(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
後処理されたカーボンブラックの製法において、カーボンブラックを流動床中で流動化剤の添加下に流動化し、その際、流動化剤として、熱分解法シリカ、疎水化された熱分解法シリカ、熱分解法混合酸化物または熱分解法酸化アルミニウムを使用し、かつ後処理剤と接触させることを特徴とする後処理されたカーボンブラックの製法。
【請求項２】
カーボンブラックとして、ファーネスブラック、ガスブラック、チャンネルブラック、フレームブラック、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、Ｓｉ−含有カーボンブラック、金属含有カーボンブラック、アークカーボンブラックおよび化学的製造法の副生成物であるカーボンブラックを使用する、請求項１に記載の後処理されたカーボンブラックの製法。
【請求項３】
カーボンブラックとして、７０ｍｌ／１００ｇ以上のＤＢＰ値を有するファーネスブラックを使用する、請求項１に記載の後処理されたカーボンブラックの製法。
【請求項４】
流動化剤を、カーボンブラックに対して０．１〜１０質量％の量で使用する、請求項１に記載の後処理されたカーボンブラックの製法。
【請求項５】
後処理剤として、酸化剤または抽出剤を使用する、請求項１に記載の後処理されたカーボンブラックの製法。
【請求項６】
酸化剤としてオゾンまたはＮＯ２を使用する、請求項５に記載の後処理されたカーボンブラックの製法。
【請求項７】
抽出剤として空気または空気／水蒸気混合物を使用する、請求項５に記載の後処理されたカーボンブラックの製法。
【請求項８】
流動床を連続的に運転させる、請求項１に記載の後処理されたカーボンブラックの製法。
【請求項９】
過剰の後処理剤を空気または窒素で排気する、請求項１に記載の後処理されたカーボンブラックの製法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、後処理されたカーボンブラックの製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
塗料および印刷インクでは、その傑出した特性ゆえに黒色顔料として主にカーボンブラックが使用されている。顔料カーボンブラックは、種々の特性を有する多くの選択を提供する。顔料カーボンブラックを製造するために種々の方法が使用される。炭素含有のカーボンブラック原料の酸化的熱分解による製造が最も頻繁である。この場合、カーボンブラック原料を酸素の存在で高温において不完全燃焼させる。カーボンブラックの製法のこのクラスには、例えば、ファーネスブラック法、ガスブラック法およびフレームブラック法が属する。炭素含有カーボンブラック原料としては、主に多環の芳香族カーボンブラックオイルが使用される。
【０００３】
カーボンブラックの表面化学は、選択された製法に依存する。ファーネスブラック法の場合、カーボンブラックの形成は、著しい還元大気中で行われるのに対して、ガスブラック法の場合には大気酸素がカーボンブラック形成ゾーンへ自由に達する。相応して、ガスカーボンブラックは、製造直後に実質的にファーネスブラックよりも大きな表面酸化物含有率を有する。
【０００４】
顔料カーボンブラックは、揮発性成分の含有率を高めるために酸化により後処理することができる。酸化剤としては、硝酸、二酸化窒素および僅かな範囲でオゾンを使用することができる。この場合に、酸化挙動は、カーボンブラックの製法に決定的に依存する。US 3,565,657では、硝酸を用いるファーネスブラックの酸化が公知である。
【０００５】
さらに、オゾン処理によりファーネスブラックを酸化させることが公知である（US 3,245,820、US 3,364,048、US 3,495,999）。
【０００６】
公知の方法の欠点は、劣悪な物質変換およびエネルギー変換、劣悪な生成物の均一性、機械的に運転する装置部材および不連続的方法である。
【０００７】
【特許文献１】
US 3,565,657
【特許文献２】
US 3,245,820
【特許文献３】
US 3,364,048
【特許文献４】
US 3,495,999
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、最適な物質変換およびエネルギー変換、極めて良好な生成物の均一性および連続的な運転が可能である方法の提供である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の対象は、カーボンブラックを流動床中で流動化剤の添加下に流動化し、かつ後処理剤と接触させることに特徴付けられる後処理されたカーボンブラックの製法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
カーボンブラックとしては、DE 19521565から公知のファーネスブラック、ガスブラック、チャンネルブラック、フレームブラック、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（Inversionsruss）、WO 98/45361またはDE 19613796から公知のＳｉ−含有カーボンブラックまたはWO 98/42778から公知の金属含有カーボンブラック、アークカーボンブラックおよび化学的製造法の副生成物であるカーボンブラックが使用される。カーボンブラックは、予備反応により変性させることができる。
【００１１】
強化充填剤としてゴム混合物中で使用されるカーボンブラックを使用することもできる。
【００１２】
色付きカーボンブラックを使用することができる。
【００１３】
その他のカーボンブラックは、次のものであることができる：伝導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、他の系、例えば、ゴム、アスファルト、プラスチック中での充填剤としてのカーボンブラック、冶金学における還元剤としてのカーボンブラック。
【００１４】
有利には、カーボンブラックとしてファーネスブラックを使用することができる。７０ｍｌ／１００ｇ以上、有利には９０ｍｌ／１００ｇ以上のＤＢＰ値を有する通常かつ高次構造のファーネスブラックを使用するのが特に有利である。
【００１５】
カーボンブラックとしてカーボンブラック混合物を使用することもできる。
