JPH02158668A - タイヤトレッド用カーボンブラック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、タイヤトレッド用として有用な高度の耐摩耗
性を与えるカーボンブラックに関し、とくに良路、悪路
に拘わりなく常に低位の摩耗水準を示す新規特性のカー
ボンブランクに関する。

〔従来の技術〕

近時、各種車両の高性能化に伴って、ダンプトラックや
オフロード車でも山間路や砕石現場などの極悪路ばかり
でなく、−船道路等の良路を走行する機会が増えている
。また、レジャーの多様化により一般車両でも整備の整
った高速道路に限らず山間地帯の苛酷な道路を走行する
ようになってきている。

このような情況から、タイヤトレッド部材に使用される
カーボンブラックに対しても、良路から悪路に至る多様
な路面情況において高度な耐摩耗性を付与することがで
きる性状特性が要求されている。

一般に高度な耐摩耗性が要求されるゴム用途には、ＳＡ
Ｆ　（Ｎ−１１０）　、Ｉ　ＳＡＦ　（Ｎ−２２０）な
ど粒子径が小さく、比表面積の大きなカーボンブラック
が使用されるが、この種のカーボンブランクはストラフ
チャーの発達が阻害され、特に２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量の
低下を余儀なくされるために悪路での十分な耐摩耗性が
得られず、また発熱性も大幅に上昇する。他方、ストラ
フチャーを増加させると、発熱性は僅かな後退にとどま
りながら補強性、耐摩耗性の向上は認められるものの、
この場合には着色力の大幅な低下を伴うため、良路にお
ける十分な耐摩耗性が得られなくなる。

〔発明が解決しようとする課題〕

したがって、発熱性の上昇を伴わずに良路から悪路まで
のあらゆる路面状況において高度の耐摩耗性が付与しえ
るカーボンブランクが開発できれば、現状の要求に対し
て適切に対応することができる。ところが、この要求を
満すためには高着色力と高圧縮ＤＢＰ吸油量という二律
背反する特性を両立させる必要がある。

出願人は、先にゴムに対し均質分散性と高耐摩耗性を同
時に付与することができる特性の大型タイヤトレッド用
カーボンブランクを提供（特願昭６３−１９５８５０号
）したが、本発明はこの先行発明をヘースとして、更に
性能解明ならびに耐摩耗性レヘルの向上化を図ることに
より、上記要求性能を満足するカーボンブラックの開発
に成功したものである。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち、本発明により提供されるタイヤトレッド用カ
ーボンブラックは、ＣＴＡＢが１２０〜１６０ｒｒｆ／
　ｇ　、　２４Ｍ　４が１００〜１４５＋ｄ／１００ｇ
、、Ｔ　ｉ　ｎｔが１００〜１５０％の範囲にあり、か
つ下記（１）式で定義されるＭａＯ値が下記（２）式の
関係を満す特性を備えることを構成上の特徴とする。

Ｍａ≧　１．７−０．００５　（ＣＴＡＢ）　　−・・
−（２）但し、ＣＴＡＢはＣＴＡＢ比表面積（ポ／ｇ）
、２４Ｍ４は２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量（Ｊｄ／１００ｇ）
　、Ｔ　ｉｎＬは比着色力（％）、ＮＡＳＡは窒素吸着
比表面Ｊｌ　（ｒｒｆ／ｇ）　、　Ｄ　Ｓ　Ｌは遠心沈
降法による凝集体ストークス相当径分布における最大頻
度のストークス相当径（ｎ−）を指すものとする。

上記したカーボンブラックの各特性は、以下の測定方法
による値が用いられる。

（１）　　ＣＴ　Ａ　Ｂ ＡＳＴＭ　Ｄ３７６５−８０“５ｔａｎｄａｒｄ　Ｔｅ
５ｔ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　Ｃａ−ｒｂｏｎ　　Ｂｌ
ａｃｋ−ＣＴＡＢ　　（ＣＥＴＹＬＴＲＩＭＥＴＨＹＬ
　　ＡＭＭＯＮＩＵＭ　　ＢＲＯＭＩ（１［１）　５ｕ
ｒｆａｃｅ　Ａｒｅａ”による。

