JP2002327134A - Carbon black for tire tread rubber - Google Patents

Carbon black for tire tread rubber

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JP2002327134A
JP2002327134A JP2001135887A JP2001135887A JP2002327134A JP 2002327134 A JP2002327134 A JP 2002327134A JP 2001135887 A JP2001135887 A JP 2001135887A JP 2001135887 A JP2001135887 A JP 2001135887A JP 2002327134 A JP2002327134 A JP 2002327134A
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carbon black
rubber
aggregate
tire tread
dmp
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Japanese (ja)
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Ryusuke Harada
竜介 原田
Shinichi Makino
真一 牧野
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Tokai Carbon Co Ltd
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Tokai Carbon Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a carbon black capable of imparting high reinforcing effect and abrasion resistance without lowering the heat-generating characteristics of a compounded rubber and useful for a tire tread rubber. SOLUTION: The carbon black for tire tread rubber belongs to a hard region having a nitrogen-adsorption specific surface area (N2 SA) of 60-180 (m<2> /g) and a DBP absorption of 90-150 (cm<3> /100 g) and satisfies the relationships of formula (1): Vp>=0.00976×(DBP)+0.0006 and formula (2): Dmp>=-0.236×(N2 SA)+63.39, wherein Vp (cm<3> /g) is the void volume of aggregate measured by mercury intrusion method and Dmp (nm) is the mode diameter of the void of the aggregate.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、配合ゴムの発熱特
性を損なうことなく高度の補強性および耐摩耗性を付与
することができるカーボンブラック、特に苛酷な走行条
件下に使用されるタイヤトレッドゴム用に好適なカーボ
ンブラックに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a carbon black capable of imparting a high degree of reinforcement and abrasion resistance without impairing the exothermic characteristics of a compounded rubber, particularly a tire tread rubber used under severe running conditions. A carbon black suitable for use.

【0002】[0002]

【従来の技術】カーボンブラックによるゴムの補強性能
は、従来からその粒子径、比表面積、ストラクチャーな
どが支配的因子と考えられており、具備特性に応じた多
様の品種がある。そして、ゴム成分への配合に当たって
は、用途部材に適合する品種特性のカーボンブラックが
選択使用されている。
2. Description of the Related Art The particle size, specific surface area, structure, etc. of rubber reinforcing performance of carbon black have conventionally been considered to be the dominant factors, and there are various varieties according to the characteristics of the rubber. When blending the rubber component with the rubber component, carbon black having a variety of characteristics suitable for the application member is selected and used.

【0003】例えば、タイヤトレッド部のような苛酷な
走行条件下に使用され、高度の耐摩耗性が要求されるゴ
ム部材にはN110(SAF)、N220(ISAF)
などの粒子径が小さいハード系カーボンブラックが適用
されている。しかしながら、ゴム組成物の耐摩耗性は配
合するカーボンブラックの粒子径が小さく、比表面積が
大きいほど向上させることができるが、その反面、他の
ゴム物性、例えば、発熱性が増大するなどの難点があ
る。
For example, N110 (SAF) and N220 (ISAF) are used for rubber members which are used under severe running conditions such as a tire tread and require high wear resistance.
Hard carbon black having a small particle size, such as, for example, is applied. However, the abrasion resistance of the rubber composition can be improved as the particle diameter of the compounded carbon black is smaller and the specific surface area is larger, but on the other hand, other rubber physical properties, such as increased heat buildup, are disadvantageous. There is.

【0004】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、例えばカ
ーボンブラック粒子の凝集形態、粒子表面の物理化学的
性状などのミクロな物性を選択的に改良することによっ
て、カーボンブラック配合ゴム物性の性能改善を図る試
みが盛んに行われている。
Therefore, in addition to the characteristic factors such as particle diameter, specific surface area, and structure which have been conventionally regarded as the basic characteristics of carbon black for rubber reinforcement, for example, the aggregation form of carbon black particles, the physicochemical Attempts have been actively made to improve the properties of carbon black compounded rubber by selectively improving micro physical properties such as properties.

【0005】例えば、本出願人は高度の反発弾性ならび
に耐摩耗性を兼備するゴム組成物として、窒素吸着比表
面積(N2SA)が58〜139m2/g、DBP吸収量が90〜
150cm3/100gのハード系領域に属し、水銀圧入法によ
り測定される粒間空隙サイズDp(nm)が関係式〔−0.
22×(N2 SA)+60.8〕で算出される値以上の
選択的特性を有するカーボンブラックを、ゴム成分10
0重量部に対し30〜100重量部の割合で配合したゴ
ム組成物(特開平3−50249号公報)を開発した。
[0005] For example, as a rubber composition Applicants having both a high degree of resilience and wear resistance, the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) 58~139m 2 / g, DBP absorption amount 90
150 cm 3/100 g belong to the hard system region of the intergranular voids size Dp which is measured by mercury porosimetry (nm) is a relational expression [-0.
22 × (N 2 SA) +60.8], a carbon black having a selective property not less than the value calculated by
A rubber composition (JP-A-3-50249) has been developed in which the rubber composition is blended in an amount of 30 to 100 parts by weight with respect to 0 part by weight.

