JPS63289072A - 高導電性カ−ボンブラックの製造方法 - 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Ｊ 本発明は高導電性カーボンブラックの製造方法に関し、
樹脂、ゴム等に混線、混合した場合、配合された樹脂等
の表面電気抵抗率、体積電気抵抗率を著しく低下させ優
れた導電性材料を提供できる高導電性カーボンブラック
の製造方法に関する゛ものである。

［従来の技術］ 高導電性カーボンブラックとしては、アセチレンガスを
熱分解して得られるアセチレンブラック、又は炭化水素
の部分酸化反応によって合成ガスを製造する際に副生物
として得られる副生カーボンを分離したものが知られて
おり、特に窒素ガスの存在下に部分酸化することによっ
て高品質の副生カーボンの得られることが特開昭６０−
１３７８０２号公報で知られている。

現在市販されている高導電性カーボンブラックとしては
、特にケッチェンブラック（ＡＫＺＱ社商品名）が、極
めて高ＤＢＰ吸油量を有し、合成樹脂やゴムに少ない配
合量で高度の導電性を付与することで知られている。

［発明が解決しようとする問題点］ 合成ガス反応炉から出た反応ガスは水でスクラッピング
されてカーボンブラックが水スラリーとして分離される
。

従来、その水スラリー相から粉状あるいは粒状のカーボ
ンブラックを得るためには、機械的にカーボンブラック
と水とを分離し、続いて脱水、乾燥していたが、カーボ
ンブラックの含水率が高いので、３００℃以上の高温を
加えることによって含水率１重ｊｌｒ％以下に乾燥して
いた。そのため、この方法で作られたカーボンブラック
には、乾燥の際の高温の熱履歴によって一部焼結された
カーボンブラックが凝集物となっており、これを配合し
て作ったフィルムやシートの表面に粗さが残ってしまう
という欠点があった。

［問題点を解決するための手段］ 本発明者等は、カーボンブラックの水スラリーからの分
離、精製する工程を改良することによって、低温度での
乾燥が可能となり、上記の問題点が解決されることを見
出して本発明を完成した。

即ち本発明は、導電性カーボンブラックの水スラリーに
、水に不溶解性のオイルを、少なくとも液面全体を覆う
ことのできる量以上で、該スラリー中に含まれるカーボ
ンブラック量の１０重量倍以下の量を加えたのち攪拌し
、水スラリー液面のオイル膜の上に遊離した粉状カーボ
ンブラックを分離し乾燥することを特徴とする高導電性
カーボンブラックの製造方法である。

本発明が適用される液状炭化水素を原料とする部分酸化
法は、該炭化水素を炉内で分子状酸素および水蒸気と反
応せしめて合成ガスを製造すると同時にカーボンを副生
ずるシェルガス化プロセス、テキサコガス化プロセス等
がある。上記プロセス、「重質油のガス化」　（燃料協
会編、１９７２年、丸善株式会社刊）などに、またテキ
サコガス化プロセスは、真田宏、石油学界誌、長、４２
〜４６（１９７２）などに記載されているものである。

上記部分酸化法によるオキソガスの副生カーボンから製
造される高導電性カーボンブラックは、ＪＩＳ　Ｋ８２
２１に準拠して測定されるＤＢＰ吸油量が２２（ｌａｊ
！／１００ｇ以上、好ましくは、３００〜５００ａＥ／
１００ｇであり、灰分が０．３重量％以下のものをいい
、このようなカーボンブラックはそれ自身でも良好な導
電性を示すが、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、
エチレンプロピレン共重合体樹脂等のポリオレフィン樹
脂、ポリ塩化ビニル、ナイロン、ポリスチレン、ゴム等
に混練ｅ混合した場合、配合された樹脂等の表面電気抵
抗率、体積電気抵抗率を著しく低下させすぐれた導電性
材料を提供するものである。

