カーボンブラックとは？

ものづくりプレス

2024-07-21

カーボンブラック

カーボンブラックは、炭素を基にしており、その名の通り黒色です。
カーボンブラックは、さまざまな黒色の製品に使用されています。
黒色インクジェットプリンターのインクや、さまざまな工業製品のゴム部品など、私たちの身近なところで幅広く利用され、社会や暮らしを支えています。

カーボンブラックの特性

カーボンブラックの特性は、物理化学的な特性（基本特性）と、配合における特性に分類されます。

◇物理化学特性

粒子径
カーボンブラックの粒子の大きさであり、粒子が小さいほど表面積が大きくなります。

ストラクチャー
カーボンブラック粒子同士の接着具合を示し、油の吸収量で評価されます。
油の吸収が多いほど、より複雑な形状をしています。

表面特性
カーボンブラックの表面には多数の官能基が存在し、これらの表面特性を調整することで、配合特性を変化させることができます。

凝集体分布
凝集したカーボンブラック粒子のサイズ分布のことで、凝集体が均一であるほど、同じサイズの凝集体が多く存在します。

◇配合特性

補強性
カーボンブラックをゴムや樹脂に添加することで、材料の強度や耐久性を向上させることができます。
例えば、タイヤのトレッドや高圧ホースなどに利用されます。
この特性は、物理的な吸着（カーボンブラックの粒子径やストラクチャーによる影響）と化学的な反応（カーボンブラックの表面特性による影響）によって異なります。

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添加することで、材料の電気抵抗を低下させることができます。
この特性は、カーボンブラック粒子のストラクチャーによる接触による導電経路形成や、
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によって実現されます。

着色性
カーボンブラックは優れた着色力を持ち、熱にも安定しています。
これにより、樹脂やフィルムの着色に適しています。
この特性は、カーボンブラック粒子の粒子径やストラクチャーと光の相互作用に依存しています。