JPH10306231A - 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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JPH10306231A
JPH10306231A JP9116890A JP11689097A JPH10306231A JP H10306231 A JPH10306231 A JP H10306231A JP 9116890 A JP9116890 A JP 9116890A JP 11689097 A JP11689097 A JP 11689097A JP H10306231 A JPH10306231 A JP H10306231A
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JP
Japan
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carbon black
rubber
rubber composition
standard deviation
average diameter
Prior art date
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JP9116890A
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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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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 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とその標準偏差σa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。 σa≦0.14Da+3.75

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。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、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、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
耐摩耗性とグリップ性と、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
平均径とその標準偏差がある要件を満たすことで高次の
耐摩耗性と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とその標準偏差σa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10〜250重量部配合し
てなるゴム組成物である。 σa≦0.14Da+3.75 (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とその標準偏差σaが次式
(2)を満足するのが好ましい。 σa≦0.14Da+3.35 (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とその標準偏差σaが前記式(1)を満足
する必要がある。σaが0.14Da+3.75を越え
ると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、σaが0.14Da+3.3
5以下であると高次の耐摩耗性を維持しながら、更に高
グリップ性の付与が可能となり好ましい。
【0011】尚、体面積平均径Daとその標準偏差σa
は次のように求めたものである。カーボンブラック試料
を周波数200kHz、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10000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を計測し、次の式で体面積平均径Daとその
標準偏差σaを求めた。 Da=(ΣNd3 )/(ΣNd2 ) σa=〔{Σ(d3 /d2 −Da)2 }/N〕0.5
【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で
きる。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、ゴム
100重量部に対して10〜250重量部であり、それ
らの範囲のなかでそれぞれの用途に応じて、例えば、一
般道路を走る高性能タイヤのトレッド用には、ゴム10
0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10
0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℃以下に冷却するため、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。本発明のカー
ボンブラックの特徴は、従来にない粒子径分布の均一さ
にある。すなわち、カーボンブラック各粒子表面とゴム
分子との均一なインタラクションが、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。
【0016】
【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1〜9 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に記した。
【0017】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。
【0018】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。
【0019】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1〜9のゴム組成物は、耐
摩耗性とグリップ性能に飛躍的効果が認められることが
分かる。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。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】
【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」
【0023】
【表4】
【0024】
【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とその標準偏差σa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。 σa≦0.14Da+3.75 (1)
  2. 【請求項2】 体面積平均径Daとその標準偏差σa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。 σa≦0.14Da+3.35 (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。
JP9116890A 1997-05-07 1997-05-07 カーボンブラック及びゴム組成物 Pending JPH10306231A (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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