JPH10140033A

JPH10140033A - カーボンブラックの製造方法

Info

Publication number: JPH10140033A
Application number: JP23250297A
Authority: JP
Inventors: Nobutake Mise; 信猛見勢; Yutaka Fukuyama; 裕福山; Mamoru Nakayama; 守中山; Shigeru Kawakami; 滋川上; Yoshihiro Bizen; 佳宏尾前; Hiroaki Takehara; 弘明武原
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1997-08-28
Filing date: 1997-08-28
Publication date: 1998-05-26

Abstract

(57)【要約】【課題】高黒度と良分散性の両方を満足するカーボン
ブラックを効率的に製造する方法を提供する。一次粒子
径が小さく、しかも凝集体径が小さく、さらに凝集体分
布の幅が小さく大凝集体径の少ないカーボンブラックを
効率的に得るための製造方法を提供する。【解決手段】高温燃焼ガス流を形成させる第１反応帯
域と、得られた高温燃焼ガス流に原料炭化水素を混合し
てカーボンブラックを生成させる、チョーク部を有する
第２反応帯域と、第２反応帯域の下流にあり反応を停止
させる第３反応帯域とを有する製造炉を用いるカーボン
ブラックの製造方法において、原料炭化水素を導入する
部位における燃焼ガス中の酸素濃度を３ｖｏｌ％以下と
する事を特徴とするカーボンブラックの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は充填材料、補強材
料、導電材料及び着色顔料などの種々の用途に用いられ
るカーボンブラックの製造に関し、その物性を制御する
ための効果的な製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術】カーボンブラックは顔料、充填剤、及び補
強用顔料、耐候性改善剤として広く使用されており、そ
の製法は、一般に円筒状のカーボンブラック製造炉の第
１反応帯域に、炉軸方向又は接線方向に酸素含有ガスと
燃料を導入して、これらの燃焼によって得られた高温燃
焼ガス流を、引き続いて炉軸方向に設置された第２反応
帯域に移動させながら、該ガス流中に原料炭化水素を導
入してカーボンブラックを生成させ、第３反応帯域で反
応ガスを急冷して反応を停止させるファーネス式製造法
が広く知られている。

【０００３】樹脂着色剤、印刷インキ、塗料において着
色剤として使用されるカーボンブラックは黒度、分散
性、光沢、着色力に優れたものが求められ、また主に自
動車用タイヤの補強剤として使用されるカーボンブラッ
クは耐摩耗性に優れたものが求められる。黒度、着色力
はカーボンブラックの一次粒子径への依存性が大きく、
一次粒子径が小さくなるほど高黒度となることが知られ
ている。例えば黒度と一次粒子径との関係は特開昭５０
−６８９９２号公報に開示されている。また、このよう
な小粒径のカーボンブラックはタイヤの補強剤として使
用された場合には、高度の耐摩耗性を示すことが知られ
ている。

【０００４】小粒子径のカーボンブラックを得るために
は、まず第２反応帯域に設けられたチョーク部中の高速
ガス流中に原料炭化水素を噴霧し、ガスの運動及び熱エ
ネルギーを液状供給原料を霧化させることに利用する事
が効果的である事はよく知られている。また、燃焼ガス
量に対して注入する原料油の量を少なくすると小粒子径
のカーボンブラックが得られる事も知られている。ただ
し、原料油の注入割合を少なくするとカーボンブラック
の生産性が落ちる。生産性を落とさない方法として、原
料油注入域のガス温度を高温度化する事が小粒子径のカ
ーボンブラックを効率的に生産するために効果的である
事もよく知られている。これについては、ファーネスブ
ラックの製造において、原料油注入部分のガス中にある
程度の残存酸素を残し、原料油自体を部分燃焼させるこ
とによりカーボンブラック生成領域の温度を上げること
が一般的になされている。しかしながら、この方法では
注入した原料油の一部がカーボンブラックとならずに燃
焼反応で使われるため、歩留まりが悪くなる。

