JPH03111455A

JPH03111455A - カーボンブラック

Info

Publication number: JPH03111455A
Application number: JP2243671A
Authority: JP
Inventors: Kenneth W Babcock; ケネス　ダブリュ．バブコック; Jay J Zimmer; ジエイ　ジエイ．ジムマー
Original assignee: Cabot Corp
Current assignee: Cabot Corp
Priority date: 1989-09-14
Filing date: 1990-09-13
Publication date: 1991-05-13
Anticipated expiration: 2009-12-21
Also published as: LU87804A1; JPH06104788B2; FR2651787B1; NL194004C; NL194004B; TR25913A; NL9002019A; KR910006429A; IT1244876B; IT9021451A0; IT9021451A1; FR2651787A1; US5168106A; DE4028578A1; BR9004583A

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、種々の用途、特にゴム組成物に用いるのに非
常に適した新規な種類のファーネス　カーボンブラック
に関する。

〔従来の技術〕

カーボンブラックは、一般に炉型反応器で高温燃焼ガス
で炭化水素供給原料を熱分解し、粒状カーボンブラック
を含有する燃焼生成物を生成させることにより製造され
る。

カーボンブラックは、顔料、充填剤、補強材、及び種々
の多くの用途に用いることができる０例えば、カーボン
ブラックは、ゴム組成物の配合及び製造で充填剤及び補
強顔料として広く用いられている。最も重要なことは、
タイヤの製造に用いることを目的としたゴム加硫化物の
製造にカーボンブラックは有効なことである。タイヤの
製造では、−ｍに充分なハンドリング性及びコーナーリ
ング性、耐摩耗性及び牽引摩擦係数（湿潤及び乾燥滑り
抵抗）を有するタイヤを生ずるカーボンブラックを使用
することが望ましい。特に、高性能タイヤ及びレーシン
グ用タイヤに用いるためのそれらの種類の改良された性
質を与えることができるカーボンブラックを製造するこ
とがで望ましい。

従って、本発明の一つの目的は、改良されたハンドリン
グ及びコーナーリング性、大きな耐摩耗性及び改良され
た牽引性を、カーボンブラックを配合した天然ゴム、合
成ゴム、及び天然ゴムと合成ゴムとの混合物に与える新
しいカーボンブラックを＃Ｉ！造することである。

本発明の他の目的は、新しいカーボンブラックを配合し
た高性能及びレーシング用タイヤとして用いるのに有利
な新しいゴム組成物を与えることである。

本発明の他の目的は、次の記載及び特許請求の範囲から
明らかになるであろう。

〔本発明の要約〕

窒素による比表面積（Ｎ、ＳＡ）が少なくとも１８０履
’／ｇ〜約２５０ｚ２／ｇ、好ましくは約１９０ｍ２／
ｇ〜約２４０ｍ２／ｇ、窒素による比表面積／沃素吸着
数の比（Ｎ２ＳＡ／Ｉ２数）が約０．９０〜約１．０５
、ΔＤ　５０／　Ｄモード。

の比が約０．６７〜約０．８１、好ましくは約０．７０
〜約０．７７、ＤＢＰ（ジブチルフタレート数）が約１
１５ｃｃ／１００ｇ〜約１３５ｃｃ／　１００ｇ、ΔＤ
ＢＰ〔ΔＤＢＰ＝ＤＢＰ−ＣＤＢＰ（粉砕ＤＢＰ））が
２０ｃｃ／　１００ｙに等しいか又はそれより小さく、
好ましくは約１０ｃｃ７１００ｙ〜約２０ｃｃ／　１０
０ｙである新しい種類のカーボンブラックが発見された
。これらのカーボンブラックを含有する新しい種類のゴ
ム組成物も発見された。

本発明のカーボンブラックは、第一（燃焼）領域、及び
今後供給原料注入領域として言及する少なくとも二つの
領域によって分離された反応領域を有するファーネス　
カーボンブラック反応器中で製造されてもよく、その供
給原料注入領域にはカーボンブラックを生ずる供給原料
が当分野で知られている任意のやり方で高温燃焼ガス流
中へ注入される。高温燃焼ガスと供給原料との得られた
混合物は反応領域中へ入る。カーボンブラックを生ずる
供給原料の熱分解は、本発明のカーボンブラックが形成
されたとき、混合物を急冷することにより停止される。

熱分解は急冷用流体を注入する急冷により停止されるの
が好ましい。本発明の新規なカーボンブラックを製造す
る方法を、次に詳細に記述する。

本発明の新規なカーボンブラックが補強材として有効な
ゴムには、天然ゴム及び合成ゴムが含まれる。一般に、
ゴムに項著な程度の補強性を与えるために、ゴム１００
重量部当たり約ｌＯ〜約２５０重量部の範囲の量のカー
ボンブラック生成物を用いることができる。しかし、ゴ
ム１００重量部当たり約２０〜約１００重量部の範囲の
量のカーボンブラックを用いるのが好ましく、特にゴム
１００重量部当なり約４０〜約８０重量部のカーボンブ
ラックを用いるのが好ましい。

