JP2006111685A - カーボンブラック及びそれを含むゴム組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】 地球環境に優しいカーボンブラック及びそれを含むゴム組成物の提供。
【解決手段】 アルカリ金属イオン濃度が１０００ppm以下でロジン成分量が５〜９０重量％のトール油を原料として得られるカーボンブラック及びそれを含むゴム組成物。
【選択図】 なし

Description

本発明はゴム組成物に配合するカーボンブラック及びそれを含むゴム組成物に関し、特に地球環境に優しいカーボンブラック及びそれを含むゴム組成物に関する。

従来、タイヤ用その他一般ゴム用のゴム組成物には石油資源などから得られる多くの原材料が使用されており、一部で地球環境上問題視されている。かかる観点から石油以外の資源を原材料に用いるエコタイヤについて、例えば特許文献１に提案されている。

ところでゴムの補強用に汎用されているカーボンブラックは一般に石油や石炭など化石燃料由来の原料油を用いて製造されているが、これも地球温暖化など環境負荷改善の観点から、その使用量を削減することが望まれている。

特開２００３−６３２０６号公報

従って、本発明は、タイヤ用などのゴム組成物に補強充填剤として一般的に配合されているカーボンブラックを、従来の化石燃料由来の原料を用いることなく、製造し、そのカーボンブラックを配合することによって従来のゴム組成物に匹敵する空気入りタイヤを製造するのに適したゴム組成物用カーボンブラックを提供することを目的とする。

本発明に従えば、アルカリ金属イオン濃度が１０００ppm以下でロジン成分量が５〜９０重量％のトール油を原料として得られるカーボンブラック及びそれを含むゴム組成物が提供される。

本発明に従えば、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属イオン濃度が１０００ppm以下、好ましくは０．００１ppm〜９００ppmで、ロジン成分量が５〜９０重量％、好ましくは１０〜８５重量％のトール油を原料油として製造したカーボンブラックをジエン系ゴムに配合することによって、従来方法で製造したカーボンブラックを配合したゴム組成物に匹敵する特性を有するゴム組成物を得ることができる。

本発明に係るカーボンブラックは、前述の如く、原料としてトール油、特にアルカリ金属イオン濃度が１０００ppm以下、好ましくは０．００１ppm〜９００ppmで、ロジン成分量が５〜９０重量％、好ましくは１０〜８５重量％のトール油を原料として用いて製造する。

このトール油のアルカリ金属イオン濃度が高過ぎるとコロイダル特性が制御できず、タイヤ用途に用いる所望のコロイダル特性を有するカーボンブラックを得ることができないので好ましくない。またロジン成分量が少な過ぎるとカーボンブラックの収率が低くなって実用的でなく、逆に高過ぎると低温で固化し、取り扱いが実用的でなくなるので好ましくない。

本発明に従ってカーボンブラックの製造に用いるトール油は一般的に市販のものを用いることができるが、前記アルカリ金属イオン濃度及びロジン成分量を満足する必要がある。このようなトール油を得るためには、例えば粗トール油を水洗することや、蒸留することによって得ることができる。粗トール油は例えばパルプ製造時の副産物として回収され、植物由来の再生可能な資源である。この粗トール油の蒸留により、トール油脂肪酸、トール油ロジン、蒸留トール油、トール油ヘッド、及びトール油ピッチの各留分が得られる。これらの処理によって得られたトール油を単独又は任意の割合で配合しカーボンブラックの原料として使用することができる。本発明に従ってトール油からカーボンブラックを製造する方法には特に限定はなく、従来の化石燃料油を用いる方法に従うことができる。

本発明に従ったゴム組成物に配合されるジエン系ゴム成分としては、タイヤ用、その他一般ゴム用として使用することができる任意のジエン系ゴム、例えば各種天然ゴム（ＮＲ）、各種ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、各種スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、各種ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、各種アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）などをあげることができ、これらは単独又は任意のブレンドとして使用することができる。

本発明に係るゴム組成物には、前記した必須成分に加えて、他のカーボンブラック（但し比較的少量）やシリカなどのその他の補強剤（フィラー）、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などのタイヤ用、その他一般ゴム用に一般的に配合されている各種添加剤を配合することができ、かかる添加剤は一般的な方法で混合して組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量は本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。

以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでないことはいうまでもない。

カーボンブラックＣＢ−１〜ＣＢ−４の製造
表Ｉに示すアルカリ金属イオン濃度（ppm）及びロジン成分量（重量％）のトール油を原料としてカーボンブラックＣＢ−１及びＣＢ−２（実施例）並びにＣＢ−３及びＣＢ−４（比較例）を以下のようにして製造した。