【０００５】一方、一次粒子径の分布もゴム特性、特に
大きな耐摩耗性を要求されるタイヤトレッドゴム組成物
には大きな影響を与え、その一次粒子径分布も狭い方が
より好ましいとされている。一般的に平均粒子径の小さ
なものほどその分布は狭いが、一次粒子径分布を狭くす
る方法も開示されている。例えば、特開平３−３３１６
７号公報には、チョークの長さをカーボンブラック生成
反応の実質的完結を可能にするのに充分な長さを有する
事によりチョーク部の出口拡大部に発生する渦流、いわ
ゆる「バックミキシング」の影響をカーボンブラック生
成反応中に与えない方法で、比較的狭い粒子径分布のカ
ーボンブラックを得る方法が開示されている。

【０００６】一次粒子径とともにカーボンブラックの特
性に影響を及ぼす要素として凝集体がある。凝集体の大
きさは、ゴムに配合した場合の引張応力や押し出し特
性、インキや塗料のビヒクル並びに樹脂に配合した場合
の分散性や黒色度、粘度などに多大な影響を与える。カ
ーボンブラックは最終的には一次粒子が何個も連なった
凝集体の集合体で構成されており、この凝集体の大きさ
や形を制御する事はカーボンブラックの特性そのものを
制御する事につながり、一次粒子径の制御以上に重要で
ある。

【０００７】凝集体の効果については、凝集体を単なる
粒子とみなしてその大きさや分布の定量化が行われてい
る。凝集体を粒子として扱うことにより、種々の粒子径
測定技術が応用できるようになり、こうして測定される
凝集体の大きさは凝集体径として表現されている。凝集
体はカーボンブラックの特性に大きな影響を与え、これ
まで一次粒子径に起因すると考えられていたカーボンブ
ラックの特性の多くが、むしろ凝集体径によってより良
く説明できる場合のあることが明らかになってきた。例
えば、着色力などの光学的性質や配合ゴム組成物の動的
粘弾性特性や補強性に対しては、凝集体径が大きな役割
を果たしていると考えられる。樹脂着色用途でみた場合
は、凝集体径は小さいほど高黒度になる事が知られてい
る。

【０００８】一般に凝集体径を小さくする方法として
は、アルカリ金属塩またはその溶液を原料油に添加した
り、燃焼域或いは反応域に導入する事が行われている。
しかしながら、インキや塗料のビヒクル並びに樹脂に配
合した場合、小粒子径化及び小凝集体径化は分散性や流
動性の劣化をひきおこす。そこで、カーボンブラックの
特性と樹脂物性との関係に関しては、一般に二律背反の
関係にある黒度と分散性をいかに満足させるかが重要な
点となっている。

