JPH0643523B2 - ゴム補強用フア−ネスカ−ボンブラツク - Google Patents
ゴム補強用フア−ネスカ−ボンブラツクInfo
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- JPH0643523B2 JPH0643523B2 JP60197399A JP19739985A JPH0643523B2 JP H0643523 B2 JPH0643523 B2 JP H0643523B2 JP 60197399 A JP60197399 A JP 60197399A JP 19739985 A JP19739985 A JP 19739985A JP H0643523 B2 JPH0643523 B2 JP H0643523B2
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は高耐摩耗性（HAF）級に属するフアーネスカー
ボンブラツクに関するものであり、より詳しくは本発明
は当該カーボンブラツクを充填したゴム組成物に対して
耐摩耗性、補強性を損ねることなく、高水準の反発弾性
と低発熱特性を付与することのできるフアーネスカーボ
ンブラツクにかかるものである。
ボンブラツクに関するものであり、より詳しくは本発明
は当該カーボンブラツクを充填したゴム組成物に対して
耐摩耗性、補強性を損ねることなく、高水準の反発弾性
と低発熱特性を付与することのできるフアーネスカーボ
ンブラツクにかかるものである。
フアーネスカーボブラツクは高温ガス流中に高芳香族性
重質油を導入し、この重質油の不完全燃焼または熱分解
により製造されるが、このカーボンブラツクはゴムに配
合されて耐摩耗性、補強性をゴムに対して付与するため
に使用されるのが主な用途である。しかし、このゴム組
成物の諸特性は配合するカーボンブラツクの品質により
変化し、特にタイヤ等では複数のゴム組成物から形成さ
れているので、各部位で要求される性能によつて配合カ
ーボンブラツクの種類や配合量を調整するのが一般的で
ある。
重質油を導入し、この重質油の不完全燃焼または熱分解
により製造されるが、このカーボンブラツクはゴムに配
合されて耐摩耗性、補強性をゴムに対して付与するため
に使用されるのが主な用途である。しかし、このゴム組
成物の諸特性は配合するカーボンブラツクの品質により
変化し、特にタイヤ等では複数のゴム組成物から形成さ
れているので、各部位で要求される性能によつて配合カ
ーボンブラツクの種類や配合量を調整するのが一般的で
ある。
タイヤ部位の中でも、道路と接触するタイヤ踏面に当る
トレツド部においては、タイヤ寿命の面から高い耐摩耗
性と補強性が要求される一方で、省エネルギー、低燃費
化、内部発熱低下という観点から高い反発弾性と低発熱
特性をも同時に兼備するゴム組成物が望まれている。
トレツド部においては、タイヤ寿命の面から高い耐摩耗
性と補強性が要求される一方で、省エネルギー、低燃費
化、内部発熱低下という観点から高い反発弾性と低発熱
特性をも同時に兼備するゴム組成物が望まれている。
タイヤ用ゴム組成物においては、ゴム成分１００重量部
に対して通常40〜60重量部のカーボンブラツクが配合さ
れており、ゴム組成物に対して最も多量かつ不可欠な成
分となつている。ゴム物性に対する配合物の中でのカー
ボンブラツクの影響は大きな割合を占めるので、反発弾
性を著しく損うことなく高い耐摩耗性、補強性を備えた
ゴム組成物を得るための有効の手段の１つとして、従来
品には見られない特性の制御されたカーボンブラツクが
要望される。
に対して通常40〜60重量部のカーボンブラツクが配合さ
れており、ゴム組成物に対して最も多量かつ不可欠な成
分となつている。ゴム物性に対する配合物の中でのカー
ボンブラツクの影響は大きな割合を占めるので、反発弾
性を著しく損うことなく高い耐摩耗性、補強性を備えた
ゴム組成物を得るための有効の手段の１つとして、従来
品には見られない特性の制御されたカーボンブラツクが
要望される。
従来、カーボンブラツクの重要な特性値として比表面積
とストラクチヤーがあることはよく知られている。一方
の比表面積を大きくすることにより耐摩耗性、補強特性
は向上するが、反発弾性は低くなり、転動抵抗の増大や
発熱性の悪化をもたらし、燃料消費性能の低下、内部発
熱の上昇によるタイヤ劣化の促進を紹来する。
とストラクチヤーがあることはよく知られている。一方
の比表面積を大きくすることにより耐摩耗性、補強特性
は向上するが、反発弾性は低くなり、転動抵抗の増大や
発熱性の悪化をもたらし、燃料消費性能の低下、内部発
熱の上昇によるタイヤ劣化の促進を紹来する。
他方のストラクチヤー特性については、ストラクチヤー
の増大につれて耐摩耗性、補強性は向上するが、発熱性
