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JP3681266B2 - Method for producing particulate carbon black - Google Patents
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂・ゴム等に対する分散性に優れ、粉だちの少ない粒子状カーボンブラックの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
カーボンブラックは飛散性であるので、その運搬時及び樹脂・ゴム等への配合・混練時における取扱い性を向上させるため、造粒して使用されることが多い。造粒物に要求される特性は、粒硬度が高く、粒子径が揃っており、嵩密度が大きいことである。
【0003】
従来、上記要求特性を満たすカーボンブラックの造粒方法としては、原粉とバインダー水とを、複数の突出ピンが所定間隔で螺旋状に配設された回転筒を備えてなる横型攪拌式造粒機に投入し湿式造粒した後、乾燥することが知られている。バインダーとしては、水溶性高分子物質や界面活性剤等が使用されている。
【0004】
上記造粒方法のいずれもは、原粉とバインダー水との1回の混合造粒であり、得られる造粒粒子の密度は中心部から外郭部まで均一であり、粒硬度を高めた場合には容易に破壊・粉状化せず、樹脂・ゴム等への分散性が低下するものであった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
カーボンブラックは、ゴムの補強材、樹脂の着色剤・導電性付与剤、インク又は塗料の着色顔料・導電塗料等として使用されている。これらの機能を最大限に発揮させるには、第1に、運搬時、配合・混練時のハンドリングにおいて定量性が確保でき、粉だちが少ないことが必要である。第2に、粒子の凝集がなく、均一に分散していることである。第1の特性を満たすには、嵩密度が大で、粒硬度の高いことが必要であるが、そのようなものをゴム・樹脂等に使用するとビヒクルへの分散不良が発生し、例えばゴムにおいてはゴム物性の低下、樹脂においては混練動力の増大、押出し特性の劣化、導電性の不良という問題が起こる。
【0006】
本発明の目的は、上記に鑑み、粒硬度が大であるので運搬時ないしはゴム・樹脂等との配合・混練時における取扱いが容易で粉だちが少なく、しかもビヒクルへの分散性に優れた粒子状カーボンブラックの製造方法を提供することである。
【0007】
削除
【0008】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、カーボンブラック原粉100重量部に対し濃度0.05〜0.3重量%のバインダー水150〜300重量部を配合して第一段階の攪拌造粒を行った後、この造粒物100重量部に対し第一段階で使用したカーボンブラック原粉と同一或いは特性の異なるカーボンブラック原粉5〜20重量部を配合し第二段階の攪拌造粒を行うことを特徴とする、コア部を構成するカーボンブラックの表面にそのカーボンブラックと同一或いは異なる特性を有するカーボンブラックによってシェル部となるカーボンブラックの被覆層が形成されてなる、粒子状カーボンブラックの製造方法である。本発明においては、コア部とシェル部のカーボンブラックが共にアセチレンブラックであること、コア部とシェル部のカーボンブラックが共にファーネスブラックであること、コア部のカーボンブラックがアセチレンブラック、シェル部のカーボンブラックがアセチレンブラック以外のカーボンブラックであること、コア部のカーボンブラックがアセチレンブラック以外のカーボンブラック、シェル部のカーボンブラックがアセチレンブラックであること、が好ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、更に詳しく本発明について説明する。
【0010】
本発明で製造された粒子状カーボンブラックは、構造的には粒状カーボンブラック表面にカーボンブラックの被覆層が形成されてなる構造、言葉を換えれば、粒状カーボンブラックをコア部、カーボンブラックの被覆層をシェル部とする、「ゆで卵」のようなコアシェル構造を有していることが特徴である。
【0011】
本発明で製造された粒子状カーボンブラックは、コア部とシェル部のカーボンブラックを同一或いは異なる特性を有するカーボンブラックで構成されており、、その例を示せば、(1)同一種のアセチレンブラックでコア部とシェル部を構成したもの、(2)同一種のアセチレンブラック以外のカーボンブラックでコア部とシェル部を構成したもの、(3)吸液性、比表面積等の特性の異なるアセチレンブラックでコア部とシェル部を構成したもの、(4)吸液性、比表面積等の特性の異なるファーネスブラック等のアセチレンブラック以外のカーボンブラックでコア部とシェル部を構成したもの、(5)更には、コア部とシェル部とを異種のカーボンブラックで構成したもの、例えばコア部がアセチレンブラックでシェル部がファーネスブラック等のアセチレンブラック以外のカーボンブラック、或いはコア部がファーネスブラック等のアセチレンブラック以外のカーボンブラックでシェル部がアセチレンブラックとしたもの等、などである。
【0012】
本発明で使用されるバインダーは、例えばリグニンスルホン酸塩、糖蜜、トール油、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリエチレングリコール(PEG)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、澱粉等の水溶性高分子物質や界面活性剤である。その使用量は、通常の1回混合造粒の場合には、水に対し0.5〜2重量%程度であるが、本発明においては、多段造粒することによって0.05〜0.3重量%程度の少量となる。
【0013】
