JP2003192941A - Soft-type furnace carbon black - Google Patents

Soft-type furnace carbon black

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JP2003192941A
JP2003192941A JP2001397483A JP2001397483A JP2003192941A JP 2003192941 A JP2003192941 A JP 2003192941A JP 2001397483 A JP2001397483 A JP 2001397483A JP 2001397483 A JP2001397483 A JP 2001397483A JP 2003192941 A JP2003192941 A JP 2003192941A
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JP
Japan
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carbon black
dst
dmax
furnace carbon
less
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JP2001397483A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenichiro Yukii
健一郎 雪井
Haruo Sato
治男 佐藤
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Asahi Carbon Co Ltd
Original Assignee
Asahi Carbon Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a carbon black which can solve such problems as a reduction in dispersibility and the deterioration of reinforcing properties and extrudability, tending to occur with conventional soft-type carbon blacks blended in large amounts, even when the carbon black is blended in an amount more than those before with a polymeric material, particularly a rubber compound, and which can maintain a high resistance even when blended in a large amount. <P>SOLUTION: This soft-type furnace carbon black is characterized in that it comprises a furnace carbon black having an iodine adsorption (IA) of 15 mg/g or grater and below 25 mg/g, and a dibutyl phthalate absorption (DBPA) of 100 ml/100 g or greater and below 150 ml/100 g, wherein the characteristics of Stokes' diameter (Dst) of the aggregate, determined by the centrifugal sedimentation analysis, satisfy the formulas: D<SB>3</SB>Q-DQ≥120 (nm) and D<SB>2</SB>Q/ Dmax≥1.120 (wherein DQ is the Dst corresponding to 25% of the whole; D<SB>2</SB>Q is the Dst corresponding to 50% of the whole; D<SB>3</SB>Q is the Dst corresponding to 75% of the whole; and Dmax is the Dst of maximum frequency). <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、高分子材料、特に
ゴム配合時に機械的特性を維持しながら、分散性と加工
特性に優れ、かつ多量配合時においても従来の同等カー
ボンブラックに対して高電気抵抗性を有するソフト系フ
ァーネスカーボンブラックに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention is excellent in dispersibility and processing characteristics while maintaining mechanical properties when compounded with a polymer material, especially rubber, and is superior to conventional carbon black even when compounded in a large amount. The present invention relates to a soft type furnace carbon black having electric resistance.

【0002】[0002]

【従来技術】カーボンブラックは、その主たる用途であ
るゴムヘの特性、すなわち加工性と補強性で分類されて
おり、主なソフト系カーボンブラックとしては半補強性
ファーネスカーボンブラック(Semi Reinfo
rcing Furnace−SRF)、汎用ファーネ
スカーボンブラック(General Purpose
Furnace−GPF)、良押出性ファーネスカー
ボンブラック(Fast Extruding Fur
nace−FEF)などがある。ソフト系という表現
は、ゴム配合時において軟らかいゴム組成物を与えるこ
とから生じたものであり、作業性が良い、発熱が低い、
多量配合ができるなどの特性を有し、タイヤカーカス
用、チューブ用、ベルト、シール材、ウェーザーストリ
ップなどのゴム部材ならびにプラスチック用充填剤とし
て利用されている。カーボンブラックの基本的特性とし
ては、よう素吸着量や窒素吸着比表面積などで評価され
る表面積およびカーボンブラック粒子のつながりによる
高次構造(ストラクチャー)があることは周知である。
2. Description of the Related Art Carbon blacks are classified according to the properties of rubbers, which are their main uses, that is, processability and reinforcing properties. As main soft carbon blacks, semi-reinforcing furnace carbon blacks (Semi Reinfo) are used.
rcing Furnace-SRF), general-purpose furnace carbon black (General Purpose)
Furnace-GPF), good extrusion carbon black (Fast Extracting Fur)
nace-FEF). The expression "soft type" is derived from the fact that a soft rubber composition is provided at the time of compounding the rubber, and has good workability, low heat generation,
It has properties such that it can be blended in a large amount, and is used as a filler for rubbers such as tire carcass, tubes, belts, sealing materials, weather strips, and plastics. It is well known that basic characteristics of carbon black include a surface area evaluated by iodine adsorption amount, nitrogen adsorption specific surface area and the like and a higher-order structure (structure) due to the connection of carbon black particles.

