JPH01278573A - Highly abrasion-resistant carbon black - Google Patents

Highly abrasion-resistant carbon black

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JPH01278573A
JPH01278573A JP10732288A JP10732288A JPH01278573A JP H01278573 A JPH01278573 A JP H01278573A JP 10732288 A JP10732288 A JP 10732288A JP 10732288 A JP10732288 A JP 10732288A JP H01278573 A JPH01278573 A JP H01278573A
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三河 順一
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Abstract

PURPOSE:To obtain the subject carbon black having a surface-active hydrogen ratio higher than a specific level and capable of imparting a compounded rubber with high abrasion resistance comparable or superior to class SAF carbon by reacting carbon black with sulfur under specific condition. CONSTITUTION:The objective carbon black having a surface-active hydrogen ratio of >=0.1 calculated from the amount of generated hydrogen sulfide by formula II [H2S(350) is amount of produced hydrogen sulfide gas at 350 deg.C] is produced by reacting (A) sulfur with (B) a carbon black having an aggregate size distribution index (S) of 0.10-0.15 calculated by formula I (Dst is the mode of the Stokes diameter of carbon black aggregate determined by centrifugal sedimentation analysis; D50L is Stokes diameter larger than Dst and having a mode corresponding to 1/2 of the mode of Dst), a nitrogen-adsorption specific surface area (N2SA) of 110-140m<2>/g determined in an inert atmosphere at 350-550 deg.C and a DBP absorption under pressure (24M4DBPA) of 80-120ml/100g.

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野] 本発明は、主にタイヤトレッド等の高耐摩耗性の要求さ
れる部材に有効な新規なファーネスカーボンブラックに
関するものであり、より詳細には、SAF級カーボンブ
ラックよりも低比表面積でありながら、SAF級カーボ
ンブラックと同等もしくはそれ以上の高耐摩耗性を配合
ゴムに付与することのできる高耐摩耗性カーボンブラッ
クに係るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a new furnace carbon black that is effective mainly for members requiring high wear resistance such as tire treads, and more specifically, This invention relates to a highly abrasion-resistant carbon black that can impart high abrasion resistance equivalent to or higher than SAF-grade carbon black to a compounded rubber, while having a lower specific surface area than SAF-grade carbon black.

[従来の技術] タイヤトレッド等の特に高耐摩耗性を要求されるゴム部
材においては、SAF級カーボンブラックがゴムに配合
されて用いられている。
[Prior Art] In rubber members such as tire treads that require particularly high wear resistance, SAF grade carbon black is blended with rubber and used.

従来のSAF級カーボンブラックにおいては、比表面積
が窒素吸着比表面積(N2SA)て145rrr/g以
上と大きいにもかかわらす、比表面積から期待される耐
摩耗性が充分に発揮されているとは言い難い。更に、耐
摩耗性向上の為に比表面積を大きくすると、相対的に配
合ゴムのヒステリシスロスが増加し、例えは自動車用タ
イヤの場合には転勤抵抗の増加をもたらし、自動車の経
済走行の障害となる。また、高比表面積化による耐摩耗
性の向上を計る従来の技術による場合には、カーボンブ
ラックとゴムの混線時の発熱や、押出し機による成形加
工時の粘度−に昇などの加]二性を阻害することも、ゴ
ム製品の製造面からは望ましくない問題点であった。
Although conventional SAF grade carbon black has a large specific surface area (nitrogen adsorption specific surface area (NSA)) of 145rrr/g or more, it cannot be said that the wear resistance expected from the specific surface area is fully demonstrated. hard. Furthermore, when the specific surface area is increased to improve wear resistance, the hysteresis loss of the compounded rubber increases relatively, which in the case of automobile tires causes an increase in rolling resistance, which impedes the economical running of automobiles. Become. In addition, when using conventional technology to improve wear resistance by increasing specific surface area, heat generation occurs when carbon black and rubber are mixed, and viscosity increases during molding with an extruder. This was also an undesirable problem from the viewpoint of manufacturing rubber products.

[発明か解決しようとする課題] 本発明は、従来のSAF級カーボンブラックの上述のこ
とき欠点を解消し、表面積を増大せずに従来のSAF級
カーボンフラソクに匹敵する耐摩耗性と、少なくとも同
等ないしは低いヒステリシスロスを有し、しかも加工性
の改善されたゴム組成物を与える高耐摩耗性ファーネス
カーボンブラックを提供することを目的としている。
[Problem to be solved by the invention] The present invention solves the above-mentioned drawbacks of conventional SAF grade carbon black, and provides wear resistance comparable to conventional SAF grade carbon black without increasing the surface area. It is an object of the present invention to provide a highly wear-resistant furnace carbon black that has at least the same or lower hysteresis loss and provides a rubber composition with improved processability.