即ち、約２０００℃までの高温に耐え得るレンガで内張りされた特殊な反応部に燃料と空気を導入して完全燃焼させ、１４００℃以上の高温雰囲気を形成した上で液状の原料油を連続的に噴霧して熱分解させた。炉内後段で生成したカーボンブラックを含む高温ガスに、水を噴霧して反応を停止させ、次にバグフィルターでカーボンブラックと排ガスとに分離した。分離されたカーボンブラックは、攪拌タンクでかさ密度を高めた後、造粒した。このようにして得られたカーボンブラック（ＣＢ）のよう素吸着量（mg／ｇ)(ＪＩＳ Ｋ６２１７にて測定）及びＤＢＰ吸油量（ml／100ｇ)(ＪＩＳ Ｋ６２１７にて測定）を求め、結果を表Ｉに示した。なお、表Ｉには参考として市販のカーボンブラックＮ２３４及びＮ３３９（表ＩＩ脚注参照）の値も示した。

実施例１〜２及び比較例１〜３
サンプルの調製
表ＩＩに示す配合において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を１．８リットルの密閉型ミキサーで４〜５分間混練し、１６５±５℃に達したときに放出してマスターバッチを得た。このマスターバッチに加硫促進剤と硫黄をオープンロールで混練し、ゴム組成物を得た。なお、ロジン成分量が４重量％と少ないトール油を原料として得られたカーボンブラック（ＣＢ−４）は収率が低く、実用的でないことから以後の評価を中止した。

次に得られたゴム組成物を１５×１５×０．２cmの金型中で１５０℃で３０分間加硫して加硫ゴムシートを作製し、以下に示す評価試験法で加硫ゴムの物性を測定した。結果は表ＩＩに示す。

ゴム物性評価試験法
硬度：ＪＩＳ Ｋ−６２５３に準拠して、タイプＡ デュロメータにて測定。
３００％モジュラス（Ｍ３００）：ＪＩＳ Ｋ−６２５１に準拠して、ＪＩＳ３号ダンベルを用いて測定。
引張り強さ（MPa）：ＪＩＳ Ｋ−６２５１に準拠して、ＪＩＳ３号ダンベルを用いて測定。
伸び（％）：ＪＩＳ Ｋ−６２５１に準拠して、ＪＩＳ３号ダンベルを用いて測定。

耐摩耗性：ＪＩＳ Ｋ−６２６４．７に記載のランボーン摩耗試験で標準条件にて測定した。測定結果は、カーボンブラックＮ−３３９を配合した比較例２の値を１００とした指数で表示した。この数値が大きいほど耐摩耗性に優れることを示す。
反発弾性率：ＪＩＳ Ｋ−６２５５に記載のリュプケ式反発弾性試験にて測定した。

表ＩＩ脚注
＊１：ＲＳＳ＃１
＊２：東海カーボン（株）製 シーストＮ
＊３：東海カーボン（株）製 シーストＫＨ
＊４：前記カーボンブラックの製造参照
＊５：正同化学工業（株）製 酸化亜鉛 ３種
＊６：日本油脂（株）製 ビーズステアリン酸 桐
＊７：住友化学工業（株）製 アンチゲン６Ｃ
＊８：鶴見化学工業（株）製 金華印油入微粉硫黄
＊９：バイエル社製 Ｖｕｌｋａｃｉｔ ＮＺ／ＥＧＣ

前記特性を有するトール油から製造したカーボンブラックＣＢ−１及びＣＢ−２を配合したゴム組成物である実施例１及び２のゴム組成物は、従来品である比較例１（Ｎ２３４配合）及び比較例２（Ｎ３３９配合）のゴム組成物とほぼ同等のゴム物性が得られる。しかしながら、例えば原料油のアルカリ金属イオン濃度が高すぎるトール油から製造したカーボンブラックＣＢ−３を用いた比較例３ではコロイダル特性の制御ができないため所望の特性のカーボンブラックを得ることができず、更にロジン成分量が少なすぎると、カーボンブラック製造時の収率が悪化するので実用的でない（ＣＢ−４）。

以上の通り、本発明に従えば、アルカリ金属イオン濃度が特定値以下でロジン成分量が特定範囲内のトール油を原料油として使用することにより、タイヤ用カーボンブラックとして適当なコロイダル特性を有するカーボンブラックを製造できる。また、このトール油を原料油として製造したカーボンブラックを配合することにより環境負荷の少ないゴム組成物を得ることができ、時代の要請に応えた空気入りタイヤ、その他用のゴム組成物として使用することができる。

Claims (2)

1. アルカリ金属イオン濃度が１０００ppm以下でロジン成分量が５〜９０重量％のトール油を原料として得られるカーボンブラック。
2. ジエン系ゴム１００重量部及び請求項１に記載のカーボンブラック１〜１５０重量部を含んでなるゴム組成物。