【０００９】また、そのようなカーボンブラックを効率
的に生産することが課題となっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高黒度と良
分散性の両方を満足するカーボンブラックを効率的に製
造する方法を提供する。本発明は、一次粒子径が小さ
く、しかも凝集体径が小さく、さらに凝集体分布の幅が
小さく大凝集体径の少ないカーボンブラックを効率的に
得るための製造方法を提供する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、カーボン
ブラックのマトリックス中での分散挙動、黒度に影響す
る因子を解析し、従来に比して、より高黒度で良分散性
を有するカーボンブラックを得るために種々検討した結
果、微細凝集体が分散に悪影響を与えること、大凝集体
が黒度に悪影響を与えること、従って微細凝集体や大凝
集体のない均一な凝集体を有するカーボンブラックが、
高黒度で良分散性である事を見いだした。すなわち、小
粒子径、小凝集体径で凝集体径の分布がシャープでかつ
大凝集体径の存在しないカーボンブラックが、高黒度で
分散性が良い、つまり上述の二律背関係にあると考えら
れてきた黒度と分散性との問題を解決するものであるこ
とを発見したのである。そして、このような優れた特性
を有するカーボンブラックを得るための効率的な条件に
つき更に鋭意検討を重ねた結果、原料炭化水素を導入す
る位置を特定条件とすることにより、上述の優れた特性
を有するカーボンブラックを効率的に生産することがで
きることを見いだした。意外なことに、原料炭化水素導
入位置の酸素濃度を極力少なくすることにより、このよ
うな小粒子径であり凝集体径が小さく均一で、且つ大粒
径の凝集体が抑えられたカーボンブラックを歩留まり良
く得ることができることを見いだしたのである。すなわ
ち、本発明は、高温燃焼ガス流を形成させる第１反応帯
域と、得られた高温燃焼ガス流に原料炭化水素を混合し
てカーボンブラックを生成させる、チョーク部を有する
第２反応帯域と、第２反応帯域の下流にあり、反応を停
止させる第３反応帯域とを有する製造炉を用いるカーボ
ンブラックの製造方法において、原料炭化水素を導入す
る部位における燃焼ガス中の酸素濃度を３ｖｏｌ％以下
とすることを特徴とするカーボンブラックの製造方法に
存する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、第１反応帯域、第２反応帯域及び第３反応帯
域を有する製造炉において、原料炭化水素を導入するこ
とによりカーボンブラックを得る、いわゆるファーネス
法に関するものである。

【００１３】本発明の構成を、図を用いて説明する。図
１は、本発明で用いることのできるカーボンブラック製
造炉の一例を示す要部縦断面概略図である。炉は長さ方
向に、高温燃焼ガス流を形成させる第１反応帯域１と、
得られた高温燃焼ガス流に原料炭化水素を混合してカー
ボンブラックを生成させる、チョーク部を有する第２反
応帯域２（チョーク部４を有する。）と、第２反応帯域
に引き続いた下流にあり、反応を停止させる第３反応帯
域３とに区分される。各反応帯域のプロセス自体は、基
本的には従来技術と同様の方法を採ることができる。

【００１４】第１反応帯域では一般に燃焼ノズル５から
燃料炭化水素と酸素含有ガスを導入し、高温ガス流を発
生させる。酸素含有ガスとしては一般に空気、酸素また
はそれらの混合物が用いられ、燃料炭化水素としては一
般に水素、一酸化炭素、天然ガス、石油ガス並びに重油
等の石油系液体燃料、クレオソート油等の石炭系液体燃
料が使用される。

【００１５】第２反応帯域では第１反応帯域で得られた
高温ガス流に並流又は横方向に設けた原料炭化水素導入
ノズル６から原料炭化水素を噴霧導入し、原料炭化水素
を熱分解させてカーボンブラックに転化させる。原料炭
化水素としては一般にベンゼン、トルエン、キシレン、
ナフタレン、アントラセン等の芳香族炭化水素、クレオ
ソート油、カルボン酸油等の石炭系炭化水素、エチレン
ヘビーエンドオイル、ＦＣＣオイル等の石油系重質油、
アセチレン系不飽和炭化水素、エチレン系炭化水素、ペ
ンタンやヘキサン等の脂肪族飽和炭化水素などが好適に
使用される。

【００１６】第３反応帯域は高温反応ガスを１０００〜
８００℃以下に冷却するため、反応停止流体導入用ノズ
ル７から水等の液体あるいは気体の冷却媒体を噴霧す
る。冷却されたカーボンブラックは、捕集バッグフィル
ター等でガスと分離し回収する等公知の一般的プロセス
をとることができる。尚、図中、８はコントロールバル
ブである。

【００１７】ここで本発明においては、原料炭化水素導
入位置における酸素濃度を、３ｖｏｌ％以下とすること
を特徴とする。好ましくは、０．０５〜１ｖｏｌ％であ
る。これにより、得られるカーボンブラックは小凝集体
径で凝集体分布が極めてシャープであり、また大粒径の
凝集体の発生が抑えられ、しかも小粒子径のものを歩留
まり良く得ることができることを本発明者らは見いだし
たのである。

