JP5091371B2 - タイヤトレッド配合用カーボンブラック - Google Patents
タイヤトレッド配合用カーボンブラック Download PDFInfo
- Publication number
- JP5091371B2 JP5091371B2 JP30378399A JP30378399A JP5091371B2 JP 5091371 B2 JP5091371 B2 JP 5091371B2 JP 30378399 A JP30378399 A JP 30378399A JP 30378399 A JP30378399 A JP 30378399A JP 5091371 B2 JP5091371 B2 JP 5091371B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon black
- dst
- rubber
- present
- wear resistance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Tires In General (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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に関し、より詳しくは配合ゴム組成物に対して耐摩耗性、ティアー性（伸び特性）、加工性を低下させることなく、タイヤトレッド配合用として有用な発熱特性を大幅に改良することのできるカーボンブラックを提供するものである。
【０００２】
【従来技術】
カーボンブラックは、厳密に制御された条件下のファーネス炉内で発生させた、および／または外部で発生させ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また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り、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充填補強剤として広く用いられるとともに、その色彩的特徴である黒色度を利用して各種塗料、インキ用原材料としても利用されている。
【０００３】
ゴム配合用カーボンブラックは、その物理化学的特性、すなわ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）、粒子のつながり度合（ストラクチャー）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、要求されるゴム組成物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。
【０００４】
タイヤの接地面（トレッド部）に用いられるゴム組成物においては、高速度で回転して道路面と接触することによる摩損に対する耐性（耐摩耗性）に優れていると同時に、接触で生じる繰り返し変形によるゴム組成物のヒステリシス特性も重要な要素である。
【０００５】
タイヤトレッド部におけるゴム組成物の耐摩耗性の向上は、タイヤ寿命、特に走行距離の増大をもたらすので、タイヤの耐性にとって非常に大きなメリットをもたらす。
【０００６】
この耐摩耗性を向上させるために、高表面積（小粒子径）化および高ストラクチャー化の方向でカーボンブラックの開発が行われてきた。しかしながら、耐摩耗性向上の要求は増大し、これに対応するためにカーボンブラック表面の活性度向上（特開平１−２７５６４３号、特開昭６１−２０７４５２号、特公平７−６４９５７号など）や遠心沈降分析により評価されるアグリゲート分布の半値幅を小さくする（特開平６−９３１３６号、特開昭６３−２６４６４７号など）などの技術が開示されている。
【０００７】
このように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を採用した場合、耐摩耗性向上の反面でゴム組成物の発熱性が大きくなり、またティアー性（伸び特性）や加工性などの性能が低下するという欠点を招来する。すなわち、耐摩耗性と発熱性は互いに相反する特性として背反事項であり、これを解決するために種々の技術が提案されている。
【０００８】
アグリゲート分布で２つ山があるカーボンブラックを用いた発明（特公平６−８６８号、特開昭６４−７４２４２号、特開昭６３−１９９７４８号）、凝集体空隙容積を特定した発明（特公平６−３７５８２号、特公平６−４１５４０号、特公平７−７５５号）、示差走査熱量計（ＤＳＣ）により測定される粒子間のポア分布モード径を特定した発明（特開平４−３２５５３５号、特開平４−３７０１２６号、特開平５−２５５５４２号）、希薄水分散物の可視光領域での吸光度の波長依存性を特定した発明（特開平４−３６３３４４号、特開平５−４３７４０号、特開平５−１７０９７３号）などが、耐摩耗性と発熱性の性能を両立させる手段、方法として開示されている。また、高ストラクチャー化による対応も提案されている（特開平６−１３６２８９号）。
【０００９】
高い耐摩耗性と低位の発熱性という背反事項を両立（完全に両立させることは不可能で、ある程度の点で妥協せざるを得ない）させる目的で前述のような種々の手段が提唱されているが、未だ十分な性能を兼備した配合ゴム組成物を与えることのできる特性を持つカーボンブラックは見いだされていないのが現状であり、本出願人はこれらの特性の両立を目指すとともに、これに加えてゴム組成物のティアー性（伸び特性）および加工性を改良することを目的として特願平９−１１１８３９号（特開平１０−２８７７７２号）発明を出願した。この発明は、「窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が１４０ｍ２／ｇを越え２００ｍ２／ｇ未満、ＤＢＰ吸油量（ＤＢＰ）が１１０ｍｌ／１００ｇを越え１６０ｍｌ／１００ｇ未満という基本的特性を有するカーボンブラックにおいて、
（１）Ｎ２ＳＡとよう素吸着量（ＩＡ）の比（Ｎ２ＳＡ／ＩＡ）の値が０．８５〜０．９８であり、
（２）遠心沈降分析により測定したアグリゲート特性で
▲１▼ストークス相当径の分布曲線の最多頻度値（Ｄｓｔ）が７０〜９０ｎｍであ
り、
▲２▼Ｄｓｔに対する分布曲線の半値幅（ΔＤ５０）の比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）が
０．８１を越え１．３０未満
であるタイヤトレッド配合用カーボンブラックに係わるものであり、配合ゴム組成物に対して発熱特性を低下させることなく、タイヤトレッド配合用として有用な、耐摩耗性、ティアー性（伸び特性）および加工性を大幅に改良するという優れた特性をゴム配合物に付与することのできるカーボンブラックを提供した。
【００１０】
前述の発明は、カーボンブラックとゴムマトリックスとの相互作用（この結果として耐摩耗性、引張り強さなどの機械的性質、ゴムの加工性、粘弾性特性などに影響を及ぼす）、すなわち結合状態に着目するという原点に戻り、これとカーボンブラックと物理化学特性との関連性について研究を進め、その結果としてゴムとカーボンブラックの結合における物理的結合と化学的結合の割合を変化させることにより従来のカーボンブラックがゴムマトリックスに及ぼす性能とはまったく異なる性能を与えることができることを見いだして完成されたものである。しかしながら、ストラクチャー特性（ＤＢＰ吸油量で評価）の上限が１６０ｍｌ／１００ｇに限定されていたために、ゴムマトリックスへの分散性、特に表面積範囲で１８０ｍ２／ｇを上回った場合のゴムへの分散性、発熱性およびヒステリシス特性において若干の問題点を残していた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、前出願よりも高いＤＢＰ吸油量の１４０ｍｌ／１００ｇを越え２００ｍｌ／１００ｇ未満という高ストラクチャー側とすることで解決しようと試みたが、単にストラクチャーのみを上げた場合、特に１６０ｍｌ／１００ｇを上回ったカーボンブラックでは耐摩耗性において良好な特性を示すが、発熱性やヒステリシス特性および加工性で特性が低下することを見い出した。
