JPS6038472A - 複合構造のカ−ボンブラック及びその製法 - Google Patents

複合構造のカ−ボンブラック及びその製法

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JPS6038472A
JPS6038472A JP58146710A JP14671083A JPS6038472A JP S6038472 A JPS6038472 A JP S6038472A JP 58146710 A JP58146710 A JP 58146710A JP 14671083 A JP14671083 A JP 14671083A JP S6038472 A JPS6038472 A JP S6038472A
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fibrous carbon
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Morinobu Endo
守信 遠藤
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和佐田 好信
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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】 本発明は通常のカーボンブラックの空隙内に気相法によ
り繊維状炭素を成長さ・Iることにより、電子部品や感
光紙の輸送包装分野において、帯電防止、静電気除去に
効果のある、電気伝導度、加工性その他の緒特性を改良
した複合構造のカーボンブラック及びその製法に関する
通常のカーボンブラックの一次粒子を電子顕微鏡で観察
すると平均粒径10〜300mμの球状粒子からなる。
この粒子は更に折り重なるように二次凝集したり、結合
したりして、大小のストラフチャーを形成している。こ
れが本発明でいう通常のカーボンブランクである。
カーボンブランクの特性は粒子径の大小、ストラフチャ
ーの大小及び粒子表面に存在する化学的活性基の多少に
依存し、それぞれの特性に応じて、ゴム補強用、カラー
用、電気伝導材用、乾電池用等に利用され、使い分けら
れている。
一方、本発明における繊維状炭素としては、ポリアクリ
ロニトリル、レーヨン、ピッチ等を紡糸した有機前駆体
繊維を800〜30001:に加熱して得た有機系繊維
状炭素がある。又、これらとは全く別に、炭化水素ガス
を熱分解し°C得られる気相成長繊維状炭素がある。気
相成長繊維状炭素は一般に、結晶欠陥が極め°ζ少なく
、引張り強度や弾性率が優れているが、生産効率が低い
欠点がある。
樹脂、ゴノ、等の導電性フィラーとして用いられるカー
ボンブランクの特性としては電気伝導性が優れている他
、樹脂、ゴム等とのなしのがよいこと、混合性がよいこ
と、成形時に溶融樹脂の流動性を損なわず、且つ、成形
された製品の表面状態に平滑性をすえることが重要であ
る。前述の通り、これらカーボンブランクの諸特性し1
口1γ了の大小、ストラフチャーの大小、カーボンブラ
ンク表面の活性基の多少等に依存するものであるが、導
電性フィラーとしての見地から、前記諸特性の中、特に
ストラフチャーが大きな影響を有J−る。
一般に、カーボンブラックを樹脂やゴムに配合する場合
、高度に発達したストラクヂ中−のカー、ポンプランク
を使用しても、混合の際に受りる機械的剪断力により、
ストラフチャーが切断され、電気伝導度が低下する現象
が認められる。この場合、カーボンブランクの充重量を
増加して、電気伝導度の低下を補充することも考えられ
るが、現実には樹脂の加工性が著しく低下する。
以上の現状であるため、導電性フィラーとしてのカーボ
ンブランクを改良するにあたっては、機械的剪断力を受
番ノでも切断されないような強度の結合力を有するスト
ラフチャーを得るか、又は、切断されても一次粒子が再
び互いに接触しあえるよ・うな形状のカーボンブランク
を得ることである。
本発明者らは気相法炭素繊維の製造のiに用いられるシ
ーディング法(特開昭57−117623号公報)を応
用し、通常のカーボンブラックの空隙内に繊維状炭素を
成長さゼることにより、たとえ機械的剪断応力により切
断されても一次粒子が再び互いに接触しあえるような形
状の複合構造のカーボンブランクが得られることを見出