【0006】更に、配合ゴムに耐摩耗性と低発熱性とを
バランスよく付与するカーボンブラックとして、窒素吸
着比表面積(N2SA)が60〜160m2/g、DBP吸収量が
90〜150cm3/100gのハード系領域に属し、凝集体空
隙容積Vp(cm3/g) が下記(1) 式の要件を満たし、かつ
遠心沈降法により求められるアグリゲート性状が下記
(2) 式の要件を満たすタイヤトレッド用カーボンブラッ
ク(特開平3−121165号公報)を開発提案した。 Vp≧0.00976×DBP−0.0358…(1) ΔDst/(0.601×Dst+4.02)≦1.00…(2)
Further, as a carbon black which imparts abrasion resistance and low heat build-up to a compounded rubber in a well-balanced manner, a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) is 60 to 160 m 2 / g, and a DBP absorption is 90 to 150 cm 3. / 100g belongs to the hard system area, the aggregate void volume Vp (cm 3 / g) satisfies the requirement of the following formula (1), and the aggregate properties determined by the centrifugal sedimentation method are as follows:
A carbon black for a tire tread satisfying the requirement of the formula (2) (JP-A-3-121165) was developed and proposed. Vp ≧ 0.00976 × DBP−0.0358 (1) ΔDst / (0.601 × Dst + 4.02) ≦ 1.00 (2)

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、自動車
の高性能化に伴いタイヤトレッド部に対する性能もより
苛酷な走行条件下に耐え得る高度の性能が必要とされ、
配合ゴムの発熱特性を損なうことなく、より一層高度の
補強性および耐摩耗性を付与することのできるタイヤト
レッドゴム用カーボンブラックの開発が要望されてい
る。
However, in recent years, as the performance of automobiles has increased, the performance of the tire tread has also been required to have a high level of performance that can withstand more severe driving conditions.
There is a demand for the development of carbon black for tire tread rubber that can impart even higher reinforcement and wear resistance without impairing the heat generation characteristics of the compounded rubber.

【0008】本発明者らは、上記の状況に鑑み、鋭意研
究を重ねた結果、ハード系領域に属するファーネスカー
ボンブラックにおいて、一定のストラクチャーレベルに
対して凝集体空隙容積が相対的に大きく、更に、一定粒
子径当たりの凝集体空隙径が相対的に大きなカーボンブ
ラックは、配合ゴムの発熱特性を損なわずに補強性およ
び耐摩耗性を有意に向上し得ることを確認した。
In view of the above situation, the present inventors have conducted intensive studies, and as a result, in the furnace carbon black belonging to the hard system region, the aggregate void volume is relatively large with respect to a certain structure level. It was also confirmed that carbon black having a relatively large aggregate void diameter per fixed particle diameter can significantly improve the reinforcing property and abrasion resistance without impairing the heat generation characteristics of the compounded rubber.

【0009】本発明は、この知見に基づいて開発された
ものであって、その目的は配合ゴムの発熱特性を損なう
ことなく高度の補強性および耐摩耗性を付与することが
できるカーボンブラック、特に苛酷な走行条件下に使用
されるタイヤトレッドゴム用に好適なカーボンブラック
を提供することにある。
The present invention has been developed on the basis of this finding, and its object is to provide carbon black which can impart a high degree of reinforcement and abrasion resistance without impairing the heat generation characteristics of the compounded rubber, especially It is an object of the present invention to provide a carbon black suitable for a tire tread rubber used under severe driving conditions.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明により提供されるタイヤトレッドゴム用カー
ボンブラックは、窒素吸着比表面積(N2SA)が60〜18
0(m2/g)、DBP吸収量が90〜150(cm3/100g)のハ
ード系領域に属し、水銀圧入法により測定される凝集体
空隙容積Vp(cm3/g) および凝集体空隙モード径Dmp
(nm)が、それぞれ下記(1) 式および(2) 式の関係を満た
すことを構成上の特徴とする。 Vp≧0.00976×(DBP)+0.0006 …(1) Dmp≧−0.236×(N2 SA)+63.39 …(2)
The carbon black for a tire tread rubber provided by the present invention for achieving the above object has a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of 60 to 18.
0 (m 2 / g), DBP absorption belongs to the hard system region of 90~150 (cm 3 / 100g), aggregate void volume is measured by mercury porosimetry Vp (cm 3 / g) and aggregates voids Mode diameter Dmp
(nm) satisfies the relationship of the following equations (1) and (2), respectively. Vp ≧ 0.00976 × (DBP) +0.0006 (1) Dmp ≧ −0.236 × (N 2 SA) +63.39 (2)

