JP6988054B2 - 粒状導電性アセチレンカーボンブラックの調製方法 - Google Patents

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Description

本出願は、導電性カーボンブラックの技術分野に属し、具体的に、粒状導電性カーボンブラック及びその調製方法に関する。
導電性カーボンブラックは、水不溶性のものであり、造粒時に脱イオン水だけを用いて湿潤攪拌を行うと、均一に撹拌することができなく、造粒後の粒子の範囲が、０．２〜０．６ｍｍとなり、比較的に広い。分散剤を加える改善すると、不純物が間接的に導入され粒状アセチレンブラックの純度が下がるようになり、一部の製品要求を満たすことができなくなる。
本出願に係る粒状導電性カーボンブラック及びその調製方法は、導電性カーボンブラックの原料の親水性を改善し、調製できた粒状導電性カーボンブラックの粒径の大小をコントロールすることができる。
本出願における実施例は、下記のように実現される。
第１の局面として、本出願における例による粒状導電性カーボンブラックの調製方法は、導電性カーボンブラックの原料に対して、温度が８０℃以上の水による湿潤、湿式造粒及び乾燥を順に行うことを含む。
上記の技術案では、導電性カーボンブラックの原料が水不溶性なものであるため、発明者の検討により、導電性カーボンブラックの原料に対して、温度が８０℃以上の水による湿潤及び造粒を順に行う場合、導電性カーボンブラックの原料の分散性が優れ、その効果が分散剤を加える場合の効果と同等することを見出した。
温度が８０℃以上の水は、常温の脱イオン水と比べ、表面張力より小さく、カーボンブラックの微孔構造により進入しやすく、導電性カーボンブラックの原料の表面に水膜が形成されにくく、導電性カーボンブラックの原料の微孔構造に進入することに寄与でき、湿潤効果が良好であることを、発明者がさらに見出した。さらに、湿式造粒及び乾燥により、粒径均一な粒状導電アセチレンブラックを調製することができる。
そして、本出願では、温度が８０℃以上の水による湿潤だけで導電性カーボンブラックの原料の親水性を改善し、分散剤を加えないため、調製できた粒状導電性カーボンブラックが純粋である。
第１の局面において、本出願における第１の局面の第１種の好ましい例として、温度が８０℃以上の水が液水であり、湿潤が、導電性カーボンブラックの原料と予め設定された量の温度が８０℃以上の液水とを均一に混合することで行われる。
好ましくは、導電性カーボンブラックの原料と混合される液水との質量比が２．５：１〜３．５：１である。
好ましくは、液水の温度が９０℃以上である。
好ましくは、液水の温度が９５℃以上である。
上記の例では、温度が８０℃以上の水が液水である場合、表面張力がより小さく、カーボンブラックの微孔構造に進入しやすく、導電性カーボンブラックの原料の表面に水膜が形成されにくく、導電性カーボンブラックの原料の微孔構造に進入することに寄与でき、湿潤効果が良好である。
第１の局面において、本出願における第１の局面の第２種の好ましい例として、温度が８０℃以上の水が水蒸気であり、湿潤が、導電性カーボンブラックの原料に予め設定された量の水蒸気を導入することで行われる。
好ましくは、導電性カーボンブラックの原料と導入される水蒸気との質量比が２．５：１〜３．５：１である。
上記の例では、水蒸気が液水である場合、表面張力がより小さく、カーボンブラックの微孔構造に進入しやすく、導電性カーボンブラックの原料の表面に水膜が形成されにくく、導電性カーボンブラックの原料の微孔構造に進入することに寄与でき、湿潤効果が良好である。
第１の局面において、本出願における第１の局面の第３種の好ましい例として、温度が８０℃以上の水が液水と水蒸気とを任意の比例で混合してなるものであり、湿潤が、導電性カーボンブラックの原料と予め設定された量の温度が８０℃以上の液水とを均一に混合することと、導電性カーボンブラックの原料に予め設定された量の水蒸気を導入することで行われる。
好ましくは、導電性カーボンブラックの原料と、混合される液水及び導入される水蒸気の合計質量との質量比が２．５：１〜３．５：１である。
上記の例では、水蒸気と液水とを混合して使用することにより導電性カーボンブラックの原料を湿潤する目的を達することができる。