【００１８】従来はファーネス法で得られるファーネス
ブラックは原料炭化水素の一部部分燃焼によって生成す
ると考えられていたため、原料炭化水素導入部位におけ
る燃焼ガス中の残存酸素濃度を５〜１０ｖｏｌ％程度と
し、原料油を一部部分燃焼させていた。発明者らは、極
めて意外なことに、酸素濃度を極少量に抑えることによ
って凝集体分布がシャープで大粒径の凝集体がなく、さ
らに小凝集体径であり小粒子径のカーボンブラックを高
い歩留まりで得ることができることを見いだしたのであ
る。

【００１９】このように原料炭化水素導入部位の酸素濃
度を低く抑えることにより本発明の有する上述の効果が
達成できる理由は完全には明らかではないが、本発明者
らがこの部位での酸素濃度をさまざまに変化させた実験
を行った結果、酸素濃度が少ないほど、最終的な排ガス
中のＣＯの濃度が少なくなる事を見いだした。ＣＯ濃度
が小さくなるということは、燃焼反応においてＣＯ₂の
発生割合が増加している事を意味しており、燃焼反応に
おける発熱量が大きくなり、燃焼ガスの高温化がはかれ
ていることが考えられる。また、余剰酸素がＣＯ₂にな
るときの反応はＣ＋Ｏ₂→ＣＯ₂、ＣＯになるときの反応
は２Ｃ＋Ｏ₂→２ＣＯで表されるが、式より明らかなよ
うにＣＯになる方が２倍の炭素を消費する。よって、原
料炭化水素導入部位における酸素濃度が少ないことによ
り生成するＣＯが減らされ、小粒子径のカーボンブラッ
クを得られると同時に歩留まりが大幅に改善されている
ことが推測される。

【００２０】また、原料炭化水素導入部位における酸素
濃度が小さいことから原料炭化水素の部分燃焼が少な
く、しかもカーボンブラックの生成する領域の雰囲気が
均一に保たれるために、凝集体径分布がシャープなカー
ボンブラックを得ることができるのではないかと推測さ
れる。原料炭化水素導入部位における酸素濃度の測定
は、原料炭化水素導入部位における気体を採取し、例え
ばガスクロマトグラフィー測定装置で窒素、酸素、二酸
化炭素、一酸化炭素、水素、メタン、アセチレンを測定
することにより求めることができる。なお燃焼で発生す
る水は計算には入れない。

【００２１】原料炭化水素を導入する部位の温度は１８
００℃以上が好ましく、より好ましくは１９００℃以
上、さらに好ましくは２０００〜２４００℃が好適であ
る。これにより、小粒子径、小凝集体径及びシャープな
凝集体分布を有するカーボンブラックを容易に得ること
ができる。カーボンブラック凝集体は、原料炭化水素が
熱分解後、縮合し、液滴へ融着後、核となる前駆体が形
成し一次粒子が生成、その後粒子の相互の衝突を経て、
融着炭化し生成すると考えられる。この反応は高温であ
る程速く進み、生成する一次粒子も小さくなる。また、
炭化速度も速くなるので、一次粒子同士が衝突し凝集体
となって固まるまでの時間も短くなるので凝集体も小さ
くなると考えられる。従って、原料炭化水素を導入する
部位における温度は原料炭化水素が均一に気化、熱分解
するためにさらには小粒子径カーボンブラックを得るた
めに充分高温であることが望ましく、本発明においては
上記の温度範囲とすることが好適であるものと考えられ
る。

【００２２】原料炭化水素を導入する部位の温度を上記
の範囲とするには、例えば第１反応帯域において高温燃
焼ガス流を形成させる際に空気に酸素を添加することが
できる。もちろん、燃焼ガス温度を高める方法は酸素の
添加に限定されず、空気を予熱する等の方法をとること
によっても可能である。なお、炉内の温度は例えば放射
温度計等の手段により確認することができる。

