JP3827256B2 - Carbon black for compounding functional parts rubber and rubber composition for functional parts containing the same - Google Patents

Carbon black for compounding functional parts rubber and rubber composition for functional parts containing the same Download PDF

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、主にコンベアベルト、高圧ホース、ゴムロールなどに用いられる、高度の耐摩耗性、耐亀裂性、耐屈曲性に優れるとともに、各種材料への接着性にも優れた機能部品のゴム部材に好適なゴム補強性カーボンブラックおよびこれを含む機能部品用ゴム組成物に関するものである。より詳細には、SAF級以上のいわゆるハード系カーボンブラックにおいて、同等の比表面積を有する従来のカーボンブラックに比較して、その配合ゴム組成物の耐摩耗性、硬度、耐亀裂性などの特性を同等以上に維持しながら、布やスチールコードなどへの接着性を向上させることのできる機能部品ゴム配合用カーボンブラックおよびこれを含む機能部品用ゴム組成物に係るものである。
【0002】
【従来技術】
コンベアベルト、高圧ホース、ゴムロールなどで使用される各種工業用ゴム製品に用いられるゴム部材においては、過酷な使用条件下において優れた耐亀裂発生性、耐疲労性が要求されるとともに、各種の繊維、ワイヤなどの構造補強材との接着性にも優れたゴム組成物が望まれている。
【0003】
カーボンブラックはゴムに対して機械的特性等を向上させる補強性を有しているためにゴム補強剤として広く用いられているが、カーボンブラックの特性が配合ゴム組成物の要求性能に大きな影響を与える主要な因子となるために種々の特性を有するグレードがあり、用途に合わせた品種が適宜使用されている。
【0004】
例えば、防振ゴムのような低発熱性が要求されるゴム部材用には比較的粒子径が大きく、ストラクチャーの小さいカーボンブラックが有効であるとされている。また、骨格部材に使用されるゴム組成物において耐疲労破壊特性を向上させるためには、粒子径が小さく、ストラクチャーの低いカーボンブラック(N326など)を多量に配合されることが推奨されている。
【0005】
一例として、ハード系カーボンブラックに関する特開昭62−57438号公報(出願人:株式会社ブリヂストン)においては、電子顕微鏡による算術平均径(Dn):22mμ≦Dn≦38mμ、凝集体径(Dst):60mμ≦Dst≦130mμ、算術平均粒径分布の標準偏差S(mμ):〔S〕≦0.333×〔DA〕+0.0800、凝集体分布の半値幅ΔD50(mμ):〔ΔD50〕≦0.333×〔Dst〕+45.0、凝集体強度:ΔDBP=DBP−24M4DBP(ml/100g)≦10ml/100g、N2SA(m2/g)/IA(m2/g)≧1.08のコロイダル特性をもつカーボンブラックをゴム成分に対して20〜100重量部配合したゴム組成物が耐疲労性能と耐発熱性能が要求されるゴム部材に適したゴム組成物を与えると記載されている。
【0006】
この発明に記載されたカーボンブラックのグレードは、算術平均径の範囲からHAF〜ISAF級に属するものと推定され、これよりもさらに高級なグレード、すなわち算術平均粒径が22mμよりも小さくなると耐疲労破壊性能は向上するが、配合ゴムの発熱性が大きくなり、発熱耐久性が低下するという欠点を有すると述べられている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年においてはさらに高度の耐久性を有するゴム組成物の出現が望まれ、特に配合ゴム組成物に対して大きな負荷が加えられた場合に起こるゴム部材端部よりの亀裂発生、およびこの亀裂がさらに進行して生じる亀裂成長を効果的に抑制するとともに、ゴム組成物中に存在する各種繊維やワイヤなどの構造補強材との接着性にも優れたゴム組成物を与える高度の補強性能をもつカーボンブラックが熱望されていた。
【0008】
本発明は、前述の要望を満たすゴム組成物を与えるに好適なコロイダル特性を有するカーボンブラック、すなわち従来よりもさらに小さい算術平均径を有する機能部品ゴム配合用カーボンブラックを提供するとともに、このカーボンブラックを配合した機能部品用ゴム組成物を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
カーボンブラックの比表面積およびDBP吸油量で示されるストラクチャーはカーボンブラックの二大基本特性であり、配合ゴム組成物の耐摩耗性に対して大きな影響を与えることは周知の事実である。コンベアベルト、高圧ホース、ゴムロールなどで使用される各種工業用ゴム製品用ゴム組成物には、必要な耐疲労性を得るために、窒素吸着比表面積がおおむね70m2/g以上の、より高い耐摩耗性が必要な場合はこれよりも高いいわゆるハード系カーボンブラックが使用され、一方、そのストラクチャーの大きさは、DBP吸油量がおおむね105〜135ml/100gのものが使用されている。
【0010】
しかし、本発明者らは、ハード系、特に従来の工業ゴム製品用に使用されていたものよりも表面積の大きい(粒子径が小さい)SAF級カーボンブラックについて広範囲な研究を行った結果、DBP吸油量で評価されるストラクチャー特性を60〜100ml/100gという通常よりも低い側に設定し、かつ、窒素吸着比表面積(N2SA)とよう素吸着量(IA)との比(N2SA/IA)をある一定値以上にするとともに、アグリゲートの最多頻度値を特定範囲に大きくし、加えてアグリゲートの分布を従来よりも大きい範囲に規定した場合においては、予想された程度を大きく越えて発熱耐久性が向上するとともに、構造補強材への接着性への改良効果があることを見いだして本発明を完成させたものである。
【0011】
すなわち、本発明は、窒素吸着比表面積(N2SA)が130m2/gを越え160m2/g以下、ジブチルフタレート(DBP)吸油量(DBPA)が60〜100ml/100gの基本特性を有するハード系カーボンブラックにおいて、1)N2SAとよう素吸着量(IA)との比(N2SA/IA)が1.10以上
2)遠心沈降分析によるアグリゲート特性が、
a. アグリケートの最多頻度値(Dst)と式(1)で算出される計算アグリゲート径(Da)との比Dst/Daが1.25以上
【数3】

Figure 0003827256
b. Dstと、Dstより大きくかつDstの1/2の頻度を有するDL 50から式(2)で算出されるアグリゲートサイズ分布指数sが0.17以上
【数4】
s=0.84932×log(DL 50/Dst) (2)
であることを特徴とする機能部品ゴム配合用カーボンブラックに関する。
【0012】
従来のSAF級カーボンブラックは粒子径が小さ過ぎてゴムマトリックス中への分散性が低下し、このために本来発揮されるべき補強性能が発現されず、このことがゴム組成物中にカーボンブラック凝集塊の発生をもたらし、その結果として亀裂発生や亀裂成長における性能低下を招来することが機能部品配合用としての利用を妨げたり、回避する結果となっていた。
しかし、本発明の場合には、比表面積が大きく、かつストラクチャーを従来よりも低い範囲に設定し、N2SA/IAの比をある一定値以上にするとともに、アグリゲートの最多頻度値を従来よりも大きい値とし、かつ、その分布幅を大きくするという要件を具備させることにより、ゴムマトリックスへの分散性を向上させ、従来のSAF級カーボンブラックが有していた耐疲労特性、特に亀裂発生や亀裂成長という欠陥を効果的に抑制し、加えて構造補強材への接着性も改良することができるカーボンブラックとなるのである。
