JPH0448813B2 - - Google Patents
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- JPH0448813B2 JPH0448813B2 JP57108379A JP10837982A JPH0448813B2 JP H0448813 B2 JPH0448813 B2 JP H0448813B2 JP 57108379 A JP57108379 A JP 57108379A JP 10837982 A JP10837982 A JP 10837982A JP H0448813 B2 JPH0448813 B2 JP H0448813B2
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Classifications
-
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Description
本発明は改良された高次構造を有するカーボン
ブラツクを配合することにより発熱性を改善し
た、タイヤの低転動抵抗性向上に有利なタイヤ用
ゴム組成物に関する。 近年、省エネルギー指向の社会的要請に対応し
て、低燃費タイヤの開発が進められており、この
一環として補強性や疲労性が良好で発熱性の改善
されたゴム組成物が望まれている。 このような要請に答えるものとして特開昭56−
106936号公報に開示されている如く、カーボンブ
ラツクの凝集体分布の半値幅〔ΔD50（st）〕を大
きくすることにより発熱性を改善することが試み
られ、主としてタイヤトレツドゴム組成物用とし
て成果をおさめつつある。 しかしながらタイヤトレツド以外の部材に適す
る低発熱性カーボンブラツクを用いたゴム組成物
で、疲労性と発熱性の両面を共に満足するものが
今のところ得られていない。 即ちカーボンブラツクのストラクチヤーを大き
くすると弾性率が増大するため、弾性率を一定に
すればカーボンブラツク配合量を減らすことがで
き発熱性の面で有利となるが、ゴムの疲労性が低
下し、カーカス層等が剥離しやすくなつたりする
ので、タイヤの耐久性能上下不利となり、この両
立をはかる試みは成功していないのが現状ある。 本発明者らは、このカーボンブラツクの高次構
造（ストラクチヤー特性）とゴム組成物の発熱性
や疲労性との関係を種々検討した結果、カーボン
ブラツクが有する全高次構造のうち、弱い結合に
よる高次構造を飛躍的に多くしてやれば、疲労性
の点でも有利な低発熱性カーボンブラツクが得ら
れ、このようなカーボンブラツクを補強剤として
用いることによりタイヤのトレツド以外の部材に
適用される発熱性の改善されたゴム組成物が得ら
れることを見出し本発明を達成するに至つた。 すなわち本発明は窒素吸着比表面積（N2SA）
が35〜105m2／ｇ、DBP吸油量が140〜200ml／
100ｇ、24M4DBP吸油量が60〜120ml／100ｇで
かつΔDBP＝DBP吸油量−24M4DBP吸油量で定
義されるΔDBPが50〜110ml／100ｇであるカーボ
ンブラツクを配合してなるタイヤ用ゴム組成物で
あり、ΔDBPはDBP吸油量にて示される全高次
構造より24M4DBP吸油量によつて示される強固
な高次構造量を差し引い量であり、弱い結合によ
るこわれやすい高次構造を表わす。 DBP吸油量は、カーボンブラツク100ｇ当りで
吸収されるジブチルフタレートの量で表わされ、
この量はカーボンブラツクの凝集体自体（永続的
ストラクチヤー）の吸油量と凝集体間（一次的ス
トラクチヤー）の吸油量を総和したものである。 一方、24M4DBP吸油量は、カーボンブラツク
を24000psi（1687Kg／cm2）の圧力で４回圧縮し、
その後DBP吸油量を測定するものである。この
圧縮操作は、凝集体間のストラクチヤーを主に破
壊させ、凝集体自体のストラクチヤーを測定する
ために行われるものである。 ２つのストラクチヤー評価方法であるDBPと
24M4DBPの関係については、ストラクチヤーが
低くなるとその差（ΔDBP）は小さくなり、高く
なると差は大きくなるという傾向にある。したが
つて、ΔDBPを大きな数値に保持するためには、
DBPの値を通常のカーボンブラツクよりも高め
に設定する必要がある。 ここでカーボンブラツクの窒素吸着比表面積
（N2SA）はASTM D3037により、DBP吸油量は
JIS K6221により、24M4DBP吸油量はASTM
D3493により測定される。 本発明ゴム組成物においは上記カーボンブラツ
クをジエン系ゴム成分100重量部に対して30〜60
重量部、好ましくは40〜50重量部配合する。 ジエン系ゴムとは天然ゴム、合成ポリイソプレ
ンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、ポ
リブタジエンゴム、エチレン−プロピレン三元共
重合体ゴム、エチレン−プロピレン共重合体ゴ
