JPS60108444A - 耐疲労性の改良されたゴム組成物 - 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】 本発明は耐疲労性の改良されたゴム組成物に関するもの
で、詳しくは微細な異物（以下微細グリッドと称す）を
効率的に除去されたカーボンブラックを、ゴムラテック
スまたはゴムセメントと混合、共凝固する、いわゆる湿
式カーボンブラックマスターバッチ法によって製造され
る耐疲労性の向上したゴム組成物に関するものである。

一般に耐疲労性が要求されるゴム製品には、防振ゴム、
ベルト類があり、防振ゴムは自動車用、鉄道車輌用、一
般産業用に、ベルト類はコンベアベルト、駆動用ベルト
に大別される。

近年、これらの製品はメンテナンスフリーが進んでおり
、製品の寿命すなわち、耐疲労性が特に重要視されてい
る。

しかしながらこれらの用途にかかわらず、耐疲労性は重
要な性能であるが時として、製造上の問題からこの耐疲
労性が著しくそこなわれる場合がある。

本発明者らは、耐疲労性を著しくそこなう要因の１つが
カーボンブラック中の微細グリッドであることをつきと
めた。

本発明はこの微細グリッドを湿式振動篩等によシ除去し
たカーボンブラックを用い、ゴムラテックスと混合、共
凝固する湿式カーボンブラックマスターバッチにするこ
とで、耐疲労性を大巾に改善できることを見い出したも
のである。

微細グリッドの除去方法には、従来より用いられている
■マグネット分離法■サイクロン分離法があり、これら
を単独あるいは組合せて使用している。しかし、これら
の方法で処理したカーボンブラックを使用しても、耐疲
労性の劣化を防ぐことはできない。

すなわち、カーボンブラックに混在するグリッドの発生
源はカーボンブラック生成時と同時に、炉内で発生する
コークス粒や炉煉瓦のはく前片ならびに熱交換器等の装
置から生じる鉄粉類によるものであるといわれており、
上述の方法でグリッドを除去できる能力は＜ｔ４Ｌμ篩
残分０限界がたかだかｉｏ”〜ｉｏ”ｑ！ｒ程度である
ためでおる。

一方、湿式振動篩等を用いる方法で処理したカーボンブ
ラックを単純に通常の方法でゴムと混合する場合、この
カーボンブラックを回収し、乾燥する工程が必要でこの
工程間で他の微細グリッドが混入する可能性があシ、ま
たゴムに対するカーボンブラックの分散性に限界がある
ため、耐疲労性もある程度までしか改善できず、従って
単に微細グリッド除去対策のみでは充分でないことが見
出された。

この点に関し、本発明者等は鋭意検討を行ない、湿式振
動篩等によシ微細グリッドを除去して得られたカーボン
ブラック懸濁液をゴムラテックス等に添加、混合し、こ
れに適当な凝固処理を施し、カーボンブラックをゴム相
に移行させ、次いで適当な方法にて、水とゴム・カーボ
ンブラック凝固物を分離、回収する、いわゆる湿式カー
ボンブラックマスターバッチ（ＷＭＢ）にすることでカ
ーボンブラック分散性を向上させ：他の微細グリッド混
入防止ができることを見い出し、本発明に到達した。

すなわち、本発明は、耐疲労性の優れたゴム組成物を製
造することを目的としたものである。

しかして、かかる目的は、カーボンブラックと水とを均
一懸濁させ、その粘度が／−１００ボイズの範囲の液を
作成し、次いで篩を通過させグリッドを除去して得られ
るカーボンブラック　３− 含有懸濁液とゴムラテックスまたはゴムセメントとを混
合し、凝固することによって達成される。

次に本発明の詳細な説明する。

本発明の微細グリッドを除去したカーボンブラックを含
有する、ゴム組成物の製造方法は、カーボンブラックと
水とを均一に懸濁させる懸濁工程、この懸濁液（スラリ
ー液）から、微細グリッドを篩分する篩分工程、ならび
にスラリー液にゴムを分散したラテックスあるいは、セ
メントを添加し、ゴム、カーボンブラック組成物を凝固
回収する回収工程の３つの工程の組み合せにより成立っ
ている。

