JP2002146097A - カーボンブラック及びそのゴム組成物 - Google Patents
カーボンブラック及びそのゴム組成物Info
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- JP2002146097A JP2002146097A JP2000348979A JP2000348979A JP2002146097A JP 2002146097 A JP2002146097 A JP 2002146097A JP 2000348979 A JP2000348979 A JP 2000348979A JP 2000348979 A JP2000348979 A JP 2000348979A JP 2002146097 A JP2002146097 A JP 2002146097A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 配合ゴムの耐摩耗性、発熱性及び湿潤路面で
の制動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タイヤトレッドとして
好適なゴム組成物を提供する。 【解決手段】 窒素吸着比表面積(N2SA)が５０〜１６０
m2/g、ＤＢＰ吸収量が１２５cm3/100g以上であって、水
分吸着量 (Ｗm)が下記 (1)式の関係を満たすカーボンブ
ラック。Ｗm ≦０．０３５７×Ｂ−１．３５７… (1)。
但し、Ｗm はグリセリン５０％水溶液の温度２０℃かつ
相対湿度８０％雰囲気中で３日間放置した後におけるカ
ーボンブラックの水分吸着量（重量％）、Ｂはブラック
ネス（％）である。及び、ジエン系ゴム成分１００重量
部に対して、このカーボンブラックを２０〜２００重量
部、無機補強材を５〜１８０重量部、シランカップリン
グ剤を無機補強剤に対し０．１〜２０重量部、の割合で
配合してなるゴム組成物。
の制動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タイヤトレッドとして
好適なゴム組成物を提供する。 【解決手段】 窒素吸着比表面積(N2SA)が５０〜１６０
m2/g、ＤＢＰ吸収量が１２５cm3/100g以上であって、水
分吸着量 (Ｗm)が下記 (1)式の関係を満たすカーボンブ
ラック。Ｗm ≦０．０３５７×Ｂ−１．３５７… (1)。
但し、Ｗm はグリセリン５０％水溶液の温度２０℃かつ
相対湿度８０％雰囲気中で３日間放置した後におけるカ
ーボンブラックの水分吸着量（重量％）、Ｂはブラック
ネス（％）である。及び、ジエン系ゴム成分１００重量
部に対して、このカーボンブラックを２０〜２００重量
部、無機補強材を５〜１８０重量部、シランカップリン
グ剤を無機補強剤に対し０．１〜２０重量部、の割合で
配合してなるゴム組成物。
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、発熱性及び湿潤路面での制動性をバランスよく
改良するカーボンブラック、及び該カーボンブラックを
配合したタイヤトレッドなどとして好適なゴム組成物に
関する。
摩耗性、発熱性及び湿潤路面での制動性をバランスよく
改良するカーボンブラック、及び該カーボンブラックを
配合したタイヤトレッドなどとして好適なゴム組成物に
関する。
【０００２】
【従来の技術】ゴム補強用のカーボンブラックには、具
備特性に応じた多様の品種があり、これらの品種特性が
ゴムに配合した組成物の諸性能を決定付けるための主要
な因子となる。このため、通常ゴムへの配合に当たって
は、部材用途に適合する品種特性のカーボンブラックを
選定使用する手段が慣用されている。
備特性に応じた多様の品種があり、これらの品種特性が
ゴムに配合した組成物の諸性能を決定付けるための主要
な因子となる。このため、通常ゴムへの配合に当たって
は、部材用途に適合する品種特性のカーボンブラックを
選定使用する手段が慣用されている。
【０００３】例えば、タイヤトレッド部のような高度の
耐摩耗性が要求されるゴム部材には従来から、ＳＡＦ
（Ｎ１１０）、ＩＳＡＦ（Ｎ２２０）などの粒子径が小
さく、比表面積が大きい、高ストラクチャーのハード系
カーボンブラックが使用されている。しかしながら、こ
れらの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、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。
耐摩耗性が要求されるゴム部材には従来から、ＳＡＦ
（Ｎ１１０）、ＩＳＡＦ（Ｎ２２０）などの粒子径が小
さく、比表面積が大きい、高ストラクチャーのハード系
カーボンブラックが使用されている。しかしながら、こ
れらの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、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】また、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。一般に、ゴム組成
物に低発熱性および高反発弾性のゴム特性を付与するた
めには、ゴム成分に配合するカーボンブラック特性とし
