JP2002121422A - High-structure carbon black and method for producing the same - Google Patents
High-structure carbon black and method for producing the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、高比表面積領域に
おいて高位のストラクチャーを備えた高ストラクチャー
カーボンブラックおよびその製造方法に関する。The present invention relates to a high-structure carbon black having a high-order structure in a high specific surface area region and a method for producing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】カーボンブラックは、ゴム補強材を中心
とするゴム用途分野をはじめ、黒色顔料として樹脂着色
剤、印刷インキ、塗料などの用途や導電性付与剤などの
用途に広く使用されている。2. Description of the Related Art Carbon black is widely used as a black pigment in resin colorants, printing inks, paints and the like, as well as in applications such as conductivity imparting agents, in addition to rubber applications, mainly rubber reinforcing materials. .
【０００３】カーボンブラックの種類としてはファーネ
スブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック、
アセチレンブラックが古くから知られている。このう
ち、チャンネルブラックは天然ガスを燃焼させた扇型の
炎をチャンネル鋼に衝突させ、析出したカーボンブラッ
クを掻き落として製造される超微粒系の品種で、主にカ
ラー用として用いられている。サーマルブラックは耐火
レンガをチェッカー状に積んだ蓄熱室式の分解炉を用
い、天然ガスを用いて燃焼と熱分解を周期的に繰り返し
行うもので、大粒子径を有するカーボンブラックが得ら
れる。また、アセチレンブラックはアセチレンの発熱反
応を利用して炭素と水素に熱分解させて得られるカーボ
ンブラックで、高い導電性と大きなストラクチャーに特
徴があり、主に電池用に用いられている。[0003] Types of carbon black include furnace black, channel black, thermal black,
Acetylene black has been known for a long time. Among them, channel black is an ultra-fine grain varieties manufactured by colliding fan-shaped flames burning natural gas with channel steel and scraping off precipitated carbon black, and is mainly used for color. . The thermal black uses a thermal storage chamber type decomposition furnace in which refractory bricks are stacked in a checker shape, and periodically repeats combustion and thermal decomposition using natural gas, and carbon black having a large particle diameter can be obtained. Acetylene black is a carbon black obtained by thermally decomposing carbon and hydrogen using the exothermic reaction of acetylene, and is characterized by high conductivity and a large structure, and is mainly used for batteries.
【０００４】ファーネスブラックは原料を不完全燃焼さ
せて製造されるもので、原料系の違いによりガスファー
ネス法とオイルファーネス法とに大別される。ガスファ
ーネス法は天然ガスのようなガス状炭化水素を原料と
し、その一部を燃焼して、その燃焼熱により残りの原料
ガスを熱分解してカーボンブラックを製造する方法であ
る。また、オイルファーネス法は燃料の燃焼により形成
された火炎中に液状の炭化水素原料油を噴霧状または蒸
気状として連続供給することにより熱分解させる方法で
あり、広範囲に亘る粒子性状のカーボンブラックを工業
的に製造することができる。Furnace black is produced by incompletely burning a raw material, and is roughly classified into a gas furnace method and an oil furnace method depending on the type of raw material. The gas furnace method is a method in which a gaseous hydrocarbon such as natural gas is used as a raw material, a part of which is burned, and the remaining raw material gas is thermally decomposed by the combustion heat to produce carbon black. The oil furnace method is a method of thermally decomposing a liquid hydrocarbon feedstock by continuously supplying it in a spray or vapor state into a flame formed by burning fuel, thereby producing a wide range of particulate carbon black. It can be manufactured industrially.