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明のタイヤトレッドゴム用カ
ーボンブラックの特性要件のうち、窒素吸着比表面積(N
2SA)が60〜180(m2/g)、DBP吸収量が90〜15
0(cm3/100g)の特性範囲は、通常品種のハード系領域に
属するファーネスカーボンブラックであって、配合ゴム
に高度の補強性および耐摩耗性を付与するための前提要
件となるものである。すなわち、窒素吸着比表面積(N2S
A)が60(m2/g)未満およびDBP吸収量が90(cm3/100
g)未満では、配合ゴムにタイヤトレッドとして充分な補
強性、耐摩耗性を付与することができない。一方、窒素
吸着比表面積(N2SA)が180(m2/g)を越えるとゴム成分
への分散が悪化するために、配合ゴムの補強性や耐摩耗
性が低下するとともに発熱特性が損なわれ、また、DB
P吸収量が150(cm3/100g)を越えると配合ゴムのアイ
ススキッド性能の低下を招き、更にゴムの粘度が高くな
って加工性が損なわれることになる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Among the characteristic requirements of the carbon black for tire tread rubber of the present invention, the nitrogen adsorption specific surface area (N
2 SA) is 60-180 (m 2 / g) and DBP absorption is 90-15
Characteristics Range of 0 (cm 3 / 100g) are those with a furnace carbon black belonging to a hard system region of normal varieties, which is a prerequisite for providing a high degree of reinforcement and abrasion resistance to compounded rubber . That is, the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 S
A) is 60 (m 2 / g) and less than the DBP absorption 90 (cm 3/100
If the amount is less than g), the compounded rubber cannot have sufficient reinforcement and wear resistance as a tire tread. On the other hand, if the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) exceeds 180 (m 2 / g), the dispersion in the rubber component is deteriorated, so that the reinforcing property and abrasion resistance of the compounded rubber are reduced and the heat generation property is impaired. And DB
P absorption amount exceeds 150 (cm 3 / 100g) and leads to a decrease in the ice skid performance compounded rubber, more will be impaired workability becomes high viscosity of the rubber.

【0012】本発明は、上記の窒素吸着比表面積(N2SA)
が60〜180(m2/g)、DBP吸収量が90〜150(c
m3/100g)の特性を有するカーボンブラックを対象とし
て、更にカーボンブラック粒子の凝集形態が、水銀圧入
法により測定される凝集体空隙容積Vp(cm3/g) および
凝集体空隙モード径Dmp(nm)が、それぞれ下記(1) 式
および(2) 式の関係を満たすことを必須の特性要件とす
る。 Vp≧0.00976×(DBP)+0.0006 …(1) Dmp≧−0.236×(N2 SA)+63.39 …(2)
The present invention relates to the above-mentioned nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA).
60-180 (m 2 / g), DBP absorption 90-150 (c
targeting carbon black having characteristics of m 3/100 g), further aggregated forms of carbon black particles, agglomerates void volume is measured by mercury porosimetry Vp (cm 3 / g) and aggregates void mode diameter Dmp ( nm) satisfy the following relations (1) and (2), respectively. Vp ≧ 0.00976 × (DBP) +0.0006 ... (1) Dmp ≧ -0.236 × (N 2 SA) +63.39 ... (2)

【0013】カーボンブラック粒子の凝集形態は、一般
に数個から数十個のカーボンブラックの基本微粒子が不
規則で複雑な鎖状に融着結合して凝集体(アグリゲー
ト)を形成し、更にこれらのアグリゲートが相互に絡み
合ったり、付着して再凝集した集合体(アグロメレー
ト)から形成されている。配合ゴムにおいてはアグロメ
レートは解きほぐされてアグリゲートの状態でゴム中に
分散し、主にアグリゲートの形態がゴム特性に影響する
ことになる。
The aggregate form of carbon black particles is generally such that several to several tens of basic carbon black fine particles are fused and bonded in an irregular and complex chain to form aggregates. Are formed from aggregates (agglomerates) that are entangled with each other or adhere and re-aggregate. In the compounded rubber, the agglomerates are loosened and dispersed in the rubber in an aggregated state, and the form of the aggregate mainly affects the rubber properties.

【0014】カーボンブラック粒子の凝集体(アグリゲ
ート)はストラクチャーに関係するが、本発明は水銀圧
入法により測定される凝集体空隙容積Vp(cm3/g) の値
が、DBP吸収量との関係において、(1) 式のVp≧
0.00976×(DBP)+0.0006の関係を満
足することが必要である。
The aggregate (aggregate) of the carbon black particles is related to the structure. In the present invention, the value of the aggregate void volume Vp (cm 3 / g) measured by the mercury intrusion method is defined as the difference between the DBP absorption amount and the aggregate void volume Vp (cm 3 / g). In relation, Vp ≧
It is necessary to satisfy the relationship of 0.00976 × (DBP) +0.0006.

