KR20010079746A - 카본 블랙, 및 이의 제조방법 및 용도 - Google Patents

카본 블랙, 및 이의 제조방법 및 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 STSA 표면적이 20 내지 180 ㎡/g이고, 24M4-DBP 흡수도가 40 내지 140 ㎖/100g이며, BET 비표면적이 20 내지 250 ㎡/g이고, 전체 중량에 대한 규소 함량이 0.01 내지 20 중량％이며, 고무 혼합물내에서의 tanδ0/tanδ60비가 3.37-0.0068ㆍSTSA 이상인 카본 블랙에 관한 것이다. 본 카본 블랙은 카본 블랙 원료가 산화 열분해되는 동안 카본 블랙 원료에 첨가되어 혼합되는 규소-함유 화합물을 첨가하고, 임의로, 연료로서 카본 블랙 오일을 사용함으로써 제조된다. 본 카본 블랙은 고무 혼합물, 바람직하게는 타이어용 고무 혼합물에 충전제로서 사용할 수 있다.

Description

카본 블랙, 및 이의 제조방법 및 용도{Carbon black, method for producing carbon black and use of the same}
카본 블랙은 문헌에 공지되어 있다(참조: Ullmanns Enzyklopadie der technischen Chemie, 4th Edition(1977), Vol. 14, pp. 633 내지 648).
카본 블랙을 생산하는 가장 중요한 방법은 카본 블랙 원료를 함유하는 탄소를 산화 열분해시키는 공정에 기초한다. 이러한 방법에서, 카본 블랙 원료는 산소의 존재하에 고온에서 불완전하게 연소된다. 이러한 카본 블랙 제조방법으로는 예를 들면, 퍼니스 카본 블랙법, 기체 카본 블랙법 및 플레임 카본 블랙법이 있다. 주로 다핵성 방향족 카본 블랙 오일이 카본 블랙 원료로 사용된다.
타이어 산업에 있어서 카본 블랙은 고무 혼합물의 제조시 충전제 및 강화제로서 사용된다. 전형적인 고무 혼합물로는 천연 및/또는 합성 고무 이외에, 카본 블랙, 광유 및, 가황제로서의 황 뿐만 아니라, 추가의 보조제가 포함된다.
카본 블랙은 이러한 고무 혼합물로부터 제조된 타이어의 습식 스키딩(skidding) 거동 뿐만 아니라 내마모성, 회전 저항성에 영향을 미친다. 타이어 트레드, 이른바 트레드 혼합물로서 작용하는 고무 혼합물에 있어서, 우수한 습식 스키딩 거동과 더불어 가능한한 낮은 회전 저항성 뿐만 아니라 높은 내마모성이 요구된다. 낮은 회전 저항성은 차량의 연료 소비량을 감소시킨다.
회전 저항성 및 습식 스키딩 특성은 트레드 혼합물의 점탄성 거동에 의해 영향을 받는다. 주기적으로 변화하는 점탄성 거동은 기계적 손실인자 tanδ및, 신장 또는 압축시의 역학 탄성율 ｜E*｜에 의해 정의될 수 있다. 둘 모두의 값은 온도에 강하게 의존한다.
트레드 혼합물의 습식 스키딩 거동은 0 ℃에서의 손실 인자 tanδ0와 관련되며, 회전 저항성은 60 ℃에서의 손실 인자 tanδ0와 관련된다. 낮은 온도에서 손실 인자가 높아지면, 통상 타이어 혼합물의 습식 스키딩 거동는 향상된다. 그러나, 회전 저항성을 저하시키기 위해서는 가능한한 작은 손실 인자가 요구된다.
내마모성 및 점탄성 특성, 및 또한 트레드 혼합물의 손실 인자는 본질적으로 사용된 강화 카본 블랙의 특성에 의해 결정된다.
카본 블랙의 고무-활성 표면적 비율에 중요한 지수는 비표면적, 특히 CATB 표면적 또는 STSA 표면적이다. CATB 표면적 또는 STSA 표면적이 증가하면, 내마모성과 tanδ가 모두 증가한다.
보다 중요한 카본 블랙 파라미터는 초기 구조의 정량 측정 결과인 DBP 흡수도, 및 카본 블랙이 기계적 응력을 받은 후에 여전히 남아 있는 잔류 구조의 측정 결과인 24M4-DBP 흡수도가 있다.
트레드 혼합물에 있어서, CTAB 표면적이 80 내지 180 ㎡/g이고, 24M4-DBP 흡수도가 80 내지 140 ㎖/100g인 카본 블랙이 적합하다.
ASTM 카본 블랙은 트레드 혼합물이 동일하거나 보다 나은 습식 스키딩 거동과 함께 낮은 회전 저항성을 갖는 방식과 같이 손실 인자 tanδ의 온도 의존성에는 영향을 미칠 수 없는 것으로 공지되어 있다. 공지된 바와 같이, 목적하는 회전 저항성의 저하는 습식 스키딩 거동의 악화에 직접 관련된다. 낮은 회전 저항성을 갖는 카본 블랙은 이른바 "낮은 이력" 카본 블랙으로 표현된다.
또한, 타이어의 회전 저항성은 카본 블랙을 실리카로 대체함으로써 저하될 수 있음이 공지되어 있다(참조: EP 0 447 066 A1). 고무의 중합체 형성 블록에 실리카를 결합시키기 위해, 실란 커플링제가 사용된다. 실리카-함유 고무 혼합물은 50 ％ 미만으로 감소된 손실 인자 tanδ60을 갖는다.
본 발명의 목적은 동일한 또는 향상된 습식 스키딩 거동 및 내마모성과 함께 동시에 저하된 회전 저항성을 천연 고무 또는 합성 고무 또는 이의 혼합물에 부여하는 카본 블랙을 제공하는 것이다.
본 발명에 의해, STSA 표면적이 20 내지 180 ㎡/g이고, 24M4-DBP 흡수도가 40 내지 140 ㎖/100g이며, BET 비표면적이 20 내지 250 ㎡이며, 전체 중량에 대한 실리콘 함량이 0.01 내지 20 중량％이며, 고무 혼합물내의 tanδ0/tanδ60비가 3.37-0.0068ㆍSTSA 이상임을 특징으로 하는 카본 블랙이 제공된다.
