JP4394219B2

JP4394219B2 - Carbon black for tire tread

Info

Publication number: JP4394219B2
Application number: JP30375999A
Authority: JP
Inventors: 修鈴木
Original assignee: Asahi Carbon Co Ltd
Current assignee: Asahi Carbon Co Ltd
Priority date: 1999-10-26
Filing date: 1999-10-26
Publication date: 2010-01-06
Anticipated expiration: 2019-10-26
Also published as: JP2001123008A

Description

【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カーボンブラックに関し、より詳しくは配合ゴムに対してティアー性（伸び特性）、加工性、発熱性を損なうことなく、タイヤトレッド配合用として有用な、耐摩耗性を大幅に改良することのできるカーボンブラックを提供するものである。
【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ファーネス炉内で高温燃焼ガスを発生させ、この高温ガス流中へ原料炭化水素を導入して、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工業用に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）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においては、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と関連を有す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、タイヤの耐久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さらに増大し、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１−２７５６４３号、特開昭６１−２０７４５２号、特公平７−６４９５７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６−９３１３６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として背反事項であり、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６４−７４２４２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４−３２５５３５号、特開平４−３７０１２６号、特開平５−２５５５４２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、未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、本発明者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、本出願人は、先に特願平９−１１１８３８号（特開平１０−２８７７７１号）発明を出願した。この発明は、「窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が１４０ｍ^２／ｇを越え２００ｍ^２／ｇ未満、ＤＢＰ吸油量（以下ＤＢＰと略記することがある）が１１０ｍｌ／１００ｇを越え１６０ｍｌ／１００ｇ未満という基本特性を有するカーボンブラックにおいて、遠心沈降分析により測定したアグリゲートの最多頻度値（Ｄｓｔ）が、
１）Ｄｓｔ＞９０ｎｍ
２）Ｄｓｔ≧０．８２×（ＤＢＰ）−０．１６×（Ｎ_２ＳＡ）−５
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」
に係るものであり、高い耐摩耗性と低位の発熱性を両立させるとともに、ゴム組成物の低ティアー性（伸び特性）および加工性を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】
しかしながら、表面積範囲がＳＡＦ級またはこれを上回る高い領域にあり、またストラクチャーの上限も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Ｎ_２ＳＡが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問題点があった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ゴムマトリックスへの分散性を改善するとともに、高苛酷条件下での耐摩耗性を大幅に向上させた高ストラクチャーのタイヤトレッド配合用カーボンブラックを提供する点にある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前述の先願発明の問題点を解決するためにさらに研究を進め、カーボンブラックのアグリゲート特性、特にその最多頻度値およびその半値幅を特定範囲に制御し、加えてより高ストラクチャー化することによりこれを解消したものである。
【００１３】
すなわち、本発明は、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が１２０ｍ^２／ｇ以上２００ｍ^２／ｇ未満、ＤＢＰ吸油量が１６５ｍｌ／１００ｇ以上２００ｍ１／１００ｇ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、
（ｌ）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）遠心沈降分析により測定したアグリゲート特性で、
（ａ）ストークス相当径の分布曲線の最多頻度値（Ｄｓｔ）が７０〜１１０ｎｍ
であり、
（ｂ）Ｄｓｔに対する分布曲線の半値幅（ΔＤ５０）の比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）が
１．０５〜１．３０の条件を満たす
ことを特徴とするタイヤトレッド配合用カーボンブラックに関する。
【００１４】
これらの要件において、Ｎ_２ＳＡおよびＤＢＰ吸油量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、特に高苛酷度下での高水準の耐摩耗性を保持するための基本的条件である。
【００１５】
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それぞれ特定範囲に設定するという発明は、前述したように数多く提唱されている。
【００１６】
しかしながら、本発明では前述の要件に加えて、従来のハード系カーボンブラックではアグリゲート分布の最多頻度値（Ｄｓｔ）を７０〜１１０ｎｍという大きな側とし、さらにＤｓｔとその半値幅の比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）を従来よりも大きい範囲に制御することが必須要件となっている。これに加え、Ｎ_２ＳＡ／ＩＡの値を０．８５〜０．９８とすることも本発明カーボンブラックの特徴となっている。
【００１７】
Ｎ_２ＳＡが１２０ｍ^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２００ｍ^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ゴムマトリックスへの分散性の低下がみられ、加えて配合ゴムの加工性が低下するので、１２０ｍ^２／ｇを越え２００ｍ^２／ｇ未満の範囲とすることが大切であり、より望ましいＮ_２ＳＡの範囲は１４０〜１８０ｍ^２／ｇの範囲である。
【００１８】
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。
【００１９】
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補強性が著しく低下し、とくにタイヤにおいて最重要特性の１つである耐摩耗性で大きな低下がみられ、逆に０．９８を上回った場合では加工性や伸び特性において低下が見られ、また耐摩耗性も若干ながら低下する傾向があ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。
【００２０】
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吸油量は１６５ｍｌ／１００ｇ以上２００ｍｌ／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、１６５ｍｌ／１００ｇを下回った場合には高苛酷度下で十分な耐摩耗性が維持できず、また２００ｍ１／１００ｇを上回った場合には通常のカーボンブラック配合量では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吸油量のより望ましい範囲は１６５〜１８０ｍ１／１００ｇである。
【００２１】
本発明カーボンブラックにおいて、ゴム中への最小分散単位であるアグリゲート特性は非常に重要であり、特にそのアグリゲート相当径の最多頻度値（Ｄｓｔ）を７０〜１１０ｎｍ、好ましくは７５〜１０５ｎｍとし、さらにＤｓｔに対する分布曲線における半値幅（ΔＤ５０）の比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）を１．０５〜１．３０の特定範囲にすることが必須条件となる。前記のＤｓｔおよびΔＤ５０／Ｄｓｔの数値は、いずれも表面積範囲からは従来のカーボンブラックの数値よりも大きい側にあり、これがカーボンブラックのゴムへの分散性向上に寄与しているものと考えられる。ＤｓｔおよびΔＤ５０／Ｄｓｔの特性において前述の下限値を下回った場合には分散特性で低下がみられ、これに伴って損失正接の数値が上昇してしまい、また上限値を上回った場合にはゴム組成物の機械的特性、特に耐摩耗性が低下してしまうので好ましくない。
【００２２】
本発明のカーボンブラックの各特性は、下記の方法により測定する。
【００２３】
（１）窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）
ＪＩＳＫ６２１７：１９９７の７項Ｄ法記載の方法により測定され、単位重量当たりの比表面積ｍ^２／ｇで表示される。
【００２４】
（２）よう素吸着量（ＩＡ）
ＪＩＳＫ６２１７：１９９７の６項記載の方法により測定され、単位重量当たりのよう素吸着量ｍｇ／ｇで表示される。
【００２５】
（３）ＤＢＰ吸油量
ＪＩＳＫ６２１７：１９９７の９項Ａ法記載の方法で測定され、カーボンブラック１００ｇ当た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。
【００２６】
（４）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、ＢＲＯＯＫＨＡＶＥＮＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ社製）
測定方法：
ＪＩＳＫ６２１８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：商品名）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２００ｍｇ／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。
前記装置の回転数を８，０００ｒｐｍ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２４℃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（Ｄ）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、ωはディスク回転数、Δρはカーボンブラック粒子と溶媒の密度差、Ｒｉはカーボンブラック分散液注入点の半径、Ｒｄは吸光度測定点までの半径である。
分布曲線における最多頻度値でのストークス相当径をＤｓｔモード径（ｎｍ）（Ｄｓｔ）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。
【００２７】
【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、これにより木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。
【００２８】
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ＲｕｎＮｏ．１〜８のカーボンブラックを製造した。
【００２９】
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る酸素含有ガスを整流する整流板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噴霧装置７を備え、前記円筒４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°）８となり、かつ収れん室８の下流側には図２に示した４つの原料油噴霧口（例えばＢ面では、１０Ｂ−１、１０Ｂ−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（下流側から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カーボンブラック製造炉１を用いた。
【００３０】
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】