【0013】
本発明において適用されるカーボンブラックの物理化学特性は、次のようにして測定される。
(1)DBP吸油量
JIS K6221 6.1.2項A法に記載の方法で測定され、カーボンブラック100g当たりに吸収されるジブチルフタレート(DBP)のmlで表示される。
(2)窒素吸着比表面積(N2SA)
ASTM D3037−84 B法に記載の方法で測定され、単位重量当たりの比表面積m2/gで表示される。
(3)よう素吸着量
JIS K6221 6.1.1項に記載の方法で測定され、カーボンブラック1g当たりに吸着されるよう素のmgで表示される。
(4)遠心沈降分析によるカーボンブラックアグリゲートサイズの分析法
測定機器:
Disk Centrifuge Photosedimentmeter
〔Joyce Loebl社製、4型機(MARK IV)〕
測 定 法:
50V/V%メタノール水溶液50mlを三角フラスコに入れ、0.1mlの界面活性剤のノニオライトPN−10(共栄社油脂化学工業製)を加える。0.03〜0.04重量%のカーボンブラックを加え、超音波処理(400W、38KHz、5分)を施して完全に分散させる。蒸留水(スピン液)20〜30mlを注加した回転ディスクの回転数を8000rpmとし、前記分散液0.02〜0.03mlを注加する。
分散液の注加と同時に記録計を作動させ、回転ディスクの外周近傍の一定点を沈降により通過するカーボンブラックのアグリゲートの量を光学的に測定し、その量を時間に対する連続曲線として記録する(図4)。
沈降時間を、下記のストークスの一般式によりストークス相当径に換算し、アグリゲートのストークス相当径とその頻度の対応曲線を得る(図5)。
【数5】
Figure 0003827256
式(3)において、dは沈降開始t分後での回転ディスクの光学測定点を通過するカーボンブラックアグリゲートのストークス相当径(nm)である。
定数Kは、測定時のスピン液温度、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は1.86g/cm3とする)、さらに回転ディスクの回転数により決定される。本発明の測定で、スピン液として蒸留水25mlを用い、測定温度24℃、ディスク回転数8000rpmとし、K値は260.25を用いた。
【0014】
Dst測定値の定義…前記の操作により得られたカーボンブラックアグリゲートのストークス相当径の中で、最大吸光度を与えるまでの経過時間TPから算出されるストークス相当径をDstと称し、そのカーボンブラックアグリゲート径を表わす代表値とする。
【0015】
また、前記の吸光度曲線において、最大吸光度の1/2に相当する値を与える経過時間TL(TL<TP)に対するストークス相当径DL 50(Dstより大きく、かつDstの1/2の頻度を有するアグリケート径)とすると、アグリケートサイズ分布指数sは、
【数6】
s=0.84932×log(DL 50/Dst) (2)
で定義される。
前述したように、(2)式で定義されるアグリケートサイズ分布指数sは、数学的には遠心沈降法で測定したカーボンブラックアグリケートのストークス相当径が対数正規に従うと仮定した場合の分布曲線の標準偏差とほぼ同じ意味合いを持つものであり、この数値が大きいということはアグリケートの分布が広いことを意味している(図5)。図4は、前記遠心沈降法による経過時間と吸光度の測定チャートの1例であり、図5は、図4のチャートの経過時間から算出したアグリゲート値の対数と吸光度の関係を示す図である。図4でのTSは最大吸光度の1/2に相当する値を与える経過時間(TP<TS)であり、図5のDS 50はDstより小さく、かつDstの1/2の頻度を有するアグリゲート径である。
【0016】
【作用】
本発明のカーボンブラックでは、N2SAが130m2/gを越え160m2/g以下、DBPAが60〜100ml/100gという特性を有することが基本である。
DBPAが本発明範囲を越えて低くなるとゴムマトリックスへの分散性が低下し、マトリックス中の未分散カーボン凝集塊が初期亀裂発生の開始点となるとともに、亀裂成長も進行しやすくなるので、下限は60ml/100gとする。DBPAが高くなるにつれて前述の欠点は望ましい方向となるが、この結果の影響率は徐々に低下し、100ml/100gを越えるとこの効果は本発明のカーボンブラックではほとんど飽和状態となり、影響率は極端に低下する。また発熱性の数値(損失正接、tanδ)は少しずつ大きくなり、100ml/100gを越えるとこの傾向は一層強くなって特性は低下する。また、硬さの特性も上がりすぎる傾向にある。
【0017】
2SAが130m2/gを越え160m2/g以下という範囲は、機械的特性(引張り強さ)と耐疲労特性(亀裂成長性、発熱性)の両特性のバランスを維持するために重要であり、下限の130m2/gを下回った場合には機械的特性が低下し、160m2/gを上回った場合は発熱性が低下(60℃での損失正接の増大)するとともに、カーボンブラックの分散不良の発現による耐疲労特性、特に亀裂成長性が低下する。
【0018】
2SA/IA比の特性は耐疲労特性と接着性に影響を与え、この値が1.1を下回った場合にはこの特性を低下させる。
【0019】
アグリゲートサイズ分布指数sはゴム組成物の耐疲労特性と分散性に影響を与え、0.17を下回った場合は発熱性〔損失正接(tanδ)〕の値を大きくし、また分散性の低下をもたらすので0.17以上とする必要がある。しかしながら、sが大きくなりすぎると機械的特性が低下する傾向があるので、0.17〜0.23の値を有するカーボンブラックが望ましい。
【0020】
もう1つのアグリゲート特性であるDst/Daの値は機械的特性、耐疲労性、分散性などのバランスを良好に保つ、すなわちこれらの特性の多くは一方が上がると他は低下するという背反関係にあるが、これを解消するために重要な因子であり、この値が1.25を下回った場合には例えば機械的特性と発熱特性との背反関係を解消することはできなくなる。しかし、Dst/Daの値を大きくしても次第に改善効果が小さくなる傾向があり、また機械的特性が低下する傾向もあるので、1.25〜2.0、より好ましくは1.35〜1.90のカーボンブラツクが望ましい。
【0021】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
【0022】
製造例
カーボンブラックの製造
本発明にかかるハード系高ストラクチャーカーボンブラックの製造は、本出願人が出願した特願平3−45824号明細書に記載されたと同様の装置を用いて行った。
【0023】
図1、図2及び図3に示した製造装置を用い、各部の寸法は次の通りとした。
可燃性流体導入室 2
内径 450mmφ
長さ 400mm
酸素含有ガス導入管 3
長辺 400mm
短辺 100mm
酸素含有ガス導入用円筒 4
内径 250mm
長さ 300mm
収れん室 8
上流端内径 370mm
下流端内径 80mm
長さ 1600mm
収れん角度 5.3゜
燃料油導入装置
燃料油導入管72の内径 7mmφ
高圧・高湿空気導入管73の内径 13mmφ
空気温度 300℃
空気圧力 3kg/cm2
低圧・高湿空気導入管74の内径 22mmφ
空気温度 60℃
空気圧力 0.5kg/cm2
反応室 12
内径 140mmφ
【0024】
また、反応継続兼急速冷却室13内でのa〜hの冷却水噴霧装置は、実用新案登録第102863号(出願人:旭カーボン株式会社)に開示されているのと同様構造の装置をとりつけた。
【0025】
