JPH10130424A - 低発熱性カーボンブラックおよびこれを配合したゴム組成物 - Google Patents
低発熱性カーボンブラックおよびこれを配合したゴム組成物Info
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- JPH10130424A JPH10130424A JP30575896A JP30575896A JPH10130424A JP H10130424 A JPH10130424 A JP H10130424A JP 30575896 A JP30575896 A JP 30575896A JP 30575896 A JP30575896 A JP 30575896A JP H10130424 A JPH10130424 A JP H10130424A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、カーボンブラックの表面官能基の
量を増加させてゴム成分などのポリマーとの相互作用を
高めることにより耐摩耗性と低発熱性の両立を計ること
を技術課題とする。 【解決手段】 窒素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ）が７０〜
１３０ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸油量が８０〜１３０ｍｌ／１
００ｇの基本特性を有するカーボンブラックにおいて、
インバースガスクロマトグラフィー（Ｉｎｖｅｒｓｅ
ＧａｓＣｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ、以下ＩＧＣと略
称する）法を使用し、プローブとしてジエチルエーテル
を用いたときの表面自由エネルギー（ｍＪ／ｍ2）測定
値Ｉsp-DEが下記式（１） 【数１】 Ｉsp-DE（ｍＪ／ｍ2）＞０．０８３×Ｎ2ＳＡ＋７．３．．．（１） を満足し、かつ、プローブとしてジクロロメタンを用い
たときの表面自由エネルギー（ｍＪ／ｍ2）測定値Ｉ
sp-DCが下記式（２） 【数２】 Ｉsp-DC（ｍＪ／ｍ2）＞０．５６×Ｎ2ＳＡ＋３２．０．．．（２） を満足するものであることを特徴とする低発熱性カーボ
ンブラック。
量を増加させてゴム成分などのポリマーとの相互作用を
高めることにより耐摩耗性と低発熱性の両立を計ること
を技術課題とする。 【解決手段】 窒素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ）が７０〜
１３０ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸油量が８０〜１３０ｍｌ／１
００ｇの基本特性を有するカーボンブラックにおいて、
インバースガスクロマトグラフィー（Ｉｎｖｅｒｓｅ
ＧａｓＣｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ、以下ＩＧＣと略
称する）法を使用し、プローブとしてジエチルエーテル
を用いたときの表面自由エネルギー（ｍＪ／ｍ2）測定
値Ｉsp-DEが下記式（１） 【数１】 Ｉsp-DE（ｍＪ／ｍ2）＞０．０８３×Ｎ2ＳＡ＋７．３．．．（１） を満足し、かつ、プローブとしてジクロロメタンを用い
たときの表面自由エネルギー（ｍＪ／ｍ2）測定値Ｉ
sp-DCが下記式（２） 【数２】 Ｉsp-DC（ｍＪ／ｍ2）＞０．５６×Ｎ2ＳＡ＋３２．０．．．（２） を満足するものであることを特徴とする低発熱性カーボ
ンブラック。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＩＧＣにより測定され
た特定の表面エネルギーをある特定範囲よりも大きくす
ることにより耐摩耗性などの補強性、機械的特性を保持
しながら発熱性を顕著に低減できるゴム用低発熱性カー
ボンブラック、およびこのカーボンブラックをゴム成分
に配合してなる耐摩耗性と低発熱性を両立させたゴム組
成物に関するものである。
た特定の表面エネルギーをある特定範囲よりも大きくす
ることにより耐摩耗性などの補強性、機械的特性を保持
しながら発熱性を顕著に低減できるゴム用低発熱性カー
ボンブラック、およびこのカーボンブラックをゴム成分
に配合してなる耐摩耗性と低発熱性を両立させたゴム組
成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】カーボンブラックがゴムに配合された場
合、補強性などの機械的特性を改良する性能を有するこ
とから、タイヤをはじめとする各種自動車用部品などに
広く用いられており、最終製品の要求性能により、各種
特性をもつカーボンブラックが選択されて使用されてい
る。
合、補強性などの機械的特性を改良する性能を有するこ
とから、タイヤをはじめとする各種自動車用部品などに
広く用いられており、最終製品の要求性能により、各種
特性をもつカーボンブラックが選択されて使用されてい
る。
【０００３】近年、ゴム製品の要求性能は向上を続けて
おり、その要求の一つとしてゴム組成物の耐摩耗性と低
発熱性という従来では二律背反特性の同時満足が望まれ
ている。この二律背反事項を解決するために、多くの技
術思想があり、これを利用した種々の特徴をもつ従来技
術がある。
おり、その要求の一つとしてゴム組成物の耐摩耗性と低
発熱性という従来では二律背反特性の同時満足が望まれ
ている。この二律背反事項を解決するために、多くの技
術思想があり、これを利用した種々の特徴をもつ従来技
術がある。
【０００４】たとえば、カーボンブラック凝集体のモー
ド径当たりの分布幅を一定値以上とすることにより耐摩
耗性と低発熱性の両立を計った例〔特公平１−５３９７
号および特開平１−２０１３６７号 出願人：東海カー
ボン（株）〕、高ストラクチャーとし、かつ凝集体分布
を制御することにより解決を計った例〔特公平４−１５
２６号、特開平６−１８４３６４号 出願人：昭和キャ
ボット（株）〕、カーボンブラック凝集体の空隙容積
（ＰＶ）および空隙径（Ｄｐ）をある一定値以上とする
ことにより解決を計った例〔特開平２−３２１３６号、
特開平３−５０２４９号 出願人：東海カーボン
（株）〕などが耐摩耗性と低発熱性という二律背反現象
の解消のため提案されている。
ド径当たりの分布幅を一定値以上とすることにより耐摩
耗性と低発熱性の両立を計った例〔特公平１−５３９７
号および特開平１−２０１３６７号 出願人：東海カー
ボン（株）〕、高ストラクチャーとし、かつ凝集体分布
を制御することにより解決を計った例〔特公平４−１５
２６号、特開平６−１８４３６４号 出願人：昭和キャ
ボット（株）〕、カーボンブラック凝集体の空隙容積
（ＰＶ）および空隙径（Ｄｐ）をある一定値以上とする
ことにより解決を計った例〔特開平２−３２１３６号、
特開平３−５０２４９号 出願人：東海カーボン
（株）〕などが耐摩耗性と低発熱性という二律背反現象
