JPS5949267A - カ−ボンブラツクの製造方法およびその装置 - Google Patents

カ−ボンブラツクの製造方法およびその装置

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JPS5949267A
JPS5949267A JP15966182A JP15966182A JPS5949267A JP S5949267 A JPS5949267 A JP S5949267A JP 15966182 A JP15966182 A JP 15966182A JP 15966182 A JP15966182 A JP 15966182A JP S5949267 A JPS5949267 A JP S5949267A
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carbon black
reaction zone
main reaction
producing
pyrolysis
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Toshio Nakada
仲田 俊夫
Shinji Misono
味曽野 伸司
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Tokai Carbon Co Ltd
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Tokai Carbon Co Ltd
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  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)

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】 本発明は、−次ストラクチアーの増大ならびにこれを高
水準下に調節制御する目的に有効なカーボンブラックの
製造方法とその装aK関する。
カーボンブラックのストラフチア−は、粒子径とともに
ゴムに対する補強性能に機能する重要な特r+゛y;z
零となることから、その増大もし、くけ制御化にIv+
する研究は古くからおこなわれており既に多くの桿案が
なされている。
ストラフチーr−の形成は、原料炭化水素が熱分解する
it″、1朽゛で生JrY I、た微小粒子が相FLK
衝突接触を繰返i〜で化学的あるいは物3Ml的な結合
を生ずるJJl、 9!によってもたらされるが、形成
された凝集結合の形態にけ、大別して作画に一体化した
非破壊性のA:u;R1?A!遣(Aggrebate
 )を呈する一次ストラクチアー)−討−次ストラクチ
アーが弱い結合力げ−より二次的に年金した破壊性#集
構、貸(Agg]、Om−θr)1.jθ)の二次スト
ラフチア−とがある。これらのり1】、弱化結合1′1
゛の二次ストラフチア−t」1、実用のゴム混紳時に受
け2)剪断力により容易に破壊]−4て(〜まってゴム
f’l’ ffl:にiJする真の相関性を示しφ1(
いという用1山から、最近では一次ストラクチアーがゴ
ム補強性能を支配する研集形態として重視され、ている
。このため、−次ストラクチアーの評価尺度とl ル圧
縮DBP吸油(1(ASTM、 24M4DBP )の
値が、これまで−次・二次ストラクヂアーの総体的指標
として用いられている定常のDBP吸油量値に増してカ
ーボンブラックの重要な特性項目となっている。
従来、ストラフチア−を製法装置的に増大または制御す
る手段として、例えば、片頭型円筒炉の狭径反応帯域に
主原料油と補助原料油を二段に分割導入する方法、ある
いはベンチュリ・スロート状反応部の炉頭部に挿着した
原料油噴射ノズルを伸縮させて原料供給位置を可変する
方法などが知られているが、これら手法例よって一次ス
トラクチアーの大巾な増大制御を期待することは技術的
に困離である。すなわち、−次ストラクチアーは、原料
炭化水素が熱分解と縮重合を経て生じる高粘度の微小油
滴粒子(カーボンブランクの前駆体となる中間生成物)
を相互に衝突接触させて融着凝集化し、これを次段の炭
化段階を介して一体的凝集形態に転化することKより形
成されると考えられている。従ってこれを効果的に増大
制御するためには、熱分解ガス流中におけるカーボンブ
ラック中間生成物の占有濃度を可及的に高めると共に相
互衝突の速度および頻度を高水準下に保持、!周整する
ことが基本的要件となる。ところが、従来のfl Ur
j型炉形による?!J造手段でけ前F要件のイ;j与度
合に自から限界があり、とくに熱分解ガス中のカーボン
