JPH0362858A - カーボンブラックの製造方法 - 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】 〔発明の産業上の利用分野〕 本発明は、カーボンブラックの凝集物の大きさ及び構造
を調節する方法に関する。

〔従来の方法〕

カーボンブラックは、一般に炭化水素供給原料を高温燃
焼ガスで熱分解して粒状のカーボンプラ（４） ツクを含む燃焼生成物を生成することにより炉型反応器
中で製造される。

ケスター（Ｋｅｓ　ｔｅｒ）らの米国特許第３．４ＯＬ
０２０号またはボＬＩ７り（Ｐｏｌｌｏｃｋ）の米国特
許第２．７８５．９６４号（以下、夫々゛′ケスター゛
及び“′ボロツク“と称する）に示されるような、一つ
の型の炉カーボンブラック反応器に於いて、燃料、好ま
しくは炭化水素質燃料、及び酸化剤、好ましくは空気が
、第一帯域に注入され、反応して高温燃焼ガスを生成す
る。また、気体形態、蒸気形態もしくは液体形態のいず
れかの炭化水素供給原料が第一帯域に注入され、その結
果、炭化水素供給原料の熱分解が始まる。この場合、熱
分解とは、炭化水素の熱分解を云う。ついで、得られる
燃焼ガス混合物（その中で、熱分解が生している）は、
反応帯域中を通過し、そこでカーボンブラック生成反応
が完結する。

別の型の炉カーボンブラック反応器に於いて、液体もし
くは気体の燃料が、第一帯域中で酸化剤、好ましくは空
気と反応させられて高温燃焼ガスを（５） 生成する。これらの高温燃焼ガスは、第一帯域から、反
応室中を下流に通って、反応帯域に入り、そこを通過ず
る。カーボンブラックを製造するため、炭化水素質供給
原料が、一つ以上の場所で高温燃焼ガス流の通路中に注
入される。炭化水素質供給原料は液体、気体または蒸気
であってもよく、高温燃焼ガス流を生成するのに使用さ
れる燃料と同じであってもよく、または異なってもよい
。第一帯域（即ち、燃焼帯域）及び反応帯域は、燃焼帯
域または反応帯域より断面が小さい制限された直径のチ
ョークまたは帯域により分割されてもよい。供給原料は
、制限された直径の帯域の上流、下流及び／またはその
中の高温燃焼ガスの通路中に注入されてもよい。この型
の炉カーボンブラック反応器は、一般に米国再発行特許
第２８，９７４号及び米国特許第３．９２２，３３５号
に記載されている。

二つの型の炉カーボンブラック反応器及び方法が記載さ
れていたが、本発明は、カーボンブラックが炭化水素の
熱分解及び／または不完全燃焼により製造される、如何
なるその他の炉カーポンプ（６） ラック反応器または方法に使用し得ることが理解される
べきである。

上記の両方の型の方法及び反応器に於いて、及びその他
の一般に知られる反応器及び方法に於いて、高温燃焼ガ
スは、燃焼ガス流に注入される炭化水素質供給原料の熱
分解を行なうのに充分な温度である。ケスターに開示さ
れるような一つの型の反応器に於いて、供給原料は、燃
焼ガスが生成されている同じ帯域中に一つ以上の場所で
注入される。その他の型の反応器または方法に於いて、
供給原料の注入は、燃焼ガス流が形成された後に、一つ
以上の場所で行なわれる。いずれの型の反応器に於いて
も、高温燃焼ガス流は反応器中を下流に連続的に流れて
いるので、供給原料と燃焼ガスとの混合物が反応帯域を
通過する際に、熱分解が連続的に生じる。熱分解が生じ
ている、供給原料と燃焼ガスとの混合物は、本願明細書
中、゛流出体（ｅｆ　ｆ　］　ｕｅｎ　ｔ）　”と以下
称される。反応器の反応帯域中の流出体の滞留時間は、
カーボンブラックの生成を可能にするのに好適な条件下
に充分である。

（７） ゛滞留時間”°とは、高温燃焼ガスと供給原料との初期
接触以降に経過した時間の長さを云う。所望の性質を有
するカーボンブラックが生成された後、流出体の温度が
更に下げられて熱分解を停止する。

熱分解を停止するための流出体の温度のこの低下は、急
冷手段を通して急冷液体を流出体に注入することによる
ような既知の方法により行なうことができる。当業者に
一般に知られるように、所望のカーボンブラック生成物
が反応器中で製造された時に、熱分解が停止される。熱
分解が停止されるべき時を決定する一つの方法は、流出
体をサンプリングし、そのトルエン抽出量を測定するこ
とによる。トルエン抽出量は、八ＳＴＭ　Ｄ１６１Ｂ−
８３“Ｃａｒｂｏｎ　Ｂｌａｃｋ　Ｅｘｔｒａｃｔａｂ
ｌｅｓ−Ｔｏｌｕｅｎｅ　ＤｉｓｃｏｌｏｒａＬｉｏｎ
により測定される。急冷手段は、流出体のトルエン抽出
量が反応器中に製造される所望のカーボンブラック生成
物に許容し得る量に達する場所で、一般に配置される。

