特許 5656641 カーボンブラックの後処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5656641

(24)【登録日】2014年12月5日

(45)【発行日】2015年1月21日

(54)【発明の名称】カーボンブラックの後処理方法

(51)【国際特許分類】

   C09C 1/56 20060101AFI20141225BHJP

【ＦＩ】

   C09C1/56

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2010-537361(P2010-537361)

(86)(22)【出願日】2008年11月19日

(65)【公表番号】特表2011-506656(P2011-506656A)

(43)【公表日】2011年3月3日

(86)【国際出願番号】EP2008065831

(87)【国際公開番号】WO2009074435

(87)【国際公開日】20090618

【審査請求日】2011年9月15日

(31)【優先権主張番号】102007060307.1

(32)【優先日】2007年12月12日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】511004139

【氏名又は名称】エボニック カーボンブラック ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｅｖｏｎｉｋ Ｃａｒｂｏｎ Ｂｌａｃｋ ＧｍｂＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100099483

【弁理士】

【氏名又は名称】久野 琢也

(74)【代理人】

【識別番号】100061815

【弁理士】

【氏名又は名称】矢野 敏雄

(74)【代理人】

【識別番号】100112793

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 佳大

(74)【代理人】

【識別番号】100128679

【弁理士】

【氏名又は名称】星 公弘

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100156812

【弁理士】

【氏名又は名称】篠 良一

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(72)【発明者】

【氏名】フランク シュテンガー

(72)【発明者】

【氏名】クラウス ベルゲマン

(72)【発明者】

【氏名】マンフレート ナーゲル

【審査官】 桜田 政美

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６１−０８６９３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２６８２５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０９Ｃ １／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

カーボンブラックの後処理方法において、カーボンブラックが、流動層装置内で装置の下部領域でキャリアガスによって吹き込まれ、流動層の主ガス流の方向に対して１２０゜〜１８０゜の角度で付加的なガス流を流動層装置内に導入し、そして前記カーボンブラックを、生成した流動層で後処理する、カーボンブラックの後処理方法。

【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、Ｓｉ含有ブラック、金属含有ブラック、アークカーボン、又はインバージョンブラックを使用することを特徴とする、請求項１に記載のカーボンブラックの後処理方法。

【請求項3】

流動化剤、撹拌機、及び振動を用いないことを特徴とする、請求項１に記載のカーボンブラックの後処理方法。

【請求項4】

後処理剤として、酸化剤、乾燥剤、又は抽出剤を使用することを特徴とする、請求項１に記載のカーボンブラックの後処理方法。

【請求項5】

酸化剤として、オゾン、又はＮＯ_x含有ガスを使用することを特徴とする、請求項４に記載のカーボンブラックの後処理方法。

【請求項6】

抽出剤として、空気、又は空気／水蒸気混合物を使用することを特徴とする、請求項４に記載のカーボンブラックの後処理方法。

【請求項7】

流動層を連続的に稼働させることを特徴とする、請求項１に記載のカーボンブラックの後処理方法。

【請求項8】

余剰の後処理剤に、空気又は窒素を吹き付けることを特徴とする、請求項４に記載のカーボンブラックの後処理方法。

【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後処理方法に関する。

【0002】

工業用カーボンブラックは、自動車のタイヤ、工業的なゴム製品、塗料、トナー、印刷インキ、プラスチック、インク、及び多くのさらなる領域で使用することができる。とりわけ顔料としてカーボンブラックを使用する場合、カーボンブラックの後処理によって特定の特徴が改善される。

【0003】

カーボンブラックの後処理は例えば、酸化（ＪＰ２０００２４８１９６）、化学的な基による表面被覆（ＪＰ０９０６７５２８，ＤＥ１０２４２８７５，ＥＰ６５５５１６Ｂ１，ＪＰ０９１２４３１２）、乾燥（ＣＮ１８５８５３１）、抽出（ＤＥ３１１８９０７，ＪＰ２０００−２９０５２９）、温度又は反応性ガスによる活性化（ＴＷ３９４７４９Ｂ，ＷＯ２００５／０２８９７８）、ＣＶＤプロセスＡｄｖ．Ｍａｔｅｒ．１２（３）（２０００），１６〜２０）、他の粉末との混合、粉砕（ＤＥ２００７００３７３）、及びこれらに類似のものを含むことができる。

