JP2003268257A - ソフト系ファーネスカーボンブラック及びこれを含むゴム組成物 - Google Patents
ソフト系ファーネスカーボンブラック及びこれを含むゴム組成物Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 配合ゴム組成物に低硬度、高充填配合、低硬
度での硬度調整を可能にするゴム組成物を提供すること
の出来るソフト系カーボンブラックおよびこれを含むゴ
ム組成物の提供。 【解決手段】 沃素吸着量（ＩＡ）が８〜１５ｍｇ／
ｇ、ジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰＡ）が２５ｍｌ
／１００ｇを越え３５ｍｌ／１００ｇ未満のファーネス
カーボンブラックにおいて、比着色力（ＴＩＮＴ）が下
記算出式（イ）で得られる値以下であり、アグリゲート
サイズ分布指数（Ｓ）が下記算出式（ロ）を満足するソ
フト系ファーネスカーボンブラック及びこれを含むゴム
組成物。 ＴＩＮＴ≦（ＩＡ）＋２２
…（イ） Ｓ＝０．８４９３２×ｌｏｇ
（Ｄ５０ Ｌ／Ｄｓｔ）≧０．２５ …（ロ） （ここで、Ｄｓｔは遠心沈降分析によるカーボンブラッ
クアグリゲートのストークス相当径（Ｄｓｔ）であり、
Ｄ５０ ＬはＤｓｔよりも大きい側にあって、かつＤｓｔ
の１／２の頻度を有するストークス相当径である。）
度での硬度調整を可能にするゴム組成物を提供すること
の出来るソフト系カーボンブラックおよびこれを含むゴ
ム組成物の提供。 【解決手段】 沃素吸着量（ＩＡ）が８〜１５ｍｇ／
ｇ、ジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰＡ）が２５ｍｌ
／１００ｇを越え３５ｍｌ／１００ｇ未満のファーネス
カーボンブラックにおいて、比着色力（ＴＩＮＴ）が下
記算出式（イ）で得られる値以下であり、アグリゲート
サイズ分布指数（Ｓ）が下記算出式（ロ）を満足するソ
フト系ファーネスカーボンブラック及びこれを含むゴム
組成物。 ＴＩＮＴ≦（ＩＡ）＋２２
…（イ） Ｓ＝０．８４９３２×ｌｏｇ
（Ｄ５０ Ｌ／Ｄｓｔ）≧０．２５ …（ロ） （ここで、Ｄｓｔは遠心沈降分析によるカーボンブラッ
クアグリゲートのストークス相当径（Ｄｓｔ）であり、
Ｄ５０ ＬはＤｓｔよりも大きい側にあって、かつＤｓｔ
の１／２の頻度を有するストークス相当径である。）
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ゴムのようなエラ
ストマーに配合した場合、低硬度を維持したまま高充填
配合を可能にし、これにより低硬度での硬度調整の範囲
を従来よりもさらに一層広くできるソフト系ファーネス
カーボンブラック及びこのカーボンブラックをゴム成分
に配合したゴム組成物に関する。
ストマーに配合した場合、低硬度を維持したまま高充填
配合を可能にし、これにより低硬度での硬度調整の範囲
を従来よりもさらに一層広くできるソフト系ファーネス
カーボンブラック及びこのカーボンブラックをゴム成分
に配合したゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】ソフト系カーボンブラックはゴム配合時
において軟らかいゴム組成物を与えることから呼称され
る名称であり、ゴム配合時に作業性が良い、発熱が低
い、多量配合が出来る等の特性を有していることからタ
イヤカーカス、チューブ用、ベルト、シール材などのゴ
ム部材並びにプラスチック用充填材として利用されてい
る。
において軟らかいゴム組成物を与えることから呼称され
る名称であり、ゴム配合時に作業性が良い、発熱が低
い、多量配合が出来る等の特性を有していることからタ
イヤカーカス、チューブ用、ベルト、シール材などのゴ
ム部材並びにプラスチック用充填材として利用されてい
る。
【０００３】しかしながら、ソフト系カーボンブラック
の欠点の１つ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難いという点があった。また、従
来の熱分解カーボン（サーマルカーボンブラック）では
分解の反応温度が低く、このために生成したカーボンブ
ラック中に未分解物が残留し、環境・健康上問題となっ
ていた。
の欠点の１つ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難いという点があった。また、従
来の熱分解カーボン（サーマルカーボンブラック）では
分解の反応温度が低く、このために生成したカーボンブ
ラック中に未分解物が残留し、環境・健康上問題となっ
ていた。
【０００４】本発明出願人は上述の問題点、すなわちサ
ーマルカーボンブラックに近似した物性を有し、かつ未
分解残留物がサーマルカーボンブラックよりも非常に少
ないカーボンブラックをファーネス法により生産するこ
とを可能とし、これを特開平１−２２９０７４号（特許
第２７０８４４８号）としてすでに出願した。そして、
ゴムならびにプラスチックへの分散性、非汚染性ならび
に配合物の屈曲亀裂発生低減性等に優れた新規なサーマ
ルタイプのファーネスカーボンブラックを提供した。
ーマルカーボンブラックに近似した物性を有し、かつ未
分解残留物がサーマルカーボンブラックよりも非常に少
ないカーボンブラックをファーネス法により生産するこ
とを可能とし、これを特開平１−２２９０７４号（特許
第２７０８４４８号）としてすでに出願した。そして、
ゴムならびにプラスチックへの分散性、非汚染性ならび
に配合物の屈曲亀裂発生低減性等に優れた新規なサーマ
ルタイプのファーネスカーボンブラックを提供した。
【０００５】しかし、カーボンブラック使用ユーザーか
らの製品差別化要求から更なる低硬度、高充填配合の出
来るソフト系カーボンブラックの要望が近年強くなり、
これへの対応が急務となっていた。
らの製品差別化要求から更なる低硬度、高充填配合の出
来るソフト系カーボンブラックの要望が近年強くなり、
これへの対応が急務となっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、本出
願人が提案したカーボンブラックをゴムに配合して得ら
れたサーマルタイプのファーネスカーボンブラックと比
較してより一層配合ゴム組成物に低硬度、高充填配合、
低硬度での硬度調整を可能にするゴム組成物を提供する
ことの出来るソフト系カーボンブラックおよびこれを含
むゴム組成物を提供することである。
願人が提案したカーボンブラックをゴムに配合して得ら
れたサーマルタイプのファーネスカーボンブラックと比
較してより一層配合ゴム組成物に低硬度、高充填配合、
低硬度での硬度調整を可能にするゴム組成物を提供する
ことの出来るソフト系カーボンブラックおよびこれを含
むゴム組成物を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、ゴムの配
合物への多量配合が可能であり、低硬度を満足させるこ
とのできるカーボンブラックの開発について鋭意研究を
進めた結果、沃素吸着量（ＩＡ）が８〜１５ｍｇ／ｇ、
ジブチルテレフタレート吸油量（ＤＢＰＡ）が２５ｍｌ
／１００ｇを越え３５ｍｌ／１００ｇ未満の基本特性を
有するファーネスカーボンブラックにおいて、比着色力
が下記算出式（イ）で得られる値以下であり、かつ下記
算出式（ロ）で得られるアグリゲートサイズ分布指数
（Ｓ）が０．２５以上、という特性を有するサーマルタ
イプファーネスカーボンブラックをゴムに配合した場合
にそのゴム組成物に対して本願出願人が提出した従来の
カーボンブラックよりも多量配合が可能であり、低硬度
という条件を満足し、低硬度での硬度調整用に適してい
るとともに、サーマルカーボンブラックを使用したゴム
組成物により一層近似したゴム特性を示すことを見いだ
して本発明に到達したものである。
合物への多量配合が可能であり、低硬度を満足させるこ
とのできるカーボンブラックの開発について鋭意研究を
進めた結果、沃素吸着量（ＩＡ）が８〜１５ｍｇ／ｇ、
ジブチルテレフタレート吸油量（ＤＢＰＡ）が２５ｍｌ
／１００ｇを越え３５ｍｌ／１００ｇ未満の基本特性を
有するファーネスカーボンブラックにおいて、比着色力
が下記算出式（イ）で得られる値以下であり、かつ下記
算出式（ロ）で得られるアグリゲートサイズ分布指数
（Ｓ）が０．２５以上、という特性を有するサーマルタ
イプファーネスカーボンブラックをゴムに配合した場合
にそのゴム組成物に対して本願出願人が提出した従来の
カーボンブラックよりも多量配合が可能であり、低硬度
という条件を満足し、低硬度での硬度調整用に適してい
るとともに、サーマルカーボンブラックを使用したゴム
組成物により一層近似したゴム特性を示すことを見いだ
して本発明に到達したものである。
【数３】
ＴＩＮＴ≦（ＩＡ）＋２２ …（イ）
Ｓ＝０．８４９３２×ｌｏｇ（Ｄ５０ Ｌ／Ｄｓｔ）≧０．２５ …（ロ）
（ここで、Ｄｓｔは遠心沈降分析によるカーボンブラッ
クアグリゲートのストークス相当径（Ｄｓｔ）であり、
Ｄ５０ ＬはＤｓｔよりも大きい側にあって、かつＤｓｔ
の１／２の頻度を有するストークス相当径である。）
クアグリゲートのストークス相当径（Ｄｓｔ）であり、
Ｄ５０ ＬはＤｓｔよりも大きい側にあって、かつＤｓｔ
の１／２の頻度を有するストークス相当径である。）
【０００８】本発明に使用することのできるゴムとして
は天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、イソプレンゴ
ム、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン
共重合ゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、アク
リルニトリル−ブタジエンゴムなどが挙げられ、これら
の単独ゴムあるいは任意の組み合わせによるブレンドゴ
ムをマトリックス成分として用いることができる。
は天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、イソプレンゴ
ム、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン
共重合ゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、アク
リルニトリル−ブタジエンゴムなどが挙げられ、これら
の単独ゴムあるいは任意の組み合わせによるブレンドゴ
ムをマトリックス成分として用いることができる。
【０００９】本発明カーボンブラックにおいてＩＡが８
ｍｇ／ｇを下回る場合はゴム配合物において引張り強さ
などの補強性が低下し、また１５ｍｇ／ｇを上回る場合
は多量配合が困難となる。また、ＤＢＰＡが２５ｍｌ／
１００ｇを下回る場合にはゴム配合時での分散性が低下
し、３５ｍｌ／１００ｇを上回る場合には、ゴム配合物
の硬さが増大して柔軟性が低下し、ゴムへの多量配合、
低硬度の達成が困難となる。
ｍｇ／ｇを下回る場合はゴム配合物において引張り強さ
などの補強性が低下し、また１５ｍｇ／ｇを上回る場合
は多量配合が困難となる。また、ＤＢＰＡが２５ｍｌ／
１００ｇを下回る場合にはゴム配合時での分散性が低下
し、３５ｍｌ／１００ｇを上回る場合には、ゴム配合物
の硬さが増大して柔軟性が低下し、ゴムへの多量配合、
低硬度の達成が困難となる。
【００１０】また、本発明カーボンブラックにおいて比
着色力（ＴＩＮＴ）が（ＩＡ＋２２）で算出される値を
上回る値になるとゴム配合物への分散性が低下するので
不適当である。
着色力（ＴＩＮＴ）が（ＩＡ＋２２）で算出される値を
上回る値になるとゴム配合物への分散性が低下するので
不適当である。
【００１１】さらに、カーボンブラックアグリゲートの
遠心沈降分析によるストークス相当径（Ｄｓｔ）とＤｓ
ｔよりも大きな側にあって、かつＤｓｔの１／２の頻度
を有するストークス相当径（Ｄ５０ Ｌ）とにより算出さ
れる値であるアグリゲートサイズ分布指数（Ｓ）が０．
２５以下を下回る場合にもゴム配合物への分散性が低下
するので好ましくない。
遠心沈降分析によるストークス相当径（Ｄｓｔ）とＤｓ
ｔよりも大きな側にあって、かつＤｓｔの１／２の頻度
を有するストークス相当径（Ｄ５０ Ｌ）とにより算出さ
れる値であるアグリゲートサイズ分布指数（Ｓ）が０．
２５以下を下回る場合にもゴム配合物への分散性が低下
するので好ましくない。
【００１２】上述の特性に加えて、本発明ではカーボン
ブラックの真比重（Ｐｄ）がＩＡ値との関係式（ハ）
ブラックの真比重（Ｐｄ）がＩＡ値との関係式（ハ）
【数４】
Ｐｄ ≧ １．８６０８−０．０００９２４×（ＩＡ） …（ハ）
で算出される値以上である特性を有する場合にはさらに
好ましいゴム物性が発現される。これは、Ｐｄがカーボ
ンブラックの表面特性を表す指標の１つであり、Ｐｄが
大きいほど表面の活性点が少なくゴムとの結合点が少な
い、すなわちゴム配合時においてゴム組成物の硬度を上
昇させない効果を有しており、式（ハ）の関係式を満た
すカーボンブラックでは表面活性が低く、ゴムへの多量
配合においても硬度を上げることがないという本発明の
効果をさらに発揮させることができる。
好ましいゴム物性が発現される。これは、Ｐｄがカーボ
ンブラックの表面特性を表す指標の１つであり、Ｐｄが
大きいほど表面の活性点が少なくゴムとの結合点が少な
い、すなわちゴム配合時においてゴム組成物の硬度を上
昇させない効果を有しており、式（ハ）の関係式を満た
すカーボンブラックでは表面活性が低く、ゴムへの多量
配合においても硬度を上げることがないという本発明の
効果をさらに発揮させることができる。
【００１３】
【実施例】次に、実施例を挙げて説明するが、本発明は
これにより何ら限定されるものではない。
これにより何ら限定されるものではない。
【００１４】製造例１
特開平１−２２９０７４号公報（出願人 旭カーボン）
に記載の円筒型製造炉と同様な構造とした図１に示すオ
イルファーネス炉（直径６００ｍｍ、長さ５０００ｍ
ｍ）の炉頭部中心軸方向から炉内に原料噴霧ノズル１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
孔グループ２、２′、第２空気孔グループ３、３′なら
びに第３空気孔グループ４、４′より適宜の空気量を導
入し、各空気孔グループからの導入空気量ならびに原料
油供給量を変化させることにより、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に示した通りである。
に記載の円筒型製造炉と同様な構造とした図１に示すオ
イルファーネス炉（直径６００ｍｍ、長さ５０００ｍ
ｍ）の炉頭部中心軸方向から炉内に原料噴霧ノズル１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
孔グループ２、２′、第２空気孔グループ３、３′なら
びに第３空気孔グループ４、４′より適宜の空気量を導
入し、各空気孔グループからの導入空気量ならびに原料
油供給量を変化させることにより、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に示した通りである。
【００１５】
【表１】
【００１６】カーボンブラックを種々の製造条件により
製造した。製造例Ｎｏ．１〜４の条件を表２に、製造例
Ｎｏ．５〜１０の条件を表３に示した。
製造した。製造例Ｎｏ．１〜４の条件を表２に、製造例
Ｎｏ．５〜１０の条件を表３に示した。
【００１７】
【表２】
【００１８】
【表３】
【００１９】実施例（表２参照）、比較例（表３参照）
記載の製造条件により得られたそれぞれのカーボンブラ
ックの物理化学特性を表４、および表５に示す。表４の
ものが本発明の要件を満足するカーボンブラックであ
り、表５のものが本発明の条件を満たさないものであ
る。比較例としてサーマルブラックすなわち中粒熱分解
サーマルブラック（Ｍｅｄｉｕｍ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｂ
ｌａｃｋ：ＭＴ）の物理化学特性についても表５中にＭ
Ｔの項において記載する。
記載の製造条件により得られたそれぞれのカーボンブラ
ックの物理化学特性を表４、および表５に示す。表４の
ものが本発明の要件を満足するカーボンブラックであ
り、表５のものが本発明の条件を満たさないものであ
る。比較例としてサーマルブラックすなわち中粒熱分解
サーマルブラック（Ｍｅｄｉｕｍ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｂ
ｌａｃｋ：ＭＴ）の物理化学特性についても表５中にＭ
Ｔの項において記載する。
【表４】
【００２０】
【表５】
【００２１】〔各特性の測定〕本発明にかかるカーボン
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）沃素吸着量（ＩＡ） ＪＩＳ Ｋ６２１７（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沃素量（ｍｇ
／ｇ）で表示される。 （２）ＤＢＰ吸油量（ＤＢＰＡ） ＪＩＳ Ｋ６２１７（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ＤＢＰ
の容積（ｍｌ／１００ｇ）で表示される。 （３）比着色力（ＴＩＮＴ） ＪＩＳ Ｋ６２１７（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。 （４）真比重測定 測定装置：自動粉粒体真密度測定器（測定装置名：ＭＡ
Ｔ−５０００、セイシン企業社製）による分析測定法 測定に供するカーボンブラックを１２５±２℃の温度で
１時間乾燥後、デシゲーター中で室温まで冷却する。そ
の後落とし蓋付き磁性ルツボに採り、６５０±２５℃の
温度で５分間処理を行った後、デシゲーター中で室温ま
で冷却する。調製したカーボンブラックを測定セルに適
量採取し、適量のブタノールで浸漬してから２．６７〜
４．００ｋＰａ（２０〜３０ Ｔｏｒｒ）の真空下で３
０分間減圧脱気する。その後セルにブタノールを一定液
面まで充満し秤量する。秤量後、セル中のブタノール温
度を測定する。真比重値（Ｐａ）は次式により算出され
る。
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）沃素吸着量（ＩＡ） ＪＩＳ Ｋ６２１７（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沃素量（ｍｇ
／ｇ）で表示される。 （２）ＤＢＰ吸油量（ＤＢＰＡ） ＪＩＳ Ｋ６２１７（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ＤＢＰ
の容積（ｍｌ／１００ｇ）で表示される。 （３）比着色力（ＴＩＮＴ） ＪＩＳ Ｋ６２１７（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。 （４）真比重測定 測定装置：自動粉粒体真密度測定器（測定装置名：ＭＡ
Ｔ−５０００、セイシン企業社製）による分析測定法 測定に供するカーボンブラックを１２５±２℃の温度で
１時間乾燥後、デシゲーター中で室温まで冷却する。そ
の後落とし蓋付き磁性ルツボに採り、６５０±２５℃の
温度で５分間処理を行った後、デシゲーター中で室温ま
で冷却する。調製したカーボンブラックを測定セルに適
量採取し、適量のブタノールで浸漬してから２．６７〜
４．００ｋＰａ（２０〜３０ Ｔｏｒｒ）の真空下で３
０分間減圧脱気する。その後セルにブタノールを一定液
面まで充満し秤量する。秤量後、セル中のブタノール温
度を測定する。真比重値（Ｐａ）は次式により算出され
る。
【数５】
ここで、
Ｌｄ：溶媒（ブタノール）の比重（ｇ／ｃｍ３）
Ｗａ：セルの重量（ｇ）
Ｗｂ：（セル＋カーボンブラックの重量）（ｇ）
Ｗｃ：〔セル＋カーボンブラック＋溶媒（一定液面充満
後）〕の重量（ｇ） Ｗｄ：〔セル＋溶媒（一定液面充満後）〕の重量（ｇ） ただし、ＬｄおよびＷｄは定温度を包含する任意の２つ
の温度（例えば２０℃と３０℃）での測定値により作成
された検量線において測定温度（例えば２３℃）の該当
する数値を求めて使用する。この方法で測定したＳＲＢ
Ｅ−５の値は１．７７９２である。なお、ＳＲＢと
は、ＡＳＴＭのＤ３３２４に記載されている標準参照カ
ーボンブラック（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｒｅｆｅｒｅｎｃ
ｅ Ｂｌａｃｋｓ）のことで、この中には６種類のカー
ボンブラック（ＳＲＢ Ａ−５〜Ｆ−５）があり、ＳＲ
Ｂ Ｅ−５はそのうちの１つである。
後）〕の重量（ｇ） Ｗｄ：〔セル＋溶媒（一定液面充満後）〕の重量（ｇ） ただし、ＬｄおよびＷｄは定温度を包含する任意の２つ
の温度（例えば２０℃と３０℃）での測定値により作成
された検量線において測定温度（例えば２３℃）の該当
する数値を求めて使用する。この方法で測定したＳＲＢ
Ｅ−５の値は１．７７９２である。なお、ＳＲＢと
は、ＡＳＴＭのＤ３３２４に記載されている標準参照カ
ーボンブラック（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｒｅｆｅｒｅｎｃ
ｅ Ｂｌａｃｋｓ）のことで、この中には６種類のカー
ボンブラック（ＳＲＢ Ａ−５〜Ｆ−５）があり、ＳＲ
Ｂ Ｅ−５はそのうちの１つである。
【００２２】（５）遠心沈降分析によるカーボンブラッ
ク特性の分析 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−Ｄ ＣＰ、ＢＲＯＯＫＨＡＶＥＮ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ
ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ社製）による分析測定法 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−
１５０Ｔ）で３分間超音波分散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（バッファー液）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を下記式によ
り算出する。
ク特性の分析 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−Ｄ ＣＰ、ＢＲＯＯＫＨＡＶＥＮ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ
ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ社製）による分析測定法 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−
１５０Ｔ）で３分間超音波分散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（バッファー液）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を下記式によ
り算出する。
【数６】
ここで、
η：溶媒の粘度［ｍＰａ・ｓ］
ω：ディスク回転数［ｒｐｍ］
Δρ：カーボンブラック粒子と溶媒の密度差［ｇ／ｃｍ
３］ Ｒｉ：カーボンブラック分散液注入点の半径［ｃｍ］ Ｒｄ：吸光度測定点までの半径［ｃｍ］ ｔ：時間［分］ 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Ｄｓｔと称し、カーボンブラ
ックアグリゲートの平均的大きさ示す目安である。ま
た、当該ヒストグラムにおいて、Ｄｓｔの示す頻度（吸
光度）の２分の１の頻度（吸光度）を示し、かつＤｓｔ
よりも大なるストークス相当径をＤ５０ Ｌとしたとき、
アグリゲートサイズ分布指数Ｓは、
３］ Ｒｉ：カーボンブラック分散液注入点の半径［ｃｍ］ Ｒｄ：吸光度測定点までの半径［ｃｍ］ ｔ：時間［分］ 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Ｄｓｔと称し、カーボンブラ
ックアグリゲートの平均的大きさ示す目安である。ま
た、当該ヒストグラムにおいて、Ｄｓｔの示す頻度（吸
光度）の２分の１の頻度（吸光度）を示し、かつＤｓｔ
よりも大なるストークス相当径をＤ５０ Ｌとしたとき、
アグリゲートサイズ分布指数Ｓは、
【数７】
Ｓ＝０．８４９３２×ｌｏｇ（Ｄ５０ Ｌ／Ｄｓｔ）
（ここで、Ｄｓｔは遠心沈降分析によるカーボンブラッ
クアグリゲートのストークス相当径（Ｄｓｔ）であり、
Ｄ５０ ＬはＤｓｔよりも大きい側にあって、かつＤｓｔ
の１／２の頻度を有するストークス相当径である。）で
定義される。これは、比較的大きなアグリゲートサイズ
の分布広さの目安となる。
クアグリゲートのストークス相当径（Ｄｓｔ）であり、
Ｄ５０ ＬはＤｓｔよりも大きい側にあって、かつＤｓｔ
の１／２の頻度を有するストークス相当径である。）で
定義される。これは、比較的大きなアグリゲートサイズ
の分布広さの目安となる。
【００２３】〔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、表７に示した割合でゴムに配
合してゴム組成物とし、各々の条件で加硫したゴム加硫
物について各種特性を測定した。この結果を表８および
表９にとりまとめて示した。
カーボンブラックを表６、表７に示した割合でゴムに配
合してゴム組成物とし、各々の条件で加硫したゴム加硫
物について各種特性を測定した。この結果を表８および
表９にとりまとめて示した。
【００２４】
【表６】
※１ 商品名：ＥＰ−６５〔日本合成ゴム（株）製〕
※２ 商品名：ＰＷ−３８０〔出光興産（株）製〕
※３ 商品名：ノクセラ−Ｍ〔大内新興化学工業（株）
製〕 ※４ 商品名：ノクセラ−ＴＴ〔大内新興化学工業
（株）製〕 ※５ 商品名：ノクセラ−ＴＲＡ〔大内新興化学工業
（株）製〕 ※６ 商品名：ノクセラ−ＢＺ〔大内新興化学工業
（株）製〕
製〕 ※４ 商品名：ノクセラ−ＴＴ〔大内新興化学工業
（株）製〕 ※５ 商品名：ノクセラ−ＴＲＡ〔大内新興化学工業
（株）製〕 ※６ 商品名：ノクセラ−ＢＺ〔大内新興化学工業
（株）製〕
【００２５】
【表７】
※７ 商品名：ＪＳＯ−７９０〔日本サン石油（株）
製〕 ※８ 商品名：ノクセラ−ＣＺ〔大内新興化学工業
（株）製〕
製〕 ※８ 商品名：ノクセラ−ＣＺ〔大内新興化学工業
（株）製〕
【００２６】
【表８】
【００２７】
【表９】
上記実施例および比較例のカーボンブラックをＥＰＤＭ
および天然ゴムに配合した表８および表９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ムー
ニー粘度、硬さ、反発弾性、分散度、防振特性で説明す
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し
た。 ・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 Ｗｏ
ｒｌｄ，１５１巻３号第４１頁（１９６４）で掲載され
た標準分散写真（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）。 ・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
法により測定した。 ・反発弾性・・ＪＩＳ Ｋ６２５５：１９９６「加硫ゴ
ム及び熱可塑性ゴムの反発弾性試験方法」第４項に記載
の方法で測定した。 ・防振特性・・ｔａｎ δの測定は粘弾性スペクトロメ
ーター〔（株）岩本製作所製〕を用い、測定温度２５
℃、周波数１５Ｈｚ、動的歪±１％の測定条件で測定し
た。動倍率は動的ばね定数（Ｋｄ）／静的ばね定数（Ｋ
ｓ）で表し、動的ばね定数の測定は同じく粘弾性スペク
トロメーターを用い、温度２５℃、周波数１００Ｈｚ、
動的歪±０．１％の測定条件で貯蔵弾性係数を測定し、
その値を用いた。もう一方の静的ばね定数は３×静的弾
性率（Ｇｓ）とし、静的弾性率（Ｇｓ）の測定は２５％
低伸張応力を測定し、その値の１．６３９倍した値を用
いた。
および天然ゴムに配合した表８および表９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ムー
ニー粘度、硬さ、反発弾性、分散度、防振特性で説明す
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し
た。 ・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 Ｗｏ
ｒｌｄ，１５１巻３号第４１頁（１９６４）で掲載され
た標準分散写真（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）。 ・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
法により測定した。 ・反発弾性・・ＪＩＳ Ｋ６２５５：１９９６「加硫ゴ
ム及び熱可塑性ゴムの反発弾性試験方法」第４項に記載
の方法で測定した。 ・防振特性・・ｔａｎ δの測定は粘弾性スペクトロメ
ーター〔（株）岩本製作所製〕を用い、測定温度２５
℃、周波数１５Ｈｚ、動的歪±１％の測定条件で測定し
た。動倍率は動的ばね定数（Ｋｄ）／静的ばね定数（Ｋ
ｓ）で表し、動的ばね定数の測定は同じく粘弾性スペク
トロメーターを用い、温度２５℃、周波数１００Ｈｚ、
動的歪±０．１％の測定条件で貯蔵弾性係数を測定し、
その値を用いた。もう一方の静的ばね定数は３×静的弾
性率（Ｇｓ）とし、静的弾性率（Ｇｓ）の測定は２５％
低伸張応力を測定し、その値の１．６３９倍した値を用
いた。
【００２８】（ｉ）低硬度、低粘度について
ＤＢＰＡが本発明の上限を越えた製造例Ｎｏ．５、製造
例Ｎｏ．８及びＩＡが本発明の上限を越えた製造例Ｎ
ｏ．６、製造例Ｎｏ．８並びにＰｄが式（ハ）を満足し
ていない製造例Ｎｏ．１０と実施例を比較すると、実施
例は粘度が低く、硬度も低くなっている。すなわち多量
配合に適していることがわかる。また、本発明のカーボ
ンブラックを使用したものは、本発明のカーボンブラッ
クとは異るカーボンブラックを使用した比較例より、同
一配合量において、いずれも硬度が低くなっている。い
いかえれば、本発明のカーボンブラックは、硬さに対し
て配合量による調整の幅が大きくできるというメリット
がある。本発明のカーボンブラックの硬度や粘度に関す
る特性は、従来のオイルファーネス法で製造されたカー
ボンブラックとしては最も低いものであり、今まで不可
能であったサーマルブラックに匹敵する性能を示す。 （ii）分散について ＤＢＰＡが本発明の下限を下回り、分布指数Ｓも０．２
５を下回った製造例Ｎｏ．９では分散度が低下してい
る。また、ＴＩＮＴが式（イ）を満足していない製造例
Ｎｏ．７についても他のコロイダル特性がほぼ等しい製
造例Ｎｏ．１と比較して分散度が低下している。要する
に本発明のカーボンブラックの方が分散度が高い。（ii
i）反発弾性について 反発弾性は、試験片に与えられるエネルギーに対する戻
りのエネルギーの比により計算され、この値が高いほど
外部に放出されるエネルギーが減少することを示し、こ
れは特性として望ましい方向である。一般的に粒子径が
大きいカーボンブラックを使用することで高い反発弾性
を得られることができ、カーボンブラックの充填量が多
くなると反発弾性が低下する傾向であることが知られて
いる。本発明カーボンブラックと比較例とで、ＩＡレベ
ルが同じ製造例Ｎｏ．１と製造例Ｎｏ．５、製造例Ｎ
ｏ．７、また製造例Ｎｏ．２と製造例Ｎｏ．１０とを比
較すると本発明カーボンブラックが高充填配合において
も高い反発弾性が得られていることが分かる。 （iv）防振特性について 上記（ｉ）のように実施例と比較例を対比させて動倍率
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、防振特性が
改良されていることがわかる。
例Ｎｏ．８及びＩＡが本発明の上限を越えた製造例Ｎ
ｏ．６、製造例Ｎｏ．８並びにＰｄが式（ハ）を満足し
ていない製造例Ｎｏ．１０と実施例を比較すると、実施
例は粘度が低く、硬度も低くなっている。すなわち多量
配合に適していることがわかる。また、本発明のカーボ
ンブラックを使用したものは、本発明のカーボンブラッ
クとは異るカーボンブラックを使用した比較例より、同
一配合量において、いずれも硬度が低くなっている。い
いかえれば、本発明のカーボンブラックは、硬さに対し
て配合量による調整の幅が大きくできるというメリット
がある。本発明のカーボンブラックの硬度や粘度に関す
る特性は、従来のオイルファーネス法で製造されたカー
ボンブラックとしては最も低いものであり、今まで不可
能であったサーマルブラックに匹敵する性能を示す。 （ii）分散について ＤＢＰＡが本発明の下限を下回り、分布指数Ｓも０．２
５を下回った製造例Ｎｏ．９では分散度が低下してい
る。また、ＴＩＮＴが式（イ）を満足していない製造例
Ｎｏ．７についても他のコロイダル特性がほぼ等しい製
造例Ｎｏ．１と比較して分散度が低下している。要する
に本発明のカーボンブラックの方が分散度が高い。（ii
i）反発弾性について 反発弾性は、試験片に与えられるエネルギーに対する戻
りのエネルギーの比により計算され、この値が高いほど
外部に放出されるエネルギーが減少することを示し、こ
れは特性として望ましい方向である。一般的に粒子径が
大きいカーボンブラックを使用することで高い反発弾性
を得られることができ、カーボンブラックの充填量が多
くなると反発弾性が低下する傾向であることが知られて
いる。本発明カーボンブラックと比較例とで、ＩＡレベ
ルが同じ製造例Ｎｏ．１と製造例Ｎｏ．５、製造例Ｎ
ｏ．７、また製造例Ｎｏ．２と製造例Ｎｏ．１０とを比
較すると本発明カーボンブラックが高充填配合において
も高い反発弾性が得られていることが分かる。 （iv）防振特性について 上記（ｉ）のように実施例と比較例を対比させて動倍率
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、防振特性が
改良されていることがわかる。
【００２９】
【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
てゴムに配合した場合、低硬度、高充填配合並びに低硬
度での硬度調整用途に適し、またサーマルブラックすな
わちＭＴ（ガスファーネス）の特性に非常に近いもので
ある。
ブラックは、従来のソフト系カーボンブラックに比較し
てゴムに配合した場合、低硬度、高充填配合並びに低硬
度での硬度調整用途に適し、またサーマルブラックすな
わちＭＴ（ガスファーネス）の特性に非常に近いもので
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明カーボンブラックを製造するのに
好適な製造炉の一例を示す縦断正面図である。
好適な製造炉の一例を示す縦断正面図である。
１ 原料油噴霧ノズル
２ 第１空気孔ノズル
２′ 第１空気孔ノズル
３ 第２空気孔ノズル
３′ 第２空気孔ノズル
４ 第３空気孔ノズル
４′ 第３空気孔ノズル
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4J002 AC011 AC061 AC071 AC081
AC091 BB151 BB181 BC051
DA036 FD096
4J037 BB15 BB18 BB19 BB35 BB36
BB37
Claims (3)
- 【請求項１】 沃素吸着量（ＩＡ）が８〜１５ｍｇ／
ｇ、ジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰＡ）が２５ｍｌ
／１００ｇを越え３５ｍｌ／１００ｇ未満のファーネス
カーボンブラックにおいて、比着色力（ＴＩＮＴ）が下
記算出式（イ）で得られる値以下であり、アグリゲート
サイズ分布指数（Ｓ）が下記算出式（ロ）を満足するソ
フト系ファーネスカーボンブラック。 【数１】 ＴＩＮＴ≦（ＩＡ）＋２２ …（イ） Ｓ＝０．８４９３２×ｌｏｇ（Ｄ５０ Ｌ／Ｄｓｔ）≧０．２５ …（ロ） （ここで、Ｄｓｔは遠心沈降分析によるカーボンブラッ
クアグリゲートのストークス相当径（Ｄｓｔ）であり、
Ｄ５０ ＬはＤｓｔよりも大きい側にあって、かつＤｓｔ
の１／２の頻度を有するストークス相当径である。） - 【請求項２】 真比重（Ｐｄ）が下記算出式（ハ）で得
られる値以上である請求項１記載のソフト系ファーネス
カーボンブラック。 【数２】 Ｐｄ≧１．８６０８−０．０００９２４×（ＩＡ） …（ハ） - 【請求項３】 天然ゴム及び／又は合成ゴム成分１００
重量部に対して、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を２０〜２２０重量部配合した
ことを特徴とするゴム組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002068629A JP4097962B2 (ja) | 2002-03-13 | 2002-03-13 | ソフト系ファーネスカーボンブラック及びこれを含むゴム組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002068629A JP4097962B2 (ja) | 2002-03-13 | 2002-03-13 | ソフト系ファーネスカーボンブラック及びこれを含むゴム組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003268257A true JP2003268257A (ja) | 2003-09-25 |
| JP4097962B2 JP4097962B2 (ja) | 2008-06-11 |
Family
ID=29199676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002068629A Expired - Lifetime JP4097962B2 (ja) | 2002-03-13 | 2002-03-13 | ソフト系ファーネスカーボンブラック及びこれを含むゴム組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4097962B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011098995A (ja) * | 2009-11-04 | 2011-05-19 | Asahi Carbon Kk | 防振ゴム配合用ソフト系ファーネスカーボンブラック及びこれを配合した防振ゴム組成物 |
| JP2011126953A (ja) * | 2009-12-16 | 2011-06-30 | Asahi Carbon Kk | ソフト系ファーネスカーボンブラック及びこれを配合したゴム組成物 |
-
2002
- 2002-03-13 JP JP2002068629A patent/JP4097962B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011098995A (ja) * | 2009-11-04 | 2011-05-19 | Asahi Carbon Kk | 防振ゴム配合用ソフト系ファーネスカーボンブラック及びこれを配合した防振ゴム組成物 |
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| JP4097962B2 (ja) | 2008-06-11 |
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