JP2000313821A - Carbon black - Google Patents

Carbon black

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JP2000313821A
JP2000313821A JP2000055258A JP2000055258A JP2000313821A JP 2000313821 A JP2000313821 A JP 2000313821A JP 2000055258 A JP2000055258 A JP 2000055258A JP 2000055258 A JP2000055258 A JP 2000055258A JP 2000313821 A JP2000313821 A JP 2000313821A
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carbon black
aggregate
diameter
blackness
dmod
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Japanese (ja)
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Nobutake Mise
信猛 見勢
Hiroaki Takehara
弘明 武原
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a carbon black which has satisfactory blackness and dispersibility and does not agglomerate by selecting a carbon black which has a specified average particle diameter, a specified highest-frequency Stokes equivalent diameter and a specified periphery length fractal dimension of agglomerates and/or a specified anisotropy ratio of agglomerates. SOLUTION: This cabon black has an average particle diameter of 30 nm or lower, a highest-frequency Stokes equivalent diameter (Dmod) of 100 nm or lower and a periphery length fractal dimension of agglomerates of 1.35 or higher and/or an anisotropy ratio of agglomerates of 0.620 or higher, Preferably, the carbon black has a ratio (D1/2/Dmod) of half-value width (D1/2) of highest- frequency Stokes equivalent diameter to Dmod of 0.6 or lower, a ratio (D75/Dmod) of vol. 75% diameter (D75) to Dmod of 1.6 or lower and a specific surface area (N2SA) of 80 m2/g or higher. This carbon black can be produced e.g. by reducing the O2 concentration at the position of feeding a raw material hydrocarbon as low as possible and by raising the temperature high enough in producing a carbon black by mixing the raw material hydrocarbon into a high-temperature combustion gas stream to thermally decompose the hydrocarbon.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to carbon black used for various uses such as filling materials, reinforcing materials, conductive materials and coloring pigments.

【0002】[0002]

【従来技術】樹脂着色剤、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。このカーボンブラックの粒
子は、実際には、串に刺した団子のように粒子同士が融
着した凝集体の状態で存在し、個々の球状粒子は団子と
団子の山と谷を特徴付けているにすぎないが、これを単
一粒子と見なした粒子径は通常10〜300nmであ
り、いわゆるエアロゾルやコロイドの領域に属する。こ
のカーボンブラックの粒子径の大小は、各種用途におけ
る性能、例えば補強性や黒色度などに密接に関係してお
り、カーボンブラックを黒色顔料として使用した場合の
黒度・着色力は、カーボンブラックの粒子径への依存性
が大きく、粒子径が小さくなるほど高黒度となるが、一
方では塗料のビヒクルや樹脂に配合した際の分散性や流
動性が低下することなども知られている(カーボンブラ
ック便覧第3版、I.総括概論7頁特開昭50−689
92号公報など参照)。
2. Description of the Related Art Carbon black used as a colorant in resin colorants and paints is required to be excellent in blackness, dispersibility, gloss and coloring power, and is mainly used as a reinforcing agent for automobile tires. Carbon black having excellent abrasion resistance is required. These carbon black particles actually exist in the form of agglomerates where the particles are fused together like skewered dumplings, and individual spherical particles characterize the dumplings and the peaks and valleys of the dumplings However, the particle diameter of this as a single particle is usually 10 to 300 nm, which belongs to the so-called aerosol or colloid region. The size of the particle size of the carbon black is closely related to the performance in various applications, for example, the reinforcing property and the blackness, and the blackness / coloring power when the carbon black is used as a black pigment is determined by the carbon black. Dependence on the particle size is large, and the smaller the particle size, the higher the blackness. However, it is also known that the dispersibility and fluidity when blended in the vehicle or resin of the coating material decrease (carbon Black Handbook, 3rd edition, I. General introduction, page 7, JP-A-50-689
No. 92).

【0003】また、カーボンブラックを製品に応用した
場合に影響が大きい要素として、カーボンブラックの凝
集体の状態がある。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、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ことはカーボンブラック
の特性そのものを制御することにつながる上で重要であ
る。
[0003] Another factor that greatly affects the application of carbon black to products is the state of carbon black aggregates. The size of the agglomerates greatly affects the tensile stress and extrusion characteristics when compounded with rubber, the dispersibility, blackness and viscosity when compounded with a vehicle and resin of a paint. Carbon black is ultimately composed of aggregates of aggregates of many particles, and controlling the size and shape of these aggregates leads to controlling the properties of carbon black itself. is important.

【0004】凝集体としての効果を検討するため、凝集
体を全体として一つの粒子とみなした場合の大きさや分
布の定量化が行われている。凝集体を粒子として扱うこ
とにより測定される凝集体の大きさは、凝集体径として
表現される。この凝集体径は、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、小凝
集体径のカーボンブラックが、着色剤としての黒度の発
揮が著しく、またゴム組成物とした際の物性にも優れて
いる。そこで、凝集体径を小さくする方法として、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方法が知られている。しかし
ながら、塗料のビヒクル並びに樹脂に配合した場合、小
凝集体径化もまた分散性や流動性の劣化をひきおこす。
[0004] In order to examine the effect as an aggregate, the size and distribution of the aggregate as a whole as a single particle are quantified. The size of the aggregate measured by treating the aggregate as particles is expressed as an aggregate diameter. This agglomerate size has a significant effect on the properties of carbon black, and it is clear that many of the properties of carbon black, which were previously thought to be attributed to the particle size, can be better explained by the agglomerate size in some cases. It has become For example, for optical properties such as coloring power and dynamic viscoelastic properties and reinforcing properties of the compounded rubber composition,
It is considered that the aggregate diameter plays a large role, and carbon black having a small aggregate diameter has a remarkable blackness as a colorant, and also has excellent physical properties when used as a rubber composition. Therefore, as a method of reducing the diameter of the aggregate, there has been known a method of adding an alkali metal salt or a solution thereof to a raw material oil or introducing it into a combustion zone or a reaction zone. However, when incorporated into paint vehicles and resins, small aggregate size also results in poor dispersibility and fluidity.