原料油及び燃料油としては、表1に示した性状組成を有するものを使用した。
【表1】
Figure 0003827256
【0026】
本発明カーボンブラックおよび比較カーボンブラックの製造方法
表2〜5に記載のカーボンブラックは、前述のカーボンブラック製造装置において、原料油導入位置、原料油へのアルカリ金属(カリウム)の添加量、導入総空気量、原料油導入量、原料油導入圧および温度、反応停止用冷却水導入位置、燃料導入量などの条件を調整して製造した。
【0027】
より詳しく説明すると、表面積(N2SA)の調整は原料油導入量と総空気導入量との比率を変化させることにより行うことができ、導入空気量の割合を増加させることにより表面積は増大する。2つの表面積指標の比、N2SA/IAの制御は、カーボンブラック生成反応後の反応停止位置により行うことができ、より上流側(反応停止までの時間が短い)で行うことによりこの値は増大する。アグリゲート径の制御は原料油の導入位置により行うことができ、上流側にすることによりアグリゲート径(Dst)は大きくなる。通常の場合、アグリゲートの代表径(Dst)はストラクチャーの低下とともに低下するが、原料油の噴霧位置を上流側にすることによりこの低下の程度を減少することができる。アグリゲート分布の制御は導入する原料油の噴霧状態と導入燃料量を調節することにより行うことができ、分布を広くする(sを大きくする)場合には導入原料油の温度および圧力を低下させ、噴霧状態を悪くすることにより分布を大きくすることができる。さらに、導入燃料量を減少することにより分布を広げることができる。なお、このたびの製造においては導入空気中の二次空気量、空気温度、および原料噴霧ノズルの形状および数は一定とした。
本発明にかかるカーボンブラックおよび比較用カーボンブラックの製造条件を表2〜5に、製造された各カーボンブラックの物理化学特性を表6〜9に示した。
【0028】
【表2】
Figure 0003827256
【0029】
【表3】
Figure 0003827256
【0030】
【表4】
Figure 0003827256
【0031】
【表5】
Figure 0003827256
【0032】
【表6】
Figure 0003827256
【数7】
Figure 0003827256
【0033】
【表7】
Figure 0003827256
【数8】
Figure 0003827256
【0034】
【表8】
Figure 0003827256
【数9】
Figure 0003827256
【0035】
【表9】
Figure 0003827256
【数10】
Figure 0003827256
【0036】
ゴム配合性能試験
表6〜9に示したカーボンブラックの性能を評価するために、表10に示した配合比によりゴム組成物を調整し、その特性の試験を行った。その結果を表11〜13(カーボンブラック等量配合)に示す。
【表10】
Figure 0003827256
MBTS:2,2′−ジベンゾチアジルジスルフィド
IPPD:N−イソプロピル−N−フェニル−P−フェニレンジアミン
【0037】
【表11】
Figure 0003827256
【0038】
【表12】
Figure 0003827256
【0039】
【表13】
Figure 0003827256
【0040】
なお、各配合ゴム組成物のゴム特性の性能評価は、次の試験条件により測定した。
ゴム特性試験条件
▲1▼配合物の加硫条件 :145℃、30分
▲2▼耐摩耗性試験 :ランーボン摩耗試験機を用い、スリップ率25%で摩耗試験を行ない、耐摩耗指数は下式により算出した。
耐摩耗指数=(S/T)×100
ここでS:対照例(Run.No.14)配合試験片の摩耗減量
T:供試試験片における摩耗減量
▲3▼デマッチャ疲れ試験:デマッチャ屈曲試験機を用い、亀裂発生までの屈曲回数および2mm亀裂を予め入れた試料を10000回屈曲した時の亀裂成長を測定した。
▲4▼動的粘弾性 :(株)岩本製作所粘弾性スペクトロメーター
(損失正接) (型式VES−F−III)を用いて、下記の測定条件で損失正接(tanδ)を測定し、対照カーボンブラックに対する指数で表示した。
周波数 :50Hz
動的歪み率 :±1%
測定温度 :25℃
初期加重 :160g重
▲5▼接着試験
表面真ちゅうめっきしたスチールコード(1×5×0.23mm)を未加硫ゴムに埋設したスチールコード−ゴム複合体を、150℃で20分間加硫した後、JIS K 6301 7のはく離試験に準じて埋設スチールコードとゴム層のはく離試験を行ないスチールコード上に残留した付着ゴムの被覆割合により接着性を評価した。はく離後のスチールコード表面のほとんどがゴム層で被覆されている状態をA、所々にスチールコードの表面が見える状態をB、スチールコード表面とゴム層の割合がほぼ等しい状態をC、スチールコード表面の割合がゴム層よりも多い状態をD、ほとんどのスチールコード表面が見える状態をEとして表示した。
なお、接着試験における引張り速度は25mm/分で行なった。
▲6▼分散性
1969年9月号のラバーワールド第160巻第6号第63〜70頁(著者:H.E.レイスバックら)に記載の方法に準じて、配合ゴム表面を32倍に拡大した写真を用い、10〜1に区分された標準見本のどのランクに該当するかを目視で判定した。なお、中間にあると判定したサンプル、例えば7と8の間の場合には7.5と表示した。
▲7▼その他のゴム特性:JIS K6300−1974およびK6301−1975に記載の方法にしたがって測定した。
【0041】
【評価】
表6〜9に示した物理化学特性を有する実施例および比較例のカーボンブラックをゴムに配合したゴム組成物の測定結果(表11〜13)の結果から、本発明カーボンブラツクの効果を説明する。
Run No.1〜5のカーボンブラツクは本発明に係るものであり、RunNo.6〜13は本発明の特定要件の1つまたは2つの要件を外れた比較例、Run No.14は対照カーボンブラック(商品名 旭#80、ISAF級カーボンブラック、旭カーボン株式会社製)である。
Run No.6はDBPAが本発明の上限を越えた例であり、Run No.7は逆に下限を下回った比較例である。Run No.8はRun No.2とほぼ同じ基本特性を有しているが、アグリゲート特性の中のDst/Daの値が本発明の範囲を下回り、Run No.9は表面積範囲の上限を越えた比較例であり、Run No.10は逆に表面積範囲の下限を下回った比較例である。Run No.11はRun No.4とほぼ同じ基本特性であるがアグリゲート分布指数sが本発明の範囲を外れたものであり、Run No.12はRunNo.2とほぼ同じ基本特性を有しているが、表面積の比、N2SA/IAの値で本発明範囲を外れた例である。Run No.13はRun No.5とほぼ同じ基本特性であるが、N2SA/IA比およびsの両者の要件で本発明範囲を外れた比較例である。
【0042】
▲1▼引張り強さについての評価
DBPAの値が本発明の範囲の下限を下回ったRun No.7においては、引張り強さの特性が大きく低下している。
▲2▼耐摩耗性についての評価
Run No.7のカーボンブラツクでのランボーン耐摩耗性指数は、他のカーボンブラツクと比較して大きな低下がみられるが、その他のカーボンブラック間では大きな差異は認められない。しかし、表面積が本発明の範囲を外れて大きな数値を有するRun No.9のカーボンブラックにおける指数は、その表面積から予想される特性値を大きく下回っている。
▲3▼デマッチャ屈曲試験についての評価
DBP吸油量が本発明の範囲を外れて低くなったRun No.7では分散性での低下がみられ、これにともなって亀裂発生までの屈曲回数は減少し、また亀裂成長も大きくなっている。この傾向はN2SA/IAが本発明の範囲を越えて大きなRun No.9でも見られる。