本発明で製造された粒子状カーボンブラックの平均粒子径が0.4〜2.0mm程度、コア部の直径0.2〜1.5mm程度、シェル部の厚み0.2〜1.5mm程度、粒硬度8〜12g/個程度、嵩密度0.25〜0.50g/cm 程度であることが好ましい。これらの特性は、以下に説明する本発明の多段造粒法において、その条件を変えることによって調整することができる。
【0014】
本発明の粒子状カーボンブラックの製造方法は、カーボンブラック原粉の多段造粒法であり、第一段階の造粒においては、カーボンブラック原粉100重量部に対し濃度0.05〜0.3重量%のバインダー水150〜300重量部を配合して攪拌造粒する。バインダー水が150重量部未満では、粒状化に必要な水分が不足して造粒することが困難となる。また、300重量部を越えると造粒粒子が著しく成長し、泥状となるため造粒機が高負荷となり操業が困難となる。第二段階の造粒においては第一段階の造粒物100重量部に対し、第一段階で使用したカーボンブラック原粉と同一或いは特性の異なるカーボンブラック原粉5〜20重量部を配合し攪拌造粒する。第二段階におけるカーボンブラック原粉の配合量が5重量部未満ではシェル部がほとんど形成されず、粒硬度の大きさが不均一で粒子径が不揃いな造粒物となり、また20重量部を越えるとカーボンブラック原粉が過剰となって造粒粒子以外に未造粒の粉が多く含まれるようになり、いずれの場合においても粒硬度と嵩密度の大きい造粒物を製造することができなくなる。
【0015】
本発明においては、造粒操作を繰り返し行うことによって2層以上のシェル部を有する粒子状カーボンブラックとすることができ、また第二段階の造粒におけるカーボンブラック原粉の配合量を変えることによって粒硬度を変化させることができる。
【0016】
本発明で使用されるカーボンブラック原粉は、アセチレンブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック、ランプブラック、チャンネルブラック、ガスブラック、ディスクブラック等が使用される。その粒子径としては10〜100nmのものが使用される。
【0017】
本発明における多段造粒法は、原粉が、IV値が10mg/g程度、DBP値が20ml/100g程度の低比表面積、低ストラクチャーのカーボンブラックから、IV値が1000mg/g程度、DBP値が400ml/100g程度の高比表面積、高ストラクチャーのカーボンブラックにおいて好適である。
【0018】
すなわち、低比表面積、低ストラクチャ−のカーボンブラックを従来方式で造粒すると、吸液性が低いので高硬度、高嵩密度の造粒物が得られ易いが、それらの特性が粒子内部まで均一であるため、樹脂・ゴム等への分散性が悪い。これに対し、本発明のような多段造粒法によれば、粒硬度をアップするのに必要なバインダー量を低減して、コアシェル構造に造粒することができるため、表面外殻部の硬い層がビヒクルとの混練、攪拌により壊れた後は、内側のコア部は柔らかい層であるため速やかに樹脂・ゴム等へ分散する特長がある。
【0019】
一方、原粉が高比表面積、高ストラクチャーのカーボンブラックにおいては、従来方式では、原粉が吸液性が高く弾力性に富んでいるために低硬度、低嵩密度の造粒物となるので、バインダー量を増やす必要があった。バインダー量の増大は分散性の低下や不純物混入の増加を招くので望ましくはない。これに対し、本発明のような多段造粒法では、第一段階の攪拌造粒において、カーボンブラック原粉が可塑化するつまり粒状化するよりも過剰なバインダー水を加えて造粒し、次いで第2段階の攪拌造粒では、上記過剰なバインダー水を含む造粒物に同一又は異種のカーボンブラック原粉を加えて含水率を調節して造粒するため、造粒物のバインダー含有率を従来方式に比べ低減することができ、高純度、高硬度、高嵩密度で分散性に優れた粒子状カーボンブラックを得ることができる。
【0020】
本発明で製造された粒子状カーボンブラックは、粒硬度と嵩密度が大きいので取扱いが容易であることに加えて、シェル部は緻密であり、しかもコア部とシェル部との間には空隙があってコア部自体は柔らかく、シェル部が破壊されればコア部も容易に粉状化するので、ゴム・樹脂等への分散性が良好である。従って、機械的物性、導電性、光透過性等に優れたゴム及び/又は樹脂組成物、塗料、インク等を製造することができる。また、電池、電極、吸着剤、触媒、導電性付与剤等としても使用することができる。
【0021】
使用されるゴムとしては、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンターポリマー、エチレンとα−オレフィンとの共重合ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ポリエステル等の熱可塑性エラストマー、クロロプレンゴム、ポリブタジエン、ヒドリンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレンなどである。
【0022】
また、樹脂組成物・塗料・インク用の樹脂としては、ビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、脂環型エポキシ樹脂、塩素環型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ハロゲン化エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂、ポリベンズイミダゾール、ポリベンズオキサゾール、ポリベンズチアゾール、ポリオキサジアゾール、ポリピラゾール、ポリキノキサリン、ポリキナゾリンジオン、ポリベンズオキサジノン、ポリインドロン、ポリキナゾロン、ポリインドキシル、シリコン樹脂、シリコンーエポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル、ポリアミノビスマレイミド、ジアリルフタレート樹脂、フッ素樹脂、TPX樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、アモルファスナイロン等のポリアミド、ポリブチルテレフタレート及びポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリフェニレンスルフィド、変性ポリフェニレンエーテル、ポリアリレート、全芳香族ポリエステル、ポリスルホン、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、マレイミド変性樹脂、ABS樹脂、AAS(アクリロニトリル・アクリルゴム・スチレン)樹脂、AES(アクリロニトリルーエチレン・プロピレン・ジエンゴム−スチレン)樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニルやアクリル酸エチル等の共重合体樹脂等である。
