(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料カーボンブラックを酸化剤として硝酸ガスを用いる同伴気流式酸化方法により酸化した後、加熱して酸化カーボンブラック表面に吸着した窒素酸化物を脱離させて得られたカーボンブラックであって、カーボンブラック０．５００ｇを水２５ｍｌに分散した液のｐＨ値として定義される初期ｐＨが３．０以上、及び、前記分散液についてｐＨが７．００を超えるまでに要する０．１Ｍ／ＬＮａＯＨ水溶液での中和滴定量が２．５ｍＬ以上であるカーボンブラック。
【請求項２】
ＪＩＳ  ６２２１−１９８２の方法でのｐＨが２．８〜４．０である請求項１のカーボンブラック。
【請求項３】
Ｄ1/2／Ｄmodの比が１．０以下である請求項１又は２のカーボンブラック。
【請求項４】
Ｄ75／Ｄmodの比が２．０以下である請求項１〜３のいずれかのカーボンブラック。
【請求項５】
比表面積が３１０〜４５０ｍ2／ｇである請求項１〜４のいずれかのカーボンブラック。
【請求項６】
揮発分量が９％以上である請求項１〜５のいずれかのカーボンブラック。
【請求項７】
揮発分量が１０〜１５％である請求項１〜６のいずれかのカーボンブラック。
【請求項８】
揮発分量／比表面積が３００μｇ／ｍ2以上である請求項１〜７のいずれかのカーボンブラック。
【請求項９】
９５０℃、３０分間の熱分解により発生するガス中の全酸素量が６５ｍｇ／ｇ以上である請求項１〜８のいずれかのカーボンブラック。
【請求項１０】
９５０℃、３０分間の熱分解により発生するガス中のＣＯ／ＣＯ2が１．０〜１．５である請求項１〜９のいずれかのカーボンブラック。
【請求項１１】
平均粒子径が１８ｎｍ以下、Ｄmodが５０ｎｍ以下である請求項１〜１０のいずれかのカーボンブラック。
【請求項１２】
Ｄ75／Ｄmodの比が、２．０以下である請求項１〜１１のいずれかのカーボンブラック。
【請求項１３】
比表面積／平均粒子径が２２×１０９〜２９×１０９ｍ／ｇである請求項１〜１２のいずれかのカーボンブラック。
【請求項１４】
ＤＢＰ吸油量が１３０ｍｌ／１００ｇ以下である請求項１〜１３のいずれかのカーボンブラック。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれかのカーボンブラックを含有する事を特徴とする塗料組成物。
【請求項１６】
請求項１〜１４のいずれかのカーボンブラックを含有する事を特徴とするインキ組成物。
【請求項１７】
請求項１〜１４のいずれかのカーボンブラックを含有する事を特徴とする樹脂組成物。
【請求項１８】
原料カーボンブラックを酸化剤として硝酸ガスを用いる同伴気流式酸化方法により酸化した後、加熱して酸化カーボンブラック表面に吸着した窒素酸化物を脱離させることにより、カーボンブラック０．５００ｇを水２５ｍｌに分散した液のｐＨ値として定義される初期ｐＨが３．０以上、及び、前記分散液についてｐＨが７．００を超えるまでに要する０．１Ｍ／ＬＮａＯＨ水溶液での中和滴定量が２．５ｍＬ以上であるカーボンブラックを製造することを特徴とする、カーボンブラックの製造方法。
【請求項１９】
硝酸ガスを用いる同伴気流式酸化方法によって酸化するに際して、酸化処理を、硝酸ガスを１〜３０ｖｏｌ％含有する酸化性ガスを、３ｍ／秒以上の流速で流通させた中に原料カーボンブラックを導入して行うことを特徴とする請求項１８に記載のカーボンブラックの製造方法。
【請求項２０】
酸化反応を５０℃以上２５０℃以下の温度で、１０秒から６００秒の間行うことを特徴とする請求項１８又は１９に記載のカーボンブラックの製造方法。
【請求項２１】
酸化反応後の窒素酸化物の脱離を１２０〜２００℃で５〜６００分間保持することにより行うことを特徴とする請求項１８〜２０のいずれか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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は塗料、インキ、樹脂着色等の着色用途に好適に用いられるカーボンブラックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂着色、印刷インキ、塗料において着色剤として使用されるカーボンブラックは黒度、分散性、光沢、着色力および流動特性、粘度特性面で優れたものが求められる。塗料用途の中でも特に自動車用トップコート用途では極めて高い黒度と光沢とが要求される。このカーボンブラックの黒度・着色力は、カーボンブラックの粒子径及びストラクチャーへの依存性が大きく、粒子径が小さくなるほど高黒度となることが知られている。例えば、黒度と粒子径との関係は特開昭５０−６８９９２号公報に開示されている。中高級塗料用や中高級樹脂着色剤用の分野などには極めて高黒度が要求され、特に、平均粒子径が１５ｎｍ以下の超微粒子カーボンブラックが用いられる。このクラスのカーボンブラックは、チャンネル法で製造したものをＨＣＣ(High Color Channel)あるいはＭＣＣ（Midiam Color Channel）、ファーネス法で製造したものをＨＣＦ(High Color Furnace)あるいはＭＣＦ(Midiam Color Furnace ）と呼んでいる。
【０００３】
しかしながら、小粒子径のカーボンブラックを、インキや塗料のビヒクル並びに樹脂中に配合した場合、分散性や流動性、粘度特性面での劣化を引き起こすという問題がある。また、低ストラクチャー化したカーボンブラックは、流動性、粘度特性面では良好となるものの著しく分散性の劣化を引き起こすという問題がある。以上の問題は、カーボンブラックの製造方法が、チャンネル法、ファーネス法何れの場合にも共通する。特に、チャンネル法で製造された超微粒子の高黒度のカーボンブラックは、高い温度の有酸素雰囲気で作るため、その製造時に表面が多孔化し、このため樹脂やビヒクルの吸着量が増加し、このため高粘度化する欠点がある。
【０００４】