【0003】このように、カーボンブラックの物理化学
特性としては、粒子径およびストラクチャーが代表的で
あるが、しかし、この2つの特性では目的とするゴム特
性の制御は困難になってきており、例えば、最小分散単
位のアグリゲート分布における最多頻度値の大小や分布
幅の広狭などが最終ゴム物性に大きな影響を与えること
がすでに明らかになっている。ソフト系カーボンブラッ
クの欠点としては、多量配合した場合において、カーボ
ンブラックとプロセスオイルが凝集を起こしマトリック
ス中に均一に分散しにくいという点があった。また、カ
ーボンブラックを配合したスポンジ製品や低硬度のゴム
製品などでは押出加工性が低下し、その作業性において
問題があった。特許第2506951号公報には、多量
配合時での分散性に優れ、かつ反発弾性と補強性を付与
するとともに押出加工性を大幅に改善することのできる
ソフト系ファーネスカーボンブラックについて記載され
ている。しかしながら、ソフト系カーボンブラックに対
してさらに高配合した配合ゴムへの要求がなされたと
き、前述のような種々の効果はほとんど発現されないか
消滅してしまうという新たな問題点に直面した。
As described above, as the physicochemical properties of carbon black, the particle size and the structure are typical. However, it is becoming difficult to control the desired rubber properties with these two properties. , It has already been clarified that the size of the most frequent value in the aggregate distribution of the minimum variance unit and the width of the distribution width have a great influence on the physical properties of the final rubber. A drawback of the soft carbon black is that when it is blended in a large amount, the carbon black and the process oil agglomerate and it is difficult to uniformly disperse them in the matrix. In addition, sponge products containing carbon black and rubber products having a low hardness have low extrusion processability, which causes a problem in workability. Japanese Patent No. 2506951 describes a soft type furnace carbon black which is excellent in dispersibility when blended in a large amount, imparts impact resilience and reinforcing properties, and can significantly improve extrusion processability. However, when a demand has been made for a compounded rubber in which the content of the soft carbon black is higher, a new problem was faced in that the above-mentioned various effects were hardly exhibited or disappeared.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高分
子材料、特にゴム配合物にカーボンブラックを従来より
もさらに多量配合した場合において、多量配合時に上記
特許公報記載のソフト系カーボンブラックで発生した分
散性の低下や補強性と押出加工性の低下を解消するとと
もに、高配合時でも高抵抗性を保持することのできるカ
ーボンブラックを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a soft carbon black described in the above patent publication when a large amount of carbon black is blended into a polymer material, especially a rubber blend, as compared with the conventional case. It is an object of the present invention to provide a carbon black capable of eliminating the deterioration of dispersibility and the deterioration of reinforcing property and extrusion processability that have occurred, and maintaining high resistance even at a high compounding ratio.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは鋭意
研究の結果、よう素吸着量(IA)が15〜25mg/
g、ジブチルフタレート吸収量(DBPA)が100〜
150ml/100gという比較的低表面積、高ストラ
クチャーの基本的特性を有するという前記特許の基本特
性を踏襲しながら、加えて遠心沈降分析により評価され
るアグリゲート特性および着色力に注目し、本発明を完
成させたものである。本発明の第1は、よう素吸着量
(IA)が15(mg/g)以上、25(mg/g)未
満、ジブチルフタレート(DBP)吸収量(DBPA)
が100(ml/100g)以上、150(ml/10
0g)未満の特性を有するファーネスカーボンブラック
において、遠心沈降分析により測定されるアグリゲート
のストークス径(Dst)の特性が、 式(イ) D3Q−D≧120(nm)で、かつ、 D2Q/Dmax≧1.120 (式中、Dは、全体の25%に相当するDst、D
2Qは、全体の50%に相当するDst、D3Qは、全
体の75%に相当するDst、Dmaxは最多頻度Ds
tを示す。)であることを特徴とするソフト系ファーネ
スカーボンブラックに関する。本発明の第2は、よう素
吸着量(IA)が15(mg/g)以上、25(mg/
g)未満、ジブチルフタレート(DBP)吸収量(DB
PA)が100(ml/100g)以上、150(ml
/100g)未満の特性を有するファーネスカーボンブ
ラックにおいて、遠心沈降分析により測定されるアグリ
ゲートのストークス径(Dst)の特性が、 式(イ) D3Q−D≧120(nm)で、かつ、 D2Q/Dmax≧1.120 (式中、Dは、全体の25%に相当するDst、D
2Qは、全体の50%に相当するDst、D3Qは、全
体の75%に相当するDst、Dmaxは最多頻度Ds
tを示す。)であり、かつ、比着色力(%)が、 式(ロ) 比着色力(%)≦(IA)(mg/g)+27 であることを特徴とするソフト系ファーネスカーボンブ
ラックに関する。本発明の第3は、請求項1または2記
載のファーネスカーボンブラックにおいて、よう素吸着
量(IA)が17(mg/g)以上、23(mg/g)
未満、ジブチルフタレート(DBP)吸収量(DBP
A)が105(ml/100g)以上、135(ml/
100g)未満の特性を有することを特徴とする請求項
1または2記載のソフト系ファーネスカーボンブラック
に関する。
As a result of intensive studies, the present inventors have found that the iodine adsorption amount (IA) is 15 to 25 mg /
g, dibutyl phthalate absorption (DBPA) is 100 to
While following the basic characteristics of the above-mentioned patent, which have the basic characteristics of relatively low surface area of 150 ml / 100 g and high structure, in addition to the aggregate characteristics and coloring power evaluated by centrifugal sedimentation analysis, the present invention It has been completed. The first aspect of the present invention is that the iodine adsorption amount (IA) is 15 (mg / g) or more and less than 25 (mg / g), dibutyl phthalate (DBP) absorption amount (DBPA).
Is 100 (ml / 100g) or more, 150 (ml / 10
In the furnace carbon black having a characteristic of less than 0 g), the characteristic of the Stokes diameter (Dst) of the aggregate measured by centrifugal sedimentation analysis is represented by the formula (a) D 3Q −D Q ≧ 120 (nm), and D 2Q /Dmax≧1.120 (In the formula, D Q is equivalent to 25% of the total Dst, D
2Q corresponds to 50% of the total Dst, D 3Q corresponds to 75% of the total Dst, and Dmax is the most frequent Ds.
indicates t. ) Is a soft type furnace carbon black. The second aspect of the present invention is that the iodine adsorption amount (IA) is 15 (mg / g) or more and 25 (mg / g).
g), dibutyl phthalate (DBP) absorption (DB
PA) 100 (ml / 100g) or more, 150 (ml)
In the furnace carbon black having a characteristic of less than 100 g / 100 g), the characteristic of the Stokes diameter (Dst) of the aggregate measured by centrifugal sedimentation analysis is represented by the formula (a) D 3Q −D Q ≧ 120 (nm), and D 2Q /Dmax≧1.120 (In the formula, D Q is equivalent to 25% of the total Dst, D
2Q corresponds to 50% of the total Dst, D 3Q corresponds to 75% of the total Dst, and Dmax is the most frequent Ds.
indicates t. ) And the specific coloring power (%) is represented by the formula (b): Specific coloring power (%) ≦ (IA) (mg / g) +27. A third aspect of the present invention is the furnace carbon black according to claim 1 or 2, wherein the iodine adsorption amount (IA) is 17 (mg / g) or more and 23 (mg / g).
Less, dibutyl phthalate (DBP) absorption (DBP
A) is 105 (ml / 100g) or more, 135 (ml /
3. A soft furnace carbon black according to claim 1 or 2, characterized in that it has properties of less than 100 g).