【００２３】本発明において、第２反応帯域はチョーク
部を有するものである。チョーク部は断面積が急激に狭
くなっている部分である。本発明においては、チョーク
部は８００ｍｍ以上、好ましくは８００〜３０００ｍｍ
とするのが特に望ましい。この範囲で特に、得られるカ
ーボンブラックの凝集体径を特に小さくできることを本
発明者らは見いだした。

【００２４】凝集体が生成する領域においては、絞り部
等の流路変化等による高撹乱場が無いことが望ましいこ
とが本発明者らの鋭意検討により見いだされた。そして
凝集体の分布を制御しようとする場合は粒子径分布を制
御する場合と比較して、更に長い時間制御が必要である
ことも判明した。このためチョーク部が一定の長さを有
していることにより、原料炭化水素供給後にカーボンブ
ラックの一次粒子及び凝集体が生成するまでに反応帯域
の条件が均一であり続けることができ、原料炭化水素供
給後にカーボンブラックの一次粒子及び凝集体が生成す
る反応が完了するまでに流路断面形状の大幅な変化等に
よる高撹乱が抑えられるため、上記チョーク部の長さを
有することにより凝集体分布の制御に寄与し、大凝集体
径の生成を防ぐことに効果があるものと推測される。

【００２５】なお、ここでチョーク部開始部位であるチ
ョーク部の入口は、流路の最も狭い部分を含み、流路の
縮小する軸方向に対する角度が５°を超える値から５°
以下に変化する部位をいう。一方、チョーク部の終端で
あるチョーク部の出口は、流路の縮小する軸方向に対す
る角度が５°を超える値となる部位をいう。チョークの
直径は１７０ｍｍ以下が好適である。特に好ましくは３
０〜１７０ｍｍ、更に好ましくは５０〜１５０ｍｍであ
る。この範囲で特に凝集体分布がシャープなものを容易
に得ることができる。

【００２６】チョーク内のガス流速は速いほど良い。原
料炭化水素は導入後、燃焼ガスの運動及び熱エネルギー
により微粒化されるが、その時の燃焼ガスの速度は速い
程良く、２５０ｍ／ｓ以上が好ましく、３００〜５００
ｍ／ｓが好適である。この範囲で特に小粒径で凝集体が
小さく粒子径分布の狭いカーボンブラックを容易に得る
ことができる。

【００２７】また、原料炭化水素を炉内に均一に分散さ
せるために、原料炭化水素は２個以上のノズルから炉内
に導入する事が好ましい。原料炭化水素の供給位置は、
チョーク部内であってしかもチョーク入り口から燃焼ガ
スの断面平均流速基準で１ｍｓ以内の範囲とすることが
好適である。より好ましくは、０．６ｍｓ以内の範囲と
する。この部位で導入することにより、特に小粒子径で
凝集体径の均一なカーボンブラックを得ることができ
る。

【００２８】以上説明した本発明のカーボンブラックの
製造方法により、凝集体が小さくしかも分布がシャープ
であり、さらに小粒子径であるカーボンブラックを得る
ことができる。従来より凝集体の評価指標として、ｃＤ
ＢＰやカーボンブラックの水分散系における遠心沈降
法、電子顕微鏡解析が知られているが、最近では凝集体
の大きさ、分布の評価に遠心沈降法が用いられている。
本発明の実施例においては、凝集体径がシャープである
ことの指標として、遠心沈降法による凝集体ストークス
相当径分布における最大頻度ストークス相当径Ｄ_modと
最大頻度ストークス相当径の半値幅Ｄ_1/2の比を、大凝
集体径がないことの指標としてＤ₇₅を用いて評価した。

