JPH10306230A - カーボンブラック及びゴム組成物 - Google Patents

カーボンブラック及びゴム組成物

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JPH10306230A
JPH10306230A JP9116889A JP11688997A JPH10306230A JP H10306230 A JPH10306230 A JP H10306230A JP 9116889 A JP9116889 A JP 9116889A JP 11688997 A JP11688997 A JP 11688997A JP H10306230 A JPH10306230 A JP H10306230A
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JP
Japan
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carbon black
dmin
rubber
particle diameter
rubber composition
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Application number
JP9116889A
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English (en)
Inventor
Mamoru Nakayama
守 中山
Eihachi Takamura
栄八 高村
Yoshihisa Kawaguchi
義久 川口
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 タイヤの高変形時の強度と耐摩耗性及び操縦
安定性に優れるタイヤトレッド用として好適なカーボン
ブラック及びゴム組成物の提供。 【解決手段】 CTAB比表面積が110〜200m2
/g、24M4DBP吸油量が95〜140ml/10
0gで、体面積平均径Daと最大粒子径Dmax 及び最小
粒子径Dmin が次式を満足するカーボンブラック、及び
そのカーボンブラックを配合したゴム組成物。 Dmin /Da≧0.67Dmax /Da−0.97

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐摩耗性と操縦安
定性に優れるタイヤトレッド用として好適なカーボンブ
ラック及びゴム組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車の高性能化や高速道路の発
達により、高速走行時の高度の操縦安定性や耐摩耗性を
備えた、すなわち高速安定走行に耐える高度の耐摩耗性
と高グリップ性を両立させた、タイヤの需要が高まって
いる。一般に耐摩耗性の向上は、従来から、カーボンブ
ラックの粒子径やストラクチャーが支配要因と考えられ
ており、粒子径を小さくするほど耐摩耗性が向上する
が、小さくしすぎるとゴム中への分散性が低下すること
が知られている。一方、グリップ性の向上は、ゴム成分
にスチレン量の高いSBRを使用する方法、プロセスオ
イルを高配合で充填する等の方法が知られているが、こ
れらの方法は耐摩耗性の低下や強度の低下を招く等の問
題がある。
【0003】更に、これらの要求にこたえるため、種々
のゴムやカーボンブラックの改善が行われている。例え
ば、特開平1−185342号公報には、ゴム100重
量部に、N2 SAが100m2 /g以上、DBP吸油量
が100cc/100g以上で、酸素と水素の含有量が
0.35g当量/100g以下のカーボンブラックを配
合したゴム組成物が開示されている。また特開平2−2
48441号公報には、結合スチレン量、ブタジエン部
分のビニル結合量等に特徴をもつSBRと他のジエン系
ゴムとのブレンドゴム100重量部に対して、ΔDst
/Dstが0.7以上のカーボンブラックを配合したゴ
ム組成物からなる乗用車用ラジアルタイヤが提案されて
いる。また特開昭63−130647号公報には、ジエ
ン系ゴムにイミダゾール化合物を配合してグリップ性を
改良することが提案されているが、高変形時の強度に問
題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】更に、高性能タイヤに
対する要求性能はますます高度化しており、前述の先行
技術では最近の要求性能に十分応えているとはいえな
い。従って、本発明の目的は、タイヤの高変形時の強度
と耐摩耗性及び操縦安定性に優れるタイヤトレッド用と
して好適なカーボンブラック及びゴム組成物を提供する
ことにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる課
題を解決すべく、先行技術とは異なる観点からタイヤの
高変形時の強度と耐摩耗性及びグリップ性と、配合カー
ボンブラックの特性について鋭意検討した結果、カーボ
ンブラックの体面積平均径Daと最大粒子径Dmax と最
小粒子径Dmin がある要件を満たすことで高次の強度と
耐摩耗性及びグリップ性能を付与できることを見出し、
本発明に至った。
【0006】すなわち、本発明のカーボンブラック及び
ゴム組成物は、CTAB比表面積が110〜200m2
/g、24M4DBP吸油量が95〜140ml/10
0gで、体面積平均径Daと最大粒子径Dmax と最小粒
