JP2001240767A - Carbon black - Google Patents

Carbon black

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JP2001240767A
JP2001240767A JP23521599A JP23521599A JP2001240767A JP 2001240767 A JP2001240767 A JP 2001240767A JP 23521599 A JP23521599 A JP 23521599A JP 23521599 A JP23521599 A JP 23521599A JP 2001240767 A JP2001240767 A JP 2001240767A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a carbon black suitable for using in coloring paint, ink, and resin excellent in extreme blackness, and dispersability. SOLUTION: This carbon black has an average particle diameter of not greater than 25 nm, a ratio of standard deviation of particle diameter/the average diameter of not greater than 0.35, a Dmod of not greater than 80 nm, a ratio of D1/2/Dmod of not greater than 0.6, and a ratio of N2 SA (m2/g)/SEM (m2/g) of not greater than 2.8. wherein N2 SA represents nitrogen adsorption specific surface area, and SEM represents EM specific surface area.

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】本発明は塗料用、インキ用、
樹脂着色用等、様々な着色用途に用いられるカーボンブ
ラックに関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to paints, inks,
The present invention relates to carbon black used for various coloring purposes such as coloring a resin.

【0002】[0002]

【従来の技術】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。
2. Description of the Related Art Carbon black is widely used as a pigment, a filler, a reinforcing pigment, and a weather resistance improver.
The process involves introducing an oxygen-containing gas and a fuel in a furnace axis or tangential direction into a first reaction zone of a generally cylindrical carbon black production furnace, and continuously producing a high-temperature combustion gas stream obtained by the combustion. While moving to the second reaction zone installed in the furnace axis direction, the raw material hydrocarbon is introduced into the gas stream to generate carbon black, and the reaction gas is rapidly cooled in the third reaction zone to stop the reaction. Furnace type manufacturing methods are widely known.

【0003】樹脂着色、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、着色力および流動特性、粘度特性面で優れたもの
が求められる。塗料用途の中でも特に自動車用トップコ
ート用途では極めて高い黒度と光沢とが要求される。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及びストラクチャ
ーへの依存性が大きく、粒子径が小さくなるほど高黒度
となることが知られている。例えば黒度と粒子径との関
係は特開昭50−68992号公報に開示されている。
しかしながら、インキや塗料のビヒクル並びに樹脂中に
配合した場合、小粒子径化は分散性や流動性、粘度特性
面での劣化を引き起こす。また低ストラクチャー化は流
動性、粘度特性面では良好となるものの著しく分散性の
劣化を引き起こす。
[0003] Carbon black used as a colorant in resin coloring, printing inks and paints has blackness, dispersibility,
Excellent in gloss, coloring power, flow characteristics and viscosity characteristics are required. Among coating applications, particularly for automotive topcoat applications, extremely high blackness and gloss are required. Blackness when carbon black is used as a black pigment
It is known that the coloring power greatly depends on the particle size and structure of carbon black, and the smaller the particle size, the higher the blackness. For example, the relationship between blackness and particle size is disclosed in JP-A-50-68992.
However, when incorporated into a vehicle or resin of an ink or paint, the reduction in particle size causes deterioration in dispersibility, fluidity, and viscosity characteristics. In addition, the reduction in the structure is favorable in terms of fluidity and viscosity characteristics, but causes remarkable deterioration in dispersibility.

【0004】分散性や流動性を改善する目的でカーボン
ブラックを酸化剤を用いて酸化し粒子表面に官能基を付
与する方法が知られている。例えば塗料やインキの一部
のワニス系ではカーボンブラックの分散性、分散安定
性、粘度特性を改善する為にカーボンブラックの粒子表
面に酸性官能基を付与したものを用いられている。特公
昭45−37436号公報にはカーボンブラックをオゾ
ンで酸化する方法が開示され、特公昭46−18368
公報にはカーボンブラックをオゾンで酸化することでイ
ンキ系での黒度を向上させる例が開示されている。ま
た、特公昭45−29754号公報にはカーボンブラッ
クを二酸化窒素ガスで酸化する方法が開示されている。
その他、硝酸や高温の空気で酸化処理を行うことも知ら
れている。しかしながらこれらの酸化後処理を実施して
も、低ストラクチャー化及び小粒子径化による分散性、
流動性の劣化を全て補うことはできない。
[0004] There is known a method of oxidizing carbon black with an oxidizing agent to impart a functional group to the particle surface for the purpose of improving dispersibility and fluidity. For example, in some varnish systems of paints and inks, carbon black particles having an acidic functional group on the particle surface are used to improve the dispersibility, dispersion stability and viscosity characteristics of carbon black. JP-B-45-37436 discloses a method of oxidizing carbon black with ozone, and JP-B-46-18368.
The publication discloses an example in which carbon black is oxidized with ozone to improve blackness in an ink system. Japanese Patent Publication No. 45-29754 discloses a method of oxidizing carbon black with nitrogen dioxide gas.
In addition, it is also known to perform oxidation treatment with nitric acid or high-temperature air. However, even if these post-oxidation treatments are performed, dispersibility due to low structure and small particle size,
It is not possible to compensate for all of the deterioration in liquidity.

【0005】特に、平均粒子径が15nm以下の超微粒
子カーボンブラックは、極めて高黒度であり、中高級塗
料用や中高級樹脂着色剤用の分野などに用いられる。こ
のクラスのカーボンブラックは、チャンネル法で製造し
たものをHCC(High ColorChannel)あるいはMCC(M
idiam Color Channel)、ファーネス法で製造したもの
をHCF(High Color Furnace)あるいはMCF(Midiam
Color Furnace)と呼んでいる。
In particular, ultrafine carbon black having an average particle diameter of 15 nm or less has extremely high blackness, and is used in the field of middle-high-grade paints and middle-high-grade resin colorants. Carbon black of this class is manufactured by HCC (High Color Channel) or MCC (M
manufactured by the furnace method, HCF (High Color Furnace) or MCF (Midiam Color Channel).
Color Furnace).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】これらの小粒子径のカ
ーボンブラックは非常に高黒度であり、最高級塗料用や
最高級樹脂着色用などに用いられているが、チャンネル
法、ファーネス法何れの方法によって製造されたカーボ
ンブラックも、分散性を良好にする為にストラクチャー
を大きくすると黒度低下と流動性低下が生じる事、高黒
度化のため粒子径を小さくすると分散性低下と流動性低
下が生じる事が本発明者らの検討により判明した。ま
た、流動性改善の為に酸化処理を実施しても、特に高剪
断速度条件での粘性については酸化による効果が殆ど得
られず、逆に酸化により高速流動時の粘度が高くなる現
象も見られることも判明した。
The carbon black having such a small particle size has a very high degree of blackness, and is used for the highest grade paint and the highest grade resin coloring. The carbon black produced by the method described in the above also results in a decrease in blackness and fluidity when the structure is enlarged to improve the dispersibility, and a decrease in the dispersibility and fluidity when the particle size is reduced for higher blackness. It has been found by the present inventors that the reduction occurs. In addition, even if an oxidation treatment is performed to improve the fluidity, the effect of the oxidation is hardly obtained, especially at high shear rate conditions. It was also found to be.

【0007】また、チャンネル法で製造された超微粒子
の高黒度のカーボンブラックは、高い温度の有酸素雰囲
気で作るため、その製造時に表面が多孔化し、このため
樹脂やビヒクルの吸着量が増加しこのため高粘度化する
欠点がある。これに対し流動性を改善する目的で、特公
昭54−7632号公報では、原料炭化水素を気化させ
て炉内に供給することにより、EM平均粒子径(平均粒
子径に相当)9nm、EM粒子径標準偏差5.7nm、
BET比表面積/SEM(EM比表面積)の比が1.2
5のカーボンブラック、EM平均粒子径14nm、EM
粒子径標準偏差5.5nm、BET比表面積/SEMの
比が1.25の多孔化を抑制したカーボンブラックをフ
ァーネス法で得、これは流動性が良好であったと記載さ
れている。
[0007] Further, since ultrafine carbon black of ultrafine particles produced by the channel method is produced in a high-temperature aerobic atmosphere, the surface becomes porous at the time of production, thereby increasing the amount of resin and vehicle adsorbed. Therefore, there is a drawback that the viscosity is increased. On the other hand, for the purpose of improving fluidity, Japanese Patent Publication No. 54-7632 discloses a method in which raw material hydrocarbons are vaporized and supplied into a furnace to obtain an EM average particle diameter (corresponding to an average particle diameter) of 9 nm and EM particles. Diameter standard deviation 5.7 nm,
The ratio of BET specific surface area / SEM (EM specific surface area) is 1.2
5 carbon black, EM average particle diameter 14 nm, EM
It is described that a carbon black having a particle diameter standard deviation of 5.5 nm and a BET specific surface area / SEM ratio of 1.25, in which porosity is suppressed, was obtained by a furnace method, and it had good fluidity.

【0008】しかしながら、上記特公昭54−7632
号公報に記載された方法は、大きな体積を持つ気化した
炭化水素ガスと炉内の燃焼ガスとの混合工程を必要と
し、この混合状態が不均一となるため、得られたカーボ
ンブラックの粒子径分布は、EM粒子径の標準偏差/E
M平均粒子径比が0.37〜0.63とチャンネルブラ
ック(同比0.25〜0.35)等に比べ著しく広く、
特に高黒度が期待される小粒子になる程粒子径分布が広
くなる傾向にあり、結果的には低い黒度になる粒子径の
大きな粒子が混在した状態となり、十分な漆黒性は得ら
れないことがわかった。
However, the above-mentioned Japanese Patent Publication No.
The method described in the above publication requires a step of mixing a vaporized hydrocarbon gas having a large volume with a combustion gas in a furnace, and the mixing state becomes non-uniform. The distribution is the standard deviation of EM particle diameter / E
M average particle diameter ratio is 0.37 to 0.63, which is significantly wider than channel black (equivalent ratio of 0.25 to 0.35), etc.
In particular, the smaller the particles expected to have high blackness, the larger the particle size distribution tends to be.As a result, large particles having a low blackness and large particles are mixed, and sufficient jet-blackness is obtained. I knew it wasn't.

【0009】小粒子径化及び低ストラクチャーを行わず
黒度を改善するために、特開平9−235485号公報
においては、凝集体分布をシャープにすることで分散性
や流動性を損なわずに黒度を高める方法が開示されてい
る。しかしながら、特に高い漆黒性が要求される着色分
野では、このような凝集体分布のシャープなカーボンブ
ラックを用いても全てのバランスを満足できるカーボン
ブラックは得られておらず、黒度または、流動性、分散
性等の何れかの特性を犠牲にしている。
In order to improve the blackness without reducing the particle size and reducing the structure, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-235485 discloses a method of sharpening the distribution of agglomerates to reduce blackness without impairing dispersibility and fluidity. A method for increasing the degree is disclosed. However, in the coloring field where particularly high jet-blackness is required, carbon black satisfying all the balances has not been obtained even by using such a carbon black having a sharp aggregate distribution, and the blackness or the fluidity Sacrifice any of the characteristics, such as dispersibility.

【0010】[0010]

【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、分散性、および流動性をいかに満足
させるかが重要な課題となっている。さらに、一旦分散
したカーボンブラックが再凝集することがあってはなら
ない。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、良流動性特に高剪断
速度条件での流動性を保ち、更に凝集を防止することが
できるカーボンブラックを得ることを目的とするもので
ある。
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, dispersibility, and fluidity, which are generally reciprocal relationships. I have. Furthermore, once dispersed carbon black must not re-agglomerate. The present invention provides a carbon black which can maintain high blackness, good dispersibility, good flowability, especially at high shear rate conditions, and further prevent aggregation when various carbon black-containing compositions are prepared. The purpose is to obtain.