本発明に用いられる液状炭化水素には、例えばＣ重油、
へ重油、ナフサの分解油（エチレンヘビーエンド）、芳
香族系液状炭化水素にカーボンを混合したカーボンオイ
ル、芳香族系炭化水素にＣ重油などを混合した混合オイ
ル等がある。これらの中でも元素分析により求めた炭素
原子／水素原子の重量組成の比が９以上のエチレンヘビ
ーエンド、カーボンオイル、混合オイルが好ましく、特
に炭素原子／水素原子の重量組成比が１２以上の、例え
ばエチレンヘビーエンド、カーボンオイル等が、得られ
るカーボンブラック中の灰分量を低くできるので好まし
い。

合成ガス製造の部分酸化反応は、反応炉の炉内温度範囲
が１２００〜！４５０℃、好ましくは、１３００〜１４
５０℃、特に好ましくは１３６０〜１４２０℃で、炉内
圧力は、１０〜８０ｋｇ／Ｃ１１２、特に好ましくは２
５〜３５ｋｇ／ｃｍ２であり、炉内へ供給される水蒸気
の量が原料炭化水素　１トン当たり　２００〜８００　
ｋｇ、このましくは４００〜８００　ｋｇ、特に好まし
くは４５０〜８００ｋｇの条件で運転される。これらの
条件で上記原料炭化水素を部分酸化したとき、高導電性
で灰分の少ないカーボンが収率良く得られ、しかも合成
ガスの製造には何等悪影響を与えない。

合成ガス反応炉から出た反応ガスは水でスクラッピング
することによりカーボンブラックが水スラリーとして分
離される０本発明の高導電性カーボンブラックを得るた
めには、この水スラリーのカーボン濃度は４重量２以下
、好ましくは２重量％以下である。４重量２を超えるカ
ーボン濃度のスラリーは粘度が高く、取り扱い難くなる
。

本発明で用いられるオイルは、常温で液状のいわゆる油
及び常温で固体状のものを含む、この油は、水に溶解せ
ず、粘性を感じ、また水よりも軽く一般に燃焼性を有す
るものであり、（１）脂肪酸のグリセリドを主成分とす
る動植物油脂、（２）炭化水素より成る石油、（３）ア
ルコール、ケトン、アルデヒドなどからなる高級な芳香
油などである。

これらのオイルは、カーボンブラック水スラリーの少な
くとも液面全体を覆うことのできる量以上で、該スラリ
ー中に含まれるカーボンブラック量の１０重量倍以下、
好ましくは５重量倍以下、特に好ましくは２重量倍以下
の量が水スラリーに添加され、攪拌される。これによっ
てカーボンブラック粒子は水の相からオイル膜を通過し
、しまいには、スラリー液面上のオイル膜の上に粉状カ
ーボンブラックが形成される。オイル量が多すぎる場合
には、カーボンブラックのオイルスラリー相が多くなり
、本発明の目的とするカーボンブラック単独相の収率が
悪くなる。また少なすぎる場合は、本目的の効果が得ら
れない。

ここでいう攪拌とは、カーボンブラックスラリー内の成
分とオイルとの接触を促進する方法であり、一般に考え
られるインペラー攪拌、スターラー攪拌、容器の回転、
振動等の他、超音波振動、煮沸等の手段を用いることが
できる。

ここで得られた粉状カーボンブラックは、含水率が５重
量２以上１０００重量２以下であり、カーボンブラック
及びオイルの劣化が生じない条件で含水率１重量２以下
に加熱乾燥される。この条件は、空気中であれば２００
℃以下での乾燥であり、窒素等の不活性ガス雰囲気中ま
たは真空中であればオイルの劣化を考慮した温度であれ
ば任意の温度が採用できる。空気中で２００℃以上を超
えた温度で乾燥するとカーボンブラックの酸化が顕著に
おこり、この酸化はカーボンブラックの凝集をもたらし
て、カーボンブラックの混練性を悪化させる。