また、分散性や流動性を改善する目的でカーボンブラックを酸化剤を用いて酸化し粒子表面に官能基を付与する方法が知られている。特公昭４５−３７４３６号公報にはカーボンブラックをオゾンで酸化する方法が開示され、特公昭４６−１８３６８公報にはカーボンブラックをオゾンで酸化することでインキ系での黒度を向上させる例が開示されている。また、特公昭４５−２９７５４号公報にはカーボンブラックを二酸化窒素ガスで酸化する方法が開示されている。その他、硝酸や高温の空気で酸化処理を行うことも知られている。しかしながら、これらの酸化後処理を実施しても、低ストラクチャー化及び小粒子径化による分散性、流動性の劣化を全て補うことはできない。本発明者等の検討によれば、カーボンブラックの酸化処理を実施しても流動性の改善効果は十分ではなく、特に高剪断速度条件での粘性については酸化による効果が殆ど得られず、逆に酸化により高速流動時の粘度が高くなる現象も見られる。
【０００５】
一方、小粒子径化及び低ストラクチャーを行わずにカーボンブラックの黒度を改善するため、特開平９−２３５４８５号公報では、凝集体分布をシャープにすることでで分散性や流動性を損なわずに黒度を高める方法が開示されている。しかしながら、特に高い漆黒性が要求される着色分野では、このような凝集体分布のシャープなカーボンブラックを用いても全てのバランスを満足できるカーボンブラックは得られておらず、黒度または、流動性、分散性等の何れかの特性を犠牲にしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、カーボンブラックの特性と、樹脂組成物等のカーボンブラック含有組成物の物性との関係に関しては、一般に相反関係にある黒度、分散性、および流動性をいかに満足させるかが重要な課題となっている。更に、一旦分散したカーボンブラックが再凝集することがあってはならない。本発明は、種々のカーボンブラック含有組成物を調製した際に、高黒度、良分散性、良流動性特に高剪断速度条件での流動性を保ち、更に凝集を防止することができるカーボンブラックを得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前述の知見に基づき、更に黒度を向上するには、粒子径以外の物性値をコントロールすることが必要であるとの考えに至り、黒度の向上したカーボンブラックを製造する手段について、特にチャンネルブラックと同等もしくは同等以上の黒度と分散性を示しかつ流動性について極めて良好なカーボンブラックをファーネス法により製造する方法について種々の検討を行った。また、カーボンブラックのマトリックス中での分散挙動、黒度及び流動性に影響する因子を解析し、従来に比して、より高黒度で良分散性を有し、かつ塗料組成物等の分散系の粘度を低く保つカーボンブラックに関する種々の分析検討を行った。その結果、カーボンブラックの特定の複数の物性値の間の関係を表す値であって黒度や分散性などと高い相関を有するものを見いだし、本発明に到達した。
【０００８】
即ち、本発明の要旨は、原料カーボンブラックを酸化剤として硝酸ガスを用いる同伴気流式酸化方法により酸化した後、加熱して酸化カーボンブラック表面に吸着した窒素酸化物を脱離させて得られたカーボンブラックであって、カーボンブラック０．５００ｇを水２５ｍｌに分散した液のｐＨ値として定義される初期ｐＨが３．０以上、及び、前記分散液についてｐＨが７．００を超えるまでに要する０．１Ｍ／ＬＮａＯＨ水溶液での中和滴定量が２．５ｍＬ以上であるカーボンブラックに存する。
また、本発明の別の要旨は、原料カーボンブラックを酸化剤として硝酸ガスを用いる同伴気流式酸化方法により酸化した後、加熱して酸化カーボンブラック表面に吸着した窒素酸化物を脱離させることにより、カーボンブラック０．５００ｇを水２５ｍｌに分散した液のｐＨ値として定義される初期ｐＨが３．０以上、及び、前記分散液についてｐＨが７．００を超えるまでに要する０．１Ｍ／ＬＮａＯＨ水溶液での中和滴定量が２．５ｍＬ以上であるカーボンブラックを製造することを特徴とするカーボンブラックの製造方法に存している。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。第１〜第５の発明にかかるカーボンブラックは、各々が完全同一なものではないが密接な関係があり、各発明で規定する物性が重複して具備する性質を有するカーボンブラックが特に好ましいものであるので、以下第１発明のカーボンブラック０．５００ｇを水２５ｍｌに分散した液のｐＨ値として定義される初期ｐＨが３．０以上、及び、前記分散液についてｐＨが７．００を超えるまでに要する０．１Ｍ／ｌＮａＯＨ水溶液での中和滴定量として定義される中和滴定量が２．５ｍｌ以上であるカーボンブラックを中心に説明する。
【００１０】
従来、ファーネスブラックを酸化処理することにより表面の酸性官能基を増加させたもの、あるいはチャンネル法で得られたチャンネルブラックは、初期ｐＨが３．０未満となっており、本発明で規定する範囲からは外れる。このため、本発明のカーボンブラックが発現する顕著な黒度と光沢とを達成することができなかったと考えられる。カーボンブラックの初期ｐＨが３．０未満では、これを塗料に使用した場合に塗料ワニスと強い結合を示し、塗料粘度が上昇するため好ましくない。また、カーボンブラックの中和滴定量が２．５ｍｌより少ないと、これを塗料用として使用した場合に、ワニスとのなじみが悪く、カーボンブラックが分散しずらくなり、塗料光沢が低下するので好ましくない。
なお、以上の初期ｐＨは、ＪＩＳ  ６２２１−１９８２の方法で測定される通常のｐＨ値とはわずかに異なるものであるが、本発明のカーボンブラックのＪＩＳ  ６２２１−１９８２の方法でのｐＨが、好ましくは２．８〜４．０である。ｐＨが２．８未満では塗料とした際の粘度が増加し良好な塗膜特性を得るのが難しくなり、一方、ｐＨが４．０を超えると塗料への分散が悪く光沢が低くなる。
【００１１】
本発明のカーボンブラックの粒子径は特に限定されないが、好ましくは平均粒子径として通常１８ｎｍ以下、好ましくは１４ｎｍ以下、特に好ましくは８〜１３ｎｍであり、かかる範囲で黒度が極めて優れたものとすることができる。