熱分解が停止された後、流出体は一般にバグフィルタ−
系中を通過して、カーボンブラックを分離し回収する。

（８） 一般に、単一の急冷手段が利用される。しかしながら、
ケスターはカーボンブランクの或種の性質を調節するた
めの二つの急冷手段の使用を開示している。ケスターは
、熱処理によりカーボンブラックのモジュラス付与特性
を調節することに関する。この熱処理は、カーボンブラ
ック炉中の流出煙中で直列に配置された二つの水噴霧急
冷手段に関して、水の流量を調節することにより行なわ
れる。カーボンブラックのモジュラスは、ゴム製品中の
カーボンブラックの性能に関係する。シェープｙ　−（
Ｓｃｈａｅｆｆｅｒ）及びスごス（Ｓｍ４ｔｈ）著、“
Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　Ｈｅａｔ　Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　
ｏｎ　ＲｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　
ｏｆ　Ｃａｒｂｏｎ　Ｂｌａｃｋ　（カーボンブラック
の強化特性に関する熱処理の効果）°”（Ｉｎｄｕｓｔ
ｒｉａｌａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｈｅｍｉ
ｓｔｒｙ　、４７巻、６号、１９５５年６月、１２８６
頁を参照のこと）と題する文献（以下、シエーファーと
称する）に説明されるように、熱処理はカーボンブラッ
クのモジュラス伺’７　＋：’ｉ性に影響することが一
般に知られている。しかしながら、シェーファーに更に
説明されるように、熱（９） 処理により製造されたカーボンブラックのモジＪ。

ラス付与特性の変化は、カーボンブラックの表面化学の
変化の結果として生しる。それ故、燃焼ガス流を異なる
温度条件にかけるため、ケスターにより示唆されたよう
に急冷手段を配置することは、カーボンブラックの形態
学を何らかの認識できる方法で変化をもたらすことによ
るよりもむしろ、カーボンブラックの表面化学を変化す
ることにより、カーボンブラックのモジュラス付与特性
を明らかに変化させる。更に、ケスターに於いて、両方
の急冷手段は、供給原料のかなりの熱分解が既に生じた
、反応帯域中の位置に配置される。こうして、ケスター
の方法に於いて、流出体が第一の急冷手段に達する時ま
でに、カーボンブラックのＣＴＡＢ、色相、ＤＢＰ及び
ストークス直径の緒特性が形成されたことが、明らかで
ある。これは、ケスクーに於けるモジュラス付与特性の
変化がカーボンブラックの形態学的性質の変化の結果と
して生しるものではないという結論を支持する。更に、
ケスターは、供給原料の注入位置または滞留時間（１０
） に関して、第一急冷手段の位置を重要視しておらず、し
かも第一急冷手段の位置を選択するための手段を開示し
ていない。

フォーセス（Ｆｏｒｓｅｔｈ）の米国特許第４，２３０
，６７０号明細書（以下、フォーセスと称する）は、熱
分解を停止するための二つの急冷手段を示唆する。

二つの急冷手段の目的は、反応帯域を急冷液体で更に完
全に満たして熱分解を更に有効に停止することである。

しかしながら、フォーセスに於いて、流出体が急冷手段
に達する時までに、カーボンブラックのＣＴＡＢ、色相
、ＤＢＰ及びストークス直径の緒特性は、形成されてい
た。

ミルズ（Ｍｉｌｌｓ）　　らの米国特許第４，２６５，
８７０号明細書及びミルズらの米国特許第４，３１６，
８７６号明細書は、第一急冷手段の下流に配置された第
一急冷手段を使用して、フィルター系の損傷を防止する
ことを示唆する。両方の特許に於いて、第一急冷手段は
、熱分解を完全に停止し、当業界で一般に知られる位置
に配置され、そして、流出体が第一急冷手段に達する時
までに、カーボンブラックの（１１） ＣＴＡＢ、色相、ＤＢＰ及びストークス直径の緒特性が
形成された。第二急冷手段は、燃焼ガス流の温度を更に
下げてフィルター単位装置を保護する。

