JP2003192941A - ソフト系ファーネスカーボンブラック - Google Patents
ソフト系ファーネスカーボンブラックInfo
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- JP2003192941A JP2003192941A JP2001397483A JP2001397483A JP2003192941A JP 2003192941 A JP2003192941 A JP 2003192941A JP 2001397483 A JP2001397483 A JP 2001397483A JP 2001397483 A JP2001397483 A JP 2001397483A JP 2003192941 A JP2003192941 A JP 2003192941A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高分子材料、特にゴム配合物にカーボンブラ
ックを従来よりもさらに多量配合した場合において、多
量配合時にソフト系カーボンブラックで発生した分散性
の低下や補強性と押出加工性の低下を解消するととも
に、高配合時でも高抵抗性を保持することのできるカー
ボンブラックの提供。 【解決手段】 よう素吸着量(IA)が15(mg/
g)以上、25(mg/g)未満、ジブチルフタレート
(DBP)吸収量(DBPA)が100(ml/100
g)以上、150(ml/100g)未満の特性を有す
るファーネスカーボンブラックにおいて、遠心沈降分析
により測定されるアグリゲートのストークス径(Ds
t)の特性が、 式(イ)D3Q−DQ≧120(nm)で、かつ、 D2Q/Dmax≧1.120 (式中、DQは、全体の25%に相当するDst、D
2Qは、全体の50%に相当するDst、D3Qは、全
体の75%に相当するDst、Dmaxは最多頻度Ds
tを示す。)であることを特徴とするソフト系ファーネ
スカーボンブラック。
ックを従来よりもさらに多量配合した場合において、多
量配合時にソフト系カーボンブラックで発生した分散性
の低下や補強性と押出加工性の低下を解消するととも
に、高配合時でも高抵抗性を保持することのできるカー
ボンブラックの提供。 【解決手段】 よう素吸着量(IA)が15(mg/
g)以上、25(mg/g)未満、ジブチルフタレート
(DBP)吸収量(DBPA)が100(ml/100
g)以上、150(ml/100g)未満の特性を有す
るファーネスカーボンブラックにおいて、遠心沈降分析
により測定されるアグリゲートのストークス径(Ds
t)の特性が、 式(イ)D3Q−DQ≧120(nm)で、かつ、 D2Q/Dmax≧1.120 (式中、DQは、全体の25%に相当するDst、D
2Qは、全体の50%に相当するDst、D3Qは、全
体の75%に相当するDst、Dmaxは最多頻度Ds
tを示す。)であることを特徴とするソフト系ファーネ
スカーボンブラック。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高分子材料、特に
ゴム配合時に機械的特性を維持しながら、分散性と加工
特性に優れ、かつ多量配合時においても従来の同等カー
ボンブラックに対して高電気抵抗性を有するソフト系フ
ァーネスカーボンブラックに関する。
ゴム配合時に機械的特性を維持しながら、分散性と加工
特性に優れ、かつ多量配合時においても従来の同等カー
ボンブラックに対して高電気抵抗性を有するソフト系フ
ァーネスカーボンブラックに関する。
【0002】
【従来技術】カーボンブラックは、その主たる用途であ
るゴムヘの特性、すなわち加工性と補強性で分類されて
おり、主なソフト系カーボンブラックとしては半補強性
ファーネスカーボンブラック(Semi Reinfo
rcing Furnace−SRF)、汎用ファーネ
スカーボンブラック(General Purpose
Furnace−GPF)、良押出性ファーネスカー
ボンブラック(Fast Extruding Fur
nace−FEF)などがある。ソフト系という表現
は、ゴム配合時において軟らかいゴム組成物を与えるこ
とから生じたものであり、作業性が良い、発熱が低い、
多量配合ができるなどの特性を有し、タイヤカーカス
用、チューブ用、ベルト、シール材、ウェーザーストリ
ップなどのゴム部材ならびにプラスチック用充填剤とし
て利用されている。カーボンブラックの基本的特性とし
ては、よう素吸着量や窒素吸着比表面積などで評価され
る表面積およびカーボンブラック粒子のつながりによる
高次構造(ストラクチャー)があることは周知である。
るゴムヘの特性、すなわち加工性と補強性で分類されて
おり、主なソフト系カーボンブラックとしては半補強性
ファーネスカーボンブラック(Semi Reinfo
rcing Furnace−SRF)、汎用ファーネ
スカーボンブラック(General Purpose
Furnace−GPF)、良押出性ファーネスカー
ボンブラック(Fast Extruding Fur
