(57)【要約】【課題】本発明の課題は、低いＰＡＫ値を有し、かつ、場合により９５０℃での揮発性成分の高含有量を有する低表面積カーボンブラック及びその製造方法並びにその使用を提供することである。【解決手段】本発明の課題は、２２ＰＡＫ法により測定した重縮合した芳香族炭化水素の含有量が５ｐｐｍ未満であり、ＳＴＳＡ表面積＜９０ｍ2／ｇであることを特徴とするカーボンブラック、電磁線を用いて出発カーボンブラックを処理することを特徴とするカーボンブラックの製造方法、ゴム、プラスチック、印刷インキ、インク、インクジェットインク、トナー、ラッカー、着色剤、接着剤、バッテリー、ペースト、紙、燃料電池、ビチューメン、コンクリート及び他の建材におけるカーボンブラックの使用により解決された。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
２２ＰＡＫ法により測定した重縮合した芳香族炭化水素の含有量が５ｐｐｍ未満であり、ＳＴＳＡ表面積＜９０ｍ2／ｇであることを特徴とするカーボンブラック。
【請求項２】
重縮合した芳香族炭化水素の含有量が０．５ｐｐｍ未満であることを特徴とする請求項１記載のカーボンブラック。
【請求項３】
９５０℃での揮発性成分の含有量が＞０．６％であることを特徴とする請求項１又は２記載のカーボンブラック。
【請求項４】
９５０℃での揮発性成分の含有量が＞２％であることを特徴とする請求項３記載のカーボンブラック。
【請求項５】
トルエン抽出物が０．０４％未満であることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項記載のカーボンブラック。
【請求項６】
電磁線を用いて出発カーボンブラックを処理することを特徴とする、２２ＰＡＫ法により測定した重縮合した芳香族炭化水素の含有量５ｐｐｍ未満を有するカーボンブラックの製造方法。
【請求項７】
電磁線としてマイクロ波線を使用することを特徴とする請求項６記載のカーボンブラックの製造方法。
【請求項８】
不活性雰囲気を使用することを特徴とする請求項６又は７記載のカーボンブラックの製造方法。
【請求項９】
出発カーボンブラックとしてガスブラックを使用することを使用することを特徴とする請求項６から８までのいずれか１項記載のカーボンブラックの製造方法。
【請求項１０】
ゴム、プラスチック、印刷インキ、インク、インクジェットインク、トナー、ラッカー、着色剤、接着剤、バッテリー、ペースト、紙、燃料電池、ビチューメン、コンクリート及び他の建材における請求項１又は２記載のカーボンブラックの使用。
【請求項１１】
少なくとも１種のプラスチック及び請求項１記載のカーボンブラックを含有することを特徴とするプラスチック混合物。
【請求項１２】
５質量％未満の結合剤、少なくとも１種の保湿剤、溶媒及び請求項１記載のカーボンブラックを含有することを特徴とするインク。
【請求項１３】
少なくとも１種の流動剤、プラスチック及び請求項１記載のカーボンブラックを含有することを特徴とするトナー。
【請求項１４】
少なくとも１種の結合剤、溶媒及び請求項１記載のカーボンブラックを含有することを特徴とする印刷インキ。
【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、その製造方法並びにその使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
カーボンブラックは黒色顔料として並びに強化剤及び充填剤として広い分野で使用される。これは様々な方法により異なる特性を有して生産される。最も頻度が高いのは、炭素含有カーボンブラック原料の酸化的熱分解による製造である。ここでカーボンブラック原料は高温で酸素の存在下で不完全に燃焼される。このカーボンブラック製造法の分類には例えばファーネスブラック法、ガスブラック法、ランプブラック法（Flammruss-Verfahren）が属する。他の方法は例えばアセチレン法、サーマルブラック法及びプラズマ法である。
【０００３】
炭素含有カーボンブラック原料としては主として芳香族カーボンブラック油が使用される。酸化的熱分解の生成物流は、水素及び一酸化炭素を含有する排ガス及びこの中に懸濁された微粒状のカーボンブラックからなり、これはフィルター装置中で排ガスから分離される（ウルマンの工業化学百科事典（Ullmanns Enzyklopaedie der technischen Chemie）第４版、第１４巻、６３３〜６４９頁）。
【０００４】
製造方法及びプロセス条件に応じてカーボンブラックは少量の有機化合物で汚染されている可能性がある。この有機化合物は炭素骨格からなることができ、これは再度重縮合した芳香族系から構成されている。この骨格は、具体的な化合物に応じて更に分枝又は置換されていることができる。
【０００５】