オウスチン（ＡｕＳｔｉｎ）の米国特許第４．３５８．
２８９号明細書（以下゛オウスチン゛′と称する）はま
た、急冷後の熱交換器の使用によりフィルター系の損傷
を防止することに関する。また、この特許に於いて、急
冷手段は熱分解を完全に停止し、当業界に一般に知られ
る位置に配置される。オウスチンに於いて、流出体が第
一急冷手段に達する時までに、カーボンブラックのＣＴ
ＡＢ、色相、ＤＢＰ及びストークス直径の緒特性が形成
された。

ルイス（Ｌｅｉｙｉｓ）の米国特許第３，６１５，２１
１号明細書（以下、ルイスと称する）は、反応器により
製造されるカーボンブラックの均一性を改良し、かつ反
応器の寿命を延ばすための方法に関する。均一性を改良
し、かつ反応器の寿命を延ばすため、ルイスは、反応帯
域中にわたって配置された複数の急冷手段を使用して、
反応帯域中に実質的に一定の温度を保つことを示唆して
いる。成る量の急（１２） 冷液体が、反応器中の最も上流に配置された急冷手段で
注入され、それより多量の急冷液体が夫々のその後の下
流の急冷手段で注入される。最も下流に配置された急冷
手段は、熱分解を停止する。

反応帯域中で一定温度を保つことにより、ルイスの装置
は、その装置により製造されるカーボンブラックの均一
性を助長する。しかしながら、複数の急冷手段は、上記
の装置により製造されるカーボンブラックの形態を調節
しない。

しかしながら、特別な最終用途に適したカーボンブラッ
クが製造し得るように、カーボンブラックの形態を調節
し得ることが、一般に所望される。

また、−層高いＤＢＰ　、−層低い色相、及び−層大き
いストークス直径により表わされるような増大された凝
集体の大きさ及び構造が、カーボンブラックを或種の最
終用途に良く通ずるようにするので、所定の表面積に対
して凝集体の大きさ及び構造を増大することが、所望さ
れる。

（１３） 〔発明が解決しようとする課題〕 従って、本発明の目的は、カーボンブラックの凝集体の
大きさ及び構造を調節する方法を提供することである。

本発明の別の目的は、所定の表面積に対して一層大きな
凝集体の大きさ及び−層大きい構造を有するカーボンブ
ラックを製造することである。

〔課題を解決するための手段及び発明の作用効果〕本発
明者らは、これらの所望の目的を達成する方法を発見し
た。本発明者らは、熱分解を停止しないで、流出体の温
度を、供給原料の注入の最も下流の場所から下流で、約
０．００２秒までの特定の滞留時間内に、好ましくは約
４２７℃（８００°Ｆ）まで下げることにより、炉カー
ボンブラック法に製造されるカーボンブラックの形態を
調節し得ることを発見した。温度の低下は、供給原料の
注入の最も下流の場所から約１．２２ｍ（４フイート）
以内の下流に第一急冷手段を配置し、急冷液体を注入す
ることにより、行なうことができる。本発明によ（１４
） れば、カーボンブラックの製造は、所定の表面積（ＣＴ
ＡＢ）に対して一層高いＤＢＰ、−層低い色相、及び増
大したストークス直径により示されるような特定の形態
学的性質を有するカーボンブラックを製造するように、
調節し得る。更に、本発明者らは、カーボンブラックの
これらの形態学的性質が、流出体の温度が下げられる量
を変化し、かつ／または供給原料の最も下流の注入の時
間から流出体の温度が下げられるまでの滞留時間を変化
することにより、更に調節し得ることを発見した。

更に詳しくは、本発明は、流出体（熱分解が生している
、燃焼ガスと供給原料との混合物）中の熱分解を停止し
ないで、流出体の温度を、供給原料の注入の最も下流の
場所から下流で約０．Ｏ秒〜約０．００２秒、好ましく
は約０．０〜約０．００１５秒の滞留時間で下げること
により、炉カーボンブラック反応器により製造されるカ
ーボンブラックの凝集体の大きさ及び構造を調節する方
法に関する。流出体の温度は、上記の特定の滞留時間内
に、約４２７℃（８００°Ｆ）まで、更に好ましくは約
１０℃（５０（１５） °Ｆ）〜約４２７℃（８００°Ｆ）下げられる。流出体
の温度は、反応器中の所定の場所に配置された、急冷手
段、好ましくは、急冷液体を流出体に注入する急冷手段
により下げることができ、これにより、流出体は、供給
原料の注入の最も下流の場所から下流で約０．０〜０．
０２秒、好ましくは約０．０〜０．００１５秒の間に急
冷される。典型的には、流出体が特定の滞留時間内に急
冷されるためには、急冷手段は、供給原料の注入の最も
下流の場所から約１．２２ｍ（４フイート）以内に配置
される。急冷手段は、流出体の温度を、好ましくは約４
２７℃（８００°Ｆ）まで、更に好ましくは約１０℃　
（５０°Ｆ）〜約４２７”Ｃ（８００°Ｆ）下げるが、
熱分解を停止しない。本発明によれば、流出体の温度が
下げられる量、及び流出体の温度の低下が起こる滞留時
間は、独立に、または同時に変化させることができ、反
応器により製造されるカーボンブラックの凝集体の大き
さ及び構造を調節する。流出体の温度を特定の滞留時間
内に下げるために、急冷液体を注入する、急冷手段を使
用する反応器に於いて、流出体の温度（１６） が下げられる量、及び流出体の温度の低下が起こる滞留
時間を、このように変化することは、急冷手段から注入
される急冷液体の量を変えること、及び急冷手段の位置
を変えることにより夫々行なうことができる。所望の特
性を有するカーボンブラックが生成された後、熱分解が
停止される。