乾燥は必要に応じて、箱型乾燥機、バンド乾燥機、ベル
ト乾燥機、流動層乾燥機、ロータリーキルン、コニカル
型乾燥機、真空乾燥機等が用いられる。

［実施例］ 実施例１ １）分酸化反応によるカーボンブラック水スラリーの製
造 原料液状炭化水素としては次に示す性状のエチレンヘビ
ーエンドを用いた。

初留温度　　　　　　　　　　１８０〜１９０℃１０駕
留出温度　　　　　　　　２０５〜２１５℃５０駕留出
温度　　　　　　　２５０〜２６０℃９７駕留出温度　
　　　　　　３２０〜３４０℃粘度（８０°Ｃ）　　　
　　　　　　　約１０　ｃｓｔ炭素原子／水素原子（重
量比）　　　　　１２．５この原料をシェルガス化プロ
セス炉に導入した。水蒸気供給量は原料１トン当たり４
７０　ｋｇで、炉内温度１４００℃、炉内圧力３０　ｋ
ｇ／ｃ鵬２．メタン濃度０．６容量ｚで運転し、得られ
た反応ガスを水でスクラッピングし、合成ガスと共に、
カーボンブラック水スラリーを得た。

２）カーボンブラック水スラリーの処理スラリー中に含
まれるカーボンブラックの０．６重量倍のオイル（出光
興産■、パラフィン系プロセスオイルＰＷ−９０）を加
えた後、２０分間家庭用ジューサー（三菱電機株、　Ｊ
Ｍ−３９２）を用いて、攪拌すると、スラリー液面上の
オイル膜の上に粉状カーボンブラックが形成する。ここ
に得られた粉状カーボンブラックは、含水率が１４５４
５重量あった。この粉状カーボンブラックを窒素ガス中
１２０℃で含水率　１重量２以下に乾燥した。得られた
乾燥カーボンブラック粉末のほぐれ易さを以下の方法で
評価した。１ｓ定結果は表に示す。

はぐれ易さ： カーボンブラック２０５ｇとＮ−メチル−２−ピロリド
ン２０−を　１００−三角フラスコに秤量する。内容積
８００−の超音波洗浄機に水３００ｍ１を入れ、その中
央部にと記三角フラスコを設置し、２０分間超音波をあ
てる。カーボンブラック・Ｎ−メチル−２−ピロリドン
分散液を各種ろ紙を使用した真空ガラスろ過機でろ過し
、ろ紙上に残留したカーボンブラックを定量する。ろ紙
は細孔径２０ル謂のワットマンＮｏ、４と細孔径　１μ
履の東洋ろ紙Ｇ５−２５を使用した。１ｇｍ通過量の大
きいほどよくほぐれており、２０ｇｍ残量は凝集物の存
在を示す。

表 比較例１〜３ 実施例１の１）で得られたカーボンブラック水スラリー
からカーボンブラックを分離脱水したのち、窒素ガス中
１２０℃（比較例１）および５００℃（比較例２）で含
水率１重量２以下に乾燥し、はぐれ易さを測定した。

また市販の高導電性カーボンブラック（ケッチェンブラ
ック）について、そのままほぐれ易さを評価した（比較
例３）。これらの測定結果も表に示す。

［発明の効果］ 本発明の高導電性カーボンブラックは、その製造工程に
おいて、すぐれた導電性を与える副生カーボンブラック
を使用し、特定濃度のスラリーから特殊な方法でカーボ
ンブラック粒子を水から分離、精製したものであるから
、乾燥温度を低くすることができ、かつ、凝集物が少な
く、また、凝集防止剤を使用しないため化学的にも安定
である。

本発明の方法で得られた高導電性カーボンブラックは優
れた導電性を有し、かつ１分散性がよいので、例えばポ
リエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共
重合体樹脂等のポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニル、
ナイロン、ポリスチレン、ゴム等に混練、混合した場合
、配合された樹脂等の表面電気抵抗率、体積電気抵抗率
を著しく低下させ、優れた導電性材料を提供できる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電性カーボンブラックの水スラリーに、水に不
   溶解性のオイルを、少なくとも液面全体を覆うことので
   きる量以上で、該スラリー中に含まれるカーボンブラッ
   ク量の１０重量倍以下の量を加えたのち攪拌し、水スラ
   リー液面のオイル膜の上に遊離した粉状カーボンブラッ
   クを分離し乾燥することを特徴とする高導電性カーボン
   ブラックの製造方法。
2. （２）導電性カーボンブラックの水スラリーが、液状炭
   化水素の部分酸化によって生成された合成ガスを水スク
   ラッピングして得られたものである、特許請求の範囲第
   １項に記載の方法。
3. （３）水スラリーのカーボン濃度が４重量％以下である
   、特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の方法。