はわずかに向上するにとどまり、ほとんど無視し得る程
度であり、むしろ屈曲などに対する耐疲労特性の耐チツ
ピング性、耐カツト成長性の低下をもたらす。
の増大につれて耐摩耗性、補強性は向上するが、発熱性
はわずかに向上するにとどまり、ほとんど無視し得る程
度であり、むしろ屈曲などに対する耐疲労特性の耐チツ
ピング性、耐カツト成長性の低下をもたらす。
従つて、単にこの代表的特性である比表面積やストラク
チヤーのみを特定したカーボンブラツクでは、これを配
合したゴム組成物に対して、耐摩耗性、補強性と反発弾
性、低発熱性の兼備性を満足させること著しく困難であ
る。
チヤーのみを特定したカーボンブラツクでは、これを配
合したゴム組成物に対して、耐摩耗性、補強性と反発弾
性、低発熱性の兼備性を満足させること著しく困難であ
る。
カーボンブラツク充填ゴム組成物の動的特性に対し、カ
ーボンブラツクの比表面積以外に、いわゆるアグリゲー
トサイズ及びその分布が大きな影響を与える事も、近年
明らかとなつて来た。
ーボンブラツクの比表面積以外に、いわゆるアグリゲー
トサイズ及びその分布が大きな影響を与える事も、近年
明らかとなつて来た。
カーボンブラツクのアグリゲートとは、カーボンブラツ
クの基本構造のうち、球状一次粒子多数個融合して結合
した最小分散単位を云い、永続的ストラクチヤーとも称
され、その大きさと分布は、遠心沈降分析方法によつて
測定される。
クの基本構造のうち、球状一次粒子多数個融合して結合
した最小分散単位を云い、永続的ストラクチヤーとも称
され、その大きさと分布は、遠心沈降分析方法によつて
測定される。
カーボンブラツクの平均アグリゲートサイズが大きけれ
ば、高反発弾性のゴム組成物を与える一方で、比表面積
の低下を伴い、従つて耐摩耗性の低下を来たし、動的特
性と耐摩耗性を整合することは、平均アグリゲートサイ
ズの制御のみでは殆んど不可能であつた。
ば、高反発弾性のゴム組成物を与える一方で、比表面積
の低下を伴い、従つて耐摩耗性の低下を来たし、動的特
性と耐摩耗性を整合することは、平均アグリゲートサイ
ズの制御のみでは殆んど不可能であつた。
試験室的には、これを解決するために２品種またはそれ
以上のカーボンブラツクを混合して、所望の性能を発揮
させるべく研究も行われてはいるが、タイヤ製造の如き
工業的大規模実施に対応させるには、２種またはそれ以
上のカーボンブラツクを大量にかつ正確な配合比率で混
合する装置が見当らないばかりでなく、カーボンブラツ
ク特性による分散性の差異が生じるために、均一性を有
する製品も得られないという難点がある。
以上のカーボンブラツクを混合して、所望の性能を発揮
させるべく研究も行われてはいるが、タイヤ製造の如き
工業的大規模実施に対応させるには、２種またはそれ以
上のカーボンブラツクを大量にかつ正確な配合比率で混
合する装置が見当らないばかりでなく、カーボンブラツ
ク特性による分散性の差異が生じるために、均一性を有
する製品も得られないという難点がある。
本発明者らは、単一製品のカーボンブラツクを配合した
ゴム組成物において、耐摩耗性、補強性というゴムへの
強化増長特性、および反発弾性、低発熱性というゴムの
動的特性に対して、カーボンブラツクのミクロ構造、即
ち、アグリゲートの遠心沈降分析によるストークス相当
径の最多頻度値（Ｄst）で示される平均アグリゲートサ
イズの制御ならびに最多頻度アグリゲートサイズよりも
大きいアグリゲートの多寡が大きな影響を与えることを
見い出した。
ゴム組成物において、耐摩耗性、補強性というゴムへの
強化増長特性、および反発弾性、低発熱性というゴムの
動的特性に対して、カーボンブラツクのミクロ構造、即
ち、アグリゲートの遠心沈降分析によるストークス相当
径の最多頻度値（Ｄst）で示される平均アグリゲートサ
イズの制御ならびに最多頻度アグリゲートサイズよりも
大きいアグリゲートの多寡が大きな影響を与えることを
見い出した。
より詳しく述べると、圧縮DBP吸油量（24M4 DBPA）が80
〜120ml/100g、窒素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ）が65〜100
m2/gという基本特性値を有するカーボンブラツクのアグ
リゲート特性において、遠心沈降分析によるストークス
相当径の最多頻度値（Ｄst）およびアグリゲートサイズ
分布指数(s)を測定し、この２特性について次のような
新しい知見を得、これらを制御することにより本発明に
到達したものである。
〜120ml/100g、窒素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ）が65〜100
m2/gという基本特性値を有するカーボンブラツクのアグ