【0004】

カーボンブラックの後処理は、様々な装置で、そして多様な方法で行うことができる。この後処理は例えば、カーボンブラックと液体との反応（ＥＰ９８２３７９，ＪＰ２０００２４８１１８）、固体との反応（ＥＰ１１３４２６１Ａ２）、又は気体との反応（ＪＰ０５０７８１１０Ａ）によって行うことができる。

【0005】

後処理は、反応物質をフィルター、輸送路（ＪＰ２０００２４８１９６）、又は液滴化（ＵＳ４０７５１６０）に入れることによって、製造プロセスに統合されていてもよい。

【0006】

後処理はまた、別個の装置内で行うこともできる。

【0007】

カーボンブラックを後処理するための手法は、流動層の使用である（ＧＢ８９５９９０）。流動層は例えば、カーボンブラックと気体状成分との非常に強力な接触を可能にし、付加的に冷却又は加熱することができ、激しく完全混合し、そしてバッチ式でも連続式でも稼働させることができる。

【0008】

カーボンブラックを有する流動層の生成は、自身の特別な特性、例えば充填密度、表面、構造、又は一次粒径が原因で、容易に舞い上がる（流動化する）ことができるカーボンブラックに限定される。

【0009】

多くのファーニスブラック、及び特に目の粗いファーニスブラックは、安定的な流動層を形成しない。こうしたカーボンブラックは例えばしばしば、キャリアガスが流れる流路を形成する。それゆえしばしば、ファーニスブラックには他の後処理技術が使用され（ＪＰ０７−２５８５７８，ＪＰ２００１−０４０２４０）、とりわけ前接続された粉砕を有する反応器内での反応により行われる（ＪＰ２００４−０７５９８５）。

【0010】

ＥＰ１３４７０１８から、後処理されたカーボンブラックの製造方法は公知であり、この際にカーボンブラックは流動層で流動化剤を添加しながら流動化し、そして後処理剤と接触させる。

【0011】

さらにＤＥ３０４１１８８から、カーボンブラック床を撹拌する一方で、カーボンブラックを気体で処理することは公知である。

【0012】

さらに、振動によって粒子を流動化すること（ＪＰ０３１２４７７２）、又は外部領域を改善すること（ＷＯ２００５０２２６６７）は公知である。

【0013】

特に分子量が僅かな気体を添加混合することによって流動化を改善させることは、公知である（ＷＯ００／００９２５４）。

【0014】

さらには、流動化の問題をガス流のパルス出力化により部分的に克服可能なことが、公知である（Ｗａｎｇ，Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ６０（２００５）５１７７〜５１８１）。

【0015】

これに加えて、ＷＯ２００５／０２８９７８からは、ガス流を流動層内に水平に導入し、微細な粒子が充分に流動化される流動層が公知である。

【0016】

さらには、（流動化の流れに対して）水平な高速ノズルの組み込みと稼働によって、流動層内のアグロメレートが破壊されて粒子を微細化できることが公知である（ＭｃＭｉｌｌａｎ，Ｐｏｗｄｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１７５（２００７），１３３〜１４１）。

【0017】

５０〜１０００μｍの範囲のアグリゲートサイズのナノ粒子の流動化が外部領域により事前に可能になっていれば、流動化された状態のナノ粒子を被覆すること、又は反応させることは公知である（ＷＯ０５／０２２６７）。

【0018】

公知の方法の欠点は、不充分な流動化が原因でカーボンブラックの後処理のための可能性がしばしば限定されていること、付加的に流動化剤を使用する場合のカーボンブラックの不純物、技術的なコスト、とりわけ撹拌機と振動生成器を使用する際の気密装置、外部領域の適用可能性が電気を帯びない、又は非磁性的な粒子に限定されていること、部分的に不所望の粒状体若しくは撹拌による他の緻密化の形成である。

【0019】

本発明の課題は、カーボンブラックが通常安定的な流動層を形成しないものであっても、撹拌機、流動化剤、及び／又は外部領域無しで安定的な流動層にし、そしてその層内で後処理可能な後処理方法を提供することである。

【0020】

本発明の対象は、カーボンブラックが、流動層装置内で装置の下部領域でキャリアガスによって吹き込まれ、付加的なガス流を流動層装置内に導入し、そしてカーボンブラックを、生成した流動層で後処理することを特徴とする、カーボンブラックの後処理方法である。