【0005】一方、カーボンブラックの凝集体について
は、その形態もカーボンブラックの特性をあらわすもの
として認識されている。ASTM D−3849「電子
顕微鏡画像解析からのカーボンブラック一次凝集寸法に
対する標準試験方法」には、カーボンブラックの凝集体
の形態を電子顕微鏡写真から直接画像解析して数値化す
る方法が記載されている。また、5種類のカーボンブラ
ックについて凝集体の形態をフェレー指数を使って球に
近いものから繊維状に近いものまで9種類に分類し、形
態解析を行った例もある(Hess,W.M., Chirico,V.E. an
d Deviney, M.L. : Rubber Chem.Technol.,52,377(197
9) )。更に、カーボンブラック凝集体の周囲長フラク
タル次元は、凝集体形態の形の複雑さを表す指標であ
り、球などの単純な形態の場合は1となり、形態が複雑
になるに従い数値が大きくなり最大値は2となるが、最
近ではカーボンブラック凝集体のフラクタル次元を求め
て解析した例もある(C.R.Herd,G.C.McDonald 及びW.M.
Hess,Rubber Chem and Tech.65,107(1992)、久枝穣、林
慎治、朝熊祐介、青木秀幸、三浦隆利:第35回燃焼シン
ポジウム講演論文集、35,717(1997) )。
[0005] On the other hand, regarding the aggregate of carbon black, the form thereof is also recognized as representing the characteristics of carbon black. ASTM D-3849 “Standard Test Method for Primary Aggregation Size of Carbon Black from Electron Microscope Image Analysis” describes a method of directly digitizing the form of carbon black aggregates from electron micrographs and numerically analyzing the morphology. . In addition, there is an example in which the morphology of five types of carbon black is classified into nine types from a sphere to a fibrous one using the Feret index, and morphological analysis is performed (Hess, WM, Chirico, VE an
d Deviney, ML: Rubber Chem.Technol., 52, 377 (197
9)). Further, the perimeter fractal dimension of the carbon black aggregate is an index indicating the complexity of the shape of the aggregate form, and becomes 1 for a simple form such as a sphere. Although the value is 2, recently, there has been an example in which the fractal dimension of the carbon black aggregate is obtained and analyzed (CRHerd, GCMcDonald and WM).
Hess, Rubber Chem and Tech. 65,107 (1992), Minoru Hisaeda, Shinji Hayashi, Yusuke Asakuma, Hideyuki Aoki, Takatoshi Miura: Proc. Of the 35th Combustion Symposium, 35,717 (1997)).

【0006】しかしながら、以上の報告はいずれもカー
ボンブラックの凝集体の形態そのものを解析し、定量化
したのみであり、例えばカーボンブラックを黒色顔料と
して使用した場合の黒度や分散性などの各種2次物性と
凝集体形態の関係については触れられておらず、これら
はいまだ解明されていない。
However, all of the above reports merely analyze and quantify the morphology of the aggregates of carbon black. For example, various types of carbon black such as blackness and dispersibility when carbon black is used as a black pigment are used. The relationship between the next physical property and the aggregate morphology is not mentioned, and these have not been elucidated yet.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
カーボンブラックの特性と、樹脂組成物等のカーボンブ
ラック含有組成物の物性との関係に関しては、一般に相
反関係にある黒度と分散性をいかに満足させるかが重要
な課題となっている。本発明は、種々のカーボンブラッ
ク含有組成物を調製した際に、高黒度、良分散性を保ち
凝集を防止することができるカーボンブラックを提供す
ることを目的とする。
As described above,
Regarding the relationship between the properties of carbon black and the physical properties of a carbon black-containing composition such as a resin composition, it is an important issue how to satisfy blackness and dispersibility, which are generally in a reciprocal relationship. An object of the present invention is to provide a carbon black which can maintain high blackness and good dispersibility and prevent aggregation when various carbon black-containing compositions are prepared.

【0008】[0008]

【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。
その結果、カーボンブラックの凝集体の形態が黒度や分
散性に大きく影響を及ぼすことを見いだした。そして、
カーボンブラック凝集体の形態を大きく分けて、凝集体
の形態が複雑であって、あるいは、球状と直鎖状とした
場合の直鎖状のものであってより直鎖状の度合いが大き
く、小粒子径、小凝集体径のカーボンブラックが、従来
二律背反であると考えられていた高黒度と良分散性の両
方を兼ね備えることを見いだし、本発明に到達した。即
ち、本発明は、平均粒子径が30nm以下、Dmod が1
00nm以下であって、凝集体の周囲長フラクタル次元
が1.35以上及び/又は凝集体の異方比が0.620
以下であるカーボンブラックに存する。
Means for Solving the Problems The present inventors have analyzed the dispersion behavior of carbon black in a matrix and the factors affecting blackness, and have found that higher blackness and better dispersibility can be obtained as compared with the prior art. Various studies were conducted to obtain carbon black having the same.
As a result, it has been found that the form of the aggregate of carbon black greatly affects blackness and dispersibility. And
The form of the carbon black aggregate is largely divided, and the form of the aggregate is complicated, or the degree of linearity is larger when the form is linear and linear when spherical and linear. The present inventors have found that carbon black having a particle diameter and a small aggregate diameter has both high blackness and good dispersibility, which were conventionally considered to be trade-offs, and reached the present invention. That is, according to the present invention, the average particle diameter is 30 nm or less, and D mod is 1
00 nm or less, the perimeter fractal dimension of the aggregate is 1.35 or more, and / or the anisotropic ratio of the aggregate is 0.620.
The following is in carbon black.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下本発明について詳細に説明す
る。本発明のカーボンブラックを規定する要件では、特
に凝集体の形状として、その周囲長フラクタル次元と異
方比に注目した点が最大の特徴と言える。本発明のカー
ボンブラックは、その凝集体の周囲長フラクタル次元
が、好ましくは1.35以上であり、特に好ましくは
1.38以上である。カーボンブラックの凝集体が複雑
であることは、凝集体の形態を電子顕微鏡写真から直接
画像解析することで求められる凝集体の周囲長フラクタ
ル次元を用いて定量化が可能である。電子顕微鏡による
画像解析により、各凝集体の投影面積A及び周囲長さP
を測定する。測定の手順は、ASTM標準D3849−
87「電子顕微鏡画像解析からのカーボンブラック一次
凝集寸法に対する標準試験方法」に従う。面積A及び周
囲長さPの定義は、D−3849のセクション11.計
算に記載されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail. Among the requirements for defining the carbon black of the present invention, the greatest feature can be said that the shape of the aggregate is particularly focused on the perimeter fractal dimension and the anisotropic ratio. In the carbon black of the present invention, the perimeter fractal dimension of the aggregate is preferably 1.35 or more, particularly preferably 1.38 or more. The complexity of the aggregate of carbon black can be quantified by using the perimeter fractal dimension of the aggregate obtained by directly analyzing the morphology of the aggregate from an electron micrograph. By image analysis using an electron microscope, the projected area A and perimeter P of each aggregate
Is measured. The measurement procedure is based on ASTM Standard D3849-
87 "Standard Test Method for Carbon Black Primary Aggregation Size from Electron Microscope Image Analysis". The definition of the area A and the perimeter P is defined in section 11 of D-3849. It is stated in the calculation.