ム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化
ブチルゴム、ブタジエン−アクリロニトリル共重
合体ゴム等であり、これらの内の１種のゴムまた
は２種以上のブレンドゴムが用いられる。 本発明におけるカーボンブラツクのΔDBPは
N2SAが35〜15m2／ｇ、DBP吸油量が140〜200
ml／100ｇ、24M4DBP吸油量が60〜120ml／100
ｇであれば、50〜110ml／100ｇになし得る。 ΔDBPが50未満であるとゴム組成物の配向疲労
性が悪くなり剥離抗力が低下するため発明の目的
と合致し得なくなる。ΔDBPが110を越えるとゴ
ム組成物の破壊強度が低下するためタイヤ用に適
さなくなる。 このように本発明のカーボンブラツクはオイル
フアーネス法であればハードカーボンブラツクで
もソフトカーボンブラツクでも同様に効果を奏す
るが、特に窒素吸着比表面積（N2SA）が35〜65
m2／ｇ、DBP吸油量が140〜200ml／100ｇ、
24M4DBP吸油量が60〜120ml／100ｇの領域で
ΔDBPが50〜110ml／100ｇ、好ましくは65〜110
ml／100ｇのカーボンブラツクがトレツド踏面部
用以外の用途に適し、さらに好ましい。 上記のように高次構造量（ストラクチヤー）が
高いばかりでなく、弱い結合によるこわれやすい
高次構造量が多いと、ゴム組成物の混練時や加工
工程中に、高次構造が一部破壊して低ストラクチ
ヤーカーボンブラツク粒子が分散により配合され
ることになるので、これがタイヤ各部材間の剥離
抗力低下等のゴムの疲労性を防止またたは軽減す
る理由と考えられる。 単に高ストラクチヤーカーボンブラツクと低ス
トラクチヤーカーボンブラツクのブレンドでは混
練時のカーボン分散や分配状態が異なるため本発
明のような特異な効果は得られない。 本発明にかかるカーボンブラツクのうちで窒素
吸着量比表面積（N2SA）が65m2m2／ｇ以下のカ
ーボンブラツクは、ハイストラクチヤーカーボン
ブラツクの製造を目的とした特許第1059132号発
明（特公昭54−38068号）の製造法に用いられて
いると同様のいわゆるソフト級カーボンブラツク
製造装置を用い、同様の製造法に準じて製造され
る。すなわち、特許第1059132号発明においては、
耐火材でライニングされたほぼ円筒形状のフアー
ネスタイプカーボンブラツク製造炉を用い、この
炉の先端から、炉内の軸線方向に炭化水素原料油
を連続的に噴射すると共に、炉頭部の側壁接線方
向から炉内に燃料と空気を導入して、高温の燃焼
ガスよりなる旋回流（順方向旋回流）を生ぜし
め、この旋回流発生位置に近接した側壁接線方向
から、前記旋回流の流動方向とは逆の流動方向に
旋回（逆方向旋回流）するように、さらに空気を
導入して高温の燃焼ガスからなる撹乱雰囲気とな
し、噴射された原料油を撹乱雰囲気下の高温の燃
焼ガス流と接触して熱分解せしめ、得られたカー
ボンブラツク懸濁熱ガス流を急冷して反応を停止
した後、カーボンブラツクを捕集することによつ
て製造されている。また、この特許発明の実施例
１では、円筒形状製造炉の内径が60cm、炉頭部側
壁接線方向に備えられた一対の燃料および空気の
導入路（順方向接線空気導入路）内径が５cmで、
同じく炉頭部側壁接線方向において、前記導入路
との中心間距離で15cm間隔を置いて設けられた一
対の空気導入路（逆方向接線空気導入路）の内径
が５cmである製造装置が用いられている。そし
て、この特許発明では、順方向に導入される燃料
および空気、逆方向に導入される空気によつて、
炉頭部の燃焼帯は高温の燃焼ガスからなる撹乱雰
囲気となり、この雰囲気内に噴射された原料油滴
は、燃焼帯およびそれに連なる反応帯にかけて熱
分解およびその後の反応によつて、ストラクチヤ
ーの充分発達したカーボンブラツクが生成され、
こうして生成されたカーボンブラツクは、二次的
な熱変質を受けないように、反応帯後端部に連結
された冷却帯において、設置されたクエンチング
装置からの水によつて高温の熱ガスと共に1000℃
以下、通常は400〜600℃の温度迄急冷され、反応
が停止される様になつている。また、この特許発
明によれば、特許公報にも記載されている通り、
製造炉内に噴射する原料油量（／Ｈ）に対する
総空気供給量（Kg／Ｈ）の増減操作原料油温度お
よび順方向接線空気量（Kg／Ｈ）と逆方向接線空
気量（Kg／Ｈ）との比の増減操作をさまざまに組
合わせて設定することにより、カーボンブラツク
の品質性状を所望値に制御できるという利点があ
るので、本発明にかかるN2SA65m2／ｇ以下のカ
ーボンブラツクの製造に好適である。 しかし、BMCI値の高い原料油を上述した製造
法に適用するのが本発明で、特定した物性値を有
するカーボンブラツクの製造にとつて一層好適で
ある。 後述の実施例におけるタイヤNo.３，４，７およ
び８に用いたカーボンブラツクＡ，Ｂ，Ｃおよび
Ｄは、上述した特許第1059132号発明の特許公報
記載の実施例１で用いたと同様の装置（但し、順