リゲート特性において、遠心沈降分析によるストークス
相当径の最多頻度値（Ｄst）およびアグリゲートサイズ
分布指数(s)を測定し、この２特性について次のような
新しい知見を得、これらを制御することにより本発明に
到達したものである。
1)アグリゲートストークス相当径の最多頻度値（Dst） Dstはカーボンブラツクが希薄に懸濁された溶液を高速
回転させながらその沈降速度により最小分散単位のアグ
リゲートのストークス相当径として測定し、その中で最
多頻度を示す径という定義で与えられる。
回転させながらその沈降速度により最小分散単位のアグ
リゲートのストークス相当径として測定し、その中で最
多頻度を示す径という定義で与えられる。
24M4 DBPAとＮ2ＳＡの２つの基本特性より算出されたア
グリゲートの最多頻度値（ｃ−Ｄst）と実測Ｄstと比較
において、式(1) ｃ−Ｄst＝Ａ＋0.761×(24M4DBPA) −1.169×(Ｎ2ＳＡ) ……(1) の定数項Ａは従来の同程度の基本特性を有するカーボン
ブラツクでは155〜165の範囲にあり、このＡの値を150
として算出したｃ−Ｄstよりも実際に測定したＤstを小
さく制御することにより補強性、耐摩耗性の向上したゴ
ム配合組成物を与えるカーボンブラツクが得られること
が見い出された。従つて、本発明における実測Ｄstは比
表面積とストラクチヤーの関数として定数項Ａを１５０
とした場合に、式(1)から求められる計算Ｄst値よりも
小さい数値に保持しなければならない。しかし、式(1)
で計算されるＤstと実測値との差が３５ｎｍを上回る場
合には、耐摩耗性、補強性は向上するが、反発弾性の著
しい低下と発熱性の増大を伴う傾向が大きくなるので、
その差は３５ｎｍ以下とするのが望ましい。
グリゲートの最多頻度値（ｃ−Ｄst）と実測Ｄstと比較
において、式(1) ｃ−Ｄst＝Ａ＋0.761×(24M4DBPA) −1.169×(Ｎ2ＳＡ) ……(1) の定数項Ａは従来の同程度の基本特性を有するカーボン
ブラツクでは155〜165の範囲にあり、このＡの値を150
として算出したｃ−Ｄstよりも実際に測定したＤstを小
さく制御することにより補強性、耐摩耗性の向上したゴ
ム配合組成物を与えるカーボンブラツクが得られること
が見い出された。従つて、本発明における実測Ｄstは比
表面積とストラクチヤーの関数として定数項Ａを１５０
とした場合に、式(1)から求められる計算Ｄst値よりも
小さい数値に保持しなければならない。しかし、式(1)
で計算されるＤstと実測値との差が３５ｎｍを上回る場
合には、耐摩耗性、補強性は向上するが、反発弾性の著
しい低下と発熱性の増大を伴う傾向が大きくなるので、
その差は３５ｎｍ以下とするのが望ましい。
2)アグリゲートサイズ分布指数(s) アグリゲートのストークス相当径の測定ヒストグラムに
おいて、Ｄstと、Ｄstよりも大きな側にありかつＤstの
1/2の頻度を有するストークス相当径との関係から算出
される指数で、比較的大きなアグリゲートサイズの分布
広さの目安となるものである。
おいて、Ｄstと、Ｄstよりも大きな側にありかつＤstの
1/2の頻度を有するストークス相当径との関係から算出
される指数で、比較的大きなアグリゲートサイズの分布
広さの目安となるものである。
この指数ｓは従来の同程度の基本特性を有するカーボン
ブラツクでは0.13〜0.16の範囲にあり、このｓの値を
０．１７以上という分布の広い側に制御することによ
り、高反発弾性、低発熱性を有するゴム配合組成物を付
与できるカーボンブラツクとなることが判明した。
ブラツクでは0.13〜0.16の範囲にあり、このｓの値を
０．１７以上という分布の広い側に制御することによ
り、高反発弾性、低発熱性を有するゴム配合組成物を付
与できるカーボンブラツクとなることが判明した。
ｓを０．１７以上に制御することより反発弾性、発熱特
性は向上するが、他方の耐摩耗性、補強性は低下する傾
向にあり、望ましくは０．２４以下とするのが本発明に
おいて好適である。
性は向上するが、他方の耐摩耗性、補強性は低下する傾
向にあり、望ましくは０．２４以下とするのが本発明に
おいて好適である。
これらの知見に基づき、24M4 DBPAおよびＮ2ＳＡの２つ
の基本特性値が前述の範囲にあるカーボンブラツクにつ
いて、そのアグリゲート特性を制御、すなわち、アグリ
ゲートの最多頻度値を通常のカーボンブラツクよりも小
さい側とし、かつアグリゲートサイズ分布指数を大きい
側に制御することにより、当該カーボンブラツクをゴム
に配合した場合に比表面積およびストラクチヤーが同程
度の従来のカーボンブラツクを配合したゴム組成物と比
較して、耐摩耗性、補強性を損ねることなく高水準の反
発弾性と低発熱性を有するゴム組成物を与えることがで
きる。