【００３１】
前記のカーボンブラック製造炉を用い、表２〜３に示した操作条件によりＳＡＦ級カーボンブラックを製造した。
【００３２】
＜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２〜３に記載のカーボンブラック製造条件は、前述のカーボンブラック製造炉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ものである。
【００３３】
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、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、より下流側に反応停止位置をセットする（反応停止までの時間が長い）ことによりこの値を小さくなる。アグリゲート分布におけるストークス相当径のモード径（Ｄｓｔ）を従来よりも大きく制御することが本発明の重要ポイントであるが、この制御は原料油の導入位置および原料油の特性（導入時の温度、粘度および圧力）により行うことができ、導入位置を上流側にする、温度を低下させる（粘度を上げる）、圧力を下げることによりＤｓｔを大きくすることができる。これに加え、Ｄｓｔに対する分布曲線の半値幅（ΔＤ５０）の比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）を従来よりも大きい値とするが、この制御は主に原料油の導入位置により行った。
【００３４】
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２〜３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４〜５に示した。
【００３５】
【表２】

＊各導入面の反応室上流端からの距離（ｍｍ）
１０Ａ面…１００１０Ｂ面…２００
１０Ｃ面…３００１０Ｄ面…４００
【００３６】
【表３】

＊各導入面の反応室上流端からの距離（ｍｍ）
１０Ａ面…１００１０Ｂ面…２００
１０Ｃ面…３００１０Ｄ面…４００
【００３７】
【表４】

【００３８】
【表５】

＊旭カーボン（株）製ＳＡＦ級カーボンブラック（商品名：旭＃９０）
【００３９】
（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、１４５℃で３０分間加硫し、得られたゴム製品におけるこれらカーボンブラックのゴムに与える物性を試験した。その結果を表７および表８に示した。試験条件は後記のとおりである。
【００４０】
【表６】

