JPH072866B2 - Rubber composition - Google Patents

Rubber composition

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JPH072866B2
JPH072866B2 JP2340732A JP34073290A JPH072866B2 JP H072866 B2 JPH072866 B2 JP H072866B2 JP 2340732 A JP2340732 A JP 2340732A JP 34073290 A JP34073290 A JP 34073290A JP H072866 B2 JPH072866 B2 JP H072866B2
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carbon black
rubber
rubber composition
diameter
mode diameter
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伸司 味曽野
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Tokai Carbon Co Ltd
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Tokai Carbon Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44Carbon
    • C09C1/48Carbon black
    • C09C1/50Furnace black ; Preparation thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/04Carbon

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、乗用車や軽トラック用タイヤのトレッド部材
として好適なゴム組成物、詳しくは優れた耐摩耗性能を
維持しながら高い反発弾性を有する低発熱性のゴム組成
物に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a rubber composition suitable as a tread member for tires for passenger cars and light trucks, and more specifically, it has high impact resilience while maintaining excellent wear resistance. It relates to a rubber composition having a low heat buildup.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

ゴム補強用のカーボンブラックには、具備特性に応じた
多様の品種があり、これらの品種特性がゴムに配合した
組成物の諸性能を決定付ける主要な要因となる。このた
め、通常ゴムへの配合に当たっては、部材用途に適合す
る品種特性のカーボンブラックを選定使用する手段が慣
用されている。
There are various varieties of carbon black for rubber reinforcement depending on the properties of the rubber, and these varieties of properties are the main factors that determine the various performances of the composition compounded with the rubber. For this reason, in the case of compounding with rubber, a means for selecting and using carbon black having a variety of characteristics suitable for use as a member is generally used.

例えば、ここ数年来、省資源、省エネルギーの社会的要
求に対応するため低燃費タイヤの開発が盛んにおこなわ
れてきたが、このような低燃費タイヤに対しては比較的
粒子径の大きい品種のカーボンブラックを相対的に少な
い量でゴム成分に配合した低発熱性で高反発弾性を備え
るゴム組成物が有効である。ところが、粒子径が大きく
比表面積の小さなカーボンブラックのゴム配合は、低燃
費性能の向上には有効であるが、湿潤路面での制動性お
よび耐摩耗性といった面の特性低下が避けられない。
For example, fuel-efficient tires have been actively developed in recent years in order to meet the social demands for resource saving and energy saving. A rubber composition containing carbon black in a relatively small amount in a rubber component and having low heat buildup and high impact resilience is effective. However, the rubber compounding of carbon black having a large particle size and a small specific surface area is effective for improving the fuel efficiency, but it is unavoidable that the characteristics such as braking property on a wet road surface and abrasion resistance are deteriorated.

したがって、粒子径が小さく、比表面積の大きいカーボ
ンブラックを用いて配合ゴムに高耐摩耗性と高反発弾性
を与える低発熱性とを同時に付与することができれば、
タイヤトレッド用ゴム部材として理想的なものとなる。
Therefore, if it is possible to simultaneously impart high abrasion resistance and low heat buildup giving high impact resilience to the compounded rubber by using carbon black having a small particle size and a large specific surface area,
It is ideal as a rubber member for tire treads.

本出願人は上述した背反的なゴム性能を配合カーボンブ
ラックの特性面、とくに粒子径、比表面積、ストラクチ
ャー等の基本特性に加え、よりミクロな選択的特性を付
加することによって両立させる研究を系統的に継続して
おり、すでに以下の開発提案をおこなっている。
The applicant systematically conducts a study to make the above-mentioned antithetic rubber performance compatible by adding more microselective characteristics in addition to the basic characteristics such as particle diameter, specific surface area and structure of the compounded carbon black. The following development proposals have already been made.