また、アグリケートサイズ分布指数が本発明範囲を外れて小さいRun No.11においても分散性の低下と屈曲亀裂特性の低下が認められる。
▲4▼硬さについての評価
硬さは実施例、比較例とも大きな差異は見られないが、DBP吸油量が本発明範囲を外れて高くなったRun No.6ではこの数値が大きくなり、加工性で問題となる。
▲5▼動的粘弾性についての評価
動的粘弾性(損失正接、tanδ)の特性でも大きな差異はないが、DBP吸油量が本発明範囲を大きい側に外れたRun No.6およびN2SAが大きい方向に外れたRun No.8、またはアグリゲート分布指数sが本発明範囲よりも小さい側のRun No.11およびRun No.13においてはこの値が大きい傾向にあり、これは繰り返し変形が与えられた配合ゴム組成物での蓄熱を招くことを意味し、結果としてゴム組成物を補強する物質(スチール、各種樹脂など)とゴム組成物とのセパレーションを起こす原因となるので好ましくない。
▲6▼接着性についての評価
配合ゴム組成物と補強物質との接着性(本発明では真ちゅうめっきスチールで評価)は、カーボンブラックの表面性状、特にN2SA/IAの値が本発明範囲である1.10以上という要件で外れたRun No.12およびRun No.13において性能の低下が認められる。
▲7▼分散性についての評価
分散性は、DBP吸油量が本発明範囲を下回ったRun No.7、N2SAが本発明範囲を上回ったRun No.9、アグリゲートサイズ分布指数sが本発明を下回ったRun No.11およびRun No.13のカーボンブラック配合物において低下していることが認められる。
【0043】
【効果】
以上説明したように、本発明カーボンブラックを配合したゴム組成物は、高度の耐摩耗性を有し、かつ耐亀裂発生性、耐亀裂成長性および耐屈曲性において優れた性能を示すとともに、各種ゴム補強材料への接着性にも良好な特性を与えることができるので、特に機能部品用ゴムとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のカーボンブラックの製造に適する一例の装置の縦断正面説明図である。
【図2】図1のA−A矢視における断面図である。
【図3】図1の前頭部および燃料導入装置を示す部分拡大図である。
【図4】遠心沈降法による経過時間と吸光度の測定チャートの一例である。
【図5】図4のチャートの経過時間から算出したアグリゲート値の対数と吸光度の関係を示す図である。
【符号の説明】
1 カーボンブラック反応装置
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
7 燃料油噴霧装置
8 収れん室
9 バーナータイル
10 原料油噴霧装置
11 原料油導入室
12 反応室
13 反応継続兼急冷室
71 燃料油噴霧チップ
72 燃料油導入管
73 酸素含有ガス導入管
74 酸素含有ガス導入管
75 酸素含有ガスの導管
76 酸素含有ガスの導管
a 急冷水圧入噴霧装置
b 急冷水圧入噴霧装置
c 急冷水圧入噴霧装置
d 急冷水圧入噴霧装置
e 急冷水圧入噴霧装置
f 急冷水圧入噴霧装置
g 急冷水圧入噴霧装置
h 急冷水圧入噴霧装置
P 吸光度ピーク値
P ピーク値までの経過時間
L 1/2APの吸光度でTPよりも小さい経過時間
Dst ストークス式で、T=TPのときのアグリゲート径
L 50 ストークス式で、T=TLのときのアグリゲート径(1/2APで、DL 50>Dstを満たすアグリゲート径)[0001]
[Industrial application fields]
The present invention is mainly used in conveyor belts, high-pressure hoses, rubber rolls, etc., and is a functional component rubber member that is excellent in high wear resistance, crack resistance, and bending resistance and also excellent in adhesion to various materials. The present invention relates to a rubber-reinforcing carbon black and a rubber composition for functional parts containing the same. More specifically, in so-called hard carbon black of SAF class or higher, compared to conventional carbon black having an equivalent specific surface area, the compounded rubber composition has characteristics such as wear resistance, hardness, and crack resistance. The present invention relates to a carbon black for compounding a functional component rubber that can improve adhesion to fabrics, steel cords, and the like while maintaining the same or higher, and a rubber composition for a functional component including the same.
[0002]
[Prior art]
Rubber members used in various industrial rubber products used in conveyor belts, high-pressure hoses, rubber rolls, etc. are required to have excellent crack resistance and fatigue resistance under harsh conditions, and various fibers. In addition, a rubber composition having excellent adhesion to a structural reinforcing material such as a wire is desired.
[0003]
Carbon black is widely used as a rubber reinforcing agent because it has a reinforcing property that improves mechanical properties and the like with respect to rubber, but the characteristics of carbon black have a great influence on the required performance of compounded rubber compositions. There are grades with various characteristics to be a major factor to be given, and varieties suitable for use are used as appropriate.