【0023】
本明細書に記載の物性は以下に従って測定された。
(1)粒子径;カーボンブラック粉体を透過型電子顕微鏡(日立製作所社製)にて5万倍で撮影し、粒子径を100個測定した平均値。
(2)粒硬度;JIS K 6221
(3)嵩密度;JIS K 1469
(4)解砕度;粒子状カーボンブラック10gを100mlのメスシリンダーに入れて容積を測定後、その20gとポリスチレンペレット(3mm角)120gを高さ20cm、直径7cmのV型混合機(ミクロ形透視式混合器:筒井理化学器械社製)に入れ、45rpmで20分間解砕した。解砕後篩(2mm)に通し、カーボンブラックを回収した後、その内10gを100mlのメスシリンダーに入れ容積を測定した。解砕前後の容積変化量を解砕度とした。
【0024】
(5)凝集粒子数;粒子状カーボンブラック30重量部とEVA樹脂(日本ユニカー社製商品名「NUC3145」)100重量部とを内容積60mlの混練試験機(東洋精機製作所社製「ラボプラストグラフR−60」)でブレード回転数30rpm、温度120℃で10分間混練した。この混練物を180℃の加熱下にてプレス成形し厚さ1mmの試料を作製した。この試料をミクロトームで1μmにカットし、100倍の光学顕微鏡にてカーボンブラックの分散状態を観察し、1cm 当たりの未分散凝集粒子数を測定した。
(6)粒子断面観察;カーボンブラック粒子を剃刀で切断し走査型電子顕微鏡(JEOL社製商品名「JSM−840」)にて倍率40倍で観察した。
【0025】
【実施例】
以下、実施例と比較例をあげて更に具体的に本発明を説明する。
【0026】
実施例1
ファーネスブラック(キャボット社「BLACK PEARLS1100」、粒子径13nm)100重量部にPEG(重合度300)濃度0.1重量%のバインダー水300重量部を配合し高速ヘンシェルミキサー(三井三池製作所社製商品名「10B型」;容量9リットル)で攪拌速度1100rpmで5分間攪拌して、第一段階の攪拌造粒を行った。ついで、得られた造粒物100重量部にケッチェンブラック(ケッチェンブラックインターナショナル社製、粒子径27nm)5重量部を配合し、攪拌速度1100rpmで5分間更に攪拌して第二段階の攪拌造粒を行った後、それを温度150℃に保たれた乾燥機で20時間乾燥して本発明の粒子状カーボンブラックを製造した。
【0027】
実施例2
第一段階で糖蜜濃度0.2重量%のバインダー水を150重量部とし、第二段階の攪拌造粒におけるカーボンブラックの配合量を20重量部としたこと以外は、実施例1と同様にして粒子状カーボンブラックを製造した。
【0028】
実施例3
ファーネスブラック(三菱化学社「RCF#10」、粒子径86nm)100重量部にリグニンスルホン酸塩濃度0.2重量%のバインダー水150重量部を配合して第一段階の攪拌造粒を行った後、得られた造粒物100重量部に別のファーネスブラック(キャボット社「VULCAN XC72R」、粒子径30nm)5重量部を配合したこと以外は、実施例1と同様にして粒子状カーボンブラックを製造した。
【0029】
実施例4
第二段階の攪拌造粒におけるカーボンブラックの配合量を5重量部としたこと以外は、実施例2と同様にして粒子状カーボンブラックを製造した。
【0030】
実施例5
アセチレンブラック(電気化学工業社「50%プレス」、粒子径36nm)100重量部に実施例1のバインダー水300重量部を配合して第一段階の攪拌造粒を行った後、得られた造粒物100重量部に別のアセチレンブラック(電気化学工業社「HS−100」、粒子径48nm)20重量部を配合したこと以外は、実施例1と同様にして粒子状カーボンブラックを製造した。
【0031】
実施例6
アセチレンブラック(電気化学工業社「50%プレス」、粒子径36nm)で第一段階の攪拌造粒を行った後、ファーネスブラック(キャボット社「BLACK PEARLS1100」、粒子径13nm)を配合して第二段階の造粒を行ったこと以外は、実施例5と同様にして粒子状カーボンブラックを製造した。
【0032】
実施例7
ファーネスブラック(三菱化学社「RCF#10」、粒子径86nm)で第一段階の攪拌造粒を行った後、アセチレンブラック(電気化学工業社「50%プレス」、粒子径36nm)を配合して第二段階の造粒を行ったこと以外は、実施例5と同様にして粒子状カーボンブラックを製造した。
【0033】
実施例8
アセチレンブラック(電気化学工業社「50%プレス」、粒子径36nm)で第一段階、第二段階の造粒を行ったこと以外は、実施例5と同様にして粒子状カーボンブラックを製造した。
【0034】
実施例9
ファーネスブラック(キャボット社「BLACK PEARLS1100」、粒子径13nm)で第一段階、第二段階の造粒を行ったこと以外は、実施例5と同様にして粒子状カーボンブラックを製造した。
【0035】
比較例1
PEG(重合度300)濃度1重量%のバインダー水を用い、しかも第二段階の造粒を行わないで造粒したこと以外は、実施例1と同様にして粒子状カーボンブラックを製造した。
【0036】
比較例2
糖蜜濃度1重量%のバインダー水を用い、しかも第二段階の造粒を行わないで造粒したこと以外は、実施例2と同様にして粒子状カーボンブラックを製造した。
【0037】
比較例3
リグニンスルホン酸塩濃度1重量%のバインダー水を用い、しかも第二段階の造粒を行わないで造粒したこと以外は、実施例5と同様にして粒子状カーボンブラックを製造した。
【0038】
比較例4
