JP2690397B2 - 優れたトレッド損耗／ヒステリシス性能を示すカーボンブラック - Google Patents
優れたトレッド損耗／ヒステリシス性能を示すカーボンブラックInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、種々の用途に適し、特にゴム組成物に使用
するのによく適したいままでにない新規な種類のファー
ネスカーボンブラックに関する。
するのによく適したいままでにない新規な種類のファー
ネスカーボンブラックに関する。
背景技術 カーボンブラックは、一般的に、ファーネス型反応器
において、炭化水素原料を熱燃焼ガスで熱分解して粒状
カーボンブラックを含有する燃焼生成物を製造すること
により生産されている。
において、炭化水素原料を熱燃焼ガスで熱分解して粒状
カーボンブラックを含有する燃焼生成物を製造すること
により生産されている。
カーボンブラックは、顔料、充填剤、補強剤として
や、種々の他の用途に使用できる。例えば、カーボンブ
ラックは、ゴム組成物の配合や製造において、充填剤や
補強顔料として広く利用されている。カーボンブラック
は、タイヤの製造に用いられる加硫ゴムの製造に効果的
である点が最も重要である。
や、種々の他の用途に使用できる。例えば、カーボンブ
ラックは、ゴム組成物の配合や製造において、充填剤や
補強顔料として広く利用されている。カーボンブラック
は、タイヤの製造に用いられる加硫ゴムの製造に効果的
である点が最も重要である。
一般的に、タイヤの製造においては、耐摩耗性とヒス
テリシス性能が十分なタイヤを提供できるカーボンブラ
ックを利用することが望ましい。タイヤのトレッド損耗
特性は、耐摩耗性に関連している。タイヤの耐摩耗性が
大きいほど、タイヤが擦り切れるまでの走行距離が長
い。ゴム化合物のヒステリシスは、ゴム化合物を変形さ
せるのに加えられるエネルギーと、ゴム化合物が最初の
未変形状態に回復するのに放出されるエネルギーとの間
の差を意味する。ヒステリシス値が低いタイヤは、転が
り抵抗が減少し、したがって、そのタイヤを使用した車
両の燃料消費量が減少する。このように、より大きな耐
摩耗性とより低いヒステリシスをタイヤに付与できるカ
ーボンブラックを製造することが特に望ましい。したが
って、本発明の目的は、カーボンブラックを配合した天
然ゴム、合成ゴム並びに天然ゴムと合成ゴムとの配合物
に改善されたトレッド損耗特性とヒステリシス性能特性
を付与する新規なカーボンブラックを製造することにあ
る。
テリシス性能が十分なタイヤを提供できるカーボンブラ
ックを利用することが望ましい。タイヤのトレッド損耗
特性は、耐摩耗性に関連している。タイヤの耐摩耗性が
大きいほど、タイヤが擦り切れるまでの走行距離が長
い。ゴム化合物のヒステリシスは、ゴム化合物を変形さ
せるのに加えられるエネルギーと、ゴム化合物が最初の
未変形状態に回復するのに放出されるエネルギーとの間
の差を意味する。ヒステリシス値が低いタイヤは、転が
り抵抗が減少し、したがって、そのタイヤを使用した車
両の燃料消費量が減少する。このように、より大きな耐
摩耗性とより低いヒステリシスをタイヤに付与できるカ
ーボンブラックを製造することが特に望ましい。したが
って、本発明の目的は、カーボンブラックを配合した天
然ゴム、合成ゴム並びに天然ゴムと合成ゴムとの配合物
に改善されたトレッド損耗特性とヒステリシス性能特性
を付与する新規なカーボンブラックを製造することにあ
る。
本発明の別の目的は、新規なカーボンブラックを配合
した乗用車のタイヤとして使用するのに有利な新規なゴ
ム組成物を提供することにある。
した乗用車のタイヤとして使用するのに有利な新規なゴ
ム組成物を提供することにある。
本発明の他の目的は、以下の説明及び請求の範囲から
明らかになるであろう。
明らかになるであろう。
発明の開示 本発明者等は、CTABが約90〜98m2/g（平方メートル／
グラム）で、窒素表面積（N2SA）が約92〜102m2/gで、
ヨウ素吸着量（I2No.）が90〜98m2/gで、DBP（ジブチル
フタレート吸収量（dibutyl phthalate number））が約
126〜136cc/100g（立方センチメートル/100グラム）、C
DBP（破枠ジブチルフタレート吸収量（crushed dibutyl
phthalate number）が約102〜110cc/100gで、ティント
（tint）が約104〜112である新規なカーボンブラックを
見出した。CTABが約93〜95m2/gで、N2SAが96〜98m2/g
で、I2No.が約93〜97m2/gで、DBPが約128〜133cc/100g
で、CDBPが約104〜107cc/100gで、ティントが約107〜10
9であることが好ましい。また、カーボンブラックは、D
st（ストークス径）が約106〜118で、Dmodeが約104〜11
2でΔD50が約70〜90であることにより特徴づけられるこ
とがより好ましい。さらに、本発明者等は、上記カーボ
ンブラックを配合した新規な種類のゴム組成物を見出し
た。
グラム）で、窒素表面積（N2SA）が約92〜102m2/gで、
ヨウ素吸着量（I2No.）が90〜98m2/gで、DBP（ジブチル
フタレート吸収量（dibutyl phthalate number））が約
126〜136cc/100g（立方センチメートル/100グラム）、C
DBP（破枠ジブチルフタレート吸収量（crushed dibutyl
phthalate number）が約102〜110cc/100gで、ティント
（tint）が約104〜112である新規なカーボンブラックを
見出した。CTABが約93〜95m2/gで、N2SAが96〜98m2/g
で、I2No.が約93〜97m2/gで、DBPが約128〜133cc/100g
で、CDBPが約104〜107cc/100gで、ティントが約107〜10