の基本特性値が前述の範囲にあるカーボンブラツクにつ
いて、そのアグリゲート特性を制御、すなわち、アグリ
ゲートの最多頻度値を通常のカーボンブラツクよりも小
さい側とし、かつアグリゲートサイズ分布指数を大きい
側に制御することにより、当該カーボンブラツクをゴム
に配合した場合に比表面積およびストラクチヤーが同程
度の従来のカーボンブラツクを配合したゴム組成物と比
較して、耐摩耗性、補強性を損ねることなく高水準の反
発弾性と低発熱性を有するゴム組成物を与えることがで
きる。
換言すれば、本発明によるカーボンブラツクは、24M4 D
BPAおよびＮ2ＳＡの特性値については従来のＨＡＦ級の
カーボンブラツクの範囲にあるが、遠心沈降分析による
アグリゲート特性の最多頻度値（Ｄst）とサイズ分指数
(s)というゴム物性の耐摩耗性、補強性および反発弾性
に関連性の大きな特性を、従来品と比較して一方のＤst
は小さい側に、他方のｓは大きい側に制御することによ
り、カーボンブラツク配合ゴム組成物における背反特性
である耐摩耗性、補強性と反発弾性、低発熱性とを互い
に補填するアグリゲート特性を有している。
BPAおよびＮ2ＳＡの特性値については従来のＨＡＦ級の
カーボンブラツクの範囲にあるが、遠心沈降分析による
アグリゲート特性の最多頻度値（Ｄst）とサイズ分指数
(s)というゴム物性の耐摩耗性、補強性および反発弾性
に関連性の大きな特性を、従来品と比較して一方のＤst
は小さい側に、他方のｓは大きい側に制御することによ
り、カーボンブラツク配合ゴム組成物における背反特性
である耐摩耗性、補強性と反発弾性、低発熱性とを互い
に補填するアグリゲート特性を有している。
すなわち、本発明は圧縮DBP吸油量（24M4 DBPA）が80〜
120ml/100g、窒素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ）が65〜100m2
/gの特性値を有するフアーネスカーボンブラツクにおい
て、遠心沈降分析によるカーボンブラツクのストークス
相当径の最多頻度値（Ｄst）が式(1)で算出される計算 Ｄst＝150＋0.761×(24M4 DBPA) −1.169×(N2SA) ……(1) 値よりも小さく、望ましくはＤstが計算Ｄst値よりも３
５nmを越えて下回らなく、かつ式(2)で ｓ＝0.84932×log(▲ＤL 50▼／Ｄst) ……(2) 算出されるアグリゲートサイズ分布指数(s)が0.17以
上、より好ましくはｓが0.17〜0.24の範囲にあるという
選択的特性を有するカーボンブラツクを提供するもので
あり、当該カーボンブラツクを配合したゴム組成物に対
し、比表面積およびストラクチヤーが同程度の従来カー
ボンブラツク配合ゴム組成物と比較して、耐摩耗性、補
強性を損ねることなく高水準の反発弾性と低発熱性を付
与することができる。
120ml/100g、窒素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ）が65〜100m2
/gの特性値を有するフアーネスカーボンブラツクにおい
て、遠心沈降分析によるカーボンブラツクのストークス
相当径の最多頻度値（Ｄst）が式(1)で算出される計算 Ｄst＝150＋0.761×(24M4 DBPA) −1.169×(N2SA) ……(1) 値よりも小さく、望ましくはＤstが計算Ｄst値よりも３
５nmを越えて下回らなく、かつ式(2)で ｓ＝0.84932×log(▲ＤL 50▼／Ｄst) ……(2) 算出されるアグリゲートサイズ分布指数(s)が0.17以
上、より好ましくはｓが0.17〜0.24の範囲にあるという
選択的特性を有するカーボンブラツクを提供するもので
あり、当該カーボンブラツクを配合したゴム組成物に対
し、比表面積およびストラクチヤーが同程度の従来カー
ボンブラツク配合ゴム組成物と比較して、耐摩耗性、補
強性を損ねることなく高水準の反発弾性と低発熱性を付
与することができる。
本発明によるカーボンブラツクにおいて、24M4 DBPAが8
0ml/100gを下回る場合には特に高苛酷時（高速運転時）
での耐摩耗性の低下が大きくなるので好ましくなく、ま
た、120ml/100gを上回る場合には耐屈曲疲労性、耐チツ
ピング性および耐カツト成長性が低下するので望ましく
ない。
0ml/100gを下回る場合には特に高苛酷時（高速運転時）
での耐摩耗性の低下が大きくなるので好ましくなく、ま
た、120ml/100gを上回る場合には耐屈曲疲労性、耐チツ
ピング性および耐カツト成長性が低下するので望ましく
ない。
Ｎ2ＳＡが65m2/gを下回るカーボンブラツクにおいて
は、トレツド用ゴム組成物に対して十分な耐摩耗性、補
強性を与えることが難しく、また１００m2／ｇを上回る
場合では、耐摩耗性、補強性は向上するが、ＨＡＦ級カ