[課題を解決するための手段] カーボンブラックのゴムに対する耐摩耗性付与能力は、
窒素吸着比表面積(N2SA)及びl)B P吸油量(
DBPA)または圧縮後のDBPA(24M40BPA
)で示される高次構造(スI〜ラクチャー)に大きく関
連していることは周知である。
[Means for solving the problem] The ability of carbon black to impart wear resistance to rubber is
Nitrogen adsorption specific surface area (N2SA) and l) B P oil absorption (
DBPA) or DBPA after compression (24M40BPA
) It is well known that it is largely related to the higher-order structure (structure I ~ structure).

しかし、近年の知見によると、カーボンブラックのゴム
に対する耐摩耗性(補強性)付与能力は、カーボンブラ
ックの最小分散単位である凝集体(アクリゲート)のサ
イズ分布が狭隘であることにより格段の向上を示すこと
が見出され、特許出願されている(出願人:旭カーボン
(株)特開昭62−57433.62−57434)。
However, according to recent findings, the ability of carbon black to impart wear resistance (reinforcing properties) to rubber can be significantly improved due to the narrow size distribution of aggregates (acrylates), which are the smallest dispersion unit of carbon black. A patent application has been filed (Applicant: Asahi Carbon Co., Ltd. JP-A-62-57433.62-57434).

アクリゲ−1へサイズ分布を狭隘化することによる補強
性向」二は、SAF級ないしは近傍の品種のカーボンブ
ラックにも有効であることを見出したが、本発明者等は
、カーボンブラックの表面活性度を一定以上に高めるこ
とにより、アクリゲートサイズ分布の狭隘化と相俟って
、SAD級のカーボンブラックより低比表面積でありな
がら、SAF級カーボンブラックに比してより高い補強
性を有するカーボンブラックの得られることを見出した
The present inventors have found that the reinforcement property by narrowing the size distribution of Acryge-1 is also effective for carbon black of SAF grade or nearby varieties. By increasing the carbon black above a certain level, together with narrowing the acrylate size distribution, carbon black has a lower specific surface area than SAD grade carbon black, but has higher reinforcing properties than SAF grade carbon black. I found out that it can be obtained.

アグリゲーI・サイズ分布指数(S)は、カーボンブラ
ックの沈降分析により得られ、通常市販のSAF級カー
ボンブラックのSが0.16を超えるのに対しSを0.
15以下、好ましくは0.14以下に狭隘化することに
より高い補強性を実現した。
The Aggregation I size distribution index (S) is obtained by sedimentation analysis of carbon black, and the S of commercially available SAF grade carbon black is usually over 0.16, while the S is 0.16.
High reinforcing properties were achieved by narrowing the diameter to 15 or less, preferably 0.14 or less.

カーボンブラックのマトリックスコムに対する表面活性
度としては、一般に″活性水素”との関連で認識されて
いる(出願人=(株)プリジストン、特開昭61−20
7542)。また、カーボンブラックの真比重値をもっ
て表面活性度の代用特性とする考えも有る(特公昭53
−34149、特開昭61−291636、特開昭6l
−192468)。
The surface activity of carbon black against matrix comb is generally recognized in relation to "active hydrogen" (Applicant: Prigistone Co., Ltd., JP-A-61-20
7542). There is also the idea of using the true specific gravity value of carbon black as a substitute characteristic for surface activity (Special Publications No. 53
-34149, JP-A-61-291636, JP-A-6L
-192468).

これらの1表面活性″の指標は、ゴムに対する補強に直
接関与するカーボンブラック表面以外の情報をも包含し
ている憾みかある。
It is a pity that these indicators of ``surface activity'' include information other than the carbon black surface that is directly involved in reinforcing rubber.

即ち、1000℃を超える高温で加熱されたカーボンブ
ラックより離脱する水素は、表面に存在する水素のみな
らす、カーボンブラック粒子内部のグラファイト様微小
結晶の再配列により離脱する水素をも包含している。ま
た、カーボンブラックの真比重値については、カーボン
ブラック粒子の内部構造に関する情報の一部を反映する
もので、表面の活性度を直接的に示すものとは考えられ
ない。
That is, the hydrogen released from carbon black heated at a high temperature exceeding 1000° C. includes not only hydrogen present on the surface but also hydrogen released due to rearrangement of graphite-like microcrystals inside the carbon black particles. Furthermore, the true specific gravity value of carbon black reflects part of the information regarding the internal structure of carbon black particles, and is not considered to directly indicate the degree of surface activity.

本発明者らは、比較的低温域でカーボンブラックと硫黄
と直接反応させ、発生する硫化水素ガスの多寡を以って
カーボンブラック表面の活性度とする新しい測定方法を
見出し、この方法により測定された表面活性度が、ゴム
に対するカーボンブラック補強性に大きく寄与すること
を見出した。
The present inventors have discovered a new measuring method in which carbon black is directly reacted with sulfur at a relatively low temperature range, and the activity of the carbon black surface is determined by the amount of hydrogen sulfide gas generated. It has been found that the surface activity of carbon black greatly contributes to the reinforcing properties of rubber.