の解消のため提案されている。
【０００５】しかしながら、前述のようなカーボンブラ
ックアグリゲート特性の制御により前述の目的を達成さ
せることには限界があり、いずれかの特性について妥協
点を設定することを余儀なくされていたのが現状であっ
た。
ックアグリゲート特性の制御により前述の目的を達成さ
せることには限界があり、いずれかの特性について妥協
点を設定することを余儀なくされていたのが現状であっ
た。
【０００６】この他には、水分吸着量をある一定値以下
という特性をもったカーボンブラックを適用することに
よりこの問題を解決しようとする試み〔特開平７−４１
６９４号 出願人：東海カーボン（株）〕がなされてい
るが、この解決方法はカーボンブラック表面の表面官能
基の量を減少させるものであり、ゴムとの相互作用、す
なわち耐摩耗性の低下をもたらす可能性がある。
という特性をもったカーボンブラックを適用することに
よりこの問題を解決しようとする試み〔特開平７−４１
６９４号 出願人：東海カーボン（株）〕がなされてい
るが、この解決方法はカーボンブラック表面の表面官能
基の量を減少させるものであり、ゴムとの相互作用、す
なわち耐摩耗性の低下をもたらす可能性がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述の特開
平７−４１６９４号公報で記載されているのとは逆の方
向であるカーボンブラックの表面官能基の量を増加させ
ることによりゴム成分などのポリマーとの相互作用を高
めることにより耐摩耗性と低発熱性の両立を計ることを
技術課題とするものである。
平７−４１６９４号公報で記載されているのとは逆の方
向であるカーボンブラックの表面官能基の量を増加させ
ることによりゴム成分などのポリマーとの相互作用を高
めることにより耐摩耗性と低発熱性の両立を計ることを
技術課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記カーボ
ンブラックの量と耐摩耗性および低発熱性との関連につ
いて研究を進めた結果、ただ単にカーボンブラック表面
の官能基を増すことがポリマーとの相互作用を増大する
のではなく、ある場合にはむしろ相互作用を低下させる
ことさえあることを見い出し、表面官能基の中でも逆相
ガスクロマトグラフィーにおけるＩsp-DEおよびＩsp-DC
で測定される表面基が従来よりも強い相互作用すなわち
耐摩耗性の向上をもたらし、かつ発熱性での性能低下を
伴うことがないことを見い出して本発明に達したもので
ある。
ンブラックの量と耐摩耗性および低発熱性との関連につ
いて研究を進めた結果、ただ単にカーボンブラック表面
の官能基を増すことがポリマーとの相互作用を増大する
のではなく、ある場合にはむしろ相互作用を低下させる
ことさえあることを見い出し、表面官能基の中でも逆相
ガスクロマトグラフィーにおけるＩsp-DEおよびＩsp-DC
で測定される表面基が従来よりも強い相互作用すなわち
耐摩耗性の向上をもたらし、かつ発熱性での性能低下を
伴うことがないことを見い出して本発明に達したもので
ある。
【０００９】すなわち、本発明の第一は、窒素吸着比表
面積（Ｎ2ＳＡ）が７０〜１３０ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸油量
が８０〜１３０ｍｌ／１００ｇの基本特性を有するカー
ボンブラックにおいて、インバースガスクロマトグラフ
ィー（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｇａｓ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ
ａｐｈｙ，以下ＩＧＣと略称する）法を使用し、プロー
ブとしてジエチルエーテルを用いたときの表面自由エネ
ルギー（ｍＪ／ｍ2）測定値Ｉsp-DEが下記式（１）
面積（Ｎ2ＳＡ）が７０〜１３０ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸油量
が８０〜１３０ｍｌ／１００ｇの基本特性を有するカー
ボンブラックにおいて、インバースガスクロマトグラフ
ィー（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｇａｓ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ
ａｐｈｙ，以下ＩＧＣと略称する）法を使用し、プロー
ブとしてジエチルエーテルを用いたときの表面自由エネ
ルギー（ｍＪ／ｍ2）測定値Ｉsp-DEが下記式（１）
【数３】 Ｉsp-DE（ｍＪ／ｍ2）＞０．０８３×Ｎ2ＳＡ＋７．３．．．（１） を満足し、かつ、プローブとしてジクロロメタンを用い
たときの表面自由エネルギー（ｍＪ／ｍ2）測定値Ｉ
sp-DCが下記式（２）
たときの表面自由エネルギー（ｍＪ／ｍ2）測定値Ｉ
sp-DCが下記式（２）
【数４】 Ｉsp-DC（ｍＪ／ｍ2）＞０．５６×Ｎ2ＳＡ＋３２．０．．．（２） を満足するものであることを特徴とする低発熱性カーボ
ンブラックに関する。
ンブラックに関する。
【００１０】本発明においてカーボンブラックの特定に
用いられる極性成分の中でプローブとしてジエチルエー
テルを用いた測定値のＩsp-DEは酸性の極性成分に対応
し、一方ジクロロメタンをプローブとしたときの測定値
Ｉsp-DCは塩基性の極性成分に対応する。
用いられる極性成分の中でプローブとしてジエチルエー
テルを用いた測定値のＩsp-DEは酸性の極性成分に対応
し、一方ジクロロメタンをプローブとしたときの測定値
Ｉsp-DCは塩基性の極性成分に対応する。
【００１１】前述の２種の極性成分を用いた広範囲のカ
ーボンブラックおよび各種処理を行ったカーボンブラッ
クの表面自由エネルギーを測定するとともに、その他の
物理化学的特性を測定し、これらカーボンブラックの表
面自由エネルギーやその他の物理化学的特性と配合ゴム
組成物におけるゴム特性との関連性を調査・検討を行
い、Ｉsp-DEおよびＩsp-DCの値が共に従来よりも高い値
を有するカーボンブラックにおいては、ゴム組成物の耐
摩耗性を保持しながら、発熱性を顕著に低減できること
が明らかとなった。このようなＩsp-DEおよびＩsp-DCの
両特性がともに高位にあるカーボンブラックを得るため
には、カーボンブラックを酸化処理し、さらに熱処理を
加えることにより達成することができる。
ーボンブラックおよび各種処理を行ったカーボンブラッ
クの表面自由エネルギーを測定するとともに、その他の
物理化学的特性を測定し、これらカーボンブラックの表
面自由エネルギーやその他の物理化学的特性と配合ゴム
組成物におけるゴム特性との関連性を調査・検討を行
い、Ｉsp-DEおよびＩsp-DCの値が共に従来よりも高い値
を有するカーボンブラックにおいては、ゴム組成物の耐
摩耗性を保持しながら、発熱性を顕著に低減できること