[0004]
For example, carbon black having a relatively large particle size and a small structure is considered to be effective for rubber members that require low heat generation properties such as vibration-proof rubber. Further, in order to improve the fatigue fracture resistance in the rubber composition used for the skeleton member, it is recommended that a large amount of carbon black (N326, etc.) having a small particle size and a low structure be blended.
[0005]
As an example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-57438 (Applicant: Bridgestone Corporation) relating to hard carbon black, arithmetic average diameter (Dn) by electron microscope: 22 mμ ≦ Dn ≦ 38 mμ, aggregate diameter (Dst): 60 mμ ≦ Dst ≦ 130 mμ, standard deviation S (mμ) of arithmetic average particle size distribution: [S] ≦ 0.333 × [D A ] +0.0800, half width of aggregate distribution ΔD 50 (mμ): [ΔD 50 ] ≦ 0.333 × [Dst] +45.0, aggregate strength: ΔDBP = DBP-24M4DBP (ml / 100 g) ≦ 10 ml / 100 g, N 2 SA (m 2 / g) / IA (m 2 / g) ≧ A rubber composition in which 20 to 100 parts by weight of carbon black having colloidal characteristics of 1.08 is blended with a rubber component is suitable for rubber members that require fatigue resistance and heat generation resistance. It is described as providing an object.
[0006]
The grade of carbon black described in the present invention is presumed to belong to the HAF to ISAF class from the range of the arithmetic mean diameter, and if it has a higher grade than that, that is, the arithmetic mean particle diameter becomes smaller than 22 mμ, it is fatigue resistant. Although the fracture performance is improved, it is stated that the exothermic property of the compounded rubber increases and the heat generation durability is lowered.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in recent years, it has been desired to develop a rubber composition having a higher degree of durability. In particular, when a large load is applied to the compounded rubber composition, cracking from the end of the rubber member, and this crack Highly reinforcing performance that effectively suppresses crack growth caused by further progress and provides a rubber composition with excellent adhesion to various reinforcing materials such as fibers and wires present in the rubber composition. The carbon black possessed was eagerly desired.
[0008]
The present invention provides a carbon black having colloidal characteristics suitable for providing a rubber composition that satisfies the above-mentioned requirements, that is, a carbon black for compounding a functional component rubber having an arithmetic average diameter smaller than that of the conventional carbon black. The rubber composition for functional parts which mix | blended this is provided.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
It is a well-known fact that the structure represented by the specific surface area and DBP oil absorption of carbon black is two major characteristics of carbon black and has a great influence on the wear resistance of the compounded rubber composition. Various rubber compositions for industrial rubber products used in conveyor belts, high pressure hoses, rubber rolls, etc. have a higher nitrogen resistance specific surface area of about 70 m 2 / g or higher in order to obtain the required fatigue resistance. When wearability is required, so-called hard carbon black higher than this is used, while the structure has a DBP oil absorption of approximately 105 to 135 ml / 100 g.
[0010]
However, the present inventors have conducted extensive research on SAF grade carbon black having a larger surface area (smaller particle size) than those used for hard systems, particularly those used for conventional industrial rubber products. The structure characteristics evaluated by the amount are set to the lower side of 60 to 100 ml / 100 g, and the ratio between the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) and the iodine adsorption amount (IA) (N 2 SA / When IA) is set to a certain value or more, the most frequent value of the aggregate is increased to a specific range, and the aggregate distribution is specified to be larger than the conventional range, it greatly exceeds the expected level. Thus, the present invention has been completed by finding out that the heat generation durability is improved and there is an improvement effect on the adhesion to the structural reinforcing material.
[0011]
That is, the present invention has a basic characteristic that the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) exceeds 130 m 2 / g and is 160 m 2 / g or less, and the dibutyl phthalate (DBP) oil absorption (DBPA) is 60 to 100 ml / 100 g. 1) The ratio of N 2 SA to iodine adsorption (IA) (N 2 SA / IA) is 1.10 or more 2) The aggregate characteristics by centrifugal sedimentation analysis are as follows:
a. The ratio Dst / Da between the most frequent value (Dst) of the aggregate and the calculated aggregate diameter (Da) calculated by the equation (1) is 1.25 or more.
Figure 0003827256
b. The aggregate size distribution index s calculated by the formula (2) from Dst and D L 50 having a frequency larger than Dst and ½ of Dst is 0.17 or more.
s = 0.84932 × log (D L 50 / Dst) (2)
It is related with carbon black for functional component rubber compounding characterized by being.
[0012]
Conventional SAF grade carbon black has a particle size that is too small to reduce its dispersibility in the rubber matrix, and therefore, the reinforcing performance that should be exhibited originally is not expressed. This is because the carbon black agglomerates in the rubber composition. The generation of lumps and, as a result, the deterioration of performance in the generation of cracks and crack growth has resulted in hindering or avoiding use as a functional component formulation.
However, in the case of the present invention, the specific surface area is large and the structure is set to a range lower than the conventional one, the N 2 SA / IA ratio is set to a certain value or more, and the most frequent value of the aggregate is set to the conventional value. By increasing the distribution range and increasing the distribution width, the dispersibility in the rubber matrix is improved, and the fatigue resistance characteristics of conventional SAF grade carbon black, especially cracks, are generated. And carbon black that can effectively suppress defects such as crack growth and improve adhesion to structural reinforcement.
[0013]
The physicochemical properties of the carbon black applied in the present invention are measured as follows.
(1) DBP oil absorption amount Measured by the method described in JIS K6221 Section 6.1.2, Method A, and expressed in ml of dibutyl phthalate (DBP) absorbed per 100 g of carbon black.
(2) Nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA)
It is measured by the method described in ASTM D3037-84 B method, and is expressed as a specific surface area m 2 / g per unit weight.
(3) Iodine adsorption amount Measured by the method described in Section 6.1.1 of JIS K6221, and expressed in mg of iodine adsorbed per 1 g of carbon black.
(4) Analytical measuring instrument for carbon black aggregate size by centrifugal sedimentation analysis:
Disk Centrifugal Photodimension meter
[Joyce Loebl 4 type machine (MARK IV)]
Measurement method:
50 ml of 50 V / V% methanol aqueous solution is put into an Erlenmeyer flask, and 0.1 ml of surfactant Noniolite PN-10 (manufactured by Kyoeisha Yushi Chemical Co., Ltd.) is added. Add 0.03-0.04 wt% carbon black and apply sonication (400 W, 38 KHz, 5 minutes) to completely disperse. The number of revolutions of the rotating disk into which 20 to 30 ml of distilled water (spin solution) is poured is 8000 rpm, and 0.02 to 0.03 ml of the dispersion is poured.