9であることが好ましい。また、カーボンブラックは、D
st（ストークス径）が約106〜118で、Dmodeが約104〜11
2でΔD50が約70〜90であることにより特徴づけられるこ
とがより好ましい。さらに、本発明者等は、上記カーボ
ンブラックを配合した新規な種類のゴム組成物を見出し
た。
本発明のカーボンブラックは、第一（燃焼）帯域と、
転移帯域と、転移帯域に最も近い反応帯域の部分の直径
が転移帯域のさらに下流の反応帯域の部分の直径よりも
小さい段付反応帯域を有するファーネスカーボンブラッ
ク反応器において製造できる。カーボンブラック生成原
料は、当該技術分野において公知の方法で、熱燃焼ガス
流に注入する。得られた燃焼ガスと原料との混合物は、
反応帯域に進む。カーボンブラック生成原料の熱分解
は、本発明のカーボンブラックが生成した時点で混合物
を急冷することにより停止される。熱分解は、急冷流体
を急冷注入することにより停止することが好ましい。以
下、本発明の新規なカーボンブラックの製造方法につい
てより詳細に説明する。
転移帯域と、転移帯域に最も近い反応帯域の部分の直径
が転移帯域のさらに下流の反応帯域の部分の直径よりも
小さい段付反応帯域を有するファーネスカーボンブラッ
ク反応器において製造できる。カーボンブラック生成原
料は、当該技術分野において公知の方法で、熱燃焼ガス
流に注入する。得られた燃焼ガスと原料との混合物は、
反応帯域に進む。カーボンブラック生成原料の熱分解
は、本発明のカーボンブラックが生成した時点で混合物
を急冷することにより停止される。熱分解は、急冷流体
を急冷注入することにより停止することが好ましい。以
下、本発明の新規なカーボンブラックの製造方法につい
てより詳細に説明する。
本発明の新規なカーボンブラックが補強剤として効果
的であるゴムとしては、天然ゴム及び合成ゴムが挙げら
れる。一般的に、顕著な補強効果を付与するためには、
各ゴム100重量部に対して、約10〜約250重量部のカーボ
ンブラックを使用できる。しかしながら、ゴム100重量
部に対してカーボンブラックを約20〜約100重量部の範
囲で使用することが好ましく、ゴム100部に対してカー
ボンブラックを約40〜約80部の範囲で使用することがと
りわけ好ましい。
的であるゴムとしては、天然ゴム及び合成ゴムが挙げら
れる。一般的に、顕著な補強効果を付与するためには、
各ゴム100重量部に対して、約10〜約250重量部のカーボ
ンブラックを使用できる。しかしながら、ゴム100重量
部に対してカーボンブラックを約20〜約100重量部の範
囲で使用することが好ましく、ゴム100部に対してカー
ボンブラックを約40〜約80部の範囲で使用することがと
りわけ好ましい。
本発明で使用するのに適したゴムとしては、例えば、
天然ゴム及び塩素化ゴム等のその誘導体；スチレン約10
〜約70重量％とブタジエン約90〜約30重量％との共重合
体、例えば、スチレン19部とブタジエン81部との共重合
体、スチレン30部とブタジエン70部との共重合体、スチ
レン43部とブタジエン57部との共重合体及びスチレン50
部とブタジエン50部との共重合体；共役ジエンの重合体
及び共重合体、例えば、ポリブタジエン、ポリイソプレ
ン、ポリクロロプレン並びにこのような共役ジエンと、
スチレン、メチルスチレン、クロロスチレン、アクリロ
ニトリル、２−ビニル−ピリジン、５−メチル−２−ビ
ニルピリジン、５−エチル−２−ビニルピリジン、２−
メチル−５−ビニルピリジン、アルキル置換アクリレー
ト、ビニルケトン、メチルイソプロペニルケトン、メチ
ルビニルエーテル、αメチレンカルボン酸及びアクリル
酸やジアルキルアクリル酸アミド等のそれらのエルテル
類及びアミド類等の共役ジエンと共重合できるエチレン
系基含有モノマーとの共重合体が挙げられる。ここで使
用するのに適当なものとしては、エチレンと、プロピレ
ン、ブテン−１及びベンテン−１等の他の高級αオレフ
ィンとの共重合体が挙げられ、特に好ましいものとして
は、エチレン含量が20〜90重量％であるエチレン−プロ
ピレン共重合体並びにジクロロペンタジエン、1,4−ヘ
キサジエン及びメチレンノルボルネン等の第三成分をさ
らに含有しているエチレン−プロピレン重合体が挙げら
れる。
天然ゴム及び塩素化ゴム等のその誘導体；スチレン約10
〜約70重量％とブタジエン約90〜約30重量％との共重合
体、例えば、スチレン19部とブタジエン81部との共重合
体、スチレン30部とブタジエン70部との共重合体、スチ
レン43部とブタジエン57部との共重合体及びスチレン50
部とブタジエン50部との共重合体；共役ジエンの重合体
及び共重合体、例えば、ポリブタジエン、ポリイソプレ
ン、ポリクロロプレン並びにこのような共役ジエンと、
スチレン、メチルスチレン、クロロスチレン、アクリロ
ニトリル、２−ビニル−ピリジン、５−メチル−２−ビ
ニルピリジン、５−エチル−２−ビニルピリジン、２−
メチル−５−ビニルピリジン、アルキル置換アクリレー
ト、ビニルケトン、メチルイソプロペニルケトン、メチ
ルビニルエーテル、αメチレンカルボン酸及びアクリル
酸やジアルキルアクリル酸アミド等のそれらのエルテル
類及びアミド類等の共役ジエンと共重合できるエチレン
系基含有モノマーとの共重合体が挙げられる。ここで使
用するのに適当なものとしては、エチレンと、プロピレ
ン、ブテン−１及びベンテン−１等の他の高級αオレフ
ィンとの共重合体が挙げられ、特に好ましいものとして
は、エチレン含量が20〜90重量％であるエチレン−プロ
ピレン共重合体並びにジクロロペンタジエン、1,4−ヘ
キサジエン及びメチレンノルボルネン等の第三成分をさ
らに含有しているエチレン−プロピレン重合体が挙げら
れる。
本発明のカーボンブラックの利点は、カーボンブラッ
クが、本発明のカーボンブラックが配合されている天然
ゴム、合成ゴムやそれらの配合物を含有する組成物に対