窒素吸着比表面積(N2SA)が60m2/g以上、圧縮DBPが112
ml/100g以上のカーボンブラックに凝集体のストークス
モード径および同分布を一定値以上に維持させた配合ゴ
ムに高補強性能と高反発弾性を同時に付与することがで
きるカーボンブラック(特公平1-53978号公報)、N2SA6
0m2/g以上、DBP108ml/100g以上、一定比表面積当たりの
真比重を公知のカーボンブラックのそれより著しく低い
特定範囲に設定するとともに着色力ならびに凝集体モー
ド径当たりの分布巾を一定値以上に維持するカーボンブ
ラックを配合した高耐摩耗性と高反発弾性を兼備するゴ
ム組成物(特開昭59-140241号公報)、N2SAが65〜84m2/
g、N2SA/よう素吸着量(IA)の比が1.10〜1.35の範囲
にあり、圧縮DBP、ブラックネス、よう素吸着量および
凝集体モード径を変数とする関係式値を一定値以上に設
定した配合ゴムに高耐摩耗と高反発弾性を同時に付与す
ることができるカーボンブラック(特開昭3-225639号公
報)、N2SA75〜105m2/g、圧縮DBP110ml/110g以上で、一
定比表面積当たりの真比重を公知のカーボンブラックの
それより低い特定範囲に設定するとともに、粒子凝集体
空隙直径ならびに凝集体モード径当たりの分布巾を一定
値以上に維持した配合ゴムに高耐摩耗性と高反発弾性を
併有させることができるカーボンブラック(特開平1-20
1367号公報)。
Nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) is 60 m 2 / g or more, compressed DBP is 112
Carbon black capable of simultaneously imparting high reinforcement performance and high impact resilience to compounded rubber in which the Stokes mode diameter and the distribution of aggregates are maintained above a certain value in ml / 100g or more carbon black (Japanese Patent Publication No. 1-53978 Issue), N 2 SA6
0 m 2 / g or more, DBP 108 ml / 100 g or more, the true specific gravity per constant specific surface area is set to a specific range significantly lower than that of known carbon black, and the coloring power and the distribution width per aggregate mode diameter are set to a certain value or more. A rubber composition that combines carbon black to maintain high abrasion resistance and high impact resilience (Japanese Patent Laid-Open No. 59-140241), N 2 SA of 65 to 84 m 2 /
The ratio of g, N 2 SA / adsorption amount of iodine (IA) is in the range of 1.10 to 1.35, and the relational expression with compression DBP, blackness, iodine adsorption amount and aggregate mode diameter as variables is above a certain value. Carbon black (Japanese Patent Laid-Open No. 3-225639) capable of simultaneously imparting high abrasion resistance and high impact resilience to the compounded rubber set to 3, N 2 SA 75 to 105 m 2 / g, compressed DBP 110 ml / 110 g or more, constant High wear resistance for compounded rubbers whose true specific gravity per specific surface area is set to a specific range lower than that of known carbon black, and particle aggregate void diameter and distribution width per aggregate mode diameter are maintained above a certain value. And carbon black capable of having both high impact resilience (Japanese Patent Laid-Open No. 1-20
1367 publication).

このほか、米国特許第4360627号明細書にはタイヤトレ
ッドラバー用として、N2SA85〜95m2/g、24M4DBP100〜10
4ml/100g、Tint95〜105%で、凝集体ストークスモード
径の分布(ΔD50)を180mμ以上とした高耐摩耗性と高
反発弾性を達成するカーボンブラックが開示されてお
り、また米国特許第4548980号明細書には、省エネルギ
ー用タイヤトレッドラバーに必要な低ころがり抵抗と高
度のウエットグリップ性能を得るためのカーボンブラッ
ク特性として、N2SA75〜105m2/g、N2SA‐IA≧15、N2SA
‐CTABSA≦5、24M4DBP≦110、Tint90〜110、ΔTint≦
−3が示されている。
In addition, as for a tire tread rubber in U.S. Patent No. 4360627, N 2 SA85~95m 2 / g , 24M4DBP100~10
Disclosed is a carbon black that achieves high wear resistance and high impact resilience with a Stokes mode diameter distribution (ΔD 50 ) of 180 mμ or more at 4 ml / 100 g and Tint 95 to 105%, and US Pat. No. 4,548,980. No. the specification, as the carbon black characteristics to obtain a high degree of wet grip performance low rolling resistance and required energy savings for a tire tread rubber, N 2 SA75~105m 2 / g, N 2 SA-IA ≧ 15, N 2 SA
-CTABSA ≦ 5, 24M4DBP ≦ 110, Tint90 to 110, ΔTint ≦
-3 is shown.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

しかしながら、低燃費タイヤに対する要求はますます高
度化しており、優れた耐摩耗性能を維持しながら高い反
発弾性を有する低発熱性ゴム組成物の開発要請は依然と
して強い。
However, the demand for fuel-efficient tires is becoming more and more advanced, and there is still a strong demand for the development of a low heat-generating rubber composition having high impact resilience while maintaining excellent wear resistance.