第１の局面において、本出願における第１の局面の第４種の好ましい例として、上記の水蒸気の圧力が０．５〜０．７ＭＰａである。
上記の例では、上記の水蒸気の圧力が、水蒸気が導電性カーボンブラックの原料の微孔構造に進入して、導電性カーボンブラックの原料の浸潤効果及び効率を向上させることに寄与できる。
また、高温状態で、酸素ガスが存在する場合、導電性カーボンブラックの原料が酸化される恐れがあるため、酸素ガス含有のガスを導入することができない。
第１の局面において、本出願における第１の局面の第５種の好ましい例として、上記の湿式造粒は、溶媒と温度が８０℃以上の水による湿潤後の導電性カーボンブラックの原料とを均一に混合することで行われる。
溶媒は水を含む。
好ましくは、導電性カーボンブラックの原料と溶媒との質量比が２．５：６．５〜３．５：５．５である。
上記の例では、温度が８０℃以上の水による浸潤、及び導電性カーボンブラックの原料と水の直接混合により、造粒の目的を果たす。これによって、温度が８０℃以上の水の用量が省かれ、エネルギ及びコストが抑えられるとともに、両者により浸潤効果がよりよくなる。
第１の局面において、本出願における第１の局面の第６種の好ましい例として、上記の粒状導電性カーボンブラックの調製方法が、目標粒径の粒状導電性カーボンブラックを篩分することをさらに含み、篩分が乾燥のあと又は乾燥と同時に行われる。
上記の例では、篩分により、規定粒径範囲以外の粒状導電性カーボンブラックを篩い出し、調製できた粒状導電性カーボンブラックを規定粒径分布範囲内に収める。
第２の局面は、本出願における例による粒状導電性カーボンブラックが、上記の粒状導電性カーボンブラックの調製方法により調製される。
上記の技術案では、該粒状導電性カーボンブラックが、性能が優れ、新型鉛蓄電池、リチウム一次、二次電池及び超高圧ケーブル等の分野に広く利用できる。
第２の局面において、本出願における第２の局面の第１種の好ましい例として、上記の粒状導電性カーボンブラックの粒径分布が０．６〜１ｍｍであり、粒状導電性カーボンブラックの２次粒径分布が４〜８μｍである。
上記の例では、粒状導電性カーボンブラックの粒径分布が０．６〜１ｍｍである場合、生産要求を満たすことができる。
以下、実施例を用いて本出願の実施案を詳細に説明するが、下記の実施例は、本出願を説明するものに過ぎず、本出願の範囲を限定するものではない。実施例において、具体的な条件を明記しないものについて、従来の条件又はメーカーの勧めの条件下で行うことが可能である。使用する試剤又は器械のうちの製造メーカーが明記されていないものが、市販の従来品を使用することが可能である。
導電性カーボンブラックの原料は、不溶性のものである。発明者の検討により以下のことを見出した。導電性カーボンブラックの原料は、多くの微孔構造を含む。導電性カーボンブラックの原料と脱イオン水とを直接混合して造粒する場合、脱イオン水が表面張力で導電性カーボンブラックの原料の表面に水膜を形成し、導電性カーボンブラックの原料と脱イオン水との更なる結合が阻止されるので、導電性カーボンブラックの原料の湿潤効果、造粒効果が悪くなり、造粒の均一性も悪くなる。
とくに、カーボンブラック吸油量が２２０ｍｌ／Ｌ以上、ヨウ素の吸着性能が６０〜１００ｍｇ／gである導電性カーボンブラックの原料は、一般のゴム及び樹脂に適用できるとともに、新型鉛蓄電池、リチウム一次、二次電池及び超高圧ケーブル等の分野にも適用できるが、その水溶性が極めて劣る。
以下、本出願における実施例による粒状導電性カーボンブラック及びその調製方法を具体的に説明する。
本出願による粒状導電性カーボンブラック調製方法は、導電性カーボンブラックの原料に対して、温度が８０℃以上の水による湿潤、湿式造粒及び乾燥を順に行うことを含む。
温度が８０℃以上の水は、液水及び／又は水蒸気を含む。
本出願における実施例では、温度が８０℃以上の水は、高温の液水又は水蒸気であってもく、高温の液水と水蒸気をともに使用してもよい。
温度が８０℃以上の水が液水である場合、湿潤は、導電性カーボンブラックの原料と予め設定された量の温度が８０℃以上の液水とを均一に混合することで行われる。
温度が８０℃以上の水が水蒸気である場合、湿潤は、導電性カーボンブラックの原料に予め設定された量の水蒸気を導入することで行われる。