て粒子径が大きく、比表面積の小さいカーボンブラック
が有効である。
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。一般に、ゴム組成
物に低発熱性および高反発弾性のゴム特性を付与するた
めには、ゴム成分に配合するカーボンブラック特性とし
て粒子径が大きく、比表面積の小さいカーボンブラック
が有効である。
【０００５】したがって、低燃費タイヤトレッド用とし
て好適な、高度の耐摩耗性を備えるとともに、発熱特性
が低く、反発弾性の高いゴム組成物を得ることは、要求
されるカーボンブラック特性が逆方向となり、背反関係
にあるため、カーボンブラックの基本特性を単純に組み
合わせるのみでは達成困難である。
て好適な、高度の耐摩耗性を備えるとともに、発熱特性
が低く、反発弾性の高いゴム組成物を得ることは、要求
されるカーボンブラック特性が逆方向となり、背反関係
にあるため、カーボンブラックの基本特性を単純に組み
合わせるのみでは達成困難である。
【０００６】そこで、従来からゴム補強用のカーボンブ
ラックの基本特性として重視されてきた粒子径、比表面
積、ストラクチャーなどの特性要素に加えて、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、発熱特性、反発弾
性などのゴム特性を改善する技術が数多く開発、提案さ
れている（例えば、特開平３−50249 号公報、同３−12
1165号公報、同４−209640号公報など) 。
ラックの基本特性として重視されてきた粒子径、比表面
積、ストラクチャーなどの特性要素に加えて、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、発熱特性、反発弾
性などのゴム特性を改善する技術が数多く開発、提案さ
れている（例えば、特開平３−50249 号公報、同３−12
1165号公報、同４−209640号公報など) 。
【０００７】一方、自動車の安全走行性の面から、低燃
費性能に加えて、湿潤路面における制動性能が重視さ
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、高反発弾性などのゴム特性に加えて、湿
潤路面における制動性（ウエットスキッド性）に優れた
ゴム組成物に対する要求が強い。
費性能に加えて、湿潤路面における制動性能が重視さ
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、高反発弾性などのゴム特性に加えて、湿
潤路面における制動性（ウエットスキッド性）に優れた
ゴム組成物に対する要求が強い。
【０００８】一般にシリカをカーボンブラックと併用し
てゴム成分に配合することにより、制動性を改善できる
ことは知られており、例えば、特開平８−２２５６８４
号公報には特定のゴム成分１００重量部に対して、シリ
カが２５〜９０重量部、カーボンブラックが５〜９０重
量部、配合されたゴム組成物が、特開平９−１７６３８
４号公報にはゴム成分１００重量部に対して、シリカと
カーボンブラックとを合わせて４０〜１００重量部を含
み、シリカとカーボンブラックの総量に対するシリカの
割合が２０〜８０重量％で、かつシランカップリング剤
をシリカ量の５〜２０重量％含んでいるゴム組成物より
なり、カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)が５
０〜１５０m2/g、ＤＢＰ吸油量が１００〜２００cc/100
g でありＤＢＰとＮ2 ＳＡが、ＤＢＰ＞−Ｎ2 ＳＡ＋２
３０の関係を満たす、空気入りタイヤが開示されてい
る。
てゴム成分に配合することにより、制動性を改善できる
ことは知られており、例えば、特開平８−２２５６８４
号公報には特定のゴム成分１００重量部に対して、シリ
カが２５〜９０重量部、カーボンブラックが５〜９０重
量部、配合されたゴム組成物が、特開平９−１７６３８
４号公報にはゴム成分１００重量部に対して、シリカと
カーボンブラックとを合わせて４０〜１００重量部を含
み、シリカとカーボンブラックの総量に対するシリカの
割合が２０〜８０重量％で、かつシランカップリング剤
をシリカ量の５〜２０重量％含んでいるゴム組成物より
なり、カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)が５
０〜１５０m2/g、ＤＢＰ吸油量が１００〜２００cc/100
g でありＤＢＰとＮ2 ＳＡが、ＤＢＰ＞−Ｎ2 ＳＡ＋２
３０の関係を満たす、空気入りタイヤが開示されてい
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】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
で凝集し易いためゴム成分に均質に分散させることが難
しく、耐摩耗性などのゴム特性を低下させる問題があ
る。
はシリカ−シリカ間の相互作用が強く、ゴムポリマー中
で凝集し易いためゴム成分に均質に分散させることが難
しく、耐摩耗性などのゴム特性を低下させる問題があ
る。
【００１０】そこで、特開平１０−２５４２８号公報に
はカーボンブラックの製造工程において、カーボンブラ