炭素骨格が実質的に重縮合した芳香族系からなる化合物は大抵は重縮合した芳香族炭化水素（ＰＡＫ、英語でＰＡＨ）と呼ばれる。ＰＡＫは、健康を害する化合物と考えられている（Ｓｕｄｉｐ  Ｋ．  Ｓａｍａｎｔａ，  Ｏｍ  Ｖ．  Ｓｉｎｇｈ  ａｎｄ  Ｒａｋｅｓｈ  Ｋ．  Ｊａｉｎ：  "Ｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃ  ａｒｏｍａｔｉｃ  ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ：  ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｂｉｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ"、  ＴＲＥＮＤＳ  ｉｎ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｖｏｌ．２０  Ｎｏ．６  ２００２年６月、２４３〜２４８頁）。
【０００６】
ＰＡＫは、カーボンブラックが固くマトリックス中に結合しているか又はヒトとの接触が可能でない系において大抵問題を示さない一方で、幾つかの適用領域についてはＰＡＫによるその健康の脅威のために極めて低含有量の重縮合した芳香族炭化水素（ＰＡＫ）を有するカーボンブラックのみが使用可能である。これは例えば食品と接触する適用におけるカーボンブラックの使用に関する。したがって、例えばアメリカ食品医薬品局は食品接触を伴うカーボンブラックについてのＰＡＫ含有量を０．５ｐｐｍに限定している（Ｃｏｄｅ  ｏｆ  Ｆｅｄｅｒａｌ  Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ、タイトル２１、第３巻、１７０−１９０部、§  Ｃｏｌｏｒａｎｔｓ  ｆｏｒ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ、Ｈｉｇｈ  ｐｕｒｉｔｙ  Ｆｕｒｎａｃｅ  Ｂｌａｃｋｓ、３７２〜３７６頁；ＣＩＴＥ  ２１ＣＦＲ１７８．３２９７）。
【０００７】
所定の範囲ではＰＡＫ含有量は、既にこの製造の間に、例えばファーネスブラックの場合には反応器中で影響を及ぼすことが可能である。高温及び／又は後の急冷によりＰＡＫ含有量は例えば１００〜１５０ｐｐｍから２５〜４０ｐｐｍに減少されることができる（ＵＳ４，１３８，４７１号）。
【０００８】
しかしながら、反応器運転方式により特に少ないＰＡＫ含有量を達成することができない場合には、存在するＰＡＫの除去のためにカーボンブラックを後処理することができる。
【０００９】
カーボンブラックに対する重縮合した芳香族炭化水素が、流動床中での少なくとも１０％の酸素の存在下でのペレット化したファーネスブラックの熱処理により減少されることが知られている（ＵＳ４，１３８，４７１号）。この場合には、化合物ベンゾ（ａ）ピレン、ジベンズ（ａ，ｈ）アントラセン又は７，１２−ジメチルベンズ（ａ）アントラセンについてそれぞれ２ｐｐｂ未満の量を達成できる。
【００１０】
さらに、炭素ナノ材料に対する重縮合した芳香族炭化水素を溶媒を用いた抽出により少なくさせることが知られている（ＷＯ０３／０２１０１７号）。
【００１１】
さらに、特に、ナフタレン、アセナフチレン、アセナフテン、フルオレン、フェナントレン、アントラセン、フルオランテン、ピレン、ベンゾ（ａ）アントラセン、クリセン、ベンゾ（ｂ）フルオランテン、ベンゾ（ａ）ピレン、ベンゾ（ｋ，ｊ）フルオランテン、ジベンゾ（ａ，ｈ）アントラセン、インデノ（１，２，３−ｃｄ）ピレン及びベンゾ（ｇ，ｈ，ｌ）ペリレンについてのＰＡＫの含有量１０ｐｐｍ未満を有するカーボンブラックを含有するトナーが知られている（ＵＳ６，４４０，６２８号）。
【００１２】
さらに、比表面積１３〜１９ｍ2／ｇ及び重縮合した芳香族炭化水素０．２５〜０．２８質量％を有するカーボンブラック（ＳＵ８９９５８９号）又は比表面積５０〜５７ｍ2／ｇ及び重縮合した芳香族炭化水素０．２１〜０．２３質量％を有するカーボンブラック（ＳＵ８９９５８９号）を含有するゴム混合物が知られている。
【００１３】
さらに、ＥＰ１１０２１２７号からは、１５ｐｐｍ未満のＰＡＫ含分、例えば化合物、例えばベンズピレン、アントラセン−ベンゾピレン、フェナントレン、ピレン及び類似物を有するカーボンブラックを含有するトナーが知られている。
【００１４】
さらに、ＵＳ６，０８７，４３４号からは、１０ｐｐｍ未満のＰＡＫ含分、例えば化合物、例えばナフタレン、フルオラテン、フルオラチン、ピレン、クリセン、ベンゾピレン及び類似物を有するカーボンブラックを含有し、相対酸素含有量０．２〜０．４ｍｇ／ｍ2を示す顔料調製物が知られている。
【００１５】
さらに、ＵＳ６，５９９，４９６号からは、ＰＡＫ含有量が０．５ｐｐｍ未満であることが記載されている炭素顔料を含有する医薬的造影剤が知られている。
