JPH11335577A

JPH11335577A - カーボンブラックの製造方法

Info

Publication number: JPH11335577A
Application number: JP14252198A
Authority: JP
Inventors: Nobutake Mise; 信猛見勢; Hiroaki Takehara; 弘明武原; Yutaka Fukuyama; 裕福山; Masanobu Ishida; 雅信石田; Susumu Nakajima; 進中嶋
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1998-05-25
Filing date: 1998-05-25
Publication date: 1999-12-07

Abstract

(57)【要約】【課題】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するカーボンブラ
ックを提供する。【解決手段】高温燃焼ガス流を形成させる第１燃焼反応
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、チョーク部内の燃焼ガス
の流速を２５０ｍ／ｓ以上とし、チョーク部入口角度を
４５〜１００°とすること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縮小され
た断面積を持つ第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
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】また、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（特開平３−３３１６７号公
報）。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場
合がある。

【０００５】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
体径とその分布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。一般に凝集体径を小さ
くする方法は、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色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。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来より高黒
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、凝集体径が小さく、凝集体分布の幅が小さいカ
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。

【０００７】

【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種々検討した結果、分散に悪
影響を与える微細凝集体や黒度に悪影響を与える大凝集
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なカーボ
ンブラックが高黒度で分散性が良い、つまり上述の二律
背反関係にあると考えられてきた黒度と分散性の問題を
解決するものであることを発見したのである。

【０００８】そこで、発明者らは、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製造するための条件
につき更に鋭意検討を重ねた。その結果、特定のチョー
ク部を有するカーボンブラック製造炉を用い、チョーク
部内の燃焼ガスの流速を特定の範囲とすることにより、
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
製造することができることを見いだした。すなわち本発
明は、高温燃焼ガス流を形成させる第１燃焼反応帯域
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、チョーク部内の燃焼ガスの流
速を２５０ｍ／ｓ以上とし、チョーク部入口角度を４５
〜１００°とすることを特徴とするカーボンブラックの
製造方法にある。

【０００９】さらに本発明は、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
る、反応を停止させる第３反応帯域を有するカーボンブ
ラックの製造装置であって、チョーク部入口角度が４５
〜１００°である事を特徴とするカーボンブラック製造
装置にある。本発明の製造方法に規定する範囲内におい
て、例えば原料炭化水素の装入量等の種々の条件を変更
することによって、所望の種々の物性を有するカーボン
ブラックを製造することができる。従って種々の用途に
使用できる種々の品種のカーボンブラックを任意に、高
収率で製造できる。

【００１０】

【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
域を有するカーボンブラック製造装置において、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。本発明の構
成を、図を用いて説明する。図１は、本発明のカーボン
ブラック製造装置の一例を示す要部縦断面概略図であ
る。

【００１１】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に区分される。各反応帯域
のプロセス自体は、基本的に従来技術と同様の方法を採
ることができる。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。

【００１２】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チョーク部へ噴霧導入し、
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。尚、図１中、７は反応停止流体導入ノズル、８は
コントロールバルブである。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。

【００１３】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。本発明においては、上述
の第２反応帯域におけるチョーク部として特定のものを
使用することを特徴とする。すなわち、チョーク部入口
角度が４５°〜１００°、好ましくは８０°〜９０°、
より好ましくは９０°であるチョーク部である。なお、
チョーク部入口角度とは、チョーク入口収斂部の壁面と
炉軸とがなす角度のうち、流路の上流側の角度のことを
いい、図２中の１２に相当する部分の角度である。この
値が４５°から９０°までは、この値が大きいほどチョ
ーク部に向かって炉軸線上の距離に対する断面積が減少
する割合が急激になり、９０°の場合は急絞りの状態と
なる。尚、図２中、９はチョーク部入口部、１０はチョ
ーク部、１１は燃焼ガス流れ方向、１２はチョーク部入
口角度を示す。尚、チョーク部の長さは特に限定されな
いが、好ましくは８００ｍｍ以上とする。

【００１４】本発明者らの検討により、カーボンブラッ
クの一次粒子の小粒子径化を達成するためには、原料炭
化水素を製造炉内の燃焼ガス内に導入した直後の原料炭
化水素の液滴径を極力小さくすることが効果があること
が判明した。カーボンブラックの製造においては、従来
より高速度燃焼ガスの運動及び熱エネルギーを原料炭化
水素の微粒化に利用することは知られている。そこで、
高速気流中における液滴の微細化機構について更に鋭意
検討したところ、気流による液滴の微粒化はガスと粒子
の相対速度差及び気流中に噴霧された粒子が気流の速度
近くまで加速されるまでの時間と関係がある事がわかっ
た。