また、黒度やマトリックスへの分散能は、カーボンブラックの凝集体の径や分布とも相関があり、本発明のカーボンブラックの凝集体の最大頻度ストークス相当径Ｄmodが通常５０ｎｍ以下、好ましくは３５ｎｍ以下である。Ｄmod が５０ｎｍを超える凝集体径のカーボンブラックではそのような黒度が十分得られない。また、高い黒度と分散性のバランスを達成するためには、最大頻度ストークス相当径の半値幅Ｄ1/2 と最大頻度ストークス相当径Ｄmod の比、Ｄ1/2 ／Ｄmod を通常１．０以下、好ましくは０．９以下に調整する必要がある。更に、本発明のカーボンブラックは体積７５％径Ｄ75とＤmod の比、Ｄ75／Ｄmod を２．０以下として、分散に悪影響を及ぼす体積７５％径を越える大凝集体径の含有率を低く抑えるのが望ましい。
【００１２】
更に、本発明のカーボンブラックは、比表面積（Ｎ2ＳＡ比表面積）が通常３００ｍ2 ／ｇ以上、特に３１０〜４５０ｍ2 ／ｇの範囲で特に黒度と光沢との発現の点で優れている。かかる比表面積は前記のカーボンブラックの平均粒子径との間で、比表面積／平均粒子径が比表面積／平均粒子径が２２×１０9 〜２９×１０9 ｍ／ｇであるものが望ましく、２２×１０9 ｍ／ｇ未満では黒度が十分でなく、２９×１０9 ｍ／ｇを超えると分散性が悪く光沢が十分でない。
【００１３】
本発明のカーボンブラックは、ＤＢＰ吸油量は特に限定されないが、通常１３０ｃｍ3 ／１００ｇ以下、好ましくは１００ｃｍ3 ／１００ｇであり、この範囲を越えると、黒度低下、粘度低下の傾向にある。また、カーボンブラックのＤＢＰ吸油量はカーボンブラックの凝集性に影響を与え、特に、ＤＢＰが低くなるとカーボンブラックの凝集性が増加する傾向があり、カーボンブラックの表面性状を改質して十分な効果が得られないことがあるので、分散性及び光沢の観点から、ＤＢＰの下限は通常５０ｍｌ／１００ｇ以上であることが好ましい。
【００１４】
一方、本発明のカーボンブラックは比較的高い揮発分量を有するものあって、ＪＩＳ  Ｋ６２２１−８２の方法で求めた揮発分を通常９％以上、好ましくは１０〜１５％含むものである。該揮発分が９％未満だと分散が充分でなく、光沢が出にくい。また、該揮発分は前記比表面積とも相関があり、揮発分量／比表面積が通常３００μｇ／ｍ2 以上であることが望ましく、３００μｇ／ｍ2 未満だと分散が悪く光沢が十分でなくなる恐れがある。
【００１５】
更に、本発明のカーボンブラックとして好ましいものは、９５０℃、３０分間の熱分解により発生したガス中のＣＯ／ＣＯ2比率 が１．０〜１．５で、全酸素量が６５ｍｇ／ｇ以上のものである。全酸素量が６５ｍｇ／ｇ未満であると分散性が不良であり、光沢も不十分である。ＣＯ／ＣＯ2 比率が１．０未満であっても分散性が不良であり、光沢も不十分である。一方、ＣＯ／ＣＯ2 比率が１．５を超えると黒度が低く粘度が高くなる。これは、全酸素量として検出される表面の官能基のうちＣＯ／ＣＯ2 比率として表されるものの存在により、カーボンブラック表面の凝集性が弱まり、高い比表面積でも凝集しにくい状態となっていること、また、このような特定の官能基が多すぎても少なすぎても凝集に悪影響を及ぼすことが推測される。
【００１６】
以上説明したような極めて特定範囲の物性を有する本発明のカーボンブラックの製造方法は特に限定される必要はないが、好適には、酸化処理されていない母体カーボンブラックを製造するプロセスと、そこで得られたカーボンブラックを酸化処理する酸化プロセスとの二段階の製造プロセスを用いることが推奨される。そして、所望の物性を有する本発明のカーボンブラックは、本発明者等による膨大な検討の知見を組み合わせることで初めて製造が可能となったと言える性質のものである。以下、本発明のカーボンブラックの製造方法について詳細に説明する。
【００１７】
小粒子径で粒子径分布のシャープで且つ凝集体径も小さく凝集体分布のシャープなカーボンブラックを製造する方法としては、ファーネス法とチャンネル法があるが、チャンネル法ではその製法上酸素を含む高温燃焼ガス中で製造することから詳細な物性制御が困難であるので、ファーネス法により母体カーボンブラックを製造することが好ましい。
図１に、本発明で用いることのできるカーボンブラック製造炉の一例の要部縦断面概略図を示す。炉は長さ方向に、高温燃焼ガス流を形成させる第１反応帯域１と、得られた高温燃焼ガス流に原料炭化水素を混合してカーボンブラックを生成させる、チョーク部を有する第２反応帯域２と、第２反応帯域に引き続いた下流にあり、反応を停止させる第３反応帯域３とに区分される。各反応帯域のプロセス自体は、基本的には従来技術と同様の方法を採ることができる。
第１反応帯域では一般に燃焼ノズル５から燃料炭化水素と酸素含有ガスを導入し、高温ガス流を発生させる。酸素含有ガスとしては一般に空気、酸素またはそれらの混合物が用いられ、燃料炭化水素としては一般に水素、一酸化炭素、天然ガス、石油ガス並びに重油等の石油系液体燃料、クレオソート油等の石炭系液体燃料が使用される。
【００１８】
第２反応帯域では第１反応帯域で得られた高温ガス流に並流又は横方向に設けた原料炭化水素導入ノズル６から原料炭化水素を噴霧導入し、原料炭化水素を熱分解させてカーボンブラックに転化させる。
原料炭化水素としては一般にベンゼン、トルエン、キシレン、ナフタレン、アントラセン等の芳香族炭化水素、クレオソート油、カルボン酸油等の石炭系炭化水素、エチレンヘビーエンドオイル、ＦＣＣオイル等の石油系重質油、アセチレン系不飽和炭化水素、エチレン系炭化水素、ペンタンやヘキサン等の脂肪族飽和炭化水素などが好適に使用される。
第３反応帯域は高温反応ガスを通常１０００〜８００℃以下に冷却するため、反応停止流体導入用ノズル７から水等の液体あるいは気体の冷却媒体を噴霧する。冷却されたカーボンブラックは、捕集バッグフィルター等でガスと分離し回収する等公知の一般的プロセスをとることができる。
【００１９】