即ち、不活性ガス雰囲気中で、カーボンブラックと硫黄
の混合粉末を室温より10℃/m」nの速度で昇温し、
350℃及び550℃に達した時点の生成硫化水素ガス
量を、それぞれ11□5(350)、1(2S(’、)
50)としたとき、カーボンブラックの表面活性水素量
比(AHR)は次のように定義される。
That is, in an inert gas atmosphere, a mixed powder of carbon black and sulfur was heated from room temperature at a rate of 10°C/m'n,
The amount of hydrogen sulfide gas generated at the time of reaching 350℃ and 550℃ is 11□5(350) and 1(2S(',), respectively.
50), the surface active hydrogen ratio (AHR) of carbon black is defined as follows.

A HR=++2S(350)/112S(550)カ
ーボンブラック表面の水素には、比較的低温で硫黄と反
応するものと、比較的高温で反応するものとが存在し、
350℃以下の低温域で硫黄に対して反応性を示す水素
量の比率が高い程カーボンブラックのコムに対する反応
性が高く、補強効果に寄与することを見出し、本発明を
完成した。
A HR=++2S(350)/112S(550) Hydrogen on the surface of carbon black includes hydrogen that reacts with sulfur at relatively low temperatures and hydrogen that reacts at relatively high temperatures.
The present invention was completed based on the discovery that the higher the proportion of hydrogen that exhibits reactivity with sulfur in a low temperature range of 350° C. or lower, the higher the reactivity of carbon black with the comb, contributing to the reinforcing effect.

通常市販のS A、 F級カーボンブラックのA HR
の値は0.1に満たす、AHRの値を0.1以上、望ま
しくは0,15以上にすることにより、より高補強効果
の大きなカーボンブラックが得られる。
Normally commercially available S A, F class carbon black A HR
By satisfying the value of AHR to 0.1 and setting the value of AHR to 0.1 or more, preferably 0.15 or more, a carbon black with a higher reinforcing effect can be obtained.

通常市販のSAF級カーボンブラックの比表面積におい
ては、窒素吸着法(BET法)による比表面積(N、S
A)が145m/gを超えるのが一般的であるが、前記
S及びAHRを特定された値とすることにより、N25
Aが140m/g以下においても充分な耐摩耗性を付与
することが可能である。
The specific surface area of commercially available SAF grade carbon black is determined by the nitrogen adsorption method (BET method).
Generally, A) exceeds 145 m/g, but by setting the S and AHR to specified values, N25
It is possible to provide sufficient wear resistance even when A is 140 m/g or less.

また、N、SAを140m/g以下にすることにより、
ヒステリシスロスを通常のSAF級カーボンブラックよ
り低下させることが可能である。
In addition, by reducing N and SA to 140 m/g or less,
It is possible to lower hysteresis loss than ordinary SAF grade carbon black.

すなわち、本発明は、窒素吸着比表面積(N2SA)が
110−1.40 rr? / g、圧縮DBP吸油量
(24M4DI3PA)が8080−12O/100g
の領域にあるカーボンブラックにおいて、下記算出式−
■で得られるアクリゲートサイズ分布指数(S)が0.
10〜0.15、好ましくは0.11〜0.14の範囲
にあり、かつ不活性雰囲気下の350℃および550℃
の温度で当該カーボンブラックと硫黄を反応させて発生
した硫化水素量から算出した表面活性水素量比(AHR
)が0.10以上、好ましくは0.12以上の特性を有
する高耐摩耗性カーボンブラックに関するものである。
That is, the present invention has a nitrogen adsorption specific surface area (N2SA) of 110-1.40 rr? / g, compressed DBP oil absorption (24M4DI3PA) is 8080-12O/100g
For carbon black in the area of , the following calculation formula −
The acrylate size distribution index (S) obtained in ① is 0.
10 to 0.15, preferably 0.11 to 0.14, and at 350°C and 550°C under an inert atmosphere.
Surface active hydrogen amount ratio (AHR) calculated from the amount of hydrogen sulfide generated by reacting the carbon black and sulfur at a temperature of
) is 0.10 or more, preferably 0.12 or more.

算出式−■: S =0.84932XQog(D、’
。/Dst)ここで、Dstは遠心沈降分析によるカー
ボンブラックアグリゲートのストークス相当径の最多頻
度値であり、DkoはDstよりも大きな側にあって、
かつDstの172の頻度を有するスト−クス相当径で
ある。
Calculation formula-■: S = 0.84932XQog(D,'
. /Dst) Here, Dst is the most frequent value of the Stokes equivalent diameter of the carbon black aggregate determined by centrifugal sedimentation analysis, and Dko is on the larger side than Dst,
And it is a Stokes equivalent diameter having a frequency of 172 of Dst.

