JPH10265708A - カーボンブラック成型体の製造方法 - Google Patents

カーボンブラック成型体の製造方法

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JPH10265708A
JPH10265708A JP9071206A JP7120697A JPH10265708A JP H10265708 A JPH10265708 A JP H10265708A JP 9071206 A JP9071206 A JP 9071206A JP 7120697 A JP7120697 A JP 7120697A JP H10265708 A JPH10265708 A JP H10265708A
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JP
Japan
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carbon black
air
permeable porous
punch
pressure
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Pending
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JP9071206A
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English (en)
Inventor
Tadashi Hashiguchi
正 橋口
Takaharu Yamamoto
隆晴 山本
Michihiro Ikeda
道弘 池田
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】カーボンブラックの効率的な成形方法。 【解決手段】 通気性多孔質金型を用いてカーボンブラ
ック粉を加圧成型することを特徴とするカーボンブラッ
ク成型体の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は通気性多孔質金型を
用いたカーボンブラックの成型方法に関する。
【0002】
【従来技術】カーボンブラックは黒色顔料として代表的
なものであり、その他にもゴム組成物における補強材料
等、様々な用途に使用されている。カーポンブラックは
小粒子径であり嵩密度が低いことから発塵性、汚染性
等、環境上の問題も大きい。特に現在市場に流通する製
品のほぼ大部分を占める、ファーネス法で得られるファ
ーネスブラックは様々な好特性を有するが、一方その小
粒子径、小ストラクチャー及び表面吸着物質が少ないこ
とに起因し上記問題が著しく、またビヒクルへの分散も
困難である。
【0003】かかる問題を解決するために、従来、ビー
ズ品と呼ばれる乾式造粒品や湿式造粒品(嵩密度が0.
3〜0.5g/ccと未処理のカーボンブラックに比較
してかなり嵩密度が高い)が用いられているが、粉塵発
生・造粒物の粉化の抑制は充分でなく、また造粒によっ
て塗料やインクのビヒクルへの分散性が悪くなり、ビー
ズ品は使用できない場合がある。
【0004】このように従来は、カーボンブラックの嵩
密度を上げてハンドリング性すなわち取り扱い時の容易
さを求めると、ビヒクルへの分散性が損なわれる、要す
るにカーボンブラックのハンドリング性と分散性とは二
律背反関係にあり、これらを同時に解決することは極め
て困難であると広く認識されていた。貯蔵・輸送コス
ト、ハンドリング・環境の向上を図ることによってカー
ボンブラックを塗料、インキ、樹脂着色やゴム補強用等
各用途に使用した際の基本特性を損なったのでは、製品
として満足されるべきものとは認められず、市場に受け
入れられることはできない。このため従来から様々な提
案がなされているが、この2つの問題を同時に解決した
例はなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】これを解決しうる画期
的な技術として、本発明者らは先に、カーボンブラック
を加圧成型してなる特定の成型体であって、上述したよ
うに従来二律背反と認識されてきたハンドリング性を大
きく向上すると同時に分散性も十分なものとされたカー
ボンブラック成型体を開発した(特願平7−24443
0)。かかる新規且つ画期的な優れた特性を有するカー
ボンブラック成型体の製造を工業的に実施するに際して
は、更に以下の課題を解決すべきことを本発明者らは見
いだした。すなわち、 縦型油圧プレスで成型する際、パンチと金型のギャッ
プは小さい方が加圧時の粉漏れも少なくなるが、ギャッ
プ間に粉が詰まり、成型粉体中の空気が抜けにくくなる
問題がある。これに伴い、以下の問題点が生ずる。
【0006】・粉漏れが多いと重量精度のある成型体を
製造することが出来ない。 ・またギャップが大きいとエッジ部にバリが出来、成型
品取り出し時にエッジ部のバリが発端となり、欠けが生
じる。 嵩密度の小さいカーボンブラック粉体は成型時の脱気
がしにくい為、脱気に時間がかかる。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく、
本発明者らは更に鋭意検討を行った。その結果、特定の
金型を用いてカーボンブラック粉を加圧して成型するこ
とにより、これらの課題を解決することができることを