ブラック中間生成物濃度が低位となる微小粒径のハード
級カーボンブラック発生系では一次ストラクチアーの大
+1Jな増大効宋を図るととに著るしい困を1r性を伴
う。
発明者らは、−1−記の技術的背景から、熱分解ガス中
のカーボンブラック中間生成物を高密度下に相り衝突さ
せる手法の開発乃至選択が一次ストラクチアーの増大制
御化に重要な課題となることを1114♀として鋭意研
究を重ねた結県、Il^1別的に発生し、た複数のカー
ボンブラック中間生成ガス流、を高陣で雨空させると極
めて効果的に一次ストラクチアーの増大化が達DV、(
、える事実を確認して、本発明に至った。
以下、本発明を、例示の実施例図に基づいて詳細に説明
する。。
図は耐火材および鋼製外殻により構築されたカーボンブ
ランク製造装置を示すげ断正面図で、l。
1′は発生部、2は下流域にクエンチ用スプレーノズル
3を設けた円筒状の主反応ゾーンである。発生部1.1
’は、頭部にウィンドボックス4、軸方向に燃焼バーナ
ー5および原料油噴射ノズル6を備える燃焼室7とこれ
に引続く小径の熱分解導管8とから構成された独立の発
生機構を有しており、炉頭部VC2個以上の複数系列と
して設置する。各発生部の熱分解導v8は主反応ゾーン
20入口部分に収斂会合して一体に結合される。この結
合は、各熱分解導管の中心軸とその交点Pとにより形成
される交角αが180似下、望ましくは90°〜30の
範囲で収斂会合するように設定する。主反応シー72は
全長を同一内径に構成してもよいが、交点Pを含む適宜
な軸長範囲を狭径化することが効果的である。
一次ストラクチアーを一層増大するためには、例図に示
したように主反応ゾーン2を狭径部位9と広径部位IO
を同軸的に連設して形成し、狭径部面ゴ基I仲中町有に
漣殺叱R1麹勤按テ狭昔部位の各熱分解導管8が収斂会
合する位置(交点P)の下流側釦挟間絞す機構11を介
設する構造とすることが望捷しい。
挟間絞り機構II)よ、狭径814位9に任意の絞り比
をもつリング部側を介設するか、絞り比が自在Knl変
し2える構、−一装置を設値する等の手段で構成される
が、後者の可変構造に設計しておくことにより一次スト
ラクヂアーのMl’1節制御化が可能となる。この捗可
変jg造は、狭径?11(位の側壁に炉軸と直角方向に
移動nl能な絞り片を貫設して4°N(成することがて
負る。
本発明に係るカーボンブラックの製造装置け」二記の構
jt1機(1僅全治するから、次の製造段階を杆て次ス
トラク1アーの聖人制御III化が達成される。
個別の発生部でi+7’[射された原料油は、高温燃焼
ガスによ!7熱分解してカーボンブラック中間生成物を
含む反応ガスに転化する。このようにして別ダ・1 系峻で発生し、た複数のカーボンブラック中間生成ガス
流1け、各熱分解導管全通過する過程で加速され、同時
に主反応ゾーンに高速導入する。カーボンブラック中間
生成物を構成する高粘度の油滴微粒核は、この時点で急
激かつ連続的に相互衝突を起し一次ストラクチアーの形
成を著るしく促進する。この際反応ガス流は複数系列で
発生されて衝突区域に集合するため、該区域におけるカ
ーボンブラック中間生成物の存在量は単頭発生炉形に比
べて頗る高くなる。このため、低濃度のカーボンブラッ
ク中間生成ガス流の発生が型性とされるハード級晶稲の
製造時傾おいても、−次ストラクチアーの増大化が有効
に達成される。
カーボンブラック中間生成ガス流の相互衝突は交角90
°〜30°の範囲で起生させることが効果的であるが、
更に狭径部位に挟間絞妙機構を介設した構造を研いると
、衝突したガス流が区画された挟間区域内で圧縮作用を
受けて高密度の攪乱状態を形成するため一次ストラクチ
アーの増大度合は一層助長される。
また、挟間絞り機構を可変構造とし、その絞り比を変え
て任意の挟間区域を与えると衝突接触の相対JL’Qバ
!が相違して、−次ストラクヂアーの増犬水Qに変化が
生じる。したがって、絞り比を適宜選>i=すZlこ)
:如よっで、イ!1られるカーボンブラックを所望しベ
ルの圧縮D B P吸油M@囲に藺4節制伺l′するこ
4二ができる。
このように本発明の製法および装置によれば、独1〜の
牛IJQ機構に基づいて生産カフボンブランクに高度も
1〜くけ高水学下K ill、1節制御された一次スト
ラクーγアーをイ・I与することができる技術的効果が
もたらされる。
実施例 後f71(に内径200mm、長さ3000111mの
広径部位10を神殿した内径+50II!、長さ40(
Il+の狭径部位9の前面に、頭部洗ウィンドボックス
4を介して燃焼バーナー5および原料油噴射ノズル6を
同軸的に備オ、る内径3001ηm、長さ4001u(
うち円錐部分+5(1m)の燃焼室7と内径60朋、長
さ850間の熱分解導管8を有する2系列の発生部1.
