JP2001164053A - 変性カーボンブラック及びその製造方法、ゴム組成物並びにタイヤ - Google Patents
変性カーボンブラック及びその製造方法、ゴム組成物並びにタイヤInfo
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Abstract
分に化学結合するように処理されたカーボンブラック及
びその製造方法を提供すること。また、この変性カーボ
ンブラック用いることで、ヒステリシスロスが向上した
ゴム組成物、並びにグリップ性能が大幅に向上されたタ
イヤを提供することである。 【解決手段】 天然ゴム及び/又は合成ジエン系ゴムか
らなるゴム成分100重量部に対して、Si−O−C結
合又はSi−C結合(但し、Siに直接結合する炭素は
芳香族炭素である。)を表面に有する変性カーボンブラ
ック30〜200重量部を配合してなるゴム組成物、及
び該ゴム組成物を特にトレッドに用いた空気入りタイヤ
である。また、このような変性カーボンブラックは、一
般式(R 1 O)m SiR2 4-m 〔但し、R1 は炭素数1
〜3のアルキル基、R2 は炭素数1〜3のアルキル基又
はフェニル基を示し、mは2〜4の整数を示す。〕など
の珪素化合物と気相にて接触して得られる。
Description
ック及びその製造方法、ゴム組成物並びにタイヤに関す
る。さらに詳しくは、本発明は、新規な表面変性カーボ
ンブラック及びこれを用いたグリップ性能が改良された
ゴム組成物並びにタイヤに関するものである。
高運動性能,高馬力化が進んでいる一方、安全に対する
意識も高まっており、タイヤのグリップ性能に対する要
求もますます強まってきている。ところで、従来より、
タイヤのグリップ性能を高める手段としては、トレッド
ゴムのヒステリシスロスを高めるために、比表面積の大
きいカーボンブラック、例えばSAFを用いることは知
られている。また、これと併用して高アロマ系オイルを
多量に配合したり、比較的スチレン含有率が高いスチレ
ン・ブタジエン共重合ゴムを用いることも知られてい
る。しかし、比表面積の大きいカーボンブラックを用い
ることはゴムへの分散が悪化することとなり、また、オ
イルやカーボンブラックをさらに高充填してグリップ性
能を向上しようとしても、トレッド摩耗肌の荒れにより
摩耗粉が付着するなどの問題があった。また、特開平7
−118452号公報には、特に凍結路面上でのグリッ
プ性改良のためにシリル化剤を配合したトレッドゴムが
記載されている。しかし、単にシリル化剤をゴムに配合
した場合においては、ゴム中の未反応シリル化剤が耐破
壊特性などのゴム物性に悪影響を与え、またグリップ性
の改良効果も未だ不満足であった。
状況下で、上記従来技術の限界を打破すべくなされたも
のであり、ヒステリシスロスが大巾に向上するゴム組成
物、及び該ゴム組成物に好適に用いられる変性カーボン
ブラック及びその製造方法を提供することを目的とす
る。また、該ゴム組成物をトレッドゴムに用いることに
より、グリップ性能が大幅に向上されたタイヤを提供す
ることをも目的とするものである。
を解決するため、カーボンブラックに着目して鋭意研究
を行った結果、カーボンブラック表面における−OH基
などの含酸素基の化学活性サイトを、特定化合物で処理
することにより失活させ、表面に特定結合を有するカー
ボンブラックを用いることが有効であることを知見し、
本発明を完成するに至った。
は合成ジエン系ゴムからなるゴム成分100重量部に対
して、Si−O−C結合又はSi−C結合(但し、Si
に直接結合する炭素は芳香族炭素である。)を表面に有
する変性カーボンブラック30〜200重量部を配合し
てなるゴム組成物、(2)天然ゴム及び/又は合成ジエ
ン系ゴムからなるゴム成分100重量部に対して、下記
の一般式(I) (R1 O)m SiR2 4-m ・・・(I) 〔但し、R1 は炭素数1〜3のアルキル基、R2 は炭素
数1〜3のアルキル基又はフェニル基を示し、mは2〜
4の整数を示す。〕で表される珪素化合物の少なくとも
一種と気相にて接触して得られた変性カーボンブラック
を30〜200重量部配合してなるゴム組成物、(3)
天然ゴム及び/又は合成ジエン系ゴムからなるゴム成分
100重量部に対して、下記の一般式(II) (R3 O)n SiR4 4-n ・・・(II) 〔但し、R3 は炭素数1〜3のアルキル基、R4 は炭素
数1〜3のアルキル基,フェニル基又はフェノキシ基を
示し、そのうちの少なくとも一つはフェニル基又はフェ
ノキシ基である。また、nは1〜3の整数を示す。〕で
表される珪素化合物の少なくとも一種と気相にて接触し
て得られた変性カーボンブラックを30〜200重量部
配合してなるゴム組成物、(4)上記(1)〜(3)の
いずれかのゴム組成物を用いたタイヤ、及び(5)カー
