JPS6315860A

JPS6315860A - カ−ボンブラツクの製造法

Info

Publication number: JPS6315860A
Application number: JP15850686A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Satoyoshi; 光洋里吉; Masayuki Nakai; 中井　正之; Katsumi Tomura; 戸村　克己
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 1986-07-05
Filing date: 1986-07-05
Publication date: 1988-01-22

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ックの新規な製造法に関するもの
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ッ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、カーボンブラックは、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、特にタイヤやゴ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ックがこの補強材用
として使用されている。

このカーボンブラックは、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
、チャンネル法、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−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４Ｊ、ゴム補
強性に関しては必ずしも満足しうるちのではなかった。

〔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ックを経済的
に有利に製造する方法の折供を目的とするものである。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明者らは前記「目的を達成ずろために鋭、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
にシランカップリング剤を所定の割合で添力ＩＩするこ
とにより、そのｌ］的を達成しうろことをμ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５１ｔｍ以下の乾留処理した
石炭粉末１００重量部に対して０．１〜５重量部のシラ
ンカップリング剤を添加することを特徴とする石炭系カ
ーボンブラックの製造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？１′Ｌ
独で用いてもよいし、２種以上混合して用いてもよい。

本発明方法において＋ｊ１、前記石炭を乾留処理したも
のを用いるが、乾Ｗ７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
度は、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
、通常３００〜１５００℃、好ましくは５００〜１１０
０°Ｃ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、ハノ千弐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ッ
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、−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
ラックが得られない。

本発明方法においては、粒径５μｍ以丁の乾留処理した
石炭粉末にシランカップリング剤を添加する必要がある
が、このシランカップリング剤を添加したカーボンブラ
ックを製造するためには、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
物にシランカップリング剤を添加したのち、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シランカップリ
ング剤を添加し、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シランカップリ
ング剤を添加し、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５１ｔｍ以
下の粒子に分級したのち、シランカップリング剤を添加
する方法などがある。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ックを得ることが
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。

該シランカップリング剤は石炭粉末］、　Ｏ０重量部に
対して、０．１〜５重量部の割合で添加することが必要
である。この量が１１１ｊ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。

本発明方法で用いられるシランカップリング剤としては
、γ−グリシジルオキシプロビルトリメトキシシランシラン、γーメルカプトプロピルトリメＩ・キシシラン
、ビニルＩ・リエ１ーキシシラン、ビニルトリクロロシ
ラン、ビニルトリス（β−ノドキシエトキシ）シラン、
γーアミノブロピルトリエＩ・キシシラン、ｎ−　（ジ
メトキシメチルシリルブ１１ピル）−エチレンジアミン
、β−　（３．４−エポキシシクロヘキシル）−エチル
トリメトキシシラン、ビニルトリメト二１−ジシラン、
ヒ゛ニル１〜リアセトキシシラン、γーメタアクリロキ
シプロピルトリメ１−キシシラン、γーメタクリロキシ
ブ［７ビルトリス（βーメｌーキシ）シラン、ｎ−β−
　（アミノエチル）γーアミノプロピルトリメトキシシ
ラン、ｎ−β−（アミノエチル）−γーアミノプロピル
メチルジメトキシシラン等が挙げられる。

本発明方法において１．１、粒径５μｍ以下の乾留処理
した石炭粉末に必要に応じ加熱処理を行う。

この加熱処理は石炭粉末にシランカップリング剤を添加
する前であっても、シランカップリング剤を添加したあ
とであってもよい。この加熱処理の条件については特に
制限はないが、通常は６０〜１４０℃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
。

このようにして、該粒子の表面状態が改善され、ゴ１、
補強性に優れたカーボンブラックが得られる。

このカーボンブラックをゴムに配合した場合、該ゴムの
千ジュラス、引張強さ、引裂強さ、硬度などが大幅に向
」−する。

〔実施例〕

次に実施例により本発明をさらに訂細に説明するが、本
発明はご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６　５　０　’Ｃで乾留したのち
、乾式アトライタＭ人−５Ｄ型〔三井三池化Ｔ機（株）
製〕を用いて１時間粉砕した。この粉砕物をターボクラ
ッシャー”Ｔ’Ｃ−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た。続
いて、これを１００°Ｃで１２時間加熱処理したのち、
１μｍ以下に分級された分級カーボン１００重量部に対
してシラン力・ノブリング剤としてγーグリシジルオキ
シプロビル１ーリメトギシシラン（Ｎｏ．］、８７）を
２重量部添加してワーリング社製７０１０Ｓ型ブレンダ
ーを用い１５、ＯＯＯｒｐｍで４分間攪拌して均一に混
合し、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、ＪＩＳ　　Ｋ　　６
３８３（合成ゴムＳＢＲの試験方法）に準拠してムーニ
ー粘度を測定した。加硫条件の設定は．Ｊ　Ｓ　ｒ，！
キュラスＩ・メーター■型を用いて行いブレスシーＩ・
を得た。ゴ１、物理試験は．１　１　３Ｋ　　６３０１
に従い、引張試験、硬度試験を行った。その結果を別表
に示す。

ブー１１胎−！ｌー！７１ρ川（１）　　Ｓ　Ｂ　Ｒ　　１．　５　０　０　　　　　
］　０　０重量部（２）亜鉛華−号（加硫助剤）　　　
　５重量部（３）　　ステアリン酸（分散剤）　　　　
１重量部（４）加硫促進剤　ＤＭ　　　　　　１．２重
量部（５）加硫促進剤　Ｔ　Ｓ　　　　　　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
ーボンブラック　　　　　５０重置部なお、上記各成分
は次に示すメーカー製のものである。

（１．１・・・スチレンブタジェンゴム　日本合成ゴム
く株）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大内新
興化学（株）製（５）・・・テトラメチルチウラムモノサルファイド　
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実施例１において、シランカップリング剤のγ−グリシ
ジルオキシプロビルＩ・リメトキシシランの代わりにγ
−クロロプロピルトリメトキシシラン同様に実施した。

その結果を別表に示す。

実施例３実施例１においてシランカップリング剤のγーグリシシ
ルオキシブロビル１〜リメトキシシランの代わりにγー
メルカプトエチルトリエトキシシラン（Ｎｏ．１８９）
を使用した以外は、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、シランカップリング剤を添加しなか
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実施例１において、褐炭の乾留温度６５０℃を８００℃
に変えた以外は、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５実施例２において、褐炭の乾留温度６５０℃を８００℃
に変えた以外は、実施例２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６実施例３において、褐炭の乾留温度６５０℃を８００°
Ｃに変えた以外は、実施例３と全く同様にして実施した
。その結果を別表に示す。

工２比較例２実施例４において、シランカップリング剤を添加しなか
った以外は、実施例４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実施例６において、シランカップリング剤の量２重量部
を０．５重量部に変えた以外は、実施例６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８実施例６において、シランカップリング剤の量２重量部
を１重量部に変えた以外は、実施例６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ックの製造方法は、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
スト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ックはゴ
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

【特許請求の範囲】

１、粒径５μｍ以下の乾留処理した石炭粉末１００重量
部に対して０．１〜５重量部のシランカップリング剤を
添加することを特徴とするカーボンブラックの製造法。