ーボンブラツク配合ゴム組成物での反発弾性よりも低下
するので望ましくない。
は、トレツド用ゴム組成物に対して十分な耐摩耗性、補
強性を与えることが難しく、また１００m2／ｇを上回る
場合では、耐摩耗性、補強性は向上するが、ＨＡＦ級カ
ーボンブラツク配合ゴム組成物での反発弾性よりも低下
するので望ましくない。
本発明において適用されるカーボンブラツクの物理化学
特性は次のようにして測定される。
特性は次のようにして測定される。
(1)窒素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ） ＡＳＴＭ Ｄ３０３７−８４Ｂ法で測定され、単位重量
当りの比表面積m2/gで表示される。
当りの比表面積m2/gで表示される。
(2)圧縮DBP吸油量（24M4 DBPA） ASTM D3439-84で測定され、１００ｇ当りのジブチルフ
タレートの吸油量ml/100gで表示される。
タレートの吸油量ml/100gで表示される。
(3)沈降分析によるカーボンブラツク凝集対サイズ
（Ｃ．Ｂ．aggregate size）分析法 使用機器 Disk Centrifuge(Photo sedimentome ter)(DCF) （英） Joyce Loeb1社製 測定法 若干の界面活性剤を加えた３０％メタノール水溶液中
に、0.02〜0.06重量％のカーボンブラツクを加え、超音
波処理を施して完全に分散せしめる。15v/v%グリセリン
水溶液の沈降液（スピン液）20〜30mlを注加した回転デ
イスク（disk）の回転数を8000rpmとし、上記分散液0.0
2〜0.03mlを注加する。
（Ｃ．Ｂ．aggregate size）分析法 使用機器 Disk Centrifuge(Photo sedimentome ter)(DCF) （英） Joyce Loeb1社製 測定法 若干の界面活性剤を加えた３０％メタノール水溶液中
に、0.02〜0.06重量％のカーボンブラツクを加え、超音
波処理を施して完全に分散せしめる。15v/v%グリセリン
水溶液の沈降液（スピン液）20〜30mlを注加した回転デ
イスク（disk）の回転数を8000rpmとし、上記分散液0.0
2〜0.03mlを注加する。
分散液の注加と同時に記録計を動作せしめ、回転デイス
クの外周近傍の一定点を沈降によつて通過するＣ．Ｂ．
aggregateの量を光学的に測定して、その量を時間に対
するヒストグラムとして記録する。
クの外周近傍の一定点を沈降によつて通過するＣ．Ｂ．
aggregateの量を光学的に測定して、その量を時間に対
するヒストグラムとして記録する。
沈降時間を、下記の式（Stokesの式の一般型）により、
Stokes相当径に換算し、Ｃ．Ｂ．aggregateのStokes相
当径とその頻度のヒストグラムを得る。
Stokes相当径に換算し、Ｃ．Ｂ．aggregateのStokes相
当径とその頻度のヒストグラムを得る。
式(1)において、ｄは沈降開始御の時間ｔで回転デイス
クの光学的測定点を通過するＣ．Ｂ．aggregateのStoke
s相当径である。
クの光学的測定点を通過するＣ．Ｂ．aggregateのStoke
s相当径である。
定数Ｋは、測定時のスピン液の量、粘度およびカーボン
ブラツクの密度差（カーボンブラツクの真密度を1.86g/
mlとする）、さらに回転デイスクの回転数によつて決定
せられる定数である。例えば、スピン液として15v/v％
グリセリン水溶液25mlを用い、測定温度20℃でデイスク
回転数8000rpmとした場合のＫ値は492.3となり、ｄはn
m、ｔは分で表示される。
ブラツクの密度差（カーボンブラツクの真密度を1.86g/
mlとする）、さらに回転デイスクの回転数によつて決定
せられる定数である。例えば、スピン液として15v/v％
グリセリン水溶液25mlを用い、測定温度20℃でデイスク
回転数8000rpmとした場合のＫ値は492.3となり、ｄはn
m、ｔは分で表示される。
Ｄstおよびｓの定義 上記測定操作によつて得られるaggregateのStokes相当
径ヒストグラムにおいて、最多頻度（実際には、光学的
測定を行なつているので最大吸光度である）を与えるSt
okes相当径をDst(Mode)と称し、Ｃ．Ｂ．aggregateの平
均的大きさの目安とする。
径ヒストグラムにおいて、最多頻度（実際には、光学的
測定を行なつているので最大吸光度である）を与えるSt
okes相当径をDst(Mode)と称し、Ｃ．Ｂ．aggregateの平
均的大きさの目安とする。
また、当該ヒストグラムにおいて、Ｄstの示す頻度（吸
光度）の二分の一の頻度（吸光度）を示し、かつＤstよ
りも大なるストークス相当径を▲ＤL 50▼としたとき、
