[发明专利]硬质炭黑及橡胶组合物

说明书

技术领域

本发明涉及耐磨耗性与低发热性的平衡优异的硬质炭黑。

背景技术

橡胶配合用的炭黑根据其用途、目的存在多种炭黑，根据比表面积或聚集体(アグリゲ一ト)等各种特性来分类。

其中，对于轮胎胎面用炭黑，要求实现高度的耐磨耗性和低燃料消耗性。在这两种所需特性之中，后者低燃料消耗性以低发热性进行评价。

作为用于满足这些所需性能的炭黑，例如为高聚集体是有效的，同时为了提高耐磨耗性而使比表面积大，另一方面，为了改善低燃料消耗性而使比表面积小是有效的。即，兼备高耐磨耗性与低燃料消耗性为二律背反的命题。

为了使耐磨耗性与低燃料消耗性高度平衡，着眼于炭黑的多种特性，申请了很多专利。

例如，提出了在特定的比表面积、聚集体范围内，规定了氮吸附比表面积与CTAB吸附比表面积的关系、聚集体破坏指数、比着色强度、ΔD50/Dst和通过汞孔隙计测定得到的直径25nm～30nm的空隙总容积的炭黑(参照专利文献1)。

此外，还提出了基于通过透射型电子显微镜得到的二维投影图像将聚集体指标化，在专利文献2中，提出了在氮吸附比表面积为75～100m²/g、压缩DBP为105～120ml/100g的硬质类区域中，聚集体的斯托克斯直径(Dst)与对通过透射型电子显微镜得到的二维投影图像进行图像分析而得到的炭黑聚集体的投影面积的圆换算平均直径(De)之间满足Dst≥0.62De+28.0关系的形状各向异性小的炭黑及橡胶组合物(参照专利文献2)。

此外，还提出了一种炭黑，在CTAB吸附比表面积为110～160m²/g且24M4DBP吸收量为90～140ml/100g的特定范围内，大部分具有聚集体参数的圆形规整度(λ1)满足λ1≤0.0027×(24M4DBP)+0.0778的锯齿形状，具有固有椭圆离心率(固有楕円離心率)(λ2)满足λ2≥-0.000444×(24M4DBP)+0.750这样的各向异性高的聚集体(参照专利文献3)。

然而，由于近些年考虑到地球环境保护，对节省资源、节能的社会要求更进一步提高，特别是对于低燃料消耗轮胎的要求日益增高，期望使耐磨耗性与低燃料消耗性高度平衡为现有技术以上的炭黑及配合有该炭黑的橡胶组合物。

专利文献1：日本专利3809230号公报

专利文献2：日本专利3461396号公报

专利文献3：日本特开2000-319539号公报

需要解决的问题在于，仍然得不到充分的保持高水平的耐磨耗性且具有非常优异的低发热性的硬质炭黑。

发明内容

本发明人为了提供兼备高水平的耐磨耗性和低燃料消耗性的炭黑用作乘用车轮胎胎面，对聚集体形状进行深入研究的结果发现，在由聚集体的包络面积和投影面积算出的指标比由DBP吸收量算出的值低时，可实现低燃料消耗化，从而完成本发明。

即，本发明的硬质炭黑的特征在于，具有下式(1)的选择性特性。

CA＜0.35×DBP+2                    (1)

其中，CA为对通过透射型电子显微镜得到的聚集体的二维投影图像进行图像分析，由聚集体的包络面积和投影面积利用下式(2)计算的指标，DBP为DBP吸收量。

CA＝(包络面积-投影面积)/投影面积×100    (2)

此外，本发明的硬质炭黑的特征在于，优选进一步具有下式(3)的选择性特性。

1.55＜D75/D25＜2.0              (3)

其中，D75为用离心沉降法测定的聚集体的75％频率值，D25为25％频率值。

此外，本发明的硬质炭黑的特征在于，优选CTAB吸附比表面积为55～150m²/g，DBP吸收量为100～150ml/100g。

此外，本发明的硬质炭黑的特征在于，相对于橡胶100质量份，配合20～100质量份的上述硬质炭黑而成。

本发明的硬质炭黑由于具有下式(1)的选择性特性，所以可保持高水平的耐磨耗性，且同时表现出非常优异的低发热性。此外，由此可适用于要求高水平的耐磨耗性和非常优异的低燃料消耗性的乘用车用轮胎胎面的配合橡胶等用途。

CA＜0.35×DBP+2                   (1)