方向および逆方向接線空気導入路の直径を各２倍
の10cmとした）を用い、且つ同特許発明製造法に
準じて製造した。原料油は表−Ａに示した性状の
ものを使用し、製造装置の稼働条件は表−Ｂに示
した通りに設定した。 表−Ｂに示されている如く、原料油は加熱した
ものを圧力をかけて炉先端から炉内軸方向に噴射
し、燃料は順方向接線空気と共に同一導入路から
炉頭部内に噴射燃焼しながら装入した。カーボン
ブラツク含有熱懸濁ガス流は原料噴射位置より
5.5〜6.0ｍ離れた位置で水で急冷した。DBPおよ
びΔDBPの制御は、前述したように原料油に対す
る総空気量の増減、原料温度および順方向接線空
気量と逆方向接線空気量の比などの条件を適宜選
択して製造されるが、各条件におけるDBPおよ
び24M4DBPの増減方向は、次の通りである。 １ DBPが大きくなると24M4DBPはもれにつれ
て大きくなるが、その伸び率は小さい。したが
つて、DBPが高くなるにつれてΔDBPは大き
くなる。 ２ 総空気量を減らすと、DBPは上昇する傾向
にある。 ３ 原料油温度を下げると、DBPは上昇する傾
向にある。 ４ 接線空気量では、全体の逆方向空気量の割合
が上がるとDBPは上昇する傾向にある。 したがつて、DBPを上記の各条件を組み合わ
せることにより高い方向に操作し、ΔDBPを高く
することができる。
ブラツクを配合することにより発熱性を改善し
た、タイヤの低転動抵抗性向上に有利なタイヤ用
ゴム組成物に関する。 近年、省エネルギー指向の社会的要請に対応し
て、低燃費タイヤの開発が進められており、この
一環として補強性や疲労性が良好で発熱性の改善
されたゴム組成物が望まれている。 このような要請に答えるものとして特開昭56−
106936号公報に開示されている如く、カーボンブ
ラツクの凝集体分布の半値幅〔ΔD50（st）〕を大
きくすることにより発熱性を改善することが試み
られ、主としてタイヤトレツドゴム組成物用とし
て成果をおさめつつある。 しかしながらタイヤトレツド以外の部材に適す
る低発熱性カーボンブラツクを用いたゴム組成物
で、疲労性と発熱性の両面を共に満足するものが
今のところ得られていない。 即ちカーボンブラツクのストラクチヤーを大き
くすると弾性率が増大するため、弾性率を一定に
すればカーボンブラツク配合量を減らすことがで
き発熱性の面で有利となるが、ゴムの疲労性が低
下し、カーカス層等が剥離しやすくなつたりする
ので、タイヤの耐久性能上下不利となり、この両
立をはかる試みは成功していないのが現状ある。 本発明者らは、このカーボンブラツクの高次構
造（ストラクチヤー特性）とゴム組成物の発熱性
や疲労性との関係を種々検討した結果、カーボン
ブラツクが有する全高次構造のうち、弱い結合に
よる高次構造を飛躍的に多くしてやれば、疲労性
の点でも有利な低発熱性カーボンブラツクが得ら
れ、このようなカーボンブラツクを補強剤として
用いることによりタイヤのトレツド以外の部材に
適用される発熱性の改善されたゴム組成物が得ら
れることを見出し本発明を達成するに至つた。 すなわち本発明は窒素吸着比表面積（N2SA）
が35〜105m2／ｇ、DBP吸油量が140〜200ml／
100ｇ、24M4DBP吸油量が60〜120ml／100ｇで
かつΔDBP＝DBP吸油量−24M4DBP吸油量で定
義されるΔDBPが50〜110ml／100ｇであるカーボ
ンブラツクを配合してなるタイヤ用ゴム組成物で
あり、ΔDBPはDBP吸油量にて示される全高次
構造より24M4DBP吸油量によつて示される強固
な高次構造量を差し引い量であり、弱い結合によ
るこわれやすい高次構造を表わす。 DBP吸油量は、カーボンブラツク100ｇ当りで
吸収されるジブチルフタレートの量で表わされ、
この量はカーボンブラツクの凝集体自体（永続的
ストラクチヤー）の吸油量と凝集体間（一次的ス
トラクチヤー）の吸油量を総和したものである。 一方、24M4DBP吸油量は、カーボンブラツク
を24000psi（1687Kg／cm2）の圧力で４回圧縮し、
その後DBP吸油量を測定するものである。この
圧縮操作は、凝集体間のストラクチヤーを主に破
壊させ、凝集体自体のストラクチヤーを測定する
ために行われるものである。 ２つのストラクチヤー評価方法であるDBPと
24M4DBPの関係については、ストラクチヤーが
低くなるとその差（ΔDBP）は小さくなり、高く
なると差は大きくなるという傾向にある。したが
つて、ΔDBPを大きな数値に保持するためには、
DBPの値を通常のカーボンブラツクよりも高め
に設定する必要がある。 ここでカーボンブラツクの窒素吸着比表面積
（N2SA）はASTM D3037により、DBP吸油量は
JIS K6221により、24M4DBP吸油量はASTM
D3493により測定される。 本発明ゴム組成物においは上記カーボンブラツ
クをジエン系ゴム成分100重量部に対して30〜60
重量部、好ましくは40〜50重量部配合する。 ジエン系ゴムとは天然ゴム、合成ポリイソプレ
ンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、ポ
リブタジエンゴム、エチレン−プロピレン三元共
重合体ゴム、エチレン−プロピレン共重合体ゴ
ム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化
ブチルゴム、ブタジエン−アクリロニトリル共重
合体ゴム等であり、これらの内の１種のゴムまた
は２種以上のブレンドゴムが用いられる。 本発明におけるカーボンブラツクのΔDBPは
N2SAが35〜15m2／ｇ、DBP吸油量が140〜200
ml／100ｇ、24M4DBP吸油量が60〜120ml／100
ｇであれば、50〜110ml／100ｇになし得る。 ΔDBPが50未満であるとゴム組成物の配向疲労
性が悪くなり剥離抗力が低下するため発明の目的
と合致し得なくなる。ΔDBPが110を越えるとゴ
ム組成物の破壊強度が低下するためタイヤ用に適
さなくなる。 このように本発明のカーボンブラツクはオイル
フアーネス法であればハードカーボンブラツクで
もソフトカーボンブラツクでも同様に効果を奏す
るが、特に窒素吸着比表面積（N2SA）が35〜65
m2／ｇ、DBP吸油量が140〜200ml／100ｇ、
24M4DBP吸油量が60〜120ml／100ｇの領域で
ΔDBPが50〜110ml／100ｇ、好ましくは65〜110
ml／100ｇのカーボンブラツクがトレツド踏面部
用以外の用途に適し、さらに好ましい。 上記のように高次構造量（ストラクチヤー）が
高いばかりでなく、弱い結合によるこわれやすい
高次構造量が多いと、ゴム組成物の混練時や加工
工程中に、高次構造が一部破壊して低ストラクチ
ヤーカーボンブラツク粒子が分散により配合され
ることになるので、これがタイヤ各部材間の剥離
抗力低下等のゴムの疲労性を防止またたは軽減す
る理由と考えられる。 単に高ストラクチヤーカーボンブラツクと低ス
トラクチヤーカーボンブラツクのブレンドでは混
練時のカーボン分散や分配状態が異なるため本発
明のような特異な効果は得られない。 本発明にかかるカーボンブラツクのうちで窒素
吸着量比表面積（N2SA）が65m2m2／ｇ以下のカ
ーボンブラツクは、ハイストラクチヤーカーボン
ブラツクの製造を目的とした特許第1059132号発
明（特公昭54−38068号）の製造法に用いられて
いると同様のいわゆるソフト級カーボンブラツク
製造装置を用い、同様の製造法に準じて製造され
る。すなわち、特許第1059132号発明においては、
耐火材でライニングされたほぼ円筒形状のフアー
ネスタイプカーボンブラツク製造炉を用い、この
炉の先端から、炉内の軸線方向に炭化水素原料油
を連続的に噴射すると共に、炉頭部の側壁接線方
向から炉内に燃料と空気を導入して、高温の燃焼
ガスよりなる旋回流（順方向旋回流）を生ぜし
め、この旋回流発生位置に近接した側壁接線方向
から、前記旋回流の流動方向とは逆の流動方向に
旋回（逆方向旋回流）するように、さらに空気を
導入して高温の燃焼ガスからなる撹乱雰囲気とな
し、噴射された原料油を撹乱雰囲気下の高温の燃
焼ガス流と接触して熱分解せしめ、得られたカー
ボンブラツク懸濁熱ガス流を急冷して反応を停止
した後、カーボンブラツクを捕集することによつ
て製造されている。また、この特許発明の実施例
１では、円筒形状製造炉の内径が60cm、炉頭部側
壁接線方向に備えられた一対の燃料および空気の
導入路（順方向接線空気導入路）内径が５cmで、
同じく炉頭部側壁接線方向において、前記導入路
との中心間距離で15cm間隔を置いて設けられた一
対の空気導入路（逆方向接線空気導入路）の内径
が５cmである製造装置が用いられている。そし
て、この特許発明では、順方向に導入される燃料
および空気、逆方向に導入される空気によつて、
炉頭部の燃焼帯は高温の燃焼ガスからなる撹乱雰
囲気となり、この雰囲気内に噴射された原料油滴
は、燃焼帯およびそれに連なる反応帯にかけて熱
分解およびその後の反応によつて、ストラクチヤ
ーの充分発達したカーボンブラツクが生成され、
こうして生成されたカーボンブラツクは、二次的
な熱変質を受けないように、反応帯後端部に連結
された冷却帯において、設置されたクエンチング
装置からの水によつて高温の熱ガスと共に1000℃
以下、通常は400〜600℃の温度迄急冷され、反応
が停止される様になつている。また、この特許発
明によれば、特許公報にも記載されている通り、
製造炉内に噴射する原料油量（／Ｈ）に対する
総空気供給量（Kg／Ｈ）の増減操作原料油温度お
よび順方向接線空気量（Kg／Ｈ）と逆方向接線空
気量（Kg／Ｈ）との比の増減操作をさまざまに組
合わせて設定することにより、カーボンブラツク
の品質性状を所望値に制御できるという利点があ
るので、本発明にかかるN2SA65m2／ｇ以下のカ
ーボンブラツクの製造に好適である。 しかし、BMCI値の高い原料油を上述した製造
法に適用するのが本発明で、特定した物性値を有
するカーボンブラツクの製造にとつて一層好適で
