JP2001181534A - タイヤトレッド配合用カーボンブラック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ゴムマトリックスに配合した場合に、大型タ
イヤのトレッド組成物に対して従来技術から得られる同
等表面積のカーボンブラックとほぼ同じ、またはそれ以
上の発熱特性と加工性を示すカーボンブラック。 【解決手段】 窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が１００
ｍ^２／ｇを越え１４０ｍ ^２／ｇ未満、ＤＢＰ吸収量（Ｄ
ＢＰ）が１３０ｍｌ／１００ｇを越え１６０ｍｌ／１０
０ｇ未満という基本的特性を有し、また下記条件を満た
すカーボンブラック。（１）Ｎ_２ＳＡとよう素吸着量
（ＩＡ）の比（Ｎ_２ＳＡ／ＩＡ）の値が０．８５〜０．
９８であり、（２）２４Ｍ４ＤＢＰ吸収量（２４Ｍ４）
が１０５ｍｌ／１００ｇを越え１２５ｍｌ／１００ｇ未
満、（３）ΔＤＢＰ（ＤＢＰＡ−２４Ｍ４）が２５ｍｌ
／１００ｇを越え５０ｍｌ／１００ｇ未満、

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タイヤトレッド用
ゴム組成物に配合される準々超耐摩耗性（ＩＩＳＡＦ）
級及び準超耐摩耗性（ＩＳＡＦ）級に属するカーボンブ
ラックに関し、より詳しくは当該カーボンブラックを充
填した場合に高苛酷度の条件下で使用されるトラック、
バス用トレッドなどに対して、従来技術から得られるＩ
ＩＳＡＦ級およびＩＳＡＦ級のカーボンブラックと比較
して同等もしくはより優れた発熱特性（繰り返し変形な
どを受けても発熱する程度が低いという特性）、加工特
性を示すとともに、上位グレードの超耐摩耗性（ＳＡ
Ｆ）級カーボンブラックと同等もしくはそれ以上の補強
特性を与えることのできる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、厳密に制御された条
件下の炉内で発生させたおよび／または外部で発生させ
て炉内に導入された高温燃焼ガス中へ原料炭化水素を噴
霧させ、この原料炭化水素の熱分解または不完全燃焼に
より生産される、産業上有用な原材料であり、ゴム配合
時の組成物に対して機械的性質、特に引張り強さ、耐摩
耗性などの特性を飛躍的に向上させることができるとい
う特異な性質を有することから、タイヤをはじめとする
各種ゴム製品の充填補強剤として広く用いられるととも
に、その色彩的特徴である黒色度を利用して各種塗料、
インキ用原材料などとしても利用されている。

【０００３】ゴム配合用カーボンブラックは、その物理
化学的特性、すなわちカーボンブラックを構成する単位
粒子径、単位重量当りの表面積（比表面積）、粒子のつ
ながり度合（ストラクチャー）などにより配合ゴム組成
物の性能に大きな影響を与えるので、要求されるゴム組
成物によって各種特性の異なるカーボンブラックが選択
的に使用されている。

【０００４】タイヤの接地面（トレッド部）に用いられ
るゴム組成物では、高速度で回転して道路面と接触する
ことによる摩損に対する耐性（耐摩耗性）に優れている
と同時に、接触で生じる繰り返し変形によるゴム組成物
の発熱特性に大きな影響を与えるヒステリシス特性も重
要な要素である。

【０００５】タイヤトレッド部におけるゴム組成物の耐
摩耗性の向上は、タイヤ寿命、特に走行距離の増大をも
たらすので、タイヤの耐性にとって非常に大きなメリッ
トをもたらす。

【０００６】この耐摩耗性を向上させるために、高表面
積（小粒子径）化および高ストラクチャー化の方向でカ
ーボンブラックの開発が行われてきた。しかしながら、
耐摩耗性向上の要求は増大し、これに対応するためにカ
ーボンブラック表面の活性度向上（特開平１−２７５６
４３号、特開昭６１−２０７４５２号、特公平７−６４
９５７号など）や遠心沈降分析により評価されるアグリ
ゲート分布の半値幅を小さくする（特開平６−９３１３
６号、特開昭６３−２６４６４７号など）などの技術が
開示されている。

