(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
灰分量が０．１〜１０質量％であり、
前記灰分が、チタン、リン、銅、コバルト及びマンガンのいずれかを含有する金属化合物を含み、且つ、
前記灰分が珪素を含み、前記灰分中の前記珪素の含有量が２５〜５０質量％であり、且つ／又は、前記灰分が鉄を含み、前記灰分中の前記鉄の含有量が１０〜３０質量％であることを特徴とする、カーボンブラック。
【請求項２】
前記灰分が珪素を含み、前記灰分中の前記珪素の含有量が２５〜５０質量％であり、且つ、前記灰分が鉄を含み、前記灰分中の前記鉄の含有量が１０〜３０質量％である、請求項１に記載のカーボンブラック。
【請求項３】
前記灰分が、珪素及びナトリウムを含み、質量換算による前記灰分中の前記珪素の含有量が前記ナトリウムの含有量より多い、請求項１又は２に記載のカーボンブラック。
【請求項４】
分布曲線の最多頻度のストークス相当径（Ｄｓｔ）が３０〜１８０ｎｍである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のカーボンブラック。
【請求項５】
分布曲線の最多頻度のストークス相当径（Ｄｓｔ）に対する分布曲線の半値幅（ΔＤ５０）の比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）が０．３００〜１．５００である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のカーボンブラック。
【請求項６】
窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が４０〜１７０ｍ２／ｇである、請求項１〜５のいずれか１項に記載のカーボンブラック。
【請求項７】
ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸収量が８５〜２００ｍＬ／１００ｇである、請求項１〜６のいずれか１項に記載のカーボンブラック。
【請求項８】
よう素吸着量（ＩＡ）が３０〜１８０ｍｇ／ｇである、請求項１〜７のいずれか１項に記載のカーボンブラック。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のカーボンブラックを含むことを特徴とする、ゴム組成物。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のカーボンブラックの製造方法であって、
ゴムを熱分解してゴム分解油を分離するゴム分解油分離工程、及び
前記ゴム分解油分離工程の後に、前記ゴム分解油からカーボンブラックを生成させるカーボンブラック生成工程を含むことを特徴とする、カーボンブラックの製造方法。
【請求項１１】
前記ゴムが、タイヤ、ゴムクローラ−、防振ゴム及びコンベアベルトのいずれかに由来する、請求項１０に記載のカーボンブラックの製造方法。
【請求項１２】
請求項９に記載のゴム組成物を用いてなることを特徴とする、タイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーボンブラック、カーボンブラックの製造方法、ゴム組成物及びタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
加硫ゴムの耐破壊特性を改良する方法としては、例えば、原料となるゴム組成物中にカーボンブラックを配合する方法が挙げられる。
そして、カーボンブラックを工夫して、ゴムの耐破壊特性を改良する場合には、カーボンブラックの粒子径、粒子のつながり度合い（ストラクチャー）および粒子表面の化学的性質を調節する手法が有効であることが知られている。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）と外部比表面積（ＳＴＳＡ）との差が特定の範囲内にあるカーボンブラックでは、カーボンブラック凝集体表面の細孔の度合いが、低発熱性と耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性との両立を図るうえで特に好ましいこと、及び、ＢＥＴ５とＳＴＳＡとに加えて、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸収量と、ヨウ素吸着量（ＩＡ）と、カーボンブラックのストークス径（Ｄｓｔ）およびストークス径分布（ΔＤ−５０（半値幅））と、の関係で最適なカーボンブラックをゴム組成物に用いることにより、得られるゴムの低発熱性と、耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性とをバランス良く向上させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１９３３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本発明者が鋭意検討した結果、特許文献１で開示されたカーボンブラックの各指標を最適化する技術以外にも、ゴムの耐破壊特性を向上させる方法があることがわかった。