JP2005307172A - Rubber composition for tire tread and pneumatic tire using the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a rubber composition for a tire tread which attains both high antiwear quality and low heat buildup. <P>SOLUTION: The rubber composition for the tire tread is obtained by compounding 100 pts.wt. of a rubber component which contains 10 wt.% or more of a diene rubber which is modified by at least one kind of compound selected from the group consisting of compounds in which at least one of molecule terminals comprises a tin compound, an amine compound or a silicon compound with 10-250 pts.wt. of the following carbon black. The above carbon black is produced by a producing process which satisfies the following formulas (1) and (2): 2.00 ≤α≤9.00 (1), and -2.5×α+85.0 ≤β≤90.0 (2)(when t1 (sec) is a residence time after a raw material hydrocarbon is introduced into an elevated temperature combustion gas stream until the time a quench vehicle is introduced; T1 (°C) is an average reaction temperature in this space; t2 (sec) is a residence time after the quench vehicle is introduced until the time a reactive gas stream goes into a reaction stopping zone; T2 (°C) is an average reaction temperature in this space; if α=t1×T1 and β=t2×T2). <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、タイヤトレッド用ゴム組成物及びこれを用いた空気入りタイヤに関し、特に、優れた耐摩耗性を有しながら高い反発弾性を有する低発熱性のタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。   The present invention relates to a rubber composition for a tire tread and a pneumatic tire using the same, and more particularly to a low heat-generating rubber composition for a tire tread having high resilience while having excellent wear resistance.

カーボンブラックは、厳密に制御された条件下において、ファーネス炉内で発生させた、あるいは、外部で発生されて炉内に導入された高温燃焼ガス中へ原料炭化水素を噴霧させ、この原料炭化水素の熱分解又は不完全燃焼により生産される産業上有用な原材料である。カーボンブラックは、ゴム配合時の組成物に対して機械的性質、特に引張り強さ、耐摩耗性などの特性を、飛躍的に向上させることができるという特異な性質を有することから、タイヤをはじめとする各種ゴム製品の重点補強剤として広く用いられている。   Carbon black is generated in a furnace furnace under strictly controlled conditions, or sprayed with raw material hydrocarbons into a high-temperature combustion gas generated outside and introduced into the furnace. It is an industrially useful raw material produced by thermal decomposition or incomplete combustion. Carbon black has unique properties that can dramatically improve mechanical properties, especially tensile strength and wear resistance, with respect to the composition when blended with rubber. It is widely used as an important reinforcing agent for various rubber products.

ゴム配合用カーボンブラックは、その物理化学特性、即ち、カーボンブラックを構成する単位粒子径、単位重量当たりの表面積(比表面積)、粒子のつながり具合(ストラクチャー)、表面形状などにより、配合ゴム組成物の性能に大きな影響を与えるので、要求されるゴム性能、使用される環境等によって各種特性の異なるカーボンブラックが選択的に使用されている。   Carbon black for rubber compounding depends on its physicochemical characteristics, that is, the unit particle diameter, surface area per unit weight (specific surface area), particle connection (structure), surface shape, etc. constituting the carbon black. Therefore, carbon black having different characteristics is selectively used depending on required rubber performance, environment in which it is used, and the like.

タイヤの接地面に用いられるゴム組成物では、高速度で回転して道路と接触することによる摩耗に対する耐性(耐摩耗性)に優れていると同時に、路面との接触で生じるゴム組成物の繰り返し変形によるヒステリシスロス特性を低下させる(低発熱性)ことが重要な要素であるが、これら2つの特性は二律背反現象であることが知られている。   The rubber composition used for the tire contact surface has excellent resistance to wear (wear resistance) caused by rotating at high speed and coming into contact with the road, and at the same time, repeating the rubber composition generated by contact with the road surface. Decreasing the hysteresis loss characteristic due to deformation (low heat generation) is an important factor, but it is known that these two characteristics are antinomy.

タイヤトレッド配合用カーボンブラックを用いて耐摩耗性を向上させる手段、例えば、より大きい比表面積、あるいはストラクチャーを有するカーボンブラックを採用した場合、上述したように、耐摩耗性と低発熱性は互いに相反する特性であり、この課題を解決するために種々の特性を有するカーボンブラックが提案されている。   When carbon black for tire tread blending is used to improve wear resistance, for example, when carbon black having a larger specific surface area or structure is used, as described above, wear resistance and low heat build-up are mutually contradictory. In order to solve this problem, carbon black having various characteristics has been proposed.

例えば、カーボンブラックに含まれる炭素以外の構成元素や表面活性に着目し、カーボングラック表面の水素量と酸素量の和、あるいは比を特定した発明が提案されている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。   For example, an invention in which the sum or ratio of the amount of hydrogen and the amount of oxygen on the surface of carbon black is specified focusing on constituent elements other than carbon and surface activity contained in carbon black has been proposed (for example, Patent Document 1 and Patents). Reference 2).

又、カーボンブラックに含有されるピリジン又はトルエンによる溶媒抽出分(重質タール成分)を低減させることで、ゴム中での分散改良等により配合ゴム組成物の補強性、耐摩耗性を改良する発明が提案されている(例えば、特許文献2及び特許文献3参照)。   Further, the invention improves the reinforcing property and wear resistance of the compounded rubber composition by improving the dispersion in the rubber by reducing the solvent extraction (heavy tar component) with pyridine or toluene contained in the carbon black. Has been proposed (see, for example, Patent Document 2 and Patent Document 3).

高温ガス流中に導入された原料炭化水素の熱分解、又は不完全燃焼によってカーボンブラックが生成する反応過程は極めて複雑で未だ詳細に解明されていないが、一般に、カーボンブラック生成条件が一定であれば、カーボンブラック形成反応を停止させる急冷媒体導入位置から遠ざけること、及び反応停止水量を下げることなどにより、UV吸光度が0.15以下という低芳香族炭化水素含有カーボンブラックを得ることが開示されている(例えば、特許文献4参照)。この発明は、着色用カーボンブラックの製造プロセスに関するものであり、一般に形成されたカーボンブラックを高温雰囲気中に長時間暴露させるのは表面活性を低下させることになるので、ゴム配合組成物としては耐摩耗性あるいは低発熱性などの特性が低下する懸念がある。
特開平4−108837号公報 特開平10−36703号公報 特開平9−40883号公報 特開平8−269360号公報
The reaction process in which carbon black is generated by pyrolysis or incomplete combustion of raw material hydrocarbons introduced into a high-temperature gas stream is extremely complicated and has not yet been clarified in detail. For example, it is disclosed that a low aromatic hydrocarbon-containing carbon black having a UV absorbance of 0.15 or less is obtained by moving away from the position where the quenching medium is introduced to stop the carbon black formation reaction and reducing the amount of water for stopping the reaction. (For example, see Patent Document 4). The present invention relates to a process for producing a carbon black for coloring, and generally exposing a formed carbon black to a high temperature atmosphere for a long period of time decreases the surface activity. There is a concern that characteristics such as wear or low heat build-up may deteriorate.
Japanese Patent Laid-Open No. 4-108837 JP 10-36703 A JP-A-9-40883 JP-A-8-269360

従来一般に、タイヤの耐摩耗性の向上には、タイヤを構成するゴム組成物に配合されるカーボンブラックの粒子径やストラクチャが支配要因として考えられており、カーボンブラックの粒子径を小さくするほど耐摩耗性が向上するが、カーボングラックの粒子径が極端に小さいとゴム中で分散不良を起こし、発熱性が増大することが知られている。かかるゴム組成物でタイヤトレッドを作成した場合、耐摩耗性には優れるが、低燃費性には劣る。即ち、カーボンブラックの粒子径において、耐摩耗性と低発熱性は二律背反の関係にある。又、ストラクチャーについても、これを増加させるほど耐摩耗性は向上する傾向にあるが、増加しすぎると加工性や耐チッピング性が低下し、更に発熱性も増大するなどの問題点がある。更に、カーボンブラック配合部数を増加させることでも耐摩耗性はある程度まで増加するが、高ストラクチャー化の場合と同様の懸念(加工性低下など)が生じる。   Conventionally, in order to improve the wear resistance of a tire, the particle size and structure of carbon black blended in the rubber composition constituting the tire are considered as the controlling factors. It is known that the wear resistance is improved, but if the particle size of the carbon black is extremely small, poor dispersion is caused in the rubber and the heat generation is increased. When a tire tread is produced with such a rubber composition, it is excellent in wear resistance but inferior in fuel efficiency. That is, the wear resistance and the low heat build-up are in a trade-off relationship with the carbon black particle size. Also, the structure tends to improve the wear resistance as the structure is increased. However, if the structure is increased too much, there are problems such as a decrease in workability and chipping resistance and an increase in heat generation. Furthermore, although the wear resistance is increased to some extent by increasing the number of carbon black blended parts, the same concerns (such as a decrease in workability) arise as in the case of increasing the structure.

そこで、本発明は、上記の問題に鑑み、高耐摩耗性と低発熱性とを両立したタイヤトレッド用ゴム組成物及びこれを用いた空気入りタイヤを提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a rubber composition for a tire tread that achieves both high wear resistance and low heat build-up, and a pneumatic tire using the same.

本発明者らは、上記目的を達成するため、カーボンブラック製造工程において、原料炭化水素などの滞留時間や平均反応温度に着目して鋭意研究を行った。その結果、各製造工程において、どのような温度でどのくらいの間熱を受けているかを示すこれらの積(熱履歴の程度を示す指標)を定義し、この値を特定の範囲に設定することにより、耐摩耗性及び低発熱性に優れたカーボンブラックを製造できることを見出し、本発明を完成させるに至った。   In order to achieve the above-mentioned object, the inventors of the present invention conducted intensive research focusing on the residence time and average reaction temperature of raw material hydrocarbons in the carbon black production process. As a result, by defining these products (an index indicating the degree of thermal history) indicating how much heat is being received at what temperature in each manufacturing process, and setting this value within a specific range The present inventors have found that carbon black excellent in wear resistance and low heat buildup can be produced, and completed the present invention.