本発明は、流出体の温度が特定の滞留時間内に下げられ
ない類似する方法により製造されたカーボンブラックよ
りも、所定の表面積に対して一層大きな凝集体の大きさ
及び構造を有するカーボンブランク生成物の製造を可能
にする。

不発１！１１の方法の利点は、カーボンブラックの凝集
体の大きさ及び構造が調節し得ることである。

本発明の別の利点は、ＣＴＡＢにより示されるような所
定の表面積に対して、−層高いＤＢＰ　、−層低い色相
及び増大したストークス直径により示されるような、−
層大きな凝集体の大きさ及び構造を有するカーボンブラ
ックが製造し得ることである。

本発明のその他の利点は、以下の説明及び特許Ｂ＋’ｌ
求の範囲から明らかになる。

（１７） 〔発明の詳細な説明〕 図は、本発明の一つの可能な実施態様を示す。

一つの型のカーボンプラン反応器の一部が図に示されて
いるが、前記のように、本発明は、カーボンブラックが
炭化水素の熱分解及び／または不完全燃焼によりつくら
れる、如何なるカーボンブラック炉反応器中で使用し得
る。更に、以下の説明は、流出体の温度を下げるために
、急冷液体を注入する、急冷手段を利用する本発明の実
施態様を説明するが、当業者により理解されるように、
本発明は反応帯域に最も近い供給原料の注入の場所から
、特定の滞留時間内に流出体の温度を、好ましくは特定
量だけ下げるための如何なる方法をも包含する。同様に
、以下の説明は、熱分解を停止するために第二急冷手段
を使用することを説明するが、当業者により理解される
ように、本発明は、熱分解を停止するための如何なる方
法をも包含する。

図に於いて、例えば、反応帯域１２、及び制限された直
径の帯域２０を有するカーボンブラック反応（１８） 器１０の一部は、急冷液体５０を注入するための、場所
６０に配置された第一急冷手段４０、及び場所６２に配
置された第二急冷手段を備えている。急冷液体５０は夫
々の急冷手段に関して同しであってもよく、または異な
っていてもよい。反応器１０、並びに帯域１２及び１２
を通る高温燃焼ガス流の流れの方向が、矢印により示さ
れる。急冷液体５０ば、第一急冷手段４０及び第二急冷
手段４２により、燃焼ガス流の方向に対して、向流に、
または好ましくは並流に注入される。場所１４は、供給
原料３０の注入の最も下流の場所である。当業者により
理解されるように、工４、即ち供給原料の注入の最も下
流の場所は、変化し得る。１４、即ち供給原料の注入の
最も下流の場所から第一急冷手段の場所６０までの距離
は、Ｌｌにより表わされ、供給原料の注入の最も下流の
場所１４から第二急冷手段の場所６２までの距離は、＞
２により表わされる。

本発明の示された実施態様によれば、第一急冷手段６０
は、供給原料の注入の最も下流の場所から０．００２秒
以下、好ましくは０．０〜０．００１５秒の滞留（１９
） 時間で、流出体（熱分解が生している、燃焼ガスと供給
原料との混合物）の温度を下げるために配置される。典
型的には、流出体が特定の滞留時間内に急冷されるため
には、第一角、冷手段は、供給原料の注入の最も下流の
場所から約１．２２ｍ（４フイート）以内に配置される
。それ故、■、−１は約０．０ｍ（０，０フイート）〜
約１．２２ｍ（４フイート）である。流出体の温度を、
好ましくは４２７℃（８００′″Ｆ）までの量、更に好
ましくは約１０℃（約５０°Ｆ）〜約４２７℃（８００
°Ｆ）の量だけ低下するために、急冷液体が第一急冷手
段６０により注入されるが、第一急冷手段６０により注
入される急冷液体は、熱分解を停止しないことを条件と
する。