本発明は、このような背景下での引き続く研究におい
て、N2SAが60〜100m2/gの範囲で一定凝集体モード径当
たりのアグリゲート粒間ポアのモード径を小さく設定し
たカーボンブラックをゴム成分に配合すると、乗用車や
軽トラック用タイヤトレッドとして好適なゴム物性が得
られる事実を解明して開発に至ったものである。
In the subsequent research under such a background, the present invention provides a carbon black in which N 2 SA has a small mode diameter of aggregate intergranular pores per constant aggregate mode diameter in the range of 60 to 100 m 2 / g. It was developed by clarifying the fact that rubber properties suitable for tire treads for passenger cars and light trucks can be obtained by compounding with a rubber component.

したがって、本発明の目的は、乗用車や軽トラックのタ
イヤトレッド用として好適な高耐摩耗性と低発熱性を兼
備するゴム組成物を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a rubber composition having both high wear resistance and low heat build-up, which is suitable for tire treads of passenger cars and light trucks.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

上記の目的を達成するための本発明によるゴム組成物
は、窒素吸着比表面積(N2SA)が60〜100m2/gのハード
系領域に属し、かつアグリゲート粒間ポアのモード系
(p)が下記関係式による選択的特性を有するファー
ネスカーボンブラックを、ゴム成分100重量部に対し35
〜100重量部の割合で配合してなることを構成上の特徴
とする。
A rubber composition according to the present invention for achieving the above object belongs to a hard system region having a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of 60 to 100 m 2 / g, and has a mode system (p of an intergranular pore). ) Is a furnace carbon black having a selective characteristic according to the following relational formula,
A characteristic feature of the composition is that it is blended in a proportion of 100 parts by weight.

p≦1.543st−55.0 但し、上式のpは示差走査熱量計(DSC)により測定
されるカーボンブラックアグリゲート粒間のポア径分布
における最大頻度のモード径を指し、stはディスクセ
ントリフュージ装置(DCF)により測定されるカーボン
ブラックアグリゲートのストークスモード径を指す。
p ≦ 1.543st−55.0 However, p in the above formula refers to the maximum frequency mode diameter in the pore diameter distribution between carbon black aggregate particles measured by a differential scanning calorimeter (DSC), and st is the disc centrifuge device (DCF). ) Refers to the Stokes mode diameter of the carbon black aggregate.

本発明に適用されるカーボンブラックの各特性値は、次
の測定方法によって得られる値とする。
Each characteristic value of carbon black applied to the present invention is a value obtained by the following measuring method.

N2SA(窒素吸着比表面積)−:ASTM D3037-88“Standard Test Method for Carbon Black-Su
rface Area by Mitrogen Absorption"Metod Bによる。
なお、この方法で測定したIRB#6のN2SAは76m2/gであ
った。
N 2 SA (Nitrogen Adsorption Specific Surface Area)-: ASTM D3037-88 "Standard Test Method for Carbon Black-Su
By rface Area by Mitrogen Absorption "Metod B.
The N 2 SA of IRB # 6 measured by this method was 76 m 2 / g.

p−:示差走査熱量計(DSC)により測定されるカー
ボンブラックアグリゲート粒間のポア分布における最大
頻度のモード径を指すもので、以下の方法により測定さ
れる。
p-: Indicates the maximum frequency mode diameter in the pore distribution between carbon black aggregate particles measured by a differential scanning calorimeter (DSC), and is measured by the following method.

JIS K6221(1982)5「乾燥試料の作り方」に基づいて
乾燥したのち、精秤採取したカーボンブラック試料を蒸
留水と混合してカーボンブラック濃度0.250g/cm3のペー
ストを作成し、超音波で十分に分散させる。超音波分散
処理が終了したら直ちにカーボンブラックペーストを約
3〜5mgの間で精秤しアルミニウム製のサンプル容器に
入れてシールしたのち、示差走査熱量計(DSC,Mettler
社製DSC30)にセットし次のステップで測定する。
JIS K6221 (1982) 5 After drying on the basis of the "how to make dry sample", to create a carbon black concentration 0.250 g / cm 3 of the paste were mixed with distilled water of carbon black sample was precisely weighed collected, ultrasonically Disperse well. Immediately after the ultrasonic dispersion treatment, the carbon black paste was precisely weighed in an amount of about 3 to 5 mg, placed in an aluminum sample container and sealed, and then the differential scanning calorimeter (DSC, Mettler) was used.
Set it on DSC30) manufactured by the company and measure in the next step.