子径Dmin が次式(1)を満足するカーボンブラックで
あり、更に、それをゴム100重量部に対して10〜2
50重量部配合してなるゴム組成物である。 Dmin /Da≧0.67Dmax /Da−0.97 (1)
【0007】更に、本発明のカーボンブラック及びゴム
組成物は、CTAB比表面積が110〜200m2
g、24M4DBP吸油量が95〜140ml/100
gで、体面積平均径Daと最大粒子径Dmax と最小粒子
径Dmin が次式(2)を満足するのが好ましい。 Dmin /Da≧0.67Dmax /Da−0.90 (2)
【0008】
【発明の実施の形態】本発明のカーボンブラックはCT
AB比表面積が110〜200m2 /gであることが必
要である。CTABが110m2 /gに満たないと耐摩
耗性及びグリップ性の向上が望めず、200m2 /gを
越えるとゴム中への分散が困難となり、結果的に耐摩耗
性が低下する。好ましくは120〜185m2 /gであ
る。尚、CTABの値は、ASTM D3765−80
に準拠して測定した値である。
【0009】また、本発明のカーボンブラックは24M
4DBP吸油量が95〜140ml/100gであるこ
とが必要である。24M4DBP吸油量が95ml/1
00gに満たないと分散性の低下、耐摩耗性、強度低下
を引き起こし、140ml/100gを越えると混練性
が著しく低下する。好ましくは100〜135ml/1
00gである。尚、24M4DBPの値は、ASTM
D3493−85aに準拠して測定した値である。
【0010】更に、本発明のカーボンブラックは、体面
積平均径Daと最大粒子径Dmax と最小粒子径Dmin が
前記式(1)を満足する必要がある。Dmin /Daの値
が0.67Dmax /Da−0.97に満たない場合は耐
摩耗性及びグリップ性の向上が望めない。又、前記式
(2)に示すように、Dmin /Daが0.67Dmax /
Da−0.90以上であると高次の耐摩耗性とグリップ
を維持しながら、更に高強度の付与が可能となり好まし
い。体面積平均径Da、最大粒子径Dmax 及び最小粒子
径Dmin は次のように求めたものである。
【0011】カーボンブラック試料を周波数200kH
z、0.4kWの超音波分散機により、5分間クロロホ
ルムに分散させたのち、分散試料をカーボンブラック支
持膜に固定する。これを電子顕微鏡で直接、倍率100
00倍で撮影し、得られた写真からランダムに1000
個以上のカーボンブラック粒子について直径d、Dmax
、Dmin を計測し、次の式で体面積平均径Daを求め
た。 Da=(ΣNd3 )/(ΣNd2
【0012】本発明のゴム組成物において使用されるゴ
ム成分としては、通常のジエン系ゴムを挙げることが出
来る。例えばスチレン−ブタジエン共重合ゴム、高スチ
レン−ブタジエン共重合ゴム、ブタジエンゴム、合成イ
ソプレンゴム、天然ゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチ
ルゴム等の1種あるいは混合物が挙げられる。好ましく
は、高スチレン−ブタジエン共重合ゴム、あるいは高ス
チレン−ブタジエン共重合ゴムと他のゴムとの混合物で
ある。
【0013】本発明のゴム組成物は、これらゴムと前記
のカーボンブラックの配合により得られ、カーボンブラ
ックとゴム成分とは、加硫剤、加硫促進剤、老化防止
剤、加硫助剤、軟化剤、可塑剤等の成分とともに公知の
方法で混練される。カーボンブラックの配合量は、一般
道路を走る高性能タイヤのトレッド用には、ゴム100
重量部あたり、カーボンブラック10〜90重量部であ
り、レース用タイヤのトレッド用としては、ゴム100
重量部あたり、カーボンブラック90〜250重量部が
使用される。
【0014】本発明のカーボンブラックは、高温燃焼ガ
スを発生させる燃焼帯域、高温燃焼ガス流に原料炭化水
素を導入し、この原料炭化水素を熱分解反応によりカー
ボンブラックに転化させる反応帯域、及び反応ガスを急
冷して反応を停止する反応停止帯域を有するプロセスに
おいて、燃焼条件、高温燃焼ガス流速、原料油の導入条
件、反応停止時間等を制御することによって製造するこ
とができる。
【0015】具体的には、例えば、燃焼帯域は高温燃焼
ガスを形成させるため、酸素含有ガスとして空気、酸素
またはそれらの混合物とガス状または液体の燃料炭化水
素を混合燃焼させる。燃料炭化水素としては、水素、一
酸化炭素、天然ガス、石炭ガス、石油ガス並びに重油等
の石油系液体燃料、クレオソート油等の石炭系液体燃料
が使用される。燃焼条件は燃焼温度が1500〜190
0℃の範囲で制御する。反応帯域は燃焼帯域でえられた
高温燃焼ガス流に並流又は横方向に設けたバーナーから
原料炭化水素を噴霧導入し、原料炭化水素を熱分解させ
てカーボンブラックに転化させる。より具体的にはガス
流速が200〜500m/sの範囲の高温燃焼ガス流
に、原料油を3本以上のバーナにより分割導入させる。
反応効率を向上させるため反応ゾーンに絞り部を設ける
のが一般的であり、その絞りの程度は絞り部径/絞り部
上流域径の比が0.2〜0.8である。原料炭化水素と
しては、アントラセン等の芳香族炭化水素、クレオソー
ト油等の石炭系炭化水素、EHEオイル(エチレン製造
時の副性油)、FCCオイル(流動接触分解残渣油)等
の石油系重質油が使用される。反応停止帯域は高温反応
ガスを1000〜800℃以下に急冷するため、水スプ
レー等により行う。原料を導入してからの反応停止まで