PEG(重合度300)1重量%のバインダー水を用い、しかも第二段階の造粒を行わないで造粒したこと以外は、実施例8と同様にして粒子状カーボンブラックを製造した。
【0039】
上記で製造された粒子状カーボンブラックについて、粒硬度、嵩密度、解砕度及び凝集粒子数を、上記に従い測定した。それらの結果を表1に示す。
【0040】
【表1】
【0041】
表1より、実施例1〜9で得られた粒子状カーボンブラックは、比較例1〜4で得られたそれに比べて、粒硬度と嵩密度は同等でありながら、凝集粒子数が少なく分散性に優れたものであった。
【0042】
また、実施例1〜9で得られた粒子状カーボンブラックの粒子断面観察の結果は、いずれも特願平9−72854号願書に添付した図1に示されると同程度に、粒状カーボンブラック表面にカーボンブラックの被覆層が形成されてなるコアシェル構造を有するものであった。
【0043】
【発明の効果】
本発明で製造された粒子状カーボンブラックは、空気輸送時やゴム及び/又は樹脂等への配合・混練時に粉だちが少なく、しかもゴム及び/又は樹脂等への分散性に優れたものである。
【0044】
削除
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing particulate carbon black which is excellent in dispersibility in resins, rubbers and the like and has little dust.
[0002]
[Prior art]
Since carbon black is scattering, it is often used by granulation in order to improve handling during transportation and blending / kneading with resin / rubber. The properties required for the granulated product are high grain hardness, uniform particle diameter, and high bulk density.
[0003]
Conventionally, as a granulation method of carbon black satisfying the above required characteristics, a horizontal agitation granulation comprising a rotating cylinder in which raw powder and binder water are spirally arranged with a plurality of protruding pins at predetermined intervals. It is known to dry after putting into a machine and wet granulating. As the binder, a water-soluble polymer substance or a surfactant is used.
[0004]
Any of the above granulation methods is a single mixing granulation of the raw powder and the binder water, and the density of the obtained granulated particles is uniform from the central part to the outer part, and when the grain hardness is increased. Was not easily broken or pulverized and the dispersibility in resin, rubber, etc. was lowered.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Carbon black is used as a rubber reinforcing material, a resin colorant / conductivity imparting agent, a color pigment / conductive paint for ink or paint, and the like. In order to make the most of these functions, first, it is necessary to ensure quantitativeness in handling during transportation, blending and kneading, and to have less dust. Second, there is no aggregation of particles and the particles are uniformly dispersed. In order to satisfy the first characteristic, it is necessary to have a large bulk density and a high grain hardness. However, when such a material is used for rubber or resin, poor dispersion in the vehicle occurs. However, there are problems such as a decrease in rubber physical properties, an increase in kneading power, deterioration in extrusion characteristics, and poor conductivity in the resin.