ある。 後述の実施例におけるタイヤNo.３，４，７およ
び８に用いたカーボンブラツクＡ，Ｂ，Ｃおよび
Ｄは、上述した特許第1059132号発明の特許公報
記載の実施例１で用いたと同様の装置（但し、順
方向および逆方向接線空気導入路の直径を各２倍
の10cmとした）を用い、且つ同特許発明製造法に
準じて製造した。原料油は表−Ａに示した性状の
ものを使用し、製造装置の稼働条件は表−Ｂに示
した通りに設定した。 表−Ｂに示されている如く、原料油は加熱した
ものを圧力をかけて炉先端から炉内軸方向に噴射
し、燃料は順方向接線空気と共に同一導入路から
炉頭部内に噴射燃焼しながら装入した。カーボン
ブラツク含有熱懸濁ガス流は原料噴射位置より
5.5〜6.0ｍ離れた位置で水で急冷した。DBPおよ
びΔDBPの制御は、前述したように原料油に対す
る総空気量の増減、原料温度および順方向接線空
気量と逆方向接線空気量の比などの条件を適宜選
択して製造されるが、各条件におけるDBPおよ
び24M4DBPの増減方向は、次の通りである。 １ DBPが大きくなると24M4DBPはもれにつれ
て大きくなるが、その伸び率は小さい。したが
つて、DBPが高くなるにつれてΔDBPは大き
くなる。 ２ 総空気量を減らすと、DBPは上昇する傾向
にある。 ３ 原料油温度を下げると、DBPは上昇する傾
向にある。 ４ 接線空気量では、全体の逆方向空気量の割合
が上がるとDBPは上昇する傾向にある。 したがつて、DBPを上記の各条件を組み合わ
せることにより高い方向に操作し、ΔDBPを高く
することができる。
【表】
【表】
本発明に用いるカーボンブラツクのうちで窒素
吸着比表面積（N2SA）が65m2／ｇを上回るカー
ボンブラツクは、いわゆるベンチユリ部を備えた
ハード級カーボンブラツク製造装置を用いて製造
される。 すなわち、本発明にかかるカーボンブラツクの
製造装置としては、 横置された円筒形状の燃焼ガス充填室と、前記
充填室と共軸的に連結され且つ前記充填室よりも
直径の小さい円筒形状のカーボンブラツク生成反
応室と、前記充填室中心軸に保持された炭化水素
原料導入噴霧用の原料導入装置と、前記反応室末
端部に共軸的に連結された反応継続兼急速冷却室
と、前記急速冷却室後端部に連結された煙道とか
らなる、全体が耐火物で内張りされたカーボンブ
ラツク製造装置であつて、 (イ) 前記燃焼ガス充填室前半部分の接線方向位置
に中心軸を有する少なくとも１個の燃焼ガス導
入口を設け、ほぼ円筒形状の燃焼ガス発生室を
前記導入口に連結して燃料燃焼装置を前記燃焼
ガス発生室の中心軸位置に挿入保持せしめ、 (ロ) 前記燃焼ガス充填室と反応室との間にベンチ
ユリ部を設け、且つ前記充填室の上流端壁の中
心軸方向に原料導入装置を挿入−引抜き自在に
取付け、前記原料導入装置の外側壁に防熱冷却
用ジヤケツトを設け、当該原料導入装置の先端
部を前記燃焼ガス導入口の最後端の外周辺より
中心軸に引いた垂線よりも下流であつてベンチ
ユリー部入口よりも上流の位置に設置し、 (ハ) 前記原料導入装置を取付けた挿入口外周部壁
に前記燃焼ガス充填室内のガス流動層に対して
横断的に流通する少なくとも２個のガス圧入噴
出口を円周上において対称的に且つ等角度に設
け、 (ニ) 冷却水圧入噴霧器を前記反応継続兼急速冷却
室壁において、当該噴霧器の水噴霧部を前記室
内に対し挿入−引抜き自在に複数個設置した、
カーボンブラツク製造装置が利用される。 本発明における高ストラクチヤーのソフト系カ
ーボンブラツクは、反応室に導入される接線空気
の旋回方向を異方向とすることにより、生成する
ストラクチヤーは比較的崩壊し易い部分を含むの
で、得られるカーボンブラツクのΔDBPは効果的
に大きくなる。上記表−Ｂの製造条件はいずれも
本発明カーボンブラツクの製造に適したものであ
る。 次に、比較のために、ΔDBPが50ml／100ｇを
下回ソフト系カーボンブラツクの製造例を以下に
示す。 この場合、主要件として逆旋回流の停止を行な
い、これに補助燃料の増加、全空気量の増加とい
う条件変更を行なつて比較カーボンブラツクを製
造した。 製造条件は、以下の通りである。 原料油量1600／Ｈ；原料温度200℃；原料噴
射圧35Kg／cm2；逆方向接線空気量０Kg／Ｈ；順方
向接線空気量5700Kg／Ｈ；補助燃料量200／
Ｈ；燃料噴射空気量200Kg／Ｈ；全空気量5900
Kg／Ｈ；原料噴霧位置から急冷位置までの距離５
ｍ 上述の製造条件により製造したカーボンブラツ
クは、後述の実施例におけるタイヤNo.10に示す物
理化学特性を有していた。 また、この製造装置の反応継続兼急冷却室に
は、その側壁から同室内に貫通して冷却水圧入噴
霧器がほぼ等間隔をおいて複数基取付けられてお
り、且つ反応室と同直径となして連結されてい
る。 この製造装置の各構成部の寸法をとりまとめて