【0021】

流動層内でのカーボンブラックの後処理の際、カーボンブラックはキャリアガスによって装置の下部領域で吹き込まれる。流動層は、ガス流によって流動状態に移行する粒子から成り、これによって当該粒子はガスによって吹き込まれ、かつ流動化する。好適にはこのガスの吹き上げ力と粒子の重力を、ほぼ平衡に保つことができ、その結果流動層は定義された上端を有する。しかしながら流動層はまた、上方に運ばれた粒子が、フィルター、サイクロン、又は他の適切な分離器で分離され、そして流動床に返送されるように稼働させることもできる。流動層はまた、流動床として稼働させることもできる。

【0022】

後処理のためには、反応性成分を流動層に導入することができる。

【0023】

この反応性成分はキャリアガスと混合されて、又は個別に給送することができる。

【0024】

キャリアガス流の供給は、相応するガス透過性の床、例えば焼結金属、網状プラスチック、スクリュー若しくはコニドゥアー床（Ｃｏｎｉｄｕｒｂｏｄｅｎ）を有する床から、ノズルを介して、又は接線方向の流入開口部を介して、装置の下部領域で行うことができる。

【0025】

キャリアガスとしては例えば、空気、窒素、アルゴン、又は燃焼プロセスからの排ガスを使用することができる。

【0026】

キャリアガスは−２０〜５００℃の、好適には１０〜４００℃の温度を有していてよい。

【0027】

本発明によれば付加的なガス流は、キャリアガスと同一の、又は異なる組成を有することができる。

【0028】

付加的なガス流は、気体状の反応性成分、不活性ガス、又はこれらの混合物であってよい。不活性ガスとしては、窒素、二酸化炭素、又はアルゴンを使用することができる。気体状の反応性成分としては例えば、水素、酸素、ハロゲン、酸化窒素、シラン、ギ酸、硫黄酸化物、及び蒸発された液体を使用することができる。気体状の反応性成分は同時に、カーボンブラックの後処理に用いることができる。

【0029】

付加的なガス流は、流動層の主ガス流の方向に対して９１゜〜１８０゜の角度、好適には１２０゜〜１８０゜、特に好ましくは１６０〜１８０゜、極めて特に好ましくは１８０゜の角度で導入することができる。流動層の主ガス流の方向は、キャリアガスの入口範囲から出口範囲に向けられている。図１は、流動層装置の可能な実施例を示しており、かつそこで主ガス流の方向も説明している。

【0030】

付加的なガス流は−２０〜５００℃、好適には１０〜４００℃の温度を有していてよい。

【0031】

付加的なガス流は、流動床中にある全ガス流の５〜６０体積％、好適には２５〜３５体積％であってよい。

【0032】

導入される付加的なガス流は、パルス出力式であってよい。パルスは、半湾曲状、矩形状、又は三角形状に行うことができる。パルス持続時間は、０．１秒〜１時間、好適には１〜１５分、特に好ましくは１０秒〜１分であってよい。パルス間隔の時間は、０．１秒〜１時間、好適には１秒〜１５分、特に好ましくは１０秒〜１分であってよい。

【0033】

付加的なガス流は、中心で、又は中心から離れて導入することができる。

【0034】

付加的なガス流は、ノズルによって導入することができる。付加的なガス流のノズルとしては、開口角度が０゜〜１４０゜、好適には０゜〜９０゜のノズルを使用することができる。使用されるノズル開口部の直径は、０．０５ｍｍ〜５ｍｍ、好ましくは０．０７ｍｍ〜１ｍｍ、及び特に好ましくは０．１ｍｍ〜０．７５ｍｍの間で変わってよい。

【0035】

ノズルとしては、単物質用の、又は複数物質用のノズルを使用することができる。

【0036】

ノズルとしては、完全円錐形ノズル、中空円錐形ノズル、平面噴射ノズル、及び潤滑噴射ノズルを使用することができる。

【0037】

ノズルは、カーボンブラック床に様々な深さで浸すことができる。キャリアガスを流入させる床の上方にあるノズルの距離は、２〜１５００ｍｍの間で変えることができる。キャリアガスを流入させる床の上方にあるノズルの距離は、反応器直径の５％〜１２０％であってよい。