【0010】A=カーボンブラック凝集体の投影された
面積 nm2 P=カーボンブラック凝集体の周囲長さ nm ここで、投影面積A、周囲長さP及び周囲長フラクタル
次元Dpに間には以下の関係がある。 P〜ADp/2 両辺の対数をとると、 log10P=(Dp/2)log10A+C となる。このlog10Pとlog10Aをグラフ上にプロ
ットし、それらのデータを最小二乗法で線形近似し、そ
の直線の傾きからDpを求める。この時のグラフの例を
図2に示す。
A = projected area of carbon black aggregate nm 2 P = perimeter of carbon black aggregate nm where projected area A, perimeter P and perimeter fractal dimension Dp are as follows: Have a relationship. Taking the logarithm of P~A Dp / 2 sides, the log 10 P = (Dp / 2 ) log 10 A + C. The log 10 P and the log 10 A are plotted on a graph, the data are linearly approximated by the least square method, and Dp is determined from the slope of the straight line. An example of the graph at this time is shown in FIG.

【0011】カーボンブラックの凝集体の周囲長フラク
タル次元は、本発明者等が確認した従来品では1.35
を下回るものであって、本発明のカーボンブラックと比
較すると、塗料のビヒクル及び樹脂等への分散性が充分
でない。この周囲長フラクタル次元が大きくなると分散
性が向上することの理由としては以下のことが考えられ
る。すなわち、粒子径や凝集体径が小さいカーボンブラ
ックは、インキや塗料のビヒクル並びに樹脂等に配合し
た場合、表面間引力が強く分散しにくい状態となる。こ
のとき、フラクタル次元が小さく、凝集体の表面が単純
な形状をしていると、一つの凝集体は、他の凝集体と接
触可能な部分が多いため、表面間引力により凝集体同士
がさらに凝集しやすい状態となる。一方、フラクタル次
元が1.35以上で凝集体の形態が複雑な形をしている
と、互いの凝集体同士が接触しても、凝集体の枝の部分
が凝集を妨げ、結果的に凝集体同士が近接しても空隙部
分が多くなり、互いの凝集体があまり近づくことができ
ない。よって、分散性が向上すると考えられる。
The perimeter fractal dimension of the carbon black aggregate is 1.35 in the conventional product confirmed by the present inventors.
And the dispersibility of the paint in the vehicle, resin and the like is not sufficient as compared with the carbon black of the present invention. The reason why the dispersibility is improved as the perimeter fractal dimension increases is considered as follows. That is, when carbon black having a small particle diameter or an aggregate diameter is blended with a vehicle of ink or paint, a resin, or the like, a state in which the attractive force between the surfaces is strong and the carbon black is hardly dispersed is obtained. At this time, if the fractal dimension is small and the surface of the aggregate has a simple shape, since one aggregate has many portions that can contact other aggregates, the aggregates are further attracted to each other by the attractive force between the surfaces. It is in a state where it easily aggregates. On the other hand, if the fractal dimension is 1.35 or more and the form of the aggregates is complex, even if the aggregates come into contact with each other, the branches of the aggregates hinder the aggregation, and consequently the aggregation Even if the aggregates are close to each other, the number of voids increases, and the aggregates of the aggregates cannot approach each other much. Therefore, it is considered that the dispersibility is improved.

【0012】また、本発明のカーボンブラックは、その
凝集体の異方比が、好ましくは0.620以下のもので
ある。この異方比の意味するところは、以下に説明する
ように、前記の周囲長フラクタル次元とは異なるもので
あるが、本発明で規定するカーボンブラックとして、周
囲長フラクタル次元1.35以上と異方比0.620以
下の要件の両方を具備するものも好ましいカーボンブラ
ックの一態様として存在する。カーボンブラック凝集体
の異方比は、カーボンブラックの一つの凝集体の幅を最
大長で割った値であり、この値が0に近いと凝集体の形
態が直線に近く、1に近いと円に近くなることを示す。
この異方比は、ASTM D−3849「電子顕微鏡画
像解析からのカーボンブラック一次凝集寸法に対する標
準試験方法」に従って、15万倍で200mm×240
mmの大きさの中にカーボンブラック凝集体が分散され
た状態の電子顕微鏡写真を得る。そして、その電子顕微
鏡写真を画像解析装置にかけて、それぞれの凝集体の最
大投影長MDTを求める。そして、最大投影長MDTと
直交する最大投影長を幅PPFとしたとき、異方比WB
Lは(PPF/MDT)の値である。得られた凝集体1
つ1つに対する異方比を個数平均して、最終的な異方比
を求める。図1に最大投影長MDTおよびMDTと直行
する幅PPFのイメージを示す。
The carbon black of the present invention preferably has an anisotropic ratio of aggregates of 0.620 or less. The meaning of the anisotropic ratio is different from the above-described perimeter fractal dimension, as described below, but is different from the perimeter fractal dimension of 1.35 or more as the carbon black defined in the present invention. A carbon black having both a requirement of a square ratio of 0.620 or less also exists as one embodiment of a preferable carbon black. The anisotropic ratio of carbon black aggregate is a value obtained by dividing the width of one aggregate of carbon black by the maximum length. When this value is close to 0, the form of the aggregate is close to a straight line, and when it is close to 1, the form is a circle. To be closer to
According to ASTM D-3849 “Standard Test Method for Primary Aggregation Size of Carbon Black from Electron Microscope Image Analysis”, this anisotropic ratio was 200,000 × 240 at 150,000 times.
An electron micrograph of a state in which the carbon black aggregate is dispersed in a size of mm is obtained. Then, the electron micrograph is applied to an image analyzer to determine the maximum projection length MDT of each aggregate. When the maximum projection length orthogonal to the maximum projection length MDT is set to the width PPF, the anisotropic ratio WB
L is the value of (PPF / MDT). Obtained aggregate 1
The final anisotropic ratio is determined by averaging the anisotropic ratios for each one. FIG. 1 shows an image of the maximum projection length MDT and the width PPF orthogonal to the MDT.

【0013】かかるカーボンブラックの凝集体の異方比
は、本発明者等が確認した従来品では0.620を上回
るものであって、本発明のカーボンブラックと比較する
と、塗料のビヒクル及び樹脂等への分散性が充分でな
い。異方比が小さくなると黒度及び分散性が向上するこ
との理由としては以下のことが考えられる。即ち、粒子
径や凝集体径が小さいカーボンブラックは、塗料のビヒ
クル並びに樹脂等に配合した場合、表面間引力が強く分
散しにくい状態となる。このとき、異方比が大きく、凝
集体の形態が球に近いと、一つの凝集体は、他の凝集体
と接触可能な部分が多いため、表面間引力により凝集体
同士がさらに凝集しやすい状態となる。一方、異方比が
0.620以下で凝集体の形態が直鎖状の形態をしてい
ると、互いの凝集体同士が接触しても、線状の凝集体が
互いの凝集を妨げ、結果的に凝集体同士が近接しても空
隙部分が多くなり、互いの凝集体があまり近づくことが
できない。よって、分散性が向上すると考えられる。ま
た、塗料のビヒクル並びに樹脂中で再凝集することもな
いため、結果的に凝集体の大きさを小さく保つことがで
きるため黒度も向上すると考えられる。
The anisotropic ratio of the aggregate of carbon black is more than 0.620 in the conventional product confirmed by the present inventors. Compared with the carbon black of the present invention, the vehicle and the resin etc. Dispersibility to the surface is not sufficient. The following are conceivable reasons why the blackness and the dispersibility are improved when the anisotropic ratio is reduced. That is, when carbon black having a small particle size or a small aggregate size is blended in a vehicle of a coating material, a resin, or the like, a surface attraction force is strong and it is difficult to disperse. At this time, when the anisotropic ratio is large and the form of the aggregate is close to a sphere, one aggregate has many portions that can be in contact with other aggregates, so that the aggregates are more likely to aggregate due to surface attraction. State. On the other hand, when the anisotropic ratio is 0.620 or less and the form of the aggregate is a linear form, even if the aggregates contact each other, the linear aggregates prevent the aggregates from each other, As a result, even if the aggregates come close to each other, the number of voids increases, and the aggregates cannot approach each other much. Therefore, it is considered that the dispersibility is improved. In addition, since there is no reaggregation in the vehicle or resin of the paint, the size of the aggregates can be kept small as a result, so that the blackness is considered to be improved.

【0014】以上の凝集体形状を有する本発明のカーボ
ンブラックは、平均粒子径が30nm以下、Dmod が1
00nm以下の小粒子径、小凝集体径の範囲であって、
該範囲において前記の凝集体形状のものが、黒度と分散
性との両立効果を発揮する。更に、平均粒子径は、好ま
しくは30nm以下、特に好ましくは15nm以下であ
る。平均粒子径が30nmを越えると、黒色顔料として
用いた場合の黒度が充分でなくなる場合がある。また、
mod は、好ましくは80nm以下、特に好ましくは4
0nm以下である。Dmod が80nmを越えると、やは
り黒色顔料として用いた場合の黒度が充分でない場合が
ある。
The carbon black of the present invention having the above-mentioned aggregate shape has an average particle diameter of 30 nm or less and a D mod of 1
A small particle diameter of less than 00 nm, a small aggregate diameter,
In the above range, the above-mentioned aggregate form exhibits both the blackness and the dispersibility. Further, the average particle size is preferably 30 nm or less, particularly preferably 15 nm or less. If the average particle size exceeds 30 nm, the blackness when used as a black pigment may be insufficient. Also,
D mod is preferably 80 nm or less, particularly preferably 4 nm.
0 nm or less. If D mod exceeds 80 nm, the blackness when used as a black pigment may not be sufficient.

【0015】さらに、本発明のカーボンブラックにおい
て、高い黒度と分散性を発現するためには、凝集体の分
布がシャープなものであることが好ましく、凝集体の最
大頻度ストークス相当径の半値幅D1/2 と最大頻度スト
ークス相当径Dmod の比、D 1/2 /Dmod が好ましくは
0.60以下、特に好ましくは0.55以下である。ま
た、体積75%径D75とDmod の比、D75/Dmod が、
好ましくは1.6以下、特に好ましくは1.3以下であ
る。一方、本発明のカーボンブラックは、その比表面積
のN2SAが好ましくは80m2 /g以上、特に好まし
くは200m2 /g以上である。N2SAが小さすぎる
と、黒色顔料として用いた場合の黒度が充分でないこと
がある。
Furthermore, the carbon black of the present invention
Therefore, in order to express high blackness and dispersibility,
It is preferable that the cloth is sharp and the
Half-width D of large frequency Stokes equivalent diameter1/2And maximum frequency strike
Equivalent diameter DmodRatio, D 1/2/ DmodBut preferably
0.60 or less, particularly preferably 0.55 or less. Ma
75% diameter D75And DmodRatio, D75/ DmodBut,
It is preferably at most 1.6, particularly preferably at most 1.3.
You. On the other hand, the carbon black of the present invention has a specific surface area.
NTwoSA is preferably 80mTwo/ G or more, especially preferred
200mTwo/ G or more. NTwoSA is too small
That the blackness when used as a black pigment is not sufficient
There is.

【0016】以上説明した本発明のカーボンブラック
は、黒度・分散性共に優れた特性を有するものである。
より具体的には、分散指数が1000以下、PVC黒度
が25以上のカーボンブラックとすることができる。こ
れら分散指数及びPVC黒度の測定方法は後述する実施
例において記載するが、この分散指数が小さいものは塗
料化する際に速やかに分散することを示し、PVC黒度
が高いものが黒度が優れていることを示す。
The carbon black of the present invention described above has excellent blackness and dispersibility.
More specifically, carbon black having a dispersion index of 1000 or less and a PVC blackness of 25 or more can be used. The methods of measuring these dispersion index and PVC blackness will be described in Examples described later, and those having a small dispersion index indicate that they are promptly dispersed at the time of coating, and those having a high PVC blackness have a high blackness. Indicates that it is excellent.