室温から−80℃まで急冷 −80℃から−5℃まで10℃/min.の速度で加熱 −5℃から−0.1℃、まで1℃/min.の速度で加熱し
たのち、−0.1℃(蒸留水の凝固点より0.1℃低い温度)
に10分間保持する。
Rapid cooling from room temperature to -80 ℃ Heating from -80 ℃ to -5 ℃ at a rate of 10 ℃ / min. After heating from -5 ℃ to -0.1 ℃ at a rate of 1 ℃ / min. 0.1 ° C below the freezing point of water)
Hold for 10 minutes.

−0.1℃から−8℃まで0.1℃/min.の速度で徐々に
冷却し、補償エネルギーを記録する。
Gradually cool from −0.1 ° C to −8 ° C at a rate of 0.1 ° C / min. And record the compensation energy.

そして、の段階で得られた補償エネルギーのチャート
から各温度(0.1℃刻み)の山の高さ(y)の読み取
り、下記(1),(2)式からアグリゲート粒間ポアの
直径(Dp)と同ポア分布曲線(ΔV/ΔDp)を得る。この
ポア分布曲線における最大頻度のモード径をpとす
る。
Then, read the height (y) of the peak at each temperature (in increments of 0.1 ° C) from the compensation energy chart obtained in the step, and from the formulas (1) and (2) below, the diameter (Dp ) And the same pore distribution curve (ΔV / ΔDp). The maximum frequency mode diameter in this pore distribution curve is p.

Dp=(135.34/ΔT)+1.14 ……(1) ΔT:蒸留水の凝固点降下幅 Wa:蒸留水の凝固点 K :SDC装置の感度やサンプルの質量を考慮に入れたファ
クター 上式(1),(2)は、Brunらによって導かれた式で、
Thermochimica Acta,21(1977)59〜88“A NEW METHOD
FOR THE SIMULTANEOUS DETERMINATION OF THE SIZE AND
THE SHAPE OF PORES:THE THERMOPOROMETRY"に詳説され
ている。なお、この方法で測定したASTM D−24 Stand
ard Reference Black C−3(N234)のpは、77.6nm
である。
Dp = (135.34 / ΔT) +1.14 …… (1) ΔT: freezing point drop width of distilled water Wa: freezing point of distilled water K: factor that takes into account the sensitivity of the SDC device and the mass of the sample The above equations (1) and (2) are equations derived by Brun et al.
Thermochimica Acta, 21 (1977) 59-88 “A NEW METHOD
FOR THE SIMULTANEOUS DETERMINATION OF THE SIZE AND
THE SHAPE OF PORES: THE THERMO POROMETRY ". ASTM D-24 Stand measured by this method
ard Reference Black C-3 (N234) p is 77.6nm
Is.

st−:JISK6221(1982)5「乾燥試料の作り方」に基
づいて乾燥したカーボンブラックを少量の界面活性剤を
含む20vol%エタノール水溶液と混合してカーボンブラ
ック濃度50mg/l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・セントリフュージ
装置(英国Joyes Lobel社製)を8000rpmの回転数に設定
し、スピン液(温度25℃の2wt%グリセリン水溶液)を1
0ml加えたのち、1mlのバッファー液(温度25℃の20vol
%エタノール水溶液)を注入する。
st-: JISK6221 (1982) 5 Based on "How to make a dry sample", dry carbon black is mixed with a 20 vol% ethanol aqueous solution containing a small amount of a surfactant to prepare a dispersion liquid having a carbon black concentration of 50 mg / l. This is sufficiently dispersed by ultrasonic waves to obtain a sample. A disk centrifuge device (made by Joyes Lobel, UK) was set at a rotation speed of 8000 rpm, and spin liquid (2 wt% glycerin aqueous solution at a temperature of 25 ° C.) was applied to 1
After adding 0 ml, 1 ml buffer solution (20 vol at a temperature of 25 ° C
% Ethanol aqueous solution).