更に、本発明によれば、供給原料の注入の最も下流の場
所から流出体（熱分解が生している、燃焼ガスと供給原
料との混合物）の温度が最初に下げられるまでの滞留時
間及び流出体の温度が下げられる量は、独立に、または
同時に変化させることができ、反応器により製造される
カーボンブランクの凝集体の大きさ及び構造を調節し得
る。図（２Ω） 示された本発明の実施態様に於いて、Ｌ−１を変化させ
ると、供給原料の最も下流の注入の時間から流出体の温
度が下げられる時間までの滞留時間を変化する。注入さ
れる急冷液体の量を変化させることにより、流出体の温
度が下げられる量が変化し得る。

前記のように、図示された本発明の実施態様に於いて、
所望される凝集体の大きさ及び構造に応して、典型的に
、Ｌ−１は約０．０ｍ（０，０フイート）〜約１．２２
ｍ　（約４フイート）の範囲である。

急冷液体は、流出体の温度を、好ましくは約４２７”Ｃ
（８００″Ｆ）までの量、更に好ましくは約１０℃（５
０°Ｆ）〜約４２７℃（８００°Ｆ）の量だけ下げるが
、熱分解が急冷液体５０により第一急冷手段６０で停止
されないことを条件とする。

所望の性質を有するカーボンブランクが製造された後、
熱分解が急冷手段４２により場所５２で停止される。場
所６２は、所望の性質を有するカーボンブラックが反応
器により製造された場所である。

前記の如く、場所６２は、熱分解を停止する急冷子（２
１） 段の場所を選択するための、当業界に知られた如何なる
方法で決定されてもよい。熱分解を停止する急冷手段の
場所を決定するための一つの方法は、反応から所望され
るカーボンブラックに関して許容し得るトルエン抽出量
が得られる場所を決定することによるものである。トル
エン抽出量は、Ａ３７Ｍ試験０１６１８−８３　”Ｃａ
ｒｂｏｎ　Ｂｌａｃｋ　ＥｘｔｒａｃｔａｂｌｅｓＴｏ
ｌｕｅｎｅ　Ｄｉｓｃｏｌｏｒａｔｉｏｎ”を用いるこ
とにより測定し得る。Ｌ−２は、場所６２の場所に従っ
て変化する。

本発明の有効性及び利点は、以下の実施例により更に説
明される。

〔実施例〕

本発明の有効性を示すため、二つ急冷手段を使用し、供
給原料の最も下流の注入の時間から流出体の温度が下げ
られる時間までの滞留時間及び流出体の温度が下げられ
る量を変化して、カーボンブラック製造法で実験を行な
った。この滞留時間を、Ｌ−■を変化させることにより
変化させた。

（２２） 実験中の二組のカーボンブラック実験のプロセス変数、
及び結果を、下記の表に要約する。組Ｉは、実験１，２
、及び３を含み、組■は実験４．５、及び６を含む。

（２３） 組Ｉ：予熱−４８２℃（９００°Ｆ）　　；ガス−７，
２ｋｓｃｆｈ；空気−８０ｋｓｃｆｈ　；空気／ガス−
１１，１１；　−火燃焼−１２３％；燃焼帯域容量−，
８５ｆｔ’　；注入帯域直径＝１０．７ｃｍ（４，２イ
ンチ）；注入１１Ｆ域長さ３０ｃ＋ｎ　（１２インチ）
；注入−！ＩＦ域中の燃焼ガス速度−６０９ｍ　（２０
００フイート）／秒；油−１２５ｇｐｈ　；油注入圧カ
ー１６．２ｋｇ／ｃ漬ゲージ圧（２３０ｐｓｉｇ）　　
；オイルチップ＃−４；オイルチップ直径−０，１０７
ｃｍ（０，０４２インチ）；反応帯域直径＝３４．３ｃ
ｍ　（１３，５インチ）液体供給原料（油）は、以下の
組成を有していた。Ｈ／Ｃ比−９１；水素−６，８９重
量％、７．００重量％；炭素−９１，１重量％、９０．
８重量％；硫黄−１，１重量％；へＰＩ比重１５．６／
１．５．６Ｇ　（６０Ｆ　）　−５，０；　ＢＭＣＩ　
（粘度−比重）−４１ 組■：予熱−５９３℃（１１００°Ｆ）　；ガス−７，
５ｋｓｃｆｈ　；空気−８０ｋｓｃｆｈ　；空気／ガス
−１０６；−次燃焼＝１１８％、燃焼帯域容量−，８！
ＭＬ３；注入帯域直径＝１０．７ｃｍ（４，２インチ）
；注入帯（２５） 域長さ３０ｃｍ　（１２インチ）；注入帯域中の燃焼ガ
ス速度−７０１ｍ　（２３００フイート）／秒；油−１
３６ｇｐｈ　；油注入圧カー１９．０ｋｇ／ｃ＋］ゲー
ジ圧（２７０ｐｓｉｇ）　　；オイルチップ＃−４；オ
イルチップ直径−０，１０７ｃｍ　（０，０４２インチ
）；反応帯域直径＝１５ｃｍ（６インチ） 液体供給原料（油）は、以下の組成を有していた。Ｈ／
Ｃ比＝　１．０６　ｉ水素−７，９９重量％、７．９９
重量％；炭素−８９，７重量％、８９．５重量％；硫黄
−０，５重量％；　へＰｒ比重１５．６／１５．６Ｃ（
６０Ｆ　）　＝　０．５　；　ＢＭＣＩ　（粘度−比重
）　＝１２３ 両方の組■及び組■に於いて、燃焼反応に使用した液体
燃料は、９５．４４％のメタン含量及び９２５ＢＴＵ／
ＳＣＦの湿熱値を有する天然ガスであった。