本発明で用いるのに適したゴムの中には、天然ゴム〜及
び塩素化ゴムの如きその誘導体；約１０〜約７０重１％
のスチレンと、約９０〜約３０重量％のブタジェンとの
共重合体、例えば、１９部のスチレンと８１部のブタジ
ェンとの共重合体、３０部のスチレンと７０部のブタジ
ェンとの共重合体、４３部のスチレンと５７部のブタジ
ェンとの共重合体、及び５０部のスチレンと５０部のブ
タジェンとの共重合体；ポリブタジェン、ポリイソプレ
ン、ポリクロロプレン等の如き共役ジエンの重合体及び
共重合体、そのような共役ジエンと、それと共重合可能
なエチレン系基含有単量体、例えば、スチレン、メチル
スチレン、クロロスチレン、アクリロニトリル、２−ビ
ニルピリジン、５−メチル−２−ビニルピリジン、５−
エチル−２−ビニルピリジン、２−メチル−５−ビニル
ピリジン、アルキル置換アクリレート、ビニルケトン、
メチルイソプロペニルゲトン、メチルビニルエーテル、
α−メチレンカルボン酸、それらのエステル及びアミド
、例えば、アクリル酸及びジアルキルアクリル酸アミド
の如きエチレン系基含有単量体との共重合体；があり、
エチレンと他の高級α−オレフィン、例えば、プロピレ
ン、ブテン−１及びペンテン−１との共重合体もここで
用いるのに適しており；特に好ましいのは、エチレン含
有量が２０〜９０％の範囲であるエチレン・プロピレン
共重合体、またジシクロペンタジェン、１．４−ヘキサ
ジエン及びメチレンノルボルネンの如き第三の単量体を
付加的に含むエチレン−プロピレン重合体である。

本発明のカーボンブラックの利点は、天然ゴム、合成ゴ
ム、又はそれらの混合物を含む組成物で、本発明のカー
ボンブラックが配合された組成物に、改良されたハンド
リング及びコーナーリング性、大きな摩耗抵抗及び改良
された牽引抵抗を本カーボンブラックが与えることであ
る。

本発明のゴム組成物の利点は、それらのゴム組成物が高
性能及びレーシング用タイヤとして使用するのに特に良
く適したものになることである。

本発明の他の利点は、本発明についての次の一層詳細な
記述から明らかになるであろう。

〔本発明の詳細な記述〕

本発明のカーボンブラックは、Ｎ、ＳＡが少なくとも１
８０ｚ２／ｇ〜約２５０ｚ２７ｇ、好ましくは約１９０
ｚ２７ｇ〜約２４０ｘ２／ｇ、Ｎ２５Ａ／ＩＺ数の比が
約０．９０〜約１．０５、ΔＤ５０／Ｄｅ、、、、の比
が約０．６７〜約０．８１、好ましくは約０．７０〜約
０．７７、ＤＢＰが約１１５ｃｃ／　１００ｙ　〜約１
３５ｃｃ／　１００ｇ、ΔＤＢＰが２０ｃｃ／　１００
ｙに等しいが又はそれより小さく、好ましくは約１０ｃ
ｃ／　１００ｇ〜約２０ｃｃ／　１ｏＯｙであることを
特徴とする。

本発明のカーボンブラックは、ｒ段階的（ｓｔａｇｅｄ
）　Ｊファーネス　カーボンブラック反応器としても言
及されているモジュラ−（ｎｏｄｕｌａｒ）反応器で製
造してもよい０本発明のカーボンブラックを製造するの
に用いることができる典型的なモジュラ−ファーネス　
カーボンブラック反応器の断面図が、第１図に描かれて
いる。

第１図に関し、本発明のカーボンブラックは、直径収斂
領域（１１）を有する燃焼領域（１０）　、供給原料注
入領域（１２）及び（１４）　；及び反応領域（１８）
を有するファーネス　カーボンブラック反応器（２）中
で製造してもよい。直径収斂領域（１１）が始まる点ま
での燃焼領域（１０）の直径はＤ−１として示されてい
る。最も狭い点での収斂領域の直径はＤ−２で示されて
おり、領域（１２）の直径はＤ−３で示されており、領
域（１４）の直径はＤ−４、反応領域（１８）の直径は
Ｄ−５として示されている。ここに記載する本発明の実
施例のカーボンブラックは、Ｄ−１が２０ｉｎ、　Ｄ−
２が５．５ｉｎ、　Ｄ−３が４．５ｉｎ、Ｄ−４が５．
３ｉｎ、　Ｄ−５が１３．５ｉｎの反応器で製造された
。

本発明のカーボンブラックを製造するため、空気、酸素
、空気と酸素との混合物等の如き適当な酸化剤流と液体
又はガス状燃料と接触させることにより燃焼領域（１０
）中で高温燃焼ガスを発生させた。高温燃焼ガスを発生
させるため、燃焼領域（１０）中で酸化剤流と接触させ
る用途に適した燃料の中には、天然ガス、水素、−酸化
炭素、メタン、アセチレン、アルコール、又はケロセン
の如き容易に燃焼することができるガス、蒸気、又は液
体の流れのいずれでも含まれる。しかし、−ｉに炭素含
有量の高い成分を有する燃料、特に炭化水素を用いるの
が好ましい０本発明のカーボンブラックを生成させるの
に用いられる空気対燃料比は、約１０＝１〜約２０：１
でよい、高温燃焼ガスの発生を促進するため、酸化剤流
を予熱してもよい。

高温燃焼ガス流は領域（１０）及び（１１）から下流へ
流れ、領域（１２）、（１４）、及び次に（１８）へ流
れる。

高温燃焼ガスの流れの方向は図中矢印によって示されて
いる。カーボンブラックを生ずる供給原料（３０）は、
点（３２）　（領域（１２）中に位置する〕及び点（３
４）　（領域（１４）中に位置する〕から導入される。

本発明のカーボンブラックを製造するために、供給原料
は点（３２）では約５０〜約８０重量％の量のものが注
入され、全量の残り、約２０〜約５０重旦％が点（３４
）から注入される。好ましくは全供給原料の約７０〜約
８０重量％が点（３２）から導入され、全供給原料の残
り、約３０〜約２０重量％が、点（３４）から導入され
る。ここに記載した実施例では、カーボンブラックを生
ずる供給原料（３０）は、高温燃焼ガスの流れの周囲か
ら実質的に横切るように、複数のジェットの形で注入さ
れ、それらジェットは高温燃焼ガス流の内部領域中へ浸
透し、高温燃焼ガスとカーボンブラック生成供給原料と
の高度の混合及び剪断を起こし、供給原料を迅速且つ完
全に分解して本発明の新規なカーボンブラックへ転化す
る。

点（３２）と点（３４）との間の距離は図中Ｌ−１で示
されている。ここに記載した本発明の実施例のカーボン
ブラックは、Ｌ−１が１８ｉｎであるカーボンブラック
反応器で製造された。

カーボンブラック生成供給原料と高温燃焼ガスとの混合
物は、領域（１２）及び（１４）を通って下流へ流れ、
反応領域（１８）中へ入る。急冷用流体（５ｏ）を注入
するための点（４２）に位置する急冷用部材（４ｏ）は
、本発明の新規なカーボンブラックが形成された時、カ
ーボンブラック生成供給原料の熱分解を停止するために
用いられる。点（４２）は、熱分解を停止させる急冷用
部材の位置を選択するための当分野で知られているやり
方で決定することができる。熱分解を停止する急冷用部
材の位置を決定するための一つの方法は、本発明の新規
なカーボンブラックとして許容出来るトルエン抽出量（
ｔｏｌｕｅｎｅ　ｅｘｔｒａｃｔ　１ｅｖｅｌ）が達成
される点を決定することである。トルエン抽出量はＡＳ
ＴＭ　　Ｄ１６１８−８３　ｒカーボンブラック抽出物
−トルエン変色」試験を用いて測定することができる。

Ｌ−２は、領域（１８）の始めから急冷点（４２）まで
の距離であり、急冷用部材の位置によって変化する。

高温燃焼ガスとカーボンブラック生成供給原料との混合
物を急冷した後、冷却されたガスは下流へ流れ、慣用的
冷却及び分離機構中へ入り、それによってカーボンブラ
ックが回収される。ガス流からのカーボンブラックの分
離は、沈積器、サイクロン分離器、又はフィルターバッ
グの如き慣用的手段により容易に達成される。

本発明のカーボンブラックの性質の分析値の決定及び評
価、及び本発明のカーボンブラックを配合したゴム組成
物の物理的性質の決定及び評価を行うため、次の試験方
法を用いた。

カーボンブラックの窒素による比表面７１（Ｎ。

ＳＡ）は、ＡＳＴＭ　Ｄ３０３７方法Ａに従って決定さ
れた。カーボンブラックの沃素吸着数（Ｉ２数）はＪ　
Ｉ　Ｓ　　Ｋ６２２１に従って決定された。カーボンブ
ラックの着色力（Ｔｉｎｔ）は、Ａ　Ｓ　Ｔ　Ｍ　　Ｄ
　３２６５−８５ａ試験法に従って決定された。カーボ
ンブラックペレットのＤＢＰ（ジブチルフタレ−１−）
は、Ｊ　Ｉ　Ｓ　　Ｋ６２２１方法Ａに記載された手順
に従って決定された。カーボンブラックペレットのＣＤ
ＢＰ（粉砕ジブチルフタレ−１−）は、ＡＳＴＭ　　Ｄ
３４９３に記載の手順に従ってカーボンブラックペレッ
トを粉砕し、次にＪ　Ｉ　Ｓ　　Ｋ６２２１方法Ａに従
ってＤＢＰを決定することにより測定された。

カーボンブラックのΔＤ５０は次の方法により決定され
た。カーボンブラック試料の凝集体のストークス直径対
その試料中のそれら凝集体の相対的発生頻度のヒストグ
ラムを作る。第２図に示す如く、ヒストグラムのピーク
（Ａ）から直線（Ｂ）をＹ軸に平行にヒストグラムのＸ
軸上の点（Ｃ）まで引く。得られた直線（Ｂ）の中点（
Ｆ）を決定し、その中点（Ｆ）を通りＸ軸に平行に直線
（Ｇ）を引く。直線（Ｇ）はヒストグラムの分布直線と
二つの点り及びＥで交わる８点り及びＥのカーボンブラ
ック粒子の二つのストークス直径の差の絶対値がＤ５０
値である。ヒストグラムを作るのに用いられるデーター
は、英国のタイン・アンド・ウェアーのジョイス・レー
ブル社（Ｊｏｙｃｅ　Ｌｏｅｂｌ　Ｃｏ、　Ｌｔｄ、）
によって製造されたもののような円盤遠心分１１１１Ｍ
！１を用いて決定された。次の手順は、１９８５年２月
１日に発行されたジョイス・レーブル円盤遠心分離機の
ファイル文献Ｄ　ＣＦ　４．００８の取り扱い説明書（
それらの教示は参考のためここに入れである）に記載さ
れている手順を修正したものであり、データーを求める
のに用いられた。

