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WO2015129669A1 - 石油コークス微粉砕物、石油コークス微粉砕焼成物、ゴム配合物用フィラーおよびゴム配合物 - Google Patents

石油コークス微粉砕物、石油コークス微粉砕焼成物、ゴム配合物用フィラーおよびゴム配合物 Download PDF

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WO2015129669A1
WO2015129669A1 PCT/JP2015/055165 JP2015055165W WO2015129669A1 WO 2015129669 A1 WO2015129669 A1 WO 2015129669A1 JP 2015055165 W JP2015055165 W JP 2015055165W WO 2015129669 A1 WO2015129669 A1 WO 2015129669A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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petroleum coke
finely pulverized
mass
rubber compound
rubber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2015/055165
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
睦美 加藤
渡辺 克哉
栖川 能裕
祐治 土屋
中嶋 孝宏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cosmo Oil Co Ltd
Original Assignee
Cosmo Oil Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority claimed from JP2014265097A external-priority patent/JP2016124918A/ja
Priority claimed from JP2014265099A external-priority patent/JP2016124920A/ja
Priority claimed from JP2014265096A external-priority patent/JP2016124917A/ja
Priority claimed from JP2014265101A external-priority patent/JP2016124922A/ja
Priority claimed from JP2014265098A external-priority patent/JP2016124919A/ja
Priority claimed from JP2014265100A external-priority patent/JP2016124921A/ja
Priority claimed from JP2015020374A external-priority patent/JP2016141610A/ja
Priority claimed from JP2015020371A external-priority patent/JP2016141772A/ja
Application filed by Cosmo Oil Co Ltd filed Critical Cosmo Oil Co Ltd
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    • C08K2201/00Specific properties of additives
    • C08K2201/002Physical properties
    • C08K2201/003Additives being defined by their diameter

Definitions

  • the present invention relates to a finely pulverized petroleum coke, a finely pulverized petroleum coke, a filler for rubber compound, and a rubber compound.
  • rubber components such as natural rubber (NR), styrene-butadiene copolymer rubber (SBR), and polybutadiene rubber (BR) are further mixed and processed with rubber elasticity.
  • NR natural rubber
  • SBR styrene-butadiene copolymer rubber
  • BR polybutadiene rubber
  • various compounding components are added according to the type and molecular weight of the rubber component (for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-30714). No.)).
  • the present invention provides a novel filler and rubber compound that effectively improve durability, particularly when used for tire members such as tire treads, while suppressing an increase in cost. It is the purpose.
  • Petroleum coke remains after the pyrolysis oil produced in the petroleum refining process is used as a raw material, the pyrolysis raw oil is pyrolyzed by a pyrolysis device, and the pyrolysis oil is collected as a light component. Petroleum coke produced by pyrolysis of the pyrolysis feedstock is crushed by a water jet or the like after the pyrolysis treatment and taken out from the pyrolysis apparatus. Petroleum coke taken out from the pyrolyzer is generally in the form of granular material called shot coke or in the form of a large porous mass generally called sponge coke. As shown in Japanese Patent No. 132603, it is only used for fuel.
  • the present invention (1) Finely pulverized petroleum coke, characterized in that the average particle size (D50) is more than 0 ⁇ m and 50 ⁇ m or less, (2) Finely pulverized petroleum coke according to (1) above (hereinafter referred to as petroleum pulverized finely pulverized product a as appropriate) having an average particle diameter (D50) of more than 0 ⁇ m and not more than 3.0 ⁇ m, (3)
  • the following formula (A): Span (D90-D10) / D50 (A) (However, D10, D50 (average particle size), and D90 are the particle sizes of 10%, 50%, and 90% of integrated particle sizes obtained by volume frequency particle size distribution measurement measured by a laser diffraction scattering particle size distribution measuring device, respectively.
  • the following formula (A): Span (D90-D10) / D50 (A) (However, D10, D50 (average particle size), and D90 are the particle sizes of 10%, 50%, and 90% of integrated particle sizes obtained by volume frequency particle size distribution measurement measured by a laser diffraction scattering particle size distribution measuring device, respectively.
  • a rubber compound (hereinafter, appropriately referred to as a rubber compound b), characterized by blending the petroleum coke finely pulverized and fired product according to (6) above with natural rubber. (12) The rubber compound according to (11), wherein 1 to 500 parts by mass of the petroleum coke finely pulverized calcined product is blended with 100 parts by mass of the natural rubber. (13) A rubber compound obtained by blending the pulverized petroleum coke described in (1) above with a styrene-butadiene copolymer rubber (hereinafter referred to as a rubber compound c as appropriate).
  • a rubber compound (hereinafter referred to as “rubber compound e” as appropriate) comprising the styrene-butadiene copolymer rubber blended with the finely pulverized petroleum coke and carbon black described in (1) above. Called) (18) The above (17), wherein 1 to 500 parts by mass of the finely pulverized petroleum coke and 1 to 500 parts by mass of the carbon black are blended with 100 parts by mass of the styrene-butadiene copolymer rubber. Rubber compound, Is to provide.
  • a petroleum coke finely pulverized product and a petroleum coke finely pulverized fired product that can be suitably used as a filler of a rubber compound, and particularly used for tire members while suppressing an increase in cost.
  • a rubber compound filler and a rubber compound that effectively improve the durability.
  • Example a It is a figure which shows the particle size distribution measurement result of the filler (100 micrometer or less goods) obtained in Example a.
  • the horizontal axis indicates the particle diameter ( ⁇ m)
  • the left vertical axis indicates the frequency (%)
  • the right vertical axis indicates the accumulated amount (%).
  • SEM scanning electron microscope
  • FIG. 2 is a SEM photograph (5,000 times) of a finely pulverized petroleum coke obtained in Example 1.