温度が８０℃以上の水が液水と水蒸気とを任意の比例で混合してなるものである場合、湿潤は、導電性カーボンブラックの原料と予め設定された量の温度が８０℃以上の液水とを均一に混合することと、導電性カーボンブラックの原料に予め設定された量の水蒸気を導入することで行われる。
なお、液水を霧化して導電性カーボンブラックの原料表面に直接噴射してもよい。
高温の液水と水蒸気とを混合して使用する場合、両者は、任意の比例で混合されてもよい。質量比で９０％の高温液水と１０％の水蒸気と、質量比で８０％の高温液水と２０％の水蒸気と、質量比で５０％の高温液水と２０％の水蒸気と、質量比で２０％の高温液水と８０％の水蒸気と、又は、質量比で１０％の高温液水と９０％の水蒸気とが混合されてもいが、これらに限定されない。
高温液水は、８０℃、９０℃、又は９５℃のものを使用することが可能である。
好ましくは、高温液水の温度が９０℃以上である。
好ましくは、液水の温度が、９５℃以上である。
温度が８０℃以上の水は、常温の脱イオン水と比べ、表面張力がより小さく、カーボンブラックの微孔構造により進入しやすいので、導電性カーボンブラックの原料の表面において水膜が形成されにくい。このため、温度が８０℃以上の水が導電性カーボンブラックの原料の微孔構造に進入して良好に湿潤を行い、さらに、湿式造粒及び乾燥により粒径均一な粒状導電アセチレンブラックを調製することに寄与できる。
温度が８０℃以上の水が水蒸気を含む場合、水蒸気の圧力を０．５〜０．７ＭＰａにする。適切の圧力は、水蒸気を導電性カーボンブラックの原料の微孔構造に速く進入させることに寄与できる。
本出願における実施例では、水蒸気の圧力が、０．５ＭＰａであってもよく、０．６ＭＰａ又は０．７ＭＰａであってもよい。
なお、上記の圧力は、絶対圧であり、１気圧の圧力が０．１ＭＰａであることから、気圧に対する相対圧力が０．４〜０．６ＭＰａとなる。
好ましくは、一部の性能要求を満たすため、本出願の導電性カーボンブラックの原料のカーボンブラック吸油量が２２０ｍｌ／Ｌ以上であり、導電性カーボンブラック料のヨウ素吸着性能が６０〜１００ｍｇ／gである。
湿式造粒は、温度が８０℃以上の水で湿潤された導電性カーボンブラックの原料を湿式造粒機内に入れて行われる。必要の場合に溶媒を加える。
なお、湿式造粒してなる粒状導電性カーボンブラックにおける水の質量比は、６５〜７５％となる。温度が８０℃以上の水で湿潤された導電性カーボンブラックの原料における水の質量比が６５〜７５％未満となる場合、湿式造粒時に溶媒を加える必要がある。
本出願における実施例では、湿式造粒してなる粒状導電性カーボンブラックにおける水の質量比は、６５％、７０％又は７５％であってもよい。
溶媒は、水、カルボキシメチルセルロース水溶液、はちみつ水溶液及びリグニンのうちの１種又は複数種を含む。溶媒がカルボキシメチルセルロース水溶液、はちみつ水溶液及びリグニンのうちの１種又は複数種である場合、導電性カーボンブラックの原料における溶媒の質量比を改めて調整する必要がある。
通常、溶媒は、水である。
上記の導電性カーボンブラックの原料を温度が８０℃以上の水で湿潤する場合、導電性カーボンブラックの原料と温度が８０℃以上の水との質量比が２．５：１〜３．５：１である。
十分の予算がある場合、温度が８０℃以上の水による湿潤で導電性カーボンブラックの原料における水の質量比を６５〜７５％にし、湿式造粒において溶媒を添加しないようにしてもよい。
経済的な案として、取り敢えず、温度が８０℃以上の水による湿潤で導電性カーボンブラックの原料における水の質量比を８〜１２％にし、そして、湿式造粒において常温の脱イオン水を加えて乾燥前の粒状導電性カーボンブラックの原料における水の質量比を６５〜７５％にする。
また、温度が８０℃以上の水による湿潤で導電性カーボンブラックの原料における水の質量比を８〜１２％超にし、湿式造粒において残り分の溶媒を添加するようにしてもよい。
即ち、上記の導電性カーボンブラックの原料を温度が８０℃以上の水で湿潤するとき、導電性カーボンブラックの原料と温度が８０℃以上の水との質量比を２．５：１〜３．５：１にし、湿式造粒時に導電性カーボンブラックの原料と脱イオン水との質量比を２．５：６．５〜３．５：５．５にする。