また、ゴム製品の再利用を図りつつ、カーボンブラックを製造する方法が望まれている。
【０００６】
そこで、本発明は、ゴム組成物に配合した場合に、ゴム組成物の耐破壊特性を向上させることができるカーボンブラックを提供することを目的とする。また、本発明は、ゴム製品の再利用を図りつつ、本発明のカーボンブラックを得ることができるカーボンブラックの製造方法を提供することを目的とする。そして、本発明は、耐破壊特性に優れたゴム組成物を提供することを目的とする。さらに、本発明は、ゴム製品の再利用を図りつつ耐破壊特性を向上させることができる、ゴム組成物又はタイヤを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のカーボンブラックは、灰分量が０．１〜１０質量％であることを特徴とする。
本発明のカーボンブラックによれば、ゴム組成物に配合した場合に、ゴム組成物の耐破壊特性を向上させることができる。
【０００８】
本発明のカーボンブラックは、前記灰分が、珪素化合物及びナトリウム化合物を含み、前記灰分中の前記珪素化合物の含有量が前記ナトリウム化合物の含有量より多いことが好ましい。この構成によれば、ゴム組成物の耐破壊特性をより向上させることができる。
【０００９】
本発明のカーボンブラックは、前記灰分中の前記珪素化合物の含有量が２５〜５０質量％であることが好ましい。この構成によれば、ゴム組成物の耐破壊特性をより向上させることができる。
【００１０】
本発明のカーボンブラックは、前記灰分が、チタン、リン、銅、コバルト及びマンガンのいずれかを含有する金属化合物を含むことが好ましい。この構成によれば、ゴム組成物の耐破壊特性をより向上させることができる。
【００１１】
本発明のカーボンブラックは、前記灰分が鉄化合物を含み、前記灰分中の該鉄化合物の含有量が１０〜３０質量％であることが好ましい。この構成によれば、ゴム組成物の耐破壊特性をより向上させることができる。
【００１２】
本発明のゴム組成物は、本発明のカーボンブラックを含むことを特徴とする。
本発明のゴム組成物によれば、耐破壊特性に優れたゴム組成物となる。
【００１３】
本発明の、カーボンブラックの製造方法は、本発明のカーボンブラックの製造方法であって、ゴムを熱分解してゴム分解油を分離するゴム分解油分離工程、及び前記ゴム分解油分離工程の後に、前記ゴム分解油からカーボンブラックを生成させるカーボンブラック生成工程を含むことを特徴とする。
本発明の、カーボンブラックの製造方法によれば、ゴム製品の再利用を図りつつ、本発明のカーボンブラックを得ることができる。
【００１４】
本明細書において、「ゴム分解油」とは、ゴムを熱分解することにより発生する乾留ガスを冷却して回収した油を意味する。
【００１５】
本発明の、カーボンブラックの製造方法は、前記ゴムが、タイヤ、ゴムクローラ−、防振ゴム及びコンベアベルトのいずれかに由来することが好ましい。この構成によれば、ゴム製品の再利用を図りつつ、本発明のカーボンブラックを得ることができる。
【００１６】
本発明の他のゴム組成物は、本発明の、カーボンブラックの製造方法で製造したカーボンブラックを含むことを特徴とする。本発明の他のゴム組成物によれば、ゴム製品の再利用を図りつつ、ゴム組成物の耐破壊特性を向上させることができる。
【００１７】
本発明のタイヤは、本発明のゴム組成物を用いてなることを特徴とする。本発明のタイヤによれば、ゴム製品の再利用を図りつつ、タイヤの耐破壊特性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ゴム組成物に配合した場合に、ゴム組成物の耐破壊特性を向上させることができるカーボンブラックを提供することができる。また、本発明によれば、ゴム製品の再利用を図りつつ、本発明のカーボンブラックを得ることができるカーボンブラックの製造方法を提供することができる。そして、本発明によれば、耐破壊特性に優れたゴム組成物を提供することができる。さらに、本発明によれば、ゴム製品の再利用を図りつつ耐破壊特性を向上させることができる、ゴム組成物又はタイヤを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明を実施するための形態を例示する。