してより大きな耐摩耗性とより小さなヒステリシスを付
与する点にある。
クが、本発明のカーボンブラックが配合されている天然
ゴム、合成ゴムやそれらの配合物を含有する組成物に対
してより大きな耐摩耗性とより小さなヒステリシスを付
与する点にある。
本発明のゴム組成物の利点は、ゴム組成物が、改善さ
れたトレッド損耗特性と経済性を有する乗用車のタイヤ
として使用するのに特に適している点にある。
れたトレッド損耗特性と経済性を有する乗用車のタイヤ
として使用するのに特に適している点にある。
本発明の他の利点は、以下の本発明の詳細な説明から
明らかになるであろう。
明らかになるであろう。
図面の簡単な説明 第１図は、本発明のカーボンブラックを製造するのに
利用できるファーネスカーボンブラック反応器の１つの
型の一部分の断面図であり、 第２図は、本発明のカーボンブラックを用いて製造し
たゴム組成物及び対照カーボンブラックを用いて製造し
たゴム組成物に関する、反発弾性（％）とスリップ13％
での試験摩耗指数（Laboratory Abrasion Index）との
関係を示すグラフであり、 第３図は、本発明のカーボンブラックを用いて製造し
たゴム組成物及び対照カーボンブラックを用いて製造し
たゴム組成物に関する、反発弾性（％）とスリップ21％
での試験摩耗指数（Laboratory Abrasion Index）との
関係を示すグラフであり、そして 第４図は、カーボンブラック試料の凝集物のストーク
ス径と、一定試料におけるそれらの相対度数との関係を
示す試料ヒストグラムである。
利用できるファーネスカーボンブラック反応器の１つの
型の一部分の断面図であり、 第２図は、本発明のカーボンブラックを用いて製造し
たゴム組成物及び対照カーボンブラックを用いて製造し
たゴム組成物に関する、反発弾性（％）とスリップ13％
での試験摩耗指数（Laboratory Abrasion Index）との
関係を示すグラフであり、 第３図は、本発明のカーボンブラックを用いて製造し
たゴム組成物及び対照カーボンブラックを用いて製造し
たゴム組成物に関する、反発弾性（％）とスリップ21％
での試験摩耗指数（Laboratory Abrasion Index）との
関係を示すグラフであり、そして 第４図は、カーボンブラック試料の凝集物のストーク
ス径と、一定試料におけるそれらの相対度数との関係を
示す試料ヒストグラムである。
発明を実施するための最良の形態 本発明のカーボンブラックは、CTABが約90〜98m2/g
で、N2SAが約92〜102m2/gで、I2No.が90〜98m2/gで、DB
Pが約126〜136cc/100gで、CDBPが約102〜110cc/100g
で、そしてティントが約104〜112であることを特徴とし
ている。CTABが約93〜95m2/gで、N2SAが約96〜98m2/g
で、I2No.が約93〜97m2/gで、DBPが約128〜133cc/100g
で、CDBPが約104〜107cc/100gで、ティントが約107〜10
9であることが好ましい。また、カーボンブラックは、D
stが約106〜118で、Dmodeが約104〜112でΔD50が約70〜
90であることがより好ましい。
で、N2SAが約92〜102m2/gで、I2No.が90〜98m2/gで、DB
Pが約126〜136cc/100gで、CDBPが約102〜110cc/100g
で、そしてティントが約104〜112であることを特徴とし
ている。CTABが約93〜95m2/gで、N2SAが約96〜98m2/g
で、I2No.が約93〜97m2/gで、DBPが約128〜133cc/100g
で、CDBPが約104〜107cc/100gで、ティントが約107〜10
9であることが好ましい。また、カーボンブラックは、D
stが約106〜118で、Dmodeが約104〜112でΔD50が約70〜
90であることがより好ましい。
本発明のカーボンブラックは、モジュラー（「段付」
とも称される）ファーネスカーボンブラック反応器で製
造できる。本発明のカーボンブラックを製造するのに利
用できる典型的なモジュラーファーネスカーボンブラッ
ク反応器の断面を、第１図に示す。
とも称される）ファーネスカーボンブラック反応器で製
造できる。本発明のカーボンブラックを製造するのに利
用できる典型的なモジュラーファーネスカーボンブラッ
ク反応器の断面を、第１図に示す。
第１図において、本発明のカーボンブラックは、先細
径帯域11を有する燃焼帯域10と、転移帯域12と、小径帯
域16を有する反応帯域18とを有するファーネスカーボン
ブラック反応器２において製造できる。先細径帯域11の
起点までの燃焼帯域10の直径はＤ−１で示され、帯域12
の直径がＤ−２で示され、帯域16の直径がＤ−３で示さ
れ、そして帯域18の直径がＤ−４で示されている。先細
径帯域11の起点までの燃焼帯域10の長さはＬ−１で示さ
れ、先細帯域の長さはＬ−２で示され、転移帯域の長さ
はＬ−３で示され、そして帯域16の長さは、Ｌ−４で示
されている。
径帯域11を有する燃焼帯域10と、転移帯域12と、小径帯
域16を有する反応帯域18とを有するファーネスカーボン
ブラック反応器２において製造できる。先細径帯域11の
起点までの燃焼帯域10の直径はＤ−１で示され、帯域12
の直径がＤ−２で示され、帯域16の直径がＤ−３で示さ
れ、そして帯域18の直径がＤ−４で示されている。先細
径帯域11の起点までの燃焼帯域10の長さはＬ−１で示さ
れ、先細帯域の長さはＬ−２で示され、転移帯域の長さ
はＬ−３で示され、そして帯域16の長さは、Ｌ−４で示
されている。
本発明のカーボンブラックを製造するために、燃焼帯
域10において、液状燃料又はガス状燃料を、空気、酸
素、空気と酸素との混合物等の適当な酸化体流と接触さ
せて熱燃焼ガスを発生させる。熱燃焼ガスを発生させる
ために燃焼帯域10において酸化体流と接触させるのに適
