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公開番号2024153435
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-29
出願番号2023067333
出願日2023-04-17
発明の名称改質リサイクルカーボンブラック及びゴム組成物
出願人東海カーボン株式会社
代理人弁理士法人あしたば国際特許事務所
主分類B09B 3/70 20220101AFI20241022BHJP(固体廃棄物の処理;汚染土壌の再生)
要約【課題】ゴム成分との結合が強く、ゴム製品の補強性が高いリサイクルカーボンブラックを提供すること。
【解決手段】N₂SAが50m²/g以上250m²/g以下であり、レーザーラマン分光法により、励起波長532nmで測定することで得られるラマンスペクトルにおいて、1350±20cm^-1の範囲にピークトップを有するピークのピーク強度を100としたとき、1580±20cm^-1の範囲にピークトップを有するピークのピーク強度が84以上111以下であること、を特徴とする改質リサイクルカーボンブラック。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
Ｎ
２
ＳＡが５０ｍ
２
／ｇ以上２５０ｍ
２
／ｇ以下であり、
レーザーラマン分光法により、励起波長５３２ｎｍで測定することで得られるラマンスペクトルにおいて、１３５０±２０ｃｍ
－１
の範囲にピークトップを有するピークのピーク強度を１００としたとき、１５８０±２０ｃｍ
－１
の範囲にピークトップを有するピークのピーク強度が８４以上１１１以下であること、
を特徴とする改質リサイクルカーボンブラック。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
灰分含有量が３．０％以上５０．０％以下であることを特徴とする請求項１記載の改質リサイクルカーボンブラック。
【請求項３】
６００℃以上１４００℃以下に加熱されている反応炉内で、ゴム炭化物が付着しているリサイクルカーボンブラックに、酸化性ガスを接触させる工程を行い得られたものであり、
Ｎ
２
ＳＡが５０ｍ
２
／ｇ以上２５０ｍ
２
／ｇ以下であり、
レーザーラマン分光法により、励起波長５３２ｎｍで測定することで得られるラマンスペクトルにおいて、１３５０±２０ｃｍ
－１
の範囲にピークトップを有するピークのピーク強度を１００としたとき、１５８０±２０ｃｍ
－１
の範囲にピークトップを有するピークのピーク強度が８４以上１１１以下であること、
を特徴とする改質リサイクルカーボンブラック。
【請求項４】
６００℃以上１４００℃以下に加熱されている反応炉内で、ゴム炭化物が付着しているリサイクルカーボンブラックに、酸化性ガスを接触させる工程と、炭化水素ガスを接触させる工程と、を行い得られたものであり、
Ｎ
２
ＳＡが５０ｍ
２
／ｇ以上２５０ｍ
２
／ｇ以下であり、
レーザーラマン分光法により、励起波長５３２ｎｍで測定することで得られるラマンスペクトルにおいて、１３５０±２０ｃｍ
－１
の範囲にピークトップを有するピークのピーク強度を１００としたとき、１５８０±２０ｃｍ
－１
の範囲にピークトップを有するピークのピーク強度が８４以上１１１以下であること、
を特徴とする改質リサイクルカーボンブラック。
【請求項５】
前記ゴム炭化物が付着しているリサイクルカーボンブラックが、レーザーラマン分光法により、励起波長５３２ｎｍで測定することで得られるラマンスペクトルにおいて、１３５０±２０ｃｍ
－１
の範囲にピークトップを有するピークのピーク強度を１００としたとき、１５８０±２０ｃｍ
－１
の範囲にピークトップを有するピークのピーク強度が１１２以上２００以下であるカーボンブラックであることを特徴とする請求項３又は４記載の改質リサイクルカーボンブラック。
【請求項６】
６００℃以上１４００℃以下に加熱されている反応炉内で、ゴム炭化物が付着しているリサイクルカーボンブラックに、酸化性ガスを接触させる工程を有すること特徴とする改質リサイクルカーボンブラックの製造方法。
【請求項７】
