JPS6166759A - 高導電性カ−ボンブラツク及びその製造方法 - Google Patents

高導電性カ−ボンブラツク及びその製造方法

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JPS6166759A
JPS6166759A JP19038084A JP19038084A JPS6166759A JP S6166759 A JPS6166759 A JP S6166759A JP 19038084 A JP19038084 A JP 19038084A JP 19038084 A JP19038084 A JP 19038084A JP S6166759 A JPS6166759 A JP S6166759A
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JP
Japan
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carbon black
gas
oxygen
surface area
specific surface
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JP19038084A
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Yuji Miyazaki
宮崎 祐治
Kiyomiki Kawanami
川波 清幹
Akio Nishijima
西島 昭夫
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Denka Co Ltd
Original Assignee
Denki Kagaku Kogyo KK
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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】 〔産業上の利用分野〕 不発明の高4成性カーボンプラツクは、イムや合成樹脂
等に配合したとき、高性能な導電性組成物を与えこの様
な導電性組成物は、帯電防止用シ゛−ト、静電気除去用
アースベルト、通信用アンテナ、面状発熱体、電磁波遮
蔽用の筐体、同軸ケーブル、ビデオディスク、導電性塗
料等への利用か期待出来る。
〔従来の技術〕
従来、イム及び/又は合成樹脂に導゛電性を附与する為
のカーざンブラックとしては、第1表に示す様にアセチ
レンブラック、導電性ファーネスブラック及び合成ガス
製造時に副生するカーボンブラック(以下副生ブラック
という)等か知られている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
アセチレンブラック及びファーネスブラックは高導電性
を得る為には、添加量を高充填とする必要があり、その
為流動性、機械的強度の低下をもたらすという問題があ
る。
副生ブラックは、不純物が多量に存在し、又1次粒径が
3 Q nmと比較的大である為製品の外観を損ねると
いう問題かある。
本発明は、従来以上に1次粒径を小さくし、比表面積を
高め、中性度を増すことにより問題点を解決した高導電
性カーボンブラック及びその製造方法を提供するもので
ある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の第1の発明は、1次粒子径25 nm未満、比
表面積500〜11001yL”/9. pH5〜9及
びら0ゆ/α2加圧下の電気比抵抗値0.3−未満の高
導電性カーボンブラックであり、第2の発明はアセチレ
ンガスに不飽和炭化水素を存在させ又は存在させずして
、酸素富有気体と水蒸気の混合ガス流によって連続的に
熱分解させて得たカーボンブラックを、500’O以上
の熱含酸素気体で部分酸化し、次いでs o o ’c
以上で熱処理することを特徴とする1次粒子径25 n
m未満、比表面積500〜11007K”7g、PH5
〜9及び50 kg / an”加圧下の電気比抵抗値
0.30α未満の高導′成性カーぜンブラックの製造方
法である。
再1の発明の説明 1次粒径が25 nm以上、比表面積500m2/I未
満、pH5未満では、コ9ム及び/又は、合成樹脂に配
合して4砿性樹脂を製造するときに4電性附与能力が充
分でな(、又ゴム及び/又は合成樹脂の熱安定性を悪(
する。
比表面積が1100a2/Jを越え、−が9を越えると
ゴム及び/又は合成樹脂に配合して4鑞性樹脂を製造す
るとき、その流動性が悪くなり、又、ゴム及び/又は合
成樹脂へのカーボンブラックの分散性が悪(なり均質な
製品が得られない。
第2の発明の説明 不発明者は、g意扁導域性カーボンブラックの製造方法
について研究したところ、特願昭59−61831号明
細書で提案した高性能アセチレンブラックを500℃以
上の熱含酸素気体で部分酸化し、得られたカーボンブラ
ックを更に800℃以上の温度で加熱すれば目的とする
高導電性カーざンデラツクが得られることを見出した。
ここで、特願昭59−61831号明細書で提案した高
性能アセチレンブラックとは、アセチレンガスに不飽和
炭化水素を存在させ又は存在させずして酸素含有気体と