その手順は次の通りである。１０％ｇのカーボンブラッ
ク試料を秤量容器中に秤量し、次に無水エタノール１０
％と蒸留水９０％との溶液５０ｃｃへ添加した。

その溶液は０．０５％のノニデット（ＮＯ旧ＤＥＴ）　
Ｐ　−４０表面活性剤を含んでいた（ノニデットＰ−４
０はシェル・ケミカル社により製造され販売されている
表面活性剤の登録商標名である）。得られた懸濁物は、
ニューヨーク州ファーミンダールのしイト・システムズ
・ウルトラソニックス社（ｌｌｅａｔ　Ｓｙｓｔｅｍｓ
Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ　Ｉｎｃ、）から製造され、販
売されているソニファイア−（Ｓｏｎｉｆｉｅｒ）Ｗ２
Ｂ５型を用いて１５分間超音波エネルギーにより分散さ
せた。

円盤遠心分離機を作動させる前に次のデーターを、円盤
遠心分離機からのデーターを記録するコンピューターへ
入れた：１）カーボンブラックの比重、この場合１．８６ｇ／ｃ
ｃ。

２）水とエタノールの溶液中に分散させたカーボンブラ
ック溶液の体積、この場合０．５ｃｃ、３）回転流体の
体積、この場合水１０ｃｃ、４）回転流体の粘度、この
場合２３°Ｃで０．９３３センチポアズ、５）回転流体の密度、この場合２３℃で０．９９７５ｇ
／ｃｃ。

６）円盤速度、この場合８０００ｒ叶、７）データーサ
ンプリング間隔、この場合１秒。

円盤遠心分離機は、ストロボスコープを操作させながら
、８０００ｒｐｍで作動させた。　１０ｃｃの蒸留水を
回転流体として回転円盤中に注入した。混濁度を０に設
定し、無水エタノール１０％と蒸留水９０％の溶液Ｉｃ
ｅを緩衝液として注入した０円盤遠心分離機の遮断及び
加速ボタンを作動させて回転流体と緩衝液との間に滑ら
かな濃度勾配を生じさせ、その勾配を目で観察した。二
つの流体の間に区別できるような境界がないくらい勾配
が滑らかになった時、エタノール水溶液中にカーボンブ
ラックを分散させたもの０．５ｃｃを回転円盤中に注入
し、直ちにデーターの記録を開始した。もしストリーミ
ング（ｓｔｒｅａｍｉｎｇ）が起きた場合にはその実験
は失敗である。エタノール水溶液中にカーボンブラック
を分散させたものを注入した後、円盤を２０分間回転さ
せた。２０分間の回転後、円盤を止め、回転流体の温度
を測定し、実験開始時に測定した回転流体の温度と、実
験が終わった時に測定した回転流体の温度との平均値を
、円盤遠心分離機がちのデーターを記録するコンピュー
ターへ入れた。データーを標準ストークスの式に従い分
析し、次の定義に従ってデーターを与えた：カーボンブラック凝集体−最も小さい分散可能な単位で
あるばらばらな堅いコロイド状物体；それは大きく凝集
した粒子からなる。

ストークス直径−ストークスの式に従う遠心力又は重力
場での粘稠媒体中で沈降する球状体の直径、カーボンブ
ラック凝集体の如く、非球状物体は、その非球状体物体
と同じ密度及び沈降速度を持つ滑らかな堅い球として行
動したと考えた場合のストークス直径として表すことも
できるであろう、慣用的単位は、ｎ＋ｍの直径で表され
ている。

モード（ｍｏｄｅ）　（Ｄモードとして報告されている
）ストークス直径の分布曲線のピークの点（ここでは第
２図の点Ａ）のストークス直径。

メジアン（ｍｅｄｉａｎ）ストークス直径（Ｄ　ｓＬと
して報告されている）−試料の５０重量％が大きくなる
か小さくなるストークス直径分布曲線上の点くここでは
第２図の、Ｈ）。従ってそれは決定されるメジアン値を
表す。

本発明の新規なカーボンブラックを配合したゴム組成物
は、ＡＳＴＭ　Ｄ３１９１−８３に示されているＳＢＲ
配合法に従って調製された。

ゴム組成物の硬化特性は、ムービング・ダイ・レオメー
タ−（Ｍｏｖｉｎｇ　Ｄｉｅ　Ｒｈｅｏｍｅｔｅｒ）（
Ｍ　Ｄ　Ｒ）を用いて測定された。硬化温度は２９３°
Ｆに設定された。試料を試験するため、未硬化ゴム組成
物の６ｇの試料をＭＤＲの上と下の型によって形成され
た空腔内に密封した。下の型を１ア一ク度を通って１０
０サイクル／分で駆動した。試料を通って上の型へ伝達
された得られた力を反作用トルク変換器によって測定さ
れた。τｓｉｎは、試験中記録された最低トルク値であ
る。τ１．８は、試験中記録された最大トルク値である
。Δτは、τ□８とτ１ｏとの差であり、試験中に生じ
た架橋密度の程度を表す、Ｔ２は、試験中トルク値が２
ｉｎ・１ｂ上昇する時間である。Ｔ、。は、試験中に起
きる硬化状態が９０％増加するための時間である。