本発明において適用されるカーボンブラックのその他の
物理化学特性は次のようにして測定される。
Other physicochemical properties of carbon black applied in the present invention are measured as follows.

(1)窒素吸着比表面積(N2SA) ASTM D 3037−84B法で測定され、単位重
量当りの比表面積i/gで表示される。
(1) Nitrogen adsorption specific surface area (N2SA) Measured by ASTM D 3037-84B method and expressed as specific surface area i/g per unit weight.

(2)圧縮D B P吸油量(24M4 DBPA)A
STM  D3493−84で測定され、100g当り
に吸収されるジブチルフタレートのmQで表示される。
(2) Compression D B P oil absorption (24M4 DBPA) A
It is measured according to STM D3493-84 and is expressed in mQ of dibutyl phthalate absorbed per 100 g.

(3)沈降分析によるカーボンブラソクアクリゲートサ
イズ分析法。
(3) Carbon brass acrylate size analysis method using sedimentation analysis.

使用機器 Djsk Centrifuge Photo sed
imentometer(DCF)(英) Joyca
 I、oeb1社製測定法 若干の界面活性剤を加えた30%メタノール水溶液中に
、0.02〜0.06重量%のカーボンブラックを加え
、超音波処理を施して完全に分散せしめる。15v/v
%グリセリン水溶液の沈降液(スピン液)20〜30m
Qを江別した回転ディスク(disk)の回転数を80
0Orpmとし、上記分散液0.02〜0.03mQを
江別する。
Equipment used Djsk Centrifuge Photo sed
imentometer (DCF) (English) Joyca
Measurement method manufactured by OEB1 Co., Ltd. 0.02 to 0.06% by weight of carbon black is added to a 30% methanol aqueous solution containing some surfactant and completely dispersed by ultrasonication. 15v/v
% glycerin aqueous solution sedimentation solution (spin solution) 20-30m
The number of revolutions of the rotating disk with Q separated is 80.
0 rpm, and separate 0.02 to 0.03 mQ of the above dispersion.

分散液の江別と同時に記録計を動作せしめ、回転ディス
クの外周近傍の一定点を沈降によって通過するカーボン
ブラックアグリゲ−1〜の量を光学的に測定して、その
量を時間に対するヒストグラムとして記録する。
At the same time as dispersion liquid Ebetsu, a recorder is operated to optically measure the amount of carbon black aggregation 1 passing through a certain point near the outer periphery of the rotating disk due to sedimentation, and the amount is recorded as a histogram against time. do.

沈降時間を、下記の式(スト−クスの式の一般型)によ
りストークス相当径に換算し、カーボンブラックアグリ
ゲー1〜のストークス相当径とその頻度のヒストグラム
を得る。
The sedimentation time is converted into a Stokes equivalent diameter using the following formula (general version of the Stokes formula) to obtain a histogram of Stokes equivalent diameters and their frequencies for carbon black aggregators 1 to 1.

d=−(1) t 式(1)において、dは沈降開始後の時間しで回転ディ
スクの光学的測定点を通過するカーボンブラックアグリ
ゲートのストークス相当径である。
d=-(1) t In formula (1), d is the Stokes equivalent diameter of the carbon black aggregate that passes through the optical measurement point of the rotating disk within a period of time after the start of sedimentation.

定数には、測定時のスピン液の量、粘度およびカーボン
ブラックとの密度差(カーボンブラックの真密度を]、
、86g/mQとする)、さらに回転ディスクの回転数
によって決定せられる定数である。例えば、スピン液と
して15シ/V%グリセリン水溶液25m(lを用い、
測定温度20℃でディスク回転数800Orpmとした
場合のに値は492.3となり、dはnm、先は分で表
示される。
The constants include the amount of spin liquid at the time of measurement, viscosity, density difference with carbon black (true density of carbon black),
, 86 g/mQ), and is a constant determined by the rotation speed of the rotating disk. For example, using 25 ml (l) of a 15 S/V% glycerin aqueous solution as a spin liquid,
When the measurement temperature is 20° C. and the disk rotation speed is 800 rpm, the value is 492.3, where d is expressed in nm and d is expressed in minutes.

DstおよびSの定義 上記測定操作によって得られるアプリケートのストーク
ス相当径ヒス1−クラ11において、最多頻度(実際に
は、光学的測定を行なっているので最大吸光度である)
を与えるアプリケート相当径をD st (M○de)
と称し、カーボンブラックアクリゲートの平均的大きさ
の目安とする。
Definition of Dst and S The most frequent frequency in the Stokes equivalent diameter His 1-Cla 11 of the application obtained by the above measurement procedure (actually, it is the maximum absorbance because optical measurement is performed)
The equivalent diameter of the applicator that gives D st (M○de)
This is the standard for the average size of carbon black acrylate.

また、当該ヒストグラムにおいて、Dstの示す頻度(
吸光度)の二分の−の頻度(吸光度)を示し、かつDs
tよりも犬なるス1−−クス相当径をD3o としたと
き、アクリゲートサイズ分布指数Sは、 一月− 8=0.84932XQog(D:o/Dst)で定義
される。これは、比較的大きなアグリゲー1−サイズの
分布広さの目安となる。
In addition, in the histogram, the frequency (
Ds
When the equivalent diameter of S1--x that is smaller than t is D3o, the acrylate size distribution index S is defined as 1-8=0.84932XQog (D:o/Dst). This is a measure of the distribution width of relatively large aggregator 1 sizes.

(4)AHR測定方法 110℃で1時間乾燥した測定対象カーボンフラッフ約
100■と、純度99%以上の硫黄約10■を乳鉢でか
るく粉砕しながら均一に混合する。
(4) AHR measurement method Approximately 100 μm of carbon fluff to be measured dried at 110° C. for 1 hour and approximately 10 μg of sulfur with a purity of 99% or more are mixed uniformly while being lightly ground in a mortar.

カーボンブラックと硫黄の混合物を石英ガラス製反応管
(内径10 +nn+、長さ150 mm )に入れ、
反応管内を真空ポンプで10Torr以下の圧力に保ち
ながら管状電気炉により90〜100℃で30分間保持
し、室温まで放冷した後窒素ガスを反応管に充満せしめ
、その後反応管をガスサンプリング用ゴム栓で密封する
。反応管を管状電気炉内で10℃/分の昇温速度で加熱
し、350℃および550℃にそれぞれ達した時点でガ
スクロマ1−グラフ用マイクロシリンジを用いて反応管
のガスサンプリング用ゴム栓より反応管中から一定量の
ガスを採取し、採取ガス中の硫化水素濃度をガスクロマ
1−グラフ〔(株)島津製作所製:G5−3BFP、カ
ラム充填材:ポリフェニルエーテル(ファイブリンゲス
)、検出器: FPD)を用いて測定する。
A mixture of carbon black and sulfur was placed in a quartz glass reaction tube (inner diameter 10+nn+, length 150 mm),
While maintaining the pressure in the reaction tube below 10 Torr with a vacuum pump, it was held at 90 to 100°C for 30 minutes in a tubular electric furnace. After cooling to room temperature, the reaction tube was filled with nitrogen gas, and then the reaction tube was filled with gas sampling rubber. Seal with a stopper. The reaction tube was heated at a temperature increase rate of 10°C/min in a tubular electric furnace, and when the temperature reached 350°C and 550°C, the gas sampling rubber stopper of the reaction tube was heated using a gas chroma 1-graph microsyringe. A certain amount of gas is sampled from the reaction tube, and the hydrogen sulfide concentration in the sampled gas is detected using a gas chroma 1-graph (manufactured by Shimadzu Corporation: G5-3BFP, column packing material: polyphenyl ether (Five Ringes), Instrument: Measure using FPD).

350℃および550℃における硫化水素濃度をそれぞ
れH7S(350)、u、、 5(550)とすると、
カーボンブラックの表面活性水素量比(AHR)は下記
の通りに算出される。
Letting the hydrogen sulfide concentrations at 350°C and 550°C be H7S (350) and u, 5 (550), respectively,
The surface active hydrogen ratio (AHR) of carbon black is calculated as follows.

A HR=H7S(350)/H2S(550)[実 
施 例] 以下に本発明カーボンブラックの実施例を示し、本発明
をさらに詳しく説明する。
A HR=H7S(350)/H2S(550) [Actual
Examples] Examples of the carbon black of the present invention are shown below to explain the present invention in more detail.

製造例 製造例について、添付図に基づいて説明する。Manufacturing example A manufacturing example will be explained based on the attached drawings.

添付の第1図は、本発明のカーボンブラックの製造に使
用される一例の製造炉の縦断正面図であり、第2図は第
1図のA−A矢視における縦断正面図、第3図は、B−
B矢視における縦断正面図である。
The attached FIG. 1 is a longitudinal sectional front view of an example of a production furnace used for producing carbon black of the present invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional front view taken along arrow A-A in FIG. is B-
FIG.

円筒形状の燃焼室2(内径325nwnφ、長さ550
m)と、前記燃焼室上流端中心に挿入位置の調節可能な
水冷ジャケット8で保護された第1の原料油導入管9(
内径12 、5 n+m )と、前記燃焼室2の前半部
に設置された接線方向位置に中心を有する2個の第1の
空気導入管5.5’(内径]、 ] 5 ninφ、燃
料も導入可能)および前記の第1の導入管とは独立した
6個の放射状の第2の燃料導入管6.6’ 、 7.7
’ 、 7a、 7b(内径23nwnφ)と、前記燃
焼室2に同軸的に連結した最狭部径80mmφ、長さ1
50nwnのベンチュリ一部3と、前記ベンチュリ部3
の最上流端より80+nm下流の4個の放射状に設けら
れた第2の原料油導入管(内径10mmφ)10.10
’ 、 11.11’と前記ベンチュリ部3に同軸的に
連結した反応継続兼冷却室4(内径160+nmφ、長
さ2000mm)と、前記反応継続兼冷却室4の最下流
端より挿入位置の調節可能な冷却水導入管]2(内径1
01TInφ)と、前記反応継続兼冷却部4の後端部に
90’の角度で連結された煙道13とからなる、全体を
耐火物で被覆されたカーボンブラック製造炉1を用い、
第1、第2の導入管からの空気および燃料ガス(液化石
油ガス)の供給条件、第1ならびに第2の原料油導入管
からの〃■料油の供給条件、第1の原料油導入管先端の
位置および冷却水導入管の位置の選択により比表面積、
A HR1圧縮DBP吸油量、アグリケー)ヘサイス分
布指数(S)の異なるファーネスカーボンブラックを製
造した。
Cylindrical combustion chamber 2 (inner diameter 325nwnφ, length 550mm
m), and a first raw oil inlet pipe 9 protected by a water cooling jacket 8 whose insertion position can be adjusted at the center of the upstream end of the combustion chamber (
Two first air introduction pipes 5.5' (inner diameter), ] 5 ninφ, having an inner diameter of 12,5 n+m) and a center located at a tangential position installed in the front half of the combustion chamber 2, also introduce fuel. possible) and six radial second fuel inlet pipes 6.6', 7.7 independent of said first inlet pipe.
', 7a, 7b (inner diameter 23nwnφ), and the narrowest part connected coaxially to the combustion chamber 2 with a diameter of 80mmφ and a length of 1
50nwn venturi part 3 and the venturi part 3
Four second feedstock oil inlet pipes (inner diameter 10 mmφ) 10.10 installed radially 80+nm downstream from the most upstream end of
', 11.11' and a reaction continuation/cooling chamber 4 (inner diameter 160+nmφ, length 2000 mm) coaxially connected to the venturi section 3, and the insertion position can be adjusted from the most downstream end of the reaction continuation/cooling chamber 4. cooling water inlet pipe] 2 (inner diameter 1
01TInφ) and a flue 13 connected at an angle of 90' to the rear end of the reaction continuation/cooling section 4, using a carbon black production furnace 1 entirely covered with a refractory,
Conditions for supplying air and fuel gas (liquefied petroleum gas) from the first and second introduction pipes, supply conditions for feed oil from the first and second feedstock oil introduction pipes, first feedstock oil introduction pipe The specific surface area can be changed by selecting the position of the tip and the position of the cooling water introduction pipe.
Furnace carbon blacks having different AHR1 compressed DBP oil absorption, Agric) Hesys distribution index (S) were produced.

生成カーボンブラックのスI−ラクチャーの制御は、通
常実施されている方法、すなわち原料油中しこアルカリ
金属類を適宜添加することしこよって実施した。
The scratch structure of the produced carbon black was controlled by a commonly used method, that is, by appropriately adding alkali metals to the raw material oil.

使用原料油の物理化学特性は表−1に、製造条件ならび
に得られたカーボンブラックの物理化学特性を表−2に
とりまとめて示した。また、得られたカーボンブラック
の配合ゴム特性を評価するために、ゴム配合条件を表−
3に、配合ゴ11特性を表−4にそれぞれとりまとめて
示した。
The physicochemical properties of the raw material oil used are summarized in Table 1, and the production conditions and physicochemical properties of the obtained carbon black are summarized in Table 2. In addition, in order to evaluate the compounded rubber properties of the obtained carbon black, the rubber compounding conditions are listed below.
3, the properties of the 11 blends are summarized in Table 4.

(以下余白) 表−1 使用原料油の物理化学特性 (以下余白) 表−3 ゴム配合条件 (以下余白) (注)コム特性試験条件 ■ 配合物の加硫条件:145℃,30分■ 耐摩耗試
験二ランボーン摩耗試験機を用いスリップ率25%およ
び60%で 測定し耐摩耗性は下式で求め る。
(Space below) Table-1 Physical and chemical properties of raw material oil used (Space below) Table-3 Rubber compounding conditions (Space below) (Note) Comb property test conditions■ Vulcanization conditions for compound: 145℃, 30 minutes■ Resistance Abrasion test: Measurements are made using a Niranborn abrasion tester at slip rates of 25% and 60%, and the abrasion resistance is determined by the following formula.

耐摩耗指数=(S/T)X100  (%)ここでS:
IRBNα6試験片の25%および60%スリップ率で
の容積損失。
Wear resistance index = (S/T)X100 (%) where S:
Volume loss at 25% and 60% slip ratio of IRBNα6 specimen.

T:供試試験片の25%および60%スリップ率での容
積損失。
T: Volume loss at 25% and 60% slip ratio of the test specimen.

■ 反発弾性試験:レジリニンステスター(東洋精機製
作新製)k用い、B、 S (ITrjtish 5t
andard)903 : Part A8 :196
3のA法に準して測定する。
■ Resilience test: Using a resilinine tester (newly manufactured by Toyo Seiki Seisakusho), B, S (ITrjtish 5t
andard) 903: Part A8: 196
Measure according to method A of 3.

■ その他のゴム特性: JIS K 6300−19
74およびJ]、’S K 6301−1975に準じ
て測定する。
■ Other rubber properties: JIS K 6300-19
74 and J], 'S K 6301-1975.

[発明の効果コ 表−2ならびに表−4におけるNα1からNo、 7ま
てのカーボンブラックは、本発明によるカーボンフラッ
つてあり、Nα8からNo、 ]、 Oまでは性能比較
のためのカーボンブラックである。
[Effects of the Invention Carbon blacks from Nα1 to No. 7 in Table 2 and Table 4 are carbon flats according to the present invention, and carbon blacks from Nα8 to No. ] and O are carbon blacks for performance comparison. be.

本発明における低窒素比表面積のNα1のカーボンブラ
ックは、その他の高窒素比表面積の本発明カーボンブラ
ックよりも耐摩耗性において若干劣るが、比較例品の高
比表面積側でSが0.15を」二回るNα9よりは優れ
ている。また、本発明の高比表面積側のNα3について
みられるとおり、耐摩耗性においてはNo、 ]よりは
優れているが反発弾性が若干低下し、ムーニー粘度が増
大する傾向がでる。従って、本発明では窒素吸着比表面
積を、110〜1.40r&/gとするのか好適である
ことがわかる。
The carbon black with a low nitrogen specific surface area of Nα1 in the present invention is slightly inferior in wear resistance to other carbon blacks of the present invention with a high nitrogen specific surface area, but S is 0.15 on the high specific surface area side of the comparative example product. ” This is better than Nα9, which has two rotations. Further, as seen with Nα3 on the high specific surface area side of the present invention, although it is superior to No. 3 in terms of abrasion resistance, the rebound resilience tends to decrease slightly and the Mooney viscosity tends to increase. Therefore, it can be seen that in the present invention, it is preferable to set the nitrogen adsorption specific surface area to 110 to 1.40 r&/g.

圧縮D B I)吸油量において低位にある本発明のN
L12のカーボンブラックは、Nα]−のカーボンブラ
ックと対比すると、たとえ窒素吸着比表面積が高位にあ
っても、高苛酷度耐摩耗性において劣ってくるので本発
明においては、少なくとも80mL/1.00gとする
必要がある。しかし、本発明の高圧縮DBP吸油量側の
Nα4カーボンブラツクでは、耐摩耗性は向上するが、
ムーニー粘度も増大してくることが理解される。従って
、本発明においては圧縮DBP吸油量は80〜120u
Q/]OOgとするのが好適であることがわかる。
Compression D B I) N of the present invention, which is low in oil absorption
Compared to Nα]- carbon black, L12 carbon black is inferior in high-severity abrasion resistance even if it has a high nitrogen adsorption specific surface area. It is necessary to do so. However, with the Nα4 carbon black on the high compression DBP oil absorption side of the present invention, wear resistance is improved, but
It is understood that the Mooney viscosity also increases. Therefore, in the present invention, the compressed DBP oil absorption amount is 80 to 120 u.
It can be seen that it is suitable to set Q/]OOg.

上述の如き窒素吸着比表面積ならびに圧縮DBP吸油量
範囲内にあるカーボンブラックでも、Sが0.15を上
回るとNa 9ならびにNα10の性能比較品にみられ
るように耐摩耗性が低下してくるので不適当である。ま
た、S値が小さくなると本発明のNα7のカーボンブラ
ックにみられるように反発弾性が低下する傾向が出てく
るので、本発明におけるアグリゲ−1へサイス分布指数
Sは0.10〜0.15の範囲に設定することが必要で
ある。さらに、本発明のNα5ならびにNα7と性能比
較品のNn 8を対比すると明らかな如く、窒素吸着比
表面積ならびに圧縮DBP吸油量がほぼ同しレベル値に
ありながら表面活性水素量比のA HRが低下すると耐
摩耗性が低下してくることが認められ、本発明において
はA HRは少く一21= とも0.]0以上に設定する必要があり、望ましくは0
.12以上とするのが好適であることがわかる。
Even with carbon black that has a nitrogen adsorption specific surface area and compressed DBP oil absorption as described above, when S exceeds 0.15, the wear resistance decreases as seen in the performance comparison products of Na 9 and Na 10. It's inappropriate. In addition, as the S value decreases, there is a tendency for the rebound resilience to decrease as seen in the carbon black of Nα7 of the present invention. It is necessary to set it within the range of . Furthermore, as is clear from comparing the Nα5 and Nα7 of the present invention with the performance comparison product Nn 8, while the nitrogen adsorption specific surface area and compressed DBP oil absorption are at approximately the same level, the surface active hydrogen amount ratio AHR is decreased. Then, it is recognized that the wear resistance decreases, and in the present invention, the AHR is at least -21=0. ] Must be set to 0 or more, preferably 0
.. It can be seen that a value of 12 or more is suitable.

さらにまた、本発明のNα6ならびにNo、 5のカー
ボンブラックを対比してみると、両者はA HR値以外
の特性はほぼ同しレヘルにあるが、N[16カーボンブ
ラツクではNo、 5よりもAHR値か低いので耐摩耗
性において低下する傾向があり、本発明においてはAH
R値を0.10以上の高値とするのが好適であることが
わかる。
Furthermore, when comparing the Nα6 and No. 5 carbon blacks of the present invention, both have almost the same properties other than the AHR value, but the N[16 carbon black has a higher AHR than No. 5. Since the value of AH is low, the wear resistance tends to decrease, and in the present invention, AH
It can be seen that it is preferable to set the R value to a high value of 0.10 or more.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のカーボンブラックの製造に使用される
一例の製造炉の縦断正面図であり、第2図は第1図の製
造炉のA−A矢視における縦断正面図、第3図はB−B
矢視における縦断正面図である。 2・燃 焼 室   4 反応継続兼冷却室5.5′ 
 空気導入管 6.6’ 、7.7’  燃料導入管 9 原料油導入管 10.10’ 、11.II’  原料油導入管13・
・煙 道 特許出願人 刊カーボン株式会社 代理人 弁理士 佐 1) 守 a外2名−24=
FIG. 1 is a longitudinal sectional front view of an example production furnace used for producing carbon black of the present invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional front view of the production furnace in FIG. is B-B
FIG. 2. Combustion chamber 4 Reaction continuation/cooling chamber 5.5'
Air introduction pipe 6.6', 7.7' Fuel introduction pipe 9 Raw material oil introduction pipe 10.10', 11. II' Raw oil inlet pipe 13・
- Flue patent applicant Kan Carbon Co., Ltd. agent Patent attorney Sa 1) Mamoru A and 2 others - 24 =

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、窒素吸着比表面積(N_2SA)が110〜140
m^2/g、圧縮DBP吸油量(24M4DBPA)が
80〜120ml/100gの領域にあるカーボンブラ
ックにおいて、下記算出式−[1]で得られるアクリゲ
ートサイズ分布指数(S)が0.10〜0.15の範囲
にあり、かつ不活性雰囲気下の350℃および550℃
の温度で当該カーボンブラックと硫黄を反応させて発生
した硫化水素量から下記算出式−[2]で算出した表面
活性水素量比(AHR)が0.10以上の特性を有する
高耐摩耗性カーボンブラック。 算出式−[1]:S=0.84932×log(D^L
_5_0/Dst)ここで、Dstは遠心沈降分析によ
るカーボンブラックアクリゲートのストークス相当径の
最多頻度値であり、D^L_5_0はDstよりも大き
な側にあって、かつDstの1/2の頻度を有するスト
ークス相当径である。 算出式−[2]:AHR=H_2S(350)/H_2
S(500)ここで、H_2S(350)は350℃に
達した時点の生成硫化水素ガス量であり、H_2S(5
00)は500℃での硫化水素ガス量である。
[Claims] 1. Nitrogen adsorption specific surface area (N_2SA) is 110 to 140
m^2/g, compressed DBP oil absorption (24M4DBPA) is in the range of 80 to 120 ml/100 g, and the acrylate size distribution index (S) obtained from the following calculation formula - [1] is 0.10 to 120 ml/100 g. 0.15 and 350°C and 550°C under an inert atmosphere
A highly wear-resistant carbon having a surface active hydrogen ratio (AHR) of 0.10 or more, which is calculated from the amount of hydrogen sulfide generated by reacting the carbon black with sulfur at a temperature of black. Calculation formula - [1]: S = 0.84932 x log (D^L
_5_0/Dst) Here, Dst is the most frequent value of the Stokes equivalent diameter of carbon black acrylate determined by centrifugal sedimentation analysis, and D^L_5_0 is on the larger side than Dst and has a frequency of 1/2 of Dst. It has a Stokes equivalent diameter. Calculation formula - [2]: AHR=H_2S(350)/H_2
S(500) Here, H_2S(350) is the amount of hydrogen sulfide gas produced when the temperature reaches 350°C, and H_2S(5
00) is the amount of hydrogen sulfide gas at 500°C.
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