（２）　　２４Ｍ４ ＡＳＴＭ　　Ｄ３４９３−８５ａ　　”５ｔａｎｄａｒ
ｄ　　Ｔｅ５ｔ　　Ｍｅｔｈｏｄ　　ｆｏｒ　　Ｃａｒ
ｂｏｎ　Ｂｌａｃｋ−Ｄｉｂｕｔｙｌ　Ｐｈｔｈａｌａ
ｔｅ　Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　Ｎｕｎｂｅｒ　ｏｆ　Ｃ
ｏｍｐｒｅｓｓｅｄ　Ｓａｍｐｌｅ″による。

（３）Ｔｉｎｔ ＪＩＳ　Ｋ６２２１−８２“ゴム用カーボンブラックの
試験方法”　６．１．３項を用い、対比試料をＩＲＢ”
３によるや （４）Ｎ、ＳＡ ＡＳＴＭ　　０３０３７−８６　　”５ｔａｎｄａｒｄ
　　Ｔｅ５ｔ　　Ｍｅｔｈｏｄ　　ｆｏｒ　　Ｃａｒｂ
ｏｎ　Ｂｌａｃｋ−５ｕｒｆａｃｅ　Ａｒｅａ　ｂｙ　
Ｎｉｔｒｏｇｅｎ　Ａｄｓｏｒｐｔｉ−ｏｎ”　ＭｅＬ
ｈｏｄ　Ｂによる。

（５）［５ｓｔ 乾燥カーボンブラック試料を少量の界面活性剤を含む２
０％エタノール水溶液と混合してカーボンブラック濃度
５０ａｇ／ｆの分散液を作成し、これを超音波で十分に
分散させて試料とする。ディスク・セントリフユージ装
置（英国Ｊｏｙｅｓ　Ｌｏｅｂ１社製）を８０００ｒｐ
ｍの回転速度に設定し、スピン液（２％グリセリン水溶
液）を１ｏａｆ加えたのち、Ｉｄのバッファー液（エタ
ノール水溶液）を注入する。次いで試料液を０．５ｄを
注射器で加えて遠心沈降を開始し、同時に記録計を作動
させて光学的に凝集対ストークス相当径の分布曲線を作
成する。得られた分布曲線における最大頻度のストーク
ス相当径をｐ　ｓ　ｔ　（ｒｖ）とする。この測定方法
によるＡＳＴＭ０−２４５ｔａｎｄａｒｄ　Ｒｅｆｅ−
ｒｅｎｃｅ　Ｂｌａｃｋ　Ｃ−３Ｎ２３４の０５ｔは８
０ｎ請となる。

本発明で特定したＣＴＡＢ　１２０−１６０ポ／ｇ。

２４Ｍ　４　１０（１−１４５ｄ／１００ｇＸＴ　ｉ　
ｎ　ｔ　　１００〜１５０％の特性範囲は、配合ゴムに
好適な耐摩耗性ならびに発熱性能を付与するための要件
となるもので、これら各特性が上記範囲を１廻る場合に
は目的とする高度の耐摩耗性を得ることができず、他方
、ＣＴＡＢおよびＴｉｎｔが上記範囲を越えると発熱性
能の大幅な後退を生じ、２４Ｍ４ＤＢＰが１４５ｄ／１
０Ｑｇを上層ると配合ゴムの硬度増、分散加工性の低下
などにより耐摩耗性能の減退を招く。

一般に、ＣＴＡＢを大きくすると配合ゴムの耐摩耗性を
向上させるために有効に作用するが、同時に加工性能の
低下が著しくなる。また、一方で２４Ｍ４の低下とＮｔ
　ＳＡの増大を引き起す結果、ＣＴＡＢの増大に伴って
本発明で定義したＭａ値は低減化する。

本発明で定義したＭａ値は、足止表面積あたりの２４Ｍ
４およびＴ　ｉ　ｎ　ｔが高位にあることを示す特性指
標で、本発明によるカーボンブラックのＭａ値は従来品
種に比べＣＴＡＢに対する水準として相対的に高位に位
置する点に特徴がある。

すなわち、カーボンブラックの特性としてＣＴＡＢが１
２０〜１６０Ｍ／ｇ、２４Ｍ４が１００−１４５ｄ／ｌ
ｏｏｇ、　Ｔ　ｉ　ｎ　Ｌが１００〜１５０％の範囲に
あり、かつＭ　ａ　４ｉｉが１．７−０．００５　　（
ＣＴＡＢ）以上の要件を満足する場合に発熱性の後退を
伴わずに良路、悪路において共通ずる高耐摩耗性の付与
が可能となる。

上記の特性要件を具備する本発明のカーボンブラックは
、通常のオイルファーネス方式による反応炉を用い生成
反応温度、反応時間、燃焼ガス流速などの諸条件を適宜
設定することにより製造することができる。

（作　用） 良路における耐摩耗性の付与はＣＴＡＢを増大させてＴ
ｉｎｔの上昇と１）ｓｔの低下をもたらすことによって
可能であるが、反面、発熱性能の後退と２４Ｍ４の低下
を惹起して悪路走行時におけるタイヤトレッドの耐摩耗
性を損ねる。

したがって、粒子径の微細化と比表面積の増加のみでは
タイヤトレッドゴムに対し、良路、悪路共に良好な耐摩
耗性を付与することは困難である。

例えば、ＣＴＡＢを増加させていくとＮよＳＡの大幅増
加と２４Ｍ４の低下を生じ、一方、２４Ｍ４を増加させ
ていくとＴｉｎｔの低下と［）ｓｔの増大を伴う、この
ようなことから、Ｍ　ａ　（１ｉはＣＴＡＢの増大によ
って相対的に低下する関係にあり、従来のカーボンブラ
ックは総じてＭａ値が１．７−０゜００５　　（ＣＴＡ
Ｂ）を１廻る９１域に属している。

本発明のカーボンブラックは、同一の比表面積水準にお
いて高位のＴｉｎｔと２４Ｍ４を兼備しており、この特
性要件が上述したＣＴＡＢ、２４Ｍ４、Ｔｉｎｔおよび
Ｍａ値の機能と併せて良路および悪路の異なる耐摩耗シ
ビアリテイーにおいて発熱性能を後退せずに常に高度な
耐摩耗性を付与するために有効に作用する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を比較例と対比して説明する。

実施例１〜６、比較例１〜５ （１）カーボンブラックの製造 炉頭部に接線方向空気供給口２ケを有し、炉軸方向に挿
着された燃焼バーナーおよび原料油噴射ノズルを有する
燃焼室（直径５５０謳、長さ６００ｍｍ）を設置し、該
燃焼室と同軸的に連結する狭径反応室（第１反応室：直
径２２０■、長さ１５（１ｍ、第２反応室：直径１４０
ｍ、長さ６００ｍ、第３反応室：直径２２０鵬、長さ１
５０鵬、第４反応室：直径１５０鋪、長さ５００ＩｎＩ
ｌ）およびこれに引続く広径反応室（直径１００鵬）と
から構成されたオイルファーネス炉を用い発生条件を変
えてカーボンブランクを製造した。

原料油としては、比重（１５／４°Ｃ）　１．０７３　
、粘度（エングラ−４０／２０°Ｃ）２．１０、トルエ
ン不溶分０．０３％、相関係数（ＢＭＣＩ）　１４０　
、初ＦＪＩ沸点１０３℃の芳香族炭化水素油を、また燃
料油には比重（１５／４°Ｃ）　０．９０３　、粘度（
ＣＳ　Ｔ５０’Ｃ）　１６．１、残炭分５．４％、硫黄
分１．８％、引火点９６℃の炭化水素油を用いた。

表■に発生条件、表Ｈに得られた本発明カーボンブラン
クの特性をそれぞれ実施例阻と対比して示した。なお、
表Ｈの比較例１〜５は本発明の特性要件を外れる品種の
カーボンブラックを示したものである。

（２）　　ゴム配合 次に、これらのカーボンブラック試料を表■に示す配合
比により天然ゴムに配合した。

表 ■ 表■の配合物を１４５’Ｃの温度で加硫処理して得られ
たゴム組成物につき各種ゴム特性を測定し、結果を実施
例および比較例阻と対応させて表■に示した。

なお、ゴム特性の測定方法および測定条件は下記によっ
た。

（１）　　Ｐｊ耗険 ランポーン摩耗試験機（機械式スリップ機構）を用い、
次の条件で測定した。

試験片：Ｗ−さＬｏｗ、外径４４ｍ エメリーホイール： ＧＣタイプ、粒度１８０、硬度Ｈ 添加カーボンランダム粉： 粒度“８０、添加量的９ｇ／分 エメリーホイール面と試験片との相対 スリップ率；２４％、６０％ 試験片回転数：　５３５ｒｐｍ 試験荷重１ｋｇ （２）　　ムーニー粘度 ＪＩＳに６１００　　ｒ未加硫ゴム物理試験方法」によ
つた。

（３）その他 ＪＩＳに６３０１−７５　ｒ加硫ゴム物理試験方法」に
よつた。

（３）評価 表■の結果から、適用したカーボンブラックのＣＴＡＢ
が同一レベルに位置する場合、実施例によるゴム組成物
は比較例に比べ同等の発熱性能を維持しながら良路およ
び悪路でのＬＡ２４％、ＬＡ６０％摩耗量がいずれも改
善されていることが判明する。特に実施例においては良
路での耐摩耗性をｔ貝なうことなく悪路での耐摩耗性向
上化が認められており、良路、悪路に対する耐摩耗性能
のバランスが明らかに改善されている。

〔発明の効果〕

以上のとおり、本発明に係るカーボンブラックによれば
、トレッド用配合ゴムに対し良路から悪路に至るあらゆ
る環境の走行条件において、高摩耗性を付与することが
できるから各種車両のタイヤトレッド用として要求性能
を十分に満足しうる有用性がある。

特許出願人　　東海カーボン株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＣＴＡＢが１２０〜１６０ｍ＾２／ｇ、２４Ｍ４が
   １００〜１４５ｍｌ／１００ｇ、Ｔｉｎｔが１００〜１
   ５０％の範囲にあり、かつ下記（１）式で定義されるＭ
   ａの値が下記（２）式の関係を満す特性のタイヤトレッ
   ド用カーボンブラック。 Ｍａ＝０．７９２×〔２４Ｍ４ＤＢＰ〕＾２／〔Ｎ＿２
   ＳＡ〕＾２×〔Ｔｉｎｔ〕／〔＠Ｄ＠ｓｔ〕・・・（１
   ）Ｍａ≧１．７−０．００５〔ＣＴＡＢ〕・・・・（２
   ）但し、ＣＴＡＢはＣＴＡＢ比表面積（ｍ＾２／ｇ）、
   ２４Ｍ４は２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量（ｍｌ／１００ｇ）、
   Ｔｉｎｔは比着色力（％）、Ｎ＿２ＳＡは窒素吸着比表
   面積（ｍ＾２／ｇ）、＠Ｄ＠ｓｔは遠心沈降法による凝
   集体ストークス相当径分布における最大頻度のストーク
   ス相当径（ｎｍ）を指すものとする。