JPH05279595A - カーボンブラックの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 耐熱性セラミックにて形成され、１０００℃
以上の高温に維持された円筒炉内にて、石油系原料油１
００重量部に対して、平均粒子径が２０μｍ以下の架橋
および／または無架橋のポリオレフィンを主体とするゴ
ム・プラスチック廃材粉末５〜５０重量部を混合した懸
濁液を不完全燃焼させることを特徴とするカーボンブラ
ックの製造方法。 【効果】 本発明の方法によれば、通常の燃焼炉では発
熱量の大きさから焼却処分が不可能とされてきたゴム・
プラスチック廃材を２０μｍ以下の平均粒子径にまで微
粉化することにより、カーボンブラックの原材料の一部
として再利用することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポリオレフィンを主体
とするゴム・プラスチックの廃材の再利用を目的とした
カーボンブラックの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、プラスチック廃棄物の増加による
環境汚染が大きな問題となっており、環境保護の観点か
ら、プラスチックを再利用し、出来得る限り廃棄物を出
さないことが社会的要請となっている。

【０００３】特に電気ケーブル分野、なかんずく電力ケ
ーブルではプラスチック絶縁電力ケーブルの割合が増大
しており、撤去が増えるにしたがって、絶縁層に用いた
架橋ポリエチレンをはじめとするプラスチックの廃材処
理の必要性が増大している。また、プラスチック絶縁電
力ケーブルのゴム・プラスチック押出成形時に押出機か
らオーバーフローする、特にポリオレフィン系のゴム・
プラスチック廃棄物の処理も必要となっている。

【０００４】一方、ゴム・プラスチック廃棄物の再生利
用方法としては、例えば、特開平２−２９５７２０号
に、粒径４ｍｍ以下、好ましくは平均粒度０．３ｍｍ以
下に粉砕した廃プラスチック材を他の樹脂に複合して再
利用する方法が開示されているが、この方法では、廃プ
ラスチックが架橋されている場合、特にその架橋度が高
い場合、得られる複合材料の成形加工性が極めて悪くな
るという欠点を有している。

【０００５】また、特開昭６２−２６０８４４号には、
セラミック超微粒子を添加することにより構造の異なる
２種以上のポリオレフィン系熱可塑性樹脂混合物を融解
利用する方法が開示されているが、この場合も架橋型高
分子は熱混合が不可能であることから適用範囲外とさ
れ、プラスチック廃材全般の再利用に大幅な進歩をもた
らすにはいたっていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来、特に電力ケーブ
ルの絶縁層等電線被覆用途に使用されたポリオレフィン
を主体とするゴム・プラスチックの回収物は、そのほと
んどが焼却や埋め立てによって再利用されることなく廃
棄処分されていた。しかし、焼却処分については、燃焼
エネルギーが高く炉をいためることから敬遠されてい
た。

【０００７】本発明は、ポリオレフィンを主体とするゴ
ム・プラスチックの廃棄物を再利用してこれを原料の一
部に用いることにより、従来品並のカーボンブラックを
得ることができる製造方法の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段・作用】上記目的を達成す
るために、本発明においては、耐熱性セラミックにて形
成され、１０００℃以上の高温に維持された円筒炉内に
て、石油系原料油１００重量部に対して、平均粒子径が
２０μｍ以下の架橋および／または無架橋のポリオレフ
ィンを主体とする廃棄ゴム・プラスチック粉末５〜５０
重量部を混合した懸濁液を不完全燃焼させることを特徴
とするカーボンブラックの製造方法が提供される。

【０００９】本発明におけるポリオレフィンとしては、
例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン−
１、ポリ４−メチル−ペンテン−１などのオレフィン単
独重合体、エチレン、プロピレン、ブテン−１、４−メ
チル−ペンテン−１、ヘキセン−１、オクテン−１など
の相互共重合体、エチレンと酢酸ビニルエステル、不飽
和カルボン酸、不飽和カルボン酸エステルなどとの共重
合体、ポリイソブチレン、ブチルゴム、エチレン−プロ
ピレンゴム、エチレン−プロプレン−ジエンゴム、スチ
レン−ブタジエンゴム、ポリブタジエンゴムなどの合成
ゴムの中のいずれか１種または２種以上の混和物があげ
られる。

【００１０】上記のポリオレフィンを主体とするゴム・
プラスチック廃材は、最終製品の特性を損なわない範囲
で少量のその他の合成樹脂や添加剤を含んでいても良
い。

【００１１】また、本発明におけるゴム・プラスチック
廃材は、架橋されたものであっても、架橋されていない
ものであってもどちらでもよい。

【００１２】本発明におけるポリオレフィンを主体とす
るゴム・プラスチック廃材は、平均粒子径が２０μｍ以
下であるように予め粉末化されたものを使用することが
必須である。特定粒子径以下に粉末化して使用すること
により、この粉末が配合される石油系原料油に均等に分
散させることが可能となり、円筒炉内にて効率的に均質
に燃焼させることが可能となる。

【００１３】ゴム・プラスチック廃材粉末の平均粒径が
２０μｍ以下である場合、原料油に上記微粉末を混合分
散した懸濁液の液滴が小さい状態で高温円筒炉内に供給
することが可能となることから、均一かつ効率的な分解
・生成により得られるカーボンブラックの構造がより均
一になる。

【００１４】上記架橋および／または無架橋のゴム・プ
ラスチック廃材粉末について所望の粒径を得るために
は、粉砕時にゴム・プラスチック廃材が溶融しないよう
にしながら高いセン断をゴム・プラスチック廃材に加え
る必要がある。そのため、例えばビーズミル等を用い、
容器内に水もしくは該ゴム・プラスチックを溶解せしめ
ることのない有機溶剤等を充填し、容器外部を冷却した
状態にて粒径の小さいビーズの存在下で粉砕する方法等
が好ましい。