本発明の第1の特徴は、燃焼帯域と反応帯域と反応停止帯域とを同軸上に連接した製造炉を用い、燃焼帯域内で、燃料用炭化水素の燃焼により高温燃焼ガスを生成する工程と、反応帯域内で、高温燃焼ガス流中に原料炭化水素を噴霧導入し、不完全燃焼又は熱分解反応により、原料炭化水素をカーボンブラックに転化する工程と、反応停止帯域内で、高温燃焼ガス流を急冷媒体により急冷して反応を終結する工程とを含むカーボンブラック製造工程において、原料炭化水素が高温燃焼ガス流中に導入されてから急冷媒体が導入されるまでの滞留時間をt1(sec)、この空間における平均反応温度をT1(℃)、急冷媒体が導入されてから反応ガス流が反応停止帯域に入るまでの滞留時間をt2(sec)、この空間における平均反応温度をT2(℃)とし、α=t1×T1、β=t2×T2とすると、
2.00≦α≦9.00 ……式(1)
−2.5×α+85.0≦β≦90.0 ……式(2)
を満たすカーボンブラック製造工程によって製造されたカーボンブラックを、少なくとも一方の分子末端がスズ化合物、アミン化合物及びケイ素化合物からなる群から選択される少なくとも一種の化合物で変性されているジエン系ゴムを10重量%以上含むゴム成分100重量部当たり、10〜250重量部配合するタイヤトレッド用ゴム組成物であることを要旨とする。
The first feature of the present invention is the step of generating a high-temperature combustion gas by combustion of fuel hydrocarbons in a combustion zone using a production furnace in which a combustion zone, a reaction zone, and a reaction stop zone are connected coaxially. In the reaction zone, the raw material hydrocarbon is spray-introduced into the high-temperature combustion gas stream, and the raw material hydrocarbon is converted to carbon black by incomplete combustion or thermal decomposition reaction, and in the reaction stop zone, the high-temperature combustion gas In the carbon black production process including the step of quenching the stream with a quenching medium and terminating the reaction, the residence time from when the raw material hydrocarbon is introduced into the high-temperature combustion gas stream until the quenching medium is introduced is defined as t1 (sec ), The average reaction temperature in this space is T1 (° C.), the residence time until the reaction gas flow enters the reaction stop zone after the rapid refrigerant is introduced is t2 (sec), and the average reaction temperature in this space is T2 ( ) And, α = t1 × T1, When β = t2 × T2,
2.00 ≦ α ≦ 9.00 ...... Formula (1)
−2.5 × α + 85.0 ≦ β ≦ 90.0 (2)
10 weight of diene rubber modified with at least one compound selected from the group consisting of a tin compound, an amine compound and a silicon compound, at least one molecular terminal of the carbon black produced by the carbon black production process satisfying The gist of the present invention is that it is a rubber composition for a tire tread that is blended in an amount of 10 to 250 parts by weight per 100 parts by weight of a rubber component that is contained in an amount of 5% or more.

α値が2.00未満の製造条件で得られるカーボンブラックは、トルエン着色透過度が90%未満、モノクロロベンゼン抽出量が0.15%を超え、カーボンブラック中に含有される多環芳香族炭化水素成分が多く存在することとなり、この成分はゴムに対して補強効果を示さないために、ゴム組成物に十分な補強性を与えずに耐摩耗性が低下する。又、α値が9.00を超えた製造条件、即ち、カーボンブラック反応工程において過度の熱履歴を受けた条件で得られるカーボンブラックは、水素放出率が0.260−6.25×10-4×CTAB(重量%)未満となり、ゴム組成物の耐摩耗性が低下するとともに、発熱性が大きくなるため好ましくない。 Carbon black obtained under production conditions with an α value of less than 2.00 has a toluene coloring transmittance of less than 90%, an extraction amount of monochlorobenzene of more than 0.15%, and polycyclic aromatic carbonization contained in the carbon black. A large amount of hydrogen component is present, and since this component does not show a reinforcing effect on the rubber, the wear resistance is lowered without giving sufficient reinforcement to the rubber composition. Carbon black obtained under production conditions where the α value exceeds 9.00, that is, under conditions of excessive heat history in the carbon black reaction step, has a hydrogen release rate of 0.260-6.25 × 10 −. It is less than 4 × CTAB (% by weight), which is not preferable because the wear resistance of the rubber composition is lowered and the heat generation is increased.

又、α値が上記の範囲を満たしていても、β値が−2.5×α+85.0の関係式値未満の製造条件、即ち、急冷媒体導入後から反応停止帯域までの熱履歴が小さい場合に得られるカーボンブラックは、トルエン着色透過度が90%未満、モノクロロベンゼン抽出量が0.15%を超え、逆に、β値が90.0を超える過剰な熱履歴を受ける製造条件下で得られるカーボンブラックは、水素放出率が0.260−6.25×10-4×CTAB(重量%)未満となり、上記と同様の理由により好ましくない。 In addition, even if the α value satisfies the above range, the manufacturing condition where the β value is less than the relational expression value of −2.5 × α + 85.0, that is, the heat history from the introduction of the rapid refrigerant to the reaction stop zone is small. The carbon black obtained in this case has a toluene color permeability of less than 90%, a monochlorobenzene extraction amount of more than 0.15%, and conversely, under production conditions that receive an excessive thermal history with a β value of more than 90.0. The resulting carbon black has a hydrogen release rate of less than 0.260-6.25 × 10 −4 × CTAB (wt%), which is not preferred for the same reason as described above.

第1の特徴に係るタイヤトレッド用ゴム組成物によると、上記のように熱履歴を最適化することにより、ゴム組成物での機械的特性、特に耐摩耗性の低下を回避でき、高い耐摩耗性と同時に低発熱性に優れる。   According to the rubber composition for a tire tread according to the first feature, by optimizing the thermal history as described above, it is possible to avoid a decrease in mechanical properties, particularly wear resistance, in the rubber composition, and high wear resistance. And low heat build-up at the same time.

又、α値及びβ値は、
3.00≦α≦8.00 ……式(3)
−2.5×α+85.0≦β≦86.0 ……式(4)
を満たすことが更に好ましい。
The α and β values are
3.00 ≦ α ≦ 8.00 ...... Formula (3)
−2.5 × α + 85.0 ≦ β ≦ 86.0 Equation (4)
It is further preferable to satisfy

又、第1の特徴に係るタイヤトレッド用ゴム組成物は、反応帯域あるいは反応停止帯域において、ガス体を導入する工程を更に含むカーボンブラック製造工程において製造されたカーボンブラックを配合することが好ましい。ここで、「ガス体」としては、空気、酸素と炭化水素の混合物、これらの燃焼反応による燃焼ガス等が使用可能である。このようにガス体を導入することにより、平均反応温度T1、T2を調整することができる。尚、平均反応温度T2を調整するために、急冷媒体導入位置での水量等を適宜調節してもよい。   In addition, the tire tread rubber composition according to the first feature is preferably blended with carbon black produced in a carbon black production process further including a step of introducing a gas body in the reaction zone or the reaction stop zone. Here, as the “gas body”, air, a mixture of oxygen and hydrocarbon, a combustion gas obtained by a combustion reaction thereof, or the like can be used. By introducing the gas body in this way, the average reaction temperatures T1 and T2 can be adjusted. In order to adjust the average reaction temperature T2, the amount of water at the rapid refrigerant introduction position may be adjusted as appropriate.

又、第1の特徴に係るタイヤトレッド用ゴム組成物は、ジブチルフタレート吸油量(DBP)が40〜250ml/100gであり、圧縮DBP吸油量(24M4DBP)が35〜220ml/100gであるカーボンブラックを配合することが必要である。DBPが40ml/100g未満又は24M4DBPが35ml/100g未満では、タイヤトレッド用ゴム組成物として最低限必要な引っ張り応力を発現できず、又、DBPが250ml/100g以上又は24M4DBPが220ml/100g以上では、必要最低限の伸びを確保できない。   The tire tread rubber composition according to the first feature is a carbon black having a dibutyl phthalate oil absorption (DBP) of 40 to 250 ml / 100 g and a compressed DBP oil absorption (24M4DBP) of 35 to 220 ml / 100 g. It is necessary to blend. When the DBP is less than 40 ml / 100 g or the 24M4DBP is less than 35 ml / 100 g, the minimum tensile stress required as a rubber composition for a tire tread cannot be expressed. Also, when the DBP is 250 ml / 100 g or more or The necessary minimum growth cannot be secured.

又、ジブチルフタレート吸油量(DBP)は95〜220ml/100gであり、圧縮DBP吸油量(24M4DBP)は90〜200ml/100gであるカーボンブラックを配合することが好ましい。   Carbon black having a dibutyl phthalate oil absorption (DBP) of 95 to 220 ml / 100 g and a compressed DBP oil absorption (24M4DBP) of 90 to 200 ml / 100 g is preferably blended.

又、第1の特徴に係るタイヤトレッド用ゴム組成物は、セチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB)が70〜200m2/gであるカーボンブラックを配合することが必要である。CTABが70m2/g未満では、タイヤトレッド用ゴム組成物として最低限必要な引っ張り強さを発現することができず、200m2/gを超えると、ゴム組成物中での分散性を十分に確保することができず、例えば、ゴム組成物の耐摩耗性等が悪化する。 Moreover, the rubber composition for tire treads according to the first feature needs to be blended with carbon black having a cetyltrimethylammonium bromide adsorption specific surface area (CTAB) of 70 to 200 m 2 / g. If the CTAB is less than 70 m 2 / g, the minimum tensile strength required as a rubber composition for a tire tread cannot be expressed. If the CTAB exceeds 200 m 2 / g, the dispersibility in the rubber composition is sufficient. For example, the wear resistance of the rubber composition deteriorates.

又、第1の特徴に係るタイヤトレッド用ゴム組成物は、比着色力(TINT)>0.363×CTAB+71.792であるカーボンブラックを配合することが好ましい。比着色力(TINT)>0.363×CTAB+71.792とすると、カーボンブラックのゴム補強性が向上するからである。この第1の特徴に係るタイヤトレッド用ゴム組成物によると、特に耐摩耗性を向上させることができる。   The rubber composition for tire tread according to the first feature preferably contains carbon black having a specific coloring power (TINT)> 0.363 × CTAB + 71.792. This is because when the specific coloring power (TINT)> 0.363 × CTAB + 71.792, the rubber reinforcing property of carbon black is improved. According to the rubber composition for a tire tread according to the first feature, particularly the wear resistance can be improved.

