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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023082727
(43)【公開日】2023-06-15
(54)【発明の名称】タイヤ用ゴム組成物に用いるためのカーボンブラック
(51)【国際特許分類】
C08L 7/00 20060101AFI20230608BHJP
C08K 3/04 20060101ALI20230608BHJP
C08L 9/00 20060101ALI20230608BHJP
B60C 1/00 20060101ALI20230608BHJP
【ＦＩ】
C08L7/00
C08K3/04
C08L9/00
B60C1/00 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】1
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021196594
(22)【出願日】2021-12-03
(71)【出願人】
【識別番号】000116747
【氏名又は名称】旭カーボン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107984
【弁理士】
【氏名又は名称】廣田 雅紀
(74)【代理人】
【識別番号】100182305
【弁理士】
【氏名又は名称】廣田 鉄平
(74)【代理人】
【識別番号】100096482
【弁理士】
【氏名又は名称】東海 裕作
(74)【代理人】
【識別番号】100131093
【弁理士】
【氏名又は名称】堀内 真
(74)【代理人】
【識別番号】100150902
【弁理士】
【氏名又は名称】山内 正子
(74)【代理人】
【識別番号】100141391
【弁理士】
【氏名又は名称】園元 修一
(74)【代理人】
【識別番号】100221958
【弁理士】
【氏名又は名称】篠田 真希恵
(74)【代理人】
【識別番号】100192441
【弁理士】
【氏名又は名称】渡辺 仁
(72)【発明者】
【氏名】坂本 直也
【テーマコード（参考）】
3D131
4J002
【Ｆターム（参考）】
3D131AA01
3D131BA07
3D131BA12
3D131BA18
4J002AC011
4J002AC031
4J002AC061
4J002AC081
4J002DA036
4J002GN01
(57)【要約】
【課題】耐摩耗性と破断強度に優れる加硫ゴムを製造可能であり、加工性に優れるゴム組成物、並びに、耐摩耗性と破断強度に優れるトレッド及びタイヤを提供する。
【解決手段】オイル吸収量が１２０～１４３ｍＬ／１００ｇであり、圧縮試料によるオイル吸収量が１０５～１２２ｍＬ／１００ｇであり、前記オイル吸収量と前記圧縮試料によるオイル吸収量との差が１１～３３ｍＬ／１００ｇであり、セチルトリメチルアンモニウムブロミド比表面積が１３０～１５３ｍ２／ｇであり、水素発生量が２３００～３５００ｐｐｍであり、遠心沈降法で得られる凝集体分布の最頻径Ｄｓｔ及び当該Ｄｓｔを含むピークの半値幅ΔＤ５０との比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）が０．７５～０．８８である事を特徴とする、タイヤ用ゴム組成物に用いるためのカーボンブラック。
【選択図】なし
【解決手段】オイル吸収量が１２０～１４３ｍＬ／１００ｇであり、圧縮試料によるオイル吸収量が１０５～１２２ｍＬ／１００ｇであり、前記オイル吸収量と前記圧縮試料によるオイル吸収量との差が１１～３３ｍＬ／１００ｇであり、セチルトリメチルアンモニウムブロミド比表面積が１３０～１５３ｍ２／ｇであり、水素発生量が２３００～３５００ｐｐｍであり、遠心沈降法で得られる凝集体分布の最頻径Ｄｓｔ及び当該Ｄｓｔを含むピークの半値幅ΔＤ５０との比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）が０．７５～０．８８である事を特徴とする、タイヤ用ゴム組成物に用いるためのカーボンブラック。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
オイル吸収量が１２０～１４３ｍＬ／１００ｇであり、圧縮試料によるオイル吸収量が１０５～１２２ｍＬ／１００ｇであり、前記オイル吸収量と前記圧縮試料によるオイル吸収量との差が１１～３３ｍＬ／１００ｇであり、セチルトリメチルアンモニウムブロミド比表面積が１３０～１５３ｍ２／ｇであり、水素発生量が２３００～３５００ｐｐｍであり、遠心沈降法で得られる凝集体分布の最頻径Ｄｓｔ及び当該Ｄｓｔを含むピークの半値幅ΔＤ５０との比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）が０．７５～０．８８であることを特徴とする、タイヤ用ゴム組成物に用いるためのカーボンブラック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、タイヤ用ゴム組成物に用いるためのカーボンブラックに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、省エネルギー、省資源の社会的要請の下、自動車の燃料消費量を節約するため、転がり抵抗の小さいタイヤが求められている。このような要求に対し、タイヤの転がり抵抗を減少させる手法としては、カーボンブラックの使用量を低減したり、低級カーボンブラックを使用する等して、ヒステリシスロスの低下した、すなわち発熱性の低いゴム組成物をタイヤ部材、特にトレッドゴムに用いる方法が知られている。
しかしながら、使用するカーボンブラックの単純な減量は、加硫ゴムの耐摩耗性を低下させることがある。また、ゴム成分中に占めるポリブタジエンゴムの割合を増大させたり、加硫ゴムを高弾性化することによって、タイヤの転がり抵抗を改善することもできるが、この場合、タイヤの耐引裂き性に検討の余地があった。このような問題を改善するために種々の検討がなされている。
しかしながら、使用するカーボンブラックの単純な減量は、加硫ゴムの耐摩耗性を低下させることがある。また、ゴム成分中に占めるポリブタジエンゴムの割合を増大させたり、加硫ゴムを高弾性化することによって、タイヤの転がり抵抗を改善することもできるが、この場合、タイヤの耐引裂き性に検討の余地があった。このような問題を改善するために種々の検討がなされている。
【0003】
例えば、トレッドのようなタイヤ用部材に適用した際に、耐摩耗性及びウェット性能を向上させつつ、転がり抵抗を低減することが可能なゴム組成物として、（Ａ）ゴム成分と、（Ｂ）燃焼ガス生成帯域、反応帯域及び反応停止帯域が連設されてなる反応装置を用い、前記燃焼ガス生成帯域内で高温燃焼ガスを生成させ、次いで前記反応帯域に原料を噴霧導入してカーボンブラックを含む反応ガス流を急冷して、反応を終結させることにより得られたゴム配合用カーボンブラックと、（Ｃ）分子内に、窒素原子及びケイ素原子を含む環状構造及び一つ以上の硫黄原子を有し、かつ立体障害の小さな基が一つ以上ケイ素原子に結合している部位を有する有機ケイ素化合物と、（Ｄ）無機充填剤とを含み、前記ゴム配合用カーボンブラックが、一定の関係式を満たすゴム組成物が等開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１２－８７１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１に開示された発明によって、加硫ゴムの機械特性について一定の成功が得られたものの、加硫ゴムの加工性が低下する傾向があり、継続的な課題として更なる向上が求められている。本発明は、上記事情に鑑み、耐摩耗性と破断強度、加工性をより高次で両立したタイヤを得ることができるタイヤ用ゴム組成物に適したカーボンブラックを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
タイヤ用ゴム組成物に用いるカーボンブラックであって、当該カーボンブラックはオイル吸収量が１２０～１４３ｍＬ／１００ｇであり、圧縮試料によるオイル吸収量が１０５～１２２ｍＬ／１００ｇであり、前記オイル吸収量と前記圧縮試料によるオイル吸収量との差が１１～３３ｍＬ／１００ｇであり、セチルトリメチルアンモニウムブロミド比表面積が１３０～１５３ｍ２／ｇであり、水素発生量が２３００～３５００ｐｐｍであり、遠心沈降法で得られる凝集体分布の最頻径Ｄｓｔ及び当該Ｄｓｔを含むピークの半値幅ΔＤ５０との比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）が０．７５～０．８８である事を特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、耐摩耗性と破断強度、加工性を高位に両立したタイヤを得ることができるタイヤ用ゴム組成物に適したカーボンブラックを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】カーボンブラックを製造するためのカーボンブラック製造炉の一例の部分縦断正面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明のカーボンブラックは、次の（１）～（６）の特性を有する。
（１）オイル吸収量が１２０～１４３ｍＬ／１００ｇである。
（２）圧縮試料によるオイル吸収量が１０５～１２２ｍＬ／１００ｇである。
（３）オイル吸収量と圧縮試料によるオイル吸収量との差が１１～３３ｍＬ／１００ｇである。
（４）セチルトリメチルアンモニウムブロミド比表面積が１３０～１５３ｍ２／ｇである。
（５）水素発生量が２３００～３５００ｐｐｍである。
（６）遠心沈降法で得られる凝集体分布の最頻径Ｄｓｔ及び当該Ｄｓｔを含むピークの半値幅ΔＤ５０との比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）が０．７５～０．８８である。
（１）オイル吸収量が１２０～１４３ｍＬ／１００ｇである。
（２）圧縮試料によるオイル吸収量が１０５～１２２ｍＬ／１００ｇである。
（３）オイル吸収量と圧縮試料によるオイル吸収量との差が１１～３３ｍＬ／１００ｇである。
（４）セチルトリメチルアンモニウムブロミド比表面積が１３０～１５３ｍ２／ｇである。
（５）水素発生量が２３００～３５００ｐｐｍである。
（６）遠心沈降法で得られる凝集体分布の最頻径Ｄｓｔ及び当該Ｄｓｔを含むピークの半値幅ΔＤ５０との比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）が０．７５～０．８８である。
【0010】
（１）～（６）の特性を有するカーボンブラックを「本発明のカーボンブラック」と称することがある。
また、「オイル吸収量」を、「ＯＡＮ」と略記することがある。
「圧縮試料によるオイル吸収量」を「ＣＯＡＮ」と略記することがある。
「オイル吸収量と圧縮試料によるオイル吸収量との差」を「ΔＯＡＮ」と称することがある。
「セチルトリメチルアンモニウムブロミド比表面積」を、「ＣＴＡＢ比表面積」と称するか、または、単に「ＣＴＡＢ」と略記することがある。
また、「オイル吸収量」を、「ＯＡＮ」と略記することがある。
「圧縮試料によるオイル吸収量」を「ＣＯＡＮ」と略記することがある。
「オイル吸収量と圧縮試料によるオイル吸収量との差」を「ΔＯＡＮ」と称することがある。
「セチルトリメチルアンモニウムブロミド比表面積」を、「ＣＴＡＢ比表面積」と称するか、または、単に「ＣＴＡＢ」と略記することがある。
【0011】
本発明のカーボンブラックは、（１）～（６）を同時に満たす上記構成であることで、耐摩耗性を損なわずに破断強度を向上し、且つ加工性悪化を抑制したタイヤを得ることができるタイヤ用ゴム組成物を得ることが出来る。この理由は定かではないが、高水素化、高ΔＯＡＮ及び凝集体分布の均一化による耐摩耗性の向上、およびそれらとバランスしたＯＡＮ、ＣＴＡＢの選択によって、本発明の効果が得られると考えられる。
以下、本発明のカーボンブラック、および当該カーボンブラックを配合したゴム組成物の詳細について説明する。
以下、本発明のカーボンブラック、および当該カーボンブラックを配合したゴム組成物の詳細について説明する。
【0012】
〔ゴム成分〕
一般的にタイヤに用いられるゴム成分としては、天然ゴム（ＮＲ）及び合成ジエン系ゴムからなる群より選択される少なくとも１種のジエン系ゴムが挙げられる。
合成ジエン系ゴムとして、具体的には、合成イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン－ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、ブタジエン－イソプレン共重合体ゴム（ＢＩＲ）、スチレン－イソプレン共重合体ゴム（ＳＩＲ）、スチレン－ブタジエン－イソプレン共重合体ゴム（ＳＢＩＲ）等が挙げられる。
ジエン系ゴムは、天然ゴム、合成イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン－ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、及びイソブチレンイソプレンゴムが好ましく、天然ゴム及びブタジエンゴムがより好ましい。ジエン系ゴムは、一種単独で用いてもよいし、二種以上をブレンドして用いてもよい。
一般的にタイヤに用いられるゴム成分としては、天然ゴム（ＮＲ）及び合成ジエン系ゴムからなる群より選択される少なくとも１種のジエン系ゴムが挙げられる。
合成ジエン系ゴムとして、具体的には、合成イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン－ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、ブタジエン－イソプレン共重合体ゴム（ＢＩＲ）、スチレン－イソプレン共重合体ゴム（ＳＩＲ）、スチレン－ブタジエン－イソプレン共重合体ゴム（ＳＢＩＲ）等が挙げられる。
ジエン系ゴムは、天然ゴム、合成イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン－ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、及びイソブチレンイソプレンゴムが好ましく、天然ゴム及びブタジエンゴムがより好ましい。ジエン系ゴムは、一種単独で用いてもよいし、二種以上をブレンドして用いてもよい。
【0013】
ゴム成分は、天然ゴムと合成ジエン系ゴムのいずれか一方のみを含んでいてもよいし、両方を含んでいてもよいが、耐摩耗性及び破断強度をより向上させる観点から、ゴム成分は、少なくとも天然ゴムを含むことが好ましい。同様の観点から、ゴム成分中の天然ゴムの割合は、５０質量％以上が好ましく、５５質量％以上がより好ましい。
【0014】
〔カーボンブラック〕
本発明のカーボンブラックは、既述の（１）～（６）の特性を有すれば、特に制限されず、１種のみを用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
本発明のカーボンブラックは、既述の（１）～（６）の特性を有すれば、特に制限されず、１種のみを用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
【0015】
（１）ＯＡＮ
本発明のカーボンブラックは、ＯＡＮが１２０～１４３ｍＬ／１００ｇである。
ＯＡＮは、カーボンブラック１００ｇ当たりに吸収されるパラフィンオイル等の体積〔ｍＬ〕であり、カーボンブラックの一次粒子によって成る、凝集体構造の発達度合いの指標となる。
ＯＡＮが１２０ｍＬ／１００ｇ未満であると、凝集体構造の発達が不十分でゴムの補強性が得られず、１４３ｍＬ／１００ｇを超えると、発達が過度となり、カーボンブラックの分散性が悪化して物性向上効果が得られない。
かかる観点から、カーボンブラックのＯＡＮは１２０～１４３ｍＬ／１００ｇであり、１２５～１４１ｍＬ／１００ｇであることが好ましく、１２７～１４０ｍＬ／１００ｇであることがより好ましい。ＯＡＮは、ＡＳＴＭ Ｄ２４１４－２１（ＪＩＳ Ｋ６２１７－４：２０１７）に記載の方法により測定される。
本発明のカーボンブラックは、ＯＡＮが１２０～１４３ｍＬ／１００ｇである。
ＯＡＮは、カーボンブラック１００ｇ当たりに吸収されるパラフィンオイル等の体積〔ｍＬ〕であり、カーボンブラックの一次粒子によって成る、凝集体構造の発達度合いの指標となる。
ＯＡＮが１２０ｍＬ／１００ｇ未満であると、凝集体構造の発達が不十分でゴムの補強性が得られず、１４３ｍＬ／１００ｇを超えると、発達が過度となり、カーボンブラックの分散性が悪化して物性向上効果が得られない。
かかる観点から、カーボンブラックのＯＡＮは１２０～１４３ｍＬ／１００ｇであり、１２５～１４１ｍＬ／１００ｇであることが好ましく、１２７～１４０ｍＬ／１００ｇであることがより好ましい。ＯＡＮは、ＡＳＴＭ Ｄ２４１４－２１（ＪＩＳ Ｋ６２１７－４：２０１７）に記載の方法により測定される。
【0016】
（２）ＣＯＡＮ
本発明のカーボンブラックは、ＣＯＡＮが１０５～１２２ｍＬ／１００ｇである。
ＣＯＡＮは、２４，０００ｐｓｉの圧力で４回繰り返し圧力を加えた後、ＯＡＮを測定した値である。ＣＯＡＮは、ＡＳＴＭ Ｄ３４９３－２１（ＪＩＳ Ｋ６２１７－４：２０１７）に記載の方法により測定される。
本発明のカーボンブラックは、ＣＯＡＮが１０５～１２２ｍＬ／１００ｇである。
ＣＯＡＮは、２４，０００ｐｓｉの圧力で４回繰り返し圧力を加えた後、ＯＡＮを測定した値である。ＣＯＡＮは、ＡＳＴＭ Ｄ３４９３－２１（ＪＩＳ Ｋ６２１７－４：２０１７）に記載の方法により測定される。
【0017】
このＣＯＡＮは、いわゆるファンデルワールス力により生じている変形性又は破壊性の構造形態（２次ストラクチャー）によるＯＡＮを排除し、非破壊性の真のストラクチャーの構造形態（１次ストラクチャー）に基づくＯＡＮを求めるときに用いる、１次ストラクチャーを主体とするカーボンブラックの骨格的構造特定を評価する指標である。
【0018】
ＣＯＡＮが１０５ｍＬ／１００ｇ未満であると、ゴム捕捉力が強まりにくく、タイヤの耐摩耗性を損ねる。一方、ＣＯＡＮが１２２ｍＬ／１００ｇを超えると、ゴム組成物の粘度が高まり、加工性が低下する。
かかる観点から、ＣＯＡＮは、１０５～１２２ｍＬ／１００ｇであり、１０７～１２０ｍＬ／１００ｇであることが好ましく、１０７～１１８ｍＬ／１００ｇであることがより好ましい。
かかる観点から、ＣＯＡＮは、１０５～１２２ｍＬ／１００ｇであり、１０７～１２０ｍＬ／１００ｇであることが好ましく、１０７～１１８ｍＬ／１００ｇであることがより好ましい。
【0019】
（３）ΔＯＡＮ
本発明のカーボンブラックは、前記ＯＡＮと前記ＣＯＡＮとの差（ΔＯＡＮ）が１１～３３ｍＬ／１００ｇである。
ΔＯＡＮは、カーボンブラックの表面活性の指標となる。ΔＯＡＮが１１ｍＬ／１００ｇ未満であると、表面活性が低く、ゴム成分とカーボンブラックとの相互作用が少なくなるため、加硫ゴムの耐摩耗性が低下する。ΔＯＡＮが３３ｍＬ／１００ｇを超えると、表面活性が高すぎて、ゴム成分との過度な相互作用が生じ、加硫ゴムが柔らかさを失い、加工性が低下する。
かかる観点から、ΔＯＡＮは、１１～３３ｍＬ／１００ｇであり、１５～３０ｍＬ／１００ｇであることが好ましく、１７～２９ｍＬ／１００ｇであることがより好ましい。
本発明のカーボンブラックは、前記ＯＡＮと前記ＣＯＡＮとの差（ΔＯＡＮ）が１１～３３ｍＬ／１００ｇである。
ΔＯＡＮは、カーボンブラックの表面活性の指標となる。ΔＯＡＮが１１ｍＬ／１００ｇ未満であると、表面活性が低く、ゴム成分とカーボンブラックとの相互作用が少なくなるため、加硫ゴムの耐摩耗性が低下する。ΔＯＡＮが３３ｍＬ／１００ｇを超えると、表面活性が高すぎて、ゴム成分との過度な相互作用が生じ、加硫ゴムが柔らかさを失い、加工性が低下する。
かかる観点から、ΔＯＡＮは、１１～３３ｍＬ／１００ｇであり、１５～３０ｍＬ／１００ｇであることが好ましく、１７～２９ｍＬ／１００ｇであることがより好ましい。
【0020】
（４）ＣＴＡＢ比表面積
本発明のカーボンブラックは、ＣＴＡＢ比表面積が１３０～１５３ｍ２／ｇである。
カーボンブラックのＣＴＡＢ比表面積が１３０ｍ２／ｇ未満であると、加硫ゴムが耐摩耗性及び破断強度に優れず、１５３ｍ２／ｇを超えるとゴム組成物の加工性に優れない。加硫ゴムの耐摩耗性及び破断強度をより向上する観点からカーボンブラックのＣＴＡＢ比表面積は１３２ｍ２／ｇ以上であることが好ましく、１３４ｍ２／ｇ以上であることがより好ましい。また、ゴム組成物の加工性をより向上する観点からカーボンブラックのＣＴＡＢ比表面積は１５０ｍ２／ｇ以下であることが好ましく、１４８ｍ２／ｇ以下であることがより好ましい。
カーボンブラックのＣＴＡＢ比表面積は、ＪＩＳ Ｋ６２１７－３：２００１に準拠した方法で測定することができる。
本発明のカーボンブラックは、ＣＴＡＢ比表面積が１３０～１５３ｍ２／ｇである。
カーボンブラックのＣＴＡＢ比表面積が１３０ｍ２／ｇ未満であると、加硫ゴムが耐摩耗性及び破断強度に優れず、１５３ｍ２／ｇを超えるとゴム組成物の加工性に優れない。加硫ゴムの耐摩耗性及び破断強度をより向上する観点からカーボンブラックのＣＴＡＢ比表面積は１３２ｍ２／ｇ以上であることが好ましく、１３４ｍ２／ｇ以上であることがより好ましい。また、ゴム組成物の加工性をより向上する観点からカーボンブラックのＣＴＡＢ比表面積は１５０ｍ２／ｇ以下であることが好ましく、１４８ｍ２／ｇ以下であることがより好ましい。
カーボンブラックのＣＴＡＢ比表面積は、ＪＩＳ Ｋ６２１７－３：２００１に準拠した方法で測定することができる。
【0021】
（５）水素発生量
本発明のカーボンブラックは、水素発生量が２３００～３５００ｐｐｍである。
水素発生量が２３００ｐｐｍ未満であると表面活性が低く、ゴム成分とカーボンブラックとの相互作用が少なくなるため、加硫ゴムの耐摩耗性が低下する。３５００ｐｐｍを超えると表面活性が高すぎて、ゴム成分との過度な相互作用が生じ、加硫ゴムが柔らかさを失い、加工性が低下する。
かかる観点から、水素発生量は、２４００～３４００質量ｐｐｍであることが好ましく、２４５０～３２００質量ｐｐｍであることがより好ましく、２５００～３０００質量ｐｐｍであることが更に好ましい。
本発明のカーボンブラックは、水素発生量が２３００～３５００ｐｐｍである。
水素発生量が２３００ｐｐｍ未満であると表面活性が低く、ゴム成分とカーボンブラックとの相互作用が少なくなるため、加硫ゴムの耐摩耗性が低下する。３５００ｐｐｍを超えると表面活性が高すぎて、ゴム成分との過度な相互作用が生じ、加硫ゴムが柔らかさを失い、加工性が低下する。
かかる観点から、水素発生量は、２４００～３４００質量ｐｐｍであることが好ましく、２４５０～３２００質量ｐｐｍであることがより好ましく、２５００～３０００質量ｐｐｍであることが更に好ましい。
【0022】
本発明において、水素発生量は、高感度水素分析装置（堀場製作所社製ＥＭＧＡ６２１Ｗ、ＴＣＤ検出器使用）を用いて、カーボンブラックを不活性ガス雰囲気中２０００℃で１５分間加熱した場合の、水素ガス発生量（質量ｐｐｍ）を意味する。
水素発生量の測定は、より具体的には、次の（ｉ）～（iii）に基づいて行うことができる。（ｉ）カーボンブラックを１２５℃の恒温乾燥機中で１時間乾燥し、デシケータ中で室温（２３℃）まで冷却する。（ii）（ｉ）で得たカーボンブラック約２０ｍｇを精秤し、スズ製のチューブ状サンプル容器に入れて圧着・密栓する。（iii）水素分析装置を使用して、アルゴン気流下、２０００℃で１５分間サンプル容器を加熱したときの水素ガス発生量を測定する。
水素発生量の測定は、より具体的には、次の（ｉ）～（iii）に基づいて行うことができる。（ｉ）カーボンブラックを１２５℃の恒温乾燥機中で１時間乾燥し、デシケータ中で室温（２３℃）まで冷却する。（ii）（ｉ）で得たカーボンブラック約２０ｍｇを精秤し、スズ製のチューブ状サンプル容器に入れて圧着・密栓する。（iii）水素分析装置を使用して、アルゴン気流下、２０００℃で１５分間サンプル容器を加熱したときの水素ガス発生量を測定する。
【0023】
（６）ΔＤ５０／Ｄｓｔ
本発明のカーボンブラックは、遠心沈降法で得られる凝集体分布の最頻径Ｄｓｔ及び当該Ｄｓｔを含むピークの半値幅ΔＤ５０との比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）が０．７５～０．８８である。
Ｄｓｔは、ＪＩＳ Ｋ６２１７－６：２０１９記載の方法に従って遠心沈降法を用いて得られた凝集体分布の最多頻度を与える凝集体径を指す。ΔＤ５０（ｎｍ）は、遠心沈降法で得られた凝集体分布曲線において、その頻度が最大点の半分の高さのときの分布の幅である。
本発明のカーボンブラックは、遠心沈降法で得られる凝集体分布の最頻径Ｄｓｔ及び当該Ｄｓｔを含むピークの半値幅ΔＤ５０との比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）が０．７５～０．８８である。
Ｄｓｔは、ＪＩＳ Ｋ６２１７－６：２０１９記載の方法に従って遠心沈降法を用いて得られた凝集体分布の最多頻度を与える凝集体径を指す。ΔＤ５０（ｎｍ）は、遠心沈降法で得られた凝集体分布曲線において、その頻度が最大点の半分の高さのときの分布の幅である。
【0024】
ΔＤ５０／Ｄｓｔが０．８８を超えると、破断強度が維持できない可能性があり、ΔＤ５０／Ｄｓｔを０．７５未満とすると加硫ゴム組成物中でのカーボンブラックの分散性が悪化し、ゴム組成物の加工性が損なわれる。
タイヤの転がり抵抗をより小さくする観点から、ΔＤ５０／Ｄｓｔは０．７７～０．８７であることが好ましく、０．７８～０．８６であることがより好ましく、０．７９～０．８５であることが更に好ましい。
タイヤの転がり抵抗をより小さくする観点から、ΔＤ５０／Ｄｓｔは０．７７～０．８７であることが好ましく、０．７８～０．８６であることがより好ましく、０．７９～０．８５であることが更に好ましい。
【0025】
本発明のカーボンブラックは、上記（１）～（６）の特性を備えるカーボンブラックを製造し得る方法であれば特に制限されないが、以下に説明する製法に従うことが好ましい。
カーボンブラック製造炉内部は、燃焼帯域と反応帯域と反応停止帯域とを連接した構造であり、その全体は耐火物で覆われている。
カーボンブラック製造炉は、燃焼帯域として、可燃性流体導入室と、炉頭部外周から酸素含有ガス導入管によって導入された酸素含有ガスを、整流板を用いて整流して可燃性流体導入室へ導入する酸素含有ガス導入用円筒と、酸素含有ガス導入用円筒の中心軸に設置され、可燃性流体導入室へ燃料用炭化水素を導入する燃料油噴霧装置導入管とを備える。燃焼帯域内では、燃料用炭化水素の燃焼により高温燃焼ガスを生成する。
カーボンブラック製造炉内部は、燃焼帯域と反応帯域と反応停止帯域とを連接した構造であり、その全体は耐火物で覆われている。
カーボンブラック製造炉は、燃焼帯域として、可燃性流体導入室と、炉頭部外周から酸素含有ガス導入管によって導入された酸素含有ガスを、整流板を用いて整流して可燃性流体導入室へ導入する酸素含有ガス導入用円筒と、酸素含有ガス導入用円筒の中心軸に設置され、可燃性流体導入室へ燃料用炭化水素を導入する燃料油噴霧装置導入管とを備える。燃焼帯域内では、燃料用炭化水素の燃焼により高温燃焼ガスを生成する。
【0026】
カーボンブラック製造炉は、反応帯域として、円筒が次第に収れんする収れん室と、収れん室の下流側に例えば４つの原料油噴霧口を含む原料油導入室と、原料油導入室の下流側に反応室とを備える。原料油噴霧口は、燃焼帯域からの高温燃焼ガス流中に原料炭化水素を噴霧導入する。反応帯域内では、高温燃焼ガス流中に原料炭化水素を噴霧導入し、不完全燃焼又は熱分解反応により、原料炭化水素をカーボンブラックに転化する。
【0027】
図１は、当該ゴム配合用カーボンブラックを製造するためのカーボンブラック製造炉の一例の部分縦断正面説明図であって、カーボンブラックの原料（原料炭化水素）を含んだ高温ガスが導入される反応室１０及び反応継続兼冷却室１１を示す。図１に示すように、カーボンブラック製造炉１は、反応停止帯域として、多段急冷媒体導入手段１２を有する反応継続兼冷却室１１を備える。多段急冷媒体導入手段１２は、反応帯域からの高温燃焼ガス流に対して、水などの急冷媒体を噴霧する。反応停止帯域内では、高温燃焼ガス流を急冷媒体により急冷して反応を終結する。
また、カーボンブラック製造炉１は、反応帯域あるいは反応停止帯域において、ガス体を導入する装置を更に備えてもよい。ここで、「ガス体」としては、空気、酸素と炭化水素の混合物、これらの燃焼反応による燃焼ガス等が使用可能である。
また、カーボンブラック製造炉１は、反応帯域あるいは反応停止帯域において、ガス体を導入する装置を更に備えてもよい。ここで、「ガス体」としては、空気、酸素と炭化水素の混合物、これらの燃焼反応による燃焼ガス等が使用可能である。
【0028】
燃焼帯域とは、燃料と空気との反応により高温ガス流が生成される領域であり、この下流端は原料油が反応装置内に導入される点（複数位置で導入される場合は最も上流側）、例えば原料油が導入される点よりも上流側（図１では左側）を指す。
また、反応帯域とは、原料炭化水素が導入された点（複数位置の場合は最も上流側）から反応継続兼冷却室１１内の多段急冷媒体導入手段１２（これらの手段は反応継続兼冷却室１１内で抜き差し自在であり、生産する品種、特性により使用位置は選択される）の作動（水等の冷媒体を導入する）点までを指す。すなわち、例えば第３番目の原料油噴霧口で原料油を導入し、多段急冷媒体導入手段１２で水を導入した場合、この間の領域が反応帯域となる。反応停止帯域とは、急冷水圧入噴霧手段を作動させた点よりも下側（図１では右側）の帯域を指す。
図１において、反応継続兼冷却室１１という名称を用いたのは、原料導入時点から前記反応停止用急冷水圧入噴霧手段の作動時点までが反応帯域、それ以降が反応停止帯域であり、この急冷水導入位置が要求されるカーボンブラック性能により移動することがあるためである。
また、反応帯域とは、原料炭化水素が導入された点（複数位置の場合は最も上流側）から反応継続兼冷却室１１内の多段急冷媒体導入手段１２（これらの手段は反応継続兼冷却室１１内で抜き差し自在であり、生産する品種、特性により使用位置は選択される）の作動（水等の冷媒体を導入する）点までを指す。すなわち、例えば第３番目の原料油噴霧口で原料油を導入し、多段急冷媒体導入手段１２で水を導入した場合、この間の領域が反応帯域となる。反応停止帯域とは、急冷水圧入噴霧手段を作動させた点よりも下側（図１では右側）の帯域を指す。
図１において、反応継続兼冷却室１１という名称を用いたのは、原料導入時点から前記反応停止用急冷水圧入噴霧手段の作動時点までが反応帯域、それ以降が反応停止帯域であり、この急冷水導入位置が要求されるカーボンブラック性能により移動することがあるためである。
【0029】
本発明のカーボンブラックを配合して成るゴム組成物から得られる加硫ゴムは、通常背反する耐摩耗性、破断強度、加工性を高位に両立する事から、タイヤ、防振ゴム、免震ゴム、コンベアベルト等のベルト、ゴムクローラ、各種ホースなどの種々のゴム製品に用いることができる。
【実施例0030】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【0031】
〔カーボンブラックの製造方法〕
図１に代表されるカーボンブラック製造炉を用いて、表２の条件で各カーボンブラックを製造した。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。
図１に代表されるカーボンブラック製造炉を用いて、表２の条件で各カーボンブラックを製造した。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。
【0032】
【表1】
【0033】
【表2】
【0034】
ここで、前記ＯＡＮ及びＣＯＡＮは、ＫＯＨ量の調整で制御する。
また、前記ΔＯＡＮはクエンチ水量の調整で制御する。
また、前記ＣＴＡＢは原料導入量や空気導入量の調整等で制御する。
また、前記水素発生量は反応時間の調整で制御する。
また、ΔＤ５０／Ｄｓｔは空気導入量の調整等で制御する
ただし、上記製造条件は一例であり、所望の値が得られるのであれば、他の製造条件で製造することも可能であるし、製造条件以外を調整することで実現することもできる。
また、前記ΔＯＡＮはクエンチ水量の調整で制御する。
また、前記ＣＴＡＢは原料導入量や空気導入量の調整等で制御する。
また、前記水素発生量は反応時間の調整で制御する。
また、ΔＤ５０／Ｄｓｔは空気導入量の調整等で制御する
ただし、上記製造条件は一例であり、所望の値が得られるのであれば、他の製造条件で製造することも可能であるし、製造条件以外を調整することで実現することもできる。
【0035】
上記製造条件で得られたカーボンブラックの各物性を表３に示す。
【0036】
【表3】
【0037】
各カーボンブラックの特性は、以下の方法にて求めた。
【0038】
（１）ＯＡＮ
ＯＡＮは、ＡＳＴＭ Ｄ２４１４－２１（ＪＩＳ Ｋ６２１７－４：２０１７）に記載の方法により測定した。
（２）ＣＯＡＮ
ＣＯＡＮは、ＡＳＴＭ Ｄ３４９３－２１（ＪＩＳ Ｋ６２１７－４：２０１７）に記載の方法により測定した。
ＯＡＮは、ＡＳＴＭ Ｄ２４１４－２１（ＪＩＳ Ｋ６２１７－４：２０１７）に記載の方法により測定した。
（２）ＣＯＡＮ
ＣＯＡＮは、ＡＳＴＭ Ｄ３４９３－２１（ＪＩＳ Ｋ６２１７－４：２０１７）に記載の方法により測定した。
【0039】
（３）ΔＯＡＮ
ΔＯＡＮは、上記ＯＡＮとＣＯＡＮとの差分として算出した。
ΔＯＡＮは、上記ＯＡＮとＣＯＡＮとの差分として算出した。
【0040】
（４）ＣＴＡＢ比表面積
ＣＴＡＢ比表面積（ｍ２／ｇ）は、ＪＩＳ Ｋ ６２１７－３：２００１に準拠した方法で測定した。
ＣＴＡＢ比表面積（ｍ２／ｇ）は、ＪＩＳ Ｋ ６２１７－３：２００１に準拠した方法で測定した。
【0041】
（５）水素発生量
カーボンブラックを１２５℃の恒温乾燥機中で１時間乾燥し、デシケータ中で室温（２３℃）まで冷却した。得られたカーボンブラック約２０ｍｇを精秤し、スズ製のチューブ状サンプル容器に圧着して密栓した。高感度水素分析装置を使用して、アルゴン気流下、２０００℃で１５分間サンプル容器を加熱したときの水素ガス発生量を測定した。
カーボンブラックを１２５℃の恒温乾燥機中で１時間乾燥し、デシケータ中で室温（２３℃）まで冷却した。得られたカーボンブラック約２０ｍｇを精秤し、スズ製のチューブ状サンプル容器に圧着して密栓した。高感度水素分析装置を使用して、アルゴン気流下、２０００℃で１５分間サンプル容器を加熱したときの水素ガス発生量を測定した。
【0042】
（６）遠心沈降法による凝集体分布（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）
ＤｓｔとΔＤ５０（ｎｍ）は、ＪＩＳ Ｋ６２１７－６：２０１９記載の方法により測
定した。これらの測定結果から、ΔＤ５０／Ｄｓｔを算出した。
ＤｓｔとΔＤ５０（ｎｍ）は、ＪＩＳ Ｋ６２１７－６：２０１９記載の方法により測
定した。これらの測定結果から、ΔＤ５０／Ｄｓｔを算出した。
【0043】
＜ゴム組成物の調製＞
各カーボンブラックの性能評価の為、表４に示す成分を用い、常法に従ってゴム組成物を調製した。表４における各成分の詳細は下記のとおりである。
ＲＳＳ♯１：Ｒｉｂｂｅｄ Ｓｍｏｋｅｄ Ｓｈｅｅｔ １号
ＭＢＴＳ ：２，２′－ジベンゾチアジルジスルフィド
ＩＰＰＤ ：Ｎ－イソプロピル－Ｎ－フェニル－Ｐ－フェニレンジアミン
各カーボンブラックの性能評価の為、表４に示す成分を用い、常法に従ってゴム組成物を調製した。表４における各成分の詳細は下記のとおりである。
ＲＳＳ♯１：Ｒｉｂｂｅｄ Ｓｍｏｋｅｄ Ｓｈｅｅｔ １号
ＭＢＴＳ ：２，２′－ジベンゾチアジルジスルフィド
ＩＰＰＤ ：Ｎ－イソプロピル－Ｎ－フェニル－Ｐ－フェニレンジアミン
【0044】
【表4】
【0045】
＜ゴムの製造と評価＞
得られたゴム組成物について加工性評価を行った。また、ゴム組成物を加硫して加硫ゴム試験片とし、耐摩耗性及び破断強度を評価した。結果を表５に示す。
得られたゴム組成物について加工性評価を行った。また、ゴム組成物を加硫して加硫ゴム試験片とし、耐摩耗性及び破断強度を評価した。結果を表５に示す。
【0046】
１．耐摩耗性
試験片を用い、ＪＩＳ Ｋ６２６４－２：２００５に準じて、ＤＩＮ摩耗試験を行った。室温でＤＩＮ摩耗試験を行った際の摩耗量（ｍｍ３）を測定した。比較例１の摩耗量の逆数を１００とした場合の各摩耗量の逆数を指数として示す。指数値が大きい程、耐摩耗性が良好であることを示す。
試験片を用い、ＪＩＳ Ｋ６２６４－２：２００５に準じて、ＤＩＮ摩耗試験を行った。室温でＤＩＮ摩耗試験を行った際の摩耗量（ｍｍ３）を測定した。比較例１の摩耗量の逆数を１００とした場合の各摩耗量の逆数を指数として示す。指数値が大きい程、耐摩耗性が良好であることを示す。
【0047】
２．破断強度
加硫ゴムの破断強度（ＴＢ；Ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｔ Ｂｒｅａｋ）は、ＪＩＳ Ｋ ６２５１：２０１７に基づいて、加硫ゴムを室温（２５℃）で伸長し、破断させるのに要した最大の引張り力として測定した。
比較例１の加硫ゴムの破断強度を１００として、実施例及び比較例１以外の比較例の破断強度を指数表示した。指数が大きい程、加硫ゴムは、破断強度が大きいことを意味する。許容範囲は９９以上であり、１０２以上が好ましい。
加硫ゴムの破断強度（ＴＢ；Ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｔ Ｂｒｅａｋ）は、ＪＩＳ Ｋ ６２５１：２０１７に基づいて、加硫ゴムを室温（２５℃）で伸長し、破断させるのに要した最大の引張り力として測定した。
比較例１の加硫ゴムの破断強度を１００として、実施例及び比較例１以外の比較例の破断強度を指数表示した。指数が大きい程、加硫ゴムは、破断強度が大きいことを意味する。許容範囲は９９以上であり、１０２以上が好ましい。
【0048】
３．加工性
ＪＩＳ Ｋ ６３００－１：２０１３（ムーニー粘度）に準拠して、１３０℃にて実施例及び比較例のゴム組成物の粘度を測定して、比較例１のゴム組成物の粘度を１００として、各ゴム組成物の粘度を指数表示した。
指数値が大きい程、ゴム組成物が加工性に優れることを示す。許容範囲は１０１以上である。
ＪＩＳ Ｋ ６３００－１：２０１３（ムーニー粘度）に準拠して、１３０℃にて実施例及び比較例のゴム組成物の粘度を測定して、比較例１のゴム組成物の粘度を１００として、各ゴム組成物の粘度を指数表示した。
指数値が大きい程、ゴム組成物が加工性に優れることを示す。許容範囲は１０１以上である。
【0049】
【表5】
【0050】
表５から明らかなように、実施例のカーボンブラックを用いた加硫ゴムは耐摩耗性と破断強度、及び加工性の高位の両立を達成した。また、比較例のカーボンブラックを用いた加硫ゴムは、実施例の加硫ゴムと比較して同等の耐摩耗性であっても高い破断強度及び加工性が得られず、高位の両立には至らなかった。従って、実施例のゴム組成物をトレッド及びタイヤの製造に用いれば、耐摩耗性及び破断強度にも優れるトレッド及びタイヤを製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【0051】
本発明のカーボンブラックを配合したゴム組成物を用いることで、ゴム組成物の加工性を損ねずに、耐摩耗性及び破断強度に優れる加硫ゴムが得られるため、本発明のカーボンブラックは、乗用車用、軽乗用車用、軽トラック用及び重荷重用｛トラック・バス用、オフザロードタイヤ用（鉱山用車両用、建設車両用、小型トラック用等）｝等の各種タイヤのタイヤケース、トレッド部材等の製造に使用されるゴム組成物に好適に用いられる。
【符号の説明】
【0052】
１ カーボンブラック製造炉
１０ 反応室
１１ 反応継続兼冷却室
１２ 多段急冷媒体導入手段
１０ 反応室
１１ 反応継続兼冷却室
１２ 多段急冷媒体導入手段
【図1】