当な燃料としては、例えば、天然ガス、水素、一酸化炭
素、メタン、アセチレン、アルコール類又はケロシン等
の容易に燃焼できるガス、蒸気又は液体流のいずれかが
挙げられる。しかしながら、一般的には、高炭素含量の
成分、特に炭化水素を有する燃料を利用ことが好まし
い。本発明のカーボンブラックを製造するのに利用され
る天然ガスに対する空気の比は、約10:1〜約20:1の範囲
でよい。熱燃焼ガスの発生を容易にするために、酸化体
流を予備加熱してもよい。
域10において、液状燃料又はガス状燃料を、空気、酸
素、空気と酸素との混合物等の適当な酸化体流と接触さ
せて熱燃焼ガスを発生させる。熱燃焼ガスを発生させる
ために燃焼帯域10において酸化体流と接触させるのに適
当な燃料としては、例えば、天然ガス、水素、一酸化炭
素、メタン、アセチレン、アルコール類又はケロシン等
の容易に燃焼できるガス、蒸気又は液体流のいずれかが
挙げられる。しかしながら、一般的には、高炭素含量の
成分、特に炭化水素を有する燃料を利用ことが好まし
い。本発明のカーボンブラックを製造するのに利用され
る天然ガスに対する空気の比は、約10:1〜約20:1の範囲
でよい。熱燃焼ガスの発生を容易にするために、酸化体
流を予備加熱してもよい。
熱燃焼ガス流は、帯域10及び領域11から帯域12、帯域
16及びその後帯域18に流れる。熱燃焼ガスの流れ方向
は、図面において矢印で示されている。カーボンブラッ
ク生成原料30を、点32（帯域12に位置している）に導入
する。また、カーボンブラック生成原料30を、同時に、
ブロープ14を介して点34に導入する。先細径帯域11の末
端から点32までの距離をＦ−１で示し、そして点32から
上流点34までの距離をＦ−２で示す。本発明のカーボン
ブラックを製造するのに、原料の約40重量％〜約85重量
％の量を点32に注入し、残量である総量の約15重量％〜
約60重量％を点34に注入する。原料の総量の約50重量％
〜約65重量％の量を点32に注入し、残量である総量の約
35重量％〜約50重量％を点34に注入する。本実施態様で
は、カーボンブラック生成原料30を複数の噴流の形態で
注入して、熱燃焼ガス流の内領域に入れ、熱燃焼ガスと
カーボンブラック生成原料とを確実に高率で混合及び剪
断させて、原料を迅速且つ完全に分解し、そして本発明
の新規なカーボンブラックに転化させた。
16及びその後帯域18に流れる。熱燃焼ガスの流れ方向
は、図面において矢印で示されている。カーボンブラッ
ク生成原料30を、点32（帯域12に位置している）に導入
する。また、カーボンブラック生成原料30を、同時に、
ブロープ14を介して点34に導入する。先細径帯域11の末
端から点32までの距離をＦ−１で示し、そして点32から
上流点34までの距離をＦ−２で示す。本発明のカーボン
ブラックを製造するのに、原料の約40重量％〜約85重量
％の量を点32に注入し、残量である総量の約15重量％〜
約60重量％を点34に注入する。原料の総量の約50重量％
〜約65重量％の量を点32に注入し、残量である総量の約
35重量％〜約50重量％を点34に注入する。本実施態様で
は、カーボンブラック生成原料30を複数の噴流の形態で
注入して、熱燃焼ガス流の内領域に入れ、熱燃焼ガスと
カーボンブラック生成原料とを確実に高率で混合及び剪
断させて、原料を迅速且つ完全に分解し、そして本発明
の新規なカーボンブラックに転化させた。
カーボンブラック生成原料と熱燃焼ガスとの混合物
は、帯域12を通って下流に流れ、帯域16及び帯域18に至
る。実施例１では水である急冷流体50を注入する点42に
位置するクエンチ40は、本発明の新規なカーボンブラッ
クが生成したときに利用して、カーボンブラック生成原
料の熱分解を停止する。熱分解を停止するための急冷の
位置である点42は、当該技術分野において公知の方法で
決定できる。急冷して熱分解を停止する位置を決定する
一つの方法は、本発明の新規なカーボンブラックに関す
る許容されるトルエン抽出レベルが達成される点を求め
ることである。トルエン抽出レベルは、エーエステーエ
ム（ASTM）試験D1618−83「カーボンブラック抽出物−
トルエン変色（Carbon Black Extractables−Toluene D
iscoloration）」を用いて測定できる。Ｑは、帯域16の
開始点から急冷点42までの距離であり、急冷位置に応じ
て異なる。
は、帯域12を通って下流に流れ、帯域16及び帯域18に至
る。実施例１では水である急冷流体50を注入する点42に
位置するクエンチ40は、本発明の新規なカーボンブラッ
クが生成したときに利用して、カーボンブラック生成原
料の熱分解を停止する。熱分解を停止するための急冷の
位置である点42は、当該技術分野において公知の方法で
決定できる。急冷して熱分解を停止する位置を決定する
一つの方法は、本発明の新規なカーボンブラックに関す
る許容されるトルエン抽出レベルが達成される点を求め
ることである。トルエン抽出レベルは、エーエステーエ
ム（ASTM）試験D1618−83「カーボンブラック抽出物−
トルエン変色（Carbon Black Extractables−Toluene D
iscoloration）」を用いて測定できる。Ｑは、帯域16の
開始点から急冷点42までの距離であり、急冷位置に応じ
て異なる。
熱燃焼ガスとカーボンブラック生成原料との混合物を
急冷後、冷却されたガスは下流を進んで通常の冷却・分
離手段に至り、そこで、カーボンブラックを回収する。
ガス流からカーボンブラックを分離するのは、集塵器、
サイクロン分離器やバッグフィルター等の通常の手段に
より容易に達成される。分離後、例えば、湿式ペレタイ
ザーによりペレット化する。
急冷後、冷却されたガスは下流を進んで通常の冷却・分
離手段に至り、そこで、カーボンブラックを回収する。
ガス流からカーボンブラックを分離するのは、集塵器、