が明らかとなった。このようなＩsp-DEおよびＩsp-DCの
両特性がともに高位にあるカーボンブラックを得るため
には、カーボンブラックを酸化処理し、さらに熱処理を
加えることにより達成することができる。
【００１２】酸化処理のみを施した場合はＩsp-DE値で
の増大が支配的であり、このために発熱特性では改良が
見られるが、他方の耐摩耗性では低下が見られる。しか
しながら、この酸化処理されたカーボンブラックを更に
熱処理することによりＩsp-DE値を効果的に上昇させる
ことができ、配合ゴム組成物の発熱性を一層改善すると
ともに、Ｉsp-DC値の上昇により耐摩耗性の特性も改良
することができることを見い出したことが本発明の基礎
となっている。
の増大が支配的であり、このために発熱特性では改良が
見られるが、他方の耐摩耗性では低下が見られる。しか
しながら、この酸化処理されたカーボンブラックを更に
熱処理することによりＩsp-DE値を効果的に上昇させる
ことができ、配合ゴム組成物の発熱性を一層改善すると
ともに、Ｉsp-DC値の上昇により耐摩耗性の特性も改良
することができることを見い出したことが本発明の基礎
となっている。
【００１３】これらのことから、カーボンブラックの極
性成分の中でＩsp-DEは主として発熱性を改良する方向
に寄与するポリマーとの相互作用に関連しているものと
推察され、Ｉsp-DCは主として耐摩耗性の特性を改良す
る方向に寄与するポリマーとの相互作用に関連している
ものと推察される。
性成分の中でＩsp-DEは主として発熱性を改良する方向
に寄与するポリマーとの相互作用に関連しているものと
推察され、Ｉsp-DCは主として耐摩耗性の特性を改良す
る方向に寄与するポリマーとの相互作用に関連している
ものと推察される。
【００１４】本発明でのカーボンブラックの第１段階の
処理である酸化処理においては、酸化処理剤としては、
オゾンおよび／または硝酸水溶液を用いるのが望まし
い。
処理である酸化処理においては、酸化処理剤としては、
オゾンおよび／または硝酸水溶液を用いるのが望まし
い。
【００１５】オゾン処理の場合は室温（２５℃）以下の
温度で０．５〜１．０容量％の濃度で行い、またカーボ
ンブラックに作用させるオゾン量は１ｋｇのカーボンブ
ラックに対して１時間当たり１０ｇ以上、好ましくは２
０ｇ〜３０ｇの量で処理するのが望ましい。また、処理
時間としては前記オゾン濃度で３時間を越える長時間に
わたって処理してもＩsp-DE値の上昇効果は飽和状態と
なるために、これ以下の処理時間とするのが望ましい。
温度で０．５〜１．０容量％の濃度で行い、またカーボ
ンブラックに作用させるオゾン量は１ｋｇのカーボンブ
ラックに対して１時間当たり１０ｇ以上、好ましくは２
０ｇ〜３０ｇの量で処理するのが望ましい。また、処理
時間としては前記オゾン濃度で３時間を越える長時間に
わたって処理してもＩsp-DE値の上昇効果は飽和状態と
なるために、これ以下の処理時間とするのが望ましい。
【００１６】酸化処理に硝酸水溶液を用いる場合は、硝
酸の濃度として１．０〜１０．０重量％の水溶液により
処理するが、より望ましい濃度としては、２．０〜７．
０重量％である。１．０重量％以下の硝酸濃度の場合に
は発熱特性の改良に有効と推定される極性成分Ｉsp-DE
の数値の上昇が望ましい範囲に到達せず、また１０．０
重量％以上の硝酸濃度の水溶液で処理した場合ではＩ
sp-DE値の上昇は認められるが、その値は飽和状態とな
るのでこの濃度を上限とする。
酸の濃度として１．０〜１０．０重量％の水溶液により
処理するが、より望ましい濃度としては、２．０〜７．
０重量％である。１．０重量％以下の硝酸濃度の場合に
は発熱特性の改良に有効と推定される極性成分Ｉsp-DE
の数値の上昇が望ましい範囲に到達せず、また１０．０
重量％以上の硝酸濃度の水溶液で処理した場合ではＩ
sp-DE値の上昇は認められるが、その値は飽和状態とな
るのでこの濃度を上限とする。
【００１７】前述の酸化処理に引き続いて熱処理するこ
とにより本発明に好適なカーボンブラックを得ることが
できるが、酸化条件を適切に制御することにより熱処理
なしでも前述の要件を満たすカーボンブラックを一段で
得ることも可能である。
とにより本発明に好適なカーボンブラックを得ることが
できるが、酸化条件を適切に制御することにより熱処理
なしでも前述の要件を満たすカーボンブラックを一段で
得ることも可能である。
【００１８】しかし、より確実にカーボンブラックの表
面自由エネルギー、特にＩsp-DE及びＩsp-DCの大きさを
制御するためには酸化処理と熱処理を組み合わせるのが
望ましい。前記熱処理は、３００〜６００℃の温度で３
０分〜３時間行うことにより達成することができるが、
窒素ガスなどの不活性雰囲気中、４００〜５００℃で１
〜２時間処理するのがより好適である。望ましい処理温
度、処理時間を下回った場合には耐摩耗性の向上に寄与
すると考えられる極性成分Ｉsp-DCの値が本発明の範囲
に達しないことがあり、また処理時間、処理温度が上記
の条件を上回った場合には逆に極性成分の低下をもたら
すことがあるので好ましくない。
面自由エネルギー、特にＩsp-DE及びＩsp-DCの大きさを
制御するためには酸化処理と熱処理を組み合わせるのが
望ましい。前記熱処理は、３００〜６００℃の温度で３
０分〜３時間行うことにより達成することができるが、
窒素ガスなどの不活性雰囲気中、４００〜５００℃で１
〜２時間処理するのがより好適である。望ましい処理温
度、処理時間を下回った場合には耐摩耗性の向上に寄与
すると考えられる極性成分Ｉsp-DCの値が本発明の範囲
に達しないことがあり、また処理時間、処理温度が上記
の条件を上回った場合には逆に極性成分の低下をもたら
すことがあるので好ましくない。
【００１９】物理化学特性の測定方法 本発明カーボンブラックの物理化学特性を測定するため
の方法および装置は次のとおりである。
の方法および装置は次のとおりである。
【００２０】（１）窒素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ）：Ａ
ＳＴＭ Ｄ−３０３７−９３ Ｂ法に記載の方法により
測定し、単位重量当たりの表面積（ｍ2／ｇ）で表示す
る。
ＳＴＭ Ｄ−３０３７−９３ Ｂ法に記載の方法により
測定し、単位重量当たりの表面積（ｍ2／ｇ）で表示す
る。
【００２１】（２）ＤＢＰ吸油量：ＪＩＳ Ｋ６２２１
−８２の６．１．２項Ａ法に記載の方法により測定し、
カーボンブラック１００ｇ当たりで吸収されるジブチル
フタレート（ＤＢＰ）のｍｌ数（ｍｌ／１００ｇ）で表
示する。
−８２の６．１．２項Ａ法に記載の方法により測定し、
カーボンブラック１００ｇ当たりで吸収されるジブチル
フタレート（ＤＢＰ）のｍｌ数（ｍｌ／１００ｇ）で表
示する。
【００２２】（３）よう素吸着量：ＪＩＳ Ｋ６２２１
−８２の６．１．１項に記載の方法により測定し、単位