본 발명의 하나의 양태에서, 카본 블랙은 규소 이외에 또한 질소를 0.01 내지 1 중량％ 포함할 수 있다.
규소를 제조공정 중에 카본 블랙 응집체에 도입한다. 이를 위해, 예를 들어, 실리콘-함유 화합물을 카본 블랙 원료에 혼입시킬 수 있다. 적합한 규소-함유 화합물로는 오가노실란, 오가노클로로실란, 실록산 및 실라잔과 같은 유기규소 화합물이 있을 수 있다. 바람직하게는 실란 및 실리콘 오일이 이용된다.
출발 화합물은 규소 원자를 카본 블랙 응집체에 도입하는데 있어 오직 약간의 영향만을 미칠 뿐이다. 이는 규소 원자가 카본 블랙 응집체내에 산화적으로 결합되어 있고, 분포되어 있음을 나타내는 X-선 광전자 분광법(XPS) 및 2차 이온 질량 분석법(SIMS)에 의해 알 수 있다. 산성 결합은 주로 이산화규소로 이루어진다. 기타 규소 원자는 실란올 그룹을 형성한다. 실란올 그룹이 주로 카본 블랙 응집체의 표면에 위치하는 반면, 이산화규소는 응집체의 단면에 균일하게 분산되어 있다.
본 발명의 하나의 양태에서, 실리콘은 카본 블랙 응집체의 표면 아래 영역에 집중될 수 있다.
카본 블랙 응집체의 표면 상의 실리콘-함유 그룹은, 고무 혼합물에 도입된 후, 충전제와 고무 중합체 성분의 작용에 영향을 미친다. 카본 블랙의 실란올 그룹을 혼합 중합체 2작용성 실란에 공유 결합시키기 위해서는, 예를 들면, 고무 혼합물에 실란 커플링제로서 Si69 (비스(3-트리에톡시실릴프로필)-테트라설판)(Degussa 제조)를 첨가할 수 있다.
본 발명에 따른 규소-함유 카본 블랙과 함께 제조된 트레드 혼합물은 커플링제를 첨가할 필요 없이, 동일한 비표면적 및 구조를 갖는 공지된 카본 블랙에 비하여 증가된 tanδ0및 감소된 tanδ60값을 나타낸다. 이러한 값은 실제적으로 저하된 회전 저항성과 함께 향상된 습식 스키딩 거동에 상응하는 값이다. 고무 혼합물의 회전 저항성은, 2작용성 실란을 첨가하여 보다 저하시킴으로써, 여전히 좀 더 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 카본 블랙은 DE 195 21 565 A1에 따른 퍼니스 카본 블랙법에 의해 제조될 수 있다.
퍼니스 카본 블랙법에 따르면, 카본 블랙 원료의 산화성 열분해는 고내화성 물질로 라이닝 처리된 반응기내에서 수행된다. 이와 같은 반응기에서, 반응기 축을 따라 차례로 놓여져 있으며, 반응 매질이 연속적으로 통과하는, 3개의 영역으로 구분될 수 있다.
제1 영역, 이른바 연소 영역은 본질적으로 반응기의 연소실을 포함한다. 일반적으로 탄화수소인 연료를 과량의 예열된 연소 공기 또는 기타 산소-함유 기체와 함께 연소시킴으로써 고온의 공정 기체를 본 영역에서 생성시킨다. 연료로서 천연 가스를 사용할 수 있다. 또한, 고온 경유 또는 고온 중유와 같은 액체 탄화수소를 사용할 수도 있다.
본 발명의 바람직한 양태에서, 카본 블랙 원료(카본 블랙 오일)를 연료로서 사용할 수도 있다.
일반적으로 연료의 연소는 과량의 산소를 사용하여 이루어진다. 과량의 공기는 연료의 완전한 전환을 촉진시키며, 카본 블랙의 품질을 조절하는 역할을 한다. 일반적으로 연료는 하나 이상의 버너 랜스(burner lance)에 의해 연소실로 도입된다.
카본 블랙은 카본 블랙 반응기의 제2 영역, 이른바 반응 영역 또는 열분해영역에서 형성된다. 카본 블랙 원료, 이른바 카본 블랙 오일을 고온의 공정 기체 스트림과 함께 반응 영역의 단부에 주입하고, 혼합시킨다. 반응 영역에 도입된 탄화수소의 양은 연소 영역내의 불완전하게 반응된 산소의 양에 비하여 과량이다. 이러한 이유로, 카본 블랙은 일반적으로 여기서 형성된다.
카본 블랙 오일이 연료로서 사용되는 경우, 카본 블랙의 형성은 연소 영역에서 이미 이루어질 수 있다. 반응 영역에서 추가의 카본 블랙을 연소 영역에서 형성된 카본 블랙 입자에 적용할 수 있다.
카본 블랙 오일을 다양한 방법으로 반응기에 주입할 수 있다. 예를 들면, 축방향 오일 주입 랜스 또는 유동 방향의 수직면으로 반응기 주위에 배열된, 하나 이상의 중심방향 오일 랜스가 적합하다. 반응기는 유동 방향을 따라 중심방향 오일 랜스를 갖는 몇개의 면을 포함할 수 있다. 분무 또는 주입 노즐은 카본 블랙이 공정 기체 유체에 혼합되도록, 오일 랜스의 헤드에 배치된다.
카본 블랙 오일 및 카본 블랙 원료로서 예를 들면, 메탄과 같은 기상 탄화수소를 동시에 사용할 때, 기상 탄화수소를 이들 자신의 기체 랜스를 통해 카본 블랙오일과는 분리시켜 고온의 폐가스 유체내로 주입할 수 있다.
카본 블랙 반응기의 제3 영역, 이른바 종결 영역(급냉 영역)에서, 카본 블랙 형성은 카본 블랙-함유 공정 기체를 급속히 냉각시킴으로써 종결된다. 이러한 방식으로 바람직하지 못한 후-반응이 방지된다. 반응은 통상 적합한 분무 노즐을 통해 물을 분무시킴으로써 종결된다. 일반적으로, 카본 블랙 반응기는 당해 반응기를 따라 물을 분무하기 위한, 즉 "급냉"을 위한 다수 위치를 가지므로, 반응 영역내의 카본 블랙의 체류 시간을 변화시킬 수 있다. 하부 스트림에 연결된 열교환기내에서, 가압 기체의 잔열은 연소 공기와 카본 블랙 오일의 예열에 이용된다.