最終的に高い漆黒性をもつカーボンブラックを得るには上記のような炉を用いてカーボンブラックを製造するに際し、原料炭化水素を導入する位置の条件をはじめとする炉内のカーボンブラック生成領域における諸条件を適宜調整することにより好適に行われる。具体的には、原料炭化水素を導入する部位における燃焼ガス中の酸素濃度は３ｖｏｌ％以下、好ましくは０．０５〜１ｖｏｌ％とするべきである。意外なことに、原料炭化水素導入位置の酸素濃度を極力少なくすることにより、このような小粒子径であり凝集体径が小さく均一で、且つ大粒径の凝集体が抑えられたカーボンブラックを歩留まり良く得ることができる。小粒子径、小凝集体径及びシャープな凝集体分布を有するカーボンブラックを得るためには、原料炭化水素を導入する部位の温度が、通常１８００℃以上、好ましくは１９００℃以上、特に好ましくは２０００〜２４００℃とする。なお、カーボンブラック生成時の温度はチャンネル法、ファーネス法共に粒子径が小さいもの程高温を要する傾向にあるが、熱混合性の悪いチャンネル法のほうが、より周囲のガス温度は高くなることから、同じ粒子径のカーボンブラックであってもチャンネル法で製造したカーボンブラックの方がより賦活された比表面積の高いカーボンブラックが得られやすい。
【００２０】
平均粒子径２５ｎｍ以下の小粒子径のカーボンブラックの生成時の温度は少なくとも１２００℃以上であり、この温度下ではカーボンブラックは急速に賦活反応が促進され、カーボンブラック表面のラフネスの発達が無視できなくなる。特に粒子径が１５ｎｍ以下のカーボンブラックを生成させる際には周囲ガス温度は１５００℃以上に達し、カーボンブラックが形成された後５〜２０ｍｓ程度の滞留時間の間で急激に賦活反応が発生し、比表面積の著しい増加が観られる。カーボンブラック表面の賦活反応が進行し、表面が多孔化する。かかる多孔化したカーボンブラックをそのまま塗料や樹脂組成物等として使用すると、平滑な表面に比べ細孔部分は多量に樹脂やワニス成分、溶剤等を吸着し、このためカーボンブラック凝集体の間に存在する自由な樹脂やワニス、溶剤等が減少し、組成物分散系の粘度を高める傾向が大きくなる。
【００２１】
カーボンブラック凝集体は、原料炭化水素が熱分解後、縮合し、液滴へ融着後、核となる前駆体が形成しカーボンブラック粒子が生成、その後粒子の相互の衝突を経て、融着炭化し生成すると考えられる。この反応は高温である程速く進み、生成する粒子も小さくなる。また、炭化速度も速くなるので、粒子同士が衝突し凝集体となって固まるまでの時間も短くなるので凝集体も小さくなると考えられる。従って、原料炭化水素を導入する部位における温度は原料炭化水素が均一に気化、熱分解するためにさらには小粒子径カーボンブラックを得るために充分高温であることが望ましく、本発明のカーボンブラックを得るには上記の温度範囲とすることが好適であると考えられる。原料炭化水素を導入する部位の温度を上記の範囲とするには、例えば、第１反応帯域において高温燃焼ガス流を形成させる際に空気に酸素を添加することができる。もちろん、燃焼ガス温度を高める方法は酸素の添加に限定されず、空気を予熱する等の方法をとることによっても可能である。なお、炉内の温度は例えば放射温度計等の手段により確認することができる。
【００２２】
第２反応帯域はチョーク部を有するが、該チョーク部は断面積が急激に狭くなっている部分である。チョーク部は通常５００ｍｍ以上、好ましくは８００〜３０００ｍｍであって、チョークの直径が通常１７０ｍｍ以下、好ましくは３０〜１７０ｍｍ、特に好ましくは５０〜１５０ｍｍとする。かかる範囲において得られるカーボンブラックの凝集体径を特に小さくできる。通常、チョーク部開始部位であるチョーク部の入口は、流路の最も狭い部分を含み、流路の縮小する軸方向に対する角度が５°を超える値から５°以下に変化する部位を言い、チョーク部の終端であるチョーク部の出口は、流路の縮小する軸方向に対する角度が５°を超える値となる部位を言う。
【００２３】
原料炭化水素の供給位置は、チョーク部内であってしかもチョーク入り口から燃焼ガスの断面平均流速基準で１ｍｓ以内、好ましくは、０．６ｍｓ以内とすることが好適である。この部位で導入することにより小粒子径で凝集体径の均一なカーボンブラックを得ることができる。また、原料炭化水素を炉内に均一に分散させるために、原料炭化水素は２個以上のノズルから炉内に導入することが好ましい。原料炭化水素はチョーク内導入後、燃焼ガスの運動及び熱エネルギーにより微粒化されるが、その時の燃焼ガスの速度は速い程よくく、通常２５０ｍ／ｓ以上、好ましくは３００〜５００ｍ／ｓである。この範囲で特に小粒径で凝集体が小さく粒子径分布の狭いカーボンブラックを容易に得ることができる。凝集体径に関しては、カリウムイオンの添加及び添加量でコントロールでき、添加量を増加すれば凝集体径は小さくなる。
【００２４】
小粒子径カーボンブラックを製造する場合には、以上説明したようにカーボンブラックの生成時の温度は高いものであるのが、得られたカーボンブラックの賦活反応の進行が速くなる。このためラフネスを制御するためには、カーボンブラックが生成してから反応停止までの滞留時間が短くなるように反応停止位置を適切に設定するべきである。一方で、この滞留時間は安全上問題の大きい芳香族炭化水素の炭化反応の進行にも大きな影響を与える。反応停止までの時間を短くすると原料炭化水素を供給してからカーボンブラックが生成するまでの時間及び生成した極めて水素含有量の多い芳香族炭化水素の凝集した状態のカーボンブラックが温度により脱水素反応を起こし炭化するまでの時間が短くなり、得られたカーボンブラックの芳香族炭化水素含有量が多くなり安全性が劣るものとなることから、カーボンブラックの反応停止は炭化反応の完了する近傍の位置において瞬時に賦活反応が進行しない通常１２００℃以下の温度まで冷却する事が安全性及びラフネスの抑制を両立させる方法として好適である。例えば、１４ｎｍ以下のカーボンブラックを製造する場合には、原料油供給位置から通常１〜２０ｍｓ間の滞留時間に相当する位置で１２００℃以下まで急激に冷却させ、カーボンブラック含有熱ガスに対して、微細化噴霧した水または窒素及び二酸化炭素等の不活性ガスを均一に混合させ、反応を停止させるのが好ましい。
【００２５】
以上のような諸条件の組み合わせにより得られた、小粒子径、小凝集体径且つ凝集体分布が極めてシャープなカーボンブラックを母体につき、以下に説明するような条件での酸化処理を行い、本発明のカーボンブラックを得る。