あるいは、第1の特徴に係るタイヤトレッド用ゴム組成物は、比着色力(TINT)<0.363×CTAB+71.792、かつ、比着色力(TINT)>50であるカーボンブラックを配合することが好ましい。比着色力(TINT)<0.363×CTAB+71.792とすると、カーボンブラックのゴム中での分散性が向上し、ゴムの低発熱化に寄与するからである。TINTが50以下の場合は、タイヤとして実用に耐える強力及び耐摩耗性を発現できない。この第1の特徴に係るタイヤトレッド用ゴム組成物によると、特に低発熱性を向上させることができる。   Alternatively, the tire tread rubber composition according to the first feature may be blended with carbon black having a specific coloring power (TINT) <0.363 × CTAB + 71.792 and a specific coloring power (TINT)> 50. preferable. This is because when the specific coloring power (TINT) <0.363 × CTAB + 71.792, the dispersibility of carbon black in the rubber is improved, which contributes to the reduction in heat generation of the rubber. When TINT is 50 or less, the strength and wear resistance that can withstand practical use as a tire cannot be expressed. According to the rubber composition for a tire tread according to the first feature, particularly low heat build-up can be improved.

又、第1の特徴に係るタイヤトレッド用ゴム組成物は、水素放出率>0.260−6.25×10-4×CTAB(重量%)であるカーボンブラックを配合することが好ましい。上記関係式値以下では、タイヤトレッド用ゴム組成物の耐摩耗性が低下するとともに、発熱性が大きくなるために好ましくない。 The rubber composition for a tire tread according to the first feature preferably contains carbon black having a hydrogen release rate> 0.260-6.25 × 10 −4 × CTAB (wt%). Below the above relational expression value, the abrasion resistance of the tire tread rubber composition is lowered and the heat build-up is increased, which is not preferable.

又、第1の特徴に係るタイヤトレッド用ゴム組成物は、トルエン着色透過度が90%以上であり、モノクロロベンゼン抽出量が0.15%以下であるカーボンブラックを配合することが好ましい。トルエン着色透過度が90%未満、あるいは、モノクロロベンゼン抽出量が0.15%を超える場合は、カーボンブラックに含有される重質タール成分が多く存在し、この成分はゴムに対して十分な補強性を与えずに耐摩耗性が低下するため好ましくない。   In addition, the tire tread rubber composition according to the first feature preferably contains carbon black having a toluene color permeability of 90% or more and a monochlorobenzene extraction amount of 0.15% or less. When the toluene coloring transmittance is less than 90% or the amount of monochlorobenzene extracted is more than 0.15%, there are many heavy tar components contained in the carbon black, which are sufficient reinforcements for rubber. This is not preferable because the wear resistance is lowered without imparting properties.

又、第1の特徴に係るタイヤトレッド用ゴム組成物に配合されるカーボンブラックは、ゴム成分100重量部当たり、10〜250重量部配合される必要がある。10重量部未満では、タイヤトレッド用ゴム組成物として最低限必要な強度を発現することができず、250重量部を超えると、加工性に問題が生じるばかりでなく、タイヤトレッド用ゴム組成物として最低限必要な伸びを確保することができない。   The carbon black blended in the tire tread rubber composition according to the first feature needs to be blended in an amount of 10 to 250 parts by weight per 100 parts by weight of the rubber component. If it is less than 10 parts by weight, the minimum strength required for a tire tread rubber composition cannot be exhibited. If it exceeds 250 parts by weight, not only will there be a problem in processability, but the tire tread rubber composition The minimum required growth cannot be ensured.

即ち、本発明のゴム組成物は、第1の特徴に係る製造工程で製造され、かつ、ジブチルフタレート吸油量(DBP)が40〜250ml/100g、圧縮DBP吸油量(24M4DBP)が35〜220ml/100g、セチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB)が70〜200m2/gであるカーボンブラックを10〜250重量部配合したものである。 That is, the rubber composition of the present invention is produced by the production process according to the first feature, and has a dibutyl phthalate oil absorption (DBP) of 40 to 250 ml / 100 g and a compressed DBP oil absorption (24M4DBP) of 35 to 220 ml / 100 g and 10 to 250 parts by weight of carbon black having a cetyltrimethylammonium bromide adsorption specific surface area (CTAB) of 70 to 200 m 2 / g.

より好ましくは、ジブチルフタレート吸油量(DBP)が95〜220ml/100g、圧縮DBP吸油量(24M4DBP)が90〜200ml/100g、セチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB)が70〜200m2/g、比着色力(TINT)が50より大きいカーボンブラックを10〜250重量部配合したものである。 More preferably, the dibutyl phthalate oil absorption (DBP) is 95 to 220 ml / 100 g, the compressed DBP oil absorption (24M4DBP) is 90 to 200 ml / 100 g, the cetyltrimethylammonium bromide adsorption specific surface area (CTAB) is 70 to 200 m 2 / g, Carbon black having a specific coloring power (TINT) greater than 50 is blended in an amount of 10 to 250 parts by weight.

更に好ましくは、ジブチルフタレート吸油量(DBP)が95〜220ml/100g、圧縮DBP吸油量(24M4DBP)が90〜200ml/100g、セチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB)が70〜200m2/g、比着色力(TINT)が50より大きく、水素放出率が[0.260−6.25×10-4×CTAB](重量%)より大きいカーボンブラックを10〜250重量部配合したものである。 More preferably, the dibutyl phthalate oil absorption (DBP) is 95 to 220 ml / 100 g, the compressed DBP oil absorption (24M4DBP) is 90 to 200 ml / 100 g, the cetyltrimethylammonium bromide adsorption specific surface area (CTAB) is 70 to 200 m 2 / g, 10 to 250 parts by weight of carbon black having a specific coloring power (TINT) larger than 50 and a hydrogen release rate larger than [0.260-6.25 × 10 −4 × CTAB] (% by weight) is blended.

より更に好ましくは、ジブチルフタレート吸油量(DBP)が95〜220ml/100g、圧縮DBP吸油量(24M4DBP)が90〜200ml/100g、セチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB)が70〜200m2/g、比着色力(TINT)が50より大きく、水素放出率が[0.260−6.25×10-4×CTAB](重量%)より大きく、トルエン着色透過度が90%以上又はモノクロロベンゼン抽出量が0.15%以下であるカーボンブラックを10〜250重量部配合したものである。 More preferably, the dibutyl phthalate oil absorption (DBP) is 95 to 220 ml / 100 g, the compressed DBP oil absorption (24M4DBP) is 90 to 200 ml / 100 g, and the cetyltrimethylammonium bromide adsorption specific surface area (CTAB) is 70 to 200 m 2 / g. Specific coloring power (TINT) is larger than 50, hydrogen release rate is larger than [0.260-6.25 × 10 −4 × CTAB] (% by weight), and toluene coloring permeability is 90% or more or monochlorobenzene extraction Carbon black having an amount of 0.15% or less is blended in an amount of 10 to 250 parts by weight.

又、第1の特徴に係るタイヤトレッド用ゴム組成物におけるゴム成分は、少なくとも一方の分子末端がスズ化合物、アミン化合物及びケイ素化合物からなる群から選択される少なくとも一種の化合物で変性されているジエン系ゴムを10重量%以上含む。ジエン系ゴムを10重量%以上含む場合、ゴムのガラス転移点(Tg)が低く、低ロスとなる。   The rubber component in the rubber composition for a tire tread according to the first feature is a diene in which at least one molecular terminal is modified with at least one compound selected from the group consisting of a tin compound, an amine compound and a silicon compound. Contains 10% by weight or more of rubber. When the diene rubber is contained in an amount of 10% by weight or more, the glass transition point (Tg) of the rubber is low and the loss is low.

本発明の第2の特徴は、第1の特徴に係るタイヤトレッド用ゴム組成物をトレッド部に用いた空気入りタイヤであることを要旨とする。   The gist of the second feature of the present invention is a pneumatic tire using the tire tread rubber composition according to the first feature in the tread portion.

第2の特徴に係る空気入りタイヤによると、上述したゴム組成物をトレッド部に適用することにより、耐摩耗性と低発熱性とを向上させることができる。   According to the pneumatic tire according to the second feature, wear resistance and low heat build-up can be improved by applying the above rubber composition to the tread portion.

本発明によれば、高耐摩耗性と低発熱性とを両立したタイヤトレッド用ゴム組成物及びこれを用いた空気入りタイヤを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a rubber composition for a tire tread that achieves both high wear resistance and low heat build-up and a pneumatic tire using the same.

次に、本発明を詳細に説明する。
(カーボンブラックの製造方法)
本実施形態に係るカーボンブラックは、図1に示すカーボンブラック製造炉1を用いて製造する。カーボンブラック焼成炉1内部は、燃焼帯域と反応帯域と反応停止帯域とを同軸上に連接した構造であり、その全体は耐火物で覆われている。
Next, the present invention will be described in detail.
(Method for producing carbon black)
The carbon black according to this embodiment is manufactured using a carbon black manufacturing furnace 1 shown in FIG. The inside of the carbon black firing furnace 1 has a structure in which a combustion zone, a reaction zone, and a reaction stop zone are coaxially connected, and the whole is covered with a refractory.