【００１２】
そこで、前述の高いストラクチャーを有するカーボンブラックの望ましいゴム配合特性・性能、すなわち耐摩耗性を維持しながら、発熱性やヒステリシス特性および加工性を低下させないで改良させるという課題に鋭意取り組み、カーボンブラックアグリゲート特性におけるストークス相当径の分布曲線の最多頻度値（Ｄｓｔ）に対する分布曲線の半値幅（ΔＤ５０）の比、ΔＤ５０／Ｄｓｔを前出願の上限を上回る１．３０を越え２．５０未満という従来よりも非常に大きい範囲に限定することによりこの課題を解決し、本発明を完成したものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が１００ｍ２／ｇを越え１８０ｍ２／ｇ未満、ＤＢＰ吸油量（ＤＢＰ）が１４０ｍｌ／１００ｇを越え２００ｍｌ／１００ｇ未満という基本的特性を有するカーボンブラックであって、
（ｌ）Ｎ２ＳＡとよう素吸着量（ＩＡ）の比（Ｎ２ＳＡ／ＩＡ）の値が０．８５〜０．９８であり、
（２）遠心沈降分析により測定したアグリゲート特性で、ストークス相当径の分布曲線の最多頻度値（Ｄｓｔ）に対する分布曲線の半値幅（ΔＤ５０）の比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）が１．３０を越え２．５０未満であり、
（３）（Ｄｓｔ×Ｎ ２ ＳＡ）＜１０，０００
の条件を満たすものであることを特徴とするタイヤトレッド配合用カーボンブラック
の条件を満たすものであることを特徴とするタイヤトレッド配合用カーボンブラックに関する。
【００１４】
これらの要件において、Ｎ２ＳＡおよびＤＢＰが前述の特定範囲にあることは配合ゴム組成物に対して高水準の耐摩耗性を保持するための基本的特性である。
【００１５】
カーボンブラックは非常に小さい単位粒子が互いに融合して形成されるブドウの房状の凝集体（アグリゲートとも呼ばれ、ゴムマトリックス中への最小分散単位）の形態およびその分布が配合ゴム組成物の性能に大きな影響を及ぼすことは既に公知であり、ゴム組成物の特性を制御するために凝集体の形態特性を特定範囲にするという前述したような発明が提唱されている。
【００１６】
しかしながら、本発明では前述の要件に加えて、Ｎ２ＳＡ／ＩＡの値を０．８５〜０．９８という特定範囲とするとともに、従来のハード系カーボンブラックでは達成されなかった遠心沈降分析により測定したアグリゲート分布の最多頻度値（Ｄｓｔ）と分布曲線の半値幅（ΔＤ５０）の比、ΔＤ５０／Ｄｓｔが１．３０を越え２．５０未満というずっと大きい側に制御すること及び（Ｄｓｔ×Ｎ ２ ＳＡ）＜１０，０００の条件を満たすことが必須要件となっている。
【００１７】
Ｎ２ＳＡが１００ｍ２／ｇを下回った場合には配合ゴム組成物に十分な耐摩耗性を確保することが困難となるので好ましくなく、逆に１８０ｍ２／ｇを越えた場合にはたとえアグリゲート特性が本発明の範囲を満たして大きくなったとしてもゴムマトリックスへの分散性が低下し、その結果として耐摩耗性は逆に低下する傾向にあり、加えて配合ゴムの加工性が低下するので、１００ｍ２／ｇを越え１８０ｍ２／ｇの範囲とする。より望ましいＮ２ＳＡの範囲は１３０〜１６０ｍ２／ｇの範囲である。
【００１８】
本発明においては、このＮ２ＳＡ値とよう素吸着量（ＩＡ）〔よう素吸着量はＮ２ＳＡ値と同様にカーボンブラックの表面積を評価する他の手段である〕との比、Ｎ２ＳＡ／ＩＡの値を通常のカーボンブラックの場合よりも低位とすることが必要であり、この値を０．８５〜０．９８の範囲とすることが本発明では必須条件となる。
【００１９】
Ｎ２ＳＡ／ＩＡの値がこの範囲の下限である０．８５を下回った場合には補強性が著しく低下し、とくにタイヤにおいて最重要特性の１つである耐摩耗性で大きな低下がみられ、逆に０．９８を上回った場合では加工性や伸び特性において低下が見られ、また耐摩耗性も若干ながら低下する傾向があるので好ましくない。より好適なＮ２ＳＡ／ＩＡの範囲は０．８８〜０．９５である。
【００２０】
ＤＢＰ特性は本発明のもうｌつの基本特性であり、１４０ｍｌ／１００ｇを下回った場合には十分な耐摩耗性が維持できず、また２００ｍｌ／１００ｇを上回った場合には通常のカーボンブラック配合量ではゴム組成物の粘度が上昇し、加工性と伸び特性での低下が見られるので好ましくない。ＤＢＰのより望ましい範囲は１５０〜１８５ｍ１／１００ｇである。
【００２１】
本発明の特徴は、前述のような基本的特性を有するカーボンブラックにおいてＮ２ＳＡ／ＩＡの比を０．８５〜０．９８の特定範囲とするとともに、遠心沈降分析により得られたカーボンブラック凝集体の分布の最多頻度値（Ｄｓｔ）と分布曲線の半値幅（ΔＤ５０）の比、ΔＤ５０／Ｄｓｔの値が１．３０を越え２．５０未満という従来よりもずっと大きい側とするという２つの条件を満たすことである。これらの条件を満足することにより、前出願における２つの基本特性での数値限定範囲を拡大したにもかかわらず耐摩耗性、ティアー性（伸び特性）、加工性を低下させることなく、タイヤトレッド配合用として有用な発熱特性での大幅な改良に寄与できるのである。
【００２２】
本発明においては、（Ｄｓｔ×Ｎ２ＳＡ）＜１０，０００であることも構成要件とするものである。この条件を満たすことにより、アグリゲート特性で、ストークス相当径の分布曲線の最多頻度値（Ｄｓｔ）に対する分布曲線の半値幅（ΔＤ５０）の比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）が従来よりもずっと大きい側の１．３０を越え２．５０未満にもかかわらず配合ゴム特性において耐摩耗性を低下させないという大きな利益が得られるのである。
【００２３】
本発明に記載のカーボンブラックの各特性は、下記の方法により測定される。
【００２４】
（１）窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）
ＪＩＳ Ｋ６２１７：１９９７の第７項Ｄ法に記載の方法により測定され、単位重量当たりの比表面積ｍ２／ｇで表示される。
【００２５】
（２）よう素吸着量（ＩＡ）
ＪＩＳ Ｋ６２１７：１９９７の第６項に記載の方法により測定され、単位重量当りのよう素吸着量ｍｇ／ｇで表示される。
【００２６】
（３）ＤＢＰ吸油量
ＪＩＳ Ｋ６２１７：１９９７の第９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。
【００２７】
（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
測定装置：
高速ディスク遠心法超微粒子粒度分析計（測定装置名：ＢＩ−ＤＣＰ、ＢＲＯＯＫＨＡＶＥＮ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ社製）
測定方法：
ＪＩＳ Ｋ ６２１８ に基づいて乾燥したカーボンブラック試料を少量の界面活性剤（ノニデットＰ−４０）を加えよく練ってペースト状にしたのち２０容量％エタノール水溶液と混合しカーボンブラック濃度２００ｍｇ／ｌの分散液を作成し、超音波ホモジナイザーで十分に分散させ試料とする。
前記装置の回転数を８，０００ｒｐｍに設定し、スピン液（純水、２４℃）を１０．０ｍｌ加えたのち、１．０ｍｌのバッファー液（２０容量％エタノール水溶液、２４℃）を注入する。次いで２４℃のカーボンブラック分散液０．５ｍｌを注入し測定を開始する。
カーボンブラック分散液を加えてからの経過時間と吸光度の分布曲線より各時間ｔに対応するストークス相当径を下記式（１）により算出する。
【数１】
Ｄ＝｛〔１８ηｌｎ（Ｒｄ／Ｒｉ）〕÷ω２Δρｔ｝１／２ ……（１）