【００２９】本発明の製造方法により、平均粒子径２５
ｎｍ以下で、遠心沈降法による凝集体ストークス相当径
分布における最大頻度ストークス相当径Ｄ_modと最大頻
度ストークス相当径の半値幅の比すなわちＤ_1/2／Ｄ_mod
の比が０．６以下、体積７５％径とＤ_modの比Ｄ₇₅／Ｄ
_modが１．３以下である、小粒子径、小凝集体径で凝集
体径分布がシャープで大凝集体径のものが少ないカーボ
ンブラックを効率的に得ることができる。さらに、ＰＶ
Ｃ黒度を高めるためにより好ましいものである平均粒子
径２０ｎｍ以下のカーボンブラックも容易に得ることが
できる。

【００３０】本発明により、粒子径が５〜２５ｎｍ、さ
らには８〜１７ｎｍ、Ｎ₂ＳＡが１００〜７００ｍ²／
ｇ、さらには１２０〜７００ｍ²／ｇ、ｃＤＢＰが４０
〜１１０ｃｃ／１００ｇ、さらには５０〜８０ｃｃ／
ｇ、Ｄ_modが１０〜７０ｎｍ、さらには２０〜５０ｎ
ｍ、Ｄ_1/2が１０〜５０ｎｍ、さらには１０〜３０ｎ
ｍ、ＰＶＣ黒度が３〜３５、さらには５〜３５、分散指
数が１〜２００、さらには１０〜１５０のカーボンブラ
ックを得ることもできる。

【００３１】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に具体的に説
明する。（実施例１〜４）図１に示す、空気導入ダクトと燃焼バ
ーナーを備える内径５００ｍｍ、長さ１４００ｍｍの第
１反応帯域、該第１反応帯域に連接され、周辺から複数
の原料ノズルを貫設した内径６０ｍｍ、長さ８００ｍｍ
のチョーク部を有する第２反応帯域、クエンチ装置を備
えた内径１００ｍｍ長さ６０００ｍｍの第３反応帯域、
及び絞り機構として内弁径８０ｍｍのコントロールバル
ブを順次結合した構造のカーボンブラック製造炉を設置
した。

【００３２】原料ノズルの位置は、チョーク部の入口か
ら１００ｍｍである。上記の炉を用い、表−１に示す各
条件によりカーボンブラックを製造した。燃料及び、原
料炭化水素としてクレオソート油を使用した。実施例
３、４では、燃焼ガス温度を高めるため空気に酸素を添
加した。表−１中、「燃焼ガス温度」、「燃焼ガス酸素
濃度」及び「炉内圧力」は原料炭化水素を導入する部位
におけるものである。「カリウム濃度」は原料炭化水素
中に添加されたＫＯＨの濃度を、カリウムの濃度として
規定したものである。

【００３３】得られたカーボンブラックの各種特性を表
−２に示す。得られたカーボンブラックの分析的性質を
決定するため、次の試験方法を用いた。（比表面積）比表面積（Ｎ₂ＳＡ）はＡＳＴＭＤ３０
３７−８８に従って決定した。（ｃＤＢＰ）破砕ＤＢＰ吸収数（ｃＤＢＰ）はＡＳＴＭ
Ｄ−３４９３−８８に従って決定した。（Ｄ_mod、Ｄ_1/2）最大頻度ストークス相当径（Ｄ_mod）
及びストークス相当径半値幅（Ｄ_1/2）は次のようにし
て決定した。

【００３４】スピン液として２０％エタノール溶液を用
い、遠心沈降式の流度分布測定装置（ＪＬオートメーシ
ョン社製ＤＣＦ３型）により、ストークス相当径を測
定し、ストークス相当径対与えられた試料中の相対的発
生頻度のヒストグラム（図２）を作る。ヒストグラムの
ピーク（Ａ）から線（Ｂ）を、Ｙ軸に平行にＸ軸まで引
き、ヒストグラムのＸ軸の点（Ｃ）で終わらせる。点
（Ｃ）でのストークス直径が最大頻度ストークス相当径
Ｄ_modである。また、得られた線（Ｂ）の中点（Ｆ）を
決定し、その中点（Ｆ）を通りＸ軸に平行に線（Ｇ）を
引く。線（Ｇ）はヒストグラムの分布曲線と２点Ｄ及び
Ｅで交わる．カーボンブラック粒子の２点Ｄ及びＥの二
つのストークス直径の差の絶対値がストークス相当径半
値幅Ｄ_1/2値である。（Ｄ₇₅）体積７５％径（Ｄ₇₅）は次のようにして決定し
た。

