JP4747530B2 - Carbon black - Google Patents

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Description

本発明は、導電性樹脂組成物に配合するのに好適なカーボンブラックに係り、特にオイルファーネス法により製造されるオイルファーネスカーボンブラックとして好適なカーボンブラックに関する。   The present invention relates to a carbon black suitable for blending into a conductive resin composition, and particularly to a carbon black suitable as an oil furnace carbon black produced by an oil furnace method.

オイルファーネス法によるカーボンブラックの製造装置は、燃料を燃焼させて高温燃焼ガス流を生じさせる第1反応帯域と、該第1反応帯域に引き続いて設置され、カーボンブラック原料炭化水素(以下、オイルということがある。)を導入してカーボンブラック生成反応をさせる第2反応帯域と、該第2反応帯域に引き続いて設置され、カーボンブラック生成反応を停止させるための冷却手段を有した第3反応帯域とを備えている。   An apparatus for producing carbon black by an oil furnace method is installed following a first reaction zone for burning a fuel to produce a high-temperature combustion gas flow, and a carbon black raw material hydrocarbon (hereinafter referred to as oil). And a third reaction zone having a cooling means for stopping the carbon black production reaction, which is installed subsequently to the second reaction zone. And.

このカーボンブラック製造装置によってカーボンブラックを製造するには、第1反応帯域内に高温の燃焼ガス流を生じさせ、第2反応帯域内にカーボンブラック原料炭化水素(オイル)を噴霧し、該第2反応帯域内でカーボンブラックを生成させる。このカーボンブラックを含むガス流は、第3反応帯域内に導入され、該第3反応帯域内でスプレーノズルから水噴霧を受けて急冷される。第3反応帯域内のカーボンブラックを含むガス流は、その後煙道を経由してサイクロン又はバッグフィルター等の捕集手段に導入され、カーボンブラックが捕集される。   In order to produce carbon black by this carbon black production apparatus, a high-temperature combustion gas flow is generated in the first reaction zone, and carbon black raw material hydrocarbon (oil) is sprayed in the second reaction zone. Carbon black is produced in the reaction zone. The gas stream containing carbon black is introduced into the third reaction zone, and is rapidly cooled by receiving water spray from the spray nozzle in the third reaction zone. The gas stream containing carbon black in the third reaction zone is then introduced into a collecting means such as a cyclone or a bag filter via a flue to collect the carbon black.

カーボンブラックを樹脂組成物に配合した導電性樹脂組成物にあっては、導電性を向上させるためにカーボンブラックのストラクチャーを発達させることが好ましい。ストラクチャーが発達したカーボンブラックにあっては、カーボンブラック1次粒子が枝状、あるいは葡萄房状に長く連なっており、樹脂組成物の導電性が向上する。また、カーボンブラックの1次粒子径を小さくすることによっても樹脂組成物の導電性が向上する。さらに、カーボンブラックの1次粒子の表面における官能基(酸素化合物)量を少なくすることによっても導電性が向上する。   In a conductive resin composition in which carbon black is blended with a resin composition, it is preferable to develop a carbon black structure in order to improve conductivity. In the carbon black having a developed structure, the carbon black primary particles are long and continuous in a branch shape or a kitchen shape, and the conductivity of the resin composition is improved. Moreover, the electroconductivity of a resin composition improves also by making the primary particle diameter of carbon black small. Furthermore, the conductivity is also improved by reducing the amount of functional groups (oxygen compounds) on the surface of the primary particles of carbon black.

なお、オイルファーネスカーボンブラックの製造条件と粒径及びストラクチャーとの関係について特開2002−121422号公報の第0004〜0008段落に記述があり、また、同公報図2には窒素吸着比表面積(NSA)と24M4DBP吸収量でファーネスブラックの製造限界が開示されている。 Incidentally, the relationship between the production conditions of oil furnace carbon black, the particle size and the structure is described in paragraphs 0004 to 0008 of JP-A No. 2002-121422, and FIG. 2 SA) and 24M4DBP absorption, the production limits of furnace black are disclosed.

そして水素量とカーボンブラック自体の体積固有抵抗については、「カーボンブラック便覧」<第三版>(平成7年4月15日カーボンブラック協会発行)のP552〜555や図1.7にあるように、水素量が低下するとカーボンブラック自体の抵抗が低下することが開示され、また、「顔料」第39巻第2号のP36、図22には、水素含有量とゴム(SBR系)での体積固有抵抗の関係が開示されている。   And as for the amount of hydrogen and the volume resistivity of carbon black itself, as shown in P552-555 of "Carbon Black Handbook" <Third Edition> (issued by the Carbon Black Association on April 15, 1995) and Fig. 1.7. Further, it is disclosed that the resistance of carbon black itself decreases when the hydrogen content decreases. Also, “Pigment” Vol. 39, No. 2, P36, FIG. 22 shows the hydrogen content and the volume of rubber (SBR system). A specific resistance relationship is disclosed.

特表平8−507555号公報には、タイヤ用途のゴム組成物に配合されるカーボンブラックとして、CTAB吸着比表面積が140〜250m/g、CDBP吸収量が120〜150cm/100g、窒素吸着比表面積が150〜180m/g、ストークスモード径(Dmod)が40〜67nm、ストークスモード半値幅(D1/2)が47nm以下のカーボンブラックが記載されているが、このカーボンブラックは、導電性樹脂組成物配合用カーボンブラックではなく、カーボンブラックのストラクチャーと導電性樹脂組成物の導電性及び流動性についての記載は全くない。 JP Hei 8-507555, as a carbon black to be blended in the rubber composition of tire applications, CTAB adsorption specific surface area of 140~250m 2 / g, CDBP absorption of 120~150cm 3 / 100g, nitrogen adsorption A carbon black having a specific surface area of 150 to 180 m 2 / g, a Stokes mode diameter (D mod ) of 40 to 67 nm, and a Stokes mode half-value width (D 1/2 ) of 47 nm or less is described. There is no description of the carbon black structure and the conductivity and fluidity of the conductive resin composition, not the carbon black for blending the conductive resin composition.

そもそも、この特表平8−507555号公報に記載されるカーボンブラックに限らず、ゴム配合用カーボンブラックは、マトリックスゴムとの親和性を確保するために、本発明に係る(1500℃×30分)の脱水素量をある程度大きくしており、このような(1500℃×30分)の脱水素量の大きいカーボンブラックでは、良好な導電性を得ることはできない。
特開2002−121422号公報 特表平8−507555号公報 「カーボンブラック便覧」<第三版> 「顔料」第39巻 第2号
In the first place, not only the carbon black described in JP-T-8-507555, but also a carbon black for rubber compounding is used according to the present invention (1500 ° C. × 30 minutes) in order to ensure affinity with the matrix rubber. The carbon black having a large amount of dehydrogenation (1500 ° C. × 30 minutes) cannot obtain good conductivity.
JP 2002-121422 A JP-T 8-507555 "Carbon Black Handbook"<ThirdEdition> "Pigment" Vol. 39, No. 2

このように樹脂に導電性を付与するためには、カーボンブラックを多く混入する。しかし、従来のカーボンブラックを導電性フィラーとして混入した樹脂組成物は、導電性が不十分であり、且つその流動性が低いために、例えば射出成形金型の隅まで樹脂が流れないことによる成形不良や、導電性塗料として用いた場合には、塗布する際に粘度が高いために平滑な塗膜が得られない等の問題があった。そこで高い導電性を維持しつつ、且つ従来にも増して樹脂の流動性を向上させる導電性フィラー(カーボンブラック)が望まれていた。   Thus, in order to provide conductivity to the resin, a large amount of carbon black is mixed. However, the conventional resin composition in which carbon black is mixed as a conductive filler has insufficient conductivity, and its fluidity is low. For example, the resin composition does not flow to the corner of an injection mold. When used as a conductive coating material, there were problems such as failure to obtain a smooth coating film due to high viscosity when applied. Therefore, there has been a demand for a conductive filler (carbon black) that maintains high conductivity and improves the fluidity of the resin as compared with the prior art.

本発明は、導電性組成物の導電性と流動性を向上させることができるカーボンブラックを提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the carbon black which can improve the electroconductivity and fluidity | liquidity of an electroconductive composition.

本発明のカーボンブラックは、次の特徴を有することを特徴とするものである。
24M4DBP吸収量:130cm/100g以上
(1500℃×30分)脱水素量:1.2mg/g以下
結晶子サイズLc:10〜17Å
好ましくは、上記に加えて、さらに次の特徴を有することを特徴とするものである。
・窒素吸着比表面積が150〜300m/gである。
・ストークスモード径(Dmod)と24M4DBP吸収量との比(Dmod/24M4DBP)が0.6〜0.9である。
・透過型電子顕微鏡による平均粒径が14〜24nmである。
・CTAB(セチルトリメチルアンモニウムブロマイド)吸着比表面積が120〜220m/gである。
・DBP吸収量が150〜400cm/100gである。
・次の式で定義される含酸素官能基密集度が3μmol/m以下である。
含酸素官能基密集度(μmol/m
=[(1500℃×30分)CO発生量(μmol/g)+(1500℃×30
分)CO発生量(μmol/g)]/窒素吸着比表面積(m/g)
The carbon black of the present invention has the following characteristics.
24M4DBP absorption: 130 cm 3/100 g or more (1500 ° C. × 30 minutes) the dehydrogenation amount: 1.2 mg / g or less crystallite size Lc: 10~17Å
Preferably, in addition to the above, it further has the following characteristics.
-Nitrogen adsorption specific surface area is 150-300 m < 2 > / g.
The ratio (D mod / 24M4DBP) between the Stokes mode diameter (D mod ) and the 24M4DBP absorption is 0.6 to 0.9.
-The average particle diameter by a transmission electron microscope is 14-24 nm.
-CTAB (cetyltrimethylammonium bromide) adsorption specific surface area is 120-220 m < 2 > / g.
-DBP absorption is 150-400 cm < 3 > / 100g.
The oxygen-containing functional group density defined by the following formula is 3 μmol / m 2 or less.
Oxygen-containing functional group density (μmol / m 2 )
= [(1500 ° C. × 30 minutes) CO generation amount (μmol / g) + (1500 ° C. × 30
Min) CO 2 generation (μmol / g)] / nitrogen adsorption specific surface area (m 2 / g)

本発明における24M4DBP吸収量及びDBP吸収量、(1500℃×30分)脱水素量、結晶子サイズLc、窒素吸着比表面積、ストークスモード径(Dmod)及びストークスモード半値幅(D1/2)、平均粒径、CTAB吸着比表面積、含酸素官能基密集度の定義は次の通りである。 24M4 DBP absorption amount and DBP absorption amount in the present invention, (1500 ° C. × 30 minutes) dehydrogenation amount, crystallite size Lc, nitrogen adsorption specific surface area, Stokes mode diameter (D mod ), and Stokes mode half width (D 1/2 ) The definitions of mean particle size, CTAB adsorption specific surface area, and oxygen-containing functional group density are as follows.