カーボンブラックの酸化処理自体は従来より知られた技術であるが、従来の通常の酸化処理の条件を単純に適用するだけでは本発明のような特定物性を有するカーボンブラックを得ることができない。従来の酸化方法として、例えば、酸化剤としてオゾンを用いたり、硝酸、二酸化窒素等を用いキルン内で酸化処理を行うことが知られているが、これら従来方法による酸化処理を行った場合、酸化剤としてオゾンを用いた場合には、例えば、前記のカーボンブラックを９５０℃、３０分間の熱分解により発生したガス中の全酸素量は増加するが、酸素のＣＯ／ＣＯ2比率が小さくなりすぎ、一方、酸化剤として硝酸、二酸化窒素等を用いた場合には全酸素量は増加するが、ＣＯ／ＣＯ2比率が大きくなりすぎる。
【００２６】
また、従来の酸化方法では、本発明のカーボンブラックの通常の揮発分量の範囲から外れる理由として以下のようなことが考えられる。第１の理由として、酸化で増加する揮発分量そのものが頭打ちとなる、つまり、いくら酸化処理を長時間継続しても、低濃度の酸化剤濃度では揮発分量はさほど増加しなくなることである。例えば、酸化剤としてオゾンを用いたり、硝酸、二酸化窒素等を用いキルン内で酸化処理を行うことが知られているが、オゾンの場合は気体中のオゾン含有量に制限がある。すなわち、オゾンガスは通常酸素又は酸素を含有した空気を原料としてオゾン発生器において発生させるが、原料中の酸素のうち８〜１０体積％程度までしかオゾンに変えることができず、原料中の酸素の約９０％はそのまま、発生したオゾンガスと混合した状態で存在している。一方、カーボンブラックと接触させるガス中の酸素及びオゾンの合計の濃度が気体組成の２１ｖｏｌ％を越えると粉塵爆発を生じる危険性が極めて高くなる事から、接触させるガスの酸素及びオゾンの合計の濃度は２１ｖｏｌ％以下とする必要がある。このため、カーボンブラックと接触するオゾンガスの濃度は２１ｖｏｌ％×０．１＝２．１ｖｏｌ％が上限となる。
【００２７】
また、酸化剤として硝酸を使用する場合には、通常、キルン内にカーボンブラックを入れ、ここに硝酸含有ガスを導入するが、この場合、短時間に導入する硝酸の量を増加すると、カーボンブラックと硝酸の接触が不均一となり良好な物性のカーボンブラックを得ることができない。より均一な接触を試みるためにガスの単位時間当たりのガス導入量を増加すると、ガスの流速が上がり、キルンからカーボンブラックが吹き出てしまうといった状態となり、所望の条件下での酸化処理を安定して継続することが困難である。そのために酸化を数分以上の長時間行う必要があるが、このため酸化による酸性官能基増加に並行して酸化剤とカーボンが反応してＣＯ、ＣＯ2 となる、賦活反応による表面積の増加が起こり、単位比表面積当たりの揮発分は必ずしも増加しない。そして、カーボンブラックの黒度には揮発分総量だけではなく、むしろ単位表面積当たりの揮発分が影響している。
【００２８】
そこで、本発明のカーボンブラックを得るための酸化処理にあたっては、例えば、全酸素量を増加させることにともに、酸化の際に並行して起こる比表面積増加を抑制しつつ行うことがＣＯ／ＣＯ2 比率を所定の範囲に保つようにすることが重要である。そのための具体的手段としては、１００℃を越える温度における酸化剤とカーボンブラックとの共存する時間を短時間にし、かつ必要な揮発分を付与するための反応を十分に行うという二律背反する条件を満たす必要があり、以下に示すような硝酸ガスを酸化剤として用いる同伴気流方式の酸化方法を用いることが好ましい。
【００２９】
硝酸ガスを酸化剤として用いる同伴気流式の酸化方法は、酸化剤として硝酸ガスを含有する高速気流にカーボンブラックを同伴させて好適な温度条件下で酸化させた後、窒素酸化物と酸化カーボンブラックとを分離する製造プロセスであり、高い揮発分を均一な状態で付与させ良好な応用適性を発揮するカーボンブラックを得ることのできる酸化方法である。より詳細には、硝酸ガスを通常１〜３０ｖｏｌ％、好ましくは２〜１５ｖｏｌ％含有した酸化性ガスを、通常３ｍ／秒以上、好ましくは５ｍ／秒以上の流速で流通させた中に、反応装置内に入る前にカーボンブラックを気流に同伴させて反応装置内を移送させる。この時、単位体積ガス中に導入する硝酸ガスの重量とカーボンブラックの重量との比（硝酸／カーボンブラック比）が最終的にカーボンブラックに付与される揮発分量を支配する重要な因子となる。即ち多量の揮発分を付与させる場合には硝酸／カーボンブラック比を高くする事で揮発分量の調整を行うことができる。また、気流を構成する酸化性ガスは、硝酸ガスの他に空気や窒素等の不活性ガス及び原料とする硝酸や空気中に含まれる水による水蒸気を含むガスを用いることができる。この酸化性ガスは、含有される硝酸及び水蒸気等の成分が全く凝縮を起こさない温度まで予熱し、途中温度低下しない様保温または加熱して、ここにカーボンブラックを導入する。硝酸ガスは温度が高くなるにつれて二酸化窒素への分解が急速に発生することから、カーボンブラックと接触するまでの酸化性ガスの温度は通常５０〜２００℃、好ましくは５０〜１３０℃である。
【００３０】
一方、カーボンブラックを同伴させる気流のうち、カーボンブラックを気流に導入する部位のみを部分的にさらに高速化し、通常２０ｍ／秒以上、好ましくは５０ｍ／秒以上の流速に加速してここにカーボンブラックを供給することによりカーボンブラックを分散するイジェクター式のカーボン導入装置を付けるとさらに効果的である。
【００３１】
このようにしてカーボンブラックを気流に同伴させ硝酸ガスとカーボンブラックとを接触させる。上述の条件でこれを行うことにより、高速気流のエネルギーによりカーボンブラックと硝酸ガスとが強く混合される。ここで雰囲気を硝酸による酸化反応が効率的に起こる５０℃以上の温度でかつ、酸化反応により生成した官能基の熱分解が抑制できる２５０℃以下の温度に保持した状態で、１０秒から６００秒の間同伴気流中で反応させる。さらに、高い揮発分量／比表面積のカーボンブラックを得るためには、酸化反応領域の温度は１２０℃以上２００℃の温度で制御することがより好ましい。なお、この反応の間に、初期の酸化反応で消費された硝酸を補うべく、途中さらに硝酸ガスを気流中に添加してもよい。
【００３２】
以上説明した酸化反応の後、硝酸による反応の副生物である二酸化窒素、一酸化窒素等の窒素酸化物を含有する反応後ガスと酸化されたカーボンブラックとを分離する。反応後ガスと酸化カーボンブラックとを分離する方法としてはサイクロン等の粉体輸送能力を変更させて分級する方式の分級装置や、捕集バッグによるバッグ方式等様々な方法を適用する事が可能であるが、細かな粒子を完全にガスから分離するのにはバッグ式フィルターによる分離方法を取ることが望ましい。この際使用するバッグの材質は耐酸性の面でガラス繊維等で構成される炉布で作成する事が耐久性上の観点から好適である。