重量当たりで吸着されるよう素のミリグラム（ｍｇ／
ｇ）で表示する。
−８２の６．１．１項に記載の方法により測定し、単位
重量当たりで吸着されるよう素のミリグラム（ｍｇ／
ｇ）で表示する。
【００２３】（４）カーボンブラック表面エネルギーＩ
sp-DEおよびＩsp-DCの測定：本発明において必須条件と
なっているカーボンブラック表面自由エネルギーＩ
sp-DEおよびＩsp-DCの数値の測定は、Ｒｕｂｂｅｒ Ｃ
ｈｅｍ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，第６４巻、第５５９ページ
および同第７１４ページ（１９９１年）においてｗａｎ
ｇ，Ｍ．Ｊ．，Ｗｏｌｆｆ，Ｓ．，Ｄｏｎｎｅｔ，Ｊ．
−Ｂ．により報告された論文に記載の測定方法を参考に
して行った。 Ｉ）測定に使用したガスクロマトグラム：島津製作所製
ＧＣ−１４Ａ、水素炎イオン化検出器装備。 II）カラム充填用カーボンブラック試料および測定カラ
ムの調製 未処理および処理したカーボンブラックを篩上に置き、
振どうさせて篩分けを行って粒子径が０．２５〜０．５
０ｍｍの粒子を取り出してカラム充填用試料とし、内径
３ｍｍ、長さ１００ｍｍのステンレス製カラムに前記篩
分け後の試料を充填して測定用カラムとする。 III）ガスクロマトグラムの測定条件 １）１８０℃に保持したカラムにヘリウムを毎分３０ｍ
ｌの速度で流してコンディショニングを行ってベースラ
インを安定させた後、キャリアガスとして流速２０ｍｌ
／分のヘリウムを用い、カラム温度１８０℃で測定を実
施した。 ２）カーボンブラックを充填したカラムにプローブとし
てｎ−アルカンを注入し、分子断面積（σ）に対する標
準自由エネルギー変化（△Ｇ）の関係を求める。ｎ−ア
ルカンとしては、ｎ−プロパン、ｎ−ブタン、ｎ−ペン
タン、ｎ−ヘキサンおよびｎ−ヘプタンをプローブとし
て用いた。また、極性成分（Ｉsp）を測定する場合、ジ
エチルエーテル（ＤＥ）をプローブとしたときの値をＩ
sp-DE、ジクロロメタン（ＤＣ）の時の値をＩsp-DCとし
て測定した。なお、この時、各プローブの注入量は０．
１μｌを越えないようにした。 ３）各プローブ成分のリテンション容積Ｖｎ（ｍｌ）の
算出 各プローブ成分のリテンション容積Ｖｎ（ｍｌ）は、次
式により算出する。
sp-DEおよびＩsp-DCの測定：本発明において必須条件と
なっているカーボンブラック表面自由エネルギーＩ
sp-DEおよびＩsp-DCの数値の測定は、Ｒｕｂｂｅｒ Ｃ
ｈｅｍ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，第６４巻、第５５９ページ
および同第７１４ページ（１９９１年）においてｗａｎ
ｇ，Ｍ．Ｊ．，Ｗｏｌｆｆ，Ｓ．，Ｄｏｎｎｅｔ，Ｊ．
−Ｂ．により報告された論文に記載の測定方法を参考に
して行った。 Ｉ）測定に使用したガスクロマトグラム：島津製作所製
ＧＣ−１４Ａ、水素炎イオン化検出器装備。 II）カラム充填用カーボンブラック試料および測定カラ
ムの調製 未処理および処理したカーボンブラックを篩上に置き、
振どうさせて篩分けを行って粒子径が０．２５〜０．５
０ｍｍの粒子を取り出してカラム充填用試料とし、内径
３ｍｍ、長さ１００ｍｍのステンレス製カラムに前記篩
分け後の試料を充填して測定用カラムとする。 III）ガスクロマトグラムの測定条件 １）１８０℃に保持したカラムにヘリウムを毎分３０ｍ
ｌの速度で流してコンディショニングを行ってベースラ
インを安定させた後、キャリアガスとして流速２０ｍｌ
／分のヘリウムを用い、カラム温度１８０℃で測定を実
施した。 ２）カーボンブラックを充填したカラムにプローブとし
てｎ−アルカンを注入し、分子断面積（σ）に対する標
準自由エネルギー変化（△Ｇ）の関係を求める。ｎ−ア
ルカンとしては、ｎ−プロパン、ｎ−ブタン、ｎ−ペン
タン、ｎ−ヘキサンおよびｎ−ヘプタンをプローブとし
て用いた。また、極性成分（Ｉsp）を測定する場合、ジ
エチルエーテル（ＤＥ）をプローブとしたときの値をＩ
sp-DE、ジクロロメタン（ＤＣ）の時の値をＩsp-DCとし
て測定した。なお、この時、各プローブの注入量は０．
１μｌを越えないようにした。 ３）各プローブ成分のリテンション容積Ｖｎ（ｍｌ）の
算出 各プローブ成分のリテンション容積Ｖｎ（ｍｌ）は、次
式により算出する。
【数５】 Ｖｎ＝Ｄｊ（ｔｒ−ｔｍ）（ｌ−Ｐｗ／Ｐｏ）Ｔｃ／Ｔｆ （３） ここで、Ｄ：石ケン膜流量計で測定された未補正の流速
（ｍｌ／分） ｔｒ：各プローブのリテンション時間（分） ｔｍ：非極性プローブ（この場合はメタン）により測定
されるゼロリテンション対照時間（分） Ｐｗ：フローメーターの温度における純水の蒸気圧（ｋ
ｇｆ／ｃｍ2） Ｐｏ：フローメーターの圧力（ｋｇｆ／ｃｍ2） Ｔｃ：カラム温度（°Ｋ） Ｔｆ：フローメーターの温度（°Ｋ） ｊ：ジェイムス・マーティン（Ｊａｍｅｓ−Ｍａｒｔｉ
ｎ）因子で、次の式で求められる。
（ｍｌ／分） ｔｒ：各プローブのリテンション時間（分） ｔｍ：非極性プローブ（この場合はメタン）により測定
されるゼロリテンション対照時間（分） Ｐｗ：フローメーターの温度における純水の蒸気圧（ｋ
ｇｆ／ｃｍ2） Ｐｏ：フローメーターの圧力（ｋｇｆ／ｃｍ2） Ｔｃ：カラム温度（°Ｋ） Ｔｆ：フローメーターの温度（°Ｋ） ｊ：ジェイムス・マーティン（Ｊａｍｅｓ−Ｍａｒｔｉ
ｎ）因子で、次の式で求められる。
【数６】 ｊ＝〔３（Ｐ1／Ｐou）2−１〕／〔２（Ｐ1／Ｐou）3−１〕 （４） ここで、 Ｐ1：カラム入口での圧力（ｋｇｆ／ｃｍ2） Ｐou：カラム出口での圧力（ｋｇｆ／ｃｍ2） ４）表面自由エネルギー（△Ｇ）の算出 ガス状態にある各プローブにおけるカーボンブラック表
面における吸着状態での標準自由エネルギー変化（△
Ｇ，ｋｊ／ｍｏｌ）は次の式で計算される。
面における吸着状態での標準自由エネルギー変化（△
Ｇ，ｋｊ／ｍｏｌ）は次の式で計算される。
【数７】 △Ｇ＝−ＲＴｌｎ（Ｃ・Ｖｎ／Ｓ・ｇ） （５） ここで、Ｒ：ガス定数（８．３１４×１０-3ｍｊ／ｍｏ
ｌ・Ｋ） Ｔ：カラム温度（°Ｋ） Ｖｎ：プローブのリテンション容積（ｍｌ） Ｓ：試料カーボンブラックの比表面積（Ｎ2ＳＡ，ｍ2／
ｇ） ｇ：カラム中のカーボンブラック重量（ｇ） Ｃ：定数（＝２９９） ５）プローブの分子断面積（σ，ｎｍ2）の算出 各プローブの分子断面積σ（ｎｍ2）はつぎの式で算出
される。
ｌ・Ｋ） Ｔ：カラム温度（°Ｋ） Ｖｎ：プローブのリテンション容積（ｍｌ） Ｓ：試料カーボンブラックの比表面積（Ｎ2ＳＡ，ｍ2／
ｇ） ｇ：カラム中のカーボンブラック重量（ｇ） Ｃ：定数（＝２９９） ５）プローブの分子断面積（σ，ｎｍ2）の算出 各プローブの分子断面積σ（ｎｍ2）はつぎの式で算出
される。
【数８】 σ＝１．３３×（Ｍ／ρＮ）2/3×１０14 （６） ここで、Ｍ：プローブの分子量（ｇ／ｍｏｌ） ρ：プローブの密度（ｇ／ｃｍ3） Ｎ：アボガドロ数（６．０２２１６９×１０23／ｍｏ