【００４１】
【表７】

【００４２】
【表８】

＊対照カーボン（旭＃９０）
【００４３】
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。
（ゴム特性の試験条件）
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、下式で算出した耐摩耗指数（ランボーン摩耗指数）で表した。
耐摩耗指数＝（Ｓ／Ｔ）×１００
Ｓ：対照例（旭＃９０）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＃９０）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）分散性
１９６９年９月号のＲｕｂｂｅｒＷｏｒｌｄ（第１６０巻第６号）第６３−７０頁（著者：Ｈ．Ｅ．Ｒａｉｌｓｂａｃｈら）に記載の方法に準じて、配合ゴム表面を３２倍に拡大した顕微鏡写真を用い、１０〜１に区分された標準見本のどのランクに該当するかを目視で判定した。なお、ランクの中間にあると判定したサンプル、例えば７と８の中間の場合には７．５と表示した。
５）その他のゴム特性：ＪＩＳＫ６３００−１９７４およびＫ６３０１−１９７５に記載の方法に準じて測定した。
【００４４】
［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）から、本発明カーボンブラックの効果を説明する。
ＲｕｎＮｏ．１〜５のカーボンブラックは本発明にかかるものであり、ＲｕｎＮｏ．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２つの要件を外れた比較例、ＲｕｎＮｏ．９は対照カーボンブラック〔商品名旭♯９０、ＳＡＦ級カーボンブラック、旭カーボン（株）製〕である。
【００４５】
ＲｕｎＮｏ．８は本発明の基本特性の１つであるＮ_２ＳＡが上限を越えた比較例であり、比較例のＲｕｎＮｏ．５、６はＮ_２ＳＡ／ＩＡの特性において本発明の上限を越えた例である。また、比較例のＮｏ．７のカーボンブラックは、ΔＤ５０／Ｄｓｔ比の値が本発明の下限を下回った例である。これらの実施例および比較例の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。
【００４６】
（１）ムーニー粘度の特性について
ムーニー粘度は主にカーボンブラックの比表面積およびストラクチャー特性に影響を受ける。いずれかの特性の増大によりムーニー粘度は上昇し、加工性が低下する。
Ｎ_２ＳＡが本発明範囲の上限を越えたＲｕｎＮｏ．８においてはムーニー粘度の指数は１１８を示しており、このことからＮ_２ＳＡは２００ｍ^２／ｇを上限とする。
また、実施例ＲｕｎＮｏ．３と比較例ＲｕｎＮｏ．６を比較するとＲｕｎＮｏ．３のほうがＮ_２ＳＡ、ＤＢＰが共に高いにもかかわらず、ムーニー粘度は低い数値を示しており、本発明カーボンブラックの優位性が明白である。
（２）耐摩耗指数および損失正接（ｔａｎ δ）特性、ならびにこれら２特性の関連性について
比表面積とストラクチャーがほぼ等しいレベルにあるＲｕｎＮｏ．１とＮｏ．５の比較において、Ｎ_２ＳＡ／ＩＡが本発明の範囲を超えたＲｕｎＮｏ．５では耐摩耗性において若干の低下が見られる。ランボーン摩耗指数に最も大きな影響を与えるカーボンブラック物性のＮ_２ＳＡとの相関を表４、５および表７、８をもとにプロットして図５に示した。
この図から明らかなように、実施例に示したＲｕｎＮｏ．１〜４のカーボンブラックは比較例および対照例の一連のグループとは異なる位置にあり、いずれも表面積に対して指数は高い数値を示している。
また、ΔＤ５０／Ｄｓｔの特性で本発明を外れたＲｕｎＮｏ．７では、耐摩耗指数では対照例よりもかなり高い値を示しているが、それと同時に損失正接の値も大幅に高くなってしまっている。
耐摩耗性（ランボーン摩耗指数）と損失正接の両特性は、一方の特性が向上すると他方は低下するという背反事項であり、この両者を同時に満足させることは困難とされてきた。上述の両者を軸として実施例（ＲｕｎＮｏ．１〜４）、比較例（ＲｕｎＮｏ．５〜８）および対照例（ＲｕｎＮｏ．９）の特性をプロットしたものが図６である（図の左上が改良方向）。
この図から、ＲｕｎＮｏ．１〜４のグループ（本発明実施例）と、ＲｕｎＮｏ．５〜８のグループは明らかに異なるシリーズとして区別することができ、ＲｕｎＮｏ．１〜４の本発明のカーボンブラックはいずれも両特性の組み合わせにおいて好ましい特性を有していることが明らかで、特に耐摩耗性に対しての優位さは明確である。
（３）分散特性について
Ｎ_２ＳＡ／ＩＡ特性で本発明範囲を外れたＲｕｎＮｏ．５と、基本特性においてほぼ等しいＲｕｎＮｏ．１との分散特性を比較するとＲｕｎＮｏ．１の方が良好な数値を示している。さらに、Ｎ_２ＳＡにおいて本発明範囲を外れたＲｕｎＮｏ．８においては分散性は大きく低下していることがわかる。
【００４７】
【効果】
本出願人が以前に出願した特願平９−１１１８３８号（特開平１０−２８７７７１号公報）においてカーボンブラックすなわち、高い耐摩耗性と低位の発熱性という背反事項を目指すとともに、これに加えてゴム組成物の伸び特性および加工性を改良することのできることを開示した。この出願に係るカーボンブラックにより上記の各ゴム特性においてほぼ満足すべき性能が得られたが、表面積が非常に高い方になると、ゴムへの分散性、加工性の点で問題が若干あり、ＤＢＰ吸油量は１６０ｍｌ／１００ｇを上限としなければならなかった。そのためＤＢＰ吸油量に影響される高苛酷度での耐摩耗性は十分ではなかった。
本発明のカーボンブラックは、これらの問題をΔＤ５０／Ｄｓｔ比の値を特定範囲内に制御するという特定のコロイダル特性を付与することにより分散性を改良し、ＤＢＰの上限を２００ｍｌ／１００ｇまで上げても発熱性の悪化なしに耐摩耗性を改良することに成功した。したがって、ゴム配合製品、特にタイヤトレッド用配合時に非常に有用なカーボンブラックとして利用できる。
【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３（ａ）のＢ−Ｂ矢視における断面図である。
【図５】ＲｕｎＮｏ．１〜９のカーボンブラックにおけるランボーン耐摩耗指数とＮ_２ＳＡの関係を示すグラフである。
【図６】ＲｕｎＮｏ．１〜９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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to carbon black blended in a rubber composition for tire treads, and more particularly useful for blending tire treads without impairing tear properties (elongation characteristics), workability, and heat buildup with respect to blended rubber. The present invention provides a carbon black capable of greatly improving the wear resistance.
[0002]
[Prior art]
Carbon black is produced by pyrolysis or incomplete combustion of raw hydrocarbons by generating high temperature combustion gases in a furnace with strictly controlled conditions and introducing raw hydrocarbons into this high temperature gas stream. It is a useful raw material for industrial use, and has unique properties that can dramatically improve mechanical properties, especially tensile strength, wear resistance, and other properties of rubber-containing compositions. Therefore, it is widely used as a filling and reinforcing agent for various rubber products including tires, and is also used for various paints and inks by utilizing the blackness that is the color feature.
[0003]
Carbon black for rubber compounding has a significant effect on the performance of the compounded rubber composition due to its physicochemical characteristics, that is, the unit particle size, the surface area per unit weight (specific surface area), the degree of particle connection (structure), etc. Therefore, carbon black having different properties is selectively used depending on the required rubber composition.
[0004]
The rubber composition used for the tire contact surface (tread part) has excellent resistance to abrasion (abrasion resistance) due to rotation at high speed and contact with the road surface, as well as repeated deformation caused by contact. Hysteresis characteristics related to the heat generation characteristics of the rubber composition due to are also an important factor.
[0005]
The improvement in the wear resistance of the rubber composition in the tire tread portion brings about an increase in the tire life, in particular, the mileage.
[0006]
In order to improve the wear resistance, carbon black has been developed in the direction of increasing the surface area (small particle diameter) and increasing the structure. However, the demand for improvement in wear resistance is further increased, and in order to respond to this, the activity of the carbon black surface is improved (Japanese Patent Laid-Open No. 1-275643, Japanese Patent Laid-Open No. 61-207452, Japanese Patent Publication No. 7-64957, etc.) And a technique for reducing the half width of the aggregate distribution evaluated by centrifugal sedimentation analysis (JP-A-6-93136, JP-A-63-264647, etc.) is disclosed.
[0007]
In this way, when the carbon black for tire tread compounding is used to improve the wear resistance, the rubber composition becomes more exothermic while improving the wear resistance, and the tear properties (elongation characteristics) and processing are improved. Incurs the disadvantage that performance such as performance is reduced. That is, wear resistance and heat generation are contradictory characteristics as mutually contradicting characteristics, and various techniques have been proposed to solve this.
[0008]
Invention using carbon black with two peaks in aggregate distribution (JP-B-6-868, JP-A-64-74242, JP-A-63-199748), invention specifying agglomerate void volume (specially Japanese Patent Publication No. 6-37582, Japanese Patent Publication No. 6-41540, Japanese Patent Publication No. 7-755), an invention in which the pore distribution mode diameter between particles measured by a differential scanning calorimeter (DSC) is specified (Japanese Patent Laid-Open No. 4-325535) JP-A-4-370126, JP-A-5-255542), inventions specifying the wavelength dependence of absorbance in the visible light region of dilute water dispersions (JP-A-4-363344, JP-A-5-43740, JP-A-5-170973) and the like are disclosed as means and methods for achieving both wear resistance and heat generation performance. Further, a countermeasure by increasing the structure has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 6-136289).
[0009]
Various means such as those mentioned above have been proposed for the purpose of achieving the trade-off between high wear resistance and low exothermicity (it is impossible to achieve both at the same time and must be compromised to some extent). However, the present situation is that no carbon black having characteristics capable of providing a compounded rubber composition having sufficient performance has been found, and the present inventor aims to achieve both of these characteristics. In addition, for the purpose of improving the tear properties (elongation characteristics) and processability of the rubber composition, the present applicant has previously filed an invention of Japanese Patent Application No. 9-111638 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-287771). The present invention, "nitrogen adsorption specific surface area _(N 2 SA) of 140 m ² / g to over 200m less than ² / g, DBP absorption (hereinafter sometimes abbreviated as DBP) of less than 160 ml / 100 g exceed 110 ml / 100 g In carbon black having the basic characteristics, the most frequent value (Dst) of the aggregate measured by centrifugal sedimentation analysis is
1) Dst> 90 nm
2) Dst ≧ 0.82 × (DBP) −0.16 × (N ₂ SA) −5
Carbon black for tire treads that meets the requirements of "
The rubber composition has both excellent wear resistance and low exothermic properties, and imparts excellent properties to the rubber compound to improve the low tear property (elongation property) and processability of the rubber composition. Provided carbon black that can be used.
[0010]
However, since the surface area range is in the SAF grade or higher region and the upper limit of the structure is limited to 160 ml / 100 g, the dispersibility in the rubber matrix, particularly N ₂ SA exceeded 180 m ² / g. In some cases, there were some problems in dispersibility in rubber and wear resistance under severe conditions.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a carbon black for compounding a tire tread having a high structure which has improved dispersibility in a rubber matrix and has greatly improved wear resistance under high severe conditions.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present inventor further researched to solve the above-mentioned problems of the prior invention, and controlled the aggregate characteristics of carbon black, in particular, the most frequent value and the half-value width thereof to a specific range, and in addition, higher This is solved by structuring.
[0013]
That is, the present invention provides a carbon black having basic characteristics such as a nitrogen adsorption specific surface area (N ₂ SA) of 120 m ² / g or more and less than 200 m ² / g and a DBP oil absorption of 165 ml / 100 g or more and less than 200 m 1/100 g.
(L) The ratio of N ₂ SA to iodine adsorption amount (IA) (N ₂ SA / IA) is 0.85.
~ 0.98,
(2) Aggregate characteristics measured by centrifugal sedimentation analysis
(A) The most frequent value (Dst) of the distribution curve of the Stokes equivalent diameter is 70 to 110 nm.
And
(B) The present invention relates to a carbon black for blending a tire tread, wherein a ratio (ΔD50 / Dst) of a half-value width (ΔD50) of a distribution curve to Dst satisfies a condition of 1.05 to 1.30.
[0014]
In these requirements, the N ₂ SA and DBP oil absorption amounts being in the specific ranges described above are the basic conditions for maintaining a high level of wear resistance, especially under high severity, for the compounded rubber composition. It is.
[0015]
Carbon black is the form and distribution of grape tuft-like aggregates (also called aggregates, the smallest dispersed units in the rubber matrix) formed by the fusion of very small unit particles. It has already been known that it greatly affects the performance, and as described above, many inventions have been proposed in which the morphology characteristics of the aggregates are set within a specific range in order to control the characteristics of the rubber composition.
[0016]
However, in the present invention, in addition to the above-mentioned requirements, in the conventional hard carbon black, the most frequent value (Dst) of the aggregate distribution is set to a large side of 70 to 110 nm, and the ratio of Dst to its half width (ΔD50 / Dst) ) Must be controlled within a larger range than before. In addition to this, it is a feature of the carbon black of the present invention that the value of N ₂ SA / IA is set to 0.85 to 0.98.
[0017]
When N ₂ SA is less than 120 m ² / g, it is difficult to ensure sufficient wear resistance for the compounded rubber composition. On the other hand, when N ₂ SA exceeds 200 m ² / g, decrease in dispersibility in the rubber matrix is seen as a gate characteristics is increased satisfied the scope of the present invention, in addition because processability of the compounded rubber is reduced by, 200 meters less than 2 / ^g exceed 120 m 2 / ^g The range of N ₂ SA is more preferably in the range of 140 to 180 m ² / g.
[0018]
In the present invention, the ratio between this N ₂ SA value and iodine adsorption amount (IA) [iodine adsorption amount is another means for evaluating the surface area of carbon black as well as N ₂ SA value], N ₂ The value of SA / IA needs to be lower than that of normal carbon black, and it is an essential condition in the present invention that this value is in the range of 0.85 to 0.98.
[0019]
When the value of N ₂ SA / IA falls below 0.85 which is the lower limit of this range, the reinforcing property is remarkably lowered, and particularly, the wear resistance which is one of the most important characteristics in the tire is greatly reduced. On the other hand, if it exceeds 0.98, workability and elongation characteristics are decreased, and wear resistance tends to decrease slightly, which is not preferable. A more preferable range of N ₂ SA / IA is 0.88 to 0.95.
[0020]
It is another essential requirement of the present invention that the DBP oil absorption, which is a standard indicating the degree of connection of the carbon black particles, is not less than 165 ml / 100 g and less than 200 ml / 100 g, and if it is below 165 ml / 100 g, the high severity level If sufficient wear resistance cannot be maintained below 200 m1 / 100 g, the viscosity of the rubber composition will increase at the normal carbon black content, and there will be a decrease in workability and elongation characteristics. It is not preferable. A more desirable range of DBP oil absorption is 165 to 180 m1 / 100 g.
[0021]
In the carbon black of the present invention, the aggregate characteristic which is the minimum dispersion unit in the rubber is very important. Particularly, the most frequent value (Dst) of the equivalent diameter of the aggregate is 70 to 110 nm, preferably 75 to 105 nm. Furthermore, it is an indispensable condition that the ratio (ΔD50 / Dst) of the half width (ΔD50) in the distribution curve to Dst falls within a specific range of 1.05 to 1.30. The values of Dst and ΔD50 / Dst are both larger than the values of conventional carbon black from the surface area range, and this is considered to contribute to the improvement of dispersibility of carbon black in rubber. When the Dst and ΔD50 / Dst characteristics are below the above lower limit value, the dispersion characteristics are reduced, and as a result, the loss tangent value increases. The mechanical properties of the composition, particularly the wear resistance, are not preferable.
[0022]
Each characteristic of the carbon black of the present invention is measured by the following method.
[0023]
(1) Nitrogen adsorption specific surface area (N ₂ SA)
It is measured by the method described in Item 7 method D of JIS K6217: 1997, and is expressed as a specific surface area m ² / g per unit weight.
[0024]
(2) Iodine adsorption (IA)
It is measured by the method described in item 6 of JIS K6217: 1997, and is expressed in terms of iodine adsorption mg / g per unit weight.
[0025]
(3) DBP oil absorption amount Measured by the method described in item 9A of JIS K6217: 1997, and expressed in ml of dibutyl phthalate (DBP) absorbed per 100 g of carbon black.
[0026]
(4) Analytical measuring device for carbon black aggregate size by centrifugal sedimentation analysis:
High-speed disk centrifuge ultrafine particle size analyzer (measurement device name: BI-DCP, manufactured by BROOKHAVEN INSTRUMENTS CORPORATION)
Measuring method:
A carbon black sample dried according to JIS K 6218 was added with a small amount of a surfactant (Nonidet P-40: trade name), kneaded into a paste, mixed with a 20 vol% aqueous ethanol solution, and a carbon black concentration of 200 mg / day. 1 dispersion liquid is prepared, and it fully disperses with an ultrasonic homogenizer to make a sample.
The rotation speed of the apparatus is set at 8,000 rpm, and 10.0 ml of spin solution (pure water, 24 ° C.) is added, and then 1.0 ml of buffer solution (20 vol% ethanol aqueous solution, 24 ° C.) is injected. Subsequently, 0.5 ml of carbon black dispersion liquid at 24 ° C. is injected to start measurement.
The Stokes equivalent diameter (D) corresponding to each time t is calculated by the following formula (1) from the elapsed time after adding the carbon black dispersion and the absorbance distribution curve.
[Expression 1]

In equation (1), η is the viscosity of the solvent, ω is the disk rotational speed, Δρ is the density difference between the carbon black particles and the solvent, Ri is the radius of the carbon black dispersion injection point, and Rd is the radius to the absorbance measurement point. .
The Stokes equivalent diameter at the most frequent value in the distribution curve is defined as the Dst mode diameter (nm) (Dst), and the difference (half width) between two large and small Stokes equivalent diameters corresponding to 50% frequency of the most frequent value is ΔD50 (nm). ).
[0027]
【Example】
Examples of the present invention will be described in detail below in comparison with comparative examples, but it goes without saying that the scope of the present invention is not limited thereby.
[0028]
Examples and Comparative Examples Using a carbon black production furnace shown in FIGS. 1 to 8 carbon blacks were produced.
[0029]
An oxygen-containing gas introduction cylinder (inner diameter 250 mmφ, length 300 mm) having a rectifying plate 5 for rectifying oxygen-containing gas introduced from the outer periphery of the furnace head inside the combustible fluid introduction chamber (inner diameter 450 mmφ, length 400 mm) 2 4 and a fuel oil spraying device 7 on the central axis thereof, and the downstream side of the cylinder 4 is a converging chamber (upstream end inner diameter 370 mmφ, downstream end inner diameter 80 mmφ, convergence angle 5.3 °) 8 on the downstream side, and the converging chamber On the downstream side of 8, four feed oil spray holes shown in FIG. 2 (for example, 10B-1, 10B-2, 10B-3, 10B-4 on the B surface) are installed on the same plane. A raw material oil introduction chamber 11 including a raw material oil spray port (10A to 10D from the downstream side) forming a plane is provided, and this downstream side is provided with a reaction chamber 12 and a quenching water injection spray device (a to h) for stopping the reaction. Continued reaction and cold A carbon black production furnace 1 consisting of a rejection chamber (inner diameter 140 mmφ, length 2000 mm) 13 and entirely covered with a refractory was used.
[0030]
A heavy oil having a specific gravity of 0.8622 (15 ° C / 4 ° C) was used as the fuel, and a heavy oil having the properties shown in Table 1 was used as the feedstock oil.
[Table 1]

[0031]
Using the carbon black production furnace, SAF grade carbon black was produced under the operating conditions shown in Tables 2-3.
[0032]
<Production Conditions for Example Carbon Black and Comparative Example Carbon Black>
The carbon black production conditions described in Tables 2 and 3 are as follows: Example carbon black and comparative example carbon black were fed using the above-described carbon black production furnace, the feed oil introduction position, the total amount of introduced air, the feed oil feed amount, the feed oil feed It is manufactured by adjusting conditions such as pressure and temperature, reaction stop cooling water introduction position, and fuel introduction amount.
[0033]
The production conditions will be described in more detail. The surface area (N ₂ SA) can be adjusted by changing the ratio of the feed oil introduction amount and the total air introduction amount, and the surface area can be increased by increasing the ratio of the introduction air amount. Will increase. The ratio of the two surface area indices, N ₂ SA / IA, can be controlled by the reaction stop position after the carbon black generation reaction, that is, the time from when the feedstock is introduced into the furnace until it is cooled, This value is decreased by setting the reaction stop position further downstream (the time until the reaction stop is long). The important point of the present invention is to control the mode diameter (Dst) of the Stokes equivalent diameter in the aggregate distribution to be larger than before, but this control depends on the feed oil introduction position and the feed oil characteristics (temperature at the time of introduction, Dst can be increased by setting the introduction position upstream, decreasing the temperature (increasing the viscosity), and decreasing the pressure. In addition, the ratio (ΔD50 / Dst) of the half-value width (ΔD50) of the distribution curve with respect to Dst is set to a larger value than the conventional one, but this control is mainly performed by the introduction position of the feedstock.
[0034]
Tables 2 to 3 show the production conditions of Example Carbon Black and Comparative Example Carbon Black according to the present invention, and Tables 4 to 5 show physicochemical characteristics of each produced carbon black and control carbon black.
[0035]
[Table 2]

* Distance of each introduction surface from the upstream end of the reaction chamber (mm)
10A surface ... 100 10B surface ... 200
10C surface ... 300 10D surface ... 400
[0036]
[Table 3]

* Distance of each introduction surface from the upstream end of the reaction chamber (mm)
10A surface ... 100 10B surface ... 200
10C surface ... 300 10D surface ... 400
[0037]
[Table 4]

[0038]
[Table 5]

* SAF grade carbon black manufactured by Asahi Carbon Co., Ltd. (trade name: Asahi # 90)
[0039]
(Rubber performance test)
In order to evaluate the performance of the carbon blacks shown in Tables 4 and 5, rubber compositions were prepared at the compounding ratios shown in Table 6, vulcanized at 145 ° C. for 30 minutes, and these carbons in the obtained rubber products. The physical properties given to black rubber were tested. The results are shown in Tables 7 and 8. The test conditions are as described below.
[0040]
[Table 6]

[0041]
[Table 7]

[0042]
[Table 8]

* Control carbon (Asahi # 90)
[0043]
The rubber properties of each compounded rubber composition were measured under the following test conditions.
(Test conditions for rubber properties)
1) Vulcanization condition of compounded rubber composition: 145 ° C., 30 minutes 2) Abrasion resistance test: A lamborn abrasion tester was used to conduct an abrasion test at a high slip rate of 60%, and the resistance calculated according to the following equation: It was expressed as a wear index (Lambourn wear index).
Wear resistance index = (S / T) x 100
S: Abrasion loss of the control sample (Asahi # 90) T: Abrasion loss in the test specimen 3) Loss tangent: Viscoelastic spectrometer (model VES-F-III) manufactured by Iwamoto Seisakusho Co., Ltd. Loss tangent (tan δ) was measured under the following measurement conditions and expressed as an index relative to the control carbon black (Asahi # 90).
Measurement condition frequency: 50 Hz
Dynamic strain rate: ± 1%
Measurement temperature: 25 ° C
Initial load: 160 g weight 4) Dispersibility Rubber compounded in accordance with the method described in September 1969, Rubber World (Vol. 160, No. 6, pp. 63-70 (author: HE Railsbach et al.) Using a photomicrograph with the surface magnified 32 times, it was visually determined which rank of the standard sample divided into 10 to 1 corresponds. In the case of a sample determined to be in the middle of the rank, for example, between 7 and 8, 7.5 is displayed.
5) Other rubber properties: Measured according to the methods described in JIS K6300-1974 and K6301-1975.
[0044]
[Evaluation]
The effect of the carbon black of the present invention will be described from the measurement results (Tables 7 to 8) of the compositions in which the carbon blacks of Examples and Comparative Examples having the physicochemical properties shown in Tables 4 to 5 are blended with rubber.
Run No. Carbon blacks 1 to 5 are those according to the present invention. The carbon blacks of 5 to 8 are comparative examples, Run No. 1, which deviate from one or two specific requirements of the present invention. 9 is a control carbon black [trade name Asahi # 90, SAF grade carbon black, manufactured by Asahi Carbon Co., Ltd.].
[0045]
Run No. No. 8 is a comparative example in which N ₂ SA, which is one of the basic characteristics of the present invention, exceeds the upper limit. Examples 5 and 6 are examples in which the upper limit of the present invention is exceeded in the characteristics of N ₂ SA / IA. Moreover, No. of the comparative example. Carbon black No. 7 is an example in which the value of the ΔD50 / Dst ratio falls below the lower limit of the present invention. Evaluation for each characteristic item of the carbon black of these examples and comparative examples is as follows.
[0046]
(1) Characteristics of Mooney Viscosity Mooney viscosity is mainly affected by the specific surface area and structure characteristics of carbon black. Any increase in properties increases Mooney viscosity and decreases processability.
N ₂ SA exceeded the upper limit of the scope of the present invention. In FIG. 8, the Mooney viscosity index is 118, and thus N ₂ SA has an upper limit of 200 m ² / g.
In addition, Example Run No. 3 and Comparative Example Run No. 6 is compared with RunNo. Although N ₂ SA and DBP are both higher in No. 3, Mooney viscosity shows a lower value, and the superiority of the carbon black of the present invention is clear.
(2) The wear resistance index and loss tangent (tan δ) characteristics, and the relationship between these two characteristics, Run No. 1 and No. In comparison of Run No. 5, N ₂ SA / IA exceeded the scope of the present invention. In No. 5, there is a slight decrease in wear resistance. FIG. 5 shows the correlation between the carbon black properties that have the greatest influence on the Lambourn wear index and N ₂ SA, plotted based on Tables 4 and 5 and Tables 7 and 8.
As is apparent from this figure, the Run No. shown in the example is shown. The carbon blacks 1 to 4 are located at positions different from the series of groups of the comparative example and the control example.
In addition, Run No. which deviated from the present invention by the characteristic of ΔD50 / Dst. In No. 7, the abrasion resistance index is considerably higher than that of the control example, but at the same time, the loss tangent value is also significantly increased.
Both characteristics of wear resistance (Lambourn wear index) and loss tangent are trade-offs that when one characteristic improves, the other decreases, and it has been difficult to satisfy both at the same time. FIG. 6 is a plot of the characteristics of the example (Run Nos. 1 to 4), the comparative example (Run Nos. 5 to 8), and the control example (Run No. 9) with both of the above as axes (see the figure). The top left is the improvement direction).
From this figure, Run No. 1 to 4 groups (Examples of the present invention) and Run No. The groups 5-8 can be clearly distinguished as different series. It is clear that any of the carbon blacks 1 to 4 of the present invention has preferable characteristics in a combination of both characteristics, and the superiority to wear resistance is particularly clear.
(3) Dispersion characteristics Run No. which deviated from the scope of the present invention by N ₂ SA / IA characteristics. 5 and the basic characteristics of Run No. When comparing the dispersion characteristics with those of Run No. 1, A value of 1 indicates a better value. Furthermore, Run No. which deviated from the scope of the present invention in N ₂ SA. 8 shows that the dispersibility is greatly reduced.
[0047]
【effect】
In Japanese Patent Application No. 9-111838 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-287771) filed previously by the present applicant, carbon black, that is, a trade-off between high wear resistance and low exothermic property, and in addition to this, rubber It has been disclosed that the elongation properties and processability of the composition can be improved. The carbon black according to this application provided almost satisfactory performance in each of the above rubber properties. However, when the surface area was very high, there were some problems in terms of dispersibility into rubber and processability. The oil absorption had to be 160 ml / 100 g as the upper limit. Therefore, the wear resistance at high severity affected by DBP oil absorption is not sufficient.
The carbon black of the present invention improves the dispersibility by giving a specific colloidal characteristic that controls the value of the ΔD50 / Dst ratio within a specific range, and raises the upper limit of DBP to 200 ml / 100 g. Also succeeded in improving the wear resistance without exothermic deterioration. Therefore, it can be used as a carbon black that is very useful when compounding rubber products, particularly tire treads.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal front view of an apparatus according to an example of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
3 (a) is a partially enlarged view showing the frontal head and the fuel introducing device of FIG. 1, and FIG. 3 (b) is a partially enlarged view of the front end of the fuel oil spraying device 7 in (a). (C) is AA sectional drawing of (b).
4 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
FIG. Is a graph showing the relationship between the Lambourn abrasion index and N ₂ SA in 1-9 carbon black.
FIG. 6: Run No. It is a graph which shows the relationship between the Lamborn abrasion resistance index and loss tangent in carbon black of 1-9.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Carbon black production furnace 2 Flammable fluid introduction chamber 3 Oxygen-containing gas introduction pipe 4 Oxygen-containing gas introduction cylinder 5 Rectifier plate 6 Fuel oil spraying device introduction pipe 7 Fuel oil spraying device 8 Converging chamber 9 Burner tile 10A Raw material oil spraying port 10B Raw material oil spray port 10C Raw material oil spray port 10D Raw material oil spray port 11 Raw material oil introduction chamber 12 Reaction chamber 13 Reaction continuation and quenching chamber 51 Ring 71 Fuel oil spray tip 72 Fuel oil introduction tube 73 Oxygen-containing gas introduction tube 74 Oxygen-containing Gas introduction pipe 75 Oxygen-containing gas introduction pipe 76 Oxygen-containing gas introduction pipe a Quenched water injection spray apparatus b Quench water injection spray apparatus c Quench water injection spray apparatus d Quench water injection spray equipment e Quench water injection spray equipment f Quench water injection spray Device g Rapid water injection spray device h Rapid water injection spray device

Claims

In carbon black having the basic characteristics of a nitrogen adsorption specific surface area (N ₂ SA) of 120 m ² / g or more and less than 200 m ² / g, and a DBP oil absorption of 165 ml / 100 g or more and less than 200 m 1/100 g,
(L) The ratio of N ₂ SA to iodine adsorption (IA) (N ₂ SA / IA) is 0.85.
~ 0.98,
(2) Aggregate characteristics measured by centrifugal sedimentation analysis
(A) The most frequent value (Dst) of the distribution curve of the Stokes equivalent diameter is 70 to 110 nm.
And
(B) A carbon black for a tire tread, wherein a ratio (ΔD50 / Dst) of a half width (ΔD50) of a distribution curve to Dst satisfies a condition of 1.05 to 1.30.