ついで温度25℃のカーボンブラック分散液0.5ml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stとする。この方法で測定したASTMD-24 Stand
ard Reference Black C−3(N234)のstは、80nmで
ある。
Next, 0.5 ml of the carbon black dispersion liquid at a temperature of 25 ° C. is added with a syringe to start centrifugal sedimentation, and at the same time, a recorder is operated to optically generate a distribution curve of aggregate Stokes equivalent diameter. The Stokes equivalent diameter of the maximum frequency in the obtained distribution curve is defined as st. ASTM D-24 Stand measured by this method
The st of ard Reference Black C-3 (N234) is 80 nm.

本発明において、ゴム成分に配合するファーネスカーボ
ンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)が60m2/g未満で
あると耐摩耗性が低下し、また100m2/gを越えると発熱
性が増加するようになる。示差走査熱量計(DSC)によ
り測定されるカーボンブラック粒間のポア径分布におけ
る最大頻度のモード径であるpは、本発明の重要な特
性項目で、この値が〔1.543st-55.0〕と同等以上にな
ると配合ゴムに対して耐摩耗性を減退させずに発熱性を
有意に低下させることができなくなる。したがって、フ
ァーネスカーボンブラックとして、窒素吸着比表面積
(N2SA)が60〜100m2/gの範囲にあり、かつp≦1.543
st-55.0の関係式を満たす場合にゴム組成物に相対
的に優れた耐摩耗性と高反発弾性を同時に付与すること
が可能となる。
In the present invention, if the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of the furnace carbon black compounded in the rubber component is less than 60 m 2 / g, the wear resistance decreases, and if it exceeds 100 m 2 / g, the heat generation property increases. Come to do. The maximum frequency mode diameter p in the pore diameter distribution between carbon black particles measured by a differential scanning calorimeter (DSC) is an important characteristic item of the present invention, and this value is equivalent to [1.543st-55.0]. When it becomes the above, it becomes impossible to significantly reduce the heat generation property without decreasing the abrasion resistance of the compounded rubber. Therefore, as the furnace carbon black, the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) is in the range of 60 to 100 m 2 / g, and p ≦ 1.543.
When the relational expression of st-55.0 is satisfied, it becomes possible to impart relatively excellent wear resistance and high impact resilience to the rubber composition at the same time.

本発明の特性を備えるフォーネスカーボンブラックは、
炉頭部に接線方向空気供給口と炉軸方向に装着された燃
焼バーナーおよび原料油噴射ノズルを備える燃焼室と、
同軸的に連設された狭径反応室および広径反応室により
構成される通常のオイルファーネス炉を用い、原料油、
燃焼油、空気等の供給量の調整、酸素ガスの添加などの
条件を与えることによって製造することができる。
Fornes carbon black having the characteristics of the present invention is
A combustion chamber provided with a combustion burner and a feed oil injection nozzle mounted in the furnace head in a tangential direction air supply port and in the furnace axial direction,
Using an ordinary oil furnace that is composed of a narrow diameter reaction chamber and a wide diameter reaction chamber that are coaxially connected,
It can be produced by adjusting the supply amount of combustion oil, air, etc., and adding oxygen gas.

上記のファーネスカーボンブラックは、常法に従って天
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、その他常用のカーボ
ンブラックで補強可能な各種合成ゴム、混合ゴムなどの
エラストマーに配合する。カーボンブラックの配合比率
は、ゴム成分100重量部に対し35〜100重量部とし、加硫
剤、加硫促進剤、老化防止剤、加硫助剤、軟化剤、可塑
剤等の必要成分とともに混練して本発明のゴム組成物を
得る。
The above-mentioned furnace carbon black is compounded in an elastomer such as natural rubber, styrene-butadiene rubber, polybutadiene rubber, isoprene rubber, butyl rubber, and various synthetic rubbers and mixed rubbers that can be reinforced with conventional carbon black according to a conventional method. The compounding ratio of carbon black is 35 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the rubber component, and kneading is performed together with necessary components such as a vulcanizing agent, a vulcanization accelerator, an antioxidant, a vulcanization aid, a softening agent and a plasticizer. To obtain the rubber composition of the present invention.