【００１６】
ＷＯ２００８／０５８１１４号においては、熱処理又は抽出によりＰＡＫ含有量が１〜２０ｐｐｍの値又は≦１０ｐｐｍの値に低下できたカーボンブラックが記載されている。
【００１７】
既知のカーボンブラックの欠点は、健康を害する重縮合した芳香族炭化水素の高い割合である。
【００１８】
カーボンブラックを熱処理する際の特別な更なる欠点は、酸化度の、又は９５０℃での揮発性成分の比較的強力な低下及びこれと関連した、カーボンブラック表面上の官能基の減少であり、この結果、特に酸化された出発カーボンブラックでは所望される表面基が部分的に又は完全に除去される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】ＵＳ４，１３８，４７１号
【特許文献２】ＷＯ０３／０２１０１７号
【特許文献３】ＵＳ６，４４０，６２８号
【特許文献４】ＳＵ８９９５８９号
【特許文献５】ＳＵ８９９５８９号
【特許文献６】ＥＰ１１０２１２７号
【特許文献７】ＵＳ６，０８７，４３４号
【特許文献８】ＵＳ６，５９９，４９６号
【特許文献９】ＷＯ２００８／０５８１１４号
【非特許文献】
【００２０】
【非特許文献１】ウルマンの工業化学百科事典、第４版、第１４巻、６３３〜６４９頁
【非特許文献２】Ｓｕｄｉｐ  Ｋ．  Ｓａｍａｎｔａ，  Ｏｍ  Ｖ．  Ｓｉｎｇｈ  ａｎｄ  Ｒａｋｅｓｈ  Ｋ．  Ｊａｉｎ：  "Ｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃ  ａｒｏｍａｔｉｃ  ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ：  ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｂｉｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ"、  ＴＲＥＮＤＳ  ｉｎ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｖｏｌ．２０  Ｎｏ．６  ２００２年６月、２４３〜２４８頁
【非特許文献３】Ｃｏｄｅ  ｏｆ  Ｆｅｄｅｒａｌ  Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ、タイトル２１、第３巻、１７０−１９０部、§  Ｃｏｌｏｒａｎｔｓ  ｆｏｒ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ、Ｈｉｇｈ  ｐｕｒｉｔｙ  Ｆｕｒｎａｃｅ  Ｂｌａｃｋｓ、３７２〜３７６頁；ＣＩＴＥ  ２１ＣＦＲ１７８．３２９７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明の課題は、低いＰＡＫ値を有し、かつ、場合により９５０℃での揮発性成分の高含有量を有する低表面積カーボンブラックを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の一主題は、２２ＰＡＫ法により測定した重縮合した芳香族炭化水素の含有量が５ｐｐｍ未満、有利には０．５ｐｐｍ未満、特に有利には０．４ｐｐｍ未満、特にとりわけ有利には０．２ｐｐｍ未満であり、かつ、ＡＳＴＭ  Ｄ−６５５６により測定したＳＴＳＡ表面積が＜９０ｍ2／ｇ、有利には≦８０ｍ2／ｇ、特に有利には３０〜８０ｍ2／ｇ、特にとりわけ有利には５５〜８０ｍ2／ｇであることを特徴とするカーボンブラックである。
【００２３】
２２ＰＡＫ法の重縮合した芳香族炭化水素の含有量は、以下の化合物の合計から計算される：ナフタレン、アセナフチレン、アセナフテン、フルオレン、フェナントレン、アントラセン、フルオラテン、ピレン、ベンゾ（ｇｈｉ）フルオランテン、シクロペンタ（ｃｄ）ピレン、クリセン、ベンゾ（ｅ）ピレン、ペリレン、ベンゾ（ｇｈｉ）ペリレン、アントラトレン、コロネン、ベンズ（ａ）アントラセン、ベンゾ（ｋ）フルオランテン、ジベンズ（ａｈ）アントラセン、ベンゾ（ａ）ピレン、インデノ（１，２，３−ｃｄ）ピレン、ベンゾ（ｂ）フルオランテン及びベンゾ（ｊ）フルオランテン、その際、ベンゾ（ｂ）フルオランテン及びベンゾ（ｊ）フルオランテンは１つとして数えられる。
【００２４】
２２ＰＡＫ法ではカーボンブラックはソックスレー装置を用いて抽出され、この検出はガスクロマトグラフィを用いて実施され、この計算は前述の２２ＰＡＫｓを考慮して行われる（「Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ＰＡＨ  ｃｏｎｔｅｎｔ  ｏｆ  ｃａｒｂｏｎ  ｂｌａｃｋ」、Ｃａｂｏｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｄｏｃｋｅｔ  ９５Ｆ−０１６３１、１９９４年７月８日、アメリカ食品医薬局（ＦＤＡ）により分類（Ｃｏｄｅ  ｏｆ  "Ｆｅｄｅｒａｌ  Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ、タイトル２１、第３巻、１７０−１９９部、§Ｃｏｌｏｒａｎｔｓ  ｆｏｒ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ、Ｈｉｇｈ  ｐｕｒｉｔｙ  Ｆｕｒｎａｃｅ  Ｂｌａｃｋｓ、３７２−３７６頁；ＣＩＴＥ  ２１ＣＦＲ１７８．３２９７））。
【００２５】
本発明によるカーボンブラックは１５ＰＡＫ法により測定した重縮合した芳香族炭化水素の含有量５ｐｐｍ未満、有利には１ｐｐｍ未満、特に有利には０．７ｐｐｍ未満、特にとりわけ有利には０．１２ｐｐｍ未満を有することができる。
【００２６】
１５ＰＡＫ法の重縮合した芳香族炭化水素の含有量は、以下の化合物の合計から計算される：
ベンズ（ａ）アントラセン、ベンゾ（ｋ）フルオランテン、ジベンズ（ａｈ）アントラセン、ベンゾ（ａ）ピレン、インデノ（１，２，３−ｃｄ）ピレン、ベンゾ（ｂ）フルオランテン及びベンゾ（ｊ）フルオランテン、ジベンズ（ａｈ）アクリジン、ジベンズ（ａｊ）アクリジン、７Ｈ−ジベンゾ（ｃｇ）カルバゾール、ジベンゾ（ａｅ）ピレン、ジベンゾ（ａｈ）ピレン、ジベンゾ（ａｉ）ピレン、ジベンゾ（ａｌ）ピレン及び５−メチルクリセン、その際、ベンゾ（ｂ）フルオランテン及びベンゾ（ｊ）フルオランテンはそれぞれ単独で数えられる（８ｔｈ  ｒｅｐｏｒｔ  ｏｎ  ｃａｒｃｉｎｏｇｅｎｓ、ＵＳ  Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｈｅａｌｔｈ  ａｎｄ  Ｈｕｍａｎ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ、ＩＩＩ−８６９頁）。
【００２７】
本発明によるカーボンブラックはＢＥＴ表面積（ＡＳＴＭ  Ｄ６５５６）１０〜１０００ｍ2／ｇ、有利には２０〜１２０ｍ2／ｇを有することができる。
【００２８】
本発明によるカーボンブラックはＤＢＰ表面積（ＡＳＴＭ  Ｄ−２４１４）１０〜２００ｍｌ／１００ｇ、有利には２０〜１２０ｍｌ／１００ｇを有することができる。
【００２９】
本発明によるカーボンブラックは、９６％より高い、有利には９９％より高い透過度（ＡＳＴＭ  Ｄ−１６１８）を有することができる。
【００３０】
本発明によるカーボンブラックは、０．０４％未満、有利には０．０３％未満のトルエン抽出物（ＡＳＴＭ  Ｄ−４５２７）を有することができる。
【００３１】
カーボンブラックは、ＤＥ１９５２１５６５号及びＤＥ１９８３９９２５号から知られたファーネスブラック、ガスブラック、チャネルブラック、ランプブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック、プラズマブラック（Plasmaruss）、インバージョンブラック（Inversionsruss）、ＷＯ９８／４５３６１号又はＤＥ１９６１３７９６号から知られたＳｉ含有カーボンブラック、又はＷＯ９８／４２７７８号から知られた金属含有カーボンブラック、アークカーボンブラック（Lichtbogenruss）及び化学的製造プロセスの副産物であるカーボンブラックであることができる。
【００３２】
本発明によるカーボンブラックは、ｐＨ値（ＡＳＴＭ  Ｄ−１５１２）７未満、有利には６未満、特に有利には５未満、特にとりわけ有利には３．５未満を有することができる。
【００３３】
本発明によるカーボンブラックは、９５０℃での揮発性成分の含有量（ＤＩＮ  ５３５５２）＞０．６％、有利には＞２％、特に有利には＞４．５％、とりわけ有利には＞１２％を有することができる。本発明によるカーボンブラックは、酸化されたカーボンブラック、有利には酸化されたガスブラックであることができる。
【００３４】
本発明の更なる一主題は、２２ＰＡＫ法により測定した重縮合した芳香族炭化水素の含有量５ｐｐｍ未満、有利には０．５ｐｐｍ未満、特に有利には０．４ｐｐｍ未満、特にとりわけ有利には０．２ｐｐｍ未満を有するカーボンブラックの製造方法において、出発カーボンブラックを電磁線、有利にはＵＶ線、例えば遠ＵＶ線、ＶＩＳ線、ＩＲ線、例えば遠ＩＲ線、ラジオ波線、例えばＵＳＷ線、又はマイクロ波線、特に有利には０．９〜１４０ＧＨｚを有するマイクロ波線、特に有利には２．４５ＧＨｚを有するマイクロ波線で処理することを特徴とする製造方法である。
【００３５】
出発カーボンブラックはＳＴＳＡ表面積（ＡＳＴＭ  Ｄ−６５５６）＜９０ｍ2／ｇ、有利には≦８０ｍ2／ｇ、特に有利には３０〜８０ｍ2／ｇ、特にとりわけ有利には５５〜８０ｍ2／ｇを有することができる。
【００３６】