【０００５】上記のカーボンブラック製造技術のうち、
主流となっているのはオイルファーネス法で、現在では
大部分のカーボンブラックがこの方法により工業生産さ
れている。オイルファーネスブラックの基本的な製造技
術は、耐火煉瓦で内張りした円筒状の燃焼域、反応域お
よび反応停止域を同軸的に連設した反応炉を用い、燃焼
域で燃料を燃焼させて高温の燃焼ガスを生成させ、燃焼
ガス流中に原料炭化水素を導入して原料炭化水素の不完
全燃焼および熱分解反応により炭化水素をカーボンブラ
ックに転化させ、次いで反応停止域においてカーボンブ
ラック含有ガス流を急冷して反応を終結させ、最終的に
カーボンブラックを捕集工程で回収するプロセスからな
っている。[0005] Among the above carbon black production techniques,
The predominant method is the oil furnace method, and most carbon blacks are now industrially produced by this method. The basic manufacturing technology of oil furnace black is to use a reaction furnace with a cylindrical combustion zone lined with refractory bricks, a reaction zone and a reaction stop zone that are coaxially connected. A combustion gas is generated, and the raw hydrocarbon is introduced into the combustion gas stream to convert the hydrocarbon into carbon black by incomplete combustion and pyrolysis of the raw hydrocarbon. It consists of a process of quenching to terminate the reaction, and finally recovering carbon black in a collecting step.
【０００６】上記のプロセスにおいて、原料炭化水素が
カーボンブラックに転化する過程は極めて複雑であって
未だ詳細には解明されていないが、一般には高温燃焼ガ
ス流中に導入された原料炭化水素が多環芳香族炭化水素
あるいはアセチレンを経由して微細な液滴に凝縮し、こ
の液滴が脱水素反応しながら衝突と合体を繰り返して核
を形成したのち粒子に成長し、更に粒子相互の衝突によ
り融着固化して粒子凝集体を形成するものと考えられて
いる。[0006] In the above process, the process of converting the raw hydrocarbon to carbon black is extremely complicated and has not yet been elucidated in detail. However, in general, a large amount of the raw hydrocarbon is introduced into the high-temperature combustion gas stream. Condensed into fine droplets via a ring-aromatic hydrocarbon or acetylene, these droplets repeat collision and coalescence while dehydrogenating, form nuclei, grow into particles, and further collide with each other It is believed that they fuse and solidify to form particle aggregates.
【０００７】カーボンブラックの基本特性として重要な
因子は、主に粒子径（比表面積）とストラクチャーであ
り、粒子径（比表面積）とストラクチャーのレベルによ
りカーボンブラックの品種の分類が行われている。一般
に、粒子径が大きく、比表面積の小さなカーボンブラッ
クは、上記プロセスにおいて原料炭化水素を導入する燃
焼ガス流の温度が相対的に低く、逆に、粒子径が小さ
く、比表面積の大きなカーボンブラックは、原料炭化水
素を導入する燃焼ガス流の温度を相対的に高く設定する
必要がある。Factors important as basic characteristics of carbon black are mainly the particle diameter (specific surface area) and structure, and the types of carbon black are classified according to the particle diameter (specific surface area) and the structure level. In general, carbon black having a large particle diameter and a small specific surface area has a relatively low temperature of a combustion gas flow for introducing a raw material hydrocarbon in the above process, and conversely, a carbon black having a small particle diameter and a large specific surface area is In addition, it is necessary to set the temperature of the combustion gas stream for introducing the raw material hydrocarbons to be relatively high.