サイクロン分離器やバッグフィルター等の通常の手段に
より容易に達成される。分離後、例えば、湿式ペレタイ
ザーによりペレット化する。
本発明のカーボンブラックの分析特性の測定及び評価
並びに本発明のカーボンブラックを配合したゴム組成物
の物理学的性質の測定及び評価には、以下の試験方法が
用いられる。
並びに本発明のカーボンブラックを配合したゴム組成物
の物理学的性質の測定及び評価には、以下の試験方法が
用いられる。
カーボンブラックのCTABは、ASTM試験法D3765−85に
準じて求めた。カーボンブラックのヨウ素吸着量（I2N
o.）は、ASTM試験法D3765−85に準じて求めた。カーボ
ンブラックのティント強度（ティント）は、ASTM試験法
D3265−85aに準じて求めた。カーボンブラックのDBP
（ジブチルフタレート）は、ASTM D2414に記載されてい
る方法により求めた。カーボンブラックペレットのCDBP
（破枠ジブチルフタレート）は、ASTM T3493−86に記載
の方法に準じて求めた。
準じて求めた。カーボンブラックのヨウ素吸着量（I2N
o.）は、ASTM試験法D3765−85に準じて求めた。カーボ
ンブラックのティント強度（ティント）は、ASTM試験法
D3265−85aに準じて求めた。カーボンブラックのDBP
（ジブチルフタレート）は、ASTM D2414に記載されてい
る方法により求めた。カーボンブラックペレットのCDBP
（破枠ジブチルフタレート）は、ASTM T3493−86に記載
の方法に準じて求めた。
カーボンブラックのDst、Dmode及びΔD50は、以下の
方法で求めた。カーボンブラック試料の凝集物のストー
クス径と、一定試料におけるそれらの相対度数との関係
を示す試料ヒストグラムを作成する。第４図に示すよう
に、線（Ｂ）を、ヒストグラムのピーク（Ａ）から、Ｙ
軸に平行な方向に、ヒストグラムのＸ軸の点（Ｃ）まで
引く。得られた線（Ｂ）の中間点（Ｆ）を求め、そして
線（Ｇ）を、Ｘ軸に平行に中間点（Ｆ）を通って引く。
線（Ｇ）は、ヒストグラムの分布曲線と、２つの点Ｄ及
びＥで交差する。点Ｄ及びＥでのカーボンブラック粒子
の２つのストークス径の差の絶対値が、ΔD50値であ
る。
方法で求めた。カーボンブラック試料の凝集物のストー
クス径と、一定試料におけるそれらの相対度数との関係
を示す試料ヒストグラムを作成する。第４図に示すよう
に、線（Ｂ）を、ヒストグラムのピーク（Ａ）から、Ｙ
軸に平行な方向に、ヒストグラムのＸ軸の点（Ｃ）まで
引く。得られた線（Ｂ）の中間点（Ｆ）を求め、そして
線（Ｇ）を、Ｘ軸に平行に中間点（Ｆ）を通って引く。
線（Ｇ）は、ヒストグラムの分布曲線と、２つの点Ｄ及
びＥで交差する。点Ｄ及びＥでのカーボンブラック粒子
の２つのストークス径の差の絶対値が、ΔD50値であ
る。
ヒストグラムを作成するのに使用されるデータは、英
国のタイン・アンド・ウエア（Tyne and Wear）にある
ジョイス・レーベル社（Joyce loebl Co.Ltd.）製等の
ディスク型遠心分離機により測定される。以下に示す方
法は、1985年２月１日発行のジョイス・レーベルディス
ク型遠心分離機ファイルファレンスDCF4.008の説明書に
記載されている方法を改良したものである。この説明書
に記載されている教示事項は、本発明に利用できる。
国のタイン・アンド・ウエア（Tyne and Wear）にある
ジョイス・レーベル社（Joyce loebl Co.Ltd.）製等の
ディスク型遠心分離機により測定される。以下に示す方
法は、1985年２月１日発行のジョイス・レーベルディス
ク型遠心分離機ファイルファレンスDCF4.008の説明書に
記載されている方法を改良したものである。この説明書
に記載されている教示事項は、本発明に利用できる。
以下のその方法を示す。カーボンブラック試料10mg
（ミリグラム）を秤量容器に秤量後、10％無水アルコー
ルと90％蒸留水からなる溶液50cc（0.05％ノニデットＰ
−40（NONIDET P−40）（ノニデットＰ−40は、シェル
化学社製界面活性剤の商標である）に添加する。得られ
た懸濁液を、米国ニューヨークのファーミングテール
（Farmingdale）にあるヒート・システムズ・ウルトラ
ソニクス社（Heat Systems Ultrasonics Inc.）製のソ
ニファイヤーモデルNo.W385を用いて、超音波エネルギ
ーにより15分間分散する。
（ミリグラム）を秤量容器に秤量後、10％無水アルコー
ルと90％蒸留水からなる溶液50cc（0.05％ノニデットＰ
−40（NONIDET P−40）（ノニデットＰ−40は、シェル
化学社製界面活性剤の商標である）に添加する。得られ
た懸濁液を、米国ニューヨークのファーミングテール
（Farmingdale）にあるヒート・システムズ・ウルトラ
ソニクス社（Heat Systems Ultrasonics Inc.）製のソ
ニファイヤーモデルNo.W385を用いて、超音波エネルギ
ーにより15分間分散する。
円板型遠心分離機からのデータを記録する以下のデー
タを、円板型遠心分離機を運転する前に、コンピュータ
に入力する。
タを、円板型遠心分離機を運転する前に、コンピュータ
に入力する。
1.カーボンブラックの比重であり、1.86g/ccとする。
2.水とエタノールからなる溶液に分散したカーボンブラ
ックの溶液の体積であり、本例では0.5ccである。
ックの溶液の体積であり、本例では0.5ccである。
3.回転流体の体積であり、本例では、水10ccである。
4.回転流体の粘度であり、本例では、23℃で0.933セン
チポイズとする。
チポイズとする。
5.回転流体の密度であり、本例では、23℃で0.9975g/cc
である。
である。
6.ディスク速度であり、本例では、8000rpmである。
7.データサンプリング間隔であり、本例では、１秒であ
る。
る。
スロトボスコープを操作しながら、ディスク型遠心分
離機を8000rpmで運転する。蒸留水10ccを、回転流体と
して回転ディスクに注入する。濁度レベル０にセット
し、10％無水アルコールと90％蒸留水からなる溶液1cc
を緩衝液として注入する。ディスク型遠心分離機のカッ
ト・アンド・ブーストボタン（cut and boost button）
を操作して、回転流体と緩衝液との間に均一な濃度勾配
を生じさせ、そしてその勾配を視覚的に監視する。勾配
が均一になって、２つの流体の間に識別できる視界がな
くなったら、カーボンブラックをエタノール水溶液に分
散させた分散液0.5ccを回転ディスクに注入し、直ちに
データの採取を開始する。もしストリーミングが生じる
ようであれば、運転を中止する。カーボンブラックをエ
タノール水溶液に分散させた分散液の注入後、20分間デ
ィスクを回転する。20分間回転させた後、ディスクを停
止し、回転流体の温度を測定する。運転開始時に測定し
た回転流体の温度と運転の終わりに測定した回転流体の
温度との平均値を、円板型遠心分離機からのデータを記
録するコンピュータに入力する。データを、標準ストー
クスの式に準じて解析し、結果を以下の定義に準じて表
す。
離機を8000rpmで運転する。蒸留水10ccを、回転流体と
して回転ディスクに注入する。濁度レベル０にセット
し、10％無水アルコールと90％蒸留水からなる溶液1cc
を緩衝液として注入する。ディスク型遠心分離機のカッ
ト・アンド・ブーストボタン（cut and boost button）
を操作して、回転流体と緩衝液との間に均一な濃度勾配
を生じさせ、そしてその勾配を視覚的に監視する。勾配
が均一になって、２つの流体の間に識別できる視界がな
くなったら、カーボンブラックをエタノール水溶液に分
散させた分散液0.5ccを回転ディスクに注入し、直ちに
データの採取を開始する。もしストリーミングが生じる
ようであれば、運転を中止する。カーボンブラックをエ
タノール水溶液に分散させた分散液の注入後、20分間デ
ィスクを回転する。20分間回転させた後、ディスクを停
止し、回転流体の温度を測定する。運転開始時に測定し
た回転流体の温度と運転の終わりに測定した回転流体の
温度との平均値を、円板型遠心分離機からのデータを記
録するコンピュータに入力する。データを、標準ストー
クスの式に準じて解析し、結果を以下の定義に準じて表
す。
カーボンブラック凝集物：最小分散単位であるディス
クリートで硬質なコロイドエンティティーであり、広範
に合体した粒子からなっている。
クリートで硬質なコロイドエンティティーであり、広範
に合体した粒子からなっている。
ストークス径：ストークスの式に準じた遠心分離や重
力分野における粘調媒体に沈澱する球体直径である。カ
ーボンブラック凝集物等の非球形物体も、もしその物体
と同じ密度及び沈降速度の平滑な硬質球体として挙動す
ると考えられるのであれば、ストークス径で表すことが
できる。通常、直径を単位nmで表す。
力分野における粘調媒体に沈澱する球体直径である。カ
ーボンブラック凝集物等の非球形物体も、もしその物体
と同じ密度及び沈降速度の平滑な硬質球体として挙動す
ると考えられるのであれば、ストークス径で表すことが
できる。通常、直径を単位nmで表す。
モード（「Dmode」と記す）：ストークス径の分布曲
線のピーク（本明細書の第２図の点Ａ）の点でのストー
クス径である。
線のピーク（本明細書の第２図の点Ａ）の点でのストー
クス径である。
メディアンストークス径（「Dst」と記す）：試料の5
0重量％がより大きいか小さいストークス径の分布曲線
上の点である。したがって、測定値の中間値を表す。
0重量％がより大きいか小さいストークス径の分布曲線
上の点である。したがって、測定値の中間値を表す。
ゴム組成物の摩耗データを、ランボーン型機械をベー
スにした摩耗試験機を用いて測定した。摩耗率（走行１
センチメートル当たりの立方センチメートル）を、スリ
ップ７％、13％及び21％で測定した。このスリップは、
スリップの角度ではなくプレートの相対速度を基準とし
たものである。以下の実施例において、摩耗指数は、バ
ルカン６（VULCAN 6）（米国マサチューセッツのウオル
サムにあるキャボット社（Cabot Corporation）の商
標）カーボンブラックを含有する対照組成物の摩耗率
を、同じスリップで測定した本発明で規定するカーボン
ブラックを用いて製造した組成物の摩耗率で割って求め
た比である。
スにした摩耗試験機を用いて測定した。摩耗率（走行１
センチメートル当たりの立方センチメートル）を、スリ
ップ７％、13％及び21％で測定した。このスリップは、
スリップの角度ではなくプレートの相対速度を基準とし
たものである。以下の実施例において、摩耗指数は、バ
ルカン６（VULCAN 6）（米国マサチューセッツのウオル
サムにあるキャボット社（Cabot Corporation）の商
標）カーボンブラックを含有する対照組成物の摩耗率
を、同じスリップで測定した本発明で規定するカーボン
ブラックを用いて製造した組成物の摩耗率で割って求め
た比である。
ゴム組成物の弾性率、引張強さ及び伸び率を、ASTM D
412に記載されている方法で測定した。
412に記載されている方法で測定した。
反発弾性データは、全てのゴム試料について、米国06
088コネチカット州イーストウインザー、私書箱997にあ
るツウイック・オブ・アメリカ社（Zwick of America,I
nc.）製の5109型ツウイック・リバウンド・レジリエン
ス・テスター（TWICK Rebound Resilience Tester）を
用いて測定した。反発弾性値の測定についての説明は、
器械に添付されている。
088コネチカット州イーストウインザー、私書箱997にあ
るツウイック・オブ・アメリカ社（Zwick of America,I
nc.）製の5109型ツウイック・リバウンド・レジリエン
