JP2010144003A - Method of manufacturing carbon black, carbon black obtained by the method, and rubber composition containing the carbon black - Google Patents
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Description
本発明は、ゴム成分への配合時にタイヤトレッド用ゴム組成物として好ましい補強性と低発熱性を両立させるとともに、耐疲労性能を維持させることができるカーボンブラックの製造方法、それより得られたカーボンブラックおよびそれを含有するゴム組成物に関する。 The present invention relates to a method for producing carbon black capable of achieving both good reinforcement and low heat buildup as a rubber composition for a tire tread when blended with a rubber component, and maintaining fatigue resistance, and carbon obtained therefrom The present invention relates to black and a rubber composition containing the same.
カーボンブラックは、ファーネス炉内で発生させたおよび／または外部で発生されて炉内に導入された高温燃焼ガス中へ原料油を噴霧させ、この原料油の熱分解または不完全燃焼を基礎とした化学反応を厳密に制御された条件下で操業しているファーネス炉内で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補強性充填剤として広く用いられている。 Carbon black is based on the thermal cracking or incomplete combustion of the feedstock that is generated in the furnace and / or sprayed into the high-temperature combustion gas that is generated outside and introduced into the furnace. Industrially useful raw material produced in furnaces that operate under tightly controlled chemical reactions. Mechanical properties, especially tensile strength and wear resistance, for rubber compounding compositions. Since it has a unique property that characteristics such as property can be dramatically improved, it is widely used as a reinforcing filler for various rubber products including tires.
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の直径、単位重量当たりの表面積（比表面積）、粒子のつながり度合（ストラクチャー）、表面性状などにより配合ゴム組成物の特性・性能に大きな影響を与えるので、要求されるゴム製品の性能、使用される環境等によって特性の異なる種々のカーボンブラックが選択的に使用されている。 Carbon black for rubber compounding is based on the physicochemical characteristics, ie, the diameter of the unit particles constituting the carbon black, the surface area per unit weight (specific surface area), the degree of particle connection (structure), and the surface properties. Therefore, various carbon blacks having different characteristics are selectively used depending on the required performance of the rubber product, the environment in which it is used, and the like.
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、高速度で回転しながら道路面と接触するので摩損に対する耐性（補強性）に優れていると同時に、路面からタイヤへの繰り返し変形によるゴム組成物の耐疲労性、耐カット性に大きな影響を与える伸び特性も重要な要素である。これら２つの特性は互いに相反する二律背反事項、すなわち一方の特性を向上させると他の特性が低下することが知られており、特にトラック，バス用などの大型タイヤでは、この二律背反事項の解消が大きな技術的課題となっている。 The rubber composition used for the tire contact surface (tread) is excellent in resistance to abrasion (reinforcing) because it contacts the road surface while rotating at high speed, and at the same time due to repeated deformation from the road surface to the tire. Elongation characteristics that greatly affect the fatigue resistance and cut resistance of the rubber composition are also important factors. It is known that these two characteristics are contradictory to each other, that is, if one characteristic is improved, the other characteristics are degraded, especially in large tires for trucks and buses. It has become a technical issue.
タイヤトレッドに用いられるゴム組成物に対して高い耐摩耗性を与えるカーボンブラックとしては、一般的により大きな比表面積、あるいは高いストラクチャーを有するカーボンブラックが採用されるが、基本特性のコントロールだけではなく、最小分散単位であるアグリゲートのサイズや分布、空隙容積などの制御、結晶構造、含酸素官能基量、水素含有量の制御による耐摩耗性を含むゴム配合特性との両立が検討されてきており、種々の解決手段が提唱されている。 As a carbon black that gives high abrasion resistance to a rubber composition used for a tire tread, a carbon black having a larger specific surface area or a higher structure is generally adopted, but not only control of basic characteristics, The compatibility with rubber compounding properties including wear resistance by controlling the size and distribution of aggregates, the smallest dispersion unit, void volume, crystal structure, oxygen-containing functional group content, and hydrogen content has been studied. Various solutions have been proposed.
例えば、カーボンブラックに含まれる炭素以外の構成元素や表面活性に着目し、カーボンブラック表面の水素量を特定した発明（特許文献１および２など）、あるいは水素量と酸素量の和、また比を特定した発明（特許文献３および４など）、あるいはカーボンブラックのストラクチャー、水素放出率、およびトルエン着色透過度を特定した発明（特許文献５など）が提案されている。
For example, paying attention to constituent elements other than carbon contained in carbon black and surface activity, inventions that specify the amount of hydrogen on the surface of carbon black (such as
しかしながら、これらの従来技術は主にカーボンブラック表面とポリマーとの相互作用に対する関与度合いを制御することにより耐摩耗性と低発熱性をある程度まで両立する事はできているが、タイヤへの繰り返し変形による疲労劣化への耐性に対しては充分な性能を有しているとはいえず、このため耐カット性能での悪化が懸念される。 However, these conventional technologies can achieve both wear resistance and low heat generation to some extent mainly by controlling the degree of participation in the interaction between the carbon black surface and the polymer. Therefore, it cannot be said that it has sufficient performance with respect to resistance to fatigue deterioration due to the above, and there is a concern about deterioration in cut resistance.
上述のカーボンブラックは耐摩耗性と低発熱性の両立という技術課題に対してはかなりの効果の発現は見られるが、耐摩耗性と耐疲労性、特に伸び特性との両立に対しては充分な改良効果が得られていないのが現状である。かかる現状から、本発明の課題は、タイヤトレッドゴム配合用として耐摩耗性と低発熱性を両立させ、かつ耐疲労特性をより一層高度に維持することを可能とするカーボンブラックの製造方法ならびにこの製造方法で製造されたカーボンブラック、カーボンブラックを用いたゴム組成物、さらにはこの組成物をトレッド部の構成部材とするタイヤを提供することにある。 The above-mentioned carbon black shows a significant effect on the technical problem of achieving both wear resistance and low heat build-up, but is sufficient for both wear resistance and fatigue resistance, particularly elongation characteristics. The present situation is that the improvement effect is not obtained. In view of the current situation, the object of the present invention is to provide a carbon black production method capable of achieving both wear resistance and low heat build-up for use in tire tread rubber blending, and maintaining a higher level of fatigue resistance. An object of the present invention is to provide a carbon black produced by the production method, a rubber composition using the carbon black, and a tire using the composition as a constituent member of a tread portion.
