JPS5986663A - 補強性カ−ボンブラツク - Google Patents

補強性カ−ボンブラツク

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JPS5986663A
JPS5986663A JP19602182A JP19602182A JPS5986663A JP S5986663 A JPS5986663 A JP S5986663A JP 19602182 A JP19602182 A JP 19602182A JP 19602182 A JP19602182 A JP 19602182A JP S5986663 A JPS5986663 A JP S5986663A
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JP
Japan
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carbon black
particle size
black
elastomer
dbp
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JP19602182A
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JPH0153903B2 (ja
Inventor
Hiroaki Suzuki
弘明 鈴木
Shinji Misono
味曽野 伸司
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Tokai Carbon Co Ltd
Original Assignee
Tokai Carbon Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ゴムあるいけプラスチックなどのエラストマ
ー成分く配合して優れた反撥弾性を維持しつつ相対的に
高水準の硬度、引張り強さ等の強化性能を付与すること
ができる新規特性の補強性カーボンブラックに関する。
一般に、補強性カーボンブラックには具備特性に応じた
多様の品撞変あり2、その品種特性が補強性能を決定づ
ける主要な因子となることがら、通常、エラストマー成
分との配合に当っては目的用途に最も適合する品種特性
のカーボンブラックを選定使用する方法が採られている
。このうち、粒子径(または比表面積)およびストラフ
チア−は配合エラストマーの物性に影響を与える代表的
なカーボンブラックの性状特性で、前者はt子顕微鏡、
BET窒素吸着法あるいはよう素吸着法などKよる測定
値が、後者はDBP吸油量がそれぞれの指標として用い
られている。ところが、配合エラストマーに硬度と反撥
弾性のような背反物性の付与が要求される用途に対し、
上記代表特性の調整のみによって性能目的を満足させる
ことは実質的に不可能に近い。この理由は硬度の増大に
ついては相対的に粒子径の小さいハード系品種のカーボ
ンブラックを選択するか配合量を多くすることによって
有効に対拠できるが、反面いずれの場合にも反撥弾性を
損う結果を招き、また単にストラフチア−を高めたソフ
ト系品種のカーボンブラック配合では、硬度の増大は図
れるものの反撥弾性についてはかなりの犠牲が強いられ
ることになるからである。
発明者らは、配合するカーボンブラックのコロイダル牛
f性とエラストマー物性の関係について詳細かつ多角的
に研究を重ねた結果、粒子径が比較的大きいMAFある
いはFEF級のソフト系領域に属するカーボンブラック
であっても、ストラフチア−が高くかつ基本粒子ならび
にその凝集体(Aggregatθ)Kおけるストーク
スモード径(以下、「DIIItモード径」という。)
の状態が特定の選択範囲内にある場合には、エラストマ
ーに好適な反撥弾性と相対的に高水準の強化性能を併せ
て付与することができる事実を確認した。
本発明は、上記知見に基づいて開発された新規の補強性
カーボンブラックを提供するもので、その構成的特徴は
、B111T比表面積が35〜65dl、。
の粒子径領域に位置するソフト系品種において、DBP
吸油量150mff1/100f以上で、D6tモード
径(mμ)が(0,6(DBP)−づ、96(N、SA
)+500)式により得られる値以下の選択的特性を備