[0006]
The object of the present invention is, in view of the above, because the particle hardness is large, it is easy to handle during transportation or blending / kneading with rubber / resin, etc., has little dust, and has excellent dispersibility in the vehicle. It is to provide a method for producing particulate carbon black .
[0007]
Delete [0008]
[Means for Solving the Problems]
That is, in the present invention, after stirring the first stage of granulation by blending 150 to 300 parts by weight of binder water having a concentration of 0.05 to 0.3% by weight with respect to 100 parts by weight of carbon black raw powder, The carbon black raw powder used in the first stage is mixed with 5 to 20 parts by weight of the carbon black raw powder having the same or different characteristics with respect to 100 parts by weight of the granulated product, and the second stage stirring granulation is performed. This is a method for producing particulate carbon black, in which a carbon black coating layer serving as a shell portion is formed on the surface of carbon black constituting the core portion with carbon black having the same or different characteristics as the carbon black. In the present invention, the carbon black in the core part and the shell part are both acetylene black, the carbon black in the core part and the shell part are both furnace black, the carbon black in the core part is acetylene black, and the carbon in the shell part. It is preferable that the black is a carbon black other than acetylene black, the carbon black in the core portion is a carbon black other than acetylene black, and the carbon black in the shell portion is acetylene black .
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
[0010]
The particulate carbon black produced according to the present invention has a structural structure in which a carbon black coating layer is formed on the surface of the granular carbon black, in other words, the granular carbon black is the core portion, and the carbon black coating layer. It is characterized by having a core-shell structure like a “boiled egg” with a shell portion as the shell portion.
[0011]
Particulate carbon black produced by the present invention is constituted by carbon black having same or different properties of carbon black core and the shell, if Shimese the example, (1) the same type of acetylene black In which the core and shell are composed, (2) the core and shell are composed of carbon black other than the same kind of acetylene black, and (3) acetylene black having different properties such as liquid absorbency and specific surface area (4) Containing the core part and the shell part with carbon black other than acetylene black such as furnace black having different properties such as liquid absorbency and specific surface area. The core and shell are made of different types of carbon black, for example, the core is acetylene black and the shell is furnace Carbon black other than acetylene black such as rack, or carbon black other than acetylene black such as furnace black in the core portion and acetylene black in the shell portion, etc.
[0012]
Examples of the binder used in the present invention include lignin sulfonate, molasses, tall oil, polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene glycol (PEG), carboxymethyl cellulose (CMC), starch, and other water-soluble polymer substances and surfactants. It is. The amount used is about 0.5 to 2% by weight with respect to water in the case of normal one-time mixing granulation, but in the present invention, it is 0.05 to 0.3 by multistage granulation. It becomes a small amount of about wt%.
[0013]
The average particle size of the particulate carbon black produced in the present invention is about 0.4 to 2.0 mm, the core portion has a diameter of about 0.2 to 1.5 mm, the shell portion has a thickness of about 0.2 to 1.5 mm, It is preferable that the grain hardness is about 8 to 12 g / piece and the bulk density is about 0.25 to 0.50 g / cm 3 . These characteristics can be adjusted by changing the conditions in the multistage granulation method of the present invention described below.
[0014]
The method for producing particulate carbon black of the present invention is a multistage granulation method of carbon black raw powder. In the first stage of granulation, the concentration is 0.05 to 0.3 with respect to 100 parts by weight of carbon black raw powder. 150 to 300 parts by weight of binder water having a weight % is mixed and granulated with stirring. If the binder water is less than 150 parts by weight, the water necessary for granulation is insufficient and granulation becomes difficult. On the other hand, if it exceeds 300 parts by weight, the granulated particles grow remarkably and become mud, so that the granulator becomes heavy and operation becomes difficult. In the second-stage granulation, 5 to 20 parts by weight of carbon black raw powder having the same or different characteristics as the carbon black raw powder used in the first stage is added to 100 parts by weight of the first-stage granulated product and stirred. Granulate. When the blending amount of the carbon black raw powder in the second stage is less than 5 parts by weight, a shell part is hardly formed, and a granulated product having a non-uniform grain size and a non-uniform grain size is obtained, and more than 20 parts by weight. In addition, the carbon black raw powder becomes excessive and a lot of ungranulated powder is contained in addition to the granulated particles. In any case, it becomes impossible to produce a granulated product having a large grain hardness and bulk density. .
[0015]
In the present invention, it can be a particulate carbon black having a shell portion having two or more layers by repeating the granulation operation, also by changing the amount of carbon black Harakona in granulation of a second stage The grain hardness can be changed.
[0016]
As the carbon black raw powder used in the present invention, acetylene black, furnace black, thermal black, lamp black, channel black, gas black, disk black and the like are used. The particle diameter is 10 to 100 nm.
[0017]
In the multi-stage granulation method in the present invention, the raw powder has a low specific surface area and low structure carbon black having an IV value of about 10 mg / g and a DBP value of about 20 ml / 100 g, and an IV value of about 1000 mg / g and a DBP value. Is suitable for carbon black having a high specific surface area of about 400 ml / 100 g and a high structure.
[0018]
That is, when carbon black with a low specific surface area and low structure is granulated by a conventional method, it is easy to obtain a granulated product with high hardness and high bulk density because of its low liquid absorbency, but these properties are uniform throughout the particle. Therefore, dispersibility in resin, rubber, etc. is poor. On the other hand, according to the multistage granulation method as in the present invention, the amount of the binder necessary for increasing the grain hardness can be reduced and granulated into a core-shell structure. After the layer is broken by kneading and stirring with the vehicle, the inner core portion is a soft layer, so that the layer is quickly dispersed in resin, rubber, and the like.
[0019]
On the other hand, in the case of carbon black with a high specific surface area and a high structure, the raw powder is a granulated product with low hardness and low bulk density because the raw powder is highly absorbent and elastic. It was necessary to increase the amount of binder. An increase in the amount of the binder is not desirable because it causes a decrease in dispersibility and an increase in contamination with impurities. On the other hand, in the multistage granulation method as in the present invention, in the first stage of agitation granulation, the carbon black raw powder is plasticized, that is, granulated by adding excess binder water rather than granulating, In the second stage of agitation granulation, the same or different carbon black raw powder is added to the granulated product containing excess binder water and the water content is adjusted for granulation. Compared with conventional systems, it is possible to obtain particulate carbon black having high purity, high hardness, high bulk density and excellent dispersibility.
[0020]
Particulate carbon black produced in the present invention is easy to handle because of its large particle hardness and bulk density, and the shell part is dense, and there are no gaps between the core part and the shell part. The core part itself is soft, and if the shell part is broken, the core part is easily powdered, so that the dispersibility in rubber, resin, etc. is good. Accordingly, it is possible to produce rubber and / or resin compositions, paints, inks, and the like that are excellent in mechanical properties, conductivity, light transmittance, and the like. Further, it can also be used as a battery, an electrode, an adsorbent, a catalyst, a conductivity imparting agent and the like.
[0021]
Rubbers used include natural rubber, styrene butadiene rubber, acrylonitrile butadiene rubber, butyl rubber, acrylic rubber, ethylene propylene rubber, ethylene propylene terpolymer, copolymer rubber of ethylene and α-olefin, silicone rubber, fluoro rubber, polyester. Thermoplastic elastomers such as chloroprene rubber, polybutadiene, hydrin rubber, and chlorosulfonated polyethylene.
[0022]
Resin for resin composition / paint / ink includes bisphenol type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, alicyclic type epoxy resin, chlorine ring type epoxy resin, glycidyl ester type epoxy resin, glycidyl amine type epoxy resin, Epoxy resins such as halogenated epoxy resins, polybenzimidazole, polybenzoxazole, polybenzthiazole, polyoxadiazole, polypyrazole, polyquinoxaline, polyquinazolinedione, polybenzoxazinone, polyindrone, polyquinazolone, polyindoxyl, silicon Resin, silicon-epoxy resin, phenol resin, melamine resin, urea resin, unsaturated polyester, polyamino bismaleimide, diallyl phthalate resin, fluororesin, TPX resin, polyimi , Polyamides such as polyamideimide, polyetherimide, amorphous nylon, polyesters such as polybutyl terephthalate and polyethylene terephthalate, polyphenylene sulfide, modified polyphenylene ether, polyarylate, wholly aromatic polyester, polysulfone, liquid crystal polymer, polyether ether ketone, poly Ether sulfone, polycarbonate, maleimide modified resin, ABS resin, AAS (acrylonitrile / acrylic rubber / styrene) resin, AES (acrylonitrile / ethylene / propylene / diene rubber / styrene) resin, polyethylene, polypropylene, ethylene vinyl acetate, ethyl acrylate, etc. Copolymer resin and the like.
[0023]
The physical properties described herein were measured according to the following.
(1) Particle diameter: An average value obtained by photographing carbon black powder with a transmission electron microscope (manufactured by Hitachi, Ltd.) at a magnification of 50,000 and measuring 100 particle diameters.
(2) Grain hardness; JIS K 6221
(3) Bulk density; JIS K 1469
(4) Disintegration degree: After putting 10 g of particulate carbon black into a 100 ml measuring cylinder and measuring the volume, 20 g of that and 120 g of polystyrene pellets (3 mm square) were placed in a V-type mixer (micro type) having a height of 20 cm and a diameter of 7 cm. The mixture was placed in a fluoroscopic mixer (manufactured by Tsutsui Rika Kikai Co., Ltd.) and crushed at 45 rpm for 20 minutes. After pulverization, the mixture was passed through a sieve (2 mm), and carbon black was collected. Then, 10 g of the carbon black was placed in a 100 ml graduated cylinder and the volume was measured. The volume change before and after crushing was defined as the crushing degree.
[0024]
(5) Number of agglomerated particles: 30 parts by weight of particulate carbon black and 100 parts by weight of EVA resin (trade name “NUC3145” manufactured by Nihon Unicar Co., Ltd.) R-60 ") and kneaded for 10 minutes at a blade rotation speed of 30 rpm and a temperature of 120 ° C. This kneaded product was press-molded under heating at 180 ° C. to prepare a sample having a thickness of 1 mm. This sample was cut to 1 μm with a microtome, the dispersion state of carbon black was observed with a 100 × optical microscope, and the number of undispersed aggregated particles per 1 cm 2 was measured.
(6) Particle cross-sectional observation: The carbon black particles were cut with a razor and observed with a scanning electron microscope (trade name “JSM-840” manufactured by JEOL) at a magnification of 40 times.
[0025]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples.
[0026]
Example 1
Furnace Black (Cabot “BLACK PEARLS1100”, particle size 13 nm) 100 parts by weight of 300 parts by weight of binder water with a PEG (polymerization degree 300) concentration of 0.1% by weight is blended with a high-speed Henschel mixer (trade name, manufactured by Mitsui Miike Manufacturing Co., Ltd.) The mixture was stirred for 5 minutes at a stirring speed of 1100 rpm with “10B type” (volume: 9 liters), and the first stage of stirring granulation was performed. Next, 5 parts by weight of Ketjen black (Ketjen Black International Co., Ltd., particle size: 27 nm) is blended with 100 parts by weight of the obtained granulated product, and further stirred for 5 minutes at a stirring speed of 1100 rpm to be stirred in the second stage. After granulating, it was dried for 20 hours in a drier kept at a temperature of 150 ° C. to produce particulate carbon black of the present invention.
[0027]
Example 2
Except that the binder water having a molasses concentration of 0.2% by weight was 150 parts by weight in the first stage and the blending amount of carbon black in the stirring granulation in the second stage was 20 parts by weight, the same as in Example 1. Particulate carbon black was produced.
[0028]
Example 3
First stage agitation granulation was carried out by blending 100 parts by weight of furnace black (Mitsubishi Chemical "RCF # 10", particle size 86 nm) with 150 parts by weight of binder water having a lignin sulfonate concentration of 0.2% by weight. Thereafter, particulate carbon black was prepared in the same manner as in Example 1 except that 5 parts by weight of another furnace black (Cabot “VULCAN XC72R”, particle size 30 nm) was blended with 100 parts by weight of the obtained granulated product. Manufactured.
[0029]
Example 4
Particulate carbon black was produced in the same manner as in Example 2 except that the blending amount of carbon black in the second stage of agitation granulation was 5 parts by weight.
[0030]
Example 5
After 100 parts by weight of acetylene black (Electrochemical Co., Ltd. “50% press”, particle size 36 nm) is mixed with 300 parts by weight of the binder water of Example 1 and stirring granulation in the first stage, the obtained structure is obtained. Particulate carbon black was produced in the same manner as in Example 1 except that 20 parts by weight of another acetylene black (Denki Kagaku Kogyo "HS-100", particle diameter 48 nm) was blended with 100 parts by weight of the granules.
[0031]
Example 6
After first-stage agitation granulation with acetylene black (Electrochemical Co., Ltd. “50% press”, particle size: 36 nm), furnace black (Cabot Corporation “BLACK PEARLS1100”, particle size: 13 nm) was blended. Particulate carbon black was produced in the same manner as in Example 5 except that step granulation was performed.
[0032]
Example 7
After first-stage agitation granulation with furnace black (Mitsubishi Chemical “RCF # 10”, particle size 86 nm), acetylene black (Electrochemical Co., Ltd. “50% press”, particle size 36 nm) was blended. Particulate carbon black was produced in the same manner as in Example 5 except that the second-stage granulation was performed.
