｐＨ及び粒子形のような カーボンの物理的性質を、個々に、並びに、相関させてのＭに、所望の値を達成 するように調節した。

補正書の翻訳文の提出書（特許法第１８４条の８）平成６年１０月７日１′

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．天然ガス及び／又はメタンがカーボンブラック及び水素に分解されれる際に 、また、水素が再循環され、プロセスにおいてプラズマ形成ガスとして使用され る際に、天然ガス及び／又はメタンの熱分解を基礎に製造される、カーボン粒子 の形態の純粋なカーボンブラックにおいて、特に、冶金産業における製品の特殊 な特性の形成及び／又は特殊な製品の製造のために、粒径、構造、表面、比重、 酸性度、導電性、反応性等に関して、特別に限定された材料であることを特徴と するカーボンブラック。
2. ２．それが、天然ガス及び／又はメタンを基礎として、特別に調整させた活性炭 として製造されることを特徴とする前記請求項１に記載のカーボンブラック。
3. ３．それが、冶金産業における還元材料、陽極材料、浸炭材料又はライニング材 料としての使用に特に適することを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載 のカーボンブラック。
4. ４．それが、５〜３０ｍ２／ｇの表面積（ＢＥＴ）、３０〜２００ｍｌ／１００ ｇのジブチルフタレート吸収率（ＤＢＰ）及び０．１Ωｃｍ未満の電気抵抗率を 有することを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載のカーボンブラック。
5. ５．天然ガス及び／又はメタンがカーボンブラック及び水素に分解される際に、 また、水素が再循環され、プロセスにおいてプラズマ形成ガスとして使用される 際に、プラズマ反応器内における天然ガス及び／又はメタンの熱分解を基礎に製 造される、カーボン粒子の形態の純粋なカーボンブラックの、冶金産業における 製品の特殊な特性の形成及び／又は特殊な製品の製造のために、粒径、構造、表 面、比重、酸性度、導電性、反応性等に関し特別に限定された材料の形での利用 。
6. ６．特別に適合させた活性炭としての、天然ガス及び／又はメタンを基礎として 製造される純粋なカーボンブラックの前記請求項５に記載の利用。
7. ７．前記カーボンブラックが冶金産業における還元材料、陽極材料、浸炭材料又 はライニング材料として使用されることを特徴とする前記請求項５又は６のいず れか１項に記載のカーボンブラックの利用。
8. ８．添加剤を前記カーボンブラックと共に使用することを特徴とする前記請求項 ５乃至７のいずれか１項に記載のカーボンブラックの利用。
9. ９．カーボンブラックが、５〜３０ｍ２／ｇの表面積（ＢＥＴ）、３０〜２００ ｍｌ／１００ｇのジブチルフタレート吸収率（ＤＢＰ）及び０．１Ωｃｍ未満の 電気抵抗率を有することを特徴とする前記請求項５乃至８のうち１項に記載のカ ーボンブラックの利用。