JPH01136A - ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、カーボンブラックの分散加工性に優れ、タイ
ヤトレッド用として好適な性能を有するゴム組成物に関
する。

〔従来の技術〕

ゴム補強用のカーボンブラックには、具備特性に応じた
多様な品種があり、これらの品種特性が配合するゴム組
成物の諸性能を決定する主要な因子となる。このため通
常、ゴム成分との配合にあたっては、部材用途に適合す
る品種特性のカーボンブラックが選定使用されている。

たとえば、タイヤトレッド部のように苛酷な走行条件下
で高度の耐摩耗性が要求されるゴム部材に対しては、５
ｉＡＦ（ＮＩＩＯ）、ｌ５ＡＦ（Ｎ２２０）などの、ハ
ード系カーボンブラックが適用されている。

しかし、これらのカーボンブラックは粒子径が小さく、
比表面積が大きいために、ゴム配合時の混練過程におい
て、ゴム成分が高粘度化して硬度が増大し、ゴム成分へ
均質に分散させることが困難である。その結果配合ゴム
の品質特性が劣化して、たとえば耐摩耗性の低下を招く
原因となる。

そこで、ゴム成分へのカーボンブラックの分散加工性を
向上させることにより、耐摩耗性を向上させたゴム組成
物が提案されている。たとえば、本出願人は、カーボン
ブラックの粒子凝集体に着目し、アグリゲートサイズ分
布をブロード化したカーボンブラックを配合（特願昭６
ｌ−２５６９４４）、あるいはアグリゲートサイズ分布
を特定範囲の２点の極大点をもつカーボンブラックを配
合（特願昭６２−９９５６）したゴム組成物を提案した
◇〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は、カーボンブラック粒子凝集体と分散加工性の
関係について更に研究を進めた結果、カーボンブラック
の一定比表面積当りの粒子凝集体の空隙を相対的に大き
く設定することにより、ゴム成分との混線過程における
分散加工性を改良できる事実を知見して完成したもので
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

すなわち、本発明は、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が
１４０ｍ’／ｇ以上のハード領域に属し、粒子凝集体空
隙直径（ｎｍ）が５９．１８２−０．２３６Ｘ（Ｎ、５
Ａ（ｘ”／９）　）式で算出される値以上の特性値を有
するカーボンブラックをゴム成分１００重量部に対し３
５〜１００重量部の割合で配合して成るゴム組成物であ
る。

窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が１４０　ｍ”７ｇ以上
のカーボンブラックは、通常の５ＡＦ（ＮＩＩＯ）以上
の、粒子径の小さいカーボンブラックに相当し、タイヤ
トレッド部として用いられるゴム組成物として、高度の
耐摩耗性を付与するための必須要件となる。

本発明のゴム組成物は、比表面積の大きいカーボンブラ
ックを前提にしてカーボンブラックの粒子凝集体空隙直
径（ｎｍ）が５９．１８２−０．２３６Ｘ　（Ｎ、５Ａ
（１”／９）３式から算出される値以上の特性値を有す
るカーボンブラックをゴム成分に配合するものである。

カーボンブラックは、炭化水素原料を高温燃焼ガス流中
で急激に熱分解させることにより製造される。この場合
、炭化水素原料は複雑な重縮合反応により、まず核を生
成し、この核の成長と凝集により一次粒子が形成され、
更に一次粒子か多数凝集してカーボンブラック粒子凝集
体構造が形成される。

この粒子凝集体は、三次元的複雑な形態を呈するもので
あり、ゴム成分との混練過程においてもほぼ凝集形態が
変化することな（、ゴム成分中にｌして行く。したがっ
て、ゴム成分は凝集体間に形成される空隙に容易に、か
つ充分に浸入させることが分散加工性の向上をはかる上
で重要となる。

ところが、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が１４０１１
”／ｇを越える従来品種のカーボンブラックは構造的に
粒子凝集体の空隙が小さいために、カーボンブラック特
性の面からゴムに対する分散加工性を改善することは至
難とされていた。

本発明に適用されるカーボンブラックは、凝集体ストー
クスモード径分布において２点の極大点をもつ基本構造
を有するもので、この特異な性状を利用して高位な窒素
吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）領域における分散加工性の改
善を図ったものである。

したがって、単一の極大点をもつ凝集体ストークスモー
ド径分布を示す従来構造のカーボンブラックでは、本発
明の粒子凝集体空隙を与えること、は実質的に不可能で
ある。

本発明の粒子凝集体空隙は、比表面積を一定とした場合
に相対的に大きいことを特徴とするものである。

この粒子凝集体空隙直径は次のようにして測定される。

すなわち、マイクロメリティック社製水銀ポロシメータ
ー（Ｐｏｒｅ　５ｉｚｅｒ　９３００　）を用い、専用
セル（３３１Ｃ）中に粒度２５０〜５００μに調製した
カーボンブラックペレットを０．２９装填した後、圧力
２５〜２０００　ｌｂ／　ｉｎ”の範囲内で水銀を圧入
し、圧入される水銀量が急激に増加する点の圧力を測定
する。その圧力から細孔直径を算出し、これを粒子凝集
体空隙直径とする。