Simultaneously with the addition of the dispersion, the recorder is operated to optically measure the amount of carbon black aggregate passing through a fixed point near the outer periphery of the rotating disk by sedimentation and recording that amount as a continuous curve with respect to time. (FIG. 4).
The settling time is converted into the Stokes equivalent diameter by the following Stokes general formula to obtain a corresponding curve of the Stokes equivalent diameter of the aggregate and its frequency (FIG. 5).
[Equation 5]
Figure 0003827256
In Equation (3), d is the Stokes equivalent diameter (nm) of the carbon black aggregate passing through the optical measurement point of the rotating disk t minutes after the start of sedimentation.
The constant K is determined by the spin liquid temperature at the time of measurement, the viscosity, the density difference from the carbon black (the true density of the carbon black is 1.86 g / cm 3 ), and the rotational speed of the rotating disk. In the measurement of the present invention, 25 ml of distilled water was used as the spin liquid, the measurement temperature was 24 ° C., the disk rotation speed was 8000 rpm, and the K value was 260.25.
[0014]
Dst defined measurements ... in the Stokes equivalent diameter of the obtained carbon black aggregate by the above operation, called Dst the Stokes equivalent diameter calculated from the elapsed time T P until giving the maximum absorbance, the carbon black This is a representative value that represents the aggregate diameter.
[0015]
In the absorbance curve, the Stokes equivalent diameter D L 50 (greater than Dst and 1/2 of Dst with respect to the elapsed time T L (T L <T P ) giving a value corresponding to 1/2 of the maximum absorbance. (Aggregate diameter with frequency)), the aggregate size distribution index s is
[Formula 6]
s = 0.84932 × log (D L 50 / Dst) (2)
Defined by
As described above, the aggregate size distribution index s defined by the equation (2) is a distribution curve when it is assumed that the Stokes equivalent diameter of the carbon black aggregate measured mathematically by centrifugal sedimentation follows a logarithmic normal. It has almost the same meaning as the standard deviation, and a large value means that the distribution of the aggregate is wide (FIG. 5). FIG. 4 is an example of an elapsed time and absorbance measurement chart by the centrifugal sedimentation method, and FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the logarithm of the aggregate value calculated from the elapsed time in the chart of FIG. 4 and the absorbance. . T S in FIG. 4 is an elapsed time (T P <T S ) giving a value corresponding to 1/2 of the maximum absorbance, D S 50 in FIG. 5 is smaller than Dst, and has a frequency of 1/2 of Dst. Is an aggregate diameter.
[0016]
[Action]
The carbon black of the present invention, N 2 SA is 130m 2 / g to over 160 m 2 / g or less, DBPA that has the property that 60~100ml / 100g is fundamental.
When DBPA is lower than the range of the present invention, the dispersibility in the rubber matrix is lowered, and the undispersed carbon aggregates in the matrix become the starting point of initial crack generation, and crack growth also easily proceeds. 60 ml / 100 g. The above-mentioned drawbacks become desirable as DBPA becomes higher, but the influence rate of this result gradually decreases, and when it exceeds 100 ml / 100 g, this effect becomes almost saturated in the carbon black of the present invention, and the influence rate is extremely high. To drop. Further, the exothermic numerical value (loss tangent, tan δ) gradually increases, and when it exceeds 100 ml / 100 g, this tendency becomes stronger and the characteristics deteriorate. Also, the hardness characteristics tend to be too high.
[0017]
N 2 SA is 130m 2 / g and beyond range of 160 m 2 / g or less, important to maintain a balance of both characteristics of fatigue resistance and mechanical properties (tensile strength) (crack growth resistance, exothermic) , and the conjunction when below 130m 2 / g lower limit decreases mechanical properties, if exceeded 160 m 2 / g is exothermic to (increase of the loss tangent at 60 ° C.) reduction, carbon black The fatigue resistance, particularly crack growth, is reduced due to the occurrence of poor dispersion.
[0018]
The N 2 SA / IA ratio characteristic affects the fatigue resistance and adhesion, and if this value falls below 1.1, this characteristic is degraded.
[0019]
The aggregate size distribution index s affects the fatigue resistance and dispersibility of the rubber composition. When the aggregate size distribution index s is less than 0.17, the exothermic property (loss tangent (tan δ)) is increased and the dispersibility is lowered. Therefore, it should be 0.17 or more. However, if s becomes too large, the mechanical properties tend to deteriorate, so carbon black having a value of 0.17 to 0.23 is desirable.
[0020]
The value of Dst / Da, which is another aggregate characteristic, keeps a good balance of mechanical characteristics, fatigue resistance, dispersibility, etc., that is, many of these characteristics decrease when the other increases. However, this is an important factor for solving this problem. When this value is less than 1.25, for example, the contradiction between mechanical characteristics and heat generation characteristics cannot be resolved. However, even if the value of Dst / Da is increased, the improvement effect tends to decrease gradually, and the mechanical characteristics also tend to decrease, so 1.25 to 2.0, more preferably 1.35 to 1. .90 carbon black is preferred.
[0021]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
[0022]
Production Example Production of Carbon Black Production of a hard high structure carbon black according to the present invention was carried out using the same apparatus as described in Japanese Patent Application No. 3-45824 filed by the present applicant.
[0023]
The manufacturing apparatus shown in FIGS. 1, 2 and 3 was used, and the dimensions of each part were as follows.
Flammable fluid introduction chamber 2
Inner diameter 450mmφ
Length 400mm
Oxygen-containing gas introduction pipe 3
400mm long side
Short side 100mm
Cylinder for introducing oxygen-containing gas 4
250mm inside diameter
Length 300mm
Convergence room 8
Upstream inner diameter 370mm
Downstream end inner diameter 80mm
Length 1600mm
Convergence angle 5.3 ° Fuel oil introduction device Fuel oil introduction pipe 72 inner diameter 7mmφ
Inner diameter of high-pressure, high-humidity air introduction pipe 73 13mmφ
Air temperature 300 ℃
Air pressure 3kg / cm 2
Inner diameter of low-pressure, high-humidity air introduction pipe 74 22mmφ
Air temperature 60 ℃
Air pressure 0.5kg / cm 2
Reaction chamber 12
140mm inside diameter
[0024]
Further, the cooling water spraying devices a to h in the reaction continuation / rapid cooling chamber 13 have the same structure as that disclosed in Utility Model Registration No. 102863 (Applicant: Asahi Carbon Co., Ltd.). It was.
[0025]
As the raw material oil and fuel oil, those having the property composition shown in Table 1 were used.
