JPH03199272A - カーボンブラック粉末包袋の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、粉末状態のカーボンブラックを重合体製袋に
真空封入することにより、保管や輸送などのハンドリン
グのために従来必要であったカーボンブラック製造工程
における造粒・乾燥工程を省轄し、かつ製品のｉｔ？蔵
に要する設備を合理化するとともに１品質の経時変化を
防止するための技術に関する。

〔従来の技術〕

ゴム等のニジストマーに配合され、その組成物の耐摩耗
性などの物理的性質を改良する補強剤として、インクや
塗料の着色剤として、またその導電性を利用した乾電池
合剤用や導電材料としてカーボンブラックは各種工業で
の重要な原材料として広く用いられている。

ファーネス法によるカーボンブラックは、耐火物で内張
すされた反応炉内に高温の燃焼ガス流を導入し、このガ
ス流中に噴霧された炭化水素原料の熱分解反応により反
応ガス＠濁物として生成される。

反応炉で生成したカーボンブラック懸濁流は。

第一次の分離・捕集工程でサイクロンやバグフイルター
によってカーボンブラックとガス体に分離・捕集される
。

第一次の分離・捕集工程で捕集されたカーボンブラック
は、空気輸送により、塊状カーボンブラックを破砕する
ための破砕機などを経た後、第二次の分離・捕集工程で
サイクロンやバグフィルタ−によって輸送用空気から分
離・捕集される。

第二次の分離・捕集された粉末状態のカーボンブラック
は、そのままで製品として利用されていることもあるが
、このときの嵩密度は０．０３０〜０．０８０ｇ／ｃｃ
であり、多くの場合は、嵩密度を高めるとともに保管・
計量・輸送などのハンドリングに便利なように１種々の
方法により造粒されて出荷されるのが一般的である。

カーボンブラックの造粒方法には湿式法と乾式法がある
が、現在は前者が主流となっている。

湿式造粒方法は、造粒機内で粉末状態のカーボンブラッ
クと造粒用の水とを撹拌・混合して湿潤ペレットを作り
、その湿潤ペレットを乾燥機で加熱・乾燥して造粒カー
ボンブラックを作る方法である。装置として造粒機およ
び乾燥機を必要とするばかりでなく、エネルギー的にも
造粒機、乾燥機の回転動力および乾燥機の加熱用燃料を
必要とし、コスト面、空間面およびエネルギー面での配
慮が不可欠である。

乾式造粒法は１回転する円筒に粉末状態のカーボンブラ
ックを入れ長時間ゆるやかに転動して造粒カーボンブラ
ックを作る方法である。この方法は湿潤化工程がないた
めに後の乾燥工程は省略できるが、造粒機１基当りの処
理量が少ないために数基設置する必要があり、また粒形
酸のための回転させる時間が長時間かかるという問題が
ある。

したがって、カーボンブラックの造粒・乾燥工程には大
規模な装置を必要とし、しかもそれらの装置を稼働させ
るための動力や加熱・乾燥のための燃料を必要とする。

また、造粒および乾燥によってカーボンブラックの特性
が変化すること１例えば酸化性を大きくした乾燥条件の
場合はゴム配合物の耐摩耗性が低下することはよく知ら
れているが、この特性の変化とこれに伴うゴム配合物の
物性変化を考慮して造粒・乾燥する必要があり、このた
めには造粒水量、燃料ガスの過剰酸素濃度、乾燥機温度
の正確なコントロールなどの高度な技術を要する。

さらに、他の炭素体が非常に安定なのに対し、カーボン
ブラックは反応性が高く、長期間大気中に放置した場合
には表面酸化による変質や吸湿などの経時変化が起る。

また、分散媒中でのカーボンブラックの高度な分散が要
求されるインクや塗料などの工業分野では、未造粒のカ
ーボンブラックすなわち第二次の分離捕集工程で分離捕
集された粉末状態のカーボンブラックが用いられる場合
もある。

しかし、この場合のカーボンブラックは嵩密度が低く、
したがって保管には広い床面積を要し、輸送には多大の
費用を要するという問題がある。

Ｊ、−［１，Ｄｏｎｎｅｔ、Ａ、Ｖｏｅｔ、”Ｃａｒｂ
ｏｎ　Ｂｌａｃｋ”　ＭａｒｃｅｌＤｅｋｋｅｒ、Ｉｎ
ｃ、、　Ｎ、Ｙ、、（１９７６）　Ｐ、１１＝１３；高
橋浩。

山下晋三、堤和男監訳゛′カーボンブラック′″講談社
Ｐ、１１〜１２（＋９７８）において「インキ用カーボ
ンブラックでは撹ｖ１！により嵩密度を上げ、次いで真
空包装機などにより紙袋詰にする」との記載があるが、
対人材料として紙袋を使用した場合では、後述の本発明
の目的のひとつである表面酸化や吸湿による経時変化を
防止できず、カーボンブラックが本来もっている優れた
品質を長期間保持できないばかりか、ゴムにそのまま投
入できるという利点をも欠いている。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、第一次または第二次の分離・捕集工程
で分離・捕集された粉末状態のカーボンブラックを気体
不透過性の重合体製袋に真空封入することにより、カー
ボンブラックの造粒・乾燥工程を省略することにあり、
他の目的としては嵩密度を高めることにより保管や輸送
の障害となる無駄な容積を減少したカーボンブラック粉
末包装の製造方法を提供することにある。

