JP2001139839A - 改質カーボンブラックとそのゴム組成物 - Google Patents
改質カーボンブラックとそのゴム組成物Info
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- JP2001139839A JP2001139839A JP32409499A JP32409499A JP2001139839A JP 2001139839 A JP2001139839 A JP 2001139839A JP 32409499 A JP32409499 A JP 32409499A JP 32409499 A JP32409499 A JP 32409499A JP 2001139839 A JP2001139839 A JP 2001139839A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ゴムに配合して耐摩耗性、発熱性、ウエット
スキッド性等のゴム特性をバランスよく改良する改質カ
ーボンブラック、及びこのカーボンブラックを配合した
トラック、バス等の大型タイヤのトレッドとして好適に
用いられるゴム組成物を提供すること。 【解決手段】 アミノフェノールをジアゾ化したジアゾ
フェノールをカーボンブラックと反応させて、カーボン
ブラック表面のヒドロキシル基がジアゾカップリングに
より化学修飾されたことを特徴とする改質カーボンブラ
ック。及び、該カーボンブラックを天然ゴム及び／又は
合成ゴム１００重量部に２５〜１５０重量部、及びシラ
ンカップリング剤を改質カーボンブラックの２〜１２重
量％、の割合で配合してなることを特徴とするゴム組成
物。
スキッド性等のゴム特性をバランスよく改良する改質カ
ーボンブラック、及びこのカーボンブラックを配合した
トラック、バス等の大型タイヤのトレッドとして好適に
用いられるゴム組成物を提供すること。 【解決手段】 アミノフェノールをジアゾ化したジアゾ
フェノールをカーボンブラックと反応させて、カーボン
ブラック表面のヒドロキシル基がジアゾカップリングに
より化学修飾されたことを特徴とする改質カーボンブラ
ック。及び、該カーボンブラックを天然ゴム及び／又は
合成ゴム１００重量部に２５〜１５０重量部、及びシラ
ンカップリング剤を改質カーボンブラックの２〜１２重
量％、の割合で配合してなることを特徴とするゴム組成
物。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ゴムに配合して耐
摩耗性、発熱性、ウエットスキッド性などのゴム特性を
バランスよく改良するカーボンブラック、及び該カーボ
ンブラックを配合したトラック、バスなどの大型タイヤ
のトレッドとして好適に用いられるゴム組成物に関す
る。
摩耗性、発熱性、ウエットスキッド性などのゴム特性を
バランスよく改良するカーボンブラック、及び該カーボ
ンブラックを配合したトラック、バスなどの大型タイヤ
のトレッドとして好適に用いられるゴム組成物に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、省資源、省エネルギーの社会的要
求に対応するため低燃費タイヤの開発要請が強く、低燃
費用タイヤとして好適な低発熱性で高反発弾性のゴム組
成物の開発が盛んに行われている。
求に対応するため低燃費タイヤの開発要請が強く、低燃
費用タイヤとして好適な低発熱性で高反発弾性のゴム組
成物の開発が盛んに行われている。
【０００３】一方、トラック、バスなどの大型タイヤの
トレッドに用いられるゴム組成物には高度の耐摩耗性が
要求され、従来から粒子径が小さく、比表面積の大きい
ハード系の高補強性カーボンブラックが使用されてい
る。しかしながら、ハード系カーボンブラックを配合し
たゴム組成物は高度の補強性及び耐摩耗性が付与される
反面、発熱特性が増大し、反発弾性が低下する欠点があ
る。
トレッドに用いられるゴム組成物には高度の耐摩耗性が
要求され、従来から粒子径が小さく、比表面積の大きい
ハード系の高補強性カーボンブラックが使用されてい
る。しかしながら、ハード系カーボンブラックを配合し
たゴム組成物は高度の補強性及び耐摩耗性が付与される
反面、発熱特性が増大し、反発弾性が低下する欠点があ
る。
【０００４】したがって、低燃費タイヤトレッド用とし
て好適な、高度の補強性及び耐摩耗性を備えるとともに
発熱性が低く、反発弾性の高いゴム組成物を得ることは
極めて困難である。そこで、ハード系カーボンブラック
を対象にして粒子径、比表面積、ストラクチャー等の基
本特性に加えて、カーボンブラックのコロイダル特性を
よりミクロに評価し、特定の選択的特性を備えるカーボ
ンブラックをゴム成分に配合することにより補強性、耐
摩耗性ならびに発熱特性等を改善する技術が数多く開
発、提案されている（例えば、特公平１−53978 号公
報、特開昭59−140241号公報、同63−112638号公報、同
63−179941号公報、同63−225639号公報、同63−297439
号公報、特開平１−201367号公報等）。
て好適な、高度の補強性及び耐摩耗性を備えるとともに
発熱性が低く、反発弾性の高いゴム組成物を得ることは
極めて困難である。そこで、ハード系カーボンブラック
を対象にして粒子径、比表面積、ストラクチャー等の基
本特性に加えて、カーボンブラックのコロイダル特性を
よりミクロに評価し、特定の選択的特性を備えるカーボ
ンブラックをゴム成分に配合することにより補強性、耐
摩耗性ならびに発熱特性等を改善する技術が数多く開
発、提案されている（例えば、特公平１−53978 号公
報、特開昭59−140241号公報、同63−112638号公報、同
63−179941号公報、同63−225639号公報、同63−297439
号公報、特開平１−201367号公報等）。
【０００５】また、分散性を改良して耐摩耗性を向上さ
せるためにゴム成分との混練時におけるカーボンブラッ
ク粒子の表面化学性状とゴム分子との化学反応に着目
し、ゴムとの反応性の高い表面状態のカーボンブラック
を配合したゴム組成物も提案されている。
せるためにゴム成分との混練時におけるカーボンブラッ
ク粒子の表面化学性状とゴム分子との化学反応に着目
し、ゴムとの反応性の高い表面状態のカーボンブラック
を配合したゴム組成物も提案されている。
【０００６】例えば、特開昭６１−２０７４５２号公報
には窒素吸着比表面積〔Ｎ2 ＳＡ〕が１００〜２００m2
/g、24Ｍ４ＤＢＰ吸油量が７０〜１２０ml/100g の範囲
内であり、かつ１２００℃で発生する水素量をカーボン
ブラック１g あたりに換算した量をm-mol で表した発生
水素量(D) が式 Ｄ≧−３．３０×１０-3×Ｎ2 ＳＡ＋
０．８９(m-mol/g) の関係を有するカーボンブラックを
配合したタイヤトレッド用ゴム組成物が、また、特開昭
６２−１８４４６号公報には窒素吸着比表面積〔Ｎ2 Ｓ
Ａ〕が７０〜２００m2/g、ＤＢＰ吸油量が８０〜１３０
ml/100g の範囲内のカーボンブラックであって、低温プ
ラズマ処理により該カーボンブラック表面に主にフェノ
ール性水酸基を導入するか、またはカルボキシル基およ
びフェノール性水酸基を導入した後に上記酸性基を中和
した補強性カーボンブラック３０〜１５０重量部を添加
した分散性改良カーボンブラックを配合したゴム組成物
が提案されている。
には窒素吸着比表面積〔Ｎ2 ＳＡ〕が１００〜２００m2
/g、24Ｍ４ＤＢＰ吸油量が７０〜１２０ml/100g の範囲
内であり、かつ１２００℃で発生する水素量をカーボン
ブラック１g あたりに換算した量をm-mol で表した発生
水素量(D) が式 Ｄ≧−３．３０×１０-3×Ｎ2 ＳＡ＋
０．８９(m-mol/g) の関係を有するカーボンブラックを
配合したタイヤトレッド用ゴム組成物が、また、特開昭
６２−１８４４６号公報には窒素吸着比表面積〔Ｎ2 Ｓ
Ａ〕が７０〜２００m2/g、ＤＢＰ吸油量が８０〜１３０
ml/100g の範囲内のカーボンブラックであって、低温プ
ラズマ処理により該カーボンブラック表面に主にフェノ
ール性水酸基を導入するか、またはカルボキシル基およ
びフェノール性水酸基を導入した後に上記酸性基を中和
した補強性カーボンブラック３０〜１５０重量部を添加
した分散性改良カーボンブラックを配合したゴム組成物
が提案されている。
【０００７】更に、特開平１−９２２４７号公報には、
窒素吸着比表面積〔Ｎ2 ＳＡ〕が６５〜１６０m2/g、24
Ｍ４ＤＢＰ吸油量が７０〜１４０ml/100g の範囲内のカ
ーボンブラックであって、該カーボンブラック表面に導
入されたフェノール性水酸基の濃度が３．０×１０12〜
８．１×１０14個／m2で、pH値が３〜５の範囲内の補強
性カーボンブラック３０〜８０重量部と、シリカ３〜２
０重量部と、シランカップリング剤をカーボンブラック
量とシリカ量の合計量に対して５〜２０重量％とを添加
混合したゴム組成物が開示されている。これはカーボン
ブラックおよびシリカの表面とゴムポリマーとがシラン
カップリング剤を介して強固に結合し、この相乗効果に
より耐摩耗性と発熱性の改善を図るものである。
窒素吸着比表面積〔Ｎ2 ＳＡ〕が６５〜１６０m2/g、24
Ｍ４ＤＢＰ吸油量が７０〜１４０ml/100g の範囲内のカ
ーボンブラックであって、該カーボンブラック表面に導
入されたフェノール性水酸基の濃度が３．０×１０12〜
８．１×１０14個／m2で、pH値が３〜５の範囲内の補強
性カーボンブラック３０〜８０重量部と、シリカ３〜２
０重量部と、シランカップリング剤をカーボンブラック
量とシリカ量の合計量に対して５〜２０重量％とを添加
混合したゴム組成物が開示されている。これはカーボン
ブラックおよびシリカの表面とゴムポリマーとがシラン
カップリング剤を介して強固に結合し、この相乗効果に
より耐摩耗性と発熱性の改善を図るものである。
【０００８】また、本出願人は、窒素吸着比表面積〔Ｎ
2 ＳＡ〕が７０〜１６０m2/g、24Ｍ４ＤＢＰ吸油量が５
０〜１２０ml/100g の範囲にあり、酸化処理によりヒド
ロキシル基が２００μeq/g以上、カルボキシル基が２０
０μeq/g以上、キノン基が１００μeq/g以下の表面官能
基を有するカーボンブラック５〜４５重量部、２５０〜
４５０℃の温度で加熱処理したシリカ５〜４５重量部、
及びシランカップリング剤をシリカの２〜１２重量％、
の割合で配合してなるゴム組成物（特開平10−338771号
公報）を開発、提案した。このゴム組成物によれば、表
面に存在する官能基を特定範囲に制御したカーボンブラ
ックと併用するシリカ、シランカップリング剤とが相乗
的に機能して補強性が高く、高耐摩耗性と低発熱特性と
をバランスよく付与することができる。
2 ＳＡ〕が７０〜１６０m2/g、24Ｍ４ＤＢＰ吸油量が５
０〜１２０ml/100g の範囲にあり、酸化処理によりヒド
ロキシル基が２００μeq/g以上、カルボキシル基が２０
０μeq/g以上、キノン基が１００μeq/g以下の表面官能
基を有するカーボンブラック５〜４５重量部、２５０〜
４５０℃の温度で加熱処理したシリカ５〜４５重量部、
及びシランカップリング剤をシリカの２〜１２重量％、
の割合で配合してなるゴム組成物（特開平10−338771号
公報）を開発、提案した。このゴム組成物によれば、表
面に存在する官能基を特定範囲に制御したカーボンブラ
ックと併用するシリカ、シランカップリング剤とが相乗
的に機能して補強性が高く、高耐摩耗性と低発熱特性と
をバランスよく付与することができる。
【０００９】しかしながら、近年、自動車の安全走行性
の面から低燃費性能に加えて、湿潤路面での制動性能が
重視され、低燃費タイヤトレッド用として好適な、高耐
摩耗性、低発熱性、高反発弾性に加え、ウエットスキッ
ド性能の優れたゴム組成物に対する要求が強い。
の面から低燃費性能に加えて、湿潤路面での制動性能が
重視され、低燃費タイヤトレッド用として好適な、高耐
摩耗性、低発熱性、高反発弾性に加え、ウエットスキッ
ド性能の優れたゴム組成物に対する要求が強い。
【００１０】シリカを配合したゴム組成物は、耐摩耗
性、発熱性、ウエットスキッド性をバランスよく両立化
することができるが、これはシリカ表面にはヒドロキシ
ル基が多く存在し、このヒドロキシル基がシランカップ
リング剤と縮合反応を起こしてゴムポリマーとの相互作
用を極めて高くするためとみられる。しかしながら、シ
リカはシリカ−シリカ間の相互作用が強く、ゴムポリマ
ー中で凝集し易い傾向があり、ゴム補強性が低下する難
点がある。
性、発熱性、ウエットスキッド性をバランスよく両立化
することができるが、これはシリカ表面にはヒドロキシ
ル基が多く存在し、このヒドロキシル基がシランカップ
リング剤と縮合反応を起こしてゴムポリマーとの相互作
用を極めて高くするためとみられる。しかしながら、シ
リカはシリカ−シリカ間の相互作用が強く、ゴムポリマ
ー中で凝集し易い傾向があり、ゴム補強性が低下する難
点がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】一方、ファーネス法で
製造したカーボンブラックの表面には親水性の官能基が
少なく、酸化処理して官能基を生成させてもカップリン
グ剤との縮合反応が行われないカルボキシル基が多く生
成する。過酸化水素水、低温プラズマ等の方法によりヒ
ドロキシル基を多く生成させることは可能ではあるが、
ヒドロキシル基のみを生成させることはできない。
製造したカーボンブラックの表面には親水性の官能基が
少なく、酸化処理して官能基を生成させてもカップリン
グ剤との縮合反応が行われないカルボキシル基が多く生
成する。過酸化水素水、低温プラズマ等の方法によりヒ
ドロキシル基を多く生成させることは可能ではあるが、
ヒドロキシル基のみを生成させることはできない。
【００１２】本発明者は、カーボンブラック表面に存在
する官能基と配合ゴム組成物の物性との関係について更
に研究を進め、通常、カーボンブラック表面では極めて
少ないヒドロキシル基をアミノフェノールのジアゾカッ
プリング処理により選択的に化学修飾すると、未処理の
カーボンブラックとシリカの優位点を兼ね備えた性能が
付与されることを知見し、本発明の完成に至ったもので
ある。すなわち、本発明の目的は、ゴムに配合して耐摩
耗性、発熱性、ウエットスキッド性などのゴム特性をバ
ランスよく改良するカーボンブラック、及び該カーボン
ブラックを配合したトラック、バスなどの大型タイヤの
トレッドとして好適に用いられるゴム組成物を提供する
ことにある。
する官能基と配合ゴム組成物の物性との関係について更
に研究を進め、通常、カーボンブラック表面では極めて
少ないヒドロキシル基をアミノフェノールのジアゾカッ
プリング処理により選択的に化学修飾すると、未処理の
カーボンブラックとシリカの優位点を兼ね備えた性能が
付与されることを知見し、本発明の完成に至ったもので
ある。すなわち、本発明の目的は、ゴムに配合して耐摩
耗性、発熱性、ウエットスキッド性などのゴム特性をバ
ランスよく改良するカーボンブラック、及び該カーボン
ブラックを配合したトラック、バスなどの大型タイヤの
トレッドとして好適に用いられるゴム組成物を提供する
ことにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による改質カーボンブラックは、アミノフェ
ノールをジアゾ化したジアゾフェノールをカーボンブラ
ックと反応させて、カーボンブラック表面のヒドロキシ
ル基がジアゾカップリングにより化学修飾されたことを
構成上の特徴とする。
めの本発明による改質カーボンブラックは、アミノフェ
ノールをジアゾ化したジアゾフェノールをカーボンブラ
ックと反応させて、カーボンブラック表面のヒドロキシ
ル基がジアゾカップリングにより化学修飾されたことを
構成上の特徴とする。
【００１４】また、本発明のゴム組成物は、天然ゴム及
び／又は合成ゴム１００重量部に、上記の改質カーボン
ブラックを２５〜１５０重量部、及びシランカップリン
グ剤を改質カーボンブラックの２〜１２重量％、の割合
で配合してなることを構成上の特徴とする。
び／又は合成ゴム１００重量部に、上記の改質カーボン
ブラックを２５〜１５０重量部、及びシランカップリン
グ剤を改質カーボンブラックの２〜１２重量％、の割合
で配合してなることを構成上の特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の改質カーボンブラック
は、カーボンブラック表面に存在する親水性基であるヒ
ドロキシル基を、ジアゾカップリング反応により化学修
飾したものであり、ジアゾカップリング反応はアミノフ
ェノールのアミノ基を亜硝酸塩でジアゾ化したジアゾフ
ェノールをカーボンブラックと反応させて、ジアゾフェ
ノールの活性点をカーボンブラック表面に化学結合さ
せ、化学修飾したものである。
は、カーボンブラック表面に存在する親水性基であるヒ
ドロキシル基を、ジアゾカップリング反応により化学修
飾したものであり、ジアゾカップリング反応はアミノフ
ェノールのアミノ基を亜硝酸塩でジアゾ化したジアゾフ
ェノールをカーボンブラックと反応させて、ジアゾフェ
ノールの活性点をカーボンブラック表面に化学結合さ
せ、化学修飾したものである。
【００１６】この化学修飾は、下記の化学反応式（化
１）により行われ、カーボンブラック表面のヒドロキシ
ル基は原子団を介して化学修飾される。
１）により行われ、カーボンブラック表面のヒドロキシ
ル基は原子団を介して化学修飾される。
【００１７】
【化１】
【００１８】アミノフェノールとしてはｏ−、ｍ−、ｐ
−アミノフェノールの３種類の異性体があるがいずれも
用いることができ、亜硝酸塩にはアルカリ金属塩、アン
モニウム塩などが用いられる。ジアゾカップリング反応
により化学修飾されたカーボンブラックは、溶剤で未反
応物質を洗浄除去したのち、必要に応じて乾燥して改質
カーボンブラックが得られる。
−アミノフェノールの３種類の異性体があるがいずれも
用いることができ、亜硝酸塩にはアルカリ金属塩、アン
モニウム塩などが用いられる。ジアゾカップリング反応
により化学修飾されたカーボンブラックは、溶剤で未反
応物質を洗浄除去したのち、必要に応じて乾燥して改質
カーボンブラックが得られる。
【００１９】改質されるカーボンブラックとしては、窒
素吸着比表面積(N2SA)が７０〜１６０m2/g、24Ｍ４ＤＢ
Ｐ吸油量が５０〜１２０ml/100g の範囲内にあるものが
好ましい。Ｎ2 ＳＡが７０m2/g及び24Ｍ４ＤＢＰ吸油量
が５０ml/100g を下回ると、ゴムポリマー中における分
散状態が低下して、発熱性の改善幅が小さくなり、ま
た、Ｎ2 ＳＡが１６０m2/g及び24Ｍ４ＤＢＰ吸油量が１
２０ml/100g を上回ると発熱性、耐摩耗性の改善幅が低
下するためである。具体的には、ＩＳＡＦ(N219,N220,N
231,N234,N242)、ＨＡＦ(N326,N327,N330,N332,N339,N3
41,N347,N351) 等が好ましく用いられるが、特に限定す
るものではない。
素吸着比表面積(N2SA)が７０〜１６０m2/g、24Ｍ４ＤＢ
Ｐ吸油量が５０〜１２０ml/100g の範囲内にあるものが
好ましい。Ｎ2 ＳＡが７０m2/g及び24Ｍ４ＤＢＰ吸油量
が５０ml/100g を下回ると、ゴムポリマー中における分
散状態が低下して、発熱性の改善幅が小さくなり、ま
た、Ｎ2 ＳＡが１６０m2/g及び24Ｍ４ＤＢＰ吸油量が１