ボンブラックを、下記の一般式(I)又は(II) (R1 O)m SiR2 4-m ・・・(I) 〔但し、R1 は炭素数1〜3のアルキル基、R2 は炭素
数1〜3のアルキル基又はフェニル基を示し、mは2〜
4の整数を示す。〕 (R3 O)n SiR4 4-n ・・・(II) 〔但し、R3 は炭素数1〜3のアルキル基、R4 は炭素
数1〜3のアルキル基,フェニル基又はフェノキシ基を
示し、そのうちの少なくとも一つはフェニル基又はフェ
ノキシ基である。また、nは1〜3の整数を示す。〕で
表される珪素化合物の少なくとも一種と気相にて接触さ
せることを特徴とする変性カーボンブラックの製造方法
を提供するものである。
は、天然ゴム(NR)又は合成ジエン系ゴムを単独又は
これらをブレンドして使用することができる。合成ジエ
ン系ゴムとしては、例えば、合成ポリイソプレンゴム
(IR),ポリブタジエンゴム(BR),スチレンブタ
ジエンゴム(SBR),ブチルゴム(IIR),エチレ
ン・プロピレン三元共重合体(EPDM)等が挙げられ
る。本発明において、変性のために用いるカーボンブラ
ックは特に制限はないが、前記ゴム組成物をタイヤに用
いる場合は、SAF、ISAF、HAF、FEF級のも
のを好ましく使用することができ、特に好ましくはSA
Fである。本発明における変性カーボンブラックは、前
記の如きカーボンブラック表面にSi−O−C結合又は
Si−C結合(但し、Siに直接結合する炭素は芳香族
炭素である。)を有する表面変性カーボンブラックであ
る。このような変性カーボンブラックは、表面の官能基
(水酸基,カルボキシル基等)が前記珪素化合物による
不活性基でブロックされている。
としては、例えば、(1)前記の一般式(I)で示され
る珪素化合物と気相にて接触させた後に、さらに、フェ
ノール系化合物と接触させる二段処理の方法、或いは、
(2)前記の一般式(II)で示される珪素化合物と気相
にて接触させる一段処理の方法などが挙げられる。前者
の方法(1)においては、珪素化合物が気相で反応する
ため、カーボンブラック表面と確実に化学結合を生じる
ことによりグリップ性能は向上するが、さらに、第二の
ステップでフェノール系化合物と接触させ、カーボンブ
ラック表面にフェノキシ基を導入することにより、得ら
れるゴム組成物のグリップ性能を一層向上させることが
できる。また、後者の方法(2)では、一段処理で、フ
ェニル基又はフェノキシ基を有する珪素化合物と接触さ
せるために、さらにフェノール系化合物と接触させるこ
となく、(1)の方法の場合と同様の効果を与えるカー
ボンブラックを得ることができる。なお、上記における
珪素化合物やフェノール系化合物のカーボンブラック表
面への気相接触(気相吸着)は、公知の方法、例えばC
VD法(化学的気相蒸着法)により行うことができる。
は、少なくとも一種を用いる、つまり一種単独又は二種
以上を混合して用いるが、中でもテトラメトキシシラ
ン,テトラエトキシシラン,テトラ−n−プロポキシシ
ラン,テトラ−iso−プロポキシシラン又はトリメト
キシメチルシランが好ましい。さらに、第2ステップで
用いられる一価のフェノール系化合物としては、フェノ
ールが好ましい。また、前記一般式(II)で表わされる
珪素化合物についても、少なくとも一種、即ち一種単独
又は二種以上を混合して用いるが、中でもジフェニルジ
エトキシシラン,ジフェニルジメトキシシラン,トリフ
ェニルエトキシシランが好ましい。さらに、本発明にお
ける変性カーボンブラックにおいて、その表面に結合す
る前記珪素化合物の量は、カーボンブラックを予め低温
プラズマ照射する条件を変えて、含酸素官能基を適宜増
減させることにより、コントロールすることもできる。
例えば、カーボンブラックの表面酸性度は、プラズマ照
射時の雰囲気ガスが、水素ガス或いはメタンと水素との
混合ガスの場合は減少し、水蒸気(H2 O)の場合は増
加する傾向がある。この表面酸性度は、水酸化ナトリウ
ム水溶液を用いた中和滴定により求められる。なお、本
発明における上記変性カーボンブラックの製造方法は、
カーボンブラックの表面活性と無関係に適用されるの
で、プラズマ処理をしないカーボンブラックに対しても
十分適用することができる。
導入は、例えば特公平5−18339号公報、刊行物
「色材」(60(6),342,1987年)等に記載
されているように、低温プラズマによることが可能であ
る。プラズマを発生する電源としては、高周波,マイク
ロウェーブ,直流,交流などがあり、放電形式としては
誘導負荷、または容量負荷によるグロー放電,コロナ放
電,ボクサーチャージャーなどがあるが、形式は特に問
われるものではない。
酸素,空気,二酸化炭素,一酸化炭素,水素,窒素,ア
ルゴン,ヘリウムなどから一種または二種以上を混合し
て用いることができるが、カーボンブラック表面に含酸
素官能基を効率的に導入する目的からは、H2 O,酸
素,空気を用いることが好ましい。さらに、プラズマ照