【０００７】このようにタイヤトレッド配合用カーボン
ブラックを用いて耐摩耗性を向上させる手段を採用した
場合、耐摩耗性向上の反面でゴム組成物の発熱性が大き
くなり、またティアー性（伸び特性）や加工性などの性
能が低下するという欠点を招来する。すなわち、耐摩耗
性と発熱性は互いに相反する特性の背反事項であり、こ
れを解決するために種々の技術が提案されている。

【０００８】アグリゲート分布で２つ山があるカーボン
ブラックを用いた発明（特公平６−８６８号、特開昭６
４−７４２４２号、特開昭６３−１９９７４８号）、凝
集体空隙容積を特定した発明（特公平６−３７５８２
号、特公平６−４１５４０号、特公平７−７５５号）、
示差走査熱量計（ＤＳＣ）により測定される粒子間のポ
ア分布モード径を特定した発明（特開平４−３２５５３
５号、特開平４−３７０１２６号、特開平５−２５５５
４２号）、希薄水分散物の可視光領域での吸光度の波長
依存性を特定した発明（特開平４−３６３３４４号、特
開平５−４３７４０号、特開平５−１７０９７３号）な
どが、耐摩耗性と発熱性の性能を両立させる手段、方法
として開示されている。また、高ストラクチャー化によ
る対応も提案されている（特開平６−１３６２８９
号）。

【０００９】高い耐摩耗性と低位の発熱性という背反事
項を両立（完全に両立させることは不可能で、ある程度
の点で妥協せざるを得ない）させる目的で前述のような
種々の手段が提唱されているが、末だ十分な性能を兼備
した配合ゴム組成物を与えることのできる特性を持つカ
ーボンブラックは見いだされていないのが現状であり、
本出願人はこれらの特性の両立を目指すとともに、これ
に加えてゴム組成物のティアー性（伸び特性）および加
工性を改良することを目的として特願平９−１１１８３
９号（特開平１０−２８７７７２号）発明を出願した。
この発明は、「窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が１４０
ｍ^２／ｇを越え２００ｍ^２／ｇ未満、ＤＢＰ吸油量（Ｄ
ＢＰ）が１１０ｍｌ／１００ｇを越え１６０ｍｌ／１０
０ｇ未満という基本的特性を有するカーボンブラックに
おいて、（Ａ）Ｎ_２ＳＡとよう素吸着量（ＩＡ）の比
（Ｎ_２ＳＡ／ＩＡ）の値が０．８５〜０．９８であり、
（Ｂ）遠心沈降分析により測定したアグリゲート特性で
（ｉ）ストークス相当径の分布曲線の最多頻度値（Ｄｓ
ｔ）が７０〜９０ｎｍであり、（ii）Ｄｓｔに対する分
布曲線の半値幅（ΔＤ５０）の比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）
が０．８１を越え１．３０未満であるタイヤトレッド配
合用カーボンブラックに係わるものであり、配合ゴム組
成物に対して発熱特性（繰り返し変形などを受けても発
熱する程度が低いという特性）を悪化させることなく、
タイヤトレッド配合用として有用な、耐摩耗性、ティア
ー性（伸び特性）および加工性を大幅に改良するという
優れた特性をゴム配合物に付与することのできるカーボ
ンブラックを提供した。

【００１０】前述の発明は、カーボンブラックとゴムマ
トリックスとの相互作用（この結果として耐摩耗性、引
張り強さなどの機械的性質、ゴムの加工性、粘弾性特性
などに影響を及ぼす）、すなわち結合状態に着目すると
いう原点に戻り、これとカーボンブラックと物理化学特
性との関連性について研究を進め、その結果としてゴム
とカーボンブラックの結合における物理的結合と化学的
結合の割合を変化させることにより従来のカーボンブラ
ックがゴムマトリックスに及ぼす性能とはまったく異な
る性能を与えることができることを見いだして完成され
たものである。

【００１１】しかしながら、ストラクチャー特性（ＤＢ
Ｐ吸収量で評価）の上限が１６０ｍｌ／１００ｇに限定
されていたために、ゴムマトリックスへの分散性、特に
表面積範囲で１８０ｍ^２／ｇを上回った場合のゴムへの
分散性および高苛酷条件下での耐摩耗性において若干の
問題点を残していた。