ゴム組成物の摩耗データーは、ランバーン（Ｌａｎｂｏ
ｕｒｎ）型機械を基にした摩耗機を用いて決定した。摩
耗速度（ｃｍ’／移動１　ｃｚ）は、７％、１３％、及
び２１％スリップ（ｓｌｉｐ）で測定された。スリップ
は、スリップの角度よりもむしろ板の相対的速度に基づ
いている１次の実施例では、摩耗指数は、マサチューセ
ッツ州つォルサムのキャボット社（Ｃａｂｏｔ　Ｃｏｒ
ｐ、）の製品の商標名であるパルカン（ＶＵＬＣＡＮ）
９カーボンブラツクを含む対照組成物の摩耗速度を、本
発明の特定のカーボンブラックを用いて製造した組成物
の同じスリップでの摩耗速度で割った比率である。

ゴム組成物の硬度は、ＡＳＴＭ　Ｄ２２４０に記載され
た方法によって測定された。ゴム組成物のモジュラス、
抗張力及び伸びは、ＡＳＴＭ　Ｄ４１２に記載された方
法により測定された。

ゴム組成物の動的機械的性質は、データー処理のためデ
ジタル・エクイブメント・コーポレーション（Ｄｉｇｉ
ｔａｌ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ
）Ｍｉｎｅ−２３コンピユーターとインターフェースさ
れたインストロン１３５０型流体制御装置を用いて当業
者によく知られたやり方で決定した。ゴム組成物の各々
について試験された試料は、各ゴム組成物の夫々３０ｚ
ｚＸ　３０ｚｘＸ　６　ａｘ厚の大きさを持つ四つの片
からなるサンドイッチ型試験片からなっていた。測定さ
れた動的機械的性質は、複素弾性率（Ｇ　Ａ）、弾性モ
ジュラス（Ｇ’）、及び損失モジュラス（Ｇ”）であっ
た、カーボンブラック補強ゴム組成物の粘弾性は、温度
、周波数、及び歪み依存性なので、測定は二つの温度７
０℃及び０．０℃、１ヘルツ、及び三つの歪み、５％、
１０％及び２０％で行われた。

各ＳＢＲ組成物の３０１１Ｘ　５　ｚｚＸ　２　ａｍ厚
の損失角（ｔａｎδ）を、７０℃の温度、１０Ｈｚの周
波数、及び２％の変形で、岩本製作所製粘弾性スペクト
ロメーターＶＥＳ−３型で測定することにより決定され
た。

本発明の効果及び利点を次の実施例で更に例示する。

実施例１〜３本発明の新規なカーボンブラックの三つの例を、ここに
−殻内記述し、第１図に描いたような反応器で、表Ｉに
記載した反応器条件及び幾何学的条件を用いた三つの異
なったカーボンブラック製造実験で調製した。各実施例
で燃焼反応で用いられた燃料は、８４．５８モル％のメ
タン含有量及び標準状態（１４，６５ｐｓｉａ、６０°
Ｆ）で９７３ＢＴＵ／ＳＣＦの湿潤発熱量を持っている
天然ガスであった。各実施例で用いられた液体供給原料
は、次の性質を有するコノコ（Ｃｏｎｏｃｏ）　Ｌ　Ｃ
油であった良１施且五五Ｉ水素／炭素比水素（重量％）炭素（重量％）硫黄（重量％）Ａ、Ｐ、１．比重１５．５／１５．６℃（６０°Ｆ）［
ＡＳＴＭ　Ｄ−２８７］比重１５．５７１５．６℃（６０°Ｆ）［ＡＳＴＭ　Ｄ
−２８７］粘度、Ｓ　Ｕ　Ｓ　（１３０°Ｆ）［ＡＳＴＭ　Ｄ−８
８］粘度、Ｓ　ＯＳ　（２１０°Ｆ）［ＡＳＴＭ　Ｄ−
８８］ＢＭＣＩ　（粘度比重定数）０．９４７．３４９２．５０．５１．９１．０９２９４．２３９．３３６税口 Ω ロロロ月貢　舅定　舅　舅　足　舅　終　組　ド　怜　夕　麹　朋　：
：　噸各実験で製造されたカーボンブラックを、次にこ
こに記載した手順に従って分析した。各実験で製造され
たカーボンブラックの分析された性質、及びＳＡＦ型カ
ーボンブラック対照試料のそれらは次の通りであったニーポンプーツク実施例１実施例２実施例３ Δ　Ｄ５０　　（ｎｍ）　　　　　　４８　　　　　　
４５　　　　　　４５Ｄ　モード（ｎｌｆｉ）　　　　
　　　６４　　　　　６０　　　　　６２ΔＤ５０／Ｄ
、、　　　０．７５　　０．７５　　０．７３Ｎ　、　
Ｓ　Ａ　（ｚ”／ｇ＞　　２１６　　２３６　　１９２
■２数（ｗ”／ｇ’＞　　　　２１５　　２３６　　２
００着色（％）　　　　　１４２　　１４４　　１４３
ＤＢＰ（ｃｃ／１００ｇ）　　　１３２　　１２２　　
１１７ＣＤＢＰ（ｃｃ／１００ｇ）　　１１２　　１０
６　　１０２ΔＤＢＰ（ｃｃ／ｌｏＯｇ）　　　２０　
　　　　　１．６　　　　　　１５Ｎ　２　Ｓ　Ａ　／
　Ｉ　２数　１．００　　１．００　　０．９６実施Ｐ
Ａ７この実施例はゴム組成物中に本発明の新規なカーボンブ
ラックを用いた場合を例示する。ゴム組ＡＦ１００．７６４４４６２５１５６９０．９９酸物中の４種類のカーボンブラックが評価された。

試料１は実施例１のカーボンブラックであった。

試料２は実施例２のカーボンブラックであった。

試料３は実施例３のカーボンブラックであった。

試料４は対照５ＡＦ（超耐摩耗性ファーネス）（Ｓｕｐ
ｅｒ　Ａｂｒａｓｉｏｎ　Ｆｕｒｎａｃｅ）型カーボン
ブラックであった。

ゴム組成物Ａ、Ｂ、Ｃ１及びＤは、ＡＳＴＭＳＢＲ法に
従ってカーボンブラック試料の各々を配合することによ
り調製された。ゴム組成物は表■に示す通りであった（
示されている量は全て重量部である）：表■ ＢＣＤＳ　Ｂ　Ｒ−１５００１００１００１００１００実施例
１のカーボンブラック　　５０実施例２のカーボンブラック　　　　　　５０実施例３のカーボンブラック　　　　　　　　　５０ＳＡＦ型カーボンブラック　　　　　　　　　　　　５０酸化亜鉛　　
　　　３　３　３　３ステアリン酸　　　　１　１　１　１ＴＢＢＳ★　　　　　１　１　１　１硫黄　　　　　　　　１．７５　１．７５　１．７５　
１．７５＆ＴＢＢＳ＝Ｎ−ｔ−ブチル−２−ベンゾチア
ゾールスルフェンアミド各々のゴム組成物の損失角（ｔａｎδ）を次に測定した
。ゴム組成物のｊａｎδ値は次の通りであった：ゴムＡ　　　　　Ｂ　　　　　ＣＤｔａｎδ　　０．２４６　　０．２６３　　０．２４１
　　０．２０１これらの結果は、本発明のカーボンブラ
ックを用いて製造したゴム組成物Ａ、Ｂ及びＣは、従来
のＳＡＦ型カーボンブラックを用いて製造した対照組成
物りに比較して一層高いｊａｎδ値を有することを明確
に示している。このことは今度は本発明のゴム組成物が
一層大きなヒステリシスを有し、高性能及びレーシング
用タイヤで改良された牽引摩擦を与える結果になること
を示している。

実施例５この実施例は、本発明の新規なカーボンブラックをゴム
組成物に用いたことによって得られる効果がその新規な
カーボンブラックによって起こされるのであって、ゴム
組成物の架橋密度の差（Δτ）によるものではないこと
を例示する。実施例１．２、及び３の同じカーボンブラ
ック、及び同じＳＡＦ型対照カーボンブラックを用いて
、四つのゴム組成物Ｅ、Ｆ、Ｇ及びＨをＡＳＴＭ−３Ｂ
Ｒ法に従って調製した。但しＴＢＢＳの量は用いた特定
のカーボンブラックにより変化させた。

ゴム組成物は表■に示す通りであった（示されている量
は全て重量部である）：表■ ゴムＦＳ　Ｂ　Ｆｔ　−１５００１００１００ＳＡＦ型カーボンブラック　　　５０実施例１のカーボンブラック　　　　　　５０実施例２のカーボンブラック実施例３のカーボンブラック酸化亜鉛　　　　　３３ステアリン酸　　　１１ＴＢＢＳ★　　　　　１　　１．０４硫黄　　　　　　　　１．７５　１．７５０００ ■、０８１．７５０００１．０４１．７５ ★ＴＢＢＳ＝Ｎ−ｔ−ブチルー２ベンゾチアゾールスルフェンアミド表■に示したように、ゴム組成物Ｅ、Ｆ、Ｇ、及びＨの
各々のＴＢＢＳ成分を、架橋密度（Δτ）が全てのゴム
組成物で実質的に同じになるように調節した。

ＳＢＲ組成物の統計的性質を、ここに記載したＡＳＴＭ
法に従って評価した。結果は次の通りであった：モジュラスモジュラス抗張力破断１００％伸び　３００％伸び　　　　時伸（ｐｓｉ）　
　　　（ｐｓｉ）　　　（ｐｓｉ）　　び（ｚ）Ｅ　　
　　　６５　　　　　４７０　　　　　　　２フ４２　
　　　　４０５３　　　　３９４Ｆ　　　６９　　４９
８　　　２５８９　　３９７８　　４１７Ｇ　　　７０
　　４１５　　　２２０５　　３３９２　　４０６Ｈ７
０４８３２５３２３２８５３５８これらの結果は、本発明のカーボンブラックを用いて製
造したゴム組成物Ｆ、Ｇ、及びＨの統計的性質が、ＳＡ
Ｆ型カーボンブラックを用いて製造したゴム組成物Ｅの
それらに匹敵することを示している。

次に、ＭＤＲを用いて２９３°Ｆで全て硬化したゴゴム
　　硬度組成物ム組成物の硬化特性を、ここに記載した方法に従って、
評価した。結果は次の通りであった。

ゴム　　τ１１１６　　τ１１１１＋１　　　Δτ　　
Ｔ　２　　　Ｔ　ｓ。

組成物　（ｌｂ−ｉｎ）　（Ｉｂ−ｉｎ）　（ｌｂ−ｉ
ｎ）　　（分）　（分）Ｅ　　　１０．７　　４９．４
　　３８．７　１２．１６　３７．４６Ｆ　　　１４．
７　　５４．５　　３９．８　１２．０４　４１．４Ｇ
　　　１３．９　　５３．４　　３９．５　１２．０５
　４０．７１Ｈ１２，８５２，６４０１２，６４４１，
９８当業者には分かるであろうが、上に示したΔτ値は
、ゴム組成物Ｅ、Ｆ、Ｇ、及びＨが匹敵する架橋密度を
有することを示している。

各ＳＢＲ組成物の実験室的摩耗指数もここに記載したよ
うに評価した。結果は次の通りであった。

ゴム　　７ｚスリツプ　１３％スリップ２１％スリップ
組成物　（ｃｃ／ｃｍ移動）　（ｃｃ／ｃｍ移動）　＜
ｃｃ／ｃｍ移動）Ｅ　　　　　１００　　　　　１００
　　　　　１００Ｆ　　　　　１２７　　　　　１１９
　　　　　１２０Ｇ　　　　　１２５　　　　　１１２
　　　　　１０７Ｈ１２１１１５１０９ｃｃ／ｃｍ移動＝移動１ｃｘ当たりのａｘ’実験室的摩
耗指数データーは、本発明のカーボンブラックを含むゴ
ム組成物Ｆ、Ｇ、及びＨが、ＳＡＦ型対照カーボンブラ
ックを含むゴム組成物Ｅよりもかなり大きな摩耗抵抗を
有することを示している。

ＳＢＲ組成物の動的機械的性質も、ここに記載したよう
に１ヘルツ、０．０℃及び７０℃の両方で評価した。結
果は次の通りであった。

Ｇ★、動的複素弾性率は、ゴムタイヤ接地面組成物のコ
ーナリング及びハンドリングのステイフネス（ｓｔｉｆ
ｆｎｅｓｓ）に表れる。高性能及びレーシング用タイヤ
接地面にとっては、高いコーナリング及びハンドリング
のスティフネスが重要である。

上記結果によって示されているように、本発明のカーボ
ンブラックを含有するゴム組成物、ＪＧ、及びＨのＧ★
値は、対照ＳＡＦ型カ型車−ボンブラック有するゴム組
成物Ｅよりも種々の歪み水準でかなり高い、従って、ゴ
ム組成物Ｆ、Ｇ、及びＨは、ゴム組成物Ｅに比較して改
良されたコーナリング及びハンドリングスティフネスを
示す。

高性能及びレーシング用タイヤ接地面組成物にとって非
常に重要な別の性質は牽引摩擦力である。

大きな牽引には大きなエネルギー散逸（ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ）が必要である。損失モジュ
ラス、Ｇ″はエネルギー散逸に関係し、Ｇ″の値が高い
程エネルギー散逸は大きいことを示している。上で示し
たように、本発明のカーボンブラックを用いて製造した
ゴム組成物Ｆ、Ｇ、及びＨの０．０℃での損失モジュラ
スＧ”は、ＳＡＦカーボンブラック試料を用いて製造し
たゴム組成物Ｅよりもかなり高い、これらの結果は、ゴ
ム組成物に本発明のカーボンブラックを配合することに
よって一層高い牽引力を得ることができることを示して
いる。

ここに記載した本発明の形態は単に例示的なものであっ
て、本発明の範囲を限定するためのものではないことは
明白に理解できるであろう６本発明は、特許請求の範囲
に入る全ての変更を含むものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のカーボンブラックを製造するのに用
いられるファーネスカーボンブラック反応器の一つの型
の一部分の断面図である。第２図は、ストークス直径分布曲線の一例を示すグラフ
である。２−反応器、１〇−燃焼領域、１１−直径収斂領域、１
２．１４−一供給原料注入領域、１８−反応領域、４〇
−急冷用部材。ｊｔ％富手続補正書平成２年２月１７日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）窒素による（測定）比表面積が少なくとも１８０
ｍ＾２／ｇ〜約２５０ｍ＾２／ｇ、窒素による比表面積
／沃素吸着数の比が約０．９０〜約１．０５、ΔＤ５０
／Ｄ＿モ＿ー＿ドの比が約０．６７〜約０．８１、ＤＢ
Ｐが約１１５ｃｃ／１００ｇ〜約１３５ｃｃ／１００ｇ
、ΔＤＢＰ（ＤＢＰ−ＣＤＢＰ）が２０ｃｃ／１００ｇ
に等しいか又はそれより小さいことを特徴とするカーボ
ンブラック。
（２）窒素による比表面積が約１９０ｍ＾２／ｇ〜約２
４０ｍ＾２／ｇである請求項１に記載のカーボンブラッ
ク。
（３）ΔＤＢＰが約１０ｃｃ／１００ｇ〜約２０ｃｃ／
１００ｇである請求項１に記載のカーボンブラック。
（４）ΔＤ５０／Ｄ＿モ＿ー＿ドの比が約０．７０〜約
０．７７である請求項１に記載のカーボンブラック。
（５）ΔＤ５０／Ｄ＿モ＿ー＿ドの比が約０．７０〜約
０．７７であり、ΔＤＢＰが約１０ｃｃ／１００ｇ〜約
２０ｃｃ／１００ｇである請求項２に記載のカーボンブ
ラック。
（６）窒素による比表面積が約２１６ｍ＾２／ｇ、窒素
による比表面積／沃素吸着数の比が約１．００、ΔＤ５
０／Ｄ＿モ＿ー＿ドの比が約０．７５、ＤＢＰが約１３
２ｃｃ／１００ｇ、ΔＤＢＰが約２０ｃｃ／１００ｇで
ある請求項１に記載のカーボンブラック。
（７）窒素による比表面積が約２３６ｍ＾２／ｇ、窒素
による比表面積／沃素吸着数の比が約１．００、ΔＤ５
０／Ｄ＿モ＿ー＿ドの比が約０．７５、ＤＢＰが約１２
２ｃｃ／１００ｇ、ΔＤＢＰが約１６ｃｃ／１００ｇで
ある請求項１に記載のカーボンブラック。
（８）窒素による比表面積が約１９２ｍ＾２／ｇ、窒素
による比表面積／沃素吸着数の比が約０．９６、ΔＤ５
０／Ｄ＿モ＿ー＿ドの比が約０．７３、ＤＢＰが約１１
７ｃｃ／１００ｇ、ΔＤＢＰが約１５ｃｃ／１００ｇで
ある請求項１に記載のカーボンブラック。
（９）約１００重量部のゴム、約１０〜約２５０重量部
のカーボンブラックで、窒素による比表面積が少なくと
も１８０ｍ＾２／ｇ〜約２５０ｍ＾２／ｇ、窒素による
比表面積／沃素吸着数の比が約０．９０〜約１．０５、
ΔＤ５０／Ｄ＿モ＿ー＿ドの比が約０．６７〜約０．８
１、ＤＢＰが約１１５ｃｃ／１００ｇ〜約１３５ｃｃ／
１００ｇ、ΔＤＢＰ（ＤＢＰ−ＣＤＢＰ）が２０ｃｃ／
１００ｇに等しいか又はそれより小さいカーボンブラッ
クからなるゴム組成物。
（１０）カーボンブラックの窒素による比表面積が約１
９０ｍ＾２／ｇ〜約２４０ｍ＾２／ｇである請求項９に
記載のゴム組成物。
（１１）カーボンブラックのΔＤＢＰが約１０ｃｃ／１００ｇ〜約２０ｃｃ／１００ｇである請求
項９に記載のゴム組成物。
（１２）カーボンブラックのΔＤ５０／Ｄ＿モ＿ー＿ド
の比が約０．７０〜約０．７７である請求項９に記載の
ゴム組成物。
（１３）カーボンブラックのΔＤ５０／Ｄ＿モ＿ー＿ド
の比が約０．７０〜約０．７７であり、カーボンブラッ
クのΔＤＢＰが約１０ｃｃ／１００ｇ〜約２０ｃｃ／１
００ｇである請求項１０に記載のゴム組成物。
（１４）カーボンブラックの窒素による比表面積が約２
１６ｍ＾２／ｇ、カーボンブラックの窒素による比表面
積／沃素吸着数の比が約１．００、カーボンブラックの
ΔＤ５０／Ｄ＿モ＿ー＿ドの比が約０．７５、カーボン
ブラックのＤＢＰが約１３２ｃｃ／１００ｇ、カーボン
ブラックのΔＤＢＰが約２０ｃｃ／１００ｇである請求
項９に記載のゴム組成物。
（１５）カーボンブラックの窒素による比表面積が約２
３６ｍ＾２／ｇ、カーボンブラックの窒素による比表面
積／沃素吸着数の比が約１．００、カーボンブラックの
ΔＤ５０／Ｄ＿モ＿ー＿ドの比が約０．７５、カーボン
ブラックのＤＢＰが約１２２ｃｃ／１００ｇ、カーボン
ブラックのΔＤＢＰが約１６ｃｃ／１００ｇである請求
項９に記載のゴム組成物。
（１６）カーボンブラックの窒素による比表面積が約１
９２ｍ＾２／ｇ、カーボンブラックの窒素による比表面
積／沃素吸着数の比が約０．９６、カーボンブラックの
ΔＤ５０／Ｄ＿モ＿ー＿ドの比が約０．７３、カーボン
ブラックのＤＢＰが約１１７ｃｃ／１００ｇ、カーボン
ブラックのΔＤＢＰが約１５ｃｃ／１００ｇである請求
項９に記載のゴム組成物。
（１７）ゴムが天然ゴムである請求項９に記載のゴム組
成物。
（１８）ゴムが合成ゴムである請求項９に記載のゴム組
成物。
（１９）カーボンブラックが、ゴム１００重量部当たり
約２０〜約１００重量部の量で存在する請求項９に記載
のゴム組成物。
（２０）カーボンブラックが、ゴム１００重量部当たり
約４０〜約８０重量部の量で存在する請求項９に記載の
ゴム組成物。