射時のカーボンブラック灰化を防ぐ観点からはH2 Oが
好ましい。反応系の雰囲気ガスの圧力は、10-2〜5T
orr、好ましくは10-2〜3Torrである。圧力が
高すぎるとプラズマが不安定になり、カーボンブラック
表面への含酸素官能基導入量は減少する。
記珪素化合物の吸着量は、変性カーボンブラックを電気
炉中で完全に燃焼させることにより得られる灰分量から
求めることができる。本発明において、変性カーボンブ
ラックの灰分量は、燃焼前の試料重量に対して、0.5〜
10重量%であることが好ましく、さらに0.5〜8重量
%であることが好ましい。
ラックのゴム組成物への配合量は、耐摩耗性とグリップ
性能の両立の観点から、ゴム分100重量部に対して3
0〜200重量部が好ましい。なお、本発明のゴム組成
物には通常のカーボンブラック及び/又はシリカを加え
ることができる。この場合、変性カーボンブラック、シ
リカおよびカーボンブラックの合計部数は200重量部
以下が好ましい。200重量部を超えると、ゴムが硬く
なり作業性に劣る傾向がある。なお、本発明のゴム組成
物においては、上記のゴム成分、変性カーボンブラック
以外に、必要に応じて、シランカップリング剤,軟化
剤,老化防止剤,加硫剤,加硫促進剤,加硫促進助剤等
の通常ゴム工業で使用される配合剤を適宜配合すること
ができる。上記ゴム組成物は、特にタイヤトレッドに好
適に用いることができる。本発明におけるタイヤの構造
は特に限定されず、公知の構造から適宜選択できる。例
えば本発明のタイヤは、左右一対のビードと、該ビード
部間に配設されたカーカス部と、該カーカス部のタイヤ
半径方向外側に配置されたベルト部と、該ベルト部のタ
イヤ半径方向外側に配置されたトレッド部と、該トレッ
ド部の左右に配置された一対のサイドウォール部と、さ
らに上記カーカス部の内側に配置されたインナーライナ
ー部を具備してなることができ、各部は一層からなって
いてもよく各層を組み合わせてなっていてもよい。ま
た、本発明のタイヤは、その内部に空気、窒素などの気
体を充填して用いることができる。
ついて具体的に説明するが、本発明は、これらによって
制約されるものではない。なお、プラズマ処理条件、変
性カーボンブラックの調製方法,及び各種測定法を以下
に示す。プラズマ処理条件 プラズマ実験装置はロータリーエバポレーターを改良し
たものを用い、また高周波発生装置には発振周波数1
3.56MHzの(株)アドテック製AX−1000
を、マッチング装置には(株)アドテック製自動マッチ
ング装置AM−1000Sを使用した。予め60℃で2
4時間以上減圧乾燥させたカーボンブラックの所定量を
反応容器にとり、系を1.3Pa以下に脱気する。つい
で、所定のガスを系内に流して所定の流量に調節し、反
応容器を回転させながら所定の条件でプラズマ照射を行
った。この際、雰囲気ガスに与えるプラズマのエネルギ
ーは15W〜30Wとした。
ップ) 予め25℃に設定した減圧乾燥器中に、SAF級カーボ
ンブラック1g及びテトラエトキシシラン(TEOS)
10mlのそれぞれを入れたシャーレを設置し、乾燥器
内を60mmHgの圧力まで減圧し、減圧下で、カーボ
ンブラックとTEOSの蒸気との接触反応を96時間行
った後、60℃で処理カーボンブラックの減量がなくな
るまで減圧脱気を行った。 2.フェノール処理(第2ステップ) 上記第1ステップのプロセス終了後、TEOSのシャー
レの代わりに、フェノール3gを入れたシャーレを設置
し、第1ステップと同様の圧力まで減圧後、乾燥器内を
40℃まで昇温し、TEOS処理カーボンブラックとフ
ェノール蒸気との接触反応を48時間行った後、60℃
で処理カーボンブラックの減量がなくなるまで減圧脱気
を行った。 3.ジフェニルジエトキシシラン処理(DPDES処
理) 予め25℃に設定した減圧乾燥器中に、SAF級カーボ
ンブラック1g及びジフェニルジエトキシシラン(DP
DES)10mlを入れたシャーレを設置し、乾燥器内
を60mmHgの圧力まで減圧し、減圧下で、カーボン
ブラックとDPDESとの接触反応を96時間行った
後、60℃で処理カーボンブラックの減量がなくなるま
で減圧脱気を行った。
た。 3.ヒステリシスロス〔tanδ〕 米国レオメトリックス社製の動的スペクトロメータを使
用し、30℃,60,100℃にて動的剪断歪み(振幅
1.0%、周波数15Hz)を与えてtanδ値を測定
し、比較例3における値を100として指数表示した。
従って、数値が大きい程ヒステリシスロスが大きく,グ
リップ性には良好であることを示す。
ク試料A〜F(F以外はプラズマ処理はしていない。)
についてのコロイダル特性として、窒素吸着比表面積
(N2 SA)と沃素吸着量とを示す。また、第2表の配
合処方(重量部)に従って、これらのカーボンブラック
を配合したゴム組成物を調製し、前記方法により、ta
nδの測定を行った。結果を第2表に示す。
処理したもの F: 試作品CをDPDES処理したもの
−ジメチルブチル)−p−フェニレンジアミン 2)加硫促進剤DPG:ジフェニルグアニジン 3)加硫促進剤DM: ジベンゾチアジルジスルフィド
められた。比較例1〜3における比較より、従来のカー
ボンブラックでは、比表面積(N 2 SA)を大きくする
とtanδも大きくなるが、温度に対し選択性がなく高
温領域でのヒステリシスロスの向上はみられない。これ
に対して、本発明における変性カーボンブラックを用い
た実施例1〜3では、タイヤ走行時に相当する高温(6
0〜100℃)でのtanδを選択的に上げることがで
き、その効果が大きいことが分かる。即ち、本発明にお
ける変性カーボンブラックを用いたゴム組成物は、特に
タイヤ走行時における高温でのtanδを選択的に大き
くすることができることから、高いグリップ性能が要求
される高運動性能タイヤなどに適していることが分か
る。
ックEの製造方法の詳細を説明する。前記変性カーボン
ブラックの調製方法に準じて、TEOS(第1ステッ
プ)とフェノール(第2ステップ)をこの順で接触させ
ることにより変性カーボンブラックを製造した。但し、
変性すべきカーボンブラックは、SAFをプラズマ処理
を行なわずにそのまま用いた。また、このプロセスにお
いて、一定時間ごとにカーボンブラック試料の重量を測
定した。その結果による表面処理剤吸着量と表面処理時
間との関係を図1に示す。図1より、TEOS吸着によ
る重量の増加(1)、TEOS脱気による減量(2)、
フェノールの吸着による重量の増加(3)、及びフェノ
ールの脱気による減量(4)が確認された。また、第1
ステップにおいては、TEOSは約30時間程度で吸着
平衡に達し、その吸着量はカーボンブラック1g当たり
135mg程度であり、続いて、60℃で減圧脱気を行
うと、約12時間で脱気平衡に達し、TEOSの吸着量
は70mg程度であった。この吸着量はさらに脱気して
も変化しないことから化学吸着であることが確認され
た。さらに、第2ステップにおいては、フェノールは約
36時間程度で吸着平衡に達し、続いて、60℃で減圧
脱気を行うと、約12時間で脱気平衡に達し、フェノー
ルの吸着量は10mg程度であった。この吸着量はさら
に脱気しても変化しないことから化学吸着であることが
確認された。
を用いたゴム組成物では、耐摩耗性に悪影響を及ぼすこ
となく、グリップ性能を著しく向上することができる。
また、このゴム組成物をトレッドに用いたタイヤは、タ
イヤ使用時の高温領域におけるグリップ性能が選択的に
向上するために、高運動性能タイヤなどのタイヤとして
有効に適用される。
ついて、その製造時における表面処理時間と表面処理剤
吸着量との関係を示すグラフである。
Claims (12)
- 【請求項1】 天然ゴム及び/又は合成ジエン系ゴムか
らなるゴム成分100重量部に対して、Si−O−C結
合又はSi−C結合(但し、Siに直接結合する炭素は
芳香族炭素である。)を表面に有する変性カーボンブラ
ック30〜200重量部を配合してなるゴム組成物。 - 【請求項2】 天然ゴム及び/又は合成ジエン系ゴムか
らなるゴム成分100重量部に対して、下記の一般式
(I)で表される珪素化合物の少なくとも一種と気相に
て接触して得られた変性カーボンブラックを30〜20
0重量部配合してなるゴム組成物。 (R1 O)m SiR2 4-m ・・・(I) 〔但し、R1 は炭素数1〜3のアルキル基、R2 は炭素
数1〜3のアルキル基又はフェニル基を示し、mは2〜
4の整数を示す。〕 - 【請求項3】 珪素化合物が、テトラメトキシシラン及
びテトラエトキシシランから選ばれた少なくとも一種の
化合物である請求項1記載のゴム組成物。 - 【請求項4】 変性カーボンブラックが、カーボンブラ
ックを一般式(I)で表される珪素化合物と気相にて接
触させた後、さらに、少なくとも一種のフェノール系化
合物と接触させることによって得られたものである請求
項2記載のゴム組成物。 - 【請求項5】 フェノール系化合物が、フェノールであ
る請求項4記載のゴム組成物。 - 【請求項6】 天然ゴム及び/又は合成ジエン系ゴムか
らなるゴム成分100重量部に対して、下記の一般式
(II)で表される珪素化合物の少なくとも一種と気相に
て接触して得られた変性カーボンブラックを30〜20
0重量部配合してなるゴム組成物。 (R3 O)n SiR4 4-n ・・・(II) 〔但し、R3 は炭素数1〜3のアルキル基、R4 は炭素
数1〜3のアルキル基,フェニル基又はフェノキシ基を
示し、そのうちの少なくとも一つはフェニル基又はフェ
ノキシ基である。また、nは1〜3の整数を示す。〕 - 【請求項7】 珪素化合物が、ジフェニルジエトキシシ
ラン,ジフェニルジメトキシシラン及びトリフェニルエ
トキシシランから選ばれた少なくとも一種の化合物であ
る請求項6記載のゴム組成物。 - 【請求項8】 カーボンブラックを変性処理する前にプ
ラズマ処理したことを特徴とする請求項1〜7のいずれ
かに記載のゴム組成物。 - 【請求項9】 請求項1〜8のいずれかに記載のゴム組
成物を用いたタイヤ。 - 【請求項10】 カーボンブラックを、下記の一般式
(I)又は(II)で表される珪素化合物の少なくとも一
種と気相にて接触させることを特徴とする変性カーボン
ブラックの製造方法。 (R1 O)m SiR2 4-m ・・・(I) 〔但し、R1 は炭素数1〜3のアルキル基、R2 は炭素
数1〜3のアルキル基又はフェニル基を示し、mは2〜
4の整数を示す。〕 (R3 O)n SiR4 4-n ・・・(II) 〔但し、R3 は炭素数1〜3のアルキル基、R4 は炭素
数1〜3のアルキル基,フェニル基又はフェノキシ基を
示し、そのうちの少なくとも一つはフェニル基又はフェ
ノキシ基である。また、nは1〜3の整数を示す。〕 - 【請求項11】 珪素化合物と接触する前に、プラズマ
処理を施すことを特徴とする請求項10の変性カーボン
ブラックの製造方法。 - 【請求項12】 請求項10又は請求項11の方法で製
造された変性カーボンブラック。
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| JP2000298623A JP2001164053A (ja) | 1999-10-01 | 2000-09-29 | 変性カーボンブラック及びその製造方法、ゴム組成物並びにタイヤ |
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|---|---|
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Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100505733B1 (ko) * | 2002-11-22 | 2005-08-03 | 한국타이어 주식회사 | 타이어 고무 조성물 |
| JP2008120951A (ja) * | 2006-11-14 | 2008-05-29 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | 表面処理カーボンブラックの製造方法 |
| CN112980065A (zh) * | 2021-03-03 | 2021-06-18 | 青岛科技大学 | 一种橡胶复合材料及其制备工艺和应用 |
| US11665808B2 (en) | 2015-07-29 | 2023-05-30 | Monolith Materials, Inc. | DC plasma torch electrical power design method and apparatus |
| US11760884B2 (en) | 2017-04-20 | 2023-09-19 | Monolith Materials, Inc. | Carbon particles having high purities and methods for making same |
| US11866589B2 (en) | 2014-01-30 | 2024-01-09 | Monolith Materials, Inc. | System for high temperature chemical processing |
| US11939477B2 (en) | 2014-01-30 | 2024-03-26 | Monolith Materials, Inc. | High temperature heat integration method of making carbon black |
| US11998886B2 (en) | 2015-02-03 | 2024-06-04 | Monolith Materials, Inc. | Regenerative cooling method and apparatus |
| US12012515B2 (en) | 2016-04-29 | 2024-06-18 | Monolith Materials, Inc. | Torch stinger method and apparatus |
| US12030776B2 (en) | 2017-08-28 | 2024-07-09 | Monolith Materials, Inc. | Systems and methods for particle generation |
| US12119133B2 (en) | 2015-09-09 | 2024-10-15 | Monolith Materials, Inc. | Circular few layer graphene |