式（１）において、ηは溶媒の粘度、ωはディスク回転数、Δρはカーボンブラック粒子と溶媒の密度差、Ｒｉはカーボンブラック分散液注入点の半径、Ｒｄは吸光度測定点までの半径、ｔは時間（分）である。
【００２８】
[モード径（Ｄｓｔ）および分布曲線の半値幅（ΔＤ５０）ならびにΔＤ５０／Ｄｓｔの定義]
分布曲線における最多頻度値でのストークス相当径をＤｓｔモード径（ｎｍ）とし、最多頻度値の５０％頻度に相当する大小２点のストークス相当径の差（半値幅）をΔＤ５０（ｎｍ）とする。
【００２９】
【実施例】
以下に本発明の実施例を比較例と対比しながら詳しく説明するが、これにより本発明の範囲が限定されるものではないことはいうまでもない。
【００３０】
実施例および比較例
図１〜４に示すカーボンブラック製造炉（図１）を用いてＲｕｎ Ｎｏ．１〜８のカーボンブラックを製造した。
【００３１】
可燃性流体導入室（内径４５０ｍｍφ、長さ４００ｍｍ）２の内部に炉頭部外周から導入される酸素含有ガスを整流する整流板５を有する酸素含有ガス導入用円筒（内径２５０ｍｍφ、長さ３００ｍｍ）４とその中心軸に燃料導入装置を備え、前記円筒の下流側は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°）８となり、かつ収れん室８の下流側には図２に１０Ｂ平面で例示したような４つの原料油噴霧口（１０Ｂ−１、１０Ｂ−２、１０Ｂ−３、１０Ｂ−４）を同一平面上に設置した４つの別個の平面を形成する原料油噴霧口（１０Ａ〜ｌ０Ｄ）を含む原料油導入室１１を有し、この下流側は反応室１２および反応停止用急冷水圧入噴霧装置（ａ〜ｈ）を備えた反応継続兼冷却室（内径１４０ｍｍφ、長さ２０００ｍｍ）１３からなる、全体が耐火物で覆われた製造炉１を用いた。
【００３２】
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。
【表１】
【００３３】
前記のカーボンブラック製造炉を用い、表２〜３に示した操作条件によりＩＳＡＦ級からＳＡＦ級のカーボンブラックを製造した。
【００３４】
＜実施例カーボンブラックおよび比較例カーボンブラックの製造条件＞
表２〜３に記載のカーボンブラック製造条件は、前述の製造装置を用いて実施例カーボンブラックおよび比較例カーボンブラックを原料油導入位置、導入総空気量、原料油導入量、原料油導入圧力および温度、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条件を示したものである。
【００３５】
より詳しく製造条件を説明すると、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である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、すなわち原料油が炉内に導入されてから冷却されるまでの時間により行うことができ、より下流側（反応停止までの時間が長い）で行うことによりこの値は小さくなる。
また、アグリゲート特性、すなわち遠心沈降分析によるストークス相当径の最多頻度値（Ｄｓｔ）に対する分布曲線の半値幅（ΔＤ５０）の比であるΔＤ５０／Ｄｓｔの値を従来にはなかった大きな側に制御することが必須条件であるが、この制御は主に原料油の導入位置を組合せることにより行った。
【００３６】
本発明にかかる実施例カーボンブラックおよび比較例カーボンブラックの製造条件を表２〜３に、製造された各カーボンブラックおよび対照カーボンブラックの物理化学的特性を表４〜５に示した。
【００３７】
【表２】
【００３８】
【表３】
【００３９】
【表４】
【００４０】
【表５】
【００４１】
（ゴム性能試験）
表４および表５に示したカーボンブラックの性能を評価するために、表６に示した配合比率でゴム組成物を調整し、これらカーボンブラックの特性試験を行った。その結果を表７および表８に示した。
【００４２】
【表６】
【００４３】
【表７】
【００４４】
【表８】
【００４５】
なお、各配合ゴム組成物のゴム特性は、次の試験条件により測定した。
ゴム特性試験条件
１）配合ゴム組成物の加硫条件
１４５℃、３０分
２）耐摩耗性試験
ランボーン摩耗試験機を用い、苛酷度の高いスリップ率６０％で摩耗試験を
行い、下式で算出した対照サンプル旭＃９０に対する耐摩耗指数（ランボーン
摩耗指数）で表示した。
耐摩耗指数＝（Ｓ／Ｔ）×１００
Ｓ：対照例（旭＃９０）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）損失正接
（株）岩本製作所製粘弾性スペクトロメーター（型式ＶＥＳ−Ｆ−III）
を用い、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（旭＃９０）に対する指数で表示した。
測定条件
周波数 ： ５０Ｈｚ
動的歪み率 ：±１％
測定温度 ：２５℃
初期荷重 ：１６０ｇ重
４）分散性
Ｒｕｂｂｅｒ Ｗｏｒｌｄの１９６９年９月号（第１６０巻第６号）第６３
−７０頁（著者：Ｈ．Ｅ．Ｒａｉｌｓｂａｃｈら）に記載の方法に準じて、配
合ゴム表面を３２倍に拡大した顕微鏡写真を用い、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、ランクの中間にある
と判定したサンプル、例えば７と８の中間の場合には７．５と表示した。
５）その他のゴム特性
ＪＩＳ Ｋ６３００−１９７４およびＫ６３０１−１９７５に記載の方法に
準じて測定した。
【００４６】
［評価］
表４〜５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組成物の測定結果（表７〜８）の結果から、本発明カーボンブラックの効果を説明する。Ｒｕｎ Ｎｏ．１〜４のカーボンブラックは本発明にかかるものであり、Ｒｕｎ Ｎｏ．５〜８のカーボンブラックは本発明の特定要件のｌつまたは２つの要件を外れた比較例、Ｒｕｎ Ｎｏ．９は対照カーボンブラック〔ＳＡＦ級カーボンブラック、商品名 旭♯９０、旭カーボン（株）製〕である。
【００４７】
Ｒｕｎ Ｎｏ．８は本発明の基本特性の１つであるＮ２ＳＡが特許請求の範囲の上限を上回った比較例である。
比較例のＲｕｎ Ｎｏ．５、６、７は、アグリゲート特性ΔＤ５０／Ｄｓｔにおいて本発明範囲の下限を下回った例であり、また、Ｒｕｎ Ｎｏ．５、６は、Ｎ２ＳＡ／ＩＡの値が本発明範囲の上限を上回った比較例である。
これらの実施例および比較例カーボンブラックの各特性項目ごとの評価は次の通りである。
【００４８】
（１）ムーニー粘度特性について
Ｒｕｎ Ｎｏ．２とＲｕｎ Ｎｏ．６は、Ｎ２ＳＡおよびＤＢＰ吸油量の基本特性がほぼ同じであるが、Ｎ２ＳＡ／ＩＡの特性においてＲｕｎ Ｎｏ．６は本発明の範囲を大きい側に外れているためにムーニー粘度において大きい値を示している。また、Ｎ２ＳＡが本発明範囲の上限を越えたＲｕｎ Ｎｏ．８でも従来品よりも高い値のムーニー粘度値の上昇が認められるので、Ｎ２ＳＡの上限は１８０ｍ２／ｇとする。
Ｒｕｎ Ｎｏ．２と対照例９は近似したＮ２ＳＡを有しているが、ムーニー粘度特性に影響を及ぼすもう一つの特性であるＤＢＰ吸油量が対照例９よりもかなり大きくなっているにもかかわらずこの値は同等となっており、本発明効果が明らかである。
【００４９】
（２）耐摩耗特性と損失正接（ｔａｎδ）特性について
耐摩耗性（ランボーン摩耗指数）と損失正接（ｔａｎδ）の両特性を軸とし、実施例１〜４、比較例５〜８、対照例９をプロットしたものが図５である。
図５より実施例のグループ（Ｒｕｎ Ｎｏ．１〜４）と比較例、対照例のグループは明らかに異なるシリーズとして区別することができ実施例は耐摩耗性を低下させることなく、損失正接の値を小さくできており、すなわち発熱性を大きく改良していることが分かる。