〔作用〕[Action]

本発明で特定したファーネスカーボンブラック特性項目
のうち、窒素吸着比表面積(N2SA)が60〜100m2/gの粒
子範囲はハード系領域に属し、配合ゴムに高度の耐摩耗
性と適度の発熱性を保持させるための前提条件となる。
しかし、該比表面積が60m2/g未満であると耐摩耗性の面
で不十分となり、他方、100m2/gを上廻ると発熱性が増
大し、特に低燃費タイヤ用カーボンブラックとしての使
用は難しくなる。
Among the furnace carbon black characteristic items specified in the present invention, the range of particles having a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of 60 to 100 m 2 / g belongs to the hard system region, and the compounded rubber has a high wear resistance and a moderate wear resistance. It is a precondition for maintaining heat generation.
However, if the specific surface area is less than 60 m 2 / g is insufficient in terms of wear resistance, on the other hand, if it exceeds 100 m 2 / g, the heat buildup increases, especially as a carbon black for fuel-efficient tires. Becomes difficult.

アグリゲート粒間ポアのモード径(p)は、カーボン
ブラックが強固に融着結合した凝集体(アグリゲート)
の性状を示すパラメーターであり、カーボンブラック生
成過程における反応温度や燃焼ガスの攪乱度などの条件
と密接に関連している。このため、ストラクチャーおよ
び比表面積と相関する関係にあり、発明者の検討による
と上市されている一般のカーボンブラックは次式
(3),(4)の関係にあることが確認されている。
Aggregate of intergranular pores has a mode diameter (p) in which carbon black is strongly fused and bonded (aggregate).
It is a parameter that indicates the properties of the carbon black, and is closely related to the conditions such as the reaction temperature and the degree of combustion gas disturbance during the carbon black formation process. Therefore, there is a correlation that correlates with the structure and the specific surface area, and according to the study by the inventor, it has been confirmed that general carbon blacks marketed have the relations of the following formulas (3) and (4).

p=〔75.2×(DBP)/(N2SA)〕±3.0 ……(3) p=(1.543st-42.8)±8.0 ……(4) 例えば、ASTM D−24 Standard Reference Black C−
3(N234)のpは、そのstから(4)式を用いて算
出すると72.6〜88.6nmの範囲になるが、stの実測値は
77.6nmで前記の範囲に入っている。
p = [75.2 × (DBP) / (N 2 SA)] ± 3.0 (3) p = (1.543st-42.8) ± 8.0 (4) For example, ASTM D-24 Standard Reference Black C-
The p of 3 (N234) is in the range of 72.6 to 88.6 nm when calculated from st by using the equation (4), but the measured value of st is
It is within the above range at 77.6 nm.

本発明で特定されているpは、stとの関係において
上式(4)からの算出値よりも更に低位にあること、特
に〔1.543st-55.0〕値と同等以下の水準に位置するこ
とを特徴としている。これはカーボンブラックのアグリ
ゲート自体の大きさ(ストークスモード径)に比べてア
グリゲート粒間ポアの大きさが相対的に小さいことに特
徴づけられ、この独特の性状が配合ゴムの耐摩耗性を損
ねずに発熱性を低下させる機能を果たし、定比表面積当
たりの反発弾性を効果的に向上させる。
P specified in the present invention is lower than the value calculated from the above formula (4) in relation to st, and particularly, it is positioned at a level equal to or lower than the [1.543st-55.0] value. It has a feature. This is characterized in that the size of the pores between the aggregates is relatively small compared to the size of the aggregate of carbon black itself (Stokes mode diameter), and this unique property makes it possible to improve the wear resistance of the compounded rubber. It has a function of lowering heat generation without damaging it, and effectively improves impact resilience per constant surface area.

上記の機能が総合的に作用して、ゴム組成物に優れた耐
摩耗性と高度の反発弾性を兼備させる低発熱性能とを付
与することが可能となる。
The above-mentioned functions act in a comprehensive manner, and it becomes possible to impart the rubber composition with excellent wear resistance and low heat generation performance having high impact resilience.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を比較例と対比して説明する。 Hereinafter, examples of the present invention will be described in comparison with comparative examples.

実施例、比較例、参考例 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燃焼室(直径
800mm、長さ600mm)、該燃焼室と同軸的に連結する狭径
反応室(直径160mm、長さ1200mm)、引き続き連設され
た広径反応室(直径400mm)とから構成されたオイルフ
ァーネス炉を設置した。
Examples, Comparative Examples, Reference Examples Combustion chamber equipped with a tangential air supply port and a combustion burner inserted in the furnace axial direction in the furnace head and a feedstock oil injection nozzle (diameter
800 mm, length 600 mm), a narrow diameter reaction chamber (diameter 160 mm, length 1200 mm) coaxially connected to the combustion chamber, and a wide diameter reaction chamber (diameter 400 mm) continuously connected to each other Was installed.