本発明の第１の工程では、カーボンブラックと水とを均
一に懸濁させることが必要である。

この懸濁液の粘度はカーボンブラックの添加量や種類に
よって異なる。カーボンブラックの水への添加量とその
スラリー液粘度の関係は、添加量に対して粘度が指数関
数的に変化する。

従って、懸濁液の粘度”＠ｉ、ｉｏｏボイズに　４− 調節するに際して、あらかじめ種々のカーボンブラック
の水吸収量、水への添加量とその時の粘度の関係をめて
おく必要がある。

使用できるカーボンブラックとしては、ファーネス法に
よシ製造されるゴム補強用、並びに着色顔料用カーボン
ブラックまたは、電導性カーボンブラック、あるいは、
副生カーボンプラＥＩ″ ツクな１種々、公知のものが使用できる。

カーボンブラックを水に均一に懸濁させるには、配管中
で衝突や混合ヲ＜９返す装置でも可能であるが、粘度が
高くなると懸濁不可能となる場合がある。従って、この
用に供するには、好ましくは、連続式又は、バッチ式の
回転翼の付いた攪拌機がよい。例えばパイプラインミキ
サー、ホモミキサーや、ホモミックスラインフロー等が
好適に使用されるが、一般に多少の粘度に抗しても効率
良く均一混合を達成し得る混合装置として公知の種々の
形式を採用して良い。

上記工程、で得られたカーボンブラックと水から成るス
ラリーの粘度は、低ければ単位時間にカ−ボンプラック
を処理できる能力が少なく、又高過ぎた場合、次の工程
の篩分が不可能となる。

従って、本発明の場合、スラリーの粘度は１〜ｉｏｏボ
イズ、さらには、７−ｔｏボイズとすることが好ましい
。本発明の第２の工程で使用する篩例えば振動篩は、娠
動幅がｌ〜７７１１１ｎ、好カーボンブラックの懸濁液
をうまく篩網目にもっていくために重要である。例えば
、振動篩のある機種では、篩装置の左右にあるバランス
ウェイトの位置を変更することや、クッションゴムの空
気圧を変えることによって変化させることができる。

振動数は、目詰りや付着することなしに篩網目カラスム
ーズにカーボンブラックを通過させるために重要である
。本来、振動数が可変の機種を採用すれば調節は容易だ
が、一定値の設定方式でも機種によっては、例えばタイ
ミングベルトのプーリーの大きさを変えること等によっ
て振動数を変化させることができるので、使用するカー
ボンブラックの種類、粒度、篩網目等々の各場合に応じ
て最適値を選択することが望ましい。振動篩に装置でき
る篩網目は１００μ以下のものが使用できる。好ましく
は、ｊＯμ以下が好適である。

本発明の第３の工程では、篩下の懸濁液にゴムラテック
ス又はゴムセメントを添加し、これに適当な凝固処理を
施し、水とゴム・カーボンブラック凝固物を分離・回収
するいわゆる湿式カーボンブラックマスターバッチを得
る方法が採用される。

ゴムラテックス又はゴムセメントの種類としてハ、スチ
レンブタジェンゴム（日ＢＲ）フ゛タレエンゴム（ＢＲ
）、アクリロニトリルブタジェンゴム（ＮＢＲ）、クロ
ロプレンゴム（ＯＲ）、エチレンプロピレンゴム（ｒｐ
ｐＭ）、天然ゴム（ＮＲＬ　シリコンゴム（Ｑ）フッ素
ゴム（ＦＫＭ）、ポリ塩化ビニル（ｐｖｃ）等が用いら
　７− れるが、耐疲労性を要する分野には通常、５ＢＲ１ＢＲ
，ＮＲが好ましい。また耐疲労性のみならず、耐油性あ
るいは耐候性金製する特殊分野にはＮＢＲ％ＯＲ％　Ｅ
ＰＤＭ等が実用的である。

ゴムラテックスもしくはゴムセメントの濃度はｌθ〜７
０チのものが用いられるがその中でも１１〜３０％のも
のが好適である。ラテックゴムセメントの種類に見合っ
た最適な凝固剤が添加され凝固される。