【0011】[0011]

【課題を解決する為の手段】本発明者らは上記の課題に
鑑みて鋭意検討を続けた。その結果、平均粒子径、粒子
径の標準偏差と平均粒子径の比、凝集体径及びその分
布、N2SA/SEMの比(以下「ラフネスファクタ
ー」と称す)を所定の範囲とすることにより、上記の課
題を解決できる高い光学適性を発揮するカーボンブラッ
クとすることができることを見出して本発明に到達し
た。すなわち本発明は、平均粒子径25nm以下、粒子
径の標準偏差/平均粒子径の比が0.35以下、Dmod
が80nm以下、D1/2/Dmodの比が0.6以下、N2
SA(m2/g)/SEM(m2/g)の比が2.8以下であるカー
ボンブラック(但し、N2SAは窒素吸着比表面積、S
EMはEM比表面積を表す。)等に存する。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies in view of the above problems. As a result, the average particle diameter, the ratio of the standard deviation of the particle diameter to the average particle diameter, the aggregate diameter and its distribution, and the ratio of N 2 SA / SEM (hereinafter referred to as “roughness factor”) are set within a predetermined range. The present inventors have found that a carbon black exhibiting high optical aptitude that can solve the above problems can be obtained. That is, according to the present invention, the average particle diameter is 25 nm or less, the ratio of the standard deviation of the particle diameter / the average particle diameter is 0.35 or less, and the D mod
Is 80 nm or less, the ratio of D 1/2 / D mod is 0.6 or less, N 2
Carbon black having a ratio of SA (m 2 / g) / SEM (m 2 / g) of 2.8 or less (however, N 2 SA is a nitrogen adsorption specific surface area, S
EM represents EM specific surface area. ) Etc.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明のカーボンブラックにおい
ては、まず平均粒子径として25nm以下のものであ
る。より好ましくは15nm以下、特に好ましくは8〜
15nmである。粒子径が25nmを越えるとカーボン
ブラックの黒度は著しく低くなり、色としての”黒さ”
の程度の良否が要求される分野には殆ど適用できない。
さらに黒さを重要視される高黒度分野の塗料等において
は平均粒子径が15nm以下が好ましく、さらに本発明
の目指す高い黒度を達成するためには8〜15nmとす
るのが特に好ましい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The carbon black of the present invention has an average particle diameter of 25 nm or less. More preferably 15 nm or less, particularly preferably 8 to
15 nm. If the particle size exceeds 25 nm, the blackness of the carbon black becomes extremely low, and the "blackness" as a color
It is hardly applicable to the field where the quality of the degree is required.
Further, the average particle diameter is preferably 15 nm or less in paints and the like in the field of high blackness where blackness is regarded as important, and particularly preferably 8 to 15 nm in order to achieve the high blackness targeted by the present invention.

【0013】次に、本発明においては粒子径の標準偏差
/平均粒子径の比が0.35以下とする。小粒子径カー
ボンブラックでもその粒子径分布を見た場合に平均粒子
径に比して著しく大きい粒子径のカーボンブラックを多
量に含むとこれらの大粒子径カーボンブラックの存在に
より黒度が著しく引き下げられる。これを回避する為に
は黒度低下要因となる大粒子径の粒子の量を極めて低く
抑えた粒子径分布とする必要があり、具体的には粒子径
分布の標準偏差Dσと平均粒子径Dとの比、Dσ/Dの
比を少なくとも0.35以下、より好ましくは0.30
以下となるようなシャープな粒子径分布が高い黒度を得
るために必要である。なおここで平均粒子径Dは電子顕
微鏡法により求められる粒子径の平均径を指し、粒子径
分布の標準偏差Dδは電子顕微鏡で求められる粒子径の
分布における標準偏差を指す。
Next, in the present invention, the ratio of standard deviation of particle diameter / average particle diameter is set to 0.35 or less. Even in the case of small particle size carbon blacks, when the particle size distribution is observed, when a large amount of carbon black having a particle size significantly larger than the average particle size is contained, the blackness is remarkably reduced due to the presence of these large particle size carbon blacks. . In order to avoid this, it is necessary to obtain a particle size distribution in which the amount of large-particle size particles which cause a decrease in blackness is extremely low. Specifically, the standard deviation Dσ of the particle size distribution and the average particle size D At least 0.35 or less, more preferably 0.30 or less.
The following sharp particle size distribution is necessary to obtain high blackness. Here, the average particle diameter D indicates the average diameter of the particle diameter determined by electron microscopy, and the standard deviation Dδ of the particle diameter distribution indicates the standard deviation in the particle diameter distribution determined by the electron microscope.

【0014】本発明において求める高い黒度を有するた
めにはカーボンブラックの凝集体径はDmodが80nm
以下、より好ましくは50nm以下とする。このことは
凝集体径が黒度に密接に関係しておりDmodが80nm
を超える凝集体径のカーボンブラックでは本発明の求め
るような高い黒度が得られないためである。また凝集体
径の分布も黒度と分散性に密接に影響しており本発明の
求める黒度と分散性のバランスを達成する為、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、D1/2/Dmodを0.6以下、好まし
くは0.55以下に調整する必要がある。さらに、本発
明の範囲内においては体積75%径D75とDmodの比、
75/Dm odは好ましくは1.6以下、特に好ましくは
1.3以下である。このものは、分散に悪影響を及ぼす
体積75%径を越える大凝集体径の含有率が極めて低く
抑えられたものである。
[0014] aggregate size of the carbon black to have a high blackness obtaining in the present invention is D mod is 80nm
Or less, more preferably 50 nm or less. This indicates that the aggregate diameter is closely related to the blackness and the D mod is 80 nm.
This is because a carbon black having an agglomerate diameter larger than the above cannot obtain a high blackness required by the present invention. In addition, the distribution of the aggregate diameter has a close influence on the blackness and the dispersibility, and in order to achieve the balance between the blackness and the dispersibility required by the present invention, the half-width D1 / 2 of the maximum frequency Stokes equivalent diameter and the maximum frequency It is necessary to adjust the ratio of the Stokes equivalent diameter D mod , D 1/2 / D mod, to 0.6 or less, preferably 0.55 or less. Further, within the scope of the present invention, the ratio of the volume 75% diameter D 75 to D mod ,
D 75 / D m od is preferably 1.6 or less, particularly preferably 1.3 or less. This has an extremely low content of a large aggregate diameter exceeding 75% by volume, which adversely affects the dispersion.

【0015】本発明のカーボンブラックは、さらにN2
SA(m2/g)/SEM(m2/g)の比が2.8以下のもので、
より好ましくは2.5以下のものである。カーボンブラ
ック生成時の温度はチャンネル法、ファーネス法共に粒
子径が小さいもの程高温を要する傾向にあるが、熱混合
性の悪いチャンネル法の方が、より周囲のガス温度は高
くなることから、同じ粒子径のカーボンブラックであっ
てもチャンネル法で製造したカーボンブラックのほうが
より賦活された、比表面積の高いカーボンブラックとな
る。平均粒子径が25nm以下のカーボンブラックは、
生成時の温度が少なくとも1200℃以上であり、この
温度下ではカーボンブラックは急速に賦活反応が促進さ
れ、カーボンブラック表面のラフネスの発達が無視でき
なくなる。特に粒子径が15nm以下のカーボンブラッ
クを生成させる際には周囲ガス温度は1500℃以上に
達し、カーボンブラックが形成された後5〜20ms程
度の滞留時間の間で急激に賦活反応が発生し、比表面積
の著しい増加が観られる。カーボンブラック表面の賦活
反応が進行し、表面が多孔化すると、もともと存在する
平滑な表面に比べ細孔部分は多量に樹脂やワニス成分、
溶剤等を吸着し、このためカーボンブラックの凝集体の
間に存在する自由な樹脂やワニス、溶剤等が減少し、分
散系の粘度を著しく高める。この様な多孔化はラフネス
ファクターと呼ばれるカーボンブラックのN2SA/S
EMの比と強い相関がある。
The carbon black of the present invention further comprises N 2
The ratio of SA (m 2 / g) / SEM (m 2 / g) is 2.8 or less,
More preferably, it is 2.5 or less. The temperature at the time of carbon black production tends to require higher temperature for both the channel method and the furnace method as the particle diameter is smaller, but the channel method with poor heat mixing has the same higher ambient gas temperature because the ambient gas temperature is higher. Even if the carbon black has a particle diameter, the carbon black produced by the channel method becomes a more activated carbon black having a higher specific surface area. Carbon black having an average particle size of 25 nm or less is
The temperature at the time of formation is at least 1200 ° C. At this temperature, the activation reaction of carbon black is rapidly promoted, and the development of the roughness of the carbon black surface cannot be ignored. In particular, when producing carbon black having a particle diameter of 15 nm or less, the ambient gas temperature reaches 1500 ° C. or more, and an activation reaction occurs rapidly during a residence time of about 5 to 20 ms after the carbon black is formed, A significant increase in the specific surface area is observed. When the activation reaction of the carbon black surface progresses and the surface becomes porous, the pores are larger in resin and varnish components than the originally existing smooth surface,
The solvent and the like are adsorbed, so that the free resin, varnish, solvent and the like existing between the carbon black aggregates are reduced, and the viscosity of the dispersion system is significantly increased. Such porosity is caused by the carbon black N 2 SA / S called roughness factor.
There is a strong correlation with the EM ratio.

【0016】N2SA/SEMの比は、N2SA及びS
EMを各々求め、これらの比を計算することにより求め
る。N2SAの測定はASTM D3037−88に従
って決定する。SEMの測定は、下記の式より算出す
る。 SEM=6000/(ρ・dA) ρ:カーボンブラックの比重(1.86g/cm3として計算) dA:体面積粒子径(nm)
The ratio of N 2 SA / SEM is N 2 SA and S
The EM is determined and the ratio is calculated. Measurement of N 2 SA is determined in accordance with ASTM D3037-88. The SEM measurement is calculated by the following equation. SEM = 6000 / (ρ · dA) ρ: Specific gravity of carbon black (calculated as 1.86 g / cm 3 ) dA: Body area particle diameter (nm)

【0017】カーボンブラックのN2SA/SEMの比
が2.8を越えると例えば、カーボンブラックを20重
量%以上配合した分散系では、わずかな配合量変動によ
っても分散系の粘度が大幅に変動する傾向にあり、粘度
の安定した組成物を製造するのが極めて困難になる。
又、このようなカーボンブラックを40重量%以上配合
した樹脂マスターバッチ等では分散時の粘度増加により
練和トルクが大幅に上がり練和が困難となる他、このよ
うな高粘度のマスターバッチは、実際に使用する際の他
の樹脂への希釈工程において十分に溶解せず、光学特性
や強度特性面で著しい劣化をもたらし実用に耐えなくな
る。
If the ratio of N 2 SA / SEM of carbon black exceeds 2.8, for example, in a dispersion containing 20% by weight or more of carbon black, the viscosity of the dispersion greatly fluctuates even with a slight change in the amount of carbon black. And it becomes extremely difficult to produce a composition having a stable viscosity.
In addition, in a resin masterbatch or the like containing such carbon black in an amount of 40% by weight or more, kneading torque is significantly increased due to an increase in viscosity at the time of dispersion, making kneading difficult. It is not sufficiently dissolved in the step of dilution into another resin when actually used, resulting in significant deterioration in optical characteristics and strength characteristics, making it unusable for practical use.