次に示す。 燃焼ガス充填室 内 径……850mm 長 さ……400mm 燃焼ガス導入口（対称的位置に２個） 内 径……200mm 中心位置……燃焼ガス充填室の内周より100mm ガス（空気）圧入噴出口 内 径……100mm４個 中心位置……燃焼ガス充填室の内周より70mm ベンチユリ 入口長さ……100mm（円錐角：127度） スロート直径……300mm スロート長さ……150mm 出口長さ……170mm（円錐角：30度） 反応室 直 径……400mm 第一噴霧器取付位置……350mm迄の長さ 反応継続兼急速冷却室 長 さ……2000mm 燃焼ガス充填室の中心軸には防熱冷却用の水冷
ジヤケツトを装着した圧力噴霧式の原料導入装置
を挿入した。 燃焼ガス発生室には空気噴霧式の燃料（天燃ガ
ス）燃焼装置を取付けた。 以上の装置により、後述の実施例におけるタイ
ヤNo.９に用いたカーボンブラツクＥを製造した。
原料油は表−Ｃに示した性状のものを使用し、製
造稼動条件は表−Ｄに示した通りに設定した。
吸着比表面積（N2SA）が65m2／ｇを上回るカー
ボンブラツクは、いわゆるベンチユリ部を備えた
ハード級カーボンブラツク製造装置を用いて製造
される。 すなわち、本発明にかかるカーボンブラツクの
製造装置としては、 横置された円筒形状の燃焼ガス充填室と、前記
充填室と共軸的に連結され且つ前記充填室よりも
直径の小さい円筒形状のカーボンブラツク生成反
応室と、前記充填室中心軸に保持された炭化水素
原料導入噴霧用の原料導入装置と、前記反応室末
端部に共軸的に連結された反応継続兼急速冷却室
と、前記急速冷却室後端部に連結された煙道とか
らなる、全体が耐火物で内張りされたカーボンブ
ラツク製造装置であつて、 (イ) 前記燃焼ガス充填室前半部分の接線方向位置
に中心軸を有する少なくとも１個の燃焼ガス導
入口を設け、ほぼ円筒形状の燃焼ガス発生室を
前記導入口に連結して燃料燃焼装置を前記燃焼
ガス発生室の中心軸位置に挿入保持せしめ、 (ロ) 前記燃焼ガス充填室と反応室との間にベンチ
ユリ部を設け、且つ前記充填室の上流端壁の中
心軸方向に原料導入装置を挿入−引抜き自在に
取付け、前記原料導入装置の外側壁に防熱冷却
用ジヤケツトを設け、当該原料導入装置の先端
部を前記燃焼ガス導入口の最後端の外周辺より
中心軸に引いた垂線よりも下流であつてベンチ
ユリー部入口よりも上流の位置に設置し、 (ハ) 前記原料導入装置を取付けた挿入口外周部壁
に前記燃焼ガス充填室内のガス流動層に対して
横断的に流通する少なくとも２個のガス圧入噴
出口を円周上において対称的に且つ等角度に設
け、 (ニ) 冷却水圧入噴霧器を前記反応継続兼急速冷却
室壁において、当該噴霧器の水噴霧部を前記室
内に対し挿入−引抜き自在に複数個設置した、
カーボンブラツク製造装置が利用される。 本発明における高ストラクチヤーのソフト系カ
ーボンブラツクは、反応室に導入される接線空気
の旋回方向を異方向とすることにより、生成する
ストラクチヤーは比較的崩壊し易い部分を含むの
で、得られるカーボンブラツクのΔDBPは効果的
に大きくなる。上記表−Ｂの製造条件はいずれも
本発明カーボンブラツクの製造に適したものであ
る。 次に、比較のために、ΔDBPが50ml／100ｇを
下回ソフト系カーボンブラツクの製造例を以下に
示す。 この場合、主要件として逆旋回流の停止を行な
い、これに補助燃料の増加、全空気量の増加とい
う条件変更を行なつて比較カーボンブラツクを製
造した。 製造条件は、以下の通りである。 原料油量1600／Ｈ；原料温度200℃；原料噴
射圧35Kg／cm2；逆方向接線空気量０Kg／Ｈ；順方
向接線空気量5700Kg／Ｈ；補助燃料量200／
Ｈ；燃料噴射空気量200Kg／Ｈ；全空気量5900
Kg／Ｈ；原料噴霧位置から急冷位置までの距離５
ｍ 上述の製造条件により製造したカーボンブラツ
クは、後述の実施例におけるタイヤNo.10に示す物
理化学特性を有していた。 また、この製造装置の反応継続兼急冷却室に
は、その側壁から同室内に貫通して冷却水圧入噴
霧器がほぼ等間隔をおいて複数基取付けられてお
り、且つ反応室と同直径となして連結されてい
る。 この製造装置の各構成部の寸法をとりまとめて
次に示す。 燃焼ガス充填室 内 径……850mm 長 さ……400mm 燃焼ガス導入口（対称的位置に２個） 内 径……200mm 中心位置……燃焼ガス充填室の内周より100mm ガス（空気）圧入噴出口 内 径……100mm４個 中心位置……燃焼ガス充填室の内周より70mm ベンチユリ 入口長さ……100mm（円錐角：127度） スロート直径……300mm スロート長さ……150mm 出口長さ……170mm（円錐角：30度） 反応室 直 径……400mm 第一噴霧器取付位置……350mm迄の長さ 反応継続兼急速冷却室 長 さ……2000mm 燃焼ガス充填室の中心軸には防熱冷却用の水冷
ジヤケツトを装着した圧力噴霧式の原料導入装置
を挿入した。 燃焼ガス発生室には空気噴霧式の燃料（天燃ガ
ス）燃焼装置を取付けた。 以上の装置により、後述の実施例におけるタイ
ヤNo.９に用いたカーボンブラツクＥを製造した。
原料油は表−Ｃに示した性状のものを使用し、製
造稼動条件は表−Ｄに示した通りに設定した。
【表】
【表】
ハード系領域にある高ストラクチヤーカーボン
ブラツクにおいて、ΔDBPを効果的に大きくする
には、表−Ｄに示す条件の中では負荷熱量の増
大、原料噴射圧の増加望ましい。これは、これら
の条件を満足させることにより反応炉内において
発生したカーボンブラツク微細粒子同士の融合反
応が進行し、その結果としてDBP値および
24M4DBP値との差ΔDBP値は本発明の要件を満
足することになり、表−Ｄはその望ましい製造例
を示すものである。 これに対し、DBP吸油量をある値に維持しな
がら、24M4DBP吸油量を上げる、すなわち
ΔDBP値を減少させる場合は、原料油導入位置を
上流側に移動し、かつ原料油噴霧圧および燃料量
を減少させればよい。 例えば、表−Ｄにおいて、原料油噴射圧25Kg／
cm2、燃料導入量200Kg／Ｈ、総空気量6450Kg／Ｈ
とし、原料油導入位置を50mm上流側に移動した場
合の比較カーボンブラツクは、後述の実施例にお
けるタイヤNo.11に示す物理化学特性を有してい
た。 本発明に用いるカーボンブラツクはゴム組成物
の発熱性と疲労性の点で有利であるばかりでな
く、バンバリー混練時の混練性も良好であるの
で、タイヤ生産性向上の点でも有利である。 本発明のゴム組成物では通常の方法で加硫剤、
加硫促進剤、老化防止剤、加硫助剤、軟化剤、加
塑剤などが適宜配合される。 上記の如く、本発明ゴム組成物はタイヤトレツ
ド路面部以外の各種タイヤ部材に適用されるが、
詳しく言えば、ブレーカーやカーカスプライのコ
ーテイングゴム、スキージゴム、グツシヨンゴム
等のカーカス部材、サイドウオールゴム、インナ
ーライナーゴム、ビード部材ゴム、ベーストレツ
トゴム等のタイヤ用諸部材に用いられる。 以下実施例によりさらに詳しく説明する。 実施例 市販の２種のカーボンブラツクFFF（旭カーボ
ンK.K.製）、Ｎ−339（東洋コンチネンタルカーボ
ン社製）と第１表に示す５種（Ａ〜Ｅ）のカーボ
ンブラツクを下記の配合処方にて通常のバンバリ
ーミキサーにて混練し、ゴム組成物とした。
ブラツクにおいて、ΔDBPを効果的に大きくする
には、表−Ｄに示す条件の中では負荷熱量の増
大、原料噴射圧の増加望ましい。これは、これら
の条件を満足させることにより反応炉内において
発生したカーボンブラツク微細粒子同士の融合反
応が進行し、その結果としてDBP値および
24M4DBP値との差ΔDBP値は本発明の要件を満
足することになり、表−Ｄはその望ましい製造例
を示すものである。 これに対し、DBP吸油量をある値に維持しな
がら、24M4DBP吸油量を上げる、すなわち
ΔDBP値を減少させる場合は、原料油導入位置を
上流側に移動し、かつ原料油噴霧圧および燃料量
を減少させればよい。 例えば、表−Ｄにおいて、原料油噴射圧25Kg／
cm2、燃料導入量200Kg／Ｈ、総空気量6450Kg／Ｈ
とし、原料油導入位置を50mm上流側に移動した場
合の比較カーボンブラツクは、後述の実施例にお
けるタイヤNo.11に示す物理化学特性を有してい
た。 本発明に用いるカーボンブラツクはゴム組成物
の発熱性と疲労性の点で有利であるばかりでな
く、バンバリー混練時の混練性も良好であるの
で、タイヤ生産性向上の点でも有利である。 本発明のゴム組成物では通常の方法で加硫剤、
加硫促進剤、老化防止剤、加硫助剤、軟化剤、加
塑剤などが適宜配合される。 上記の如く、本発明ゴム組成物はタイヤトレツ
ド路面部以外の各種タイヤ部材に適用されるが、
詳しく言えば、ブレーカーやカーカスプライのコ
ーテイングゴム、スキージゴム、グツシヨンゴム
等のカーカス部材、サイドウオールゴム、インナ
ーライナーゴム、ビード部材ゴム、ベーストレツ
トゴム等のタイヤ用諸部材に用いられる。 以下実施例によりさらに詳しく説明する。 実施例 市販の２種のカーボンブラツクFFF（旭カーボ
ンK.K.製）、Ｎ−339（東洋コンチネンタルカーボ
ン社製）と第１表に示す５種（Ａ〜Ｅ）のカーボ
ンブラツクを下記の配合処方にて通常のバンバリ
ーミキサーにて混練し、ゴム組成物とした。
【表】
このゴム組成物を各々、タイヤサイズ10.00−
20で14プライレーテイングのトラツク・バス用ラ
グタイプバイアスタイヤのベーストレツドゴム、
ブレーカーコーテイングゴム、カーカスプライコ
ーテイングゴム及びスキージーゴムに適用し、タ
イヤを試作した。 なおブレーカーコード層としては840d／２の
66ナイロンコードを通常方法によりコーテイング
して２層用い、カーカスプライコード層としては
1890d／２の６ナイロンコードを通常方法により
コーテイングして６層用いた。 第１表の如く９種のタイヤにつき新品時の転動
抵抗と、一般路６万Km走行後のブレーカー層間及
びブレーカーとカーカスプライ間の剥離抗力を評
価した。転動抵抗はJIS100％荷重にて内圧6.75
Kg／cm2にてドラム上を80Km／Ｈで１時間走行後、
ドラムの駆動力を断ち、40Km／Ｈに減速するまで