えるところKある。
本発明に適用されるカーボンブラックの各特性数値は、
以下の測定方法による値を用いる。
(1)BIT比表面積(N、SA) ASTM D3037−78  “5tandard 
Methodsof Testing Carbon 
Black−8urface Areaby Nitr
ogen Adsorption” MethocL 
CIcよる。この方法により測定した工RBi5のN、
SAは80.3rr?/fである。
(jりDBP吸油量(DBP) J工8 K6221 (1975)l’−ゴム用カーボ
ンブラックの試験方法J 6.1.2項の吸油量A法に
よる。
(3)D日tモード径(Dot ) J工S K6221(1975) 6.2.I B法に
より乾燥したのち精秤採取したカーボンブラック検体を
少量の界面活性剤(分散媒)を含む20%エタノール水
溶液と混合してカーボンブラック濃度10027iの分
散液を作成し、超音波で十分に分散させて試料とする。
ディスク・セントリフユージ装置(英国JO7eB L
oeb1社lIiりを600OrpmのN1速度に設定
し、スピン液(2チグリセリン水溶液)を10〜20m
1の範囲内で加えたのち1−のバッファー液(エタノー
ル水溶液)を注入する。
ついで、試料液0.5〜l、Qmffi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
に凝集体を分別記録し、そのヒストグラムを記録する。
モード径は、凝集体のヒストグラムにおける最多頻度(
最大吸光度)のストークス相当径(mμ)とする。
本発明を構成するカーボンブラック特性項目のし、通常
、配合物に反撥弾性を付与するために好適であるが、硬
度、引張り強さ等の面では有効に機能しない。本発明の
カーボンブラックは、上記粒径[JIKオイテ、DBP
吸油−i1150mi/100f以上およびDfltモ
ード径(mp)が(o、 6 (DBP)−3,96(
N、8A)+500)式により得られる値以下の選択的
特性を備えるもので、これら特性要件を全面的に満足す
ることにより粒径範囲相当の優れた反撥弾性を損うこと
なく相対的に高水準の硬度、引張り強さ等の強化性能付
与が可能となる。
上記の選択的特性は、従来品種のカーボンブラックに比
べて、ストラフチア−の発達度合が著しいうえに粒径な
らひにストラフチア−水準における凝集体の分布状態が
シャープ化した独特のコロイダル特性を示しており該特
有のコロイダル!!!f性が複合的に作用して粒径に見
合う良反撥弾性を維持する一方、相対的に高水準の硬度
ならびに引張り強さの増大化に効果的に機能する。
したがって、DBP吸油量が150mff1/100r
を下廻る場合には硬度の上昇が阻害され、またDBtモ
ード径(mμ)が(0−6(DBP)−3,96(H,
SA) + 300 )値を越える際には引張り強さの
低下を招き、いずれも目的を達成することができない。
本発明のカーボンブラックは緩除に収斂、開拡する狭径
主反応域をもつ円筒炉を用い、燃料油と空気または酸素
を含む適宜な酸化剤とによる高温かつ高旋回流の燃焼ガ
ス中に原料油の霧化気流を軸方向に%に二段に分割して
噴入することKより製造される。
原料油にはタレオンート油、エチレンボトム油などの高
芳香族系重質油が用いられ、燃焼ガス流との急激な撹乱
接触とカーボンブラック中間生成状態における相互衝突
を増進させるため、高旋回の高温燃焼ガス流中忙細分化
した微粒子気流の状態で炉内に導入する。このため原料
油噴射ノズルは先端部に細かい多孔の噴出口を設けたチ
ップ部を備え、炉軸方向に進退可能な外筒ノズルとこれ
に挿着された伸縮目在な中軸筒ノズルからなる水冷式の
二重筒構造のものを用いて燃焼バーナーとは別に炉頭部
に挿着する。原料油は霧化用空気とともに外筒ノズルお
よび中軸筒ノズルの各多孔チップを介して二段階に分割
導入されるが、原料導入位置は外筒ノズルの進退と中軸
筒ノズルの伸縮により適宜変更することができる。
上記の#造装置を用い、通常の方法により全供給空気量
と全原燃料油導入M;との比率を調節してBIT比表面
積35〜65 m’/ fの粒子径領域をもつカーボン
ブラックを生成させるが、さらに燃焼用酸化剤の旋回力
をスワールlY0.60以上、燃料油の燃焼率150〜
!70%、原料導入位置における燃焼ガスの流速を90
m/秒以上、反応生成ガスの炉内滞留時間を300〜4
00ミリ秒に保持するなどの条件を設定することKより
、本発明で特定した範囲のDBP吸油量、Dθtモード
径の特性が付与される。
本発明に係るカーボンブラックは常法により各種ゴムあ
るいけプラスチックなどのエラストマー成分に配合され
るが、得られる組成物は優れた反撥弾性と相対的に高水
準の硬度ならびに引張り強さを併有する。したがって、
高度のステラフネスならびに弾性が要求されるエラスト
マー工業部品の補強材として極めて有用である。
実施例 下流部分が緩やかに収斂する燃焼室(内径700n1長
さ+00(lIl)が内径2001ffi、長さ400
m1の狭径部を介して開拡するテーパー状反応斌(長さ
9000mm)K連続する耐火レンガ内張製の円筒構造
を有し、炉頭部に接線方向空気供給口を備えたウィンド
ボックスを、また後部反応室の下流域に位置変更しえる
クエンチノズルを各設置してなる反応炉において、炉頭
から炉中心軸に?jって水冷式二重筒ノズル構造の原料
油噴射ノズルを挿着し、その周辺に4本の燃焼バーナー
を同軸的に設置した。原料油噴射ノズルは外筒ノズル先
端チップ部に直径2,0朋の噴出孔が等間隔に16個、
中軸筒ノズル先端チップ部には同直径の噴出孔が5個穿
設された構造のものを用い、上流側の原料油導入点(外
筒ノズルの噴出孔)が収斂部位に、また下流側原料油導
入点(中軸筒ノズルの噴出孔)は狭径部にそれぞれ位置
するように調整した。
上記の反応炉により、表−IK示した発生条件を適用し
てBIT比表面積55〜65y7/fの粒子径領域のソ
フト系カーボンブラックを製造した。
燃料油には、比重(1574℃)0.903.粘度(C
st50℃) t 6.1 、残炭分5.411.硫黄
分1.8%。
引火点96℃の炭化水素油を用い、原料油は比重(15
74℃) 1.0705.粘If(エングラ−、40/
20℃)2.10.ベンゼン不溶分0.03%、相関係
数(BMC工)140.初期沸点103℃の高芳香族系
炭化水素油を用いた。
表−■ 異性 水  下流側原料油導入位置における燃焼ガス流
速 ** 生成カーボンブラック含有ガスの水冷点までの滞
留時間 表−■に製造された各カーボンブラックの緒特性を市販
のMA?ならびにFJCF級ソフト系カーボンブラック
およびI RB Na 5カーボンブラツク試料と対比
して示した。
表−… 異性 * “BRAST  H6”  (東海カーボン
株製〕* *  “ 8KA8T   EIO”   
 〔同       ト     〕Run %4.5
は、本発明の特性要件を外れる性状を有するものであっ
た。
次に1表−Bの各種カーボンブラック試料を表−IIK
示す配合比率でスチレンブタジェン系(8BR)の合成
ゴム成分に配合した。
表−1 異性 * “JSR1500” 〔日本合成ゴム(株制
)表−■の配合物を145℃の温度で加硫処理して得た
ゴム組成物につき各種ゴム特性を測定した。
その結果を、表−Hのカーボンブラック試料に対応させ
て表−■に示した。
表−■の結果から、本発明カーボンブラックを配合した
ゴム組成物(Run宛1〜3)はMAFあるいけFEB
’級配合ゴムと同等の高反撥弾性を有しながら相対的゛
に硬度ならびに引張り強さが増大しており、その他のゴ
ム物性も良好であることが判明する。なお、本発明の特
性要件を外れたカーボンブラック配合比較例(Run1
44.5)では硬度、引張り強さの増大効果は得られな
かった。
特許出願人 東海カーボン株式会社 代理人 弁理士 高 畑 正 也

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. IET比表面積が55〜65m’/fの粒子径領域に位
    置するソフト系品wiにおいて、DBP吸油量150m
    ff1/100f以上で、netモート径(mμ)がL
     O,6(DBP )−3,96(N、SA)+300
    )弐により得られる値以下の選択的特性を有する補強性
    カーボンブラック。
JP19602182A 1982-11-10 1982-11-10 補強性カ−ボンブラツク Granted JPS5986663A (ja)

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