JPS6315859A - カ−ボンブラツクの製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はカーボンブランクの新規な製造方法に関するも
のである。さらに詳しくいえば、本発明は、タイヤニ業
やゴム工業において好適に用いられるゴム補強性に優れ
た石炭系カーボンブランクを経済的に有利に製造する方
法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、カーボンブランクは、例えばタイヤやゴムの補強
材、印刷インキや塗料の黒色顔料、樹脂着色剤、乾電池
材料、導電材料などとして、種々の分野で幅広く用いら
れており、特にタイヤやコムの補強材用が圧倒的な需要
を占め、種々の品質のカーボンブランクがこの補強＋４
用として使用されている。

このカーボンブランクは、これまで、天然ガス、石油ガ
ス、粗ナフタリン、クレオソート油、ピッチ油などの石
油質または石炭質の炭化水素ガスや炭化水素油を原料と
し、これらを不完全燃焼または熱分解することによって
製造されており、また製造方法としては、ファーネス法
、チャン名ル法、サーマル法などが知られている。

しかしながら、これらの炭化水素ガスや炭化水素油を原
料とする方法は、原料事情が不安定である上に、製造工
程の繁雑さからコストが高くつくのを免れないなどの欠
点を有している。

一方、このような欠点を改良する目的で、石炭を出発原
料としてカーボンブラックを製造する際に、該石炭を乾
留して得られるクレオソー１〜油や粗ナフタリンのよう
な留分を用いずに、固形石炭を直接熱分解してゴム補強
材用石炭系カーボンブラックを製造する方法が提案され
ている（特公昭３８−１６１０７号公報）。しかしなが
ら、この方法で得られたカーボンブラックは、ゴム補強
性に関しては必ずしも満足しうるものではなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、このような事情に鑑み、固形石炭を原料とし
、ゴム補強性に優れた石炭系カーボンブランクを経済的
に有利に製造する方法の提供を目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは前記目的を達成するために鋭意研究を重ね
た結果、特定の粒径を有する乾留処理した石炭粉末とビ
ニル系単量体とを所定の割合で含有してなる組成物を加
熱処理することにより、その目的を達成しうろことを見
い出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った
。

すなわち、本発明は、粒径５μｍ以下の乾留処理した石
炭粉末と、その１００重量部に対して５〜２０重量部の
ビニル系単量体とを含有してなる組成物を調製し、次い
でこの組成物を加熱処理することを特徴とする石炭系カ
ーボンブラックの製造方法を提供するものである。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明方法において用いられる石炭としては、例えば無
煙炭、瀝青炭、褐炭、亜炭、泥炭などが挙げられるが、
乾留後の粉砕処理の容易さの点から非粘結炭もしくは弱
粘結炭が有利である。これらの石炭はそれぞれ単独で用
いてもよいし、２種以」−混合して用いてもよい。

本発明方法においては、前記石炭を乾留処理したものを
用いるが、乾留処理に際してはある程度粉砕した石炭を
用いることが望ましい。この粉砕物の好ましい粒度ば、
乾留炉の形式、加熱温度、石炭中の揮発成分や灰分の量
などにより左右され、−概に限定できないが、一般に乾
留処理において、揮発成分の除去を迅速かつ均一に行い
うる程度の粒度であればよい。粉砕方法としては、従来
慣用されている任意の方法を用いることができる。

乾留処理は、この石炭粉砕物を空気遮断条件下において
、湧常３００〜１５００℃、好ましくは５００〜１１０
０℃の範囲の温度で行われる。乾留炉は密閉式のもので
あれば、連続式、ハツチ式のいずれの形式でもよいし、
また加熱方式としては、電熱加熱やガス加熱など、従来
慣用されている方式を用いることができるが、本発明方
法においては、乾留により発生する揮発成分中のメタン
その他の炭化水素ガス、水素、−酸化炭素などの可燃性
ガスを回収して加熱熱源として利用するのが有利である
ので、ガス燃焼加熱方式が好ましい。

乾留温度が３００℃未満では、得られたカーボンブラン
クをゴム補強材としてゴムに配合し、加硫する際にゴム
の加硫反応を阻害するとともに、揮発成分の逸脱が生じ
、その結果未加硫状態となり、一方１５００℃を越える
と黒鉛化が生じて所望のゴム補強性を有するカーボンブ
ランクが得られない。

本発明方法においては、粒径５μｍ以下の乾留処理した
石炭粉末とビニル系単量体とを含有してなる組成物を調
製する必要があるが、該組成物を調製するためには、種
々の方法を用いることができる。例えば、前記のように
して乾留処理した石炭粉砕物にビニル系単量体を添加し
たのち、さらに粉砕し、次いで、粒径５μｍ以下の粒子
に分級する方法、乾留処理した石炭粉砕物をさらに粉砕
中にビニル系単量体を添加し、次いで同様に分級する方
法、乾留処理した石炭粉砕物をさらに粉砕したのちにビ
ニル系単量体を添加し、次いで同様に分級する方法、乾
留処理した石炭粉砕物をさらに粉砕し、次いで粒径５μ
ｍ以下の粒子に分級したのち、ビニル系単量体を添加す
る方法などを用いて該組成物を調製してもよいし、ある
いはこれらの方法を２種以上組み合わせて該組成物を調
製してもよい。前記粒径が５μｍを越えると、所望のゴ
ム補強性を有するカーボンブランクを得ることができな
い。特に粒径１μｍ以下の粒子に分級することが好まし
い。この粉砕および分級方法については特に制限はなく
、従来用いられている公知の方法の中から任意の方法を
選び使用することができる。

該ビニル系単量体は、石炭粉末１００重量部に対して、
５〜２０重量部の割合で添加することが必要である。こ
の量が前記範囲を逸脱すると所望のゴム補強性を有する
カーボンブラックが得られない。

本発明方法で用いるビニル系単量体としては、例工ばス
チレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、メタク
リル酸エステル類、アクリル酸エステル類、アクリロニ
トリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド、メタク
リルアミド、酢酸ビニル、４−ビニルピリジン、Ｎ−ビ
ニルピロリドンなどが挙げられるが、これらの中で特に
スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、メタクリル酸
エステル類などが好ましい。

本発明方法においては、このようにして調製された粒径
５μｍ以下の乾留処理した石炭粉末とビニル系単量体と
を含有してなる組成物を加熱処理することにより、目的
とするカーボンブラックを製造することができる。この
加熱処理の条件については、該ビニル系単量体が熱重合
しうるような条件であれば特に制限はないが、通常は６
０〜１４０°Ｃの範囲の温度において、１〜２４時間程
度加熱処理することで十分である。

このような加熱処理により、該粒子の表面状態が改善さ
れ、ゴム補強性に優れたカーボンブランクが得られる。

このカーボンブランクをゴムに配合した場合、該ゴムの
モジュラス、引張強さ、引裂強さ、硬度などが大幅に向
上する。

〔実施例〕

次に実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本
発明はこれらの例によってなんら限定されるものではな
い。

実施例１ オーストラリア褐炭を６５０℃で乾留したのち、乾式ア
トライタＭＡ−５Ｄ型〔三井三池化工機（株）製〕を用
いて１時間粉砕した。粉砕時にスチレンモノマーを乾留
炭１００重量部に対して５゜０重量部添加して粉砕を行
った。次いで、この粉砕物をターボクラッシャーＴＣ−
１５Ｎ型〔日清エンジニアリング（株）製〕を用いて粒
径１μｍ以下の粒子に分級して、乾留炭粉末とスチレン
モノマーとを含有してなる組成物を調製した。続いて、
この組成物を１００°Ｃで１２時間加熱処理して石炭系
カーボンブラックを得た。

次に、このようにして得られたカーボンブラックを用い
、以下に示すような配合割合にて、Ｊ　ｌ５Ｋ６３８３
　（合成ゴムＳＢＲの試験方法）に準拠し、６インチ二
本ロールを用いて混練したのち、このゴム配合物につい
て、ＪＩＳ　　Ｋ　　６３０１の未加硫ゴム物理試験方
法に準拠してムーニー粘度を測定した。次いで、ＪＳＲ
キュラストメータ■型を用いて加硫条件を設定し、該ゴ
ム配合物の加硫を行ってプレスシートを得た。

このようにして得られたプレスシートについて、各性能
を求めた。その結果を別表に示す。なお、引張試験はＪ
ＩＳ　　Ｋ　　６３０１に従い、行った。

ゴム配合物の組成 （１）　　ＳＢＲ１５００１００重量部（２）亜鉛華−
号　　　　　　　　　５重量部（３）ステアリン酸　　
　　　　　　１重量部（４）加硫促進剤　ＤＭ　　　　
　　１．２重量部（５）加硫促進剤　Ｔ　３　　　　　
０．２重量部（６）硫黄　　　　　　　　　　　　２重
量部（７）活性剤　（アクチングＢ）　　　３重量部（
８）カーボンブランク　　　　　５０重量部なお、上記
各成分は次に示すメーカー製のものである。

（１）・・・スチレンブタジェンゴム　日本合成ゴム（
株）製 （２）・・・堺化学工業（株）製 （３）・・・旭電化（株）製 （４）・・・ジヘンゾチアゾールジサルファイド入内新
興化学（株）製 （５）・・・テトラメチルチウラムモノザルファイド　
入内新興化学（株）製 （６）・・・粉末硫黄＃３２５　細井化学（株）製（７
）・・・宵宮製薬（株）製 実施例２．３ 実施例１において、乾留炭１００重量部に対するスチレ
ンモノマー添加量５．０重量部を、それぞれ１０．０重
量部および２０．０重量部に変えた以外は、実施例１と
全く同様に実施した。その結果を別表に示す。

比較例１ 実施例１において、スチレンモノマーをＵｍしなかった
以外は、実施例１と全く同様にして実施した。その結果
を別表に示す。

実施例４．５．６、比較例２ 実施例１．２．３および比較例］において、それぞれ褐
炭の乾留温度６５０℃をｓ　ｏ　ｏ　’ｃに変えた以外
は、実施例４．５．６および比較例１と全く同様にして
実施した。その結果を別表に示す。

実施例７．８．９ 実施例４．５．６において、それぞれスチレンモノマー
の添加を乾留炭の粉砕後に行−９た以外は１、実施例４
．５．６と全く同様器、ニして実施した。その結果を別
表に示す。

実施例１０．１１ 実施例５において、スチレンモノマーの代りに、それぞ
れ酢酸ヒニルモノマーおよびビニルトルエンモノマーを
使用した以外は、実施例５と全く同様にして実施した。

その結果を別表に示す。

（以下余白） 〔発明の効果〕 本発明の石炭系カーボンブランクの製造方法は、従来の
方法が炭化水素ガスや炭化水素油を原料とする方法であ
るのに対し、固形石炭を用いる方法であって、原料事情
の不安定さがない上に、製造工程が簡単であるので、コ
ス１〜が低いなどの利点を有している。

本発明方法により得られる石炭系カーボンブランクはゴ
ム補強性に優れるので、特にタイヤやゴムの補強材とし
て好適に用いられる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、粒径５μｍ以下の乾留処理した石炭粉末と、その１
   ００重量部に対して５〜２０重量部のビニル系単量体と
   を含有してなる組成物を調製し、次いでこの組成物を加
   熱処理することを特徴とするカーボンブラックの製造方
   法。