nace−FEF)などがある。ソフト系という表現
は、ゴム配合時において軟らかいゴム組成物を与えるこ
とから生じたものであり、作業性が良い、発熱が低い、
多量配合ができるなどの特性を有し、タイヤカーカス
用、チューブ用、ベルト、シール材、ウェーザーストリ
ップなどのゴム部材ならびにプラスチック用充填剤とし
て利用されている。カーボンブラックの基本的特性とし
ては、よう素吸着量や窒素吸着比表面積などで評価され
る表面積およびカーボンブラック粒子のつながりによる
高次構造(ストラクチャー)があることは周知である。
【0003】このように、カーボンブラックの物理化学
特性としては、粒子径およびストラクチャーが代表的で
あるが、しかし、この2つの特性では目的とするゴム特
性の制御は困難になってきており、例えば、最小分散単
位のアグリゲート分布における最多頻度値の大小や分布
幅の広狭などが最終ゴム物性に大きな影響を与えること
がすでに明らかになっている。ソフト系カーボンブラッ
クの欠点としては、多量配合した場合において、カーボ
ンブラックとプロセスオイルが凝集を起こしマトリック
ス中に均一に分散しにくいという点があった。また、カ
ーボンブラックを配合したスポンジ製品や低硬度のゴム
製品などでは押出加工性が低下し、その作業性において
問題があった。特許第2506951号公報には、多量
配合時での分散性に優れ、かつ反発弾性と補強性を付与
するとともに押出加工性を大幅に改善することのできる
ソフト系ファーネスカーボンブラックについて記載され
ている。しかしながら、ソフト系カーボンブラックに対
してさらに高配合した配合ゴムへの要求がなされたと
き、前述のような種々の効果はほとんど発現されないか
消滅してしまうという新たな問題点に直面した。
特性としては、粒子径およびストラクチャーが代表的で
あるが、しかし、この2つの特性では目的とするゴム特
性の制御は困難になってきており、例えば、最小分散単
位のアグリゲート分布における最多頻度値の大小や分布
幅の広狭などが最終ゴム物性に大きな影響を与えること
がすでに明らかになっている。ソフト系カーボンブラッ
クの欠点としては、多量配合した場合において、カーボ
ンブラックとプロセスオイルが凝集を起こしマトリック
ス中に均一に分散しにくいという点があった。また、カ
ーボンブラックを配合したスポンジ製品や低硬度のゴム
製品などでは押出加工性が低下し、その作業性において
問題があった。特許第2506951号公報には、多量
配合時での分散性に優れ、かつ反発弾性と補強性を付与
するとともに押出加工性を大幅に改善することのできる
ソフト系ファーネスカーボンブラックについて記載され
ている。しかしながら、ソフト系カーボンブラックに対
してさらに高配合した配合ゴムへの要求がなされたと
き、前述のような種々の効果はほとんど発現されないか
消滅してしまうという新たな問題点に直面した。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高分
子材料、特にゴム配合物にカーボンブラックを従来より
もさらに多量配合した場合において、多量配合時に上記
特許公報記載のソフト系カーボンブラックで発生した分
散性の低下や補強性と押出加工性の低下を解消するとと
もに、高配合時でも高抵抗性を保持することのできるカ
ーボンブラックを提供することにある。
子材料、特にゴム配合物にカーボンブラックを従来より
もさらに多量配合した場合において、多量配合時に上記
特許公報記載のソフト系カーボンブラックで発生した分
散性の低下や補強性と押出加工性の低下を解消するとと
もに、高配合時でも高抵抗性を保持することのできるカ
ーボンブラックを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは鋭意
研究の結果、よう素吸着量(IA)が15〜25mg/
g、ジブチルフタレート吸収量(DBPA)が100〜
150ml/100gという比較的低表面積、高ストラ
クチャーの基本的特性を有するという前記特許の基本特
性を踏襲しながら、加えて遠心沈降分析により評価され
るアグリゲート特性および着色力に注目し、本発明を完
成させたものである。本発明の第1は、よう素吸着量
(IA)が15(mg/g)以上、25(mg/g)未
満、ジブチルフタレート(DBP)吸収量(DBPA)
が100(ml/100g)以上、150(ml/10
0g)未満の特性を有するファーネスカーボンブラック
において、遠心沈降分析により測定されるアグリゲート
のストークス径(Dst)の特性が、 式(イ) D3Q−DQ≧120(nm)で、かつ、 D2Q/Dmax≧1.120 (式中、DQは、全体の25%に相当するDst、D
2Qは、全体の50%に相当するDst、D3Qは、全
体の75%に相当するDst、Dmaxは最多頻度Ds
tを示す。)であることを特徴とするソフト系ファーネ
スカーボンブラックに関する。本発明の第2は、よう素
吸着量(IA)が15(mg/g)以上、25(mg/
g)未満、ジブチルフタレート(DBP)吸収量(DB