ス・テスター（TWICK Rebound Resilience Tester）を
用いて測定した。反発弾性値の測定についての説明は、
器械に添付されている。
本発明の有用性及び利点を、以下の実施例によりさら
に説明する。
に説明する。
実施例１ 本発明の新規なカーボンブラックの一例を、本明細書
で概略説明し、第１図に図示した反応器において、表１
に記載した反応器の条件及び形状寸法を用いて製造し
た。燃焼反応で用いた燃料は、天然ガスである。使用し
た液状原料は、以下に示す物性を有するものである。
で概略説明し、第１図に図示した反応器において、表１
に記載した反応器の条件及び形状寸法を用いて製造し
た。燃焼反応で用いた燃料は、天然ガスである。使用し
た液状原料は、以下に示す物性を有するものである。
原料の物性 水素／炭素比 0.98 水素（重量％） 7.41 炭素（重量％） 89.9 硫黄（重量％） 2.2 A.P.I重力15.5/15.6 −1.7 Ｃ（60）Ｆ〔ASTM D−287〕 比重15.5/15.6 1.090 Ｃ（60）Ｆ〔ASTM D−287〕 粘度、SUS（54.4℃） 181.7 〔ASTM D−88〕 粘度、SUS（98.9℃） 46.8 〔ASTM D−88〕 BMCI（Visc−Grav） 134 反応器条件と形状寸法を表Ｉに示す。
次に、実施例１で製造したカーボンブラックを、本明
細書に記載した方法に準じて分析した。製造したカーボ
ンブラックを湿式ペレット化し乾燥後分析して得た物性
と、３種の対照カーボンブラックの物性は、以下の通り
であった。
細書に記載した方法に準じて分析した。製造したカーボ
ンブラックを湿式ペレット化し乾燥後分析して得た物性
と、３種の対照カーボンブラックの物性は、以下の通り
であった。
実施例２ 本実施例では、本発明の新規なカーボンブラックをゴ
ム組成物に使用した場合と、バルカン６カーボンブラッ
ク、バルカンＭカーボンブラック及びバルカンＫカーボ
ンブラックを用いて製造したゴム組成物とを比較して示
す。ゴム組成物Ａは、実施例１で製造した本発明のカー
ボンブラックを用いて製造した。ゴム組成物Ｂは、バル
カン６カーボンブラックを用いて製造した。ゴム組成物
Ｃは、バルカンＭカーボンブラックを用いて製造した。
ゴム組成物Ｄは、バルカンＫカーボンブラックを用いて
製造した。ゴム組成物Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは、表IIに示し
たゴム処方に準じて各カーボンブラック試料を配合して
製造した。
ム組成物に使用した場合と、バルカン６カーボンブラッ
ク、バルカンＭカーボンブラック及びバルカンＫカーボ
ンブラックを用いて製造したゴム組成物とを比較して示
す。ゴム組成物Ａは、実施例１で製造した本発明のカー
ボンブラックを用いて製造した。ゴム組成物Ｂは、バル
カン６カーボンブラックを用いて製造した。ゴム組成物
Ｃは、バルカンＭカーボンブラックを用いて製造した。
ゴム組成物Ｄは、バルカンＫカーボンブラックを用いて
製造した。ゴム組成物Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは、表IIに示し
たゴム処方に準じて各カーボンブラック試料を配合して
製造した。
次に、これらのゴム組成物の静特性を、本明細書で説
明したASTM法に準じて評価した。結果は、以下の通りで
あった。
明したASTM法に準じて評価した。結果は、以下の通りで
あった。
これらの結果から、本発明のカーボンブラックを用い
て製造したゴム組成物Ａの静的特性は、対照カーボンブ
ラックを用いて製造したゴム組成物Ｂ、Ｃ及びＤの静的
特性に匹敵することが分かる。
て製造したゴム組成物Ａの静的特性は、対照カーボンブ
ラックを用いて製造したゴム組成物Ｂ、Ｃ及びＤの静的
特性に匹敵することが分かる。
各ゴム組成物の試験摩耗指数及び反発弾性（％）も、
本明細書中で説明した方法で評価した。結果は、以下の
通りであった。
本明細書中で説明した方法で評価した。結果は、以下の
通りであった。
試験摩耗指数のデータから、本発明のカーボンブラッ
クを含有するゴム組成物Ａは、対照カーボンブラックを
配合したゴム組成物Ｂ、Ｃ及びＤよりもスリップ21％で
の摩耗抵抗が高いことを示すことが分かる。スリップ13
％及びスリップ21％での本発明のカーボンブラックを含
有するゴム組成物が摩耗／ヒステリシス性能特性に優れ
ていることが、第２図及び第３図のグラフから分かる。
クを含有するゴム組成物Ａは、対照カーボンブラックを
配合したゴム組成物Ｂ、Ｃ及びＤよりもスリップ21％で
の摩耗抵抗が高いことを示すことが分かる。スリップ13
％及びスリップ21％での本発明のカーボンブラックを含
有するゴム組成物が摩耗／ヒステリシス性能特性に優れ
ていることが、第２図及び第３図のグラフから分かる。
本明細書で説明した本発明の態様は、発明の説明のみ
の目的で記載したものであり、本発明の範囲を限定する
ものではない。
の目的で記載したものであり、本発明の範囲を限定する
ものではない。
Claims (11)
- 【請求項１】CTABが90〜98m2/gで、N2SAが92〜102m2/g
で、I2No.が90〜98m2/gで、DBPが126〜136cc/100g、CDB
Pが102〜110cc/100gで、ティントが104〜112で、Dstが1
06〜118nmで、Dmodeが104〜112nmで、そしてΔD50が70
〜90nmであるカーボンブラック。 - 【請求項２】CTABが93〜95m2/gで、N2SAが96〜98m2/g
で、I2No.が93〜97m2/gで、DBPが128〜133cc/100gで、C
DBPが104〜107cc/100gで、そしてティントが107〜109で
ある請求項１に記載のカーボンブラック。 - 【請求項３】CTABが94m2/gで、N2SAが97m2/gで、I2No.