【0018】ラフネスの発達を抑制するためには、カー
ボンブラックが生成してから反応停止までの滞留時間が
短くなるよう反応停止位置を調整することが重要であ
る。一方で反応停止までの時間は安全性の極めて悪い芳
香族炭化水素の含有量がカーボンブラックの炭化反応の
進行程度にも大きな影響を与え、反応停止までの時間を
短くすると原料炭化水素を供給してからカーボンブラッ
クが生成するまでの時間及び生成した極めて水素含有量
の多い芳香族炭化水素の凝集した状態のカーボンブラッ
クが温度により脱水素反応を起こし炭化するまでの時間
が短くなり、得られたカーボンブラックの芳香族炭化水
素含有量が多くなり安全性が劣るものとなることから、
カーボンブラックの反応停止は炭化反応の完了する近傍
の位置において瞬時に賦活反応が進行しない1200℃
以下の温度まで冷却するのが安全性及びラフネスの抑制
を両立させる方法として好適である。
In order to suppress the development of roughness, it is important to adjust the reaction stop position so that the residence time from the generation of carbon black to the stop of the reaction is shortened. On the other hand, the time until the reaction is stopped is extremely low in safety because the content of aromatic hydrocarbons has a great effect on the progress of the carbon black carbonization reaction. And the time until the carbon black in the state of aggregation of the generated aromatic hydrocarbon having an extremely high hydrogen content undergoes a dehydrogenation reaction and carbonized due to the temperature. Since the aromatic hydrocarbon content of carbon black is increased and the safety is inferior,
The carbon black reaction is stopped at 1200 ° C. where the activation reaction does not proceed instantaneously at a position near the completion of the carbonization reaction.
Cooling to the following temperature is suitable as a method for achieving both safety and suppression of roughness.

【0019】このような反応停止条件以外に、カーボン
ブラックのラフネス発達に与える要因について鋭意検討
した結果、カーボンブラックのラフネスの発達はカーボ
ンブラックの粒子径分布により強く影響される。即ち、
カーボンブラックの生成及び炭化に要する時間と即ち炭
化後賦活反応が開始する時間はカーボンブラック個々の
粒子径により大幅に変動する。大きな粒子径のカーボン
ブラック程、生成開始が遅くまた生成したカーボンブラ
ックの粒子の極めて近い周辺の温度が低いことから炭化
にも長い時間を要する。このため生成したカーボンブラ
ックの粒子径分布が広く平均粒子径に対して著しく粒子
径の大きな粒子径のカーボンブラックを多量に含むとこ
れらの大粒子径カーボンブラックの炭化が完了するまで
の時間反応停止を遅らせる必要が生じ一方でこれより遙
かに生成及び炭化の速かった平均粒子径以下のカーボン
ブラックはより早くから賦活反応が始まっており更に不
都合にもこれらの小粒子径カーボンブラックの周囲は極
めて高い温度になっていることから賦活反応は非常に早
く進行する。
As a result of intensive studies on factors affecting the roughness development of carbon black other than the reaction termination conditions, the development of roughness of carbon black is strongly affected by the particle size distribution of carbon black. That is,
The time required for the formation and carbonization of carbon black, that is, the time when the activation reaction starts after carbonization, greatly varies depending on the particle size of each carbon black. Carbon black having a larger particle diameter requires a longer time for carbonization because the generation start is slower and the temperature around the generated carbon black particles is very close. For this reason, the produced carbon black has a wide particle size distribution, and if a large amount of carbon black having a large particle size is significantly larger than the average particle size, the reaction is stopped until the carbonization of these large particle size carbon blacks is completed. However, the activation of the carbon black having an average particle diameter of less than the average particle diameter, which is much faster in generation and carbonization, is started earlier, and furthermore, the circumference of these small particle diameter carbon blacks is extremely high. The activation reaction proceeds very quickly because of the temperature.

【0020】この結果粒子径分布が広くかつ芳香族炭化
水素含有量の少ないカーボンブラックを電子顕微鏡によ
り詳しく観察すると、平均より小さいカーボンブラック
は多孔化した状態になっており特に極めて小さい粒子径
のカーボンブラックについては粒子全体に”鬆(す)”
が入った状態で観察されるものもある状態であることを
見いだした。これを炭化時間の長い平均粒子径に比べて
大きな粒子径のカーボンブラックが殆ど存在せずかつ、
賦活の早い平均粒子径より小さい粒子径のカーボンブラ
ックも殆ど存在しない粒子径分布の極めてシャープなカ
ーボンブラック、すなわち粒子径分布における粒子径の
標準偏差Dσと平均粒子径Dの比、Dσ/Dが少なくと
も0.35以下、より好ましくは0.30以下となるよ
うなカーボンブラックがラフネス発達を抑制するために
も必要である。このような粒子径分布のシャープなカー
ボンブラックを製造するためには、極めて均一な温度分
布及び原料炭化水素の濃度分布の条件下で高い混合性を
もたらす環境下でカーボンブラックを生成させる。
As a result, when the carbon black having a wide particle size distribution and a low content of aromatic hydrocarbons is observed in detail by an electron microscope, the carbon black smaller than the average is in a porous state. For black, the whole particle is “pour”
Found that some of them were observed in the state of being entered. There is almost no carbon black with a large particle size compared to the average particle size with a long carbonization time, and
An extremely sharp carbon black having a particle diameter distribution in which almost no carbon black having a particle diameter smaller than the average particle diameter which is rapidly activated, that is, the ratio of the standard deviation Dσ of the particle diameter in the particle diameter distribution to the average particle diameter D, Dσ / D, is obtained. Carbon black of at least 0.35 or less, more preferably 0.30 or less, is also required to suppress the development of roughness. In order to produce carbon black having such a sharp particle size distribution, carbon black is produced in an environment that provides high mixing properties under the conditions of extremely uniform temperature distribution and concentration distribution of the raw material hydrocarbon.

【0021】前述のように塗料、インキの一部のワニス
では分散性向上のためカーボンブラック表面を酸化して
酸性官能基を導入することが行われるが、これら表面に
酸性官能基を多く持つカーボンブラックは、インキや塗
料等の比較的低い分子量のワニスの持つ官能基や極性原
子部分を吸着し、カーボンブラック表面にワニス相を形
成させる事で光の屈折率を変化させたり、固化する際の
カーボンブラックの凝集を防ぎ光学適性を改善させる効
果がある。このようなワニス系、特に溶媒中にアルキッ
ド樹脂やメラミン樹脂及びフェノール樹脂等の極性強い
重合性低分子樹脂成分が溶解している一部のインキや塗
料ワニス系においては、凝集性の高い小粒子径カーボン
ブラックを用いた場合、カーボンブラック表面に酸性官
能器を付与しないと極端な粘度増加やワニス硬化時のカ
ーボンブラックの再凝集による黒度、光沢低下が発生し
実用に耐えず、pHが5以下の酸性カーボンブラックを
用いる事が必要である。このため、本発明のカーボンブ
ラックをこのような用途に好適に使用するにはpH5以
下とする。
As described above, in some varnishes of paints and inks, the carbon black surface is oxidized to improve the dispersibility to introduce acidic functional groups. However, carbon varnishes having many acidic functional groups on these surfaces are used. Black absorbs the functional groups and polar atom parts of relatively low molecular weight varnishes such as inks and paints to form a varnish phase on the carbon black surface, thereby changing the refractive index of light or solidifying it. This has the effect of preventing aggregation of carbon black and improving optical suitability. In such varnish systems, particularly in some inks and paint varnish systems in which a strongly polar polymerizable low molecular resin component such as an alkyd resin or a melamine resin or a phenol resin is dissolved in a solvent, small particles having high cohesiveness are used. When the carbon black is not provided with an acidic functional unit on the carbon black surface, the blackness and gloss decrease due to an extreme increase in viscosity and re-agglomeration of the carbon black during varnish hardening occur, and the carbon black cannot withstand practical use. It is necessary to use the following acidic carbon black. Therefore, in order to use the carbon black of the present invention suitably for such applications, the pH is adjusted to 5 or less.

【0022】さらに、このような極性ワニス成分を吸着
させることが有効な分散系について、小粒子径カーボン
ブラックの表面性状と分散させた系の適性について検討
した結果、粘度や分散安定性、各種光学適性はカーボン
ブラックのワニス吸着能力と凝集性とのバランスが影響
していることが判明した。より詳細には、揮発分の量で
表される酸性官能基の量がワニスの吸着能力に強く影響
しており、この吸着によりカーボンブラック間にワニス
が常に入り込む事でカーボンブラック同士が近づく事を
阻害し凝集させない作用に加え、カーボンブラック自体
の有する凝集性を制御する事が重要であり、この凝集性
は、カーボンブラックの沃素吸着量に比例する無機物に
対して活性な点同士が引き合う力が作用しており、単位
表面積当たりの沃素吸着量の低いカーボンブラック程凝
集しにくく、粘度が低くなる傾向にあり、この両者のバ
ランスが、沃素吸着量(IA(mg/g))/窒素吸着比表
面積(N2SA(m2/g))の比が0.5mg/m2以下で、か
つ、 IA(mg/g)<揮発分(mg)+0.1×N2SA(m2/g) の関係を満たす際に吸着性のワニス系で凝集が発生せず
適性が極めて良好となる。
Further, regarding the dispersion system in which it is effective to adsorb such a polar varnish component, the surface properties of the small particle size carbon black and the suitability of the dispersed system were examined. The suitability was found to be affected by the balance between the varnish adsorption capacity and the cohesiveness of the carbon black. More specifically, the amount of the acidic functional group represented by the amount of volatiles has a strong influence on the varnish adsorption capacity, and the varnish always enters between the carbon blacks due to this adsorption, so that the carbon blacks approach each other. In addition to the action of inhibiting and preventing aggregation, it is important to control the aggregation property of the carbon black itself, and the aggregation property is a force that attracts active points to inorganic substances that are proportional to the iodine adsorption amount of the carbon black. Carbon black having a lower iodine adsorption amount per unit surface area tends to be less likely to aggregate and have a lower viscosity. The balance between the two is as follows: iodine adsorption amount (IA (mg / g)) / nitrogen adsorption ratio The ratio of the surface area (N 2 SA (m 2 / g)) is 0.5 mg / m 2 or less, and IA (mg / g) <volatile content (mg) + 0.1 × N 2 SA (m 2 / g) Aggregation occurs in adsorptive varnish when satisfying the relationship No aptitude is very good.

【0023】カーボンブラックのIA、N2SA、揮発
分という表面物性を以上のようなバランスとし、かつ酸
化反応時の酸化剤によるラフネス発達を抑制してN2
A/SEM、Dσ/Dを上述の範囲とすべく表面酸化処
理を行う方法としては、後述する、酸化温度を通常50
℃から200℃の間で調整した上で、高い混合性を与え
る事のできる反応器において硝酸ガスとカーボンブラッ
クとを10秒から600秒程度の間の短い時間接触反応
させた後速やかに温度を下げあるいは硝酸及び二酸化窒
素含有ガスと分離する方法が極めて有効である。
The surface properties of carbon black such as IA, N 2 SA and volatiles are balanced as described above, and the development of roughness due to the oxidizing agent during the oxidation reaction is suppressed to form N 2 S.
As a method of performing the surface oxidation treatment so that A / SEM and Dσ / D fall within the above ranges, the oxidation temperature is usually set to 50
After adjusting the temperature to between 200 ° C and 200 ° C, the nitric acid gas and carbon black were contact-reacted for a short period of time of about 10 to 600 seconds in a reactor capable of giving high mixing properties, and then the temperature was quickly raised. A method of lowering or separating from a gas containing nitric acid and nitrogen dioxide is extremely effective.

【0024】本発明のカーボンブラックは、粒子径、粒
子径分布、凝集体径、凝集体分布、N2SA/SEMの
比を特定の範囲とすることにより、様々な分散系におい
てより光学適性、分散性、分散安定性、及び粘性のバラ
ンスに優れたカーボンブラック含有組成物を得ることが
できる。さらに、IA/N2SAの比、pH、及びcD
BPをも特定の範囲とすることにより、これらの特定の
バランスが極めて優れたカーボンブラック含有組成物と
することができる。ここで、カーボンブラックの圧縮D
BP吸油量(cDBP)はカーボンブラックの凝集性に
影響を与え、cDBPが低くなるとカーボンブラックの
凝集性は大幅に増加し、本発明の作用であるカーボンブ
ラックの表面性状改質による凝集性改善を行っても、十
分な効果が得られないことがある。このことから本発明
に適したカーボンブラックのcDBPは少なくとも50
ml/100g以上であることが望ましい。
The carbon black of the present invention can be made more optically suitable in various dispersion systems by setting the particle size, particle size distribution, aggregate size, aggregate distribution, and N 2 SA / SEM ratio to specific ranges. A carbon black-containing composition having an excellent balance of dispersibility, dispersion stability, and viscosity can be obtained. In addition, the IA / N 2 SA ratio, pH, and cD
By setting BP to a specific range, it is possible to obtain a carbon black-containing composition in which these specific balances are extremely excellent. Here, compression D of carbon black
The BP oil absorption (cDBP) affects the cohesiveness of carbon black, and the lower the cDBP, the greater the cohesiveness of carbon black. The effect of the present invention is to improve the cohesiveness by modifying the surface properties of carbon black. Even if it does, sufficient effects may not be obtained. Therefore, the carbon black cDBP suitable for the present invention is at least 50.
It is desirably at least 100 ml / 100 g.

