JP2506951B2 - ソフト系ファ―ネスカ―ボンブラック - Google Patents
ソフト系ファ―ネスカ―ボンブラックInfo
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- JP2506951B2 JP2506951B2 JP63161349A JP16134988A JP2506951B2 JP 2506951 B2 JP2506951 B2 JP 2506951B2 JP 63161349 A JP63161349 A JP 63161349A JP 16134988 A JP16134988 A JP 16134988A JP 2506951 B2 JP2506951 B2 JP 2506951B2
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- carbon black
- rubber
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Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、ゴムならびにプラスチックへの分散性を著
しく改良し、またゴム配合時において優れた反発弾性と
補強性を付与するとともに押出加工性を大幅に改善し
た、新規特性を有するソフト系ファーネスカーボンブラ
ツクに関するものである。
しく改良し、またゴム配合時において優れた反発弾性と
補強性を付与するとともに押出加工性を大幅に改善し
た、新規特性を有するソフト系ファーネスカーボンブラ
ツクに関するものである。
カーボンブラツクは、その主たる用途であるゴムへの
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ツクとしては半補強性ファーネス
カーボンブラツク（Semi Reinforcing Furnace−SR
F）、汎用ファーネスカーボンブラツク（General Purpo
se Furnace−GPF）、良押出性ファーネスカーボンブラ
ツク（Fast Extruding Furnace−FEF）などと呼ばれて
いる。
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ツクとしては半補強性ファーネス
カーボンブラツク（Semi Reinforcing Furnace−SR
F）、汎用ファーネスカーボンブラツク（General Purpo
se Furnace−GPF）、良押出性ファーネスカーボンブラ
ツク（Fast Extruding Furnace−FEF）などと呼ばれて
いる。
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。
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、この２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の最頻値の大小
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。
よびストラクチャーが代表的であるが、この２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の最頻値の大小
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。又、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。
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。又、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。
本発明の目的は、ゴムやプラスチックに多量配合した
場合に、多量配合時において従来のソフト系カーボンブ
ラックで発生しやすかった分散不良を解消したカーボン
ブラックを提供することにある。本発明のもうひとつの
目的は、ゴム配合時において優れた反発弾性と補強性を
付与できるカーボンブラックを提供することにある。本
発明の他の目的は、スポンジ押出製品や低硬度ゴム製品
などのように押出加工の難しい部材に配合した場合に、
押出加工性を大きく改善することのできるとともに圧縮
永久歪みの小さいゴム組成物を与えるカーボンブラック
を提供することにある。
場合に、多量配合時において従来のソフト系カーボンブ
ラックで発生しやすかった分散不良を解消したカーボン
ブラックを提供することにある。本発明のもうひとつの
目的は、ゴム配合時において優れた反発弾性と補強性を
付与できるカーボンブラックを提供することにある。本
発明の他の目的は、スポンジ押出製品や低硬度ゴム製品
などのように押出加工の難しい部材に配合した場合に、
押出加工性を大きく改善することのできるとともに圧縮
永久歪みの小さいゴム組成物を与えるカーボンブラック
を提供することにある。
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。
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。
しかし、カーボンブラックがゴムに対して付与する特
性の評価は上記２特性のみでは不可能であり、これらの
特性だけでゴム特性を制御することは困難である。
性の評価は上記２特性のみでは不可能であり、これらの
特性だけでゴム特性を制御することは困難である。
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油量（DBP
A）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し、加えて遠心沈降分析によ
るカーボンブラックアグリゲートのモード（最多頻度
