カーボンブラック

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カーボンブラック(carbon black)は、工業的に品質制御して製造される直径3-500 nm程度の炭素の微粒子[1]。炭素の微粒子として広義の用語であるススは工業的に品質制御して製造されていないものを含んでいる。化学的には単体の炭素として扱われるが、表面には様々な官能基が残存した複雑な組成を持ち、いわゆる無定形炭素と呼ばれるものに含まれる。

粒子径(粒の大きさ)、ストラクチャー(粒子のつながり)、表面性状(官能基)をさまざまに変えることにより特性が大きく変わり、これらは製造法によりある程度コントロールできる。黒度や塗料との親和性を変えたり、導電性を持たせたることも可能である。一般的には石炭乾留で副生されるクレオソート油、石油精製等で副生される重質芳香族油など、油やガスを不完全燃焼させて得るか、アセチレンなどといった炭化水素熱分解して製造する。

用途[編集]

粒子表面の官能基を制御することにより、ゴムとなじみがよい性質を持たせやすい。このため、ゴム製品に補強材として添加される用途が使用量の90%を超えている。カーボンブラックを補強材として含む製品としてはタイヤがよく知られている。それ以外にも、黒い色を利用して黒色顔料としても使われる。例えば、顔料としてのカーボンブラックの C.I. Name[2]はPigment Black 7で、塗料印刷インキ用の着色顔料として使用される。

具体的な用途は広範にわたり、下記のようなものが代表例である。

  • タイヤ等のゴム製品の補強材(上述)
  • 塗料、着色顔料(上述)。直接プラスチックと混合させて着色させたりする用途にも用いられる。
  • コピー機トナー:着色プラスチックを粉砕して微粒化して用いられる。
  • 樹脂と配合された被覆材:紫外線の吸収性が高い性質を利用したものである。
  • 導電性付与剤
  • フロッピーディスクなどの磁気記録媒体
  • 化粧品のマスカラやアイライナーへの添加材
  • 食品着色料。

種別[編集]

炭素微粒子は製造法により特徴が大きく変わるため、製造法の名でしばしば分類される。主な製造法(呼称)を挙げる。

ファーネス法(ファーネスブラック)
油やガスを高温ガス中で不完全燃焼させてカーボンブラックを得る製造法。燃焼させる原料により、オイルファーネスとガスファーネスに細分化される。大量生産に向き、粒子径やストラクチャーをコントロールしやすい。カーボンブラック製造法の主流はオイルファーネス法で、通常カーボンブラックとして流通している殆どがこのファーネスブラックである。
チャンネル法(チャンネルブラック)
天然ガスを燃焼させ、チャンネル鋼に析出させたものを掻き集めて得る、超微粒のカーボンブラック。ガスブラックとも呼ばれる。
アセチレン法(アセチレンブラック)
アセチレンガスを熱分解して得る。導電性が高い。
サーマル法(サーマルブラック)
蓄熱した炉の中でガスの燃焼と分解を繰り返して製造する。粗粒子のものが得られる。

総称としてのカーボンブラック[編集]

黒色顔料を指す語としての「カーボンブラック」はふつう冒頭で定義した炭素の微粒子を指す。広義には炭素からなる黒色顔料の総称である。

脚注・出典[編集]

関連項目[編集]