공지된 퍼니스 카본 블랙법의 목적이 연소실, 또는 연소 영역내의 연료를 가능한 완전 연소시키기 위한 것인 반면, 본 발명에 따른 카본 블랙 제조방법은 연료의 불완전한 연소로 인하여 탄소 씨드가 연소 영역내에서 형성되며, 씨드가 고온의 폐가스와 함께 반응 영역으로 이송되고, 본 씨드가 첨가된 카본 블랙 원료와 함께 씨드-유도된 카본 블랙 형성을 개시시킨다는 사실에 기초한다. 그러나, 필요로 하고 있는 연료의 불완전 연소가, 연료가 산소의 결핍하에서 연소된다는 것을 의미하는 것은 아니다. 오히려, 본 발명에 따른 방법은 연소실내에서 과량의 공기 또는 산소-함유 기체를 사용한다. 0.3 내지 1.2의 K 인자가 통상적인 카본 블랙과 함께 사용될 수 있다. 그러나, 본 방법은 바람직하게는 0.6 내지 0.7의 K 인자로 작동된다.
과량의 공기에도 불구하고 카본 블랙 씨드를 제조하기 위해 다양한 방법을 적용할 수 있다. 본 발명에 따른 방법의 바람직한 양태에서, 과량의 공기 또는 산소-함유 기체와 함께 반응기의 연소실내에서 연소되는 천연 가스 대신에 액체 탄화수소를 연료로서 사용한다. 액체 탄화수소는 우선 이들이 기체 형태로 전환되어야 하므로, 즉, 증발되어야 하므로, 기체 탄화수소 보다 좀더 느리게 연소된다. 과량의 산소에도 불구하고, 연소 이외에, 충분한 시간을 이용할 수 있고 온도가 충분히 높은 경우, 연소를 지속시키거나 또는 냉각을 급속히 실시하는 경우, 보다 큰 카본 블랙 입자를 생성시킬 수 있는, 액체 탄화수소 탄소 씨드를 사용하여 제조될 수도있다. 씨드-유도된 카본 블랙 형성은 과량의 산소를 사용하여 액체 탄화수소의 연소시에 형성된 씨드를 직접 카본 블랙 오일과 접촉시키며, 따라서 씨드 성장을 개시시킨다는 사실에 기초한다.
본 발명에 따른 또 다른 변형 방법은 연료로서 천연 가스를 사용한다. 천연 가스가 고온의 연소 기체 유체와 함께 불충분하게 혼합되도록 버너 랜스 또는 랜스들로부터 기체의 방출 속도를 의도적으로 충분히 낮게 선택하는 경우, 씨드의 형성이 성취된다. 불충분하게 혼합된 플레임을 사용하여 형성된 카본 블랙 씨드는 공지되어 있으며, 형성된 입자의 성장과 관련하여 성장 플레임이라고도 부른다. 본 공정에 있어서, 액체 탄화수소의 연소와 함께, 생성된 씨드를 이들이 형성된 후 즉시 카본 블랙 오일과 접촉시키는 것이 마찬가지로 중요하다. 카본 블랙 반응기의 연소 영역내에서 완전 연소를 성취하기 위해, 보다 큰 연소실 또는 연소 영역을 이용하여 씨드를 과량의 산소와 함께 연소 영역에서 반응시키는 경우, 어떠한 씨드-유도된 카본 블랙의 형성도 일어나지 않는다.
본 발명에 따른 카본 블랙은 상술한 규소-함유 화합물을 카본 블랙 원료내로 혼입시킴으로써 또는 이들을 카본 블랙 반응기의 연소실 또는 열분해 영역으로 분리하여 분무시킴으로써 제조될 수 있다. 규소-함유 화합물의 카본 블랙 오일내로의 혼입은 당해 화합물이 카본 블랙 오일에 가용성이거나, 에멀젼 형태인 경우 용액 형태로 실시될 수 있다. 규소 원자의 카본 블랙 1차 입자로의 도입은 이러한 방법에 의하여 성취된다. 통상 카본 블랙 원료에 분무하기 위해 사용된 하나 이상의 오일 랜스를 규소-함유 화합물을 카본 블랙 반응기의 열분해 영역으로 분리 분무시키는데 사용할 수 있다.
퍼니스 카본 블랙법은 전환된 카본 블랙을 제조하기 위해 변형된다. 통상적인 퍼니스 카본 블랙법의 목적이 연소실 또는 연소 영역내에서 연료를 가능한 한 완전 연소시키기 위한 것인 반면, 전환된 카본 블랙의 제조를 위한 DE 195 21 565에 따른 방법은 씨드가 고온의 폐가스와 함께 반응 영역으로 이송되고, 첨가된 카본 블랙 원료와 함께 씨드-유도된 카본 블랙 형성이 개시되는, 연소실내의 연료의 불완전 연소로 인하여 탄소 씨드가 연소 영역내에서 형성된다는 사실에 기초한다. 그러나, 필요로 하고 있는 연료의 불완전 연소가 연료가 산소의 결핍하에서 연소된다는 것을 의미하는 것은 아니다. 오히려, 본 발명에 따른 방법은 연소실내에서 과량의 공기 또는 산소-함유 기체를 사용한다. 0.3 내지 0.9의 K 인자가 통상적인 카본 블랙과 함께 사용될 수 있다.
과량의 공기에도 불구하고 카본 블랙 씨드를 제조하기 위해, 다양한 방법이 DE 195 21 565에 따라 적용될 수 있다. 본 방법의 바람직한 변형에서 연료로서 반응기의 연소실내에서 천연 가스 대신 과량의 공기 또는 산소-함유 기체와 함께 연소되는 액체 탄화수소가 사용된다. 액체 탄화수소는 우선 이들이 기체 형태로 전환되어야 하므로, 즉, 증발되어야 하므로, 기체 탄화수소 보다 좀더 느리게 연소된다. 과량의 산소에도 불구하고, 연소 이외에, 충분한 시간을 이용할 수 있고, 온도가 충분히 높은 경우, 연소를 지속시키거나 또는 냉각을 급속히 실시하는 경우, 보다 큰 카본 블랙 입자를 생성시킬 수 있는, 액체 탄화수소 탄소 씨드를 사용하여 제조될 수도 있다. 씨드-유도된 카본 블랙 형성은 과량의 산소로 액체 탄화수소의연소시에 형성된 씨드가 직접 카본 블랙 오일과 접촉되며, 따라서 씨드 성장을 개시시킨다는 사실에 기초한다.