２０ml/100g を上回ると発熱性、耐摩耗性の改善幅が低
下するためである。具体的には、ＩＳＡＦ(N219,N220,N
231,N234,N242)、ＨＡＦ(N326,N327,N330,N332,N339,N3
41,N347,N351) 等が好ましく用いられるが、特に限定す
るものではない。
【００２０】本発明のゴム組成物に使用するゴム成分と
しては、天然ゴムやスチレンブタジエンゴム、ポリブタ
ジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム等のジ
エン系合成ゴムの１種、もしくはこれらをブレンドした
混合ゴムが好ましく用いられる。
しては、天然ゴムやスチレンブタジエンゴム、ポリブタ
ジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム等のジ
エン系合成ゴムの１種、もしくはこれらをブレンドした
混合ゴムが好ましく用いられる。
【００２１】本発明のゴム組成物は、この改質カーボン
ブラックをゴム成分１００重量部に対し２５〜１５０重
量部の割合で配合したものであり、更にシランカップリ
ング剤を改質カーボンブラックの２〜１２重量％の割合
で添加、配合したものである。改質カーボンブラックの
配合比が２５重量部未満であるとゴム補強効果が充分で
なく、１５０重量部を越えると発熱特性が低下すること
となるためである。
ブラックをゴム成分１００重量部に対し２５〜１５０重
量部の割合で配合したものであり、更にシランカップリ
ング剤を改質カーボンブラックの２〜１２重量％の割合
で添加、配合したものである。改質カーボンブラックの
配合比が２５重量部未満であるとゴム補強効果が充分で
なく、１５０重量部を越えると発熱特性が低下すること
となるためである。
【００２２】シランカップリング剤はゴム成分と改質カ
ーボンブラックとを強固に結合するために加える成分で
あり、シランカップリング剤の添加量が改質カーボンブ
ラックの２重量％未満ではカップリング効果が小さく、
また１２重量％を越えるとゴムポリマーのゲル化が生じ
るばかりでなくコスト的にも不利となる。
ーボンブラックとを強固に結合するために加える成分で
あり、シランカップリング剤の添加量が改質カーボンブ
ラックの２重量％未満ではカップリング効果が小さく、
また１２重量％を越えるとゴムポリマーのゲル化が生じ
るばかりでなくコスト的にも不利となる。
【００２３】本発明のゴム組成物は、上記の改質カーボ
ンブラック及びシランカップリング剤に加えて、通常用
いられる加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、加硫助剤、
軟化剤、可塑剤等の必要なゴム薬品を適宜配合すること
ができる。
ンブラック及びシランカップリング剤に加えて、通常用
いられる加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、加硫助剤、
軟化剤、可塑剤等の必要なゴム薬品を適宜配合すること
ができる。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して具
体的に説明する。
体的に説明する。
【００２５】実施例１ ＨＡＦ級カーボンブラック(N339)を使用して、このカー
ボンブラック７５０gを５％水酸化ナトリウム水溶液
７．５リットル中に分散させ、ｐ−アミノフェノール１
０１．４g と亜硝酸ナトリウム６４．２ gを添加し、更
にヨウ化ナトリウムデンプン紙が紫色になるまで濃塩酸
を加えた。このようにして４−ヒドロキシジアゾベンゼ
ン塩が生成し、その後室温にて１時間反応させたのち２
０％メタノール溶液にて洗浄し、次いで１１０℃で乾燥
した。このようにして、表面にｐ−Ｃ6 Ｈ5 −ＯＨが化
学修飾した改質カーボンブラック試料を得た。
ボンブラック７５０gを５％水酸化ナトリウム水溶液
７．５リットル中に分散させ、ｐ−アミノフェノール１
０１．４g と亜硝酸ナトリウム６４．２ gを添加し、更
にヨウ化ナトリウムデンプン紙が紫色になるまで濃塩酸
を加えた。このようにして４−ヒドロキシジアゾベンゼ
ン塩が生成し、その後室温にて１時間反応させたのち２
０％メタノール溶液にて洗浄し、次いで１１０℃で乾燥
した。このようにして、表面にｐ−Ｃ6 Ｈ5 −ＯＨが化
学修飾した改質カーボンブラック試料を得た。
【００２６】比較例１ 実施例１と同一のカーボンブラックを用いて、シランカ
ップリング剤で処理して試料とした。
ップリング剤で処理して試料とした。
【００２７】比較例２ 実施例１と同一のカーボンブラック７５０g を２０％過
酸化水素水に添加し、７０℃の温度で１０時間反応させ
た。反応後、未反応過酸化水素水を過酸化水素分解酵素
剤〔三菱ガス化学（株）製、アスパーク25〕を添加し、
限外濾過膜〔旭化成（株）製、AHP-1010、分画分子量 5