当業者により一般に理解されるように、表に示されたプ
ロセス変数は反応器中の成る場所に於ける変数を表わし
、一般に知られる方法で測定される。カーボンブラック
実験の夫々の組は、表中に（２６） 記載された例外でもって、米国特許第３，９２２，３３
５号明細書の実施例１に開示された反応器に似たカーボ
ンブラック反応器中で行なった。

表中、Ｑは急冷手段を表わす。第−ＱフィートはＬ−１
、即ち供給原料の注入の最も下流の場所から第一急冷手
段までの距離を表わす。第一０の前の温度は、第一急冷
手段の前の流出体の温度を表わし、第一急冷手段の後の
温度及び第二急冷手段の後の温度は、夫々第一急冷手段
の後の流出体の温度、及び第二急冷手段後の供給原料と
燃焼ガスとの混合物の温度を表わす。急冷に関する全て
の温度は、通常の公知の熱力学的技術により計算される
。表中の滞留時間は、流出体の温度が最初に下げられる
前に経過した、供給原料の注入の最も下流の場所の後の
時間の長さを表わす。第二Ｑフィートは＞２を表わし、
トルエン抽出量を使用して実験的に測定した。夫々の実
験後に、製造されたカーボンブラックを回収し、分析し
てＣＴＡＢ、色相、Ｄｓｔ（メジアンストークス直径）
　、ＣＤＢＰ、フルティＤＢＰ及びトルエン変色を測定
した。夫々（２７） の実験の結果を表中に示す。

ＣＴＡＢは、ＡＳＴＭ試験操作Ｄ３７６５−８５に従っ
て測定した。色相は、ＡＳＴＭ試験操作Ｄ３２６５−８
５ａに従って測定した。フルティブラックのＤＢＰは、
ＡＳＴＭ　Ｄ−２４１４８６に記載された操作に従って
測定した。ＣＤＢＰは、ＡＳＴＭ　Ｄ３４９３−８６に
記載された操作に従って測定した。トルエン変色は、Ａ
ＳＴＭ試験操作旧６１８−８３に従って測定した。

Ｄｓｔ（メジアンストークス直径）は、以下の記載に従
ってディスク遠心分離フォトセジメントメトリイ（ｐｈ
ｏｔｏｓｅｄｉｍｅｎｔｏｍｅｔｒｙ）により測定した
。以下の操作は、ｔｈｅ　Ｉｎ５ｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｍ
ａｎｕａｌ　ｆｏｒ　ｔｈｅＪｏｙｃｅ−Ｌｏｅｂｌ　
Ｄｉｓｃ　Ｃｅｎｔｒｉｆｕｇｅ、　Ｆｉｌｅ　Ｒｅｆ
、ＤＣＦ４、００８　（１９８５年２月１日発行）、（
ジョイスーローブル・カンバニイ（Ｊｏｙｃｅ−Ｌｏｅ
ｂｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ）、（Ｍａｒｑｕｉｓｗａｙ、Ｔ
ｅａｍ　Ｖａｌｌｅｙ、Ｇａｔｅｓｈｅａｄ、Ｔｙｎｅ
　＆　Ｗｅａｒ　。

英国）から入手し得る）に記載された操作の改良であり
、この文献の教示は本明細書に参考として含まれる。そ
の操作は、以下のとおりである。カーボンブラック試料
１０ｍｇを計量容器中で計量し、（２８） ついで０．０５％ノニデット（ＮＯＮＩＯＥＴ）Ｐ−４
０界面活性剤（ノニデットＰ−４０は、シェルケくカル
カンバニイにより製造、販売される界面活性剤の登録商
標である）を用いてつくられる、１０％の無水エタノー
ル、９０％の蒸留水の溶液５０ｃｃに添加する。この懸
濁液を、ソニフｙ　　（Ｓｏｎｉｆｉｅｒ）型式番号Ｗ
３８５にューヨーク市、ファーミングデール（Ｆａｒｍ
ｉｎｇｄａｌｅ）のし−ト・システムズ・ウルトラソニ
ックス・インコーポレーション（Ｈｅａｔ　Ｓｙｓｔｅ
ｍｓ　Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ　Ｉｎｃ、）により製造
、販売される）を使用して超音波エネルギーにより１５
分間分散させる。ディスク遠心分離実験の前に、以下の
データを、ディスク遠心分離からのデータを記録するコ
ンピューターに人力する。