DE 195 21 565에 따른 방법의 또 다른 변형 방법에서는 연료로서 천연 가스를 사용한다. 천연 가스가 고온의 연소 기체 유체와 함께 불충분하게 혼합되도록 버너 랜스 또는 랜스들로부터 기체의 방출 속도를 의도적으로 충분히 낮게 선택하는 경우, 씨드의 형성이 성취된다. 불충분하게 혼합된 플레임을 사용하여 형성된 카본 블랙 씨드는 공지되어 있으며, 형성된 입자의 성장과 관련하여 성장 플레임이라고도 부른다. 본 공정에 있어서, 액체 탄화수소의 연소와 함께, 생성된 씨드를 이들이 형성된 후 즉시 카본 블랙 오일과 접촉시키는 것이 마찬가지로 중요하다. 카본 블랙 반응기의 연소 영역내에서 완전 연소를 성취하기 위해, 보다 큰 연소실 또는 연소 영역을 이용하여 씨드를 과량의 산소와 함께 연소 영역에서 반응시키는 경우, 어떠한 씨드-유도된 카본 블랙의 형성도 일어나지 않는다.
두 가지의 상술한 변형 방법은 서로 결합될 수도 있다. 이런 경우, 액체 탄화수소 및 천연 가스 또는 기타 기상 연료를 적합한 비율로 연소 영역으로 동시에 첨가한다. 오일, 예를 들면, 카본 블랙 오일 그 자체는 바람직하게는 액체 탄화수소로서 사용된다.
따라서, DE 195 21 565에 따른 방법은 산소가 사용된 탄화수소에 비하여 과량으로 존재하며, 연료로서 액체 및/또는 기상 탄화수소 및 이에 의해 카본 블랙 씨드가 예를 들면, 액체 탄화수소의 불충분한 체류 시간에 의해 또는 기체 탄화수소와 연소 공기의 불충분한 혼합에 의해 형성되는 것을 보장하며, 탄소 씨드가 이들의 형성 후 즉시 산소의 양에 비하여 과량으로 사용된 카본 블랙 물질과 반응 영역에서 접촉되며, 종결 영역에 물을 분무시킴으로써 생성된 카본 블랙/반응 기체 혼합물을 냉각시키며, 이렇게 형성된 카본 블랙을 편리한 방법으로 종결시키는, 연소 영역에서의 이용을 포함한다.
DE 195 21 565에 따르면, 연료는 카본 블랙의 형성에 결정적으로 기여하며, 따라서, 이후에 제1 카본 블랙 원료라고 지칭한다. 따라서, 반응 영역으로 혼입되는 카본 블랙 원료는 제2 카본 블랙 원료라고 지칭하며, 대부분 형성되는 카본 블랙에 정량적으로 기여한다.
DE 195 21 565에 따르면 전환된 카본 블랙은 감소된 회전 저항성 및 상응하는 카본 블랙에 필적할 만한 습윤 접착성을 카본 블랙 혼합물에 제공한다. 또한, 전환된 카본 블랙은 상응하는 표준 ASTM 카본 블랙 보다 상당히 거친 표면을 가지며, 따라서 향상된 고무 중합체의 혼합물을 카본 블랙 입자로 변형시킨다는 사실이 AFM 연구(AFM= Atomic Force Microscopy)에 의해 밝혀졌다(참조: W. Gronski et al. "NMR Relaxation-A Method Relevant for Technical Properties of Carbon Black Filled Rubbers; International rubber conference 1997, Nuremberg, p. 107). 고무 중합체의 향상된 결합은 회전 저항성을 저하시킨다.
전환된 카본 블랙을 사용한 고무 혼합물의 마모에 대한 연구로부터 이러한 카본 블랙이 충전량이 낮은 경우에 고무 혼합물에 향상된 내마모성을 제공한다는 사실을 알 수 있다. 로리(lorry) 타이어의 경우에 발생되는 것과 같이 충전량이 높은 경우, 이러한 고무 혼합물은 향상된 마모성을 나타낸다.
본 발명의 하나의 양태에서, 특히 충전량이 높은 경우 저하된 마모성을 특징으로 하는, 향상된 전환된 카본 블랙을 사용할 수 있다.
따라서, CTAB 값이 20 내지 190 ㎡/g이고, 24M4-DBP 흡수도가 40 내지 140 ㎖/100g이며, SSBR/BR 고무 혼합물에의 혼입시 하기 수학식 1을 만족하는 tanδ0/tanδ60비를 갖는 퍼니스 카본 블랙을 사용할 수 있다.
상기 수학식 1에서,
tanδ60값은 동일한 CTAB 표면적 및 24M4-DBP 흡수도를 갖는 ASTM 카본 블랙의 값보다 항상 낮다.
따라서, 본 카본 블랙은 카본 블랙 응집체의 입자 크기 분포 곡선이 400 000 nm3미만의 절대 비틀림을 갖는다는 사실을 특징으로 한다.
본 발명에 따라 사용할 수 있는 이러한 카본 블랙은 공지된 전환된 카본 블랙에 비해 tanδ0/tanδ60비에 있어서는 동일한 요구조건을 만족시키며, 따라서, 고무 혼합물에 도입되는 경우, 이로부터 제조된 타이어에 감소된 회전 저항을 부여한다. 그러나, 이들은 공지된 전환된 카본 블랙과 비교하여 보다 좁은 응집체 크기 분포를 나타낸다. 통계적으로 공지된 산술적 양인 "절대 비틀림"은 응집체 크기 분포를 나타내는데 이용된다(참조: Lothar Sachs: "StatistischeAuswertungsmethoden", Springer-Verlag Berlin, 3rd Edition, pp. 81 내지 83). 본 양은 최대 및 최소 값에 의해 응집체 크기 상에 제한된 형태로 현존하는 문제에 적용할 수 있는 응집체 크기 분포 곡선 형태의 모양을 제공한다.
용어 "절대 비틀림"은 대칭적인 응집체 크기 분포로부터의 이탈로 이해된다. 분포 곡선의 2개의 기울어진 가지중 하나가 확장되는 경우에 비틀린 분포 곡선이 존재하게 된다. 곡선의 왼쪽 부분이 확장되는 경우, 이를 네가티브 비틀림이라고 하며, 즉 절대 비틀림 측정값이 영 미만인 값으로 제공된다. 곡선의 오른쪽 부분이 확장되는 경우, 이를 포지티브 비틀림이라고 하며, 즉 절대 비틀림 측정값이 영을 초과하는 값으로 제공된다. 본 발명에 따른 전환된 카본 블랙 및 카본 블랙 뿐만 아니라 공지된 ASTM 카본 블랙 모두는 상이한 크기의 포지티브 비틀림을 갖는다.
놀랍게도, 강화 카본 블랙의 보다 넓은 응집체 크기 분포는 어떠한 일반적인 효력도 갖지 않는 고무 혼합물에 감소된 회전 저항을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 전환된 카본 블랙에서 관찰되는 고무 혼합물의 회전 저항의 향상은 명백히 응집체 크기 분포 폭이 아닌, 본질적으로 전환된 카본 블랙의 보다 큰 표면 조도와 카본 블랙 표면에 대한 고무 중합체의 보다 양호한 결합으로 인한 것이다.
이들의 비교적 넓은 응집체 크기 분포를 갖는 공지된 전환된 카본 블랙과 관련하여, 이들의 내마모성은 응집체 분포 폭을 한정시킴으로써 본 발명에 따라 개선될 수 있다. 특히, 큰 입자 직경을 갖는 카본 블랙 응집체의 비율은 카본 블랙이 고무 혼합물에 제공되는 경우 감소된 회전 저항과 아울러 향상된 내마모성을 부여한다. 이는 응집체 크기 분포의 절대 비틀림이 400,000nm3미만, 바람직하게는 200,000nm3미만인 경우이다. DE 195 21 565에 의해 공지된 전환된 카본 블랙의 절대 비틀림은 400,000nm3이상인 반면, 표준 ASTM 카본 블랙의 절대 비틀림은 100,000nm3이하이다.
카본 블랙의 응집체 크기 분포의 절대 비틀림은 디스크 원심분리기 및 상응하는 측정값의 평가에 의해 측정된다. 측정하려는 카본 블랙 시료를 수용액에 분산시키고, 이의 입자 크기에 따라 디스크 원심분리기에서 분리한다(즉, 입자가 클수록, 이들의 질량은 커지며, 원심력에 의해 카본 블랙 입자는 보다 빠르게 수용액의 바깥 방향으로 이동한다). 입자는 흡광도를 시간의 함수로서 기록한 수단에 의해 광 장벽을 통과한다. 응집체 크기 분포, 즉 입자 직경의 함수로서의 진동수가 이러한 데이타로부터 계산된다. 절대 비틀림(AS)은 하기 수학식 II에 따라 이러한 분포로부터 측정된다.
상기 수학식 II에서,
Hi는 입자 크기 직경 Xi가 발생되는 진동수를 나타내며,
는 카본 블랙 응집체의 평균 입자 질량에 상응하는 질량을 갖는 입자의 입자 크기 직경으로서, 또한 응집체 크기 분포에 의해서도 계산된다.
상기 수학식 II에서의 합은 각각의 1 nm내의 동일한 거리 폭에서 1 nm 내지 3000 nm 범위내에서 수행되어야 한다. 임의의 오차 측정값이 선 내삽에 의해 계산된다.
본 발명에 따른 전환된 카본 블랙은 DE 195 21 565에 기술된 일반적인 방법에 의해 제조될 수 있다. 본 방법에 따라, 전환된 카본 블랙은 반응기 축을 따라 연소 영역, 반응 영역 및 종결 영역을 포함하는 카본 블랙 반응기내에서 제조된다. 연소 영역에서, 고온의 폐가스의 스트림은 산소-함유 기체내에서 제1 카본 블랙 원료가 연소됨으로써 생성된다. 본 고온의 기체 스트림은 연소 영역으로부터 반응 영역을 거쳐 종결 영역을 통과한다. 반응 영역에서, 제2 카본 블랙 원료는 고온의 폐가스와 혼합된다. 카본 블랙의 형성은 물을 분무시킴으로써 종결 영역에서 정지된다. 상기 공정 오일, 및 오일/천연 가스 혼합물 또는 천연 가스만을 제1 카본 블랙 원료로서 사용한다. 연소 영역내의 제1 카본 블랙 원료의 연소는 제2 카본 블랙 원료와 직접 접촉시킴으로써 카본 블랙 씨드가 형성되도록 하는 방식으로 수행된다.
본 발명에 따른 카본 블랙을 수득하기 위해, 본 방법은 형성된 카본 블랙이 400,000 nm3미만의 절대 비틀림과 함께 응집체 크기 분포를 갖도록 하는 방식으로 수행되어야 한다. 이는 예를 들면, 연소 공기, 또는 제1 및 제2 카본 블랙 원료의첨가량을 증가시킴으로써 이루어질 수 있다.
상술한 방법은 특정한 반응기 형태로 한정되지 않는다. 사실은, 다양한 형태와 크기의 반응기에 적용될 수 있다. 당해 기술분야의 숙련가는 다양한 방법으로 연소 영역내에서 목적하는 씨드를 형성시킬 수 있다. 연료로서 오일을 사용하는 경우, 씨드 형성을 최적화시키기 위한 가능한 영향 인자로는 연소 공기/오일 중량비, 사용된 연료 분무기의 형태, 및 분무된 오일 입자의 크기가 있다. 내부 또는 외부 혼합하는 2-물질 분무기 뿐만 아니라 순압 분무기(단일-물질 분무기)를 연료 분무기로서 사용할 수 있으며, 압축 공기, 증기, 수소, 불활성 기체 또는 탄화수소 기체를 분무 매질로서 사용할 수 있다. 따라서, 상술한 액체 및 기체 연료의 조합은 예를 들면, 액체 연료용 분무 매질로서 기체 연료를 사용함으로써 수행할 수 있다.
이제 본 발명을 도면과 함께 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 카본 블랙을 제조하기 위해 사용된 반응기의 단면도이다.