【００２０】
（カーボンブラック）
本発明のカーボンブラックの灰分量は、０．１〜１０質量％である。
本発明のカーボンブラックによれば、ゴム組成物の耐破壊特性を向上させることができる。
カーボンブラックに金属が含まれると、金属がゴム組成物中の化合物に配位して、カーボンブラックとポリマーとの間の結合が強化され、ゴム組成物の耐破壊特性が向上すると考えられる。
【００２１】
一般的に、カーボンブラックは、直径数十ｎｍの無定形炭素の基本粒子を形成し、該基本粒子が数個ないし数十個融合してアグリゲートが構成され、当該アグリゲートは、数十〜数百ｎｍの大きさを有している。
【００２２】
＜灰分＞
本発明のカーボンブラックの「灰分」とは、前記カーボンブラックを燃焼させて得られる無機質の灰を意味する。
【００２３】
＜＜灰分量＞＞
上記灰分量は、乾燥したカーボンブラックを磁器るつぼにはかりとり、燃焼により炭素質を酸化して、デシケータ中で冷却した後、磁器るつぼの質量を測り、質量百分率で算出して得られる。灰分に金属化合物が含まれる場合、灰分に含まれる金属化合物の種類及びその量は、蛍光Ｘ線を利用した公知の定量分析法、公知のＩＣＰ分析法により測定することができる。
【００２４】
本発明のカーボンブラックの灰分量としては、０．１〜１０質量％である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０．１０〜０．２０質量％が好ましく、０．１５〜０．２０質量％がより好ましい。
前記灰分量が０．１質量％以上であると、ゴム分解油を用いてカーボンブラックを調製することが容易となる。前記灰分量が１０質量％以下であると、灰分が過剰となりすぎず、ゴムに適用したときに、灰分が破壊核となることを回避することができる。０．１〜１０質量％であると、ゴム組成物の耐破壊特性を向上させることができる。
【００２５】
＜＜金属化合物＞＞
上記金属化合物としては、金属元素を含む限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、珪素、ナトリウム、鉄、チタン、リン、銅、コバルト、マンガンアルミニウム、亜鉛、マグネシウム、カルシウム、バナジウム、ニッケル、ジルコニウム、スズ、アンチモン、クロム、ネオジウム、鉛、テルル、バリウム、セシウム、モリブテン等の金属、それらの金属の金属酸化物、などが挙げられる。
これらの中でも、チタン、リン、銅、コバルト及びマンガンのいずれかを含有する金属化合物を含むと、ゴム組成物の耐破壊特性を向上させやすい点で有利である。
【００２６】
−珪素化合物−
上記珪素化合物としては、珪素元素を含む限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、酸化されていない珪素、珪素の酸化物、などが挙げられる。
前記灰分中の前記珪素化合物の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、２５〜５０質量％が好ましい。
前記珪素化合物が、２５〜５０質量％であると、ゴム組成物の耐破壊特性を向上させやすい点で有利である。
また、前記灰分中の前記珪素化合物の含有量が、前記灰分中のナトリウム化合物の含有量より多いと、ゴム組成物の耐破壊特性を向上させやすい点で有利である。
【００２７】
−鉄化合物−
上記鉄化合物としては、鉄元素を含む限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、酸化されていない鉄、酸化鉄、などが挙げられる。
前記灰分中の前記鉄化合物の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１０〜３０質量％が好ましい。
前記鉄化合物が、１０〜３０質量％であると、ゴム組成物の耐破壊特性を向上させやすい点で有利である。
【００２８】
＜粒径分布＞
本発明のカーボンブラックは、粒径分布が、ＪＩＳＫ６２１７−６法の遠心沈降分析により測定した分布曲線の最多頻度のストークス相当径（Ｄｓｔ）が３０〜４９ｎｍであり、Ｄｓｔに対する分布曲線の半値幅（ΔＤ５０）の比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）が０．５００〜０．５４５であることが好ましい。この構成によれば、ゴム組成物の耐摩耗性を向上させることができ、ゴム組成物の未加硫粘度を低くして加工性を良好にすることができ、更にゴム組成物の耐破壊特性を向上させることができる。
ここで、遠心沈降法では、まず、乾燥したカーボンブラックを精秤し、少量の界面活性剤を含む２０％エタノール水溶液と混合して、カーボンブラック濃度５０ｍｇ／ｌの分散液を作成し、これを超音波で十分に分散させ、これを試料溶液とする。装置については、例えば、ジョイス・レーブル社製ディスク・セントリフュージを使用し、ディスク・セントリフュージの回転数を６０００ｒｐｍに設定し、スピン液（２％グリセリン水溶液）を１０ｍｌ加えたのち、１ｍｌのバッファー液（エタノール水溶液）を注入する。ついで試料０．５ｍｌを注射器で加えたのち、一斉に遠心沈降を開始させ、光電沈降法により、形成させた凝集体分布曲線を画かせ、その曲線の最多頻度に相当するストークス相当径をもってＤｓｔ（ｎｍ）とする。
【００２９】
＜＜分布曲線の最多頻度のストークス相当径（Ｄｓｔ）＞＞
上記分布曲線の最多頻度のストークス相当径（Ｄｓｔ）としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、３０〜１８０ｎｍが好ましく、３０〜４９ｎｍがより好ましい。
前記ストークス相当径の分布曲線の最多頻度（Ｄｓｔ）が、前記好ましい範囲内及び前記より好ましい範囲内であると、ゴム組成物の耐摩耗性を向上させることができ、また、ゴム組成物の未加硫粘度を低くして加工性を良好にすることができる。
【００３０】
＜＜Ｄｓｔに対する分布曲線の半値幅（ΔＤ５０）の比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）＞＞
上記ΔＤ５０は、上記ストークス相当径の分布曲線において、最多頻度のストークス相当径（Ｄｓｔ）の頻度の５０％の頻度が得られる、大小２つのストークス相当径の差の絶対値を意味する。上記ΔＤ５０／Ｄｓｔは、凝集体径の分布を評価する指標であり、数字が小さいほど、凝集体径の分布が均一であると見做すことができる。
上記ΔＤ５０／Ｄｓｔとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０．３００〜１．５００が好ましく、０．５００〜０．５４５がより好ましい。
前記ΔＤ５０／Ｄｓｔが、前記好ましい範囲内又は前記より好ましい範囲内であると、ゴム組成物の耐破壊特性を向上させることができる。
【００３１】
本発明のカーボンブラックは、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）、ＤＢＰ吸油量、よう素吸着量（ＩＡ）、圧縮ＤＢＰ吸収量（２４Ｍ４ＤＢＰＡ）、ＣＴＡＢ吸着比表面積（ＣＴＡＢ）、トルエン着色透過度、などの指標によって特性を評価することができる。
【００３２】
＜窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）＞
上記カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、４０〜１７０ｍ２／ｇが好ましく、１００ｍ２／ｇ以上がより好ましい。
前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が、前記好ましい範囲内又は前記より好ましい範囲内であると、ゴム組成物の耐破壊特性及び耐摩耗性を向上させることができる点で有利である。なお、前記窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）は、例えば、ＪＩＳＫ６２１７−１法で測定することができる。
【００３３】
＜ＤＢＰ吸油量＞
上記カーボンブラックのＤＢＰ吸油量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、８５〜２００ｍＬ／１００ｇが好ましく、１００〜１８０ｍＬ／１００ｇがより好ましい。
前記カーボンブラックのＤＢＰ吸油量が、前記好ましい範囲内又は前記より好ましい範囲内であると、カーボンブラックが高ストラクチャー化することにより、ゴム組成物の耐破壊特性及び耐摩耗性を向上させることができる点で有利である。なお、前記ＤＢＰ吸油量は、例えば、ＪＩＳＫ６２１７−４法で測定することができる。
【００３４】
＜よう素吸着量（ＩＡ）＞
上記カーボンブラックのよう素吸着量（ＩＡ）としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、３０〜１８０ｍｇ／ｇが好ましく、１００〜１８０ｍｇ／ｇがより好ましい。
前記カーボンブラックのよう素吸着量（ＩＡ）が、前記好ましい範囲内及び前記より好ましい範囲内であると、得られるゴム組成物の耐破壊特性又は耐摩耗性を向上させることができる点で有利である。なお、前記よう素吸着量（ＩＡ）は、例えば、ＪＩＳＫ６２１７−１法で測定することができる。
【００３５】
＜圧縮ＤＢＰ吸収量（２４Ｍ４ＤＢＰＡ）＞
上記カーボンブラックの圧縮ＤＢＰ吸収量（２４Ｍ４ＤＢＰＡ）としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、８０〜１３０ｍＬ／１００ｇが好ましく、８０〜１２０ｍＬ／１００ｇがより好ましい。
前記カーボンブラックの圧縮ＤＢＰ吸収量（２４Ｍ４ＤＢＰＡ）が、前記好ましい範囲内又は前記より好ましい範囲内であると、ゴム組成物を十分に補強することができ、ゴム組成物の耐摩耗性を向上させることができる点で有利である。なお、前記圧縮ＤＢＰ吸収量（２４Ｍ４ＤＢＰＡ）は、例えば、ＪＩＳＫ６２１７−４法で測定することができる。
【００３６】
＜ＣＴＡＢ吸着比表面積（ＣＴＡＢ）＞
上記カーボンブラックのＣＴＡＢ吸着比表面積（ＣＴＡＢ）としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、４０〜１７０ｍ２／ｇが好ましく、９０〜１７０ｍ２／ｇがより好ましい。
前記カーボンブラックのＣＴＡＢ吸着比表面積（ＣＴＡＢ）が、前記好ましい範囲内又は前記より好ましい範囲内であると、ゴム組成物を十分に補強することができ、ゴム組成物の耐摩耗性を向上させることができる点で有利である。なお、前記ＣＴＡＢ吸着比表面積（ＣＴＡＢ）は、例えば、ＪＩＳＫ６２１７−３法で測定することができる。
【００３７】
＜トルエン着色透過度＞
上記トルエン着色透過度は、数字が大きいほど、トルエン汚染度が小さい、即ち未分解芳香族炭化水素成分が少ないことを意味する。上記カーボンブラックのトルエン着色透過度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、８０％以上が好ましく、９０％以上がより好ましい。
前記カーボンブラックのトルエン着色透過度が、前記好ましい範囲内又は前記より好ましい範囲内であると、補強性の阻害となるタール分が少なくなる点で有利である。なお、前記トルエン着色透過度は、例えば、ＪＩＳＫ６２１８−４法で測定することができる。
【００３８】
（ゴム組成物）
本発明のゴム組成物は、ゴム成分及び上記カーボンブラックを少なくとも含み、さらに、必要に応じて、その他の成分を含む。
本発明のゴム組成物によれば、本発明のカーボンブラックを用いることで耐破壊特性に優れたゴム組成物となる。
【００３９】
＜ゴム成分＞
上記ゴム成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
これらの中でも、ジエン系ゴムに本発明のカーボンブラックを用いると、得られるゴム組成物の耐破壊特性が特に優れる点で有利である。
【００４０】
＜カーボンブラックの配合量＞
上記カーボンブラックのゴム成分１００質量部に対する含量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、４０〜１４０質量部が好ましい。
前記カーボンブラックのゴム成分１００質量部に対する含量が、４０質量部以上であるとグリップ性を向上させることができ、１４０質量部以下であると乾燥路面におけるグリップ性能、及び耐摩耗性を向上させることができる。
【００４１】
＜その他の成分＞
本発明のゴム組成物には、上記ゴム成分及びカーボンブラックの他に、ゴム業界で通常使用される配合剤、例えば、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、オイル、シリカ、などを、本発明の目的を害しない限り、適宜配合することができる。
【００４２】
＜＜加硫剤＞＞
上記加硫剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン等の有機過酸化物；硫黄、モルホリンジスルフィド等の硫黄系加硫剤；などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００４３】
＜＜加硫促進剤＞＞
上記加硫促進剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＣＢＳ（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド）、ＴＢＢＳ（Ｎ−ｔ−ブチル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド）、ＴＢＳＩ（Ｎ−ｔ−ブチル−２−ベンゾチアジルスルフェンイミド）等のスルフェンアミド系の加硫促進剤；ＤＰＧ（ジフェニルグアニジン）等のグアニジン系の加硫促進剤；テトラオクチルチウラムジスルフィド、テトラベンジルチウラムジスルフィド等のチウラム系加硫促進剤；ジアルキルジチオリン酸亜鉛等の加硫促進剤；などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００４４】
＜＜加硫促進助剤＞＞
上記加硫促進助剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、亜鉛華（ＺｎＯ）、ステアリン酸、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００４５】
（カーボンブラックの製造方法）
本発明の、カーボンブラックの製造方法は、ゴム分解油分離工程及びカーボンブラック生成工程を含む。
本発明の、カーボンブラックの製造方法によれば、ゴム製品の再利用を図りつつ、本発明のカーボンブラックを得ることができる。
【００４６】
＜ゴム分解油分離工程＞
上記ゴム分解油分離工程は、ゴムを熱分解してゴム分解油を分離する工程である。
前記ゴム分解油は、公知の反応装置を用いて分離することができる。例えば、熱分解炉と該熱分解炉の後方に油分回収用の冷却部を備えた反応装置を使用し、前記熱分解炉内に、燃料、燃焼用気体、及び原料としてのゴムを導入し、熱分解によりゴムを分解する。ゴムの熱分解により発生する乾留ガスを冷却することにより、ゴム分解油を回収する。本発明のカーボンブラックは、前記ゴム分解油を原料として生成されるカーボンブラックであることが好ましい。
前記ゴム分解油は、公知の方法により、ゴムを熱分解して得ることができ、例えば、井上公雄、他３名、「実用プラントによる熱タイヤ熱分解実験」、日本ゴム協会誌、第５９巻、第１０号、ｐ.５６５−５６７と類似の方法により、外熱式ロータリーキルンで６５０℃の温度で熱分解して得ることができる。
【００４７】
＜＜原料としてのゴム＞＞
上記ゴム分解油分離工程で用いる原料としてのゴムとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、タイヤ、ゴムクローラ−、防振ゴム、コンベアベルト等のゴム製品、タイヤのバフ工程で発生したバフ粉、タイヤのピーリング工程で発生したピーリングゴム、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００４８】
上記原料としてのゴムは、金属成分を含んでいることが好ましい。かかるゴムを用いて得られるゴム分解油には金属成分が含まれ、さらに、かかるゴム分解油を用いて生成されるカーボンブラックは灰分を含む。なお、珪素、ナトリウム、鉄、チタン、リン、銅、コバルト又はマンガンを含有する金属化合物は、熱で気化しやすいため、ゴム分解油中に含まれ易い。
また、熱分解しようとするゴムに金属成分が充分に含まれていないときは、例えば、熱分解しようとするゴムに金属成分を所望量添加することで、所望の灰分量のカーボンブラックを製造することができる。
【００４９】
ゴム製品からの回収部位を適宜選択することで、所望の灰分量のカーボンブラックを得ることができる。また、上記ゴムの熱分解に先立って、原料とするゴムは裁断等してもよく、また、使用するゴムがスチールコード等を含む場合は、熱分解の前に取り除いておいてもよい。
【００５０】
＜カーボンブラック生成工程＞
上記カーボンブラック生成工程は、前記ゴム分解油分離工程の後に、前記ゴム分解油からカーボンブラックを生成させる工程である。
カーボンブラックは、燃焼ガス生成帯域、反応帯域及び反応停止帯域を同軸上に連設した反応装置を用い、燃焼ガス生成帯域で燃料炭化水素の燃焼により高温燃焼ガスを生成させ、続いて反応帯域で前記高温燃焼ガス流中に複数の原料導入装置から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前記原料炭化水素から転化した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の導入により前記反応ガス流を反応停止温度まで冷却して反応を終結させるファーネス法による製造方法によって得ることができる。
そして本発明の製造方法は、カーボンブラックの前記原料炭化水素として、ゴム分解油を用いることを特色とする。
【００５１】
本発明の他のゴム組成物は、ゴム成分、及び、本発明のカーボンブラックの製造方法で製造した、カーボンブラックを少なくとも含み、さらに、必要に応じて、上述のその他の成分を含む。本発明の他のゴム組成物によれば、ゴム製品の再利用を図りつつ、ゴム組成物の耐破壊特性を向上させることができる。
【００５２】
（タイヤ）
本発明のタイヤは、本発明のゴム組成物を用いてなる。本発明のタイヤによれば、ゴム製品の再利用を図りつつ、タイヤの耐破壊特性を向上させることができる。
【実施例】
【００５３】
以下、実施例を挙げて本発明のカーボンブラックをさらに詳しく説明するが、本発明は下記の実施例になんら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更可能である。
【００５４】
［カーボンブラックＡの製造］
【００５５】
＜ゴム分解油分離工程＞
熱分解炉内に廃タイヤの裁断品を投入し、熱分解炉内を窒素ガスで置換した後、炉内のガスを加熱し約６５０℃まで上昇させて、この温度を保持して約４時間の加熱をした。加熱により発生した乾留ガスを冷却しながら回収して、ゴム分解油を分離した。
【００５６】
＜カーボンブラック生成工程＞
燃焼ガス生成帯域、反応帯域及び反応停止帯域を同軸上に連設した反応装置を用い、燃焼ガス生成帯域で燃料炭化水素の燃焼により高温燃焼ガスを生成させ、続いて反応帯域で前記高温燃焼ガス流中に複数の原料導入装置から、原料炭化水素としてゴム分解油を噴霧導入し、不完全燃焼又は熱分解反応により前記ゴム分解油から転化した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の導入により前記反応ガス流を反応停止温度まで冷却して反応を終結させて、カーボンブラックＡを生成した。
【００５７】
［カーボンブラックＢの製造］
上記カーボンブラックＡの製造において用いた廃タイヤと含有される金属の組成が異なる廃タイヤを用いて、カーボンブラックＢを製造した。用いた廃タイヤの種類以外は、カーボンブラックＡの製造と同様にして、カーボンブラックＢを製造した。
【００５８】
［カーボンブラックＣの製造］
カーボンブラックＣは、燃焼ガス生成帯域、反応帯域及び反応停止帯域を同軸上に連設した反応装置を用い、燃焼ガス生成帯域で燃料炭化水素の燃焼により高温燃焼ガスを生成させ、続いて反応帯域で前記高温燃焼ガス流中に複数の原料導入装置から、原料炭化水素として重質油Ｘを噴霧導入し、不完全燃焼又は熱分解反応により前記重質油Ｘから転化した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の導入により前記反応ガス流を反応停止温度まで冷却して反応を終結させて得た。
前記重質油Ｘとしては、下記表１に示す物性の重質油を使用した。
【００５９】
【表１】
0006553959.tif 000002
【００６０】
［カーボンブラックＤの製造］
上記カーボンブラックＣの製造において重質油Ｘを用いたかわりに重質油Ｙを用いた以外は、カーボンブラックＣの製造と同様にして、カーボンブラックＤを製造した。
前記重質油Ｙとしては、重質油Ｘと他の重質油とをブレンドして、金属組成の調節を行ったものを使用した。
【００６１】
[カーボンブラックの特性の評価]
上記のようにして得られたカーボンブラックは、金属化合物量、ＤＢＰ吸油量、圧縮ＤＢＰ吸収量（２４Ｍ４ＤＢＰＡ）、よう素吸着量（ＩＡ）、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）、ＣＴＡＢ吸着比表面積（ＣＴＡＢ）、トルエン着色透過度、Ｄｓｔ、ΔＤ５０、及び重量平均粒子径（Ｄｗ）／数平均粒子径（Ｄｎ）を以下のように測定した。結果を表２、３に示す。
【００６２】
＜金属化合物測定＞
磁性丸型皿を予め７５０℃に設定された電気炉中で約１時間灼熱した後、デシケータ中で室温まで放冷し、重量を秤量する。この磁性皿の中に、１０５℃で１時間乾燥し、デシケータ中で室温まで放冷したカーボンブラックを入れる。それを電気炉中７５０℃で炭素分が認められなくなるまで灰化する。灰化後、デシケータ中で室温まで冷却する。この重量を直示天秤で秤量する。次式により、カーボンブラック中の灰分量を算出した。