カーボンブラック焼成炉1は、燃焼帯域として、可燃性流体導入室(内径450mmφ、長さ400mm)2と、炉頭部外周から酸素含有ガス導入管3によって導入された酸素含有ガスを、整流板5を用いて整流して可燃性流体導入室2へ導入する酸素含有ガス導入用円筒(内径250mmφ、長さ300mm)4と、酸素含有ガス導入用円筒の中心軸に設置され、可燃性流体導入室2へ燃料用炭化水素を導入する燃料油噴霧装置導入管6とを備える。燃焼帯域内では、燃料用炭化水素の燃焼により高温燃焼ガスを生成する。   The carbon black firing furnace 1 uses a combustible fluid introduction chamber (inner diameter 450 mmφ, length 400 mm) 2 as a combustion zone, and an oxygen-containing gas introduced from the outer periphery of the furnace head by an oxygen-containing gas introduction pipe 3. The oxygen-containing gas introduction cylinder (inner diameter 250 mmφ, length 300 mm) 4 that is rectified and introduced into the flammable fluid introduction chamber 2 and the central axis of the oxygen-containing gas introduction cylinder are installed in the flammable fluid introduction chamber. 2 and a fuel oil spraying device introduction pipe 6 for introducing fuel hydrocarbons into the fuel. In the combustion zone, high-temperature combustion gas is generated by combustion of hydrocarbons for fuel.

又、カーボンブラック焼成炉1は、反応帯域として、円筒の次第に収れんする収れん室(上流端内径370mmφ、下流端内径80mmφ、収れん角度5.3°)7と、収れん室7の下流側に4つの別個の平面を形成する原料油噴霧口8A〜8Dを含む原料油導入室9と、原料油導入室9の下流側に反応室10とを備える。原料油噴霧口8A〜8Dは、燃焼帯域からの高温燃焼ガス流中に原料炭化水素を噴霧導入する。原料油噴霧口8A〜8Dは、それぞれ図2に示すように、90度間隔で、4つの噴霧口(8B−1、8B−2、8B−3、8B−4)を同一平面上に有する。図2では、原料油噴霧口8Bについて示したが、その他の原料油噴霧口8A、8C、8Dについても同様の構成とする。反応帯域内では、高温燃焼ガス流中に原料炭化水素を噴霧導入し、不完全燃焼又は熱分解反応により、原料炭化水素をカーボンブラックに転化する。   Also, the carbon black firing furnace 1 has a reaction zone in which a converging chamber (upstream end inner diameter 370 mmφ, downstream end inner diameter 80 mmφ, convergence angle 5.3 °) 7 gradually converges in the cylinder, and four downstream of the convergence chamber 7. A raw material oil introduction chamber 9 including raw material oil spray ports 8 </ b> A to 8 </ b> D forming separate planes and a reaction chamber 10 on the downstream side of the raw material oil introduction chamber 9 are provided. The raw material oil spray ports 8 </ b> A to 8 </ b> D spray the raw material hydrocarbons into the high-temperature combustion gas stream from the combustion zone. As shown in FIG. 2, each of the feed oil spray ports 8A to 8D has four spray ports (8B-1, 8B-2, 8B-3, 8B-4) on the same plane at intervals of 90 degrees. Although FIG. 2 shows the raw material oil spray port 8B, the other raw material oil spray ports 8A, 8C, and 8D have the same configuration. In the reaction zone, the raw material hydrocarbon is sprayed into the high-temperature combustion gas stream, and the raw material hydrocarbon is converted into carbon black by incomplete combustion or thermal decomposition reaction.

又、カーボンブラック焼成炉1は、反応停止帯域として、反応停止用急冷水圧入噴霧装置a〜yを25箇所有する反応継続兼冷却室(内径160mmφ、長さ7500mm)11を備える。反応停止用急冷水圧入噴霧装置a〜yは、反応帯域からの高温燃焼ガス流に対して、水などの急冷媒体を噴霧する。反応停止帯域内では、高温燃焼ガス流を急冷媒体により急冷して反応を終結する。   The carbon black firing furnace 1 includes a reaction continuation / cooling chamber (inner diameter 160 mmφ, length 7500 mm) 11 having 25 reaction quenching rapid water injection spray devices a to y as a reaction stop zone. The quench water injection spray devices a to y for stopping the reaction spray a rapid refrigerant body such as water on the high-temperature combustion gas flow from the reaction zone. In the reaction stop zone, the high-temperature combustion gas flow is quenched by the quenching refrigerant to terminate the reaction.

又、カーボンブラック製造炉1は、反応帯域あるいは反応停止帯域において、ガス体を導入する装置を更に備えてもよい。ここで、「ガス体」としては、空気、酸素と炭化水素の混合物、これらの燃焼反応による燃焼ガス等が使用可能である。   The carbon black production furnace 1 may further include a device for introducing a gas body in the reaction zone or the reaction stop zone. Here, as the “gas body”, air, a mixture of oxygen and hydrocarbon, a combustion gas obtained by a combustion reaction thereof, or the like can be used.

本実施形態に係るカーボンブラック製造工程では、原料炭化水素が高温燃焼ガス流中に導入されてから急冷媒体が導入されるまでの滞留時間をt1(sec)、この空間における平均反応温度をT1(℃)、急冷媒体が導入されてから反応ガス流が反応停止帯域に入るまでの滞留時間をt2(sec)、この空間における平均反応温度をT2(℃)とし、α=t1×T1、β=t2×T2とすると、
2.00≦α≦9.00 ……式(1)
−2.5×α+85.0≦β≦90.0 ……式(2)
である。更に、
3.00≦α≦8.00 ……式(3)
−2.5×α+85.0≦β≦86.0 ……式(4)
を満たす。
In the carbon black production process according to the present embodiment, the residence time from when the raw material hydrocarbon is introduced into the high-temperature combustion gas stream until the rapid refrigerant is introduced is t1 (sec), and the average reaction temperature in this space is T1 ( ° C), the residence time from the introduction of the sudden refrigerant body to the reaction gas flow entering the reaction stop zone is t2 (sec), the average reaction temperature in this space is T2 (° C), and α = t1 × T1, β = If t2 × T2,
2.00 ≦ α ≦ 9.00 ...... Formula (1)
−2.5 × α + 85.0 ≦ β ≦ 90.0 (2)
It is. Furthermore,
3.00 ≦ α ≦ 8.00 ...... Formula (3)
−2.5 × α + 85.0 ≦ β ≦ 86.0 Equation (4)
Meet.

又、カーボンブラック製造炉1は、炉内の温度をモニターするため、任意の数箇所に熱電対を炉内に挿入できる構造を備える。平均反応温度T1、T2を算出するために、各工程(各帯域)で、少なくとも2箇所、望ましくは3〜4箇所の温度を測定することが好ましい。   The carbon black production furnace 1 has a structure in which thermocouples can be inserted into an arbitrary number of locations in order to monitor the temperature in the furnace. In order to calculate average reaction temperature T1, T2, it is preferable to measure the temperature of at least 2 places, desirably 3-4 places in each step (each zone).

又、滞留時間t1、t2の算出は、公知の熱力学的計算方法によって導入反応ガス流体の体積を算出し、次式により算出するものとする。尚、原料油の分解反応および急冷媒体による体積増加は無視するものとする。   Further, the residence times t1 and t2 are calculated by calculating the volume of the introduced reaction gas fluid by a known thermodynamic calculation method, and calculating by the following equation. Note that the increase in volume due to the decomposition reaction of the feedstock oil and the rapid cooling medium is ignored.

滞留時間t1(sec)=
原料炭化水素導入位置から急冷媒体導入位置までの反応炉内通過容積(m3)/ 反応ガス流体の体積(m3/sec)
……式(5)
滞留時間t2(sec)=
急冷媒体導入位置から反応停止位置までの反応炉内通過容積(m3)/ 反応ガス流体の体積(m3/sec)
……式(6)
Residence time t1 (sec) =
Reactor passage volume (m 3 ) / reactant gas fluid volume (m 3 / sec) from feed hydrocarbon introduction position to rapid refrigerant introduction position
...... Formula (5)
Residence time t2 (sec) =
Reactor passing volume from the quenching medium introduction position to the reaction stop position (m 3 ) / reaction gas fluid volume (m 3 / sec)
...... Formula (6)

(カーボンブラックの物理化学特性)
上述したカーボンブラック製造炉及びカーボンブラック製造方法によって製造されたカーボンブラックは、以下のような特性を有する。
(Physicochemical properties of carbon black)
The carbon black manufactured by the carbon black manufacturing furnace and the carbon black manufacturing method described above has the following characteristics.

本実施形態に係るカーボンブラックのジブチルフタレート吸油量(DBP)は40〜250ml/100gであり、圧縮DBP吸油量(24M4DBP)は35〜220ml/100gである。更に詳しくは、ジブチルフタレート吸油量(DBP)は95〜220ml/100gであり、圧縮DBP吸油量(24M4DBP)は90〜200ml/100gである。   Carbon black according to the present embodiment has a dibutyl phthalate oil absorption (DBP) of 40 to 250 ml / 100 g and a compressed DBP oil absorption (24M4DBP) of 35 to 220 ml / 100 g. More specifically, the dibutyl phthalate oil absorption (DBP) is 95 to 220 ml / 100 g, and the compressed DBP oil absorption (24M4DBP) is 90 to 200 ml / 100 g.

尚、ジブチルフタレート吸油量(DBP)及び圧縮DBP吸油量(24M4DBP)は、ASTM D2414−88(JIS K6217−97)に記載の方法により測定され、カーボンブラック100g当たりに吸収されるジブチチルフタレート(DBP)の体積mlで表示される。   The dibutyl phthalate oil absorption (DBP) and the compressed DBP oil absorption (24M4DBP) are measured by the method described in ASTM D2414-88 (JIS K6217-97), and are absorbed per 100 g of carbon black. ) In volume ml.

又、本実施形態に係るカーボンブラックのセチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB)が70〜200m2/gである。 Further, the carbon black according to the present embodiment has a cetyltrimethylammonium bromide adsorption specific surface area (CTAB) of 70 to 200 m 2 / g.

尚、セチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB)は、ASTM D3765−92に記載の方法により測定され、カーボンブラック単位重量当たりの比表面積m2/gで表示される。 The cetyltrimethylammonium bromide adsorption specific surface area (CTAB) is measured by the method described in ASTM D3765-92 and is expressed as a specific surface area m 2 / g per unit weight of carbon black.

又、本実施形態に係るカーボンブラックの比着色力(TINT)は、TINT>0.363×CTAB+71.792である。あるいは、TINT<0.363×CTAB+71.792、かつ、TINT>50である。   Further, the specific coloring power (TINT) of the carbon black according to this embodiment is TINT> 0.363 × CTAB + 71.792. Alternatively, TINT <0.363 × CTAB + 71.792 and TINT> 50.