見いだし、本発明に到達した。すなわち、本発明は、通
気性多孔質金型及び/又は通気性多孔質パンチを用いて
カーボンブラック粉を成型することを特徴とする成型方
法、に存する。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、カーボンブラックを加圧成形して、一定の形
状を有する成型体とするものである。本発明における加
圧操作の一例の概要を、図1に示す。図中、1は油圧シ
リンダー(上)、2は油圧シリンダー(下)、3は上パ
ンチ、4は下パンチ、5は金型、6は金型固定用台、7
は脱気孔、8はカーボンブラック、9は基礎フレームで
ある。
【0009】油圧シリンダー(上)(1)は、上側の通
気性多孔質パンチを上下移動させるものである。油圧シ
リンダー(下)(2)は下側の通気性多孔質パンチを上
下移動するものである。上パンチ(3)及び下パンチ
(4)は通気性多孔質であり材質は焼結金属あるいは焼
結金網が強度的にも好ましいが特に限定はされない。多
孔質の孔を通じて粉体の脱気が行われるが、脱気方法は
強制的に吸引脱気しても、加圧時の内外圧力差による自
然脱気でもよい。好ましくは吸引脱気が効率がよい。
【0010】金型(5)も、通気性多孔質とすることが
でき、材質としては焼結金属、焼結金網のほか、例えば
ポリエチレンやPTFE等樹脂やカーボンファイバーや
セラミックス等の材質のメンブレム膜、濾布、濾紙など
の多孔質体を、例えば穴開け等で通気できるようにして
貼っても良い。これら通気性多孔質のパンチあるいは金
型の通気性は、単位時間、面積当たりの空気の通気量が
5kg/cm2・Gの圧力下で0.1〜400cc/sec/cm2の通
気性を有するものが好ましい。好ましくは空気の通気量
が5kg/cm2・Gの圧力下で0.1〜100cc/sec/
cm2、より好ましくは0.5〜20cc/sec/cm2とする。
【0011】金型固定台(6)は、金型を固定するため
のフレームであり、通気性多孔質金型からの空気を外部
に排気するため、金型外周と接する面に空洞部を有し、
この空洞部は脱気孔(7)と連通している。脱気孔
(7)から空気が排出される。基礎フレーム(9)は、
下部油圧シリンダーの固定用のフレームである。8はカ
ーボンブラックである。投入するカーボンブラック粉は
どのような銘柄でもよく、形態も特に限定されず、粉末
(いわゆるルース品)であると造粒品(いわゆるビーズ
品)であるとを問わない。もちろん、ローラーコンパク
ターで形成されたフレーク状の製品であってもよい。各
種の酸化処理品や、特殊グレードのものも、勿論使用す
ることができる。
【0012】型の大きさは制限されないが、実用的には
1cc以上、好ましくは100cc以上のものが挙げら
れる。1cc未満では輸送が煩雑となるためである。な
お、目的、使用状況に応じた成型体とするべく、識別性
を考慮した刻印、ビヒクルへの分散性を考慮して孔、計
量ハンドリング性を考慮した切れ目等を入れてあっても
よい。カーボンブラックを上述の型に入れ、加圧するこ
とにより成型する。この際、得られる成型体の密度を以
下の範囲とするのが望ましい。すなわち、密度ρ(g/
cc)を、
【0013】
【式1】ρ=8.190×10-3D−3.824×10
-3L+0.516 以上、 ρ=3.265×10-3D−3.334×10-3L+
1.173 以下、とする。より好ましくは、
【0014】
【式2】ρ=8.686×10-3D−4.031×10
-3L+0.543 以上、 ρ=3.123×10-3D−3.189×10-3L+
1.072 以下、がよい。なお、成型体の密度とは、成型体の質量
を体積で割って得た値である。
【0015】上記の各式において、D(nm)はカーボ
ンブラックの電子顕尾鏡による算術平均粒子径、L(m
l/100g)とする)はDBP吸油量である。ここ
で、DBP吸油量は、JIS K6221−1982に
準拠した方法で測定した値である。また、カーボンブラ
ックの粒子径は、以下に示す方法による測定値である。
カーボンブラックをクロロホルムに投入し200KHz
の超音波を20分間照射し分散させた後、分散試料を支
持膜に固定する。これを透過型電子顕尾鏡で写真撮影
し、写真上の直径と写真の拡大倍率により粒子径を計算
する。この操作を約1500回にわたって実施し、それ
らの値の算術平均により求める。
【0016】密度を上記の範囲とすることにより、ビヒ
クルへの分散性等カーボンブラックの基本特性を損なう
ことなく、取り扱い性の特に優れたものとすることがで
きる。更に、インキ、塗料等に用いた際の漆黒度が原料
粉末に比べ、向上させることができるという、意外な効
果をも発揮する。これらの効果は、上記のより好ましい
範囲として記載した範囲において、特に顕著に発現され
る。
【0017】なお、本発明のカーボンブラック成型体
は、粉化率が40%以下、より好ましくは20%以下と
したものが特に好ましい。粉化率としては、カーボンブ
ラック加圧成型体を25±1g(W)迄精秤し、JIS
K−6221に準拠した直径200mm、目開き1m
mの篩に入れる。この篩に受け皿と蓋を取り付け、JI
S K−6221に準拠した振とう機で20秒間打撃を
与えながら振とうする。振とう機から受け皿を取り外
し、受け皿中のカーボンブラックの重量を0.01g迄
精秤し、これを振とう後の重量(WR)とし、次式によっ
て求めた値である。