該方法により、一部の水の温度を８０℃以上に加熱する必要がないので、経済的な選択肢である。該方法において、導電性カーボンブラックの原料は、一部の温度が８０℃以上の水によってすでに浸潤され、そのあとの湿式造粒過程において、その他の脱イオン水と結合して粒状導電性カーボンブラックの原料を得る。
乾燥は、順に行われる２０〜６０ｍｉｎの第１回乾燥と、２０〜６０ｍｉｎの第２回乾燥と、２０〜６０ｍｉｎの第３回乾燥を含む。
ただし、第１回乾燥の温度が１２０〜１８０℃であり、第２回乾燥の温度が２２０〜２８０℃であり、第３回乾燥の温度が１２０〜１８０℃である。第１回乾燥の比較的に低い温度によって、粒状導電性カーボンブラックにおける溶媒を徐々に揮発させることができる。第２回乾燥において比較的に高い温度に昇温させることは、溶媒の揮発過程において、粒状導電性カーボンブラックをより安定な構成に形成させることに寄与できる。第３回乾燥の降温で、粒状導電性カーボンブラックの最後の脱溶媒処理を完成させる。
本出願における実施例では、第１回乾燥の温度は、１２０℃、１５０℃、又は１８０℃であってもよく、１２０〜１５０℃、１５０〜１８０℃、又は１２０〜１８０℃であってもよい。第２回乾燥の温度は、２２０℃、２５０℃、又は２８０℃であってもよく、２２０〜２５０℃、２５０〜２８０℃、２２０〜２８０℃であってもよい。第３回乾燥の温度は、１２０℃、１５０℃、又は１８０℃であってもよい、１２０〜１５０℃、１５０〜１８０℃、又は１２０〜１８０℃であってもよい。
好ましくは、乾燥過程において又は乾燥のあとに、粒状導電性カーボンブラックに対して篩分を行う。
篩分は、規定粒径範囲以外の粒状導電性カーボンブラックを篩い出すものであり、調製できた粒状導電性カーボンブラックを規定粒径分布範囲内に収めることができる。
本出願による粒状導電性カーボンブラックは、上記の粒状導電性カーボンブラックの調製方法により調製されるものである。
該粒状導電性カーボンブラックの粒径分布が０．６〜１ｍｍとなり、粒状導電性カーボンブラックの２次粒径の分布が４〜８μｍとなるため、一般のゴム及び樹脂に適用できるとともに、新型鉛蓄電池、リチウム一次、二次電池及び超高圧ケーブル等の分野にも適用できる。
なお、上記の２次粒径は、Ｄ５０の２次粒径であり、即ち粒状導電性カーボンブラックにおける５０％の粒子の２次粒径である。
以下、実施例を用いて本出願に係る粒状導電性カーボンブラック及びその調製方法をさらに詳しく説明する。
実施例１
本出願における実施例により、粒状導電性カーボンブラック及びその調製方法を提供し、その調製方法は、以下ステップを含む。
１．湿潤
カーボンブラック吸油量が２２０ｍｌ／Ｌ以上であり、ヨウ素吸着性能が６０〜１００ｍｇ／gである導電性カーボンブラックの原料を用い、導電性カーボンブラックの原料と０．６ＭＰａの水蒸気とを３：１の質量比で浸潤装置に導入して浸潤を行い、同時に、窒素ガスを導入して浸潤装置内の圧力を一定に保つ。
２．湿式造粒
水蒸気により湿潤された導電性カーボンブラックの原料を湿式造粒機内に入れ、脱イオン水を加えて湿式造粒を行う。調製できた粒状導電性カーボンブラックにおける水の質量比が７０％となるように、加えられる脱イオン水と導電性カーボンブラックの原料との質量比を６：３にする。
３．乾燥
粒状導電性カーボンブラックに対して、３０ｍｉｎの温度が１５０℃である第１回乾燥、３０ｍｉｎの温度が２５０℃である第２回乾燥及び３０ｍｉｎの温度が１５０℃である第３回乾燥をそれぞれ行って粒状導電性カーボンブラックを得る。
実施例２
本出願における実施例により、粒状導電性カーボンブラック及びその調製方法を提供し、その調製方法は、以下ステップを含む。
１．湿潤
カーボンブラック吸油量が２２０ｍｌ／Ｌ以上であり、ヨウ素吸着性能が６０〜１００ｍｇ／gである導電性カーボンブラックの原料を用い、導電性カーボンブラックの原料と９０℃の高温水とを３：１の質量比で浸潤装置に導入して浸潤を行い、同時に、窒素ガスを導入して浸潤装置内の圧力を一定に保つ。
２．湿式造粒
温度が９０℃である高温液水により湿潤された導電性カーボンブラックの原料を湿式造粒機内に入れ、脱イオン水を加えて湿式造粒を行う。調製できた粒状導電性カーボンブラックにおける水の質量比が７０％となるように、加えられる脱イオン水と導電性カーボンブラックの原料との質量比を６：３にする。
３．乾燥
粒状導電性カーボンブラックに対して、３０ｍｉｎの温度が１５０℃である第１回乾燥、３０ｍｉｎの温度が２５０℃である第２回乾燥及び３０ｍｉｎの温度が１５０℃である第３回乾燥をそれぞれ行って粒状導電性カーボンブラックを得る。