本発明者らは上記の課題、すなわちゴム配合時に耐摩耗性と低発熱性を両立させ、かつ耐疲労性を従来よりも一層高度に維持させることのできる充填剤としてのカーボンブラックの物理化学特性としてどのような特性を有する材料が好ましいのかの研究を進め、その結果、カーボンブラックの粒子のつながり度合、特に圧縮処理後の液体吸収量で評価される圧縮ＤＢＰ吸収量（２４Ｍ４ＤＢＰ）が高く、かつカーボンブラック表面上に存在する水素量が従来よりも低い特性を持つカーボンブラックが好適であることを見出したことが本発明を生み出す基礎となったものである。 The inventors of the present invention, that is, the physicochemical characteristics of carbon black as a filler capable of achieving both wear resistance and low heat build-up at the time of rubber compounding and maintaining higher fatigue resistance than before. As a result, the degree of connection of carbon black particles, particularly the compressed DBP absorption (24M4DBP) evaluated by the liquid absorption after compression treatment is high, and as a result, The fact that carbon black having a characteristic that the amount of hydrogen present on the surface of the carbon black is lower than the conventional one is suitable is the basis for producing the present invention.
すなわち、本発明者らは上記特性を有するカーボンブラックを製造する方法について種々のプロセスを検討し、特にカーボンブラックの製造方法における原料油の熱分解反応（一部不完全燃焼反応を含む）の反応初期段階すなわち、カーボンブラック生成核発生段階における反応速度および熱履歴の効果について鋭意検討を行った。その結果、原料油導入位置における燃焼ガス流速、原料油の熱分解反応の反応温度ピークまでの滞留時間、原料油の熱分解反応の全熱履歴（暴露量）を制御することにより、高ストラクチャー化と低水素含有量の両特性を同時に付与し、タイヤトレッドゴム配合用として耐摩耗性と低発熱性を両立させ、かつ耐疲労性、特に引張り特性を高度に維持させ得るカーボンブラックの製造方法を見い出し、本発明を完成するに至ったものである。 That is, the present inventors examined various processes for a method of producing carbon black having the above characteristics, and in particular, a reaction of a pyrolysis reaction (including a partial incomplete combustion reaction) of raw material oil in the carbon black production method. The inventors studied diligently about the effects of reaction rate and thermal history in the initial stage, that is, the stage of carbon black nucleation. As a result, by controlling the combustion gas flow rate at the feedstock introduction position, the residence time until the reaction temperature peak of the feedstock pyrolysis reaction, and the total heat history (exposure amount) of the feedstock pyrolysis reaction, the structure is increased. And a low hydrogen content at the same time, a method for producing carbon black that can simultaneously maintain wear resistance and low heat build-up for tire tread rubber blending and maintain high fatigue resistance, especially tensile properties. As a result, the present invention has been completed.
本発明の第１は、高温燃焼ガス生成帯域、反応帯域および反応停止帯域とからなるカーボンブラック製造装置を用い、高温燃焼ガス生成帯域において炭化水素の燃焼により高温燃焼ガスを生成させ、引き続き反応帯域上流端で前記高温燃焼ガス流中に原料油を噴霧導入し、熱分解反応によりカーボンブラックを含む反応ガス流となし、次いで反応停止帯域において急冷媒体を前記反応ガス流中に導入することにより反応ガス流を急冷して反応を終結させることからなるカーボンブラックの製造方法において、原料油導入位置での燃焼ガス流速をｖｏ［ｍ／ｓ］、原料油導入位置から原料油の熱分解反応温度ピークまでの滞留時間をｔｏ［ｓ］、原料油導入位置から反応停止位置までの滞留時間をｔｒ［ｓ］、原料油導入位置から反応停止前の反応温度の平均値をＴｒ［℃］として、ｖｏ、ｔｏ、ｔｒ、およびＴｒの数値に関して下記の式（ｉ）、（ii）および（iii）を満足する条件下で制御することを特徴とするカーボンブラックの製造方法に関する。［ｓ］は時間の単位、秒を示す。
（ｉ）３０≦ｖｏ≦１１０ ［ｍ／ｓ］
（ii）０．００１９−０．００００１５×ｖｏ−０．００００００２６×ＣＴＡＢ
比表面積［ｍ２／ｇ］≦ｔｏ≦０．００１７ ［ｓ］
（iii）５０≦ｔｒ×Ｔｒ≦９０ ［℃・ｓ］
本発明の第２は、請求項１に記載された製造方法により得られたカーボンブラックに関する。
本発明の第３は、請求項２に記載されたカーボンブラックを配合したゴム組成物に関する。
The first aspect of the present invention uses a carbon black production apparatus comprising a high-temperature combustion gas production zone, a reaction zone, and a reaction stop zone, generates high-temperature combustion gas by combustion of hydrocarbons in the high-temperature combustion gas production zone, and then continues to the reaction zone. Reaction is achieved by spraying feedstock into the high-temperature combustion gas stream at the upstream end, forming a reaction gas stream containing carbon black by a thermal decomposition reaction, and then introducing a quenching refrigerant into the reaction gas stream in the reaction stop zone. In a method for producing carbon black comprising quenching a gas flow to terminate the reaction, the combustion gas flow velocity at the feedstock introduction position is v o [m / s], and the pyrolysis reaction temperature of the feedstock from the feedstock introduction position. the residence time to peak t o [s], the residence time of the feedstock introduction position to the quench position t r [s], quenched from the raw material oil introducing position Of the average value of the reaction temperature as T r [℃], v o , t o, the following formula (i) in relation to a numerical value of t r, and T r, control under conditions that satisfy (ii) and (iii) The present invention relates to a method for producing carbon black. [S] indicates a unit of time, second.
(I) 30 ≦ v o ≦ 110 [m / s]
(Ii) 0.0019-0.000015 * vo- 0.0000000026 * CTAB
Specific surface area [m 2 / g] ≦ t o ≦ 0.0017 [s]
(Iii) 50 ≦ t r × T r ≦ 90 [° C. · s]
The second aspect of the present invention relates to a carbon black obtained by the production method described in
3rd of this invention is related with the rubber composition which mix | blended the carbon black described in Claim 2.
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
本発明においては、高温燃焼ガス生成帯域、反応帯域および反応停止帯域からなる一般的なカーボンブラック製造装置、例えば特開２００５−２７２７２９号公報（出願人：旭カーボン株式会社）で開示された製造装置を用いることができる。より詳しく記載すると、高温燃焼ガス生成帯域において燃料用炭化水素の燃焼により高温燃焼ガスを生成させ、引き続き反応帯域で前記高温燃焼ガス流中に原料油を噴霧導入し、熱分解反応によりカーボンブラックを含む反応ガス流となし、次いで反応停止帯域において前記反応ガス流を急冷して反応を終結させることからなるカーボンブラックの製造方法において、原料油導入位置での燃焼ガス流速をｖｏ［ｍ／ｓ］、原料油導入位置から原料油の熱分解反応温度ピークまでの滞留時間をｔｏ［ｓ］、原料油導入位置から反応停止位置までの滞留時間をｔｒ［ｓ］、原料油導入位置から反応停止前の反応温度の平均値をＴｒ［℃］として、各パラメータのｖｏ、ｔｏ、ｔｒ、Ｔｒに関して下記式（ｉ）、（ii）、（iii）の条件を満足するように製造条件を制御することにより、カーボンブラック表面上に存在する水素量を低く抑制するために熱分解反応初期におけるカーボンブラック生成核発生量を少なく抑え、かつカーボンブラック粒子のつながり度合いであるストラクチャーを発達させるために充分な熱履歴を与えることで高ストラクチャーと低水素含有量の両特性を同時に付与するカーボンブラックを製造することができる。
（ｉ）３０≦ｖｏ≦１１０ ［ｍ／ｓ］
（ii）０．００１９−０．００００１５×ｖｏ−０．００００００２６×ＣＴＡＢ
比表面積［ｍ２／ｇ］≦ｔｏ≦０．００１７ ［ｓ］
（iii）５０≦ｔｒ×Ｔｒ≦９０ ［℃・ｓ］
さらに該方法により得られたカーボンブラックを配合することにより耐摩耗性と低発熱性を両立させ、かつ耐疲労性を維持するゴム組成物を得ることができる。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
In the present invention, a general carbon black production apparatus comprising a high-temperature combustion gas production zone, a reaction zone, and a reaction stop zone, for example, a production device disclosed in JP-A-2005-272729 (Applicant: Asahi Carbon Co., Ltd.) Can be used. More specifically, high-temperature combustion gas is produced by combustion of hydrocarbons for fuel in the high-temperature combustion gas production zone, and then, raw material oil is sprayed into the high-temperature combustion gas stream in the reaction zone, and carbon black is produced by pyrolysis reaction. In the method for producing carbon black, comprising the reaction gas flow comprising, and then quenching the reaction gas flow in the reaction stop zone to terminate the reaction, the combustion gas flow velocity at the feedstock introduction position is expressed as v o [m / s ], the residence time of the feedstock introduction position to the thermal decomposition reaction temperature peaks of the feedstock t o [s], the residence time of the feedstock introduction position to the quench position t r [s], the stock oil introducing position the average value of the reaction temperature before quenching as T r [° C.], the following formula (i) with respect to v o, t o, t r , T r of the parameters, the condition of (ii), (iii) By controlling the production conditions to add, the amount of carbon black nuclei generated at the initial stage of the pyrolysis reaction is suppressed to reduce the amount of hydrogen present on the carbon black surface, and the degree of connection of the carbon black particles By giving a sufficient thermal history to develop a certain structure, it is possible to produce a carbon black that simultaneously imparts both high structure and low hydrogen content properties.
(I) 30 ≦ v o ≦ 110 [m / s]
(Ii) 0.0019-0.000015 * vo- 0.0000000026 * CTAB
Specific surface area [m 2 / g] ≦ t o ≦ 0.0017 [s]
(Iii) 50 ≦ t r × T r ≦ 90 [° C. · s]
Further, by blending the carbon black obtained by this method, it is possible to obtain a rubber composition that achieves both wear resistance and low heat buildup and maintains fatigue resistance.
（ｉ）式においてｖｏは原料油導入位置の燃焼ガス流速であり、３０［ｍ／ｓ］から１１０［ｍ／ｓ］の範囲であることが必要である。原料油導入位置の燃焼ガス流速は、生成燃焼ガス流量の変更または原料油導入位置の断面積の変更のいずれかにより制御できる。原料油導入位置の流速が３０［ｍ／ｓ］より低い場合には流速が遅くなるため、原料油と高温燃焼ガスの混合が不充分となり、カーボンブラックの生産性が低下する。また、原料油導入位置の流速が１１０［ｍ／ｓ］より高い場合には、反応装置内部を覆う耐火物の寿命が著しく低下するのでこの範囲で制御する。より好ましい流速範囲は６０［ｍ／ｓ］から１００［ｍ／ｓ］である。 In the equation (i), v o is the combustion gas flow velocity at the feedstock introduction position and needs to be in the range of 30 [m / s] to 110 [m / s]. The combustion gas flow velocity at the feedstock introduction position can be controlled by either changing the flow rate of the generated combustion gas or changing the cross-sectional area of the feedstock introduction position. When the flow rate at the raw material oil introduction position is lower than 30 [m / s], the flow rate becomes slow, so that the mixing of the raw material oil and the high-temperature combustion gas becomes insufficient, and the productivity of carbon black decreases. Further, when the flow rate at the feedstock introduction position is higher than 110 [m / s], the life of the refractory covering the inside of the reaction apparatus is remarkably reduced, so the control is performed within this range. A more preferable flow rate range is 60 [m / s] to 100 [m / s].
（ii）式においてｔｏは、原料油の熱分解反応における温度ピークまでの滞留時間（秒）であり、
〔０．００１９−０．００００１５×ｖｏ−０．００００００２６×ＣＴＡＢ比表面積［ｍ２／ｇ］〕
で算出される数値以上のものであり、かつ０．００１７秒以下の範囲で制御することが重要である。ｔｏを上記範囲内で制御することにより、原料油の熱分解反応初期におけるカーボンブラック核生成量を好適に保つことができ、低水素含有量と高ストラクチャーを両立することができる。
ｔｏは燃焼ガス流量の変更、燃料量の変更、原料油導入位置における断面積の変更のいずれかの手法を用いて、あるいはこれらを組み合わせることにより制御することができる。燃焼ガス流量を減らす、燃料量を減らす、原料油導入位置の断面積を大きくすることにより、ｔｏを長くすることができる。ｔｏが
〔０．００１９−０．００００１５×ｖｏ−０．００００００２６×ＣＴＡＢ比表面積［ｍ２／ｇ］〕
を下回った場合は、原料油の熱分解反応におけるカーボンブラック核生成が速すぎるために多量の核が生成し、低水素化および高ストラクチャー化が困難となる。
また、ｔｏが０．００１７［ｓ］を上回る場合は原料油の熱分解反応が充分に進まず、充分な低水素化が困難になるとともに、原料油からカーボンブラックへの変換率（収率）が低下する。
In the formula (ii), t o is the residence time (seconds) until the temperature peak in the pyrolysis reaction of the feedstock oil,
[0.0019-0.000015 × vo −0.0000000026 × CTAB specific surface area [m 2 / g]]
It is important to control within the range of not less than the numerical value calculated in (1) and 0.0017 seconds or less. By controlling t o within the above range, the amount of carbon black nucleation in the initial stage of the pyrolysis reaction of the raw material oil can be suitably maintained, and both a low hydrogen content and a high structure can be achieved.
t o can be controlled by using any method of changing the flow rate of the combustion gas, changing the amount of fuel, changing the cross-sectional area at the feedstock introduction position, or a combination thereof. Reducing the combustion gas flow, reducing the amount of fuel, by increasing the cross-sectional area of the feedstock introduction position, it is possible to lengthen the t o. t o [0.0019−0.000015 × v o −0.000000026 × CTAB specific surface area [m 2 / g]]
Below, the carbon black nucleation in the pyrolysis reaction of the feedstock is too fast and a large amount of nuclei are produced, making it difficult to reduce the hydrogen content and increase the structure.
When t o exceeds 0.0017 [s], the pyrolysis reaction of the feedstock does not proceed sufficiently, making it difficult to sufficiently reduce the hydrogen, and the conversion rate from the feedstock to carbon black (yield) ) Decreases.
（iii）式において係数〔ｔｒ×Ｔｒ〕値は原料油の不完全燃焼反応における反応停止位置までに受ける総熱履歴を表しており、５０［℃・ｓ］から９０［℃・ｓ］の間が好適である。〔ｔｒ×Ｔｒ〕値が５０［℃・ｓ］を下回る場合は原料油の熱分解反応が充分でなく、低水素化が困難となる。また〔ｔｒ×Ｔｒ〕値が９０［℃・ｓ］を上回る場合は燃焼ガス量を大幅に減らす必要があり、原料油の導入量の減少により生産量が低下する。より好ましい総熱履歴は５０［℃・ｓ］から８０［℃・ｓ］の間である。 In the equation (iii), the coefficient [t r × T r ] value represents the total heat history received up to the reaction stop position in the incomplete combustion reaction of the feedstock oil, and is from 50 [° C. · s] to 90 [° C. · s]. Is preferred. [T r × T r] value 50 [℃ · s] If less than the insufficient thermal decomposition reaction of the raw material oil, low hydrogenation is difficult. Further, when the [t r × T r ] value exceeds 90 [° C. · s], it is necessary to greatly reduce the amount of combustion gas, and the production amount is reduced due to the reduction in the amount of feedstock introduced. A more preferable total heat history is between 50 [° C. · s] and 80 [° C. · s].
本発明において用いられるカーボンブラック製造パラメータであるｖｏ、ｔｏ、ｔｒ、およびＴｒは次のように定義される。
ｖｏは原料油導入位置における燃焼ガス流の標準状態における流速であり、
ｖｏ＝（燃焼ガス流量［ｋｇ／ｈ］）／（燃焼ガス標準状態の密度［ｋｇ／ｍ３］
×反応炉原料油導入位置の断面積［ｍ２］×３６００［ｓ／ｈ］）
で算出される。ここで燃焼ガス標準状態の密度とは、０℃、１気圧における燃焼ガス温度の密度であり、窒素は１．２５［ｋｇ／ｍ３］、酸素は１．４３［ｋｇ／ｍ３］、二酸化炭素は１．９８［ｋｇ／ｍ３］の密度を有し、油燃料は化学量論的二酸化炭素と水が生成するものとし、過剰に導入された空気（組成は窒素７９、酸素２１とする）はそのままで存在するものとし、水の生成量は少ないので無視できるものと仮定して燃焼ガス組成より算出し、ｖ０を算出した。
ｔｏは原料油の熱分解反応における原料油導入位置から原料油の熱分解反応温度ピークまでの滞留時間であるが、カーボンブラックの熱分解反応は数ミリ秒から数十ミリ秒の反応であるため、熱分解反応の反応温度ピークを検出することは困難である。従って本発明では、流動燃焼数値解析からｔｏを算出した。数値解析には、ＲＡＮＳ（Ｒｅｙｎｏｌｄｓ Ａｖｅｒａｇｅ Ｎａｖｉｅｒ−Ｓｔｏｋｅｓ）モデルを用い、原料油の蒸発はＬｏｎｇｗｅｌｌの式を用い、不完全燃焼反応は渦消散モデル（Ｅｄｄｙ Ｂｒｅａｋｕｐモデル）を用い、乱流時間スケールτはτ＝Ｃτ×（原料油ノズル径／原料油噴霧速度）を用いてｔｏを算出した。ここでＣτは原料油導入により生じる乱流時間スケールの補正係数であり、補正係数は噴霧流動実験から導出した燃焼ガス速度と原料油量の実験式で表され、
Ｃτ＝２６．９×（過剰空気率〔％〕）／ｖ０−０．０２８７×（原料油量〔ｋｇ／ｈ〕）＋２３．５
（過剰空気率〔％〕）＝（１−空気量〔ｋｇ／ｈ〕／１５．５８×（燃料量〔ｋｇ／ｈ〕））×１００
を用いてｔｏを算出した。
ｔｒは原料油導入位置から反応停止位置までの滞留時間であり、
ｔｒ＝（原料導入位置から反応停止位置までの反応炉の容積［ｍ３］）／
（反応ガス流量［ｍ３／ｓ］）
で算出される。また、Ｔｒは反応炉内の平均反応温度である。
これらの各パラメータの意味付けは図５に示したとおりである。図５において、平均温度とは原料油導入位置から反応停止位置までの温度曲線のプラス部分とマイナス部分の面積が等しくなる直線に対応する温度を意味する。なお、複数の原料油導入面、例えば８Ａと８Ｂを用いた場合には上流側の原料油導入面の８Ｂを基準として各数値を算出する。
The carbon black production parameters used in the present invention, v o , t o , tr and T r are defined as follows.
v o is the flow velocity in the standard state of the combustion gas flow at the feedstock introduction position,
v o = (combustion gas flow rate [kg / h]) / (combustion gas standard density [kg / m 3 ])
× Cross sectional area [m 2 ] × 3600 [s / h] at the position where the feedstock oil is introduced
Is calculated by Here, the density of the combustion gas standard state is the density of the combustion gas temperature at 0 ° C. and 1 atm. Nitrogen is 1.25 [kg / m 3 ], oxygen is 1.43 [kg / m 3 ], dioxide Carbon has a density of 1.98 [kg / m 3 ], oil fuel is assumed to produce stoichiometric carbon dioxide and water, and excessively introduced air (composition is nitrogen 79 and oxygen 21). ) is assumed to be present as it is, the amount of water assuming negligible since less calculated from the combustion gas composition was calculated v 0.
t o Although it is the residence time of the feedstock oil introduction position in the thermal decomposition reaction of the feedstock to the pyrolysis reaction temperature peaks of the feedstock, the thermal decomposition reaction of the carbon black is a reaction of a few tens of milliseconds from a few milliseconds Therefore, it is difficult to detect the reaction temperature peak of the thermal decomposition reaction. In the present invention, therefore, it was calculated t o from the fluidized combustion numerical analysis. For numerical analysis, a RANS (Reynolds Average Navier-Stokes) model is used, evaporation of the feedstock is performed using the Longwell equation, an incomplete combustion reaction is performed using a vortex dissipation model (Eddy Breakup model), and the turbulent time scale τ is It was calculated t o with τ = C τ × (feedstock nozzle diameter / material oil spray rate). Here, Cτ is a correction coefficient of the turbulent flow time scale caused by the feedstock introduction, and the correction coefficient is expressed by an empirical formula of the combustion gas velocity and the feedstock amount derived from the spray flow experiment,
C τ = 26.9 × (excess air ratio [%]) / v 0 -0.0287 × (feedstock amount [kg / h]) + 23.5
(Excess air ratio [%]) = (1−air amount [kg / h] /15.58× (fuel amount [kg / h])) × 100
Was used to calculate to.
tr is the residence time from the feedstock introduction position to the reaction stop position,
tr = (volume of the reactor from the raw material introduction position to the reaction stop position [m 3 ]) /
(Reaction gas flow rate [m 3 / s])
Is calculated by Further, T r is the average reaction temperature in the reaction furnace.
The meaning of each parameter is as shown in FIG. In FIG. 5, the average temperature means a temperature corresponding to a straight line in which the areas of the plus part and the minus part of the temperature curve from the feedstock introduction position to the reaction stop position are equal. When a plurality of feedstock introduction surfaces, for example, 8A and 8B are used, each numerical value is calculated based on 8B of the feedstock introduction surface on the upstream side.
本発明で得られたカーボンブラックは、従来方法に従ってポリブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム等のジエン系合成ゴム、天然ゴムもしくは前記ジエン系合成ゴムと天然ゴムの１種もしくは２種以上に配合して使用することができる。本発明で得られたカーボンブラックは表面水素量を低下させたことにより、ゴムに配合した際のカーボンブラック表面とゴム分子との化学結合が抑制され、その結果、ゴムの伸び特性を改良した。また、カーボンブラックの２４Ｍ４ＤＢＰ特性を高くしたことによりゴムに配合した際の物理的な補強性を高くすることができ、これにより、耐摩耗性と耐疲労性を両立したゴム組成物を得ることができる。カーボンブラックの配合比率は、ゴム成分１００重量部に対して２０重量部から１００重量部に設定することが好ましい。カーボンブラックの配合比率が２０重量部を下回ると配合ゴムに充分な耐摩耗性を付与することができず、１００重量部を超えると配合ゴムの粘度が上昇するために混練り加工性が悪化する。配合に際しては、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、老化防止剤、軟化剤、可塑剤等の必要成分とともに混練りし、加硫することによって、耐摩耗性と低発熱性を両立させ、さらに耐疲労性、特に引張り特性を維持することのできるタイヤトレッドに好適なゴム組成物を得ることができる。 The carbon black obtained in the present invention is a diene synthetic rubber such as polybutadiene rubber, styrene butadiene rubber, isoprene rubber or butyl rubber according to a conventional method, natural rubber, or one or more of the diene synthetic rubber and natural rubber. It can be used in combination. In the carbon black obtained in the present invention, the surface hydrogen content was reduced, so that the chemical bond between the carbon black surface and the rubber molecules when blended in the rubber was suppressed, and as a result, the elongation characteristics of the rubber were improved. In addition, by increasing the 24M4DBP characteristics of carbon black, it is possible to increase the physical reinforcing properties when blended with rubber, thereby obtaining a rubber composition having both wear resistance and fatigue resistance. it can. The blending ratio of carbon black is preferably set to 20 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the rubber component. If the blending ratio of the carbon black is less than 20 parts by weight, sufficient wear resistance cannot be imparted to the blended rubber, and if it exceeds 100 parts by weight, the viscosity of the blended rubber will increase and the kneading processability will deteriorate. . At the time of blending, it is kneaded with vulcanizing agents, vulcanization accelerators, vulcanization accelerating aids, anti-aging agents, softeners, plasticizers, and other necessary components, and vulcanized to provide wear resistance and low heat build-up. Thus, it is possible to obtain a rubber composition suitable for a tire tread that can satisfy both of the above and can maintain fatigue resistance, particularly tensile properties.
本発明の製造方法を適用することにより、カーボンブラックの高ストラクチャーと低水素含有量という物理化学的特性を同時に満たすカーボンブラックを得ることが可能となった。また本発明で得られたカーボンブラックを配合して得られるゴム組成物は耐摩耗性と低発熱性を両立させ、かつ耐疲労性、特に伸び特性を維持させることができ、タイヤトレッド用ゴムとして好適に使用することができる。 By applying the production method of the present invention, it has become possible to obtain carbon black that simultaneously satisfies the physicochemical properties of a high structure and low hydrogen content of carbon black. In addition, the rubber composition obtained by blending the carbon black obtained in the present invention has both wear resistance and low heat build-up, and can maintain fatigue resistance, particularly elongation characteristics. It can be preferably used.
次に、実施例および比較例を示して本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの例により何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Next, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not limited at all by these examples.
図１および図２に示すカーボンブラック反応装置１を用い、実施例１〜５、および比較例１〜５のカーボンブラックを製造した。
図１は、本発明において用いた装置の縦断正面説明図である。
図２は、図１のＡ−Ａ矢視における断面図である。
図１において、カーボンブラック製造炉の各帯域の区分は、
高温燃焼ガス生成帯域…反応炉上流端から原料油導入位置（図１では８Ｂ）まで
反応帯域…原料油導入位置から反応停止用急冷水圧入噴霧手段設置位置（図１ではｅ）まで
反応停止帯域…反応停止用急冷水圧入噴霧手段設置位置（図１ではｅ）より下流側
を意味する。したがって、各帯域の空間は、製造時で使用する原料油導入位置および／または反応停止用急冷水圧入噴霧装置設置位置により変動することができる。
カーボンブラック製造装置１は、可燃性流体導入室（内径４５０ｍｍφ、長さ４００ｍｍ）２の内部に反応装置頭部外周に備えられた酸素含有ガス導入管３を通して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油（ＬＰＧ）導入管６を介して燃料導入装置（図示せず）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３７０ｍｍφ、下流端内径８０ｍｍφ、収れん角度５．３°）７となし、かつ収れん室７の下流側には図２において例として示した８Ｂ平面のような４つの原料油噴霧口（８Ｂ−１、８Ｂ−２、８Ｂ−３、８Ｂ−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（８Ａ〜８Ｄ）を含む原料油導入室９を有し、この下流側は複数の反応停止用急冷水圧入噴霧装置（ａ〜ｙ）を備えた反応継続兼冷却室（内径１４０ｍｍφ、長さ４０００ｍｍ）１０からなる、全体が耐火物で覆われたカーボンブラック反応装置１を用いた。燃料にＬＰＧ、原料油としてエチレンボトム油を使用し、表１および表２に示す各条件でＳＡＦ級のカーボンブラックを製造した。
Carbon blacks of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5 were produced using the carbon
FIG. 1 is a longitudinal front explanatory view of an apparatus used in the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
In FIG. 1, each zone of the carbon black production furnace is divided into
High-temperature combustion gas generation zone: Reaction zone from upstream end of reactor to feedstock oil introduction position (8B in FIG. 1) Reaction zone: Reaction stopband from feedstock oil introduction position to reaction stop quench water pressure injection means installation position (e in FIG. 1) ... It means the downstream side from the installation position (e in FIG. 1) of the quench water injection spray means for stopping the reaction. Therefore, the space of each zone can vary depending on the feed oil introduction position and / or the quench water injection spraying apparatus installation position used for stopping the reaction.
The carbon
表１および表２における各製造条件と制御要因をより詳しく説明する。
実施例１は従来条件よりも燃料導入量を減らすことにより原料油の熱分解反応ピークまでの滞留時間ｔｏを長くし、原料油の熱分解反応におけるカーボンブラック生成核発生量（従来よりも少ない）を好適な状態とし、反応停止位置を後方に移行させることにより反応生成物への熱履歴の大きさを表す〔ｔｒ×Ｔｒ〕値を高い側に制御した製造条件である。一方、比較例１は従来の製法、比較例２は比較例１から反応停止位置を後方に移行させて反応生成物の熱履歴の値のみを高く制御した製造条件である。
比較例１および比較例２と実施例１の比較から明らかなように、従来手法において熱履歴のみを高くした比較例２ではカーボンブラック生成核発生量が多いため低水素化が充分でなく、２４Ｍ４ＤＢＰ特性は低化し、両者は二律背反関係であったが、本発明製造方法を適用することにより２４Ｍ４ＤＢＰ特性を維持したまま低水素含有量化が可能となった。
比較例３は実施例１から反応停止位置を前方に移行することにより、反応生成物への熱履歴の大きさを表す〔ｔｒ×Ｔｒ〕値を５０よりも小さく制御した製造条件である。実施例１と比較例３の比較から明らかなように、〔ｔｒ×Ｔｒ〕値を５０よりも小さく制御した場合は反応生成物への熱履歴が充分ではなく低水素量と高２４Ｍ４ＤＢＰ特性の両立が困難であることがわかる。
実施例２は実施例１からさらに燃料を減らすことによりｔｏを長くし、反応停止位置を下流方向に移動することにより〔ｔｒ×Ｔｒ〕を高くした製造条件である。
実施例３は実施例１から燃焼ガス流量を約１５％減らすことにより、ｔｏを長くし、〔ｔｒ×Ｔｒ〕を高くした製造条件である。さらにｔｏを長く、〔ｔｒ×Ｔｒ〕を高く制御することにより、高２４Ｍ４ＤＢＰと低表面水素含有量を高度に両立させることができることは明らかである。
実施例４は実施例１の生産性を考慮し、燃焼ガス流量を増加させ、反応停止位置をさらに下流方向に移動した製造条件である。一方、比較例４は比較例２の燃焼ガス流量を増加させた条件である。
実施例４から、生産性を上げるために燃焼ガス流量を増加させても本発明に記載の条件に制御することにより、高２４Ｍ４ＤＢＰと低表面水素含有量を高度に両立できることは明らかである。一方、比較例４では比較例２よりもｔ０を長く制御しているが、〔０．００１９−０．００００１５×ｖｏ−０．００００００２６×ＣＴＡＢ比表面積［ｍ２／ｇ］〕に達しておらず、反応ピークまでの滞留時間が十分確保されていないためにカーボンブラック生成核発生量が多くなって低水素量化は充分に達成されない。
実施例５は原料油導入位置を断面積の大きな上流側に変更することによりｖ０を小さくするとともにｔｏを長くし、反応停止位置を下流側に移動することにより〔ｔｒ×Ｔｒ〕値を高くした製造条件である。
一方、比較例５は比較例１から原料油導入位置を上流側に変更することによりｖ０を小さくするとともにｔｏを長くした製造条件である。
従来手法である比較例５では２４Ｍ４ＤＢＰ特性は高くなるが水素含有量も高く、低水素含有量化が充分に進んでいない。
これに対し〔ｔｒ×Ｔｒ〕値を高く制御した実施例５では高２４Ｍ４ＤＢＰと低水素含有量という特性を高度に両立させることができることを示している。
これらの各製造条件で製造したカーボンブラックの物理化学特性を表１、表２に示した。
また、図３は表１、表２の２４Ｍ４ＤＢＰ特性値と水素含有量の相関性を表したグラフである。図３から明らかなように従来製法では二律背反関係にあった高２４Ｍ４ＤＢＰと低水素含有量という特性を高度に両立していることがわかる。
Each manufacturing condition and control factor in Table 1 and Table 2 will be described in more detail.
Example 1 is longer dwell time t o to the thermal decomposition reaction peak of the feedstock by reducing the fuel introduction amount than conventional conditions, carbon black nuclei generation amount in the thermal decomposition reaction of the raw material oil (less than a conventional ) In a suitable state, and the [t r × T r ] value representing the magnitude of the thermal history of the reaction product is controlled to the higher side by moving the reaction stop position backward. On the other hand, Comparative Example 1 is a conventional production method, and Comparative Example 2 is a production condition in which the reaction stop position is shifted backward from Comparative Example 1 and only the value of the thermal history of the reaction product is controlled to be high.
As is apparent from the comparison between Comparative Example 1 and Comparative Example 2 and Example 1, Comparative Example 2 in which only the thermal history is increased in the conventional method has a large amount of carbon black generation nuclei, so the hydrogenation is not sufficient, and 24M4DBP The characteristics were lowered and the two were in contradiction, but by applying the production method of the present invention, it was possible to reduce the hydrogen content while maintaining the 24M4DBP characteristics.
Comparative Example 3 is a production condition in which the [t r × T r ] value representing the magnitude of the thermal history of the reaction product is controlled to be less than 50 by moving the reaction stop position forward from Example 1. . As is apparent from a comparison of Comparative Example 3 and Example 1, [t r × T r] Low hydrogen content is not sufficient heat history for the reaction product when controlling smaller than 50 values and high 24M4DBP characteristics It turns out that coexistence of these is difficult.
Example 2 is longer t o by reducing further fuel from Example 1, it is raised manufacturing conditions [t r × T r] By moving the quench located downstream direction.
Example 3 by reducing approximately 15% of the combustion gas flow from the first embodiment, a longer t o, a manufacturing condition by increasing the [t r × T r]. A longer t o, by increasing control of the [t r × T r], it is clear that it is possible to highly achieve both high 24M4DBP and low surface hydrogen content.
Example 4 is a production condition in which the productivity of Example 1 is taken into consideration, the combustion gas flow rate is increased, and the reaction stop position is moved further downstream. On the other hand, Comparative Example 4 is a condition in which the combustion gas flow rate of Comparative Example 2 is increased.
From Example 4, it is clear that a high 24M4DBP and a low surface hydrogen content can be achieved at a high level by controlling to the conditions described in the present invention even if the combustion gas flow rate is increased in order to increase productivity. Meanwhile, although the control longer t 0 than in Comparative Example 4 In Comparative Example 2, reaches the [0.0019-0.000015 × v o -0.00000026 × CTAB specific surface area [m 2 / g]] In addition, since the residence time until the reaction peak is not sufficiently secured, the amount of carbon black generation nuclei is increased, and the reduction in the amount of hydrogen is not sufficiently achieved.
By the fifth embodiment of a longer t o while reducing the v 0 by changing the feedstock introduction position to the large upstream side of the cross-sectional area, moving the quench located downstream [t r × T r] This is a production condition with a higher value.
On the other hand, Comparative Example 5 is the preparation conditions long t o while reducing the v 0 by changing the raw material oil introducing position from the Comparative Example 1 on the upstream side.
In Comparative Example 5, which is a conventional method, the 24M4DBP characteristics are improved, but the hydrogen content is also high, and the reduction of the hydrogen content is not sufficiently advanced.
On the other hand, Example 5 in which the [t r × T r ] value is controlled to be high indicates that the characteristics of high 24M4DBP and low hydrogen content can be highly compatible.
Tables 1 and 2 show the physicochemical characteristics of carbon black produced under each of these production conditions.
FIG. 3 is a graph showing the correlation between the 24M4DBP characteristic values in Tables 1 and 2 and the hydrogen content. As is apparent from FIG. 3, it can be seen that the conventional manufacturing method is highly compatible with the characteristics of high 24M4DBP and low hydrogen content, which are in contradiction.
なお、各特性の測定方法は下記の通りである。
１）ＣＴＡＢ比表面積（ＣＴＡＢ）：ＪＩＳ Ｋ６２１７−３：２００１に記載された方法により測定され、試料１ｇ当たりに吸着されるＣＴＡＢ量から計算される比表面積（ｍ２／ｇ）で表示される。
２）２４Ｍ４ＤＢＰ吸収量（２４Ｍ４ ＤＢＰ）：ＪＩＳ Ｋ６２１７−４：２００１に記載された方法により測定され、試料１００ｇ当たりに吸収されるジブチルフタレート（ＤＢＰ）のｃｍ３数で表示される。
３）水素含有量：カーボンブラック試料を１０５℃の恒温乾燥機中で１時間乾燥し、デシケータ中で室温まで冷却し、１０ｍｇを精秤し、スズ製のチューブ状サンプル容器に圧着・密栓する。水素分析装置〔株式会社堀場製作所製、ＥＭＧＡ６２１Ｗ〕でアルゴン気流下、２０００℃で１５分間加熱したときの水素ガス発生量を測定し、試料に対する百万分率（ｐｐｍ）で表示される。
In addition, the measuring method of each characteristic is as follows.
1) CTAB specific surface area (CTAB): Measured by the method described in JIS K6217-3: 2001, and is expressed as a specific surface area (m 2 / g) calculated from the amount of CTAB adsorbed per 1 g of sample.
2) 24M4DBP absorption (24M4 DBP): measured by the method described in JIS K6217-4: 2001, and expressed in cm 3 of dibutyl phthalate (DBP) absorbed per 100 g of sample.
3) Hydrogen content: The carbon black sample is dried in a constant temperature dryer at 105 ° C. for 1 hour, cooled to room temperature in a desiccator, 10 mg is accurately weighed, and crimped and tightly plugged into a tubular tube sample container made of tin. The amount of hydrogen gas generated when heated at 2000 ° C. for 15 minutes under an argon stream with a hydrogen analyzer (manufactured by Horiba, Ltd., EMGA621W) is displayed in parts per million (ppm) with respect to the sample.
ゴム組成物の調製ならびにゴム性能試験
表１および表２に記載された条件により製造された実施例および比較例で示された各カーボンブラックを表３に示した配合比率でバンバリーミキサーを用いて混練し、更に加圧型加硫装置を用いて１４５℃で３０分間加硫して加硫ゴム試料片を得た。この加硫ゴム試料片を用いて、３００％引張応力（Ｍ３００）、破断時の伸び（Ｅｂ）および耐摩耗性の特性を測定し、その結果を表４および表５に示した。
Preparation of rubber composition and rubber performance test Each carbon black produced in the examples and comparative examples produced under the conditions shown in Tables 1 and 2 was kneaded using a Banbury mixer at the blending ratio shown in Table 3. Further, vulcanized rubber sample pieces were obtained by vulcanization at 145 ° C. for 30 minutes using a pressure vulcanizer. Using this vulcanized rubber sample piece, 300% tensile stress (M 300 ), elongation at break (Eb), and wear resistance were measured, and the results are shown in Tables 4 and 5.
ＩＰＰＤ：Ｎ−フェニル−Ｎ′−イソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン
なお、ゴム性能特性の測定方法は下記の通りである。
引張り試験（Ｍ３００、Ｅｂ）：ＪＩＳ Ｋ６２５１：２００４「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴム−引張特性の求め方」に記載された方法により実施した。試験片はダンベル状３号形を用い、測定温度２５℃、引張速度５００ｍｍ／ｍｉｎで測定し、第８項にしたがって３００％伸長時の応力（Ｍ３００）、破断時の伸び（Ｅｂ）を算出した。
耐摩耗性試験：ランボーン摩耗試験器を用い、試験荷重４ｋｇ、スリップ率６０％、測定温度２５℃における各試験片の摩耗損失量を測定し、比較例１を基準試験片として次式により耐摩耗性指数を算出した。なお、指数値が大きい程、耐摩耗性に優れる。
式：耐摩耗指数＝（Ｓ／Ｔ）×１００
ここで、Ｓ：比較基準（比較例１）試験片の摩耗損失量
Ｔ：各ゴム試験片の摩耗損失量
Tensile test (M 300, Eb): JIS K6251: 2004 - was carried out by the method described in "Rubber, vulcanized or thermoplastic Determination of tensile properties." The test piece is dumbbell-shaped No. 3, measured at a measurement temperature of 25 ° C. and a tensile speed of 500 mm / min, and according to the eighth term, the stress at 300% elongation (M 300 ) and the elongation at break (Eb) are calculated. did.
Abrasion resistance test: Using a Lambourn abrasion tester, the amount of wear loss of each test piece at a test load of 4 kg, a slip rate of 60%, and a measurement temperature of 25 ° C. was measured. The sex index was calculated. In addition, it is excellent in abrasion resistance, so that an index value is large.
Formula: Wear resistance index = (S / T) × 100
Here, S: Comparative standard (Comparative Example 1) Abrasion loss amount of test piece
T: Abrasion loss amount of each rubber specimen
表４、表５に示した実施例１から５および比較例１から５における数値は、表１、表２に示した製造条件により製造したカーボンブラックを配合して得られたゴム組成物において、比較例１を対照標準とした場合の指数（比較例１を１００とする）で表したゴム性能特性である。図３は、各実施例と比較例の２４Ｍ４ＤＢＰと水素含有量との関係を示す。また、図４はこの表４、表５の数値からＥｂと耐摩耗性との相関性について示した図である。表４、表５および図４から明らかなように、本発明で得られたカーボンブラックは高２４Ｍ４ＤＢＰと低水素含有量という特性を高度に両立しているため、配合して得られるゴム組成物は高２４Ｍ４ＤＢＰという特徴によるゴム組成物への物理的な補強性付与（耐摩耗性）と低水素含有量という特徴によりゴム組成物との化学的な結合を抑制することによる破断時の伸び特性の維持を高度に両立していることがわかる。すなわち本発明で得られたカーボンブラックは従来手法では耐摩耗性と低発熱性を両立させようとした場合に二律背反関係にあって性能低下が見られた耐疲労性、特に引張り特性（Ｅｂ）を高度に維持しており、トラック・バスタイヤ用トレッドゴム組成物への配合剤として好適なカーボンブラックを提供することができ、充填材料として有用である。 The numerical values in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5 shown in Table 4 and Table 5 are the rubber compositions obtained by blending the carbon blacks manufactured under the manufacturing conditions shown in Tables 1 and 2, It is a rubber performance characteristic represented by an index (comparative example 1 is set to 100) when Comparative Example 1 is used as a reference standard. FIG. 3 shows the relationship between 24M4DBP and hydrogen content in each example and comparative example. FIG. 4 is a diagram showing the correlation between Eb and wear resistance from the numerical values in Tables 4 and 5. As is apparent from Tables 4 and 5 and FIG. 4, the carbon black obtained in the present invention is highly compatible with the characteristics of high 24M4DBP and low hydrogen content. Maintaining elongation characteristics at break by suppressing physical bonding to the rubber composition by providing physical reinforcement (wear resistance) to the rubber composition by the feature of high 24M4DBP and low hydrogen content It can be seen that both are highly compatible. In other words, the carbon black obtained in the present invention has a fatigue resistance, particularly tensile properties (Eb), in which the conventional method has a trade-off between the wear resistance and the low heat build-up, and the performance is deteriorated. Carbon black that is highly maintained and suitable as a compounding agent for a tread rubber composition for truck and bus tires can be provided, and is useful as a filling material.
１ カーボンブラック反応装置
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 燃料導入手段を備えた収れん室
８Ａ 原料油噴霧口
８Ｂ 原料油噴霧口
８Ｃ 原料油噴霧口
８Ｄ 原料油噴霧口
９ 原料油導入室
１０ 反応継続兼冷却室
ａ〜ｙ 急冷水圧入噴霧手段
DESCRIPTION OF
Claims (3)
（ｉ）３０≦ｖｏ≦１１０ ［ｍ／ｓ］
（ii）０．００１９−０．００００１５×ｖｏ−０．００００００２６×ＣＴＡＢ
比表面積［ｍ２／ｇ］≦ｔｏ≦０．００１７ ［ｓ］
（iii）５０≦ｔｒ×Ｔｒ≦９０ ［℃・ｓ］ Using a carbon black production apparatus comprising a high-temperature combustion gas generation zone, a reaction zone and a reaction stop zone, high-temperature combustion gas is generated by combustion of hydrocarbons in the high-temperature combustion gas generation zone, and then the high-temperature combustion gas at the upstream end of the reaction zone Raw material oil is spray-introduced into the stream, a reaction gas stream containing carbon black is formed by a pyrolysis reaction, and then a quenching medium is introduced into the reaction gas stream in the reaction stop zone to quench the reaction gas stream and react. In the method for producing carbon black, the combustion gas flow velocity at the feedstock introduction position is v o [m / s], and the residence time from the feedstock introduction position to the pyrolysis reaction temperature peak of the feedstock oil is t. o [s], the residence time of from the raw material oil introducing position until the reaction stop position t r [s], from the raw material oil introduction position before the reaction termination of the reaction temperature flat Values as T r [℃], v o , t o, t r, and the following equation with respect to numerical values of T r (i), and wherein the controller controls under conditions satisfying the (ii) and (iii) A method for producing carbon black.
(I) 30 ≦ v o ≦ 110 [m / s]
(Ii) 0.0019-0.000015 * vo- 0.0000000026 * CTAB
Specific surface area [m 2 / g] ≦ t o ≦ 0.0017 [s]
(Iii) 50 ≦ t r × T r ≦ 90 [° C. · s]
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