【0015】凝集体空隙容積Vpが大きいカーボンブラ
ックは本質的にストラクチャーの発達したアグリゲート
構造を有しており、ゴムに配合した際に配合過程でゴム
との相互作用が大きく、配合ゴムの補強性や耐摩耗性の
向上に機能する。そして、本発明の主要な構成要件の一
つである (1)式の関係を満たす凝集体空隙容積Vpに関
する選択的特性は、カーボンブラックが有する高度にス
トラクチャーが発達した特有のアグリゲート構造を示
し、従来の同等品種のカーボンブラックに比べて凝集形
態の異方性が大きいことによって特徴付けられる。
Carbon black having a large aggregate void volume Vp essentially has an aggregate structure with a well-developed structure, and when compounded with rubber, has a large interaction with the rubber during the compounding process, thereby reinforcing the compounded rubber. It functions to improve wearability and wear resistance. The selective property of the aggregate void volume Vp that satisfies the relationship of the expression (1), which is one of the main constituent requirements of the present invention, indicates a specific aggregate structure of carbon black having a highly developed structure. It is characterized by a large anisotropy of the aggregated form compared to the conventional carbon black of the same kind.

【0016】更に、本発明は水銀圧入法により測定され
る凝集体空隙モード径Dmp(nm)の値が窒素吸着比表面
積(N2SA)との関係において、(2) 式のDmp≧−0.2
36×(N2 SA)+63.39の関係を満足すること
が必要である。
Furthermore, in the context of the present invention the value is a nitrogen adsorption specific surface area of the aggregate gap mode diameter Dmp (nm) as measured by mercury porosimetry (N 2 SA), (2 ) expression of Dmp ≧ -0 .2
It is necessary to satisfy the relationship of 36 × (N 2 SA) +63.39.

【0017】凝集体空隙モード径Dmpが大きいカーボ
ンブラックも本質的にストラクチャーの発達したアグリ
ゲート構造を有しており、ゴムに配合した際に配合過程
でゴムとの相互作用が大きく、配合ゴムの補強性や耐摩
耗性の向上に機能する。そして、本発明の主要なもう一
つの構成要件である (2)式の関係を満足する凝集体空隙
モード径Dmpに関する選択的特性は、カーボンブラッ
クが有する高度にストラクチャーが発達した特有のアグ
リゲート構造を示し、従来の同等品種のカーボンブラッ
クに比べて凝集形態の異方性が大きいことによって特徴
付けられる。
The carbon black having a large aggregate void mode diameter Dmp also has an aggregate structure in which the structure is essentially developed, and has a large interaction with the rubber during the compounding process when compounded with the rubber. It functions to improve reinforcement and wear resistance. The selective property relating to the aggregate void mode diameter Dmp that satisfies the relationship of the formula (2), which is another main constituent requirement of the present invention, is a specific aggregate structure of carbon black having a highly developed structure. Which is characterized by a larger anisotropy of the aggregated morphology than conventional carbon black of the same kind.

【0018】カーボンブラック粒子の凝集体が形成する
空隙の容積や直径は、アグリゲートの形態、大きさ、そ
れらの分布などにより影響される。本発明は、凝集体空
隙容積Vpの値をカーボンブラックのストラクチャーの
大きさを示すDBP吸収量との関係において(1) 式の関
係式値以上の値に、また凝集体空隙モード径Dmpの値
をカーボンブラックの一次粒子の大きさ、すなわち窒素
吸着比表面積(N2SA)との関係において(2) 式の関係式値
以上の値に、それぞれ設定するものである。
The volume and diameter of the void formed by the aggregate of carbon black particles are affected by the form, size, distribution and the like of the aggregate. In the present invention, the value of the aggregate void volume Vp is set to a value not less than the value of the relational expression of the expression (1) in relation to the DBP absorption amount indicating the size of the structure of the carbon black, and the value of the aggregate void mode diameter Dmp Is set to a value greater than or equal to the value of the relational expression of equation (2) in relation to the size of the primary particles of carbon black, that is, the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA).

【0019】このストラクチャー水準(DBP吸収量)
に対する相対的に大きな凝集体空隙容積Vp、および、
窒素吸着比表面積(N2SA)に対する相対的に大きな凝集体
空隙モード径Dmpの作用によって配合ゴムの補強性お
よび耐摩耗性を向上させることができ、前提特性である
窒素吸着比表面積(N2SA)およびDBP吸収量と相乗的に
作用して、配合ゴムの発熱特性を損なうことなく高度の
補強性および耐摩耗性を付与することが可能となる。
This structure level (DBP absorption amount)
A relatively large aggregate void volume Vp for
The effect of the relatively large aggregate void mode diameter Dmp on the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) can improve the reinforcing property and wear resistance of the compounded rubber, and the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 Acting synergistically with the amount of SA) and DBP absorption, it is possible to impart a high degree of reinforcement and wear resistance without impairing the heat generation characteristics of the compounded rubber.