【０００８】また、ストラクチャーは上記のプロセスに
おいて、原料炭化水素が微細な液滴に凝縮して核の前駆
体を形成し、これらの核が粒子に成長し、更に粒子相互
の衝突により形成される粒子凝集体の大きさ、すなわち
アグリゲートの大きさで評価され、ストラクチャーの増
大を図るためには、核の形成速度を高めるとともに粒子
相互の衝突頻度を高めることが必要である。そのために
は、燃焼ガス流中への原料炭化水素の導入量を多くし
て、熱分解過程における原料炭化水素の存在割合（燃焼
ガス流中の炭素源濃度）を上げることが必要となる。逆
に、燃焼ガス流中の原料炭化水素濃度を下げれば、スト
ラクチャーは低くなる。In the structure, the raw material hydrocarbons are condensed into fine droplets to form nucleus precursors in the above-mentioned process, and these nuclei grow into particles, which are further formed by collision of the particles. It is evaluated based on the size of the particle aggregate, that is, the size of the aggregate. In order to increase the structure, it is necessary to increase the nucleation rate and increase the collision frequency of the particles. For that purpose, it is necessary to increase the introduction amount of the raw material hydrocarbons into the combustion gas stream to increase the abundance ratio of the raw material hydrocarbons (the concentration of the carbon source in the combustion gas stream) in the pyrolysis process. Conversely, lowering the concentration of the feed hydrocarbon in the combustion gas stream will lower the structure.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】したがって、カーボン
ブラックの高比表面積化と高ストラクチャー化とを図る
ためには、原料炭化水素を導入する燃焼ガス流の温度を
より高温に設定し、かつ燃焼ガス流中における原料炭化
水素濃度（炭素源濃度）をより高く設定することが必要
となる。しかしながら、この熱分解条件は互いに相反す
る条件設定が要求される。すなわち、高比表面積化を図
るために、原料炭化水素の導入量を相対的に少なくして
熱分解反応温度を高温に設定することが必要となるが、
一方、原料炭化水素の導入量を相対的に少なくすると熱
分解反応時の炭素源濃度が小さくなり、ストラクチャー
の増大を図ることが困難となる。Therefore, in order to increase the specific surface area and structure of carbon black, the temperature of the combustion gas stream into which the raw material hydrocarbon is introduced is set to a higher temperature and the combustion gas It is necessary to set the raw material hydrocarbon concentration (carbon source concentration) in the stream higher. However, these pyrolysis conditions require setting mutually contradictory conditions. That is, in order to increase the specific surface area, it is necessary to set the pyrolysis reaction temperature to a high temperature by relatively reducing the introduction amount of the raw material hydrocarbon,
On the other hand, if the introduction amount of the starting hydrocarbon is relatively reduced, the carbon source concentration at the time of the thermal decomposition reaction becomes small, and it becomes difficult to increase the structure.
【００１０】そこで、通常、原料炭化水素には重縮合の
進んだクレオソート油やアントラセン油などの芳香族成
分に富む原料油が用いられている。しかしながら、高比
表面積化と高ストラクチャー化とを両立させることには
限界がある。Therefore, as a raw material hydrocarbon, a raw material oil rich in aromatic components, such as creosote oil or anthracene oil, which has advanced polycondensation, is usually used. However, there is a limit to achieving both high specific surface area and high structure.
【００１１】本発明の目的は、このように従来困難とさ
れていた高比表面積と高ストラクチャーとを両立させ、
従来品種のレベルを越える高比表面積と高ストラクチャ
ーを併有するカーボンブラック、およびその製造方法を
提供することにある。An object of the present invention is to achieve both a high specific surface area and a high structure, which have been considered difficult in the prior art,
It is an object of the present invention to provide a carbon black having both a high specific surface area and a high structure exceeding the level of conventional products, and a method for producing the same.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による高ストラクチャーカーボンブラック
は、１７０≦Ｎ2 ＳＡ≦４００、24Ｍ４ＤＢＰ≦１６０
の特性を有するカーボンブラックであって、24Ｍ４ＤＢ
ＰとＮ2 ＳＡとが下記関係式を満たすことを構成上の特
徴とする。 −（９／４６）×〔Ｎ2 ＳＡ〕＋１８０≦〔24Ｍ４ＤＢ
Ｐ〕≦−（１／２）×〔Ｎ2 ＳＡ〕＋３１０ 但し、Ｎ2 ＳＡは窒素吸着比表面積(m2/g)、24Ｍ４ＤＢ
Ｐは圧縮ＤＢＰ吸収量(cm3/100g)である。更に、この高
ストラクチャーカーボンブラックにおいてＧr45 μが１
×１０-3％以下、灰分が０．０５％以下であることを特
徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, a high-structure carbon black according to the present invention has the following characteristics: 170≤N 2 SA≤400, 24M4DBP≤160.
24M4DB is a carbon black having the following characteristics:
A feature of the configuration is that P and N 2 SA satisfy the following relational expression. − (9/46) × [N 2 SA] + 180 ≦ [24M4DB
P] ≦ − (1/2) × [N 2 SA] +310 where N 2 SA is the nitrogen adsorption specific surface area (m 2 / g), 24M4DB
P is a compressed DBP absorption (cm 3 / 100g). Furthermore, Gr45μ is 1 in this high structure carbon black.
× 10 −3 % or less, and ash content is 0.05% or less.
【００１３】また、本発明の高ストラクチャーカーボン
ブラックの製造方法は、円筒状反応炉の炉軸を中心とし
て、その円周上に配置された複数の燃料ノズルから燃料
ガスと酸素ガスとの混合ガスを供給して円筒状火炎を形
成し、炉軸方向から原料炭化水素を円筒状火炎の中心に
供給して熱分解することを特徴とする。また、原料炭化
水素は加熱、気化してガス状で供給することが望まし
い。Further, the method for producing high-structure carbon black of the present invention is characterized in that a mixed gas of a fuel gas and an oxygen gas is supplied from a plurality of fuel nozzles arranged on the circumference of a cylindrical reactor centered on its axis. Is supplied to form a cylindrical flame, and the raw material hydrocarbon is supplied to the center of the cylindrical flame from the furnace axial direction to be thermally decomposed. Further, it is desirable that the raw material hydrocarbon is heated and vaporized and supplied in gaseous form.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】本発明の高ストラクチャーカーボ
ンブラックは、比表面積が大きい領域において、比表面
積レベルに対応するストラクチャーレベルが相対的に高
位にある点を特徴とし、１７０≦Ｎ2 ＳＡ≦４００、24
Ｍ４ＤＢＰ≦１６０の特性範囲は、本発明の高ストラク
チャーカーボンブラックの前提的要件となるものであ
る。すなわち、窒素吸着比表面積(N2SA)が１７０(m2/g)
以上、４００(m2/g)以下という高比表面積の領域にある
カーボンブラックを対象として、ストラクチャーレベル
として、カーボンブラックの粒子凝集体（アグリゲー
ト）の大きさを評価するメジャーである圧縮ＤＢＰ吸収
量（24Ｍ４ＤＢＰ）の値を、窒素吸着比表面積(N2SA)の
値との間に特定の関係値にあることを特徴としている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The high structure carbon black of the present invention is characterized in that in a region having a large specific surface area, the structure level corresponding to the specific surface area is relatively high, and 170 ≦ N 2 SA ≦ 400. ,twenty four
The characteristic range of M4DBP ≦ 160 is a prerequisite for the high-structure carbon black of the present invention. That is, the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) is 170 (m 2 / g)
As described above, compression DBP absorption which is a measure for evaluating the size of carbon black particle aggregates (aggregates) as a structure level for carbon black in a high specific surface area of 400 (m 2 / g) or less. It is characterized in that the value of the amount (24M4DBP) has a specific relationship value with the value of the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA).
【００１５】そして、具体的には、 −（９／４６）×〔Ｎ2 ＳＡ〕＋１８０≦〔24Ｍ４ＤＢ
Ｐ〕≦−（１／２）×〔Ｎ2 ＳＡ〕＋３１０ の関係式値を充足することを特徴とする。なお、この場
合において、24Ｍ４ＤＢＰは１６０(cm3/100g)以下であ
ることを前提とする。その理由は、一般的にファーネス
法によりカーボンブラックを製造する場合、24Ｍ４ＤＢ
Ｐが１６０(cm3/100g)を越えるカーボンブラックを得る
ことが困難なためである。Then, specifically,-(9/46) × [N 2 SA] + 180 ≦ [24M4DB
P] ≦ − (１ ／) × [N 2 SA] +310. Incidentally, in this case, 24M4DBP presupposes that this is 160 (cm 3 / 100g) or less. The reason is that generally when carbon black is produced by the furnace method, 24M4DB
P is because it is difficult to obtain a carbon black exceeding 160 (cm 3 / 100g).
【００１６】また、本発明の高ストラクチャーカーボン
ブラックは、低グリットおよび低灰分という点において
も特徴を有し、グリットはＧr45 μが１×１０-3％以下
であり、灰分が０．０５％以下である点も特徴としてい
る。Further, the high structure carbon black of the present invention also has a feature in that a low grit and low ash, grit is a Gr45 mu is 1 × 10 -3% or less, ash content 0.05% or less Is also characteristic.
【００１７】なお、これらの特性値のうち窒素吸着比表
面積（Ｎ2 ＳＡ）、圧縮ＤＢＰ吸収量（24Ｍ４ＤＢＰ吸
収量）は、ＪＩＳ Ｋ６２１７−９７「ゴム用カーボン
ブラックの基本性能の試験法」、ふるい残分（Ｇr45
μ）および灰分はＪＩＳ Ｋ６２１８−９７「ゴム用カ
ーボンブラックの付随的性質の試験法」により測定され
た値である。Among these characteristic values, the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) and the compressed DBP absorption (24M4DBP absorption) are based on JIS K6217-97 “Test method for basic performance of carbon black for rubber”, sieve. Residue (Gr45
μ) and ash content are values measured according to JIS K6218-97 “Testing methods for incidental properties of carbon black for rubber”.
【００１８】この高ストラクチャーカーボンブラック
は、図１に例示した円筒状反応炉を用いて製造すること
ができる。すなわち、図１は、本発明の製造方法に用い
られる円筒状反応炉を模式的に示した略断面図で、円筒
状反応炉１は耐火煉瓦を内張りして構築されており、そ
の上流側前面の炉中心軸に原料炭化水素供給バーナ２が
挿着され、原料炭化水素は気化予熱器３を介して原料炭
化水素供給バーナ２に送入される。原料炭化水素供給バ
ーナ２を中心として、その円周上には複数の燃料ノズル
４が配置されている。５は燃焼用空気などの含酸素気体
の送風孔で、複数個が設置されている。なお、６は反応
停止用の冷却器、７は捕集器である。This high-structure carbon black can be produced using the cylindrical reactor illustrated in FIG. That is, FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing a cylindrical reactor used in the production method of the present invention. The cylindrical reactor 1 is constructed by lining a refractory brick, and has an upstream front surface. The raw material hydrocarbon supply burner 2 is inserted into the furnace central shaft, and the raw material hydrocarbon is fed into the raw material hydrocarbon supply burner 2 via the vaporization preheater 3. A plurality of fuel nozzles 4 are arranged around the circumference of the raw material hydrocarbon supply burner 2. Reference numeral 5 denotes a plurality of ventilation holes for oxygen-containing gas such as combustion air. In addition, 6 is a cooler for stopping the reaction, and 7 is a collector.
【００１９】この円筒状反応炉１を用いて、燃料ノズル
４から燃料ガスと酸素ガスとの混合ガスを供給して燃焼
させ、燃焼ガスによる円筒状の火炎を形成する。燃料に
は液化天然ガス、コークス炉ガス、水性ガス、メタン、
プロパン、ブタン、ペンタン、ケロシン、ナフサなど、
常用される石炭系や石油系の各種炭化水素ガスが用いら
れる。この場合、より高温の燃焼ガスを得るためには、
燃料ガスと酸素ガスとの混合体積比率を燃料ガス１に対
して酸素ガスを理論酸素量の０．３〜０．７倍程度の範
囲に調節することが好ましい。また、送風孔５から送入
する含酸素気体には空気のほか、酸素富化空気が好まし
く用いられる。Using the cylindrical reactor 1, a mixed gas of a fuel gas and an oxygen gas is supplied from a fuel nozzle 4 and burned to form a cylindrical flame of the combustion gas. Fuels include liquefied natural gas, coke oven gas, water gas, methane,
Propane, butane, pentane, kerosene, naphtha, etc.
Various types of commonly used coal and petroleum hydrocarbon gases are used. In this case, to obtain a higher temperature combustion gas,
It is preferable to adjust the mixing volume ratio of the fuel gas and the oxygen gas to a range of about 0.3 to 0.7 times the theoretical oxygen amount of the oxygen gas to the fuel gas 1. In addition to the air, oxygen-enriched air is preferably used as the oxygen-containing gas sent from the ventilation hole 5.
【００２０】このようにして円筒状反応炉１の上流部に
形成した円筒状火炎の中心部に、原料炭化水素が供給さ
れる。この場合、原料炭化水素は気化予熱器３により気
化して、ガス状で原料炭化水素供給バーナ２から供給す
ることが望ましい。原料炭化水素をガス状で供給するこ
とにより、コークスグリットの発生を大幅に低減化する
ことができるとともに不純物の混入を抑止し、灰分を低
位に抑制することができる。原料炭化水素には、ベンゼ
ン、トルエン、キシレン、ナフタレン、アントラセンな
どの芳香族炭化水素やこれらの芳香族炭化水素を含有す
る石炭系、石油系の炭化水素が使用可能であるが、気化
導入を行うためにはベンゼン、トルエン、キシレンなど
の３００℃以下の低沸点炭化水素が好ましく用いられ
る。The raw hydrocarbon is supplied to the center of the cylindrical flame formed in the upstream of the cylindrical reactor 1 in this way. In this case, it is desirable that the raw hydrocarbon is vaporized by the vaporization preheater 3 and supplied from the raw hydrocarbon supply burner 2 in gaseous form. By supplying the raw material hydrocarbons in gaseous form, the generation of coke grit can be significantly reduced, the contamination of impurities can be suppressed, and the ash content can be suppressed to a low level. As the raw material hydrocarbon, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, naphthalene, and anthracene, and coal-based and petroleum-based hydrocarbons containing these aromatic hydrocarbons can be used. For this purpose, hydrocarbons having a low boiling point of 300 ° C. or lower, such as benzene, toluene and xylene, are preferably used.
【００２１】燃料を燃焼して形成した円筒状火炎の中心
に気化導入された原料炭化水素は、拡散炎の炎心のよう
に円筒状火炎に比べて相対的に低温となる。その結果、
高温側の円筒状火炎と低温側の原料炭化水素ガスとの間
には温度差に基づく熱拡散力が作用して、内向きの力が
作用することになる。したがって、原料炭化水素の熱分
解過程で生成する核は熱泳動により炎内部に移動して、
核の存在密度が高くなるとともに核相互の衝突頻度が増
大し、大きな凝集体が形成されることになる。すなわち
高ストラクチャーカーボンブラックを生成することが可
能となる。The raw material hydrocarbon vaporized and introduced into the center of the cylindrical flame formed by burning the fuel has a relatively low temperature as compared with the cylindrical flame, like the flame core of the diffusion flame. as a result,
A heat diffusion force based on the temperature difference acts between the cylindrical flame on the high temperature side and the raw material hydrocarbon gas on the low temperature side, so that an inward force acts. Therefore, the nuclei generated during the pyrolysis process of the raw material hydrocarbon move into the flame by thermophoresis,
As the density of nuclei increases, the frequency of collisions between nuclei increases, and large aggregates are formed. That is, high-structure carbon black can be produced.
【００２２】このように本発明の製造方法によれば、高
温の円筒状火炎の中心部に形成される、相対的に低温と
なる円筒状火炎の中心部に原料炭化水素を気化導入する
ことにより高ストラクチャー化を図ることが可能とな
り、またコークスグリットの生成や不純物の混入が抑制
される。更に、原料炭化水素には一環芳香族炭化水素の
単体を用いることもできるので、コークスグリットおよ
び灰分を一層低減化することができる。As described above, according to the production method of the present invention, the starting hydrocarbon is vaporized and introduced into the center of the relatively low temperature cylindrical flame formed at the center of the high temperature cylindrical flame. It is possible to achieve a high structure, and the generation of coke grit and the entry of impurities are suppressed. Further, since a single aromatic hydrocarbon alone can be used as the raw material hydrocarbon, coke grit and ash can be further reduced.
【００２３】本発明の高ストラクチャーカーボンブラッ
クおよびその製造方法によれば、窒素吸着比表面積（Ｎ
2 ＳＡ）の大きい領域において、Ｎ2 ＳＡに対応するス
トラクチャーレベルが高く、高位のストラクチャーを備
え、コークスグリットや灰分の少ない高ストラクチャー
カーボンブラックが提供されるので、例えばゴム組成物
とした際に補強性の向上やゴム表面の平滑性の向上、薄
物ゴム製品の製造、更に導電性の付与などに好適であ
り、顔料用としては黒みの向上や安定性の向上、更に電
池用として電解質の吸液性の向上、電池寿命の向上、な
ど広い用途分野において有用することができる。According to the high structure carbon black of the present invention and the method for producing the same, the nitrogen adsorption specific surface area (N
In large areas of the 2 SA), a high structure level corresponding to the N 2 SA, includes a high-order structure, since less coke grit and ash high structure carbon black is provided, for example, reinforcement in which a rubber composition It is suitable for improving the properties and improving the smoothness of the rubber surface, producing thin rubber products, and further imparting conductivity. For pigments, it improves blackness and stability, and for batteries it absorbs electrolyte. The present invention can be useful in a wide range of application fields such as improvement of performance and improvement of battery life.
【００２４】[0024]
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して詳
細に説明する。EXAMPLES Examples of the present invention will be described in detail below in comparison with comparative examples.
【００２５】実施例 図１に示した円筒状反応炉により、燃料ガスに市販ＬＰ
Ｇを用いて酸素ガスと予め混合し、燃焼して円筒状火炎
を形成した。原料炭化水素には一級トルエンを用い、予
熱気化して円筒状火炎の中心に向けて供給した。このよ
うにして、原料炭化水素を熱分解してカーボンブラック
を生成させ、その特性を測定した。得られた結果を、製
造条件とともに表１に示した。EXAMPLE Commercial LP was used as fuel gas by the cylindrical reactor shown in FIG.
G was premixed with oxygen gas and burned to form a cylindrical flame. Primary toluene was used as the raw material hydrocarbon, and was preheated and vaporized and supplied toward the center of the cylindrical flame. In this way, the raw material hydrocarbon was pyrolyzed to produce carbon black, and its characteristics were measured. Table 1 shows the obtained results together with the production conditions.
【００２６】[0026]
【表１】 [Table 1]
【００２７】これらのカーボンブラックについてＮ2 Ｓ
Ａと24Ｍ４ＤＢＰのレベルを、従来のファーネスブラッ
クのレベルと対比して図２に示した。図２から本発明の
高ストラクチャーカーボンブラックは、Ｎ2 ＳＡレベル
に対応する24Ｍ４ＤＢＰのレベルが、従来のファーネス
ブラックに対して相対的に高位にあることが判る。With respect to these carbon blacks, N 2 S
The levels of A and 24M4DBP are shown in FIG. 2 in comparison with the levels of conventional furnace black. From FIG. 2, it can be seen that the high structure carbon black of the present invention has a higher level of 24M4DBP corresponding to the N 2 SA level than the conventional furnace black.
【００２８】[0028]
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、Ｎ2 Ｓ
Ａレベルに対応する24Ｍ４ＤＢＰのレベルが相対的に高
位にある高ストラクチャーカーボンブラックが提供さ
れ、しかも軽質の芳香族炭化水素を原料に用いることが
可能であるので、低グリット、低灰分のカーボンブラッ
クが得ることができる。したがって、補強性や表面平滑
性、更に導電性に優れたゴム組成物を得るためのゴム補
強用カーボンブラックをはじめ黒みや安定性の高い顔料
用カーボンブラック、電解質吸液性が高く、長寿命の電
池用カーボンブラックなど広い用途分野において用いら
れるカーボンブラックとして極めて有用である。As described above, according to the present invention, N 2 S
A high-structure carbon black having a relatively high level of 24M4DBP corresponding to the A level is provided, and a light aromatic hydrocarbon can be used as a raw material. Obtainable. Therefore, carbon black for pigments with high blackness and stability, including carbon black for rubber reinforcement for obtaining a rubber composition with excellent reinforcing properties and surface smoothness, and further conductivity, high electrolyte liquid absorption, and long life It is extremely useful as carbon black used in a wide range of application fields such as carbon black for batteries.
【図１】本発明の高ストラクチャーカーボンブラックを
製造するための反応炉を例示した略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a reactor for producing a high-structure carbon black of the present invention.
【図２】本発明の高ストラクチャーカーボンブラックの
Ｎ2 ＳＡレベルに対応する24Ｍ４ＤＢＰのレベルを、従
来のファーネスブラックのレベルと対比して示した図で
ある。FIG. 2 is a diagram showing the level of 24M4DBP corresponding to the N 2 SA level of the high-structure carbon black of the present invention in comparison with the level of a conventional furnace black.
１ 円筒状反応炉 ２ 原料炭化水素供給バーナ ３ 気化予熱器 ４ 燃料ノズル ５ 送風孔 ６ 冷却器 ７ 捕集器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylindrical reaction furnace 2 Raw material hydrocarbon supply burner 3 Vaporization preheater 4 Fuel nozzle 5 Blow hole 6 Cooler 7 Collector
Claims (4)
Ｐ≦１６０の特性を有するカーボンブラックであって、
24Ｍ４ＤＢＰとＮ2 ＳＡとが下記関係式を満たすことを
特徴とする高ストラクチャーカーボンブラック。 −（９／４６）×〔Ｎ2 ＳＡ〕＋１８０≦〔24Ｍ４ＤＢ
Ｐ〕≦−（１／２）×〔Ｎ2 ＳＡ〕＋３１０ 但し、Ｎ2 ＳＡは窒素吸着比表面積(m2/g)、24Ｍ４ＤＢ
Ｐは圧縮ＤＢＰ吸収量(cm3/100g)である。1. 170 ≦ N 2 SA ≦ 400, 24M4DB
A carbon black having a characteristic of P ≦ 160,
24M4DBP and N 2 SA satisfy the following relational expression. − (9/46) × [N 2 SA] + 180 ≦ [24M4DB
P] ≦ − (1/2) × [N 2 SA] +310 where N 2 SA is the nitrogen adsorption specific surface area (m 2 / g), 24M4DB
P is a compressed DBP absorption (cm 3 / 100g).
０．０５％以下である請求項１記載の高ストラクチャー
カーボンブラック。2. The high structure carbon black according to claim 1, wherein Gr 45 μ is 1 × 10 −3 % or less and ash content is 0.05% or less.
円周上に配置された複数の燃料ノズルから燃料ガスと酸
素ガスとの混合ガスを供給して円筒状火炎を形成し、炉
軸方向から原料炭化水素を円筒状火炎の中心に供給して
熱分解することを特徴とする高ストラクチャーカーボン
ブラックの製造方法。3. A cylindrical flame is formed by supplying a mixed gas of a fuel gas and an oxygen gas from a plurality of fuel nozzles arranged on a circumference of a cylindrical axis of a cylindrical reactor, and forming a cylindrical flame. A method for producing high-structure carbon black, comprising supplying a raw hydrocarbon to a center of a cylindrical flame from an axial direction and thermally decomposing the raw hydrocarbon.
３記載の高ストラクチャーカーボンブラックの製造方
法。4. The method for producing a high-structure carbon black according to claim 3, wherein the raw material hydrocarbon is vaporized and supplied.
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