실시예
본 발명의 카본 블랙은 도 1에 나타낸 카본 블랙 반응기내에서 제조된다. 카본 블랙 반응기(1)는 과량의 대기압 산소의 첨가하에 오일을 연소시킴으로써 카본 블랙 오일의 열분해용 고온 폐가스가 생성되는 연소실(2)을 갖는다. 연료를 축방향 버너 랜스(3)를 통해 연소실에 주입한다. 버너 랜스는 카본 블랙의 씨드-유도된 형성을 최적화하기 위해 축방향으로 배열된다.
연소 공기를 연소실의 전면 벽에 있는 입구(4)를 통해 주입한다. 연소실은 원뿔 모양으로 점점 줄어들어 압착부(5)를 이룬다. 압착부를 통과한 후 연료 기체는 연소실(6)로 팽창된다.
오일 랜스(7)에 의해 고온의 공정 기체내로 카본 블랙 오일을 주입하기 위한 다양한 위치를 A, B 및 C로 나타낸다. 오일 랜스에는 이들의 헤드에 적합한 분무 노즐이 제공된다. 각각의 주입 위치에 있는 4개의 주입기는 반응기의 주변부에 분포된다.
본 발명에 따르는 방법에 중요한, 연소 영역, 반응 영역 및 종결 영역은 I 내지 III으로 도 1에 표시되어 있다. 이들의 축방향 길이는 버너 랜스, 오일 랜스 및 급냉수 랜스(8)의 상대적인 위치에 좌우된다.
사용된 반응기의 치수는 다음과 같다.
연소실의 최장 직경 530 ㎜
연소실부터 압착부까지의 길이 1525 ㎜
연소실의 원뿔 부분의 길이 1160 ㎜
압착부의 직경 140 ㎜
압착부의 길이 230 ㎜
반응실의 직경 240 ㎜
오일 랜스1)의 위치 A: +110 ㎜
B: -150 ㎜
C: -410 ㎜
급냉수 랜스(들)1)의 위치 1: 1355 ㎜
2: 2900 ㎜
1)압착부 입구에서 측정함(+: 입구 후, -: 입구 전)
상기 반응기내에서 제조된 모든 카본 블랙은 이들을 분석하고, 고무 혼합물에 도입하기 전 공지된 방법에 따라 비이드로 형성된다. 천연 가스 및 탄소 함량이 91.4 중량％이고 수소 함량이 6.1중량%인 카본 블랙 오일을 본 발명에 따른 카본 블랙 제조용 연료로서 사용한다.
본 발명에 따른 카본 블랙의 제조용 반응 파라미터를 표 1에 나타낸다. 비교 카본 블랙 A4496 뿐만 아니라 카본 블랙 R1, R2및 R3가 제조된다. 제조를 위해, 규소-함유 화합물로서 실리콘 오일을 카본 블랙 오일과 혼합한다.
본 발명에 따른 카본 블랙 R1내지 R3에서, 최종 카본 블랙이 규소를 5.6 중량％ 함유하도록 상대량을 계량한다.
카본 블랙의 제조시의 반응기 파라미터
반응기 파라미터 단위 카본 블랙
A 4496 R1, R3 R2
연소 공기 Nm3/시 3000 2700 2700
연소 공기의 온도 ℃ 560 450 450
연료(천연 가스) Nm3/시 237 - -
연료 오일 ㎏/시 - 200 200
카본 블랙 오일 ㎏/시 640 360 365
카본 블랙 오일의 온도 ℃ 131 127 127
실리콘 오일 ℓ/시 - 36 36
카본 블랙 오일의 주입 위치 4 ×A 4 ×A 4 ×A
첨가제 농도 g/ℓ 1 1 1
양 ℓ/시 2 14 11.5
급냉 위치1) ㎜ 1355 1355 1355
1)압착부의 입구로부터 측정함.
카본 블랙 R1, R2 및 A 4496은 습윤 비이드 상태이다.
카본 블랙 R3은 무수 비이드 상태이다.
제조된 카본 블랙의 분석 데이타는 하기 기준에 따라 측정되며, 표 2에 나타낸다.
STSA 표면적: ASTM D-5816
DBP 흡수도: ASTM D-2414
24M4-DBP 흡수도: ASTM D-3493
카본 블랙 분석 데이타
카본 블랙 DBP(㎖/100 g) 24M4-DBP(㎖/100 g) Si(중량％ STSA(m2g) CATB(m2g)
N220 114 98 0 107 110
A4496 112 96 0 108 110
R1 103 94 5.6 110 121
R2 102 96 5.6 112 122
R3 118 91 5.6 103 113
적용 실시예
비교 카본 블랙 N220 및 A 4496 뿐만 아니라 카본 블랙 R1, R2 및 R3를 고무 혼합물의 제조에 사용한다. 기타 특성 중, 고무 혼합물의 점탄성 특성을 측정한다.
이러한 카본 블랙으로 강화된 고무 혼합물의 점탄성 특성을 DIN 53513에 따라 측정한다. 특히 0 ℃ 및 60 ℃의 손실 인자 tanδ를 측정한다. 고무 혼합물에 사용된 시험 제형을 표 4에 나타낸다.
SSBR/BR 시험 제형
혼합물 성분 함량[phr]
SSBR 96.0
BR 30.0
카본 블랙 80.0
ZnO RS 3.0
스테아르산 2.0
방향족 오일 10.0
6 PPD 1.5
왁스 1.0
CBS 1.5
DPG 2.0
TMTD 0.2
황 1.5
실란 커플링제 Si 69 적정량
SSBR 고무 성분은 스티렌 함량이 25 중량％이고, 부타디엔 함량이 75 중량％인, 용액내에 중합된 SBR 공중합체이다. 부타디엔의 비닐 함량은 67 ％이다. 공중합체는 37.5 phr 오일을 함유하며, Buna VSL 5025-1(Bayer AG 제조)이란 상표명으로 시판되고 있다. 이의 Mooney 점도(ML 1+4/100 ℃)는 약 50이다.
BR 고무 성분은 시스 1,4- 함량이 96 중량％ 이상, 트란스 1,4- 함량이 2 중량％, 1,2-함량이 1 중량％이고, Mooney 점도가 44 ±5인 시스 1,4-폴리부타디엔(Neodym 형)이다. 본 성분은 Buna CB 24(Bayer AG 제조)란 상표명으로 시판되고 있다.