ック反応炉内で、珪酸金属塩とカーボンブラックとを接
触させて表面処理されたカーボンブラックをゴム成分に
配合してなるゴム組成物が提案されており、これはカー
ボンブラック表面にシラノール基を導入して表面処理す
ることによりこれらの問題点の解消を図るものである。
はカーボンブラックの製造工程において、カーボンブラ
ック反応炉内で、珪酸金属塩とカーボンブラックとを接
触させて表面処理されたカーボンブラックをゴム成分に
配合してなるゴム組成物が提案されており、これはカー
ボンブラック表面にシラノール基を導入して表面処理す
ることによりこれらの問題点の解消を図るものである。
【００１１】また、本出願人は窒素吸着比表面積(N2SA)
が７０〜１６０m2/g、24Ｍ４ＤＢＰ吸油量が５０〜１２
０ml/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２００μeq/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
開発した。
が７０〜１６０m2/g、24Ｍ４ＤＢＰ吸油量が５０〜１２
０ml/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２００μeq/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
開発した。
【００１２】本発明は、これらとは別異の観点から表面
相互作用の間接的要因と考えられる一定条件下におけ
る、カーボンブラックの水分吸着性能に着目して研究を
進めた結果、開発に至ったもので、その目的はゴムに配
合して耐摩耗性、発熱性及び湿潤路面での制動性をバラ
ンスよく改良することのでき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タイヤトレッドなどとし
て好適なゴム組成物を提供することにある。
相互作用の間接的要因と考えられる一定条件下におけ
る、カーボンブラックの水分吸着性能に着目して研究を
進めた結果、開発に至ったもので、その目的はゴムに配
合して耐摩耗性、発熱性及び湿潤路面での制動性をバラ
ンスよく改良することのでき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タイヤトレッドなどとし
て好適な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
めの本発明のカーボンブラックは、窒素吸着比表面積(N
2SA)が５０〜１６０m2/g、ＤＢＰ吸収量が１２５cm3/10
0g以上であって、水分吸着量 (Ｗm)が下記 (1)式の関係
を満たすことを構成上の特徴とする。 Ｗm ≦０．０３５７×Ｂ−１．３５７…(1) 但し、Ｗm はグリセリン５０％水溶液の温度２０℃かつ
相対湿度８０％雰囲気中で３日間放置した後におけるカ
ーボンブラックの水分吸着量（重量％）、Ｂはブラック
ネス（％）である。
めの本発明のカーボンブラックは、窒素吸着比表面積(N
2SA)が５０〜１６０m2/g、ＤＢＰ吸収量が１２５cm3/10
0g以上であって、水分吸着量 (Ｗm)が下記 (1)式の関係
を満たすことを構成上の特徴とする。 Ｗm ≦０．０３５７×Ｂ−１．３５７…(1) 但し、Ｗm はグリセリン５０％水溶液の温度２０℃かつ
相対湿度８０％雰囲気中で３日間放置した後におけるカ
ーボンブラックの水分吸着量（重量％）、Ｂはブラック
ネス（％）である。
【００１４】また、本発明のゴム組成物は、ジエン系ゴ
ム成分１００重量部に対して、上記のカーボンブラック
を２０〜２００重量部、無機補強材を５〜１８０重量
部、及びシランカップリング剤を無機補強材に対し０．
１〜２０重量部、の割合で配合してなることを構成上の
特徴とする。
ム成分１００重量部に対して、上記のカーボンブラック
を２０〜２００重量部、無機補強材を５〜１８０重量
部、及びシランカップリング剤を無機補強材に対し０．
１〜２０重量部、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】本発明のカーボンブラックにおい
て、窒素吸着比表面積(N2SA)が５０〜１６０m2/g、ＤＢ
Ｐ吸収量が１２５cm3/100g以上の特性範囲は、配合ゴム
に高耐摩耗性と低発熱特性とを付与するための前提的特
性要件である。すなわち、窒素吸着比表面積(N2SA)が５
０m2/g未満、ＤＢＰ吸収量が１２５cm3/100g未満では耐
摩耗性が低位となり、窒素吸着比表面積(N2SA)が１６０
m2/gを超えると発熱特性を低く抑えることができないた
めである。
て、窒素吸着比表面積(N2SA)が５０〜１６０m2/g、ＤＢ
Ｐ吸収量が１２５cm3/100g以上の特性範囲は、配合ゴム
に高耐摩耗性と低発熱特性とを付与するための前提的特
性要件である。すなわち、窒素吸着比表面積(N2SA)が５
０m2/g未満、ＤＢＰ吸収量が１２５cm3/100g未満では耐
摩耗性が低位となり、窒素吸着比表面積(N2SA)が１６０
m2/gを超えると発熱特性を低く抑えることができないた
めである。
【００１６】なお、これらのカーボンブラック特性は下
記の方法によって測定される。 窒素吸着比表面積(N2SA)；ＡＳＴＭ Ｄ４８２０−９
３に準拠して測定。 ＤＢＰ吸収量ＡＳＴＭ Ｄ２４１４−９３に準拠して
測定。
記の方法によって測定される。 窒素吸着比表面積(N2SA)；ＡＳＴＭ Ｄ４８２０−９
３に準拠して測定。 ＤＢＰ吸収量ＡＳＴＭ Ｄ２４１４−９３に準拠して
測定。
【００１７】この前提的特性要件に加えて、本発明のカ
ーボンブラックは、その水分吸着量(Ｗm)が、Ｗm ≦
０．０３５７×Ｂ−１．３５７…(1) の関係を充足する
ことが必要である。カーボンブラックの水分吸着量 (Ｗ
m)はカーボンブラックの表面状態を示すパラメータとな
るものであり、カーボンブラック粒子表面に吸着されて
いる官能基の種類や量あるいはカーボンブラック粒子表
面の微細な凹凸や孔などによって影響を受け、また表面
積が大きくなるほど水分吸着量も多くなる。なお水分吸
着量 (Ｗm)は、ＪＩＳ Ｋ６２２１−８２「ゴム用カー
ボンブラックの試験方法」６・２・１項Ａ法に従って乾
燥し、精秤採取したカーボンブラック試料１０g を、グ
リセリン５０％水溶液の温度２０℃かつ相対湿度８０％
の雰囲気中で３日間放置した後に測定した吸湿量であ
る。
ーボンブラックは、その水分吸着量(Ｗm)が、Ｗm ≦
０．０３５７×Ｂ−１．３５７…(1) の関係を充足する
ことが必要である。カーボンブラックの水分吸着量 (Ｗ
m)はカーボンブラックの表面状態を示すパラメータとな
るものであり、カーボンブラック粒子表面に吸着されて
いる官能基の種類や量あるいはカーボンブラック粒子表
面の微細な凹凸や孔などによって影響を受け、また表面
積が大きくなるほど水分吸着量も多くなる。なお水分吸
着量 (Ｗm)は、ＪＩＳ Ｋ６２２１−８２「ゴム用カー
ボンブラックの試験方法」６・２・１項Ａ法に従って乾
燥し、精秤採取したカーボンブラック試料１０g を、グ
リセリン５０％水溶液の温度２０℃かつ相対湿度８０％
の雰囲気中で３日間放置した後に測定した吸湿量であ
る。
【００１８】カーボンブラックのブラックネス（Ｂ）
は、カーボンブラックの黒さを表す指標として古くから
用いられており、カーボンブラックの粒子径、比表面
積、凝集体の大きさなどに影響される。したがって、ブ
ラックネス（Ｂ）はカーボンブラックの粒子性状をはじ
めとする多くのコロイダル特性を含む総合的な特性要素
ということができ、下記の方法により測定される。
は、カーボンブラックの黒さを表す指標として古くから
用いられており、カーボンブラックの粒子径、比表面
積、凝集体の大きさなどに影響される。したがって、ブ
ラックネス（Ｂ）はカーボンブラックの粒子性状をはじ
めとする多くのコロイダル特性を含む総合的な特性要素
ということができ、下記の方法により測定される。
【００１９】ブラックネス（Ｂ）の測定法；粒度１４９
μm 以下の乾燥カーボンブラック試料０．５００g を採
取し、ガラス板上でアマニ油を滴下しながら充分に練り
合わせたのち、フーバーマラーに移し、フーバーマラー
上で１５ポンドの荷重で２５回転の練りを５回繰り返し
行ってペーストを調製する。このペーストの少量をガラ
ス板上に載せ、ドクターブレードを用いて薄膜を形成さ
せる。予め基準試料ＩＲＢ＃２について同様に形成した
薄膜上にデンシクロン反射計（Sargent Welch Scientif
ic社製）のヘッドを置いて５０％に設定し、ヘッドを少
なくとも３ヶ所移動させたときのメーター値が４９．５
〜５０．５％になることを確認する。次いで、カーボン
ブラック試料の薄膜上にヘッドを置いて５ヶ所の値を読
み取り、その平均値をＴとして、下記式によりブラック
ネス（Ｂ）の値を算出する。 Ｂ（％）＝（５０／Ｔ）×１００
μm 以下の乾燥カーボンブラック試料０．５００g を採
取し、ガラス板上でアマニ油を滴下しながら充分に練り
合わせたのち、フーバーマラーに移し、フーバーマラー
上で１５ポンドの荷重で２５回転の練りを５回繰り返し
行ってペーストを調製する。このペーストの少量をガラ
ス板上に載せ、ドクターブレードを用いて薄膜を形成さ
せる。予め基準試料ＩＲＢ＃２について同様に形成した
薄膜上にデンシクロン反射計（Sargent Welch Scientif
ic社製）のヘッドを置いて５０％に設定し、ヘッドを少
なくとも３ヶ所移動させたときのメーター値が４９．５
〜５０．５％になることを確認する。次いで、カーボン
ブラック試料の薄膜上にヘッドを置いて５ヶ所の値を読
み取り、その平均値をＴとして、下記式によりブラック
ネス（Ｂ）の値を算出する。 Ｂ（％）＝（５０／Ｔ）×１００
【００２０】本発明のカーボンブラックは、このように
して測定される水分吸着量 (Ｗm)とブラックネス（Ｂ）
とが (1)式の関係を満たすことが必須の要件であり、水
分吸着量 (Ｗm)が、０．０３５７×Ｂ−１．３５７の式
から算出される値を超えると、配合ゴムの耐摩耗性及び
発熱性の改良効果が小さくなるばかりでなく、湿潤路面
での制動性の向上が望めなくなる。一方、この算出値よ
り水分吸着量 (Ｗm)が小さい場合には、ゴム成分にシリ
カと併用して配合した際に耐摩耗性及び発熱性の劣化が
抑制され、また湿潤路面における制動性の向上に有効機
能する。
して測定される水分吸着量 (Ｗm)とブラックネス（Ｂ）
とが (1)式の関係を満たすことが必須の要件であり、水
分吸着量 (Ｗm)が、０．０３５７×Ｂ−１．３５７の式
から算出される値を超えると、配合ゴムの耐摩耗性及び
発熱性の改良効果が小さくなるばかりでなく、湿潤路面
での制動性の向上が望めなくなる。一方、この算出値よ
り水分吸着量 (Ｗm)が小さい場合には、ゴム成分にシリ
カと併用して配合した際に耐摩耗性及び発熱性の劣化が
抑制され、また湿潤路面における制動性の向上に有効機
能する。
【００２１】このように、本発明のカーボンブラック
は、粒子表面の水分を吸着する活性点が、カーボンブラ
ック表面の物理化学的性状を総合的に示すパラメータと
してのブラックネス（Ｂ）との関係において、相対的に
低いことに特徴付けられ、これらの特性が総合的に機能
して、配合ゴム、特にシリカとともにゴム成分に配合し
た際に耐摩耗性、発熱性、湿潤路面での制動性をバラン
スよく改良するのに優れた機能を発揮することが可能と
なる。
は、粒子表面の水分を吸着する活性点が、カーボンブラ
ック表面の物理化学的性状を総合的に示すパラメータと
してのブラックネス（Ｂ）との関係において、相対的に
低いことに特徴付けられ、これらの特性が総合的に機能
して、配合ゴム、特にシリカとともにゴム成分に配合し
た際に耐摩耗性、発熱性、湿潤路面での制動性をバラン
スよく改良するのに優れた機能を発揮することが可能と
なる。
【００２２】本発明のゴム組成物は、上記の特性を備え
た本発明のカーボンブラックを、ジエン系ゴム成分１０
０重量部に対して、２０〜２００重量部、無機補強材を
５〜１８０重量部、及びシランカップリング剤を無機補
強材に対し０．１〜２０重量部、の割合で配合してなる
ことを構成上の特徴とする。
た本発明のカーボンブラックを、ジエン系ゴム成分１０
０重量部に対して、２０〜２００重量部、無機補強材を
５〜１８０重量部、及びシランカップリング剤を無機補
強材に対し０．１〜２０重量部、の割合で配合してなる
ことを構成上の特徴とする。
【００２３】ゴム成分としては、例えば、天然ゴム、ス
チレン−ブタジエンゴム、ポリブタジエンゴム、イソプ
レンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、アクリロニ
トリル−ブタジエン共重合体ゴムなどのジエン系ゴムが
用いられる。これらのゴム成分１００重量部に対して、
カーボンブラックを２０〜２００重量部の割合で配合す
る。カーボンブラックの配合量が２０重量部未満では充
分な補強効果が得られず、耐摩耗性が低下する。しか
し、２００重量部を越えるとゴム成分への配合混練時に
粘度が上昇して均一なゴム組成物を調製することが難し
く、また発熱性が増大することになる。
チレン−ブタジエンゴム、ポリブタジエンゴム、イソプ
レンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、アクリロニ
トリル−ブタジエン共重合体ゴムなどのジエン系ゴムが
用いられる。これらのゴム成分１００重量部に対して、
カーボンブラックを２０〜２００重量部の割合で配合す
る。カーボンブラックの配合量が２０重量部未満では充
分な補強効果が得られず、耐摩耗性が低下する。しか
し、２００重量部を越えるとゴム成分への配合混練時に
粘度が上昇して均一なゴム組成物を調製することが難し
く、また発熱性が増大することになる。
【００２４】本発明のゴム組成物には、カーボンブラッ
クとともに無機補強材が、ゴム成分１００重量部に対し
て５〜１８０重量部の割合で配合される。カーボンブラ
ックと併用する無機補強材には、例えば、乾式法シリ
カ、湿式法シリカ（含水ケイ酸、沈降シリカ）、水酸化
アルミニウム、炭酸カルシウム、クレー、水酸化マグネ
シウム、タルク、マイカなどが、１種類もしくは２種類
以上を組み合わせて用いることができるが、好ましくは
湿式法シリカが使用される。無機補強材、例えばシリカ
の配合量が５重量部未満では、湿潤路面における制動性
の改良ができず、一方１８０重量部を越えるとゴム成分
中への分散が極端に悪くなり、更に耐摩耗性や発熱性が
悪化するためである。
クとともに無機補強材が、ゴム成分１００重量部に対し
て５〜１８０重量部の割合で配合される。カーボンブラ
ックと併用する無機補強材には、例えば、乾式法シリ
カ、湿式法シリカ（含水ケイ酸、沈降シリカ）、水酸化
アルミニウム、炭酸カルシウム、クレー、水酸化マグネ
シウム、タルク、マイカなどが、１種類もしくは２種類
以上を組み合わせて用いることができるが、好ましくは
湿式法シリカが使用される。無機補強材、例えばシリカ
の配合量が５重量部未満では、湿潤路面における制動性
の改良ができず、一方１８０重量部を越えるとゴム成分
中への分散が極端に悪くなり、更に耐摩耗性や発熱性が
悪化するためである。
【００２５】更に、無機補強材のゴム中への分散性およ
びゴムへの補強性を向上させるために、シランカップリ
ング剤をシリカなどの無機補強材に対し、０．１〜２０
重量部の割合で配合する。シランカップリング剤の配合
割合が０．１重量部を下回るとカップリング効果が小さ
く、また２０重量部を越える配合割合ではゴム中への分
散性およびゴムへの補強性の効果が頭打ちとなりコスト
高となるためである。なお、シランカップリング剤に
は、例えばビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テ
トラスルフィド、メルカプトシラン化合物、ビニルシラ
ン化合物などが用いられる。
びゴムへの補強性を向上させるために、シランカップリ
ング剤をシリカなどの無機補強材に対し、０．１〜２０
重量部の割合で配合する。シランカップリング剤の配合
割合が０．１重量部を下回るとカップリング効果が小さ
く、また２０重量部を越える配合割合ではゴム中への分
散性およびゴムへの補強性の効果が頭打ちとなりコスト
高となるためである。なお、シランカップリング剤に
は、例えばビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テ
トラスルフィド、メルカプトシラン化合物、ビニルシラ
ン化合物などが用いられる。
【００２６】本発明のゴム組成物は、上記のカーボンブ
ラック、無機補強材、及びシランカップリング剤に、常
用される加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、加硫助剤、
軟化剤、可塑剤などの必要成分とともにゴム成分中に混
練することによりゴム組成物が得られる。
ラック、無機補強材、及びシランカップリング剤に、常
用される加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、加硫助剤、
軟化剤、可塑剤などの必要成分とともにゴム成分中に混
練することによりゴム組成物が得られる。
【００２７】なお、本発明のカーボンブラックは、炉頭
部に接線方向の空気供給口と炉軸方向に装着された燃焼
バーナおよび原料油噴射ノズルを有する燃焼室と、該燃
焼室と同軸的に連設された狭径反応室、引き続く反応停
止用の冷却水噴霧ノズルを備えた広径反応室とから構成
した構造のオイルファーネス炉を用い、燃焼条件、原料
油の供給量、炉内滞留時間、反応停止用冷却水中にＡ重
油を混合して噴霧するなどの各発生条件を制御すること
によって製造される。
部に接線方向の空気供給口と炉軸方向に装着された燃焼
バーナおよび原料油噴射ノズルを有する燃焼室と、該燃
焼室と同軸的に連設された狭径反応室、引き続く反応停
止用の冷却水噴霧ノズルを備えた広径反応室とから構成
した構造のオイルファーネス炉を用い、燃焼条件、原料
油の供給量、炉内滞留時間、反応停止用冷却水中にＡ重
油を混合して噴霧するなどの各発生条件を制御すること
によって製造される。
【００２８】
【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。
明する。
【００２９】実施例１〜３、比較例１〜５ (1)カーボンブラックの製造 炉頭部に接線方向空気供給口を備えたウインドボックス
と下流側出口が緩やかに収斂する燃焼室（内径400mm 、
長さ500mm ）を設け、該燃焼室と同軸的に連結する狭径
反応室（内径180mm 、長さ500mm ）及びこれに引き続き
反応停止用の冷却水噴霧ノズルを備えた広径反応室（内
径300mm ）とから構成されたオイルファーネス炉を用
い、発生条件を変えてカーボンブラックを製造した。な
お、比較例４、５を除いては、反応停止用冷却水中にＡ
重油を所定量添加した。得られたカーボンブラックの特
性を、製造条件と対比して表１に示した。
と下流側出口が緩やかに収斂する燃焼室（内径400mm 、
長さ500mm ）を設け、該燃焼室と同軸的に連結する狭径
反応室（内径180mm 、長さ500mm ）及びこれに引き続き
反応停止用の冷却水噴霧ノズルを備えた広径反応室（内
径300mm ）とから構成されたオイルファーネス炉を用
い、発生条件を変えてカーボンブラックを製造した。な
お、比較例４、５を除いては、反応停止用冷却水中にＡ
重油を所定量添加した。得られたカーボンブラックの特
性を、製造条件と対比して表１に示した。
【００３０】
【表１】
【００３１】(2)ゴム組成物の作製 表１のカーボンブラックを、表２に示す配合割合でゴム
成分に配合し、配合物を１６０℃の温度で加硫して、ゴ
ム組成物を作製した。
成分に配合し、配合物を１６０℃の温度で加硫して、ゴ
ム組成物を作製した。
【００３２】
【表２】 注） *1 日本シリカ工業（株）製 Nipsil AQ *2 デグサ社製 Si-69 *3 シリカに対する重量部
【００３３】(3)ゴム特性試験 作製した各ゴム組成物について、下記の方法により損失
係数(tanδ) 、およびランボーン摩耗量を測定し、得ら
れた結果を表３に示した。
係数(tanδ) 、およびランボーン摩耗量を測定し、得ら
れた結果を表３に示した。
【００３４】損失係数(tanδ) ：ヴィスコ・エラステ
ィック・スペクトロメータ〔（株）岩本製作所製〕を用
いて、下記の条件で測定した。なお、０℃の tanδは大
きいほど湿潤路面における制動性に優れ、６０℃の tan
δは小さいほど発熱性が低いことを示している。 試験片；厚さ２mm、長さ３５mm、幅５mm 周波数；５０Ｈｚ 動的歪率；１．２％ 測定温度；０℃、及び、６０℃
ィック・スペクトロメータ〔（株）岩本製作所製〕を用
いて、下記の条件で測定した。なお、０℃の tanδは大
きいほど湿潤路面における制動性に優れ、６０℃の tan
δは小さいほど発熱性が低いことを示している。 試験片；厚さ２mm、長さ３５mm、幅５mm 周波数；５０Ｈｚ 動的歪率；１．２％ 測定温度；０℃、及び、６０℃
【００３５】摩耗量：ランボーン摩耗試験機（機械式
スリップ機構）を用いて、下記の条件で測定した。な
お、摩耗量が少ないほど耐摩耗性に優れていることを示
している。 試験片；厚さ５mm、外径４８mm エメリーホイール；ＧＣタイプ、粒度 #８０、硬度Ｈ 添加カーボランダム粉；粒度 #８０、添加量 ９g/min. エメリーホイール面と試験片の相対スリップ率；６０％ 試験片回転数；４８０rpm 試験荷重；３kg
スリップ機構）を用いて、下記の条件で測定した。な
お、摩耗量が少ないほど耐摩耗性に優れていることを示
している。 試験片；厚さ５mm、外径４８mm エメリーホイール；ＧＣタイプ、粒度 #８０、硬度Ｈ 添加カーボランダム粉；粒度 #８０、添加量 ９g/min. エメリーホイール面と試験片の相対スリップ率；６０％ 試験片回転数；４８０rpm 試験荷重；３kg
【００３６】
【表３】
【００３７】表１〜３の結果から、本発明の特性要件の
全てを充足したカーボンブラックを配合した実施例１〜
３のゴム組成物は、いずれか１つの特性要件が外れたカ
ーボンブラックを配合したを比較例１〜５のゴム組成物
に比べて、相対的に、０℃のtanδが高位にある反面、
６０℃の tanδが低位にあり、また、ランボーン摩耗量
も相対的に少なく、耐摩耗性と発熱性、及び湿潤路面に
おける制動性とがバランスよく改良されていることが認
められる。また、カーボンブラックの窒素吸着比表面積
(N2SA)及びＤＢＰ吸収量がほぼ同じで、水分吸着量 (Ｗ
m)が本発明で定義した関係式値、Ｗm ≦０．０３５７×
Ｂ−１．３５７の関係を満たす実施例２、３と、関係式
を満たさない比較例４、５をそれぞれ比較すると、実施
例２、３のゴム組成物は比較例４、５のゴム組成物に比
べて、明らかに０℃の tanδが大きく、６０℃の tanδ
が小さく、更に、ランボーン摩耗量も少ないことが判明
する。
全てを充足したカーボンブラックを配合した実施例１〜
３のゴム組成物は、いずれか１つの特性要件が外れたカ
ーボンブラックを配合したを比較例１〜５のゴム組成物
に比べて、相対的に、０℃のtanδが高位にある反面、
６０℃の tanδが低位にあり、また、ランボーン摩耗量
も相対的に少なく、耐摩耗性と発熱性、及び湿潤路面に
おける制動性とがバランスよく改良されていることが認
められる。また、カーボンブラックの窒素吸着比表面積
(N2SA)及びＤＢＰ吸収量がほぼ同じで、水分吸着量 (Ｗ
m)が本発明で定義した関係式値、Ｗm ≦０．０３５７×
Ｂ−１．３５７の関係を満たす実施例２、３と、関係式
を満たさない比較例４、５をそれぞれ比較すると、実施
例２、３のゴム組成物は比較例４、５のゴム組成物に比
べて、明らかに０℃の tanδが大きく、６０℃の tanδ
が小さく、更に、ランボーン摩耗量も少ないことが判明
する。
【００３８】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、窒素吸
着比表面積(N2SA)およびＤＢＰ吸収量とともに水分吸着
量 (Ｗm)をブラックネス（Ｂ）との関係において特定し
たカーボンブラックを、シリカなどの無機補強材及びシ
ランカップリング剤を併用してジエン系ゴム成分に配合
することにより、耐摩耗性、発熱性、及び湿潤路面にお
ける制動性をバランスよく改良することができる。した
がって、安全性に優れた省燃費タイヤトレッド用などと
して好適なゴム組成物を提供することが可能となる。
着比表面積(N2SA)およびＤＢＰ吸収量とともに水分吸着
量 (Ｗm)をブラックネス（Ｂ）との関係において特定し
たカーボンブラックを、シリカなどの無機補強材及びシ
ランカップリング剤を併用してジエン系ゴム成分に配合
することにより、耐摩耗性、発熱性、及び湿潤路面にお
ける制動性をバランスよく改良することができる。した
がって、安全性に優れた省燃費タイヤトレッド用などと
して好適なゴム組成物を提供することが可能となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4J002 AC011 AC031 AC061 AC071 AC081 AC091 BB181 DA036 DJ017 EX018 EX088 FD016 FD017 GN01 4J037 AA02 BB05 BB15 BB18 BB36 BB37 DD07 DD17 FF01 FF02 FF05 FF13 FF18
Claims (2)
- 【請求項１】 窒素吸着比表面積(N2SA)が５０〜１６０
m2/g、ＤＢＰ吸収量が１２５cm3/100g以上であって、水
分吸着量 (Ｗm)が下記 (1)式の関係を満たすことを特徴
とするカーボンブラック。 Ｗm ≦０．０３５７×Ｂ−１．３５７…(1) 但し、Ｗm はグリセリン５０％水溶液の温度２０℃かつ
相対湿度８０％雰囲気中で３日間放置した後におけるカ
ーボンブラックの水分吸着量（重量％）、Ｂはブラック
ネス（％）である。 - 【請求項２】 ジエン系ゴム成分１００重量部に対し
て、請求項１記載のカーボンブラックを２０〜２００重
量部、無機補強材を５〜１８０重量部、及びシランカッ
プリング剤を無機補強材に対し０．１〜２０重量部、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 |
|---|---|---|---|
| JP2000348979A JP2002146097A (ja) | 2000-11-16 | 2000-11-16 | カーボンブラック及びそのゴム組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000348979A JP2002146097A (ja) | 2000-11-16 | 2000-11-16 | カーボンブラック及びそのゴム組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002146097A true JP2002146097A (ja) | 2002-05-22 |
Family
ID=18822460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000348979A Pending JP2002146097A (ja) | 2000-11-16 | 2000-11-16 | カーボンブラック及びそのゴム組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002146097A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040050040A (ko) * | 2002-12-09 | 2004-06-14 | 한국타이어 주식회사 | 타이어 트레드 고무 조성물 |
| JP2005126472A (ja) * | 2003-10-21 | 2005-05-19 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | タイヤトレッド用ゴム組成物 |
| WO2013008787A1 (ja) * | 2011-07-08 | 2013-01-17 | 株式会社ブリヂストン | タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ |
| WO2020209082A1 (ja) * | 2019-04-12 | 2020-10-15 | 東海カーボン株式会社 | カーボンブラック、カーボンブラックの製造方法およびゴム組成物 |
-
2000
- 2000-11-16 JP JP2000348979A patent/JP2002146097A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040050040A (ko) * | 2002-12-09 | 2004-06-14 | 한국타이어 주식회사 | 타이어 트레드 고무 조성물 |
| JP2005126472A (ja) * | 2003-10-21 | 2005-05-19 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | タイヤトレッド用ゴム組成物 |
| JP4516298B2 (ja) * | 2003-10-21 | 2010-08-04 | 住友ゴム工業株式会社 | タイヤトレッド用ゴム組成物 |
| WO2013008787A1 (ja) * | 2011-07-08 | 2013-01-17 | 株式会社ブリヂストン | タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ |
| WO2020209082A1 (ja) * | 2019-04-12 | 2020-10-15 | 東海カーボン株式会社 | カーボンブラック、カーボンブラックの製造方法およびゴム組成物 |
| JP2020172602A (ja) * | 2019-04-12 | 2020-10-22 | 東海カーボン株式会社 | カーボンブラック、カーボンブラックの製造方法およびゴム組成物 |
| CN113677542A (zh) * | 2019-04-12 | 2021-11-19 | 东海炭素株式会社 | 炭黑、炭黑的制造方法和橡胶组合物 |
| CN113677542B (zh) * | 2019-04-12 | 2023-03-28 | 东海炭素株式会社 | 炭黑、炭黑的制造方法和橡胶组合物 |
| JP7263090B2 (ja) | 2019-04-12 | 2023-04-24 | 東海カーボン株式会社 | カーボンブラック、カーボンブラックの製造方法およびゴム組成物 |
| TWI822985B (zh) * | 2019-04-12 | 2023-11-21 | 日商東海碳素股份有限公司 | 碳黑、碳黑之製造方法及橡膠組成物 |
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Effective date: 20070731 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
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Effective date: 20080415 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |