(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が１４〜１８ｍ２／ｇ、造粒粒子の硬さ（ＩＰＨ）が９ｃＮ以下、ＤＢＰ吸油量（ｍｌ／１００ｇ）が９５ｍｌ／１００ｇ以上であって、下記式値を満足することを特徴とする防振ゴム用カーボンブラック。
ＤＢＰ≧１３×Ｎ２ＳＡ−１７１
【請求項２】
ゴム成分１００重量部に対し請求項１記載のカーボンブラックを１０〜２００重量部配合してなることを特徴とする防振ゴム組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種工業用機能ゴム部品、特に自動車のエンジンマウント等に用いられる防振ゴム用として好適なカーボンブラック、及び該カーボンブラックをゴム成分に配合した防振ゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種の防振材に用いられるゴム材料には、支持する重量物の振動を吸収し、抑制する防振機能と重量物を支える強度特性が要求される。すなわち、防振ゴム材料には動的特性の向上、特に動倍率の低位化（低静動化）が必要とされており、一方、エンジン等の振動体を支持するためにはある程度の静的弾性率を確保することが必要である。一般に、動倍率の低位化を図るためには粒子径が大きく（比表面積が小さく）、ストラクチャーの大きなカーボンブラックを使用したり、その配合量を少なくする等の方法が知られている。
【０００３】
例えば、特開平１−２７２６４５号公報には天然ゴム(NR)等の原料ゴムに、充填剤としてヨウ素吸着量(IA)１０〜４０mg/g、ジブチルフタレート(DBP) 吸油量(A法) １００〜５００ml／100gの特性を有するカーボンブラックを配合してなる防振ゴム用ゴム組成物が開示されている。
【０００４】
また、特開平７−１６６０８９号公報にはよう素吸着量(IA)が８〜２０mg/g、ＤＢＰ吸油量(DBPA)が４５〜９５ml/100g の領域にあり、比着色力が下記算出式−▲１▼で得られるＡの値以下であり、かつ下記算出式−▲２▼で得られるＢの値が１５〜６０であるサーマルタイプ高ストラクチャーファーネスカーボンブラックが提案されている。
算出式−▲１▼    Ａ＝２０＋ＩＡ
算出式−▲２▼    Ｂ＝（ＤＢＰＡ／ＩＡ）2 
【０００５】
一方、減衰性を高め、静的弾性率を確保するためには比表面積が大きいカーボンブラックを用い、その配合量は多いほど有利であることが知られている。したがって、防振用ゴム組成物として動倍率の低位化と静的弾性率の高位化とを両立化するためにカーボンブラックに求められる特性は相反するものとなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、この相反する低動倍率化と高静的弾性率とを備え、防振ゴム材料として好適な物性を有する防振ゴム用のカーボンブラックの性状について鋭意研究を行った結果、カーボンブラックの粒子径、ストラクチャー、及び、ゴム中におけるカーボンブラックのミクロ分散性が大きく影響することを見出した。
【０００７】
本発明は、上記の知見に基づいて開発されたものであって、その目的は防振ゴム用として好適なカーボンブラック、及び該カーボンブラックを配合した防振ゴム組成物、特にゴム成分に配合してゴム組成物とした際に、一定静的弾性率当たりの動倍率が低い、すなわち、一定静的弾性率当たり従来よりも優れた低動倍率（低静動比）を付与することのできる防振ゴム用カーボンブラック、及び、該カーボンブラックを配合した防振ゴム組成物を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明による防振ゴム用カーボンブラックは、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が１４〜１８ｍ２／ｇ、造粒粒子の硬さ（ＩＰＨ）が９ｃＮ以下、ＤＢＰ吸油量（ｍｌ／１００ｇ）が９５ｍｌ／１００ｇ以上であって、下記式値を満足することを構成上の特徴とする。
ＤＢＰ≧１３×Ｎ２ＳＡ−１７１
【０００９】
また、本発明の防振ゴム組成物は、請求項１記載のカーボンブラックを、ゴム成分１００重量部に対し１０〜２００重量部配合してなることを構成上の特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の防振ゴム用カーボンブラックは、窒素吸着比表面積(N2SA)が１４〜２３m2/gの範囲にあることが必要である。動倍率の低減化を図るには比表面積が小さいことが有利であり、窒素吸着比表面積(N2SA)の値が２３m2/gを越えると動倍率が大きくなって、一定静的弾性率当たりの低動倍率化が困難となる。一方、窒素吸着比表面積(N2SA)の値が小さくなると通常のファーネス法により製造することが困難となり、更に本発明の特性要件の一つであるＤＢＰ吸油量を確保することが難しくなるので、１４m2/g以上に設定される。なお、好ましくは窒素吸着比表面積(N2SA)は１８m2/g以下に設定する。
【００１１】
次に、造粒粒子の硬さ(IPH) を９cN以下の値に設定するのは、ゴム成分中へミクロな状態で分散させるための要件となるものであり、この値が９cNを越えるとゴム中におけるカーボンブラックのミクロ分散化が不充分となり、結果的に一定静的弾性率当たりの低動倍率化を図ることが困難となる。
【００１２】
更に、本発明の防振ゴム用カーボンブラックはストラクチャーの大きさを示すＤＢＰ吸油量が、ＤＢＰ≧１３×Ｎ2 ＳＡ−１７１の式値を満足することが必要である。この式値を満足しない場合には、一定静的弾性率当たりの低動倍率化を図ることが困難となる。なお、ＤＢＰ吸油量は９５ml/100g 以上であることが好ましい。
【００１３】
このようにして、カーボンブラックの性状を、窒素吸着比表面積(N2SA)が１４〜２３m2/g、造粒粒子の硬さ(IPH) が９cN以下、ＤＢＰ吸油量(ml/100g) の値がＤＢＰ≧１３×Ｎ2 ＳＡ−１７１の式値を満足することによって、ゴム配合物の低動倍率化と高静的弾性率とを高位に両立化することが可能となるが、窒素吸着比表面積(N2SA)を１８m2/g以下に、または、ＤＢＰ吸油量を９５ml/100g 以上の値に設定すると、低動倍率化と高静的弾性率との両立化を一層効果的に図ることができる。
【００１４】
上記の構成におけるカーボンブラックの各特性は、下記の測定方法によって得られた値が適用される。
▲１▼窒素吸着比表面積（Ｎ2 ＳＡ）；
ＡＳＴＭ  Ｄ3037−88  “Standard Test Methods for Carbon Black-Surface Area by Nitrogen Adsorption”Method Bによる。
▲２▼造粒粒子の硬さ（ＩＰＨ）；
ＪＩＳＫ6219−1997「ゴム用カーボンブラックの基本性能の試験方法」７項Ａ法による。
▲３▼ＤＢＰ吸油量；
ＪＩＳＫ6217−1997「ゴム用カーボンブラックの造粒物の性質の試験方法」９項Ａ法による。
【００１５】
本発明の防振ゴム用カーボンブラックは、常法に従って加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、軟化剤、可塑剤等の必要成分とともにゴム成分に配合、混練、加硫処理して目的とする防振ゴム組成物が得られる。ゴム成分としては、天然ゴムをはじめスチレンブタジエンゴム、ポリブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム等の各種合成ゴムや混合ゴムが対象となる。これらのゴム成分に配合するカーボンブラック量は、ゴム成分１００重量部に対しカーボンブラック１０〜２００重量部の量比に設定される。カーボンブラックの配合比が１０重量部未満では充分な静的弾性率が得られず、一方２００重量部を越えると加工性が低下するためである。
【００１６】
本発明のカーボンブラックは、緩徐に収斂、開拡する鼓状絞り部をもつ広径の円筒反応炉を用い、燃料油と空気または酸素を含む適宜な酸化剤とによる高温燃焼ガス中に原料油の霧化気流を二段に導入することにより製造される。例えば、図１に例示した、炉頭部に接線方向空気供給口１と炉軸方向に装着された複数の燃焼バーナ２及び水冷外套を有し炉軸方向に進退可能な外筒ノズル３とこれに挿着された伸縮自在な中軸筒ノズル４からなる二重筒構造の原料油噴射ノズル５を備えた燃焼室６と、同軸的に鼓状の狭径部７を介して広径反応室８が連設され、下流域に水冷クエンチ９を備えた急冷部１０を経て垂直に立ち上がる煙道１１に接続する円筒反応炉を用い、原料油は霧化空気とともに外筒ノズル３及び中軸筒ノズル４を介して二段に分割導入される。なお、原料油導入位置は外筒ノズル３の進退と、中軸筒ノズル４の伸縮により適宜変更することができる。
【００１７】
原料油にはクレオソート油、エチレンボトム油等の高芳香族系重質油が使用され、高温燃焼ガスとの良好な均質混合状態を得るために霧化噴射ノズルを介して充分な微粒子気流の状態で導入する。本発明のカーボンブラックは、上記の装置において、供給する空気量、燃料油量、原料油導入量、上流側と下流側の原料油導入量の割合、燃焼ガス流速および炉内滞留時間等を制御することにより製造することができる。また、造粒粒子の硬さの調整は公知の乾式あるいは湿式造粒法により造粒条件及び乾燥条件を適宜設定制御することにより造粒粒子の硬さ(IPH) の異なるカーボンブラックを得ることができる。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を比較例と対比して説明する。
【００１９】
実施例１〜７、比較例１〜５
炉頭部に接線方向空気供給口１を備えたウインドボックスと下流側出口部が緩やかに収斂する燃焼室６（内径７００mm、長さ１２００mm）、該燃焼室と同軸的に連設する狭径部７（内径４００mm、長さ２００mm）、及びこれに引き続き開拡するテーパー状反応室８（内径９００mm、長さ９０００mm）、反応室の下流域に位置変更し得る水冷クエンチ９を設けた図１に例示した形態の円筒反応炉を設置し、炉頭から炉中心軸に沿って二重筒構造の原料油噴射ノズル５を挿着し、その周辺に４本の燃焼バーナ２を同軸的に設置した。原料油噴射ノズル５は、上流側の原料油導入点（外筒ノズル３の噴出孔）が収斂部位に、下流側原料油導入点（中軸筒ノズル４の噴出孔）は狭径部位にそれぞれ位置するように調整した。なお燃料油及び原料油には表１に示した性状のものを使用した。
【００２０】
【表１】
0003773381.tif 000002
【００２１】
上記の反応炉、原料油、燃料油を用いて、全空気供給量、燃料油供給量、燃料油燃焼率、全原料油供給量、上流側および下流側原料油導入量、炉内滞留時間等の生成条件を変えて特性の異なるカーボンブラックを発生し、また湿式造粒法により造粒機のピン回転数、粉末カーボンブラック供給量、造粒水量などを変更して造粒粒子の硬さの異なるカーボンブラックを製造した。表２（実施例）及び表３（比較例）に生成条件と得られたカーボンブラックの特性を示した。
【００２２】
【表１】
0003773381.tif 000003
【００２３】
【表３】
0003773381.tif 000004
【００２４】
次に、これらのカーボンブラックを、表４に示す配合比率で天然ゴムに配合した。なお、カーボンブラックのみ変量配合とした。
【００２５】
【表４】
0003773381.tif 000005
【００２６】
これらの配合物を１４５℃の温度で４０分間加硫してゴム組成物を作製した。得られたゴム組成物についてゴム物性を測定し、測定した結果を表５（実施例）表６（比較例）に、また静的弾性率(Es)と動倍率(Ed100／Es) の関係を図２に示した。なお、ゴム物性の測定は下記の方法により行った。
【００２７】
(1)動倍率；
▲１▼動的弾性率 (Ed100)の測定；
ヴィスコ・エラスティック・スペクトロメーター〔 (株) 岩本製作所製〕を用い、以下の条件で測定した。
試験片；厚さ 2mm、長さ35mm、幅 5mm
周波数；100Hz 、  動的歪率；0.2 ％、  温度；室温
▲２▼静的弾性率(Es)の測定；
ＪＩＳ  Ｋ6386「防振ゴムのゴム材料」により測定した。
▲３▼動倍率；
動的弾性率 (Ed100)／静的弾性率(Es)から算出した。
【００２８】
(2)その他のゴム物性は、ＪＩＳＫ6301「加硫ゴム物理試験方法」により測定した。
【００２９】
【表５】
0003773381.tif 000006
【００３０】
【表６】
0003773381.tif 000007
【００３１】
表２〜３、表５〜６、及び図１の結果から、実施例のゴム組成物は比較例のゴム組成物に比べて静的弾性率に対する動倍率が低位にあり、静的弾性率の高位化と動倍率の低位化との両立化が図られることが判る。
【００３２】
すなわち、造粒粒子の硬さ(IPH) が高く９cNを上回る比較例１は、実施例３に比較してゴム成分中におけるミクロ分散性が低くなるために動的弾性率が上がり、結果的に動倍率が高くなり、静的弾性率に対する動倍率の低減化を図ることができない。比較例２はＤＢＰ吸油量が１３×Ｎ2 ＳＡ−１７１の式値より小さい場合であるが、実施例６に比較して静的弾性率が低位にあり結果的に動倍率が高くなり静的弾性率と低動倍率化の両立化が図られていない。
【００３３】
また、比較例３〜５は窒素吸着比表面積(N2SA)が高く、ＤＢＰ吸油量が式値を満足しない、（比較例４は造粒粒子の硬さも高い）場合であるが、いずれも静的弾性率と低動倍率化の両立は悪化傾向にあることが認められる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のとおり、窒素吸着比表面積(N2SA)、造粒粒子の硬さ(IPH) 及びＤＢＰ吸油量を特定した本発明の防振ゴム用カーボンブラック、及び該カーボンブラックを配合したゴム組成物は、一定静的弾性率当たりの低動倍率化を図ることが可能となる。したがって、例えば自動車のエンジンマウント等の防振ゴム材をはじめ広い用途分野において極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカーボンブラックを製造するために用いられる反応炉を例示した側断面図である。
【図２】実施例と比較例による静的弾性率(Es)と動倍率(Ed100／Es) の関係を示したグラフである。
【符号の説明】
１  接線方向空気供給口
２  燃焼バーナ
３  外筒ノズル
４  中軸筒ノズル
５  原料油噴射ノズル
６  燃焼室
７  狭径部
８  広径反応室
９  水冷クエンチ
10  急冷部
11  煙道
【図１】
0003773381.tif 000008
【図２】
0003773381.tif 000009