【0006】本発明において、よう素吸着量(IA)は
15〜25mg/gの範囲とするが、よう素吸着量(I
A)が15mg/gを下回る場合には引張り強さ等の機
械的特性が不満足となり、また、25mg/gを上回る
場合には多量配合時において配合物の粘度が上昇して分
散性および押出特性が低下する欠点がある。特に、よう
素吸着量(IA)は17〜23mg/gの範囲が好まし
い。
In the present invention, the iodine adsorption amount (IA) is set in the range of 15 to 25 mg / g, and the iodine adsorption amount (I
When A) is less than 15 mg / g, mechanical properties such as tensile strength are unsatisfactory, and when it exceeds 25 mg / g, the viscosity of the compound is increased in a large amount of compounding, resulting in dispersibility and extrusion properties. Has the drawback of decreasing. Particularly, the iodine adsorption amount (IA) is preferably in the range of 17 to 23 mg / g.

【0007】本発明において、ジブチルフタレート(D
BP)吸収量(DBPA)は100〜150ml/10
0gの範囲とするが、100ml/100gを下回る場
合には、分散性の低下およびダイスウェルの増大などの
加工性等に関する特性が低下し、また、150ml/1
00gを上回る場合には、ゴム組成物の粘度上昇などが
発生しやすくなる欠点がある。特に、ジブチルフタレー
ト(DBP)吸収量(DBPA)は、105〜135m
l/100gの範囲が好ましい。遠心沈降分析によるア
グリゲートモード径において、前記式(イ)におけるD
3Q−Dの値が120(nm)よりも大きいというこ
とは、アグリゲートサイズ分布が本発明カーボンブラッ
クは従来のものよりも広いことを意味し、また、D2Q
/Dmax≧1.120はアグリゲートサイズ値の累積
二等分値と最多頻度値との比の値が1.120以上に高
く、従来のカーボンブラックと比較して、大きなアグリ
ゲートの占める割合がより多いことを意味している。こ
れらのアグリゲートに関する特性は本発明カーボンブラ
ックがいずれも従来のカーボンブラックよりも容易に高
分子マトリックス中への分散が達成されることに有効に
寄与し、マトリックス中に均一に分散され、カーボンブ
ラックアグリゲートの間に高分子マトリックスが入り込
むことにより配合物の電気抵抗性が高くなるものと推定
している。比着色力(%)が、 式(ロ) 比着色力(%)≦(IA)(mg/g)+27 で算出される値よりも大きい場合には、ゴムマトリック
ス中への多量配合時においてカーボンブラックとプロセ
スオイルが凝集塊をつくり、このためにゴムマトリック
ス中への均一な分散が困難となる。さらに、配合ゴム組
成物の押出特性、圧縮永久歪み特性の低下を招来するの
で、算出値よりも小さな比着色力を有することが必要で
ある。
In the present invention, dibutyl phthalate (D
BP) absorption (DBPA) is 100-150 ml / 10
The range is 0 g, but when it is less than 100 ml / 100 g, the properties relating to processability such as a decrease in dispersibility and an increase in die swell are deteriorated, and 150 ml / 1
If it exceeds 00 g, there is a drawback that the viscosity of the rubber composition is likely to increase. Especially, dibutyl phthalate (DBP) absorption (DBPA) is 105-135m
A range of 1/100 g is preferred. In the aggregate mode diameter by centrifugal sedimentation analysis, D in the above formula (a)
The fact that the value of 3Q- DQ is larger than 120 (nm) means that the aggregate size distribution of the carbon black of the present invention is wider than that of the conventional carbon black, and D 2Q
/Dmax≧1.120, the value of the ratio of the cumulative halving value of the aggregate size value and the most frequent value is as high as 1.120 or more, and the ratio of the large aggregate is larger than that of the conventional carbon black. Means more. The characteristics related to these aggregates effectively contribute to the fact that the carbon black of the present invention can be easily dispersed in the polymer matrix more easily than the conventional carbon black, and the carbon black is uniformly dispersed in the matrix. It is presumed that the electrical resistance of the compound is increased by the inclusion of the polymer matrix between the aggregates. When the specific tinting strength (%) is larger than the value calculated by the formula (b) relative tinting strength (%) ≦ (IA) (mg / g) +27, carbon is mixed in a large amount in the rubber matrix. The black and process oil form agglomerates that make uniform dispersion in the rubber matrix difficult. Further, since the extrusion characteristics and compression set characteristics of the compounded rubber composition are deteriorated, it is necessary to have a specific tinting strength smaller than the calculated values.