【0025】以上説明した本発明のカーボンブラックを
得るための方法は限定されないが、好適には、十分に酸
化処理されていない母体カーボンブラックを製造するプ
ロセスと、そこで作られたカーボンブラックを母体とし
て表面性状を制御しながら酸化処理を行い揮発分を付与
する酸化プロセスとの、二段階の製造プロセスを用いる
ことが好ましい。
Although the method for obtaining the carbon black of the present invention described above is not limited, preferably, a process for producing a base carbon black which has not been sufficiently oxidized, and a method using the carbon black produced there as a base. It is preferable to use a two-stage manufacturing process including an oxidation process of performing an oxidation treatment while controlling the surface properties to impart volatile components.

【0026】本発明で要求する小粒子径で粒子径分布の
シャープで且つ凝集体径の小さく凝集体毛分布のシャー
プなカーボンブラックを製造する方法としては公知の製
造設備により製造されるファーネスブラックやチャンネ
ルブラック等を用いる事ができるが、チャンネルブラッ
クはその製法上酸素を含む高温燃焼ガス中で製造する事
からラフネスの抑制が著しく困難である事から、ファー
ネス法により製造されるものを母体として用いることが
より好ましい。ファーネス法で高黒度の小粒子径のカー
ボンブラックを効率的に製造する方法としては、代表的
には以下の方法が例示できる。
As a method for producing carbon black having a small particle diameter, a sharp particle diameter distribution, a small aggregate diameter and a sharp aggregate hair distribution required in the present invention, furnace black and channels produced by known production equipment can be used. Although black and the like can be used, channel black is manufactured in a high-temperature combustion gas containing oxygen, so it is extremely difficult to suppress roughness. Is more preferred. As a method for efficiently producing carbon black having a high blackness and a small particle diameter by a furnace method, the following method can be typically exemplified.

【0027】図1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。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。
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of an essential 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 a third reaction zone 3 downstream of the second reaction zone to stop the reaction. The process itself in each reaction zone can basically adopt the same method as in the prior art. 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.

【0028】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。
In the second reaction zone, the raw hydrocarbon is spray-injected from the raw hydrocarbon introduction nozzle 6 provided in parallel or in the horizontal direction with the high-temperature gas stream obtained in the first reaction zone, and the raw hydrocarbon is thermally decomposed. To convert it to carbon black. As raw material hydrocarbons, generally, benzene, toluene, xylene,
Aromatic hydrocarbons such as naphthalene and anthracene; coal-based hydrocarbons such as creosote oil and carboxylic acid oil; heavy oils such as ethylene heavy-end oil and FCC oil;
Acetylene unsaturated hydrocarbons, ethylene hydrocarbons, and aliphatic saturated hydrocarbons such as pentane and hexane are preferably used. In the third reaction zone, a high-temperature
A liquid or gaseous cooling medium such as water is sprayed from the reaction stopping fluid introduction nozzle 7 to cool the mixture to 800 ° C. or less. 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.

【0029】最終的に高い漆黒性をもつ本発明のカーボ
ンブラックを得るには上記のような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。
In order to finally obtain the carbon black of the present invention having high jet-blackness, in the production of carbon black using the above-mentioned furnace, the furnace interior including the conditions for the position where the raw material hydrocarbons are introduced. It is suitably performed by appropriately adjusting various conditions in the carbon black generation region of the above.

【0030】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通常3vol%以下、
好ましくは0.05〜1vol%とする。意外なこと
に、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。
Specifically, the oxygen concentration in the combustion gas at the site where the raw material hydrocarbon is introduced is usually 3 vol% or less,
Preferably, it is 0.05 to 1 vol%. Surprisingly, by reducing the oxygen concentration at the feed hydrocarbon introduction position as much as possible, carbon black having such a small particle diameter, a small aggregate diameter, and a large particle diameter is suppressed. Good yield can be obtained.

【0031】原料炭化水素を導入する部位の温度は18
00℃以上が好ましく、より好ましくは1900℃以
上、さらに好ましくは2000〜2400℃が好適であ
る。これにより、小粒子径、シャープな粒子径及び凝集
体分布を有するカーボンブラックを容易に得ることがで
きる。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く、本発明のカーボン
ブラックを得るには上記の温度範囲とすることが好適で
あるものと考えられる。
The temperature at the site where the starting hydrocarbon is introduced is 18
The temperature is preferably at least 00 ° C, more preferably at least 1900 ° C, even more preferably at 2000 to 2400 ° C. Thereby, carbon black having a small particle size, a sharp particle size, and an aggregate distribution can be easily obtained. 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, 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. It is considered that the above-mentioned temperature range is preferable to obtain.

【0032】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
によっても可能である。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る。
In order to set the temperature of the portion where the raw material hydrocarbon is introduced to the above range, oxygen can be added to air, for example, when forming a high-temperature combustion gas flow in the first reaction zone. Of course, the method of increasing the temperature of the combustion gas is not limited to the addition of oxygen, but it is also possible to adopt a method such as preheating air. 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 chalk portion be 500 mm or more, preferably 800 to 3000 mm. Particularly in this range, the diameter of the aggregate of the obtained carbon black can be particularly reduced.

【0033】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170
mm以下が好適である。特に好ましくは30〜170m
m、更に好ましくは50〜150mmである。この範囲
で特に凝集体分布がシャープなものを容易に得ることが
できる。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、250m/s以上が好ましく、300〜500m/
sが好適である。この範囲で特に小粒径で凝集体が小さ
く粒子径分布の狭いカーボンブラックを容易に得ること
ができる。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
導入するのが好ましい。
The inlet of the choke portion, which is the start portion of the choke portion, includes the narrowest portion of the flow path, and refers to a portion where the angle of the flow path with respect to the reducing axial direction changes from a value exceeding 5 ° to 5 ° or less. On the other hand, the exit of the choke portion, which is the end of the choke portion, has an angle of 5 ° with respect to the axial direction in which the flow path is reduced.
Refers to the site where the value exceeds. Choke diameter is 170
mm or less is suitable. Particularly preferably 30 to 170 m
m, more preferably 50 to 150 mm. In this range, particularly those having a sharp aggregate distribution can be easily obtained. The faster the gas flow rate in the chalk, the better. After introduction, the raw material hydrocarbon is 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, preferably 250 m / s or more, and more preferably 300 to 500 m / s.
s is preferred. In this range, carbon black having a small particle size, a small aggregate, and a narrow particle size distribution can be easily obtained. In order to uniformly disperse the raw material hydrocarbons in the furnace, it is preferable that the raw material hydrocarbons are introduced into the furnace from two or more nozzles.

【0034】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、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。
It is preferable that the supply position of the raw material hydrocarbon be within the choke section and within 1 ms based on the average sectional flow velocity of the combustion gas from the chalk inlet.
More preferably, it is within the range of 0.6 ms. By introducing at this site, carbon black having a small particle diameter and a uniform aggregate diameter can be obtained.

【0035】小粒子径カーボンブラックを製造する場合
には、以上説明したようにカーボンブラックの生成時の
温度は高いものである為、得られたカーボンブラックの
賦活反応の進行が速くなる。このためラフネスを制御す
るためには反応停止位置を適切に設定するべきであり、
14nm以下のカーボンブラックを製造する場合には少
なくとも原料油供給位置から1msから20ms間の滞
留時間に相当する位置の中で、安全上問題となるカーボ
ンブラック中の芳香族炭化水素が1ppmから100p
pmとなる位置において賦活反応の速度が低下する12
00℃以下まで急激に冷却するため、カーボンブラック
含有熱ガスに対して、微細化噴霧した水または窒素及び
二酸化炭素等の不活性ガスを均一に混合させ、反応を停
止させるのが好ましい。これら諸条件の組み合わせによ
り、小凝集体径で凝集体分布が極めてシャープであり、
また大粒径の凝集体の発生が抑えられ、しかも小粒子径
であるカーボンブラックをファーネス法により歩留まり
良く得ることができる。
In the case of producing carbon black having a small particle diameter, as described above, since the temperature at the time of producing carbon black is high, the activation reaction of the obtained carbon black proceeds rapidly. Therefore, in order to control the roughness, the reaction stop position should be set appropriately,
In the case of producing carbon black of 14 nm or less, at least at a position corresponding to a residence time of 1 ms to 20 ms from the feedstock supply position, the amount of aromatic hydrocarbons in the carbon black, which is a safety problem, is 1 ppm to 100 p.
pm, the speed of the activation reaction decreases at the position
In order to rapidly cool the reaction gas to 00 ° C. or lower, it is preferable to stop the reaction by uniformly mixing finely sprayed water or an inert gas such as nitrogen and carbon dioxide with the carbon black-containing hot gas. By the combination of these conditions, the aggregate distribution is extremely sharp at a small aggregate diameter,
Further, the generation of aggregates having a large particle diameter can be suppressed, and carbon black having a small particle diameter can be obtained with a good yield by a furnace method.

【0036】このような方法で得られたカーボンブラッ
クを母体として用い、ラフネスを抑制しつつ単位比表面
積あたりの沃素吸着量と揮発分量のバランスを好適な範
囲となる条件で酸化処理を行うことにより、N2SA/
SEM比表面積が2.8以下である本発明のカーボンブ
ラックを得ることができる。このような条件を満たす酸
化処理を行う方法として、以下に示す様な酸化処理が好
適である。揮発分を多く付与することと併せ、酸化の際
に並行して起こる比表面積増加を抑制し、酸化処理を行
った後においてN2SA/SEM比表面積の比が2.8
以下、より好ましくは2.5以下とすること、並びにカ
ーボンブラック表面当たりの沃素活性点を抑制すること
を満たすためには、100℃を越える温度における酸化
剤とカーボンブラックとの共存する時間を短時間にし、
かつ必要な揮発分を付与するための反応を十分に行うと
いう二律背反する条件を満たす必要があり、この目的を
達成させるには、以下に示すような硝酸ガスを酸化剤と
して用いる同伴気流方式の酸化方法を用いることが好ま
しい。
The carbon black obtained by such a method is used as a matrix, and the oxidation treatment is carried out under the condition that the balance between the amount of iodine adsorbed and the amount of volatiles per unit specific surface area is in a suitable range while suppressing roughness. , N 2 SA /
The carbon black of the present invention having an SEM specific surface area of 2.8 or less can be obtained. As a method of performing the oxidation treatment satisfying such conditions, the following oxidation treatment is preferable. In addition to providing a large amount of volatile matter, the specific surface area increase that occurs in parallel with the oxidation is suppressed, and the ratio of the N 2 SA / SEM specific surface area becomes 2.8 after the oxidation treatment.
In order to satisfy the following, more preferably 2.5 or less, and the suppression of the iodine active sites per carbon black surface, the time during which the oxidizing agent and the carbon black coexist at a temperature exceeding 100 ° C. is shortened. In time,
In addition, it is necessary to satisfy the conflicting condition of sufficiently performing a reaction for imparting a necessary volatile component, and in order to achieve this object, an entrained gas flow type oxidation using nitric acid gas as an oxidizing agent as shown below. Preferably, a method is used.