実施例３
本出願における実施例により、粒状導電性カーボンブラック及びその調製方法を提供し、その調製方法は、以下ステップを含む。
１．湿潤
カーボンブラック吸油量が２２０ｍｌ／Ｌ以上であり、ヨウ素吸着性能が６０〜１００ｍｇ／gである導電性カーボンブラックの原料を用い、導電性カーボンブラックの原料と、質量比が５０％である０．７ＭＰａの水蒸気及び５０％である８０℃の高温水からなる混合水とを、２．５：１の質量比で浸潤装置に導入して浸潤を行い、同時に、窒素ガスを導入して浸潤装置内の圧力を一定に保つ。
２．湿式造粒
温度が８０℃以上の水により湿潤された導電性カーボンブラックの原料を湿式造粒機内に入れ、脱イオン水を加えて湿式造粒を行う。調製できた粒状導電性カーボンブラックにおける水の質量比が７５％となるように、加えられる脱イオン水と導電性カーボンブラックの原料との質量比を６．５：２．５にする。
３．乾燥
粒状導電性カーボンブラックに対して、２０ｍｉｎの温度が１８０℃である第１回乾燥、６０ｍｉｎの温度が２８０℃である第２回乾燥及び２０ｍｉｎの温度が１８０℃である第３回乾燥をそれぞれ行って粒状導電性カーボンブラックを得る。
実施例４
本出願における実施例により、粒状導電性カーボンブラック及びその調製方法を提供し、その調製方法は、以下ステップを含む。
１．湿潤
カーボンブラック吸油量が２２０ｍｌ／Ｌ以上であり、ヨウ素吸着性能が６０〜１００ｍｇ／gである導電性カーボンブラックの原料を用い、導電性カーボンブラックの原料と、質量比が５０％である０．５ＭＰａの水蒸気及び２０％である９５℃の高温水からなる混合水とを、３．５：１の質量比で浸潤装置に導入して浸潤を行い、同時に、窒素ガスを導入して浸潤装置内の圧力を一定に保つ。
２．湿式造粒
温度が８０℃以上の水により湿潤された導電性カーボンブラックの原料を湿式造粒機内に入れ、脱イオン水を加えて湿式造粒を行う。調製できた粒状導電性カーボンブラックにおける水の質量比が６５％となるように、加えられる脱イオン水と導電性カーボンブラックの原料との質量比を５．５：３．５にする。
３．乾燥
粒状導電性カーボンブラックに対して、６０ｍｉｎの温度が１２０℃である第１回乾燥、２０ｍｉｎの温度が２２０℃である第２回乾燥及び６０ｍｉｎの温度が１２０℃である第３回乾燥をそれぞれ行って粒状導電性カーボンブラックを得る。
実施例５
本出願における実施例により、粒状導電性カーボンブラック及びその調製方法を提供し、その調製方法は、以下ステップを含む。
１．湿潤
カーボンブラック吸油量が２２０ｍｌ／Ｌ以上であり、ヨウ素吸着性能が６０〜１００ｍｇ／gである導電性カーボンブラックの原料を用い、導電性カーボンブラックの原料と０．６ＭＰａの水蒸気とを３：７の質量比で浸潤装置に導入して浸潤を行い、同時に、窒素ガスを導入して浸潤装置内の圧力を一定に保つ。
２．湿式造粒
水蒸気により湿潤された導電性カーボンブラックの原料を湿式造粒機内に入れ、湿式造粒を行って、調製できた粒状導電性カーボンブラックにおける水の質量比を７０％にする。
３．乾燥
粒状導電性カーボンブラックに対して、温度が１５０℃である第１回乾燥、温度が２５０℃である第２回乾燥及び温度が１５０℃である第３回乾燥をそれぞれ行って粒状導電性カーボンブラックを得る。
実施例６
本出願における実施例により、粒状導電性カーボンブラック及びその調製方法を提供し、その調製方法は、以下ステップを含む。
１．湿潤
カーボンブラック吸油量が２２０ｍｌ／Ｌ以上であり、ヨウ素吸着性能が６０〜１００ｍｇ／gである導電性カーボンブラックの原料を用い、導電性カーボンブラックの原料と０．１ＭＰａの水蒸気とを３：１の質量比で浸潤装置に導入して浸潤を行い、同時に、窒素ガスを導入して浸潤装置内の圧力を一定に保つ。
２．湿式造粒
水蒸気により湿潤された導電性カーボンブラックの原料を湿式造粒機内に入れ、脱イオン水を加えて湿式造粒を行う。調製できた粒状導電性カーボンブラックにおける水の質量比が７０％となるように、加えられる脱イオン水と導電性カーボンブラックの原料との質量比を６：３にする。
３．乾燥
粒状導電性カーボンブラックに対して、３０ｍｉｎの温度が１５０℃である第１回乾燥、３０ｍｉｎの温度が２５０℃である第２回乾燥及び３０ｍｉｎの温度が１５０℃である第３回乾燥をそれぞれ行って粒状導電性カーボンブラックを得る。
実施例７
本出願における実施例により、粒状導電性カーボンブラック及びその調製方法を提供し、その調製方法は、以下ステップを含む。
１．湿潤
カーボンブラック吸油量が２２０ｍｌ／Ｌ以上であり、ヨウ素吸着性能が６０〜１００ｍｇ／gである導電性カーボンブラックの原料を用い、導電性カーボンブラックの原料と０．６ＭＰａの水蒸気とを３：１の質量比で浸潤装置に導入して浸潤を行い、同時に、窒素ガスを導入して浸潤装置内の圧力を一定に保つ。
２．湿式造粒
水蒸気により湿潤された導電性カーボンブラックの原料を湿式造粒機内に入れ、脱イオン水を加えて湿式造粒を行う。調製できた粒状導電性カーボンブラックにおける水の質量比が７０％となるように、加えられる脱イオン水と導電性カーボンブラックの原料との質量比を６：３にする。
３．乾燥
粒状導電性カーボンブラックに対して９０ｍｉｎの温度が２００℃である乾燥を行う。
比較例１
本出願における比較例により、粒状導電性カーボンブラック及びその調製方法を提供し、その調製方法は、以下ステップを含む。
１、湿式造粒
カーボンブラック吸油量が２２０ｍｌ／Ｌ以上であり、ヨウ素吸着性能が６０〜１００ｍｇ／gである導電性カーボンブラックの原料を用い、導電性カーボンブラックの原料を湿式造粒機内に入れ、脱イオン水を加えて湿式造粒を行う。調製できた粒状導電性カーボンブラックにおける水の質量比が７０％となるように、加えられる脱イオン水と導電性カーボンブラックの原料との質量比を７：３にする。
２、乾燥
粒状導電性カーボンブラックに対して、３０ｍｉｎの温度が１５０℃である第１回乾燥、３０ｍｉｎの温度が２５０℃である第２回乾燥及び３０ｍｉｎの温度が１５０℃である第３回乾燥をそれぞれ行って粒状導電性カーボンブラックを得る。
比較例２
本出願における比較例により、粒状導電性カーボンブラック及びその調製方法を提供し、その調製方法は、以下ステップを含む。
１、湿式造粒
カーボンブラック吸油量が２２０ｍｌ／Ｌ以上であり、ヨウ素吸着性能が６０〜１００ｍｇ／gである導電性カーボンブラックの原料を用い、導電性カーボンブラックの原料を湿式造粒機内に入れ、脱イオン水及びポリビニルピロリドン分散剤を加えて湿式造粒を行う。調製できた粒状導電性カーボンブラックにおける水の質量比が７０％となるように、加えられる脱イオン水と導電性カーボンブラックの原料との質量比を５：５にする。
２、乾燥
粒状導電性カーボンブラックに対して、３０ｍｉｎの温度が１５０℃である第１回乾燥、３０ｍｉｎの温度が２５０℃である第２回乾燥及び３０ｍｉｎの温度が１５０℃である第３回乾燥をそれぞれ行って粒状導電性カーボンブラックを得る。
比較例３
本出願における比較例により、粒状導電性カーボンブラック及びその調製方法を提供し、その調製方法は、以下ステップを含む。
１．湿潤
カーボンブラック吸油量が２２０ｍｌ／Ｌ以上であり、ヨウ素吸着性能が６０〜１００ｍｇ／gである導電性カーボンブラックの原料を用い、導電性カーボンブラックの原料と５０℃の水とを３：１の質量比で浸潤装置に導入して浸潤を行い、同時に、窒素ガスを導入して浸潤装置内の圧力を一定に保つ。
２．湿式造粒
温度が９０℃である高温液水により湿潤された導電性カーボンブラックの原料を湿式造粒機内に入れ、脱イオン水を加えて湿式造粒を行う。調製できた粒状導電性カーボンブラックにおける水の質量比が７０％となるように、加えられる脱イオン水と導電性カーボンブラックの原料との質量比を６：３にする。
３．乾燥
粒状導電性カーボンブラックに対して、３０ｍｉｎの温度が１５０℃である第１回乾燥、３０ｍｉｎの温度が２５０℃である第２回乾燥及び３０ｍｉｎの温度が１５０℃である第３回乾燥をそれぞれ行って粒状導電性カーボンブラックを得る。
比較例４
本出願における比較例により、粒状導電性カーボンブラック及びその調製方法を提供し、その調製方法は、以下ステップを含む。
１．湿潤
カーボンブラック吸油量が２２０ｍｌ／Ｌ以上であり、ヨウ素吸着性能が６０〜１００ｍｇ／gである導電性カーボンブラックの原料を用い、導電性カーボンブラックの原料と０．６ＭＰａの水蒸気とを１：１の質量比で浸潤装置に導入して浸潤を行い、同時に、窒素ガスを導入して浸潤装置内の圧力を一定に保つ。
２．湿式造粒