【0008】〔各特性の測定〕本発明におけるカーボン
ブラックの物理化学特性は次のようにして測定される。 (1)よう素吸着量 (IA) JIS K 6217(1997)6.に記載の方法に
より測定され、単位重量当たりに吸着されるよう素量
(mg/g)で表示される。 (2)DBP吸収量 (DBPA) JIS K 6217(1997)9.2A法に記載の
方法により測定され、100g当たりに吸収されるDB
Pの容積(ml/100g)で表示される。 (3)圧縮試料のDBP吸収量 (24M4DBP) JIS K 6217(1997)10.に記載の方法
により測定され、100g当たりに吸収されるDBPの
容積(ml/100g)で表示される。なお、24M4
DBPの測定に用いられる試料は、測定前に165MP
a(24000psi)で4回の圧縮・ほぐしの処理を
行い、この処理後の試料についてDBP吸収量を測定す
る。 (4)比着色力 (チント) JIS K 6217(1997)11.に記載の方法
により測定され、比着色力検定用標準カーボンブラック
に対する指数(%)として表示される。
[Measurement of Each Property] The physicochemical properties of the carbon black in the present invention are measured as follows. (1) Iodine adsorption amount (IA) JIS K 6217 (1997) 6. The amount of iodine adsorbed per unit weight (mg / g) is measured. (2) DBP absorption amount (DBPA) DB measured per the method described in JIS K 6217 (1997) 9.2A method and absorbed per 100 g
It is displayed by the volume of P (ml / 100 g). (3) DBP absorption of compressed sample (24M4DBP) JIS K 6217 (1997) 10. It is measured by the method described in 1. and is expressed as the volume of DBP absorbed per 100 g (ml / 100 g). In addition, 24M4
The sample used for DBP measurement is 165MP before measurement.
a (24000 psi), four times of compression and disentanglement are performed, and the DBP absorption of the sample after this treatment is measured. (4) Specific coloring power (tinting) JIS K 6217 (1997) 11. It is measured by the method described in 1) and displayed as an index (%) with respect to the standard carbon black for colorimetric test.

【0009】(5)遠心沈降分析によるカーボンブラッ
クアグリゲート特性の分析 測定装置: 高速ディスク遠心法超微粒子粒度分析計
(測定装置名:BI−DCP、BROOKHAVEN
INSTRUMENTS CORPORATION社
製)による分析測定方法 カーボンブラック10mgを秤量して100mlビーカ
ーに入れ、0.1mlの界面活性剤ノニデットP−40
(ナカライティスク株式会社製)を加える。カーボンブ
ラックと界面活性剤を良く練ってペースト状にした後、
20容量%のエタノール水溶液50mlを加え、株式会
社日本精機製作所製の超音波ホモジナイザー(US−1
50T)で3分間超音波処理を施して完全に分散させ
る。ディスクの回転数を4000rpmとし、15ml
のイオン交換水(スピン液)をディスクに注入する。さ
らに1mlの20容量%エタノール(バッファ液)をデ
ィスク内に注入する。1分後に0.5mlの上記カーボ
ンブラック分散液をディスクに注入して測定を開始さ
せ、経過時間と吸光度の分布曲線より各時間tに対応す
るアグリゲートのストークス相当径Dstを下記式
(1)により算出する。
(5) Analysis of carbon black aggregate characteristics by centrifugal sedimentation analysis Measuring device: High-speed disc centrifugal ultrafine particle size analyzer (measuring device names: BI-DCP, BROOKHAVEN
Analytical measurement method by INSTRUMENTS CORPORATION) 10 mg of carbon black is weighed and put in a 100 ml beaker, and 0.1 ml of the surfactant Nonidet P-40.
(Manufactured by Nakarai Tisque Co., Ltd.) is added. After thoroughly kneading the carbon black and the surfactant into a paste,
50 ml of a 20% by volume ethanol aqueous solution was added, and an ultrasonic homogenizer manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd. (US-1
Sonicate for 3 minutes at 50 T) to completely disperse. Disk rotation speed is 4000 rpm and 15 ml
Ion-exchanged water (spin solution) is injected into the disk. Further, 1 ml of 20% by volume ethanol (buffer solution) is injected into the disc. After 1 minute, 0.5 ml of the above carbon black dispersion was injected into the disk to start the measurement, and the Stokes equivalent diameter Dst of the aggregate corresponding to each time t was calculated from the following formula (1) from the distribution curve of elapsed time and absorbance. Calculate by

【数1】 式(1)において、 ηは、溶媒の粘度(mPa・s) ωは、ディスク回転数(rpm) Δρは、カーボンブラック粒子と溶媒の密度差(g/c
) Riは、カーボンブラック分散液注入点の半径(cm) Rdは、吸光度測定点までの半径(cm) tは、時間(分)である。
[Equation 1] In the formula (1), η is the viscosity of the solvent (mPa · s) ω is the disk rotation speed (rpm) Δρ is the density difference between the carbon black particles and the solvent (g / c)
m 3 ) Ri is the radius (cm) of the carbon black dispersion liquid injection point, Rd is the radius (cm) to the absorbance measurement point, and t is the time (minutes).