【００３５】上記最大頻度ストークス径を決定する方法
において、ストークス相当径対試料の相対的発生頻度の
ヒストグラム図２からそれぞれのストークス直径と頻度
から体積を求め、ストークス直径対その直径までの得ら
れた試料の体積総和を表すグラフを作る。（図３）よっ
て図３中点（Ａ）は、全試料の体積の総和を表す。ここ
で、この体積総和の７５％の値の点（Ｂ）を決定し、点
（Ｂ）よりＸ軸に平衡に曲線と交わるまで線を引く。点
（Ｃ）からＹ軸に平衡に線を引き、Ｘ軸と交わった点
（Ｄ）の値が体積７５％径（Ｄ₇₅）である。（ＰＶＣ黒度）ＰＶＣ黒度は、本発明のカーボンブラッ
クをＰＶＣ樹脂に添加、２本ロールにより分散、シート
化し、三菱化学（株）カーボンブラック「＃４０」、
「＃４５」の黒度を各々１点、１０点と基準値を定め、
試料の黒度を視感判定により評価した。（分散指数）分散指数は次の方法により評価した。ＬＤ
ＰＥ樹脂中の分散状態を観察し、未分散凝集塊の数をカ
ウントし、この数が多い、すなわち、分散指数が大きい
ほど、分散性が悪いと評価した。

【００３６】２５０ｃｃバンバリーミキサーにてＬＤＰ
Ｅ樹脂に試料カーボンブラックを４０重量％配合し１１
５℃、４分混練りする。配合条件ＬＤＰＥ樹脂１０１．８９ｇステアリン酸カルシウム１．３９ｇイルガノックス１０１００．８７ｇ試料カーボンブラック６９．４３ｇ次に１２０℃で、２本ロールミルにてカーボンブラック
濃度が１重量％に成るように希釈する。

【００３７】希釈コンパウンド作成条件ＬＤＰＥ樹脂５８．３ｇステアリン酸カルシウム０．２ｇカーボンブラック４０％配合樹脂１．５ｇスリット幅０．３ｍｍでシート化し、このシートをチッ
プに切断、２４０℃のホットプレート上で６５±３μｍ
のフィルムに成形する。倍率２０倍の光学顕微鏡にて
３．６ｍｍ×４．７ｍｍの視野中の０．２ｍｍ以上の直
径の未分散凝集塊の直径分布を測定し、その総面積を計
算する。この面積を０．３５ｍｍ径の未分散凝集塊の面
積を基準に、総面積を基準面積で割り、基準粒子の個数
とし計算する。これを１６視野以上観察し、平均値を分
散指数とする。

【００３８】同一粒子径あるいは同一ＰＶＣ黒度での生
産性は、

【００３９】原料供給量×原料油歩留まり／空気量で表すことができ、また燃料の消費割合は全炭素歩留が
高いほど低くなる。（粒子径）電子顕微鏡法による。電子顕微鏡法とは、以
下に示す方法である。カーボンブラックをクロロホルム
に投入し２００ＫＨｚの超音波を２０分間照射し分散さ
せた後、分散試料を支持膜に固定する。これを透過型電
子顕微鏡で写真撮影し、写真上の直径と写真の拡大倍率
により粒子径を計算する。この操作を約１５００回にわ
たって実施し、それらの値の算術平均により求める。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【表２】