【００１５】原料炭化水素が微粒化された後の最終到達
径とガスの流速の関係を検討すると、ガス流速が２５０
ｍ／ｓまではガス流速が大きくなるにつれて最終到達径
は急激に減少するが２５０ｍ／ｓ以上では緩やかに減少
することがわかった。従って、絞り部に導入するガスの
流速は２５０ｍ／ｓ以上が必要で、望ましくは５００ｍ
／ｓ程度が良く、絞り部中にほぼガスの流れに横方向に
原料炭化水素を導入することが望ましいことが本発明者
らの検討により明らかにされた。従って、２５０ｍ／ｓ
未満では、本発明で目的とする充分な小粒子径化の効果
は得られない。更に、本発明においては、チョーク部入
口角度は４５°以上１００°以下。好ましくは８０°以
上９０°以下、より好ましくは９０°とする。この範囲
で特に、小粒子径、小凝集体径で、しかも凝集体径分布
がシャープなものを容易に得ることができることを本発
明者らは見いだした。

【００１６】このように、本発明において特定値以上の
流速で特定範囲の入口角度を有するチョーク部を通過さ
せる事により好ましい物性を有するカーボンブラックを
得ることができることの理由としてはおそらく、チョー
ク内で燃焼ガス流速を高速に保ち、かつチョーク部入口
の角度を急激にする事により、チョーク内のガスの持つ
乱流混合の大きさが大きくなり、原料炭化水素の液滴の
微粒化が促進されるだけでなく、カーボンブラック生成
反応が起こる雰囲気が一様となり、燃焼ガスの持つ熱エ
ネルギーを効率良くカーボンブラック生成反応に利用す
る事ができるため、反応の速度が上がり、また反応場が
均一となり、短時間でカーボンブラックが生成して炭化
することが可能となるためであると考えられる。

【００１７】このチョーク部の入口角度をさまざまに変
える実験を行う事は時間と労力を要するため、本発明者
らはコンピューターを用いて、カーボンブラックの生成
プロセスをシミュレーションするプログラムを開発し、
そのプログラムを用いて入口角度を変える検討を行っ
た。このプログラムは、汎用的に用いられている差分法
を用いた熱流体解析プログラムと、本発明者らが開発し
た古典的核生成理論をもとにしたカーボンブラックの一
次粒子生成のプログラムとを組み合わせる事で、炉の形
状や操業条件を変えると、生成するカーボンブラックの
一次粒子径やその分布がどのように変わるかを予測する
ことができるものであり、具体的には「エアロゾル研究
第１２巻第３号 pp.175-182(1997)」に記載のもの
である。

【００１８】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。こうすることにより、特に凝
集体径、粒子径共にシャープなカーボンブラックを得る
ことができる。原料炭化水素の供給位置もまた重要な要
素であり、発明者らの検討によれば、小粒子径で凝集体
径の均一なカーボンブラックをつくるためには、炭化水
素供給位置はチョーク部分で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、より好まし
くは０．６ｍｓ以内の位置にあることが好適であること
を見いだした。原料炭化水素の導入後、チョーク内にお
ける滞留時間は、０．４ｍｓ以上とするのが好ましい。
これにより、凝集体径分布が特にシャープなカーボンブ
ラックを容易に得ることができる。凝集体は原料炭化水
素が熱分解後、縮合し、液滴へと凝縮後、核となる前駆
対が形成、相互の衝突を経て、融着炭化し生成するもの
と考えられる。従って、チョーク内の滞留時間を上記の
範囲とすることにより、流路変化等による高攪乱場を受
けることなく凝集体が生成しうるためと考えられる。

【００１９】なお、ここでチョーク内滞留時間とは、原
料炭化水素が炉内へ装入後、チョーク出口に達するまで
の時間である。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。炭化水素を導入する位
置における温度は、好ましくは１６００〜１７００℃、
より好ましくは１７００〜２４００℃、さらに好ましく
は１８００〜２４００℃である。この範囲で特に原料炭
化水素が均一に気化、熱分解するために充分高温雰囲気
となり、粒子径分布、凝集体径分布の特にシャープなカ
ーボンブラックとなる。

【００２０】原料炭化水素導入部位における酸素濃度
は、好ましくは３ｖｏｌ％以下とする。より好ましく
は、０．０５〜１ｖｏｌ％である。燃焼ガス中の酸素の
存在は反応帯域での原料炭化水素の一部燃焼が起こり、
そのため反応帯域の不均一が生じる。従来の技術ではフ
ァーネスブラックは原料油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が、発明者らの
検討により、意外にも原料炭化水素を導入する部位にお
ける酸素濃度が少ないほど、燃焼反応におけるＣＯ₂の
発生割合が増加し、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ること、また歩留まりも
大幅に改善すること、原料油の部分燃焼が少ないため、
カーボンブラックが生成する領域の雰囲気が均一に保た
れ、凝集体径分布が特にシャープなカーボンブラックを
得ることができることが判明した。

【００２１】原料炭化水素導入位置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。以上説明したような条
件、特にチョーク部における燃焼ガスの流速を２５０ｍ
／ｓ、チョーク部入口角度が４５°〜１００°、さらに
は炭化水素導入位置における温度１８００〜２４００℃
という条件は、従来の技術では実現することは困難であ
った。すなわち、従来は一般的に炉は耐火物で構成され
ており、前述のような条件では、特にチョーク入口部が
すぐに磨耗してしまい、１年以上の長期間運転は不可能
である。

