JPH0429694B2

JPH0429694B2 -

Info

Publication number: JPH0429694B2
Application number: JP58131996A
Authority: JP
Priority date: 1983-07-21
Filing date: 1983-07-21
Publication date: 1992-05-19
Also published as: JPS6042439A

Description

【発明の詳細な説明】

近時、自動車タイヤに代表されるゴム材料には
補強性能（引張り強さ、モジユラス等）と動的性
能（低発熱性、高反撥弾性等）を高水準下に同時
付与させる要求が高まつているが、これら両性能
は本質的に相反する関係にあるためゴム成分の面
からこの要求を満足させることは困難である。出願人は、ゴム組成物の主要な配合材であるカ
ーボンブラツクの特性面から検討を加え、電子顕
微鏡平均直径（dn）31mμ以上、よう素吸着量40
〜60mg／ｇ、DBP吸油量90〜150ml／100ｇの特
性領域にあるフアーネスカーポンプラツクにおい
て、Dstモード径（mμ）が〔2.65（dn）＋0.64
（DBP）−27.56〕式から得られる値以下である選
択的特性を有するカーボンブラツクをゴム成分に
対して25〜250重量部の割合で配合することによ
り上記要求に沿うゴム組成物をすでに特願昭57−
196022号（以下、「先願技術」という。）として開
発提供した。この前提となる粒子特性はFEFも
しくはMAF級のソフト系領域に属しており、配
合ゴムに好適な動的性能を付与する反面、補強性
の低下をもたらす特性範囲に位置するが、先願技
術においてはこの補強性の低下を、カーボンブラ
ツク凝集体のDstモード径を〔2.65（dn）＋0.64
（DBP）−27.56〕以下に設定することによつて効
果的に補うことに成功したものである。しかしな
がら、該先願技術のゴム組成物は、動的性能に若
干の後退傾向を生じるうえに、前提となる粒子表
面積の下限をよう素吸着量40mg／ｇに限定する必
要があるため動的性能そのものの付与度合に制約
を受ける実用上の難点があつた。本発明は、上記先願技術の難点を、あらたなカ
ーボンブラツク特性要因として表面活性度を示す
LAC₃₄₀値を一定水準以上に保有させることによ
り改善したものである。すなわち、本発明は先願
技術と同等の補強性能と一層高位の動的性能を併
有するゴム組成物を提供するもので、その組成構
成は電子顕微鏡平均粒子直径（dn）31mμ以上、
よう素吸着量25〜39mg／ｇ、DBP吸油量90〜150
ml／100ｇの特性領域にあるフアーネスカーボン
ブラツクにおいて、Dstモード径（mμ）が〔2.65
（dn）＋0.64（DBP）−27.56〕式から算出される値
以下で、かつLAC₃₄₀測定値が120以上である選択
的特性を備えるカーボンブラツクをゴム成分に対
し25〜250重量部の割合で配合してなることを特
徴とする。本発明で用いる各特性項目のうち電子顕微鏡平
均粒子直径（dn）、よう素吸着量、DBP吸油量お
よびDstモード径の各値は、先願技術と同様に以
下の測定方法によるものとする。 (1) 電子顕微鏡平均粒子直径（dn）カーボンブラツク試料を超音波洗浄器により周
波数28KHzで30分間クロロホルムに分散させた
後、分散試料をカーボン支持膜に固定する〔詳細
は、例えば「粉体物性図説」（粉体工学研究会編）
68頁(C)「水面膜法」に記述されている〕。これを
電子顕微鏡で直接倍率20000倍、総合倍率80000〜
100000倍に撮影し、得られた写真からランダムに
1000個以上のカーボンブラツク粒子について直径
を計測して3mμごとの区分により作成したヒスト
グラムから算術平均直径（dn）を求める。 (2) よう素吸着量 JIS K6221（1975）「ゴム用カーボンブラツクの
試験方法」6.1.1項の方法による。 (3) DBP吸油量 JIS K6221（1975）「ゴム用カーボンブラツクの
試験方法」6.1.2項、吸油量Ａ法による。 (4) Dstモード径 JIS K6221（1975）6.2.1項Ｂ法に基づいて乾燥
したのち精秤採取したカーボンブラツク検体を少
量の界面活性剤（分散媒）を含む20％エタノール
水溶液と混合してカーボンブラツク濃度100mg／
の分散液を作成し、超音波で十分に分散させて
試料とする。デイスク・セントリフユージ装置
（英国Joyes Loebl社製）を6000rpmの回転速度
に設定し、スピン液（２％グリセリン水溶液）を
10〜20mlの範囲内で加えたのち１mlのバツフアー
液（エタノール水溶液）を注入する。ついで、試
料液0.5〜1.0ml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体を