【0017】これら本発明のカーボンブラックを効率的
に得るには、以下の方法が例示される。図3に、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の
要部縦断面概略図を示す。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。
In order to efficiently obtain the carbon black of the present invention, the following methods are exemplified. FIG. 3 is a schematic vertical sectional view of a main part of an example of a carbon black production furnace that can be used in the present invention. The furnace has a first reaction zone 1 for forming a high-temperature combustion gas stream in a longitudinal direction, and a second reaction zone having a choke section for mixing a raw material hydrocarbon with the obtained high-temperature combustion gas stream to produce carbon black. 2 and 2
It is downstream from the reaction zone and is divided into a third reaction zone 3 for stopping the reaction. The process itself in each reaction zone can basically adopt the same method as in the prior art.

【0018】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。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。第3反応帯域は高温反応ガスを10
00〜800℃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。なお、図中、8はコントロー
ルバルブである。
In the first reaction zone, fuel hydrocarbons and an oxygen-containing gas are generally introduced from the combustion nozzle 5 to generate a high-temperature gas stream. As the oxygen-containing gas, air, oxygen or a mixture thereof is generally used. As the fuel hydrocarbon, hydrogen, carbon monoxide, natural gas, petroleum gas and petroleum-based liquid fuels such as heavy oil, coal-based fuels such as creosote oil are generally used. Liquid fuel is used. In the second reaction zone, raw material hydrocarbons are spray-injected from the raw material hydrocarbon introduction nozzle 6 provided in parallel or in the horizontal direction with the high-temperature gas flow obtained in the first reaction zone, and the raw material hydrocarbons are thermally decomposed to carbon black. To be converted. The raw material hydrocarbons are generally aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, naphthalene and anthracene; coal-based hydrocarbons such as creosote oil and carboxylic acid oil; and heavy petroleum oils such as ethylene heavy-end oil and FCC oil. And acetylenically unsaturated hydrocarbons, ethylene hydrocarbons, and aliphatic saturated hydrocarbons such as pentane and hexane. The third reaction zone contains 10 hot reaction gases.
A liquid or gaseous cooling medium such as water is sprayed from the reaction stopping fluid introducing nozzle 7 to cool the liquid to a temperature of 00 to 800 ° C. or lower. The cooled carbon black can be subjected to a known general process such as separation and recovery from gas by a collecting bag filter or the like. In the figure, reference numeral 8 denotes a control valve.

【0019】本発明のカーボンブラックを得るには上記
の炉を用いてカーボンブラックを製造するに際し、原料
炭化水素を導入する位置の条件をはじめとする炉内のカ
ーボンブラック生成領域における諸条件を適宜調整する
ことにより好適に行われる。具体的には、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は、従来
のファーネス法で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5〜10vol%程度
とし、原料油を一部部分燃焼させていたが、本発明のカ
ーボンブラックを得るためには、通常3vol%以下、
好ましくは0.05〜1vol%とするべきである。極
めて意外なことであるが、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。なお、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、燃焼で発生
する水は計算には入れない。
In order to obtain the carbon black of the present invention, when producing the carbon black using the above furnace, various conditions in the carbon black producing region in the furnace, including the conditions for the position where the raw material hydrocarbon is introduced, are appropriately adjusted. The adjustment is suitably performed. Specifically, the oxygen concentration in the combustion gas at the site where the raw material hydrocarbon is introduced is set to about 5 to 10 vol% because it was considered that the furnace gas was generated by partial combustion of the raw material hydrocarbon in the conventional furnace method. Was partially burned, but in order to obtain the carbon black of the present invention, usually 3 vol% or less,
Preferably, it should be 0.05 to 1 vol%. It is extremely surprising that by reducing the oxygen concentration at the feed hydrocarbon introduction position as much as possible, such a small particle diameter, a small and uniform aggregate diameter, and a large-diameter aggregate were suppressed. Carbon black can be obtained with good yield. In addition, the measurement of the oxygen concentration in the raw material hydrocarbon introduction site is performed by sampling the gas in the raw material hydrocarbon introduction site and measuring, for example, nitrogen, oxygen, carbon dioxide, carbon monoxide, hydrogen, methane, and acetylene with a gas chromatography measurement device. The water generated by combustion is not included in the calculation.

【0020】原料炭化水素を導入する部位の温度は通常
1800℃以上、好ましくは1900℃以上、特に好ま
しくは2000〜2400℃であり、かかる温度範囲で
は、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得るのには有利である。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カーボンブ
ラック粒子が生成、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、生成する粒子も小さくなる。また、炭化速
度も速くなるので、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いものと考えられる。
The temperature at the site where the raw material hydrocarbon is introduced is usually 1800 ° C. or higher, preferably 1900 ° C. or higher, particularly preferably 2000 to 2400 ° C. In such a temperature range, the small particle diameter, small aggregate diameter and sharp It is advantageous to obtain carbon black having an aggregate distribution. Carbon black agglomerates are formed by thermal decomposition of raw material hydrocarbons, condensation, fusion to droplets, formation of a precursor as a nucleus, and generation of carbon black particles. It is considered to be generated. This reaction proceeds faster at higher temperatures, and the resulting particles are smaller. In addition, it is considered that the carbonization rate is also increased, and the time required for the particles to collide with each other to form an aggregate is shortened, so that the aggregate is also reduced. Therefore, it is considered that the temperature at the site where the raw material hydrocarbon is introduced is desirably high enough to uniformly vaporize and thermally decompose the raw material hydrocarbon and further to obtain a small particle size carbon black.

【0021】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
でも可能である。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。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。チョーク部の長さは
500mm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、凝集体の形態
を所望のものにできることを本発明者らは見いだした。
また、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、好ましくは
170mm以下、特に好ましくは30〜170mm、最
も50〜150mmである。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、通常250m/s以上が好まし
く、300〜500m/sが好適である。
In order to set the temperature of the portion where the raw material hydrocarbon is introduced within the above range, oxygen can be added to air, for example, when a high-temperature combustion gas stream is formed in the first reaction zone. Of course, the method of increasing the combustion gas temperature is not limited to the addition of oxygen, but may be a method of preheating air or the like. The temperature in the furnace can be confirmed by means such as a radiation thermometer. The second reaction zone has a choke. The chalk portion is a portion where the cross-sectional area is sharply reduced. It is particularly desirable that the length of the choke portion is 500 mm or more, preferably 800 to 3000 mm. The present inventors have found that particularly in this range, the diameter of the aggregate of the obtained carbon black can be made particularly small, and the form of the aggregate can be made desired.
In addition, the entrance of the chalk part which is the chalk part start site,
It includes the narrowest part of the flow path, and refers to a part where the angle with respect to the axial direction in which the flow path contracts changes from a value exceeding 5 ° to 5 ° or less. On the other hand, the exit of the choke portion, which is the terminal end of the choke portion, refers to a portion where the angle with respect to the axial direction in which the flow path is reduced has a value exceeding 5 °. The diameter of the chalk is preferably 170 mm or less, particularly preferably 30 to 170 mm, most preferably 50 to 150 mm. The faster the gas flow rate in the chalk, the better. After introduction of the raw material hydrocarbons, they are atomized by the motion and thermal energy of the combustion gas. The speed of the combustion gas at that time is preferably as high as possible, usually 250 m / s or more, and preferably 300 to 500 m / s.