【0020】なお、これらの特性値は下記の方法によっ
て測定される。 窒素吸着比表面積(N2SA) ; m2/g ASTM D3037-78 “Standard Methods of Testing
Carbon Black SurfaceArea by Nitrogen Adsorption”M
ethod Bによる。なお、この方法による IRB#5の測定値
は80.3m2/gであった。 DBP吸収量 ; cm3/100g JIS K6217-97 「ゴム用カーボンブラックの基本性
能の試験法」による。
These characteristic values are measured by the following methods. Nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA); m 2 / g ASTM D3037-78 “Standard Methods of Testing
Carbon Black SurfaceArea by Nitrogen Adsorption ”M
According to ethod B. The measured value of IRB # 5 by this method was 80.3 m 2 / g. DBP absorption; cm 3 / 100g JIS K6217-97 due to "test method of basic performance of the carbon black for rubber".

【0021】凝集体空隙容積Vp ; cm3/g JIS K6221-85 「乾燥試料の作り方」に従って乾燥
処理した粒度250〜500μm のカーボンブラックペ
レットを試料として、水銀ポロシメーター(マイクロメ
リティック社製、Pore Sizer 9300 )の専用セル(3cm
3)中に0.2gの試料を入れ、圧力25psi 〜3000
0psi に加圧して水銀を圧入していき、静電容量(pF)を
測定する。静電容量はセル内部の水銀とセル外部の電極
間の静電容量を測定し、静電容量の変化から圧入水銀量
を算出する。なお、次式から算出した凝集体空隙径0.
0006〜7.2μm までの空隙径の累積容積をVpと
する。
Agglomerate void volume Vp; cm 3 / g A carbon black pellet having a particle size of 250 to 500 μm dried according to JIS K6221-85 “How to prepare a dried sample” is used as a sample and a mercury porosimeter (Pore Sizer, manufactured by Micromeritics Co., Ltd.). 9300) dedicated cell (3cm
3 ) Put 0.2 g of the sample in
Pressurize to 0 psi and inject mercury to measure the capacitance (pF). The capacitance is obtained by measuring the capacitance between mercury inside the cell and an electrode outside the cell, and calculating the amount of mercury injected from the change in the capacitance. In addition, the aggregate void diameter calculated from the following equation is 0.1.
The cumulative volume of the void diameter from 0006 to 7.2 μm is defined as Vp.

【0022】 但し、X1 ; 圧力25psi での静電容量(pF)、 X2 ; 圧力30000psi での静電容量(pF)、 W ; カーボンブラック試料の重量(g) 、 CF; セルにより決まる定数、[0022] Where X1: capacitance at 25 psi (pF), X2: capacitance at 30,000 psi (pF), W: weight of carbon black sample (g), CF: constant determined by cell,

【0023】凝集体空隙モード径Dmp ; nm Vpの値と各圧力での空隙直径との関係をグラフ化する
と、空隙直径の最大頻度を示す部分の変曲点が現れる。
この変曲点における、すなわち最大頻度を示す空隙直径
をDmpとする。
When the relationship between the value of the aggregate void mode diameter Dmp; nm Vp and the void diameter at each pressure is graphed, an inflection point of a portion showing the maximum frequency of the void diameter appears.
The air gap diameter at this inflection point, that is, the air gap diameter showing the maximum frequency is defined as Dmp.

【0024】上記の特性を備えた本発明のカーボンブラ
ックを、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、その他常
用のカーボンブラックで補強可能な各種の合成ゴム、又
はそれらを混合したブレンドゴム、などのゴム成分10
0重量部に対して、35〜200重量部の割合で配合し
てタイヤトレッド用のゴム組成物が作製される。なお、
ゴム成分への配合に際しては、常用の加硫剤、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
成分が適宜配合される。
The carbon black of the present invention having the above-mentioned properties can be mixed with natural rubber, styrene-butadiene rubber, polybutadiene rubber, isoprene rubber, butyl rubber, various synthetic rubbers which can be reinforced with conventional carbon black, or a mixture thereof. Rubber component 10 such as blended rubber
A rubber composition for a tire tread is prepared by blending the rubber composition in an amount of 35 to 200 parts by weight with respect to 0 part by weight. In addition,
When compounding with the rubber component, necessary components such as a usual vulcanizing agent, a vulcanization accelerator, an antioxidant, a vulcanization aid, a softener, and a plasticizer are appropriately compounded.

【0025】これらの特性を有するカーボンブラックは
図3に示した反応炉により製造される。図3において、
1は発生部であり、発生部1は頭部に燃焼用空気送入口
2および燃焼バーナ3、原料油噴射ノズル4を備えた円
筒状の燃焼室5、燃焼室5に円錐部位6を介して連続す
る小径の熱分解導管7とから構成され、熱分解導管7は
引き続く前段狭径反応域8および後段広径反応域9に同
軸的に接続している。また、発生部1と同形状の発生部
1′を発生部1とは別系列として設置し、発生部1′の
熱分解導管7′は、前段狭径反応域8に接線方向に接続
している。このように、発生部1および1′の2系列の
発生部で生成したカーボンブラック中間生成ガス流を前
段狭径反応域8で相互衝突させ、次いで後段広径反応域
9で熱分解反応を終結させることによりカーボンブラッ
クが製造される。
The carbon black having these characteristics is produced by the reactor shown in FIG. In FIG.
Reference numeral 1 denotes a generating unit. The generating unit 1 has a cylindrical combustion chamber 5 provided with a combustion air inlet 2 and a combustion burner 3 at a head thereof, and a feed oil injection nozzle 4. And a continuous pyrolysis pipe 7 having a small diameter. The pyrolysis pipe 7 is coaxially connected to a succeeding narrow reaction zone 8 and a wide reaction zone 9. A generator 1 ′ having the same shape as the generator 1 is installed as a separate system from the generator 1, and a pyrolysis conduit 7 ′ of the generator 1 ′ is connected tangentially to the preceding narrow-diameter reaction zone 8. I have. In this way, the intermediate gas flows of carbon black generated in the two series of generating units 1 and 1 'collide with each other in the former narrow-diameter reaction zone 8, and then the thermal decomposition reaction is terminated in the latter wide-diameter reaction zone 9. By doing so, carbon black is produced.

【0026】[0026]

【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。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below in comparison with comparative examples.

【0027】実施例1〜6、比較例1〜7 燃焼室(内径400mm、長さ800mm)、円錐部位長さ
200mm、熱分解導管(内径60mm、長さ500mm)か
らなる2系列の発生部1、1′と内径90mm、長さ70
0mmの前段狭径反応域および内径200mm、長さ200
0mmの後段広径反応域とを連設した図3に示した反応炉
を設置した。なお、熱分解導管7′は前段狭径反応域の
下流端から150mmの位置に接続し、また、前段狭径反
応域の下流端から50mmの位置に絞り比0.65のリン
グ部材10を設けた。
Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 7 Two series of generators 1 comprising a combustion chamber (inner diameter 400 mm, length 800 mm), a conical section length 200 mm, and a pyrolysis conduit (inner diameter 60 mm, length 500 mm) , 1 'and inner diameter 90mm, length 70
0 mm pre-stage narrow-diameter reaction zone, inner diameter 200 mm, length 200
The reaction furnace shown in FIG. 3 was installed in which a 0 mm rear-stage wide-diameter reaction zone was connected. The pyrolysis conduit 7 'is connected at a position 150 mm from the downstream end of the pre-narrow reaction zone, and a ring member 10 with a drawing ratio of 0.65 is provided at a position 50 mm from the downstream end of the pre-narrow reaction zone. Was.

【0028】この反応炉により、原料油に比重(15/4
℃)1.0703、粘度(エングラー40/20℃)2.1
0、ベンゼン不溶分0.03%、相関係数(BMCI)14
0、初留点103℃の芳香族炭化水素油を、また燃料油
には比重(15/4℃)0.903粘度(CST 50℃)16.
1、残炭分5.4%、硫黄分1.8%、引火点96℃の
炭化水素油を用いた。この反応炉、原料油および燃料油
を用いて、表1に示した反応条件により実施例1〜6、
および比較例1〜7のカーボンブラックを製造した。
This reaction furnace allows the specific gravity (15/4
° C) 1.0703, viscosity (engler 40/20 ° C) 2.1
0, benzene insoluble content 0.03%, correlation coefficient (BMCI) 14
0. Aromatic hydrocarbon oil having an initial boiling point of 103 ° C and specific gravity (15/4 ° C) 0.903 viscosity (CST 50 ° C) for fuel oil
1. A hydrocarbon oil having a residual carbon content of 5.4%, a sulfur content of 1.8% and a flash point of 96 ° C was used. Using this reactor, the feedstock oil and the fuel oil, the reaction conditions shown in Table 1 and Examples 1 to 6,
And carbon blacks of Comparative Examples 1 to 7 were produced.

【0029】[0029]

【表1】 [Table 1]

【0030】これらのカーボンブラックの特性を測定
し、表2に示した。また、参考例として市販カーボンブ
ラックの特性も表2に併記した。
The properties of these carbon blacks were measured and are shown in Table 2. Table 2 also shows the characteristics of commercially available carbon black as a reference example.