アグリゲートサイズ分布指数ｓは、 ｓ＝0.84932×log（▲ＤL 50▼／Ｄst） で定義される。これは、比較的大きなアグリゲートサイ
ズの分布広さの目安となる。
光度）の二分の一の頻度（吸光度）を示し、かつＤstよ
りも大なるストークス相当径を▲ＤL 50▼としたとき、
アグリゲートサイズ分布指数ｓは、 ｓ＝0.84932×log（▲ＤL 50▼／Ｄst） で定義される。これは、比較的大きなアグリゲートサイ
ズの分布広さの目安となる。
以下に本発明カーボンブラツクの製造例を示す。
製造例 円筒形状の燃焼室（内径500mmφ、長さ280mm）と、前記
燃焼室前半部分において設置された接線方向位置に中心
軸を有する２個の第１の空気導入口（内径１００mmφ）
および前記第１の導入口とは独立した６個の放射状の第
２の天然ガス導入口（内径25mmφ）と、前記燃焼室に連
結した最狭内径１６０mmφ、長さ２００mmのベンチユリ
部と、前記ベンチユリ部の下流側に設けられ、かつ第１
導入口の旋回方向に対して順方向（正接）または逆方向
（逆接）で導入できるように設けた同一断面の上下端を
通る平行かつ接線方向で各々４本の導入口を有する２組
の第３の空気および／または天然ガス導入口（内径40mm
φ）が設置され、第３の導入口の下流側空間内に複数個
の冷却水圧入噴霧装置を設置した反応継続兼冷却室（内
径250mmφ、長さ4000mm）とからなる、全体が耐火物で
被覆されたカーボンブラツク反応炉を用い、第１および
第２の導入口よりの空気および天然ガスの供給条件、第
３の導入口からのガス体の供給条件および旋回方向など
を適宜調節することにより、比表面積、ストラクチヤ
ー、アグリゲートサイズモード値（Ｄst）およびアグリ
ゲートサイズ分布指数(s)の異なるＨＡＦ級フアーネス
カーボブラツクを製造した。なお、ベンチユリ部の最狭
部において、同部空間に通ずる原料導入口２個を設け、
この導入口原料噴射装置を設置して原料を導入した。
燃焼室前半部分において設置された接線方向位置に中心
軸を有する２個の第１の空気導入口（内径１００mmφ）
および前記第１の導入口とは独立した６個の放射状の第
２の天然ガス導入口（内径25mmφ）と、前記燃焼室に連
結した最狭内径１６０mmφ、長さ２００mmのベンチユリ
部と、前記ベンチユリ部の下流側に設けられ、かつ第１
導入口の旋回方向に対して順方向（正接）または逆方向
（逆接）で導入できるように設けた同一断面の上下端を
通る平行かつ接線方向で各々４本の導入口を有する２組
の第３の空気および／または天然ガス導入口（内径40mm
φ）が設置され、第３の導入口の下流側空間内に複数個
の冷却水圧入噴霧装置を設置した反応継続兼冷却室（内
径250mmφ、長さ4000mm）とからなる、全体が耐火物で
被覆されたカーボンブラツク反応炉を用い、第１および
第２の導入口よりの空気および天然ガスの供給条件、第
３の導入口からのガス体の供給条件および旋回方向など
を適宜調節することにより、比表面積、ストラクチヤ
ー、アグリゲートサイズモード値（Ｄst）およびアグリ
ゲートサイズ分布指数(s)の異なるＨＡＦ級フアーネス
カーボブラツクを製造した。なお、ベンチユリ部の最狭
部において、同部空間に通ずる原料導入口２個を設け、
この導入口原料噴射装置を設置して原料を導入した。
原料炭化水素としては表−１に示したとおりの性状およ
び組成を有するものを使用した。
び組成を有するものを使用した。
また、製造条件および製造されたカーボンブラツクの物
理化学特性を表−２に示した。
理化学特性を表−２に示した。
表−２の物理化学特性中の比着色力は、JIS K 6221-198
2 Ａ法により測定され、ＩＲＢ＃３の着色力との対比
指数で表示した。
2 Ａ法により測定され、ＩＲＢ＃３の着色力との対比
指数で表示した。
性能評価試験 表−２に示したカーボンブラツクの性能評価をする為
に、表−３に示す配合比をもつてゴム組成物を調製し、
種々の試験に供した。
に、表−３に示す配合比をもつてゴム組成物を調製し、
種々の試験に供した。
各ゴム組成物の性能評価は、次のゴム特性試験条件によ
り測定評価した。
り測定評価した。
ゴム特性試験条件 配合物の加硫条件：145℃，30分 押出試験：ASTM D2230-77Ａ法に準じて測定する。
耐摩耗性試験：ランボーン磨耗試験機を用い、スリツ
プ率２５％で測定し、耐摩耗性は下式で求める。
プ率２５％で測定し、耐摩耗性は下式で求める。
耐摩耗指数＝（Ｓ／Ｔ）×１００(%) ここでＳ：ＩＲＢNo.５の試験片の25％スリツプ率での
容積損失。
容積損失。
Ｔ：供試試験片の２５％スリツプ率での容積損失。
反発弾性試験：レジリエンステスター（東洋精機製作
所製）を用い、Ｂ．Ｓ（British Standard）９０３：Pa
rt A8：1963のＡ法に準じて測定する。
所製）を用い、Ｂ．Ｓ（British Standard）９０３：Pa
rt A8：1963のＡ法に準じて測定する。
発熱特性：ASTM D623に準じて測定する。
その他のゴム特性：ＪＩＳ Ｋ ６３００−１９７４
およびＪＩＳ Ｋ ６３０１−１９７５に準じて測定す
る。
およびＪＩＳ Ｋ ６３０１−１９７５に準じて測定す
る。
各カーボンブラツクにおけるゴム特性については、表−
４にとりまとめて示す。
４にとりまとめて示す。
表−４よりの考察 圧縮ＤＢＰ吸油量が80〜120ml/100g、窒素吸着比表面積
が６５〜１００ｍ2／ｇの特性値を有し、さらにアグリ
ゲートのストークス径の最多頻度値が計算で得られた数
値よりも小さく、かつアグリゲートサイズ分布指数ｓが
０．１７以上という本願発明のカーボンブラツクに属す
る実施例１，２および３に対し、ほぼ拮抗する比表面積
とストラクチヤー特性を有する比較例４，５および６を
それぞれ対比すると、本発明カーボンブラツクは次のよ
うに理解される。
が６５〜１００ｍ2／ｇの特性値を有し、さらにアグリ
ゲートのストークス径の最多頻度値が計算で得られた数
値よりも小さく、かつアグリゲートサイズ分布指数ｓが
０．１７以上という本願発明のカーボンブラツクに属す
る実施例１，２および３に対し、ほぼ拮抗する比表面積
とストラクチヤー特性を有する比較例４，５および６を
それぞれ対比すると、本発明カーボンブラツクは次のよ
うに理解される。
１． 実施例１と比較例４、実施例２と比較例５、実施
例３と実施例６といういずれの対応においても上記の２
つのアグリゲート特性を満足している本発明カーボンブ
ラツクは、対照カーボンブラツクとほぼ同等のモジユラ
ス値、引張り強さおよび耐摩耗性で表わされるゴム補強
特性を示し、これに対して反発弾性においては本発明カ
ーボンブラツクは対照ブラツクよりもいずれも高い数値
を示し、また、発熱特性では大きく低下しており、ゴム
組成物の動的特性が改良されていることがわかる。
例３と実施例６といういずれの対応においても上記の２
つのアグリゲート特性を満足している本発明カーボンブ
ラツクは、対照カーボンブラツクとほぼ同等のモジユラ
ス値、引張り強さおよび耐摩耗性で表わされるゴム補強
特性を示し、これに対して反発弾性においては本発明カ
ーボンブラツクは対照ブラツクよりもいずれも高い数値
を示し、また、発熱特性では大きく低下しており、ゴム
組成物の動的特性が改良されていることがわかる。
２． 実施例７はすべての特性において本発明の特性を
満たしているが、望ましい要件である実測Ｄst値と計算
Ｄst値との差が３５ｎｍを越える例であり、耐摩耗性に
おいて向上が認められるが、反発弾性で低下が認められ
る。従つて、計算値と実測値との差は３５ｎｍ以下であ
ることが好ましい。
満たしているが、望ましい要件である実測Ｄst値と計算
Ｄst値との差が３５ｎｍを越える例であり、耐摩耗性に
おいて向上が認められるが、反発弾性で低下が認められ
る。従つて、計算値と実測値との差は３５ｎｍ以下であ
ることが好ましい。
以上のように、圧縮ＤＢＰ吸油量が８０〜１２０ml／１
００ｇ、窒素吸着比表面積が６５〜１００ｍ2／ｇであ
り、カーボンブラツクアグリゲートのストークス相当径
の最多頻度値（Ｄst）が計算Ｄst値よりも小さく、かつ
アグリゲートサイズ分布指数が０．１７以上という特定
の物性を有する本発明のカーボンブラツクは、比表面積
およびストラクチヤーが同等である従来のカーボンブラ
ツクと比較して、ゴム組成物に対して耐摩耗性、補強性
を損なうことなく高水準の反発弾性と低発熱性を付与す
ることができる。
００ｇ、窒素吸着比表面積が６５〜１００ｍ2／ｇであ
り、カーボンブラツクアグリゲートのストークス相当径
の最多頻度値（Ｄst）が計算Ｄst値よりも小さく、かつ
アグリゲートサイズ分布指数が０．１７以上という特定
の物性を有する本発明のカーボンブラツクは、比表面積
およびストラクチヤーが同等である従来のカーボンブラ
ツクと比較して、ゴム組成物に対して耐摩耗性、補強性
を損なうことなく高水準の反発弾性と低発熱性を付与す
ることができる。
Claims (2)
- 【請求項１】圧縮ＤＢＰ吸油量（24M4 DBPA）が80〜120
ml/100g、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が65〜100m2/g
の特性値を有する高耐摩耗（ＨＡＦ）級ファーネスカー
ボンブラックにおいて、遠心沈降分析によるカーボンブ
ラックアグリゲートのストークス相当径の最多頻度値
（Ｄst）が下記式(１)で算出される計算値よりも小さ
く、かつ下記式(２)で算出されるアグリゲートサイズ分
布指数（ｓ）が0.17以上の範囲にあることを特徴とす
る、ゴム補強用ファーネスカーボンブラック。 式(１)；Ｄst＝150＋0.761×(24M4 DBPA) −1.169×(N2SA) 式(２)； ｓ ＝0.84932×log(▲ＤL 50▼／Ｄst) ここで、▲ＤL 50▼はＤstよりも大きな側にあり、かつ
Ｄstの1/2の頻度を有するストークス相当径である。 - 【請求項２】実測されたＤst値が式（１）で算出される
計算値よりも35nmを超えて下回らなく、かつ（２）で算
出されるｓが0.17〜0.24の範囲にある、特許請求の範囲
第１項記載のゴム補強用ファーネスカーボンブラック。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60197399A JPH0643523B2 (ja) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | ゴム補強用フア−ネスカ−ボンブラツク |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60197399A JPH0643523B2 (ja) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | ゴム補強用フア−ネスカ−ボンブラツク |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6257435A JPS6257435A (ja) | 1987-03-13 |
| JPH0643523B2 true JPH0643523B2 (ja) | 1994-06-08 |
Family
ID=16373862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60197399A Expired - Fee Related JPH0643523B2 (ja) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | ゴム補強用フア−ネスカ−ボンブラツク |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0643523B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH072866B2 (ja) * | 1990-11-30 | 1995-01-18 | 東海カーボン株式会社 | ゴム組成物 |
| JP6149347B2 (ja) * | 2012-04-24 | 2017-06-21 | 横浜ゴム株式会社 | タイヤ用ゴム組成物 |
| JP6149349B2 (ja) * | 2012-04-25 | 2017-06-21 | 横浜ゴム株式会社 | タイヤ用ゴム組成物 |
| JP6149348B2 (ja) * | 2012-04-25 | 2017-06-21 | 横浜ゴム株式会社 | タイヤ用ゴム組成物 |
| JP6481524B2 (ja) * | 2015-06-17 | 2019-03-13 | 横浜ゴム株式会社 | タイヤ用ゴム組成物 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS592451B2 (ja) * | 1980-01-30 | 1984-01-18 | 株式会社ブリヂストン | ゴム組成物 |
| JPS58225139A (ja) * | 1982-06-25 | 1983-12-27 | Bridgestone Corp | タイヤ用ゴム組成物 |
| JPS5986641A (ja) * | 1982-11-10 | 1984-05-18 | Tokai Carbon Co Ltd | ゴム組成物 |
| JPS59140241A (ja) * | 1983-01-31 | 1984-08-11 | Tokai Carbon Co Ltd | ゴム組成物 |
| JPS59184231A (ja) * | 1983-04-04 | 1984-10-19 | Tokai Carbon Co Ltd | 高弾性ゴム用カ−ボンブラツク |
| JPH068391B2 (ja) * | 1984-04-03 | 1994-02-02 | 旭カーボン株式会社 | カーボンブラック |
-
1985
- 1985-09-06 JP JP60197399A patent/JPH0643523B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6257435A (ja) | 1987-03-13 |
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