PA)が100(ml/100g)以上、150(ml
/100g)未満の特性を有するファーネスカーボンブ
ラックにおいて、遠心沈降分析により測定されるアグリ
ゲートのストークス径(Dst)の特性が、 式(イ) D3Q−DQ≧120(nm)で、かつ、 D2Q/Dmax≧1.120 (式中、DQは、全体の25%に相当するDst、D
2Qは、全体の50%に相当するDst、D3Qは、全
体の75%に相当するDst、Dmaxは最多頻度Ds
tを示す。)であり、かつ、比着色力(%)が、 式(ロ) 比着色力(%)≦(IA)(mg/g)+27 であることを特徴とするソフト系ファーネスカーボンブ
ラックに関する。本発明の第3は、請求項1または2記
載のファーネスカーボンブラックにおいて、よう素吸着
量(IA)が17(mg/g)以上、23(mg/g)
未満、ジブチルフタレート(DBP)吸収量(DBP
A)が105(ml/100g)以上、135(ml/
100g)未満の特性を有することを特徴とする請求項
1または2記載のソフト系ファーネスカーボンブラック
に関する。
研究の結果、よう素吸着量(IA)が15〜25mg/
g、ジブチルフタレート吸収量(DBPA)が100〜
150ml/100gという比較的低表面積、高ストラ
クチャーの基本的特性を有するという前記特許の基本特
性を踏襲しながら、加えて遠心沈降分析により評価され
るアグリゲート特性および着色力に注目し、本発明を完
成させたものである。本発明の第1は、よう素吸着量
(IA)が15(mg/g)以上、25(mg/g)未
満、ジブチルフタレート(DBP)吸収量(DBPA)
が100(ml/100g)以上、150(ml/10
0g)未満の特性を有するファーネスカーボンブラック
において、遠心沈降分析により測定されるアグリゲート
のストークス径(Dst)の特性が、 式(イ) D3Q−DQ≧120(nm)で、かつ、 D2Q/Dmax≧1.120 (式中、DQは、全体の25%に相当するDst、D
2Qは、全体の50%に相当するDst、D3Qは、全
体の75%に相当するDst、Dmaxは最多頻度Ds
tを示す。)であることを特徴とするソフト系ファーネ
スカーボンブラックに関する。本発明の第2は、よう素
吸着量(IA)が15(mg/g)以上、25(mg/
g)未満、ジブチルフタレート(DBP)吸収量(DB
PA)が100(ml/100g)以上、150(ml
/100g)未満の特性を有するファーネスカーボンブ
ラックにおいて、遠心沈降分析により測定されるアグリ
ゲートのストークス径(Dst)の特性が、 式(イ) D3Q−DQ≧120(nm)で、かつ、 D2Q/Dmax≧1.120 (式中、DQは、全体の25%に相当するDst、D
2Qは、全体の50%に相当するDst、D3Qは、全
体の75%に相当するDst、Dmaxは最多頻度Ds
tを示す。)であり、かつ、比着色力(%)が、 式(ロ) 比着色力(%)≦(IA)(mg/g)+27 であることを特徴とするソフト系ファーネスカーボンブ
ラックに関する。本発明の第3は、請求項1または2記
載のファーネスカーボンブラックにおいて、よう素吸着
量(IA)が17(mg/g)以上、23(mg/g)
未満、ジブチルフタレート(DBP)吸収量(DBP
A)が105(ml/100g)以上、135(ml/
100g)未満の特性を有することを特徴とする請求項
1または2記載のソフト系ファーネスカーボンブラック
に関する。
【0006】本発明において、よう素吸着量(IA)は
15〜25mg/gの範囲とするが、よう素吸着量(I
A)が15mg/gを下回る場合には引張り強さ等の機
械的特性が不満足となり、また、25mg/gを上回る
場合には多量配合時において配合物の粘度が上昇して分
散性および押出特性が低下する欠点がある。特に、よう
素吸着量(IA)は17〜23mg/gの範囲が好まし
い。
15〜25mg/gの範囲とするが、よう素吸着量(I
A)が15mg/gを下回る場合には引張り強さ等の機
械的特性が不満足となり、また、25mg/gを上回る
場合には多量配合時において配合物の粘度が上昇して分
散性および押出特性が低下する欠点がある。特に、よう
素吸着量(IA)は17〜23mg/gの範囲が好まし
い。
【0007】本発明において、ジブチルフタレート(D
BP)吸収量(DBPA)は100〜150ml/10
0gの範囲とするが、100ml/100gを下回る場
合には、分散性の低下およびダイスウェルの増大などの
加工性等に関する特性が低下し、また、150ml/1
00gを上回る場合には、ゴム組成物の粘度上昇などが
発生しやすくなる欠点がある。特に、ジブチルフタレー
ト(DBP)吸収量(DBPA)は、105〜135m
l/100gの範囲が好ましい。遠心沈降分析によるア
グリゲートモード径において、前記式(イ)におけるD
3Q−DQの値が120(nm)よりも大きいというこ
とは、アグリゲートサイズ分布が本発明カーボンブラッ
クは従来のものよりも広いことを意味し、また、D2Q
/Dmax≧1.120はアグリゲートサイズ値の累積
二等分値と最多頻度値との比の値が1.120以上に高
く、従来のカーボンブラックと比較して、大きなアグリ
ゲートの占める割合がより多いことを意味している。こ
れらのアグリゲートに関する特性は本発明カーボンブラ
ックがいずれも従来のカーボンブラックよりも容易に高
分子マトリックス中への分散が達成されることに有効に
寄与し、マトリックス中に均一に分散され、カーボンブ
ラックアグリゲートの間に高分子マトリックスが入り込
むことにより配合物の電気抵抗性が高くなるものと推定
している。比着色力(%)が、 式(ロ) 比着色力(%)≦(IA)(mg/g)+27 で算出される値よりも大きい場合には、ゴムマトリック
ス中への多量配合時においてカーボンブラックとプロセ
スオイルが凝集塊をつくり、このためにゴムマトリック
ス中への均一な分散が困難となる。さらに、配合ゴム組
成物の押出特性、圧縮永久歪み特性の低下を招来するの
で、算出値よりも小さな比着色力を有することが必要で
ある。
BP)吸収量(DBPA)は100〜150ml/10
0gの範囲とするが、100ml/100gを下回る場
合には、分散性の低下およびダイスウェルの増大などの
加工性等に関する特性が低下し、また、150ml/1
00gを上回る場合には、ゴム組成物の粘度上昇などが
発生しやすくなる欠点がある。特に、ジブチルフタレー
ト(DBP)吸収量(DBPA)は、105〜135m
l/100gの範囲が好ましい。遠心沈降分析によるア
グリゲートモード径において、前記式(イ)におけるD
3Q−DQの値が120(nm)よりも大きいというこ
とは、アグリゲートサイズ分布が本発明カーボンブラッ
クは従来のものよりも広いことを意味し、また、D2Q
/Dmax≧1.120はアグリゲートサイズ値の累積
二等分値と最多頻度値との比の値が1.120以上に高
く、従来のカーボンブラックと比較して、大きなアグリ
ゲートの占める割合がより多いことを意味している。こ
れらのアグリゲートに関する特性は本発明カーボンブラ
ックがいずれも従来のカーボンブラックよりも容易に高
分子マトリックス中への分散が達成されることに有効に
寄与し、マトリックス中に均一に分散され、カーボンブ
ラックアグリゲートの間に高分子マトリックスが入り込
むことにより配合物の電気抵抗性が高くなるものと推定
している。比着色力(%)が、 式(ロ) 比着色力(%)≦(IA)(mg/g)+27 で算出される値よりも大きい場合には、ゴムマトリック
ス中への多量配合時においてカーボンブラックとプロセ
スオイルが凝集塊をつくり、このためにゴムマトリック
ス中への均一な分散が困難となる。さらに、配合ゴム組
成物の押出特性、圧縮永久歪み特性の低下を招来するの
で、算出値よりも小さな比着色力を有することが必要で
ある。
【0008】〔各特性の測定〕本発明におけるカーボン
ブラックの物理化学特性は次のようにして測定される。 (1)よう素吸着量 (IA) JIS K 6217(1997)6.に記載の方法に
より測定され、単位重量当たりに吸着されるよう素量
(mg/g)で表示される。 (2)DBP吸収量 (DBPA) JIS K 6217(1997)9.2A法に記載の
方法により測定され、100g当たりに吸収されるDB
Pの容積(ml/100g)で表示される。 (3)圧縮試料のDBP吸収量 (24M4DBP) JIS K 6217(1997)10.に記載の方法
により測定され、100g当たりに吸収されるDBPの
容積(ml/100g)で表示される。なお、24M4
DBPの測定に用いられる試料は、測定前に165MP
a(24000psi)で4回の圧縮・ほぐしの処理を
行い、この処理後の試料についてDBP吸収量を測定す
る。 (4)比着色力 (チント) JIS K 6217(1997)11.に記載の方法
により測定され、比着色力検定用標準カーボンブラック
に対する指数(%)として表示される。
ブラックの物理化学特性は次のようにして測定される。 (1)よう素吸着量 (IA) JIS K 6217(1997)6.に記載の方法に
より測定され、単位重量当たりに吸着されるよう素量
(mg/g)で表示される。 (2)DBP吸収量 (DBPA) JIS K 6217(1997)9.2A法に記載の
方法により測定され、100g当たりに吸収されるDB
Pの容積(ml/100g)で表示される。 (3)圧縮試料のDBP吸収量 (24M4DBP) JIS K 6217(1997)10.に記載の方法
により測定され、100g当たりに吸収されるDBPの
容積(ml/100g)で表示される。なお、24M4
DBPの測定に用いられる試料は、測定前に165MP
a(24000psi)で4回の圧縮・ほぐしの処理を
行い、この処理後の試料についてDBP吸収量を測定す
る。 (4)比着色力 (チント) JIS K 6217(1997)11.に記載の方法
により測定され、比着色力検定用標準カーボンブラック
に対する指数(%)として表示される。
【0009】(5)遠心沈降分析によるカーボンブラッ
クアグリゲート特性の分析 測定装置: 高速ディスク遠心法超微粒子粒度分析計
(測定装置名:BI−DCP、BROOKHAVEN
INSTRUMENTS CORPORATION社
製)による分析測定方法 カーボンブラック10mgを秤量して100mlビーカ
ーに入れ、0.1mlの界面活性剤ノニデットP−40
(ナカライティスク株式会社製)を加える。カーボンブ
ラックと界面活性剤を良く練ってペースト状にした後、
20容量%のエタノール水溶液50mlを加え、株式会
社日本精機製作所製の超音波ホモジナイザー(US−1
50T)で3分間超音波処理を施して完全に分散させ
る。ディスクの回転数を4000rpmとし、15ml
のイオン交換水(スピン液)をディスクに注入する。さ
らに1mlの20容量%エタノール(バッファ液)をデ
ィスク内に注入する。1分後に0.5mlの上記カーボ
ンブラック分散液をディスクに注入して測定を開始さ
せ、経過時間と吸光度の分布曲線より各時間tに対応す
るアグリゲートのストークス相当径Dstを下記式
(1)により算出する。
クアグリゲート特性の分析 測定装置: 高速ディスク遠心法超微粒子粒度分析計
(測定装置名:BI−DCP、BROOKHAVEN
INSTRUMENTS CORPORATION社
製)による分析測定方法 カーボンブラック10mgを秤量して100mlビーカ
ーに入れ、0.1mlの界面活性剤ノニデットP−40
(ナカライティスク株式会社製)を加える。カーボンブ
ラックと界面活性剤を良く練ってペースト状にした後、
20容量%のエタノール水溶液50mlを加え、株式会
社日本精機製作所製の超音波ホモジナイザー(US−1
50T)で3分間超音波処理を施して完全に分散させ
る。ディスクの回転数を4000rpmとし、15ml
のイオン交換水(スピン液)をディスクに注入する。さ
らに1mlの20容量%エタノール(バッファ液)をデ
ィスク内に注入する。1分後に0.5mlの上記カーボ
ンブラック分散液をディスクに注入して測定を開始さ
せ、経過時間と吸光度の分布曲線より各時間tに対応す
るアグリゲートのストークス相当径Dstを下記式
(1)により算出する。
【数1】
式(1)において、
ηは、溶媒の粘度(mPa・s)
ωは、ディスク回転数(rpm)
Δρは、カーボンブラック粒子と溶媒の密度差(g/c
m3) Riは、カーボンブラック分散液注入点の半径(cm) Rdは、吸光度測定点までの半径(cm) tは、時間(分)である。
m3) Riは、カーボンブラック分散液注入点の半径(cm) Rdは、吸光度測定点までの半径(cm) tは、時間(分)である。
【0010】〔アグリゲートストークス相当径の特性評
価〕図1は、Dst測定時における経過時間と吸光度の
変化を示すグラフである。図2は、経過時間の関数とし
て得られるストークス相当径の頻度分布を示すグラフで
ある。実線による曲線は、ストークス相当径の頻度分布
を示す(最多頻度値=1.0)。破線による曲線は、累
積頻度曲線(全体=1.0)である。図1に示した時間
−吸光度を、式(1)を用いてDst−吸光度の関係を
示す図2に変換する。図2において吸光度(頻度)から
Dstに対する累積頻度曲線を画き、全体の25%に相
当するDstをDQ、50%に相当するDstをD2 Q
(アグリゲートのサイズ分布の大きさを判断する指標の
一つ)および75%に相当するDstをD3Qと定義す
る。上記測定操作によって得られるアグリゲートのスト
ークス相当径のヒストグラムにおいて、最多頻度(実際
には、光学的測定を行っているので最大吸光度である)
を与えるストークス相当径をDmaxと称し、カーボン
ブラックアグリゲートの別の平均的大きさを示す目安で
ある。さらに、最多頻度値の半分の頻度値を有するDs
t(2つ存在する)の差を△Dstと定義する。
価〕図1は、Dst測定時における経過時間と吸光度の
変化を示すグラフである。図2は、経過時間の関数とし
て得られるストークス相当径の頻度分布を示すグラフで
ある。実線による曲線は、ストークス相当径の頻度分布
を示す(最多頻度値=1.0)。破線による曲線は、累
積頻度曲線(全体=1.0)である。図1に示した時間
−吸光度を、式(1)を用いてDst−吸光度の関係を
示す図2に変換する。図2において吸光度(頻度)から
Dstに対する累積頻度曲線を画き、全体の25%に相
当するDstをDQ、50%に相当するDstをD2 Q
(アグリゲートのサイズ分布の大きさを判断する指標の
一つ)および75%に相当するDstをD3Qと定義す
る。上記測定操作によって得られるアグリゲートのスト
ークス相当径のヒストグラムにおいて、最多頻度(実際
には、光学的測定を行っているので最大吸光度である)
を与えるストークス相当径をDmaxと称し、カーボン
ブラックアグリゲートの別の平均的大きさを示す目安で
ある。さらに、最多頻度値の半分の頻度値を有するDs
t(2つ存在する)の差を△Dstと定義する。
【0011】
【実施例】以下に実施例を示し、本発明をさらに詳しく
説明する。
説明する。
【0012】製造例
特公昭54−38068号公報(出願人 旭カーボン)
に記載された炉と同様の構成とした図3に示すオイルフ
ァーネス炉1(直径1000mm)の炉頭部中心軸方向
から炉内に原料油噴霧ノズル4を挿入し、炉の接線方向
に上下一対に設けられた第1空気孔A、A′、第2空気
孔B、B′および前記孔A、A′に補助原料導入装置5
を設置し、各空気孔からの導入空気量、補助原料導入量
ならびに原料油供給量を変化することにより、物理化学
特性値の異なるソフト系ファーネスカーボンブラックを
製造した。なお、DBPAの制御については通常の調整
剤を適宜利用した。原料油の性状は表1に示したとおり
である。
に記載された炉と同様の構成とした図3に示すオイルフ
ァーネス炉1(直径1000mm)の炉頭部中心軸方向
から炉内に原料油噴霧ノズル4を挿入し、炉の接線方向
に上下一対に設けられた第1空気孔A、A′、第2空気
孔B、B′および前記孔A、A′に補助原料導入装置5
を設置し、各空気孔からの導入空気量、補助原料導入量
ならびに原料油供給量を変化することにより、物理化学
特性値の異なるソフト系ファーネスカーボンブラックを
製造した。なお、DBPAの制御については通常の調整
剤を適宜利用した。原料油の性状は表1に示したとおり
である。
【0013】
【表1】
また、補助原料としてはC重油を使用した。カーボンブ
ラックの製造条件を実施例として表2に、比較例とし
て、表3に示した。
ラックの製造条件を実施例として表2に、比較例とし
て、表3に示した。
【0014】
【表2】
【0015】
【表3】
【0016】また、表2および表3記載の製造条件によ
り得られたSRF級カーボンブラックの物理化学特性を
表4(実施例)、および、表5(比較例)に示す。
り得られたSRF級カーボンブラックの物理化学特性を
表4(実施例)、および、表5(比較例)に示す。
【0017】
【表4】
【0018】
【表5】
なお、製造例No.1〜4は本発明にかかるソフト系カ
ーボンブラックであり、製造例No.5〜11は本発明
のいずれかの特性要件において外れたカーボンブラック
の例である。
ーボンブラックであり、製造例No.5〜11は本発明
のいずれかの特性要件において外れたカーボンブラック
の例である。
【0019】〔ゴム配合特性〕表4および表5に示した
カーボンブラックを表6に示した割合でゴムに配合して
ゴム組成物とし、150℃で30分間加硫したゴム加硫
物について各種特性を測定した。この結果を表7および
表8にとりまとめて示した。
カーボンブラックを表6に示した割合でゴムに配合して
ゴム組成物とし、150℃で30分間加硫したゴム加硫
物について各種特性を測定した。この結果を表7および
表8にとりまとめて示した。
【0020】
【表6】
*1 商品名:ノクセラーM 〔大内新興化学工業
(株)製〕 *2 商品名:ノクセラーTT 〔大内新興化学工業
(株)製〕 *3 商品名:ノクセラーTRA〔大内新興化学工業
(株)製〕 *4 商品名:ノクセラーBZ 〔大内新興化学工業
(株)製〕
(株)製〕 *2 商品名:ノクセラーTT 〔大内新興化学工業
(株)製〕 *3 商品名:ノクセラーTRA〔大内新興化学工業
(株)製〕 *4 商品名:ノクセラーBZ 〔大内新興化学工業
(株)製〕
【0021】
【表7】
【0022】
【表8】
【0023】上記実施例および比較例のカーボンブラッ
クをEPDMに配合した表7および表8のゴム特性の結
果から、本発明カーボンブラックの効果について分散
度、押出特性、圧縮永久歪み、引張り特性、体積抵抗率
の特性で説明する。なお、上記各特性は次のようにして
測定した。 ・ムーニー粘度…JIS K6300:1994「未加
硫ゴム物理試験方法」第6項に記載の方法で測定する。 ・分散度…加硫ゴムをカミソリで切断し、その切断面を
約30倍の倍率で写真撮影して、Rubber Wor
ld,151巻3号第41頁(1964)で掲載された
照準分散写真(10が最良)と比較して分散の良否を判
定する。中間にあると判定された場合は小数点以下0.
5を加える(例えば、8と9の中間は8.5と表示)。 ・押出特性…50mmφゴム押出試験器〔(株)双葉製
作所製〕を用いてガーベィダイ(ASTM D2230
に記載)から未加硫ゴムを押し出し、次の特性を測定す
る。 1)押出スピード…1分当たりで押し出されるゴムの長
さ(cm/分)で表示され、数値が大きいほど加工性は
良好となる。 2)ダイスウェル(D.S.)…ダイを通過した未加硫
ゴムが押し出された後でどの程度膨潤したかを表し、数
値が小さいほど加工性は良好となる。 D.S.=(S−S0)×100/S0(%) (式中、S0はダイ面積、Sは押し出し後の試料面積を
示す。) ・硬さ…JIS K6253:1997「加硫ゴム及び
熱可塑性ゴムの硬さ試験方法」第5項に記載された方法
により測定する。 ・体積抵抗率…JIS K6911:95「熱硬化性プ
ラスチック一般試験方法」「5.13抵抗率」に記載さ
れた方法に準じて測定する。 (i)分散度について IAおよびDBPAがほば等しいNo.1とNo.5、
No.2とNo.6、No.3とNo.7およびNo.
4とNo.8をそれぞれ比較すると、いずれの場合にお
いても本発明カーボンブラックを配合した配合物での分
散度が1ポイント以上高くなっており、特性が改良され
ていることがわかる。これは、従来のカーボンブラック
に比較して大きなアグリゲートの占める割合が多いこと
と高DBPAという特性が相まって高分子マトリックス
中に容易に分散されるためと推定される。 (ii)押出特性について 上述の(i)と同様にして各ゴム配合物の押出特性を比
較してみると、本発明のカーボンブラック配合物では単
位時間当たりの押出スピードが向上しており、またダイ
スウェルの数値も低下していることは明らかである。 (iii)圧縮永久歪みについて 同様に上記(i)のように実施例と比較例を対比させて
圧縮永久歪み特性について比較すると、本発明カーボン
ブラックはいずれの比較例よりも数ポイント低い数値を
示し、改良されていることがわかる。 (iv)体積抵抗率 一般に高抵抗率を有するゴム組成物を得るためには粒子
径が大きく、低ストラクチャーを有するカーボンブラッ
クを用いるのが望ましいが、このようなカーボンブラッ
クを使用した場合には加工性が低下し、その結果として
補強性も低下してしまう。本発明のカーボンブラックに
おいては、DBPAとアグリゲート分布の形状に特異性
を持つことで、多量に配合した場合においてもマトリッ
クス中に均一に分散され、これにより高い抵抗率を持つ
ゴム組成物を獲得することができる。表7および表8の
比較から、本発明カーボンブラックでは、高抵抗率を有
してはいるが引張り強さなどの機械的特性は維持してい
ることがわかる。
クをEPDMに配合した表7および表8のゴム特性の結
果から、本発明カーボンブラックの効果について分散
度、押出特性、圧縮永久歪み、引張り特性、体積抵抗率
の特性で説明する。なお、上記各特性は次のようにして
測定した。 ・ムーニー粘度…JIS K6300:1994「未加
硫ゴム物理試験方法」第6項に記載の方法で測定する。 ・分散度…加硫ゴムをカミソリで切断し、その切断面を
約30倍の倍率で写真撮影して、Rubber Wor
ld,151巻3号第41頁(1964)で掲載された
照準分散写真(10が最良)と比較して分散の良否を判
定する。中間にあると判定された場合は小数点以下0.
5を加える(例えば、8と9の中間は8.5と表示)。 ・押出特性…50mmφゴム押出試験器〔(株)双葉製
作所製〕を用いてガーベィダイ(ASTM D2230
に記載)から未加硫ゴムを押し出し、次の特性を測定す
る。 1)押出スピード…1分当たりで押し出されるゴムの長
さ(cm/分)で表示され、数値が大きいほど加工性は
良好となる。 2)ダイスウェル(D.S.)…ダイを通過した未加硫
ゴムが押し出された後でどの程度膨潤したかを表し、数
値が小さいほど加工性は良好となる。 D.S.=(S−S0)×100/S0(%) (式中、S0はダイ面積、Sは押し出し後の試料面積を
示す。) ・硬さ…JIS K6253:1997「加硫ゴム及び
熱可塑性ゴムの硬さ試験方法」第5項に記載された方法
により測定する。 ・体積抵抗率…JIS K6911:95「熱硬化性プ
ラスチック一般試験方法」「5.13抵抗率」に記載さ
れた方法に準じて測定する。 (i)分散度について IAおよびDBPAがほば等しいNo.1とNo.5、
No.2とNo.6、No.3とNo.7およびNo.
4とNo.8をそれぞれ比較すると、いずれの場合にお
いても本発明カーボンブラックを配合した配合物での分
散度が1ポイント以上高くなっており、特性が改良され
ていることがわかる。これは、従来のカーボンブラック
に比較して大きなアグリゲートの占める割合が多いこと
と高DBPAという特性が相まって高分子マトリックス
中に容易に分散されるためと推定される。 (ii)押出特性について 上述の(i)と同様にして各ゴム配合物の押出特性を比
較してみると、本発明のカーボンブラック配合物では単
位時間当たりの押出スピードが向上しており、またダイ
スウェルの数値も低下していることは明らかである。 (iii)圧縮永久歪みについて 同様に上記(i)のように実施例と比較例を対比させて
圧縮永久歪み特性について比較すると、本発明カーボン
ブラックはいずれの比較例よりも数ポイント低い数値を
示し、改良されていることがわかる。 (iv)体積抵抗率 一般に高抵抗率を有するゴム組成物を得るためには粒子
径が大きく、低ストラクチャーを有するカーボンブラッ
クを用いるのが望ましいが、このようなカーボンブラッ
クを使用した場合には加工性が低下し、その結果として
補強性も低下してしまう。本発明のカーボンブラックに
おいては、DBPAとアグリゲート分布の形状に特異性
を持つことで、多量に配合した場合においてもマトリッ
クス中に均一に分散され、これにより高い抵抗率を持つ
ゴム組成物を獲得することができる。表7および表8の
比較から、本発明カーボンブラックでは、高抵抗率を有
してはいるが引張り強さなどの機械的特性は維持してい
ることがわかる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のカーボン
ブラックは、従来のソフト系カーボンブラックに比較し
てムーニー粘度が低く、また圧縮永久歪み特性において
も良好な特性を発現させることができ、この特性を利用
してスポンジ押出製品や低硬度ゴム製品などの押出加工
が困難な部材、防振ゴム製品およびパッキン部材などの
機能性部品用の充填補強剤として有用である。
ブラックは、従来のソフト系カーボンブラックに比較し
てムーニー粘度が低く、また圧縮永久歪み特性において
も良好な特性を発現させることができ、この特性を利用
してスポンジ押出製品や低硬度ゴム製品などの押出加工
が困難な部材、防振ゴム製品およびパッキン部材などの
機能性部品用の充填補強剤として有用である。
【図1】Dst測定時での経過時間と吸光度の変化を示
すグラフである。
すグラフである。
【図2】経過時間の関数として得られるストークス相当
径の頻度分布を示すグラフである。実線による曲線は、
ストークス相当径の頻度分布を示す(最多頻度値=1.
0)。破線による曲線は、累積頻度曲線(全体=1.
0)である。
径の頻度分布を示すグラフである。実線による曲線は、
ストークス相当径の頻度分布を示す(最多頻度値=1.
0)。破線による曲線は、累積頻度曲線(全体=1.
0)である。
【図3】本発明のカーボンブラックを製造するのに好適
な製造炉の1例を示す。(a)は、本発明のカーボンブ
ラックを製造するのに好適な製造炉の1例を示す縦断正
面図である。(b)は、図3(a)におけるD−D矢視
の断面図である。
な製造炉の1例を示す。(a)は、本発明のカーボンブ
ラックを製造するのに好適な製造炉の1例を示す縦断正
面図である。(b)は、図3(a)におけるD−D矢視
の断面図である。
1 オイルファーネス炉
2 燃焼帯域
3 反応帯域
4 原料油噴霧ノズル
5 補助原料導入装置
6 空気ダクト
7 空気ダクト
A 第1空気孔
A′ 第1空気孔
B 第2空気孔
B′ 第2空気孔
Claims (3)
- 【請求項1】 よう素吸着量(IA)が15(mg/
g)以上、25(mg/g)未満、ジブチルフタレート
(DBP)吸収量(DBPA)が100(ml/100
g)以上、150(ml/100g)未満の特性を有す
るファーネスカーボンブラックにおいて、遠心沈降分析
により測定されるアグリゲートのストークス径(Ds
t)の特性が、 式(イ) D3Q−DQ≧120(nm)で、かつ、 D2Q/Dmax≧1.120 (式中、DQは、全体の25%に相当するDst、D
2Qは、全体の50%に相当するDst、D3Qは、全
体の75%に相当するDst、Dmaxは最多頻度Ds
tを示す。)であることを特徴とするソフト系ファーネ
スカーボンブラック。 - 【請求項2】 よう素吸着量(IA)が15(mg/
g)以上、25(mg/g)未満、ジブチルフタレート
(DBP)吸収量(DBPA)が100(ml/100
g)以上、150(ml/100g)未満の特性を有す
るファーネスカーボンブラックにおいて、遠心沈降分析
により測定されるアグリゲートのストークス径(Ds
t)の特性が、 式(イ) D3Q−DQ≧120(nm)で、かつ、 D2Q/Dmax≧1.120 (式中、DQは、全体の25%に相当するDst、D
2Qは、全体の50%に相当するDst、D3Qは、全
体の75%に相当するDst、Dmaxは最多頻度Ds
tを示す。)であり、かつ、比着色力(%)が、 式(ロ) 比着色力(%)≦(IA)(mg/g)+27 であることを特徴とするソフト系ファーネスカーボンブ
ラック。 - 【請求項3】 請求項1または2記載のファーネスカー
ボンブラックにおいて、よう素吸着量(IA)が17
(mg/g)以上、23(mg/g)未満、ジブチルフ
タレート(DBP)吸収量(DBPA)が105(ml
/100g)以上、135(ml/100g)未満の特
性を有することを特徴とする請求項1または2記載のソ
フト系ファーネスカーボンブラック。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001397483A JP2003192941A (ja) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | ソフト系ファーネスカーボンブラック |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001397483A JP2003192941A (ja) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | ソフト系ファーネスカーボンブラック |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003192941A true JP2003192941A (ja) | 2003-07-09 |
Family
ID=27603261
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001397483A Pending JP2003192941A (ja) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | ソフト系ファーネスカーボンブラック |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003192941A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009091494A (ja) * | 2007-10-10 | 2009-04-30 | Asahi Carbon Kk | カーボンブラックおよびそれを含む機能性部材配合用ゴム組成物 |
JP2011174069A (ja) * | 2010-02-23 | 2011-09-08 | Evonik Carbon Black Gmbh | カーボンブラック、その製造方法およびその使用 |
JP2012158699A (ja) * | 2011-02-01 | 2012-08-23 | Asahi Carbon Kk | ソフト系ファーネスカーボンブラック及びゴム組成物 |
-
2001
- 2001-12-27 JP JP2001397483A patent/JP2003192941A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009091494A (ja) * | 2007-10-10 | 2009-04-30 | Asahi Carbon Kk | カーボンブラックおよびそれを含む機能性部材配合用ゴム組成物 |
JP2011174069A (ja) * | 2010-02-23 | 2011-09-08 | Evonik Carbon Black Gmbh | カーボンブラック、その製造方法およびその使用 |
JP2012158699A (ja) * | 2011-02-01 | 2012-08-23 | Asahi Carbon Kk | ソフト系ファーネスカーボンブラック及びゴム組成物 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040202 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20040217 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
A521 | Written amendment |
Effective date: 20040415 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040518 |