[24M4DBP吸収量及びDBP吸収量]
24M4DBP吸収量及びDBP吸収量は、JIS K6217に準拠する(単位はcm/100g)。
[24M4 DBP absorption and DBP absorption]
24M4DBP absorption and DBP absorption, conforms to JIS K6217 (unit cm 3 / 100g).

[(1500℃×30分)脱水素量]
(1500℃×30分)脱水素量(以下、単に「脱水素量」と言う。)は、カーボンブラックを真空中で1500℃で30分間加熱し、この間に発生したガス中の水素量であり、具体的には次のようにして測定される。
(測定法)
カーボンブラックを約0.5g精秤し、アルミナ管に入れ、0.01Torr(1.3Pa)まで減圧した後、減圧系を閉じ、1500℃の電気炉内に30分間保持してカーボンブラックに存在する酸素化合物や水素化合物を分解・揮発させる。揮発成分は定量吸引ポンプを通じて、一定容量のガス捕集管に採取する。圧力と温度からガス量を求めると共に、ガスクロマトグラフにて組成分析し、水素(H)の発生量(mg)を求め、カーボンブラック1g当たりからの水素量に換算した値を計算する(単位はmg/g)。
[(1500 ° C. × 30 minutes) Dehydrogenation amount]
(1500 ° C. × 30 minutes) The dehydrogenation amount (hereinafter simply referred to as “dehydrogenation amount”) is the amount of hydrogen in the gas generated during the heating of carbon black in vacuum at 1500 ° C. for 30 minutes. Specifically, it is measured as follows.
(Measurement method)
About 0.5g of carbon black is precisely weighed, put in an alumina tube, depressurized to 0.01 Torr (1.3 Pa), then the decompression system is closed, and it is kept in an electric furnace at 1500 ° C. for 30 minutes. Decomposes and volatilizes oxygen and hydrogen compounds. Volatile components are collected in a fixed-capacity gas collection tube through a quantitative suction pump. The amount of gas is determined from the pressure and temperature, the composition is analyzed by gas chromatography, the amount of hydrogen (H 2 ) generated (mg) is determined, and the value converted to the amount of hydrogen per gram of carbon black is calculated (the unit is mg / g).

[結晶子サイズLc]
X線回折装置(RINT−1500型 理学電機社製)を用いて測定した。測定条件は、管球にCuを用い、管電圧40KV、管電流250mAで実施した。カーボンブラック試料は装置付属の試料板に充填し、測定角度(2θ)10゜〜60゜、測定速度0.5゜/分とし、ピーク位置と半価幅は装置のソフトにより算出した。また測定角度の校正にはX線標準用シリコンを用いた。この様にして得られた結果を用いて、Scherrerの式;(Lc(Å)=K×λ/β×cosθ(但しK:形状因子定数0.9、λ:特性X線の波長CuKα 1.5418(Å)、β:半価幅(ラジアン)、θ:ピーク位置(度)))によりLcを求めた。
[Crystallite size Lc]
The measurement was performed using an X-ray diffractometer (RINT-1500 type, manufactured by Rigaku Corporation). The measurement conditions were such that Cu was used for the tube, tube voltage was 40 KV, and tube current was 250 mA. The carbon black sample was packed in a sample plate attached to the apparatus, the measurement angle (2θ) was 10 ° to 60 °, the measurement speed was 0.5 ° / min, and the peak position and half width were calculated by the software of the apparatus. Further, silicon for X-ray standard was used for calibration of the measurement angle. Using the results thus obtained, Scherrer's formula; (Lc (c) = K × λ / β × cos θ (where K: form factor constant 0.9, λ: wavelength of characteristic X-ray CuKα). 5418 (Å), β: half width (radian), θ: peak position (degrees))).

[窒素吸着比表面積]
窒素吸着比表面積(NSA)は、JIS K6217に準拠して定義される(単位はm/g)。
[ストークスモード径(Dmod)及びストークスモード半値幅(D1/2)]
ストークスモード径(Dmod)及びストークスモード半値幅(D1/2)は、以下の測定法で求められる。
(測定法)
界面活性剤(SIGMA CHEMICAL社製「NONIDET P−40」)を3滴加えた20容量%エタノール水溶液に、精秤したカーボンブラックを加えて、カーボンブラック濃度が0.01重量%の試料液を調製した。この試料液を超音波洗浄機(ULTRASONIC STIRRING BATH:LAKOMANUFACTURING CO.製)を用いて、20分間分散処理することにより、カーボンブラックスラリーとした。一方、遠心沈降式の流度分布測定装置(BROOK HAVEN INSTRUMENTS社製「BI−DCP PARTICLSIZER」)にスピン液(純水)10ミリリットルを注入し、更にバッファー液(20容量%エタノール水溶液)1ミリリットルを注入した後、前記調製したカーボンブラックスラリー各1ミリリットルを注入し、回転数10000rpmで遠心沈降させ、真比重1.78g/cmでストークス相当径を計算し、図2に示すように、ストークス相当径に対して相対的な発生頻度のヒストグラムを作る(ただし、後述の比較例9と10については回転数4000rpm、真比重1.84g/cmで実施)。ヒストグラムのピークAから直線BをY軸に平行に引き、ヒストグラムのX軸との交点をCとする。このときのCでのストークス直径が、ストークスモード径(Dmod)となる。また、直線Bの中点をFとして、Fを通りX軸に平行に直線Gを引く。直線Gは、ヒストグラムの分布曲線と2点D及びEで交わる。このとき、D及びEでの各ストークス直径の差の絶対値が、ストークスモード半値幅(D1/2)である。
[Nitrogen adsorption specific surface area]
The nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) is defined based on JIS K6217 (unit: m 2 / g).
[Stokes mode diameter (D mod ) and Stokes mode half width (D 1/2 )]
The Stokes mode diameter (D mod ) and the Stokes mode half width (D 1/2 ) are obtained by the following measurement method.
(Measurement method)
Prepare a sample solution with a carbon black concentration of 0.01 wt% by adding precisely weighed carbon black to a 20 vol% ethanol aqueous solution containing 3 drops of a surfactant ("NONIDET P-40" manufactured by SIGMA CHEMICAL). did. This sample solution was subjected to a dispersion treatment for 20 minutes using an ultrasonic cleaning machine (ULTRASONIC STIRRING BATH: manufactured by LAKOMANUFACTURING CO.) To obtain a carbon black slurry. On the other hand, 10 ml of spin solution (pure water) is injected into a centrifugal sedimentation type flow rate distribution measuring device (“BI-DCP PARTICLSIZER” manufactured by BROOK HAVEN INSTRUMENTS), and further 1 ml of buffer solution (20% ethanol aqueous solution) is added. After the injection, 1 ml each of the prepared carbon black slurry was injected, centrifuged at 10000 rpm, and the Stokes equivalent diameter was calculated at a true specific gravity of 1.78 g / cm 3 , as shown in FIG. A histogram of the occurrence frequency relative to the diameter is made (however, in Comparative Examples 9 and 10 described later, the rotation speed is 4000 rpm and the true specific gravity is 1.84 g / cm 3 ). A straight line B is drawn parallel to the Y axis from the peak A of the histogram, and C is defined as the intersection with the X axis of the histogram. The Stokes diameter at C at this time is the Stokes mode diameter (D mod ). Further, the midpoint of the straight line B is set as F, and the straight line G is drawn parallel to the X axis through F. The straight line G intersects the distribution curve of the histogram at two points D and E. At this time, the absolute value of the difference between the Stokes diameters at D and E is the Stokes mode half width (D 1/2 ).

[平均粒径]
透過型電子顕微鏡により求めた。具体的にはカーボンブラック試料を150kHz、0.4kWの超音波分散機により、10分間クロロホルムに分散させて分散試料を作成し、これをカーボン補強した支持膜に振り掛けて固定する。これを透過型電子顕微鏡で撮影し、50000〜200000倍に拡大した画像をEndterの装置を用いてランダムに1000個以上のカーボンブラックの粒子径を測定し、その平均値を平均粒径とした。
[Average particle size]
It was determined by a transmission electron microscope. Specifically, a carbon black sample is dispersed in chloroform for 10 minutes using an ultrasonic disperser of 150 kHz and 0.4 kW to prepare a dispersed sample, which is sprinkled and fixed on a carbon-reinforced support film. This was photographed with a transmission electron microscope, and an enlarged image of 50000 to 200000 times was randomly measured using an Endter apparatus to measure the particle diameter of 1000 or more carbon blacks, and the average value was taken as the average particle diameter.

[CTAB吸着比表面積]
CTAB吸着比表面積は、JIS K6217に準拠する(単位はm/g)。
[CTAB adsorption specific surface area]
The CTAB adsorption specific surface area conforms to JIS K6217 (the unit is m 2 / g).

[含酸素官能基密集度]
(1500℃×30分)CO発生量(以下、単に「CO発生量」と言う。)及び(1500℃×30分)CO発生量(以下、単に「CO発生量」と言う。)は、各々カーボンブラックを真空中で1500℃で30分間加熱し、この間に発生したガス中のCO及びCO量であり、具体的には次のようにして測定される。
(測定法)
カーボンブラックを約0.5g精秤し、アルミナ管に入れ、0.01Torr(1.3Pa)まで減圧した後、減圧系を閉じ、1500℃の電気炉内に30分間保持してカーボンブラックに存在する酸素化合物や水素化合物を分解・揮発させる。揮発成分は定量吸引ポンプを通じて、一定容量のガス捕集管に採取する。圧力と温度からガス量を求めると共に、ガスクロマトグラフにて組成分析し、一酸化炭素(CO)及び二酸化炭素(CO)の発生量(mg)を求め、カーボンブラック1g当たりからのCO及びCOに換算した値を計算する(単位はmg/g)。
さらに、得られた各ガスの発生量をμmol/gに換算し、次の式により含酸素官能基密集度を求める。
含酸素官能基密集度(μmol/m
=[CO発生量(μmol/g)+CO発生量(μmol/g)]
/窒素吸着比表面積(m/g)
[Oxygen-containing functional group density]
(1500 ° C. × 30 minutes) CO generation amount (hereinafter simply referred to as “CO generation amount”) and (1500 ° C. × 30 minutes) CO 2 generation amount (hereinafter simply referred to as “CO 2 generation amount”). Each of the carbon blacks is heated in a vacuum at 1500 ° C. for 30 minutes, and is the amount of CO and CO 2 in the gas generated during this time. Specifically, it is measured as follows.
(Measurement method)
About 0.5g of carbon black is precisely weighed, put in an alumina tube, depressurized to 0.01 Torr (1.3 Pa), then the decompression system is closed, and it is kept in an electric furnace at 1500 ° C. for 30 minutes. Decomposes and volatilizes oxygen and hydrogen compounds. Volatile components are collected in a fixed-capacity gas collection tube through a quantitative suction pump. Together determine the amount of gas from the pressure and temperature, and composition analysis by gas chromatography, determined occurrence amount of carbon monoxide (CO) and carbon dioxide (CO 2) to (mg), CO and CO 2 from the carbon black 1g per The value converted into is calculated (unit: mg / g).
Further, the generated amount of each gas obtained is converted to μmol / g, and the oxygen-containing functional group density is determined by the following formula.
Oxygen-containing functional group density (μmol / m 2 )
= [CO generation amount (μmol / g) + CO 2 generation amount (μmol / g)]
/ Nitrogen adsorption specific surface area (m 2 / g)

本発明によると、樹脂組成物に配合した場合、その導電性及び流動性の双方を同時に高めることができるカーボンブラックが提供される。   According to the present invention, when blended in a resin composition, there is provided a carbon black that can simultaneously improve both its conductivity and fluidity.