【0037】硝酸ガスを酸化剤として用いる同伴気流式
の酸化方法は、酸化剤として硝酸ガスを含有する高速気
流にカーボンブラックを同伴させて好適な温度条件下で
酸化させた後、窒素酸化物と酸化カーボンブラックとを
分離する製造プロセスであり、高い揮発分を均一な状態
で付与させ良好な応用適性を発揮するカーボンブラック
を得ることのできる酸化方法である。より詳細には、硝
酸ガスを1〜30vol%、より好ましくは2〜15v
ol%含有した酸化性ガスを、好ましくは3m/秒以
上、より好ましくは5m/秒以上の流速で流通させた中
に、該酸化性ガス中の硝酸が二酸化窒素に自己分解する
前にカーボンブラックを分散させ、カーボンブラックを
気流に同伴させて反応装置内を移送させる。この時、単
位体積ガス中に導入される硝酸ガスの重量と同ガス中に
分散させるカーボンブラックの重量の比(硝酸/カーボ
ンブラック比)が最終的にカーボンブラックに付与され
る揮発分量を支配する重要な因子となる。即ち、多量の
揮発分を付与させる場合には硝酸/カーボンブラック比
を高くすることで揮発分量の調整を行うことができる。
In the entrained gas flow type oxidation method using nitric acid gas as an oxidizing agent, a high-speed gas stream containing nitric acid gas as an oxidizing agent is oxidized under suitable temperature conditions with carbon black, and then mixed with nitrogen oxides. This is a production process in which oxidized carbon black is separated from the oxidized carbon black, and is an oxidation method capable of imparting a high volatile content in a uniform state to obtain carbon black exhibiting good application suitability. More specifically, nitric acid gas is added in an amount of 1 to 30 vol%, more preferably 2 to 15 vol%.
ol% of the oxidizing gas passed through at a flow rate of preferably 3 m / sec or more, more preferably 5 m / sec or more, and carbon black was added before nitric acid in the oxidizing gas was self-decomposed into nitrogen dioxide. Is dispersed, and carbon black is entrained in the gas stream and transported in the reactor. At this time, the ratio between the weight of the nitric acid gas introduced into the unit volume gas and the weight of the carbon black dispersed in the same gas (nitric acid / carbon black ratio) governs the amount of volatiles finally given to the carbon black. It is an important factor. That is, when a large amount of volatile matter is imparted, the volatile matter amount can be adjusted by increasing the nitric acid / carbon black ratio.

【0038】また、気流を構成する酸化性ガスの組成は
限定されないが、硝酸ガスの他に空気や窒素等の不活性
ガス及び原料とする硝酸や空気中に含まれる水による水
蒸気を含むガスを用いることもできる。この酸化性ガス
は、含有される硝酸及び水蒸気等の成分が全く凝縮を起
こさない温度まで予熱し、途中温度低下しない様保温ま
たは加熱して、ここにカーボンブラックを導入する。硝
酸ガスは温度が高くなるにつれて二酸化窒素への分解が
急速に発生することから、カーボンブラックと接触する
までの酸化性ガスの温度は通常50〜200℃、好まし
くは50〜130℃の範囲が好適である。
The composition of the oxidizing gas constituting the air flow is not limited. In addition to the nitric acid gas, an inert gas such as air or nitrogen and a gas containing water as a raw material and nitric acid or water contained in the air are used. It can also be used. The oxidizing gas is preheated to a temperature at which components such as nitric acid and water vapor do not condense at all, and is kept warm or heated so that the temperature does not decrease during the course, and carbon black is introduced into the oxidizing gas. Since the nitric acid gas rapidly decomposes into nitrogen dioxide as the temperature increases, the temperature of the oxidizing gas until it comes into contact with carbon black is usually 50 to 200 ° C, preferably 50 to 130 ° C. It is.

【0039】カーボンブラックは通常、生成炉より捕集
バッグ等で回収された際に互いに凝集し、数100nm
〜数mm程度に弱く凝集した状態で存在しており、酸化
反応を行う際にはこのような凝集した状態で気流中に導
入すると、酸化装置内での沈降や、装置内面へのカーボ
ンブラックの付着が発生したり、凝集部分と非凝集部分
とでカーボンブラックの局所濃度が異なる事により、局
所的な硝酸/カーボンブラック濃度の不均一が発生し、
得られたカーボンブラックの性質が不均一になる原因と
なる。嵩比重の低い、凝集性の弱いカーボンブラックを
酸化に供する母体カーボンブラックとして用いる場合
は、単純にカーボンブラックを前述の高速気流中に導入
して混合させるだけで気流のエネルギーにより充分に解
砕され、均一なカーボンブラック濃度の状態で酸化を行
う事ができるが、嵩比重の高い(ストラクチャー発達の
程度にもよるが通常0.25g/cm3程度以上)カー
ボンブラックのような凝集性の強いカーボンブラックを
母体として用いる場合は、3m/秒から5m/秒程度の
気流のエネルギーでは十分な解砕が行われないことがあ
るため、カーボンブラックをより好適な状態で分散させ
る為に、各種の気相分散装置や解砕装置を用いて予め解
砕して気流に導入するのが好ましい。
When the carbon black is collected from the production furnace by a collecting bag or the like, it usually aggregates with each other to form several hundred nm.
It exists in a state of weakly agglomerated to about several mm, and when the oxidation reaction is performed, when introduced into an airflow in such an agglomerated state, sedimentation in the oxidizing apparatus or carbon black on the inner surface of the apparatus is performed. Due to the occurrence of adhesion or the difference in the local concentration of carbon black between the agglomerated portion and the non-agglomerated portion, local uneven nitric acid / carbon black concentration occurs,
This causes the properties of the obtained carbon black to be non-uniform. When using carbon black having a low bulk specific gravity and weak cohesion as a base carbon black to be oxidized, it is sufficiently disintegrated by the energy of the gas stream simply by introducing and mixing the carbon black into the high-speed gas stream described above. Oxidation can be performed in a state of uniform carbon black concentration, but it has a high bulk specific gravity (normally about 0.25 g / cm 3 or more depending on the degree of structure development). When black is used as a matrix, sufficient crushing may not be performed with air current energy of about 3 m / sec to 5 m / sec. Therefore, various kinds of air are used to disperse carbon black in a more suitable state. It is preferable to pulverize in advance using a phase dispersion apparatus or a pulverizer and introduce the pulverized air into a gas stream.

【0040】このような目的を達成しうる気相分散装置
や解砕装置の内、本発明のカーボンブラックを得るため
の同伴気流式酸化を実施するための装置中に最もコンパ
クトに設置することが可能なものとして、カーボンブラ
ックを同伴させる気流のうち、カーボンブラックを気流
に導入する部位のみを部分的にさらに高速化し、20m
/秒以上、より好ましくは50m/秒以上の流速に加速
してここにカーボンブラックを供給することによりカー
ボンブラックを高速の気流と衝突させることにより、高
速の気流の圧力を利用して高い破砕エネルギーを瞬間的
に加えることのできるイジェクター式の分散装置が挙げ
られ、このようなイジェクター式の分散装置はコンパク
トなだけでなくカーボンブラック解砕効果の上でも極め
て有効である。
Among the gas-phase dispersing devices and crushing devices capable of achieving the above object, the most compact installation in the device for performing the entrained gas-flow oxidation for obtaining the carbon black of the present invention is preferable. It is possible to further increase the speed of only a part of the airflow in which the carbon black is introduced into the airflow, and to increase the speed by 20 m.
/ Cm2, more preferably at least 50 m / sec, and accelerated by supplying the carbon black thereto, thereby causing the carbon black to collide with the high-speed airflow, thereby utilizing the pressure of the high-speed airflow to increase the crushing energy. An ejector-type dispersing device capable of instantaneously adding water can be mentioned. Such an ejector-type dispersing device is extremely effective not only in compactness but also in carbon black crushing effect.

【0041】このようにしてカーボンブラックを気流に
同伴させ硝酸ガスとカーボンブラックとを接触させる。
上述の条件でこれを行うことにより、高速気流のエネル
ギーによりカーボンブラックと硝酸ガスとが強く混合さ
れる。ここで雰囲気を硝酸による酸化反応が効率的に起
こる50℃以上の温度でかつ、酸化反応により生成した
官能基の熱分解が抑制できる250℃以下の温度に保持
した状態で、硝酸による酸化反応により好適な揮発分が
十分量付与されるのに必要な10秒から600秒の間同
伴気流中で反応させることが好ましい。本発明で必要と
なる、高い揮発分/N2SA比のカーボンブラックを得
るためには、酸化反応領域の温度は120℃以上200
℃の温度で制御することがより好ましい。このような所
定の流速範囲でカーボンブラックを一定範囲の温度に維
持しながら滞留させる装置としては、後述するような間
接温度制御機能を有する二重構造の反応装置等を用いる
ことができる。なお、この反応の間に、初期の酸化反応
で消費された硝酸を補うべく、途中さらに硝酸ガスを気
流中に添加しても良い。
In this manner, the nitric acid gas is brought into contact with the carbon black by entraining the carbon black in the airflow.
By performing this under the above-described conditions, the carbon black and the nitric acid gas are mixed strongly by the energy of the high-speed airflow. Here, the oxidation reaction with nitric acid is carried out while maintaining the atmosphere at a temperature of 50 ° C. or higher at which the oxidation reaction by nitric acid efficiently occurs and at a temperature of 250 ° C. or lower at which the thermal decomposition of the functional group generated by the oxidation reaction can be suppressed. The reaction is preferably carried out in an entrained gas stream for a period of 10 seconds to 600 seconds required to provide a sufficient amount of a suitable volatile component. In order to obtain carbon black having a high volatile matter / N 2 SA ratio required in the present invention, the temperature of the oxidation reaction zone is 120 ° C. or more and 200 ° C.
It is more preferable to control at a temperature of ° C. As a device for retaining carbon black in such a predetermined flow rate range while maintaining the temperature in a predetermined range, a double-structure reaction device having an indirect temperature control function as described later can be used. During this reaction, a nitric acid gas may be further added to the gas stream in order to supplement the nitric acid consumed in the initial oxidation reaction.

【0042】以上説明した酸化反応により得られたカー
ボンブラックは、pH6以下、さらにはpH5以下の酸
性カーボンブラックとすることができる。なお、pHの
測定はJIS 6221-1982により行うことができる。以上説
明した酸化反応の後、硝酸による反応の副生物である二
酸化窒素、一酸化窒素等の窒素酸化物を含有する反応後
ガスと酸化されたカーボンブラックとを分離する。反応
後ガスと酸化カーボンブラックとを分離する方法として
はサイクロン等の粉体輸送能力を変更させて分級する方
式の分級装置や、捕集バッグによるバッグ方式等様々な
方法を適用する事が可能であるが、細かな粒子を完全に
ガスから分離するのにはバッグ式フィルターによる分離
方法を取ることが望ましい。この際使用するバッグは表
面を耐酸耐窒素酸化物性を補強したガラス繊維等で構成
される炉布で作成するのが耐久性上の観点から好適であ
る。
The carbon black obtained by the above-described oxidation reaction can be converted to an acidic carbon black having a pH of 6 or less, and further, a pH of 5 or less. The pH can be measured according to JIS 6221-1982. After the oxidation reaction described above, the post-reaction gas containing nitrogen oxides such as nitrogen dioxide and nitric oxide, which are by-products of the reaction with nitric acid, is separated from oxidized carbon black. As a method for separating the gas and the oxidized carbon black after the reaction, various methods such as a classifier for classifying the powder by changing the powder transport capacity of a cyclone or the like, and a bag method using a collecting bag can be applied. However, in order to completely separate fine particles from gas, it is desirable to use a bag-type filter. The bag used at this time is preferably made of a furnace cloth made of glass fiber or the like whose surface is reinforced with acid resistance and nitrogen oxide resistance, from the viewpoint of durability.

【0043】また上述の酸化処理において好適な反応時
間である10から600秒間の反応時間が経過した後の
カーボンブラックは表面に反応性に富んだ二酸化窒素や
未反応の硝酸を吸着した状態になっており、これらの物
質は温度が高くなるにつれ急激に発熱しながらカーボン
ブラック表面の炭素原子と反応を起こす。バッグ式フィ
ルターで酸化カーボンブラックを回収する場合、カーボ
ンブラックがガスと分離し蓄積した状態となる捕集部分
ではそこに至る以前の気流部分に比べ放熱の効率が低い
為、この反応による発熱が起こるとカーボンブラックの
温度が上昇し、一旦表面についた官能基が分解し脱離し
たり、高温で窒素酸化物とカーボンブラックとが反応す
ることによって発生する賦活反応による比表面積が増
え、また、更に高温では燃焼が起こりカーボンブラック
が消失する。
After a reaction time of 10 to 600 seconds, which is a preferable reaction time in the above-described oxidation treatment, has elapsed, the surface of the carbon black is in a state where highly reactive nitrogen dioxide and unreacted nitric acid are adsorbed on the surface. These substances react with carbon atoms on the carbon black surface while generating heat rapidly as the temperature increases. When oxidized carbon black is collected by a bag-type filter, heat is generated by this reaction because the efficiency of heat release is lower in the trapping part where carbon black is separated and accumulated from the gas compared to the airflow part before reaching it The temperature of the carbon black rises, and the functional groups once attached to the surface are decomposed and desorbed, and the specific surface area increases due to the activation reaction generated by the reaction between the nitrogen oxide and the carbon black at a high temperature. Then, combustion occurs and carbon black disappears.

【0044】このような現象の要因について検討した結
果、この現象のもとになる発熱反応は、カーボンブラッ
クの温度が110℃以上で発生し、更に120℃以上で
急激に進行することがわかった。特にカーボンブラック
に対して7重量%以上にまで高濃度に揮発分を付与させ
る条件で酸化を実施した場合には、酸化カーボンブラッ
クが十〜二十ミリ程度以上に蓄積した状態で120℃以
上に達すると急激にカーボンブラックの温度が連鎖的に
上昇し、カーボンブラックの一部又は全体の適性が阻害
される温度である200℃以上にまで短時間で達する。
この様な急激な温度上昇を回避するためには、カーボン
ブラックが堆積される部分であるバッグ式フィルターの
捕集バッグ部分において間接式の熱交換式の温度調整装
置や、直接冷媒ガスを噴出させる温度調節装置を設置
し、この部分の温度を調整できる製造装置を用いて常に
120℃以下、より好ましくは100℃以下に制御する
ことが望ましい。
As a result of examining the cause of such a phenomenon, it was found that the exothermic reaction which causes this phenomenon occurs when the temperature of the carbon black is 110 ° C. or higher, and further rapidly progresses at a temperature of 120 ° C. or higher. . In particular, when the oxidation is performed under the condition that a volatile content is given to carbon black at a high concentration of 7% by weight or more, the temperature is increased to 120 ° C. or more in a state where the oxidized carbon black is accumulated in about 10 to 20 mm or more. Upon reaching the temperature, the temperature of the carbon black rapidly rises in a chain, and quickly reaches 200 ° C. or more, which is a temperature at which the suitability of a part or the whole of the carbon black is hindered.
In order to avoid such a rapid temperature rise, an indirect heat exchange-type temperature controller or a refrigerant gas is directly ejected at the collection bag portion of the bag-type filter where carbon black is deposited. It is desirable to provide a temperature control device and always control the temperature to 120 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. or lower by using a manufacturing apparatus capable of controlling the temperature of this portion.

【0045】以上説明した方法で硝酸ガスにより酸化し
て得られた酸化カーボンブラックは窒素酸化物を多量に
吸着していため、この酸化カーボンブラックを脱離装置
中において通常120℃以上、より好ましくは150〜
200℃の温度に加熱し、含有する窒素酸化物量が少な
くとも200ppm以下、より好ましくは100ppm
以下となるまで5〜600分の間保持し、酸化カーボン
ブラック表面に吸着された窒素酸化物を脱離させること
により、有害な窒素酸化物を殆ど含まない酸化カーボン
ブラックを得ることができる。この際に用いる脱離装置
としては、少なくとも設定温度に対し上下各々50℃以
内の温度範囲で温度制御可能な、カーボンブラックが流
動しながら装置内部でガスと接触する構造を有するもの
が好適である。これは、窒素酸化物の脱離が充分に行わ
れ且つカーボンブラックの物性維持上望ましくない過剰
の高温となるのを防止できる所望の温度下に維持するた
めである。
Since carbon oxide oxidized with nitric acid gas by the method described above adsorbs a large amount of nitrogen oxides, the carbon oxide is usually removed in a desorption apparatus at 120 ° C. or higher, more preferably 120 ° C. or higher. 150 ~
Heat to a temperature of 200 ° C., the amount of nitrogen oxides contained is at least 200 ppm or less, more preferably 100 ppm
By maintaining the temperature for 5 to 600 minutes until the temperature becomes below, and removing the nitrogen oxides adsorbed on the surface of the oxidized carbon black, oxidized carbon black containing almost no harmful nitrogen oxides can be obtained. The desorption device used at this time is preferably a desorption device having a structure capable of controlling the temperature within a temperature range of at least 50 ° C. at least above and below a set temperature and having a structure in which carbon black flows and comes into contact with a gas inside the device. . This is to maintain the temperature at a desired temperature at which the nitrogen oxides are sufficiently eliminated and an excessively high temperature which is not desirable for maintaining the physical properties of the carbon black can be prevented.

【0046】図2に本発明のカーボンブラックを得るた
めの酸化処理において用いることのできる、カーボンブ
ラックを気流に同伴させて酸化反応を行うための装置
(以下、同伴気流式酸化反応装置という。)の一例の概
略を示す。図2に示す同伴気流式酸化反応装置は、硝酸
気化装置、カーボンブラック供給/分散装置、反応装
置、分離装置及び脱離装置からなる。硝酸気化装置は、
カーボンブラックに同伴させるための空気や窒素等のガ
スを通常100〜150℃に予熱した状態で、ヒーター
34により加熱された円筒35内に導入し、硝酸定量ポ
ンプ36により供給して加圧式スプレーにより円筒35
内に微噴霧して気化させ、高圧の硝酸ガス含有気流を発
生させるものである。
FIG. 2 shows an apparatus (hereinafter referred to as an entrained gas flow type oxidation reaction apparatus) which can be used in the oxidation treatment for obtaining the carbon black of the present invention and which causes the carbon black to accompany the gas stream to carry out the oxidation reaction. The outline of one example is shown. The entrained gas flow type oxidation reaction apparatus shown in FIG. 2 includes a nitric acid vaporizer, a carbon black supply / dispersion apparatus, a reaction apparatus, a separation apparatus, and a desorption apparatus. Nitric acid vaporizer,
A gas such as air or nitrogen for entraining with carbon black is usually introduced into a cylinder 35 heated by a heater 34 in a state of being preheated to 100 to 150 ° C., supplied by a nitric acid metering pump 36 and sprayed by pressurized spray. Cylinder 35
The gas is finely sprayed into the inside and vaporized to generate a high-pressure gas stream containing nitric acid gas.

【0047】こうして得られた硝酸ガス含有気流中に、
カーボンブラック供給/分散装置(30)により母体カ
ーボンブラックを定量供給しながら気流中に分散させ
る。カーボンブラック供給/分散装置の詳細を図3に示
す。図3中、311はホッパー、312はインバーター
制御ロータリーバルブからなる定量供給器、313はイ
ジェクター、314はガス噴出ノズルである。反応装置
は、恒温槽32と、その中に螺旋状に設置された配管
(以下、反応管とも称する)33から成る。恒温槽32
は、カーボンブラックを同伴する気流を一定流速範囲で
一定温度範囲に制御した状態に所定の滞留時間保持させ
るために、大気温度から250℃までの温度調節した空
気を熱風器39より導通させることにより温度調節が可
能となっている。反応管33はステンレス製で、螺旋状
に曲げられて恒温槽内に設置されている。このように反
応装置は、恒温槽の温度を調節することにより反応管内
の温度を間接的に制御できる二重構造となっている。
In the thus obtained gas stream containing nitric acid gas,
The base carbon black is dispersed in an air stream while being supplied quantitatively by a carbon black supply / dispersion device (30). FIG. 3 shows the details of the carbon black supply / dispersion apparatus. In FIG. 3, reference numeral 311 denotes a hopper, 312 denotes a fixed-quantity feeder comprising an inverter-controlled rotary valve, 313 denotes an ejector, and 314 denotes a gas ejection nozzle. The reaction apparatus includes a thermostat 32 and a pipe (hereinafter, also referred to as a reaction tube) 33 spirally provided therein. Constant temperature bath 32
In order to maintain the air flow accompanying the carbon black in a constant flow rate range and a constant temperature range for a predetermined residence time, the air whose temperature has been adjusted from the atmospheric temperature to 250 ° C. is conducted from the hot air blower 39. Temperature control is possible. The reaction tube 33 is made of stainless steel, is spirally bent, and is set in a constant temperature bath. Thus, the reaction apparatus has a double structure in which the temperature in the reaction tube can be indirectly controlled by adjusting the temperature of the thermostat.

【0048】図2に示す装置では、反応装置は3基が直
列に配置されており、これらは組み替え可能である。3
1はイジェクター式分散機、37は空気コンプレッサ
ー、38は分離装置である。カーボンブラックは硝酸ガ
ス含有気流に同伴して反応管内に導入され、酸化反応を
受ける。カーボンブラックの酸化処理における気流中で
のカーボンブラックの滞留時間の調整は、この反応装置
の接続個数を変更することによっても容易に調整可能で
ある。酸化反応後のカーボンブラックを含有する気流
は、引き続き冷却部配管内を通りながら冷却され、カー
ボンブラックと酸化反応後のガスとを分離する分離装置
に導入される。
In the apparatus shown in FIG. 2, three reactors are arranged in series, and these can be rearranged. Three
1 is an ejector type disperser, 37 is an air compressor, and 38 is a separation device. The carbon black is introduced into the reaction tube along with the gas flow containing nitric acid gas and undergoes an oxidation reaction. Adjustment of the residence time of the carbon black in the gas stream in the oxidation treatment of the carbon black can be easily adjusted by changing the number of connected reactors. The gas stream containing the carbon black after the oxidation reaction is cooled while continuing to pass through the cooling pipe, and is introduced into a separation device for separating the carbon black and the gas after the oxidation reaction.

【0049】分離装置38は、捕集バッグでカーボンブ
ラックを回収することによりガス流とカーボンブラック
とを分離する。分離されたカーボンブラックは、脱離装
置に導入される。脱離装置の断面の概略を、図4に示
す。脱離装置は、外部に加熱ヒーターを有する円筒部
(390)、円筒部の下部全面に設置された入口フィル
ター(393)を有し、加熱空気供給口(392)から
入口フィルターを通じて加熱空気が円筒内に導入され、
円筒内部のカーボンブラックは流動状態となり含有する
窒素酸化物と水分とがカーボンブラックから脱離され
る。図3中、394は出口フィルター、395はガス排
出口である。
The separation device 38 separates the gas stream from the carbon black by collecting the carbon black with the collection bag. The separated carbon black is introduced into a desorption device. FIG. 4 shows a schematic cross section of the desorption device. The desorption device has a cylindrical portion (390) having a heater outside, and an inlet filter (393) installed on the entire lower portion of the cylindrical portion. Heated air is supplied from the heated air supply port (392) through the inlet filter to the cylindrical portion. Introduced within
The carbon black inside the cylinder is in a fluid state, and the contained nitrogen oxides and moisture are desorbed from the carbon black. In FIG. 3, reference numeral 394 denotes an outlet filter, and 395 denotes a gas outlet.

【0050】以上のような製造方法により、本発明で規
定する諸特性を有する小粒子径のカーボンブラックを製
造することができ、このような特性のカーボンブラック
は広範囲の分散系においてより漆黒性の高いカーボンブ
ラック組成物を得ることができる。
According to the above-described production method, a carbon black having a small particle diameter having various characteristics specified in the present invention can be produced. A high carbon black composition can be obtained.

【0051】なお、本発明の塗料組成物、本発明の樹脂
組成物、本発明のゴム組成物及び本発明のインク組成物
を得るには、本発明のいずれかのカーボンブラックを含
有する以外は、公知の各種の方法を採用して所望の組成
物を調製することができる。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。
In order to obtain the coating composition of the present invention, the resin composition of the present invention, the rubber composition of the present invention, and the ink composition of the present invention, except that any one of the carbon blacks of the present invention is contained. A desired composition can be prepared using various known methods. When preparing the resin composition containing the carbon black of the present invention, applicable resins are not particularly limited, for example, various thermoplastic resins or thermosetting resins, various additions such as a mixture of these resins or fillers. An object may be added. Normal,
What is used for preparing the resin composition may be appropriately selected and used according to the purpose.

【0052】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、樹脂混
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0.1〜60重量%が好適である。
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 resin kneader, 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, and 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 0.1 to 60% by weight.

【0053】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 the 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 or maleic resins, alkyd resin paints, amino alkyd 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 using a known technique.
% By weight is preferred.

【0054】本発明のインク組成物を得るにはカーボン
ブラックとして本発明のものを用いる以外は特に限定さ
れない。すなわち、従来より知られる各種のワニス、溶
剤と配合し、充分に分散を行う。本発明のカーボンブラ
ックは、特に水性インキ組成物として用いると優れてい
る。例えばワニスとしてアルカリ可溶型樹脂、ヒドロゾ
ル型樹脂等各種の水溶性ワニスとともに水性媒体に分散
する等、公知の手段を採用すれば良い。分散方法は特に
限定されない。また分散方法も各種公知の方法を用い、
各種の添加剤を添加してもよい。
The ink composition of the present invention is not particularly limited except that the carbon black of the present invention is used. That is, it is blended with various conventionally known varnishes and solvents, and sufficiently dispersed. The carbon black of the present invention is excellent particularly when used as an aqueous ink composition. For example, a known means such as dispersing in an aqueous medium together with various water-soluble varnishes such as an alkali-soluble resin and a hydrosol-type resin as a varnish may be adopted. The dispersion method is not particularly limited. The dispersion method also uses various known methods,
Various additives may be added.

【0055】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、インキ組成物を調製
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。このように種々のビヒクルと配合して優れたカーボ
ンブラック含有組成物を得ることのできる本発明のカー
ボンブラックは、今までに存在しなかったレベルの漆黒
性を発揮することとなり、新規なものであり、例えば上
述したような製造方法により容易に得ることができる。
By preparing the coating composition, resin composition and ink composition containing the above-described carbon black of the present invention, suitable characteristics can be exhibited in 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. As described above, the carbon black of the present invention that can obtain an excellent carbon black-containing composition by being blended with various vehicles exhibits a jet-blackness of a level that has not existed before, and is a novel one. Yes, and can be easily obtained, for example, by the manufacturing method described above.

【0056】[0056]

【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。各実施例及び比較例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。 (揮発分)揮発分はJIS K 6221−82 に従
って決定した。 (D(平均粒子径)、Dδ(粒子径の標準偏差))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200
KHz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Dを、それらの値の分布か
らDδを求める。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. The following test methods were used to determine the physical properties of carbon black in each of the examples and comparative examples. (Volatile content) The volatile content was determined according to JIS K 6221-82. (D (average particle diameter), Dδ (standard deviation of particle diameter)) By electron microscopy. Electron microscopy is a method described below. Add carbon black to chloroform and add 200
After irradiating with ultrasonic waves of KHz for 20 minutes to disperse, the dispersed sample is fixed to the 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 was performed about 1500 times,
D is obtained by the arithmetic mean of those values, and Dδ is obtained from the distribution of those values.

【0057】(N2SA(窒素吸着比表面積))N2SA
は、ASTM D3037−88に従って決定した。 (SEM(EM比表面積))SEM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として計算) dA:体面積粒子径(nm) (IA(沃素吸着量))IAはASTM D−1510
−88bに従って決定した
(N 2 SA (nitrogen adsorption specific surface area)) N 2 SA
Was determined according to ASTM D3037-88. (SEM (EM specific surface area)) SEM was calculated from the following equation. SEM = 6000 / (ρ · dA) ρ: Specific gravity of carbon black (calculated as 1.86 g / cm 3 ) dA: Body area particle diameter (nm) (IA (Iodine adsorption amount)) IA is ASTM D-1510
Determined according to -88b

【0058】(cDBP)圧縮DBP吸収量(cDB
P)はASTM D−3493−88に従って決定し
た。 (pH)pHの測定方法は ASTM D−1512−
84 に従って決定した。
(CDBP) Compressed DBP absorption (cDB
P) was determined according to ASTM D-3493-88. (PH) The method of measuring pH is ASTM D-1512.
84.

【0059】(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5)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。
(D mod , D 1/2 ) Maximum frequency Stokes equivalent diameter (D mod ) and Stokes equivalent diameter half width (D 1/2 ) were determined as follows. Using a 20% ethanol solution as a spin solution, a Stokes equivalent diameter was measured by a centrifugal sedimentation type flow rate distribution measuring device (DCF3 type manufactured by JL Automation), and the relative occurrence frequency of the Stokes equivalent diameter to a given sample was measured. (FIG. 5). 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 two points D and E of the carbon black particles is the Stokes equivalent diameter half width D1 / 2 value.

【0060】(T%)トルエン着色力(T%)はAST
M D−1618−83に従って決定した。 (LDPEマスターバッチ特性試験)LDPEマスター
バッチの特性試験は次の方法により実施した。LDPE
マスターバッチ練和時の最大トルクとマスターバッチを
樹脂中に希釈させたものの希釈状態を観察し写真撮影
し、希釈ムラの有無を視感で比較し希釈状態の良否を希
釈性として評価した。250cc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50重量%配
合し115℃、10分混練りし、この混練り中のトルク
推移を記録し、最大トルクを求める。 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 104.15g 次に120℃の2本ロールミルにてカーボンブラック濃
度が1.2重量%に成るように5分間希釈する。
(T%) Toluene coloring power (T%) is AST
Determined according to MD-1618-83. (LDPE masterbatch characteristic test) The characteristic test of the LDPE masterbatch was carried out by the following method. LDPE
The maximum torque at the time of kneading the master batch and the dilution state of the master batch diluted in resin were observed and photographed, and the presence or absence of dilution unevenness was visually compared to evaluate the quality of the dilution state as dilutability. Using a 250 cc Banbury mixer, 50% by weight of the sample carbon black is mixed with the LDPE resin, and the mixture is kneaded at 115 ° C. for 10 minutes. The change in the torque during the kneading is recorded, and the maximum torque is determined. Mixing conditions LDPE resin 101.89 g Calcium stearate 1.39 g Irganox 1010 0.87 g Sample carbon black 104.15 g Next, dilute for 5 minutes with a two-roll mill at 120 ° C. so that the carbon black concentration becomes 1.2% by weight. I do.

【0061】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50%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観
察し、写真撮影する。この写真から未希釈マスターバッ
チによる黒いスジや直径50μ以上の黒い粒の量を視感
で比較し、未希釈物の殆ど無いものを”5”、未希釈の
スジが残っている状態のものを3、固まり状の大きな粒
が残っているものを1として5段階比較し評価する。
Diluting Compound Preparation Conditions LDPE resin 58.3 g Calcium stearate 0.2 g Carbon black 50% blended resin 1.5 g A sheet having a slit width of 0.3 mm was cut into chips, which were cut into chips and placed on a hot plate at 240 ° C. for 65 mm. ± 3μm
Into a film. Observe with an optical microscope of 20 times magnification and take a photograph. From this photograph, the amount of black streaks and black particles with a diameter of 50 μm or more by the undiluted master batch was visually compared, and those with almost no undiluted material were rated “5” and those with undiluted streaks remaining. 3. Evaluation is made by comparing five levels with one in which large particles in a lump form remain as one.

【0062】(アクリル塗料適性)アクリル塗料適性
(アクリル−スチレン−メラミン配合塗料系での適性評
価)は、大日本塗料(株)社製のアクリル−スチレン−
メラミン樹脂配合の塗料ワニス(商品名:「アクローゼ
#6000クリアー」)と同社製キシレン−エチルベン
ゼン配合のシンナー(商品名:「アクローゼシンナ
ー」)とを用いて、試料カーボンブラック2.1g、塗
料ワニス14.9g、及びシンナー10.0gを、分散
用の2.0mm径のガラスビーズ90gと共に密閉式の内
容積140ccのガラス製瓶に入れる。試料カーボンブ
ラックに代えて基準用のカーボンブラックを用い同じ配
合でガラス製瓶に入れる。これらのガラス製瓶を共にレ
ッドデビル社製ペイントコンディショナーにセットして
240分間分散させて分散塗料を調製し、これら分散塗
料の各々の3.0gを採取して、(株)TOKIMEK
社製のE型粘度計を用いて粘度を測定する。各々のガラ
ス製瓶中に残った分散塗料に、塗料ワニスを51.4g
追加し、更に5分間分散させて塗料試料を調製し、各々
の塗料試料を適量採取し、平滑なPET製フィルム上
に、27milのバーコーターを用いて均一な厚みとな
る様並べて塗布して30分間水平な状態で室温中に静置
する。その後、この塗工を施したPET製フィルムを、
120℃±10℃に制御した恒温槽中に水平に置いて3
0分間焼き付けを行う。その後恒温槽から取り出して冷
却し、各塗膜の黒度及び光沢を視感判定により評価す
る。各判定は、基準用カーボンブラックとして三菱化学
(株)製カーボンブラック「#2650」及びDEGU
SSA社製カーボンブラック「FW200」を用い、黒
度については「#2650」を10点、「FW200」
を30点として基準値とし、光沢については「#265
0」を10点、「FW200」を15点として基準値と
して、試料カーボンブラックを用いて得られた各塗膜試
料の黒度を視感判定により評価した。
(Acrylic paint suitability) Acrylic paint suitability (evaluation of suitability in an acrylic-styrene-melamine-containing paint system) was measured using an acrylic-styrene-produced by Dainippon Paint Co., Ltd.
2.1 g of a sample carbon black and a paint varnish were prepared using a paint varnish containing melamine resin (trade name: “Aclose # 6000 Clear”) and a thinner containing xylene-ethylbenzene (trade name: “acrose thinner”). 14.9 g and 10.0 g of thinner are put together with 90 g of 2.0 mm-diameter glass beads for dispersion in a sealed 140 cc glass bottle. A reference carbon black is used in place of the sample carbon black, and the mixture is placed in a glass bottle with the same composition. These glass bottles were both set in a paint conditioner manufactured by Red Devil Co., Ltd. and dispersed for 240 minutes to prepare dispersion paints. 3.0 g of each of these dispersion paints was collected, and TOKIMEK Co., Ltd. was collected.
The viscosity is measured using an E-type viscometer manufactured by the company. 51.4 g of paint varnish was added to the dispersed paint remaining in each glass bottle.
Further, the mixture was further dispersed for 5 minutes to prepare a paint sample. An appropriate amount of each paint sample was collected, and applied to a smooth PET film by using a 27 mil bar coater so as to form a uniform thickness. Let stand at room temperature in a horizontal position for minutes. After that, this coated PET film is
Place horizontally in a thermostat controlled at 120 ° C ± 10 ° C.
Bake for 0 minutes. Thereafter, the film is taken out of the thermostat and cooled, and the blackness and gloss of each coating film are evaluated by visual judgment. Each determination was performed using carbon black “# 2650” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation as a reference carbon black and DEGU.
Carbon black “FW200” manufactured by SSA was used. Regarding the degree of blackness, “# 2650” was rated 10 points, and “FW200”
With 30 as the reference value, and for the gloss, “# 265
The blackness of each coating film sample obtained using the sample carbon black was evaluated by visual sensation judgment, using 10 as a reference value and “FW200” as 15 points as reference values.