【0010】〔アグリゲートストークス相当径の特性評
価〕図1は、Dst測定時における経過時間と吸光度の
変化を示すグラフである。図2は、経過時間の関数とし
て得られるストークス相当径の頻度分布を示すグラフで
ある。実線による曲線は、ストークス相当径の頻度分布
を示す(最多頻度値=1.0)。破線による曲線は、累
積頻度曲線(全体=1.0)である。図1に示した時間
−吸光度を、式(1)を用いてDst−吸光度の関係を
示す図2に変換する。図2において吸光度(頻度)から
Dstに対する累積頻度曲線を画き、全体の25%に相
当するDstをD、50%に相当するDstをD
(アグリゲートのサイズ分布の大きさを判断する指標の
一つ)および75%に相当するDstをD3Qと定義す
る。上記測定操作によって得られるアグリゲートのスト
ークス相当径のヒストグラムにおいて、最多頻度(実際
には、光学的測定を行っているので最大吸光度である)
を与えるストークス相当径をDmaxと称し、カーボン
ブラックアグリゲートの別の平均的大きさを示す目安で
ある。さらに、最多頻度値の半分の頻度値を有するDs
t(2つ存在する)の差を△Dstと定義する。
[Characteristic Evaluation of Aggregate Stokes Equivalent Diameter] FIG. 1 is a graph showing changes in elapsed time and absorbance during Dst measurement. FIG. 2 is a graph showing the frequency distribution of Stokes equivalent diameters obtained as a function of elapsed time. The solid curve indicates the frequency distribution of the Stokes equivalent diameter (most frequent value = 1.0). The curve by the broken line is a cumulative frequency curve (overall = 1.0). The time-absorbance shown in FIG. 1 is converted into FIG. 2 showing the Dst-absorbance relationship using the equation (1). In FIG. 2, a cumulative frequency curve with respect to Dst is drawn from the absorbance (frequency), Dst corresponding to 25% of the whole is D Q , and Dst corresponding to 50% is D 2 Q.
Dst corresponding to (one of the indexes for judging the size of the aggregate size distribution) and 75% is defined as D 3Q . In the histogram of Stokes equivalent diameter of the aggregate obtained by the above measurement operation, the highest frequency (actually, the maximum absorbance because optical measurement is performed)
The Stokes-equivalent diameter that gives ## EQU1 ## is called Dmax, and is a standard showing another average size of the carbon black aggregate. Furthermore, Ds having a frequency value that is half the most frequent value
The difference between t (there are two) is defined as ΔDst.

【0011】[0011]

【実施例】以下に実施例を示し、本発明をさらに詳しく
説明する。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following examples.

【0012】製造例 特公昭54−38068号公報(出願人 旭カーボン)
に記載された炉と同様の構成とした図3に示すオイルフ
ァーネス炉1(直径1000mm)の炉頭部中心軸方向
から炉内に原料油噴霧ノズル4を挿入し、炉の接線方向
に上下一対に設けられた第1空気孔A、A′、第2空気
孔B、B′および前記孔A、A′に補助原料導入装置5
を設置し、各空気孔からの導入空気量、補助原料導入量
ならびに原料油供給量を変化することにより、物理化学
特性値の異なるソフト系ファーネスカーボンブラックを
製造した。なお、DBPAの制御については通常の調整
剤を適宜利用した。原料油の性状は表1に示したとおり
である。
Manufacturing Example JP-B-54-38068 (Applicant: Asahi Carbon)
Of the oil furnace 1 (diameter 1000 mm) shown in FIG. 3 having the same structure as that of the furnace described in 1 above, the raw oil spray nozzle 4 is inserted into the furnace from the central axis direction of the furnace head, and a pair of upper and lower is installed in the tangential direction of the furnace. To the first air holes A, A ', the second air holes B, B'and the holes A, A'provided in
Was installed, and the amount of introduced air from each air hole, the amount of auxiliary raw material introduced, and the amount of feedstock oil supplied were changed to produce soft furnace carbon blacks having different physicochemical characteristic values. For the control of DBPA, ordinary regulators were used appropriately. The properties of the feedstock oil are as shown in Table 1.

【0013】[0013]

【表1】 また、補助原料としてはC重油を使用した。カーボンブ
ラックの製造条件を実施例として表2に、比較例とし
て、表3に示した。
[Table 1] Further, C heavy oil was used as an auxiliary raw material. The production conditions of carbon black are shown in Table 2 as an example and in Table 3 as a comparative example.

【0014】[0014]

【表2】 [Table 2]

【0015】[0015]

【表3】 [Table 3]

【0016】また、表2および表3記載の製造条件によ
り得られたSRF級カーボンブラックの物理化学特性を
表4(実施例)、および、表5(比較例)に示す。
The physicochemical properties of the SRF grade carbon black obtained under the production conditions shown in Tables 2 and 3 are shown in Table 4 (Examples) and Table 5 (Comparative Examples).

【0017】[0017]

【表4】 [Table 4]

【0018】[0018]

【表5】 なお、製造例No.1〜4は本発明にかかるソフト系カ
ーボンブラックであり、製造例No.5〜11は本発明
のいずれかの特性要件において外れたカーボンブラック
の例である。
[Table 5] Manufacturing example No. Nos. 1 to 4 are soft carbon blacks according to the present invention. 5 to 11 are examples of carbon blacks out of conformity with any of the characteristic requirements of the present invention.

【0019】〔ゴム配合特性〕表4および表5に示した
カーボンブラックを表6に示した割合でゴムに配合して
ゴム組成物とし、150℃で30分間加硫したゴム加硫
物について各種特性を測定した。この結果を表7および
表8にとりまとめて示した。
[Rubber compounding characteristics] The rubber vulcanizates obtained by vulcanizing the carbon blacks shown in Tables 4 and 5 in a rubber composition at a ratio shown in Table 6 and vulcanizing at 150 ° C. for 30 minutes are various. The properties were measured. The results are summarized in Tables 7 and 8.

【0020】[0020]

【表6】 *1 商品名:ノクセラーM 〔大内新興化学工業
(株)製〕 *2 商品名:ノクセラーTT 〔大内新興化学工業
(株)製〕 *3 商品名:ノクセラーTRA〔大内新興化学工業
(株)製〕 *4 商品名:ノクセラーBZ 〔大内新興化学工業
(株)製〕
[Table 6] * 1 Product name: Nox Cellar M [manufactured by Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd.] * 2 Product name: Nox Cellar TT [manufactured by Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd.] * 3 Product name: Nox Cellar TRA [Ouchi Shinko Chemical Industry ( Co., Ltd.] * 4 Product name: Nox Cellar BZ [Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd.]

【0021】[0021]

【表7】 [Table 7]

【0022】[0022]

【表8】 [Table 8]