即ち、かかる本発明は、特定の24M4DBP吸収量を有するカーボンブラックにおいて、水素含有量を低下させると共に、結晶子サイズを特定の小さな数値範囲とし、さらに好ましくは2次粒子の凝集体径を、絶対値ではなく、ストラクチャーレベルに対する特定の相対的なレベル範囲に設定することにより、これを配合した樹脂組成物の導電性及び流動性の双方が良好なバランスにあり、何れもが低下せずに良好な性質を維持するという新規な知見に基づいて創案されたものである。   That is, according to the present invention, in the carbon black having a specific 24M4DBP absorption amount, the hydrogen content is decreased, the crystallite size is set to a specific small numerical range, and more preferably, the aggregate size of the secondary particles is set to an absolute value. By setting a specific relative level range with respect to the structure level rather than the value, both the conductivity and fluidity of the resin composition containing this are in a good balance, both are good without deterioration It was invented based on the novel knowledge of maintaining a unique property.

本発明者らが鋭意検討した結果、カーボンブラック、特にオイルファーネス法によるカーボンブラックに於いて、1次粒子の表面近傍はグラファイト化し、且つ内部はアモルファス状とすることで、これを導電性フィラーとして樹脂組成物に混合した際、樹脂組成物は高い導電性を維持しつつ且つ良好な流動性を得ることができることを見出した。そして、これを実現するためにカーボンブラックの水素量を特定値以下とし、且つX線回折によって求められる結晶子サイズを特定範囲に保つことで、上述の効果を奏することを見出し、本発明を完成した。   As a result of intensive studies by the present inventors, carbon black, particularly carbon black by the oil furnace method, is graphitized in the vicinity of the surface of the primary particles, and the inside is made amorphous so that this can be used as a conductive filler. It has been found that when mixed with a resin composition, the resin composition can obtain good fluidity while maintaining high electrical conductivity. In order to achieve this, the inventors have found that the above-mentioned effects can be achieved by keeping the hydrogen amount of carbon black below a specific value and keeping the crystallite size obtained by X-ray diffraction in a specific range, thereby completing the present invention. did.

またこのようなカーボンブラックは、例えばオイルファーネス法によってカーボンブラックを製造する際には、製造炉内で生成したカーボンブラックを前述の様に1次粒子の表面近傍をグラファイト化し、内部はアモルファス状に保つような、特定の温度と滞留時間に保つことにより製造することができた。   In addition, when carbon black is produced by, for example, an oil furnace method, the carbon black produced in the production furnace is graphitized in the vicinity of the surface of the primary particles as described above, and the inside is made amorphous. It was possible to produce by maintaining a specific temperature and residence time that would keep.

本発明のカーボンブラックを用いた樹脂組成物においては、導電性及び流動性の双方が良いバランスにあり、何れもが低下せずに良好な性質を維持することが可能となる。この理由は定かではないが、本発明のカーボンブラックは1次粒子表面近傍では結晶が発達(グラファイト化)し、かつ1次粒子内部がアモルファス状であることに起因すると考えられる。   In the resin composition using the carbon black of the present invention, both conductivity and fluidity are in a good balance, and it is possible to maintain good properties without any deterioration. The reason for this is not clear, but it is considered that the carbon black of the present invention is caused by the crystal growth (graphitization) in the vicinity of the primary particle surface and the inside of the primary particle being amorphous.

即ち、内部までグラファイト化が進んだカーボンブラックは、グラファイト結晶面方向(水平方向)への導電性が発揮されず、僅かに垂直方向での導電性を示すのみとなるので、(カーボンブラック1次粒子を電気が通過する事が困難となるので)カーボンブラック自身の導電性が低下してしまうが、本発明のカーボンブラックは1次粒子内部がアモルファス状であるために、結晶表面の垂直方向における導電性が僅かで、1次粒子内部によってカーボンブラック自身の導電性が確保されているので(カーボンブラック1次粒子を電気が通過できるので)、十分な導電性を維持できるものと考えられる。   In other words, carbon black that has been graphitized to the inside does not exhibit conductivity in the direction of the graphite crystal plane (horizontal direction), and only exhibits conductivity in the vertical direction. The conductivity of the carbon black itself is reduced (because it is difficult for electricity to pass through the particles). However, the carbon black of the present invention is amorphous in the primary particles, so Since the conductivity of the carbon black itself is ensured by the inside of the primary particles (since electricity can pass through the carbon black primary particles), it is considered that sufficient conductivity can be maintained.

且つ、本発明のカーボンブラックは樹脂と接触する表面がグラファイト化している為に樹脂との滑り性に優れ、樹脂組成物中とした際に樹脂組成物の流動性が低下しないと考えられる。また本発明のカーボンブラックを含む樹脂組成物は、そのカーボンブラック1次粒子内部がアモルファス状であるために、カーボンブラックが樹脂中で変形し易いことから、カーボンブラック同士の凝集体構造を作り難いので、樹脂組成物の流動性が低下しないとも考えられる。   In addition, the carbon black of the present invention is excellent in slipperiness with the resin because the surface in contact with the resin is graphitized, and it is considered that the fluidity of the resin composition does not decrease when it is in the resin composition. Further, the resin composition containing carbon black of the present invention has an amorphous inside of the carbon black primary particles, so that the carbon black is easily deformed in the resin, so that it is difficult to form an aggregate structure of the carbon blacks. Therefore, it is considered that the fluidity of the resin composition does not decrease.

本発明のカーボンブラックは、下記の通り、
24M4DBP吸収量:130cm/100g以上
1500℃×30分の脱水素量:1.2mg/g以下
結晶サイズLc:10〜17Å
である。
The carbon black of the present invention is as follows:
24M4DBP absorption: 130 cm 3/100 g or more 1500 ° C. × 30 minutes dehydrogenation amount: 1.2 mg / g or less crystal size Lc: 10~17Å
It is.

本発明のカーボンブラックは、さらには、
窒素吸着比表面積:150〜300m/g
mod/24M4DBP:0.6〜0.9
平均粒径:14〜24nm
CTAB吸着比表面積:120〜220m/g
DBP吸収量:150〜400cm/100g
含酸素官能基密集度:3μmol/m以下
を満たすことが好ましい。
The carbon black of the present invention further includes:
Nitrogen adsorption specific surface area: 150 to 300 m 2 / g
D mod / 24M4DBP: 0.6-0.9
Average particle size: 14-24 nm
CTAB adsorption specific surface area: 120-220 m 2 / g
DBP absorption: 150-400cm < 3 > / 100g
Oxygen-containing functional group density: It is preferable to satisfy 3 μmol / m 2 or less.

一般にカーボンブラックは1次粒子が葡萄房状に連なった独特のストラクチャーと称される連鎖体よりなる2次粒子を形成している。この葡萄房状連鎖体の空隙部分等にDBP(ジブチルフタレート)が吸収されるので、24M4DBP吸収量やDBP吸収量はカーボンブラックが有する重要な指標値である。   In general, carbon black forms secondary particles composed of a chain called a unique structure in which primary particles are arranged in a kitchen shape. Since DBP (dibutyl phthalate) is absorbed in the voids of the kitchen chain, etc., the 24M4 DBP absorption amount and the DBP absorption amount are important index values of carbon black.

本発明のカーボンブラックは、24M4DBP吸収量が130cm/100g以上、好ましくは140cm/100g以上、より好ましくは145cm/100g以上である。24M4DBP吸収量が130cm/100g未満では、樹脂組成物とした際に十分な導電性が得られない。ただし、24M4DBP吸収量が高すぎても、樹脂中での分散性低下や、また生産時の炉の負荷が大きく、経済的でないので、一般的には260cm/100g以下、中でも200cm/100g以下、特に160cm/100g以下が好ましい。 Carbon black of the present invention, 24M4DBP absorption of 130 cm 3/100 g or more, preferably 140cm 3/100 g or more, more preferably 145cm 3/100 g or more. Is less than 24M4DBP absorption of 130 cm 3/100 g, can not be obtained sufficient conductivity upon the resin composition. However, even if excessively high 24M4DBP absorption, and dispersibility deterioration in the resin, also increases the load of the furnace during production, since it is not economical, typically 260 cm 3/100 g or less, preferably 200 cm 3/100 g or less, particularly preferably 160cm 3 / 100g.

また、本発明のカーボンブラックにおいては、DBP吸収量が小さすぎると、樹脂組成物とした際に導電性が低下する場合があり、逆に大きすぎると樹脂組成物の流動性が低下する場合がある。よってDBP吸収量は150cm/100g以上、中でも155cm/100g以上であることが好ましく、400cm/100g以下、中でも250cm/100g以下、更には230cm/100g以下、特に210cm/100g以下であることが好ましい。 In addition, in the carbon black of the present invention, if the DBP absorption amount is too small, the conductivity may decrease when the resin composition is obtained, and conversely if too large, the fluidity of the resin composition may decrease. is there. Therefore DBP absorption 150 cm 3/100 g or more and preferably is preferably 155cm at 3/100 g or more, 400 cm 3/100 g or less, preferably 250 cm 3/100 g or less, more 230 cm 3/100 g or less, in particular 210 cm 3/100 g or less It is preferable that

本発明では、カーボンブラックの脱水素量を1.2mg/g以下、好ましくは1.0mg/g以下、より好ましくは0.8mg/g以下にすることで、このカーボンブラックが配合された樹脂組成物の導電性を高めることが可能となる。本発明においては脱水素量が1.2mg/g以下で有れば低い程好ましいが、一般的には工業的な経済性などの理由により、0.1mg/g以上とするのが好ましい。   In the present invention, the dehydrogenation amount of carbon black is 1.2 mg / g or less, preferably 1.0 mg / g or less, more preferably 0.8 mg / g or less, so that the resin composition containing this carbon black is blended. It becomes possible to increase the electrical conductivity of the object. In the present invention, the dehydrogenation amount is preferably 1.2 mg / g or less, but it is preferably as low as possible. In general, it is preferably 0.1 mg / g or more for reasons such as industrial economy.

脱水素量が1.2mg/gよりも多いと、カーボンブラック表面近傍の結晶発達が不十分となり、カーボンブラックの造粒乾燥工程等で酸性官能基が表面に付加しやすくなり、樹脂組成物とした際にその導電性が低下してしまう場合がある。   If the dehydrogenation amount is more than 1.2 mg / g, the crystal growth in the vicinity of the carbon black surface becomes insufficient, and it becomes easy to add an acidic functional group to the surface in the granulation drying process of the carbon black. In some cases, the electrical conductivity may decrease.

本発明では、カーボンブラック結晶子サイズLcを10〜17Å、好ましくは11〜16Åとする。この特定範囲とにすることにより、樹脂組成物の導電性及び流動性の双方を高めることができる。結晶子サイズが大き過ぎると、樹脂組成物とした際に導電性が低下する場合があり、逆に結晶子サイズが小さすぎると十分な導電性が得られない場合がある。   In the present invention, the carbon black crystallite size Lc is 10 to 17 cm, preferably 11 to 16 cm. By setting it as this specific range, both the electroconductivity and fluidity | liquidity of a resin composition can be improved. If the crystallite size is too large, the conductivity may be lowered when the resin composition is obtained. Conversely, if the crystallite size is too small, sufficient conductivity may not be obtained.

本発明では、更にカーボンブラックの窒素吸着比表面積が150〜300m/gであることが好ましい。窒素吸着比表面積が大きいほど樹脂組成物とした際に、その導電性を向上させるが、300m/gを超えると樹脂中への分散性低下や例えばポリオレフィンなどでは樹脂組成物の流動性が悪くなる。これは、樹脂中の可塑剤をカーボンブラックが吸着することによるためと考えられる。本発明では、窒素吸着比表面積を好ましくは150〜300m/g、より好ましくは200〜290m/gとすることにより、樹脂組成物の導電性及び流動性の双方をより一層良好なものとする。 In the present invention, the nitrogen adsorption specific surface area of carbon black is preferably 150 to 300 m 2 / g. The greater the nitrogen adsorption specific surface area, the better the conductivity when the resin composition is made. However, if it exceeds 300 m 2 / g, the resin composition has poor fluidity when it exceeds 300 m 2 / g, for example, polyolefin, etc. Become. This is probably because carbon black adsorbs the plasticizer in the resin. In the present invention, by setting the nitrogen adsorption specific surface area to preferably 150 to 300 m 2 / g, more preferably 200 to 290 m 2 / g, both the conductivity and fluidity of the resin composition can be further improved. To do.

本発明では、さらにDmod/24M4DBPが0.6〜0.9の範囲にあるカーボンブラックが好ましい。カーボンブラックは、前述の如く、1次粒子が複数繋がった2次粒子(凝集体)からなっており、その凝集体構造(ストラクチャー)の発達度合の指標として、24M4DBP吸収量が用いられている。また、カーボンブラックの特性を測る他の指標として、ストークス径が知られている。このストークス径は、一般的に、カーボンブラック凝集体をストークスの法則に従う疑似球状と見なして遠心沈降法(DCP)により求めた直径(モード径;Dmod)が用いられており、そしてDmodの分布指標として、Dmodの半値幅(D1/2)が用いられている。 In the present invention, carbon black in which D mod / 24M4DBP is in the range of 0.6 to 0.9 is further preferable. As described above, carbon black is composed of secondary particles (aggregates) in which a plurality of primary particles are connected, and 24M4DBP absorption is used as an indicator of the degree of development of the aggregate structure (structure). As another index for measuring the characteristics of carbon black, the Stokes diameter is known. The Stokes diameter is generally the diameter (mode diameter; D mod ) determined by the centrifugal sedimentation method (DCP) on the assumption that the carbon black aggregate is a pseudosphere according to Stokes' law, and the D mod As a distribution index, the half-value width (D 1/2 ) of D mod is used.

従来、これらの指標やその比(D1/2/Dmod)、そして他の物性値等をカーボンブラックの物性指標として、カーボンブラック自体や、ゴム、樹脂組成物における物性、加工性等の改善がなされてきた。しかし、従来においては、これらの数値は各々個別に評価するに留まっており、カーボンブラックの特性を充分に把握するには到っていなかった。例えば、カーボンブラックのストークスモード径(Dmod)のみでは、そのストラクチャーの発達具合が一義的に決定されないので、Dmodが同じカーボンブラックであっても導電性に差がある等、特に導電性樹脂組成物へ添加するカーボンブラックにおいては充分な改良が成されていないという課題があった。 Conventionally, using these indices, their ratio (D 1/2 / D mod ), and other physical property values as physical index of carbon black, improvement of physical properties, workability, etc. in carbon black itself, rubber and resin composition Has been made. Conventionally, however, these numerical values are only evaluated individually, and the characteristics of carbon black have not been fully understood. For example, since only the Stokes mode diameter (D mod ) of carbon black does not uniquely determine the development of the structure, there is a difference in conductivity even when the carbon black has the same D mod. There has been a problem that the carbon black added to the composition has not been sufficiently improved.

そこで、本発明者らが鋭意検討した結果、Dmodが、ストラクチャーの発達度合いを示す24M4DBP吸収量に対して特定の数値範囲にあるカーボンブラック、つまりDmod/24M4DBPの値が特定範囲にあるカーボンブラックを、導電性樹脂組成物のフィラーとして用いることで、極めて優れた導電性と流動性のバランスを有する導電性樹脂組成物を実現し得ることを見出した。 Accordingly, the present inventors have studied intensively, D mod is carbon black in a specific numerical range with respect to 24M4DBP absorption showing the development degree of structure, that is, the value of D mod / 24M4DBP is in the specified range of carbon It has been found that by using black as a filler for a conductive resin composition, a conductive resin composition having an extremely excellent balance between conductivity and fluidity can be realized.

このDmod/24M4DBPで示される数値は、カーボンブラックのストラクチャーの発達度合いに対する凝集体径の大きさを示すものである。この数値が低いほど、つまり同一サイズの凝集体径に対するストラクチャーの発達度が高いほど、カーボンブラック1次粒子がより密集していることを示す。この数値が低すぎると樹脂との馴染みの低下により樹脂組成物の流動性低下や、樹脂組成物中でのカーボンブラックの分散性低下による樹脂組成物の導電性の低下が起こる場合がある。逆に、高過ぎるとカーボンブラック自体の導電性が低下し、所望の導電性を付与するための導電性樹脂組成物へのカーボンブラック添加量の増加により、樹脂組成物の機械的物性等が低下する場合がある。よって、本発明のカーボンブラックにおいては、Dmod/24M4DBPが0.6以上、0.9以下であることが好ましい。 The numerical value indicated by D mod / 24M4DBP indicates the size of the aggregate diameter with respect to the degree of carbon black structure development. The lower this value, that is, the higher the degree of development of the structure with respect to the aggregate size of the same size, the more dense the carbon black primary particles are. If this value is too low, the fluidity of the resin composition may decrease due to a decrease in familiarity with the resin, and the conductivity of the resin composition may decrease due to a decrease in the dispersibility of carbon black in the resin composition. Conversely, if it is too high, the conductivity of the carbon black itself will decrease, and the mechanical properties of the resin composition will decrease due to an increase in the amount of carbon black added to the conductive resin composition to give the desired conductivity. There is a case. Therefore, in the carbon black of the present invention, D mod / 24M4DBP is preferably 0.6 or more and 0.9 or less.

更に、本発明のカーボンブラックにおいては、ストラクチャーの発達度合いに対する凝集体径分布が狭い方が好ましい。具体的には、24M4DBP吸収量に対するストークスモード半値幅(D1/2)の比(D1/2/24M4DBP)で示される数値が、小さい方が好ましい。この数値が高過ぎるとカーボンブラック自体の導電性が低下し、所望の導電性を付与するための導電性樹脂組成物へのカーボンブラック添加量の増加により、樹脂組成物の機械的物性等が低下する場合がある。よって、本発明のカーボンブラックにおけるD1/2/24M4DBPは0.9以下であることが好ましい。またその下限は特に制限はないが、製造の経済性等の理由から0.45以上であることが好ましい。 Furthermore, the carbon black of the present invention preferably has a narrow aggregate diameter distribution with respect to the degree of structure development. Specifically, it is preferable that the numerical value indicated by the ratio (D 1/2 / 24M4DBP) of the Stokes mode half width (D 1/2 ) to the 24M4 DBP absorption amount is smaller. If this value is too high, the conductivity of the carbon black itself will decrease, and the mechanical properties of the resin composition will decrease due to the increase in the amount of carbon black added to the conductive resin composition to give the desired conductivity. There is a case. Therefore, D 1/2 / 24M4DBP in the carbon black of the present invention is preferably 0.9 or less. The lower limit is not particularly limited, but is preferably 0.45 or more for reasons such as production economics.

また、本発明のカーボンブラックの平均粒径は任意だが、中でも14〜24nm、特に15〜18nmとすることが好ましい。この平均粒径が小さすぎると、樹脂組成物中での分散性が低下する場合があり、逆に大きすぎると樹脂組成物の導電性が低下する場合がある。   The average particle size of the carbon black of the present invention is arbitrary, but it is preferably 14 to 24 nm, particularly preferably 15 to 18 nm. If this average particle size is too small, the dispersibility in the resin composition may be reduced. Conversely, if it is too large, the conductivity of the resin composition may be reduced.

さらに、本発明では、カーボンブラックのCTAB吸着比表面積を120〜220m/g、特に150〜200m/gとすることが好ましい。この特定範囲にすることにより、樹脂組成物の導電性及び流動性の双方をより一層高めることができる。CTAB比表面積が小さ過ぎると導電性が低下する場合があり、逆に大きすぎると、樹脂組成物中での分散性が低下する場合がある。 Furthermore, in the present invention, the CTAB adsorption specific surface area of the carbon black is preferably 120 to 220 m 2 / g, particularly 150 to 200 m 2 / g. By setting it as this specific range, both the electrical conductivity and fluidity of the resin composition can be further enhanced. If the CTAB specific surface area is too small, the conductivity may be reduced, whereas if too large, the dispersibility in the resin composition may be reduced.

上記に加えて、本発明では、以下の式で定義される、含酸素官能基密集度を3μmol/m以下とすることが好ましい。
含酸素官能基密集度(μmol/m
=[CO発生量(μmol/g)+CO発生量(μmol/g)]
/窒素吸着比表面積(m/g)
In addition to the above, in the present invention, the oxygen-containing functional group density defined by the following formula is preferably 3 μmol / m 2 or less.
Oxygen-containing functional group density (μmol / m 2 )
= [CO generation amount (μmol / g) + CO 2 generation amount (μmol / g)]
/ Nitrogen adsorption specific surface area (m 2 / g)

ここで、この数値について説明する。カーボンブラックには、ある程度の表面官能基が存在するが、これを加熱することによって、一酸化炭素(CO)・二酸化炭素(CO)が発生する。例えば、カルボニル基(ケトン、キノン等)が存在すれば、分解によって主にCOが発生し、カルボキシル基およびその誘導体(エステル、ラクトン等)が存在すれば同様にCOが発生する。つまり、発生したガス量を求めることで、カーボンブラックの表面に存在する官能基の量が推定できる。一方で、カーボンブラックの導電性向上においては、これらの官能基量が少ないことが望ましいことは、従来から知られている。しかしながら、これらの官能基は、従来はカーボンブラックの重量あたりの発生ガス量に基づいた数値が用いられてきた。言い換えれば、カーボンブラック重量に対する官能基の量が、導電性に影響するというのが従来の通説であった。 Here, this numerical value will be described. Carbon black has a certain amount of surface functional groups. When heated, carbon monoxide (CO) / carbon dioxide (CO 2 ) is generated. For example, if a carbonyl group (ketone, quinone, etc.) is present, CO is mainly generated by decomposition, and if a carboxyl group and derivatives thereof (ester, lactone, etc.) are present, CO 2 is similarly generated. That is, the amount of functional groups present on the surface of carbon black can be estimated by determining the amount of gas generated. On the other hand, it is conventionally known that a small amount of these functional groups is desirable for improving the conductivity of carbon black. However, numerical values based on the amount of gas generated per weight of carbon black have been conventionally used for these functional groups. In other words, it has been a conventional wisdom that the amount of functional groups relative to the weight of carbon black affects the conductivity.

これに対して、本発明者らは、さらなる鋭意検討の結果、分散性とは別個の概念から、導電性においても、これら官能基量はカーボンブラックの重量あたりの数値ではなく、むしろ単位表面積あたりの数が樹脂組成物の導電性、しいては導電性と流動性との両立に効果があることを見出した。   On the other hand, as a result of further intensive studies, the present inventors have determined that the amount of these functional groups is not a numerical value per unit weight of carbon black, but rather a unit per unit surface area. Has been found to be effective in achieving both the electrical conductivity of the resin composition, and thus the electrical conductivity and fluidity.

その理由の詳細は明らかではないが、樹脂組成物内を電流が流れる際、カーボンブラックの表面に局在する官能基が、カーボンブラック2次粒子間の電子移動を阻害するため、重量あたりの絶対量よりも、単位表面積あたりの数(密集度)が導電性に影響するためと考えられる。   Although the details of the reason are not clear, when an electric current flows through the resin composition, the functional group localized on the surface of the carbon black inhibits the electron transfer between the carbon black secondary particles. It is considered that the number per unit surface area (concentration) affects the conductivity rather than the amount.

即ち、含酸素官能基密集度とは、カーボンブラック単位表面積あたりの官能基の数を示すものであるため、この数値は低いのが好ましい。この数値が高い場合には、かかる理由によりカーボンブラックを含む樹脂組成物の導電性が低下する。なお、この数値は低いほど導電性の観点では好ましいが、あまりに低すぎると上述の如く、分散性が低下して導電性や流動性が却って悪化する恐れがあり、また脱水素量の場合と同様、工業的な経済性などの理由により不利である。従って、含酸素官能基密集度は、0.1μmol/m以上とするのが好ましい。 That is, since the oxygen-containing functional group density indicates the number of functional groups per unit surface area of carbon black, this value is preferably low. When this numerical value is high, the conductivity of the resin composition containing carbon black decreases due to such a reason. Note that the lower the value, the better from the viewpoint of conductivity. However, if the value is too low, as described above, the dispersibility may be lowered and the conductivity and fluidity may be deteriorated. It is disadvantageous for reasons such as industrial economy. Therefore, the oxygen-containing functional group density is preferably 0.1 μmol / m 2 or more.

本発明のカーボンブラックの製造方法は任意であり、例えばオイルファーネス法やアセチレン法、賦活法によるケッチェンブラックが挙げられる。中でもオイルファーネス法は、安価に、且つ歩留まり良く製造できるので好ましい。   The method for producing carbon black of the present invention is arbitrary, and examples thereof include ketjen black by an oil furnace method, an acetylene method, and an activation method. Among these, the oil furnace method is preferable because it can be manufactured at low cost and with high yield.

以下に、本発明のカーボンブラックの製造方法の例としてオイルファーネス法を挙げて説明する。   The oil furnace method will be described below as an example of the method for producing carbon black of the present invention.

本発明のカーボンブラックの製造装置例を図1に示した。この装置は、オイルファーネス法によるカーボンブラック製造装置であって、燃料を燃焼して高温燃焼ガス流を発生させる第1反応帯域Aと、その下流に接続し、カーボンブラック原料を導入する導入ノズルを備えた第2反応帯域Bと、その下流に接続し、カーボンブラック生成反応を停止させる為に炉内に冷却水等を供給するノズルを備えた第3反応帯域Cとを含む。   An example of an apparatus for producing carbon black of the present invention is shown in FIG. This apparatus is a carbon black production apparatus by an oil furnace method, and includes a first reaction zone A that burns fuel to generate a high-temperature combustion gas flow, and an introduction nozzle that is connected downstream and introduces a carbon black raw material. A second reaction zone B provided downstream thereof, and a third reaction zone C provided with a nozzle connected downstream thereof to supply cooling water or the like into the furnace in order to stop the carbon black production reaction.

先ず燃料導入ノズルFから燃料を噴霧状で導入し、これを燃焼用空気導入ノズルGからの燃焼用空気と混合して燃焼させ、高温燃焼ガス流を得る。燃焼ガス流の温度は1300℃〜2000℃程度である。高温燃焼ガスの発生に用いる燃料は任意だが、例えば重油、軽油、ガソリン、灯油等の液体燃料や、天然ガス、プロパン、水素等の気体燃料が挙げられる。発生した高温燃焼ガス流は、徐々に収斂した形状の製造炉内を通過することによってガス流速が上昇し、炉内の乱流エネルギーが向上する。   First, fuel is introduced in a spray form from the fuel introduction nozzle F, and this is mixed with combustion air from the combustion air introduction nozzle G and burned to obtain a high-temperature combustion gas flow. The temperature of the combustion gas stream is about 1300 ° C to 2000 ° C. The fuel used for generating the high-temperature combustion gas is arbitrary, but examples thereof include liquid fuels such as heavy oil, light oil, gasoline, and kerosene, and gaseous fuels such as natural gas, propane, and hydrogen. The generated high-temperature combustion gas flow passes through the production furnace having a gradually converged shape, thereby increasing the gas flow velocity and improving the turbulent energy in the furnace.

第2反応帯域Bで導入されるカーボンブラック原料としては、例えばクレオソート油等の石炭系炭化水素やエチレンボトム油等の石油系炭化水素が挙げられる。カーボンブラック原料の導入位置や原料量を調節して、カーボンブラックの粒子径(1次粒子径)やストラクチャーを調整することができる。   Examples of the carbon black raw material introduced in the second reaction zone B include coal-based hydrocarbons such as creosote oil and petroleum-based hydrocarbons such as ethylene bottom oil. The particle diameter (primary particle diameter) and structure of carbon black can be adjusted by adjusting the introduction position and amount of the carbon black raw material.

第2反応帯域Bで生成するカーボンブラックは、第3反応帯域Cにおいて冷却水等と接触させて急冷することにより、カーボンブラック生成反応が停止する。この後、一般的にはバッグフィルターやサイクロン等の捕集装置により、ガスとカーボンブラックを分離してカーボンブラックを得る。なお、得られたカーボンブラックは水等を造粒用媒体として用い、ピン式湿式造粒機等によって約1mm程度の粒にし、ついで回転式乾燥機で乾燥する工程を経る事が一般的である。   The carbon black produced in the second reaction zone B is brought into contact with cooling water or the like in the third reaction zone C and rapidly cooled to stop the carbon black production reaction. Thereafter, the gas and carbon black are generally separated by a collection device such as a bag filter or a cyclone to obtain carbon black. The obtained carbon black is generally subjected to a step of using water or the like as a granulating medium, granulating it to about 1 mm with a pin type wet granulator or the like, and then drying with a rotary dryer. .

本発明のカーボンブラック、即ち24M4DBP吸油量が130cm/100g以上、脱水素量が1.2mg/g以下であり且つ、結晶子サイズLcが10〜17Åであるカーボンブラックを製造するためには、上述の第2帯域Bにおけるカーボンブラック原料導入ノズルD’の位置と、第3反応帯域Cにおける冷却水供給ノズルE’の位置とを調整して炉内におけるカーボンブラックの滞留時間を特定範囲とすることによって、上述した様にカーボンブラックの24M4DBP吸収量と比表面積を特定範囲の値とし、Lcを過大に大きくせず特定の小さな値とし、且つカーボンブラック粒子表面の脱水素が進行した状態とすればよい。具体的には、炉内温度を1500℃〜2000℃、好ましくは1600℃〜1800℃とし、カーボンブラックの炉内滞留時間、即ち原料導入点から反応停止位置までの移動に要する時間(図1においてカーボンブラック原料導入位置距離Dと反応停止位置距離Eを移動するに要する時間)が、40ミリ秒〜500ミリ秒、好ましくは50ミリ秒〜200ミリ秒とすればよい。また、炉内温度が1500℃を下回るような低温の場合には、炉内滞留時間が500ミリ秒を越えて5秒以下、好ましくは1秒〜3秒とすればよい。 Carbon black of the present invention, i.e., 24M4DBP oil absorption of 130 cm 3/100 g or more, the dehydrogenation amount and not more than 1.2 mg / g, for crystallite size Lc of producing carbon black which is 10~17Å is By adjusting the position of the carbon black raw material introduction nozzle D ′ in the second zone B and the position of the cooling water supply nozzle E ′ in the third reaction zone C, the residence time of the carbon black in the furnace is set to a specific range. As described above, the carbon black 24M4DBP absorption amount and specific surface area are set to values within a specific range, Lc is set to a specific small value without being excessively large, and dehydrogenation of the carbon black particle surface is advanced. That's fine. Specifically, the furnace temperature is set to 1500 ° C. to 2000 ° C., preferably 1600 ° C. to 1800 ° C., and the residence time of carbon black in the furnace, that is, the time required to move from the raw material introduction point to the reaction stop position (in FIG. The time required to move the carbon black raw material introduction position distance D and the reaction stop position distance E) is 40 milliseconds to 500 milliseconds, preferably 50 milliseconds to 200 milliseconds. Further, in the case where the temperature in the furnace is lower than 1500 ° C., the residence time in the furnace exceeds 500 milliseconds and is 5 seconds or less, preferably 1 to 3 seconds.

本発明のカーボンブラックは、特に脱水素量が少ないので、炉内での高温燃焼ガス流の温度を1700℃以上の高温とする方法や、カーボンブラック原料供給ノズルよりも下流側で更に炉内に酸素を導入してカーボンブラック表面の水素等を燃焼させ、この反応熱で高温下の滞留時間を長くすることが好ましい。この様な方法によって、カーボンブラックの表面近傍の結晶化とカーボンブラック内部の脱水素が効果的に行えるので好ましい。   Since the carbon black of the present invention has a particularly small amount of dehydrogenation, a method of setting the temperature of the high-temperature combustion gas flow in the furnace to a high temperature of 1700 ° C. or higher, or further in the furnace downstream of the carbon black raw material supply nozzle. It is preferable to introduce oxygen to burn hydrogen etc. on the surface of the carbon black and lengthen the residence time at high temperature with this reaction heat. Such a method is preferable because crystallization near the surface of carbon black and dehydrogenation inside carbon black can be effectively performed.

本発明のカーボンブラックは、樹脂に配合して導電性樹脂組成物を得ることができる。樹脂としては任意のものを使用することができる。具体的には、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン−1、プロピレン−エチレンブロックまたはランダム共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、無水マレイン酸変成ポリプロピレン、無水マレイン酸変性ポリエチレン、スチレンや酢酸ビニルなどのビニルモノマーを付加変性したα−オレフィン重合体などのα−オレフィン系樹脂;ナイロン6、ナイロン66などのポリアミド樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂;ポリアセタール、ポリフェニレンオキシドなどのポリエーテル樹脂;ポリカーボネート樹脂;ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン三元共重合体(ABS)、ハイインパクトポリスチレンなどのスチレン系樹脂;ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフロロエチレンなどのハロゲン含有樹脂;ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリロニトリルなどのアクリル系樹脂等;ポリスルホン樹脂;ポリフェニレンスルフィド樹脂等の熱可塑性樹脂及びフェノール、メラミン、エポキシ等の熱硬化性樹脂等が挙げられる。また樹脂組成物の物性のバランスを図る目的から、これらの樹脂に更にゴムを混合してもよい。   The carbon black of the present invention can be blended with a resin to obtain a conductive resin composition. Any resin can be used. Specifically, low density polyethylene, medium density polyethylene, high density polyethylene, linear low density polyethylene, polypropylene, polybutene-1, propylene-ethylene block or random copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene- Α-olefin resins such as acrylic acid copolymers, ethylene-methacrylic acid copolymers, maleic anhydride-modified polypropylene, maleic anhydride-modified polyethylene, and α-olefin polymers modified with vinyl monomers such as styrene and vinyl acetate. Polyamide resins such as nylon 6 and nylon 66; polyester resins such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate; polyether resins such as polyacetal and polyphenylene oxide; polycarbonate resins; Styrenic resins such as rilonitrile-butadiene-styrene terpolymer (ABS) and high impact polystyrene; halogen-containing resins such as polyvinyl chloride, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene; polymethyl methacrylate, polyacrylonitrile, etc. Examples thereof include acrylic resins and the like; polysulfone resins; thermoplastic resins such as polyphenylene sulfide resins and thermosetting resins such as phenol, melamine, and epoxy. Further, for the purpose of balancing the physical properties of the resin composition, these resins may be further mixed with rubber.

これらの樹脂の中でもオレフィン系樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、スチレン系樹脂等が好ましく、特にエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、プロピレン−エチレンブロックまたはランダム共重合体樹脂、ポリアミド樹脂、スチレン系樹脂が好ましい。   Among these resins, olefin resins, polyacetal resins, polyamide resins, polyester resins, polyphenylene oxide resins, styrene resins and the like are preferable, particularly ethylene resins, polypropylene resins, propylene-ethylene block or random copolymer resins, polyamide resins, Styrenic resins are preferred.

樹脂組成物中のカーボンブラック量は用途により適宜選択すればよく、例えば帯電防止用途であれば通常1〜30重量%、好ましくは2〜15重量%の範囲である。   The amount of carbon black in the resin composition may be appropriately selected depending on the application. For example, in the case of an antistatic application, it is usually in the range of 1 to 30% by weight, preferably 2 to 15% by weight.

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下の実施例等における樹脂組成物の調製法ならびにその試験方法は次の通りである。樹脂種としてはポリエチレンとハイインパクトポリスチレンを用いた。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not limited to a following example, unless the summary is exceeded. In addition, the preparation method of the resin composition in the following Examples etc. and its test method are as follows. Polyethylene and high impact polystyrene were used as the resin species.

<ポリエチレン樹脂組成物の配合>
カーボンブラックを含むポリエチレン樹脂組成物の配合は、次の通りである。なお、カーボンブラックの配合量は表3,4に記載の通りである。
熱安定剤:イルガノックス1010(日本チバガイギー株式会社製)0.5重量%
滑剤:ステアリン酸カルシウム(堺化学工業株式会社製)0.8重量%
樹脂:ポリエチレン(LF440HA:三菱化学株式会社製) 残部
<Formulation of polyethylene resin composition>
The composition of the polyethylene resin composition containing carbon black is as follows. The blending amount of carbon black is as shown in Tables 3 and 4.
Thermal stabilizer: Irganox 1010 (Nippon Ciba-Geigy Co., Ltd.) 0.5% by weight
Lubricant: Calcium stearate (manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd.) 0.8% by weight
Resin: Polyethylene (LF440HA: manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)

<ポリエチレン樹脂組成物の導電性の評価>
ラボプラストミルC型(株式会社東洋精機製作所製)にバンバリーミキサーB250を付けたミキサーを用い、混練温度115℃、回転数70rpmの条件下、樹脂のみを先ず2分間予備混練し、次いでカーボンブラックとその他添加剤を投入し、7分間混練し、樹脂組成物を作成した。この樹脂組成物を6インチミキシングロール機191−TM型(株式会社安田精機製作所製)で約1mm厚のシートとした後、これをカットし、加熱冷却型試験プレス機(日新科学株式会社製)でプレス(プレス温度150℃、プレス圧力100kg/cm、プレス時間2分間)し、10cm×10cm×0.2cmの評価試験用平板を作成した。そしてこの平板の中心部を巾2cmに切り出し、SRIS法(日本ゴム協会法)に準処して体積固有抵抗値(VR)を測定した。抵抗値の測定にはデジタルマルチメーターTR6847(アドバンテスト製)を用いた。抵抗値で200MΩ(VR換算で約1.3×107Ω・cm)以上についてはハイレジスタンスメーター4329A(YHP製)により測定した。VRの小さなもの程、導電性が良いと判断した。
<Evaluation of conductivity of polyethylene resin composition>
Using a lab plast mill type C (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.) with a Banbury mixer B250, the resin alone was first pre-kneaded for 2 minutes under the conditions of a kneading temperature of 115 ° C. and a rotational speed of 70 rpm. Other additives were added and kneaded for 7 minutes to prepare a resin composition. After making this resin composition into a sheet of about 1 mm thickness with a 6-inch mixing roll machine 191-TM type (manufactured by Yasuda Seiki Seisakusho Co., Ltd.), this sheet is cut and heated and cooled test press machine (manufactured by Nisshin Kagaku Co., Ltd.). ) (Press temperature: 150 ° C., press pressure: 100 kg / cm 2 , press time: 2 minutes) to produce a 10 cm × 10 cm × 0.2 cm flat plate for evaluation test. And the center part of this flat plate was cut out to width 2cm, and volume specific resistance value (VR) was measured according to the SRIS method (Japan Rubber Association method). For the measurement of the resistance value, a digital multimeter TR6847 (manufactured by Advantest) was used. A resistance value of 200 MΩ (about 1.3 × 10 7 Ω · cm in terms of VR) or more was measured with a high resistance meter 4329A (manufactured by YHP). It was judged that the smaller the VR, the better the conductivity.

<ポリエチレン樹脂組成物の流動性の評価>
JISK7210に準拠し、温度190℃、荷重10kgfで樹脂組成物のメルトフローレート(MFR)を測定した。
<Evaluation of fluidity of polyethylene resin composition>
Based on JISK7210, the melt flow rate (MFR) of the resin composition was measured at a temperature of 190 ° C. and a load of 10 kgf.

<ハイインパクトポリスチレン樹脂組成物の配合>
カーボンブラックを含むハイインパクトポリスチレン樹脂組成物の配合は、次の通りである。なお、カーボンブラックの配合量は表6に記載の通りである。
熱安定剤:イルガノックス1010(日本チバガイギー株式会社製)0.5重量%
滑剤:ステアリン酸カルシウム(堺化学工業株式会社製)0.5重量%
樹脂:ハイインパクトポリスチレン(H8601:PSジャパン株式会社製)残部
<Composition of high impact polystyrene resin composition>
The composition of the high impact polystyrene resin composition containing carbon black is as follows. The blending amount of carbon black is as shown in Table 6.
Thermal stabilizer: Irganox 1010 (Nippon Ciba-Geigy Co., Ltd.) 0.5% by weight
Lubricant: Calcium stearate (manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd.) 0.5% by weight
Resin: High impact polystyrene (H8601: PS Japan Co., Ltd.) remaining

<ハイインパクトポリスチレン樹脂組成物の導電性の評価>
ラボプラストミルC型(株式会社東洋精機製作所製)にバンバリーミキサーB250を付けたミキサーを用い、混練温度135℃、回転数50rpmの条件下、樹脂のみを先ず
2分間予備混練し、次いでカーボンブラックとその他添加剤を投入し、8分間混練し、樹脂組成物を作成した。この樹脂組成物を6インチミキシングロール機191−TM型(株式会社安田精機製作所製)で約1mm厚のシートとした後、これをカットし、加熱冷却型試験プレス機(日新科学株式会社製)でプレス(プレス温度160℃、プレス圧力100kg/cm、プレス時間2分間)し、10cm×10cm×0.2cmの評価試験用平板を作成した。導電性の評価はポリエチレン樹脂組成物と同じSRIS法(日本ゴム協会法)に準処して体積固有抵抗値(VR)を測定した。
<Evaluation of conductivity of high impact polystyrene resin composition>
Using a lab plast mill C type (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.) with a Banbury mixer B250, the resin alone was first pre-kneaded for 2 minutes under conditions of a kneading temperature of 135 ° C. and a rotation speed of 50 rpm, and then carbon black and Other additives were added and kneaded for 8 minutes to prepare a resin composition. After making this resin composition into a sheet of about 1 mm thickness with a 6-inch mixing roll machine 191-TM type (manufactured by Yasuda Seiki Seisakusho Co., Ltd.), this sheet is cut and heated and cooled test press machine (manufactured by Nisshin Kagaku Co., Ltd.). ) (Press temperature: 160 ° C., press pressure: 100 kg / cm 2 , press time: 2 minutes) to prepare a 10 cm × 10 cm × 0.2 cm flat plate for evaluation test. The electrical conductivity was evaluated by volume resistivity (VR) according to the same SRIS method (Japan Rubber Association method) as the polyethylene resin composition.

<ハイインパクトポリスチレン樹脂組成物の流動性の評価>
JISK7210に準拠し、温度200℃、荷重10kgfで樹脂組成物のメルトフローレート(MFR)を測定した。
<Evaluation of fluidity of high impact polystyrene resin composition>
Based on JISK7210, the melt flow rate (MFR) of the resin composition was measured at a temperature of 200 ° C. and a load of 10 kgf.

実施例1〜4、比較例1,2,4,5
<カーボンブラックの製造>
図1に示すカーボンブラック製造装置を用い、表1に示す製造条件、及び原料油導入位置距離Dや反応停止位置距離E等の炉内装置条件下、カーボンブラックを製造した。なお、図1中の炉内径寸法D1〜D3及びL1は次の2タイプのいずれかを採用した。
Aタイプ:D1=1100mmΦ、D2=175mmΦ、D3=400mmΦ、
L1=3300mm、D2’=190mmΦ
Bタイプ:D1=500mmΦ、D2=55mmΦ、D3=200mmΦ、
L1=3200mm(D2’=D2)
Cタイプ:D1=1100mmΦ、D2=175mmΦ、D3=400mmΦ、
L1=2750mm(D2’=D2)
Examples 1-4, Comparative Examples 1, 2, 4, 5
<Manufacture of carbon black>
Carbon black was produced using the carbon black production apparatus shown in FIG. 1 under the production conditions shown in Table 1 and in-furnace apparatus conditions such as the feedstock introduction position distance D and reaction stop position distance E. In addition, either of the following 2 types was employ | adopted for the furnace internal-diameter dimension D1-D3 and L1 in FIG.
A type: D1 = 1100 mmΦ, D2 = 175 mmΦ, D3 = 400 mmΦ,
L1 = 3300mm, D2 ′ = 190mmΦ
B type: D1 = 500 mmΦ, D2 = 55 mmΦ, D3 = 200 mmΦ,
L1 = 3200mm (D2 ′ = D2)
C type: D1 = 1100 mmΦ, D2 = 175 mmΦ, D3 = 400 mmΦ,
L1 = 2750mm (D2 '= D2)

また、高温燃焼ガス流の燃料としては、実施例1〜4及び比較例4,5では重油を用い、比較例1、2ではLNGを用いた。なお、実施例、比較例ともにカーボンブラック原料(原料油)はクレオソート油であり、第2反応帯域での炉内温度は1750℃とした。得られたカーボンブラックの物性を表1に示す。   As fuel for the high-temperature combustion gas flow, heavy oil was used in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 4 and 5, and LNG was used in Comparative Examples 1 and 2. In both the examples and comparative examples, the carbon black raw material (raw material oil) was creosote oil, and the furnace temperature in the second reaction zone was 1750 ° C. Table 1 shows the physical properties of the obtained carbon black.

比較例3
実施例1で得られたカーボンブラックを容積70リットルの黒鉛製ルツボにカーボンブラックを入れて満たし、アチソン炉にセットしてカーボンブラックの詰め粉でルツボ全体を覆い通電した。
Comparative Example 3
The carbon black obtained in Example 1 was filled in a graphite crucible having a volume of 70 liters, filled in an Atchison furnace, and the entire crucible was covered with a carbon black packing powder and energized.

35℃/分の昇温スピードで2000℃まで昇温してから2000℃で1時間保持した後、放熱させて室温となった後にカーボンブラックを取り出した。得られたカーボンブラックの特性を表1に示す。   The temperature was raised to 2000 ° C. at a temperature raising speed of 35 ° C./min, and held at 2000 ° C. for 1 hour. After releasing the heat to room temperature, the carbon black was taken out. The characteristics of the obtained carbon black are shown in Table 1.

比較例6〜11
比較として用いた市販導電性カーボンブラックの特性を表2に示す。
Comparative Examples 6-11
Table 2 shows the characteristics of commercially available conductive carbon black used as a comparison.

上述したカーボンブラックを用いたポリエチレン樹脂組成物の特性(導電性、流動性)の評価結果を表3,4に示す。また、上述のカーボンブラックを用いたポリエチレン樹脂組成物について、導電性(VR[Ω・cm])を同じくした際の流動性(MFR[g/10min]を表3,4の結果を用い、補間(ただし、カッコ内は補外)して求めた。結果を表5、図3に示す。   Tables 3 and 4 show the evaluation results of the properties (conductivity and fluidity) of the polyethylene resin composition using the carbon black described above. For the polyethylene resin composition using carbon black described above, the fluidity (MFR [g / 10 min]) with the same conductivity (VR [Ω · cm]) was interpolated using the results shown in Tables 3 and 4. (However, the values in parentheses are extrapolated.) The results are shown in Table 5 and FIG.

また、実施例3,4及び比較例6、8、11のカーボンブラックを用いたハイインパクトポリスチレン樹脂組成物の特性(導電性、流動性)の評価結果を表6に示す。また、上述のカーボンブラックを用いたハイインパクトポリスチレン樹脂組成物について、導電性(VR[Ω・cm])を同じくした際の流動性(MFR[g/10min]を表6の結果を用い、補間して求めた。結果を表7、図4に示す。   Table 6 shows the evaluation results of the characteristics (conductivity, fluidity) of the high impact polystyrene resin compositions using the carbon blacks of Examples 3 and 4 and Comparative Examples 6, 8, and 11. For the high impact polystyrene resin composition using carbon black described above, the fluidity (MFR [g / 10 min]) with the same conductivity (VR [Ω · cm]) was interpolated using the results in Table 6. The results are shown in Table 7 and FIG.

Figure 0004747530
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表1から明らかなとおり、実施例1〜4で得られた本発明のカーボンブラックは、24M4DBP吸収量が130cm/100g以上、脱水素量が1.2mg/g以下、そして結晶サイズLcが10〜17Åの特性を有する。そして表3,4より明らかなとおり、本発明のカーボンブラックを用いたポリエチレン樹脂組成物(樹脂組成物No.1−1〜4−4)と比較例のカーボンブラックを用いたポリエチレン樹脂組成物(樹脂組成物No.Co1−1〜Co10−4)とを比較すると、樹脂組成物No.1−1〜4−4は、樹脂組成物No.Co1−1〜Co10−4に比べて、導電性に優れており且つ流動性も十分に高いものであり、導電性と流動性の双方の特性が優れた、バランスの良好な樹脂組成物であることがわかる。 As apparent from Table 1, the carbon blacks of the present invention obtained in Examples 1 to 4, 24M4DBP absorption of 130 cm 3/100 g or more, the dehydrogenation amount is 1.2 mg / g or less, and crystallite size Lc of 10 It has a characteristic of ˜17 cm. And as is clear from Tables 3 and 4, the polyethylene resin composition (resin composition Nos. 1-1 to 4-4) using the carbon black of the present invention and the polyethylene resin composition using the carbon black of the comparative example ( When the resin composition No. Co1-1 to Co10-4) is compared, the resin composition No. 1-1 to 4-4 are resin composition Nos. Compared to Co1-1 to Co10-4, the resin composition is excellent in electrical conductivity and sufficiently high in fluidity, and has a good balance between electrical conductivity and fluidity. I understand that.

また、表5から明らかなとおり、本発明のカーボンブラックを用いたポリエチレン樹脂組成物(樹脂組成物No.1−1〜4−4)と比較例のカーボンブラックを用いたポリエチレン樹脂組成物(樹脂組成物No.Co1−1〜Co10−4)とを比較すると本発明のカーボンブラックを用いた樹脂組成物は、導電性を同じくした際のMFR値が高く、流動性に優れていることが判る。この結果をグラフ化した図3からも明らかなとおり、本発明のカーボンブラックを用いた樹脂組成物は、比較例のカーボンブラックを用いた樹脂組成物と比べて、導電性と流動性の双方において優れている。   Further, as apparent from Table 5, a polyethylene resin composition (resin composition Nos. 1-1 to 4-4) using the carbon black of the present invention and a polyethylene resin composition (resin) using the carbon black of the comparative example. Comparing the composition Nos. Co1-1 to Co10-4), it can be seen that the resin composition using the carbon black of the present invention has a high MFR value and excellent fluidity when the conductivity is the same. . As is apparent from FIG. 3 in which the result is graphed, the resin composition using the carbon black of the present invention has both conductivity and fluidity compared to the resin composition using the carbon black of the comparative example. Are better.

なお、比較例11のカーボンブラックは高比表面積、高DBP、中空シェルの特殊な構造を持つケッチェンECで高導電性カーボンブラックとして知られている。表3,4,5ならびに図3から判るように、本発明の実施例1〜4のカーボンブラックを用いたポリエチレン樹脂組成物は、この比較例11のカーボンブラックを用いたポリエチレン樹脂組成物と同等かそれ以上の導電性及び流動性を示している。   The carbon black of Comparative Example 11 is known as a highly conductive carbon black in Ketjen EC having a special structure of a high specific surface area, a high DBP, and a hollow shell. As can be seen from Tables 3, 4, 5 and FIG. 3, the polyethylene resin composition using the carbon black of Examples 1 to 4 of the present invention is equivalent to the polyethylene resin composition using the carbon black of Comparative Example 11. It exhibits electrical conductivity and fluidity higher than that.

また、表6から明らかなように本発明のカーボンブラックを用いたハイインパクトポリスチレン樹脂組成物(樹脂組成物No.5−1〜6−4)と比較例のカーボンブラックを用いたハイインパクトポリスチレン樹脂組成物(樹脂組成物No.Co12−1〜Co14−4)とを比較すると、樹脂組成物No.5−1〜6−4は、樹脂組成物No.Co12−1〜Co14−4に比べて、導電性に優れており且つ流動性も十分に高いものであり、導電性と流動性の双方の特性が優れた、バランスの良好な樹脂組成物であることがわかる。   Further, as apparent from Table 6, the high impact polystyrene resin composition (resin composition Nos. 5-1 to 6-4) using the carbon black of the present invention and the high impact polystyrene resin using the carbon black of the comparative example. When the composition (resin composition No. Co12-1 to Co14-4) is compared, the resin composition No. 5-1 to 6-4 are resin composition Nos. Compared to Co12-1 to Co14-4, the resin composition is excellent in electrical conductivity and sufficiently high in fluidity, and has a good balance between electrical conductivity and fluidity. I understand that.

また、表7から明らかなとおり、本発明のカーボンブラックを用いたハイインパクトポリスチレン樹脂組成物(樹脂組成物No.5−1〜6−4)と比較例のカーボンブラックを用いたハイインパクトポリスチレン樹脂組成物(樹脂組成物No.Co12−1〜Co14−4)とを比較すると本発明のカーボンブラックを用いた樹脂組成物は、導電性を同じくした際のMFR値が高く、流動性に優れていることが判る。この結果をグラフ化した図4からも明らかなとおり、本発明のカーボンブラックを用いた樹脂組成物は、比較例のカーボンブラックを用いた樹脂組成物と比べて、導電性と流動性の双方において優れている。特に、ポリエチレン系で比較的良好だった比較例11のカーボンブラックは、ハイインパクトポリスチレン系では導電性と流動性のバランスが大幅に劣ったのに対して、本発明のカーボンブラックを用いたものでは導電性と流動性が良好であった。このような導電性と流動性の安定性は、本発明のカーボンブラックが、24M4DBP吸収量が130cm/100g以上、脱水素量が1.2mg/g以下、そして結晶サイズLcが10〜17Åの特性を有していることによる。 Further, as apparent from Table 7, the high impact polystyrene resin composition (resin composition Nos. 5-1 to 6-4) using the carbon black of the present invention and the high impact polystyrene resin using the carbon black of the comparative example. When the composition (resin composition Nos. Co12-1 to Co14-4) is compared, the resin composition using the carbon black of the present invention has a high MFR value when the conductivity is the same, and is excellent in fluidity. I know that. As is apparent from FIG. 4 in which the results are graphed, the resin composition using the carbon black of the present invention has both conductivity and fluidity compared to the resin composition using the carbon black of the comparative example. Are better. In particular, the carbon black of Comparative Example 11 which was comparatively good in the polyethylene type was significantly inferior in the balance between conductivity and fluidity in the high impact polystyrene type, whereas the carbon black of the present invention was not used. The conductivity and fluidity were good. Such conductivity and the stability of the fluidity, the carbon black of the present invention, 24M4DBP absorption of 130 cm 3/100 g or more, the dehydrogenation amount is 1.2 mg / g or less, and crystallite size Lc is 10~17Å Because it has characteristics.

カーボンブラック製造装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of a carbon black manufacturing apparatus. ストークスモード径(Dmod)及びストークスモード半値幅(D1/2)の説明グラフである。It is explanatory graph of a Stokes mode diameter ( Dmod ) and a Stokes mode half value width (D1 / 2 ). ポリエチレン樹脂組成物における実施例及び比較例の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the Example and comparative example in a polyethylene resin composition. ハイインパクトポリスチレン樹脂組成物における実施例及び比較例の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the Example and comparative example in a high impact polystyrene resin composition.

符号の説明Explanation of symbols

A 第1反応帯域
B 第2反応帯域
C 第3反応帯域
D カーボンブラック原料導入位置距離
D’ カーボンブラック原料導入ノズル
E 反応停止位置距離
E’ 冷却水供給ノズル
F 燃料導入ノズル
G 燃焼用空気導入ノズル
A 1st reaction zone B 2nd reaction zone C 3rd reaction zone D Carbon black raw material introduction position distance D 'Carbon black raw material introduction nozzle E Reaction stop position distance E' Cooling water supply nozzle F Fuel introduction nozzle G Combustion air introduction nozzle

Claims (8)

次の特性を有することを特徴とするカーボンブラック。
24M4DBP吸収量:130cm/100g以上
以下で定義され、以下の測定法で測定される(1500℃×30分)脱水素量:1.2mg/g以下
(1500℃×30分)脱水素量:カーボンブラックを真空中で1500℃で30分間加熱し、この間に発生したガス中のカーボンブラック1g当たりの水素量であり、次のようにして測定される。
(測定法)
カーボンブラックを約0.5g精秤し、アルミナ管に入れ、0.01Torr(1.3Pa)まで減圧した後、減圧系を閉じ、1500℃の電気炉内に30分間保持してカーボンブラックに存在する酸素化合物や水素化合物を分解・揮発させる。揮発成分は定量吸引ポンプを通じて、一定容量のガス捕集管に採取する。圧力と温度からガス量を求めると共に、ガスクロマトグラフにて組成分析し、水素(H )の発生量(mg)を求め、カーボンブラック1g当たりからの水素量に換算した値を計算する(単位はmg/g)。
結晶サイズLc:10〜17Å
Carbon black characterized by having the following characteristics:
24M4DBP absorption: 130cm 3 / 100g or more
Defined below and measured by the following measurement method (1500 ° C. × 30 minutes) Dehydrogenation amount: 1.2 mg / g or less
(1500 ° C. × 30 minutes) Dehydrogenation amount: This is the amount of hydrogen per gram of carbon black in the gas generated during heating for 30 minutes at 1500 ° C. in a vacuum, measured as follows. .
(Measurement method)
About 0.5g of carbon black is precisely weighed, put in an alumina tube, depressurized to 0.01 Torr (1.3 Pa), then the decompression system is closed, and it is kept in an electric furnace at 1500 ° C. for 30 minutes. Decomposes and volatilizes oxygen and hydrogen compounds. Volatile components are collected in a fixed-capacity gas collection tube through a quantitative suction pump. The amount of gas is determined from the pressure and temperature, the composition is analyzed by gas chromatography, the amount of hydrogen (H 2 ) generated (mg) is determined, and the value converted to the amount of hydrogen per gram of carbon black is calculated (the unit is mg / g).
Crystal size Lc: 10-17Å
請求項1において、窒素吸着比表面積が150〜300m/gであることを特徴とするカーボンブラック。 The carbon black according to claim 1, wherein the nitrogen adsorption specific surface area is 150 to 300 m 2 / g. 請求項1又は2において、ストークスモード径(Dmod)と24M4DBP吸収量との比(Dmod/24M4DBP)が0.6〜0.9であることを特徴とするカーボンブラック。 3. The carbon black according to claim 1, wherein a ratio (D mod / 24M4DBP) of Stokes mode diameter (D mod ) to 24M4DBP absorption is 0.6 to 0.9. 請求項1ないし3のいずれか1項において、透過型電子顕微鏡による平均粒径が14〜24nmであることを特徴とするカーボンブラック。   The carbon black according to any one of claims 1 to 3, wherein an average particle diameter measured by a transmission electron microscope is 14 to 24 nm. 請求項1ないし4のいずれか1項において、CTAB(セチルトリメチルアンモニウムブロマイド)吸着比表面積が120〜220m/gであることを特徴とするカーボンブラック。 5. The carbon black according to claim 1, wherein a CTAB (cetyltrimethylammonium bromide) adsorption specific surface area is 120 to 220 m < 2 > / g. 請求項1ないし5のいずれか1項において、DBP吸収量が150〜400cm/100gであることを特徴とするカーボンブラック。 In any one of claims 1 to 5, carbon black, wherein the DBP absorption amount is 150~400cm 3 / 100g. 請求項1ないし6のいずれか1項において、以下で定義され、以下の測定法で測定される含酸素官能基密集度が3μmol/m以下であることを特徴とするカーボンブラック。
含酸素官能基密集度:カーボンブラックを真空中で1500℃で30分間加熱し、この間に発生したガス中の一酸化炭素及び二酸化炭素の発生量のカーボンブラック単位表面積当たりの量であり、次のようにして測定される。
(測定法)
カーボンブラックを約0.5g精秤し、アルミナ管に入れ、0.01Torr(1.3Pa)まで減圧した後、減圧系を閉じ、1500℃の電気炉内に30分間保持してカーボンブラックに存在する酸素化合物や水素化合物を分解・揮発させる。揮発成分は定量吸引ポンプを通じて、一定容量のガス捕集管に採取する。圧力と温度からガス量を求めると共に、ガスクロマトグラフにて組成分析し、一酸化炭素(CO)及び二酸化炭素(CO )の発生量(mg)を求め、カーボンブラック1g当たりからのCO及びCO に換算した値を計算する(単位はmg/g)。さらに、得られた各ガスの発生量をμmol/gに換算し、次の式より含酸素官能基密集度を求める。
含酸素官能基密集度(μmol/m
=[(1500℃×30分)CO発生量(μmol/g)+(1500℃×30分)CO発生量(μmol/g)]/窒素吸着比表面積(m/g)
7. The carbon black as defined in claim 1, wherein the oxygen-containing functional group density is 3 μmol / m 2 or less as defined below and measured by the following measurement method .
Density of oxygen-containing functional groups: The amount of carbon monoxide and carbon dioxide generated in the gas generated during heating for 30 minutes at 1500 ° C. in a vacuum is the amount per unit surface area of the carbon black. Is measured in this way.
(Measurement method)
About 0.5g of carbon black is precisely weighed, put in an alumina tube, depressurized to 0.01 Torr (1.3 Pa), then the decompression system is closed, and it is kept in an electric furnace at 1500 ° C. for 30 minutes. Decomposes and volatilizes oxygen and hydrogen compounds. Volatile components are collected in a fixed-capacity gas collection tube through a quantitative suction pump. Together determine the amount of gas from the pressure and temperature, and composition analysis by gas chromatography, determined occurrence amount of carbon monoxide (CO) and carbon dioxide (CO 2) to (mg), CO and CO 2 from the carbon black 1g per The value converted into is calculated (unit: mg / g). Further, the generated amount of each gas obtained is converted to μmol / g, and the oxygen-containing functional group density is obtained from the following formula.
Oxygen-containing functional group density (μmol / m 2 )
= [(1500 ° C. × 30 minutes) CO generation amount (μmol / g) + (1500 ° C. × 30 minutes) CO 2 generation amount (μmol / g)] / Nitrogen adsorption specific surface area (m 2 / g)
請求項1ないし7のいずれか1項において、オイルファーネスカーボンブラックであることを特徴とするカーボンブラック。   The carbon black according to any one of claims 1 to 7, wherein the carbon black is oil furnace carbon black.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4525370B2 (en) * 2005-02-01 2010-08-18 三菱化学株式会社 Conductive thermoplastic resin composition and IC tray
JP4760034B2 (en) * 2005-02-01 2011-08-31 三菱化学株式会社 Conductive polycarbonate resin composition
JP4760035B2 (en) * 2005-02-01 2011-08-31 三菱化学株式会社 Conductive thermoplastic resin composition
JP5551406B2 (en) * 2009-10-19 2014-07-16 株式会社ブリヂストン Rubber composition and pneumatic tire
EP2595221A4 (en) * 2010-07-16 2014-03-26 Mitsubishi Chem Corp Positive electrode for lithium secondary batteries and lithium secondary battery using same
ITTO20130587A1 (en) * 2012-07-13 2014-01-14 Cabot Corp HIGHLY STRUCTURED NERO FUMES
JP6088418B2 (en) * 2013-12-24 2017-03-01 旭カーボン株式会社 Carbon black and secondary battery using the carbon black as a conductive agent
CN107636872A (en) * 2014-09-09 2018-01-26 电化株式会社 Battery carbon is black, mixed-powder, battery coating liquid, electrode for cell and battery
KR102652621B1 (en) * 2015-07-09 2024-03-28 이머리스 그래파이트 앤드 카본 스위춰랜드 리미티드 Highly conductive carbon black with low viscosity
US10927261B2 (en) * 2017-05-03 2021-02-23 Cabot Corporation Carbon black and rubber compounds incorporating same

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07753B2 (en) * 1988-12-12 1995-01-11 東海カーボン株式会社 Carbon black for tire tread
JPH0368666A (en) * 1989-08-08 1991-03-25 Tokai Carbon Co Ltd Conductive furnace carbon black
JP3634901B2 (en) * 1995-08-07 2005-03-30 旭カーボン株式会社 Conductive carbon black and matrix composition containing the same
JP2000080302A (en) * 1998-09-07 2000-03-21 Tokai Carbon Co Ltd Hard-based high structure carbon black and rubber composition blended with carbon black
JP2005008877A (en) * 2003-05-28 2005-01-13 Mitsubishi Chemicals Corp Carbon black and rubber composition
JP4826877B2 (en) * 2005-01-25 2011-11-30 三菱化学株式会社 Electrode for electrochemical device and lithium secondary battery using the same
JP4525370B2 (en) * 2005-02-01 2010-08-18 三菱化学株式会社 Conductive thermoplastic resin composition and IC tray
JP4760034B2 (en) * 2005-02-01 2011-08-31 三菱化学株式会社 Conductive polycarbonate resin composition
JP4760035B2 (en) * 2005-02-01 2011-08-31 三菱化学株式会社 Conductive thermoplastic resin composition
JP4725118B2 (en) * 2005-02-02 2011-07-13 三菱化学株式会社 Conductive polyamide resin composition
JP4665783B2 (en) * 2005-02-04 2011-04-06 三菱化学株式会社 Toner for electrostatic image development

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