の走行距離を求め、次式により指数表示した。 供試タイヤの走行距離／タイヤNo.１の走行距離×100 指数大程良好である。 剥離抗力は、タイヤより径方向に平行に３cm幅
にサンプルを切り出し、測定幅が2.5cmになるよ
うに剥離ガイドをもうけてインストロン型引張試
験機により剥離抗力を求めた。いずれもタイヤ４
カ所所よりサンプリングしその平均値を求めた。 得た結果を第１表に示す。
20で14プライレーテイングのトラツク・バス用ラ
グタイプバイアスタイヤのベーストレツドゴム、
ブレーカーコーテイングゴム、カーカスプライコ
ーテイングゴム及びスキージーゴムに適用し、タ
イヤを試作した。 なおブレーカーコード層としては840d／２の
66ナイロンコードを通常方法によりコーテイング
して２層用い、カーカスプライコード層としては
1890d／２の６ナイロンコードを通常方法により
コーテイングして６層用いた。 第１表の如く９種のタイヤにつき新品時の転動
抵抗と、一般路６万Km走行後のブレーカー層間及
びブレーカーとカーカスプライ間の剥離抗力を評
価した。転動抵抗はJIS100％荷重にて内圧6.75
Kg／cm2にてドラム上を80Km／Ｈで１時間走行後、
ドラムの駆動力を断ち、40Km／Ｈに減速するまで
の走行距離を求め、次式により指数表示した。 供試タイヤの走行距離／タイヤNo.１の走行距離×100 指数大程良好である。 剥離抗力は、タイヤより径方向に平行に３cm幅
にサンプルを切り出し、測定幅が2.5cmになるよ
うに剥離ガイドをもうけてインストロン型引張試
験機により剥離抗力を求めた。いずれもタイヤ４
カ所所よりサンプリングしその平均値を求めた。 得た結果を第１表に示す。
【表】
【表】
第１表より本発明カーボンブラツク配合ゴム組
成物はいづれも転動抵抗性においてはＮ−339よ
りはるかに優れ、剥離抗力においてもFFF対比
大幅に改良されており、ゴム組成物の発熱性・疲
労性向上の両立をはたしていることが理解でき
る。 窒素吸着比表面積で65m2／ｇ以上のハード系領
域に属するカーボンブラツクでは、製造炉の構成
上反応室下流側の空気導入口は設置されておら
ず、したがつて下記の各方法によりDBPを上昇
させる手段を用いる。 １ 原料油単位重量当りの負荷熱量（kcal／Kg−
oil）を増大させる（燃料添加量を増加する） ２ 原料油の噴射位置を蒸留側に移動する ３ 原料油の噴射圧を上げる 以上の方法を組み合せることによりDBPおよ
びΔDBPを大きくすることができる。
成物はいづれも転動抵抗性においてはＮ−339よ
りはるかに優れ、剥離抗力においてもFFF対比
大幅に改良されており、ゴム組成物の発熱性・疲
労性向上の両立をはたしていることが理解でき
る。 窒素吸着比表面積で65m2／ｇ以上のハード系領
域に属するカーボンブラツクでは、製造炉の構成
上反応室下流側の空気導入口は設置されておら
ず、したがつて下記の各方法によりDBPを上昇
させる手段を用いる。 １ 原料油単位重量当りの負荷熱量（kcal／Kg−
oil）を増大させる（燃料添加量を増加する） ２ 原料油の噴射位置を蒸留側に移動する ３ 原料油の噴射圧を上げる 以上の方法を組み合せることによりDBPおよ
びΔDBPを大きくすることができる。
Claims (1)
- １ 窒素吸着比表面積（N2SA）35〜105m2／ｇ，
DBP吸油量が140〜200ml／100ｇ，24M4DBP吸
油量が60〜120ml／100ｇでかつΔDBP＝DBP吸
油量−24M4DBP吸油量で定義されるΔDBPが50
〜110ml／100ｇであるカーボンブラツクをジエン
系ゴム成分100重量部に対して30〜60重量部配合
してなるタイヤ用ゴム組成物。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57108379A JPS58225139A (ja) | 1982-06-25 | 1982-06-25 | タイヤ用ゴム組成物 |
| US06/503,453 US4477621A (en) | 1982-06-25 | 1983-06-13 | Rubber compositions for tire containing a specific carbon black |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57108379A JPS58225139A (ja) | 1982-06-25 | 1982-06-25 | タイヤ用ゴム組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58225139A JPS58225139A (ja) | 1983-12-27 |
| JPH0448813B2 true JPH0448813B2 (ja) | 1992-08-07 |
Family
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