JPH0314848A - 機能部品ゴム配合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、自動車の内装用スポンジゴムのような機能部
品ゴムに配合するためのカーボンブラックに関する． 〔従来の技術〕 自動車のドアシール等に使用されるスポンジゴムには、
表面肌が良好でへたり（繰り返し応力を与えたときに生
しる永久的な歪み現象）の小さいことが要求される。

従来、゛この種のスポンジゴムに配合するカーポンブラ
ックとしては、吸油量の高いＦＥＦ級カーボンフ゛ラン
ク、あるいはこれにサーマノレ級カーポンブラックを適
宜な割合でブレンドしたものが有効とされている。この
理由は、吸油量の高いカーボンブラックはゴム中の気泡
を均一にして優れた表面肌をもたせるために機能し、Ｆ
ＥＦ級カーボンブラックの使用はゴムに補強性能を与え
、そしてサーマル級カーボンブラックの配合は製品原価
の低減化に寄与するからである． このほかのゴム性能として製品に適度の軟質化が要求さ
れるが、サーマル級カーボンブラックの配合はゴム硬度
を低下させる目的にも有効とされている． 〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、近時、自動車の量産化が進むにつれ、原料コス
トの低減化を含めて上記の性能要求が一層厳しくなって
きている． このうち、原料コストの低減化については低級安価なカ
ーボンブラックを多量に配合することが有効な対応手段
となり、このためには練り性の良い低吸油量のカーボン
ブラックを使用する必要がある。ところが、吸油量の低
いカーボンブラックはゴム中への分散が悪いという難点
があるため、分散性の配慮も重要な課題となる． 本発明は上記の実情に対応する目的でなされたもので、
ゴム製品にへたりがなく、優れた表面肌と適度の軟質性
を有する均質な性能を付与することができ、かつゴム或
分に対して良好な分散性を備える機能部品ゴム配合用カ
ーボンブラックを提供するものである． 〔課題を解決するための手段〕 上記の目的を達戒するために提供される本発明の機能部
品ゴム用カーボンブラックは、下記の特性を備えること
を構或上の特徴とする．（１）凝集体の遠心沈降法ＣＤ
ＣＦ法）により測定されるモード径（Ｄｓｔ）が１５０
ｎｍ以上。

（２）前記モード径（Ｄｓｔ）とその半値巾（ΔＤｓ　
ｔ）の比（ΔＤｓｔ／Ｄｓｔ）が１．０５以上。

（３）着色力（Ｔ）とブラックネス（Ｂ）との比（Ｂ／
Ｔ）が１．２以上。

スポンジゴムのへたり現象を改善するためには、配合す
るカーボンブラックのストラクチャーに対する復元力が
大で、種々の変形に対する復元力が均一であることが重
要な要素となる。ストラクチャーの発達したカーボンブ
ラックはチェーン長が発達した性状、すなわちモード径
（Ｄｓ　ｔ）が一定値以上の特性を有することが必要で
ある。また、変形に対する復元力を均一化するには多様
の長さをもつチェーンの混在、すなわちアグリゲート分
布巾（ΔＤｓ　Ｌ）を相対的に広くすることが望ましい
。

本発明で特定している、凝集体の遠心沈降法（ＤＣＦ法
）により測定されるモード径〈１ｓｔ）が１５０以上、
および前記モード径（Ｄｓｔ）とその半値巾（ΔＤｓ　
ｔ）の比（ΔＤｓｔ／Ｄｓｔ）がｌ．０５以上の特性項
目は、この低へたり性を付与するために機能する要件で
ある．ゴムの良好な表面肌とは表面が一様に滑らかでざ
らつきがない状態をいい、このような性状を得るために
はカーボンブラックの着色力を低くすることが有効であ
る．また、ゴムの硬さを低位の抑えるためにはカーボン
ブラックの吸油量を小さくする方策もあるが、へたり現
象の改善との相乗効果を求める場合には着色力を低くす
ることが必要である。さらに、ゴムに対するカーボンブ
ラックの分散性を向上させるには、通常、吸油量を高め
ることが有効とされているが、ゴム成分の単価を引き下
げるためにカーボンブラックを多量配合するような場合
には、寧ろカーボンブラックの着色力に比べてブラック
不ス値を一定値以上に高めることが重要である。

したがって、カーボンブラックの着色力（Ｔ）とブラソ
クネス（Ｂ）との比（Ｂ／Ｔ）を１．２以上に特定した
要件は、配合ゴムに良好な表面肌と適度な軟質性を与え
、かつゴム威分に対する分散性を向上させるために有効
に機能するものである．このように、本発明が対象とし
ている機能部品ゴムの各種性能は特定した３項目の特性
要件を満足することによって達戒することができ、これ
ら要件を満たさないときには全面的な性能効果を得るこ
とができなくなる。

本発明を構成するカーボンブラックの各特性値は、以下
の測定方法によって得られる値とする。

（１）凝集体のモード径（τｓｔ）とその半値巾（ΔＤ
ｓｔ）一：遠心沈降法（ＤＣＰ法） 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｝容液とｌ昆合してカーポンフ゛ラック
濃度５０ｍｇ／ｊ！の分散ｌ夜を作成し、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　Ｌｏｅｂｌ社製）を８０００ｒ
ρ網の回転速度に設定し、スピン液（２％グリセリン水
溶液）を１０ｄ加えたのち、１ｒｎｌのバッファ−液（
エタノール水溶液）を注入する．ついで試料液０．５　
ｄを注射器で注入し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体ストークス相当径の分布曲
線を作威する．得られた分布曲線における最大頻度のス
トークス相当径をモード径（″Ｄｓｔ）とし、最大頻度
の５０％の頻度が得られる大小２点のストークス相当径
の差をその半値巾（ΔＯｓ　ｔ）とし、それぞれｎ麟の
単位で示される。

なお、この測定方法によるＡＳＴＭ　　Ｄ−２４Ｓｔａ
ｎｄａｒｄ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　Ｂｌａｃｋ　　Ｃ　
−　３　　Ｎ２３４のモード径（Ｔｓｔ）は８０ｎｍ、
その半値巾（ΔＤｓ　ｔ）は６０ｎ＋ｍとなる． （２）着色力 ＪＩＳ　　Ｋ６２２１−８２“ゴム用カーボンブラック
の試験方法”６．１．３項により、対比試料をＩ　ＲＢ
＃３とする。

（３）ブラックネス 粒度１４９μ以下の乾燥カーボンブラック試料０．　５
００ｇを秤取し、ガラス板上でアマ二油を滴下しながら
十分に練り合せたのち、ペーストをフーバーマーラー上
で荷重１５ｌｂで２５×５回混練して測定ガラス板面に
薄膜として形威する。予め基準試料ＩＲＢ＃２について
作或した薄膜上にデンシクロンヘッドを置いて５０％に
設定し、ヘッドを少なくとも３ケ所移動させたときのメ
ーター値が４９．５〜５０．５％になることを確認する
。この状熊で試料カーボンブラックの薄膜上にヘッドを
置き、メーター値を読み取る．ヘッドを５ケ所移動し、
その平均値を測定値として下式によりブラックネスを算
出する． ブラックネス＝５０／Ｔ　ＸＩＯＯ ただし、５０は基準試料ＩＲＢ＃２ｍ膜の設定値、Ｔは
試料カーボンブラックの測定値、１００は基準試料Ｉ　
ＲＢ＃２のブラックネスである。

本発明のカーボンブラックは、緩徐に収斂、開口する鼓
状絞り部をもつ広径の円筒反応炉を用い、燃料油と空気
または酸素を含む適宜な酸化剤とによる高温燃焼ガス中
に原料油の霧化気流を二段に導入することにより製造さ
れる。

原料油にはタレオソート油、エチレンボトム油などの高
芳香族系重質油が使用され、高温燃焼ガスとの良好な均
質混合状態を得るため霧化噴射ノズルを介して十分な微
粒子気流として導入する．霧化噴射ノズルは、例えば水
冷外套をもち炉軸方向に伸縮可能な外筒ノズルとこれに
挿着された伸縮自在な中軸筒ノズルからなる二重筒構造
のものが使用され、燃焼バーナーとは別に炉頭部に装着
される。原料油は、霧化用空気とともに外筒ノズルおよ
び中軸筒ノズルを介して二段に分割導入されるが、この
際の原料油導入位置は外筒ノズルの進退と中軸筒ノズル
の伸縮によって変更することができる。

本発明のカーボンブラックは、上記の装置を用い供給す
る空気量および燃料油量、原料油の分割導入点、生成カ
ーボンブラックの炉内滞留時間等を制御することにより
製造することができる。