Naftolen ZD(Chemetall제조)를 방향족 오일로서 사용한다. 시험 제형의 PPD 성분은 Vulkanox 4020 및 CBS 성분은 Vulkacit CZ이고, DPG는 Vulkacit D이며, TMTD는 Vulkacit Thiuram이며, 모두 Bayer AG사 제품이다. 보호제 G35(HB Fuller GmbH제조)를 왁스로서 사용한다.
카본 블랙을 하기의 표에 상응하게 3 단계로 고무 혼합물에 도입한다.
단계 1
설정
혼합 장치 Werner & Pfleiderer GK
1.5 N
마찰 1:1.11
회전 속도 70/분
플런저 압력 5.5 bar
공 용적 1.61
충전도 0.73
전체유동 온도 80 ℃
혼합 절차
0 내지 1 분 Buna VSL 5025-1 + Buna CB 24
1 내지 3 분 반 카본 블랙 + ZnO RS + 스테아르산 + Naftolen ZD + 임의의 Si69
3 내지 4 분 반 카본 블랙, Vulkanox 4020 + 보호제 G35
4 분 투명
4 내지 6 분 혼합 및 분배
배치 온도 150 내지 160 ℃
저장 실온에서 24 시간
단계 2
설정
혼합 장치 단계 1에서와 동일
충전도 0.71
전체유동 온도 90 ℃
혼합 절차
0 내지 2 분 단계 1로부터 배치로 이동
2 내지 5 분 회전 속도를 변화시켜 배치 온도를 160 ℃로 유지함
5 분 분배
배치 온도 160 ℃
저장 4 시간/RT
단계 3
설정
혼합 장치 단계 1에서와 동일
충전도 0.69
전체유동 온도 50 ℃
회전 속도 40
혼합 절차
0 내지 2 분 단계 2 + Vulkacit CZ + Vulkacit D 및 Vulkacit Thiuram + 황
2분 단계 2 + Vulkacit가 CZ + Vulkacit D 및 Vulkacit Thiuram + 황으로부터의 배치를 분배 및 실험실용 혼합기(직경 200 ㎜, 길이 450 ㎜, 전체유동 온도 50 ℃)내에 충전시키고 둥글게 말린 시이트를 형성시킴균일화:왼쪽으로 3 회, 오른쪽으로 3회 절단하여, 포개고, 좁은 롤러 간격(1 ㎜)으로 8 회 및 넓은 롤러 간격(3.5 ㎜)로 3 회 부수고, 이어서 둥글게 말린 시이트를 제거한다.
고무 특성, 즉 쇼어(Shore) 경도, 인장 강도 값 M100 및 M300, 0 ℃ 및 60℃에서의 손실 인자 tanδ뿐만 아니라 0 ℃ 및 60 ℃에서의 탄성 및 0 ℃에서의 동적 탄성율 ┃E*┃의 후속적인 측정은 모두 특정한 기준에 따라 측정된다. 점탄성 특성의 측정 조건을 표 4에 나타낸다.
DIN 53513에 따른 점탄성 특성의 측정
측정용 시험체의 가황화
가황 온도 165 ℃
가황 지속기간 T95+ 5 분(T95: DIN 53529)
측정용 시험체 형태
형태 관형
길이 10 ㎜
직경 10 ㎜
갯수 5
측정 기계
형/제조기 830/MTS
응력의 형태 연신
평균 힘 진폭 50 N
동력 진폭 ±25 N
측정용 진동수 16 Hz
측정 절차 5 분 동안 가열하고, 이어서 2 분 동안 16 Hz에 동력을 가하고, 측정한다.
각각의 경우 5개의 측정용 시험체상에서의 측정 평균값이 사용된다.
고무 관찰 결과를 표 5에 나타낸다. 비교용 카본 블랙과 비교하여, 본 발명에 따른 카본 블랙은 고무 혼합물에 60 ℃에서 감소된 손실 인자와 0 ℃에서 증가된 손실 인자를 커플링제 없이 부여한다. 60 ℃에서의 손실 인자는 Si69를 첨가함으로써 추가로 감소시킬 수 있다. 따라서, 이와 같은 고무 혼합물로부터 제조된 타이어는 감소된 회전 저항성과 아울러 향상된 습식 스키딩 거동을 나타낼 것으로 예상할 수 있다.
무수 비이드형 카본 블랙 R3은 습윤 비이드형 카본 블랙 R1에 비하여 60 ℃에서의 tanδ를 추가로 감소시킨다.
본 발명에 따른 카본 블랙의 유리한 거동을 도 2에 도식적으로 나타낸다.
도 2에 tanδ0/tanδ60 비를 이러한 카본 블랙의 STSA 표면적에 대하여 나타낸다. 본 발명에 따른 2개의 카본 블랙은 동일한 STSA 표면적에 대하여 훨씬 큰 tanδ비, 즉 손실 인자의 가파른 온도 프로파일을 갖는다.
본 발명에 따른 카본 블랙의 영역은 통상적인 카본 블랙의 영역과는 구별된다. 이는 tanδ0/tanδ60= 3.37-0.0068ㆍSTSA에 의해 계산되며, 도 2에 나타낸 경계선의 위에 놓인다.
고무 측정 결과
충전제 Si69[phr] 쇼어 ADIN 53505 M100DIN 53504[MPa] M300DIN 53504[MPa] 0 ℃에서의 탄성ASTMD5308[%] 60 ℃에서의 탄성ASTMD5308[%] tanδ0DIN53513 tanδ60DIN53513 E*0 ℃DIN 53513[MPa] tanδ0/tanδ60
N220 0 68 2.1 10.1 14.7 35.4 0.427 0.279 55.9 1.53
A 4496 0 68 2.0 10.4 14.6 36.4 0.447 0.261 46.8 1.71
R1 0 62 1.9 9.2 14.1 48.6 0.480 0.176 22.2 2.73
R2 0 64 1.9 9.2 14.7 47.3 0.478 0.179 22.7 2.67
R3 0 61 1.8 9.7 14.0 50.7 0.467 0.166 19.4 2.81
N220 2.4 69 2.6 12.4 15.0 41.2 0.482 0.239 39.4 2.02
A4496 2.4 67 2.5 12.6 14.7 42.2 0.479 0.229 34.9 2.09
R1 2.4 65 2.5 13.1 14.3 55.1 0.431 0.151 18.7 2.85
R2 2.4 65 2.4 12.8 14.0 53.1 0.440 0.159 19.9 2.77
R3 2.4 63 2.5 14.0 14.3 58.7 0.412 0.139 16.9 2.96
R1 4.8 65 2.0 - 14.5 56.9 0.411 0.141 19.0 2.91
R2 4.8 66 3.0 - 14.4 57.6 0.399 0.140 19.2 2.85

Claims (8)

  1. STSA 표면적이 20 내지 180 ㎡/g이고, 24M4-DBP 흡수도가 40 내지 140 ㎖/100g이며, BET 비표면적이 20 내지 250 ㎡/g이고, 전체 중량에 대한 규소 함량이 0.01 내지 20 중량％이며, 고무 혼합물내에서의 tanδ0/tanδ60비가 3.37-0.0068ㆍSTSA 이상인 카본 블랙.