0000〕にて精製処理したのち、１１０℃で乾燥し、試料
とした。
酸化水素水に添加し、７０℃の温度で１０時間反応させ
た。反応後、未反応過酸化水素水を過酸化水素分解酵素
剤〔三菱ガス化学（株）製、アスパーク25〕を添加し、
限外濾過膜〔旭化成（株）製、AHP-1010、分画分子量 5
0000〕にて精製処理したのち、１１０℃で乾燥し、試料
とした。
【００２８】比較例３ 実施例１と同一のカーボンブラック１５００g を１．５
Ｎ過硫酸アンモニウム水溶液３０リットル中に添加し、
６００rpm で攪拌しながら６０℃の温度で１０時間反応
させた。反応終了後、カーボンブラックを濾別し、限外
濾過膜〔旭化成（株）製、AHP-1010、分画分子量 5000
0〕にて精製処理したのち、１１０℃で乾燥し、試料と
した。
Ｎ過硫酸アンモニウム水溶液３０リットル中に添加し、
６００rpm で攪拌しながら６０℃の温度で１０時間反応
させた。反応終了後、カーボンブラックを濾別し、限外
濾過膜〔旭化成（株）製、AHP-1010、分画分子量 5000
0〕にて精製処理したのち、１１０℃で乾燥し、試料と
した。
【００２９】比較例４ シリカ〔日本シリカ（株）製、Nipsil AQ 〕をそのまま
試料とした。
試料とした。
【００３０】比較例５ 実施例１と同一のカーボンブラックをそのまま試料とし
た。
た。
【００３１】これらの試料について、下記の方法により
表面官能基量を測定した。得られた結果を表１に示し
た。 カルボキシル基；０．９７６Ｎの炭酸水素ナトリウム
５０ml中に試料約２〜５g を添加し、６時間程度振盪し
た後、試料と反応液を分離し、濾液の滴定試験を行い、
試料表面上のカルボキシル基量を算出した。 ヒドロキシル基；２、２′-Diphenyl-１-picrylhydra
zyl(DPPH) を四塩化炭素中に溶解し、濃度５×１０-4mo
l/l の溶液を作成する。該溶液に試料０．１〜０．６g
添加し、６０℃の恒温槽中で６時間攪拌した。その後、
反応液と試料を分離し、濾液を紫外線吸光光度計により
測定し、試料表面上のヒドロキシル基量を算出した。 キノン基；水素化ホウ素ナトリウム水溶液（6.87×10
-3〜7.94×10-3mol/l)中に試料１〜４g を添加して３時
間振盪した後、試料と反応液を分離し、濾液に１２Ｎ硫
酸を少量滴下して発生した水素ガス量から試料表面上の
キノン基量を算出した。
表面官能基量を測定した。得られた結果を表１に示し
た。 カルボキシル基；０．９７６Ｎの炭酸水素ナトリウム
５０ml中に試料約２〜５g を添加し、６時間程度振盪し
た後、試料と反応液を分離し、濾液の滴定試験を行い、
試料表面上のカルボキシル基量を算出した。 ヒドロキシル基；２、２′-Diphenyl-１-picrylhydra
zyl(DPPH) を四塩化炭素中に溶解し、濃度５×１０-4mo
l/l の溶液を作成する。該溶液に試料０．１〜０．６g
添加し、６０℃の恒温槽中で６時間攪拌した。その後、
反応液と試料を分離し、濾液を紫外線吸光光度計により
測定し、試料表面上のヒドロキシル基量を算出した。 キノン基；水素化ホウ素ナトリウム水溶液（6.87×10
-3〜7.94×10-3mol/l)中に試料１〜４g を添加して３時
間振盪した後、試料と反応液を分離し、濾液に１２Ｎ硫
酸を少量滴下して発生した水素ガス量から試料表面上の
キノン基量を算出した。
【００３２】
【表１】
【００３３】表１より、カーボンブラック表面のヒドロ
キシル基をジアゾカップリングにより化学修飾した実施
例１のカーボンブラックは、比較例１、５のカーボンブ
ラックに比較して、カルボキシル基及びキノン基を増加
させることなく、ヒドロキシル基量が大幅に増えている
ことが判る。なお、比較例２、３でもヒドロキシル基量
が増えてはいるが、それに伴ってカルボキシル基量及び
キノン基量も増えており、ヒドロキシル基量のみを増加
させることはできない。
キシル基をジアゾカップリングにより化学修飾した実施
例１のカーボンブラックは、比較例１、５のカーボンブ
ラックに比較して、カルボキシル基及びキノン基を増加
させることなく、ヒドロキシル基量が大幅に増えている
ことが判る。なお、比較例２、３でもヒドロキシル基量
が増えてはいるが、それに伴ってカルボキシル基量及び
キノン基量も増えており、ヒドロキシル基量のみを増加
させることはできない。
【００３４】次に、これらの試料についてスチレンブタ
ジエンゴム〔日本合成ゴム（株）製ＳＢＲ１５００〕、
及び天然ゴム（ＲＳＳ#1）に配合してゴム組成物を作製
し、ゴム特性を測定した。
ジエンゴム〔日本合成ゴム（株）製ＳＢＲ１５００〕、
及び天然ゴム（ＲＳＳ#1）に配合してゴム組成物を作製
し、ゴム特性を測定した。
【００３５】(1)スチレンブタジエンゴム配合：表２に
示した割合でスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）に配合
し、配合物を１４５℃の温度で５０分間加硫してゴム組
成物を作製した。
示した割合でスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）に配合
し、配合物を１４５℃の温度で５０分間加硫してゴム組
成物を作製した。
【００３６】
【表２】 注） *1 比較例４のみシリカを配合 *2 Degussa社製 SI-69 *3 ノクセラーNS-P、ノクセラーCZ、アクセル D *4 アンテージ3C
【００３７】(2)天然ゴム配合：表３に示した割合で天
然ゴム（ＲＳＳ#1）に配合し、配合物を１４５℃の温度
で４０分間加硫してゴム組成物を作製した。
然ゴム（ＲＳＳ#1）に配合し、配合物を１４５℃の温度
で４０分間加硫してゴム組成物を作製した。
【００３８】
【表３】 注） *1 比較例４のみシリカを配合 *2 Degussa社製 SI-69 *3 ノクセラーNS-P、ノクセラーCZ、アクセル D *4 アンテージ3C
【００３９】次に、これらのゴム組成物について、下記
の方法によりゴム特性を測定し、その結果を表４（ＳＢ
Ｒ配合）、及び、表５（天然ゴム配合）に示した。 耐摩耗性；ピコ耐摩耗試験機を用い、ＡＳＴＭ Ｄ２
２２８に準じて摩耗損失量を測定した。 引張り強さ；ＪＩＳ−６３０１により測定した。 発熱性；岩本製作所製の粘弾性スペクトロメータを使
用し、試験片には厚さ２mm、幅５mmのスラブシートを用
い、試験片挟み間距離を２０mm、初期荷重を１２０g と
して、動的歪率：２％、周波数を２０Hz、温度０℃及び
６０℃の条件で損失係数(tanδ）を測定した。
の方法によりゴム特性を測定し、その結果を表４（ＳＢ
Ｒ配合）、及び、表５（天然ゴム配合）に示した。 耐摩耗性；ピコ耐摩耗試験機を用い、ＡＳＴＭ Ｄ２
２２８に準じて摩耗損失量を測定した。 引張り強さ；ＪＩＳ−６３０１により測定した。 発熱性；岩本製作所製の粘弾性スペクトロメータを使
用し、試験片には厚さ２mm、幅５mmのスラブシートを用
い、試験片挟み間距離を２０mm、初期荷重を１２０g と
して、動的歪率：２％、周波数を２０Hz、温度０℃及び
６０℃の条件で損失係数(tanδ）を測定した。
【００４０】
【表４】
【００４１】
【表５】
【００４２】表１、及び、表４、５の結果から、スチレ
ンブタジエンゴム配合、天然ゴム配合とも、本発明の改
質カーボンブラックを配合した実施例１では、比較例に
比べて、０℃の損失係数(tanδ) が大きく、６０℃の損
失係数(tanδ) が小さいことが判る。また、カップリン
グ剤により縮合するヒドロキシル基が多いためカーボン
ブラックとゴムポリマー間の相互作用が大きくなり、強
度特性が増大し、ピコ摩耗量が少なく、耐摩耗性が向上
している。
ンブタジエンゴム配合、天然ゴム配合とも、本発明の改
質カーボンブラックを配合した実施例１では、比較例に
比べて、０℃の損失係数(tanδ) が大きく、６０℃の損
失係数(tanδ) が小さいことが判る。また、カップリン
グ剤により縮合するヒドロキシル基が多いためカーボン
ブラックとゴムポリマー間の相互作用が大きくなり、強
度特性が増大し、ピコ摩耗量が少なく、耐摩耗性が向上
している。
【００４３】
【発明の効果】以上のとおり、本発明の改質カーボンブ
ラックによれば、カーボンブラック表面のヒドロキシル
基がジアゾカップリングにより原子団を架け橋として化
学修飾されたものであり、このヒドロキシル基がシラン
カップリング剤と縮合反応を起こして、ゴムポリマーと
の相互作用を高くするために機能する。その結果、この
改質カーボンブラックを配合したゴム組成物は、耐摩耗
性、発熱性、ウエットスキッド性などのゴム特性をバラ
ンスよく改良することができる。したがって、トラッ
ク、バスなどの大型タイヤのトレッドとして有用性が高
い。
ラックによれば、カーボンブラック表面のヒドロキシル
基がジアゾカップリングにより原子団を架け橋として化
学修飾されたものであり、このヒドロキシル基がシラン
カップリング剤と縮合反応を起こして、ゴムポリマーと
の相互作用を高くするために機能する。その結果、この
改質カーボンブラックを配合したゴム組成物は、耐摩耗
性、発熱性、ウエットスキッド性などのゴム特性をバラ
ンスよく改良することができる。したがって、トラッ
ク、バスなどの大型タイヤのトレッドとして有用性が高
い。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０９Ｃ 1/56 Ｃ０９Ｃ 3/08 3/08 Ｂ６０Ｃ 1/00 Ａ // Ｂ６０Ｃ 1/00 Ｃ０８Ｋ 5/54
Claims (2)
- 【請求項１】 アミノフェノールをジアゾ化したジアゾ
フェノールをカーボンブラックと反応させて、カーボン
ブラック表面のヒドロキシル基がジアゾカップリングに
より化学修飾されたことを特徴とする改質カーボンブラ
ック。 - 【請求項２】 天然ゴム及び／又は合成ゴム１００重量
部に、請求項１記載の改質カーボンブラックを２５〜１
５０重量部、及びシランカップリング剤を改質カーボン
ブラックの２〜１２重量％、の割合で配合してなること
を特徴とするゴム組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32409499A JP2001139839A (ja) | 1999-11-15 | 1999-11-15 | 改質カーボンブラックとそのゴム組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32409499A JP2001139839A (ja) | 1999-11-15 | 1999-11-15 | 改質カーボンブラックとそのゴム組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001139839A true JP2001139839A (ja) | 2001-05-22 |
Family
ID=18162106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32409499A Pending JP2001139839A (ja) | 1999-11-15 | 1999-11-15 | 改質カーボンブラックとそのゴム組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001139839A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008120951A (ja) * | 2006-11-14 | 2008-05-29 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | 表面処理カーボンブラックの製造方法 |
| JP2010254765A (ja) * | 2009-04-22 | 2010-11-11 | Canon Inc | 自己分散型顔料、自己分散型顔料の製造方法、インクセット、インクジェット記録方法 |
| JP2017036436A (ja) * | 2012-03-02 | 2017-02-16 | キャボット コーポレイションＣａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 低ｐａｈ量を有する変性カーボンブラック及びそれを含むエラストマー |
| KR101748872B1 (ko) | 2016-03-14 | 2017-06-19 | 한남대학교 산학협력단 | 높은 열안정성을 갖는 카본블랙 분산체 및 그 제조방법 |
| CN116656014A (zh) * | 2023-07-25 | 2023-08-29 | 潍坊顺福昌橡塑有限公司 | 一种用于全钢子午线轮胎的胎面胶组合物及其制备方法 |
-
1999
- 1999-11-15 JP JP32409499A patent/JP2001139839A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008120951A (ja) * | 2006-11-14 | 2008-05-29 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | 表面処理カーボンブラックの製造方法 |
| JP2010254765A (ja) * | 2009-04-22 | 2010-11-11 | Canon Inc | 自己分散型顔料、自己分散型顔料の製造方法、インクセット、インクジェット記録方法 |
| JP2017036436A (ja) * | 2012-03-02 | 2017-02-16 | キャボット コーポレイションＣａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 低ｐａｈ量を有する変性カーボンブラック及びそれを含むエラストマー |
| KR101748872B1 (ko) | 2016-03-14 | 2017-06-19 | 한남대학교 산학협력단 | 높은 열안정성을 갖는 카본블랙 분산체 및 그 제조방법 |
| CN116656014A (zh) * | 2023-07-25 | 2023-08-29 | 潍坊顺福昌橡塑有限公司 | 一种用于全钢子午线轮胎的胎面胶组合物及其制备方法 |
| CN116656014B (zh) * | 2023-07-25 | 2023-10-20 | 潍坊顺福昌橡塑有限公司 | 一种用于全钢子午线轮胎的胎面胶组合物及其制备方法 |
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