Loading AI tools
ウィキペディアから
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]。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。
化学業界ではカー黒（かーくろ）の俗称も使用される。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を熱分解して製造する。不完全燃焼で生じる炭素の微粒子として、広義の用語であるスス（煤）は一般に工業的に品質制御して製造されていない副生物を指して呼ぶが、伝統的な製法で作られる墨の材料のススは、品質制御して作られており、カーボンブラックの一種と考えられる。
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。
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。
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[2][3]。カーボンブラックを補強材として含む製品としては車のタイヤがよく知られており、カーボンブラック需要の約70％を占める（タイヤが黒いのはそのためである）[3]。黒色以外のゴム製品には代わりに湿式シリカ（二酸化ケイ素）が添加されるが、このことからシリカはカーボンの代替という意味でホワイトカーボンとも呼ばれる。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、カラー用カーボンと総称される。顔料としてのカーボンブラックの C.I. Name[4] 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。他にも電子・電気材料に導電性を持たせたり、紫外線を吸収させるような機能性を持たせる用途がある。
一般には黒色粉末であるが、工業用にはプラスチックやゴムと予備混合したマスターバッチや水などにコロイドとして分散させた液状品も販売されている。粉末品は袋に入れる他、タンクローリーで輸送される例がある。
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。
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。
粒子の堅さによってハードカーボンとソフトカーボンに分けられる[3]。主な品種に下記がある。
| タイプ | 種別 | 略称 | 意味 | ASTM コード[6] |
粒子径 nm |
引張強さ MPa |
相対的 耐摩耗性 (実験室) |
相対的 耐摩耗性 (路面) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ハード カーボン | 超耐摩耗性 | SAF | Super Abrasion Furnace | N110 | 20–25 | 25.2 | 1.35 | 1.25 |
| 準超耐摩耗性 | ISAF | Intermediate SAF | N220 | 24–33 | 23.1 | 1.25 | 1.15 | |
| 高耐摩耗性 | HAF | High Abrasion Furnace | N330 | 28–36 | 22.4 | 1.00 | 1.00 | |
| 良加工性チャンネル | EPC | Easy Processing Channel | N300 | 30–35 | 21.7 | 0.80 | 0.90 | |
| ソフト カーボン | 超導電性 | XCF | eXtra Conductive Furnace | N400 | 26–30 | -- | -- | -- |
| 良押出性 | FEF | Fast Extruding Furnace | N550 | 39–55 | 18.2 | 0.64 | 0.72 | |
| 汎用性 | GPF | General Purpose Furnace | N600 | 49–60 | -- | -- | -- | |
| 高応力 | HMF | High Modulus Furnace | N683 | 49–73 | 16.1 | 0.56 | 0.66 | |
| 中補強性 | SRF | Semi-Reinforcing Furnace | N770 | 70–96 | 14.7 | 0.48 | 0.60 | |
| 微粒熱分解 | FT | Fine Thermal | N880 | 180–200 | 12.6 | 0.22 | -- | |
| 中粒熱分解 | MT | Medium Thermal | N990 | 250–350 | 9.8 | 0.18 | -- | |
2006年より中国が生産量、生産能力ともに世界一となっている。主要国の生産量と生産能力は下表の通り。
| 2012年 生産順位 | 国名 | 2012年 生産量(万トン)[7] | 2012年 世界シェア | 2012年 能力順位 | 2012年 生産能力(万トン)[8] | 2012年 稼働率(%) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 |  中国 | 430.8 | 37.7% | 1 | 601.0 | 71.7% |
| 2 |  アメリカ合衆国 | 146.6 | 12.8% | 2 | 169.8 | 86.3% |
| 3 |  インド | 73.0 | 6.4% | 3 | 100.9 | 72.3% |
| 4 |  ロシア | 70.0 | 6.1% | 4 | 75.0 | 93.3% |
| 5 |  日本 | 62.5 | 5.5% | 5 | 72.7 | 86.0% |
| 6 |  韓国 | 52.3 | 4.6% | 6 | 60.2 | 86.9% |
| 7 |  ブラジル | 39.0 | 3.4% | 7 | 53.0 | 73.6% |
| 8 |  タイ | 37.5 | 3.3% | 8 | 51.3 | 73.1% |
| 9 |  ドイツ | 25.0 | 2.2% | 9 | 30.5 | 82.0% |
| 10 |  イタリア | 20.0 | 1.8% | 11 | 27.0 | 74.1% |
| その他 | 184.8 | 16.2% | 260.0 | 71.5% | ||
| 世界計 | 1,141.5 | 100.0% | 1,501.4 | 76.0% |
2012年の日本国内生産量は 637,687 t、出荷量は 631,812 t、2013年の日本国内生産量は 608,887 t、出荷量は 616,477 tであった[9]。減産は国内需要の停滞と需要の約21％を占めるようになった輸入品の影響による[10]。
カーボンブラックは純粋な炭素分子ではなく、表面には様々な官能基が残存しており、これが発癌性を持つ可能性がある。国際がん研究機関 (IARC)はグループ2B(ヒトに対する発癌性が疑われる)に分類している。[11]
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