【0038】

導入される付加的なガス流は、複数の出口箇所に配置されていてよい。

【0039】

付加的なガス流は好適には、流動層の主ガス流に対向する方向であってよい。キャリアガスもとりわけ付加的なガス流も、例えば回転、逆流、又は剪断流をもたらすように方向付けられていてよい。

【0040】

付加的なガス流の量によって、難流動化性のカーボンブラックのために完全な流動床の形成を調整することができる。付加的なガス流の遮断は、流動床の崩壊をもたらすことがある。

【0041】

カーボンブラックとしては例えば、ＤＥ１９５２１５６５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、アークカーボン及び化学的な製造方法の副産物であるカーボンブラックを使用することができる。カーボンブラックは、事前の反応によって変性されていてよい。

【0042】

ゴム混合物中で補強性充填剤として使用されるカーボンブラックを使用することができる。

【0043】

ピグメントブラックを使用することができる。

【0044】

更なるカーボンブラックは：導電性カーボンブラック、ＵＶ安定化用カーボンブラック、ゴム以外の系、例えばアスファルト又はプラスチックにおける充填剤としてのカーボンブラック、冶金における還元剤としてのカーボンブラックであってよい。

【0045】

好適にはカーボンブラックとしてファーネスブラック、又はガスブラックを使用することができ、本発明のために特別に好ましくはファーネスブラックを使用することができる。

【0046】

カーボンブラックはＤＢＰ値（ＡＳＴＭ Ｄ ２４１４）が３０〜４２５ｍｌ／１００ｇ、好ましくは３５〜２５０ｍｌ／１００ｇ、特に好ましくは４０〜１５０ｍｌ／１００ｇ、極めて特に好ましくは４５〜１１０ｍｌ／１００ｇであり得る。カーボンブラックはＢＥＴ表面（ＡＳＴＭ Ｄ ４８２０）が、２０〜１２００ｍ²／ｇ、好ましくは２２〜６００ｍ²／ｇ、特に好ましくは２９〜３００ｍ²／ｇ、極めて特に好ましくは３０〜１５０ｍ²／ｇであり得る。カーボンブラックは、平均アグリゲート直径が２０ｎｍ〜２０００ｎｍ、好適には２２ｎｍ〜６２０ｎｍ、特に好適には４０ｎｍ〜３００ｎｍであり得る。

【0047】

アグリゲートの大きさは、一連のアグリゲートサイズ分布測定で測る。このアグリゲートサイズ分布はＩＳＯ規格 １５８２５、第１版、２００４年１１月１日に従って決定され、その際、次の変更が適用される：
ＩＳＯ規格 １５８２５の４．６．３項の補足：最頻値は質量分布曲線（ｍａｓｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｃｕｒｖｅ）に関する。

【0048】

ＩＳＯ規格 １５８２５の５．１項の補足：Ｂｒｏｏｋｈａｖｅｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，７５０ Ｂｌｕｅ Ｐｏｉｎｔ Ｒｄ．，Ｈｏｌｔｓｖｉｌｌｅ，ＮＹ，１１７４２にて全て入手可能な装置ＢＩ−ＤＣＰ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｉｚｅｒ及び関連評価ソフトウェアｄｃｐｌｗ３２，Ｖｅｒｓｉｏｎ３．８１が使用される。

【0049】

ＩＳＯ規格 １５８２５の５．２項の補足：超音波制御装置ＧＭ２２００、音響変換器ＵＷ２２００、並びにソノトロードＤＨ１３Ｇが使用される。超音波制御装置、音響変換器及びソノトロードは、Ｂａｎｄｅｌｉｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ．ＫＧ，Ｈｅｉｎｒｉｃｈｓｔｒａｓｓｅ ３−４，Ｄ−１２２０７ Ｂｅｒｌｉｎにて入手可能である。その際、超音波制御装置により次の値が調整される：パワー（％）＝５０、サイクル＝８。これは１００ワットの調整された定格電力及び８０％の調整されたパルスに相当する。

【0050】

ＩＳＯ規格 １５８２５の５．２．１項の補足：超音波時間は４．５分に定められる。

【0051】

ＩＳＯ規格 １５８２５の６．３項に記載された定義とは異なり"界面活性剤（Ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ）"は次のように定義される："界面活性剤"は、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｅ ＧｍｂＨ，Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓｔｒａｓｓｅ ２５，ＣＨ−９４７１ Ｂｕｃｈｓ ＳＧ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄにて入手可能である、Ｆｌｕｋａ社のＮｏｎｉｄｅｎｔ Ｐ４０ Ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅ型のアニオン性界面活性剤である。

