カーボンブラックの特性

カーボンブラックの特性は、物理化学特性(基本特性)と配合特性に分けられます。

カーボンブラックの特性

物理化学特性

1.粒子径

カーボンブラック粒子の大きさであり、粒子径が小さくなるほど比表面積が大きくなります。

2.ストラクチャー

カーボンブラック粒子同士のつながり具合を示し、油の吸収量を指標としています。この油の吸収量が多いほど複雑な形状をしていることになります。

3.表面性状

カーボンブラックの表面には多くの官能基が結合しており、この表面性状を改質することで、配合特性を変化させることができます。

4.凝集体分布

凝集体(カーボンブラック粒子同士が融着したもの)のサイズのバラツキのことです。
この分布がシャープであれば、同じサイズの凝集体が多いことをしめします。

配合特性

1.補強性

カーボンブラックをゴムや樹脂に入れることで、材料の補強、強化をすることができます。
例:タイヤ(トレッド)、高圧ホースなど

この特性は、カーボンブラックと材料の物理吸着(カーボンブラックの粒子径やストラクチャーによって変化)とカーボンブラック粒子表面と材料の化学反応(カーボンブラックの表面性状によって変化)に分けられます。

2.導電性

導電性カーボンブラックを、天然ゴムなどの材料に入れることで、電気抵抗を減らすことができます。
例:天然ゴム1015Ωcm⇒導電性ゴム(天然ゴム+導電性カーボンブラック)1~1015Ωcmの間

この特性は、カーボンブラック粒子のストラクチャーの接触による導電経路形成もしくは分散したカーボンブラック粒子間を電子がジャンプするトンネル効果と考えられています。

3.着色性

カーボンブラックは着色力が高く、熱に安定で樹脂やフィルムの着色に適しています。

この特性は、粒子径やストラクチャーと光の相互作用と考えられています。

4.紫外線劣化防止性

カーボンブラックは紫外光吸収に非常に優れており、材料に配合するだけで、紫外線劣化防止効果を得られます。
これはカーボンブラックの添加によって樹脂などの結晶子が微細化して応力による亀裂を防止する為です。