【0018】
【式3】粉化率(%) = (WR/W)×100 粉化率を40%以下とすることにより、輸送中に成型体
に加わる振動や摩擦等の外力による粉化を防止でき、ハ
ンドリング性が特に優れたものとなる。また、原料であ
る粉状カーボンブラツクの嵩密度とカーボンブラツク成
型体の密度との比(以下、「嵩密度比」ともいう。)が
2.5〜8倍、より好ましくは3〜7倍とするのが良
い。この嵩密度比が2.5よりも低い場合、成型体のコ
ンパクト性が低下する傾向にある。一方、嵩密度比が8
を超えると、分散性が低下する傾向にある。嵩密度比が
2.5〜8とすれば、コンパクト性と分散性とが同時に
極めて好ましい範囲で満足される。
【0019】加圧成型時の圧力(成型圧力)は、2〜5
00Kgf/cm2、より好ましくは5〜400Kgf/cm2とする
のがよい。成型圧力が2Kgf/cm2を下回ると、コンパク
ト性が低下、粉化率が増加する傾向にある。一方、成型
圧力が500Kgf/cm2よりも高い場合、通常のインクや
塗料等の製造時に使用される分散機では、分散性が十分
でないことがある。一方、これ以上圧力を高くしてもコ
ンパクト性向上の効果は殆ど得ることができない。この
ため、インク、塗料、着色樹脂、ゴム等を工業的に製造
する際に使用するカーボンブラック成型体としては、2
〜500Kgf/cm2で加圧成型するのが適当である。加圧
に使用するプレス機としては、油圧機械式プレス機、油
圧ハンドプレス機、機械式プレス機、エアーシリンダー
式プレス機等、粉体を加圧成型できるものであれば特に
制限されず用いることができる。以下、本発明を実施例
により更に具体的に説明する。
【0020】実施例1 1)縦型油圧プレス機(油研工業製「YPCF−20−
AP」)を用い、金型としてサイズ80mmφ、通気量
7.4cc/sec/m2(5kg/cm2・Gの圧力
下)の通気性多孔質金型を用い、三菱化学(株)製カー
ボンブラック「MA7」(嵩密度0.166g/cc、
DBP吸収油量68cc/100g、比表面積137m
2/g)を60mmまで充填して加圧して成形し、成型
体とした。プレススピード:3mm/sec、印可した
圧力は40kgf/cm2であり、成形に要した時間は
120秒である。得られた成型体の密度(成型体の重量
/成型体の体積)は、0.650g/ccであった。
【0021】実施例2 カーボンブラックとして三菱化学(株)製「MA60
0」(0.08g/ccDBP131cc/100g、
比表面積153m2/g)を用い、100mmまで充填
した以外は、実施例1と同様の操作によりカーボンブラ
ック成型体を製造した。印可した圧力は40kgf/c
2であり、成形に要した時間は150秒である。得ら
れた成型体の密度(成型体の重量/成型体の体積)は、
0.460g/ccであった。
【0022】比較例1 金型として通気性を有さない金属製金型を用い、加圧成
形に先立ちカーボンブラックを真空脱気(550mmH
2O)した以外は実施例1同様の操作を行い、実施例1
同様の成型体を得た。成形に要した時間は150秒であ
った。 比較例2 金型として通気性を有さない金属製金型を用い、加圧成
形に先立ちカーボンブラックを真空脱気(600mmH
2O)した以外は実施例2同様の操作を行い、実施例2
同様の成型体を得た。成形に要した時間は190秒であ
った。
【0023】
【発明の効果】本発明により、カーボンブラックの基本
特性を損なわないコンパクト性に優れ、ハンドリング時
の計量性及び防塵性に優れる割れ欠けの無いカーボンブ
ラック加圧成型体を得る事ができる。また、真空脱気工
程を短縮又は省略する事で全体成型時間を大幅に短縮で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法に用いる装置の一例の概要を
示す図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】通気性多孔質金型及び/又は通気性多孔質
    パンチを用いてカーボンブラック粉を加圧成型すること
    を特徴とするカーボンブラック成型体の製造方法。
  2. 【請求項2】空気の通気量が5kg/cm2・Gの圧力
    下で0.1〜400cc/sec/cm2である通気性多孔質金型及び/
    又は通気性多孔質パンチを用いることを特徴とする請求
    項1記載のカーボンブラック成型体の製造方法。
JP9071206A 1997-03-25 1997-03-25 カーボンブラック成型体の製造方法 Pending JPH10265708A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013184178A (ja) * 2012-03-07 2013-09-19 Hitachi Zosen Corp 成形体の製造装置および製造方法
KR20200045724A (ko) * 2018-10-23 2020-05-06 주식회사 용산 차량용 내장재의 금형 장치

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013184178A (ja) * 2012-03-07 2013-09-19 Hitachi Zosen Corp 成形体の製造装置および製造方法
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