JPS6295351A - 複合構造のカ−ボンブラツクの製法 - 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】 〔産業上の利用分立〕 本発明はカーボンブランクの粒子から繊維状炭素が成長
している複合構造のカーボンブラックの製法に関する。

本発明によりｉηられた複合構造のカーボンブランクは
合成樹脂に配合した場合、高度の導電性樹脂が得られ、
これは帯電防止用シート、静電気除去用アース、ベルト
、通信用アンテナ、面状発熱体、電磁波遮蔽用の筐体、
同軸ケーブル、導電性塗料への利用が期待される。

〔従来の技術〕

気相法によりｕｊＡ維状突状炭素長させる複合ｖＩ造の
カーボンブランクは特願昭５８−１４６７１０号におい
て提案した。この方法は、カーボンブランクに金属また
は金属化合物の微粒子をシーディングし、外部加熱方式
の管状炉に供給し、９００〜１５００°Ｃに保持した状
態で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
させるものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この方法では、カーボンブラックに金属または金属化合
物の微粒子をシーディングし、乾燥した後、外部加熱方
式の管状炉に供給し、更に系内をキャリヤーガスで置換
して、キャリヤーガスと共に繊維状炭素の原料となる炭
化水素を供給するため、生産性が低く、外部加熱による
エネルギーを要するなどの問題があった。

〔発明の目的〕

本発明は、カーボンブラックの生成と気相法による繊維
状炭素の成長とを、同一炉内で同時に行い、カーボンブ
ラックの生成とシーディングと繊維状炭素の成長とがほ
とんど同時に、且つ連続的に行われる効率的な複合構造
のカーボンブラ、りの製法を提供することを目的とする
。

Ｃ問題解決の手段〕 本発明は、反応炉内に、ガス状態の金属化合物を、アセ
チレンガスとキャリヤーガスと、場合によっては不飽和
炭化水素と共に供給し、アセチレンガスの熱分解反応と
気相法による繊維状炭素の生成を同時に進行せしめ、カ
ーボンブランクの空隙内に気相法による繊維状炭素を成
長させることを特徴とする。

以下、本発明について更に詳しく説明する。

本発明の主たる炭素源ガスであるアセチレンガスはカー
バイト法或いは石油化学法で得られた高純度ガスである
。アセチレン、Ｃ２Ｈ２は次式で示す反応式にしたがっ
て熱分解する。

Ｃｔ　Ｈ！　＝　２　Ｃ＋　Ｈｅ　＋　５４Ｋｃａｌ／
ｍｏｌアセチレンガスは８００°Ｃ以上に維持された分
解炉に供給されると、自己熱分解を起こし連続的に分解
して主としてカーボンブランクを生成する。

この際、後述する金属微粒子の存在により、一部が繊維
状炭素になる。温度調節のために、通常アセチレンガス
は他のガスにより希釈して供給する。

本発明の炭素源ガスはアセチレンガスのみであってもよ
いが、他の不飽和炭化水素ガスを添加することが望まし
い。不飽和炭化水素ガスとしては、エチレン、プロピレ
ン、ブタジェン等の鎖状炭化水素、ヘンゼン、トルエン
、ナフタレン、アントラセン等の芳香族炭化水素の１種
以上をガス状態で供給する。不飽和炭化水素ガスから９
ＪＪ率的に繊維状炭素が生成する。このようにして２種
の炭素の複合体が得られる。

アセチレンガスは、上記自己熱分解反応が継続し得る最
低濃度まで希釈可能であるが、望ましい反応温度である
１０００〜１３００’ｃに維持できるように希釈率を調
整する。

本発明に係るキャリヤーガスはこの希釈ガスを意味し、
アセチレンの希釈と共に、アセチレンガスや不飽和炭化
水素ガスを運ぶ機能を併有する。

キャリヤーガスとしては、水素が最も好ましいが、アル
ゴン等の不活性ガスを混合してもよい。しかし、混合ガ
ス中の水素が３０重量％以上であることが好ましい。

又、アセチレンガス或いは不飽和炭化水素含有アセチレ
ンガスに対するキャリヤーガスの割合は３０〜９０重量
％、好ましくは６０〜８０重量％である。

生成したカーボンブラックは平均粒径１０〜３００ｎｍ
の球状粒子からなり、この球状粒子が更に二次凝集した
り結合したりし・て大小の鎖状構造を形成している通常
のカーボンブラックである。

本発明に係るガス状の金属化合物とは、１３００℃以下
の温度でガス状となる金属化合物であって、周期率表の
第ｖｉ族に属する金属の化合物が好ましく、特に鉄、ニ
ッケル、コバルトの化合物が好ましい。具体例としては
、硝酸第２鉄、塩化第２鉄塩化ニッケル、塩化コバルト
、ニノケロセン、フェロセン、コバルトセン等が挙げら
れ、更にこれらの混合物も使用される。

金属化合物の割合はキャリヤーガスを含めた全供給ガス
の０．０１〜２０重量％、好ましくは０．０５〜１０重
量％である。

これらの金属化合物を加熱蒸発または昇華させて得られ
たガスをキャリヤーガスと共に反応炉のバーナー内部に
供給する。ガス状金属化合物のキャリヤーガスを含めて
全供給ガスに対する金属としての割合は０．０１〜２０
重量％、好ましくは０，０５〜１０重量％である。

ガス状の金属化合物は、反応炉内において水素により還
元され金属微粒子となり、これを起点として繊維状炭素
が成長する。そのため、２種類の炭素はしっかりと結合
された状態にある。炭素源ガスの種類及び量、金属化合
物の種類及び量、他の供給ガス量、供給流速などを調整
することにより、繊維状炭素の長さ及び太さの調節が可
能であり、長さ１１以下、太さ５０ｎｍ以下の繊維状炭
素が得られる。繊維状炭素の長さが１ｍｍを越えたり、
太さが５０ｎｍを越えると樹脂、ゴム等との混練時にお
ける剪断応力により繊維状炭素が折れやすく導電性付与
能力が低下する。

全供給ガスは、バーナー内部で充分に混合させるため゛
、混合領域を長くとる必要がある。供給流速は５０〜２
０００ｍ／ｈｒが好ましい。

本発明により得られる複合構造のカーボンブラ７りと繊
維状炭素との割合は、カーボンブラック１００重量部に
対して繊維状炭素１〜２００重量部である。繊維状炭素
の割合が２００重量部を越えると繊維同士の絡み合いに
よりブロンクを形成しがちであり、均等に混練しがたく
、１重量部以下では複合構造の効果が現れない。

本発明に使用する反応炉は横型及び竪型のいずれでもよ
いが、反応炉内で加熱された全供給ガスおよび炭素が循
環する竪型が好ましい。

〔実施例１〕 以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。

１３００°Ｃ以上の高温に耐え得るレンガを内張すした
内径３５０ｍｍの竪型反応炉上部にバーナーを設け、予
め一酸化炭素と空気の燃焼で約８００℃に加熱した反応
炉に全供給ガスを導入し反応させた。

第１表に示すように、アセチレンガス１５重量％不飽和
炭化水素としてヘンガフ５重量％、キャリヤーガスとし
て水素７５重量％、硝酸第２鉄５重量％からなる混合ガ
スを上記反応炉内に供給し、約１１００’ｃで反応を継
続した。カーボンブラ、りから長さ０．２〜１．０ｍｍ
　、太さ１０〜５０ｎｍの繊維状炭素が成長している複
合構造のカーボンブランクが得られた。その特性を測定
し第１表に示した。なお、通常のカーボンブランクに対
し、繊維状炭素の割合は２０重量％であった。

〔実施例２〕 実施例１と同様の反応炉を用い、不飽和炭化水素として
エチレンを用い、第１表に示す反応条件で実施例１と同
様にして複合構造のカーボンブランクを得、その物性を
第１表に併記した。

第　　　１　　　表 単位は、特に記載したちの以外は重量％である。

※１　５０Ｋｇ／ａｎｔ加圧下の電気抵抗はＪＩＳ　　
Ｋ−１４６９によった。

※２　体積固有抵抗は次の方法によった。

ＡＢＳ樹脂（電気化学工業■製：商標名「デンカＧＲ−
４０００Ｊ　）　１００部とカーボンブランク３０重量
部をラボプラス［小Ｒ−６０型（東洋精機０濁装）で２
００“Ｃ×１０分間混練し、得られたコンパウンドを圧
縮成形機で２３０°Ｃ×１０分間加熱プレスし、厚す２
ｒｎｔｎのプレスソートを得た。このプレスソートの電
気抵抗をデジタルマルチメーターＴＩ？−６８５６型（
タケダ理研側製）を用い、５ＲＩ３２３０１に率拠して
測定した。

〔比較例１及び２〕 アセチレンガスを熱分解して得たカーボンブランクを比
較例１として、実施例１と同様の試験を行い、第１表に
併記した。また、比較例１に用いたカーボンブラック９
０重量部に別途製造した繊維状炭素１０重量部を単に混
合したものを比較例２として、同様の試験を行い、その
結果を第１表に併記した。

〔効果〕

本発明によれば、カーボンブランクから繊維状炭素が成
長した複合構造のカーボンブラックを１段階の工程で製
造することができる。本発明により得られた複合構造の
カーボンブランクは、通常のカーボンブラック粒子と繊
維状炭素との結合が強固であり、多数の繊維状の炭素が
多方向に伸びているため、樹脂、ゴム等に混合した場合
、混練時剪断力により鎖状構造が一部切断されても、な
おかつ一部は接触し、或いは至近距離にあり、樹脂やゴ
ムの導電性は非常に良好となる。

特許出願人　電気化学工業株式会社 （外１名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 反応炉内に、ガス状態の金属化合物を、アセチレンガス
   とキャリヤーガスと、場合によっては不飽和炭化水素と
   共に供給し、アセチレンガスの熱分解反応と気相法によ
   る繊維状炭素の生成を同時に進行せしめ、カーボンブラ
   ック粒子から繊維状炭素を成長させる複合構造のカーボ
   ンブラックの製法。