【００３３】
また、酸化処理したカーボンブラックには窒素酸化物を多量に吸着しているため、この酸化カーボンブラックを、通常１２０℃以上、好ましくは１５０〜２００℃に加熱し、５〜６００分の間保持し、含有する窒素酸化物量が少なくとも２００ｐｐｍ以下、より好ましくは１００ｐｐｍ以下とすることで、酸化カーボンブラック表面に吸着された窒素酸化物を脱離させる事により、有害な窒素酸化物を殆ど含まないカーボンブラックを得ることができる。この際に用いる脱離装置としては、一般的な温度調節の可能な乾燥機でよく、たとえば静置乾燥機やディスク乾燥機、キルン乾燥機、流動乾燥機等が使用できる。
【００３４】
図２に本発明のカーボンブラックを得るための酸化処理に用いられる、カーボンブラックを気流に同伴させて酸化反応を行うための装置（以下、同伴気流式酸化反応装置という。）の一例の概略を示す。図２に示す同伴気流式酸化反応装置は、硝酸気化装置、カーボンブラック供給／分散装置、反応装置、分離装置及び脱離装置からなる。硝酸気化装置は、カーボンブラックに同伴させるための空気や窒素等のガスを通常１００〜１５０℃に予熱した状態で、ヒーター３４により加熱された円筒３５内に導入し、硝酸定量ポンプ３６により供給して加圧式スプレーにより円筒３５内に微噴霧して気化させ、高圧の硝酸ガス含有気流を発生させるものである。
【００３５】
こうして得られた硝酸ガス含有気流中に、カーボンブラック供給／分散装置（３０）により母体カーボンブラックを定量供給しながら気流中に分散させる。カーボンブラック供給／分散装置の詳細を図３に示す。図３中、３１１はホッパー、３１２はインバーター制御ロータリーバルブからなる定量供給器、３１３はイジェクター、３１４はガス噴出ノズルである。
反応装置は、恒温槽３２と、その中に螺旋状に設置された配管（以下、反応管とも称する）３３から成る。恒温槽は、カーボンブラックを同伴する気流を一定流速範囲で一定温度範囲に制御した状態に所定の滞留時間保持させるために、大気温度から２５０℃までの温度調節した空気を熱風器３９より導通させることにより温度調節が可能となっている。反応管３３はステンレス製で、螺旋状に曲げられて恒温槽内に設置されている。このように反応装置は、恒温槽の温度を調節することにより反応管内の温度を間接的に制御できる二重構造となっている。
【００３６】
図２に示す装置では、反応装置は３基が直列に配置されており、これらは組み替え可能である。図中、３１はイジェクター式分散機、３７は空気コンプレッサー、３８は分離装置である。
カーボンブラックは硝酸ガス含有気流に同伴して反応管内に導入され、酸化反応を受ける。カーボンブラックの酸化処理における気流中でのカーボンブラックの滞留時間の調整は、この反応装置の接続個数を変更することによっても容易に調整可能である。また、酸化反応後のカーボンブラックを含有する気流は、引き続き冷却部配管内を通りながら冷却され、カーボンブラックと酸化反応後のガスとを分離する分離装置に導入される。
【００３７】
分離装置３８は、捕集バッグでカーボンブラックを回収することにより酸化反応後のガスと分離する。分離されたカーボンブラックは、脱離装置に導入される。脱離装置の断面の概略を図４に示す。脱離装置は、外部に加熱ヒーターを有する円筒部（３９０）、円筒部の下部全面に設置された入口フィルター（３９３）を有し、加熱空気供給口（３９２）から入口フィルターを通じて加熱空気が円筒内に導入され、円筒内部のカーボンブラックは流動状態となり含有する窒素酸化物と水分とがカーボンブラックから脱離される。図３中、３９４は出口フィルター、３９５はガス排出口である。
【００３８】
以上のような製造方法により、本発明で規定する諸特性を有するカーボンブラックを製造することができ、このような特性のカーボンブラックは広範囲の分散系においてより漆黒性の高いカーボンブラック組成物を得ることができる。本発明のカーボンブラックを用いた組成物を得るには、本発明のカーボンブラックを含有する以外は、公知の各種の方法を採用して所望の組成物を調製することができる。
【００３９】
本発明のカーボンブラックを含有する樹脂組成物を調製する場合、適用可能な樹脂も特に限定されず、各種の熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂、それらの樹脂の混合物あるいはフィラー等の各種添加物を加えたものであってもよい。通常、樹脂組成物の調製に用いられるものを、目的に応じて適宜選択して用いればよい。樹脂成分に本発明のカーボンブラックを通常０．１〜６０重量％程度添加し、必要に応じて混練する。この際、樹脂混練機として通常使用されているもの、例えばバッチ式開放型としてロールミキサー、バッチ式密閉型としてバンバリータイプミキサー、連続スクリュー式として単軸混練押出機、二軸混練押出機、連続ローター式として単軸混練機、二軸混練機等を使用することもできる。
【００４０】
また、本発明のカーボンブラックを通常０．１〜１０重量％含有する塗料組成物を調製する場合、使用するワニスとしては塗料に用いることのできるものであれば特に限定されず、例えば各種の油性塗料、酒精塗料、合成樹脂塗料、水性塗料に用いられるものを用いればよく、油ペイント、油エナメル、フェノール樹脂又はマレイン酸樹脂、アルキド樹脂塗料、アミノアルキド樹脂塗料、尿素樹脂塗料、酒精塗料、ラッカー、ビニル樹脂塗料、アクリル樹脂塗料、ポリエステル樹脂塗料、エポキシ樹脂塗料、ポリウレタン樹脂塗料、シリコーン樹脂塗料、エマルジョン樹脂塗料、水溶性樹脂塗料が挙げられる。
【００４１】
本発明のカーボンブラックは、特に高黒度の要求が高い自動車上塗り用のアクリル系塗料において好適に用いられる。この場合、具体的には、カーボンブラックに、ワニス成分、分散剤、メラミン樹脂等の硬化剤、溶媒を配合して撹拌することにより塗料組成物を調製する。ワニス成分としてはアクリル樹脂を主成分とするアクリル塗料系ワニス（通常、固形分中、アクリル樹脂を１０ｗｔ％以上含む）を用い、分散剤としては、カーボンブラックの塗料へのに好適に用いられる高分子系分散剤のうち、特に、有効成分としての塩基性タイプの高分子系分散剤、特に、アンカー部に３級アミノ基を有するポリマー、あるいはこのような有効成分であるポリマーをキシレン等の溶媒で希釈して固形分４０ｗｔ％程度とする等の手段により粘度を調整したもの、特に、アミン価が３〜６０ｍｇＫＯＨ／ｇ程度のもの（たとえば商品名：「アジスパＰＢ７１１」、「アジスパＰＢ８２１」、味の素（株）製、アミン価各々４５ｍｇＫＯＨ／ｇ及び７〜１０ｍｇＫＯＨ／ｇ）が、本発明のカーボンブラックと共に用いるのに極めて好適である。また、第３アミン、又はそれと鉱酸、芳香族カルボン酸又はスルホン酸との塩であり、アミンは１個以上の重合体基を有する分散剤が挙げられる。溶媒としてはワニス成分を良く溶かす、酢酸ブチル、キシレン、ブタノール等の一般的な溶媒を用いれば良く、塗料調製の操作自体は従来の手段を適宜用いれば良い。各成分の配合比は、ワニス固形分１００重量部に対して、カーボンブラックを通常０．５〜１０重量部、好ましくは３〜７重量部、分散剤の添加量はカーボンブラック１００重量部に対して、分散剤の有効成分を通常２０〜２００重量部、好ましくは５０〜１５０重量部である。かかる方法によりアクリル系塗料を調製した場合、黒度、光沢が高いと同時に、粘度の低い塗料組成物とすることができる。具体的には、粘度が２００ｃｐｓ以下、さらには１５０ｃｐｓ以下であって、Ｌ値が４．５以下の塗料組成物、粘度が２００ｃｐｓ以下、さらには１５０ｃｐｓ以下であって、黒度が３０以上のものとすることもできる。また、Ｌ値が４．５以下、光沢度（２０度）が８０以上、さらには９０以上の、高黒度と優れた光沢とを両立する塗料組成物を得ることができる。
【００４２】
本発明のカーボンブラックを含有するインキ組成物は、従来より知られる各種のワニス、溶剤と配合し分散してあものであればよく、本発明のカーボンブラックは、特に水性インキ組成物として用いると優れている。例えばワニスとしてアルカリ可溶型樹脂、ヒドロゾル型樹脂等各種の水溶性ワニスとともに水性媒体に分散する等、公知の手段を採用すればよく、また、各種の添加剤を添加してもよい。
【００４３】
【実施例】
以下に実施例により本発明を更に具体的に説明する。
各実施例及び比較例におけるカーボンブラックの物性の決定には以下の試験方法を用いた。
【００４４】
（１）初期ｐＨ、中和滴定量
初期ｐＨは、５０ｍｌガラスビーカーを用い、カーボンブラック０．５００ｇを脱イオン水（ｐＨ６〜７）２５ｍｌにスターラで分散した溶液にｐＨ電極を浸した時のｐＨ値である。中和滴定量とは、２秒間隔で０．１Ｍ／ｌのＮａＯＨ溶液を２０．８３μｌずつ滴定した時のｐＨ変化をｐＨ電極で都度読みとり、その値が７．００を超えるまでに滴定した滴定量である。
（２）ｐＨ
ＪＩＳ  ６２２１−１９８２に従って測定した。
【００４５】
（３）平均粒子径
電子顕微鏡法による。電子顕微鏡法とは、以下に示す方法である。
カーボンブラックをクロロホルムに投入し２００ＫＨｚの超音波を２０分間照射し分散させた後、分散試料を支持膜に固定する。これを透過型電子顕微鏡で写真撮影し、写真上の直径と写真の拡大倍率により粒子径を計算する。この操作を約１５００回にわたって実施し、それらの値の算術平均により求める。
【００４６】
（４）Ｄmod 、Ｄ1/2 
最大頻度ストークス相当径（Ｄmod ）及びストークス相当径半値幅（Ｄ1/2 ）は次のようにして決定した。
スピン液として２０％エタノール溶液を用い、遠心沈降式の流度分布測定装置（ＪＬオートメーション社製  ＤＣＦ３型）により、ストークス相当径を測定し、ストークス相当径対与えられた試料中の相対的発生頻度のヒストグラム（図５）を作る。ヒストグラムのピーク（Ａ）から線（Ｂ）を、Ｙ軸に平行にＸ軸まで引き、ヒストグラムのＸ軸の点（Ｃ）で終わらせる。点（Ｃ）でのストークス相当径が最大頻度ストークス相当径Ｄmod である。また、得られた線（Ｂ）の中点（Ｆ）を決定し、その中点（Ｆ）を通りＸ軸に平行に線（Ｇ）を引く。線（Ｇ）はヒストグラムの分布曲線と２点Ｄ及びＥで交わる．カーボンブラック粒子の２点Ｄ及びＥの二つのストークス相当径の差の絶対値がストークス相当径半値幅Ｄ1/2 値である。
【００４７】
（５）Ｄ75
体積７５％径（Ｄ75）は次のようにして決定した。
上記最大頻度ストークス相当径を決定する方法において、ストークス相当径対試料の相対的発生頻度のヒストグラム図５からそれぞれのストークス相当径と頻度から体積を求め、ストークス相当径対その相当径までの得られた試料の体積総和を表すグラフを作る（図６）。したがって図６中、点Ａは全試料の体積の総和を表す。ここで、この体積総和の７５％の値の点（Ｂ）を決定し、点ＢよりＸ軸に平行に曲線と交わるまで線を引く。点（Ｃ）からＹ軸に平行に線を引き、Ｘ軸と交わった点（Ｄ）の値が体積７５％径（Ｄ75）である。
【００４８】
（６）比表面積
ＡＳＴＭ  Ｄ３０３７−８８に従って測定した。
（７）ＤＢＰ吸油量
ＡＳＴＭ  Ｄ−３４９３−８８に従って測定した。
（８）揮発分量
ＪＩＳ  Ｋ  ６２２１−８２  に従って測定した。
（９）ＣＯ／ＣＯ2比率、全酸素量
カーボンブラック０．５０ｇを石英ガラス管にいれ、ガラス管の中を真空にし、その後、真空状態のまま、９５０℃の加熱炉の中にいれ、カーボンブラックに結合している酸素官能基を熱分解しＣＯ、ＣＯ2 に変え、９５０℃３０分で発生したガスを全量ピストンとシリンダーで常温の容器に移した後、そのガスの圧力と容器体積から発生ガスモル数を求めた。次に、そのガスの一部を取り出しガスクロマトグラフィ−によりガス組成比を求めた。ガスのモル数とその組成比からカーボンブラックから発生したＣＯ、ＣＯ2 をｍｇ／ｇ単位で求めた。更に、このＣＯ、ＣＯ2 中の酸素重量を全酸素量とした。
【００４９】
（１０）ＰＶＣ黒度
ＰＶＣ黒度は、本発明のカーボンブラック１重量部をＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）樹脂１００重量部に添加、２本ロールにより分散、シート化し、三菱化学（株）カーボンブラック「＃４０」、「＃４５」の黒度を各々１点、１０点と「ＭＣＦ８８」を２０点、「＃２６００」を２８点として基準値を定め、試料の黒度を視感判定により評価した。
【００５０】
（１１）黒度、光沢、光沢度、Ｌ値の測定
試料カーボンブラック３．５ｇ、三菱レーヨン（株）製のアクリル塗料系ワニス「ＨＲ−５９３」を２０ｇと味の素（株）製の分散剤「アジッスパ  ＰＢ７１１」を３．５ｇ、酢酸ブチル９．９ｇキシレン９．９ｇ、ブタノール２．７ｇ、ＮＶ（固形分）６０ｗｔ％のメラミン樹脂を７．３ｇを内径４．０ｃｍ、高さ８．０ｃｍのステンレス製ポットに入れたのち、直接１ｍｍのジルコニアビーズ１２０ｇをいれる。この中に軸に直径３．７ｃｍの３枚の円盤を有する攪拌機をセットし、回転数を２７００ｒｍｐで５時間攪拌する。この時、攪拌による発熱を押さえるため、２５℃の水でポットを冷却する。５時間分散したあと、ジルコニアビーズを取り除き、Ｂ型粘度計を用い２５℃で粘度を測定した後、ＰＥＴフィルム上に２０ｍｉｌのバーコータを用い塗膜を作成し、５分静置後、１２０℃で２０分間硬化を行う。得られた硬化塗膜につき、視感による光沢、黒度の測定（基準用試料として比較例２で得られた硬化塗膜を３０とする）並びに日本電色製の測色計（「Spectro Color Meter SE2000」）で黒さの指標であるＬ値並びに光沢計による光沢度（２０度）の測定を行った。
【００５１】
実施例
図１に概略を示す製造炉を用いてカーボンブラックを製造した。この製造炉は、燃焼部が空気導入ダクトと燃焼バーナーを備える内径５００ｍｍ、長さ１４００ｍｍのものであり、チョーク部は直径６０ｍｍ、長さ７００ｍｍであり、反応停止はチョーク部出口に引き続き設置された直径２００ｍｍの第３反応帯域において、チョーク部出口から２００ｍｍの位置において水を１５０ｋｇ／ｈｒの割合でスプレー噴霧するように出来ている。
燃焼部には燃料として天然ガスを７３Ｎｍ3 ／時間、酸化剤として空気を６００Ｎｍ3 ／時間と酸素を５５Ｎｍ／時間導入して高温の燃焼ガス雰囲気を発生した。このガスを引き続きチョーク部に導入し、５００ｍ／ｓｅｃ以上のガス流速とし、このガス流の中に原料油としてＢＭＣＩが１５０のクレオソート油をバーナで噴霧して導入しカーボンブラックを得た。またカーボンブラックのＤＢＰ吸油量を制御するために、原料油中に水酸化カリウムの水溶液を原料油に対してカリウム濃度が１１００ｐｐｍになるように添加した。
【００５２】
このようにして得たカーボンブラックを、図２に概略を示す同伴気流式酸化反応装置を用い、硝酸ガスによる酸化処理を行った。気化装置からカーボンブラック供給／分散装置までの間は全長３ｍ（滞留時間約０．５秒）とした。カーボンブラックを分散させるイジェクター部分はノズル径２ｍｍのものを用い、噴出速度を約３００ｍ／ｓとした。図２に示す反応装置において反応管は内径２５ｍｍのステンレス製で、全長１００ｍのものを直径１．８〜２ｍｍの螺旋状に曲げ、加温槽内に設置されたものである。冷却部配管の全長は１０ｍである。以下の各実施例及び比較例においては、滞留時間の調整は、この反応装置の接続個数は１個で行った。このときのカーボンブラックの供給は１２０ｇ／分、導入する空気は２５０リッター／分、硝酸は３６ｇ／分を蒸発器に導入して蒸発したのち、これらを反応管に導入してカーボンブラックの酸化を行った。この時の酸化反応時間は１０数秒である。
【００５３】
酸化されたカーボンブラックは分離装置で気流から回収された後、図４に概略を示す脱離装置に導入され窒素酸化物を脱離した。脱離装置の円筒部は内径４００ｍｍ、高さ６００ｍｍのものである。以下の各実施例及び比較例においては、円筒部にカーボンブラック１ｋｇを充填した状態で、１２０℃に予熱した脱離用空気を１００リットル／分で導入しながら、装置内温度を１２０℃に調整しながら１時間予備加熱した後、引き続き昇温して１５０℃として１時間保持して脱離を行った後、３０℃まで冷却してカーボンブラックを取り出して充分混合した後、サンプリングを行い、物性の測定、塗料物性、ＰＶＣ黒度の評価を行った。結果を表１に示す。
【００５４】
比較例１〜５
自動車アクリル塗料用として市販されているカーボンブラックを比較例１から５として、実施例で得られたカーボンブラックを加え、カーボンブラックの物性と塗料物性の結果を比較した。
【００５５】
以上の結果から、実施例のカーボンブラックは高黒度で、高光沢でさらに塗料粘度が低く、自動車アクリル系塗料において特に最適であることがわかる、また、樹脂に配合したときも、高黒度が得られるため、自動車の内装用樹脂マスターバッチやコンパウンドに最適であることがわかる。
【００５６】
【表１】
0004810716.tif 000002
【００５７】
【発明の効果】
本発明のカーボンブラックは黒色顔料として使用したときに、従来のカーボンブラックでは得られなかった高い漆黒性が得られる。本発明のカーボンブラックを黒色顔料として塗料、インキ、樹脂等に分散させた組成物は、従来のカーボンブラックを分散させた組成物に比べ著しく黒度、光沢、流動性等の物性バランスに優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で用いることのできるカーボンブラック製造炉の一例を示す概略図
【図２】本発明で用いることのできる同伴気流式酸化装置の一例を示す概略図
【図３】本発明で用いることのできるカーボンブラック分散／供給装置の一例を示す概略図
【図４】本発明で用いることのできる脱離装置の一例を示す概略図
【図５】Ｄ1/2 ／Ｄmod の求め方を示す図
【図６】Ｄ75の求め方を示す図
【符号の説明】
３４    ヒーター
３０    カーボンブラック供給／分散装置
３１１  ホッパー
３１２  インバーター制御ロータリーバルブからなる定量供給器
３１３  イジェクター
３１４  ガス噴出ノズル
３９０  外部に加熱ヒーターを有する円筒部（３９０）
３９３  円筒部の下部全面に設置された入口フィルター
３９４  出口フィルター
３９５  ガス排出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0004810716.tif 000006
【図５】
0004810716.tif 000007
【図６】
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