[Table 1]
Figure 0003827256
[0026]
Production method of carbon black of the present invention and comparative carbon black The carbon blacks listed in Tables 2 to 5 are the same as the carbon black production apparatus described above, the feed oil introduction position, the amount of alkali metal (potassium) added to the feed oil, Manufactured by adjusting conditions such as the amount of air, the amount of feedstock introduced, the feedstock feed pressure and temperature, the cooling water introduction position for stopping the reaction, and the amount of fuel introduced.
[0027]
More specifically, the adjustment of the surface area (N 2 SA) can be performed by changing the ratio of the feedstock introduction amount and the total air introduction amount, and the surface area increases by increasing the ratio of the introduction air amount. . The ratio of the two surface area indices, N 2 SA / IA, can be controlled by the reaction stop position after the carbon black production reaction, and this value can be obtained by performing further upstream (the time until the reaction stop is short). Increase. The aggregate diameter can be controlled by the position where the raw material oil is introduced, and the aggregate diameter (Dst) is increased by setting the upstream side. In a normal case, the representative diameter (Dst) of the aggregate decreases as the structure decreases. However, the degree of the decrease can be reduced by setting the spray position of the raw material oil upstream. The aggregate distribution can be controlled by adjusting the spray state of the feedstock to be introduced and the amount of fuel to be introduced. When the distribution is widened (s is increased), the temperature and pressure of the feedstock feedstock are reduced. The distribution can be increased by making the spray state worse. Furthermore, the distribution can be broadened by reducing the amount of fuel introduced. In this production, the amount of secondary air in the introduced air, the air temperature, and the shape and number of raw material spray nozzles were constant.
The production conditions of the carbon black according to the present invention and the comparative carbon black are shown in Tables 2 to 5, and the physicochemical characteristics of each produced carbon black are shown in Tables 6 to 9.
[0028]
[Table 2]
Figure 0003827256
[0029]
[Table 3]
Figure 0003827256
[0030]
[Table 4]
Figure 0003827256
[0031]
[Table 5]
Figure 0003827256
[0032]
[Table 6]
Figure 0003827256
[Expression 7]
Figure 0003827256
[0033]
[Table 7]
Figure 0003827256
[Equation 8]
Figure 0003827256
[0034]
[Table 8]
Figure 0003827256
[Equation 9]
Figure 0003827256
[0035]
[Table 9]
Figure 0003827256
[Expression 10]
Figure 0003827256
[0036]
Rubber compounding performance test In order to evaluate the performance of the carbon black shown in Tables 6 to 9, the rubber composition was adjusted according to the compounding ratio shown in Table 10, and the characteristics were tested. The results are shown in Tables 11 to 13 (equal carbon black content).
[Table 10]
Figure 0003827256
MBTS: 2,2′-dibenzothiazyl disulfide IPPD: N-isopropyl-N-phenyl-P-phenylenediamine
[Table 11]
Figure 0003827256
[0038]
[Table 12]
Figure 0003827256
[0039]
[Table 13]
Figure 0003827256
[0040]
The performance evaluation of the rubber properties of each compounded rubber composition was measured under the following test conditions.
Rubber characteristic test conditions (1) Vulcanization condition of the compound: 145 ° C, 30 minutes (2) Abrasion resistance test: A wear test was performed at 25% slip rate using a Lambon abrasion tester. Calculated by
Wear resistance index = (S / T) x 100
Here, S: wear loss of the control sample (Run No. 14) compounded test piece T: wear loss of the test specimen (3) Dematcher fatigue test: using a dematcher bending tester, the number of flexing until crack initiation and 2 mm Crack growth was measured when a sample with a crack in advance was bent 10,000 times.
(4) Dynamic viscoelasticity: The loss tangent (tan δ) was measured under the following measurement conditions using a viscoelastic spectrometer (loss tangent) (Model VES-F-III), Iwamoto Seisakusho Co., Ltd., control carbon black It was expressed as an index against.
Frequency: 50Hz
Dynamic strain rate: ± 1%
Measurement temperature: 25 ° C
Initial load: 160 g weight (5) Adhesion test After vulcanizing a steel cord-rubber composite with a steel cord (1 × 5 × 0.23 mm) plated with brass on an unvulcanized rubber at 150 ° C. for 20 minutes In accordance with the peel test of JIS K 6301 7, the peel test of the embedded steel cord and the rubber layer was conducted, and the adhesion was evaluated by the coating ratio of the adhered rubber remaining on the steel cord. A is the state where most of the peeled steel cord surface is covered with the rubber layer, B is the state where the surface of the steel cord is visible in some places, C is the state where the ratio of the steel cord surface and the rubber layer is approximately equal, and the steel cord surface Is indicated as D, and the state where most steel cord surfaces are visible is indicated as E.
The tensile rate in the adhesion test was 25 mm / min.
(6) Dispersibility In accordance with the method described in the September 1969 issue of Rubber World Vol. 160, No. 6, pp. 63-70 (author: HE Wraithback et al.), The surface of the compounded rubber was increased by 32 times. Using the enlarged photograph, it was visually determined which rank of the standard sample divided into 10 to 1 corresponds. In the case of a sample determined to be in the middle, for example, between 7 and 8, 7.5 is displayed.
(7) Other rubber properties: Measured according to the methods described in JIS K6300-1974 and K6301-1975.
[0041]
[Evaluation]
The effects of the carbon black of the present invention will be described from the results of measurement results (Tables 11 to 13) of rubber compositions obtained by blending the carbon blacks of Examples and Comparative Examples having the physicochemical characteristics shown in Tables 6 to 9 with rubber. .
Run No. The carbon blacks of 1 to 5 are according to the present invention, and run no. Nos. 6 to 13 are comparative examples, Run No. 1 that deviate from one or two of the specific requirements of the present invention. 14 is a control carbon black (trade name Asahi # 80, ISAF grade carbon black, manufactured by Asahi Carbon Co., Ltd.).
Run No. 6 is an example in which DBPA exceeded the upper limit of the present invention. On the other hand, 7 is a comparative example that is below the lower limit. Run No. 8 is Run No. Although the basic characteristics are almost the same as those of No. 2, the Dst / Da value in the aggregate characteristics falls below the range of the present invention. No. 9 is a comparative example exceeding the upper limit of the surface area range. On the contrary, 10 is a comparative example that is below the lower limit of the surface area range. Run No. 11 is Run No. Although the basic characteristics are almost the same as those of No. 4, the aggregate distribution index s is outside the scope of the present invention. 12 is RunNo. Although it has almost the same basic characteristics as No. 2 , it is an example outside the scope of the present invention in terms of the surface area ratio, N 2 SA / IA. Run No. 13 is Run No. 5 is a comparative example which is almost the same basic characteristic as 5, but is out of the scope of the present invention due to the requirements of both N 2 SA / IA ratio and s.
[0042]
{Circle around (1)} Evaluation for Tensile Strength Run No. with a DBPA value lower than the lower limit of the range of the present invention. In No. 7, the tensile strength characteristics are greatly reduced.