1′を交角α6o00収斂集合させて結合設置した。狭
径部位には、交点Pから50順下流側に両側から炉壁を
貫通して可動する絞り片を介設して挟間絞り機構11を
形成した。また、各発生部の原料油噴射ノズル6け、先
端部分が熱分解導管8の入口から70順上流側圧位置す
るように固定した。
上記構造の装置を用い、挟間絞り機構により絞り比を変
えて5AF(N−110)およびエエ5AF(N−28
5)グレードのハード系カーボンブラックを製造した。
原料油には、表1に示す特性の芳香族炭化水素を用いた
表f 表Hに、適用した製造条件と製造されたカーボンブラッ
クの賭Q’r性を対比して示した。
表] 汀(1)全97気h4、燃焼用空気h1、燃料油路、原
料油断およびガス滞溜時間は、各系列の塾−発生部にお
ける条件。
(2)燃焼バーナー先端から絞り片までのガス滞溜時間
(3)ASTM、24M4DBP測定法による。
なお、従来法(単頭型炉形)によるストラフチア−特性
は、5AF(N−110)品種でけDBP吸油蔽III
〜I 15 (jc/100rの場合圧縮DBP吸油量
は97〜9’ 9 CC/100f 、また、工l5A
F−1(日(N−28り)でけDBP吸油量123)K
127CC/1oofの水準で圧縮DBP吸油景け10
0〜103 cc/100r程度である。
圧 表1の結果は、絞り比1.00 (絞りなし)の場合に
おいても従来法に比べて一次ストラクチアーの大rlコ
な増大が認められ、この増大度合は絞り比を高めるため
に伴って段階的な上昇を示す。したがって、絞り比条件
の選定によって一次ストラクチアーの高水準下における
調節制御化が可能となることが判明する。
【図面の簡単な説明】
図は、本発明に係るカーボンブラック製造装置の一実施
例を示した縦断正面図である。 1・・・発生部、2・・・主反応ゾーン、7・・・燃焼
室。 8 熱分解導管、11・・絞量絞り機構、α・・・交角
。 P・・交点。 特r[出願人 東海カーボン株式会社 代理人 弁理士 高畑正化 ′、i l ′ 手続補正書(自発) 昭$115.8年7月30日 特ボ[庁長官若杉和夫11θ 1 律f1の表示 11イ(オ1157年特W[紬第159661号2 発
明の名称 カーボンブラックの製潰方法およびその装置3 補IF
を−Jる晋 事f1−との関係 ’F¥許出願人 車京11臀化1メ北1〒山−丁目2旨3け!i−!海カ
ーボン性式会社 取締役測長  伊 藤 國二部 4代即人 東京都港1メ北ざ山−’T[12析3号(宵山ビル)中
dσカーボンイ#1り〒(会社内 (7122)プrl+1!士  高 ツ111  正 
11ノ。 5 補11−の対象 明細釘の[発明の詳π111な説Q+月の欄(1)明細
書箱11頁表■中の原料油量(Kg/ hr−)の欄1
−26.1 26.1 26.1 22.8 22,8
 22.8Jを「22.8 22.8 22.8 26
.1 26.1 26.IJに、同ガス滞留時間(2)
(ミリ秒)の欄[5,25,25,24,74,74,
7Jを「4.7 4.7  +、7 5.2 5.2 
5.2JKそれぞれ補正する。 (2)明細書第11jj表■中の全空気・燃料比(%)
の欄を削除する。 (3)明細書第12頁14行目の「ために」を1に」に
補正する。 以上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 l別系列で発生した複数のカーボンブラック中間生成ガ
    ス流を主反応ゾーンに同時に高速導入して相互衝突させ
    ることを特徴とするカーボンブラックの製造方法。 2力−ボンブラツク中間生成ガス渾、を主反応ゾーンの
    任意挟間区域で相互衝突させるl持fF Hi Alの
    範囲第1項記載のカーボンブランクの製造方法。 3力−ボンブラツク中間生成ガス流を、交角90″〜3
    0ブ相IL衝突させる特許請求の範囲第1珀記載のカー
    ボンブラックの製造方法。 今宵jtにl(K燃焼バーナーおよび原料油噴射ノズル
    を備える燃焼室とこれに引続く熱分解導管とから構成さ
    れた発生部を複数系列に設け、各発生部の熱分解導管を
    円筒状の主反応ゾーンに収斂会合した構造をもつカーボ
    ンブラックの製造装置。 5各発生部の熱分解導管が、交角90°−30゜で収斂
    会合する特許請求の範囲第4項記載のカーボンブラック
    のIA 造装置。 6主反応ゾーンを狭径部位と広径部位を同軸的に連設し
    て形成し、狭径部位の各熱分解導管が収斂会合する位置
    の下流側に狩間絞り機構を介設する特許請求の範囲第4
    ff4記載のカーボンブラックの#l!!造装置。 7狭間絞!7機借が、狭径部位の側!?[炉軸と直角方
    向に移動可能な絞り片を貫設して構成される特許請求の
    範囲第6稍記載のカーボンブラックの製造装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59172554A (ja) * 1983-02-15 1984-09-29 Tokai Carbon Co Ltd カ−ボンブラツク製造装置
US4786677A (en) * 1987-01-21 1988-11-22 The Tokai Carbon Co., Ltd. Rubber composition containing a carbon black particles having two modal diameters in the aggregate
US5100637A (en) * 1988-07-21 1992-03-31 Tokai Carbon Co., Ltd. Carbon black for compounding into tire tread rubber
US5230878A (en) * 1989-10-02 1993-07-27 Tokai Carbon Co., Ltd. Carbon black for tire tread rubber

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