実施例、比較例をそれぞれ見てみると、比較例５、６はアグリゲート特性、Ｎ２ＳＡ／ＩＡ値が本発明範囲を外れているために対照例９とほぼ同じ物性となってしまっている。また比較例７はアグリゲート特性のΔＤ５０／Ｄｓｔが非常に小さいために、耐摩耗性は対照例以上だが、発熱性が大きく劣っている。Ｎ２ＳＡ値が本発明範囲の上限を上回ったＲｕｎ Ｎｏ．８では分散が悪く耐摩耗性は改良されず発熱性の悪化が大きくなってしまっているが、これはＮ２ＳＡが大きすぎたためにゴム中への分散が悪化してしまったために耐摩耗性が改良されなかったと考えられる。その為にＮ２ＳＡの上限は１８０ｍ２／ｇとした。
発熱性（ｔａｎδ）に大きな影響を与えるカーボンブラック特性であるＮ２ＳＡを横軸としてプロットしたものが図６である（図の下の方向が改良方向）。
この図から同じＮ２ＳＡでも本発明の実施例１〜４は比較例、対照例と比較して発熱性のメリットは明確であることが分る。
【００５０】
（３）分散特性について
Ｎ２ＳＡ特性において本発明範囲の上限を越えたＲｕｎ Ｎｏ．８では分散性を示す数値が大きく低下している。本発明の実施例は全て９以上であり、本発明カーボンブラックの分散特性における優位性が明確に示されている。
【００５１】
【効果】
本発明は、本出願人が以前に出願した特願平９−１１８３９号（特開平１０−２８７７７２号）で開示したカーボンブラックの特性をさらに改良したカーボンブラックである。すなわち、前出願では発熱特性を低下させることなく、タイヤトレッド配合用として有用な、耐摩耗性、ティアー性（伸び特性）および加工性を大幅に改良することのできるカーボンブラックを開示、提供した。この出願に係るカーボンブラックにより上記の各ゴム特性においてほぼ満足すべき性能を配合ゴムに付与することができたが、ＤＢＰ吸油量の上限が１６０ｍｌ／１００ｇであり、またアグリゲート特性における要件がモード径が大きいことのみであることから、若干ながらゴムへの分散性、加工性で問題が残されていた。
本発明カーボンブラックは、これらの問題を解消するとともに前出願の２つの基本特性の範囲を拡大しても、ΔＤ５０／Ｄｓｔで示されるアグリゲート特性を従来には全くなかった１．３０〜２．５０という非常に大きい側にコントロールし、加えて（Ｄｓｔ×Ｎ ２ ＳＡ）＜１０，０００という要件を同時に満足させるという特定のコロイダル特性とすることにより解決したものである。
本発明で開示されたカーボンブラック配合ゴム特性を掲載した表から明らかなように、ゴム配合製品、特にタイヤトレッドに配合した場合に望ましい性能を発揮することのできるものであり、産業上有用なカーボンブラックである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の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３の（ａ）は、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り、（ｂ）は前記（ａ）における燃料油噴霧装置７の先端部分拡大図であり、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図３（ａ）のＢ−Ｂ矢視における断面図である。
【図５】Ｒｕｎ Ｎｏ．１〜９のカーボンブラックにおけるランボーン耐摩耗指数とＮ２ＳＡの関係を示すグラフである。
【図６】Ｒｕｎ Ｎｏ．１〜９のカーボンブラックにおけるランボーン耐摩耗指数と損失正接の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
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 燃料油噴霧装置
８ 収れん室
９ バーナータイル
１０Ａ 原料油噴霧口
１０Ｂ 原料油噴霧口
１０Ｃ 原料油噴霧口
１０Ｄ 原料油噴霧口
１１ 原料油導入室
１２ 反応室
１３ 反応継続兼急冷室
５１ リング
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 酸素含有ガス導入管
７６ 酸素含有ガス導入管
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
【発明の属する技術分野】
本発明は、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に関し、より詳しくは配合ゴム組成物に対して耐摩耗性、ティアー性（伸び特性）、加工性を低下させることなく、タイヤトレッド配合用として有用な発熱特性を大幅に改良することのできるカーボンブラックを提供するものである。
【０００２】
【従来技術】
カーボンブラックは、厳密に制御された条件下のファーネス炉内で発生させた、および／または外部で発生させ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また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り、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充填補強剤として広く用いられるとともに、その色彩的特徴である黒色度を利用して各種塗料、インキ用原材料としても利用されている。
【０００３】
ゴム配合用カーボンブラックは、その物理化学的特性、すなわ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）、粒子のつながり度合（ストラクチャー）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、要求されるゴム組成物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。
【０００４】
タイヤの接地面（トレッド部）に用いられるゴム組成物においては、高速度で回転して道路面と接触することによる摩損に対する耐性（耐摩耗性）に優れていると同時に、接触で生じる繰り返し変形によるゴム組成物のヒステリシス特性も重要な要素である。
【０００５】
タイヤトレッド部におけるゴム組成物の耐摩耗性の向上は、タイヤ寿命、特に走行距離の増大をもたらすので、タイヤの耐性にとって非常に大きなメリットをもたらす。
【０００６】
この耐摩耗性を向上させるために、高表面積（小粒子径）化および高ストラクチャー化の方向でカーボンブラックの開発が行われてきた。しかしながら、耐摩耗性向上の要求は増大し、これに対応するためにカーボンブラック表面の活性度向上（特開平１−２７５６４３号、特開昭６１−２０７４５２号、特公平７−６４９５７号など）や遠心沈降分析により評価されるアグリゲート分布の半値幅を小さくする（特開平６−９３１３６号、特開昭６３−２６４６４７号など）などの技術が開示されている。
【０００７】
このように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を採用した場合、耐摩耗性向上の反面でゴム組成物の発熱性が大きくなり、またティアー性（伸び特性）や加工性などの性能が低下するという欠点を招来する。すなわち、耐摩耗性と発熱性は互いに相反する特性として背反事項であり、これを解決するために種々の技術が提案されている。
【０００８】
アグリゲート分布で２つ山があるカーボンブラックを用いた発明（特公平６−８６８号、特開昭６４−７４２４２号、特開昭６３−１９９７４８号）、凝集体空隙容積を特定した発明（特公平６−３７５８２号、特公平６−４１５４０号、特公平７−７５５号）、示差走査熱量計（ＤＳＣ）により測定される粒子間のポア分布モード径を特定した発明（特開平４−３２５５３５号、特開平４−３７０１２６号、特開平５−２５５５４２号）、希薄水分散物の可視光領域での吸光度の波長依存性を特定した発明（特開平４−３６３３４４号、特開平５−４３７４０号、特開平５−１７０９７３号）などが、耐摩耗性と発熱性の性能を両立させる手段、方法として開示されている。また、高ストラクチャー化による対応も提案されている（特開平６−１３６２８９号）。