【0023】上記実施例および比較例のカーボンブラッ
クをEPDMに配合した表7および表8のゴム特性の結
果から、本発明カーボンブラックの効果について分散
度、押出特性、圧縮永久歪み、引張り特性、体積抵抗率
の特性で説明する。なお、上記各特性は次のようにして
測定した。 ・ムーニー粘度…JIS K6300:1994「未加
硫ゴム物理試験方法」第6項に記載の方法で測定する。 ・分散度…加硫ゴムをカミソリで切断し、その切断面を
約30倍の倍率で写真撮影して、Rubber Wor
ld,151巻3号第41頁(1964)で掲載された
照準分散写真(10が最良)と比較して分散の良否を判
定する。中間にあると判定された場合は小数点以下0.
5を加える(例えば、8と9の中間は8.5と表示)。 ・押出特性…50mmφゴム押出試験器〔(株)双葉製
作所製〕を用いてガーベィダイ(ASTM D2230
に記載)から未加硫ゴムを押し出し、次の特性を測定す
る。 1)押出スピード…1分当たりで押し出されるゴムの長
さ(cm/分)で表示され、数値が大きいほど加工性は
良好となる。 2)ダイスウェル(D.S.)…ダイを通過した未加硫
ゴムが押し出された後でどの程度膨潤したかを表し、数
値が小さいほど加工性は良好となる。 D.S.=(S−S)×100/S(%) (式中、Sはダイ面積、Sは押し出し後の試料面積を
示す。) ・硬さ…JIS K6253:1997「加硫ゴム及び
熱可塑性ゴムの硬さ試験方法」第5項に記載された方法
により測定する。 ・体積抵抗率…JIS K6911:95「熱硬化性プ
ラスチック一般試験方法」「5.13抵抗率」に記載さ
れた方法に準じて測定する。 (i)分散度について IAおよびDBPAがほば等しいNo.1とNo.5、
No.2とNo.6、No.3とNo.7およびNo.
4とNo.8をそれぞれ比較すると、いずれの場合にお
いても本発明カーボンブラックを配合した配合物での分
散度が1ポイント以上高くなっており、特性が改良され
ていることがわかる。これは、従来のカーボンブラック
に比較して大きなアグリゲートの占める割合が多いこと
と高DBPAという特性が相まって高分子マトリックス
中に容易に分散されるためと推定される。 (ii)押出特性について 上述の(i)と同様にして各ゴム配合物の押出特性を比
較してみると、本発明のカーボンブラック配合物では単
位時間当たりの押出スピードが向上しており、またダイ
スウェルの数値も低下していることは明らかである。 (iii)圧縮永久歪みについて 同様に上記(i)のように実施例と比較例を対比させて
圧縮永久歪み特性について比較すると、本発明カーボン
ブラックはいずれの比較例よりも数ポイント低い数値を
示し、改良されていることがわかる。 (iv)体積抵抗率 一般に高抵抗率を有するゴム組成物を得るためには粒子
径が大きく、低ストラクチャーを有するカーボンブラッ
クを用いるのが望ましいが、このようなカーボンブラッ
クを使用した場合には加工性が低下し、その結果として
補強性も低下してしまう。本発明のカーボンブラックに
おいては、DBPAとアグリゲート分布の形状に特異性
を持つことで、多量に配合した場合においてもマトリッ
クス中に均一に分散され、これにより高い抵抗率を持つ
ゴム組成物を獲得することができる。表7および表8の
比較から、本発明カーボンブラックでは、高抵抗率を有
してはいるが引張り強さなどの機械的特性は維持してい
ることがわかる。
From the results of the rubber properties of Tables 7 and 8 in which the carbon blacks of the above-mentioned Examples and Comparative Examples were blended with EPDM, the effect of the carbon black of the present invention is shown by the dispersity, extrusion property, compression set, tensile property and volume. It will be described with the characteristic of resistivity. The above characteristics were measured as follows. Mooney viscosity: Measured by the method described in JIS K6300: 1994 “Unvulcanized rubber physical test method”, item 6. -Dispersion degree ... The vulcanized rubber was cut with a razor, and the cut surface was photographed at a magnification of about 30 times.
ld, 151, No. 3, page 41 (1964), the quality of the dispersion is judged by comparison with the aiming dispersion photograph (10 is the best). If it is determined to be in the middle, 0.
Add 5 (eg, the middle of 8 and 9 is labeled 8.5).・ Extrusion characteristics: Using a 50 mmφ rubber extrusion tester (manufactured by Futaba Manufacturing Co., Ltd.), a Garvey die (ASTM D2230)
Extruding unvulcanized rubber from (1) to measure the following properties. 1) Extrusion speed: Displayed as the length of rubber extruded per minute (cm / min). The larger the value, the better the processability. 2) Die swell (DS) ... Represents how much unvulcanized rubber that has passed through the die is swollen after being extruded. The smaller the value, the better the workability. D. S. = (S−S 0 ) × 100 / S 0 (%) (In the formula, S 0 is the die area, and S is the sample area after extrusion.) Hardness ... JIS K6253: 1997 “Vulcanized rubber and heat The hardness of plastic rubber is measured by the method described in "5. -Volume resistivity ... Measured according to the method described in JIS K6911: 95 "General Test Method for Thermosetting Plastics" and "5.13 Resistivity". (I) No. 1 in which IA and DBPA are almost equal regarding the degree of dispersion. 1 and No. 5,
No. 2 and No. 6, No. 3 and No. 7 and No.
4 and No. Comparing No. 8 with each other, it can be seen that the dispersibility of the compound containing the carbon black of the present invention is higher by 1 point or more in any case, and the characteristics are improved. It is presumed that this is because the large aggregate occupies a large proportion as compared with the conventional carbon black and the property of high DBPA is combined, so that the aggregate is easily dispersed in the polymer matrix. (Ii) Extrusion characteristics When comparing the extrusion characteristics of each rubber compound in the same manner as in (i) above, the carbon black compound of the present invention has an improved extrusion speed per unit time. It is clear that the die swell numbers are also declining. (Iii) Compression set Similarly, when the compression set characteristics are compared by comparing the examples and the comparative examples as in the above (i), the carbon black of the present invention shows a numerical value several points lower than any of the comparative examples. , You can see that it has been improved. (Iv) Volume resistivity Generally, in order to obtain a rubber composition having a high resistivity, it is desirable to use a carbon black having a large particle size and a low structure, but when such a carbon black is used, it is processed. Property, and as a result, the reinforcing property also decreases. The carbon black of the present invention has specificity in the shape of DBPA and aggregate distribution, so that even when a large amount is blended, it is uniformly dispersed in the matrix, thereby obtaining a rubber composition having high resistivity. can do. From the comparison between Table 7 and Table 8, it is understood that the carbon black of the present invention has high resistivity but maintains mechanical properties such as tensile strength.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のカーボン
ブラックは、従来のソフト系カーボンブラックに比較し
てムーニー粘度が低く、また圧縮永久歪み特性において
も良好な特性を発現させることができ、この特性を利用
してスポンジ押出製品や低硬度ゴム製品などの押出加工
が困難な部材、防振ゴム製品およびパッキン部材などの
機能性部品用の充填補強剤として有用である。
As described above, the carbon black of the present invention has a lower Mooney viscosity than the conventional soft carbon black, and can exhibit good compression set characteristics. Utilizing this property, it is useful as a filling and reinforcing agent for functional parts such as sponge extruded products and low hardness rubber products which are difficult to extrude, anti-vibration rubber products and packing members.

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

【図1】Dst測定時での経過時間と吸光度の変化を示
すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing a change in elapsed time and absorbance during Dst measurement.

【図2】経過時間の関数として得られるストークス相当
径の頻度分布を示すグラフである。実線による曲線は、
ストークス相当径の頻度分布を示す(最多頻度値=1.
0)。破線による曲線は、累積頻度曲線(全体=1.
0)である。
FIG. 2 is a graph showing a frequency distribution of Stokes equivalent diameters obtained as a function of elapsed time. The solid curve is
The frequency distribution of the Stokes equivalent diameter is shown (most frequent value = 1.
0). The curve by the broken line is the cumulative frequency curve (overall = 1.
0).

【図3】本発明のカーボンブラックを製造するのに好適
な製造炉の1例を示す。(a)は、本発明のカーボンブ
ラックを製造するのに好適な製造炉の1例を示す縦断正
面図である。(b)は、図3(a)におけるD−D矢視
の断面図である。
FIG. 3 shows an example of a production furnace suitable for producing the carbon black of the present invention. (A) is a vertical sectional front view showing an example of a manufacturing furnace suitable for manufacturing the carbon black of the present invention. FIG. 3B is a sectional view taken along the line D-D in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 オイルファーネス炉 2 燃焼帯域 3 反応帯域 4 原料油噴霧ノズル 5 補助原料導入装置 6 空気ダクト 7 空気ダクト A 第1空気孔 A′ 第1空気孔 B 第2空気孔 B′ 第2空気孔 1 Oil furnace 2 combustion zone 3 reaction zone 4 Material oil spray nozzle 5 Auxiliary raw material introduction device 6 air ducts 7 air ducts A first air hole A'first air hole B second air hole B'second air hole

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 よう素吸着量(IA)が15(mg/
g)以上、25(mg/g)未満、ジブチルフタレート
(DBP)吸収量(DBPA)が100(ml/100
g)以上、150(ml/100g)未満の特性を有す
るファーネスカーボンブラックにおいて、遠心沈降分析
により測定されるアグリゲートのストークス径(Ds
t)の特性が、 式(イ) D3Q−D≧120(nm)で、かつ、 D2Q/Dmax≧1.120 (式中、Dは、全体の25%に相当するDst、D
2Qは、全体の50%に相当するDst、D3Qは、全
体の75%に相当するDst、Dmaxは最多頻度Ds
tを示す。)であることを特徴とするソフト系ファーネ
スカーボンブラック。
1. The iodine adsorption amount (IA) is 15 (mg /
g) or more and less than 25 (mg / g), dibutyl phthalate (DBP) absorption (DBPA) is 100 (ml / 100)
Stokes diameter (Ds) of the aggregate measured by centrifugal sedimentation analysis in a furnace carbon black having characteristics of not less than g) and less than 150 (ml / 100g)
The characteristic of t) is equation (a) D 3Q −D Q ≧ 120 (nm) and D 2Q / Dmax ≧ 1.120 (wherein, D Q corresponds to 25% of the total Dst, D
2Q corresponds to 50% of the total Dst, D 3Q corresponds to 75% of the total Dst, and Dmax is the most frequent Ds.
indicates t. ) Is a soft type furnace carbon black.
【請求項2】 よう素吸着量(IA)が15(mg/
g)以上、25(mg/g)未満、ジブチルフタレート
(DBP)吸収量(DBPA)が100(ml/100
g)以上、150(ml/100g)未満の特性を有す
るファーネスカーボンブラックにおいて、遠心沈降分析
により測定されるアグリゲートのストークス径(Ds
t)の特性が、 式(イ) D3Q−D≧120(nm)で、かつ、 D2Q/Dmax≧1.120 (式中、Dは、全体の25%に相当するDst、D
2Qは、全体の50%に相当するDst、D3Qは、全
体の75%に相当するDst、Dmaxは最多頻度Ds
tを示す。)であり、かつ、比着色力(%)が、 式(ロ) 比着色力(%)≦(IA)(mg/g)+27 であることを特徴とするソフト系ファーネスカーボンブ
ラック。
2. The iodine adsorption amount (IA) is 15 (mg /
g) or more and less than 25 (mg / g), dibutyl phthalate (DBP) absorption (DBPA) is 100 (ml / 100)
Stokes diameter (Ds) of the aggregate measured by centrifugal sedimentation analysis in a furnace carbon black having characteristics of not less than g) and less than 150 (ml / 100g)
The characteristic of t) is equation (a) D 3Q −D Q ≧ 120 (nm) and D 2Q / Dmax ≧ 1.120 (wherein, D Q corresponds to 25% of the total Dst, D
2Q corresponds to 50% of the total Dst, D 3Q corresponds to 75% of the total Dst, and Dmax is the most frequent Ds.
indicates t. ) And the specific coloring power (%) is represented by the formula (b): Specific coloring power (%) ≦ (IA) (mg / g) +27.
【請求項3】 請求項1または2記載のファーネスカー
ボンブラックにおいて、よう素吸着量(IA)が17
(mg/g)以上、23(mg/g)未満、ジブチルフ
タレート(DBP)吸収量(DBPA)が105(ml
/100g)以上、135(ml/100g)未満の特
性を有することを特徴とする請求項1または2記載のソ
フト系ファーネスカーボンブラック。
3. The furnace carbon black according to claim 1 or 2, wherein an iodine adsorption amount (IA) is 17
(Mg / g) or more and less than 23 (mg / g), dibutyl phthalate (DBP) absorption (DBPA) is 105 (ml)
/ 100 g) or more and less than 135 (ml / 100 g), The soft type furnace carbon black according to claim 1 or 2, characterized in that
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009091494A (en) * 2007-10-10 2009-04-30 Asahi Carbon Kk Carbon black and rubber composition for formulation of functional member containing the same
JP2011174069A (en) * 2010-02-23 2011-09-08 Evonik Carbon Black Gmbh Carbon black, production method thereof and use thereof
JP2012158699A (en) * 2011-02-01 2012-08-23 Asahi Carbon Kk Soft furnace carbon black and rubber composition

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