【0063】(実施例1、比較例1、2)概略を図1に
示す製造炉(チョーク部直径60mmでチョーク部の長さ
700mmの寸法、反応停止はチョーク部出口に引き続き
設置された直径200mmの第3反応帯域において、チョ
ーク部出口から200mmの位置にて水を150kg/hrの
割合でスプレーで噴霧させて実施した。)を用いて、表
−1に示す製造条件によりカーボンブラックA(実施例
1)、カーボンブラックB(比較例1)及びカーボンブ
ラックC(比較例2)を製造した。これらのカーボンブ
ラックの物性を、表−1に示す。
(Example 1, Comparative Examples 1 and 2) A production furnace schematically shown in FIG. 1 (a diameter of a choke portion of 60 mm and a length of a choke portion of 700 mm, and a reaction stop was performed at a diameter of 200 mm installed at the outlet of the choke portion) In the third reaction zone, water was sprayed at a rate of 150 kg / hr at a position 200 mm from the outlet of the chalk portion, and water was sprayed at a rate of 150 kg / hr under the production conditions shown in Table 1. Example 1), carbon black B (comparative example 1) and carbon black C (comparative example 2) were produced. Table 1 shows the physical properties of these carbon blacks.

【0064】(実施例2、比較例3)各々実施例1及び
比較例1で得られたカーボンブラックA、Bを母体とし
て用い、図2に概略を示す同伴気流式酸化反応装置を用
い、表−2に示す酸化条件により酸化処理を行った。気
化装置からカーボンブラック供給/分散装置までの間は
全長3m(滞留時間約0.5秒)とした。カーボンブラ
ックを分散させるイジェクター部分はノズル径2mmの
ものを用い、噴出速度を約300m/sとした。図2に
示す反応装置において反応管は内径25mmのステンレ
ス製で、全長100mのものが直径1.8〜2mmの螺
旋状に曲げられ、反応槽内に設置されたものである。冷
却部配管の全長は10mである。以下の各実施例及び比
較例においては、滞留時間の調整は、この反応装置の接
続個数を変更することにより行った。
(Example 2, Comparative Example 3) Using the carbon blacks A and B obtained in Example 1 and Comparative Example 1 as a matrix, respectively, using an entrained gas flow type oxidation reactor schematically shown in FIG. An oxidation treatment was performed under the oxidation conditions shown in -2. The total length from the vaporizer to the carbon black supply / dispersion apparatus was 3 m (residence time: about 0.5 seconds). The ejector for dispersing the carbon black had a nozzle diameter of 2 mm, and the ejection speed was about 300 m / s. In the reaction apparatus shown in FIG. 2, a reaction tube made of stainless steel having an inner diameter of 25 mm and having a total length of 100 m is bent into a spiral shape having a diameter of 1.8 to 2 mm and placed in a reaction tank. The total length of the cooling part piping is 10 m. In the following Examples and Comparative Examples, the residence time was adjusted by changing the number of connected reactors.

【0065】酸化されたカーボンブラックは分離装置で
気流から回収された後、図4に概略を示す脱離装置に導
入され窒素酸化物を脱離した。脱離装置の円筒部は内径
400mm、高さ600mmのものである。以下の各実
施例及び比較例においては、円筒部にカーボンブラック
1kgを充填した状態で、120℃に予熱した脱離用空
気を100リットル/分で導入しながら、装置内温度を
120℃に調整しながら1時間予備加熱した後、引き続
き昇温して150℃として1時間保持して脱離を行った
後、30℃まで冷却してカーボンブラックを取り出して
充分混合した後、サンプリングを行い、物性の測定、光
学適性等の評価を行った。得られた酸化カーボンブラッ
クの物性、光学適性を、表−2に示す。表中、カーボン
ブラック濃度は、反応管中の単位同伴ガス体積(m3
当たりに含まれるカーボンブラックの重量(g)を示
す。酸化温度は、配管中での同伴気流ガスの温度を示
し、酸化時間はカーボンブラックの、反応管内での平均
滞留時間を表し、硝酸の量は、反応させた母体カーボン
ブラック100重量部に対して導入した硝酸ガスの重量
部で示した。
After the oxidized carbon black was recovered from the gas stream by the separation device, it was introduced into a desorption device schematically shown in FIG. 4 to desorb nitrogen oxides. The cylindrical part of the desorption device has an inner diameter of 400 mm and a height of 600 mm. In each of the following Examples and Comparative Examples, while the cylinder portion was filled with 1 kg of carbon black, the desorption air preheated to 120 ° C. was introduced at a rate of 100 liters / minute, and the temperature in the apparatus was adjusted to 120 ° C. After preheating for 1 hour, the temperature was raised to 150 ° C. for 1 hour, followed by desorption. After cooling to 30 ° C., the carbon black was taken out, mixed well, and sampled. Was measured, and optical suitability and the like were evaluated. Table 2 shows the physical properties and optical suitability of the obtained oxidized carbon black. In the table, the carbon black concentration refers to the unit entrained gas volume (m 3 ) in the reaction tube.
It shows the weight (g) of carbon black contained per unit. The oxidation temperature indicates the temperature of the entrained gas in the pipe, the oxidation time indicates the average residence time of the carbon black in the reaction tube, and the amount of nitric acid is based on 100 parts by weight of the reacted base carbon black. It is shown in parts by weight of the introduced nitric acid gas.

【0066】(比較例4)市販の酸性カーボンブラック
(DEGUSSA社製「FW200」)の物性を表−2に示
す。実施例1及び比較例1、2を比べれば、本発明で規
定する粒子径分布を有することによりPVC黒度が非常
に優れていることがわかる。また、実施例2及び比較例
3、4を比べれば、PVC黒度が高くしかもマスターバ
ッチトルクが低くマスターバッチ希釈性が高い、すなわ
ち光学適性、分散性、分散安定性及び粘性が優れたカー
ボンブラックを調製しうることがわかる。
Comparative Example 4 The physical properties of a commercially available acidic carbon black (“FW200” manufactured by DEGUSSA) are shown in Table 2. Comparing Example 1 with Comparative Examples 1 and 2, it can be seen that PVC blackness is very excellent due to having the particle size distribution defined in the present invention. Further, comparing Example 2 and Comparative Examples 3 and 4, carbon black having high PVC blackness, low masterbatch torque and high masterbatch dilutability, that is, excellent optical aptitude, dispersibility, dispersion stability and viscosity was obtained. Can be prepared.

【0067】[0067]

【表1】 [Table 1]

【0068】[0068]

【表2】 [Table 2]

【0069】[0069]

【発明の効果】本発明のカーボンブラックは、様々な分
散系においてより光学適性、分散性、分散安定性、及び
粘性のバランスに優れた適性を発揮することができ、産
業上極めて有効である。
Industrial Applicability The carbon black of the present invention can exhibit excellent suitability in various dispersion systems with better balance of optical suitability, dispersibility, dispersion stability and viscosity, and is extremely industrially effective.

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

【図1】本発明で用いることのできるカーボンブラック
製造炉の一例を示す概略図
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a carbon black production furnace that can be used in the present invention.

【図2】本発明で用いることのできる同伴気流式酸化装
置の一例を示す概略図
FIG. 2 is a schematic view showing an example of an entrained gas flow type oxidizing apparatus that can be used in the present invention.

【図3】本発明で用いることのできるカーボンブラック
分散/供給装置の一例を示す概略図
FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a carbon black dispersion / supply device that can be used in the present invention.

【図4】本発明で用いることのできる脱離装置の一例を
示す概略図
FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a desorption device that can be used in the present invention.

【図5】D1/2/Dmodの求め方を示す図FIG. 5 is a diagram showing a method of obtaining D 1/2 / D mod .

【符号の説明】[Explanation of symbols]

34 ヒーター 30 カーボンブラック供給/分散装置 311 ホッパー 312 インバーター制御ロータリーバルブからなる定
量供給器 313 イジェクター 314 ガス噴出ノズル 390 外部に加熱ヒーターを有する円筒部(390) 393 円筒部の下部全面に設置された入口フィルター 394 出口フィルター 395 ガス排出口
34 Heater 30 Carbon black supply / dispersion device 311 Hopper 312 Quantitative feeder composed of an inverter-controlled rotary valve 313 Ejector 314 Gas ejection nozzle 390 Cylindrical part (390) with heating heater outside 393 Inlet installed on entire lower part of cylindrical part Filter 394 Outlet filter 395 Gas outlet

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4J002 AA001 DA036 GH01 4J037 AA02 BB05 BB15 BB18 BB28 BB33 DD05 DD07 DD17 DD20 EE46 FF05 4J038 EA011 HA026 KA20 4J039 AE02 AE03 AE06 BA04 BE01 CA06 CA07 EA19 EA48  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4J002 AA001 DA036 GH01 4J037 AA02 BB05 BB15 BB18 BB28 BB33 DD05 DD07 DD17 DD20 EE46 FF05 4J038 EA011 HA026 KA20 4J039 AE02 AE03 AE06 BA04 BE01 CA06 EA19

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 平均粒子径25nm以下、粒子径の標準
偏差/平均粒子径の比が0.35以下、Dmodが80n
m以下、D1/2/Dmodの比が0.6以下、N2SA(m2/
g)/SEM(m2/g)の比が2.8以下であるカーボンブラ
ック。(但し、N2SAは窒素吸着比表面積、SEMは
EM比表面積を表す。)
1. An average particle diameter of 25 nm or less, a ratio of standard deviation of particle diameter / average particle diameter of 0.35 or less, and a D mod of 80 n.
m or less, the ratio of D 1/2 / D mod is 0.6 or less, and N 2 SA (m 2 /
g) A carbon black having a ratio of SEM (m 2 / g) of 2.8 or less. (However, N 2 SA indicates a nitrogen adsorption specific surface area, and SEM indicates an EM specific surface area.)
【請求項2】 pHが5未満である請求項1に記載のカ
ーボンブラック。
2. The carbon black according to claim 1, wherein the pH is less than 5.
【請求項3】 平均粒子径15nm以下である請求項1
又は2に記載のカーボンブラック。
3. The method according to claim 1, wherein the average particle size is 15 nm or less.
Or the carbon black according to 2.
【請求項4】 IA(mg/g)/N2SA(m2/g)の比が0.
5mg/m2以下、かつ、 IA(mg/g)<揮発分(mg/g)+0.1×N2SA (ただしIAは沃素吸着量、N2SAは窒素吸着比表面
積を表す。)である請求項1〜3のいずれかに記載のカ
ーボンブラック。
4. The ratio of IA (mg / g) / N 2 SA (m 2 / g) is 0.
5 mg / m 2 or less, and IA (mg / g) <volatile content (mg / g) + 0.1 × N 2 SA (where IA represents an iodine adsorption amount and N 2 SA represents a nitrogen adsorption specific surface area). The carbon black according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】 cDBPが50cc/100g以上であ
る請求項1〜4のいずれかに記載のカーボンブラック。
5. The carbon black according to claim 1, wherein cDBP is 50 cc / 100 g or more.
【請求項6】 請求項1〜5のいずれかに記載のカーボ
ンブラックを含有する事を特徴とする塗料組成物。
6. A coating composition comprising the carbon black according to claim 1. Description:
【請求項7】 請求項1〜5のいずれかに記載のカーボ
ンブラックを含有する事を特徴とするインキ組成物。
7. An ink composition comprising the carbon black according to any one of claims 1 to 5.
【請求項8】 請求項1〜5のいずれかに記載のカーボ
ンブラックを含有する事を特徴とする樹脂組成物。
8. A resin composition containing the carbon black according to any one of claims 1 to 5.
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