【００１２】そこで、前述の高いストラクチャーを有す
るカーボンブラックの望ましいゴム配合特性・性能、す
なわち耐摩耗性を維持しながら、発熱性やヒステリシス
特性および加工性での低下を発生させないで改良させる
という課題に鋭意取り組み、カーボンブラックアグリゲ
ート特性におけるストークス相当径の分布曲線の最多頻
度値（Ｄｓｔ）に対する分布曲線の半値幅（ΔＤ５０）
の比、ΔＤ５０／Ｄｓｔを前出願の上限を上回る１．３
０を越え２．５０未満という従来よりも非常に大きい範
囲に限定することによりこの課題を解決し、特願平１１
−３０３７８３号として出願した。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明では上述の発明
とは観点を変え、ＩＩＳＡＦ級カーボンブラックの低発
熱性を有しながら、ＳＡＦ級カーボンブラックと同等も
しくはそれ以上の耐摩耗性を付与するためにＩＩＳＡＦ
〜ＩＳＡＦ級カーボンブラックの表面積を有し、前述の
ゴムとカーボンブラックの結合度合いの最適化技術を適
用し、さらにアグリゲート分布を狭小化することにより
耐摩耗性を向上させることを目的としたものである。ま
た、表面活性を低下させることにより、耐摩耗性を向上
させながら加工性を改良することもできるという付加的
目的も有している。

【００１４】すなわち、本発明の目的は、ゴムマトリッ
クスに配合した場合に、高苛酷度条件下で使用されるト
ラック、バスなどの大型タイヤのトレッド組成物に対し
て従来技術から得られる同等表面積のカーボンブラック
とほぼ同じ、またはそれ以上の発熱特性と加工性を示す
とともに、一段階以上上のグレードカーボンブラックが
有する耐摩耗特性を発揮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。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、窒素吸着比表
面積（Ｎ_２ＳＡ）が１００ｍ^２／ｇを越え１４０ｍ^２／
ｇ未満、ＤＢＰ吸収量（ＤＢＰ）が１３０ｍｌ／１００
ｇを越え１６０ｍｌ／１００ｇ未満という基本的特性を
有するカーボンブラックにおいて、（１）Ｎ_２ＳＡとよ
う素吸着量（ＩＡ）の比（Ｎ_２ＳＡ／ＩＡ）の値が０．
８５〜０．９８であり、（２）２４Ｍ４ＤＢＰ吸収量
（２４Ｍ４）が１０５ｍｌ／１００ｇを越え１２５ｍｌ
／１００ｇ未満、（３）ΔＤＢＰ（ＤＢＰＡ−２４Ｍ
４）が２５ｍｌ／１００ｇを越え５０ｍｌ／１００ｇ未
満、（４）比着色力が１１０％を越え１２５％未満、
（５）遠心沈降分析により測定したアグリゲート特性
で、（ｉ）ストークス相当径の分布曲線の最多頻度値
（Ｄｓｔ）が６０〜９０ｎｍであり、（ii）ストークス
相当径の分布曲線の最多頻度値（Ｄｓｔ）に対する分布
曲線の半値幅（ΔＤ５０）の比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）が
０．６２を越え１．００未満の条件を満たすタイヤトレ
ッド配合用カーボンブラックに関する。

【００１６】これらの要件において、Ｎ_２ＳＡおよびＤ
ＢＰの２基本要件が前述の特定範囲にあることは配合ゴ
ム組成物に対して高水準の耐摩耗性を保持するための基
本的特性である。

【００１７】カーボンブラックは非常に小さい単位粒子
が互いに融合して形成されるブドウの房状の凝集体（ア
グリゲートとも呼ばれ、ゴムマトリックス中への最小分
散単位）の形態およびその分布が配合ゴム組成物の性能
に大きな影響を及ぼすことは既に公知であり、ゴム組成
物の特性を制御するために凝集体の形態特性を特定範囲
にすることによりゴム組成物の特性を制御するという前
述したような発明が提唱されている。

【００１８】本発明では前述の２基本要件に加えて、ア
グリゲート分布の最多頻度値（Ｄｓｔ）の値を６０〜９
０ｎｍの範囲とし、さらにＤｓｔと分布曲線の半値幅
（ΔＤ５０）の比、ΔＤ５０／Ｄｓｔの値を０．６２を
越え１．００未満の特定範囲とする。これに加え、Ｎ_２
ＳＡとよう素吸着量（ＩＡ）の比（Ｎ_２ＳＡ／ＩＡ）の
値を０．８５〜０．９８とすることが本発明カーボンブ
ラックの特徴となっている。