１、　カーボンブラックの比重、１．８６ｇ／ＣＣとし
て取られる。

２、　水及びエタノールの溶液中に分散されたカーボン
ブラックの溶液の容量、この場合は０．５ｃｃである。

３、　スピン液体の容量、この場合は水１０ｃｃであ（
２９） ４、　スピン液体の粘度、この場合は２３℃で０．９３
３センチボイズとして取られる。

５、　スピン液体の密度、この場合は２３゛Ｃで０．９
９７５ｇ／ｃｃである。

６、　ディスク速度、この場合は８０００ｒｐｍである
。

７、　データサンプリング間隔、この場合は１秒である
。

ディスク遠心分離を８００Ｏｒｐｍで運転し、その間ス
トロボスコープを運転する。蒸留水１０ｃｃをスピン液
体として回転ディスクに注入する。濁り度を０にセット
し、１０％の無水エタノール及び９０％の蒸留水の溶液
１ｃｃを緩衝液として注入する。ついで、ディスク遠心
分離のカント及びブースト下部を運転してスピン液体と
緩衝液との間にゆるやかな濃度勾配をつくり、勾配を目
で監視する。二つの液体の間に区別し得る境界がないよ
うに、勾配がゆるやかになった時に、水性エタノール溶
液中の分散カーボンブラック０．５ｃｃを回転ディスク
に注入し、データ収集を直ちに開始する。ストリー（３
０） ミングが生じた時に、実験を止める。水性エタノール溶
液中の分散カーボンブラックの注入後、ディスクを２０
分間回転する。回転２０分後に、ディスクを停止し、ス
ピン液体の温度を測定し、実験の開始時に測定したスピ
ン液体の温度と実験の終了時に測定したスピン液体の温
度の平均を、ディスク遠心分離からデータを記録するコ
ンピューターに入力する。データを標準ストークス式に
従って分析し、下記の定義を用いて表わされる。

カーボンブラック凝集体−最小の分散可能な単位である
、離散した硬いコロイド状の物体；ストークス直径−ス
トークスの式に従って遠心分離の場または重力の場に於
いて粘稠な媒体中で沈降する球体の直径。また、カーボ
ンブラック凝集体の如き、非球形物体は、それが同し密
度の平滑な硬い球体として挙動すると考えられる場合に
は、ストークス直径及び物体としての沈降速度に関して
表わすことができる。通常の単位は、直径、ｎｍとして
表わされる。

メジアンストークス直径（記録目的のためには、（３１
） Ｄｓ　ｔ）−試料の５０重量％が一層大きいか、または
小さい場合のストークス直径の分布曲線上の点。

それ故、それは測定のメジアン値を表わす。

表に示されるように、本発明は、単一の急冷手段を使用
する対照のカーボンブラックプロセス実験１及び４によ
り製造されたカーボンブラックに較べて、増大されたＣ
ＤＢＰ、フルティＤＢＰ及びＤｓｔ並びに減少された色
相を有するカーボンブラックの製造を可能にした。これ
は、本発明のカーボンブラックが増大された凝集体の大
きさ及び構造を特徴とすることを示す。更に、組■の結
果により示されるように、本発明は、比較的に一定のＣ
ＴＡＢに対して、増大されたＣＤＢＰ、フルティＤＢＰ
及びＤｓｔ並びに減少された色相を有するカーボンブラ
ックの製造を可能にした。これは、本発明が所定０ＣＴ
ＡＢに対して増大された凝集体の大きさ及び構造を有す
るカーボンブラックを製造したことを示す。

組Ｉの結果により示されるように、本発明は、流出体の
温度が同じ量だけ最初に下げられた、異なる滞留時間で
対照カーボンブラックプロセス実（３２） 験ｌにより製造されたカーボンブラックに較べて、増大
されたＣＤＢＰ、フルティＤＢＰ及びＤｓｔ並びに減少
された色相を有するカーボンブラックを製造した。