  2. 제1항에 있어서, 규소 이외에, 질소를 0.01 내지 1 중량％ 추가로 포함하는 카본 블랙.
  3. 규소-함유 화합물을 탄소-함유 카본 블랙 원료에 혼입하여, 탄소-함유 카본 블랙 원료를 산화 열분해시킴으로써 제1항에 따르는 카본 블랙을 제조하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 규소-함유 화합물이 카본 블랙 반응기의 반응실(들)로 분무되어, 탄소-함유 카본 블랙 원료를 산화 열분해시킴으로써 카본 블랙을 제조하는 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 오가노실란, 오가노클로로실란, 규산 에스테르, 실록산 또는 실라진과 같은 유기규소 화합물이 규소-함유 화합물로 사용되는 방법.
  6. 제3항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 카본 블랙 오일, 오일/천연 가스 혼합물 또는 천연 가스만이 연료로서 사용되고, 연료가, 씨드를 형성시키고, 카본 블랙 원료를 이러한 카본 블랙 씨드와 직접 접촉시키는 방식으로 연소되는 방법.
  7. 제3항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 카본 블랙내의 규소 분포가, 카본 블랙 오일내의 규소-함유 화합물의 혼합을 변화시킴으로써 영향받는 방법.
  8. 고무 혼합물내의 강화 카본 블랙으로서, 특히 회전 저항이 감소되고 습식 스키딩 거동이 향상된 타이어용 강화 카본 블랙으로서의 제1항의 카본 블랙의 용도.
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Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002069237A (ja) * 2000-09-01 2002-03-08 Bridgestone Corp ゴム組成物
US20040071626A1 (en) * 2002-10-09 2004-04-15 Smith Thomas Dale Reactor and method to produce a wide range of carbon blacks
JP4602654B2 (ja) * 2003-08-29 2010-12-22 株式会社フルヤ金属 薄膜層形成エラストマー成形体
JP4780941B2 (ja) * 2004-08-03 2011-09-28 富士化学株式会社 シリカ処理カーボンブラックの製造方法、該方法により得られたカーボンブラックおよびそれを配合したゴム組成物
JP4909517B2 (ja) * 2005-02-03 2012-04-04 株式会社ブリヂストン タイヤ用ゴム組成物
AR068838A1 (es) * 2007-10-09 2009-12-09 Cbp Carbon Ind Inc Composicion de elastomero con materiales de relleno reciclados
WO2009061464A2 (en) 2007-11-07 2009-05-14 Cbp Carbon Industries, Inc. Asphalt composition using pyrolysed carbonaceous materials
CN102171285B (zh) * 2008-10-01 2015-11-25 株式会社普利司通 橡胶组合物和使用其的充气轮胎
DE102009027043B4 (de) * 2009-06-19 2019-05-09 Evonik Carbon Black Gmbh Verfahren zur Herstellung von Gasruß
EP2507302A4 (en) * 2009-12-03 2015-08-05 Michelin Rech Tech FILLING MIXTURE FOR RUBBER FORMULATIONS
KR101789844B1 (ko) 2010-02-19 2017-10-25 캐보트 코포레이션 예열된 공급원료를 이용하는 카본 블랙의 제조 방법 및 그를 위한 장치
JP2012077133A (ja) * 2010-09-30 2012-04-19 Toyo Tire & Rubber Co Ltd ゴム組成物および空気入りタイヤ
FR2995559B1 (fr) * 2012-09-17 2014-09-05 Michelin & Cie Pneumatique pourvu d'une bande de roulement comprenant un elastomere thermoplastique et du noir de carbone
PL244981B1 (pl) 2013-03-15 2024-04-15 Cabot Corp Sposób wytwarzania sadzy przy użyciu płynu wypełniającego
CN103613959B (zh) * 2013-12-12 2015-10-21 云南大为制焦有限公司 炭黑反应炉
WO2016030495A1 (en) * 2014-08-29 2016-03-03 Orion Engineered Carbons Gmbh Process for controlling the porosity of carbon blacks
DE102016201801A1 (de) * 2015-11-21 2017-05-24 Suncoal Industries Gmbh Partikelförmiges Kohlenstoffmaterial herstellbar aus nachwachsenden Rohstoffen und Verfahren zu dessen Herstellung
MY197853A (en) * 2017-12-26 2023-07-20 Toyo Tire Corp Method for producing rubber wet masterbatch and method for producing rubber composition
WO2020123894A1 (en) * 2018-12-14 2020-06-18 Chrisman Ray W Carbon black from biomass
ES2954495T3 (es) * 2019-06-25 2023-11-22 Orion Eng Carbons Gmbh Un procedimiento para producir negro de carbón y reactor de horno relacionado
CN111690272B (zh) * 2020-06-18 2021-08-17 浙江工业大学 一种利用模拟烟道气提高橡胶裂解炭黑比表面积的方法
CN113402905A (zh) * 2021-06-28 2021-09-17 青岛黑猫新材料研究院有限公司 一种高孔隙度炭黑、其制备方法及其制备装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996037547A2 (en) * 1995-05-22 1996-11-28 Cabot Corporation Elastomeric compounds incorporating silicon-treated carbon blacks
DE19521565A1 (de) * 1995-06-19 1997-01-16 Degussa Verbesserte Furnaceruße und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE19613796A1 (de) * 1996-04-04 1997-10-09 Degussa Ruß und Verfahren zu seiner Herstellung

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