| US12144099B2 (en) | 2014-01-31 | 2024-11-12 | Monolith Materials, Inc. | Plasma torch design |
| US12286540B2 (en) | 2015-02-03 | 2025-04-29 | Monolith Materials, Inc. | Carbon black generating system |
| US12378124B2 (en) | 2017-08-28 | 2025-08-05 | Monolith Materials, Inc. | Particle systems and methods |
| US12497517B1 (en) | 2015-08-07 | 2025-12-16 | Monolith Materials, Inc. | Method of making carbon black |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04233976A (ja) * | 1990-07-25 | 1992-08-21 | Degussa Ag | 有機ケイ素化合物で化学的に変性されたカーボンブラック、その製法及びこれを填料として含有するゴム混合物、プラスチック混合物及びカーボンブラック懸濁液 |
| JPH1030065A (ja) * | 1996-04-26 | 1998-02-03 | Mitsubishi Chem Corp | カーボンブラックの製造方法、並びにゴム組成物 |
| JPH1046047A (ja) * | 1996-04-17 | 1998-02-17 | Mitsubishi Chem Corp | 表面処理カーボンブラックの製造方法、並びにゴム組成物 |
| EP0829511A1 (en) * | 1996-09-13 | 1998-03-18 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Rubber composition and tire having tread thereof |
| WO1998013418A1 (en) * | 1996-09-25 | 1998-04-02 | Cabot Corporation | Pre-coupled silicon-treated carbon blacks |
| WO1998045361A1 (en) * | 1997-04-09 | 1998-10-15 | Cabot Corporation | A method to improve traction using silicon-treated carbon blacks |
| JP2000226532A (ja) * | 1998-11-30 | 2000-08-15 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | ゴム補強用変性カーボンブラックの製造方法及びそれを用いたゴム組成物 |
-
2000
- 2000-09-29 JP JP2000298623A patent/JP2001164053A/ja active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04233976A (ja) * | 1990-07-25 | 1992-08-21 | Degussa Ag | 有機ケイ素化合物で化学的に変性されたカーボンブラック、その製法及びこれを填料として含有するゴム混合物、プラスチック混合物及びカーボンブラック懸濁液 |
| JPH1046047A (ja) * | 1996-04-17 | 1998-02-17 | Mitsubishi Chem Corp | 表面処理カーボンブラックの製造方法、並びにゴム組成物 |
| JPH1030065A (ja) * | 1996-04-26 | 1998-02-03 | Mitsubishi Chem Corp | カーボンブラックの製造方法、並びにゴム組成物 |
| EP0829511A1 (en) * | 1996-09-13 | 1998-03-18 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Rubber composition and tire having tread thereof |
| WO1998013418A1 (en) * | 1996-09-25 | 1998-04-02 | Cabot Corporation | Pre-coupled silicon-treated carbon blacks |
| WO1998045361A1 (en) * | 1997-04-09 | 1998-10-15 | Cabot Corporation | A method to improve traction using silicon-treated carbon blacks |
