(57)【要約】【課題】凝集を解き、再度の凝集形成を抑制して極微細な粒径のカーボンブラックを得ることのできるカーボンブラックの製造方法を提供する。【解決手段】粉砕機に、カーボンブラックとともに金属球を投入してカーボンブラックを粉砕処理するカーボンブラックの製造方法である。そして、上記粉砕処理を、遠心加速度８０〜１６０Ｇで１〜３０分間にて行う。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉砕機に、カーボンブラックとともに金属球を投入してカーボンブラックを粉砕処理するカーボンブラックの製造方法であって、上記粉砕処理を、遠心加速度８０〜１６０Ｇで１〜３０分間にて行うことを特徴とするカーボンブラックの製造方法。
【請求項２】
上記金属球が、直径１〜３ｍｍのステンレス球である請求項１記載のカーボンブラックの製造方法。
【請求項３】
上記カーボンブラックと金属球の混合割合が、容積比で、カーボンブラック：金属球＝１：２〜１：４の範囲に設定されている請求項１または２記載のカーボンブラックの製造方法。
【請求項４】
上記カーボンブラックおよび金属球とともにフェノール系老化防止剤を投入する請求項１〜３のいずれか一項に記載のカーボンブラックの製造方法。
【請求項５】
上記粉砕機が、遊星ミルである請求項１〜４のいずれか一項に記載のカーボンブラックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーボンブラックの凝集を解き、極微細なカーボンブラックを得るためのカーボンブラックの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車のタイヤ等における防振ゴム材料としては、天然ゴム等のゴム材に、カーボンブラックや硫黄等の各種添加剤を配合したものが用いられている。このような防振ゴム材料に用いられるカーボンブラックとして小粒径のカーボンブラックを用いることにより、静的ばね定数の振幅依存性を大きくし、例えば、車両の操縦安定性の向上を図ることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１２１３２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１のような小粒径のカーボンブラックを使用しても、カーボンブラックは二次凝集しやすいことから、ある程度の大きさの粒径を有する凝集物となり、車両の操縦安定性の向上改善に充分対応するまでには至っていない。このようなことから、凝集を解き、再度の凝集が抑制された極微細なカーボンブラックを得る方法の提供が要望されている。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、凝集を解き、再度の凝集形成を抑制して極微細な粒径のカーボンブラックを得ることのできるカーボンブラックの製造方法の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するため、本発明のカーボンブラックの製造方法は、粉砕機に、カーボンブラックとともに金属球を投入してカーボンブラックを粉砕処理するカーボンブラックの製造方法であって、上記粉砕処理を、遠心加速度８０〜１６０Ｇで１〜３０分間にて行うという構成をとる。
【０００６】
すなわち、本発明者は、凝集を解き、再び凝集の形成を抑制することのできる、極微細な粒径のカーボンブラックを得るための方法を見出すべく鋭意研究を重ねた。そして、凝集を解くために粉砕機を用いることを想起し、この粉砕機を用いた粉砕処理条件等を中心に研究を重ねた結果、粉砕対象となるカーボンブラックとともに金属球を粉砕機に投入し、上記特定の条件で粉砕処理を行うと、カーボンブラックの凝集が解かれ、しかもそのカーボンブラックが再度凝集することが抑制され極微細なカーボンブラックが得られることを見出し、本発明に到達した。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、粉砕機に、カーボンブラックとともに金属球を投入して、遠心加速度８０〜１６０Ｇで１〜３０分間にてカーボンブラックを粉砕処理することによりカーボンブラックを製造する方法である。このため、カーボンブラックの凝集構造が解かれ、再度凝集の形成が抑制されて極微細なカーボンブラックが得られる。このような粉砕処理されたカーボンブラックをゴム組成物の配合成分として用いることにより、車両の操縦安定性が改善される上、動倍率の低減も実現できるようになり、優れた振動抑制性能をも備えた防振ゴムを得ることができる。
【０００８】
そして、上記金属球として、直径１〜３ｍｍのステンレス球を用いると、カーボンブラックの微粉砕をより効果的に行うことが可能となる。
【０００９】
また、上記カーボンブラックと金属球の混合割合を、特定の容積比となるように設定すると、カーボンブラックの微粉砕をより効果的に行うことが可能となる。
【００１０】
さらに、上記カーボンブラックおよび金属球とともにフェノール系老化防止剤を投入すると、このフェノール系老化防止剤がカーボンブラック表面に吸着し、ゴム材料に処理済みカーボンブラックを混練した際に凝集構造をとりにくくなるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