【００２２】発明者らは、このチョーク部に水冷ジャケ
ット構造の金属製チョークを用いる事でこの問題を解決
した。水冷ジャケット構造の金属製チョークを用いて、
チョーク部入口の９０°のエッジの部分にこの金属部分
を用いる構造とした結果、チョーク入口の磨耗は全く確
認されなかった。これまでに、チョーク部を金属材料を
用いて構築することは多くの記載がある。例えば、特開
昭４７−５６３号公報では、第１反応帯域及び第２反応
帯域を高い熱伝導性の材料、例えば金属で構成し、適当
な液体冷却剤を冷却ジャケット内部に循環させる構造が
開示されている。しかし、チョーク部入口の角度につい
てはなんら記載は無く、本発明とは異なるものである。

【００２３】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、優れた特性を有する
カーボンブラックを効率的に得ることができる。従来よ
り凝集体の評価指標として、ｃＤＢＰ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の比を用いて評価した。本発明のカーボ
ンブラック製造装置及び本発明のカーボンブラックの製
造方法により、平均粒子径２５ｎｍ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
トークス相当径の半値幅Ｄ_1/2と最大頻度ストークス相
当径Ｄ_modとの比すなわちＤ_1/2／Ｄ_modの比が０．６
以下である、小粒子径、小凝集体径で凝集体径分布がシ
ャープなカーボンブラックを効率的に得ることができ
る。さらに、ＰＶＣ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。

【００２４】

【実施例】以下に本発明の実施例を挙げて説明するが、
本発明はこれに限定されるものではない。（実施例１〜５）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装置を設
置した。なお、チョーク部の入口角度は９０°である。

【００２５】上記の製造装置を用いて、表−１に示す各
条件に従って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。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。得られたカーボンブラックの各種特性を表−２に
示す。本発明によって製造される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。

【００２６】（平均粒子径）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。

【００２７】（Ｎ₂ＳＡ比表面積）Ｎ₂ＳＡ比表面積
は、ＡＳＴＭＤ３０３７−８８に従って決定した。（ＳＥＭ比表面積）ＳＥＭ比表面積は、下記の式より算
出した。ＳＥＭ＝6000／（ρ・dA） ρ：カーボンブラックの比重（1.86g/cm³) dA：体面積粒子径(nm)

【００２８】（ｃＤＢＰ）破砕ＤＢＰ吸収数（ｃＤＢ
Ｐ）はＡＳＴＭＤ−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。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。

【００２９】（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。

【００３０】（分散指数）分散指数は次の方法により評
価した。ＬＤＰＥ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。２５０ｃ
ｃバンバリーミキサーにてＬＤＰＥ樹脂に試料カーボン
ブラックを４０重量％配合し１１５℃、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。

【００３１】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。

【００３２】（比較例１〜３）実施例で示したカーボン
ブラック製造条件において、チョーク部の流速を２０７ｍ／
ｓと２５０ｍ／ｓ未満に変更した場合、表１に示す条件
で比較例１のカーボンブラックを製造し、その物性を表
２に示した。また比較例２、比較例３は各々三菱化学
（株）の市販カーボンブラック＃９９０並びに＃９６０
の物性を示した。得られた本発明のカーボンブラックを
比較例と比べると、表２に示すように、実施例は比較例
に比べ、Ｄ_1/2／Ｄ_modが小さく凝集体径の分布がシャ
ープである。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。

【００３３】（実施例６比較例４）先に述べた、カー
ボンブラックのコンピュータによるシミュレーションの
実施の条件と結果を表１及び表２の実施例６及び比較例
４に示す。表２の比較例４は実施例６と比べて粒子径が
大きくなっている、これはチョーク入口角度が本発明で
規定した範囲を外れているためであると考えられる。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】

【発明の効果】以上の通り、本発明によるカーボンブラ
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する。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】本発明におけるカーボンブラック製造装置の一
例を示す図

【図２】本発明におけるカーボンブラック製造装置のチ
ョーク入口角度を示す図

【図３】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

【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４チョーク部５燃料及び酸化ガス導入用ノズル６原料油導入ノズル７反応停止流体導入ノズル８コントロールバルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石田雅信横浜市青葉区鴨志田町1000番地三菱化学株式会社横浜総合研究所内 (72)発明者中嶋進横浜市青葉区鴨志田町1000番地三菱化学株式会社横浜総合研究所内

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燃焼反
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、チョーク部内の燃焼ガ
スの流速を２５０ｍ／ｓ以上とし、チョーク部入口角度
を４５〜１００°とすることを特徴とするカーボンブラ
ックの製造方法。
【請求項２】原料炭化水素導入位置の温度を１８００
〜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】チョーク部内における原料炭化水素導入
位置での燃焼ガス中の酸素濃度が３ｖｏｌ％以下である
ことを特徴とする請求項１または２に記載のカーボンブ
ラックの製造方法。
【請求項４】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る、反応を停止
させる第３反応帯域を有するカーボンブラックの製造装
置であって、チョーク部入口角度が４５〜１００°であ
る事を特徴とするカーボンブラック製造装置。