の時間は3〜50msの範囲で制御する。冷却されたカ
ーボンブラックはガスと分離、回収、造粒、乾燥する等
の公知のプロセスをとることができる。
【0016】本発明のカーボンブラックの特徴は、耐摩
耗性に悪影響を与える大粒子径部分とゴム中への分散に
悪影響を与える小粒子径部分を従来にないレベルで減少
させたことにある。すなわち、平均粒子径に対して相対
的に大きな粒子と小さな粒子の弊害因子を取り除くこと
でカーボンブラック本来の性能が発揮され、従来にない
高水準の操縦安定性と耐摩耗性の両立をもたらしたもの
と思われる。
【0017】
【実施例】以下に本発明を実施例を挙げて説明するが本
発明はこれに限定されるものではない。 実施例1〜8 空気導入ダクトと燃焼バーナーを備える内径1100m
m、長さ1700mmの燃焼帯域、該燃焼帯域から連接
され、周辺から原料ノズルを貫通接続した内径175m
m、長さ1050mmの狭径部からなる原料導入帯域、
クエンチ装置を備えた内径400mm、長さ3000m
mの後部反応帯域を順次接合したカーボンブラック反応
炉を用い、燃料にD重油、及び原料炭化水素にクレオソ
ート油を使用し、表1に示す各条件によりカーボンブラ
ックを製造した。得られたカーボンブラックの各種特性
を表2に示した。
【0018】表2に示した各カーボンブラックを用いて
表3に示す配合割合で成分配合し、バンバリーミキサー
及びオープンロールミキサーで混合混練してゴム組成物
を調製した。配合物を160℃の温度でプレス加硫しゴ
ム組成物を作製した。得られた各ゴム組成物につき、グ
リップ性の指標となる損失係数(tanδ)、及び耐摩
耗性の指標となるM300、ランボーン摩耗の試験を行
い、比較例1を100とし、各測定値を比較例1に対し
ての相対値として、表4に記した。各測定値共、値が大
きい程良好である。ランボーン摩耗は、実際のタイヤト
レッド用としての耐摩耗性を示している。
【0019】各測定試験は以下の方法により測定した。 tanδ:DVEレオスペクトラー((株)レオロジ
製)を用い、温度60℃、周波数20Hz、静的歪み1
0%、振幅4%の力学的損失正接(tanδ)を求め
た。 M300:JIS K6301に準拠した。 ランボーン摩耗:厚さ10mm、外径44mmの試験
片を作成し、ランボーン摩耗試験機を用い、測定温度2
5℃、試験荷重4kg、砥石と試験片のスリップ率45
%の条件で摩耗量を測定した。
【0020】比較例1、2 市販のカーボンブラック「DIABLACK A」(三
菱化学社製)(比較例1)、及び「DIABLACK
SA」(三菱化学社製)(比較例2)について、実施例
と同様に評価した結果を表2及び表4に併記した。表4
の結果から、本発明の実施例1〜8のゴム組成物は、グ
リップ性と高変形時の強度及び耐摩耗性能に飛躍的効果
が認められる。また比較例2より、従来のカーボンブラ
ックは、引張応力のM300が良くても、グリップ性に
おいて劣っていることが分かる。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】
【表3】 *1:日本合成ゴム社製、SBR1712 *2:大内新興社製「ノクラック810−NA」 *3:日本油脂社製、ビーズステアリン酸 *4:堺化学工業社製 *5:鶴見化学工業社製、微粉硫黄 *6:大内新興社製「ノクセラーCZ−G」
【0024】
【表4】
【0025】
【発明の効果】本発明のカーボンブラック及びゴム組成
物によれば、優れたグリップ性能並びに高強度と耐摩耗
性を兼備する高性能なゴム組成物を提供することができ
る。したがって、高速操縦安定性、耐摩耗性が要求され
るタイヤトレッド用として極めて有用である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 CTAB比表面積が110〜200m2
    /g、24M4DBP吸油量が95〜140ml/10
    0gで、体面積平均径Daと最大粒子径Dmax 及び最小
    粒子径Dmin が次式(1)を満足することを特徴とする
    カーボンブラック。 Dmin /Da≧0.67Dmax /Da−0.97 (1)
  2. 【請求項2】 体面積平均径Daと最大粒子径Dmax 及
    び最小粒子径Dminが次式(2)を満足する請求項1に
    記載のカーボンブラック。 Dmin /Da≧0.67Dmax /Da−0.90 (2)
  3. 【請求項3】 請求項1又は2に記載のカーボンブラッ
    クを、ゴム100重量部に対して10〜250重量部配
    合してなることを特徴とするゴム組成物。
JP9116889A 1997-05-07 1997-05-07 カーボンブラック及びゴム組成物 Pending JPH10306230A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011084696A (ja) * 2009-10-19 2011-04-28 Asahi Carbon Kk タイヤトレッド用カーボンブラック

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011084696A (ja) * 2009-10-19 2011-04-28 Asahi Carbon Kk タイヤトレッド用カーボンブラック

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