JPH0232136A - タイヤトレッドゴム用カーボンブラック - Google Patents

タイヤトレッドゴム用カーボンブラック

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JPH0232136A
JPH0232136A JP63182378A JP18237888A JPH0232136A JP H0232136 A JPH0232136 A JP H0232136A JP 63182378 A JP63182378 A JP 63182378A JP 18237888 A JP18237888 A JP 18237888A JP H0232136 A JPH0232136 A JP H0232136A
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味曽野 伸司
Hitoshi Shoku
仁志 植
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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、ゴム成分に高度の耐摩耗性と相対的に低位の
発熱性を付与することができるタイヤトレッドゴム用カ
ーボンブラックに関する。
〔従来の技術〕
カーボンブランクによるゴムの補強性能は、従来からそ
の比表面積(粒子径)やストラフチャーが支配的な因子
として考えられており、具備特性に応じた多様な品種が
ある。そして、ゴム成分との配合にあたっては、用途部
材に適合する品種特性のカーボンブラックが選択使用さ
れている0例えばタイヤトレッド部のような苛酷な走行
条件下で、高度の耐摩耗性が要求されるゴム部材には、
Nll01N220などのハード系カーボンブラックが
適用されている。
しかし近年タイヤ走行の高苛酷化により、タイヤトレッ
ド部に要求される性能も高度化し、とくに高耐摩耗性と
低発熱性とを兼ね備えることが重要とされている。
一般に、カーボンブラックの比表面積やストラフチャー
が大きい程耐摩耗性は増大するが、反面、発熱性が高く
なり、両特性には二律背反的関係がある。従ってゴム組
成物に高耐摩耗性と低発熱性とを同時に付与することは
極めて困難である。
この問題を解決するために、特定の性質を有するカーボ
ンブラックを適用する試みが種々提案されている(特公
昭53−34149号、特開昭63−112638号な
ど)。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、従来提案されている選択的特性のカーボンブラ
ンクを配合したゴム組成物は、未だ耐摩耗性と発熱性と
を良好なレベルに保存させるには不充分な面があり、−
層の改良が要望されている。
本発明は、上記の問題点を解消する目的で従来技術とは
別異な角度から研究を重ねた結果、一定のストラフチャ
ー水準をもつアグリゲートにおいて相対的に大きな凝集
体空隙を有するカーボンブランクをゴム成分に配合する
と背反ゴム性能(高耐摩耗性と低発熱性の併有)が効果
的に進行するとの知見を得て開発に至ったものである。
〔課題を解決するための手段〕
すなわち、本発明により提供されるタイヤトレッドゴム
用カーボンブラックは、窒素吸着比表面積(NtS A
) カ60〜160rrr/ g、 D B P吸油量
が90〜150m/ 100gのバード系領域に属し、
かつ凝集体空隙容積Vp(at/g)が〔0.0097
6×DBP吸油量−0,03583式により算出される
値以上の選択的特性を有することを特徴とする。
上記カーボンブラックの特性項目のうち、窒素吸着比表
面積(N2SA)が60〜160ボ/gの粒子範囲およ
びDBP吸油量90〜150m/ 100g (7)ス
トラフチャー範囲は通常品種のハード系領域に属し、配
合ゴムに高度の耐摩耗性を付与するための前症要件とな
る。この窒素吸着比表面積(N。
SA)が60rrf/g未満となり、DBP吸油量が9
゜jd/100gを上廻るとタイヤトレッドとして耐え
得る高耐摩耗性を付与することができな(なる。
また、窒素吸着比表面積(N寡SA)が160ポ/gを
越える場合には、ゴム成分への分散が悪化して耐摩耗性
の向上を阻害し、同時に発熱性の増大を招く、他方、D
BP吸油量が150af/ 100gを上潮るとアイス
スキツド性能が低下するため好ましくない。
〔0.00976X D B P吸油量−0,0358
)式により導き出される凝集体空隙容積Vp(ml/g
)に関する選択特性は、本発明を構成するカーボンブラ
ックが有する高度にストラフチャーが発達した特有のア
グリゲート構造を示すもので、従来の同等品種のカーボ
ンブラックに比べ異方性が大きいことによつて特長づけ
られる。そして、凝集体空隙容積Vp(m/g)が上式
により算出される値以上である場合に、従来の相当品種
カーボンブラック配合時と同等の低発熱性を維持しなが
ら卓越した耐摩耗性を付与することが可能となる。
本発明に適用されるカーボンブラックの各特性値は、下
記の測定方法によって得られる値とする。
(1)窒素吸着比表面積(N2SA) ASTM  D 3037−78 ”5tandard
 Meth。
ds  of  Testing  Carbon  
Black  5urface  Area  by 
 Nitrogen Adsorptlon″Meth
ed  Bによる。
この方法で測定したIRB#5の窒素吸着比表面積(N
富SA)は、80.3ボ/gとなる。
(2)DBP吸油量 J I S  K6221(1975) rゴム用カー
ボンブラックの試験方法」6・1・2項の吸油量A法に
よって得られた値とする。
(3)凝集体空隙径IVp (af/g)カーボンブラ
ック試料を水銀ポロシメーターにより水銀を圧入して凝
集体空隙径を測定し、次式により得られる凝集体空隙径
0.006〜7.2μまでの空隙径の累積容積を凝集体
空隙容積Vpとする。
但し、上式において、Xlは25psiでの指示値(P
F)、X*は終点テノ指示値(PF) 、CFはセルに
よって決定される定数である。なお、X2の終点は試料
によって相違するが、本測定の場合には、25psiを
始点に水銀を圧入していくとその指示値は圧力の上昇と
共に低下するが、更に圧力を上昇した際に現出する指示
値の急激な増大を示す圧力点の直前の値を終点とする。
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る燃焼室とこ