【００１５】石油系原料油としては、炭化水素系原料
油、エチレンボトムなど、従来からカーボンブラックの
原料として使用されているものが使用できる。

【００１６】ゴム・プラスチック廃材粉末の配合量は、
石油系原料油１００重量部に対して５〜５０重量部、好
ましくは１０〜２０重量部の範囲で選択される。上記配
合量が５重量部未満では原料となる懸濁液におけるゴム
・プラスチック廃材の利用率が低く、大量に発生する廃
棄物の再利用効率がきわめて悪く、また、５０重量部を
超えると、燃焼時に、懸濁液を効果的に燃焼させるのに
必要な微小液滴化が困難となり、得られるカーボンブラ
ックの特性の均一性が失われるという欠点を有する。

【００１７】本発明の方法においては、原料が１０００
℃以上の高温にて不完全燃焼されるため、原料全体の燃
焼速度が添加される廃材微粉末の自己燃焼（燃焼開始温
度約７００℃付近とされる）による支配を受けないた
め、均一且つ迅速な燃焼工程が実現される。添加される
微粉末の平均粒子径が２０μｍ以下であると、原料とし
て炉内に供給される液滴を燃焼効率を損なわない範囲に
とどめることが可能になる。その結果、原料の燃焼によ
り生ずる炭素ラジカルが高濃度、均一に炉内に存在する
こととなり、高いグラファイト化度を有する、特性の優
れたカーボンブラックが得られる。

【００１８】このようにして得られたカーボンブラック
は、グラファイト化度が高く高導電性を示すため、ゴム
・プラスチック補強としての用途はもちろんのこと、導
電性付与材としても好適なものとなる。

【００１９】

【実施例】本発明の実施例および比較例を以下に示す。

【００２０】実施例１〜５、比較例１〜４ 外壁側からＳｉＣヒーターにて加熱したＳｉ₃ Ｎ₄ で形
成された円筒炉に、炉軸に対し直角方向よりＮ₂ ガス
を、炉軸方向より表１の特性を有する原料油とプラスチ
ック廃材を、表２に示す配合割合にて供給して高温部す
なわち燃焼帯にて燃焼させた後、急冷用クエンチを備え
た後部広径反応室にて冷却し、カーボンブラックを製造
した。燃焼帯の開始位置および長さはいずれの場合も同
じになるようにした。

【００２１】なお、使用した廃材は、低圧用電力ケーブ
ルの絶縁層押出時に押出機からオーバーフローしたもの
で密度0.918 ｇ／ｃｍ³ のポリエチレン廃材（表２でＬ
ＤＰＥ廃材と表示）、高圧用電力ケーブルの撤去品から
回収したゲル分率８４％の架橋ポリエチレン廃材（表２
で架橋ＬＤＰＥ廃材と表示）、および同じく撤去品から
回収したＶＡ含量２５％のエチレン酢酸ビニル共重合体
（ＥＶＡ）の架橋ＥＶＡ廃材（表２で架橋ＥＶＡ廃材と
表示）である。

【００２２】得られたそれぞれのカーボンブラックにつ
き、よう素吸着量およびＤＢＰ吸油量を測定し、表２に
示した。ここで、よう素吸着量はカーボンブラックの比
表面積、ＤＢＰ吸油量はカーボンブラック１次粒子が形
成するストラクチャーを反映するものであり、生成した
カーボンブラックの特性が従来のファーネスブラックの
８０％を越える場合に良品と判断した。なお、市販の導
電性カーボンブラックであるファーネスブラックのよう
素吸着量は５０〜６０（mg／ｇ）、ＤＢＰ吸油量は１２
０〜１５０（ml／100g）である。

【００２３】また、それぞれのカーボンブラックを、低
密度ポリエチレン１００重量部に対して４０重量部ずつ
配合してシート状に成形し、体積固有抵抗を測定し導電
性を評価した。その値が１０⁶ Ω・cm以下であるものを
○とした。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】実施例６ Ｓｉ₃ Ｎ₄ で形成された円筒炉内にて、同軸方向より表
１の特性を有する原料油を表２に示す配合割合にて供給
して、炉軸に対し直角方向より天然ガスを、同じく直角
方向の反対側より空気を供給し燃焼させることにより高
温に保持された燃焼帯領域にて燃焼させた後、急冷用ク
エンチを備えた後部広径反応室にて冷却し、カーボンブ
ラックを製造した。燃焼帯の開始位置および長さはいず
れの場合も同じになるようにした。

【００２７】

【発明の効果】本発明の方法によれば、通常の燃焼炉で
は発熱量の大きさから焼却処分が不可能とされてきたゴ
ム・プラスチック廃材を２０μｍ以下の平均粒子径にま
で微粉化することにより、カーボンブラックの原材料の
一部として再利用することが可能となり、グラファイト
化度が高く高導電性を有するカーボンブラックを製造す
ることができる。

【００２８】したがって、本発明は、たとえば架橋ゴム
・プラスチック絶縁電力ケーブルから出るポリオレフィ
ンを主体とするゴム・プラスチック廃材のように、架橋
され、また、場合によりカーボンブラックその他の添加
物が含まれているものについても適用が可能であること
から、昨今問題とされているプラスチック廃材の再生処
理・利用に対し大きく貢献するものとなる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐熱性セラミックにて形成され、１００
   ０℃以上の高温に維持された円筒炉内にて、石油系原料
   油１００重量部に対して、平均粒子径が２０μｍ以下の
   架橋および／または無架橋のポリオレフィンを主体とす
   るゴム・プラスチック廃材粉末５〜５０重量部を混合し
   た懸濁液を不完全燃焼させることを特徴とするカーボン
   ブラックの製造方法。