原料油には、比重(15/4℃)1.073、粘度(エングラー4
0/20℃)2.10、トルエン不溶分0.03%、相関係数(BMC
I)140の芳香族炭化水素油を用い、燃料油として比重
(15/4℃)0.903、粘度(Cst/50℃)16.1、残炭分5.4
%、引火点96%の炭化水素油を使用した。
The raw oil has a specific gravity (15/4 ℃) of 1.073 and a viscosity (Engla 4
0/20 ℃) 2.10, toluene insoluble matter 0.03%, correlation coefficient (BMC
I) 140 aromatic hydrocarbon oil, specific gravity (15/4 ℃) 0.903 as fuel oil, viscosity (Cst / 50 ℃) 16.1, residual carbon content 5.4
%, A hydrocarbon oil with a flash point of 96% was used.

上記の反応炉、原料油および燃焼油を用い、原料油、燃
料油、空気の供給量、酸素ガスの添加有無などの生成条
件を変えて5種類(実施例1〜3、比較例1〜2)のフ
ァーネスカーボンブラックを製造した。得られたカーボ
ンブラックの特性を生成条件と対比して表1に示した。
なお、表1中の参考例は市販のハード系カーボンブラッ
クで、参考例1はN351〔東海カーボン(株)製、シース
トNH〕、参考例2はN347〔東海カーボン(株)製、シー
スト3H〕、参考例3はN339〔東海カーボン(株)製、シ
ーストKH〕である。
Using the reactor, the feedstock oil and the combustion oil, the production conditions such as the feedstock oil, the fuel oil, the supply amount of air, the presence or absence of the addition of oxygen gas are changed to five types (Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2). ) Furnace carbon black was produced. The characteristics of the obtained carbon black are shown in Table 1 in comparison with the production conditions.
In addition, the reference example in Table 1 is a commercially available hard carbon black, the reference example 1 is N351 [Tokai Carbon Co., Ltd., Seast NH], and the reference example 2 is N347 [Tokai Carbon Co., Ltd., 3H] Reference Example 3 is N339 [SEAST KH manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.].

次に、これらのカーボンブラック試料を表2に示す配合
比によりスチレンブタジエンゴム〔日本合成ゴム(株)
製、JSR1712〕に配合した。
Next, styrene-butadiene rubber [Japan Synthetic Rubber Co., Ltd.
Manufactured by JSR1712].

表3の配合物を145℃の温度で50分間加硫して得られた
各ゴム組成物につき各種のゴム試験をおこない、その結
果を表3に示した。
Various rubber tests were carried out on each rubber composition obtained by vulcanizing the compound of Table 3 at a temperature of 145 ° C. for 50 minutes, and the results are shown in Table 3.

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。このうち、tan δ(損失係数)は発熱性の指標とな
るもので、この値が小さくなるほど発熱度が低いことを
示す。
The rubber characteristic measuring method and measuring conditions were as follows. Among these, tan δ (loss coefficient) is an index of heat generation, and the smaller this value, the lower the heat generation degree.

(1) 摩耗量 ランボーン摩耗試験機(機械式スリップ機構)を用い、
次の条件で測定した。
(1) Abrasion amount Using a Lambourn abrasion tester (mechanical slip mechanism),
The measurement was performed under the following conditions.

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、添加量約9g/min. ホイール面と試験片の相対スリップ率:24%、60% 試験片回転数:535rpm 試験荷重:4kg なお、表3には測定された摩耗量を参考例3を100とし
た場合の耐摩耗指数として示した。したがって、数値の
高い方が摩耗量が少ないことを示す。
Test piece: thickness 10mm, outer diameter 44mm Emery wheel: GC type, grain size # 80, hardness H added carborundum powder: grain size # 80, addition amount about 9g / min. Relative slip ratio between wheel surface and test piece: 24% , 60% Test piece rotation speed: 535 rpm Test load: 4 kg In Table 3, the measured wear amount is shown as a wear resistance index when Reference Example 3 is set to 100. Therefore, the higher the value, the smaller the amount of wear.