６００℃以上１４００℃以下に加熱されている反応炉内で、ゴム炭化物が付着しているリサイクルカーボンブラックに、酸化性ガスを接触させる工程と、炭化水素ガスを接触させる工程と、を有することを特徴とする改質リサイクルカーボンブラックの製造方法。
【請求項８】
前記酸化性ガスを接触させる工程を行なった後に、前記炭化水素ガスを接触させる工程を行なうことを特徴とする請求項７記載の改質リサイクルカーボンブラックの製造方法。
【請求項９】
前記ゴム炭化物が付着しているリサイクルカーボンブラックが、レーザーラマン分光法により、励起波長５３２ｎｍで測定することで得られるラマンスペクトルにおいて、１３５０±２０ｃｍ
－１
の範囲にピークトップを有するピークのピーク強度を１００としたとき、１５８０±２０ｃｍ
－１
の範囲にピークトップを有するピークのピーク強度が１１２以上２００以下であるカーボンブラックであることを特徴とする請求項６又は７記載の改質リサイクルカーボンブラックの製造方法。
【請求項１０】
ゴム成分と、
該ゴム成分１００質量部に対し、１質量部以上１００質量部以下の請求項１記載の改質リサイクルカーボンブラックと、
を含有することを特徴とするゴム組成物。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面状態が改質されたリサイクルカーボンブラック、その製造方法、及びそれが用いられているゴム組成物に関する。
続きを表示（約 3,300 文字）【背景技術】
【０００２】
近年の地球環境への負荷低減のため、カーボンニュートラルやサステナブルといった取り組みが盛んになされている。そして、カーボンブラック業界においても、サステナブル活動の一環として、廃タイヤ等のゴム製品を熱分解して得られるリサイクルカーボンブラックの利用が検討されている。
【０００３】
廃タイヤの熱分解によるリサイクルカーボンブラックの製造方法としては、例えば、特許文献１には、窒素ガスを循環させ、約５００℃で廃タイヤを熱分解する内容が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第５８１３９８５号公報
ＷＯ２０１３／０９５１４５Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、廃タイヤ等のゴム製品を熱分解することにより得られるリサイクルカーボンブラックの表面には、ゴム炭化物を主成分とするゴム残分が付着しており、このゴム残分が、ゴム組成物に混合したときに、リサイクルカーボンブラックのゴム成分との吸着を阻害する。
【０００６】
そのため、リサイクルカーボンブラックには、ゴム成分との結合が弱いために、ゴム製品の補強性が低いという問題があった。
【０００７】
従って、本発明の目的は、ゴム成分との結合が強く、ゴム製品の補強性が高いリサイクルカーボンブラックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、鋭意検討した結果、
リサイクルカーボンブラックに、加熱下で酸化性ガスを接触させることにより、リサイクルカーボンブラックの表面に付着しているゴム炭化物を主成分とするゴム残分を酸化して取り除くことで、リサイクルカーボンブラックの表面を露出させることができ、そのことにより、ゴム成分との結合を強くできるので、ゴム製品の補強性を高くすることができることを見出した。
また、本発明者らは、以下のことを見出しした。すなわち、
リサイクルカーボンブラックの表面に付着しているゴム残分を酸化分解して除去したときに、リサイクルカーボンブラック自体の酸化が進み過ぎると、ゴム成分との結合は高くなるものの、比表面積が高くなり過ぎて、リサイクルカーボンブラックの凝集力が大きくなり過ぎるため、ゴム中の分散が悪くなり、ゴム補強性が高くならない。しかし酸化性ガスと接触することで比表面積が大きくなったリサイクルカーボンブラックに、加熱下で炭化水素に接触させて、炭化物を生成させ、その炭化物で、リサイクルカーボンブラックの表面に発生した細孔を埋めることにより、比表面積を調節し、凝集力を小さくして、ゴム製品の補強性を高くすることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、
（１）Ｎ
２
ＳＡが５０ｍ
２
／ｇ以上２５０ｍ
２