【００１９】Ｎ_２ＳＡが１００ｍ^２／ｇを下回った場合
には配合ゴム組成物に十分な耐摩耗性を確保することが
困難となるので好ましくなく、逆に１４０ｍ^２／ｇを越
えた場合にはたとえアグリゲート特性が本発明の範囲を
満たして大きくなったとしても従来のＩＳＡＦ級カーボ
ンブラック配合時と比較してゴムマトリックスへの分散
性が低下し、加えて配合ゴムの加工性で低下する傾向が
あるので、１００ｍ^２／ｇを越え１４０ｍ^２／ｇの範囲
とする。より望ましいＮ_２ＳＡの範囲は１０５〜１３５
ｍ^２／ｇの範囲である。

【００２０】本発明においては、このＮ_２ＳＡ値と、よ
う素吸着量（ＩＡ）〔よう素吸着量はＮ_２ＳＡ値と同様
にカーボンブラックの表面積を評価する他の手段であ
る〕との比、Ｎ_２ＳＡ／ＩＡの値を通常のカーボンブラ
ックの場合よりも低位とすることが必要であり、この値
を０．８５〜０．９８の範囲とすることが本発明では必
須条件となる。

【００２１】Ｎ_２ＳＡ／ＩＡの値がこの範囲の下限であ
る０．８５を下回った場合には機械的特性が従来のＩＳ
ＡＦ級カーボンブラック配合時と比較して低下し、特に
タイヤにおいて最重要特性の１つである耐摩耗性の特性
で低下傾向が出現し、逆に０．９８を上回った場合では
従来品配合時よりも加工性や伸び特性において低下が見
られ、さらに高くなった場合には耐摩耗特性も低下する
ので好ましくない。より好適なＮ_２ＳＡ／ＩＡの範囲は
０．８８〜０．９５である。

【００２２】カーボンブラック粒子のつながり度合を示
す基準であるＤＢＰ吸収量（ＤＢＰ）は１３０ｍｌ／１
００ｇを越え、１６０ｍｌ／１００ｇ未満とすることは
本発明のもうｌつの必須要件であり、１３０ｍｌ／１０
０ｇを下回った場合には従来のＩＳＡＦ級カーボンブラ
ックと比較して高苛酷度下で十分な耐摩耗性が維持でき
ず、また１６０ｍ１／１００ｇを上回った場合には従来
品ＳＡＦ級のカーボンブラック配合時よりもゴム組成物
の粘度が上昇し、加工性と伸び特性での低下が見られる
ので好ましくない。ＤＢＰのより望ましい範囲は１３５
〜１５５ｍ１／１００ｇである。

【００２３】粒子のつながり度合いを評価する他の特性
である２４Ｍ４ＤＢＰ吸収量（２４Ｍ４）は、規定され
た圧力で４回圧縮処理した試料のＤＢＰ吸収量を測定す
るものであり、この特性は混合装置内で混練した後での
ＤＢＰ吸収量に近似していることから定められたもので
ある。本発明においては、この２４Ｍ４値が１０５ｍｌ
／１００ｇを越え１２５ｍｌ／１００ｇ未満であり、ま
た（ＤＢＰＡ−２４Ｍ４）で定義されるΔＤＢＰ値では
２５ｍｌ／１００ｇを越え５０ｍｌ／１００ｇ未満であ
ることが要件となっている。

【００２４】ＤＢＰ吸収量（ＤＢＰＡ）および２４Ｍ４
ＤＢＰ吸収量（２４Ｍ４）の特性において、本発明の下
限値を下回った場合は耐摩耗性で目標とするＳＡＦ級カ
ーボンブラックの基準に到達することができず、逆に上
限値を上回った場合には加工性および伸び特性が低下す
るので好ましくない。また、ΔＤＢＰ値が下限値の２５
ｍｌ／１００ｇを下回った場合にはカーボンブラックの
ゴムマトリックスへの分散性が減少して耐摩耗特性の低
下を招来し、これに対して５０ｍｌ／１００ｇを越えた
場合は苛酷度が高い場合での耐摩耗性が低下するので好
ましくない。このように、ΔＤＢＰ値が大きい、すなわ
ち２４Ｍ４ＤＢＰ値に対してＤＢＰ値が高い場合では混
練時での初期トルクが上昇し、その結果としてゴム中へ
のカーボンブラックの混入が容易となり、分散性が改良
されるものと予想される。本発明に記載のカーボンブラ
ックの各特性は、下記の方法により測定される。

【００２５】（１）窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ） ＪＩＳ Ｋ ６２１７：１９９７の第７項Ｄ法に記載の
方法により測定され、単位重量当りの比表面積ｍ^２／ｇ
で表示される。

【００２６】（２）よう素吸着量（ＩＡ） ＪＩＳ Ｋ ６２１７：１９９７の第６項に記載の方法
により測定され、単位重量当りのよう素吸着量ｍｇ／ｇ
で表示される。

【００２７】（３）ＤＢＰ吸収量 ＪＩＳ Ｋ ６２１７：１９９７の第９項Ａ法に記載の
方法で測定され、カーボンブラック１００ｇ当りに吸収
されるジブチルフタレート（ＤＢＰ）のｍｌで表示され
る。

【００２８】（４）２４Ｍ４ＤＢＰ吸収量 ＪＩＳ Ｋ ６２１７：１９９７の第１０項に記載の方
法で測定され、カーボンブラック１００ｇ当りに吸収さ
れるジブチルフタレート（ＤＢＰ）のｍｌで表示され
る。

【００２９】（５）比着色力 ＪＩＳ Ｋ ６２１７：１９９７の第１１項に記載の方
法で測定され、比着色力検定用標準カーボンブラックの
光反射率（Ｒ）に対する試料の光反射率（Ｓ）との相対
比率（Ｔｉｎｔ値＝１００Ｒ／Ｓ）（％）で表示され
る。

【００３０】（６）遠心沈降分析によるカーボンブラッ
クアグリゲートサイズの分析法 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 ＩＮ
ＳＴＲＵＭＥＮＴＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ社製） 測定方法：ＪＩＳ Ｋ ６２１８に基づいて乾燥したカ
ーボンブラック試料を少量の界面活性剤（ノニデットＰ
−４０）を加えよく練ってペースト状にしたのち２０容
量％エタノール水溶液と混合しカーボンブラック濃度２
００ｍｇ／ｌの分散液を作成し、超音波ホモジナイザー
で十分に分散させ試料とする。装置の回転数を８，００
０ｒｐｍに設定し、スピン液（純水、２４℃）を１０．
０ｍｌ加えたのち、１．０ｍｌのバッファー液（２０容
量％エタノール水溶液、２４℃）を注入する。次いで２
４℃のカーボンブラック分散液０．５ｍｌを注入し測定
を開始する。カーボンブラック分散液を加えてからの経
過時間と吸光度の分布曲線より各時間ｔに対応するスト
ークス相当径を式（１）により算出する。

【数１】 Ｄ＝{〔１８ηｌｎ（Ｒｄ／Ｒｉ）〕÷ω^２Δρｔ}^１／２ ……（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／ｃｍ^３）、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。なお、
前記分散液注入点の半径と吸光度測定点までの半径とい
う言葉について以下に説明する。この測定装置は高速で
回転しているので、注入液体は装置容器の外側から満た
される。そこで分散液を注入したときの液の広がり面の
半径が、分散液注入点の半径Ｒｉとなる。また、遠心力
によりスピン液中でアグリゲートが沈降してゆくが、所
定時間経過後の沈殿物濃度を測定する点と回転中心点と
の間の距離を吸光度測定点までの半径Ｒｄとするもので
あり、具体的には特開平８−１６９９８３号公報記載の
ものと同様である。

【００３１】モード径（Ｄｓｔ）および分布曲線の半値
幅（ΔＤ５０）の定義 分布曲線における最多頻度値でのストークス相当径をＤ
ｓｔモード径（ｎｍ）とし、最多頻度値の５０％頻度に
相当する大小２点のストークス相当径の差（半値幅）を
ΔＤ５０（ｎｍ）とする。

【００３２】

【実施例】以下に本発明の実施例を比較例と対比しなが
ら詳しく説明するが、これにより本発明の範囲が限定さ
れるものではないことはいうまでもない。

【００３３】実施例および比較例 図１〜４に示すカーボンブラック製造炉を用いてＲｕｎ
Ｎｏ．１〜８のカーボンブラックを製造した。

【００３４】可燃性流体導入室（内径４５０ｍｍφ、長
さ４００ｍｍ）２の内部に炉頭部外周から導入された酸
素含有ガスを整流するための整流板５を有する酸素含有
ガス導入用円筒（内径２５０ｍｍφ、長さ３００ｍｍ）
４とその中心軸に燃料導入装置を備え、前記円筒の下流
側は次第に収れんする収れん室（上流端内径３７０ｍｍ
φ、下流端内径８０ｍｍφ、収れん角度５．３°）８と
なり、かつ収れん室８の下流側には図２に１０Ｂ平面で
例示したような４つの原料油噴霧口（１０Ｂ−１、１０
Ｂ−２、１０Ｂ−３、１０Ｂ−４）を同一平面上に設置
した４つの別個の平面を形成する原料油噴霧口（１０Ａ
〜ｌ０Ｄ）を含む原料油導入室１１を有し、この下流側
は反応室１２および反応停止用急冷水圧入噴霧装置（ａ
〜ｈ）を備えた反応継続兼冷却室（内径１４０ｍｍφ、
長さ２０００ｍｍ）１３からなる、全体が耐火物で覆わ
れた製造炉を用いた。

【００３５】燃料には比重０．８６２２（１５℃／４
℃）のＡ重油を用い、原料油としては表１に示した性状
の重質油を使用した。

【表１】

【００３６】前記のカーボンブラック製造炉を用い、表
２〜表３に示した操作条件によりＩＩＳＡＦ級からＳＡ
Ｆ級のカーボンブラックを製造した。

【００３７】＜実施例カーボンブラックおよび比較例カ
ーボンブラックの製造条件＞表２〜表３に記載のカーボ
ンブラック製造条件は、前述の製造装置を用いて実施例
カーボンブラックおよび比較例カーボンブラックを原料
油導入位置、導入総空気量、原料油導入量、原料油導入
圧力および温度、反応停止用冷却水導入位置、燃料導入
量などの条件を調整して製造した条件を示したものであ
る。

【００３８】より詳しく製造条件を説明すると、表面積
（Ｎ_２ＳＡ）の調整は原料油導入量と総空気導入量との
比率を変化させることにより行うことができ、導入空気
量の割合を増加させることにより表面積は増大する。２
つの表面積指標の比であるＮ _２ＳＡ／ＩＡの制御は、カ
ーボンブラック生成反応後の反応停止位置、すなわち原
料油が炉内に導入されてから冷却されるまでの時間によ
り行うことができ、より下流側（反応停止までの時間が
長い）で行うことによりこの値は小さくなる。また、ア
グリゲート特性、すなわち遠心沈降分析によるストーク
ス相当径の最多頻度値（Ｄｓｔ）に対する分布曲線の半
値幅（ΔＤ５０）の比であるΔＤ５０／Ｄｓｔの制御は
主に原料油の導入位置を変更することにより行った。

【００３９】本発明にかかる実施例カーボンブラックお
よび比較例カーボンブラックの製造条件を表２〜表３
に、製造された各カーボンブラックおよび対照カーボン
ブラックの物理化学的特性を表４〜表５に示した。

【００４０】

【表２】

【００４１】

【表３】

【００４２】

【表４】

【００４３】

【表５】

【００４４】（ゴム性能試験）表４および表５に示した
カーボンブラックの性能を評価するために、表６に示し
た配合比率でゴム組成物を調製し、これらカーボンブラ
ックの特性試験を行った。その結果を表７および表８に
示した。

【００４５】

【表６】

【００４６】

【表７】

【００４７】

【表８】

【００４８】なお、各配合ゴム組成物のゴム特性は、次
の試験条件により測定した。 ゴム特性試験条件 （１）配合ゴム組成物の加硫条件：１４５℃、３０分 （２）耐摩耗性試験：ランボーン摩耗試験機を用い、苛
酷度の高いスリップ率６０％で摩耗試験を行い、下式で
算出した対照サンプル旭＃８０に対する耐摩耗指数（ラ
ンボーン摩耗指数）で表示した。 耐摩耗指数＝（Ｓ／Ｔ）×１００ Ｓ：対照例（旭＃８０）配合試験片の摩耗減量 Ｔ：供試試験片における摩耗減量 （３）損失正接：（株）岩本製作所製粘弾性スペクトロ
メーター（型式ＶＥＳ−Ｆ−III）を用い、下記の測定
条件で損失正接（ｔａｎδ）を測定し、対照カーボンブ
ラック（旭＃８０）に対する指数で表示した。 測定条件 周波数 ： ５０Ｈｚ 動的歪み率 ：±１％ 測定温度 ：２５℃ 初期荷重 ：１６０ｇ重 （４）その他のゴム特性 ＪＩＳ Ｋ ６３００−１９７４およびＫ ６３０１−
１９７５に記載の方法に準じて測定した。

【００４９】［評価］表４〜５に示した物理化学特性を
有する実施例および比較例のカーボンブラックをゴムに
配合した組成物の測定結果（表７〜８）の結果から、本
発明カーボンブラックの効果を説明する。Ｒｕｎ Ｎ
ｏ．１〜４のカーボンブラックは本発明にかかるもので
あり、Ｒｕｎ Ｎｏ．５〜８のカーボンブラックは本発
明の特定要件のｌつまたはそれ以上の要件を外れた比較
例、Ｒｕｎ Ｎｏ．９およびＮｏ．１０は対照カーボン
ブラック〔ＩＳＡＦ級およびＳＡＦ級カーボンブラッ
ク、商品名 旭＃８０および旭＃９０、旭カーボン
（株）製〕である。

【００５０】Ｒｕｎ Ｎｏ．５は本発明の基本特性の１
つであるＮ_２ＳＡが特許請求の範囲の上限を上回った比
較例であり、Ｒｕｎ Ｎｏ．６および８はＮ_２ＳＡ／Ｉ
Ａの特性において本発明の上限値を上回った例である。
また、比較例のＲｕｎ Ｎｏ．６はアグリゲート特性の
ΔＤ５０／Ｄｓｔ値およびＤｓｔ値において本発明範囲
の上限を上回った例であり、Ｒｕｎ Ｎｏ．８は２４Ｍ
４ＤＢＰ値、ΔＤＢＰ値およびＴｉｎｔ値が本発明の範
囲を外れた例である。Ｒｕｎ Ｎｏ．７は基本特性の１
つＤＢＰが下限を下回った例である。これらの実施例お
よび比較例カーボンブラックの各特性項目ごとの評価は
次の通りである。

【００５１】（１）ムーニー粘度特性について ムーニー粘度は一般的にＤＢＰ、Ｎ_２ＳＡが大きくなる
と上昇する傾向がある。本発明品は全てＮ_２ＳＡ／ＩＡ
の数値が低く、対照例に対してＤＢＰ、Ｎ_２ＳＡを上げ
てもムーニーの上昇は低くおさえられており、本発明の
有意性は明確である。Ｒｕｎ Ｎｏ．６、８はＮ_２ＳＡ
／ＩＡの値が本発明の上限を越えて高いためにムーニー
は高くなっている。

【００５２】（２）伸び、耐摩耗特性と損失正接（ｔａ
ｎδ）特性について 耐摩耗性（ランボーン摩耗指数）と損失正接（ｔａｎ
δ）の両特性を軸とし、実施例１〜４、比較例５〜８お
よび対照例９〜１０をプロットしたものが図５である。
図５より実施例のグループ（Ｒｕｎ Ｎｏ．１〜４）と
比較例、対照例のグループは明らかに異なるグループと
して区別することができ、実施例のカーボンブラックは
ＩＳＡＦクラスの発熱とＳＡＦクラスの耐摩耗性を両立
していることが分かる。比較例５はＮ_２ＳＡが本発明範
囲の下限を下回っているために発熱特性（ｔａｎδ）は
良好であるが耐摩耗性が対照例を下回る結果となってし
まっておりメリットがない。一方、比較例６はＮ_２ＳＡ
／ＩＡの値が高く、またΔＤ５０／Ｄｓｔの値も大きい
ために発熱性は対照例とほぼ同等であるが、Ｎ_２ＳＡ、
ＤＢＰの２基本特性がほぼ同じ実施例４と比べて耐摩耗
性が大きく低下している。比較例７はＤＢＰが本発明の
下限値を下回っているために耐摩耗性が対照例１０と比
較して大きな低下が認められる。比較例８は本発明カー
ボンブラックとほぼ同等の耐摩耗性と発熱特性を示して
いるが、Ｎ_２ＳＡ／ＩＡおよび２４Ｍ４の特性で本発明
の範囲を外れているために伸びが大きく低下してしま
い、ティアー性で特性の低下が認められる。

【００５３】

【効果】本発明は、タイヤトレッド用ゴム組成物に配合
される準々超耐摩耗性（ＩＩＳＡＦ）級及び準超耐摩耗
性（ＩＳＡＦ）級に属するカーボンブラックに関し、よ
り詳しくは当該カーボンブラックを充填した場合に高苛
酷度の条件下で使用されるトラック、バス用トレッドな
どに対して、従来技術から得られるＩＩＳＡＦ級および
ＩＳＡＦ級のカーボンブラックと比較して同等もしくは
より優れた発熱特性、加工特性を示すとともに、上位グ
レードの超耐摩耗性（ＳＡＦ）級カーボンブラックと同
等もしくはそれ以上の補強特性を与えることのできるカ
ーボンブラックを提供することができる。加えて、タイ
ヤトレッド配合用ゴム組成物の特性として重要な伸びお
よび加工性を低下させることなく発熱特性と耐摩耗性を
両立させることができ、産業上有用なカーボンブラック
を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一例の装置の縦断正面説明図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視における断面図である。

【図３】図３の（ａ）は、図１の前頭部および燃料導入
装置を示す部分拡大図であり、（ｂ）は前記（ａ）にお
ける燃料油噴霧装置７の先端部分拡大図であり、（ｃ）
は（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。

【図４】図４は、図３（ａ）のＢ−Ｂ矢視における断面
図である。

【図５】図５は、Ｒｕｎ Ｎｏ．１〜１０のカーボンブ
ラックにおけるランボーン耐摩耗指数と損失正接（ｔａ
ｎδ）の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ カーボンブラック製造炉 ２ 可燃性流体導入室 ３ 酸素含有ガス導入管 ４ 酸素含有ガス導入用円筒 ５ 整流板 ６ 燃料油噴霧装置導入管 ７ 燃料油噴霧装置 ８ 収れん室 ９ バーナータイル １０Ａ 原料油噴霧口 １０Ｂ 原料油噴霧口 １０Ｃ 原料油噴霧口 １０Ｄ 原料油噴霧口 １１ 原料油導入室 １２ 反応室 １３ 反応継続兼急冷室 ５１ リング ７１ 燃料油噴霧チップ ７２ 燃料油導入管 ７３ 酸素含有ガス導入管 ７４ 酸素含有ガス導入管 ７５ 酸素含有ガス導入管 ７６ 酸素含有ガス導入管 ａ 急冷水圧入噴霧装置 ｂ 急冷水圧入噴霧装置 ｃ 急冷水圧入噴霧装置 ｄ 急冷水圧入噴霧装置 ｅ 急冷水圧入噴霧装置 ｆ 急冷水圧入噴霧装置 ｇ 急冷水圧入噴霧装置 ｈ 急冷水圧入噴霧装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が１００
   ｍ^２／ｇを越え１４０ｍ^２／ｇ未満、ＤＢＰ吸収量（Ｄ
   ＢＰ）が１３０ｍｌ／１００ｇを越え１６０ｍｌ／１０
   ０ｇ未満という基本的特性を有するカーボンブラックに
   おいて、（１）Ｎ_２ＳＡとよう素吸着量（ＩＡ）の比
   （Ｎ_２ＳＡ／ＩＡ）の値が０．８５〜０．９８であり、
   （２）２４Ｍ４ＤＢＰ吸収量（２４Ｍ４）が１０５ｍｌ
   ／１００ｇを越え１２５ｍｌ／１００ｇ未満、（３）Δ
   ＤＢＰ（ＤＢＰＡ−２４Ｍ４）が２５ｍｌ／１００ｇを
   越え５０ｍｌ／１００ｇ未満、（４）比着色力が１１０
   ％を越え１２５％未満、（５）遠心沈降分析により測定
   したアグリゲート特性で、 （ｉ）ストークス相当径の分布曲線の最多頻度値（Ｄｓ
   ｔ）が６０〜９０ｎｍであり、 （ii）ストークス相当径の分布曲線の最多頻度値（Ｄｓ
   ｔ）に対する分布曲線の半値幅（ΔＤ５０）の比（ΔＤ
   ５０／Ｄｓｔ）が０．６２を越え１．００未満の条件を
   満たすタイヤトレッド配合用カーボンブラック。
2. 【請求項２】 Ｎ_２ＳＡとよう素吸着量（ＩＡ）の比
   （Ｎ_２ＳＡ／ＩＡ）が０．８８〜０．９５である請求項
   １記載のタイヤトレッド配合用カーボンブラック。