(2) tanδ(損失係数) Visco Elastic Spectrometer〔岩本製作所製〕を用い、
次の条件で測定した。
(2) tanδ (loss factor) Visco Elastic Spectrometer (manufactured by Iwamoto Seisakusho)
The measurement was performed under the following conditions.

試験片:厚さ2mm、長さ30mm、巾5mm 周波数:50Hz 動的歪率:1.2% 温度:60℃ (3) その他 すべてJIS K6301「加硫ゴム物理試験方法」によった。Test piece: thickness 2 mm, length 30 mm, width 5 mm Frequency: 50 Hz Dynamic strain rate: 1.2% Temperature: 60 ° C (3) All other JIS K6301 "vulcanized rubber physical test method".

表3の結果から、実施例1のゴム組成物では配合カーボ
ンブラックのN2SAが同等水準にある比較例1のゴム組成
物と比べて耐摩耗性および発熱性の指標となるtanδと
反発弾性が共に改善されている。実施例2のゴム組成物
は配合カーボンブラックのN2SAが同等水準にある比較例
2および参考例2のゴム組成物と比べて耐摩耗性は同等
でありながら、tanδが低下し、反発弾性が有意に増大
していることが認められる。また、実施例3のゴム組成
物では配合カーボンブラックのN2SAが同等水準にある参
考例3のゴム組成物と比べ同等の耐摩耗性と改善された
tanδならびに反発弾性が付与されている。これら耐摩
耗性と低発熱性および反発弾性の同時付与効果は、p
≦1.543 st-55.0を満たす特有のカーボンブラックア
グリゲート特性によるものである。
From the results shown in Table 3, the rubber composition of Example 1 has tan δ and impact resilience which are indexes of abrasion resistance and exothermicity as compared with the rubber composition of Comparative Example 1 in which the N 2 SA of the compounded carbon black is at the same level. Have been improved together. The rubber composition of Example 2 has the same wear resistance as the rubber compositions of Comparative Example 2 and Reference Example 2 in which the N 2 SA of the compounded carbon black is at the same level, but the tan δ is decreased and the impact resilience is reduced. Is significantly increased. Further, the rubber composition of Example 3 was improved in wear resistance equivalent to that of the rubber composition of Reference Example 3 in which N 2 SA of the compounded carbon black was at the same level.
It has tan δ and impact resilience. The effect of simultaneously imparting these wear resistance, low exothermicity and impact resilience is p
This is due to the unique carbon black aggregate characteristics that satisfy ≦ 1.543 st-55.0.

〔発明の効果〕 以上のとおり、本発明によれば従来技術とは異なるカー
ボンブラックのミクロな特性項目を選択規制することに
よって優れた耐摩耗性能と高い反発弾性を兼備する低発
熱性のゴム組成物を提供することができる。したがっ
て、乗用車や軽トラック用のタイヤトレッド部に適用し
て効果的な低燃費化を図ることができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a low heat-generating rubber composition having both excellent abrasion resistance and high impact resilience is provided by selectively regulating micro characteristic items of carbon black different from those of the prior art. You can provide things. Therefore, it can be applied to the tire tread portion for passenger cars and light trucks to effectively reduce fuel consumption.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】窒素吸着比表面積(N2SA)が60〜100m2/g
のハード系領域に属し、かつアグリゲート粒間ポアのモ
ード径(p)が下記関係式による選択的特性を有する
ファーネスカーボンブラックを、ゴム成分100重量部に
対し35〜100重量部の割合で配合してなるゴム組成物。 p≦1.543st−55.0 但し、上式のpは示差走査熱量計(DSC)により測定
されるカーボンブラックアグリゲート粒間のポア径分布
における最大頻度のモード径を指し、stはディスクセ
ントリフュージ装置(DCF)により測定されるカーボン
ブラックアグリゲートのストークスモード径を指す。
1. A nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of 60 to 100 m 2 / g
Furnace carbon black which belongs to the hard system region and has a mode diameter (p) of the interaggregate pores having the selective characteristics according to the following relational expression is blended at a ratio of 35 to 100 parts by weight to 100 parts by weight of the rubber component. A rubber composition obtained from. p ≦ 1.543st−55.0 However, p in the above formula refers to the maximum frequency mode diameter in the pore diameter distribution between carbon black aggregate particles measured by a differential scanning calorimeter (DSC), and st is the disc centrifuge device (DCF). ) Refers to the Stokes mode diameter of the carbon black aggregate.
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