JP2017201006A5 - - Google Patents
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Description
本発明は、嵩密度が著しく異なるカーボンブラック粉体(以下、CB粉体という 。)とカーボンナノチューブ粉体(以下、CNT粉体という。)からなる嵩密度の 異なったカーボンの造粒物の製造方法及びその方法で得られたカーボンの造粒物に 関する。
上記課題を解決するために本発明の嵩密度の異なったカーボンの造粒物の製造方法及びその方法で得られたカーボンの造粒物は以下の構成を有している。
本件発明では、湿式造粒法の中の撹拌機による方法をベースとしている。この方式は撹拌ブレードの回転により湿潤下粉体が転動と混合作用を受け、凝集して粒子になる方法である。
このメカニズムをさらに細かく述べると、(a)液体(バインダー)により穏やかな粒子集団の形成、(b)ブレードによる破砕、(c)圧力による粒子核の形成と緻密化、(d)衝突による粘着結合、(e)(b)〜(d)の繰り返し、(f)整流及び緻密化、の工程を経て造粒物ができると考えられている。
本発明の請求項1に記載の嵩密度の異なったカーボンの造粒方法は、粒径が100nm以下のCNTを水に分散させるCNT分散工程と、分散機中のCB粉体に前記CNT分散工程で得られたCNT分散液を混合し造粒する造粒工程と、前記造粒工程で得られたカーボンの造粒物を乾燥する乾燥工程と、を備えた構成を有している。
この構成により、以下の作用が得られる。
(1)CNT分散液中のCNTの粒径が100μm以下なので、上記(a)の工程において、CBの凝集塊内部に浸透しやすい。
(2)CNTの分散粒径が100μm以下であるので、上記(b)と(c)の工程において、粉体と粉体のブレンド造粒に比べ、CB粉体との均一混合性が向上するだけでなく造粒粒子核の形成も多くなると考えられている。
(3)このようにCBとCNTの均一混合性が向上しているので、上記(d)工程における衝突による粘着結合性も高くなることから、嵩密度の高いか(対策)の硬いミリオーダーレベルの球状に近い緻密な造粒物を得ることができる。
(4)角度を変えて言うと、本件発明は、造粒工程においても飛散が大で取り扱いにくいCB粉体やCNT粉体を直接混合し造粒するのではなく、CB粉体よりも疎水性でありまた、嵩密度も小さく飛散しやすいCNT粉体を予め水に分散させながらCNT分散液を調整し、それをCB粉体の造粒バインダーとして添加するので、CNTがCBの凝集塊ちゅうに容易に浸透し均一混合物ができるため、CNT粉体単独の造粒物に比べ、嵩密度や硬度の高い緻密な造粒物を得ることができる。
(5)CB凝集塊の内部や表面に分散液中で解膠し微粒子化したCNTが均一に浸透し付着されているので、CBとCNTが一体化した状態にあり、分散液に分散する場合でもCNT比率の高い高導電性のカーボンの造粒物を得ることができる。
(6)飛散しやすく取り扱い難いCB粉体やCNT粉体どうしを混合するのではなく、疎水性表面を有し嵩密度が小さく飛散しやすいCNT粉体を先に水に分散させたCNT分散液を調整し、ついで、CB粉体を混合するので、CNTがCBの凝集塊中に容易に浸透し易く、その結果、CNT粉体に比べて著しく嵩密度を大きくすることができる
本件発明では、湿式造粒法の中の撹拌機による方法をベースとしている。この方式は撹拌ブレードの回転により湿潤下粉体が転動と混合作用を受け、凝集して粒子になる方法である。
このメカニズムをさらに細かく述べると、(a)液体(バインダー)により穏やかな粒子集団の形成、(b)ブレードによる破砕、(c)圧力による粒子核の形成と緻密化、(d)衝突による粘着結合、(e)(b)〜(d)の繰り返し、(f)整流及び緻密化、の工程を経て造粒物ができると考えられている。
本発明の請求項1に記載の嵩密度の異なったカーボンの造粒方法は、粒径が100nm以下のCNTを水に分散させるCNT分散工程と、分散機中のCB粉体に前記CNT分散工程で得られたCNT分散液を混合し造粒する造粒工程と、前記造粒工程で得られたカーボンの造粒物を乾燥する乾燥工程と、を備えた構成を有している。
この構成により、以下の作用が得られる。
(1)CNT分散液中のCNTの粒径が100μm以下なので、上記(a)の工程において、CBの凝集塊内部に浸透しやすい。
(2)CNTの分散粒径が100μm以下であるので、上記(b)と(c)の工程において、粉体と粉体のブレンド造粒に比べ、CB粉体との均一混合性が向上するだけでなく造粒粒子核の形成も多くなると考えられている。
(3)このようにCBとCNTの均一混合性が向上しているので、上記(d)工程における衝突による粘着結合性も高くなることから、嵩密度の高いか(対策)の硬いミリオーダーレベルの球状に近い緻密な造粒物を得ることができる。
(4)角度を変えて言うと、本件発明は、造粒工程においても飛散が大で取り扱いにくいCB粉体やCNT粉体を直接混合し造粒するのではなく、CB粉体よりも疎水性でありまた、嵩密度も小さく飛散しやすいCNT粉体を予め水に分散させながらCNT分散液を調整し、それをCB粉体の造粒バインダーとして添加するので、CNTがCBの凝集塊ちゅうに容易に浸透し均一混合物ができるため、CNT粉体単独の造粒物に比べ、嵩密度や硬度の高い緻密な造粒物を得ることができる。
(5)CB凝集塊の内部や表面に分散液中で解膠し微粒子化したCNTが均一に浸透し付着されているので、CBとCNTが一体化した状態にあり、分散液に分散する場合でもCNT比率の高い高導電性のカーボンの造粒物を得ることができる。
(6)飛散しやすく取り扱い難いCB粉体やCNT粉体どうしを混合するのではなく、疎水性表面を有し嵩密度が小さく飛散しやすいCNT粉体を先に水に分散させたCNT分散液を調整し、ついで、CB粉体を混合するので、CNTがCBの凝集塊中に容易に浸透し易く、その結果、CNT粉体に比べて著しく嵩密度を大きくすることができる
連続造粒工程としては、ピン型造粒機を例にとると撹拌速度500〜3000rpm、好ましくは1000〜2000rpmで回転している装置に、(1)CB粉体を投入口から定量装入し、(2)投入口後段にある注入口からCNT分散液を添加して造粒し、(3)排出口から造粒物を取り出し、(4)乾燥工程で乾燥させる。造粒性能は、造粒機内での滞留時間と回転数で調整される。回転数を遅くし滞留時間を長くするほど球状に近い造粒物が得られる。
一方バッチ式の場合は、ヘンシェル型造粒機を例にとると、CB紛体を造粒機に所定量挿入した後、約300〜1500rpm好ましくは500〜1000rpmで撹拌し、そこにCNT分散液を少量ずつ添加し、造粒状態を確認しながら場合によっては水を追加していき、所望の粒度になったところを見計らい、取り出して乾燥し、造粒物が得られる。
一方バッチ式の場合は、ヘンシェル型造粒機を例にとると、CB紛体を造粒機に所定量挿入した後、約300〜1500rpm好ましくは500〜1000rpmで撹拌し、そこにCNT分散液を少量ずつ添加し、造粒状態を確認しながら場合によっては水を追加していき、所望の粒度になったところを見計らい、取り出して乾燥し、造粒物が得られる。
Claims (7)
- 粒径が100nm以下のカーボンナノチューブを水に分散させるカーボンナノチューブ分散工程と、造粒機中のカーボンブラック粉体に前記カーボンナノチューブ分散工程で得られたカーボンナノチューブ分散液を混合し造粒する造粒工程と、前記造粒工程で得られたカーボンの造粒物を乾燥する乾燥工程と、を備えたことを特徴とする嵩密度の異なったカーボンの造粒方法
- 前記水に分散媒として水溶性有機溶媒が30質量%以下添加されていることを特徴とする請求項1に記載の嵩密度の異なったカーボンの造粒方法
- 前記カーボンブラックに対し、前記カーボンナノチューブが1質量%〜40質量%混合されていることを特徴とする請求項1に記載の嵩密度の異なったカーボンの造粒方法
- 前記水に、分散剤が添加されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の嵩密度の異なったカーボンの造粒方法
- 前記カーボンナノチューブ分散液中の前記カーボンナノチューブの分散粒径が1〜100μmであることを特徴とする請求項1に記載の嵩密度の異なったカーボンの造粒方法
- 請求項1乃至5のいずれか1のカーボンの造粒方法で製造された嵩密度の異なったカーボンの造粒物であって、平均粒径が0.3〜3mmであることを特徴とする嵩密度の異なったカーボンの造粒物
- 請求項1乃至5のいずれか1のカーボンの造粒方法で製造された嵩密度の異なったカーボンの造粒物であって、前記カーボンの造粒物の1.0mm粒径の硬度が5〜15g/粒であることを特徴とする嵩密度の異なったカーボンの造粒物
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2017
- 2017-04-26 JP JP2017087724A patent/JP6630905B2/ja active Active
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