カーボンブラックは、ゴム、プラスチック、インク、コーティングなどの分野で広く使用されている重要な工業材料です。カーボンブラックブランドの命名規則と特性は、その性能と用途を理解する上で非常に重要です。この記事では、カーボンブラックの命名規則について詳しく説明し、さまざまなブランドのカーボンブラックの特性を分析し、さまざまな用途での性能を探ります。
私。 カーボンブラックの定義と基本概念
カーボンブラックは不完全燃焼または 熱分解 制御された条件下で炭化水素を精製します。主成分は炭素で、酸素、水素、硫黄などの不純物が少量含まれています。カーボンブラックは表面積が大きく、導電性に優れているため、重要な充填材や顔料材料となっています。
カーボンブラックの主な用途には、ゴム補強材、プラスチック着色剤、導電材、帯電防止剤、顔料などがあります。粒子サイズ、構造、表面積、導電性、表面化学特性などのカーボンブラックの特性は、さまざまな用途におけるその有効性に直接影響します。
II. カーボンブラックの命名規則
カーボン ブラックの命名は通常、製造プロセス、粒子サイズ、構造、表面積に基づいて行われます。これらの命名規則は、特定の種類のカーボン ブラックの主な物理的および化学的特性をすぐに理解するのに役立ちます。
1. カーボンブラックの製造工程
カーボンブラックの製造工程は、主にファーネスブラック、チャンネルブラック、熱分解カーボンブラック、アセチレンブラックに分けられます。製造方法の違いにより、カーボンブラックの粒子サイズ、構造、表面積が変わります。
炉黒： これは最も広く使用されている製造プロセスであり、世界のカーボンブラック生産の大部分を占めています。ファーネスブラックは、高温の炉で液体または気体の炭化水素を燃焼させることによって製造されます。粒子サイズを制御でき、製品タイプが多様であることが特徴です。ファーネスブラックの名前は通常、「N」で始まり、その後に3桁の数字が続きます（N220、N330など）。
チャンネルブラック: このプロセスでは、主にガス状炭化水素を通じてバーナーの表面にカーボン ブラックが生成されます。チャネル ブラックは粒子サイズが非常に小さく、構造特性に優れています。主に高級インクやコーティングに使用されます。名前は通常「C」で始まります。
熱分解カーボンブラック： これは、無酸素条件下でのアルカンの熱分解反応によって生成されます。この方法で生成されたカーボンブラックは、粒子サイズが大きく、構造が低いため、導電性ゴムやプラスチックの充填剤に適しています。
アセチレンブラック: アセチレンガスを高温で分解して生成されます。純度、導電性が非常に高く、粒子サイズも小さいため、電池や電極などの導電性の高い材料によく使用されます。
2. カーボンブラックの粒子サイズと構造
カーボンブラックの粒子サイズと構造は、その物理的特性を決定する重要なパラメータです。粒子サイズは通常ナノメートルで表され、構造はカーボンブラック粒子の凝集度を指し、通常は DBP (ジブチルフタレート) 吸収値によって特徴付けられます。値が高いほど、構造は複雑になります。
粒子サイズ: カーボンブラックの粒子サイズが小さいほど、比表面積が大きくなり、補強効果が向上しますが、加工の難しさも増す可能性があります。たとえば、N110 の粒子サイズは 20 ナノメートル未満ですが、N330 の粒子サイズは 30 ～ 60 ナノメートルです。
構造： カーボンブラックの構造は、強度や耐摩耗性など、材料の物理的および機械的特性に直接影響します。高構造カーボンブラック（N220など）は通常、大きな補強効果がありますが、加工中の混合装置にはより高い仕様が必要です。
3. カーボンブラックの表面積
カーボンブラックの比表面積は、単位質量あたりのカーボンブラックの総表面積を指し、通常はBET法で測定され、m²/gで表されます。表面積の大きさは、カーボンブラックの補強性能と着色力に直接影響します。一般的に、カーボンブラックの比表面積が大きいほど、粒子サイズが小さくなり、補強効果が向上し、着色力が強くなります。
III. カーボンブラックの主なグレードとその特徴
上記の命名規則によると、カーボンブラックのグレードによって、構造、粒子サイズ、表面積などに大きな違いが見られます。以下は、いくつかの主要なカーボンブラックグレードの特性の詳細な分析です。
1. N100シリーズカーボンブラック
N100 シリーズには、N110、N115、N121 などが含まれます。このタイプのカーボン ブラックは、非常に高い表面積と構造を持ち、粒子サイズが非常に細かく、通常は 20 ナノメートル未満です。これらの特性により、N100 シリーズはゴムの補強に特に効果的であり、特に高い耐摩耗性と耐引裂性が求められる用途で効果的です。
N110: N110はこのシリーズの代表グレードで、粒子サイズが最も小さく、補強性能が最も高く、主に高性能タイヤのトレッドゴム、工業用ゴム製品などに使用され、材料の引き裂き抵抗と耐摩耗性が大幅に向上します。ただし、構造が高いため、加工中に一定の分散困難が生じる可能性があり、混合設備に対する要求は比較的高くなります。
2. N200シリーズカーボンブラック
N200 シリーズのカーボンブラックには、N220、N231、N234 などが含まれます。これらのグレードは、N100 シリーズよりも粒子サイズがわずかに大きいですが、高い構造を維持しているため、高い強化と容易な処理が求められる用途に適しています。