が94m2/で、DBPが131cc/100g、CDBPが106cc/100gで、テ
ィントが108で、Dstが112nmで、Dmodeが108nmで、そし
てΔD50が80nmである請求項２に記載のカーボンブラッ
ク。 - 【請求項４】ゴム100重量部と、CTABが90〜98m2/gで、N
2SAが92〜102m2/gで、I2No.が90〜98m2/gで、DBPが126
〜136cc/100g、CDBPが102〜110cc/100gで、ティントが1
04〜112で、Dstが106〜118nmで、Dmodeが104〜112nm
で、そしてΔD50が70〜90nmであるカーボンブラック10
〜250重量部とを含有してなるゴム組成物。 - 【請求項５】CTABが93〜95m2/gで、N2SAが96〜98m2/g
で、I2No.が93〜97m2/gで、DBPが128〜133cc/100gで、C
DBPが104〜107cc/100gで、ティントが107〜109のカーボ
ンブラックである請求項４に記載のゴム組成物。 - 【請求項６】カーボンブラックのCTABが94m2/gで、カー
ボンブラックのN2SAが97m2/gで、カーボンブラックのI2
No.が94m2/gで、カーボンブラックのDBPが131cc/100g
で、カーボンブラックのCDBPが106cc/100gで、カーボン
ブラックのティントが108で、カーボンブラックのDstが
112nmで、カーボンブラックのDmodeが108nmで、カーボ
ンブラックのΔD50が80nmである請求項５に記載のゴム
組成物。 - 【請求項７】ゴムが合成ゴムである請求項４に記載のゴ
ム組成物。 - 【請求項８】ゴムが天然ゴムと合成ゴムとの配合物であ
る請求項４に記載のゴム組成物。 - 【請求項９】ゴムが合成ゴムの配合物である請求項４に
記載のゴム組成物。 - 【請求項１０】ゴム100重量部に対してカーボンブラッ
クが20〜100重量部の量で存在する請求項４に記載のゴ
ム組成物。 - 【請求項１１】ゴム100重量部に対してカーボンブラッ
クが40〜80重量部の量で存在する請求項４に記載のゴム
組成物。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/475,882 US5137962A (en) | 1990-02-06 | 1990-02-06 | Carbon black exhibiting superior treadwear/hysteresis performance |
| US475,882 | 1995-06-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05503960A JPH05503960A (ja) | 1993-06-24 |
| JP2690397B2 true JP2690397B2 (ja) | 1997-12-10 |
Family
ID=23889552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3504484A Expired - Fee Related JP2690397B2 (ja) | 1990-02-06 | 1991-02-06 | 優れたトレッド損耗／ヒステリシス性能を示すカーボンブラック |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5137962A (ja) |
| EP (1) | EP0513189B1 (ja) |
| JP (1) | JP2690397B2 (ja) |
| KR (2) | KR0172968B1 (ja) |
| AU (1) | AU642216B2 (ja) |
| BR (1) | BR9105992A (ja) |
| CA (1) | CA2073871A1 (ja) |
| CZ (1) | CZ285224B6 (ja) |
| DE (1) | DE69111428T2 (ja) |
| ES (1) | ES2074706T3 (ja) |
| WO (1) | WO1991012202A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6228928B1 (en) | 1990-07-25 | 2001-05-08 | Cabot Corporation | Carbon black and rubber composition containing same |
| JP2903097B2 (ja) * | 1990-07-25 | 1999-06-07 | 昭和キャボット株式会社 | カーボンブラック及びそれを含有するゴム組成物 |
| US6153684A (en) * | 1990-08-29 | 2000-11-28 | Cabot Corporation | Performance carbon blacks |
| KR0157642B1 (ko) * | 1990-08-29 | 1999-02-18 | 해리 제이. 귄넬 | 성능이 개선된 카본 블랙 |
| JP3095266B2 (ja) * | 1991-09-13 | 2000-10-03 | 株式会社ブリヂストン | ゴム組成物 |
| DE4308488A1 (de) * | 1993-03-17 | 1994-09-22 | Mmm Sa | Ruß-/Kautschukzusammensetzung |
| DE4437646C2 (de) * | 1994-10-21 | 1999-01-14 | Uniroyal Englebert Gmbh | Reifen umfassend seitliche Kissenstreifen |
| IT1283581B1 (it) * | 1996-04-10 | 1998-04-22 | Pirelli | Mescola di gomma vulcanizzabile, in particolare per fasce battistrada a bassa resistenza di rotolamento per pneumatici di veicoli |
| WO2000034370A1 (en) * | 1998-12-08 | 2000-06-15 | Cabot Corporation | Elastomeric compositions having improved appearance |
| KR20020070453A (ko) | 1999-12-02 | 2002-09-09 | 캐보트 코포레이션 | 와이어 및 케이블 화합물에 유용한 카본 블랙 |
| CN101688071B (zh) * | 2007-04-24 | 2014-02-12 | 卡伯特公司 | 低结构炭黑及其制造方法 |
| JP6034545B2 (ja) * | 2009-10-19 | 2016-11-30 | 旭カーボン株式会社 | タイヤトレッド用カーボンブラック |
| CN102869730B (zh) | 2010-02-19 | 2015-01-07 | 卡博特公司 | 使用预热原料的炭黑生产方法以及用于该方法的装置 |
| DE102010002244A1 (de) | 2010-02-23 | 2011-08-25 | Evonik Carbon Black GmbH, 63457 | Ruß, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung |
| BR112013024703A2 (pt) | 2011-03-28 | 2016-12-20 | Bridgestone Corp | composição de borracha e pneu |
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