水蒸気の混合ガス流によって連続的に熱分解させて得た
高性能アセチレンブラックであって、1次籾径25 n
m未満、比表面+f 100〜400 PrL2/ 1
1 s塩酸吸液f20〜40m175gのカーボンブラ
ックである。これを電子顕#に誂で@祭すると粒子表面
の凹凸が大ぎい性質を待っている。
これらの性質を有する高性能アセチレンブラックを50
0−C以上の111度で熱含酸素気体を供給すると部分
酸化し、得られたカーボンブラックの比表面積は大幅に
向上する。
但し、大量の熱含酸素気体を供給すると、完全燃焼する
ので、カーボンブラック1モルに対して、熱含酸素気体
はその酸素量で1モル以下である必要がある。
ここで熱含酸素気体とは、加熱空気単独、空気をアルゴ
ン、窒素、ヘリウム、二酸化炭素等の不活性ガスで稀釈
した熱ガス又は酸化性ガスすなわち酸素ガス、NO2、
so3ガスと空気との混合熱ガス等を言う。
加熱温度500 ’C未満では継続して部分酸化せず好
ましくない。この様にして得たカーボンブラックは、1
次粒径が25 nm未満、比表面積500〜1100r
rL2/9の性質を有しているが、その出は2〜5であ
る。
、熱処理 更にこの様にして得たカーボンブラックを800°C以
上で加熱する必要がある。その塩出はイム及び/又は合
成樹脂に配合するといずれも熱劣化を促進し加工が不能
となるからである。
従って、800℃以上の温度で加熱すると、目的の物性
を有するカーピンブラックが得られる。
800’O未満では−の向上効果が小さい。
この様にして得たカーボンブラックは、イム及び/又は
合成樹脂に配合すると熱安定性が良く6易に加工が出来
る。更に又、非常に不純物が少なく、1次粒径が25 
nm未満と小さい為、イム及び/又は合成樹脂に配合し
て導電性組成物を得ると、その成形品は表面がキメの細
かい製品を与える。又、その導電性は非常に高く、従来
より大幅に添加量を減少しても導電性附与効果が太き(
、経済的にも非常に有利である。
本発明で得た高導電性カーボンブラックはイムや合成樹
脂等に配合すると高性能な導電性組成物を与える。具体
的にはゴムとして天然イム、ポリクロロプレンフ9ム、
イソプレン−イソブチレンゴム、スチレン−ブタジェン
イム、ブタジェンーアクリロニトリルビム、エチレン−
プロピレンイム、エチレン−プロピレンターポリマー、
スチレン−ブタジェンブロック共重合体、ポリウレタン
ゴム、シリコーンイム等を挙げることが出来る。又合成
樹脂としては、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共
重合体、ポリプロぎレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニ
ル、ポリ酢酸ぎニル、ポリアルキルメタアクリレート、
ABS樹脂、PPO、変性ppo 。
ポリカーざネート、ポリアセタール、ナイロン等の熱可
塑性樹脂、或いはフェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素
樹脂、アルキラ1樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリニス
デル樹脂等の熱硬化樹脂を挙げることが出来る。
〔実施例〕
以下、実施例及び比較例をあげて更に具体的に説明する
。尚、実施例及び比較例中、カーボンブラック物性の測
定は次によった。
(1)1次粒径−一一一一透過型電子顕微vl(日立裏
作所、H−30011ニー’(, 50,000倍のカーボンブ ラックの写真を撮影し、こ の写真をルーペで拡大して 1次粒径を算出した。
(2)比表面積−−−−一湯浅アイソニック(株)多点
法衣面積測定装置によって 測定した。
+3)  pH−−−−−JIS K−1469に準拠
(4)″IM、気比抵抗−−− −JIS K−146
9に準拠。
実施例1〜3、比較例1〜3 アセチレンガス熱分解炉は、竪型の全長2.4m。
内径0.4肩、排出口の径0.25m、炉内頂部から0
.3m迄の内壁が水冷ジャケットによって構成され、他
の内壁が耐火レンガで構築されている。熱分解炉温度を
800℃以上に保持するため、−酸化炭素10 Nm3
7時、空気60 Nm’ 7時供給して撚焼させたとこ
ろ850°Cとなった。
この熱分解炉によって熱分解炉頂部中央に設けた2重管
ノズル中央から、ば素ガス9.0 Nm’ 7時と4K
g/C1rL2Gでanされた水蒸気(温度15αC)
4.5 Nm3/時の混合ガス13.5 Nm3/時を
供給し又2N管ノズルの外1111環状部からアセチレ
ンガス18 Nm3/時供給し、アセチレンガス、酸素
、水蒸気を反応せしめ、次いで常法に従い生成したアセ
チレンブラックを冷却捕集した。得られたアセチレンブ
ラックの品質を見ると、1次粒径が13重m、比表面積
550m2/g、pH4,0であったO基体カーボンブ
ラックの部分酸化 ここで得られたアセチレンブラックシ図面に示す石英の
横型反応器(内容積500iJ)に30.9を充填した
。カービンブラックの温度を550’0とし、空気を1
390d/分で供給した。4時間後18gのカーボンブ
ラックを得た。このときのカービンブラックの品質は1
次粒径i3nm、比表面積850 N27g、 pH2
,0であった。
熱処理 更にこのカーボンブラックを径10cIrL、高さ10
crILの黒鉛ルツボに充填して800℃(実力例1)
、1000℃(実施例2)、1200’O(実施例3)
で各々1時間アルインガス不活性雰囲気下加熱した。得
られたカーボンブラックを実施例1〜6として第2表に
物性を示した。
第2表中導電性組成物は次によった。
導電性組成物A エチレン−酢酸ビニル共重合体(日本ユニカー(株)製
、商品名1utyc−31454)I 00重量部に対
して上記カーざノブラック10〜30重量部を東洋精機
@)製うボノラストミルR−60にて、120”011
0分間混練した。
(1)体積固有抵抗 180 ℃加熱下100Kg/ぼ2の圧力でプレス成形
した2ψX20m廓x 70 rn/mのシートをデジ
タルマルチメーター(タケダ理研(株)製、商品名TR
−6856) Kより測定した。
(2)メルトフローインデツクスー−−JIS K−7
210に準拠 温度200℃、荷重5 kgで測定 ポリ塩化ビニル樹脂(眠気化学工業社製)ss−70)
100重量部に対して、ジオクチルフタレート(大日本
インキ化学社製)10重を部、三塩基江硫酸鉛(堺化学
工業(株)製、商品名TLΦ4000 )5重量部、ス
テアリン酸鉛(堺化学工業(株)製、商品名SL≠10
0)1重量部、上記カーぜンブラック15〜40重を部
を8インチのロールにて160℃、5分間混練した。
(11体積固有抵抗 180℃加熱下100kg/m”の圧力でプレス成形し
た2 m、4 X 20罵廓×70m廓のシートをデジ
タルマルチメーター(タケダ理研(株)製、商品名TR
−6856)により測定した。
(2)  フロー値 高化式フローテスター(島津製作所(株)、商品名島津
高化式フローテスターTYPE 302 )にてノズル
i m/mφ、2rn/rn l  温度180°Cで
フロー値を測定した。
導電性組成物C シリコーンイム(信越化学社製、ビニル基を6.5そル
チを含む25℃に於ける粘度か、1.000,000 
C8のビニルメチルポリシロキサン)100重を部、ジ
クミルパーオキサイド(日本油脂(株)製、商品名DC
P ) 2重量部に対して上記カーボンブラックを15
〜50重量部を、東洋精機(株)製う1にシラストミル
R−60にて常温にて10分間混練した。
+11体積固有抵抗 230°C加熱下100 kg/an2の圧力でプレス
成形した2 m/m x 20 m/m’X 70 r
n/mのシートをデジタルマVチメーター(タケダ理研
(株)製、TR−6856)により測定した。
(21引張り強度、伸び 混線試料を230℃加熱下100kg/α2の圧力でプ
レス成形した2シ伽厚のシートをJIS 2号ダンベル
で打抜いた。これ%’ 200m1t/ minの速度
で引張り強度、伸びを測定した。
第2表より「流れず」とは加工できないの意味であり、
不発明品を樹脂に添加する場合、むしろ3 Q PI(
R未満と少ない方が好ましいことが判る。
実施例4〜6、比較例4〜5 実施例1と同じ熱分解炉を使用してアセチレンガスの流
電を25 Nm3/時とし酸素ガス8.8 Nm37時
、スチーム2.2hJm3/時の混合ガス1i、。
Nm3/時を供給しアセチレンガス、酸素、スチームを
第6表の条件で反応せしめ、次いで常法に従い生成した
カービンブラックを冷却し捕集した。
得られたカーボンブラックの品質は、1次粒径20nI
n1比表面積230 m27E、 pH6,5であった
表に示す条件で空気処理した。
熱処理 更にこのカーボンブラックを黒鉛ルツボに充填して第3
表に示す熱処理条件でアルゴンガス不活性雰囲気下加熱
した。
得られたカーボンブラックの物性を第3表に示した。
尚、組成物の物性は、エチレン−酢酸ビニル共重合体1
00重量部に対して、上記カービンブラック30重量部
とした以外は実施例1〜6と同様にfA41t、、体積
固有抵抗値を求めた。
本発明カーボンブラックを樹脂に添加した場合、従来よ
り少量のカーざンブラックで、しかも得られた樹脂成型
物の4慰性がよいという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
図面は、本発明の第2の発明に於ける部分酸化工程の概
略図を示す。符号は次の部位を表わす。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)1次粒子径25nm未満、比表面積500〜11
    00m^2/g、pH5〜9及び50kg/cm^2加
    圧下の電気比抵抗値0.3Ωcm未満の高導電性カーボ
    ンブラック。
  2. (2)アセチレンガスに不飽和炭化水素を存在させ又は
    存在させずして、酸素含有気体と水蒸気の混合ガス流に
    よって連続的に熱分解させて得たカーボンブラックを、
    500℃以上の熱含酸素気体で部分酸化し、次いで80
    0℃以上で熱処理することを特徴とする1次粒子径25
    nm未満、比表面積500〜1100m^2/g、pH
    5〜9及び50kg/cm^2加圧下の電気比抵抗値0
    .3Ωcm未満の高導電性カーボンブラックの製造方法
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