【0022】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
に導入することが好ましい。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。
In order to uniformly disperse the starting hydrocarbons in the furnace, the starting hydrocarbons are preferably introduced into the furnace from two or more nozzles. It is preferable that the supply position of the raw material hydrocarbon be within the choke portion and within 1 ms based on the average cross-sectional flow velocity of the combustion gas from the choke inlet. More preferably, it is within the range of 0.6 ms. By introducing at this site, carbon black having a particularly small particle diameter and a uniform aggregate diameter can be obtained.

【0023】以上説明した本発明のカーボンブラックを
含有する塗料組成物、樹脂組成物、ゴム組成物を調製す
ることにより、これら各種の用途で好適な特性を発揮さ
せることができる。以上説明したように本発明のカーボ
ンブラックは各種のビヒクル中での分散性が極めて優れ
ていると同時に非常に高黒度であるため、これら各種の
組成物も極めて優れた特性を有するものとなるのであ
る。
By preparing the coating composition, resin composition, and rubber composition containing the carbon black of the present invention described above, it is possible to exhibit suitable characteristics for these various uses. As described above, the carbon black of the present invention has extremely excellent dispersibility in various vehicles and at the same time has a very high blackness, so that these various compositions also have extremely excellent properties. It is.

【0024】本発明のカーボンブラックを含有する樹脂
組成物を調製する場合、適用可能な樹脂も特に限定され
ず、例えば、各種の熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹
脂、それらの樹脂の混合物あるいはフィラー等の各種添
加物を加えたものであってもよい。通常、樹脂組成物の
調製に用いられるものを、目的に応じて適宜選択して用
いればよい。これらの樹脂成分に本発明のカーボンブラ
ックを添加し、必要に応じて混練する。この際、ゴム混
練機として通常使用されているもの、例えばバッチ式開
放型としてロールミキサー、バッチ式密閉型としてバン
バリータイプミキサー、連続スクリュー式として単軸混
練押出機、二軸混練押出機、連続ローター式として単軸
混練機、二軸混練機等を使用することもできる。カーボ
ンブラックの含有量もまた公知の技術を採用して決定す
ればよく、一般には1〜60重量%が好適である。
When preparing the resin composition containing carbon black of the present invention, the applicable resin is not particularly limited, and examples thereof include various thermoplastic resins or thermosetting resins, mixtures of these resins, and fillers. May be added. Usually, what is used for preparing the resin composition may be appropriately selected and used according to the purpose. The carbon black of the present invention is added to these resin components, and kneaded if necessary. At this time, those usually used as a rubber kneading machine, for example, a roll mixer as a batch type open type, a Banbury type mixer as a batch type closed type, a single screw kneading extruder as a continuous screw type, a twin screw kneading extruder, a continuous rotor As a formula, a single-screw kneader, a twin-screw kneader, or the like can also be used. The content of carbon black may also be determined by using a known technique, and is generally preferably 1 to 60% by weight.

【0025】本発明のカーボンブラックを含有する塗料
組成物を調製する場合、使用するワニスとしては塗料に
用いることのできるものであれば特に限定されず、例え
ば各種の油性塗料、酒精塗料、合成樹脂塗料、水性塗料
に用いられるものを用いればよく、目的とする塗料も特
に限定されず、油ペイント、油エナメル、フェノール樹
脂又はマレイン酸樹脂、アルキド樹脂塗料、アミノアル
キド樹脂塗料、尿素樹脂塗料、酒精塗料、ラッカー、ビ
ニル樹脂塗料、アクリル樹脂塗料、ポリエステル樹脂塗
料、エポキシ樹脂塗料、ポリウレタン樹脂塗料、シリコ
ーン樹脂塗料、エマルジョン樹脂塗料、水溶性樹脂塗料
が挙げられる。カーボンブラックの含有量もまた公知の
技術を採用して決定されすればよく、一般には0.1〜
10重量%が好適である。
In preparing the coating composition containing carbon black of the present invention, the varnish to be used is not particularly limited as long as it can be used for the coating. For example, various oil-based coatings, alcoholic coatings, synthetic resins Paints and water-based paints may be used, and the intended paint is not particularly limited. Oil paints, oil enamels, phenolic resins or maleic resins, alkyd resin paints, aminoalkyd resin paints, urea resin paints, alcohol spirits Paints, lacquers, vinyl resin paints, acrylic resin paints, polyester resin paints, epoxy resin paints, polyurethane resin paints, silicone resin paints, emulsion resin paints, and water-soluble resin paints. The content of carbon black may also be determined by employing a known technique.
10% by weight is preferred.

【0026】また、本発明のカーボンブラックを含有す
るゴム組成物の調製には、本発明のカーボンブラックを
天然ゴム及び合成ゴムの一種以上と配合すればよい。こ
の際の配合量は一般に、ゴム100重量部に対してカー
ボンブラック30〜150重量部が適当である。これに
より、損失係数や発熱量の少ないゴムとすることが可能
である。この際使用されるゴム成分も特に限定されず、
例えば、合成ゴムとしてスチレンブタジエンゴム、ブタ
ジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、ニト
リルブタジエンゴム、イソブチレンイソプレンゴム、エ
チレンプロピレンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、
クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、
多硫化ゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、エピクロル
ヒドリンゴム、プロピレンオキシドゴム、エチレン・酢
酸ビニル共重合体、液状ゴム、ポリアルキレンスルフィ
ド、ニトロソゴム等が挙げられ、もちろん天然ゴム、あ
るいはこれら各種の混合物も用いることができる。さら
に必要に応じて各種の添加剤を配合することもできる。
上記ゴム成分に本発明のカーボンブラックを添加し混
練してゴム組成物とする。混練機としては通常ゴムの混
練機として使用されているものでよく、ロールミキサ
ー、バンバリータイプミキサー、連続スクリュー式ある
いは連続ローター式の単軸混練押出機、二軸混練押出機
が挙げられる。
In preparing the rubber composition containing the carbon black of the present invention, the carbon black of the present invention may be blended with at least one of natural rubber and synthetic rubber. In general, the amount of carbon black is preferably 30 to 150 parts by weight based on 100 parts by weight of rubber. Thereby, it is possible to obtain a rubber having a small loss coefficient and a small calorific value. The rubber component used at this time is not particularly limited, either.
For example, as a synthetic rubber, styrene butadiene rubber, butadiene rubber, isoprene rubber, chloroprene rubber, nitrile butadiene rubber, isobutylene isoprene rubber, ethylene propylene rubber, silicone rubber, fluorine rubber,
Chlorosulfonated polyethylene, chlorinated polyethylene,
Polysulfide rubber, urethane rubber, acrylic rubber, epichlorohydrin rubber, propylene oxide rubber, ethylene / vinyl acetate copolymer, liquid rubber, polyalkylene sulfide, nitroso rubber, etc., and of course, natural rubber or various mixtures thereof. Can be. Further, various additives can be blended as required.
The carbon black of the present invention is added to the above rubber component and kneaded to obtain a rubber composition. The kneading machine may be one usually used as a rubber kneading machine, and examples thereof include a roll mixer, a Banbury type mixer, a continuous screw or continuous rotor type single-screw kneading extruder, and a twin-screw kneading extruder.

【0027】[0027]

【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1〜2 図2に示す、空気導入ダクトと燃焼バーナーを備える第
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1000m
m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
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。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. Examples 1 and 2 A first reaction zone provided with an air introduction duct and a combustion burner as shown in FIG. 2, an inner diameter of 60 mm, a length of 1000 m connected to the first reaction zone and having a plurality of raw material nozzles penetrating therethrough from the periphery.
A carbon black production furnace having a structure in which a second reaction zone having a choke portion of m and a third reaction zone having an inner diameter of 100 mm and a length of 6000 mm equipped with a quench device were sequentially connected was installed.

【0028】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、原料炭化水素導
入位置における燃焼ガス温度を1900〜2100℃の
範囲内とし、燃焼ガス酸素濃度を3vol%以下とし、
原料供給量を調整することにより表−1に示す物性を有
する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。燃焼ガスの高温化
は、第1反応帯域における空気導入ダクトから導入され
る空気に酸素を添加する事で実現した。また、原料炭化
水素導入位置における、ガス流速は400〜500m/
sとした。表−1におけるカーボンブラックの物性の決
定には以下の試験方法を用いた。
The position of the raw material nozzle is 100 mm from the entrance of the choke section. Using the above furnace, the combustion gas temperature at the feed hydrocarbon introduction position is in the range of 1900 to 2100 ° C., the combustion gas oxygen concentration is 3 vol% or less,
By adjusting the raw material supply amount, carbon black having the physical properties shown in Table 1 was produced. Creosote oil was used as fuel and raw hydrocarbon. The high temperature of the combustion gas was realized by adding oxygen to the air introduced from the air introduction duct in the first reaction zone. The gas flow rate at the feed hydrocarbon introduction position is 400 to 500 m /
s. The following test methods were used to determine the physical properties of carbon black in Table 1.

【0029】(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。
(Average particle size) By electron microscopy. Electron microscopy is a method described below. Carbon black is injected into chloroform and 200 KHz ultrasonic wave is applied for 20 minutes.
After irradiating for minutes, the dispersion sample is fixed to a support membrane. This is photographed with a transmission electron microscope, and the particle diameter is calculated from the diameter on the photograph and the magnification of the photograph. This operation is performed about 1500 times, and the values are obtained by arithmetic averaging.

【0030】(N2 SA比表面積)ASTM D303
7−88に従って決定した。 (cDBP)ASTM D−2414に従って決定し
た。 (Dmod 、D1/2 )最大頻度ストークス相当径
(Dmod )及びストークス相当径半値幅(D1/2 )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3)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Dmod 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D1/2値である。
(N 2 SA specific surface area) ASTM D303
Determined according to 7-88. (CDBP) Determined according to ASTM D-2414. (D mod , D 1/2 ) The maximum frequency Stokes equivalent diameter (D mod ) and the Stokes equivalent diameter half width (D 1/2 ) were determined as follows. Using a 20% ethanol solution as a spin solution, the Stokes equivalent diameter was measured by a centrifugal sedimentation type flow rate distribution measuring device (DCF3 type manufactured by JL Automation), and the relative frequency of the Stokes equivalent diameter versus the given sample was given. (FIG. 3). A line (B) is drawn from the peak (A) of the histogram to the X axis in parallel with the Y axis and ends at a point (C) on the X axis of the histogram. The Stokes diameter at point (C) is the maximum frequency Stokes equivalent diameter D mod . Further, the midpoint (F) of the obtained line (B) is determined, and a line (G) is drawn through the midpoint (F) and parallel to the X axis. The line (G) shows the distribution curve of the histogram and 2
Intersect at points D and E. The absolute value of the difference between the two Stokes diameters at the two points D and E of the carbon black particles is the Stokes equivalent diameter half width D1 / 2 value.

【0031】(D75)体積75%径(D75)は次のよう
にして決定した。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3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4)。
よって図4中の点(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点(C)
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。
(D 75 ) The volume 75% diameter (D 75 ) was determined as follows. In the above method for determining the maximum frequency Stokes diameter, a histogram of the Stokes equivalent diameter versus the relative frequency of occurrence of the sample The volume is obtained from each Stokes diameter and frequency from FIG. 3, and the Stokes diameter versus the volume of the sample obtained up to that diameter. A graph representing the sum is created (FIG. 4).
Therefore, point (A) in FIG. 4 represents the sum of the volumes of all the samples. Here, a point (B) having a value of 75% of the total volume is determined, and a point (C) at which the curve intersects the curve on the X axis from the point (B)
Draw a line until. Draw a line from point (C) to the Y axis at equilibrium, and
The value of the point (D) crossing the axis is the volume 75% diameter (D 75 ).

【0032】(PVC黒度)PVC黒度は、本発明のカ
ーボンブラック1重量部をPVC樹脂100重量部に添
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。
(PVC Blackness) The PVC blackness was determined by adding 1 part by weight of the carbon black of the present invention to 100 parts by weight of a PVC resin, dispersing and sheeting with two rolls, and carbon black “# 40” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation. , "# 45", the blackness of each sample was set at 1 point and 10 points, respectively, and a reference value was determined.

【0033】(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1010 0.87g 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。 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。
(Dispersion index) The dispersion index was evaluated by the following method. The state of dispersion in the LDPE resin was observed, and the number of undispersed aggregates was counted. The larger the number, that is, the larger the dispersion index, the worse the dispersibility was evaluated. 250c
c Using a Banbury mixer, 40% by weight of the sample carbon black is blended with the LDPE resin and kneaded at 115 ° C. for 4 minutes. Mixing conditions LDPE resin 101.89 g Calcium stearate 1.39 g Irganox 1010 0.87 g Sample carbon black 69.43 g Next, the mixture is diluted with a two-roll mill at 120 ° C. so that the carbon black concentration becomes 1% by weight. Diluting compound preparation conditions LDPE resin 58.3 g Calcium stearate 0.2 g Carbon black 40% blended resin 1.5 g Slit width 0.3 mm, cut into sheets, cut into chips, 65 ± 3 μm on 240 ° C hot plate
Into a film. The diameter distribution of undispersed aggregates having a diameter of 0.2 mm or more in a 3.6 mm × 4.7 mm field of view is measured with an optical microscope having a magnification of 20 ×, and the total area is calculated. This area is calculated by dividing the total area by the reference area based on the area of the undispersed aggregate having a diameter of 0.35 mm as the number of reference particles. This is observed in 16 or more visual fields, and the average value is used as the dispersion index.

【0034】比較例1〜4 実施例1で用いたカーボンブラック製造炉を用い、原料
炭化水素導入位置における燃焼ガス温度、反応停止位
置、カリウム添加量、チョーク内ガス流速の調整により
表−1に示す比較例1、2の物性を有するカーボンブラ
ックを得た。また、比較例3、4は、市販のカーボンブ
ラックの物性を示した。
Comparative Examples 1 to 4 Using the carbon black production furnace used in Example 1, the combustion gas temperature at the feed hydrocarbon introduction position, the reaction stop position, the amount of potassium added, and the gas flow rate in the chalk were adjusted as shown in Table 1. Carbon blacks having the physical properties of Comparative Examples 1 and 2 shown were obtained. Further, Comparative Examples 3 and 4 showed physical properties of commercially available carbon black.

【0035】[0035]

【表1】 [Table 1]

【0036】各実施例と各比較例とを比べると、実施例
は黒度が25点以上の範囲で分散指数が1000以下と
なっており、比較例と比べて同等の黒度において分散性
が優れている。
Comparing each of the examples with each of the comparative examples, the examples have a dispersion index of 1000 or less in the range where the blackness is 25 or more, and the dispersibility is equal at the same blackness as the comparative example. Are better.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明のカーボンブラックは、樹脂着色
剤、塗料等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
性を満足することができる。しかも、樹脂組成物とした
際の劣化防止、ゴム組成物とした際の耐磨耗性、さらに
は塗料組成物とした際の凝集防止効果にも優れ、安全性
も高いものである。従って、樹脂着色剤、塗料、ゴム組
成物の調製において非常に有用なものである。
When the carbon black of the present invention is used as a black pigment in a resin colorant, a paint or the like, it can satisfy the blackness and dispersibility which have been conventionally difficult and difficult. In addition, the resin composition is excellent in the prevention of deterioration when used as a resin composition, the abrasion resistance when used as a rubber composition, and the effect of preventing aggregation when used as a coating composition, and has high safety. Therefore, it is very useful in preparing resin colorants, paints, and rubber compositions.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 凝集体の最大投影長及び幅を示す図FIG. 1 is a diagram showing the maximum projection length and width of an aggregate.

【図2】 周囲長フラクタル次元の求め方を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a method of obtaining a perimeter fractal dimension.

【図3】 本発明のカーボンブラックの製造に用いるこ
とのできる製造炉の一例を示す要部縦断面概略図
FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view of an essential part showing an example of a production furnace that can be used for producing the carbon black of the present invention.

【図4】 最大頻度ストークス相当径(Dmod )及びス
トークス相当径半値幅(D1/2 )の求め方を示す図
FIG. 4 is a diagram showing a method of obtaining the maximum frequency Stokes equivalent diameter (D mod ) and the Stokes equivalent diameter half width (D 1/2 ).

【図5】 体積75%径(D75)の求め方を示す図FIG. 5 is a diagram showing a method for obtaining a volume 75% diameter (D 75 ).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C09D 201/00 C09D 201/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C09D 201/00 C09D 201/00

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 平均粒子径が30nm以下、Dmod が1
00nm以下であって、凝集体の周囲長フラクタル次元
が1.35以上及び/又は凝集体の異方比が0.620
以下であるカーボンブラック。
An average particle diameter of 30 nm or less and a D mod of 1
00 nm or less, the perimeter fractal dimension of the aggregate is 1.35 or more, and / or the anisotropic ratio of the aggregate is 0.620.
A carbon black that is:
【請求項2】 D1/2 /Dmod の比が0.6以下である
請求項1のカーボンブラック。
2. The carbon black according to claim 1, wherein the ratio of D 1/2 / D mod is 0.6 or less.
【請求項3】 D75/Dmod が1.6以下である請求項
1又は2のカーボンブラック。
3. The carbon black according to claim 1, wherein D 75 / D mod is 1.6 or less.
【請求項4】 N2SAが80m2 /g以上である請求
項1〜3のいずれかのカーボンブラック。
4. The carbon black according to claim 1, wherein N 2 SA is 80 m 2 / g or more.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれかのカーボンブラ
ックを含有することを特徴とする塗料組成物。
5. A coating composition comprising the carbon black according to claim 1.
【請求項6】 請求項1〜4のいずれかのカーボンブラ
ックを含有することを特徴とする樹脂組成物。
6. A resin composition comprising the carbon black according to claim 1.
【請求項7】 請求項1〜4のいずれかのカーボンブラ
ックを含有することを特徴とするゴム組成物。
7. A rubber composition containing the carbon black according to any one of claims 1 to 4.
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