〔作　用〕

本発明のカーボンブラックは、常法に従って加硫剤、加
硫促進剤、軟化剤、発泡剤などの所要戒分とともにＥＰ
ＤＭ等のゴム戒分と配合されるが、カーボンブラックの
有するモード径（Ｌｔ）１５０ｎｓおよびモード径（Ｄ
ａ　ｔ）とその半値中（ΔＯｓ　ｔ）の比（ΔＤｓ　ｔ
／Ｔｓ　ｔ）　１　．　０５以上の特性作用により配合
ゴムのへたり現象は有効に改善される。同時に着色力（
Ｔ）とプラックネス（Ｂ）　との比（Ｂ／Ｔ）が１．２
０以上の選択的特性がゴムに適度の軟質性を与え、さら
にゴムに対する分散性を向上するために有効機能し、結
果として良好な表面肌を形成する。

このような作用が相乗して各種機能部品ゴムに要求され
る性能付与を発現する． 〔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１〜３、比較例ｌ〜４ （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を備えたウインドボックス
と下流側出口部が緩やかに収斂する燃焼室（内径６００
＋ｕ＋　、長さ８００ｍｍ）を設置し、該燃焼室と同軸
的の連結する狭径部（内径４００ｍｍ　、長さ２００Ｉ
ＩｌｌＩ）およびこれに引続く開拡するテーパー状反応
室（内径８００ａｉｍ　、長さ９００ｍｍ）とから構成
されたオイルファーネス炉において、炉頭から炉中心軸
に沿って２重筒構造の原料油霧化噴射ノズルを挿着し、
その周辺に４本の燃焼バーナーを設置した。

原料用霧化噴射ノズルは、上流側の原料油導入点（外筒
ノズルの噴出口）が収斂部位に、下流側原料柚導入点は
狭径部位にそれぞれ位置するように調整した。

上記の反応炉を用い発生条件を変えてカーボンブラック
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　、初期
沸点１０３　’Ｃの芳香族炭化水素を、また燃料油には
比重（１５／４　’Ｃ）０．９０３、粘度（ＣＳＴ５０
’Ｃ）１６．１　、残炭分５．４％、硫黄分１．８％、
引火点９６“Ｃの炭化水素油を用いた。

表１に発生条件、表２に得られたカーボンブラックの特
性をＲｕｎ　Ｎｏ．に対応させて示した．なおＲｕｎ　
Ｎｏ．４〜６は本発明の特性要件を外れる比較例、Ｒｕ
ｎ　Ｎｏ．７は市販のＮ−７４１級カーボンブラックで
ある。

（２）ゴム配合 つぎに、これらのカーボンブラック試料を表３に示す配
合比によりＥＰＤＭに配合した。

表３ ■硬さ：ＪＩＳ　　６３０１　　５・２Ａ法。但し、上
記配合処方で発泡剤を除いた配合で測定。

■発泡ゴム比重：懸ちょう法による（ρが低いほど発泡
がよい。）。

■圧縮永久歪み：　ＪＩＳ　　κ６３０１　，■カーベ
ダイ押出評価：　ＡＳＴＭ　　Ｄ２２３Ｏ　Ａ法。

■表面肌：　　ＡＳＴ門０２２３０　　’Ｂ法の段階に
準ずる。

表３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、結果を対
応させて表４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。

（３）評価 表４の結果から、本発明の実施例１〜３のゴム性能は比
較例に比べて軟質性が適度に保たれ（硬さ、モジュラス
が低い）、へたりの改善指標となる圧縮永久歪みは低下
しており、また表面肌が向上していることが判明する． （発明の効果） 以上のとおり、本発明のカーボンブラックによればゴム
或分に多量の配合をおこなっても常に低へたり性、軟質
性ならびに良表面肌を備える高性能を付与することが可
能となる。したがって、自動車内装部品のドアパッキン
グ、ウエザーストリップ、窓枠シールガラスラン、プロ
テクションモール、その他スポンジシールテープ、ベル
トホースケーブル、ロープ、履物、浮子、マント板等の
スポンジゴム製品に効果的である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、下記の特性を備える機能部品ゴム配合用カーボンブ
   ラック。 （１）凝集体の遠心沈降法（ＤＣＦ法）により測定され
   るモード径（＠Ｄ＠ｓｔ）が１５０ｎｍ以上。 （２）前記モード径（＠Ｄ＠ｓｔ）とその半値巾（ΔＤ
   ｓｔ）の比（ΔＤｓｔ／＠Ｄ＠ｓｔ）が１．０５以上。 （３）着色力（Ｔ）とブラックネス（Ｂ）との比（Ｂ／
   Ｔ）が１．２０以上。