厳密に制御されたプロセス条件下で気相中の炭化水素の不完全燃焼または熱分解によって形成される黒色の粉末状の物質。その組成は主に元素状炭素であり、少量の酸素、水素、硫黄が含まれています。カーボンブラックの粒子は、10～500μmのほぼ球形です。多くの粒子が融合または凝集して、三次元的に結合した樹枝状または繊維状の凝集体になります。ゴム加工においては、ゴムに補強剤や充填剤として混合して添加されます。カーボンブラックは最も古い工業製品の 1 つです。
カーボンブラックの物理的および化学的性質
さまざまなカーボン ブラックの違いは、主に表面積 (または粒子サイズ)、凝集体の形態、粒子と凝集体の質量分布、および化学組成にあります。
表面積
名前付きカーボン ブラックを識別および分類するために使用される重要な特性の 1 つ。表面積は、気相または液相の吸着によって測定されます。最も古典的な測定方法は低温窒素吸着法 (BET 法) です。窒素分子は比較的小さく、カーボン ブラックの微細孔に入り込むことができるため、この方法で測定された結果はカーボン ブラックの総表面積を特徴づけます。近年、高分子吸着法（CTABなど）の研究が成功し、高分子が微小孔に侵入できないため、カーボンブラックの外表面積、つまり「滑らかな」表面積が特徴づけられる結果が得られています。ほとんどのゴム製カーボン ブラックは非多孔質であるため、BET と CTAB の結果は一貫しています。一部の顔料入りカーボン ブラックでは、2 つの表面積測定値の差がカーボン ブラックの粗さまたは多孔性を特徴付けます。もう 1 つの測定方法であるヨウ素吸収法も、生産管理や製品の分類に広く使用されており、簡単さとスピードが特徴です。ただし、結果はカーボンブラック表面の酸化の程度に影響されます。
構造
カーボンブラックの 2 番目に重要な特性。カーボンブラックの構造は、凝集体のサイズと形状、粒子の数と各凝集体の平均質量によって異なります。これらすべての特性は、骨材の積層状態と粉末の空隙容積に影響を与えます。通常、カーボンブラックの構造はDBP（ジブチルフタレート）吸油量で表されます。 １７０ＭＰａで４回圧縮後のカーボンブラックのＤＢＰ値を、慣例的に圧縮吸油量または２４Ｍ４ＤＢＰ値と呼ぶ。圧縮吸油量はゴム中のカーボンブラック凝集体の状態を如実に反映します。
カーボンブラックの産業用途
主にゴムの補強剤や充填剤として使用されており、その使用量はゴムの約半分です。カーボンブラック全体のうちゴム用カーボンブラックが94%を占め、そのうち約60%がタイヤ製造に使用されます。インキ、塗料、プラスチックの着色剤やプラスチック製品の紫外線遮蔽剤としても使用されます。また、電極、乾電池、抵抗器、爆薬、化粧品、研磨クリームなど、他の多くの製品の重要な添加剤でもあります。
カーボンブラックは主にゴム製品に使用されています。カーボンブラックの粒子径が細かいほど、その補強特性はより優れています。カーボンブラックの構造度が高くなるほど、その一定の引張応力と弾性率は高くなります。微粒径の強化材を主にタイヤトレッド部に使用し、タイヤの耐摩耗性に優れています。サイドウォール、コードプライ、ベルトクッション層、インナーライナーなどのタイヤの他の部分では、ゴムは耐屈曲亀裂、オゾン酸化、良好な弾力性、および低熱特性を必要とし、通常はより厚い粒子サイズのゴムを使用します。半補償型（比表面積40m2/g以下）のファーネスブラックです。
溝付き顔料ブラックは、インク、コーティング、プラスチックに広く使用されています。インク、特にニュースインクは主に顔料スロットブラックを使用します。塗料製造では、高顔料スロット ブラックは高級自動車仕上げの黒色と光沢を与え、中顔料スロット ブラックは一般的な工業用コーティングに使用されます。さらに、中程度の着色を施したチャンネルブラックもポリオレフィンの紫外線遮蔽剤としてよく使用され、プラスチック製品の耐候性を向上させるために使用されます。ゴム溝ブラックは主にタイヤ、特にオフロードタイヤやエンジニアリングタイヤのトレッドゴムに使用され、トレッドに高い強度と優れた耐摩耗性を与えます。
ホットクラックブラックは主にゴム製品に使用されます。粒子サイズが粗く、補強性能が低いため、ゴムマット、ホース、スポンジ製品、シール、タイヤライナー、ビードゴム、絶縁製品などの製造など、充填剤を最大限に増量する場合にのみ使用されます。