【0031】[0031]

【表2】 注; *1 市販ゴム用カーボンブラック 参考例1; ASTMコード N110(東海カーボン社製シースト9) 参考例2; ASTMコード N220(東海カーボン社製シースト6)[Table 2] Note: * 1 Carbon black for commercially available rubber Reference Example 1; ASTM code N110 (Tokai Carbon Co., Ltd., Seast 9) Reference Example 2; ASTM code N220 (Tokai Carbon Co., Ltd., Seast 6)

【0032】これらのカーボンブラックを表3に示す配
合割合で天然ゴムに配合し、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。
These carbon blacks were blended in a natural rubber at the blending ratio shown in Table 3, and the blend was vulcanized at a temperature of 145 ° C. for 40 minutes to prepare a rubber composition.

【0033】[0033]

【表3】 [Table 3]

【0034】作製した各ゴム組成物について、下記の方
法によりランボーン摩耗量 (スリップ率24%) 、損失係
数(tanδ) および引張応力(300%モジュラス) を測定
し、得られた結果を表4に示した。また、損失係数(tan
δ) と引張応力(300%モジュラス) の関係を図1に、損
失係数(tanδ) と摩耗量 (スリップ率24%) の関係を図
2に示した。
For each of the produced rubber compositions, the Lambourn abrasion (slip ratio: 24%), the loss factor (tan δ) and the tensile stress (300% modulus) were measured by the following methods. The results obtained are shown in Table 4. Indicated. The loss factor (tan
FIG. 1 shows the relationship between δ) and tensile stress (300% modulus), and FIG. 2 shows the relationship between the loss factor (tan δ) and the amount of wear (slip rate 24%).

【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、下記の条件で摩耗量を測定し
た。 試験片:厚さ10mm、外径44mm 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 約9g/分 エメリーホイール面と試験片の相対スリップ率:24% 試験片回転数:535rpm 試験荷重:4kg
Abrasion: The abrasion was measured using a Lambourn abrasion tester (mechanical slip mechanism) under the following conditions. Test piece: thickness 10 mm, outer diameter 44 mm Emery wheel: GC type, particle size # 80, hardness H Carborundum powder with addition: particle size # 80, addition amount about 9 g / min Relative slip ratio between emery wheel surface and test piece: 24% Test piece rotation speed: 535 rpm Test load: 4 kg

【0036】損失係数(tanδ) ;Visco Elastic Spect
romwter(岩本製作所製)を用いて、下記の条件で損失
係数(tanδ)を測定した。 試験片:厚さ2mm、長さ30mm、幅5mm 周波数:50Hz 動的歪率:±1% 温度:室温
Loss coefficient (tan δ); Visco Elastic Spect
Using a romwter (manufactured by Iwamoto Seisakusho), the loss factor (tan δ) was measured under the following conditions. Test piece: thickness 2mm, length 30mm, width 5mm Frequency: 50Hz Dynamic strain rate: ± 1% Temperature: room temperature

【0037】引張応力(300%モジュラス) ;東洋精機
製作所製(ストログラフAR)を用いて、試験片JIS
3号、引張速度500±25mm/分の条件で測定した。
Tensile stress (300% modulus); Test piece JIS using Toyo Seiki Seisakusho (Strograph AR)
No. 3, measured under the conditions of a tensile speed of 500 ± 25 mm / min.

【0038】[0038]

【表4】 [Table 4]

【0039】これらの結果から、本発明の選択的特性要
件の全てを満たす実施例1〜6のカーボンブラックを配
合したゴム組成物は、少なくとも凝集体空隙容積Vpあ
るいは凝集体空隙モード径Dmpのいずれか1つが関係
式値を満たさないカーボンブラックを配合した比較例1
〜7のゴム組成物に比べて、窒素吸着比表面積(N2SA)お
よびDBP吸収量が同等レベルにおいて、同程度の損失
係数(tanδ) を維持しながら 300%モジュラスが高く、
摩耗量が少ないことが認められる。
From these results, it can be seen that the rubber compositions containing the carbon blacks of Examples 1 to 6 satisfying all the selective property requirements of the present invention have at least either the aggregate void volume Vp or the aggregate void mode diameter Dmp. Comparative Example 1 in which one of them does not satisfy the value of the relational formula
As compared with the rubber compositions of Nos. 1 to 7, the nitrogen absorption specific surface area (N 2 SA) and the DBP absorption amount are at the same level, while maintaining the same loss coefficient (tan δ), the 300% modulus is higher,
It is recognized that the amount of wear is small.

【0040】すなわち、実施例4と比較例6は同等レベ
ルの窒素吸着比表面積(N2SA)およびDBP吸収量を有し
ているが、比較例6は凝集体空隙容積Vpが (1)式の関
係式値を充足しておらず、そのゴム特性を比較すると t
anδが同等(発熱性が同等)に維持された場合には、実
施例4のゴム組成物は比較例6のゴム組成物に比べて30
0%モジュラスが高位にあって補強性に優れ、摩耗量は
低位にあって耐摩耗性に優れていることが判る。
That is, while Example 4 and Comparative Example 6 have the same level of nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) and DBP absorption amount, Comparative Example 6 has an aggregate void volume Vp of the formula (1) Does not satisfy the value of
When an δ was maintained at the same level (exothermic), the rubber composition of Example 4 was 30 times less than the rubber composition of Comparative Example 6.
It can be seen that the 0% modulus is high and the reinforcement is excellent, and the wear amount is low and the wear resistance is excellent.

【0041】また、市販品のカーボンブラックを配合し
た参考例1〜2のゴム組成物は、カーボンブラックの凝
集体空隙容積Vpおよび凝集体空隙モード径Dmpが、
それぞれ (1)式、(2) 式の関係を満足していないため、
実施例に比べて 300%モジュラスが低く、補強性に劣
り、また、摩耗量が多く、耐摩耗性に劣っていることが
判る。
The rubber compositions of Reference Examples 1 and 2 blended with commercially available carbon black have an aggregate void volume Vp and an aggregate void mode diameter Dmp of carbon black of:
Since they do not satisfy the relations of equations (1) and (2),
It can be seen that the modulus is lower by 300% than in the examples, is inferior in reinforcement, is large in the amount of wear, and is inferior in wear resistance.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上のとおり、本発明のカーボンブラッ
クは高度にストラクチャーが発達した異方性の大きなア
グリゲート構造を有しており、配合ゴムに対して発熱性
を損なうことなく、高度の補強性および耐摩耗性を付与
することが可能である。したがって、苛酷な走行条件下
に使用されるタイヤトレッドゴム配合用のカーボンブラ
ックとして極めて有用である。
As described above, the carbon black of the present invention has a highly anisotropic aggregate structure with a highly developed structure, and has a high degree of reinforcement without impairing the heat build-up of the compounded rubber. And abrasion resistance can be imparted. Therefore, it is extremely useful as a carbon black for compounding a tire tread rubber used under severe running conditions.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例と比較例によるゴム組成物の損失係数(t
anδ) と 300%モジュラスの関係を示したグラフであ
る。
FIG. 1 shows a loss factor (t) of a rubber composition according to an example and a comparative example.
It is a graph showing the relationship between anδ) and 300% modulus.

【図2】実施例と比較例によるゴム組成物の損失係数(t
anδ) とランボーン摩耗量 (スリップ率24%) の関係を
示したグラフである。
FIG. 2 shows a loss factor (t) of a rubber composition according to an example and a comparative example.
6 is a graph showing the relationship between anδ) and the amount of Lambourn wear (slip rate 24%).

【図3】本発明のカーボンブラックを製造するのに用い
た反応炉の側断面略図である。
FIG. 3 is a schematic side sectional view of a reactor used for producing the carbon black of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、1′ 発生部 2、2′ 燃焼用空気送入口 3、3′ 燃焼バーナ 4、4′ 原料油噴射ノズル 5、5′ 燃焼室 6、6′ 円錐部位 7、7′ 熱分解導管 8、 前段狭径反応域 9、 後段広径反応域 10、 リング部材 1, 1 'generating section 2, 2' combustion air inlet 3, 3 'combustion burner 4, 4' feed oil injection nozzle 5, 5 'combustion chamber 6, 6' conical section 7, 7 'pyrolysis conduit 8, Front narrow reaction zone 9, Rear wide reaction zone 10, Ring member

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Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 窒素吸着比表面積(N2SA)が60〜180
(m2/g)、DBP吸収量が90〜150(cm3/100g)のハー
ド系領域に属し、水銀圧入法により測定される凝集体空
隙容積Vp(cm3/g) および凝集体空隙モード径Dmp(n
m)が、それぞれ下記(1) 式および(2) 式の関係を満たす
ことを特徴とするタイヤトレッドゴム用カーボンブラッ
ク。 Vp≧0.00976×(DBP)+0.0006 …(1) Dmp≧−0.236×(N2 SA)+63.39 …(2)
1. A nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of 60 to 180.
(m 2 / g), DBP absorption amount is 90~150 (cm 3 / 100g) Hard system belongs to the area, aggregate void volume is measured by mercury porosimetry Vp (cm 3 / g) and aggregates gap mode Diameter Dmp (n
m) satisfies the following expressions (1) and (2), respectively. Vp ≧ 0.00976 × (DBP) +0.0006 (1) Dmp ≧ −0.236 × (N 2 SA) +63.39 (2)
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