凝固によって得られる固形物は、ゴム１００重量部に対
しカーボンブラックｚ、ｉｏｏ重量部（好ましくは１．
１０〜７ｊ重量部）を有する。

また、カーボンブラック量が多い場合はゴムの加工性を
改善するため、軟化剤がゴムラテックスもしくはゴムに
添加される。軟化剤の種類及び量はゴムの種類によって
異なる。

一般的にこの固形物濃度はｔ−ｉｔ％の範囲　８− が適しており、好ましくはｒ、１０１７６で運用される
。

凝固工程のあと固形物は適当な方法で脱水処理次いで、
乾燥され、ゴム組成物として実用に供せられる。

なお１本発明において何らかの目的で篩別したカーボン
ブラックを一旦水媒体から分離する必要がある場合は篩
下の懸濁液に更に有機溶剤を添加して有機溶剤相と水相
を形成させ、これらを攪拌してカーボンブラックを水相
から有機相へ移行さぜ、次いで水と溶剤を分離除去すれ
ば良く、かくて得られたカーボンブラックは、本発明の
目的に従い、ゴムラテックスまたはゴムセメントに混合
する際、水に容易に再分散され共凝固によシ同様の効果
を有するゴム組成物が得られる。

以下に実施例を挙げて更に本発明を具体的に説明する。

参考例１ ＦＫＦ級カーボンブラック（窒素吸着比表面積３１ｄ／
ｆ／、ジブチルフタレート吸油量１１６ｒａｔ／１００
ｆＣＢ）／９００ｆｆを水λｉｔに添加し、懸垂型Ｔ−
にホモミキサー（特殊機化に、に製）で３０分間強力攪
拌し、７重量％カーボンブラックを含む均一懸濁液を作
った。

得られた均一懸濁液の粘度は約３０ポイズであった。こ
の懸濁液をエアーファイネツクス（富士バラダル社製）
のスクリーン振動部分にスラリーポンプを用い定量的に
供給（ｒｏｔ７ｍｉｎ）シ、通過させた。この参考例で
はスクリーン篩目間〔すμ（３コｊメツシユ）を用い振
動数２１００回／秒及び振幅４１１ｒａｎで実施した。

かくして篩通過後のグリッドの除去されたカーボンブラ
ックを含有する懸濁液を得た。

次いで、この懸濁液１重量部にトルエンを０．７３重量
部加え、攪拌してカーボンブラックをトルエン相に移行
させると同時に、造粒化した。得られた粒状カーボンブ
ラックは水と篩別、分離し、りＯＴ：Ｊニー２００Ｃに
加熱して、トルエンと残存する水分を除去した。

かくして得られたカーボンブラックのふるい残分全ゴム
用カーボンブラック試験法Ｊ工５Ｋ−ｔ２２／−／り７
θふるい残分Ａ法（Ｊ工８３２ｊメツシュ）に基づき測
定した。その結果を第１表に示した。

同様にして原料のＦＥＦ級カーボンブラックのふるい残
分を測定し、その結果を第７表に示した。

第　ｌ　表 実施例１ 参考例１で得られた篩通過後のカーボンブラック含有懸
濁液にスチレン含有量がコ３ｊ重量１１− 攪拌混合しながら硫酸を加えて凝固させた。

生成した固形分を水洗し、ろ過した後、ｉｏ。

〜／２０Ｃで乾燥してゴム組成物（Ｗ−ＯＭＢ）を得た
。組成物中、ゴム分は約６２重量％、カーボンブラック
は約３／重量％であった。

このＷ−ＯＢＭ’ｉ使用し、第、２我に示した各成分を
配合し、神戸製鋼所製０００型バンバリーミキサ−（循
環水温７０Ｃ，ローター回転数ｊμＪ　（前）／４２．
ｊ（後）　ｒｐｍ　）により混練（ＷＭＢ　）　ｌ、た
。次いで、オープンロールでシート化した未加硫ゴム＠
１ｒｓＣで３０分プレス加硫し成型サンプルを得た。

本発明の上記Ｗ−ＯＭ　Ｂｆ使用したゴム物性の評価を
下記のように行ない、その結果を第３表に示した。

（ゴム物性評価方法） ｌ　薄シート表面の凹凸数 薄い鉄板の間に未加硫配合ゴムをはさみ、プレス加硫し
て、薄い加硫膜を作り、これを適当な円筒にかぶせ、均
等に約２倍に引き伸１２− し、テープ等で固定する。この膜の表面を２００倍の反
射顕微鏡で観察し、ｏ３−当りの凹凸数？カウントした
。

２　カーボンブラック分散度 ＡＳＴＭ　Ｄ　、２ｔｌ、３−６９Ｂ　法ｆＣ基き、Ｓ
クロ）−ム切片中のカーボンブラック凝集塊を顕微鏡で
カウントしてその分散度を下記式でめた。

カーボンブラック分散度（％　）＝／　０θ−６・ｒＪ
／ＬＳ：　切片を延ばすのに使った溶剤による面積膨潤
比 Ｕ：　カウント数 Ｌ：　配合されているカーボンブラックの全容積Ｃ％） ３　引張強度のバラツキ ＪＩＳ　Ｋ　ｔ３０／のダンベル状３号形試験片を１０
本打ち抜き、同規格に基づいて引張試合を行った。引張
強さについて６０本の統計をと９最小２乗法にて、標準
偏差を算出した。

Ｖ　耐疲労性 ＪＩＳ　Ｋ　６３０１の屈曲試験に基づき、屈曲試−、
甲 鋏片に細孔を開けずに、そのまま１マチャ試験機にかけ
、自然に亀裂が発生するまでの屈曲回数を耐疲労性の指
標とした。

比較例１ 参考例１の原料カーボンブラックを使用し、スチレン含
有量λ３．ｊ重量係のスチレン−ブタジェンゴムに第２
表に示した他の成分とともに配合し、００Ｃ型バンバリ
ーミキザーにて混練（Ｄｒｙｍｉｘ　）　した。次いで
、実施例１と同様にして成型サンプルを得た。

このゴム物性の評価結果を第３表に示しまた。

比較例コ 参考例１と同様にして得た７重量係カーボンブラック含
有懸濁液（固形分１０重量％）を振動篩にかけることな
くそのまま使用するほかは実施例１と同様にしてＷ−Ｏ
ＭＢを得た。

次いで、実施例１と同様にして成型サンプルを得、ゴム
物性の評価を行なった。その結果を第３衣に示した。

実施例λ 参考例１にて得られたカーボンブラックを再度同じ条件
にてスラリー化した。これを篩通後のカーボンブラック
含有懸濁液の代シに用いるほかは、実施例１と同様にし
て成型サンプルを得た。

このゴム物性の評価結果を第３表に示した。

１５− 第２表 ＋／　Ｎ−フェニル−「−イングロビル・バラ・フェニ
レンジアミン 餐λ　ジ・ベンゾチアゾール・ジ・サルファイド■３　
ジ・フェニルクアニジン 単位：ゴム１００重量部に対する重量比１６− 実施例３ 実施例１において、スチレン−ブタジェンゴムラテック
スの代シにアクリロニトリル−ブタジェンゴムラテック
ス、全使用し、凝固剤として硫酸の代りに塩化カルシウ
ムを使用したほかは同様にしてＷ−ＯＭＢを得た。

このＷ−ＯＭＢを使用し、第Ｖ表に示した各成分を配合
し、以下実施例１と同様にして成型サンプルを得た。

このゴム物性の評価結果を第を表に示した。

比較例３ 比較例１において、スチレン−ブタジェンゴムの代りに
アクリロニトリル−ブタジェンゴムを使用し、芳香族プ
ロセス油（アルマチイックオイル）の代りにジオクチル
フタレー）ｋ使用するほかは同様にして成型サンプルを
得た。

このゴム物性の評価結果を第ｊｉに示した。

第≠表 薫ｌ　ジオクチルフタレート ≠−２Ｎ−フェニル−Ｎ’−（ソプロビル・ハラ・フェ
ニレンジアミン ■３　ジ・ベンゾチアゾール・ジ・サルファイド＋＋　
ジ・フェニルグアニジン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　カーボンブラックと水とを均一懸濁させ、その
   粘度がｌ、ｔｏｏ／イズの範囲の液を作成し、次いで、
   篩を通過させグリッドを除去して得られるカーボンブラ
   ック含有懸濁液とゴムラテックスまたはゴムセメントと
   を混合し、凝固することによって得られる耐疲労性の改
   良されたゴム組成物。