N220: N220はN200シリーズの中でより一般的なグレードで、全体的な性能バランスが優れています。N300シリーズよりも構造と補強効果が優れており、タイヤトレッド、工業用ゴム製品、コンベアベルトなど、高い耐摩耗性が求められる用途によく使用されます。N220は、優れた耐摩耗性を維持しながら、比較的良好な加工性能も備えています。
N234: N234はN220よりも表面積が大きいため、補強効果は強いですが、加工性能は比較的劣ります。レーシングタイヤなど、極めて高い耐摩耗性が求められる用途に適しています。
3. N300シリーズ カーボンブラック
N300シリーズカーボンブラックにはN330、N339、N351などが含まれ、最も広く使用されているカーボンブラックシリーズの1つです。これらのグレードは中程度の表面積と構造を持ち、優れた加工性能と補強効果を提供し、一般的なタイヤやさまざまな工業用ゴム製品によく使用されます。
N330: N330は最も一般的な一般カーボンブラックで、適度な粒子サイズと構造を特徴とし、ほとんどのゴム製品に適しています。タイヤのトレッド、サイドウォール、ホース、シールなど、その用途は広範囲にわたります。
N339: N339はN330に比べて構造と表面積が大きいため、補強能力が強くなりますが、それに応じて加工難易度も高くなります。エンジニアリングタイヤや大型タイヤなど、より高い性能が求められるゴム製品に適しています。
4. N500シリーズ カーボンブラック
N500シリーズのカーボンブラックには、表面積と構造が低いN550やN560などのグレードがあり、優れた加工性と一定の補強効果を発揮するため、強度の向上は必要だが耐摩耗性はそれほど必要としない製品に適しています。
N550: N550 はこのシリーズの代表グレードで、優れた加工性能と弾性回復能力で知られています。タイヤのサイドウォール、ホース、ケーブルシースなどのゴム製品に広く使用されています。その低表面積と構造により、アプリケーションでのヒステリシス損失が低く、耐老化性に優れています。
5. N600シリーズ カーボンブラック
N660 や N683 などのグレードを含む N600 シリーズのカーボン ブラックは、粒子サイズが大きく、構造が低いのが特徴です。このタイプのカーボン ブラックは、インナー チューブやショックアブソーバー ゴムなど、優れた加工性能が求められる用途でよく使用されます。
N660: N660はN600シリーズの代表的なグレードで、加工性と弾性回復性に優れており、タイヤインナーライナーや自動車内装材など、低ヒステリシスロスが求められるゴム製品に適しています。
6. N700系カーボンブラック
N772 や N774 などのグレードを含む N700 シリーズのカーボン ブラックは、構造と表面積が最も低く、耐摩耗性は低いが、弾力性と耐疲労性に優れた用途に適しています。
N772: N772 は比表面積が小さく、構造が小さいという特徴があり、主にタイヤのインナーライナーや自動車の内装など、耐摩耗性は低くても弾性は高いことが求められる用途に使用されています。その低比表面積と構造により、優れた耐疲労性を実現しています。
7. N990 カーボンブラック
N990 カーボン ブラックの粒子サイズは大きく、通常は 250 ～ 350 ナノメートルです。このため、ほとんどのファーネス カーボン ブラックと比較して比表面積が低くなります (約 9 ～ 11 m²/g)。そのため、補強効果が低くなります。N990 カーボン ブラックは構造が非常に低く、ゴムへの充填能力は高くなりますが、補強効果は限られています。そのため、高弾性と低ヒステリシス損失が求められる用途に適しています。
N990 カーボン ブラックは、その独特な構造により、ゴムに優れた耐熱性と耐老化性をもたらします。低構造のため、高温でのゴム製品の変形を防ぎ、優れたオゾン耐性を提供します。
高構造カーボン ブラックとは異なり、N990 カーボン ブラックは導電性が極めて低いです。絶縁特性を必要とする用途に非常に効果的です。また、電気絶縁を必要とする特定のケーブル、シール、その他のゴム製品にも最適です。
8. ピグメントブラック
ピグメント ブラックは、着色に特化したカーボン ブラックの一種です。着色力と光安定性が非常に高く、粒子サイズは通常 10 ナノメートル未満です。ピグメント ブラックは、インク、コーティング、プラスチックなど、濃い黒色を必要とする製品に広く使用されています。
特徴： ピグメントブラックの主な特徴は、粒子サイズが非常に細かく、純度が高いことです。これにより、高強度の黒色着色効果が得られ、優れた光安定性と耐候性が得られます。さまざまな用途の要件に応じて、ピグメントブラックは表面積と構造を調整することもできます。 場合 さまざまな着色力と分散性能を実現します。
応用： ピグメントブラックは、印刷インク、プラスチック製品、コーティング、建材などの分野で広く使用されています。着色力が強いため、少量のピグメントブラックで効果的な着色効果が得られます。そのため、マスターバッチやインクの製造でよく使用されます。
重要な工業材料であるカーボンブラックの命名規則とブランド特性は、理解と応用に不可欠な参考資料となります。カーボンブラックのブランドによって粒子サイズ、構造、表面積などの特性が異なるため、その性能が決まります。たとえば、ゴム、プラスチック、コーティング、導電性材料などの分野では、カーボンブラックを適切に選択して使用することで、材料の特性を最適化し、特定の用途のニーズを満たすことができます。これらの特性は、現代の工業生産に不可欠な役割を果たしており、高性能材料を設計するための重要な基礎となっています。
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