ｌ） 前記（６）式から算出された各プローブの分子断面積
（ｎｍ2）は、 ｎ−プロパン（Ｃ3Ｈ8） ：σ3＝０．３５６ ｎ−ブタン （Ｃ4Ｈ10） ：σ4＝０．３９１ ｎ−ペンタン（Ｃ5Ｈ12） ：σ5＝０．４４２ ｎ−ヘキサン（Ｃ6Ｈ14） ：σ6＝０．４８１ ｎ−ヘプタン（Ｃ7Ｈ16） ：σ7＝０．５１８ ジエチルエーテル ：σｅ＝０．４０７ ジクロロメタン ：σｃ＝０．２９７ ｎ−アルカンをプローブとしたときの分子断面積（σ）
対標準自由エネルギー変化（△Ｇ）をプロットすると図
１に示すように直線関係となる（直線１とする）。一
方、ジエチルエーテル（分子断面積σｅ）およびジクロ
ロメタン（分子断面積σｃ）をプローブとして標準自由
エネルギー変化（それぞれ△Ｇｅおよび△Ｇｃとする）
は直線Ｌから外れ、いずれも高い数値を示す（図１参
照）。 ６）表面自由エネルギーＩsp-DEおよびＩsp-DCの算出 図１に示すようにジエチルエーテルおよびジクロロメタ
ンをプローブとしたときの分子断面積対標準自由エネル
ギー変化は、ｎ−アルカンをプローブとした場合の直線
関係から逸脱し、それぞれ△Ｇｅと△Ｇｃとなる。ジエ
チルエーテルおよびジクロロメタンの分子断面積（それ
ぞれσｅおよびσｃ）における直線ｌからの隔たりを△
△Ｇｅおよび△△Ｇｃとすると、それぞれの極性成分の
Ｉsp-DEおよびＩsp-DCは次の式で算出される。
ｌ） 前記（６）式から算出された各プローブの分子断面積
（ｎｍ2）は、 ｎ−プロパン（Ｃ3Ｈ8） ：σ3＝０．３５６ ｎ−ブタン （Ｃ4Ｈ10） ：σ4＝０．３９１ ｎ−ペンタン（Ｃ5Ｈ12） ：σ5＝０．４４２ ｎ−ヘキサン（Ｃ6Ｈ14） ：σ6＝０．４８１ ｎ−ヘプタン（Ｃ7Ｈ16） ：σ7＝０．５１８ ジエチルエーテル ：σｅ＝０．４０７ ジクロロメタン ：σｃ＝０．２９７ ｎ−アルカンをプローブとしたときの分子断面積（σ）
対標準自由エネルギー変化（△Ｇ）をプロットすると図
１に示すように直線関係となる（直線１とする）。一
方、ジエチルエーテル（分子断面積σｅ）およびジクロ
ロメタン（分子断面積σｃ）をプローブとして標準自由
エネルギー変化（それぞれ△Ｇｅおよび△Ｇｃとする）
は直線Ｌから外れ、いずれも高い数値を示す（図１参
照）。 ６）表面自由エネルギーＩsp-DEおよびＩsp-DCの算出 図１に示すようにジエチルエーテルおよびジクロロメタ
ンをプローブとしたときの分子断面積対標準自由エネル
ギー変化は、ｎ−アルカンをプローブとした場合の直線
関係から逸脱し、それぞれ△Ｇｅと△Ｇｃとなる。ジエ
チルエーテルおよびジクロロメタンの分子断面積（それ
ぞれσｅおよびσｃ）における直線ｌからの隔たりを△
△Ｇｅおよび△△Ｇｃとすると、それぞれの極性成分の
Ｉsp-DEおよびＩsp-DCは次の式で算出される。
【数９】 Ｉsp-DE（ｍＪ／ｍ2）＝△△Ｇｅ／Ｎ・σｅ （７） Ｉsp-DC（ｍＪ／ｍ2）＝△△Ｇｃ／Ｎ・σｃ （８）
【００２４】本発明の第２はゴム成分１００重量部当
り、請求項１記載のゴム用カーボンブラック２０〜１５
０重量部を含有することを特徴とするゴム組成物に関す
る。
り、請求項１記載のゴム用カーボンブラック２０〜１５
０重量部を含有することを特徴とするゴム組成物に関す
る。
【００２５】本発明で用いられるカーボンブラックを配
合されるゴム成分としては任意のゴム成分例えば、天然
ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレン
ゴム、スチレン・ブタジエンゴムなどの各種ジエン系合
成ゴム、ジエン系成分を含有するオレフィン系合成ゴム
（ＩＩＲ，ＥＰＤＭなど）などがあるが、最も本発明カ
ーボンブラックの特性を活かすゴム種としては溶液重合
スチレン・ブタジエンゴムの使用が好適である。
合されるゴム成分としては任意のゴム成分例えば、天然
ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレン
ゴム、スチレン・ブタジエンゴムなどの各種ジエン系合
成ゴム、ジエン系成分を含有するオレフィン系合成ゴム
（ＩＩＲ，ＥＰＤＭなど）などがあるが、最も本発明カ
ーボンブラックの特性を活かすゴム種としては溶液重合
スチレン・ブタジエンゴムの使用が好適である。
【００２６】
【実施例】次に実施例を示して本発明をさらに詳しく説
明するが、本発明がこの実施例により限定されるもので
はない。
明するが、本発明がこの実施例により限定されるもので
はない。
【００２７】実施例１（オゾンによる酸化処理と熱処
理） （１）−１ オゾン酸化処理カーボンブラックの調製 内部に幅１０ｍｍのかき上げ羽根４枚を対称的に設置し
た内径２００ｍｍ、長さ１０００ｍｍの内筒状のステン
レス製の回転ドラム型反応管中に造粒・乾燥工程を経た
ＨＡＦ級高ストラクチャーカーボンブラック（旭＃７０
−ＩＨ、Ｎ2ＳＡ ７８．０ｍ2／ｇ；ＤＢＰ吸油量 １
２５ｍｌ／１００ｇ）２ｋｇを充填し、２０ｇ／時間の
オゾンを発生するように設定したオゾン発生機より発生
されたオゾンを含む空気を１．５Ｎｍ3／時間の流量で
これに通気させ、前記回転ドラムを５ｒｐｍで回転させ
ながら室温で反応させた。未処理及び反応時間として１
時間、２時間および３時間処理したカーボンブラックを
調製した。この時の物理化学特性およびＩＧＣにより測
定した表面エネルギーについて表１に示した。
理） （１）−１ オゾン酸化処理カーボンブラックの調製 内部に幅１０ｍｍのかき上げ羽根４枚を対称的に設置し
た内径２００ｍｍ、長さ１０００ｍｍの内筒状のステン
レス製の回転ドラム型反応管中に造粒・乾燥工程を経た
ＨＡＦ級高ストラクチャーカーボンブラック（旭＃７０
−ＩＨ、Ｎ2ＳＡ ７８．０ｍ2／ｇ；ＤＢＰ吸油量 １
２５ｍｌ／１００ｇ）２ｋｇを充填し、２０ｇ／時間の
オゾンを発生するように設定したオゾン発生機より発生
されたオゾンを含む空気を１．５Ｎｍ3／時間の流量で
これに通気させ、前記回転ドラムを５ｒｐｍで回転させ
ながら室温で反応させた。未処理及び反応時間として１
時間、２時間および３時間処理したカーボンブラックを
調製した。この時の物理化学特性およびＩＧＣにより測
定した表面エネルギーについて表１に示した。
【００２８】
【表１】
【００２９】（１）−２ 熱処理カーボンブラックの調
製 （１）−１で調製したオゾン処理カーボンブラック（Ｒ
ｕｎ Ｎｏ．１は未処理）について前記Ｒｕｎ Ｎｏ．
１〜４の試料をドラム型反応管中で、窒素ガスを０．５
Ｎｍ3／時間の速度で通気しながら４５０℃の温度で１
時間の加熱処理を行った。この時の結果をＲｕｎ Ｎ
ｏ．５〜８として表２に示した。
製 （１）−１で調製したオゾン処理カーボンブラック（Ｒ
ｕｎ Ｎｏ．１は未処理）について前記Ｒｕｎ Ｎｏ．
１〜４の試料をドラム型反応管中で、窒素ガスを０．５
Ｎｍ3／時間の速度で通気しながら４５０℃の温度で１
時間の加熱処理を行った。この時の結果をＲｕｎ Ｎ
ｏ．５〜８として表２に示した。
【００３０】
【表２】
【００３１】（２）ゴム配合特性 表１および表２のＲｕｎ Ｎｏ．１〜８のカーボンブラ
ックを用いて、次の表３に示す配合割合で溶液重合スチ
レン・ブタジエンゴム〔商品名：ＳＬ５５２、日本合成
ゴム（株）製〕に配合し、この配合物を１４５℃の温度
で４０分間加硫処理を行ってゴム配合物を調製した。
ックを用いて、次の表３に示す配合割合で溶液重合スチ
レン・ブタジエンゴム〔商品名：ＳＬ５５２、日本合成
ゴム（株）製〕に配合し、この配合物を１４５℃の温度
で４０分間加硫処理を行ってゴム配合物を調製した。
【００３２】
【表３】
【００３３】調製されたゴム組成物について耐摩耗性、
発熱性などのゴム特性を測定し、その結果を表４〜５に
示す。なお、各ゴム特性の測定試験のうち損失係数およ
び耐摩耗性の測定は下記の方法により行い、その他の特
性はＪＩＳ Ｋ６３０１「加硫ゴム物理試験法」に記載
の方法で行った。
発熱性などのゴム特性を測定し、その結果を表４〜５に
示す。なお、各ゴム特性の測定試験のうち損失係数およ
び耐摩耗性の測定は下記の方法により行い、その他の特
性はＪＩＳ Ｋ６３０１「加硫ゴム物理試験法」に記載
の方法で行った。
【００３４】ｉ）損失係数（ｔａｎδ）の測定 （株）岩本製作所製のＶｉｓｃｏ Ｅｌａｓｔｉｃ Ｓ
ｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒを用い、次の条件により損失係
数（ｔａｎδ）を測定した。なお、表４〜５中の損失係
数の値は表１中のＲｕｎ Ｎｏ．１（未処理品）を１０
０としたときの指数であり、この値が小さいほど低発熱
性であることを示す。 測定試験片の形状：長さ３５ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ２ｍ
ｍ 測定周波数 ：５０Ｈｚ 測定温度 ：６０℃ 動的歪み率 ： １％
ｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒを用い、次の条件により損失係
数（ｔａｎδ）を測定した。なお、表４〜５中の損失係
数の値は表１中のＲｕｎ Ｎｏ．１（未処理品）を１０
０としたときの指数であり、この値が小さいほど低発熱
性であることを示す。 測定試験片の形状：長さ３５ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ２ｍ
ｍ 測定周波数 ：５０Ｈｚ 測定温度 ：６０℃ 動的歪み率 ： １％
【００３５】ii）耐摩耗性（ランボーン摩耗試験） 耐摩耗性はランボーン摩耗試験機を用い、次の条件によ
り測定した。なお、表４〜５中の耐摩耗性の数値は、表
１のＲｕｎ Ｎｏ．１（未処理品）を１００として示し
たものであり、この指数値が大きいほど高い耐摩耗性を
有することを示す。 測定試験片の形状：直径４９ｍｍ、厚さ５ｍｍ、 砥石の性状 ：直径１７５ｍｍ、厚さ２２ｍｍ、砥
粒Ｃ、粒度８０、結合度Ｋ 添加カーボランダム粉：デンシック＃９０、添加速度１
５ｇ／分 試験片の回転数 ：３３９ｒｐｍ スリップ率 ：２５％および６０％
り測定した。なお、表４〜５中の耐摩耗性の数値は、表
１のＲｕｎ Ｎｏ．１（未処理品）を１００として示し
たものであり、この指数値が大きいほど高い耐摩耗性を
有することを示す。 測定試験片の形状：直径４９ｍｍ、厚さ５ｍｍ、 砥石の性状 ：直径１７５ｍｍ、厚さ２２ｍｍ、砥
粒Ｃ、粒度８０、結合度Ｋ 添加カーボランダム粉：デンシック＃９０、添加速度１
５ｇ／分 試験片の回転数 ：３３９ｒｐｍ スリップ率 ：２５％および６０％
【００３６】
【表４】
【００３７】
【表５】
【００３８】表４および表５の結果から明らかなよう
に、オゾン処理のみのサンプル（Ｒｕｎ Ｎｏ．２〜
４）において、Ｉsp-DEの値では本発明を満足している
が、Ｉsp-DCの値では満足していないために、発熱性
（損失係数）において低下が認められているが、同時に
耐摩耗性（ランボーン摩耗）でも大きく低下し、特にス
リップ率６０％（より過酷な条件）では特性低下が著し
い。一方、熱処理のみを行ったＲｕｎ Ｎｏ．５ではＩ
sp-DCの値で本発明の要件を満たしていないために、損
失係数での改良は認められず、また耐摩耗性でもＲｕｎ
Ｎｏ．１よりも低下していることが認められる。これ
に反して、オゾンにより酸化処理し、さらに窒素気流中
で熱処理した実施例Ｒｕｎ Ｎｏ．６〜８では耐摩耗性
においてはいずれのスリップ率でも対照例のＲｕｎ Ｎ
ｏ．１の値を上回っており、さらに発熱性の指標である
損失係数でも対照例を大きく下回って特性が改良されて
いることが認められる。
に、オゾン処理のみのサンプル（Ｒｕｎ Ｎｏ．２〜
４）において、Ｉsp-DEの値では本発明を満足している
が、Ｉsp-DCの値では満足していないために、発熱性
（損失係数）において低下が認められているが、同時に
耐摩耗性（ランボーン摩耗）でも大きく低下し、特にス
リップ率６０％（より過酷な条件）では特性低下が著し
い。一方、熱処理のみを行ったＲｕｎ Ｎｏ．５ではＩ
sp-DCの値で本発明の要件を満たしていないために、損
失係数での改良は認められず、また耐摩耗性でもＲｕｎ
Ｎｏ．１よりも低下していることが認められる。これ
に反して、オゾンにより酸化処理し、さらに窒素気流中
で熱処理した実施例Ｒｕｎ Ｎｏ．６〜８では耐摩耗性
においてはいずれのスリップ率でも対照例のＲｕｎ Ｎ
ｏ．１の値を上回っており、さらに発熱性の指標である
損失係数でも対照例を大きく下回って特性が改良されて
いることが認められる。
【００３９】実施例２（硝酸水溶液による酸化処理と熱
処理） （２）−１ 硝酸水溶液による酸化処理カーボンブラッ
クの調製 実施例１で用いたと同じカーボンブラックを使用し、酸
化剤として硝酸水溶液を用いて酸化処理を行った。用い
た硝酸水溶液の硝酸濃度は１、３および５重量％のもの
を用い、それぞれカーボンブラック２ｋｇに対して２ｋ
ｇ添加し、１２５℃のオーブン中で水分が１％以下とな
るまで約２４時間乾燥して酸化処理カーボンブラックを
得た。得られた酸化処理カーボンブラックの物理化学特
性を表６に示した。
処理） （２）−１ 硝酸水溶液による酸化処理カーボンブラッ
クの調製 実施例１で用いたと同じカーボンブラックを使用し、酸
化剤として硝酸水溶液を用いて酸化処理を行った。用い
た硝酸水溶液の硝酸濃度は１、３および５重量％のもの
を用い、それぞれカーボンブラック２ｋｇに対して２ｋ
ｇ添加し、１２５℃のオーブン中で水分が１％以下とな
るまで約２４時間乾燥して酸化処理カーボンブラックを
得た。得られた酸化処理カーボンブラックの物理化学特
性を表６に示した。
【００４０】
【表６】
【００４１】（２）−２ 実施例１のii）に記載したと
同様の処方により前記の硝酸酸化カーボンブラックを処
理し、得られた処理カーボンブラックの特性を表７にま