水蒸気により湿潤された導電性カーボンブラックの原料を湿式造粒機内に入れ、脱イオン水を加えて湿式造粒を行う。調製できた粒状導電性カーボンブラックにおける水の質量比が９０％となるように、加えられる脱イオン水と導電性カーボンブラックの原料との質量比を８：１にする。
３．乾燥
粒状導電性カーボンブラックに対して、３０ｍｉｎの温度が１５０℃である第１回乾燥、３０ｍｉｎの温度が２５０℃である第２回乾燥及び３０ｍｉｎの温度が１５０℃である第３回乾燥をそれぞれ行って粒状導電性カーボンブラックを得る。
比較例５
本出願における比較例により、粒状導電性カーボンブラック及びその調製方法を提供し、その調製方法は、以下ステップを含む。
１．湿潤
カーボンブラック吸油量が２２０ｍｌ／Ｌ以上であり、ヨウ素吸着性能が６０〜１００ｍｇ／gである導電性カーボンブラックの原料を用い、導電性カーボンブラックの原料と０．６ＭＰａの水蒸気とを１：５の質量比で浸潤装置に導入して浸潤を行い、同時に、窒素ガスを導入して浸潤装置内の圧力を一定に保つ。
２．湿式造粒
水蒸気により湿潤された導電性カーボンブラックの原料を湿式造粒機内に入れ、脱イオン水を加えて湿式造粒を行う。調製できた粒状導電性カーボンブラックにおける水の質量比が５０％となるように、加えられる脱イオン水と導電性カーボンブラックの原料との質量比を４：５にする。
３．乾燥
粒状導電性カーボンブラックに対して、３０ｍｉｎの温度が１５０℃である第１回乾燥、３０ｍｉｎの温度が２５０℃である第２回乾燥及び３０ｍｉｎの温度が１５０℃である第３回乾燥をそれぞれ行って粒状導電性カーボンブラックを得る。
実験例１
実施例１〜７及び比較例１〜５により調製できた乾燥後の粒状導電性カーボンブラックのそれぞれを用いて、下記の試験を行う。
ＧＢ／Ｔ１４８５３．６に規定の方法でカーボンブラック吸油量を測定し、ＧＢ／Ｔ３７８０．１に規定のアセチレンブラックのヨウ素吸着量試験方法でヨウ素吸着量を測定し、ＧＢ／Ｔ１４８５３．６に規定の方法でアセチレンブラックの粒子強度を測定し、ＧＢ／Ｔ１４８５３．５−２０１３に規定のゴム用造粒カーボンブラックの第５部分の粒子サイズ分布の方法で平均粒径及び最大粒径を測定し、ＧＢ／Ｔ１９０７７．１に規定の方法でアセチレンブラックの２次粒径（Ｄ５０）を測定し、ＧＢ／Ｔ３７８１．５に規定の方法でアセチレンブラックにおける粗粒分（３２５メッシュ）を測定し、分光光度法で鉄含有量を測定する。そのデータは、表１に示される。
Figure 0006988054
実施例１、実施例２、実施例３、実施例４及び実施例５から分かるように、水蒸気及び／又はお湯で浸潤された導電性カーボンブラックの原料は、いずれも親水性が改善され、ほぼ全部の調製できた粒状導電性カーボンブラックの粒径分布が０．６〜１ｍｍに収められた。
実施例１と実施例６の比較から分かるように、水蒸気の圧力が比較的に小さい場合、水蒸気が導電性カーボンブラックの原料に完全に進入できないため、調製できた粒状導電性カーボンブラックの粒径分布が劣り、粒径分布が０．４〜０．９５ｍｍとなり、最大粒径が１．３５ｍｍとなる。
実施例１と実施例７の比較から分かるように、段階的に乾燥しなかった粒状導電性カーボンブラックの粒径分布が劣り、粒径分布が０．５１〜１．３４ｍｍとなり、最大粒径が１．４１ｍｍとなる。
実施例１と比較例１の比較から分かるように、脱イオン水と導電性カーボンブラックの原料とを直接混合する場合、調製できた粒状導電性カーボンブラックの平均粒径が０．２〜０．７ｍｍとなり、脱イオン水が導電性カーボンブラックの原料を浸潤できなく、脱イオン水と導電性カーボンブラックの原料との混合が劣る。
実施例１と比較例２の比較から分かるように、分散剤の分散性が優れるが、分散剤により新たな不純物が導入され、調製できた粒状導電性カーボンブラックが不純になる。
実施例２と比較例３の比較から分かるように、５０℃の水の浸潤効果が劣るため、脱イオン水と導電性カーボンブラックの原料との混合が劣り、調製できた粒状導電性カーボンブラックの平均粒径が０．３〜０．７１ｍｍとなる。
実施例１と比較例４、５の比較から分かるように、導電性カーボンブラックの原料に対する脱イオン水の添加が過量になる場合、粒子が窪んで粒状にすることができなく、導電性カーボンブラックの原料に対する脱イオン水の添加が過少になる場合、粒子が固まらなくて裂けるようになり、造粒性が劣る。