つぎに、本発明の実施の形態について説明する。
【００１２】
本発明は、粉砕機を用いて、これに粉砕処理対象であるカーボンブラックとともに金属球を投入し、特定の条件下、カーボンブラックを粉砕処理することによりカーボンブラックを製造する方法である。このようにして得られたカーボンブラックは、凝集が解かれ極微細であり、その平均粒径が２０〜１００μｍの範囲となる。そして、このものは再凝集が抑制されている。
【００１３】
上記粉砕処理対象となるカーボンブラックとしては、特に限定するものではなく従来公知の各種カーボンブラック、例えば、ＳＡＦ級，ＩＳＡＦ級，ＨＡＦ級，ＭＡＦ級，ＦＥＦ級，ＧＰＦ級，ＳＲＦ級，ＦＴ級，ＭＴ級等の種々のグレードのカーボンブラックがあげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００１４】
そして、上記カーボンブラックとともに投入される金属球としては、特に限定するものではないが、例えば、ステンレス球等があげられる。そして、その直径は１〜４ｍｍ程度のものが好ましく用いられ、特に直径２〜３ｍｍのものが好ましく用いられる。
【００１５】
上記カーボンブラックと金属球との混合割合は、容積比で、カーボンブラック：金属球＝１：２〜１：４の範囲に設定することが好ましい。すなわち、金属球が２未満（カーボンブラックが１を超える）では、カーボンブラックの処理に時間を要することとなり、逆に金属球が４を超える（カーボンブラックが１未満）と、カーボンブラックの処理が充分に行えず、本発明におけるカーボンブラックの処理効果が充分に表され難い傾向がみられるからである。また、上記カーボンブラックと金属球の投入割合は、粉砕機の原料投入容積全体の２０〜４０容積％となるように設定することが好ましい。
【００１６】
さらに、上記カーボンブラックおよび金属球とともにフェノール系老化防止剤を配合してもよい。このように、上記フェノール系老化防止剤を上記各成分とともに同時に配合することにより、このフェノール系老化防止剤がカーボンブラック表面に吸着し、カーボンブラックの粉砕処理後の特性において、処理済みカーボンブラックをゴム材料に混練した際、カーボンブラックが凝集構造をとり難くなり、結果、ゴムの歪（振幅）依存性が小さくなって動倍率が下がるという作用効果を奏する。
【００１７】
上記フェノール系老化防止剤としては、例えば、２, ６- ジ- ｔｅｒｔ- ブチル- ４- メチルフェノール、２，２′−メチレンビス（４−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール（ＭＢＭＴＢ）、２，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルヒドロキノン（ＤＢＨＱ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−６（３−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ヒドロキシ−５−メチルベンジル）−４−メチルフェニレンアクリレート等があげられる。特に、改質効果が著しいという観点から、２, ６- ジ- ｔｅｒｔ- ブチル- ４- メチルフェノールを用いることが好ましい。これらフェノール系老化防止剤は単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００１８】
そして、上記フェノール系老化防止剤を同時に配合する場合、その配合量は、つぎのように設定することが好ましい。すなわち、カーボンブラックとの比率において、重量基準で、カーボンブラック：フェノール系老化防止剤＝９．５：０．５〜８：２の範囲に設定することが好ましい。
【００１９】
上記粉砕機としては、例えば、超微粉砕機である遊星ミル等が用いられ、具体的には、栗本鉄工所社製のバッチ式高速遊星ミル「クリモトハイジー」ＢＸ３８４Ｅ等があげられる。
【００２０】
また、上記粉砕機による粉砕処理条件としては、金属球に対して、遠心加速度を８０〜１６０Ｇの範囲に設定する必要があり、より好ましくは１００〜１５０Ｇである。さらに、上記粉砕機による粉砕処理時間は、１〜３０分間に設定する必要があり、より好ましくは２〜１５分間である。すなわち、遠心加速度が８０Ｇ未満では、カーボンブラックの凝集を解きより微細な粉砕処理がなされず、所望のカーボンブラックを得ることができず、逆に１６０Ｇを超えると、設備自体の耐久性に問題が生じるからである。また、粉砕処理時間が上記特定の範囲外、例えば、３０分間を超え長過ぎると、処理コストがかかり、逆に１分間未満で短過ぎると、処理効果が充分に現れないからである。
【００２１】
このようなカーボンブラックの製造方法によって得られたカーボンブラックは、好適には、下記の特性（ｂ１）および（ｂ２）を備えるようになる。すなわち、窒素吸着比表面積（ｂ１）が大きく、かつＤＢＰ吸油量（ｂ２）が小さい値を有するという特殊な関係を有するものである。このように従来のカーボンブラックでは得られなかった特殊な関係を有することにより、カーボンブラックの特性が改質されて再度凝集の形成が抑制されることとなり、極微細なカーボンブラックの状態まま各種用途に供されることとなる。
【００２２】
（ｂ１）窒素吸着比表面積（Ｎ2 ＳＡ）が、１００ｍ2 ／ｇ≦Ｎ2 ＳＡ≦２１０ｍ2 ／ｇ。
（ｂ２）ＤＢＰ吸油量（ＤＢＰ）が、４０ｃｍ3 ／１００ｇ≦ＤＢＰ≦９０ｃｍ3 ／１００ｇ。
【００２３】
上記窒素吸着比表面積（Ｎ2 ＳＡ）が１００ｍ2 ／ｇ未満であると、ゴム成分とカーボンブラックとの間の接触面積が不充分であり、補強効果が充分ではなく、逆に２１０ｍ2 ／ｇを超えると、未加硫ゴムの粘度が高く加工性が低下する傾向がみられる。
【００２４】
また、上記ＤＢＰ吸油量（ＤＢＰ）が４０ｃｍ3 ／１００ｇ未満であると、補強効果が不充分であり、逆に９０ｃｍ3 ／１００ｇを超えると、動倍率の低減効果が小さくなる傾向がみられる。
【００２５】
そして、上記窒素吸着比表面積（Ｎ2 ＳＡ）は、１５０〜１９５ｍ2 ／ｇの範囲内が特に好ましく、また上記ＤＢＰ吸油量（ＤＢＰ）は、５０〜８０ｃｍ3 ／１００ｇの範囲内が特に好ましい。
【００２６】
なお、上記窒素吸着比表面積（Ｎ2 ＳＡ）およびＤＢＰ吸油量（ＤＢＰ）は、ＪＩＳ  Ｋ６２１７に準じて測定することができる。
【００２７】
このようにして処理されたカーボンブラックは、特に限定はなく各種材料の配合成分に用いられるが、なかでも、自動車等のタイヤや各種防振ゴム部材等の振動抑制ゴム材の配合成分として好適に用いられる。
【００２８】
つぎに、本発明を実施例に基づいて詳しく説明する。
【実施例】
【００２９】
〔実施例１〕
遊星ミルの投入容積全体の３０％を占めるよう、ＨＡＦ級カーボンブラック（東海カーボン社製、シースト３）９０ｇと直径２ｍｍのステンレス球３．２ｋｇ（混合容積比でカーボンブラック：ステンレス球＝１：３）を、遊星ミル（栗本鉄工所社製のバッチ式高速遊星ミル「クリモトハイジー」ＢＸ３８４Ｅ）に投入し、ステンレス球に対して遠心加速度１５０Ｇで１５分間の条件にてカーボンブラックの粉砕処理を行った。得られたカーボンブラックの各特性を、ＪＩＳ  Ｋ６２１７に準じて測定し、その結果を下記の表１に示す。
【００３０】
〔実施例２〕
遊星ミルによる粉砕処理条件を遠心加速度１５０Ｇで３０分間とした。それ以外は上記実施例１と同様にしてカーボンブラックの粉砕処理を行った。得られたカーボンブラックの各特性を、上記実施例１と同様にして測定し、その結果を下記の表１に示す。
【００３１】
〔実施例３〕
遊星ミルによる粉砕処理条件を遠心加速度１５０Ｇで４分間とした。それ以外は上記実施例１と同様にしてカーボンブラックの粉砕処理を行った。得られたカーボンブラックの各特性を、上記実施例１と同様にして測定し、その結果を下記の表１に示す。
【００３２】
〔実施例４〕
遊星ミルによる粉砕処理条件を遠心加速度１００Ｇで３０分間とした。それ以外は上記実施例１と同様にしてカーボンブラックの粉砕処理を行った。得られたカーボンブラックの各特性を、上記実施例１と同様にして測定し、その結果を下記の表１に示す。
【００３３】
〔実施例５〕
ＨＡＦ級カーボンブラック（東海カーボン社製、シースト３）９０ｇおよび直径２ｍｍのステンレス球３．２ｋｇとともに、老化防止剤であるフェノール系化合物（大内新興化学工業社製、ノクラック２００）９ｇを同時に投入した。それ以外は上記実施例１と同様にしてカーボンブラックの粉砕処理を行った。得られたカーボンブラックの各特性を、上記実施例１と同様にして測定し、その結果を下記の表１に示す。
【００３４】
〔実施例６〕
老化防止剤であるフェノール系化合物（大内新興化学工業社製、ノクラック２００）の配合量を４．５ｇとした。それ以外は上記実施例１と同様にしてカーボンブラックの粉砕処理を行った。得られたカーボンブラックの各特性を、上記実施例１と同様にして測定し、その結果を下記の表１に示す。
【００３５】
〔実施例７〕
老化防止剤であるフェノール系化合物（大内新興化学工業社製、ノクラック２００）の配合量を１４ｇとした。それ以外は上記実施例１と同様にしてカーボンブラックの粉砕処理を行った。得られたカーボンブラックの各特性を、上記実施例１と同様にして測定し、その結果を下記の表１に示す。
【００３６】
〔従来例〕
ＨＡＦ級カーボンブラック（東海カーボン社製、シースト３）に対して何の処理も行わなかった。得られたカーボンブラックの各特性を、上記実施例１と同様にして測定し下記の表１に示す。
【００３７】
【表１】
2006274189.tif 000002
【００３８】
上記の結果から、粉砕処理を行った実施例品となるカーボンブラックは、従来品と比較すると、粒径が小さく、しかも窒素吸着比表面積（ｂ１）が高く、かつＤＢＰ吸油量（ｂ２）が小さい値を示すというように従来のカーボンブラックにはない特性を備えていた。しかも、実施例品のカーボンブラックは、再度凝集することが抑制され極微細な粒径を保っていた。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明のカーボンブラックの製造方法により処理され得られたカーボンブラックは、自動車のタイヤや各種防振ゴム部材等の振動抑制ゴム材の配合材料に用いられる。