出発カーボンブラックはＢＥＴ表面積（ＡＳＴＭ  Ｄ−６５５６）１０〜１０００ｍ2／ｇ、有利には２０〜１２０ｍ2／ｇを有することができる。
【００３７】
出発カーボンブラックはＤＢＰ値（ＡＳＴＭ  Ｄ−２４１４）１０〜２００ｍｌ／１００ｇ、有利には２０〜１２０ｍｌ／１００ｇを有することができる。
【００３８】
出発カーボンブラックは、９６％より高い、有利には９９％より高い透過度（ＡＳＴＭ  Ｄ−１６１８）を有することができる。
【００３９】
出発カーボンブラックは、０．０４％未満、有利には０．０３％未満のトルエン抽出物（ＡＳＴＭ  Ｄ−４５２７）を有することができる。
【００４０】
出発カーボンブラックは、粉末、湿式又は乾式ペレット化（geperlt）カーボンブラックであることができる。出発カーボンブラックは、ＤＥ１９５２１５６５号及びＤＥ１９８３９９２５号から知られたファーネスブラック、ガスブラック、チャネルブラック、ランプブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック、プラズマブラック、インバージョンブラック、ＷＯ９８／４５３６１号又はＤＥ１９６１３７９６号から知られたＳｉ含有カーボンブラック、又はＷＯ９８／４２７７８号から知られた金属含有カーボンブラック、アークカーボンブラック及び化学的製造プロセスの副産物であるカーボンブラックであることができる。出発カーボンブラックは、先行する反応、例えば酸化、例えばオゾン、硝酸、窒素酸化物又は次亜塩素酸塩での酸化により活性化されていることができる。
【００４１】
出発カーボンブラックはゴムブラック（Gummiruss）又は着色ブラック（Farbruss）であることができる。
【００４２】
更なる出発カーボブラックは次のものであることができる：導電性カーボンブラック、ＵＶ安定化のためのカーボンブラック、系中、例えばゴム、ビチューメン又はプラスチック中の充填剤としてのカーボンブラック、金属学における還元剤としてのカーボンブラック。
【００４３】
有利には、出発カーボンブラックは、ガスブラック、有利には酸化されたガスブラックであることができる。
【００４４】
有利には、電磁線を用いた処理は不活性雰囲気下で行うことができる。
【００４５】
不活性雰囲気は、窒素、希ガス、空気−水蒸気混合物、水蒸気又は窒素−水蒸気混合物により生じさせることができる。処理は常圧、軽正圧（leichte Ueberdruck）又は真空下で実施できる。
【００４６】
電磁線エネルギーの伝達は接触無しに及びキャリア媒体無しに行うことができる。
【００４７】
出発カーボンブラックの負荷の５％未満へのＰＡＫｓの減少化は可能であってよい。マイクロ波（ＭＷ−）で処理した試料は、滞留時間の増加と共により低いＰＡＫ濃度を達成できる。
【００４８】
有利な一実施態様において、出発カーボンブラックはマイクロ波線、特に有利には０．９〜１４０ＧＨｚを有するマイクロ波線、とりわけ有利には２．４５ＧＨｚを有するマイクロ波線で不活性雰囲気下で処理される。
【００４９】
本発明による方法により製造されたカーボンブラックはＳＴＳＡ表面積＜９０ｍ2／ｇ、有利には≦８０ｍ2／ｇ、特に有利には３０〜８０ｍ2／ｇ、とりわけ有利には５５〜８０ｍ2／ｇを有することができる。
【００５０】
本発明による方法により製造されたカーボンブラックはＢＥＴ表面積（ＡＳＴＭ−Ｄ６５５６）１０〜１０００ｍ2／ｇ、有利には２０〜１２０ｍ2／ｇを有することができる。
【００５１】
本発明による方法により製造されたカーボンブラックはＤＢＰ値（ＡＳＴＭ  Ｄ−２４１４）１０〜２００ｍｌ／１００ｇ、有利には２０〜１２０ｍｌ／１００ｇを有することができる。
【００５２】
本発明による方法により製造されたカーボンブラックは、９６％より高い、有利には９９％より高い透過度（ＡＳＴＭ  Ｄ−１６１８）を有することができる。
【００５３】
本発明による方法により製造されたカーボンブラックは、トルエン抽出物（ＡＳＴＭ  Ｄ−４５２７）０．０４％未満、有利には０．０３％未満を有することができる。
【００５４】
電磁線を用いた処理は、１５０〜６００℃、有利には３００〜４００℃の温度で実施できる。
【００５５】
電磁線を用いた処理は、１〜１２０分間、有利には５〜３０分間の反応時間において実施できる。
【００５６】
本発明による方法は、その反応器壁、反応器壁の一部又はウィンドウが使用される電磁線のために透明である反応器からなる装置中で実施できる。
【００５７】
使用される電磁線のために透過性の壁又はウィンドウは、ガラス、石英ガラス又は密に焼結されたＡｌ2Ｏ3を含むことができる。反応器壁温度は、生成物温度を顕著に下回ることができる。
【００５８】
使用される電磁線のために透明なウィンドウはガラスウィンドウであることができる。照射されたカーボンブラックにおける温度は０〜１０００℃であることができる。
