JPS60240768A - 導電性カ−ボンブラツクの製造方法 - 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】 〔発明の対象〕 本発明は樹脂あるいはゴム成分に配合した場合に機械的
強度の低下や混練性、成形性などの加工性を低下させる
ことなく、高度の導電性を付与する導電性カーボンブラ
ックの製造方法に関する。

〔発明の背景〕

導電性樹脂組成物やゴム組成物の充填剤の一つとして、
従来からカーボンブラックが使用されておシ、各種のも
のが開発されている。

一般に、導電性カーボンブラックとしては、粒子径が小
さく、表面積（多孔度）ならびにストラフチャーの大き
いことなどが必要とされるが、カーボンブラックを樹脂
やゴム成分に多量に配合しなければ導電性付与に充分な
効果が得られない。

例えば、体積固有抵抗２Ω・ａ以下の用途では巧重量部
以上のカーボンブラックを配合する必要がある。しかし
このような多葉のカーボンブラックを配合した組成物は
機械的強度や混線性、成形性などの加工性が著しく低下
する大きな難点がある。

また、近年副生カーボンを熱処理して高度の導電性能を
付与したカーボンブラックも開発されているが、極めて
高価であり、特殊な用途に限定される欠点がある。しか
も、この熱処理副生カーボン自身の導電性は金属に比べ
て劣るので、高度の導電性を付与させるためには前記同
様多鎗に配合しなければならないという基本的な問題点
がある。

したがって、高度の導電性を必要とする樹脂組成物やゴ
ム組成物の充填剤としては、銀、ニツケルなどの金属粉
末が用いられている。

これら金属粉末はカーボンブラックに比較して優れた導
電性能を示すが高価であること、比重が大きく均質に分
散した組成物を得ることが困難であること、また加工性
が劣化し、機械的強度の低下も著しいこと、などの欠点
がある。

〔発明の構成〕

本発明は樹脂やゴム成分に配合する場合に１比較的少量
で高度の導電性を付与することができるとともに、機械
的強度および混線性、成形性などの加工性を損うことが
少なく、シかも安価に、すぐれた導電性能を有する導電
性カーボンブラックの製造方法を提供するものである。

すなわち、本発明の構成は、高温燃焼ガス気流中に炭化
水素原料油を噴射し、熱分解反応を起生させてカーボン
ブラックに転化するカーボンブラックの製造方法におい
て、カーボンブラック生成１　帯域に水溶性の銅化合物
および／または銀化合物の水溶液を添加することを特徴
とする。

一般に、カーボンブラックは反応炉の炉頭部から燃料油
訃よび燃焼用空気を導入し、完全燃焼させて形成した高
温燃焼ガス流中に、炭化水素原料油を噴射して不完全燃
焼し、熱分解反応を起生させてカーボンブラックに転化
し、次いでこのカーボンブラック生成高温ガス流を急冷
して反応を停止した後、適宜な捕集装置により捕集する
方法で生産される。

したがって、炭化水素原料油中の水素は、熱分解反応に
よりカーボンブラックを生成する際に１一部が水素ガス
に分解してカーボンブラック生成ガス中に多量の窒素ガ
スとともに存在する。さらに、カーボンブラック生成ガ
スには、炭化水素原料油の不完全燃焼によって生成する
一酸化炭素ガスも含まれ、全体として還元性の強い混合
ガス組成を有している。

上記カーボンブラックの製造時、反応炉のカーボンブラ
ック生成帯域に添加した銅化合物および／または銀化合
物は、高温燃焼ガスによって直ちに熱分解して酸化物を
生成し、反応炉中を高温燃焼ガスとともに微細な霧滴流
として流下する。銅化合物、銀化合物は添加量の調節を
容易にするために、水溶液として添加することが望まし
く、例えば硫酸銅、硝酸銅、塩化銅、硝酸銀などの水溶
性の塩類が使用される。

この銅や錯酸化物の霧滴流は、炭化水素原料油が熱分解
してカーボンブラックに転化する際に、生成カーボンブ
ラック中に固定されて均質に分散し、引続きカーボンブ
ラック生成ガス中に存在する還元性の水素ガス、−酸化
炭素ガスによって金属状の銅や銀に還元される。

このようにして生成したカーボンブラック中には金属状
態の銅や銀がミクロな状態で、均質に分散固定されてお
り、還元性雰囲気に保持された状態下で捕集される。

〔発明の効果〕

本発明によれば、カーボンブラック中に銅や銀などの高
導電性の金属がミクロ状態で均質に分散しているため、
導電性能の著しく向上したカーボンブラックを製造する
ことができる。