【０００９】
高い耐摩耗性と低位の発熱性という背反事項を両立（完全に両立させることは不可能で、ある程度の点で妥協せざるを得ない）させる目的で前述のような種々の手段が提唱されているが、未だ十分な性能を兼備した配合ゴム組成物を与えることのできる特性を持つカーボンブラックは見いだされていないのが現状であり、本出願人はこれらの特性の両立を目指すとともに、これに加えてゴム組成物のティアー性（伸び特性）および加工性を改良することを目的として特願平９−１１１８３９号（特開平１０−２８７７７２号）発明を出願した。この発明は、「窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が１４０ｍ２／ｇを越え２００ｍ２／ｇ未満、ＤＢＰ吸油量（ＤＢＰ）が１１０ｍｌ／１００ｇを越え１６０ｍｌ／１００ｇ未満という基本的特性を有するカーボンブラックにおいて、
（１）Ｎ２ＳＡとよう素吸着量（ＩＡ）の比（Ｎ２ＳＡ／ＩＡ）の値が０．８５〜０．９８であり、
（２）遠心沈降分析により測定したアグリゲート特性で
▲１▼ストークス相当径の分布曲線の最多頻度値（Ｄｓｔ）が７０〜９０ｎｍであ
り、
▲２▼Ｄｓｔに対する分布曲線の半値幅（ΔＤ５０）の比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）が
０．８１を越え１．３０未満
であるタイヤトレッド配合用カーボンブラックに係わるものであり、配合ゴム組成物に対して発熱特性を低下させることなく、タイヤトレッド配合用として有用な、耐摩耗性、ティアー性（伸び特性）および加工性を大幅に改良するという優れた特性をゴム配合物に付与することのできるカーボンブラックを提供した。
【００１０】
前述の発明は、カーボンブラックとゴムマトリックスとの相互作用（この結果として耐摩耗性、引張り強さなどの機械的性質、ゴムの加工性、粘弾性特性などに影響を及ぼす）、すなわち結合状態に着目するという原点に戻り、これとカーボンブラックと物理化学特性との関連性について研究を進め、その結果としてゴムとカーボンブラックの結合における物理的結合と化学的結合の割合を変化させることにより従来のカーボンブラックがゴムマトリックスに及ぼす性能とはまったく異なる性能を与えることができることを見いだして完成されたものである。しかしながら、ストラクチャー特性（ＤＢＰ吸油量で評価）の上限が１６０ｍｌ／１００ｇに限定されていたために、ゴムマトリックスへの分散性、特に表面積範囲で１８０ｍ２／ｇを上回った場合のゴムへの分散性、発熱性およびヒステリシス特性において若干の問題点を残していた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、前出願よりも高いＤＢＰ吸油量の１４０ｍｌ／１００ｇを越え２００ｍｌ／１００ｇ未満という高ストラクチャー側とすることで解決しようと試みたが、単にストラクチャーのみを上げた場合、特に１６０ｍｌ／１００ｇを上回ったカーボンブラックでは耐摩耗性において良好な特性を示すが、発熱性やヒステリシス特性および加工性で特性が低下することを見い出した。
【００１２】
そこで、前述の高いストラクチャーを有するカーボンブラックの望ましいゴム配合特性・性能、すなわち耐摩耗性を維持しながら、発熱性やヒステリシス特性および加工性を低下させないで改良させるという課題に鋭意取り組み、カーボンブラックアグリゲート特性におけるストークス相当径の分布曲線の最多頻度値（Ｄｓｔ）に対する分布曲線の半値幅（ΔＤ５０）の比、ΔＤ５０／Ｄｓｔを前出願の上限を上回る１．３０を越え２．５０未満という従来よりも非常に大きい範囲に限定することによりこの課題を解決し、本発明を完成したものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が１００ｍ２／ｇを越え１８０ｍ２／ｇ未満、ＤＢＰ吸油量（ＤＢＰ）が１４０ｍｌ／１００ｇを越え２００ｍｌ／１００ｇ未満という基本的特性を有するカーボンブラックであって、
（ｌ）Ｎ２ＳＡとよう素吸着量（ＩＡ）の比（Ｎ２ＳＡ／ＩＡ）の値が０．８５〜０．９８であり、
（２）遠心沈降分析により測定したアグリゲート特性で、ストークス相当径の分布曲線の最多頻度値（Ｄｓｔ）に対する分布曲線の半値幅（ΔＤ５０）の比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）が１．３０を越え２．５０未満であり、
（３）（Ｄｓｔ×Ｎ ２ ＳＡ）＜１０，０００
の条件を満たすものであることを特徴とするタイヤトレッド配合用カーボンブラック
の条件を満たすものであることを特徴とするタイヤトレッド配合用カーボンブラックに関する。
【００１４】
これらの要件において、Ｎ２ＳＡおよびＤＢＰが前述の特定範囲にあることは配合ゴム組成物に対して高水準の耐摩耗性を保持するための基本的特性である。
【００１５】
カーボンブラックは非常に小さい単位粒子が互いに融合して形成されるブドウの房状の凝集体（アグリゲートとも呼ばれ、ゴムマトリックス中への最小分散単位）の形態およびその分布が配合ゴム組成物の性能に大きな影響を及ぼすことは既に公知であり、ゴム組成物の特性を制御するために凝集体の形態特性を特定範囲にするという前述したような発明が提唱されている。
【００１６】
しかしながら、本発明では前述の要件に加えて、Ｎ２ＳＡ／ＩＡの値を０．８５〜０．９８という特定範囲とするとともに、従来のハード系カーボンブラックでは達成されなかった遠心沈降分析により測定したアグリゲート分布の最多頻度値（Ｄｓｔ）と分布曲線の半値幅（ΔＤ５０）の比、ΔＤ５０／Ｄｓｔが１．３０を越え２．５０未満というずっと大きい側に制御すること及び（Ｄｓｔ×Ｎ ２ ＳＡ）＜１０，０００の条件を満たすことが必須要件となっている。
【００１７】
Ｎ２ＳＡが１００ｍ２／ｇを下回った場合には配合ゴム組成物に十分な耐摩耗性を確保することが困難となるので好ましくなく、逆に１８０ｍ２／ｇを越えた場合にはたとえアグリゲート特性が本発明の範囲を満たして大きくなったとしてもゴムマトリックスへの分散性が低下し、その結果として耐摩耗性は逆に低下する傾向にあり、加えて配合ゴムの加工性が低下するので、１００ｍ２／ｇを越え１８０ｍ２／ｇの範囲とする。より望ましいＮ２ＳＡの範囲は１３０〜１６０ｍ２／ｇの範囲である。
【００１８】
本発明においては、このＮ２ＳＡ値とよう素吸着量（ＩＡ）〔よう素吸着量はＮ２ＳＡ値と同様にカーボンブラックの表面積を評価する他の手段である〕との比、Ｎ２ＳＡ／ＩＡの値を通常のカーボンブラックの場合よりも低位とすることが必要であり、この値を０．８５〜０．９８の範囲とすることが本発明では必須条件となる。
【００１９】
Ｎ２ＳＡ／ＩＡの値がこの範囲の下限である０．８５を下回った場合には補強性が著しく低下し、とくにタイヤにおいて最重要特性の１つである耐摩耗性で大きな低下がみられ、逆に０．９８を上回った場合では加工性や伸び特性において低下が見られ、また耐摩耗性も若干ながら低下する傾向があるので好ましくない。より好適なＮ２ＳＡ／ＩＡの範囲は０．８８〜０．９５である。
【００２０】
ＤＢＰ特性は本発明のもうｌつの基本特性であり、１４０ｍｌ／１００ｇを下回った場合には十分な耐摩耗性が維持できず、また２００ｍｌ／１００ｇを上回った場合には通常のカーボンブラック配合量ではゴム組成物の粘度が上昇し、加工性と伸び特性での低下が見られるので好ましくない。ＤＢＰのより望ましい範囲は１５０〜１８５ｍ１／１００ｇである。
【００２１】
本発明の特徴は、前述のような基本的特性を有するカーボンブラックにおいてＮ２ＳＡ／ＩＡの比を０．８５〜０．９８の特定範囲とするとともに、遠心沈降分析により得られたカーボンブラック凝集体の分布の最多頻度値（Ｄｓｔ）と分布曲線の半値幅（ΔＤ５０）の比、ΔＤ５０／Ｄｓｔの値が１．３０を越え２．５０未満という従来よりもずっと大きい側とするという２つの条件を満たすことである。これらの条件を満足することにより、前出願における２つの基本特性での数値限定範囲を拡大したにもかかわらず耐摩耗性、ティアー性（伸び特性）、加工性を低下させることなく、タイヤトレッド配合用として有用な発熱特性での大幅な改良に寄与できるのである。
【００２２】
本発明においては、（Ｄｓｔ×Ｎ２ＳＡ）＜１０，０００であることも構成要件とするものである。この条件を満たすことにより、アグリゲート特性で、ストークス相当径の分布曲線の最多頻度値（Ｄｓｔ）に対する分布曲線の半値幅（ΔＤ５０）の比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）が従来よりもずっと大きい側の１．３０を越え２．５０未満にもかかわらず配合ゴム特性において耐摩耗性を低下させないという大きな利益が得られるのである。
【００２３】
本発明に記載のカーボンブラックの各特性は、下記の方法により測定される。
【００２４】
（１）窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）
ＪＩＳ Ｋ６２１７：１９９７の第７項Ｄ法に記載の方法により測定され、単位重量当たりの比表面積ｍ２／ｇで表示される。
【００２５】
（２）よう素吸着量（ＩＡ）
ＪＩＳ Ｋ６２１７：１９９７の第６項に記載の方法により測定され、単位重量当りのよう素吸着量ｍｇ／ｇで表示される。
【００２６】
（３）ＤＢＰ吸油量
ＪＩＳ Ｋ６２１７：１９９７の第９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。
【００２７】
（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
測定装置：
高速ディスク遠心法超微粒子粒度分析計（測定装置名：ＢＩ−ＤＣＰ、ＢＲＯＯＫＨＡＶＥＮ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ社製）
測定方法：
ＪＩＳ Ｋ ６２１８ に基づいて乾燥したカーボンブラック試料を少量の界面活性剤（ノニデットＰ−４０）を加えよく練ってペースト状にしたのち２０容量％エタノール水溶液と混合しカーボンブラック濃度２００ｍｇ／ｌの分散液を作成し、超音波ホモジナイザーで十分に分散させ試料とする。
前記装置の回転数を８，０００ｒｐｍに設定し、スピン液（純水、２４℃）を１０．０ｍｌ加えたのち、１．０ｍｌのバッファー液（２０容量％エタノール水溶液、２４℃）を注入する。次いで２４℃のカーボンブラック分散液０．５ｍｌを注入し測定を開始する。
カーボンブラック分散液を加えてからの経過時間と吸光度の分布曲線より各時間ｔに対応するストークス相当径を下記式（１）により算出する。
【数１】
Ｄ＝｛〔１８ηｌｎ（Ｒｄ／Ｒｉ）〕÷ω２Δρｔ｝１／２ ……（１）
式（１）において、ηは溶媒の粘度、ωはディスク回転数、Δρはカーボンブラック粒子と溶媒の密度差、Ｒｉはカーボンブラック分散液注入点の半径、Ｒｄは吸光度測定点までの半径、ｔは時間（分）である。
【００２８】
[モード径（Ｄｓｔ）および分布曲線の半値幅（ΔＤ５０）ならびにΔＤ５０／Ｄｓｔの定義]
分布曲線における最多頻度値でのストークス相当径をＤｓｔモード径（ｎｍ）とし、最多頻度値の５０％頻度に相当する大小２点のストークス相当径の差（半値幅）をΔＤ５０（ｎｍ）とする。
【００２９】
【実施例】
以下に本発明の実施例を比較例と対比しながら詳しく説明するが、これにより本発明の範囲が限定されるものではないことはいうまでもない。
【００３０】
実施例および比較例
図１〜４に示すカーボンブラック製造炉（図１）を用いてＲｕｎ Ｎｏ．１〜８のカーボンブラックを製造した。
【００３１】
可燃性流体導入室（内径４５０ｍｍφ、長さ４００ｍｍ）２の内部に炉頭部外周から導入される酸素含有ガスを整流する整流板５を有する酸素含有ガス導入用円筒（内径２５０ｍｍφ、長さ３００ｍｍ）４とその中心軸に燃料導入装置を備え、前記円筒の下流側は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°）８となり、かつ収れん室８の下流側には図２に１０Ｂ平面で例示したような４つの原料油噴霧口（１０Ｂ−１、１０Ｂ−２、１０Ｂ−３、１０Ｂ−４）を同一平面上に設置した４つの別個の平面を形成する原料油噴霧口（１０Ａ〜ｌ０Ｄ）を含む原料油導入室１１を有し、この下流側は反応室１２および反応停止用急冷水圧入噴霧装置（ａ〜ｈ）を備えた反応継続兼冷却室（内径１４０ｍｍφ、長さ２０００ｍｍ）１３からなる、全体が耐火物で覆われた製造炉１を用いた。
【００３２】
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。
【表１】
前記のカーボンブラック製造炉を用い、表２〜３に示した操作条件によりＩＳＡＦ級からＳＡＦ級のカーボンブラックを製造した。
【００３４】
＜実施例カーボンブラックおよび比較例カーボンブラックの製造条件＞
表２〜３に記載のカーボンブラック製造条件は、前述の製造装置を用いて実施例カーボンブラックおよび比較例カーボンブラックを原料油導入位置、導入総空気量、原料油導入量、原料油導入圧力および温度、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条件を示したものである。
【００３５】
より詳しく製造条件を説明すると、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である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、すなわち原料油が炉内に導入されてから冷却されるまでの時間により行うことができ、より下流側（反応停止までの時間が長い）で行うことによりこの値は小さくなる。
また、アグリゲート特性、すなわち遠心沈降分析によるストークス相当径の最多頻度値（Ｄｓｔ）に対する分布曲線の半値幅（ΔＤ５０）の比であるΔＤ５０／Ｄｓｔの値を従来にはなかった大きな側に制御することが必須条件であるが、この制御は主に原料油の導入位置を組合せることにより行った。
【００３６】
本発明にかかる実施例カーボンブラックおよび比較例カーボンブラックの製造条件を表２〜３に、製造された各カーボンブラックおよび対照カーボンブラックの物理化学的特性を表４〜５に示した。
【００３７】
【表２】
【表３】
【表４】
【表５】
（ゴム性能試験）
表４および表５に示したカーボンブラックの性能を評価するために、表６に示した配合比率でゴム組成物を調整し、これらカーボンブラックの特性試験を行った。その結果を表７および表８に示した。
【００４２】
【表６】
【表７】
【表８】
なお、各配合ゴム組成物のゴム特性は、次の試験条件により測定した。
ゴム特性試験条件
１）配合ゴム組成物の加硫条件
１４５℃、３０分
２）耐摩耗性試験
ランボーン摩耗試験機を用い、苛酷度の高いスリップ率６０％で摩耗試験を
行い、下式で算出した対照サンプル旭＃９０に対する耐摩耗指数（ランボーン
摩耗指数）で表示した。
耐摩耗指数＝（Ｓ／Ｔ）×１００
Ｓ：対照例（旭＃９０）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）損失正接
（株）岩本製作所製粘弾性スペクトロメーター（型式ＶＥＳ−Ｆ−III）
を用い、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（旭＃９０）に対する指数で表示した。
測定条件
周波数 ： ５０Ｈｚ
動的歪み率 ：±１％
測定温度 ：２５℃
初期荷重 ：１６０ｇ重
４）分散性
Ｒｕｂｂｅｒ Ｗｏｒｌｄの１９６９年９月号（第１６０巻第６号）第６３
−７０頁（著者：Ｈ．Ｅ．Ｒａｉｌｓｂａｃｈら）に記載の方法に準じて、配
合ゴム表面を３２倍に拡大した顕微鏡写真を用い、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、ランクの中間にある
と判定したサンプル、例えば７と８の中間の場合には７．５と表示した。
５）その他のゴム特性
ＪＩＳ Ｋ６３００−１９７４およびＫ６３０１−１９７５に記載の方法に
準じて測定した。
【００４６】
［評価］
表４〜５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組成物の測定結果（表７〜８）の結果から、本発明カーボンブラックの効果を説明する。Ｒｕｎ Ｎｏ．１〜４のカーボンブラックは本発明にかかるものであり、Ｒｕｎ Ｎｏ．５〜８のカーボンブラックは本発明の特定要件のｌつまたは２つの要件を外れた比較例、Ｒｕｎ Ｎｏ．９は対照カーボンブラック〔ＳＡＦ級カーボンブラック、商品名 旭♯９０、旭カーボン（株）製〕である。
【００４７】
Ｒｕｎ Ｎｏ．８は本発明の基本特性の１つであるＮ２ＳＡが特許請求の範囲の上限を上回った比較例である。
比較例のＲｕｎ Ｎｏ．５、６、７は、アグリゲート特性ΔＤ５０／Ｄｓｔにおいて本発明範囲の下限を下回った例であり、また、Ｒｕｎ Ｎｏ．５、６は、Ｎ２ＳＡ／ＩＡの値が本発明範囲の上限を上回った比較例である。
これらの実施例および比較例カーボンブラックの各特性項目ごとの評価は次の通りである。
【００４８】
（１）ムーニー粘度特性について
Ｒｕｎ Ｎｏ．２とＲｕｎ Ｎｏ．６は、Ｎ２ＳＡおよびＤＢＰ吸油量の基本特性がほぼ同じであるが、Ｎ２ＳＡ／ＩＡの特性においてＲｕｎ Ｎｏ．６は本発明の範囲を大きい側に外れているためにムーニー粘度において大きい値を示している。また、Ｎ２ＳＡが本発明範囲の上限を越えたＲｕｎ Ｎｏ．８でも従来品よりも高い値のムーニー粘度値の上昇が認められるので、Ｎ２ＳＡの上限は１８０ｍ２／ｇとする。
Ｒｕｎ Ｎｏ．２と対照例９は近似したＮ２ＳＡを有しているが、ムーニー粘度特性に影響を及ぼすもう一つの特性であるＤＢＰ吸油量が対照例９よりもかなり大きくなっているにもかかわらずこの値は同等となっており、本発明効果が明らかである。
【００４９】
（２）耐摩耗特性と損失正接（ｔａｎδ）特性について
耐摩耗性（ランボーン摩耗指数）と損失正接（ｔａｎδ）の両特性を軸とし、実施例１〜４、比較例５〜８、対照例９をプロットしたものが図５である。
図５より実施例のグループ（Ｒｕｎ Ｎｏ．１〜４）と比較例、対照例のグループは明らかに異なるシリーズとして区別することができ実施例は耐摩耗性を低下させることなく、損失正接の値を小さくできており、すなわち発熱性を大きく改良していることが分かる。
実施例、比較例をそれぞれ見てみると、比較例５、６はアグリゲート特性、Ｎ２ＳＡ／ＩＡ値が本発明範囲を外れているために対照例９とほぼ同じ物性となってしまっている。また比較例７はアグリゲート特性のΔＤ５０／Ｄｓｔが非常に小さいために、耐摩耗性は対照例以上だが、発熱性が大きく劣っている。Ｎ２ＳＡ値が本発明範囲の上限を上回ったＲｕｎ Ｎｏ．８では分散が悪く耐摩耗性は改良されず発熱性の悪化が大きくなってしまっているが、これはＮ２ＳＡが大きすぎたためにゴム中への分散が悪化してしまったために耐摩耗性が改良されなかったと考えられる。その為にＮ２ＳＡの上限は１８０ｍ２／ｇとした。
発熱性（ｔａｎδ）に大きな影響を与えるカーボンブラック特性であるＮ２ＳＡを横軸としてプロットしたものが図６である（図の下の方向が改良方向）。
この図から同じＮ２ＳＡでも本発明の実施例１〜４は比較例、対照例と比較して発熱性のメリットは明確であることが分る。
【００５０】
（３）分散特性について
Ｎ２ＳＡ特性において本発明範囲の上限を越えたＲｕｎ Ｎｏ．８では分散性を示す数値が大きく低下している。本発明の実施例は全て９以上であり、本発明カーボンブラックの分散特性における優位性が明確に示されている。
【００５１】
【効果】
本発明は、本出願人が以前に出願した特願平９−１１８３９号（特開平１０−２８７７７２号）で開示したカーボンブラックの特性をさらに改良したカーボンブラックである。すなわち、前出願では発熱特性を低下させることなく、タイヤトレッド配合用として有用な、耐摩耗性、ティアー性（伸び特性）および加工性を大幅に改良することのできるカーボンブラックを開示、提供した。この出願に係るカーボンブラックにより上記の各ゴム特性においてほぼ満足すべき性能を配合ゴムに付与することができたが、ＤＢＰ吸油量の上限が１６０ｍｌ／１００ｇであり、またアグリゲート特性における要件がモード径が大きいことのみであることから、若干ながらゴムへの分散性、加工性で問題が残されていた。
本発明カーボンブラックは、これらの問題を解消するとともに前出願の２つの基本特性の範囲を拡大しても、ΔＤ５０／Ｄｓｔで示されるアグリゲート特性を従来には全くなかった１．３０〜２．５０という非常に大きい側にコントロールし、加えて（Ｄｓｔ×Ｎ ２ ＳＡ）＜１０，０００という要件を同時に満足させるという特定のコロイダル特性とすることにより解決したものである。
本発明で開示されたカーボンブラック配合ゴム特性を掲載した表から明らかなように、ゴム配合製品、特にタイヤトレッドに配合した場合に望ましい性能を発揮することのできるものであり、産業上有用なカーボンブラックである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の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３の（ａ）は、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り、（ｂ）は前記（ａ）における燃料油噴霧装置７の先端部分拡大図であり、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図３（ａ）のＢ−Ｂ矢視における断面図である。
【図５】Ｒｕｎ Ｎｏ．１〜９のカーボンブラックにおけるランボーン耐摩耗指数とＮ２ＳＡの関係を示すグラフである。
【図６】Ｒｕｎ Ｎｏ．１〜９のカーボンブラックにおけるランボーン耐摩耗指数と損失正接の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
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 燃料油噴霧装置
８ 収れん室
９ バーナータイル
１０Ａ 原料油噴霧口
１０Ｂ 原料油噴霧口
１０Ｃ 原料油噴霧口
１０Ｄ 原料油噴霧口
１１ 原料油導入室
１２ 反応室
１３ 反応継続兼急冷室
５１ リング
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 酸素含有ガス導入管
７６ 酸素含有ガス導入管
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
Claims (2)
- 窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が１００ｍ２／ｇを越え１８０ｍ２／ｇ未満、ＤＢＰ吸油量（ＤＢＰ）が１４０ｍｌ／１００ｇを越え２００ｍｌ／１００ｇ未満という基本的特性を有するカーボンブラックであって、
（ｌ）Ｎ２ＳＡとよう素吸着量（ＩＡ）の比（Ｎ２ＳＡ／ＩＡ）の値が０．８５〜０．９８であり、
（２）遠心沈降分析により測定したアグリゲート特性で、ストークス相当径の分布曲線の最多頻度値（Ｄｓｔ）に対する分布曲線の半値幅（ΔＤ５０）の比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）が１．３０を越え２．５０未満であり、
（３）（Ｄｓｔ×Ｎ ２ ＳＡ）＜１０，０００
の条件を満たすものであることを特徴とするタイヤトレッド配合用カーボンブラック。 - Ｎ２ＳＡとよう素吸着量（ＩＡ）の比（Ｎ２ＳＡ／ＩＡ）が０．８８〜０．９３である請求項１に記載のタイヤトレッド配合用カーボンブラック。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30378399A JP5091371B2 (ja) | 1999-10-26 | 1999-10-26 | タイヤトレッド配合用カーボンブラック |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30378399A JP5091371B2 (ja) | 1999-10-26 | 1999-10-26 | タイヤトレッド配合用カーボンブラック |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001123090A JP2001123090A (ja) | 2001-05-08 |
| JP5091371B2 true JP5091371B2 (ja) | 2012-12-05 |
Family
ID=17925245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30378399A Expired - Fee Related JP5091371B2 (ja) | 1999-10-26 | 1999-10-26 | タイヤトレッド配合用カーボンブラック |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5091371B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6027299B2 (ja) * | 2009-12-16 | 2016-11-16 | 旭カーボン株式会社 | ソフト系ファーネスカーボンブラック及びこれを配合したゴム組成物 |
| JP6888459B2 (ja) * | 2017-07-25 | 2021-06-16 | 住友ゴム工業株式会社 | タイヤ用ゴム組成物 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0637594B2 (ja) * | 1987-06-26 | 1994-05-18 | 東海カ−ボン株式会社 | 幅広い凝集体分布を有するカ−ボンブラック |
| JP3782200B2 (ja) * | 1997-04-14 | 2006-06-07 | 旭カーボン株式会社 | タイヤトレッド配合用カーボンブラック |
| JPH10287771A (ja) * | 1997-04-14 | 1998-10-27 | Asahi Carbon Kk | タイヤトレッド配合用カーボンブラック |
| JP4394219B2 (ja) * | 1999-10-26 | 2010-01-06 | 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 |
| JP4634556B2 (ja) * | 1999-10-26 | 2011-02-16 | 株式会社ブリヂストン | ゴム組成物 |
-
1999
- 1999-10-26 JP JP30378399A patent/JP5091371B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001123090A (ja) | 2001-05-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3810098B2 (ja) | ゴム組成物 | |
| KR100610593B1 (ko) | 하드계 하이스트럭쳐 카본 블랙 및 그 카본 블랙을 배합한 고무 조성물 | |
| JP2664287B2 (ja) | 優れたトレッド摩耗／ヒステリシス性能を付与するカーボンブラック及びカーボンブラックの製造方法 | |
| US4500672A (en) | Rubber composition comprising furnace carbon black | |
| JP5981918B2 (ja) | カーボンブラック、ゴム組成物及び空気入りタイヤ | |
| US5393821A (en) | Carbon blacks | |
| JP3782200B2 (ja) | タイヤトレッド配合用カーボンブラック | |
| US5100637A (en) | Carbon black for compounding into tire tread rubber | |
| EP0513189A1 (en) | CARBON BLACK HAVING IMPROVED PERFORMANCE AT THE HYSTERESIS LEVEL AND THE WEAR OF THE TREAD. | |
| JPH0689267B2 (ja) | ソフト系カ−ボンブラツク | |
| EP0686174B1 (en) | Carbon blacks | |
| US20080095696A1 (en) | Carbon black for functional rubber component | |
| JP2001181534A (ja) | タイヤトレッド配合用カーボンブラック | |
| JPH0643524B2 (ja) | タイヤトレッド用カーボンブラック | |
| JP5091371B2 (ja) | タイヤトレッド配合用カーボンブラック | |
| JP4394219B2 (ja) | タイヤトレッド用カーボンブラック | |
| JPH0689268B2 (ja) | ソフト系カ−ボンブラツク | |
| JPH07753B2 (ja) | タイヤトレッド用カーボンブラック | |
| JP2005272734A (ja) | タイヤトレッドゴム配合用カーボンブラック | |
| JP3510715B2 (ja) | ソフト系ファーネスカーボンブラックおよびこれを含むゴム組成物 | |
| JPH0643522B2 (ja) | ゴム補強用フア−ネスカ−ボンブラツク | |
| JP2994157B2 (ja) | ハード系高ストラクチャーカーボンブラック | |
| JPH0689266B2 (ja) | ソフト系カ−ボンブラツク | |
| JP2945220B2 (ja) | ハード系高ストラクチャーカーボンブラック | |
| JP2007277339A (ja) | タイヤトレッドゴム配合用カーボンブラック |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061017 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100312 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100316 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100517 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20100517 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100601 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120914 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150921 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5091371 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |