JPH0588856B2 - - Google Patents
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- JPH0588856B2 JPH0588856B2 JP62154474A JP15447487A JPH0588856B2 JP H0588856 B2 JPH0588856 B2 JP H0588856B2 JP 62154474 A JP62154474 A JP 62154474A JP 15447487 A JP15447487 A JP 15447487A JP H0588856 B2 JPH0588856 B2 JP H0588856B2
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Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、カーボンブラツクの分散加工性に優
れ、タイヤトレツド用として好適な性能を有する
ゴム組成物に関する。 〔従来の技術〕 ゴム補強用のカーボンブラツクには、具備特性
に応じた多様な品種があり、これらの品種特性が
配合するゴム組成物の諸性能を決定する主要な因
子となる。このため通常、ゴム成分との配合にあ
たつては、部材用途に適合する品種特性のカーボ
ンブラツクが選定使用されている。 たとえば、タイヤトレツド部のように苛酷な走
行条件下で高度の耐摩耗性が要求されるゴム部材
に対しては、SAF（N110）、ISAF（N220）など
の、ハード系カーボンブラツクが適用されてい
る。 しかし、これらのカーボンブラツクは粒子径が
小さく、比表面積が大きいために、ゴム配合時の
混練過程において、ゴム成分が高粘度化して硬度
が増大し、ゴム成分へ均質に分散させることが困
難である。その結果配合ゴムの品質特性が劣化し
て、たとえば耐摩耗性の低下を招く原因となる。 そこで、ゴム成分へのカーボンブラツクの分散
加工性を向上させることにより、耐摩耗性を向上
させたゴム組成物が提案されている。たとえば、
本出願人は、カーボンブラツクの粒子凝集体に着
目し、アグリゲートサイズ分布をブロード化した
カーボンブラツクを配合（特願昭61−256944）、
あるいはアグリゲートサイズ分布を特定範囲の２
点の極大点をもつカーボンブラツクを配合（特願
昭62−9956）したゴム組成物を提案した。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は、カーボンブラツク粒子凝集体と分散
加工性の関係について更に研究を進めた結果、カ
ーボンブラツクの一定比表面積当りの粒子凝集体
の空隙を相対的に大きく設定することにより、ゴ
ム成分との混練過程における分散加工性を改良で
きる事実を知見して完成したものである。 〔問題点を解決するための手段〕 すなわち、本発明は、窒素吸着比表面積（N2
SA）が140m2／ｇ以上のハード領域に属し、粒子
凝集体空隙直径（nm）が59.182−0.236×〔N2SA
（m2／ｇ）〕式で算出される値以上の特性値を有す
るカーボンブラツクをゴム成分100重量部に対し
35〜100重量部の割合で配合して成るゴム組成物
である。 窒素吸着比表面積（N2SA）が140m2／ｇ以上
のカーボンブラツクは、通常のSAF（N110）以上
の、粒子径の小さいカーボンブラツクに相当し、
タイヤトレツド部として用いられるゴム組成物と
して、高度の耐摩耗性を付与するための必須要件
となる。 本発明のゴム組成物は、比表面積の大きいカー
ボンブラツクを前提にしてカーボンブラツクの粒
子凝集体空隙直径（nm）が59.182−0.236×〔N2
SA（m2／ｇ）〕式から算出される値以上の特性値
を有するカーボンブラツクをゴム成分に配合する
ものである。 カーボンブラツクは、炭化水素原料を高温燃焼
ガス流中で急激に熱分解させることにより製造さ
れる。この場合、炭化水素原料は複雑な重縮合反
応により、まず核を生成し、この核の成長と凝集
により一次粒子が形成され、更に一次粒子が多数
凝集してカーボンブラツク粒子凝集体構造が形成
される。 この粒子凝集体は、三次元的複雑な形態を呈す
るものであり、ゴム成分との混練過程においても
ほぼ凝集形態が変化することなく、ゴム成分中に
分散して行く。したがつて、ゴム成分は凝集体間
に形成される空隙に容易に、かつ充分に浸入させ
ることが分散加工性の向上をはかる上で重要とな
る。 ところが、窒素吸着比表面積（N2SA）が140
m2／ｇを越える従来品種のカーボンブラツクは構
造的に粒子凝集体の空隙が小さいために、カーボ
ンブラツク特性の面からゴムに対する分散加工性
を改善することは至難とされていた。 本発明に適用されるカーボンブラツクは、凝集
体ストークスモード径分布において２点の極大点
をもつ基本構造を有するもので、この特異な性状
を利用して高位な窒素吸着比表面積（N2SA）領
域における分散加工性の改善を図つたものであ
る。したがつて、単一の極大点をもつ凝集体スト
ロークスモード径分布を示す従来構造のカーボン
ブラツクでは、本発明の粒子凝集体空隙を与える
ことは実質的に不可能である。 本発明の粒子凝集体空隙は、比表面積を一定と
した場合に相対的に大きいことを特徴とするもの
である。 この粒子凝集体空隙直径は次のようにして測定
される。 すなわち、マイクロメリテイツク社製水銀ポロ
シメーター（Pore Sizer 9300）を用い、専用セ
ル（３ml）中に粒度250〜500μに調製したカーボ
ンブラツクペレツトを0.2ｇ装填した後、圧力25
〜20000lb／in2の範囲内で水銀を圧入し、圧入さ
れる水銀量が急激に増加する点の圧力を測定す
る。その圧力から細孔直径を算出し、これを粒子
凝集体空隙直径とする。 本測定法を用いてIRB＃ ５（N2SA80.3m2／ｇ）
を測定したところ粒子凝集体空隙直径は40nmで
あつた。 これらの特性を具備するカーボンブラツクは、
頭部に燃焼バーナーおよび原料油噴射ノズルを備
えた燃焼室とこれに連続する熱分解導管とから構
成された発生部を２系列設け、両発生部の熱分解
導管を円筒状の主反応ゾーンに収歛会合したＹ字
型構造のオイルフアーネス炉を用い、両系列で発
生したカーボンブラツク中間生成ガス流を主反応
ゾーンに同時に高速導入して相互衝突させる方法
（特開昭59−49267）によつて製造することができ
る。 上記のカーボンブラツクは、常法に従い天然ゴ
ムや各種合成ゴムに配合される。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、35
〜100重量部の割合で配合され、加硫剤、加硫促
進剤、老化防止剤、加硫助剤、軟化剤、可塑剤な
どと共に混練して、本発明のゴム組成物が得られ
る。 〔作用〕 本発明のゴム組成物は、比表面積が大きく、補
強性の高いカーボンブラツクを対象にして、一定
比表面積当りの粒子凝集体空隙が相対的に大きい
カーボンブラツクを配合した組成を有するもので
あり、ゴム成分との配合混練過程において、ゴム
成分はカーボンブラツク粒子凝集体間の空隙に容
易に浸入することがてき、その結果分散加工性が
著しく改善される。そのため、分散性の低下に伴
うゴム組成物の耐摩耗性の後退を効果的に防止す
ることが可能となる。 〔実施例、比較例〕 頭部にウインドボツクスを介して燃焼バーナー
および原料噴射ノズルを同軸的に装着した燃焼室
（内径550mm、長さ1100mm、このうち円錐部分200
mm）と熱分解導管（内径90mm、長さ700mm）を備
える２系列の発生部を内径300mm、長さ4000mmの
後段広径部位と内径130mm、長さ700mmの前段狭径
部位を連設した主反応ゾーンの前面に交角60°で
収歛結合させたＹ字型構造の反応炉を設置した。 原料ユニツトに比重（15／４℃）1.0703、粘度
（エングラー40／20℃）2.10、トルエン不溶分
0.03％、相関係数（BMCI）140、初期沸点103℃
の芳香族炭化水素油を、また燃焼油としては比重
（15／４℃）0.903、粘度（50℃）16.1cSt、残炭
分5.4％、硫黄分1.8％、引火点96℃の炭化水素油
を用いた。 この反応炉、原料油および燃料油を用い、表
に示す発生条件を適用して本発明で使用する特性
範囲のカーボンブラツクを製造した。
れ、タイヤトレツド用として好適な性能を有する
ゴム組成物に関する。 〔従来の技術〕 ゴム補強用のカーボンブラツクには、具備特性
に応じた多様な品種があり、これらの品種特性が
配合するゴム組成物の諸性能を決定する主要な因
子となる。このため通常、ゴム成分との配合にあ
たつては、部材用途に適合する品種特性のカーボ
ンブラツクが選定使用されている。 たとえば、タイヤトレツド部のように苛酷な走
行条件下で高度の耐摩耗性が要求されるゴム部材
に対しては、SAF（N110）、ISAF（N220）など
の、ハード系カーボンブラツクが適用されてい
る。 しかし、これらのカーボンブラツクは粒子径が
小さく、比表面積が大きいために、ゴム配合時の
混練過程において、ゴム成分が高粘度化して硬度
が増大し、ゴム成分へ均質に分散させることが困
難である。その結果配合ゴムの品質特性が劣化し
て、たとえば耐摩耗性の低下を招く原因となる。 そこで、ゴム成分へのカーボンブラツクの分散
加工性を向上させることにより、耐摩耗性を向上
させたゴム組成物が提案されている。たとえば、
本出願人は、カーボンブラツクの粒子凝集体に着
目し、アグリゲートサイズ分布をブロード化した
カーボンブラツクを配合（特願昭61−256944）、
あるいはアグリゲートサイズ分布を特定範囲の２
点の極大点をもつカーボンブラツクを配合（特願
昭62−9956）したゴム組成物を提案した。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は、カーボンブラツク粒子凝集体と分散
加工性の関係について更に研究を進めた結果、カ
ーボンブラツクの一定比表面積当りの粒子凝集体
の空隙を相対的に大きく設定することにより、ゴ
ム成分との混練過程における分散加工性を改良で
きる事実を知見して完成したものである。 〔問題点を解決するための手段〕 すなわち、本発明は、窒素吸着比表面積（N2
SA）が140m2／ｇ以上のハード領域に属し、粒子
凝集体空隙直径（nm）が59.182−0.236×〔N2SA
（m2／ｇ）〕式で算出される値以上の特性値を有す
るカーボンブラツクをゴム成分100重量部に対し
35〜100重量部の割合で配合して成るゴム組成物
である。 窒素吸着比表面積（N2SA）が140m2／ｇ以上
のカーボンブラツクは、通常のSAF（N110）以上
の、粒子径の小さいカーボンブラツクに相当し、
タイヤトレツド部として用いられるゴム組成物と
して、高度の耐摩耗性を付与するための必須要件
となる。 本発明のゴム組成物は、比表面積の大きいカー
ボンブラツクを前提にしてカーボンブラツクの粒
子凝集体空隙直径（nm）が59.182−0.236×〔N2
SA（m2／ｇ）〕式から算出される値以上の特性値
を有するカーボンブラツクをゴム成分に配合する
ものである。 カーボンブラツクは、炭化水素原料を高温燃焼
ガス流中で急激に熱分解させることにより製造さ
れる。この場合、炭化水素原料は複雑な重縮合反
応により、まず核を生成し、この核の成長と凝集
により一次粒子が形成され、更に一次粒子が多数
凝集してカーボンブラツク粒子凝集体構造が形成
される。 この粒子凝集体は、三次元的複雑な形態を呈す
るものであり、ゴム成分との混練過程においても
ほぼ凝集形態が変化することなく、ゴム成分中に
分散して行く。したがつて、ゴム成分は凝集体間
に形成される空隙に容易に、かつ充分に浸入させ
ることが分散加工性の向上をはかる上で重要とな
る。 ところが、窒素吸着比表面積（N2SA）が140
m2／ｇを越える従来品種のカーボンブラツクは構
造的に粒子凝集体の空隙が小さいために、カーボ
ンブラツク特性の面からゴムに対する分散加工性
を改善することは至難とされていた。 本発明に適用されるカーボンブラツクは、凝集
体ストークスモード径分布において２点の極大点
をもつ基本構造を有するもので、この特異な性状
を利用して高位な窒素吸着比表面積（N2SA）領
域における分散加工性の改善を図つたものであ
る。したがつて、単一の極大点をもつ凝集体スト
ロークスモード径分布を示す従来構造のカーボン
ブラツクでは、本発明の粒子凝集体空隙を与える
ことは実質的に不可能である。 本発明の粒子凝集体空隙は、比表面積を一定と
した場合に相対的に大きいことを特徴とするもの
である。 この粒子凝集体空隙直径は次のようにして測定
される。 すなわち、マイクロメリテイツク社製水銀ポロ
シメーター（Pore Sizer 9300）を用い、専用セ
ル（３ml）中に粒度250〜500μに調製したカーボ
ンブラツクペレツトを0.2ｇ装填した後、圧力25
〜20000lb／in2の範囲内で水銀を圧入し、圧入さ
れる水銀量が急激に増加する点の圧力を測定す
る。その圧力から細孔直径を算出し、これを粒子
凝集体空隙直径とする。 本測定法を用いてIRB＃ ５（N2SA80.3m2／ｇ）
を測定したところ粒子凝集体空隙直径は40nmで
あつた。 これらの特性を具備するカーボンブラツクは、
頭部に燃焼バーナーおよび原料油噴射ノズルを備
えた燃焼室とこれに連続する熱分解導管とから構
成された発生部を２系列設け、両発生部の熱分解
導管を円筒状の主反応ゾーンに収歛会合したＹ字
型構造のオイルフアーネス炉を用い、両系列で発
生したカーボンブラツク中間生成ガス流を主反応
ゾーンに同時に高速導入して相互衝突させる方法
（特開昭59−49267）によつて製造することができ
る。 上記のカーボンブラツクは、常法に従い天然ゴ
ムや各種合成ゴムに配合される。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、35
〜100重量部の割合で配合され、加硫剤、加硫促
進剤、老化防止剤、加硫助剤、軟化剤、可塑剤な
どと共に混練して、本発明のゴム組成物が得られ
る。 〔作用〕 本発明のゴム組成物は、比表面積が大きく、補
強性の高いカーボンブラツクを対象にして、一定
比表面積当りの粒子凝集体空隙が相対的に大きい
カーボンブラツクを配合した組成を有するもので
あり、ゴム成分との配合混練過程において、ゴム
成分はカーボンブラツク粒子凝集体間の空隙に容
易に浸入することがてき、その結果分散加工性が
著しく改善される。そのため、分散性の低下に伴
うゴム組成物の耐摩耗性の後退を効果的に防止す
ることが可能となる。 〔実施例、比較例〕 頭部にウインドボツクスを介して燃焼バーナー
および原料噴射ノズルを同軸的に装着した燃焼室
（内径550mm、長さ1100mm、このうち円錐部分200
mm）と熱分解導管（内径90mm、長さ700mm）を備
える２系列の発生部を内径300mm、長さ4000mmの
後段広径部位と内径130mm、長さ700mmの前段狭径
部位を連設した主反応ゾーンの前面に交角60°で
収歛結合させたＹ字型構造の反応炉を設置した。 原料ユニツトに比重（15／４℃）1.0703、粘度
（エングラー40／20℃）2.10、トルエン不溶分
0.03％、相関係数（BMCI）140、初期沸点103℃
の芳香族炭化水素油を、また燃焼油としては比重
（15／４℃）0.903、粘度（50℃）16.1cSt、残炭
分5.4％、硫黄分1.8％、引火点96℃の炭化水素油
を用いた。 この反応炉、原料油および燃料油を用い、表
に示す発生条件を適用して本発明で使用する特性
範囲のカーボンブラツクを製造した。
【表】
表に製造された各カーボンブラツクの窒素吸
着比表面積（N2SA）DBP吸油量および粒子凝集
体空隙直径などを示した。
着比表面積（N2SA）DBP吸油量および粒子凝集
体空隙直径などを示した。
【表】
【表】
なお表のうち比較例として示したRunNo.３〜
５は、従来技術により製造された実施例と同等水
準の窒素吸着比表面積（N2SA）を有するカーボ
ンブラツクで、いずれも単一の極大点をもつ凝集
体ストークスモード径分布を示すものである。 次に、表の各種カーボンブラツクを表に示
す配合比率で天然ゴムに配合した。
５は、従来技術により製造された実施例と同等水
準の窒素吸着比表面積（N2SA）を有するカーボ
ンブラツクで、いずれも単一の極大点をもつ凝集
体ストークスモード径分布を示すものである。 次に、表の各種カーボンブラツクを表に示
す配合比率で天然ゴムに配合した。
【表】
表の配合物を温度145℃で40分間加硫して得
たゴム組成物についてゴム特性を測定し、結果を
表のカーボンブラツクRunNo.に対応させて表
に示した。 なお、ゴム特性のうち摩耗量については、ラン
ボーン摩耗試験機（機械式スリツプ機構）を用い
て、次の条件で測定した。 試験片：厚さ10mm、外径44mm エメリーホイール：GCタイプ、粒度＃80、 硬度Ｈ 添加カーボランダム粉：粒度＃80メツシユ、 添加量約９ｇ／min エメリーホイール面と試験片との相対スリツプ
率： 24％ 試験片回転数：660rpm 試験荷重：４Kg その他のゴム特性は、JIS K6300「未加硫ゴム
物理試験方法」およびJIS K6301「加硫ゴム物理
試験方法」によつた。
たゴム組成物についてゴム特性を測定し、結果を
表のカーボンブラツクRunNo.に対応させて表
に示した。 なお、ゴム特性のうち摩耗量については、ラン
ボーン摩耗試験機（機械式スリツプ機構）を用い
て、次の条件で測定した。 試験片：厚さ10mm、外径44mm エメリーホイール：GCタイプ、粒度＃80、 硬度Ｈ 添加カーボランダム粉：粒度＃80メツシユ、 添加量約９ｇ／min エメリーホイール面と試験片との相対スリツプ
率： 24％ 試験片回転数：660rpm 試験荷重：４Kg その他のゴム特性は、JIS K6300「未加硫ゴム
物理試験方法」およびJIS K6301「加硫ゴム物理
試験方法」によつた。
本発明のゴム組成物は分散加工性に優れると共
に高度の耐摩耗性が付与され、タイヤトレツド用
として極めて有用である。
に高度の耐摩耗性が付与され、タイヤトレツド用
として極めて有用である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 窒素吸着比表面積（N2SA）が140m2／ｇ以
上のハード領域に属し、粒子凝集体空隙直径
（nm）が、59.182−0.236×〔N2SA（m2／ｇ）〕式
で算出される値以上の特性値を有するカーボンブ
ラツクをゴム成分100重量部に対し35〜100重量部
の割合で配合して成るゴム組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15447487A JPS64136A (en) | 1987-06-23 | 1987-06-23 | Rubber composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15447487A JPS64136A (en) | 1987-06-23 | 1987-06-23 | Rubber composition |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01136A JPH01136A (ja) | 1989-01-05 |
| JPS64136A JPS64136A (en) | 1989-01-05 |
| JPH0588856B2 true JPH0588856B2 (ja) | 1993-12-24 |
Family
ID=15585042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15447487A Granted JPS64136A (en) | 1987-06-23 | 1987-06-23 | Rubber composition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS64136A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0649802B2 (ja) * | 1989-07-18 | 1994-06-29 | 東海カーボン株式会社 | ゴム組成物 |
-
1987
- 1987-06-23 JP JP15447487A patent/JPS64136A/ja active Granted
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| RUBBER CHEMISTRY AND TECHNOLOGY KETJEN RESEARCH LABORATORY=1971 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS64136A (en) | 1989-01-05 |
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