本発明はカーボンブラックの凝集体の大きさ及び構造を
調節する方法に関するので、多くの変化及び改良が明ら
かになし得る。

【図面の簡単な説明】

図は、カーボンブラック反応器に於ける本発明の一つの
実施態様の断面図であり、第−急冷手段及び第二急冷手
段の位置を示す。 １０・・・反応器、　　　　　１２・・・反応帯域、４
０・・・急冷手段、　　　　５０・・・急冷液体、６０
　、６２・・・急冷場所。 （３３） 手 続 補 正 書（方式） ％式％ 発明の名称 カーボンブラックの製造方法 補正をする者 事件との関係　　　　　　特許出願人 名称　キャボット コーポレイション ４、代理人 住所　〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番ＩＯ号静光
虎ノ門ビル　電話５０４−０７２１補正命令の日付 ６、補正の対象 図　　　面 ７゜ 補正の内容 図面の浄書（内容に変更なし） ８、添付書類の目録 浄書図面 １通

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高温燃焼ガスの流れを反応器に通し、 供給原料を高温燃焼ガスの流れ中に一つ以上の場所で注
   入して、流出体を形成し、かつ流出体中の供給原料の熱
   分解を開始させ、 流出体中の供給原料の熱分解を停止することなく、供給
   原料の注入の最も下流の場所からさらに下流の０．００
   ２秒の期間内の第一の場所で、流出体の温度を低下させ
   る ことを含んでなる、カーボンブラックの凝集体の大きさ
   及び構造を調節する方法。 ２、流出体の温度を約４２７℃（８００°Ｆ）までの温
   度差だけ低下させる、請求項１記載の方法。 ３、流出体の温度を約１０℃（５０°Ｆ）〜約４２７℃
   （８００°Ｆ）の温度差だけ下げる、請求項１記載の方
   法。 ４、流出体の温度を供給原料の注入の最も下流の場所か
   ら約０．０〜約０．００１５秒の期間内に下げる、請求
   項１記載の方法。 ５、流出体の温度を供給原料の注入の最も下流の場所か
   ら約０．０〜約０．００１５秒の期間内に下げる、請求
   項３記載の方法。 ６、流出体の温度を急冷液体を注入することにより下げ
   る、請求項１記載の方法。 ７、流出体の温度を供給原料の注入の最も下流の場所か
   ら約０．０〜約０．００１５秒の期間内に下げる、請求
   項６記載の方法。 ８、急冷液体が流出体の温度を約４２７℃（８００°Ｆ
   ）まで下げる、請求項６記載の方法。 ９、急冷液体が流出体の温度を約１０℃（５０°Ｆ）〜
   約４２７℃（８００°Ｆ）下げる、請求項６記載の方法
   。 １０、急冷液体が流出体の温度を約１０℃（５０°Ｆ）
   〜約４２７℃（８００°Ｆ）下げる、請求項７記載の方
   法。 １１、高温燃焼ガスの流れを反応器に通し、供給原料を
   高温燃焼ガスの流れ中に一つ以上の場所で注入して、流
   出体を形成し、かつ流出体中の供給原料の熱分解を開始
   し、 流出体中の供給原料の熱分解を停止しないで、流出体の
   温度を、供給原料の注入の最も下流の場所から下流で０
   ．０°２秒の期間内の第一の場所で、低下させ、 流出体の温度を、第一の場所の下流の第二の場所で更に
   下げて、流出体中の供給原料の熱分解を停止し、ついで カーボンブラック生成物を分離し、回収することを含ん
   でなる、調節された凝集体の大きさ及び構造を有するカ
   ーボンブラックの製造方法。 １２、流出体の温度を約４２７℃（８００°Ｆ）までの
   温度差だけ下げる、請求項１１記載の方法。 １３、流出体の温度を約１０℃（５０°Ｆ）〜約４２７
   ℃（８００°Ｆ）の温度差だけ下げる、請求項１１記載
   の方法。 １４、流出体の温度を供給原料の注入の最も下流の場所
   から約０．０〜約０．００１５秒の期間内に下げる、請
   求項１１記載の方法。 １５、流出体の温度を供給原料の注入の最も下流の場所
   から約０．０〜約０．００１５秒の期間内に下げる、請
   求項１３記載の方法。 １６、流出体の温度を急冷液体を注入することにより下
   げる、請求項１１記載の方法。 １７、流出体の温度を供給原料の注入の最も下流の場所
   から約０．０〜約０．００１５秒の期間内に下げる、請
   求項１６記載の方法。 １８、急冷液体が流出体の温度を約４２７℃（８００°
   Ｆ）まで下げる、請求項１６記載の方法。 １９、急冷液体が流出体の温度を約１０℃（５０°Ｆ）
   〜約４２７℃（８００°Ｆ）下げる、請求項１６記載の
   方法。 ２０、急冷液体が流出体の温度を約１０℃（５０°Ｆ）
   〜約４２７℃（８００°Ｆ）下げる、請求項１７記載の
   方法。