したがって、樹脂やゴム成分に配合する場合に比較的少
量で、高度の導電性を付与することができるため、機械
的強度の低下および混線性、成形性などの加工性の低下
を防止することができる。

また、通常の反応炉を用い、発生条件を適宜調節するこ
とで容易に製造でき、とくに表面積やストラフチャーの
増大化をはかる必要がないので、安価に導電性カーボン
ブラックを製造することができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を比較例と対比して説明する。

実施例１ カーボンブラック製造用反応炉９カーボンブラツク生成
帯域に硫酸銅水溶液（濃度ｏ、５％）を添加し、製造条
件を適宜設定して、窒素吸着比表面積およびＤＢＰ吸油
量の異なるカーボンブラックを製造した。硫酸銅水溶液
の添加量はカーボンブラック中に分散固定する銅の比率
が所定の割合になるように−節し、銅含有量の異なる各
種ファーネスカーボンブラックを製造した。徐廿−ｔヲ
〒−１１−目鱒ｉ得られたフ ァーネスカーボ／ブラックの代表特性を表−１に示した
。

表−１ これらのカーボンブラックを、下記の混合条件により高
密度ポリエチレン（三井石油化学製「ハイゼツクス２１
００ＪＰＪ　）　１ｏ　ｏ重置部に対し２５重量部の割
合で配合した。

混合装置；ラボプラストミル（東洋精機製作断裂２８−
１２５型） チャ／パ一温度：　１７０℃ パッチ容量；　４８ＣＣ／バッチ 混線時間　−カーボンブラック投入後１０公理合チャン
バーに所定量の高密度ポリエチレンおよびカーボンブラ
ックを充填後１７０℃で１０分間混線し、プレス成形に
よって厚さ１．５ｍ１ｌの薄板成形品を得た。この成形
品より縦１５Ｑｕ、横２０ｕ、厚さ１．５寵の試片を打
抜き、８Ｒ工８２５０１の方法によって体積固有抵抗を
測定した後、同試片について引張強さを測定した。測定
結果を硫酸銅水溶液無添加の比較例および導電性ファー
ネスカーボンブラック、アセチレンブラックと対比して
表−２に示した。

表−２の結果は、金属銅がカーボンブラック中にミクロ
分散して固定化されている本発明の導電性カーボンブラ
ックは、少ない配合率で高度の導電性能を付与し得るこ
とを示している。また、このように少ない配合率のため
機械的強度の低下も無視でき導電性と機械的強度の調和
した物性を具有させることができる。

なお、Ｒｕｎ　！’！ｘ　７およびｆｆ１ｌｏのカーボ
ンブラックにそれぞれＲｕｎ　ｔ４ｈ　１およびＮ１４
と同じ調合有象になるように、４４μ以下の金属銅の微
粉末をカーボンブラックに添加して充分に混合後、実施
例１と同様の方法で高密度ポリエチレンに配合し、体積
固有抵抗を測定した結果はそれぞれ１７およびｌＯΩ・
αであった。すなわち、カーボンブラック中に金属鋼の
微粉末を単に機械的に混合、分散したのみでは本発明に
示す高度の導電性を付与することが困難であった。

実施例２ カーボンブラック３５重量部を高密度ポリエチレン１０
０重量部に配合した以外は、実施例１と同様の方法によ
って配合し、体積固有抵抗および引張強さを測定した結
果を表−３に示した。

表−５の結果から、本発明の導電性カーボンブラックを
多量に配合した場合には導電性が著しく向上することが
判明する。、しかし、高配合率に伴ない機械的強度およ
び加工性の低下が認められる。

なお、硫酸銅水溶液の代りに硝酸銀水溶液（ｉ１１度０
．２％）を使用して、実施例１と同じ方法で測定した結
果は前記実施例の効果と同様の傾向を示し、また導電性
付与効果はさらに向上することが確認された。

以上の実施例で明らかなように、本発明の導電性カーボ
ンブラックは、少ない配合量で高度の導電性付与が可能
であり、その結果機械的強度の低下を著しく低減させる
ことができ、さらにカーボンブラックの分散も容易で混
線性や成形性などの加工性の低下も防止できる利点があ
る。

特許出願人　東海カーボン株式会社 代理人　弁理士　高　畑　正　也

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高温燃焼ガス気流中に炭化水素原料油を噴射し、熱分解
   反応を起生させてカーボンブラックに転化するカーボン
   ブラックの製造方法において、カーボンブラック生成帯
   域に水溶性の銅化合物および／または銀化合物の水溶液
   を添加することを特徴とする導電性カーボンブラックの
   製造方法。