上記のように、本出願における実施例による粒状導電性カーボンブラック及びその調製方法のうちの、粒状導電性カーボンブラックの調製方法は、温度が８０℃以上の水で導電性カーボンブラックの原料を浸潤することにより、導電性カーボンブラックの原料の親水性を向上させ、温度が８０℃以上の水が導電性カーボンブラックの原料の微孔構造に進入できるので、湿潤効果が良好である。さらに、湿式造粒及び乾燥により、粒径均一な粒状導電アセチレンブラックが調製される。調製できた粒状導電性カーボンブラックの粒径分布が０．６〜１ｍｍとなり、２次粒径分布が４〜８μｍとなり、一般のゴム及び樹脂に適用できるとともに、新型鉛蓄電池、リチウム一次、二次電池及び超高圧ケーブル等の分野にも適用できる。
上記は、本出願の具体的な実施例にすぎず、本出願を限定するものではない。当業者にとって、本出願が各種の変更や改良されてもよい。本出願の精神及び主旨から逸脱しない限り、行われる如何なる変更、均等置換、改良等は、いずれも本出願の保護範囲内に属する。

Claims (11)

  1. 導電性アセチレンカーボンブラックの原料に対して、温度が８０℃以上の脱イオン水による湿潤、湿式造粒及び乾燥を順に行うことを含み、
    前記湿式造粒は、脱イオン水と前記温度が８０℃以上の脱イオン水のみによる湿潤後の導電性アセチレンカーボンブラックの原料とを均一に混合することで行われ、
    前記温度が８０℃以上の脱イオン水は、液水及び／又は圧力が０．５〜０．７ＭＰａである水蒸気である
    ことを特徴とする粒状導電性アセチレンカーボンブラックの調製方法。
  2. 前記温度が８０℃以上の脱イオン水は、液水であり、
    前記湿潤は、前記導電性アセチレンカーボンブラックの原料と予め設定された量の温度が８０℃以上の前記液水とを均一に混合することで行われる
    ことを特徴とする請求項１に記載の粒状導電性アセチレンカーボンブラックの調製方法。
  3. 前記導電性アセチレンカーボンブラックの原料と混合される前記液水との質量比が２．５：１〜３．５：１であることを特徴とする請求項２に記載の粒状導電性アセチレンカーボンブラックの調製方法。
  4. 前記液水の温度が９０℃以上であることを特徴とする請求項２に記載の粒状導電性アセチレンカーボンブラックの調製方法。
  5. 前記液水の温度が９５℃以上であることを特徴とする請求項２に記載の粒状導電性アセチレンカーボンブラックの調製方法。
  6. 前記温度が８０℃以上の脱イオン水は、水蒸気であり、
    前記湿潤は、前記導電性アセチレンカーボンブラックの原料に予め設定された量の前記水蒸気を導入することで行われる
    ことを特徴とする請求項１に記載の粒状導電性アセチレンカーボンブラックの調製方法。
  7. 前記導電性アセチレンカーボンブラックの原料と導入される前記水蒸気の質量比が２．５：１〜３．５：１であることを特徴とする請求項６に記載の粒状導電性アセチレンカーボンブラックの調製方法。
  8. 前記温度が８０℃以上の脱イオン水は、液水と水蒸気とを任意の比例で混合してなるものであり、
    前記湿潤は、前記導電性アセチレンカーボンブラックの原料と予め設定された量の温度が８０℃以上の前記液水とを均一に混合することと、前記導電性アセチレンカーボンブラックの原料に予め設定された量の前記水蒸気を導入することで行われる
    ことを特徴とする請求項１に記載の粒状導電性アセチレンカーボンブラックの調製方法。
  9. 前記導電性アセチレンカーボンブラックの原料と、混合される前記液水及び導入される前記水蒸気の合計質量との質量比が２．５：１〜３．５：１であることを特徴とする請求項８に記載の粒状導電性アセチレンカーボンブラックの調製方法。
  10. 前記導電性アセチレンカーボンブラックの原料と前記脱イオン水との質量比が２．５：６．５〜３．５：５．５であることを特徴とする請求項２又は３又は４に記載の粒状導電性アセチレンカーボンブラックの調製方法。
  11. 目標粒径の粒状導電性アセチレンカーボンブラックを篩分することをさらに含み、前記篩分が前記乾燥のあと又は前記乾燥と同時に行われることを特徴とする請求項１に記載の粒状導電性アセチレンカーボンブラックの調製方法。
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