【００５９】
カーボンブラックは、浮遊化装置（Levitator）（誘導（Induktion）、光、音）又はガス流（流動層）を用いて浮遊状態（in Schwebe）に維持することができる。
【００６０】
反応器の材料は、放射線透過性に関して相応して適合させることができる。
【００６１】
電磁性放射体供給源、有利にはマグネトロンは、生成物から保護されることができ、例えば放射線透過性領域の領域中にある反応器壁の外側に配置されていることができる。
【００６２】
放射エネルギーは狙いを定めてかつ焦点を絞って高出力密度でもって反応器中にあるカーボンブラックに対して無接触状態で、すなわち、キャリア媒体無しに伝達されることができる。
【００６３】
エネルギー導入はコントロール及び制御できる。
【００６４】
放射体供給源としては次のものを使用できる：ＮＩＲ線供給源、ＩＲ線供給源（波長λ＝５００μｍ〜７５０ｎｍ）、例えば電気ランプ又はセラミック放射体、ガス加熱した触媒的又は表面放射体（Katalyt oder Oberflaechenstrahle）、又は、ガス／オイル加熱した孔燃焼器（Porenbrenner）、ＶＩＳランプ（波長λ＝３８０ｎｍ〜７５０ｎｍ）、ＵＶランプ（波長λ＝３８０ｎｍ〜１７２ｎｍ）又はマイクロ波放射体（周波数ω＝９００ＭＨｚ〜１４０ＧＨｚ）、例えばマグネトロン及びジャイロトロン。
【００６５】
反応器としては、カーボンブラック及びＰＡＫ物質又はこの物質混合物により腐食的に攻撃され、この製造された生成物のコンタミネーションを生じる可動部を有しない反応器タイプが使用できる。
【００６６】
反応器としては、常圧、正圧及び負圧のための反応器を使用でき、その際反応器中には定義されたガス雰囲気（例えば不活性ガス）が調節可能である。
【００６７】
反応器は、混合及び運搬のための外部装置を有する管型反応器、例えば混合のための機械的装置を有する反応器、例えば振動−／揺動装置、回転管、振動コンベアー又はスクリューであることができる。
【００６８】
反応器は、流動層反応器、固体床反応器又は気泡塔（Blasensaeule）反応器であることができる。反応器には、使用物質又は使用物質混合物（出発カーボンブラック）の混合のための装置が備え付けられていることができる。混合は、物質又は物質混合物の反応器中での貫流を用いて行うことができ、例えば連続フロー反応器（Durchflussreaktor）、充填体あり又はなしの気泡塔、細流床反応器（Rieselbettreaktor）、流動層反応器又は落下塔（Fallturm）を用いることができる。
【００６９】
反応器は電磁線の他に、熱導入のための更なる装置を含むことができる（ハイブリッド反応器）。
【００７０】
本発明による方法によれば、エネルギーは狙いを定めて高エネルギー密度でもって、かつキャリア媒体無しに生成物中に導入（einkoppeln）されることができ、その際、生成物中の電磁線のエネルギー散逸によりこれは内側で加熱される。これにより、本発明により短期間の反応が実現される。
【００７１】
本発明による方法により、不純物が極めて少ない生成物が製造される。
【００７２】
本発明による方法の実施のためには、図１に示した赤外線（ＩＲ）−運搬管（Foerderrhor）−反応器又は図２中に示したマイクロ波−固体床／流動層−反応器が使用できる。
【００７３】
ＩＲ−運搬管−反応器のための符号の列記（図１）：
１．出発カーボンブラック計量供給
２．ロック（Schleuse）
３．ＩＲ透明反応器
４．熱処理のためのカーボンブラック
５．輸送ガス流
６．振動駆動系
７．生成物−排出
８．８ａの１以上のＩＲ透明なウィンドウを有するＩＲ放射体モジュール（IR-Strahlermodule）
９．ＩＲ放射体モジュールのための電気制御
１０．トレース加熱（Begleitheizung）
１１．排ガス流。
【００７４】
図１によれば、出発カーボンブラック又は出発カーボンブラック混合物は計量供給装置１を用いてロック２を介して反応器３に計量供給される。これは固体粉末又はグラニュール４としてＰＡＫ減少化のために反応器３の底部に落下し、振動コンベアー６により生成物−排出７へと輸送される。通常は加熱されたガス流５は付加的に反応器を通じて排出され、ガス状生成物、主としてＰＡＫ及びその分解生成物の搬出のために利用されることができる。
【００７５】
反応器を通じた計量供給されたカーボンブラックの輸送の間に、カーボンブラックの精製が、装置９を介して電気制御されるＩＲ−放射体モジュール８により行われる。ＩＲ線はＩＲ線透明なウィンドウ８ａを介して反応器中に導入され、次いでカーボンブラック中の迅速な加熱を生じる。ガス流１１は、反応器からのトレース加熱された輸送ライン１０を介して排出される。
【００７６】
マイクロ波−固体床／流動層−反応器のための符号の列記（図２）：