分別記録して分布曲線を作成する。Dstモード径
を、その凝集体分布曲線における最多頻度（最大
吸光度）のストークス相当径（mμ）とする。あらたな特性要素となるLAC₃₄₀はカーボンブ
ラツク粒子の表面活性度に関係するとみられる尺
度で、ASTM D3392−79 “Standard Recom
−mended Practice for Carbon Black Extractables−Light−absorption
Characteristics”に準拠して測定する。すなわ
ち、所定量の試料カーボンブラツクペレツトを粉
砕・乾燥し、ジクロルベンゼン50cm³中で１分間振
盪したのちカーボンブラツクを過分離して、溶
液の340mμ波長における吸光度を測定する。 LAC₃₄₀測定値は、次式により算出される。 LAC₃₄₀＝Ａ×10⁴／（ｄ×ｂ）上式において、Ａは波長340mμの溶液吸光度、
ｂは測定セル光路長（mm）、ｄはカーボンブラツ
ク試料濃度（Kg／m³）である。本発明の適用カーボンブラツクに付加される
LAC₃₄₀測定値120以上の選択的特性は、その高表
面活性度に基づく独特の作用により配合ゴムに補
強・動的両面の性能増大化に有効に寄与し、先願
技術における動的性能の後退現象を十分補うと共
に、補強性能を高水準下に保持する機能を果た
す。このため、前提特性となるよう素吸着量の下
限をGPF（N660）級カーボンブラツク相当域の25
mg／ｇまで拡大することが可能となり、この面か
らも動的性能の向上が図られる。本発明の特性要件を備えるカーボンブラツク
は、炉頭部に接線方向空気供給口と炉軸方向に挿
着した燃焼バーナーおよび原料油噴射ノズルを備
える下流側収斂状のノズルを備える燃焼室を下流
側を収斂させて比較的短長の狭径部位に連設し、
反応域を狭径部位から緩やかに開拡するテーパー
状に形成した構造のオイルフアーネス炉により製
造される。クレオソート油、エチレンボトム油な
どの原料油は、原料油噴射ノズルを介して狭径部
位を高速流通する高熱燃焼ガス中に噴出する。こ
の際、全供給空気量と原料油および燃料油総量の
供給比率、燃料油の燃焼率、原料油の噴出初速
度、燃焼ガスの流速などの条件を制御することに
より前提となる電子顕微鏡平均粒子直径（dn）
31mμ以上、よう素吸着量25〜39mg／ｇおよび
DBP吸油量90〜150ml／100ｇの粒性状特性が付
与されるが、このほか反応域の開拡テーパー部位
に小量の水を噴霧するとともにこの位置までの生
成ガス滞留時間を30〜50ミリ秒の範囲となるよう
条件設定することによつて本発明で選択した
〔2.65（dn）＋0.64（DBP）−27.56〕算出値以下の
Dstモード径およびLAC₃₄₀測定値120以上の特性
が付与される。本特性のカーボンブラツクは、常法により天然
ゴム、スチレンブタジエンゴム、ポリブタジエン
ゴム、イソプレンゴム、ブチルゴムなど各種のゴ
ム成分に配合される。カーボンブラツクの配合比
率は、ゴム成分100重量部に対して25〜250重量
部、望ましくは40〜80重量部の割合で常用の加硫
剤、加硫促進剤、老化防止剤、加硫助剤、軟化
剤、可塑剤等の所要成分とともに添加混練する。
配合時、組成物のムーニー粘度は常に低位におさ
えられ、混練、押出し、成形等の練り押出加工は
極めて円滑に進行する。このようにして得られる本発明のゴム組成物
は、相対的に先願技術を凌ぐ補強性能と動的性能
を兼備する。また、先願技術に比べ適用カーボン
ブラツクのよう素吸着量範囲の拡張が図れるか
ら、目的となるゴム用途も拡大される利点がもた
らされる。以下、本発明を実施例に基づいて説明する。実施例下流側出口部分が収斂する燃焼室（内径700mm、
長さ1000mm）を内径150mm、長さ200mmの短長狭径
部位を介して緩やかに開拡するテーパー状反応域
（長さ9000mm）に連続する耐火レンガ内張製の円
筒形状を有し、炉頭部に接線方向空気供給口を備
えたウインドボツクス、反応室下流域にクエンチ
ノズルを各設置すると共に、炉頭から炉軸方向に
沿つて燃焼バーナーおよび原料油霧化噴射ノズル
を挿着した。さらに反応域の開拡テーパー部位
に、水噴霧用ノズルを挿着設置した。原料油霧化
噴射ノズルはチツプ部分が狭径部位の入口に位置
するように、また水噴霧用ノズルは狭径部位出口
から1100mm下流側の位置にそれぞれ設置した。上記の反応炉を用い、表に示した発生条件を
適用してカーボンブラツクを製造した。燃料油には、比重（15／４℃）0.903、粘度
（CST50℃）16.1、残炭分5.4％、硫黄分1.8％、引
火点96℃の炭化水素を用い、原料油には比重
（15／４℃）1.0703、粘度（エングラー、40／20
℃）2.10、ベンゼン不溶分0.03％、相関係数
（BMCI）140、初期沸点103℃の性状をもつ高芳
香族系炭化水素油を用いた。

【表】表に、製造された各カーボンブラツクの諸特
性を市販のGPF（N660）ならびにFEF（N550）級
ソフトカーボンブラツク、およびIRB＃５基準カ
ーボンブラツクの各品種（従来例）特性と対比し
て示した。各品製造ロツトのうち、Run No.３〜６は本発
明の選択的特性要件を外れるものであつた。（比
較例）。

【表】表の各種カーボンブラツク試料を表に示す
配合比率で天然ゴム成分および合成ゴム成分に配
合した。

【表】

【表】 (注) ＊日本合成ゴム(株)製
表の配合物を145℃の温度で加硫処理して得
たゴム組成物につき、各種のゴム特性を測定し
た。結果を表の配合カーボンブラツク試料
（Run No.）と対応させて表に示した。ゴム特性のうち、発熱度はグツトリツチ・フレ
キソメーターを用い、ASTM D623−67A法に準
じて測定した。その他のゴム特性については、すべて
JISK6301「一般ゴム試験方法」に準拠した。

【表】表の結果から、本発明に係るゴム組成物
（Run No.１〜３）は、従来品種のFEF（N550）
級ソフトカーボンブラツク配合ゴムを上廻る動的
性能（低発熱度、高反撥弾性）を有しながら同
FEF配合ゴムを凌ぐ高補強性能（引張り強さ、
300％モジユラス）を示すことが認められる。こ
のうち、とくに動的性能の改善効果が顕著なRun
No.１は、基本特性であるカーボンブラツクのよ
う素吸着量が29mg／ｇと低位に位置するにも拘ら
ずFEF配合ゴムに近似する補強性能を有してお
り、これは先願技術では得られない大きな特長で
ある。上記本発明例に対し、比較例はいずれも適用カ
ーボンブラツクの選択的特性（Dstモード径、
LAC₃₄₀）が本発明の要件を外れるため相対的に
動的性能の向上効果は得られていない。

Claims

【特許請求の範囲】１電子顕微鏡平均粒子直径（dn）31mμ以上、
よう素吸着量25〜39mg／ｇ、DBP吸油量90〜150
ml／100ｇの特性領域にあるフアーネスカーボン
ブラツクにおいて、Dstモード径（mμ）が〔2.65
（dn）＋0.64（DBP）−27.56〕式から算出される値
以下で、かつLAC₃₄₀測定値が120以上である選択
的特性を備えるカーボンブラツクをゴム成分に対
し25〜250重量部の割合で配合してなるゴム組成
物。