灰分量（質量％）＝（灰化残分の質量／試料の質量）×１００
次に、蛍光Ｘ線分析装置（製品名：ｉＣＡＰ  ６２００  発光分光分析装置、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製）を利用した定量分析法により灰分の元素分析を行った。灰分中の金属化合物の組成の結果を表２に示す。
【００６３】
＜ＤＢＰ吸油量測定＞
ＪＩＳＫ６２１７−４法に準拠して、カーボンブラックのＤＢＰ吸油量（ｍＬ／１００ｇ）を測定した。結果を表３に示す。
【００６４】
＜圧縮ＤＢＰ吸収量（２４Ｍ４ＤＢＰＡ）測定＞
ＪＩＳＫ６２１７−４法に準拠して、カーボンブラックの圧縮ＤＢＰ吸収量（２４Ｍ４ＤＢＰＡ）（ｍＬ／１００ｇ）を測定した。結果を表３に示す。
【００６５】
＜よう素吸着量（ＩＡ）測定＞
ＪＩＳＫ６２１７−１法に準拠して、カーボンブラックのよう素吸着量（ＩＡ）（ｍｇ／ｇ）を測定した。結果を表３に示す。
【００６６】
＜窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）測定＞
ＪＩＳＫ６２１７−１法に準拠して、カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）（ｍ2／ｇ）を測定した。結果を表３に示す。
【００６７】
＜ＣＴＡＢ吸着比表面積（ＣＴＡＢ）測定＞
ＪＩＳＫ６２１７−３法に準拠して、カーボンブラックのＣＴＡＢ吸着比表面積（ＣＴＡＢ）（ｍ2／ｇ）を測定した。結果を表３に示す。
【００６８】
＜トルエン着色透過度測定＞
ＪＩＳＫ６２１８−４法に準拠して、カーボンブラックのトルエン着色透過度（％）を測定した。結果を表３に示す。
【００６９】
＜Ｄｓｔ及びΔＤ５０の測定＞
ＪＩＳＫ６２１７−６法に準拠して、カーボンブラックのＤｓｔ及び分布曲線の半値幅（ΔＤ５０）を測定した。結果を表３に示す。
【００７０】
＜Ｄｗ／Ｄｎの測定＞
ＪＩＳＫ６２１７−６法に準拠して、カーボンブラックのＤｗ／Ｄｎの測定をした。結果を表３に示す。
【００７１】
【表２】
0006553959.tif 000003
【００７２】
【表３】
0006553959.tif 000004
【００７３】
＜ゴム組成物の調製＞
得られた各カーボンブラックの性能を評価するため、表４に示す配合割合の配合物をバンバリーミキサーを用いて混練して、さらに加圧型加硫装置を用いて２５℃または１４５℃で３０分間加硫してゴム組成物を得た。さらに、得られたゴム組成物の一部は、１００℃２４時間の熱処理により老化処理をした。
【００７４】
【表４】
0006553959.tif 000005
＊１  スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、ＪＳＲ（株）製「ＳＢＲ＃１５００」
＊２  大内新興化学工業（株）製「ノクラック６Ｃ」
＊３  大内新興化学工業（株）製「ノクセラーＤ」
＊４  大内新興化学工業（株）製「ノクセラーＤＭ」
【００７５】
[ゴム組成物の評価]
上記のように得られたゴム組成物は、破断時伸び（ＥＢ）、引張強さ（ＴＢ）及びタフネス（ＴＦ）を下記の方法で測定した。結果を表５に示す。
【００７６】
＜破断伸び（ＥＢ）測定＞
ＪＩＳＫ６２５１法に準拠して、ゴム組成物の破断伸び（ＥＢ）を測定した。
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／分で測定し、切断伸び（ＥＢ）をＪＩＳＫ６２５１法の１５．１項記載の式（３）を用いて算出した。結果を表５に示す。実施例１は比較例１の値を１００として指数表示し、実施例２は比較例２の値を１００として指数表示した。指数値が大きい程、ゴム組成物の切断伸びが長いことを示す。
【００７７】
＜引張強さ（ＴＢ）測定＞
ＪＩＳＫ６２５１法に準拠して、ゴム組成物の引張強さ（ＴＢ）を測定した。結果を表５に示す。実施例１は比較例１の値を１００として指数表示し、実施例２は比較例２の値を１００として指数表示した。指数値が大きい程、ゴム組成物の引張強さが高いことを示す。
【００７８】
＜タフネス（ＴＦ）測定＞
上記で得られたＥＢ及びＴＢを用いて、ゴム組成物のタフネス（ＴＦ）（タフネス：ＥＢ×ＴＢ）を求めた。結果を表５に示す。実施例１は比較例１の値を１００として指数表示し、実施例２は比較例２の値を１００として指数表示した。指数値が大きい程、ゴム強度（タフネス）が高く、良好であることを示す。
【００７９】
【表５】
0006553959.tif 000006