値）径（Dst）が従来のカーボンブラックよりも大きな
値にあって次の式により算出され 式 Dst〔nm〕≧（DBPA）〔ml/100g〕−7.5（IA） 〔mg/g〕＋350 る算出値よりも大きく、かつ着色力が従来品よりも低位
にあって式を満たすという２つ 式 比着色力〔％〕≦（IA）〔mg/g〕＋25 の特性要件を満足するカーボンブラックにおいては、前
述の欠点、すなわち、カーボンブラック多量配合時の分
散不良およびゴム配合物の押出特性低下を改善するとと
もに、反発弾性、圧縮永久歪みなどの特性を向上させる
ことを見い出し、本発明を完成させたものである。
（IA）が15〜25mg/g、ジブチルフタレート吸油量（DBP
A）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し、加えて遠心沈降分析によ
るカーボンブラックアグリゲートのモード（最多頻度
値）径（Dst）が従来のカーボンブラックよりも大きな
値にあって次の式により算出され 式 Dst〔nm〕≧（DBPA）〔ml/100g〕−7.5（IA） 〔mg/g〕＋350 る算出値よりも大きく、かつ着色力が従来品よりも低位
にあって式を満たすという２つ 式 比着色力〔％〕≦（IA）〔mg/g〕＋25 の特性要件を満足するカーボンブラックにおいては、前
述の欠点、すなわち、カーボンブラック多量配合時の分
散不良およびゴム配合物の押出特性低下を改善するとと
もに、反発弾性、圧縮永久歪みなどの特性を向上させる
ことを見い出し、本発明を完成させたものである。
なお、よう素吸着量が15mg/gを下回る場合には引張り
強さ等が不満足となり、また、25mg/gを上回る場合には
多量配合時での分散および押出特性が低下するのでよう
素吸着量15〜25mg/gとするが、17〜23mg/gの範囲がとく
に好ましい。
強さ等が不満足となり、また、25mg/gを上回る場合には
多量配合時での分散および押出特性が低下するのでよう
素吸着量15〜25mg/gとするが、17〜23mg/gの範囲がとく
に好ましい。
ジブチルフタレート吸油量が100ml/100gを下回る場合
には引張り応力などの特性が低下し、150ml/100gを上回
る場合には反発弾性や圧縮永久歪み特性が低下するの
で、100〜150ml/100gの範囲とするが、105〜135ml/100g
の範囲がとくに好ましい。
には引張り応力などの特性が低下し、150ml/100gを上回
る場合には反発弾性や圧縮永久歪み特性が低下するの
で、100〜150ml/100gの範囲とするが、105〜135ml/100g
の範囲がとくに好ましい。
遠心沈降分析によるアグリゲートモード径が前記式
による算出値よりも小さくなると多量配合時での分散
性、反発弾性などが低下し、また着色力が算出式式よ
りも大きくなった場合においては前述の特性低下に加え
て押出加工性が低下するので、この２要件を満足せしめ
ることは本発明における必須の条件である。
による算出値よりも小さくなると多量配合時での分散
性、反発弾性などが低下し、また着色力が算出式式よ
りも大きくなった場合においては前述の特性低下に加え
て押出加工性が低下するので、この２要件を満足せしめ
ることは本発明における必須の条件である。
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。
のようにして測定される。
（１）よう素吸着量 JIS K 6221（1982）6.1.1で測定される。
（２）DBP吸油量Ａ法（機械法） JIS K 6221（1982）6.1.2で測定される。
（３）比着色力 JIS K 6221（1982）6.1.3で測定される。
（４）トルエン着色透過度 JIS K 6221（1982）6.1.3で測定される。
（５）沈降分析によるカーボンブラック凝集体サイズ分
析法 使用機器 Disk Centrifuge（Photo sedimentometer） （DCF） （英）Joyce Loebl社製 測 定 法 若干の界面活性剤を加えた30％メタノール水溶液中
に、0.02〜0.06重量％のカーボンブラックを加え、超音
波処理を施して完全に分散せしめる。25V/V％グリセリ
ン水溶液の沈降液（スピン液）20〜30mlを注入た回転デ
ィスク（disk）の回転数を6000rpmとし、上記分散液0.0
2〜0.03mlを注入する。
析法 使用機器 Disk Centrifuge（Photo sedimentometer） （DCF） （英）Joyce Loebl社製 測 定 法 若干の界面活性剤を加えた30％メタノール水溶液中
に、0.02〜0.06重量％のカーボンブラックを加え、超音
波処理を施して完全に分散せしめる。25V/V％グリセリ
ン水溶液の沈降液（スピン液）20〜30mlを注入た回転デ
ィスク（disk）の回転数を6000rpmとし、上記分散液0.0
2〜0.03mlを注入する。
分散液と注加と同時に記録計を動作せしめ、回転ディ
スクの外周近傍の一点を沈降によって通過するカーボン
ブラックアグリゲートの量を光学的に測定して、その量
を時間に対するヒストグラムとして記録する。
スクの外周近傍の一点を沈降によって通過するカーボン
ブラックアグリゲートの量を光学的に測定して、その量
を時間に対するヒストグラムとして記録する。
沈降時間を、下記の式（ストークスの式の一般型）に
よりストークス相当径に換算し、カーボンブラックアグ
リゲートのストークス相当径とその頻度のヒストグラム
を得る。
よりストークス相当径に換算し、カーボンブラックアグ
リゲートのストークス相当径とその頻度のヒストグラム
を得る。
式において、ｄは沈降開始時の時間ｔで回転ディスク
の光学的測定点を通過するカーボンブラックアグリゲー
トストークス相当径である。
の光学的測定点を通過するカーボンブラックアグリゲー
トストークス相当径である。
定数ｋは、測定時のスピン液の量、粘度およびカーボ
ンブラックとの密度差（カーボンブラックの真密度を1.