【００４２】（比較例１、２）実施例で用いたカーボン
ブラック製造炉を用い、表−１の条件で比較例１を実施
した。また比較例２は実施例の製造炉のチョーク部の長
さを５００ｍｍとした製造炉を用いて実施した。得られ
たカーボンブラック物性を表−２に示した。

【００４３】実施例で得られた本発明のカーボンブラッ
クを比較例で得られたものと比べると、表２に示すよう
に、実施例は比較例に比べ、粒子径の小さなカーボンブ
ラックが得られている。また、実施例１、２と比較例２
を比べると、粒子径は同一であるが、実施例の方が原料
油歩留まり、全炭素歩留まり共に大幅に高い。また、実
施例１、２は比較例２に比べＤ_1/2／Ｄ_modが小さく凝集
体径の分布がシャープであり、Ｄ₇₅も小さく、大凝集体
径のものが少ない。また、高黒色度を呈し、分散指数も
低く、分散性が良好である。

【００４４】

【発明の効果】本発明により得られるカーボンブラック
は、樹脂着色剤、印刷インキ、塗料において黒色顔料と
して使用したときに、従来二律背反の関係にあり困難と
されていた黒色度と分散性を満足しながら、生産性を向
上することができる。従って、樹脂着色剤、印刷イン
キ、塗料において黒色顔料として大変有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で用いることのできるカーボンブラック
製造炉の一例を示す要部縦断面概略図

【図２】最大頻度ストークス相当径（Ｄ_mod）及びスト
ークス相当径半値幅（Ｄ_1/2）の求め方を示す図

【図３】体積７５％径（Ｄ₇₅）の求め方を示す図

【符号の説明】

１第１反応帯域２第２反応帯域３第３反応帯域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川上滋福岡県北九州市八幡西区黒崎城石１番１号三菱化学株式会社黒崎事業所内 (72)発明者尾前佳宏福岡県北九州市八幡西区黒崎城石１番１号三菱化学株式会社黒崎事業所内 (72)発明者武原弘明福岡県北九州市八幡西区黒崎城石１番１号三菱化学株式会社黒崎事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高温燃焼ガス流を形成させる第１反応帯域
と、得られた高温燃焼ガス流に原料炭化水素を混合して
カーボンブラックを生成させる、チョーク部を有する第
２反応帯域と、第２反応帯域の下流にあり反応を停止さ
せる第３反応帯域とを有する製造炉を用いるカーボンブ
ラックの製造方法において、原料炭化水素を導入する部
位における燃焼ガス中の酸素濃度を３ｖｏｌ％以下とす
る事を特徴とするカーボンブラックの製造方法。
【請求項２】原料炭化水素を導入する部位の温度を１８
００〜２４００℃とすることを特徴とする請求項１記載
のカーボンブラックの製造方法。
【請求項３】チョーク部の長さが８００ｍｍ以上、チョ
ーク部の直径が１７０ｍｍ以下の製造炉を用いることを
特徴とする請求項１記載のカーボンブラックの製造方
法。
【請求項４】チョーク部内の燃焼ガスの流速が２５０ｍ
／ｓ以上であることを特徴とする請求項１または２記載
のカーボンブラックの製造方法。
【請求項５】原料炭化水素を導入する部位がチョーク部
内であってチョーク入口から１ｍｓ以内の場所にあるこ
とを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のカーボ
ンブラックの製造方法。
【請求項６】平均粒子径が２５ｎｍ以下、Ｄ_1/2／Ｄ_mod
の比が０．６以下、Ｄ₇₅／Ｄ_modの比が１．３以下であ
るカーボンブラック。
【請求項７】平均粒子径が２０ｎｍ以下である請求項６
記載のカーボンブラック。
【請求項８】分散指数が１５０以下である請求項６又は
７記載のカーボンブラック。
【請求項９】Ｄ_modが５０以下、平均粒子径が２５ｎｍ
以下、Ｄ_1/2／Ｄ_modの比が０．６以下であるカーボンブ
ラック。