本測定法を用いてＩ　ＲＢ　＃５　（Ｎ２Ｓ　Ａ　８０
　、３ｇ’／９）を測定したところ粒子凝集体空隙直径
は４０ｎｍであった。

これらの特性を具備するカーボンブラックは、頭部に燃
焼バーナーおよび原料油噴射ノズルを備えた燃焼室とこ
れに連続する熱分解導管とから構成された発生部を２系
列設け、両全生部の熱分解導管を円筒状の主反応ゾーン
に収斂会合した７字型構造のオイルファーネス炉を用い
、両系列で発生じたカーボンブラック中間生成ガス流を
主反応ゾーンに同時に高速導入して相互衝突させる方法
（特開昭５９−４９２６７）によって製造することがで
きる。

上記のカーボンブラックは、常法に従い天然ゴムや各種
合成ゴムに配合される。カーボンブラックの配合比率は
、ゴム成分１００重量部に対し、３５〜！００重量部の
割合で配合され、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、加
硫助剤、軟化剤、可塑剤などと共に混練して、本発明の
ゴム組成物が得られる。

〔作　用〕

本発明のゴム組成物は、比表面積が大きく、補強性の高
いカーボンブラックを対象にして、一定比表面積当りの
粒子凝集体空隙が一相対的に大きいカーボンブラックを
配合した組成を有するものであり、ゴム成分との配合混
練過程において、ゴム成分はカーボンブラック粒子凝集
体間の空隙に容易に浸入することができ、その結果分散
加工性が著しく改善される。そのため、分散性の低下に
伴うゴム組成物の耐摩耗性の後退を効果的に防止するこ
とが可能となる。

〔実施例、比較例〕

頭部にウィンドボックスを介して燃焼バーナーおよび原
料噴射ノズルを同軸的に装着した燃焼室（内径５５０■
、長さ１１００ｖｘ、このうち円錐部分２００ｚｘ）と
熱分解溝Ｗ（内径９０肩ｌ、長さ７００　ｘｍ）を備え
る２系列の発生部を内径３００ｍ屑、長さ４０００ｚｉ
の後段広径部位と内径１３０ｘｉ、長さ７００■の前段
狭径部位を連設した主反応ゾーンの前面に交角６０°で
収斂結合さけたＹ字型構造の反応炉を設置した。

原料油には比重（１５／４℃）１．０７０３、粘度（エ
ングラ−４０／２０℃）２．１０、トルエン不溶分０．
０３％、相関係数（ＢＭＣＩ　）　１４０、初期沸点１
０３℃の芳香族炭化水素油を、また燃料油としては比重
（１５／４℃）０．９０３、粘度（５０℃）１６、　ｌ
　ｃＳｔ、残成分５，４％、硫黄分１．８％、引火点９
６℃の炭化水素油を用いた。

この反応炉、原料油および燃料油を用い、表Ｉに示す発
生条件を適用して本発明で使用する特性範囲のカーボン
ブラックを製造した。

表■ 表■に製造された各カーボンブラックの窒素吸着比表面
積（Ｎ、５Ａ）Ｄ　Ｂ　Ｐ吸油量および粒子凝集体空隙
直径などを示した。

表■ なお表Ｈのうち比較例として示したＲｕｎＮ０゜３〜５
は、従来技術により製造された実施例と同等水準の窒素
吸着比表面積（ＮｔｓＡ）を有するカーボンブラックで
、いずれも単一の極大点をもつ凝集体ストークスモード
径分布を示すものである。

次に、表■の各種カーボンブラックを表■に示す配合比
率で天然ゴムに配合した。

表■ 表■の配合物を温度１４５℃で４０分間加硫して得たゴ
ム組成物についてゴム特性を測定し、結果を表Ｉのカー
ボンブラックＲｕｎ　Ｎｏ、に対応させて表■に示した
。

なお、ゴム特性のうち摩耗量については、ランボーン摩
耗試験機（機械式スリップ機構）を用いて、次の条件で
測定した。

試験片：　厚さｌ０ｍｍ、外径４４ｍｍエメリーホイー
ル二　ＧＣタイプ、粒度＃８０、硬度Ｉ］ 添加カーポランダム粉：粒度＃８０メツシュ、添加爪約
９９／ｍｉｎ エメリーホイール面と試験片との相対スリップ率；２４
％ 試験片回転数：　　６６０　ｒｐｍ 試験荷重、４に９ その他のゴム特性は、ＪＩＳ　Ｋ６３００　ｒ未加硫ゴ
ム物理試験方法」およびＪＩＳＩ（６３０１「加硫ゴム
物理試験方法」によった。

表■ 表■の結果から、実施例のゴム組成物は窒素吸着比表面
積（Ｎ２ＳＡ）のレベルに対し、分散加工性の指標とな
るムーニー粘度が低位にあり、また耐摩耗性も優れてい
ることが判明する。

〔発明の効果〕

本発明のゴム組成物は分散加工性に浸れると共に高度の
耐摩耗性が付与され、タイヤトレッド用として極めて有
用である。

特許出願人　　東海カーボン株式会社 代理人　弁理士　　高　畑　正　也

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、窒素吸着比表面積（Ｎ＿２ＳＡ）が１４０ｍ＾２／
   ｇ以上のハード領域に属し、粒子凝集体空隙直径（ｎｍ
   ）が、５９．１８２−０．２３６×〔Ｎ＿２ＳＡ（ｍ＾
   ２／ｇ）〕式で算出される値以上の特性値を有するカー
   ボンブラックをゴム成分１００重量部に対し３５〜１０
   ０重量部の割合で配合して成るゴム組成物。