86g/mlとする）、さらに回転ディスクによって決定され
る定数である。例えば、スピン液として25V/V％グリセ
リン水溶液22.5mlを用い、測定温度20℃でディスク回転
数6000rpmとした場合のｋ値は752.0となり、ｄはnm、ｔ
は分で表示される。
ンブラックとの密度差（カーボンブラックの真密度を1.
86g/mlとする）、さらに回転ディスクによって決定され
る定数である。例えば、スピン液として25V/V％グリセ
リン水溶液22.5mlを用い、測定温度20℃でディスク回転
数6000rpmとした場合のｋ値は752.0となり、ｄはnm、ｔ
は分で表示される。
Dstの定義 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（Mode）と称し、カーボ
ンブラックアグリケードの平均的大きさの目安とする。
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（Mode）と称し、カーボ
ンブラックアグリケードの平均的大きさの目安とする。
以下に実施例を示し、本発明をさらに詳しく説明す
る。
る。
特公昭54−38068号（出願人 旭カーボン）に記載し
た炉と同様構成とした第１図のオイルファーネス炉（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Ａ、第２空気孔グループＢならびに
第３空気孔グループＣおよびグループＡに補助原料導入
装置を設置し、各空気孔グループからの導入空気量、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
したとおりであり、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と物理化学特性を
表−２にそれぞれ示した。
た炉と同様構成とした第１図のオイルファーネス炉（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Ａ、第２空気孔グループＢならびに
第３空気孔グループＣおよびグループＡに補助原料導入
装置を設置し、各空気孔グループからの導入空気量、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
したとおりであり、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と物理化学特性を
表−２にそれぞれ示した。
なお、製造例No.1〜５は本発明にかかるソフト系カー
ボンブラックであり、No.6は比着色力で、No.7はDstモ
ード径で、No.8は比着色力とDstモード径の両者で本発
明の要件を外れるカーボンブラックである。No.9は代表
的なソフト系カーボンブラックであるSRF級カーボンブ
ラック〔旭カーボン（株）製商品名旭＃50〕である。
ボンブラックであり、No.6は比着色力で、No.7はDstモ
ード径で、No.8は比着色力とDstモード径の両者で本発
明の要件を外れるカーボンブラックである。No.9は代表
的なソフト系カーボンブラックであるSRF級カーボンブ
ラック〔旭カーボン（株）製商品名旭＃50〕である。
表−２に示したカーボンブラックを表−３に示す配合
割合でゴムに配合し、145℃で30分間加硫してゴム特性
を測定した。ゴム特性をとりまとめて表−４に示した。
割合でゴムに配合し、145℃で30分間加硫してゴム特性
を測定した。ゴム特性をとりまとめて表−４に示した。
表−３ 配 合 物 重量部 EPDM 100 カーボンブラック 100 パラフィン系プロセスオイル 70 ステアリン酸 １ 亜 鉛 華 ５ 加硫促進剤（TS） 1.5 〃 （Ｍ） 1.0 硫 黄 1.5 〔効 果〕 表−２に示したコロイダル特性を有する実施例および
対照例のカーボンブラックをEPDMに配合した表−４のゴ
ム物性の結果から、本発明カーボンブラックの効果につ
いて押出特性、圧縮永久歪み、分散度の特性で説明す
る。
対照例のカーボンブラックをEPDMに配合した表−４のゴ
ム物性の結果から、本発明カーボンブラックの効果につ
いて押出特性、圧縮永久歪み、分散度の特性で説明す
る。
ｉ）押出特性について IAおよびDBPAがほぼ等しいNo.3とNo.6、No.4とNo.7お
よびNo.5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の押
出特性、すなわち、単位時間当りの押出スピードが向上
し、かつダイスウェル（押出後の膨張割合）も小さくな
っている。特に、NO.8カーボンでは特性が大きく低下し
ている。
よびNo.5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の押
出特性、すなわち、単位時間当りの押出スピードが向上
し、かつダイスウェル（押出後の膨張割合）も小さくな
っている。特に、NO.8カーボンでは特性が大きく低下し
ている。
ii）圧縮永久歪について 上述のｉ）と同様にして各ゴム配合物の圧縮永久歪み
特性を比較してみると、本発明のカーボンブラックは市
販のSRF級カーボンブラックよりも歪み特性は大きく改
良されており、ほぼSRF級カーボンブラックと同程度の
数値を示している対照例と比べその効果は明らかであ
る。
特性を比較してみると、本発明のカーボンブラックは市
販のSRF級カーボンブラックよりも歪み特性は大きく改
良されており、ほぼSRF級カーボンブラックと同程度の
数値を示している対照例と比べその効果は明らかであ
る。
iii）分散度について 表−４から本発明のカーボンブラックにおける分散度
の改良効果は明らかであるが、これはカーボンブラック
のアグリゲートモード径が通常よりも大きいためにプロ
セスオイルをアグリゲート内に多く取り込むことがで
き、このために凝集が起こりにくくなり、分散度が向上
したものと推察している。
の改良効果は明らかであるが、これはカーボンブラック
のアグリゲートモード径が通常よりも大きいためにプロ
セスオイルをアグリゲート内に多く取り込むことがで
き、このために凝集が起こりにくくなり、分散度が向上
したものと推察している。
以上の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よりも押出特性にすぐれ、また圧
縮力解放後の原形復帰性においても良好な特性を示すの
で、スポンジ押出製品や低硬度ゴム製品などの押出加工
の難しい部材や繰り返して圧力を加えられる防振ゴムや
パッキン部材用の補強充填剤として有用である。
ト系カーボンブラックよりも押出特性にすぐれ、また圧
縮力解放後の原形復帰性においても良好な特性を示すの
で、スポンジ押出製品や低硬度ゴム製品などの押出加工
の難しい部材や繰り返して圧力を加えられる防振ゴムや
パッキン部材用の補強充填剤として有用である。
第１図は、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、第２図は、第１図
におけるＤ−Ｄ矢視の断面図である。 １……製造炉、２……燃焼帯域 ３……反応帯域、４……原料油噴射装置 ５……バーナー、Ａ……第１空気孔 Ｂ……第２空気孔、Ｃ……第３空気孔
適な製造炉の１例を示す縦断正面図、第２図は、第１図
におけるＤ−Ｄ矢視の断面図である。 １……製造炉、２……燃焼帯域 ３……反応帯域、４……原料油噴射装置 ５……バーナー、Ａ……第１空気孔 Ｂ……第２空気孔、Ｃ……第３空気孔
Claims (1)
- 【請求項１】よう素吸着量（IA）が15〜25〔mg/g〕、ジ
ブチルフタレート吸油量（DBPA）が100〜150〔ml/100
g〕の特性を有するファーネスカーボンブラックにおい
て、遠心沈降分析によるストークス相当径の最頻度値
（Dst）〔nm〕が下記式よりも大きく、かつ比着色力
〔％〕が式よりも小さい、ソフト系ファネスカーボン
ブラック。 式 Dst〔nm〕≧（DBPA）〔ml/100g〕 −7.5（IA）〔mg/g〕＋350 式 比着色力〔％〕≦（IA）〔mg/g〕＋25
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63161349A JP2506951B2 (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | ソフト系ファ―ネスカ―ボンブラック |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63161349A JP2506951B2 (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | ソフト系ファ―ネスカ―ボンブラック |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0211664A JPH0211664A (ja) | 1990-01-16 |
| JP2506951B2 true JP2506951B2 (ja) | 1996-06-12 |
Family
ID=15733393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63161349A Expired - Lifetime JP2506951B2 (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | ソフト系ファ―ネスカ―ボンブラック |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2506951B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994005732A2 (en) | 1992-08-27 | 1994-03-17 | Cabot Corporation | Carbon blacks |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH072863B2 (ja) * | 1990-05-10 | 1995-01-18 | 東海カーボン株式会社 | ゴム組成物 |
| US5688317A (en) * | 1992-08-27 | 1997-11-18 | Cabot Corporation | Carbon blacks |
| MY115289A (en) | 1992-08-27 | 2003-05-31 | Cabot Corp | Carbon blacks containing epdm compositions having either a high gloss or a textured matte finish |
| JP2009091494A (ja) * | 2007-10-10 | 2009-04-30 | Asahi Carbon Kk | カーボンブラックおよびそれを含む機能性部材配合用ゴム組成物 |
| JP6415284B2 (ja) * | 2014-12-08 | 2018-10-31 | 日信工業株式会社 | 炭素繊維複合材料 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6134071A (ja) * | 1984-07-26 | 1986-02-18 | Asahi Carbon Kk | ソフト系カ−ボンブラツク製造装置 |
| JPS6147758A (ja) * | 1984-08-15 | 1986-03-08 | Asahi Carbon Kk | ソフト系カ−ボンブラツク |
-
1988
- 1988-06-29 JP JP63161349A patent/JP2506951B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6134071A (ja) * | 1984-07-26 | 1986-02-18 | Asahi Carbon Kk | ソフト系カ−ボンブラツク製造装置 |
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| WO1994005732A2 (en) | 1992-08-27 | 1994-03-17 | Cabot Corporation | Carbon blacks |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0211664A (ja) | 1990-01-16 |
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