(2) Evaluation of wear resistance Run No. Although the Lambourn abrasion resistance index of carbon black No. 7 is greatly reduced as compared with other carbon blacks, no significant difference is observed among other carbon blacks. However, Run No. having a large surface area outside the scope of the present invention. The index of 9 in carbon black is well below the characteristic value expected from its surface area.
{Circle around (3)} Evaluation for Dematcher Bending Test Run No. 2 in which the DBP oil absorption decreased outside the scope of the present invention. In No. 7, a decrease in dispersibility was observed, and accordingly, the number of flexures until the occurrence of cracks decreased, and crack growth also increased. This trend indicates that N 2 SA / IA exceeds the scope of the present invention and has a large Run No. 9 is also seen.
In addition, the Run No. with a small aggregate size distribution index outside the scope of the present invention. 11 also shows a decrease in dispersibility and a decrease in flex cracking properties.
(4) Hardness Evaluation Although no significant difference was found in the hardness of the examples and comparative examples, the run No. in which the DBP oil absorption increased outside the scope of the present invention was high. In 6, the numerical value becomes large, which causes a problem in workability.
(5) Evaluation of dynamic viscoelasticity Although there is no significant difference in the characteristics of dynamic viscoelasticity (loss tangent, tan δ), run no. 6 and N 2 SA deviated in the large direction. 8 or Run No. on the side where the aggregate distribution index s is smaller than the range of the present invention. 11 and Run No. 13, this value tends to be large, which means that heat is stored in the compounded rubber composition subjected to repeated deformation, and as a result, a substance (steel, various resins, etc.) that reinforces the rubber composition and This is not preferable because it causes separation from the rubber composition.
(6) Evaluation of adhesion The adhesion between the compounded rubber composition and the reinforcing material (evaluated by brass plating steel in the present invention) is the surface property of carbon black, especially the value of N 2 SA / IA within the scope of the present invention. Run No. with a requirement of 1.10. 12 and Run No. In FIG. 13, a decrease in performance is observed.
(7) Evaluation of dispersibility The dispersibility was measured according to Run No. whose DBP oil absorption was below the range of the present invention. 7, Run No. N 2 SA exceeded the scope of the present invention. 9, the aggregate size distribution index s was less than that of the present invention. 11 and Run No. It is observed that there is a reduction in 13 carbon black formulations.
[0043]
【effect】
As described above, the rubber composition containing the carbon black of the present invention has a high degree of wear resistance, and exhibits excellent performance in crack resistance, crack growth resistance and bending resistance, Since the adhesive property to the rubber reinforcing material can be given good characteristics, it is particularly useful as a rubber for functional parts.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional front view of an example of an apparatus suitable for producing carbon black of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 3 is a partially enlarged view showing the frontal head and the fuel introduction device of FIG. 1;
FIG. 4 is an example of a measurement chart of elapsed time and absorbance by a centrifugal sedimentation method.
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the logarithm of the aggregate value calculated from the elapsed time in the chart of FIG. 4 and the absorbance.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Carbon black reactor 2 Flammable fluid introduction chamber 3 Oxygen-containing gas introduction pipe 4 Oxygen-containing gas introduction cylinder 5 Rectifier plate 7 Fuel oil spraying device 8 Converging chamber 9 Burner tile 10 Raw material oil spraying device 11 Raw material oil introduction chamber 12 Reaction Chamber 13 Reaction continuation and quenching chamber 71 Fuel oil spray tip 72 Fuel oil introduction tube 73 Oxygen-containing gas introduction tube 74 Oxygen-containing gas introduction tube 75 Oxygen-containing gas conduit 76 Oxygen-containing gas conduit a Quenched water injection spray device b Quenched water Press-in spraying device c Quenched water press-in spraying device d Quenched water press-in spraying device e Quenched water press-in spraying device f Quenched water press-in spraying device g Quenched water press-in spraying device h Quenched water press-in spraying device A P Absorption peak value T P Up to peak value elapsed small elapsed time Dst Stokes equation than T P in absorbance time T L 1 / 2A P, an aggregate size D L 50 Stokes equation when the T = T P, = Aggregate diameter when the T L (in 1 / 2A P, aggregate diameter satisfying D L 50> Dst)

Claims (3)

窒素吸着比表面積(N2SA)が130m2/gを越え160m2/g以下、ジブチルフタレート(DBP)吸油量(DBPA)が60〜100ml/100gの基本特性を有するハード系カーボンブラックにおいて、
1)N2SAとよう素吸着量(IA)との比(N2SA/IA)が1.10以上
2)遠心沈降分析によるアグリゲート特性が、
a. アグリケートの最多頻度値(Dst)と式(1)で算出される計算アグリゲート径(Da)との比Dst/Daが1.25以上
Figure 0003827256
b. Dstと、Dstより大きくかつDstの1/2の頻度を有するDL 50から式(2)で算出されるアグリゲートサイズ分布指数sが0.17以上
【数2】
s=0.84932×log(DL 50/Dst) (2)
であることを特徴とする機能部品ゴム配合用カーボンブラック。
In the hard carbon black having basic characteristics such that the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) exceeds 130 m 2 / g and is 160 m 2 / g or less, and the dibutyl phthalate (DBP) oil absorption (DBPA) is 60 to 100 ml / 100 g.
1) The ratio of N 2 SA to iodine adsorption (IA) (N 2 SA / IA) is 1.10 or more 2) The aggregate characteristics by centrifugal sedimentation analysis are
a. The ratio Dst / Da between the most frequent value (Dst) of the aggregate and the calculated aggregate diameter (Da) calculated by the equation (1) is 1.25 or more.
Figure 0003827256
b. The aggregate size distribution index s calculated by the expression (2) from Dst and D L 50 having a frequency larger than Dst and ½ of Dst is 0.17 or more.
s = 0.84932 × log (D L 50 / Dst) (2)
Carbon black for compounding rubber with functional parts.
DBPAが70ml/100gを越え90ml/100g未満、Dst/Daが1.35〜1.90である、請求項1記載の機能部品ゴム配合用カーボンブラック。The carbon black for blending functional parts rubber according to claim 1, wherein DBPA is more than 70 ml / 100 g and less than 90 ml / 100 g, and Dst / Da is 1.35 to 1.90. 天然ゴムおよび/または合成ゴムからなるゴム成分100重量部に対して請求項1または2記載の機能部品ゴム配合用カーボンブラックを10〜150重量部配合した機能部品用ゴム組成物。A rubber composition for functional parts, comprising 10 to 150 parts by weight of carbon black for blending functional parts according to claim 1 or 2 with respect to 100 parts by weight of a rubber component comprising natural rubber and / or synthetic rubber.
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