１２．出発カーボンブラック計量供給
１３．ロック
１４．ＭＷ透明反応器
１５．固体床、流動層又は気泡塔としての熱処理のためのカーボンブラック
１６．輸送ガス流
１７．インフロー底部（Anstroemboden）
１８．生成物−排出
１９．１９ａの１以上のＭＷ透明なウィンドウを有する共振器
２０．マイクロ波供給源
２１．トレース加熱
２２．排ガス流。
【００７７】
図２によれば、出発カーボンブラック又は出発カーボンブラック混合物は計量供給装置１２を用いてロック１３を介してマイクロ波反応器１４に計量供給される。この出発材料は、ＰＡＫ精製のための物質又は物質混合物として固体床、流動層又は気泡塔１５を用いて輸送ガス流１６に対抗してインフロー底部１７に落下し、その際カーボンブラック１５の過剰量の要求の場合には排出装置１８を介して排出されることができる。
【００７８】
カーボンブラック１５は、輸送ガス流１６を用いてマイクロ波電場（Mikrowellenfeld）−マイクロ波−放射体−供給源２０及び共振器１９により引き起こされる−の方向に運ばれかつ／又は可動状態に維持される。この場合にマイクロ波線はほぼ損失無しにウィンドウ１９ａを通じて反応器中に入り込む。
【００７９】
反応器を通じた計量供給されたカーボンブラックの輸送の間に、マイクロ波照射処理を用いたカーボンブラックの精製が行われる。
【００８０】
ガス流２２は、反応器からのトレース加熱された輸送ライン２１を介して排出される。
【００８１】
ガスとして不活性ガス、窒素又は窒素／水蒸気−混合物が装置中で使用できる。
【００８２】
本発明の更なる一主題は、充填剤、強化剤充填剤、ＵＶ安定化剤、導電性カーボンブラック又は顔料としての本発明によるカーボンブラックの使用である。
【００８３】
本発明によるカーボンブラックは、ゴム、プラスチック、印刷インキ、インク、インクジェットインク、トナー、ラッカー（Lack）、着色剤、接着剤、バッテリー、ペースト（Paste）、紙、燃料電池、ビチューメン、コンクリート及び他の建材において使用できる。これは、金属学における還元剤及び導電カーボンブラック（Leitruss）として適用できる。
【００８４】
本発明によるカーボンブラックは特に、食品接触を伴う材料における適用のために、包装印刷インキのために、トナー適用のために、又はインクジェットインクのために使用できる。
【００８５】
本発明の更なる一主題は、少なくとも１種のプラスチック及び本発明によるカーボンブラックを含有することを特徴とするプラスチック混合物である。
【００８６】
本発明によるプラスチック混合物は、このプラスチック混合物に対して４０〜９９．９質量％、有利には９０〜９８質量％のプラスチックを含有できる。本発明によるプラスチック混合物は、このプラスチック混合物に対して０．１〜６０質量％、有利には１．５〜３質量％の本発明によるカーボンブラックを含有できる。このプラスチックは熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、熱可塑性エラストマー、有利にはポリオレフィン、特に有利にはポリエチレン及びポリプロピレン、ポリビニルクロリド、メラミンホルムアルデヒド樹脂、フェノール樹脂、エポキシド樹脂、ポリアミド、ポリエステル、ポリオキシメチレン、ポリメチルメタクリラート、ポリカーボナート、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタラート又はアクリルニトリルブタジエンスチレン−ポリマー並びに前述の成分からの混合物又はコポリマーであることができる。
【００８７】
本発明の更なる一主題は、５質量％未満の結合剤、少なくとも１種の保湿剤、溶媒及び本発明によるカーボンブラックを含有することを特徴とするインクである。
【００８８】
本発明によるインクは、このインクに対して５〜９５質量％、有利には３０〜８０質量％の溶媒を含有できる。本発明によるインクは、このインクに対して０．１〜１０質量％、有利には１〜５質量％の本発明によるカーボンブラックを含有できる。溶媒は、水、アルコール、ケトン、エステル、脂肪族又は芳香族炭化水素であることができる。
【００８９】
本発明の更なる一主題は、少なくとも１種の結合剤、溶媒及び本発明によるカーボンブラックを含有することを特徴とする印刷インキである。
【００９０】
本発明による印刷インキは、印刷インクに対して１０〜３０質量％の結合剤を含有することができる。本発明による印刷インキは、この印刷インクに対して１０〜７５質量％の溶媒を含有できる。本発明による印刷インキは、印刷インキに対して本発明によるカーボンブラック３〜４０質量％を含有できる。溶媒は、水、アルコール、ケトン、アセタート又は全ての種類の油、又は、この少なくとも１種の成分を有する混合物であることができる。
【００９１】