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、再発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Y字型構造のオイルファーネス炉を用い
、別系列で発生し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
(特公昭62−10581号)によって製造することが
できる。
この際、凝集体空隙容積Vpの調整は各系列の発生条件
を制御することにより、また窒素吸着比表面積(N2S
A)およびDBP吸油量の調整は炉内燃焼条件、生成カ
ーボンブラック流の炉内滞留時間等を制御することによ
って行われる。
上記のカーボンブラックは、常法に従い天然ゴム、スチ
レンブタジェンゴム、ポリブタジェンゴム、イソプレン
ゴム、ブチルゴム、その他常用カーボンブラックで補強
可能な各種合成ゴム、混合ゴムなどのエラストマーに配
合される。カーボンブラックの配合比率は、ゴム成分1
00重量部に対し35〜100重量部の割合とし、加硫
剤、加硫促進剤、老化防止剤、加硫助剤、軟化剤、可塑
剤等の必要成分とともに添加混練してタイヤトレッド用
ゴム組成物を得る。
〔作 用〕
凝集体空隙容積Vpが大きいカーボンブラックは本質的
にストラフチャーの発達したアグリゲート構造をもって
おり、ゴムに配合した際に補強性を向上させる機能があ
るが、特にこの凝集体空隙容積Vpが〔0.00976
X D B P吸油量−0,0358)値以上の特性要
件を満す場合にはカーボンブラックの異方性が顕著に発
達し、この作用によってゴム成分の耐摩耗性を著しく向
上させる。この機能が前提特性となる窒素吸着比表面積
(Nオ5A)60〜160ボ/gおよびDBP吸油量9
0〜150d/100gによる要件と相乗的に作用して
、ゴム成分に対し相対的に低位の発熱性と高度の耐摩耗
性とを同時に付与する結果を実現する。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を比較例と対比して説明する。
(1)カーボンブラックの製造 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
料油噴射ノズルを同軸的に装着した燃焼室(内径400
■、長さ800閤、このうち円錐部分200扁)と熱分
解導管(内径60−1長さ500閤)を備える2系列の
発生部を、内径200閤、長さ2000■の後段広径部
位と内径90−1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°で収斂結合させたY
字型構造のオイルファーネス炉を設置した。狭径部位に
は、交点から50閣下流に絞り比0.65のリング部材
を介設した。
原料油に比重(15/4°C) 1.0703、粘度(
エングラ−140/20℃) 2.10ベンゼン不溶分
0.03%、相関関係数(BMCI ’) 140 、
初期沸点103°Cの芳香族炭化水素油を、また燃料油
としては比重(154°c ) 0.903 、粘度(
CS750°C) 16.L残炭骨5.4%、硫黄分1
.8%、引火点96℃の炭化水素油を用いた。
上記の反応炉、原料油および燃料油を用い、表Iに示し
た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(3種1[)を製造し表Iの条件で製造さ
れた各カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA
) 、DBP吸油量、皇集体空隙容積Vpおよび〔0.
00976x D B P T&油量−0,0358)
による関係式値を表■に示した。
なお、表■のうち比較例として示したRunNa4〜7
は、従来技術により製造された窒素吸着比表面積(Nオ
5A)60rrr/g以上のハード系カーボンブラック
で、いずれも凝集体空隙容積Vpが本発明の要件を外れ
るものである。
(3)ゴム配合 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145℃の温度で40分間加硫して得た
ゴム組成物につき、各種のゴム特性を測定した。結果を
表■の配合カーボンブラックRur+ Nnに対応させ
て表■に示した。
なお、ゴム特性の測定方法および測定条件は下記によっ
た。
(1)−摩耗量 ランボーン摩耗試験機(II械式スリップ機構)を用い
、次の条件で測定した。
試験片:厚さlO■、外径44閣 エメリーホイール:GCタイプ、粒度80、硬&H添加
カーボンランダム粉:粒度8o#、添加量約9g/分 エメリーホイール面と試験片の相対スリップ率:24%
、60% 試験片回転数:  535rpm 試験青黴: 4kg (2) tan δ Visco [1lastic Spectromet
er (春本製作所製)を用い、次の条件で測定した。
試験片:厚さ2■、長さ30■、幅5醜温度:室温 周波数: 50Hz 動的歪率:±1% (3) その他 すべてJ I S  K6301 r一般ゴム物理試験
方法」によった。
表■の結果から、本発明の実施例は発熱性の指標となる
損失係数(tanδ)が従来の同等グレードにある比較
例と同水準に維持されながら定損失係数(tanδ)当
たりの耐摩耗性は有意に向上していることが判明する。
〔発明の効果〕
以上のとおり、本発明に係るカーボンブラックは高度に
ストラッチ中−が発達した異方性の大きなアグリゲート
構造を有しており、配合ゴムに対して高度の耐摩耗性と
相対的に低位の発熱性を同時に付与することができるも
のである。したがって、苛酷な走行環境下で使用される
トラック、バスなどの大型タイヤ用トレッドゴムに配合
して、その要求性能を十分に満足しうる有用性がもたら
される。
特許出願人  東海カーボン株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、窒素吸着比表面積(N_2SA)が60〜160m
    ^2/g、DBP吸油量が90〜150ml/100g
    のバード系領域に属し、かつ凝集体空隙容積Vp(ml
    /g)が〔0.00976×DBP吸油量−0.035
    8〕式により算出される値以上の選択的特性を有するタ
    イヤトレッドゴム用カーボンブラック。
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