【００１６】
流動化剤として、熱分解法シリカ、疎水化された熱分解法シリカ、熱分解法混合酸化物（pyrogenes Mischoxid）または熱分解法酸化アルミニウム（pyrogenes Aluminiumoxid）を使用することができる。
【００１７】
熱分解法シリカとして、Aerosil 90、Aerosil 200、Aerosil OX 50またはAerosil 300、疎水化された熱分解法シリカとして、Aerosil R 8200、Aerosil R 202またはAerosil R 972、熱分解法混合酸化物として、Aerosil MOX 80またはAerosil  MOX 170および熱分解法酸化アルミニウムとして、Degussa社の酸化アルミニウムＣを使用することができる。
【００１８】
流動化剤は、カーボンブラックに対して、０．１〜１０質量％、有利には０．５〜２質量％の量で使用することができる。
【００１９】
流動化剤は、流動床中でカーボンブラックと混合するか、または予備混合して流動床中に導入することができる。
【００２０】
後処理剤は、酸化剤または抽出剤であってもよい。
【００２１】
酸化剤として、オゾンまたはＮＯ２を使用することができる。
【００２２】
抽出剤として、例えば、カーボンブラックの抽出含有率を低下させるために、空気、水蒸気または空気／水蒸気混合物を使用することができる。
【００２３】
後処理剤は、流動床中で蒸発濃縮することができる。後処理剤は、１０℃〜１２００℃の温度で実施することができる。後処理剤としてオゾンを使用する場合には、有利には１０℃〜１００℃の温度であることができる。後処理剤としてＮＯ２を使用する場合には、有利には１００℃〜３００℃の温度であることができる。後処理剤として空気／水蒸気混合物を使用する場合には、有利には３００℃〜６００℃の温度であることができる。後処理剤として水蒸気を使用する場合には、有利には８００℃〜１１００℃の温度であることができる。流動床中での滞留時間は、０．１〜１０時間、有利には１〜５時間であることができる。後処理剤の量は、１ｍｇ／ｇカーボンブラック〜１０ｇ／ｇカーボンブラックであることができる。後処理剤を流動床中で予備加熱して導入することができる。
【００２４】
流動床は連続的に運転させることができる。
【００２５】
本発明の方法により製造されたカーボンブラックは、過剰の後処理剤を除去するために引き続き空気または窒素で排気させることができる。この排気は、流動床中または流動床の外で行うことができる。排気時間は、１０分〜１０時間、有利には３０分〜２時間であることができる。排気温度は、２０℃〜３００℃、有利には５０℃〜２００℃であることができる。
【００２６】
本発明の方法により製造された後処理されたカーボンブラックは、顔料カーボンブラックとして使用することができる。
【００２７】
本発明による方法は、劣悪に流動化するカーボンブラック、例えば、ファーネスブラックを、流動化剤の添加により良好に流動化させることができるという利点がある。公知の撹拌された固定床に対する本発明の方法のさらなる利点は、最適な物質変換およびエネルギー変換、後処理されたカーボンブラックの極めて良好な均一性ならびに連続的に、かつ反応器中で機械的に運転する部分がなく連続的に運転できることである。
【００２８】
【実施例】
実施例のために、表１に挙げられたカーボンブラックを使用した。
【００２９】
【表１】
0004426195.tif 000002
【００３０】
Printex 30、Printex 60、Printex 90およびPrintex 3は、デグッサ（Degussa）社の顔料カーボンブラックである。
【００３１】
純粋なカーボンブラックは、流動床中で流動化しなくてもよい。はじめに、Aerosil R 812 Sを添加することによりカーボンブラックを流動化することができる。Aerosil R 812 Sは、１質量％の量でカーボンブラックに混入することができる。
【００３２】
例１
オゾンおよびＮＯ２を用いるPrintex 30の酸化は、２個の異なるサイズの流動床装置中で（直径８０ｍｍおよび２００ｍｍ）実施した。ガスカーボンブラックを酸化するためにも使用されるような空気の量を用いて、Aerosil添加物により流動床条件が達成された。反応時間および使用されるカーボンブラックの量を変化させることにより、種々の揮発分含有率が調節されるが、その際５．０質量％の揮発分含有率は上限ではない。オゾン酸化されたカーボンブラックは、同じ酸化度の場合に、油分要求量がＮＯ２酸化されたカーボンブラックよりも著しく改善されている。試験温度およびカーボンブラックの特性は、表２に挙げられている。
【００３３】
【表２】
0004426195.tif 000003
【００３４】
例２
オゾンを用いるPrintex 60の酸化は、直径８０ｍｍの流動床装置中で実施した。反応時間および使用されるカーボンブラックの量を変化させることにより、種々の揮発分含有率が調節された。僅かな酸化度の際に既に著しく低下している油分要求量におけるオゾン酸化の影響は特に著しい。試験温度およびカーボンブラックの特性は、表３に挙げられている。
【００３５】
【表３】
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【００３６】
例３
オゾンを用いるPrintex 90の酸化は、２個の異なるサイズの流動床装置中で（直径８０ｍｍおよび２００ｍｍ）実施した。反応時間を変化させることにより、種々の揮発分含有率が調節され、その際、1０質量％の揮発分含有率が可能である。試験温度およびカーボンブラックの特性は、表４に挙げられている。
【００３７】
【表４】
0004426195.tif 000005
【００３８】
例４
オゾンを用いるPrintex 3の酸化は、２個の異なるサイズの流動床装置中で（直径８０ｍｍおよび２００ｍｍ）実施した。３．１〜１１．５質量％の揮発分含有率を有するカーボンブラックが製造された。カーボンブラック表面上の粘着性オゾンまたは不安定な過酸化物を除去するための排気時間は１時間であった。引き続きカーボンブラックを乾燥させた。試験温度およびカーボンブラックの特性は、表５に挙げられている。
【００３９】
【表５】
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