し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は通常のカーボンブラックば高空隙性の構
造であることを利用し、カーボンブラックに金属又は金
属化合物の微粒子・を混在、担持さセ、これを不活性ガ
ス気流中で!1013−1500℃に加熱し、その後炭
化水素ガスを送入゛Jることにより、カーボンブラック
の空隙内に繊維状炭素の介在した複合構造のカーボンブ
ラックを得るものであり、本発明によれば電気抵抗が高
い場合でも0.30<’2−cm以下、J’Mは0.2
5Ω−cm以下(5(IKg/ cA )となり、樹脂
、ゴム等と混合するとき成形(I+がよく、得られた成
形体の電気抵抗も小さい。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明に使用するカーボンシラツクはアセチレンブラッ
ク、ファーネスブランク、リーーマルブラソク、チャン
ネルブランクその他副生、回収カーボンブランクの全て
を含み、その形状は粉状、プレス状、粒状等、繊維状炭
素を除く通席のカーボンブラックが使用できる。中でも
、それ自体、電気伝導性を付与する目的で製造されたア
セチレン。
ブラックの粒状品が特に好ましい。
シーディングする、即ちカーボンブラックに担持させる
金属としては周期律表の第48族、第58族、第68族
、第78族、第8族等を用いることができるが、中でも
Fe、 C0% N+、■、Nb、 Ta、 Ti、 
Zr等が効果的であり、金属又は金属化合物として使用
できる。金属化合物としては」二記金属の酸化物、炭化
物、その他の化合物が使用できる。この中には気相法炭
素繊維の生成条件下にあって、水素により還元され、金
属になるものもある。これらの金属或いは金属化合物は
超微粒子がよく、特に300Å以下のものが好ましい。
カーボンブランクに担持さ−Uた金属超微粒子を起点と
して直径数100人から数1+100人の極めて細い繊
維状の炭素が、金属超微粒子を頭につ&Jたままカーボ
ンブランクの組織間空隙内に成長し、複合構造を形成す
る。
カーボンブランクに金属超ff、? l’t)子を担持
さ−1るシーディング法としては特に限定はなく、例え
ばアルコール等の溶媒に微粒子を懸濁させ、或いは金属
塩等をアルコールにVg解さゼ、ごの液中にカーボンブ
ランクを投入、攪拌、混合、脱水、乾燥ずればよい。9
濁川或いは溶解mを加減ずれば、担持量を調節すること
ができる。シープ、fング足は極めて小舟でよく、カー
ボンブラックに対し、0.001〜0.3虫は5毛の範
囲が適当である。
使用する炭化水素はベンゼン、トルエン等の芳香族炭化
水素、メタン、エタン等の鎖状炭化水素及びこれらを含
む副生ガス、混合ガス等である。
反応炉は外部加j:()方式の磁性管状炉が灯ましい磁
性管状炉に金属微粒子をシーディングし)コ1’!’/
伏カーボンブランクを供給し、900〜1500℃、好
ましくは950〜1050℃にf呆ら、更に上記炭化水
素ガスを水素を含むキ中す−ト−ガスと共に通過させる
ことにより、カーボンブランクの組織間?ど隙内にfi
k 1flllな繊維状炭素がシーディング部位から成
長する。炉内カスノ流速を200〜20tlOe+n 
/ 力、1’;! u’l: ノ;Qi速とすると、長
さ方向の成長がηl<、1〜10cm//I′J程度の
低速とすると太さ方向の戊辰が主となるので、流速の調
節により長さ及び太さをNJ1′lI ff7できる。
更に、反応方法はバッチ方式に限らず、連続方式も採用
できる。
カーボンブラックに対する繊維状炭素の割合IJ50重
量%以下である。又、繊維状炭素の長さは1mm以下、
太さは50μ以下である。繊維状炭素の割合が50重■
%を越えたり、員さ、太さが上記範囲を越えると、カー
ボンブランクと繊維状炭素を別々にtlII備し、混合
、使用した場合と間し状況を呈し、樹脂、ゴム等との混
練時の剪…1応力により、繊維状炭素が折れ易く、導電
性イ^j与能力が低Tする。又、繊維同士の絡め合いに
よりフロックを形成しやすく、均等に混練しがたい。
キャリヤーガスとしては水素ガスが最も好まし7いが、
アルゴン等の不活性ガスを混合することもできる。混合
ガスを使用する場合には水素ガスが30%以上存在して
いることが望ましい。キャリー1′−ガス中の炭化水素
ガス含1’l ’t”r:L ?:+!を度、流速等に
よって、適正範囲を選ぶが、一般的には1〜+30 ”
l’l’M%が好ましい。この範囲内で、ベンセン等の
炭素/水素比が大きい炭化水素では:1−、t−’J−
1・−;す;1、を多くし、メタン等炭素/水素比が小
さい炭化水素では少なくすることが望ましい。
太さについては数100人から2(1//°であり、カ
ーボンブラックの粒子径と同1−!度の太さも可能であ
る。長さの成長1;l: 1〜60分で数μ〜敗1帥の
範囲のものを得ることができる。発生’tlf度4J:
 ill徹・粒子のシーディング量に依存する。
本発明によりiqられた複合構造のカーボンブラックは
樹脂、ゴム等に混合した場合、カーボンブラックの空隙
中に微細な繊維状炭素が多方向に伸びているため、混練
時的断力によりσ1′1状tM造が一部切断されても、
なおかつ一部は接Mlll シ、或いは至近距離にあり
、IJJ Jlけやゴムのう15(電性は非常に良好と
なる。更に、電池用とし”ども使用できる。
以下、実施例を挙げて4−一発明を具体的に説明する。
実施例1 アセヂレンブラック粒状品(T1気化学(111!If
! ) 1 、0gに、エチルアルコール 熔解した溶液の一部を噴霧し、脱水、乾Jyシた。
鉄としての担持量は約0.02重尾%であっ)ζ。これ
をアルミナ質ボートに装屓し、反応竹径50mmφの電
気炉に導入し、予め900〜1000℃で数分間水嵩ガ
スのみを流した後、ベン゛ゼン(10 Vo1%)と水
嵩との混合ガスを100〜300cc /分で10〜1
80 ;3間流した。
得られた複合構造のカーボンブランクを電子;1■微鏡
で観察すると第1図(イ&率1000倍)及び第2図(
倍率ioooo倍)に示ずj;・)に、カーボンブラッ
クの空隙内に繊維状炭素が成長しており、この長さは4
0〜10011、太サバ200 〜500 人0)、’
lI’Q IJIJ テ変動し、全体の重量は1.1g
に増加した。
電気抵抗をJIS−K 1409にip!拠して測定し
たところ、原料アセチレンブラックの粒状品が0.30
9・cm(50Kg/c+Il)であったのに対し、本
発明に係るカーボンブラックは6.15〜0.0’3(
2・cm (5’OKg/cnりであった。
得られた複合構造のカーボンブラック30部をABS樹
脂(商標名:デンカGR−4000 ) 100部とラ
ボプラストミルR−60 (東洋楕11氾11)ル9)
で200℃×10分間混練し、得られたコンパウンドを
圧縮成形機で230℃×10分間加熱プレスし、)7さ
2mmのプレスシートを1ηた。このプレスシートの電
気抵抗をデジタルマルチメーターTlt−6850(タ
ゲダ理?iJF a+ll g )を用い、S RI 
S 2301に準1処して測定したところ、3Ω−cm
であった。
比較のため、本実施例に用いたアセチレンブランク10
部と繊維状炭素1部を111に混合し、その混合物30
部を上記のへBS樹脂に混合し、その他日実施例と同様
に処理し、電気at抗を測定しノコところ、30Ω−c
mであった。
更に、本発明に係る複合構造のカーボンブランクは混練
にあたり、加工性も改良されていた。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明に係る複合構造のカーボンブラックの結晶
構造を表す電子顕微鏡写真であり、第1図は倍率100
0倍、第2図は倍率10000倍である。 特許出願人 電気化学工業株式会は 代理人 弁理士 鈴 木 定 子 第2図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)カーボンブランクの空隙内に気相法により得られ
    た繊維状炭素が介在している複合構造のカーボンブラン
    ク。
  2. (2)繊維状炭素の1重量部に対し7、カーボンブラン
    ク1〜99重量部含まれζいる特許請求の範囲第1項記
    載の複合構造のカーボンブランク。
  3. (3)繊維状炭素の長さが11以下であり、太さが50
    μ以下である特許請求の範囲第1rB又は第2項記載の
    複合構造のカーボンブラック。
  4. (4) カーボンブランクに金属又は金属化合物の微粒
    子をシーディングし、夕1部加熱方式の管状炉に供給し
    、900〜1500℃に保持した状態で、気化した炭化
    水素ガスをキャリヤーガスと共に供給し、カーボンブラ
    ックの空隙内に気相法による繊維状炭素を成長させる複
    合構造のカーボンブランクの製法。
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