| JP2000226532A (ja) * | 1998-11-30 | 2000-08-15 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | ゴム補強用変性カーボンブラックの製造方法及びそれを用いたゴム組成物 |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100505733B1 (ko) * | 2002-11-22 | 2005-08-03 | 한국타이어 주식회사 | 타이어 고무 조성물 |
| JP2008120951A (ja) * | 2006-11-14 | 2008-05-29 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | 表面処理カーボンブラックの製造方法 |
| US11866589B2 (en) | 2014-01-30 | 2024-01-09 | Monolith Materials, Inc. | System for high temperature chemical processing |
| US11939477B2 (en) | 2014-01-30 | 2024-03-26 | Monolith Materials, Inc. | High temperature heat integration method of making carbon black |
| US12144099B2 (en) | 2014-01-31 | 2024-11-12 | Monolith Materials, Inc. | Plasma torch design |
| US12286540B2 (en) | 2015-02-03 | 2025-04-29 | Monolith Materials, Inc. | Carbon black generating system |
| US11998886B2 (en) | 2015-02-03 | 2024-06-04 | Monolith Materials, Inc. | Regenerative cooling method and apparatus |
| US11665808B2 (en) | 2015-07-29 | 2023-05-30 | Monolith Materials, Inc. | DC plasma torch electrical power design method and apparatus |
| US12250764B2 (en) | 2015-07-29 | 2025-03-11 | Monolith Materials, Inc. | DC plasma torch electrical power design method and apparatus |
| US12497517B1 (en) | 2015-08-07 | 2025-12-16 | Monolith Materials, Inc. | Method of making carbon black |
| US12119133B2 (en) | 2015-09-09 | 2024-10-15 | Monolith Materials, Inc. | Circular few layer graphene |
| US12012515B2 (en) | 2016-04-29 | 2024-06-18 | Monolith Materials, Inc. | Torch stinger method and apparatus |
| US11760884B2 (en) | 2017-04-20 | 2023-09-19 | Monolith Materials, Inc. | Carbon particles having high purities and methods for making same |
| US12030776B2 (en) | 2017-08-28 | 2024-07-09 | Monolith Materials, Inc. | Systems and methods for particle generation |
| US12378124B2 (en) | 2017-08-28 | 2025-08-05 | Monolith Materials, Inc. | Particle systems and methods |
| CN112980065A (zh) * | 2021-03-03 | 2021-06-18 | 青岛科技大学 | 一种橡胶复合材料及其制备工艺和应用 |
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