／ｇ以下であり、
レーザーラマン分光法により、励起波長５３２ｎｍで測定することで得られるラマンスペクトルにおいて、１３５０±２０ｃｍ
－１
の範囲にピークトップを有するピークのピーク強度を１００としたとき、１５８０±２０ｃｍ
－１
の範囲にピークトップを有するピークのピーク強度が８４以上１１１以下であること、
を特徴とする改質リサイクルカーボンブラック。
（２）灰分含有量が３．０以上５０．０％以下であることを特徴とする（１）の改質リサイクルカーボンブラック。
（３）６００℃以上１４００℃以下に加熱されている反応炉内で、ゴム炭化物が付着しているリサイクルカーボンブラックに、酸化性ガスを接触させる工程を行い得られたものであり、
Ｎ
２
ＳＡが５０ｍ
２
／ｇ以上２５０ｍ
２
／ｇ以下であり、
レーザーラマン分光法により、励起波長５３２ｎｍで測定することで得られるラマンスペクトルにおいて、１３５０±２０ｃｍ
－１
の範囲にピークトップを有するピークのピーク強度を１００としたとき、１５８０±２０ｃｍ
－１
の範囲にピークトップを有するピークのピーク強度が８４以上１１１以下であること、
を特徴とする改質リサイクルカーボンブラック。
（４）６００℃以上１４００℃以下に加熱されている反応炉内で、ゴム炭化物が付着しているリサイクルカーボンブラックに、酸化性ガスを接触させる工程と、炭化水素ガスを接触させる工程と、を行い得られたものであり、
Ｎ
２
ＳＡが５０ｍ
２
／ｇ以上２５０ｍ
２
／ｇ以下であり、
レーザーラマン分光法により、励起波長５３２ｎｍで測定することで得られるラマンスペクトルにおいて、１３５０±２０ｃｍ
－１
の範囲にピークトップを有するピークのピーク強度を１００としたとき、１５８０±２０ｃｍ
－１
の範囲にピークトップを有するピークのピーク強度が８４以上１１１以下であること、
を特徴とする改質リサイクルカーボンブラック。
（５）前記ゴム炭化物が付着しているリサイクルカーボンブラックが、レーザーラマン分光法により、励起波長５３２ｎｍで測定することで得られるラマンスペクトルにおいて、１３５０±２０ｃｍ
－１
の範囲にピークトップを有するピークのピーク強度を１００としたとき、１５８０±２０ｃｍ
－１
の範囲にピークトップを有するピークのピーク強度が１１２以上２００以下であるカーボンブラックであることを特徴とする（３）又は（４）の改質リサイクルカーボンブラック。
（６）６００℃以上１４００℃以下に加熱されている反応炉内で、ゴム炭化物が付着しているリサイクルカーボンブラックに、酸化性ガスを接触させる工程を有すること特徴とする改質リサイクルカーボンブラックの製造方法。
（７）６００℃以上１４００℃以下に加熱されている反応炉内で、ゴム炭化物が付着しているリサイクルカーボンブラックに、酸化性ガスを接触させる工程と、炭化水素ガスを接触させる工程と、を有することを特徴とする改質リサイクルカーボンブラックの製造方法。
（８）前記酸化性ガスを接触させる工程を行なった後に、前記炭化水素ガスを接触させる工程を行なうことを特徴とする（７）の改質リサイクルカーボンブラックの製造方法。
（９）前記ゴム炭化物が付着しているリサイクルカーボンブラックが、レーザーラマン分光法により、励起波長５３２ｎｍで測定することで得られるラマンスペクトルにおいて、１３５０±２０ｃｍ
－１
の範囲にピークトップを有するピークのピーク強度を１００としたとき、１５８０±２０ｃｍ
－１
の範囲にピークトップを有するピークのピーク強度が１１２以上２００以下であるカーボンブラックであることを特徴とする（６）又は（７）の改質リサイクルカーボンブラックの製造方法。
（１０）ゴム成分と、
該ゴム成分１００質量部に対し、１質量部以上１００質量部以下の（１）の改質リサイクルカーボンブラックと、
を含有することを特徴とするゴム組成物。
を提供するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ゴム成分との結合が強く、ゴム製品の補強性が高いリサイクルカーボンブラックを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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