本発明の更なる一主題は、少なくとも１種の流動剤、プラスチック及び本発明によるカーボンブラックを含有することを特徴とするトナーである。
【００９２】
本発明によるトナーは、このトナーに対して３０〜９５質量％、有利には６０〜９０質量％のプラスチックを含有できる。本発明によるトナーは、このトナーに対して１〜２０質量％、有利には２〜１５質量％の本発明によるカーボンブラックを含有できる。プラスチックは、ポリエステル樹脂、スチレン−コポリマー又はシクロオレフィン−コポリマーであることができる。流動剤は、シリカ（Kieselsaeure）、有利には熱分解シリカ又はカーボンブラックであることができる。
【００９３】
本発明によるカーボンブラックの利点は、害のある重縮合した芳香族炭化水素の低含有量である。
【００９４】
本発明によるカーボンブラックが減少したＰＡＫｓにかかわらず９５０℃での揮発性成分として測定した比較的高い酸化度を有することが更なる利点である。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】図１は、赤外線（ＩＲ）−運搬管−反応器を示す図である。
【図２】図２は、マイクロ波−固体床／流動層−反応器を示す図である。
【実施例】
【００９６】
製造されたカーボンブラックのカーボンブラック分析特性は以下の規定により算出される：
ＳＴＳＡ表面積：            ＡＳＴＭ  Ｄ−６５５６
ＢＥＴ表面積：              ＡＳＴＭ  Ｄ−６５５６
ＤＢＰ吸収：                ＡＳＴＭ  Ｄ−２４１４。
【００９７】
実施例における出発カーボンブラックとしては、ＳＴＳＡ表面積８３ｍ2／ｇ及び油値（流動点法ＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ  ７８７−５による）４６０ｇ／１００ｇを有するペレット化出発カーボンブラックＡが使用される。
【００９８】
実施例１：
重縮合した芳香族炭化水素（ＰＡＫｓ）の含有量を減少させるために、図１中に示されるようなＩＲ−パイロット装置（IR-Pilotanlage）中でペレット化したカーボンブラックを処理する。この滞留時間及び温度は表１に記載されている。
【００９９】
出発カーボンブラックとして出発カーボンブラックＡを使用する。ここで記載する試験系列においては、２２ＰＡＫ法及び１５ＰＡＫ法に基づいてＰＡＫ含有量を試験する（表１）。
【０１００】
表１：
【表１】
2011068892.tif 000002
【０１０１】
ＰＡＫに関する出発負荷の１％未満への減少が可能であることが明らかである。
【０１０２】
実施例２：
重芳香族炭化水素（ＰＡＫｓ）の含有量を減少させるために、図２中に記載されるようなマイクロ波装置中でペレット化したカーボンブラックを処理する。この滞留時間及び温度は表２に記載されている。
【０１０３】
出発カーボンブラックとして出発カーボンブラックＡを使用する。ここで記載する試験系列においては、２２ＰＡＫ法及び１５ＰＡＫ法に基づいてＰＡＫ含有量を試験する（表２）。
【０１０４】
表２
【表２】
2011068892.tif 000003
ｎ．ｄ．＝検出可能でない。
【０１０５】
マイクロ波で処理した試料では、ＰＡＫｓの、出発負荷の０．１％への極めて強力な減少が達成される。
【０１０６】
実施例３
図２に記載されるようなマイクロ波装置中では、約８０ｇの量の出発カーボンブラックＡが充填される。マイクロ波反応器を窒素（５ｌ／ｈ）で試験開始前に洗浄し、引き続きマイクロ波を照射し、試験終了後に窒素下で温度＜１２０℃に冷却する。
【０１０７】
滞留時間及び温度が１〜２０分間及び４００〜６００℃に変動する。この時間を目的温度の達成後に測定する。
【０１０８】
温度記録はＰＣを介して行う。
【０１０９】
表３中では様々なパラメーターが変動する。
【０１１０】
表３：
【表３】
2011068892.tif 000004
【０１１１】
本発明によるカーボンブラックではＰＡＫｓが顕著に減少される。６００℃ではＰＡＫｓは０．４ｐｐｍ未満に減少される。
【０１１２】
実施例４：
乾燥棚中での単純な温度処理についての比較例
ＳＴＳＡ表面積７５ｍ2／ｇ及び油価（流動点法ＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ７８７−５による）４６０ｇ／１００ｇを有する出発カーボンブラック１００ｇを、ステンレス鋼片に３０×３０ｃｍの面積に分散させる。窒素下で乾燥棚中で１時間３００℃で温度処理する。
【０１１３】
表４：
【表４】
2011068892.tif 000005
【０１１４】
乾燥棚中での温度処理（表４）は、本発明による方法を用いて製造されたカーボンブラックに対するＰＡＫｓのより少ない減少を示す。
【図１】
2011068892.tif 000006
【図２】
2011068892.tif 000007