さらに他の目的としては、表面酸化や吸湿の経時変化を
防止したカーボンブラック粉末包装の製造方法を提供す
ることにある。

〔発明の構成〕

耐火物で覆われた炉（ファーネス）内において、厳密な
反応条件の制御により原料炭化水素の熱分解で種々の特
性を有するファーネスカーボンブラックが製造されてい
るが１通常はこの反応工程に引き続いて冷却工程、捕集
工程、造粒工程、乾燥工程を経てペレット状の形態とし
て出荷されている。これは、嵩比重を向上させるととも
に、出荷、輸送などでの取扱いを容易とするためである
。

造粒工程、乾燥工程および分級工程では、捕集されたカ
ーボンブラックを多数のビンを備えた回転体を有するピ
ン型造粒機、転動体および熱風発生炉からなる乾燥機、
パケットエレベータ−１分級装置などの各種装置が必要
であり、これら装置を駆動させるための多数のモーター
類および乾燥用熱風生成のための燃料を必要とするため
に、ファーネスカーボンブラックの製造工程では設備コ
スト的、エネルギー的また装置占有空間的にも最も大き
な割合を占めているのが実状である。

本発明は、上述の捕集工程に続く造粒工程、乾燥工程お
よび分Ｒヱ程を省略することのできる画期的なファーネ
スカーボンブラック粉末包装の製造方法に係るものであ
る。

いいかえれば本発明は、 反応工程→捕集工程→真空封入工程→出荷というプロセ
スをとるものであり、これに対して従来法は、 というプロセスを必要としていたのである。

すなわち、本発明は、燃料炭化水素と酸素含有ガスを混
合燃焼して得られる高温ガス流中に原料炭化水素を導入
する第１の工程と、前記原料炭化水素の熱分解によりカ
ーボンブラック含有熱懸濁流を得る第２の工程と、前記
カーボンブラック懸濁ガス流に冷却媒体を導入して反応
を停止させる第３の工程と１反応停止後のカーボンブラ
ック懸濁ガス流からカーボンブラック粉末を分離・捕集
する第４の工程と、前記第４の工程で分離・捕集された
カーボンブラック粉末を気体不透過性の重合体製袋に真
空封入する第５の工程とからなるカーボンブラック粉末
包装の製造方法に関する。

上述のように、本発明において対象とするのは分離・捕
集工程を経たカーボンブラックであるが、ファーネス内
で生成したカーボンブラックにはゴム用充填剤にとって
は補強性のない。

また塗料などでは基剤に分散しない塊状カーボンブラッ
クを処理するための微粉砕機が設置されることもあり、
この処理工程通過後の粉末状カーボンブラックも本発明
での範鴫に包含される。

この分離・捕集工程後のカーボンブラックの嵩密度は品
種、ストラフチャーなどにより異なるが、通常０．０３
０〜０．０８０　ｇ　／　ｃｃの範囲にあり、このよう
に嵩密度が小さいとカーボンブラックを重合体の袋に充
填する場合に手間どる場合があるので、予め脱気や圧縮
などによりカーボンブラックに含まれる空気を逃して嵩
密度を上げておくのが望ましい。

この予備的に嵩密度を増加するためには布製の袋に入れ
て圧縮してもよいが、工程に組み入れて嵩密度を上げる
ことのできる圧粉脱気装置〔特許第１１６０２２１号、
出願人二角カーボン■〕を用いるのが好ましい。

粉末状のカーボンブラックを充填するための重合体製袋
の素材としてはフィルム状の重合体であれば利用するこ
とができ、ホモポリマーとしてはポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ
ブタジェン、ポリビニルアルコール、ポリエステル、セ
ルロース樹脂など、ヘテロポリマーとしてはエチレン酢
酸ビニル共重合体などが利用できるが、この中でも気体
、特に酸素透過性の低いポリビニルアルコール、ポリ塩
化ビニリデン、ポリエステル、１，２付加ポリブタジエ
ンなどの素材の袋が望ましい。

実際のファーネスカーボンブラック製造工程に適用する
場合には、塊状カーボンブラックを微粉砕後の第２分離
・捕集工程を経た粉末状カーボンブラックをこの工程の
後に設置された圧粉脱気装置を用いて予備的に嵩比重を
上げ、脱気後の粉末状カーボンブラックを重合体製の袋
に充填し、真空封入する。このとき、内容物の重量を秤
りで検出し、所定量となったところで圧粉脱気装置と重
合体製袋との間に設置されたロータリーフィーダーが停
止するように構成するのが望ましい。

さらに、カーボンブラック粉末を真空脱気してもＮ！素
は残存するが、長時間放置した場合はこの残存酸素によ
りカーボンブラック表面が変化することが予想されるの
で、このような場合には脱酸素剤を利用することもでき
る。