【0052】

ＩＳＯ規格 １５８２５の６．５項に記載されたスピン液（Ｓｐｉｎｆｌｕｅｓｓｉｇｋｅｉｔ）の定義とは異なり、スピン液は次のように定義される：該スピン液の製造のために、Ｆｌｕｋａ社の界面活性剤Ｎｏｎｉｄｅｎｔ Ｐ４０ Ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅ０．２５ｇ（６．３項）が脱イオン水（６．１項）により１０００ｍｌに補充される。引き続き、該溶液のｐＨ値はＮａＯＨ溶液０．１モル／ｌで９〜１０に調整される。このスピン液は、その製造後に最大１週間使用することができる。

【0053】

ＩＳＯ規格 １５８２５の６．６項に記載された分散液の定義とは異なり、分散液は次のように定義される：該分散液の製造のために、エタノール２００ｍｌ（６．２項）、及びＦｌｕｋａ社の界面活性剤Ｎｏｎｉｄｅｎｔ Ｐ４０ Ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅ０．５ｇ（６．３項）が脱イオン水（６．１項）により１０００ｍｌに補充される。引き続き、該溶液のｐＨ値はＮａＯＨ溶液０．１モル／ｌで９〜１０に調整される。この分散液は、その製造後に最大１週間使用することができる。

【0054】

非常に難分散性のカーボンブラックに対しては、上記の処方とは異なり、界面活性剤２．５ｇを使用する。

【0055】

ＩＳＯ規格 １５８２５の９項の補足：入力されるべきカーボンブラックの密度の値は１．８６ｇ／ｃｍ³である。入力されるべき温度の温度は、１０．１１項に従って決定される。このスピン液のタイプについては、オプション"水性"が選択される。それに伴ってこのスピン液の密度については０．９９７（ｇ／ｃｃ）の値、該スピン液の粘度については０．９１７（ｃＰ）の値が生じる。光散乱補正は、ソフトウェアｄｃｐｌｗ３２において選択可能なオプションにより行われる：ファイル：ｃａｒｂｏｎ．ｐｒｍ；Ｍｉｅ-Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ。

【0056】

ＩＳＯ規格 １５８２５の１０．１項の補足：遠心分離機速度は１１０００ｒ／分に定められている。

【0057】

ＩＳＯ規格 １５８２５の１０．２項の補足：エタノール０．２ｃｍ³（６．２項）の代わりに、エタノール０．８５ｃｍ³（６．２項）が注入される。

【0058】

ＩＳＯ規格 １５８２５の１０．３項の補足：正確に１５ｃｍ³のスピン液（６．５項）が注入される。引き続き、エタノール０．１５ｃｍ³（６．２項）が注入される。

【0059】

ＩＳＯ規格 １５８２５の１０．４項の指示書は完全に省かれる。

【0060】

ＩＳＯ規格 １５８２５の１０．７項の補足：データ記録の開始直後に、遠心分離機中のこのスピン液をドデカン０．１ｃｍ³の層で覆う（６．４項）。

【0061】

ＩＳＯ規格 １５８２５の１０．１０項の補足：測定曲線が基準線に１時間以内に再び達しない場合、測定は測定曲線がベースラインに再び到達するまで続ける。しかしながらこの測定曲線がベースラインにしっかりとくっついてベースラインに平行に推移する場合、測定は１０分後に測定曲線とベースラインの平行推移で終わらせる。

【0062】

ＩＳＯ規格 １５８２５の１０．１１項の補足：測定温度を算出するための、この指示書に記載された方法の代わりに、コンピュータープログラムに入れるべき測定温度Ｔを、以下のように算出する：
Ｔ＝２／３（Ｔｅ−Ｔａ）＋Ｔａ
この式中、Ｔａは測定前の測定チャンバの温度であり、かつＴｅは測定後の測定チャンバの温度である。温度差は４℃を超えるべきではない。

【0063】

カーボンブラックは、事前に圧縮されていてよい。この際、カーボンブラック充填密度（ＤＩＮ ５３６００）は、０．０３〜１ｋｇ／ｌ、好ましくは０．０５〜０．５ｋｇ／ｌの間で変化してよい。

【0064】

カーボンブラックは、顆粒化されていてよい。顆粒化されたカーボンブラックは、湿式、乾式、油及び／又はワックスで顆粒化されていてよい。

【0065】

顆粒化液体としては、水、シラン、又は炭化水素、例えばベンジン若しくはシクロヘキサンを、結合剤、例えば糖蜜、砂糖、リグニンスルホン酸塩の添加有り、又は無しで、並びに他の多数の物質を単独で、又は相互に組み合わせて使用することができる。

【0066】

当該顆粒は、０．１μｍ〜５ｍｍ、好適には５０μｍ〜５ｍｍの粒子直径範囲（ＡＳＴＭ Ｄ １５１１）にあり得る。

【0067】

カーボンブラックとしてはまた、カーボンブラック混合体を使用することもできる。

【0068】

本発明による方法は、振動発生源無しで行うことができる。

【0069】

本発明による方法は、撹拌機無しで行うことができる。

【0070】

本発明による方法は、流動化剤無しで行うことができる。

【0071】

本発明による方法は、流動化剤を用いて行うことができる。流動化剤としては、熱分解法シリカ、疎水化された熱分解法シリカ、焼成混合酸化物、又は焼成酸化アルミニウムを使用することができる。

【0072】

熱分解法シリカとしては、Ａｅｒｏｓｉｌ ９０、Ａｅｒｏｓｉｌ ２００、Ａｅｒｏｓｉｌ ＯＸ ５０、又はＡｅｒｏｓｉｌ ３００を、疎水化された熱分解法シリカとしては、Ａｅｒｏｓｉｌ Ｒ ８２００、Ａｅｒｏｓｉｌ Ｒ ２０２、又はＡｅｒｏｓｉｌ Ｒ ９７２を、焼成混合酸化物としては、Ａｅｒｏｓｉｌ ＭＯＸ ８０、又はＡｅｒｏｓｉｌ ＭＯＸ １７０を、そして焼成酸化アルミニウムとしては、Ｅｖｏｎｉｋ Ｄｅｇｕｓｓａ ＧｍｂＨ社の酸化アルミニウムＣを使用することができる。

【0073】

流動化剤はカーボンブラックに対して０．１〜１０質量％、好適には０．５〜２質量％の量で使用することができる。

【0074】

流動化剤は流動層内でカーボンブラックと混合するか、又は事前に混合されて流動層に投入することができる。

【0075】

本発明による方法は、流動化剤、振動発生源、及び撹拌機無しで行うことができる。

【0076】

後処理剤は、酸化剤、乾燥剤、又は抽出剤であってよい。

【0077】

酸化剤としては、空気、酸素、オゾン、酸化窒素、過酸化水素、及び他の酸化性ガス又は蒸気を使用することができる。

【0078】

抽出剤としては、空気、不活性ガス、例えば窒素、水蒸気、又は空気／水蒸気混合物を使用することができる。抽出剤は吸着された化合物として、カーボンブラックから除去することができる。

【0079】

後処理剤は、反応性ガス、例えばアンモニア、三酸化硫黄、ホスフィン、塩素、又は青酸であってよい。

【0080】

後処理は、乾燥であり得る。

【0081】

乾燥は、事前に乾燥させたガスによって行うことができる。事前に乾燥させたガスは、加熱されていてよい。事前に乾燥させたガスは、空気、窒素、アルゴン、又は燃焼排ガス、例えばカーボンブラック工程からの焼却されたテールガスであってよい。

【0082】

乾燥のために使用される装置は、外部加熱されていてよい。

【0083】

後処理は、温度による表面の活性化、又は温度と例えば水蒸気とからの組み合わせであってよい。

【0084】

後処理は、流動層内で行う化学気相蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）であってもよい。

【0085】

後処理剤はキャリアガス流を介して、付加的なガス流を介して、又はこの両方から成る組み合わせを介して流動層に導入することができる。後処理剤は、付加的な供給箇所を介して導入することができる。