とめた。
同様の処方により前記の硝酸酸化カーボンブラックを処
理し、得られた処理カーボンブラックの特性を表７にま
とめた。
【００４２】
【表７】
【００４３】（２）−３ ゴム配合物の特性 上記のＲｕｎ Ｎｏ．９〜１６のカーボンブラックを用
い、表３に記載の配合組成のゴム組成物を加硫し、これ
ら組成物の特性を測定して表８〜９に示した。
い、表３に記載の配合組成のゴム組成物を加硫し、これ
ら組成物の特性を測定して表８〜９に示した。
【００４４】
【表８】
【００４５】
【表９】
【００４６】表８〜９から明らかなように、酸化剤とし
て硝酸水溶液を用いて酸化処理し、かつこれに引き続い
て不活性ガス中で熱処理したカーボンブラックは、対照
例Ｒｕｎ Ｎｏ．９と実施例のＲｕｎ Ｎｏ．１４〜１
６を比較すると実施例１の結果と同じように本発明のメ
リットは明らかである。
て硝酸水溶液を用いて酸化処理し、かつこれに引き続い
て不活性ガス中で熱処理したカーボンブラックは、対照
例Ｒｕｎ Ｎｏ．９と実施例のＲｕｎ Ｎｏ．１４〜１
６を比較すると実施例１の結果と同じように本発明のメ
リットは明らかである。
【００４７】実施例３（各種カーボンブラック処理物と
そのゴム特性） ｉ） 実施例１で用いた旭＃７０−ＩＨの外に、ＨＡＦ
級カーボンブラック（旭＃７０）、ＩＳＡＦ級カーボン
ブラック（旭＃８０）およびＩＳＡＦ級低コストラクチ
ャーカーボンブラック（旭＃８０Ｌ）を用い、実施例１
における反応時間を２時間としてオゾン処理を行い、さ
らに加熱処理を１時間行った。
そのゴム特性） ｉ） 実施例１で用いた旭＃７０−ＩＨの外に、ＨＡＦ
級カーボンブラック（旭＃７０）、ＩＳＡＦ級カーボン
ブラック（旭＃８０）およびＩＳＡＦ級低コストラクチ
ャーカーボンブラック（旭＃８０Ｌ）を用い、実施例１
における反応時間を２時間としてオゾン処理を行い、さ
らに加熱処理を１時間行った。
【００４８】このときの未処理品および処理品の物理化
学特性をまとめて表１０および表１１に示す。
学特性をまとめて表１０および表１１に示す。
【表１０】
【００４９】
【表１１】 注）Ｒｕｎ Ｎｏ．１，１７，１９および２１のカーボンブラックは未処 理のオリジナル品である。
【００５０】ii）ゴム配合特性 前記表１０および１１のカーボンブラックについて、実
施例１の（２）表３で示した処方によりゴム配合物を調
製し、そのゴム特性を測定して、その結果を表１２から
１３に示した。
施例１の（２）表３で示した処方によりゴム配合物を調
製し、そのゴム特性を測定して、その結果を表１２から
１３に示した。
【００５１】
【表１２】
【００５２】
【表１３】
【００５３】表１２〜１３の結果から明らかなように旭
＃７０−ＩＨだけではなく本発明で示した表面積範囲お
よびストラクチャー範囲にあり、かつ２つの表面自由エ
ネルギーが本発明の条件を満たすカーボンブラックでは
損失係数が大きく改善され、これにもかかわらず耐摩耗
指数は同等または優れていることが明らかである。
＃７０−ＩＨだけではなく本発明で示した表面積範囲お
よびストラクチャー範囲にあり、かつ２つの表面自由エ
ネルギーが本発明の条件を満たすカーボンブラックでは
損失係数が大きく改善され、これにもかかわらず耐摩耗
指数は同等または優れていることが明らかである。
【００５４】実施例４（粉末カーボンブラックの処理
物） ｉ）オゾン酸化処理カーボンブラックの調製 実施例１で、乾燥・造粒処理を行わない粉末状の旭＃７
０−ＩＨ（Ｎ2ＳＡ７９．３ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸油量１３
０ｍｌ／１００ｇ）を用い、実施例１記載の処理方法を
粉末状カーボンブラックに適するよう条件を変えてオゾ
ン処理を行った。即ちカーボンブラック充填量は５００
ｇ、オゾン（発生量：２ｇ／時間）を含む空気の流量は
０．１Ｎｍ3／時間、回転ドラムは１ｒｐｍの条件で行
った。その他の条件は実施例１と同じ条件で行った。
物） ｉ）オゾン酸化処理カーボンブラックの調製 実施例１で、乾燥・造粒処理を行わない粉末状の旭＃７
０−ＩＨ（Ｎ2ＳＡ７９．３ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸油量１３
０ｍｌ／１００ｇ）を用い、実施例１記載の処理方法を
粉末状カーボンブラックに適するよう条件を変えてオゾ
ン処理を行った。即ちカーボンブラック充填量は５００
ｇ、オゾン（発生量：２ｇ／時間）を含む空気の流量は
０．１Ｎｍ3／時間、回転ドラムは１ｒｐｍの条件で行
った。その他の条件は実施例１と同じ条件で行った。
【００５５】このときの物理化学特性およびＩＧＣによ
り測定した表面エネルギーについて表１４に示した。
り測定した表面エネルギーについて表１４に示した。
【表１４】
【００５６】ii）熱処理カーボンブラックの調製 ｉ）で調製したオゾン処理カーボンブラック（Ｒｕｎ
Ｎｏ．２３は未処理）について前記Ｒｕｎ Ｎｏ．２３
〜２６の試料をドラム型反応管中で、窒素ガスを０．１
Ｎｍ3／時間の速度で通気しながら４５０℃の温度で１
時間の加熱処理を行った。
Ｎｏ．２３は未処理）について前記Ｒｕｎ Ｎｏ．２３
〜２６の試料をドラム型反応管中で、窒素ガスを０．１
Ｎｍ3／時間の速度で通気しながら４５０℃の温度で１
時間の加熱処理を行った。
【００５７】このときの結果をＲｕｎ Ｎｏ．２７〜３
０として表１５に示した。
０として表１５に示した。
【表１５】
【００５８】iii）ゴム配合特性 上記のＲｕｎ Ｎｏ．２３〜３０のカーボンブラックを
用い、表３に記載の配合組成のゴム組成物を加硫し、こ
れら組成物の特性を測定して表１６〜１７に示した。
用い、表３に記載の配合組成のゴム組成物を加硫し、こ
れら組成物の特性を測定して表１６〜１７に示した。
【表１６】
【表１７】
【００５９】表１６〜１７の結果から明らかなように、
粉末状のカーボンブラックにおいてもこれら処理により
本発明の要件を満たすことが確認され、かつゴム特性に
おいても耐摩耗性などの機械的特性を維持しながら、発
熱性が大きく改良されることが確かめられた。
粉末状のカーボンブラックにおいてもこれら処理により
本発明の要件を満たすことが確認され、かつゴム特性に
おいても耐摩耗性などの機械的特性を維持しながら、発
熱性が大きく改良されることが確かめられた。
【００６０】
【効果】従来、ゴム組成物の耐摩耗性と低発熱性は二律
背反の特性と考えられていたが、本発明のカーボンブラ
ックを配合したゴム組成物は、この点をブレークスルー
し、耐摩耗性を向上させつつ、低発熱性の条件をクリア
ーすることに成功したものである。
背反の特性と考えられていたが、本発明のカーボンブラ
ックを配合したゴム組成物は、この点をブレークスルー
し、耐摩耗性を向上させつつ、低発熱性の条件をクリア
ーすることに成功したものである。