[0033]
Example 8
Particulate carbon black was produced in the same manner as in Example 5 except that the first stage and the second stage of granulation were performed with acetylene black (Electrochemical Co., Ltd. “50% press”, particle size: 36 nm).
[0034]
Example 9
Particulate carbon black was produced in the same manner as in Example 5 except that the first stage and the second stage of granulation were performed using furnace black (Cabot Corporation “BLACK PEARLS1100”, particle size: 13 nm).
[0035]
Comparative Example 1
Particulate carbon black was produced in the same manner as in Example 1 except that the binder water having a PEG (polymerization degree of 300) concentration of 1% by weight was used and granulation was performed without performing the second-stage granulation.
[0036]
Comparative Example 2
Particulate carbon black was produced in the same manner as in Example 2, except that the binder water having a molasses concentration of 1% by weight was used and granulation was performed without performing the second stage granulation.
[0037]
Comparative Example 3
Particulate carbon black was produced in the same manner as in Example 5, except that binder water having a lignin sulfonate concentration of 1% by weight was used and granulation was carried out without carrying out the second stage of granulation.
[0038]
Comparative Example 4
Particulate carbon black was produced in the same manner as in Example 8, except that 1% by weight of PEG (polymerization degree: 300) binder water was used and granulation was performed without performing the second stage of granulation.
[0039]
With respect to the particulate carbon black produced above, the particle hardness, bulk density, degree of pulverization, and number of aggregated particles were measured according to the above. The results are shown in Table 1.
[0040]
[Table 1]
[0041]
From Table 1, the particulate carbon black obtained in Examples 1 to 9 is less dispersible than the particles obtained in Comparative Examples 1 to 4, although the particle hardness and bulk density are the same, and the number of aggregated particles is small. It was excellent.
[0042]
The results of the particle cross-sectional observation of the particulate carbon black obtained in Examples 1 to 9 are the same as those shown in FIG. 1 attached to Japanese Patent Application No. 9-72854. And a core-shell structure in which a carbon black coating layer is formed.
[0043]
【The invention's effect】
The particulate carbon black produced according to the present invention has little dust during pneumatic transportation, blending and kneading into rubber and / or resin, etc., and is excellent in dispersibility in rubber and / or resin. is there.
[0044]
Delete

Claims (5)

カーボンブラック原粉100重量部に対し濃度0.05〜0.3重量%のバインダー水150〜300重量部を配合して第一段階の攪拌造粒を行った後、この造粒物100重量部に対し第一段階で使用したカーボンブラック原粉と同一或いは特性の異なるカーボンブラック原粉5〜20重量部を配合し第二段階の攪拌造粒を行うことを特徴とする、コア部を構成するカーボンブラックの表面にそのカーボンブラックと同一或いは異なる特性を有するカーボンブラックによってシェル部となるカーボンブラックの被覆層が形成されてなる、粒子状カーボンブラックの製造方法。After blending 150 to 300 parts by weight of binder water having a concentration of 0.05 to 0.3% by weight with respect to 100 parts by weight of carbon black raw powder and performing the first stage of agitation granulation, 100 parts by weight of the granulated product is obtained. In contrast, 5 to 20 parts by weight of carbon black raw powder having the same or different characteristics as the carbon black raw powder used in the first stage is blended, and the second stage stirring granulation is performed to constitute the core part. A method for producing particulate carbon black, wherein a carbon black coating layer serving as a shell portion is formed on the surface of carbon black with carbon black having the same or different characteristics as the carbon black. コア部とシェル部のカーボンブラックが共にアセチレンブラックであることを特徴とする請求項1記載の粒子状カーボンブラックの製造方法。 2. The method for producing particulate carbon black according to claim 1, wherein the carbon black in the core portion and the shell portion are both acetylene black . コア部とシェル部のカーボンブラックが共にファーネスブラックであることを特徴とする請求項1記載の粒子状カーボンブラックの製造方法。 2. The method for producing particulate carbon black according to claim 1, wherein the carbon black in the core part and the shell part are both furnace black . コア部のカーボンブラックがアセチレンブラック、シェル部のカーボンブラックがアセチレンブラック以外のカーボンブラックであることを特徴とする請求項1に記載の粒子状カーボンブラックの製造方法。 2. The method for producing particulate carbon black according to claim 1, wherein the carbon black in the core is acetylene black and the carbon black in the shell is carbon black other than acetylene black . コア部のカーボンブラックがアセチレンブラック以外のカーボンブラック、シェル部のカーボンブラックがアセチレンブラックであることを特徴とする請求項1記載の粒子状カーボンブラックの製造方法。 2. The method for producing particulate carbon black according to claim 1, wherein the carbon black in the core portion is carbon black other than acetylene black, and the carbon black in the shell portion is acetylene black .
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