なお、本発明は原料炭化水素の熱分解の方法又はカーボ
ンブラックの物理化学的特性に何ら限定されるものでは
ないことはいうまでもない。

〔実施例〕

製造例 特開昭６１−１８３３６４号〔）已カーボン■〕に記載
の装置を用いてオイルファーネス法によりＨＡＦ級カー
ボンブラック（商品名：／＋！ｌ＃７ｏ）を製造し、第
二次の分離・捕集工程から粉末状態のカーボンブラック
を得た。その嵩密度は０．０５６ｇ／ｃｃ、ｐＨは７．
８であった。

実施例１ 幅４０ａＩｌ、長さ８０ｃｍの市販のポリエチレン製の
袋に前記製造例で得られた粉末状態のカーボンブラック
ｏ、ｓＩＣｇを計り入れ、自動真空包装機〔■古川製作
所製型式ＦＶ　Ｓ　−３３内にセットして容器全体を真
空ポンプで２分間引いて１〜１０−”ｍｍＨｇの真空度
とし、容器内に設置された熱封入装置により開口部を溶
封して真空封入カーボンブラック包装を得た。

封入カーボンブラック粉末の嵩密度は０．３１５ｇ　／
　ｃｃであった。

実施例２ 実施例１で用いたと同じ粉末状態のカーボンブラックを
特許第１１６０２２１号〔出願人：旭カーボン■〕記載
の圧粉脱気装置を用いて嵩密度０．１２１ｇ／ｃｃに予
備圧縮・脱気処理を施した後、その１．ｏｋｇを実施例
１と同様にポリエチレン製袋に真空封入した。封入カー
ボンブラックの嵩密度は０．３４５　ｇ　／　ｃｃであ
った。

実施例３ 実施例２で得られた予備圧縮・脱気処理後のＨＡＦ級カ
ーボンブラック粉末を厚さ３０μのポリ塩化ビニリデン
製袋に真空封入した。このときの封入カーボンブラック
の嵩密度は０．３４８　ｇ／ｃｃであった。

また、対魚例として、同じ予備圧縮・脱気処理後のカー
ボンブラック粉末を紙袋に入れ、実施例３のポリ塩化ビ
ニリデン袋封入カーボンブラックとともに１力月間大気
中に放置した。

２つのサンプルを取り出してケラト式赤外線水分計によ
り測定したところ、真空封入カーボンブラック粉末では
０．１％だったのに対して、紙袋のカーボンブラック粉
末では２．５％となった。

実施例４ 実施例３で用いた２種の包装を７０℃に保持した真空乾
燥器に入れ、雰囲気を酸素濃度が３０％となるように酸
素ガスを富化して３０間放置した。

この２つの包装内のカーボンブラック粉末について水懸
濁スラリーのｐＨを測定したところ、真空封入カーボン
ブラック粉末では７．７だったのに対し、紙袋のカーボ
ンブラック粉末では６．０となった。

〔発明の効果〕

実施例１及び２に示したとおり、本発明の真空封入した
包装内のカーボンブラック粉末の嵩密度は、従来技術に
まり造粒・乾燥処理により製造した粒状カーボンブラッ
クの嵩密度０．３３２ｇ／ｃｃとほぼ同等であり、嵩密
度を高めるための工程として実施されている造粒・乾燥
を省略することができ、装置のコスト、燃料、動力用エ
ネルギーでの低減効果は非常に大きい。

さらに、本発明の真空封入した包装内のカーボンブラッ
ク粉末は、封入重合体製袋を開封しても元の嵩密度の低
い状態には復元せず、封入された状態とほぼ同程度の嵩
密度を保つばかりでなく、取り出したカーボンブラック
を水などの液体中で撹拌・混合すると容易に分散し、粉
末状態で使用される分野での保管・輸送の合理化に資す
ることは明らかである。

また、実施例３および４にみられるように真空封入カー
ボンブラック粉末では封入する材質により差はあるが吸
湿性および／または酸化性などの経時変化を防ぐことが
でき、品質を長時間保存することが可能となる。

また、本発明のカーボンブラック粉末包装は。

ゴム補強用として使用する場合は、ゴム組成物配合機に
そのまま投入することができるので、最終まで、空気と
の接触を最少限に抑えることができ、かつ、カーボンブ
ラック粉末が飛散して環境を汚染することを避けること
ができる。

また、包装が重合体製であるため、ゴム組成物に全く悪
影響をおよぼさない。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、燃料炭化水素と酸素含有ガスを混合燃焼して得られ
   る高温ガス流中に原料炭化水素を導入する第１の工程と
   、前記原料炭化水素の熱分解によりカーボンブラック含
   有熱懸濁流を得る第２の工程と、前記カーボンブラック
   懸濁ガス流に冷却媒体を導入して反応を停止させる第３
   の工程と、反応停止後のカーボンブラック懸濁ガス流か
   らカーボンブラック粉末を分離・捕集する第４の工程と
   、前記第４の工程で分離・捕集されたカーボンブラック
   粉末を気体不透過性の重合体製袋に真空封入する第５の
   工程とからなるカーボンブラック粉末包装の製造方法。