【0086】

後処理は０℃〜１２００℃の温度で行うことができる。

【0087】

後処理剤としてオゾンを使用する場合、温度は好適には１０℃〜１００℃であり得る。

【0088】

後処理剤としてＮＯ_xを使用する場合、温度は好適には１００℃〜３００℃であり得る。

【0089】

後処理剤として空気／水蒸気を使用する場合、温度は好適には３００℃〜６００℃であり得る。

【0090】

後処理剤として水蒸気を使用する場合、温度は好適には８００℃〜１１００℃であり得る。

【0091】

流動層装置内でのカーボンブラックの平均滞留時間は、１分〜１０時間、好適には１〜５時間であり得る。後処理剤の量は、カーボンブラック１ｇあたり１ｍｇ〜１０ｍｇであり得る。

【0092】

後処理剤は予備加熱して流動層に導入することができる。

【0093】

流動層は非連続的に、又は連続的に稼働させることができる。

【0094】

本発明による方法で製造されたカーボンブラックに、引き続き例えば空気又は窒素を吹き付け、余剰の後処理剤を除去することができる。この吹き付けは、流動層内で、又は外部で行うことができる。吹き付け時間は５分間〜１０時間、好適には３０分〜２時間であり得る。吹き付け温度は２０℃〜３００℃、好適には５０℃〜２００℃であり得る。

【0095】

本発明による方法で製造される、後処理されたカーボンブラックは、充填剤、補強充填剤、ＵＶ安定剤、導電性カーボンブラック又は顔料として使用することができる。本発明による方法で製造される、後処理されたカーボンブラックは、ゴム、プラスチック、印刷用インキ、インキ、インクジェットインキ、トナー、塗料、着色剤、紙、アスファルト、コンクリート及びその他の建築材料で使用され得る。本発明の方法で製造される、後処理されたカーボンブラックは、冶金における還元剤として適用することができる。

【0096】

本発明による方法で製造される、後処理されたカーボンブラックは、好適にはピグメントブラックとして使用することができる。

【0097】

図２は、流動層装置の可能な限り図式的な構成を示す。

【0098】

本発明による方法の利点は、流動化するのが困難なカーボンブラック、例えばファーネスブラックを、流動化剤、撹拌機、振動ユニット、外部領域などを加えることなく、流動層内で良好に後処理可能なことである。付加的なガス流の使用により、安定的な流動層を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0099】

【図1】流動化装置の実施例を示す。

【図2】流動化装置の図式的な構成を示す。

【0100】

実施例
実施例には、表１に記載するカーボンブラックを使用する。カーボンブラックＡはＸＰＢ １７１という名称で、カーボンブラックＢはＰｒｉｎｔｅｘ ６０という名称で、そしてカーボンブラックＣはＰｒｉｎｔｅｘ ５５という名称でＥｖｏｎｉｋ Ｄｅｇｕｓｓａ ＧｍｂＨ社から得られる。

【0101】

【表1】

【0102】

実施例１（比較例）
カーボンブラックＢ６００ｇを、直径１５ｃｍ、高さ１５０ｃｍの流動層装置に充填する。充填物の高さは、２３ｃｍである。カーボンブラックに５００若しくは１０００ｌ／ｈの空気を、焼結金属床を介して吹き込む。安定的な流動層は形成されず、その代わり、カーボンブラック床に１つ又は複数の流路が生じ、その流路を通じて空気が流れ、かつカーボンブラック粒子は火山のように一箇所に巻き上げられる。均質な後処理を起こすことはできない。

【0103】

実施例２
カーボンブラックＢ６００ｇを、直径１５ｃｍ、高さ１５０ｃｍの流動層装置に充填する。充填物の高さは、２３ｃｍである。カーボンブラックの充填密度（ＤＩＮ ５３６００）は、１４８ｇ／ｌである。カーボンブラックに５００ｌ／ｈの空気を、焼結金属床を介して吹き込む。付加的に空気５００ｌ／ｈをノズルによって導入し、このノズルは中心部（主ガス流の方向に対向）、充填物中の焼結金属床の上方１１ｃｍにある。

【0104】

はっきりと視認可能な境界を有する、時々容易に沸騰する安定的な流動層が上方に形成される。

【0105】

カーボンブラック充填物はもともとの高さ２３ｃｍから、高さ１２３ｃｍの流動層に拡大する。

【0106】

使用されるノズルは、Ｓｃｈｌｉｃｋ １２１型のものである。

【0107】

充填されたカーボンブラックは、揮発性成分の含有率が９５０℃で１．１％である。

【0108】

流動層は１５０℃で電気的な加熱により加熱し、そして供給されるキャリアガスにＮＯ₂を３０ｌ／ｈ添加する。これにより、カーボンブラックを酸化する。酸化は７０分間行う。残りのＮＯ₂の除去のために、カーボンブラックは酸化後に１時間、吹き付けられる。

【0109】

後処理の間、とりわけ高められた温度での後処理の間は、カーボンブラックが装置から排出されないように、ガス流を断続的に減少させる。１８０℃では、２５０ｌ／ｈのキャリアガス、及び１５０ｌ／ｈの付加的なガス流が必要となるだけである。

【0110】

酸化後にカーボンブラックは充填密度が５２ｇ／ｌであり、酸化度は、９５０℃で揮発性成分の３．６％である。

【0111】

実施例３（比較例）
カーボンブラックＡ６５０ｇを、直径１５ｃｍ、高さ１５０ｃｍの流動層装置に充填する。充填物の高さは、４１ｃｍである。カーボンブラックに４５０若しくは９００ｌ／ｈの空気を、焼結金属床を介して吹き込む。安定的な流動層は形成されず、その代わりに不規則な粉塵が急上昇する。均質な後処理を起こすことはできない。

【0112】

実施例４
カーボンブラックＡ６５０ｇを、直径１５ｃｍ、高さ１５０ｃｍの流動層装置に充填する。充填密度は、９０ｇ／ｌである。充填物の高さは、４１ｃｍである。カーボンブラックに４５０ｌ／ｈの空気を、焼結金属床を介して吹き込む。付加的に空気４５０ｌ／ｈをノズルによって導入し、このノズルは中心部（主ガス流の方向に対向）、充填物中の床の上方１１ｃｍにある。

【0113】

安定的な流動層が平滑な表面で形成される。

【0114】

カーボンブラック充填物はもともとの高さ４１ｃｍから、高さ１３０ｃｍの流動層に拡大する。

【0115】

使用されるノズルは、Ｓｃｈｌｉｃｋ １２１型のものである。

【0116】

充填されたカーボンブラックは、揮発性成分の含有率が９５０℃で２％である。

【0117】

全ガス流０．４５ｍ³／ｈ中で、５０ｇ／ｍ³のオゾンが発生し、このオゾンをカーボンブラックの酸化のために導入する。６．５時間後にカーボンブラックは、９５０℃で酸化度が揮発性成分の７．５％である。

【0118】

反応時間が増加するにつれてカーボンブラックは加熱され、付加的なガス流は断続的に最大２５０ｌ／ｈまで減少させることができる。

【0119】

酸化後にカーボンブラックの充填密度は、４５ｇ／ｌである。

【0120】

付加的なガス流を遮断すると（後処理の最後に）、カーボンブラックの流動化は崩壊する。

【0121】

実施例５（比較例）
カーボンブラックＣ６０ｇを、直径８ｃｍ、高さ７０ｃｍの流動層装置に充填する。充填物の高さは、１０ｃｍである。カーボンブラックを６００若しくは９００ｌ／ｈで網状プラスチック床を介して吹き込む。安定的な流動層は形成されず、その代わり、カーボンブラック床に１つ又は複数の流路が生じ、その流路を通じて空気が流れ、かつカーボンブラック粒子は火山のように一箇所に巻き上げられる。

【0122】

実施例６
カーボンブラックＣ６０ｇを、直径８ｃｍ、高さ７０ｃｍの流動層装置に充填する。充填物の高さは、１０ｃｍである。カーボンブラックに６００ｌ／ｈの乾燥された空気を、網状プラスチック床を介して吹き込む。付加的に空気３００ｌ／ｈをノズルによって導入し、このノズルは中心部（主ガス流の方向に対向）、充填物中の吹き込み床の上方５ｃｍにある。はっきりと視認可能な境界を有する、時々容易に泡が立つ安定的な流動層が上方に形成される。カーボンブラック充填物はもともとの高さ１０ｃｍから、高さ３４ｃｍの流動層に拡大する。使用されるノズルは、Ｌｅｃｈｌｅｒ ２１２ １２４型のものである。

【0123】

カーボンブラックは当初、湿度（ＡＳＴＭ Ｄ １５０９）が１．６％である。２４時間上記の空気で貫流させ、そして流動層装置を外部から加熱する。

【0124】

乾燥後、カーボンブラックは湿度が０．７％である。

【図1】

【図2】