【００６１】以下に本発明の実施態様項を列記する。 １．窒素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ）が７０〜１３０ｍ2／
ｇ、ＤＢＰ吸油量が８０〜１３０ｍｌ／１００ｇの基本
特性を有するカーボンブラックにおいて、インバースガ
スクロマトグラフィー（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｇａｓ Ｃｈ
ｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ，以下ＩＧＣと略称する）法
を使用し、プローブとしてジエチルエーテルを用いたと
きの表面自由エネルギー（ｍＪ／ｍ2）測定値Ｉsp-DEが
下記式（１）
ｇ、ＤＢＰ吸油量が８０〜１３０ｍｌ／１００ｇの基本
特性を有するカーボンブラックにおいて、インバースガ
スクロマトグラフィー（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｇａｓ Ｃｈ
ｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ，以下ＩＧＣと略称する）法
を使用し、プローブとしてジエチルエーテルを用いたと
きの表面自由エネルギー（ｍＪ／ｍ2）測定値Ｉsp-DEが
下記式（１）
【数１０】 Ｉsp-DE（ｍＪ／ｍ2）＞０．０８３×Ｎ2ＳＡ＋７．３．．．（１） を満足し、かつ、プローブとしてジクロルメタンを用い
たときの表面自由エネルギー（ｍＪ／ｍ2）測定値Ｉ
sp-DCが下記式（２）
たときの表面自由エネルギー（ｍＪ／ｍ2）測定値Ｉ
sp-DCが下記式（２）
【数１１】 Ｉsp-DC（ｍＪ／ｍ2）＞０．５６×Ｎ2ＳＡ＋３２．０．．．（２） を満足するものであることを特徴とする低発熱性カーボ
ンブラック。 ２．窒素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ）が６０〜１３０ｍ2／
ｇ、ＤＢＰ吸着量７５〜１３０ｍｌ／１００ｇの基本特
性を有するカーボンブラックを酸化処理し、ひき続いて
熱処理することを特徴とする前項１記載の低発熱性カー
ボンブラックの製法。 ３．前記熱処理が、３００〜６００℃で３０分〜３時間
行うものである前項２記載の低発熱性カーボンブラック
の製法。 ４．前記熱処理が不活性雰囲気下、４００〜５００℃で
１〜２時間行うものである前項２記載の低発熱性カーボ
ンブラックの製法。 ５．前記酸化処理が、オゾンまたは硝酸水溶液を用いて
行うものである前項２〜４のいずれか記載の低発熱性カ
ーボンブラックの製法。 ６．ゴム成分１００重量部当り、請求項１記載のゴム用
カーボンブラック２０〜１５０重量部を含有することを
特徴とするゴム組成物。
ンブラック。 ２．窒素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ）が６０〜１３０ｍ2／
ｇ、ＤＢＰ吸着量７５〜１３０ｍｌ／１００ｇの基本特
性を有するカーボンブラックを酸化処理し、ひき続いて
熱処理することを特徴とする前項１記載の低発熱性カー
ボンブラックの製法。 ３．前記熱処理が、３００〜６００℃で３０分〜３時間
行うものである前項２記載の低発熱性カーボンブラック
の製法。 ４．前記熱処理が不活性雰囲気下、４００〜５００℃で
１〜２時間行うものである前項２記載の低発熱性カーボ
ンブラックの製法。 ５．前記酸化処理が、オゾンまたは硝酸水溶液を用いて
行うものである前項２〜４のいずれか記載の低発熱性カ
ーボンブラックの製法。 ６．ゴム成分１００重量部当り、請求項１記載のゴム用
カーボンブラック２０〜１５０重量部を含有することを
特徴とするゴム組成物。
【図１】分子断面積（σ）と標準自由エネルギー変化
（△Ｇ）の関係を示すグラフである。
（△Ｇ）の関係を示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項１】 窒素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ）が７０〜
１３０ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸油量が８０〜１３０ｍｌ／１
００ｇの基本特性を有するカーボンブラックにおいて、
インバースガスクロマトグラフィー（Ｉｎｖｅｒｓｅ
ＧａｓＣｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ、以下ＩＧＣと略
称する）法を使用し、プローブとしてジエチルエーテル
を用いたときの表面自由エネルギー（ｍＪ／ｍ2）測定
値Ｉsp-DEが下記式（１） 【数１】 Ｉsp-DE（ｍＪ／ｍ2）＞０．０８３×Ｎ2ＳＡ＋７．３．．．（１） を満足し、かつ、プローブとしてジクロロメタンを用い
たときの表面自由エネルギー（ｍＪ／ｍ2）測定値Ｉ
sp-DCが下記式（２） 【数２】 Ｉsp-DC（ｍＪ／ｍ2）＞０．５６×Ｎ2ＳＡ＋３２．０．．．（２） を満足するものであることを特徴とする低発熱性カーボ
ンブラック。 - 【請求項２】 ゴム成分１００重量部当り、請求項１記
載のゴム用カーボンブラック２０〜１５０重量部を含有
することを特徴とするゴム組成物。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP30575896A JPH10130424A (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | 低発熱性カーボンブラックおよびこれを配合したゴム組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP30575896A JPH10130424A (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | 低発熱性カーボンブラックおよびこれを配合したゴム組成物 |
Publications (1)
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|---|---|
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Family
ID=17948998
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP30575896A Pending JPH10130424A (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | 低発熱性カーボンブラックおよびこれを配合したゴム組成物 |
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| Country | Link |
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