尚、比着色力(TINT)は、ASTM D3265−88に記載の方法により測定され、所定量のカーボンブラックと亜鉛華・パラフィンオイルを混合したときの標準物質対比の黒色度(index)で表示される。   The specific tinting strength (TINT) is measured by the method described in ASTM D3265-88, and is indicated by the blackness (index) relative to a standard substance when a predetermined amount of carbon black and zinc white / paraffin oil are mixed. The

又、本実施形態に係るカーボンブラックの水素放出率は、水素放出率>0.260−6.25×10-4×CTAB(重量%)である。 Further, the hydrogen release rate of the carbon black according to the present embodiment is hydrogen release rate> 0.260-6.25 × 10 −4 × CTAB (wt%).

尚、水素放出率は、(1)カーボンブラック試料を105℃の恒温乾燥機中で1時間乾燥し、デシケータ中で室温まで冷却し、(2)スズ製のチューブ状サンプル容器に約10mgを精秤し、圧着・密栓し、(3)水素分析装置(堀場製作所EMGA621W)でアルゴン気流下、2000℃で15分間加熱したときの水素ガス発生量を測定し、その質量分率で表示される。   The hydrogen release rate was as follows: (1) the carbon black sample was dried in a constant temperature dryer at 105 ° C. for 1 hour, cooled to room temperature in a desiccator, and (2) about 10 mg was accurately added to a tin tube-shaped sample container. Weighing, crimping and sealing, (3) The amount of hydrogen gas generated when heated at 2000 ° C. for 15 minutes under an argon stream with a hydrogen analyzer (Horiba EMGA621W) is displayed as the mass fraction.

又、本実施形態に係るカーボンブラックのトルエン着色透過度は、90%以上である。   Moreover, the toluene coloring transmittance | permeability of the carbon black which concerns on this embodiment is 90% or more.

尚、トルエン着色透過度は、JIS K6218:1997の第8項B法に記載の方法により測定され、純粋なトルエンとの百分率で表示される。   In addition, toluene coloring permeability is measured by the method described in Item B method of JIS K6218: 1997, and is expressed as a percentage with pure toluene.

又、本実施形態に係るカーボンブラックのモノクロロベンゼン抽出量が0.15%以下である。   In addition, the amount of monochlorobenzene extracted from the carbon black according to the present embodiment is 0.15% or less.

尚、モノクロロベンゼン抽出量は、JIS K6218:1997の第9項 溶媒抽出量に準拠し、溶媒としてモノクロロベンゼン、抽出時間として30時間行い、抽出量を測定したものである。
(タイヤトレッド用ゴム組成物)
本実施形態に係るタイヤトレッド用ゴム組成物は、ゴム成分と、ゴム成分100質量部当たり、上述したカーボンブラックを10〜250重量部とを含有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の成分を含有してなる。
The amount of monochlorobenzene extracted was measured in accordance with JIS K6218: 1997, item 9 solvent extract, and the extract was measured for 30 hours as the solvent and monochlorobenzene as the solvent.
(Rubber composition for tire tread)
The rubber composition for a tire tread according to the present embodiment includes a rubber component and 10 to 250 parts by weight of the above-described carbon black per 100 parts by mass of the rubber component. It contains.

ゴム成分としては、天然ゴム(NR)、ポリブタジエンゴム(BR)及び少なくとも一方の分子末端がスズ化合物、アミン化合物及びケイ素化合物からなる群から選択される少なくとも一種の化合物で変性されているジエン系ゴムの少なくとも何れかを10重量%以上含む。ここで、ジエン系ゴムとしては、スチレンーブタジエン共重合ゴム(SBR)等が挙げられる。   The rubber component includes a natural rubber (NR), a polybutadiene rubber (BR), and a diene rubber that is modified with at least one compound selected from the group consisting of a tin compound, an amine compound, and a silicon compound at least one molecular terminal. 10% by weight or more. Here, examples of the diene rubber include styrene-butadiene copolymer rubber (SBR).

ゴム成分が、天然ゴム及びポリブタジエンゴムの少なくとも一方を10重量%以上含む場合、ゴムのガラス転移点(Tg)が低く、低ロスである。又、少なくとも一方の分子末端がスズ化合物、アミン化合物及びケイ素化合物からなる群から選択される少なくとも一種の化合物で変性されているジエン系ゴムの少なくとも何れかを10重量%以上含む場合、更に低ロスとなる。   When the rubber component contains 10% by weight or more of at least one of natural rubber and polybutadiene rubber, the glass transition point (Tg) of the rubber is low and the loss is low. Further, when at least one molecular end contains at least 10% by weight of a diene rubber modified with at least one compound selected from the group consisting of a tin compound, an amine compound and a silicon compound, the loss is further reduced. It becomes.

ゴム成分には、更にポリイソプレンゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、未変性のスチレン−ブタジエンゴム共重合ゴム等を単独又は二種以上の混合物として配合することができる。   In the rubber component, polyisoprene rubber, butyl rubber, ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), unmodified styrene-butadiene rubber copolymer rubber and the like can be blended alone or as a mixture of two or more.

上記ジエン系ゴムの少なくとも一方の分子末端を変性するスズ化合物としては、四塩化スズ、ジクロロジオクチルスズ、トリオクチルスズクロリド、ジブチルジクロロスズ等が、アミン化合物としては、N,N−ジエチルベンズアルデヒド、ビス(N,N−ジエチルアミノ)ベンゾフェノン等が、ケイ素化合物としては、トリエトキシシリルプロピルジヒドロイミダゾール、メチルブチリデントトリエトキシシリルプロピルアミン、グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、テトラエトキシシラン等が挙げられる。   Examples of tin compounds that modify at least one molecular terminal of the diene rubber include tin tetrachloride, dichlorodioctyltin, trioctyltin chloride, and dibutyldichlorotin. Examples of amine compounds include N, N-diethylbenzaldehyde, bis Examples of silicon compounds such as (N, N-diethylamino) benzophenone include triethoxysilylpropyldihydroimidazole, methylbutylidene triethoxysilylpropylamine, glycidoxypropyltriethoxysilane, and tetraethoxysilane.

カーボンブラックは、ゴム組成物における補強性充填材として使用され、上述した特性を有するカーボンブラックが用いられる。又、本実施形態に係るカーボンブラックとしては、例えば、FEF、SRF、HAF、ISAF、ISAF−LS、SAF−LS等が挙げられる。   Carbon black is used as a reinforcing filler in a rubber composition, and carbon black having the above-described characteristics is used. Examples of the carbon black according to the present embodiment include FEF, SRF, HAF, ISAF, ISAF-LS, SAF-LS, and the like.

ゴム組成物に含まれるその他の成分としては、本発明の目的を害しない範囲内で適宜選択し、使用することができ、例えば、軟化剤、無機充填材、軟化剤、硫黄等の加硫剤、ジベンゾチアジルジスルフィド等の加硫促進剤、加硫助剤、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジル−スルフェンアミド、N−オキシジエチレン−ベンゾチアジル−スルフェンアミド等の老化防止剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、オゾン劣化防止剤、着色剤、帯電防止剤、滑剤、酸化防止剤、軟化剤、カップリング剤、発泡剤、発泡助剤等の添加剤などの他、通常ゴム業界で用いる各種配合剤などが挙げられる。これらは、市販品を好適に使用することができる。   Other components contained in the rubber composition can be appropriately selected and used within a range that does not impair the object of the present invention. For example, vulcanizing agents such as softeners, inorganic fillers, softeners, and sulfur. , Accelerators such as dibenzothiazyl disulfide, vulcanization aids, anti-aging agents such as N-cyclohexyl-2-benzothiazyl-sulfenamide, N-oxydiethylene-benzothiazyl-sulfenamide, zinc oxide, stearic acid In addition to additives such as ozone deterioration inhibitors, colorants, antistatic agents, lubricants, antioxidants, softeners, coupling agents, foaming agents, foaming aids, and other various compounding agents commonly used in the rubber industry Can be mentioned. These can use a commercial item suitably.

(ゴム組成物の製造)
本実施形態に係るゴム組成物は、ゴム成分と、カーボンブラックと、軟化剤と、必要に応じて適宜選択したその他の成分とを、混練り、熱入れ、押出、加硫等することにより製造することができる。
(Manufacture of rubber composition)
The rubber composition according to this embodiment is produced by kneading, heating, extruding, vulcanizing, etc., a rubber component, carbon black, a softening agent, and other components appropriately selected as necessary. can do.

混練りの条件としては、特に制限はなく、混練り装置への投入体積、ローターの回転速度、ラム圧等、混練り温度、混練り時間、混練り装置の種類等の諸条件について目的に応じて適宜選択することができる。混練り装置としては、例えば、通常ゴム組成物の混練りに用いるバンバリーミキサー、インターミックス、ニーダー、等が挙げられる。   The kneading conditions are not particularly limited, and various conditions such as the input volume to the kneading apparatus, the rotational speed of the rotor, the ram pressure, the kneading temperature, the kneading time, the type of the kneading apparatus, and the like depend on the purpose. Can be selected as appropriate. Examples of the kneading apparatus include a Banbury mixer, an intermix, a kneader, etc. that are usually used for kneading a rubber composition.

熱入れの条件としては、特に制限はなく、熱入れ温度、熱入れ時間、熱入れ装置等の諸条件について目的に応じて適宜選択することができる。熱入れ装置としては、例えば、通常ゴム組成物の熱入れに用いるロール機等が挙げられる。   The heating conditions are not particularly limited, and various conditions such as the heating temperature, the heating time, and the heating apparatus can be appropriately selected according to the purpose. As a heating apparatus, the roll machine etc. which are normally used for the heating of a rubber composition are mentioned, for example.

押出の条件としては、特に制限はなく、押出時間、押出速度、押出装置、押出温度等の諸条件について目的に応じて適宜選択することができる。押出装置としては、例えば、通常タイヤ用ゴム組成物の押出に用いる押出機等が挙げられる。押出温度は、適宜決定することができる。   Extrusion conditions are not particularly limited, and various conditions such as extrusion time, extrusion speed, extrusion apparatus, and extrusion temperature can be appropriately selected according to the purpose. As an extrusion apparatus, the extruder etc. which are normally used for extrusion of the rubber composition for tires are mentioned, for example. The extrusion temperature can be determined as appropriate.

押出の際、ゴム組成物の流動性をコントロールする目的で、アロマ系オイル、ナフテン系オイル、パラフィン系オイル、エステル系オイル等の可塑剤、液状ポリイソプレンゴム、液状ポリブタジエンゴム等の液状ポリマーなどの加工性改良剤をゴム組成物に適宜添加することができる。この場合、ゴム組成物の加硫前の粘度を低下させ、その流動性を高めることができ、極めて良好に押出を行うことができる。   For the purpose of controlling the fluidity of the rubber composition during extrusion, a plasticizer such as aroma oil, naphthene oil, paraffin oil, ester oil, liquid polymer such as liquid polyisoprene rubber, liquid polybutadiene rubber, etc. A processability improver can be appropriately added to the rubber composition. In this case, the viscosity of the rubber composition before vulcanization can be reduced, its fluidity can be increased, and extrusion can be carried out extremely well.

加硫を行う装置、方式、条件等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。加硫を行う装置としては、例えば、通常タイヤ用ゴム組成物の加硫に用いる金型による成形加硫機などが挙げられる。加硫の条件として、その温度は、通常100〜190℃程度である。   There is no restriction | limiting in particular about the apparatus, system, conditions, etc. which perform a vulcanization | cure, According to the objective, it can select suitably. Examples of the vulcanizing apparatus include a molding vulcanizer using a mold usually used for vulcanizing a rubber composition for tires. As a vulcanization condition, the temperature is usually about 100 to 190 ° C.

(空気入りタイヤ)
本実施形態に係る空気入りタイヤは、上述のタイヤトレッド用ゴム組成物をトレッド部に用いることにより、耐摩耗性及び低発熱性を向上させることができる。尚、本実施形態に係る空気入りタイヤは、従来より公知の構造で、特に限定はなく、通常の方法で製造できる。又、本実施形態に係る空気入りタイヤに充填する気体としては、通常の或いは酸素分圧を調整した空気の他、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを用いることができる。
(Pneumatic tire)
The pneumatic tire according to the present embodiment can improve wear resistance and low heat buildup by using the above-described rubber composition for tire tread in the tread portion. The pneumatic tire according to the present embodiment has a conventionally known structure and is not particularly limited, and can be manufactured by a normal method. Moreover, as a gas with which the pneumatic tire according to the present embodiment is filled, an inert gas such as nitrogen, argon, helium, or the like can be used in addition to air having a normal or oxygen partial pressure adjusted.

空気入りタイヤの一例としては、1対のビード部、当該ビード部にトロイド状をなして連なるカーカス、当該カーカスのクラウン部をたが締めするベルト及びトレッドを有してなる空気入りタイヤなどが好適に挙げられる。本実施形態に係る空気入りタイヤは、ラジアル構造を有していてもよいし、バイアス構造を有していてもよい。   As an example of a pneumatic tire, a pair of bead portions, a carcass connected in a toroidal shape to the bead portion, a pneumatic tire having a belt and a tread for tightening the crown portion of the carcass, and the like are preferable. It is mentioned in. The pneumatic tire according to the present embodiment may have a radial structure or a bias structure.

トレッドの構造としては、特に制限はなく、1層構造であってもよいし、多層構造であってもよく、直接路面に接地する上層のキャップ部と、このキャップ部の空気入りタイヤの内側に隣接して配置される下層のベース部とから構成される、いわゆるキャップ・ベース構造を有していてもよい。本実施形態においては、少なくともキャップ部が本実施形態に係るゴム組成物で形成されているのが好ましい。本実施形態に係る空気入りタイヤは、その製造方法につき特に制限はないが、例えば、以下のようにして製造することができる。即ち、まず、本実施形態に係るゴム組成物を調製し、このゴム組成物を、生空気入りタイヤケースのクラウン部に予め貼り付けられた未加硫のベース部の上に貼り付ける。そして、所定のモールドで所定温度、所定圧力の下で加硫成形することにより製造することができる。   The tread structure is not particularly limited, and may be a single-layer structure or a multi-layer structure. An upper cap portion that directly contacts the road surface and an inner side of the pneumatic tire in the cap portion. You may have what is called a cap base structure comprised from the base part of the lower layer arrange | positioned adjacently. In this embodiment, it is preferable that at least the cap portion is formed of the rubber composition according to this embodiment. The pneumatic tire according to the present embodiment is not particularly limited with respect to its manufacturing method, but can be manufactured, for example, as follows. That is, first, a rubber composition according to the present embodiment is prepared, and this rubber composition is affixed on an unvulcanized base part that is affixed in advance to a crown part of a raw pneumatic tire case. And it can manufacture by vulcanization-molding with a predetermined mold under a predetermined temperature and a predetermined pressure.

以下に実施例を挙げて、本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。   The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

<カーボンブラックの製造>
図1及び図2において説明したカーボンブラック製造炉を用いて、実施例1〜10、比較例1〜7のカーボンブラックを製造した。又、製造炉内の温度をモニターするため、任意の数カ所に熱電対を炉内に挿入できる構造を備える上記製造炉を用いた。カーボンブラック製造炉において、燃料には比重0.8622(15℃/4℃)のA重油を用い、原料油としては表1に示した性状の重質油を使用した。
<Manufacture of carbon black>
Carbon blacks of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 7 were manufactured using the carbon black manufacturing furnace described in FIGS. In addition, in order to monitor the temperature in the production furnace, the above production furnace having a structure in which thermocouples can be inserted into the furnace at several arbitrary positions was used. In the carbon black production furnace, A heavy oil having a specific gravity of 0.8622 (15 ° C./4° C.) was used as the fuel, and heavy oil having the properties shown in Table 1 was used as the raw material oil.

Figure 2005307172
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又、カーボンブラック製造炉の操作条件は、表2に示すとおりである。   The operating conditions of the carbon black production furnace are as shown in Table 2.

Figure 2005307172
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表2は、カーボンブラックA〜Hにおける、前述したカーボンブラック製造炉の導入総空気量、原料油導入量、及び温度、燃料導入量、又、原料炭化水素導入位置から急冷媒体導入位置までの滞留時間、その空間内の平均反応温度、更に急冷媒体が導入されてから反応停止域までの滞留時間、その空間内の平均反応温度などの条件を調整して製造した条件を示したものである。
<カーボンブラックの物理化学特性>
表3にカーボンブラックA〜Hの物理化学特性を示す。
Table 2 shows the total amount of air introduced into the carbon black production furnace, the amount of raw material oil introduced, the temperature, the amount of fuel introduced, and the residence from the raw material hydrocarbon introduction position to the rapid refrigerant introduction position in the carbon blacks A to H. It shows conditions manufactured by adjusting conditions such as time, average reaction temperature in the space, residence time from the introduction of the rapid refrigerant to the reaction stop zone, and average reaction temperature in the space.
<Physical and chemical properties of carbon black>
Table 3 shows the physicochemical characteristics of carbon blacks A to H.

ここで、DBP吸油量、24M4DBP吸油量、CTAB表面積、TINT、水素放出率、トルエン着色透過度、モノクロロベンゼン抽出量については、実施形態中に記した方法により、測定を行った。   Here, the DBP oil absorption amount, 24M4 DBP oil absorption amount, CTAB surface area, TINT, hydrogen release rate, toluene coloring permeability, and monochlorobenzene extraction amount were measured by the methods described in the embodiments.

Figure 2005307172
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<ゴム組成物の調整>
表4及び表5に示す配合割合で、表2に示す操作条件によって製造されたカーボンブラックを、パンバリーミキサーを用いて混練りしてゴム組成物を調整した。このゴム配合物を145℃の温度の下、加圧型加硫装置で30分間加硫した。
<Adjustment of rubber composition>
The rubber composition was prepared by kneading carbon black produced under the operating conditions shown in Table 2 at the blending ratios shown in Tables 4 and 5 using a Panbury mixer. This rubber compound was vulcanized at a temperature of 145 ° C. for 30 minutes with a pressure vulcanizer.

Figure 2005307172
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Figure 2005307172
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*3 RSS#3
*4 大内新興化学工業(株)製、ノクラック6C
*5 大内新興化学工業(株)製、N−t−ブチル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド
*6 住友化学工業(株)製、ジフェニルグアニジン
又、表4及び表5に示すポリマーA、ポリマーBの合成方法は、以下に示すとおりである。
* 3 RSS # 3
* 4 Nocrack 6C, manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Industry Co., Ltd.
* 5 Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd., Nt-Butyl-2-benzothiazolesulfenamide * 6 Sumitomo Chemical Co., Ltd., Diphenylguanidine Polymers A and Polymers shown in Tables 4 and 5 The synthesis method of B is as follows.

=ポリマーAの合成方法=
乾燥し、窒素置換した800mLの耐圧ガラス容器に、シクロヘキサン300g、1,3−ブタジエン単量体40g、スチレン単量体10g及びビステトラヒドロフリルプロパン0.35mmolを仕込み、更にn−ブチルリチウム0.42mmolを加え、50℃で2時間重合させた。重合開始から終了まで重合系にまったく沈殿は見られず、均一かつ透明であった。重合転化率はほぼ100%であった。重合溶液の一部をサンプリングし、イソプロピルアルコールを加え、固形物を乾燥し、ゴム状共重合体(ポリマーA)を得た。この共重合体をゲルパーミエーションクロマトグラフィ[GPC;東ソー製HLC−8020、カラム;東ソー製GMH−XL(2本直列)]で示差屈折率(RI)検出器を用いて分析したところ、単分散ポリスチレンを標準としたポリスチレン換算で数平均分子量(Mn)195000、重量平均分子量(Mw)225000であった。又、赤外法(モレロ法)でミクロ構造を分析したところ、ビニル量が57%であり、H−NMRでスペクトルの積分比より算出した結合スチレン含有量が20%であった。
= Synthesis method of polymer A =
In a dry, nitrogen-substituted 800 mL pressure-resistant glass container, 300 g of cyclohexane, 40 g of 1,3-butadiene monomer, 10 g of styrene monomer and 0.35 mmol of bistetrahydrofurylpropane are charged, and further 0.42 mmol of n-butyllithium. And polymerized at 50 ° C. for 2 hours. No precipitation was observed in the polymerization system from the start to the end of the polymerization, and it was uniform and transparent. The polymerization conversion was almost 100%. A part of the polymerization solution was sampled, isopropyl alcohol was added, and the solid was dried to obtain a rubbery copolymer (Polymer A). When this copolymer was analyzed by gel permeation chromatography [GPC: Tosoh HLC-8020, column: Tosoh GMH-XL (two in series)] using a differential refractive index (RI) detector, monodisperse polystyrene The number average molecular weight (Mn) was 195000 and the weight average molecular weight (Mw) was 225000 in terms of polystyrene. Further, when the microstructure was analyzed by an infrared method (morero method), the vinyl content was 57%, and the bound styrene content calculated from the integral ratio of the spectrum by H-NMR was 20%.

=ポリマーBの合成方法=
ポリマーAの重合溶液に末端変性剤として四塩化スズ0.12mmolを加え、50℃で30分間変性させた。その後、BHTのイソプロパノール5%溶液0.5mLを加えて反応を停止させ、更に常法に従って乾燥し、ゴム状共重合体(ポリマーB)を得た。パーキンエルマー社製示差熱分析機(DSC)7型装置を用い、ポリマーBを−100℃まで冷却した後、10℃/分の昇温速度で昇温してガラス転移点(Tg)を測定したところ、ポリマーBのガラス転移点(Tg)は、−39℃であった。又、ポリマーBの分子末端のうち72%が四塩化スズで変性されていた。
= Synthesis method of polymer B =
0.12 mmol of tin tetrachloride was added as a terminal modifier to the polymer A polymerization solution, and the mixture was denatured at 50 ° C. for 30 minutes. Thereafter, 0.5 mL of a 5% solution of BHT in isopropanol was added to stop the reaction, followed by drying according to a conventional method to obtain a rubbery copolymer (Polymer B). Using a differential thermal analyzer (DSC) 7 type apparatus manufactured by PerkinElmer, the polymer B was cooled to −100 ° C. and then heated at a rate of temperature increase of 10 ° C./min, and the glass transition point (Tg) was measured. However, the glass transition point (Tg) of polymer B was -39 ° C. In addition, 72% of the molecular ends of the polymer B were modified with tin tetrachloride.

<測定及び試験>
比較例1〜12及び実施例1〜5について、以下の測定及び試験を行った。
(1)未加硫ゴム物性
ムーニー粘度はJISK6300に基づき、130℃にて測定した。
(2)耐摩耗性評価
該当するカーボングラックを配合したゴム組成物をトレッド部にもつトラック用タイヤを作り、車両に装着した。2万キロ走行した時点での溝の減量を測定し、比較例5の値の逆数を100とし、指数表示した。この値が大きいほど耐摩耗性に優れることを示す。
(3)低発熱性評価
鋼鉄ドラム上で一定荷重下一定時間回転させ、タイヤトレッド部の温度を測定した。比較例5の値の逆数を100とし、指数表示した。この値が大きいほど低発熱性に優れることを示す。
<Measurement and test>
About Comparative Examples 1-12 and Examples 1-5, the following measurements and tests were performed.
(1) Physical properties of unvulcanized rubber Mooney viscosity was measured at 130 ° C. based on JISK6300.
(2) Abrasion resistance evaluation A truck tire having a rubber composition blended with the corresponding carbon black in the tread portion was made and mounted on a vehicle. The weight loss of the groove at the time of traveling 20,000 km was measured, and the reciprocal of the value of Comparative Example 5 was taken as 100, and displayed as an index. It shows that it is excellent in abrasion resistance, so that this value is large.
(3) Evaluation of low heat build-up The steel tread was rotated for a certain time under a certain load, and the temperature of the tire tread portion was measured. The reciprocal of the value of Comparative Example 5 was taken as 100, and displayed as an index. It shows that it is excellent in low exothermic property, so that this value is large.

表6及び表7に、比較例1〜12及び実施例1〜5の結果を示す。   Tables 6 and 7 show the results of Comparative Examples 1 to 12 and Examples 1 to 5.

Figure 2005307172
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Figure 2005307172
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<結果>
表2〜表7に示したカーボングラック製造条件、物理化学特性から本発明ゴム組成物の効果を説明する。
<Result>
The effects of the rubber composition of the present invention will be described from the carbon black production conditions and physicochemical characteristics shown in Tables 2 to 7.

実施例1〜5は、比較例1〜12と比較して、高い耐摩耗性と低発熱性を両立していることが分かる。実施例1〜5のカーボンブラックは、
2.00≦α≦9.00 ……式(1)
−2.5×α+85.0≦β≦90.0 ……式(2)
を満たしており、比較例1〜12のカーボンブラックは、上記式(1)あるいは(2)を満たしていない。よって、上記式(1)及び式(2)を満たすことにより、高い耐摩耗性と低発熱性を両立するタイヤトレッド用ゴム組成物が得られることが分かった。
It turns out that Examples 1-5 are compatible with high abrasion resistance and low exothermicity compared with Comparative Examples 1-12. The carbon blacks of Examples 1 to 5
2.00 ≦ α ≦ 9.00 ...... Formula (1)
−2.5 × α + 85.0 ≦ β ≦ 90.0 (2)
The carbon blacks of Comparative Examples 1 to 12 do not satisfy the above formula (1) or (2). Therefore, it was found that by satisfying the above formulas (1) and (2), a rubber composition for a tire tread having both high wear resistance and low heat build-up can be obtained.

特に、カーボンブラックの物理化学特性が、ジブチルフタレート吸油量(DBP)が95〜220ml/100g、圧縮DBP吸油量(24M4DBP)が90〜200ml/100g、セチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB)が70〜200m2/g、比着色力(TINT)が0.363×CTAB+71.792より大きい場合(カーボンブラックA、カーボンブラックC)、かつ変性されたポリマー(ポリマーB)に配合された場合(実施例1、2、4)には、耐摩耗性に特化した配合物性が得られることが分かる。 In particular, the physicochemical properties of carbon black are as follows: dibutyl phthalate oil absorption (DBP) is 95 to 220 ml / 100 g, compressed DBP oil absorption (24M4DBP) is 90 to 200 ml / 100 g, and cetyltrimethylammonium bromide adsorption specific surface area (CTAB) is 70. -200 m 2 / g, specific tinting strength (TINT) greater than 0.363 × CTAB + 71.792 (carbon black A, carbon black C), and when blended with a modified polymer (polymer B) (Examples) 1, 2, 4) it can be seen that the compounding properties specific to wear resistance are obtained.

又、カーボンブラックの物理化学特性が、ジブチルフタレート吸油量(DBP)が95〜220ml/100g、圧縮DBP吸油量(24M4DBP)が90〜200ml/100g、セチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB)が70〜200m2/g、比着色力(TINT)が50より大きく、かつ、比着色力(TINT)が0.363×CTAB+71.792より小さい場合(カーボンブラックB)で、かつ変性されたポリマー(ポリマーB)に配合された場合(実施例3)には、特に低発熱性に優れることが分かる。 Carbon black has physicochemical properties of dibutyl phthalate oil absorption (DBP) of 95 to 220 ml / 100 g, compressed DBP oil absorption (24M4DBP) of 90 to 200 ml / 100 g, and cetyltrimethylammonium bromide adsorption specific surface area (CTAB) of 70. -200 m 2 / g, specific tinting strength (TINT) greater than 50 and specific tinting strength (TINT) less than 0.363 × CTAB + 71.792 (carbon black B) and modified polymer (polymer When blended in B) (Example 3), it can be seen that it is particularly excellent in low heat generation.

このように、ジブチルフタレート吸油量(DBP):40〜250ml/100g、圧縮DBP吸油量(24M4DBP):35〜220ml/100g、セチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB):70〜200m2/gを満たすゴム組成物の中でも、配合するカーボンブラックの物理化学特性を適切に制御することで、高耐摩耗特化型ゴム組成物及びタイヤトレッドと低発熱性特化型ゴム組成物及びタイヤトレッドを作成することができる。 Thus, dibutyl phthalate oil absorption (DBP): 40 to 250 ml / 100 g, compression DBP oil absorption (24M4DBP): 35 to 220 ml / 100 g, cetyltrimethylammonium bromide adsorption specific surface area (CTAB): 70 to 200 m 2 / g Properly control the physicochemical properties of the carbon black to be blended among the rubber compositions to satisfy, creating high wear resistance specialized rubber compositions and tire treads and low heat buildup specialized rubber compositions and tire treads. can do.

更に、上述のカーボンブラック製造条件を満たしても、その物理化学特性がジブチルフタレート吸油量(DBP):40〜250ml/100g、圧縮DBP吸油量(24M4DBP):35〜220ml/100g、セチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB):70〜200m2/gという条件、あるいは、ジブチルフタレート吸油量(DBP):95〜220ml/100g、圧縮DBP吸油量(24M4DBP):90〜200ml/100g、セチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB):70〜200m2/g、比着色力(TINT):0.363×CTAB+71.792より大きいという条件を満たさない場合(カーボンブラックD)には、高耐摩耗性と低発熱性を両立することができない(実施例5)。 Furthermore, even if the above-mentioned carbon black production conditions are satisfied, the physicochemical characteristics are dibutyl phthalate oil absorption (DBP): 40 to 250 ml / 100 g, compressed DBP oil absorption (24M4DBP): 35 to 220 ml / 100 g, cetyltrimethylammonium bromide Adsorption specific surface area (CTAB): 70 to 200 m 2 / g, or dibutyl phthalate oil absorption (DBP): 95 to 220 ml / 100 g, compressed DBP oil absorption (24M4DBP): 90 to 200 ml / 100 g, cetyltrimethylammonium bromide Adsorption specific surface area (CTAB): 70 to 200 m 2 / g, specific tinting strength (TINT): 0.363 × CTAB + 71.792 If not satisfying the condition (carbon black D), high wear resistance and low Both heat generation Can not (Example 5).

更に又、ジブチルフタレート吸油量(DBP):95〜220ml/100g、圧縮DBP吸油量(24M4DBP):90〜200ml/100g、セチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB):70〜200m2/g、比着色力(TINT):0.363×CTAB+71.792より大きいという条件、あるいは、ジブチルフタレート吸油量(DBP):95〜220ml/100g、圧縮DBP吸油量(24M4DBP):90〜200ml/100g、セチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB):70〜200m2/g、比着色力(TINT):50より大きく、かつ、0.363×CTAB+71.792より小さいという条件を満たす場合(カーボンブラックA、B、C)でも、配合ゴムとして、少なくとも一方の分子末端がスズ化合物、アミン化合物及びケイ素化合物からなる群から選択される少なくとも一種の化合物で変性されているジエン系ゴムを10重量%以上含まない場合(比較例1、2、3、8)には、高耐摩耗性と低発熱性とを両立することができないことが分かる。まして、本発明で規定する製造条件と物理化学特性を満たさなかった比較例5、6、7、9、10のカーボンブラック配合物は、高耐摩耗性と低発熱性の両立はできないことが分かった。 Furthermore, dibutyl phthalate oil absorption (DBP): 95 to 220 ml / 100 g, compressed DBP oil absorption (24M4DBP): 90 to 200 ml / 100 g, cetyltrimethylammonium bromide adsorption specific surface area (CTAB): 70 to 200 m 2 / g, ratio Coloring power (TINT): greater than 0.363 × CTAB + 71.792, or dibutyl phthalate oil absorption (DBP): 95 to 220 ml / 100 g, compressed DBP oil absorption (24M4DBP): 90 to 200 ml / 100 g, cetyltrimethyl When ammonium bromide adsorption specific surface area (CTAB): 70 to 200 m 2 / g, specific tinting strength (TINT): larger than 50 and smaller than 0.363 × CTAB + 71.792 (carbon black A, B, C) When the diene rubber modified with at least one compound selected from the group consisting of a tin compound, an amine compound and a silicon compound is not contained as a compound rubber in an amount of 10% by weight or more (Comparative Example 1, 2, 3, and 8) show that high wear resistance and low heat build-up cannot be achieved at the same time. Furthermore, it was found that the carbon black compounds of Comparative Examples 5, 6, 7, 9, and 10 that did not satisfy the production conditions and physicochemical properties specified in the present invention cannot achieve both high wear resistance and low heat build-up. It was.

本実施形態に係るカーボンブラック製造炉の縦断正面説明図である。It is longitudinal section explanatory drawing of the carbon black manufacturing furnace which concerns on this embodiment. 図1のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 カーボンブラック製造炉
2 可燃性流体導入室
3 酸素含有ガス導入管
4 酸素含有ガス導入用円筒
5 整流板
6 燃料油噴霧装置導入管
7 収れん室
8A〜8D 原料油噴霧口
9 原料油導入室
10 反応室
11 反応継続兼急冷室
a〜y 急冷水圧入噴霧装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Carbon black manufacturing furnace 2 Flammable fluid introduction chamber 3 Oxygen-containing gas introduction pipe 4 Oxygen-containing gas introduction cylinder 5 Rectifier plate 6 Fuel oil spraying device introduction pipe 7 Converging chamber 8A-8D Raw material oil spraying port 9 Raw material oil introduction chamber 10 Reaction chamber 11 Continuation of reaction and quenching chamber ay Rapid water injection spray device

Claims (11)

燃焼帯域と反応帯域と反応停止帯域とを同軸上に連接した製造炉を用い、前記燃焼帯域内で、燃料用炭化水素の燃焼により高温燃焼ガスを生成する工程と、前記反応帯域内で、前記高温燃焼ガス流中に原料炭化水素を噴霧導入し、不完全燃焼又は熱分解反応により、前記原料炭化水素をカーボンブラックに転化する工程と、前記反応停止帯域内で、前記高温燃焼ガス流を急冷媒体により急冷して反応を終結する工程とを含むカーボンブラック製造工程において、
前記原料炭化水素が前記高温燃焼ガス流中に導入されてから前記急冷媒体が導入されるまでの滞留時間をt1(sec)、この空間における平均反応温度をT1(℃)、前記急冷媒体が導入されてから反応ガス流が前記反応停止帯域に入るまでの滞留時間をt2(sec)、この空間における平均反応温度をT2(℃)とし、α=t1×T1、β=t2×T2とすると、
2.00≦α≦9.00 ……式(1)
−2.5×α+85.0≦β≦90.0 ……式(2)
を満たすカーボンブラック製造工程によって製造されたカーボンブラックを、少なくとも一方の分子末端がスズ化合物、アミン化合物及びケイ素化合物からなる群から選択される少なくとも一種の化合物で変性されているジエン系ゴムを10重量%以上含むゴム成分100重量部当たり、10〜250重量部配合することを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物。
Using a production furnace in which a combustion zone, a reaction zone, and a reaction stop zone are coaxially connected, and in the combustion zone, generating a high-temperature combustion gas by burning hydrocarbons for fuel, and in the reaction zone, Introducing the raw material hydrocarbon into the high temperature combustion gas stream and converting the raw material hydrocarbon to carbon black by incomplete combustion or thermal decomposition reaction, and quenching the high temperature combustion gas stream within the reaction stop zone In the carbon black production process including the process of quenching with a medium and terminating the reaction,
The residence time from the introduction of the raw material hydrocarbons into the high-temperature combustion gas stream to the introduction of the rapid refrigerant body is t1 (sec), the average reaction temperature in this space is T1 (° C.), and the rapid refrigerant body is introduced. And the residence time until the reaction gas flow enters the reaction stop zone is t2 (sec), the average reaction temperature in this space is T2 (° C.), and α = t1 × T1 and β = t2 × T2,
2.00 ≦ α ≦ 9.00 ...... Formula (1)
−2.5 × α + 85.0 ≦ β ≦ 90.0 (2)
10 weight of diene rubber modified with at least one compound selected from the group consisting of a tin compound, an amine compound and a silicon compound, at least one molecular terminal of the carbon black produced by the carbon black production process satisfying A rubber composition for a tire tread, which is blended in an amount of 10 to 250 parts by weight per 100 parts by weight of a rubber component containing at least%.
前記α及び前記βは、
3.00≦α≦8.00 ……式(3)
−2.5×α+85.0≦β≦86.0 ……式(4)
を満たすカーボンブラック製造工程によって製造されたカーボンブラックを配合することを特徴とする請求項1に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
The α and β are
3.00 ≦ α ≦ 8.00 ...... Formula (3)
−2.5 × α + 85.0 ≦ β ≦ 86.0 Equation (4)
The rubber composition for a tire tread according to claim 1, wherein carbon black produced by a carbon black production process that satisfies the requirements is compounded.
前記反応帯域あるいは前記反応停止帯域において、ガス体を導入する工程を更に含む前記カーボンブラック製造工程において製造されたカーボンブラックを配合することを特徴とする請求項1又は2に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。   3. The tire tread rubber according to claim 1, wherein carbon black produced in the carbon black production process further including a step of introducing a gas body is blended in the reaction zone or the reaction stop zone. Composition. ジブチルフタレート吸油量(DBP)が40〜250ml/100gであり、圧縮DBP吸油量(24M4DBP)が35〜220ml/100gであり、セチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB)が70〜200m2/gであるカーボンブラックを配合することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。 Dibutyl phthalate oil absorption (DBP) is 40 to 250 ml / 100 g, compression DBP oil absorption (24M4DBP) is 35 to 220 ml / 100 g, and cetyltrimethylammonium bromide adsorption specific surface area (CTAB) is 70 to 200 m 2 / g. The rubber composition for a tire tread according to any one of claims 1 to 3, wherein a certain carbon black is blended. 前記ジブチルフタレート吸油量(DBP)が95〜220ml/100gであり、前記圧縮DBP吸油量(24M4DBP)が90〜200ml/100gであるカーボンブラックを配合することを特徴とする請求項4に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。   The tire according to claim 4, wherein carbon black having a dibutyl phthalate oil absorption (DBP) of 95 to 220 ml / 100 g and a compressed DBP oil absorption (24M4DBP) of 90 to 200 ml / 100 g is blended. Tread rubber composition. 比着色力(TINT)>0.363×CTAB+71.792であるカーボンブラックを配合することを特徴とする請求項4又は5に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。   6. The rubber composition for a tire tread according to claim 4, wherein carbon black satisfying a specific coloring power (TINT)> 0.363 × CTAB + 71.792 is blended. 比着色力(TINT)<0.363×CTAB+71.792、かつ、比着色力(TINT)>50であるカーボンブラックを配合することを特徴とする請求項4又は5に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。   6. A rubber composition for a tire tread according to claim 4, wherein carbon black having a specific coloring power (TINT) <0.363 × CTAB + 71.792 and a specific coloring power (TINT)> 50 is blended. Stuff. 水素放出率>0.260−6.25×10-4×CTAB(重量%)であるカーボンブラックを配合することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。 The rubber for tire tread according to any one of claims 1 to 7, wherein carbon black having a hydrogen release rate> 0.260-6.25 x 10 -4 x CTAB (wt%) is blended. Composition. トルエン着色透過度が90%以上であるカーボンブラックを配合することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。   The rubber composition for a tire tread according to any one of claims 1 to 8, wherein carbon black having a toluene color permeability of 90% or more is blended. モノクロロベンゼン抽出量が0.15%以下であるカーボンブラックを配合することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。   The rubber composition for a tire tread according to any one of claims 1 to 8, wherein carbon black having a monochlorobenzene extraction amount of 0.15% or less is blended. 請求項1〜10のいずれか1項に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物をトレッド部に用いた空気入りタイヤ。   The pneumatic tire which used the rubber composition for tire treads of any one of Claims 1-10 for the tread part.
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