  • FIG. 2 is an SEM photograph (20,000 times) of a finely pulverized petroleum coke obtained in Example 1.
  • FIG. 2 is a SEM photograph (1000 times) of a finely pulverized petroleum coke obtained in Example 2.
  • 2 is a SEM photograph (5,000 times) of a finely pulverized petroleum coke obtained in Example 2.
  • 4 is a SEM photograph (20,000 times) of the finely pulverized petroleum coke obtained in Example 2.
  • 2 is an IR chart of a finely pulverized petroleum coke obtained in Example 1.
  • FIG. 2 is an SEM photograph (1000 times) of a petroleum coke finely pulverized and fired product of Example 10.
  • FIG. 2 is a SEM photograph (5,000 times) of a finely pulverized petroleum coke baked product of Example 10.
  • FIG. 2 is a SEM photograph (20,000 times) of a finely pulverized petroleum coke baked product of Example 10.
  • 4 is an IR chart of a petroleum coke fine pulverized fired product of Example 10.
  • the finely pulverized petroleum coke according to the present invention has an average particle size (D50) of more than 0 ⁇ m and 50 ⁇ m or less.
  • the petroleum coke fine pulverized product according to the present invention has a mean particle size (D50) of more than 0 ⁇ m and 3.0 ⁇ m or less, and a petroleum coke pulverized product a having an average particle size (D50) of more than 3.0 ⁇ m and 50 ⁇ m or less.
  • petroleum coke finely pulverized product b the petroleum coke finely pulverized product according to the present invention will be described, but the following description is common to the petroleum coke finely pulverized product a and the petroleum coke pulverized product b unless otherwise specified.
  • the finely pulverized petroleum coke according to the present invention is a pulverized product obtained by pulverizing petroleum coke, and is a pulverized product obtained by finely pulverizing petroleum coke by a pulverizing means.
  • Petroleum coke which is a pulverized raw material, is obtained by pyrolyzing the pyrolysis feedstock oil produced in the petroleum refining process with a pyrolysis device, and remains after collecting the light components produced by the pyrolysis process. Is.
  • the pyrolysis raw oil to be pyrolyzed includes atmospheric distillation residue oil after crude oil distillation, atmospheric distillation residue oil after distillation of atmospheric distillation residue oil, and atmospheric distillation residue oil.
  • atmospheric distillation residue oil after crude oil distillation
  • atmospheric distillation residue oil after distillation of atmospheric distillation residue oil
  • atmospheric distillation residue oil examples thereof include mixed oils of vacuum distillation residue oils, and mixed oils of one or more of atmospheric distillation residue oils and vacuum distillation residue oils with other hydrocarbon oils (1).
  • the atmospheric distillation residue oil related to the pyrolysis raw oil is not particularly limited, and is the residue after the crude oil is distilled at atmospheric pressure and the evaporation fraction is separated.
  • the pyrolysis raw material oil may be a mixed oil of atmospheric distillation residue oil and vacuum distillation residue oil.
  • the pyrolysis raw oil is a mixture oil of atmospheric distillation residue oil and vacuum distillation residue oil, The mixing ratio of the distillation residue oil and the vacuum distillation residue oil is not particularly limited, and is appropriately adjusted.
  • the crude oil used as the distillation raw material for atmospheric distillation residue oil is not particularly limited, and examples of crude oil types include, for example, Arabian Heavy, Arabian Medium, Arabian Light, Arabian Extralite, Kuwait, Basra, Oman, Marban, Mubaras Blend. , Zakum, Upper Zakum, Vietnamese Land, Vietnamese Marine, Umshaif, Shiri, Kafuji, Espo, etc., any one or a combination of two or more.
  • the pyrolysis raw material oil is a mixed oil of at least one of atmospheric distillation residue oil and vacuum distillation residue oil and other hydrocarbon oil (1), that is, atmospheric distillation residue oil and other hydrocarbon oil.
  • the pyrolysis feedstock is a mixed oil of at least one of atmospheric distillation residue oil and vacuum distillation residue oil and other hydrocarbon oil (1)
  • the other hydrocarbon oil (1) is the present invention.
  • a slurry oil in a fluid catalytic cracking process, an ethylene cracker residue oil, or the like may be used.
  • the pyrolysis temperature is preferably 490 to 510 ° C., more preferably 495 to 505 ° C.
  • the pressure (gauge pressure) during the pyrolysis treatment is preferably 0. It is 01 to 0.6 MPaG, more preferably 0.05 to 0.4 MPaG.
  • the atmosphere of a thermal decomposition process is steam.
  • an antifoamer may be thrown in.
  • the antifoaming agent generally, a silicon-based antifoaming agent or the like can be used.
  • Petroleum coke produced by pyrolysis of pyrolysis feedstock is crushed using a water jet or the like after the pyrolysis treatment and taken out from the pyrolysis apparatus.
  • the petroleum coke taken out from the pyrolyzer is generally granular in shape called shot coke, or is generally a large porous mass in shape called sponge coke, and is a finely pulverized oil coke according to the present invention.
  • the pulverized raw material for producing slab may be shot coke, sponge coke, or a mixture thereof. Petroleum coke taken out from the pyrolyzer is dried at room temperature (20 ° C.) to 500 ° C. as necessary.
  • the pulverization means for performing the pulverization process is not particularly limited, and may be dry or wet.
  • the pulverizing means include pulverizers such as a jaw crusher, a joy crusher, a cone crusher, a hammer crusher, an autogenous pulverizer, a ball mill, a roller mill, a high-speed rotary mill, and a jet mill.
  • the pulverization conditions are appropriately selected depending on the average particle size of the desired finely pulverized product, other particle size characteristics, pulverization means, number of pulverization, and the like.
  • the pulverized petroleum coke is classified as necessary.
  • the average particle diameter (D50) of the finely pulverized petroleum coke according to the present invention is more than 0 ⁇ m and 50 ⁇ m or less.
  • the average particle size (D50) of the finely ground petroleum coke is preferably 30 ⁇ m or less, more preferably 20 ⁇ m or less, further preferably 10 ⁇ m or less, and particularly preferably 5 ⁇ m or less.
  • the average particle diameter (D50) of the finely pulverized petroleum coke is preferably 0.05 ⁇ m or more, more preferably 0.1 ⁇ m or more, and further preferably 0.2 ⁇ m or more.
  • the average particle size (D50) of the finely pulverized petroleum coke is within the above range, the dispersibility is enhanced, and when used as a filler of a rubber compound, the increase in cost is suppressed and the tensile of the rubber compound is suppressed. The strength can be easily improved.
  • the average particle size (D50) is more than 0 ⁇ m and 3 ⁇ m or less.
  • the average particle diameter (D50) of the finely pulverized petroleum coke a is preferably 2.5 ⁇ m or less, more preferably 1.5 ⁇ m or less, further preferably 1.0 ⁇ m or less, and particularly preferably 0.8 ⁇ m or less.
  • the average particle diameter (D50) of the finely pulverized petroleum coke a is preferably 0.05 ⁇ m or more, more preferably 0.1 ⁇ m or more, and further preferably 0.2 ⁇ m or more.
  • the average particle diameter (D50) of the finely pulverized petroleum coke a is within the above range, its dispersibility can be easily increased when used as a filler of a rubber compound, and the tensile strength of the rubber compound can be increased. It can be improved and the elongation can be increased.
  • the average particle size (D50) of the finely pulverized petroleum coke a is preferably 0.1 to 1.0 ⁇ m. 0.1 to 0.5 ⁇ m is more preferable, and 1 ⁇ m or less is more preferable.
  • the average particle size (D50) is more than 3 ⁇ m and 50 ⁇ m or less.
  • the average particle size (D50) of the finely pulverized petroleum coke b is preferably 30 ⁇ m or less, more preferably 20 ⁇ m or less, further preferably 10 ⁇ m or less, and particularly preferably 5 ⁇ m or less.
  • the average particle diameter (D50) of the finely pulverized petroleum coke b is preferably 3.3 ⁇ m or more, and more preferably 3.5 ⁇ m or more.
  • the average particle diameter (D50) of the finely pulverized petroleum coke b within the above range, it can be produced at a low cost, while appropriately increasing its dispersibility when used as a filler of a rubber compound, The tensile strength of the rubber compound can be improved.
  • the finely pulverized petroleum coke according to the present invention has the following formula (A): (D90-D10) / D50 (A) (However, D10, D50 (average particle size), and D90 are the particle sizes of 10%, 50%, and 90% of integrated particle sizes obtained by volume frequency particle size distribution measurement measured by a laser diffraction scattering particle size distribution measuring device, respectively. Means) Is preferably 0.3 to 7, and more preferably 0.3 to 6. When the span of the finely pulverized petroleum coke according to the present invention is within the above range, the blending conditions can be easily designed when used as a filler for rubber blends.
  • the petroleum coke pulverized product according to the present invention is the petroleum coke pulverized product a
  • the following formula (A) Span (D90-D10) / D50 (A) (However, D10, D50 (average particle size), and D90 are the particle sizes of 10%, 50%, and 90% of integrated particle sizes obtained by volume frequency particle size distribution measurement measured by a laser diffraction scattering particle size distribution measuring device, respectively. Means) Is preferably 0.3 to 5.0, more preferably 0.3 to 3.0.
  • the compounding conditions can be designed more easily when used as a filler of a rubber compound.
  • the petroleum coke pulverized product according to the present invention is the petroleum coke pulverized product b
  • the following formula (A) Span (D90-D10) / D50 (A) (However, D10, D50 (average particle size), and D90 are the particle sizes of 10%, 50%, and 90% of integrated particle sizes obtained by volume frequency particle size distribution measurement measured by a laser diffraction scattering particle size distribution measuring device, respectively. Means)
  • the span represented by is preferably 0.3 to 7.0, and more preferably 0.3 to 6.0.
  • the D90 of the finely pulverized petroleum coke is preferably 150 ⁇ m or less, more preferably 100 ⁇ m or less, and even more preferably 50 ⁇ m or less.
  • the D10 of the finely pulverized petroleum coke is preferably 0.01 ⁇ m or more, more preferably 0.03 ⁇ m or more, and further preferably 0.05 ⁇ m or more.
  • the D90 of the petroleum coke finely ground product a is preferably 10.0 ⁇ m or less, more preferably 5.0 ⁇ m or less, and 3.0 ⁇ m or less. Is more preferable.
  • D10 is preferably 0.01 ⁇ m or more, more preferably 0.03 ⁇ m or more, and even more preferably 0.05 ⁇ m or more.
  • the D90 of the petroleum coke pulverized product b is preferably 150 ⁇ m or less, more preferably 100 ⁇ m or less, and even more preferably 50 ⁇ m or less.
  • D10 is preferably 0.5 ⁇ m or more, more preferably 1.0 ⁇ m or more, and further preferably 2.0 ⁇ m or more.
  • D10, D50 (average particle size) and D90 of the finely pulverized petroleum coke are each measured by a volume frequency particle size distribution measurement using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device based on JIS Z 8825. Mean particle size of 10%, 50% and 90%.
  • the sulfur content of the finely pulverized petroleum coke according to the present invention is preferably 1 to 12% by mass, more preferably 2 to 10% by mass, and still more preferably 4 to 8% by mass in the dry state.
  • affinity with the rubber component which is a basic material improves, and the dispersibility of a petroleum coke fine ground material can be improved.
  • Coke obtained by pyrolysis treatment of pyrolysis raw oil usually contains about 1 to 12% by mass of water. Therefore, when the mass of petroleum coke in a water-containing state is used as a reference for calculating the sulfur content, Depending on the water content of petroleum coke, the calculated value of sulfur content in petroleum coke will fluctuate.
  • water-containing petroleum coke is dried at 200 ° C. ⁇ 10 ° C. for 4 hours (according to JIS M 8811), and the mass of the resulting dried petroleum coke is measured.
  • the sulfur content in the petroleum coke is calculated on the basis of JIS M 8819. That is, the dry sulfur content of petroleum coke means the mass of sulfur in petroleum coke relative to the mass of dry petroleum coke.
  • the bulk density of the finely ground petroleum coke is preferably 0.1 to 1.0 g / cm 3 .
  • the upper limit of the bulk density of the petroleum coke grind more preferably 0.8 g / cm 3, more preferably 0.5g / cm 3, 0.4g / cm 3 is particularly preferred.
  • the lower limit of the bulk density of the petroleum coke grind more preferably 0.2 g / cm 3, more preferably 0.3 g / cm 3.
  • the bulk density of the finely pulverized petroleum coke a is preferably 0.1 to 0.5 g / cm 3 . More preferably, it is 2 to 0.4 g / cm 3 .
  • the bulk density of the petroleum coke pulverized product b is preferably 0.2 to 1.0 g / cm 3 . More preferably, it is 3 to 0.8 g / cm 3 .
  • the finely pulverized petroleum coke according to the present invention preferably contains 70 to 90% by mass of carbon atoms and 1 to 10% by mass of hydrogen atoms.
  • carbon atom content and hydrogen atom content mean the value measured based on JISM8813.
  • the finely pulverized petroleum coke according to the present invention usually contains carbon atoms and hydrogen atoms in the form of hydrocarbon groups. It can be confirmed by infrared absorption spectrum analysis (IR) that the petroleum coke pulverized product according to the present invention has a hydrocarbon group, and the IR chart of the petroleum coke pulverized product according to the present invention includes: Peak derived from stretching vibration of C—H, —C 2 H—, CH 3 — around 2800 to 3000 cm ⁇ 1 , peak derived from phenyl group C ⁇ C around 1600 cm ⁇ 1, around 1300 to 1500 cm ⁇ 1 One or more of peaks derived from bending vibrations of C—H, —C 2 H—, CH 3 — and peaks derived from phenyl group C—H are detected in the vicinity of 800 to 900 cm ⁇ 1. Can be confirmed.
  • IR infrared absorption spectrum analysis
  • the finely pulverized petroleum coke according to the present invention preferably has a nitrogen content of 0.1 to 2.0% by mass.
  • nitrogen content means the value measured based on JISM8813.
  • the aromatic carbon ratio of the pulverized petroleum coke according to the present invention is preferably 75 to 98% by mass, more preferably 85 to 95% by mass.
  • the aromatic carbon ratio of the finely pulverized petroleum coke is the peak area intensity (100 to 200 ppm) of aromatic carbon (CA) in the 13 CNMR (nuclear magnetic resonance) spectrum. It means a value calculated by dividing by the area intensity (0 to 200 ppm).
  • the 13 C-NMR spectrum means that measured by JEOL Ltd. Nuclear Magnetic Resonator Alpha-400 using deuterium chloroform as a solvent and tetramethylsilane (TMS) as an internal standard. .
  • the finely pulverized petroleum coke according to the present invention preferably has a fixed carbon content of 70 to 95% by mass, and more preferably 75 to 90% by mass.
  • the fixed carbon content of a petroleum coke fine ground material means the value measured based on JISM8812.
  • the ratio of the number of moles of hydrogen in terms of atoms to the number of moles of atoms in carbon is 0.1 to 1.0. Preferably, it is 0.2 to 0.8.
  • the ratio of the number of moles of hydrogen equivalent to the number of moles of carbon equivalent of the finely pulverized petroleum coke pulverized product is measured in accordance with JIS M 8813. It means a value calculated from the number of moles of hydrogen in terms of atoms relative to the number of moles of atoms in terms of carbon.
  • the finely pulverized petroleum coke according to the present invention is in the form of fine particles having an average particle size (D50) of more than 0 ⁇ m and not more than 50 ⁇ m.
  • D50 average particle size
  • the finely pulverized petroleum coke a and the finely pulverized petroleum coke b are more limited averages. Since it has a particle size (D50), it can improve the added value of petroleum coke that has been used in conventional fuel applications, and can be suitably used as a filler for rubber compounds.
  • the petroleum coke finely pulverized fired product according to the present invention is a petroleum coke finely pulverized fired product obtained by firing and pulverizing petroleum coke, and has an average particle diameter (D50) of 50 ⁇ m or less. .
  • the petroleum coke finely pulverized calcined product according to the present invention is a pulverized calcined product obtained by calcining petroleum coke and then pulverizing or pulverizing petroleum coke and then calcining. It is a pulverized product finely pulverized by a pulverizing means.
  • the petroleum coke finely pulverized and fired product according to the present invention can be produced by firing and then pulverizing petroleum coke taken out from the thermal decomposition apparatus.
  • the petroleum coke finely pulverized and fired product according to the present invention can be produced by pulverizing and then firing the petroleum coke taken out from the thermal decomposition apparatus.
  • the firing temperature at the time of firing is preferably more than 500 ° C and preferably 1500 ° C or less, more preferably more than 500 ° C and 1200 ° C or less.
  • the firing time at the time of firing is appropriately selected, but is preferably 0.5 to 10 hours, and more preferably 1 to 8 hours.
  • the firing atmosphere is preferably an inert gas atmosphere such as a nitrogen gas atmosphere, a helium gas atmosphere, or an argon gas atmosphere.
  • an inert gas atmosphere such as a nitrogen gas atmosphere, a helium gas atmosphere, or an argon gas atmosphere.
  • petroleum coke may be fired while shutting off the oxygen source, or petroleum coke may be fired in the presence of a small amount of oxygen source.
  • hydrocarbons in petroleum coke can be obtained by firing petroleum coke in the presence of a small amount of oxygen source.
  • the group can be oxidized to introduce oxygen-containing functional groups into petroleum coke.
  • the oxygen-containing functional group is not particularly limited, and examples thereof include a carboxyl group, a hydroxyl group, and a carbonyl group.
  • the introduction of oxygen-containing functional groups into petroleum coke is confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
  • XPS X-ray photoelectron spectroscopy
  • the method for firing is, for example, including a trace amount of oxygen or water in an inert gas and a trace amount of oxygen or water. Examples include a method of firing petroleum coke while supplying an active gas to a firing atmosphere. At this time, the content of oxygen or water in the inert gas and the total supply amount are appropriately selected.
  • the pulverizing means for performing the pulverization treatment is not particularly limited, and may be dry or wet.
  • the pulverizing means include pulverizers such as a jaw crusher, a joy crusher, a cone crusher, a hammer crusher, an autogenous pulverizer, a ball mill, a roller mill, a high-speed rotary mill, and a jet mill.
  • the pulverization conditions are appropriately selected depending on the average particle size of the desired finely pulverized product, other particle size characteristics, pulverization means, number of pulverizations, and the like.
  • the pulverized processed product is classified as necessary.
  • the petroleum coke finely baked product according to the present invention has an average particle size (D50) of more than 0 ⁇ m and 50 ⁇ m or less.
  • the average particle diameter (D50) of the petroleum coke finely pulverized fired product according to the present invention is preferably 30 ⁇ m or less, more preferably 20 ⁇ m or less, further preferably 10 ⁇ m or less, and 5 ⁇ m or less. Is more preferably 2 ⁇ m or less, still more preferably 1 ⁇ m or less, particularly preferably 0.8 ⁇ m or less, and most preferably 0.5 ⁇ m or less.
  • the petroleum coke finely pulverized fired product according to the present invention preferably has an average particle size (D50) of 0.05 ⁇ m or more, more preferably 0.1 ⁇ m or more, and 0.2 ⁇ m or more. Is more preferable.
  • the average particle size (D50) of the petroleum coke finely pulverized calcined product according to the present invention is preferably 0.1 to 1.0 ⁇ m, more preferably 0.1 to 0.5 ⁇ m.
  • the average particle diameter (D50) of the petroleum coke finely pulverized calcined product according to the present invention is within the above range, the dispersibility is enhanced, and it can be suitably used as a filler of the rubber compound, and the rubber compound When used as a filler, it can increase the 300% modulus of the rubber compound.
  • the span of the petroleum coke finely pulverized calcined product according to the present invention is within the above range, when used as a filler of a rubber compound, it is possible to easily design a compounding condition for a rubber component as a base material. it can.
  • D90 is preferably 150 ⁇ m or less, more preferably 100 ⁇ m or less, and further preferably 50 ⁇ m or less.
  • D10 is preferably 0.01 ⁇ m or more, more preferably 0.03 ⁇ m or more, and further preferably 0.05 ⁇ m or more.
  • D10, D50 (average particle diameter), and D90 are integrated particle sizes determined by volume frequency particle size distribution measurement measured by a laser diffraction scattering particle size distribution measurement device based on JIS Z 8825, respectively. Mean particle size of 10%, 50%, 90%.
  • the bulk density of the petroleum coke finely pulverized fired product according to the present invention is preferably 0.1 to 1.0 g / cm 3 , more preferably 0.2 to 0.8 g / cm 3 .
  • the sulfur content of the petroleum coke finely pulverized calcined product according to the present invention is preferably 0.5 to 12% by mass, and more preferably 1 to 10% by mass in terms of sulfur content in a dry state.
  • the sulfur content is in the above range, the affinity with the rubber component as the base material is improved, and the dispersibility of the petroleum coke finely pulverized fired product can be easily increased.
  • the petroleum coke finely pulverized calcined product according to the present invention comprises a substance having a carbon atom content of preferably 80 to 98% by mass, and preferably contains 0.1 to 4% by mass of hydrogen atoms.
  • the nitrogen content of the petroleum coke pulverized fired product according to the present invention is preferably 0.1 to 1% by mass, and the aromatic carbon ratio of the petroleum coke pulverized fired product according to the present invention is 90 to 99%. Is preferable, and 93 to 97% is more preferable.
  • the fixed carbon content of the petroleum coke pulverized fired product according to the present invention is preferably 90 to 99% by mass, more preferably 93 to 97% by mass.
  • the ratio (H / C molar ratio) of the number of moles of hydrogen in terms of atoms to the number of moles in terms of carbon of the finely pulverized calcined petroleum coke according to the present invention is preferably 0.01 to 0.3. Preferably, it is 0.01 to 0.1.
  • the petroleum coke finely pulverized calcined product according to the present invention has a mean particle size (D50) of more than 0 ⁇ m and 50 ⁇ m or less as a fine particle, so that as a compounding material of a rubber compound having higher added value than conventional fuel use, It can be preferably used.
  • D50 mean particle size
  • the petroleum coke finely pulverized calcined product according to the present invention can be suitably used as a filler of a rubber compound.
  • high value-added petroleum coke that has been conventionally used mainly for fuel applications can be obtained. It can be carried out.
  • the filler for rubber compound according to the present invention is obtained by pulverizing petroleum coke.
  • Examples of the filler for rubber compound according to the present invention include those composed of the finely pulverized petroleum coke or the finely baked petroleum coke according to the present invention.
  • the rubber compound according to the present invention is obtained by compounding the petroleum coke finely pulverized product or the petroleum coke finely pulverized calcined product according to the present invention with a rubber component made of natural rubber or styrene-butadiene copolymer rubber.
  • a rubber component made of natural rubber or styrene-butadiene copolymer rubber.
  • Specific examples include rubber compound a to rubber compound e.
  • the rubber compound a to the rubber compound e will be sequentially described.
  • the rubber compound a according to the present invention is characterized in that a natural coke is blended with a finely pulverized petroleum coke having an average particle diameter (D50) of more than 0 ⁇ m and not more than 50 ⁇ m.
  • D50 average particle diameter
  • the natural rubber is not particularly limited.
  • the rubber compound a according to the present invention is used for a tire member such as a tire tread, SIR20, RSS # 3. , TSR20, deproteinized natural rubber (DPNR), high purity natural rubber (HPNR) and the like.
  • the number average molecular weight of the natural rubber is not particularly limited, and the number average molecular weight is preferably 2 million or more, more preferably 2.5 million or more.
  • the compounding ratio of natural rubber is preferably 10 to 95% by mass, more preferably 20 to 90% by mass, and 30 to 85%. More preferably, it is mass%.
  • the rubber compound a according to the present invention is obtained by blending a natural rubber with a finely pulverized petroleum coke having an average particle diameter (D50) of more than 0 ⁇ m and not more than 50 ⁇ m.
  • the details of the finely pulverized petroleum coke having an average particle diameter (D50) of more than 0 ⁇ m and not more than 50 ⁇ m are as described in the description of the finely pulverized petroleum coke according to the present invention. is there.
  • carbon black is a petroleum heavy oil or residual oil from ethylene production. It is manufactured by spraying continuously in a furnace in a high temperature atmosphere of 1400 ° C or higher to cause thermal decomposition, then spraying water and reacting while controlling the particle size, and further granulating. In addition, since the manufacturing process is multi-step and complicated, the cost of the rubber compound tends to increase. On the other hand, petroleum coke obtained by pyrolyzing residual oil produced during petroleum refining has been simple and inexpensive in its production process, but has been used only as boiler fuel.
  • the rubber compound a according to the present invention is preferably formed by blending 1 to 500 parts by mass of the above-mentioned finely pulverized petroleum coke with respect to 100 parts by mass of the natural rubber described above. More preferably, it is more preferably 10 to 200 parts by mass. Further, in the rubber compound a according to the present invention, the blending ratio of the finely pulverized petroleum coke (content ratio of the finely pulverized petroleum coke) is preferably 1 to 80% by mass, and preferably 4 to 70% by mass. More preferably, the content is 7 to 65% by mass.
  • the rubber composition a according to the present invention contains the above-mentioned petroleum coke finely pulverized material in an amount within the above range, whereby the tensile strength can be effectively improved.
  • the rubber compound a according to the present invention may be formed by blending arbitrary additives as necessary in addition to natural rubber and finely pulverized petroleum coke.
  • Additives may be appropriately selected from known ones. Processing of vulcanizing agents, vulcanization accelerators, vulcanization activators, organic peroxides, fillers, silane coupling agents, extender oils, lubricants, etc. One or more selected from auxiliaries, antioxidants and the like can be mentioned.
  • the vulcanizing agent examples include one or more selected from sulfur and the like.
  • the compounding amount of the vulcanizing agent is preferably 0.1 to 10 parts by mass, more preferably 0.5 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component.
  • the compounding ratio of the vulcanizing agent is preferably 0.1 to 10% by mass, more preferably 0.5 to 5% by mass, More preferably, it is 7 to 2% by mass.
  • vulcanization accelerator examples include thiazole vulcanization accelerators such as 2-mercaptobenzothiazole, dibenzothiazyl disulfide, and N-cyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamide, tetramethylthiuram monosulfide, tetramethylthiuram.
  • thiazole vulcanization accelerators such as 2-mercaptobenzothiazole, dibenzothiazyl disulfide, and N-cyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamide, tetramethylthiuram monosulfide, tetramethylthiuram.
  • Thiuram vulcanization accelerators such as disulfide, N-cyclohexyl-2-benzothiazole sulfenamide, Nt-butyl-2-benzothiazole sulfenamide, N-oxyethylene-2-benzothiazole sulfenamide, N -Sulfenamide vulcanization accelerators such as oxyethylene-2-benzothiazole sulfenamide, N, N'-diisopropyl-2-benzothiazole sulfenamide, diphenylguanidine, diortolylguanidine, orthotolylbiguanidine, etc. Gua One or more types selected from nidin vulcanization accelerators and the like can be mentioned.
  • the blending amount of the vulcanization accelerator is preferably 0.1 to 5 parts by mass, more preferably 0.2 to 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component.
  • Examples of the vulcanization activator include one or more selected from stearic acid, zinc oxide and the like.
  • the filler include one or more selected from calcium carbonate, talc, alumina, clay, aluminum hydroxide, mica and the like.
  • extender oils examples include aromatic mineral oils (viscosity specific gravity constant (VGC value) 0.900 to 1.049) and naphthenic mineral oils (VGC value 0.850 to 0). 899), paraffinic mineral oil (VGC value 0.790 to 0.849) and the like.
  • the rubber compound a according to the present invention preferably has a tensile strength of 5 to 45 MPa, more preferably 8 to 40 MPa, and still more preferably 13 to 35 MPa.
  • the tensile strength means a value obtained by measuring a rubber compound according to the present invention punched into a dumbbell-shaped No. 3 test piece shape in accordance with JIS K 6251.
  • the rubber compound a according to the present invention employs natural rubber as a rubber component, and particularly improves the tensile strength by employing a finely pulverized petroleum coke having a particle size in a specific range as an inorganic filler.
  • a finely pulverized petroleum coke having a particle size in a specific range as an inorganic filler When the tensile strength of the rubber compound a according to the present invention is within the above range, the rubber composition according to the present invention is less likely to be damaged, torn or the like with respect to the torsional behavior under a compression condition due to a high load.
  • the blend a can be suitably used for a tire member such as a tire tread.
  • the rubber compound a according to the present invention is a known method, for example, a roll such as an open roll mixer or a banbury, in which the natural rubber, petroleum coke finely pulverized product, and additives optionally added are optionally added. It can manufacture by the method of kneading
  • the conditions for kneading with the mixer are not particularly limited.
  • the kneading temperature is suitably 50 ° C. to 200 ° C., and 80 ° C. to 190 ° C.
  • the kneading time is suitably from 30 seconds to 30 minutes, more preferably from 1 minute to 30 minutes.
  • the kneading temperature is suitably 100 ° C. or less, more preferably room temperature (20 ° C.) to 80 ° C.
  • a desired rubber molded body can be obtained by molding it into a predetermined shape and then heating and curing as appropriate.
  • the vulcanization temperature is suitably 120 to 200 ° C., 140 to 180 ° C. is more suitable, and the vulcanization time is suitably 10 to 50 minutes. ⁇ 40 minutes is more appropriate.
  • the rubber compound a according to the present invention can be obtained by the above method.
  • a rubber compound a that effectively improves durability, particularly when used for a tire member such as a tire tread, while suppressing an increase in cost.
  • the rubber compound b according to the present invention is characterized in that natural rubber is blended with a finely pulverized petroleum coke baked product having an average particle diameter (D50) of more than 0 ⁇ m and 50 ⁇ m or less.
  • D50 average particle diameter
  • the details of natural rubber and the blending ratio thereof are as described in the description of the rubber compound a according to the present invention, and the average particle diameter (D50) is more than 0 ⁇ m and 50 ⁇ m or less.
  • D50 average particle diameter
  • Details of a certain petroleum coke finely pulverized and fired product are also as described in the description of the petroleum coke finely pulverized and fired product according to the present invention.
  • carbon black is a petroleum heavy oil or residual oil from ethylene production. It is manufactured by spraying continuously in a furnace in a high temperature atmosphere of 1400 ° C or higher to cause thermal decomposition, then spraying water and reacting while controlling the particle size, and further granulating. In addition, since the manufacturing process is multi-step and complicated, the cost of the rubber compound tends to increase. On the other hand, petroleum coke obtained by pyrolyzing residual oil produced during petroleum refining has been simple and inexpensive in its production process, but has been used only as boiler fuel.
  • a fired product of petroleum coke having a particle size in a specific range is a rubber compound in which natural rubber is compounded as a rubber component.
  • the present invention has been found to be effective as an inorganic filler, and in particular, can effectively improve the 300% modulus (M300) of the rubber compound, thereby completing the rubber compound b according to the present invention.
  • the rubber compound b according to the present invention is preferably obtained by blending 1 to 500 parts by mass of the above-mentioned finely pulverized petroleum coke with 100 parts by mass of the natural rubber. More preferably, it is more preferably 10 to 200 parts by mass.
  • the blending ratio of the finely pulverized petroleum coke baked product is preferably 1 to 80% by mass. More preferably, it is more preferably 7 to 65% by mass.
  • the rubber compound b according to the present invention contains the above-mentioned petroleum coke finely pulverized fired product in an amount within the above range, so that the 300% modulus can be effectively improved.
  • the rubber compound b according to the present invention may be formed by blending arbitrary additives as necessary in addition to natural rubber and petroleum coke finely pulverized calcined product.
  • the types of additives and the mixing ratio thereof are the same as those of the rubber compound a according to the present invention.
  • the rubber compound b according to the present invention preferably has a 300% modulus (M300) of 3 to 30 MPa, more preferably 4 to 25 MPa, and even more preferably 5 to 20 MPa.
  • 300% modulus (M300) means a value obtained by measuring a rubber compound according to the present invention punched into a dumbbell-shaped No. 3 test piece shape in accordance with the provisions of JIS K 6251.
  • the rubber compound b according to the present invention employs natural rubber as a rubber component, and employs a petroleum coke finely pulverized calcined product having a particle size in a specific range as an inorganic filler, thereby particularly favoring 300% modulus.
  • a petroleum coke finely pulverized calcined product having a particle size in a specific range as an inorganic filler, thereby particularly favoring 300% modulus.
  • the rubber compound b according to can be suitably used as a tire member such as a tire tread.
  • the details of the method for preparing the rubber compound b according to the present invention are as follows.
  • the rubber compound c according to the present invention is obtained by compounding a pulverized petroleum coke having an average particle diameter (D50) of more than 0 ⁇ m and not more than 50 ⁇ m with respect to a styrene-butadiene copolymer rubber. It is.
  • the styrene-butadiene copolymer rubber is not particularly limited, but is preferably a random copolymer rubber.
  • the styrene-butadiene copolymer rubber those having a styrene content of 1 to 15% by mass and a butadiene content of 99 to 85% by mass are suitable, and the styrene content is 3 to 10% by mass and the butadiene content is 97%.
  • Those having ⁇ 90% by mass are more suitable, those having a styrene content of 5 ⁇ 9% by mass and butadiene content of 95 ⁇ 91% by mass are more suitable.
  • the styrene content constituting the random copolymer rubber is within the above range, it is easy to obtain desired strength when blended in a rubber compound, and it is easy to maintain low temperature characteristics.
  • the weight average molecular weight of the styrene-butadiene copolymer rubber is not particularly limited, but is suitably 5,000 to 2,000,000, and 100,000 to 2,000,000. Is more suitable, and is more suitably 1 million to 1.8 million.
  • the styrene-butadiene copolymer rubber can be prepared by a known method, and a commercially available product can also be used.
  • the blending ratio of the styrene-butadiene copolymer rubber is preferably 10 to 95% by mass, and 20 to 90% by mass. More preferably, it is more preferably 30 to 85% by mass.
  • the rubber compound c according to the present invention is obtained by compounding a pulverized petroleum coke having an average particle diameter (D50) of more than 0 ⁇ m and not more than 50 ⁇ m with respect to the styrene-butadiene copolymer rubber.
  • the details of the finely pulverized petroleum coke having an average particle diameter (D50) of more than 0 ⁇ m and not more than 50 ⁇ m are as described in the description of the finely pulverized petroleum coke according to the present invention. .
  • carbon black is a petroleum heavy oil or residual oil from ethylene production. It is manufactured by spraying continuously in a furnace in a high temperature atmosphere of 1400 ° C or higher to cause thermal decomposition, then spraying water and reacting while controlling the particle size, and further granulating. In addition, since the manufacturing process is multi-step and complicated, the cost of the rubber compound tends to increase. On the other hand, petroleum coke obtained by pyrolyzing residual oil produced during petroleum refining has been simple and inexpensive in its production process, but has been used only as boiler fuel.
  • petroleum coke having a particle size in a specific range is an inorganic component of a rubber compound containing a styrene-butadiene copolymer rubber as a rubber component. It has been found that it is useful as a filler, and in particular, can effectively improve the tensile strength and elongation of the rubber compound, and has completed the rubber compound c according to the present invention.
  • the rubber compound c according to the present invention is preferably obtained by blending 1 to 500 parts by mass of the above-mentioned finely pulverized petroleum coke with 100 parts by mass of the styrene-butadiene copolymer rubber described above. More preferably, 300 parts by mass is added, and 10-200 parts by mass is more preferable.
  • the blending ratio of the finely pulverized petroleum coke is preferably 1 to 80% by mass, and preferably 4 to 70% by mass. More preferably, the content is 7 to 65% by mass.
  • the rubber composition c according to the present invention contains the above-mentioned petroleum coke finely pulverized material in an amount within the above range, whereby the tensile strength can be effectively improved.
  • the rubber compound c according to the present invention may be formed by blending an optional additive as required in addition to the styrene-butadiene copolymer rubber and the petroleum coke finely pulverized product.
  • the types of additives and the mixing ratio thereof are the same as those of the rubber compound a according to the present invention.
  • the rubber compound c according to the present invention preferably has a tensile strength of 2 to 45 MPa, more preferably 2 to 40 MPa, and even more preferably 3 to 35 MPa.
  • the tensile strength means a value obtained by measuring a rubber compound according to the present invention punched into a dumbbell-shaped No. 3 test piece shape in accordance with JIS K 6251.
  • the rubber compound c according to the present invention employs a styrene-butadiene copolymer rubber as a rubber component, and also employs a finely pulverized petroleum coke pulverized product having a particle size in a specific range as an inorganic filler.
  • a styrene-butadiene copolymer rubber as a rubber component
  • a finely pulverized petroleum coke pulverized product having a particle size in a specific range as an inorganic filler.
  • the rubber compound according to the present invention can be suitably used for a tire member such as a tire tread.
  • the rubber compound c according to the present invention preferably has an elongation of 100 to 1000%, more preferably 200 to 900%, and still more preferably 300 to 850%.
  • the elongation means a value obtained by measuring a rubber compound according to the present invention punched into the shape of a dumbbell No. 3 test piece in accordance with JIS K 6251.
  • the rubber compound c according to the present invention employs a styrene-butadiene copolymer rubber as a rubber component, and employs a finely pulverized petroleum coke pulverized product having a particle size in a specific range as an inorganic filler. Elongation can be suitably improved, and the elongation of the rubber compound c according to the present invention is within the above range, so that flexibility is improved and appropriate strength is easily secured, and excellent durability is achieved. It can be easily demonstrated.
  • the details of the method for preparing the rubber compound c according to the present invention are the same as the method for preparing the rubber compound a according to the present invention described above except that a styrene-butadiene copolymer rubber is compounded instead of the natural rubber. It is.
  • the rubber compound d according to the present invention is characterized in that a natural coke is blended with finely pulverized petroleum coke and carbon black having an average particle diameter (D50) of more than 0 ⁇ m and 50 ⁇ m or less. .
  • D50 average particle diameter
  • the details of natural rubber and the blending ratio thereof are as described in the description of the rubber compound a according to the present invention, and the average particle diameter (D50) is more than 0 ⁇ m and 50 ⁇ m or less.
  • D50 average particle diameter
  • Details of the finely pulverized petroleum coke are also as described in the description of the finely pulverized petroleum coke according to the present invention.
  • carbon black is a petroleum heavy oil or residual oil from ethylene production. It is manufactured by spraying continuously in a furnace in a high temperature atmosphere of 1400 ° C or higher to cause thermal decomposition, then spraying water and reacting while controlling the particle size, and further granulating. In addition, since the manufacturing process is multi-step and complicated, the cost of the rubber compound tends to increase. On the other hand, petroleum coke obtained by pyrolyzing residual oil produced during petroleum refining has been simple and inexpensive in its production process, but has been used only as boiler fuel.
  • petroleum coke having a particle size in a specific range is useful as an inorganic filler in a rubber compound containing natural rubber as a rubber component.
  • the tensile strength of the rubber compound can be effectively improved even if the amount of carbon black is reduced, and the rubber compound d according to the present invention has been completed.
  • the rubber compound d according to the present invention is preferably formed by blending 1 to 500 parts by mass of the above-mentioned finely pulverized petroleum coke with 100 parts by mass of the natural rubber described above. More preferably, it is more preferably 10 to 200 parts by mass.
  • the blending ratio of the finely pulverized petroleum coke is preferably 1 to 80% by mass, and preferably 4 to 70% by mass. More preferably, the content is 7 to 65% by mass.
  • the rubber compound d according to the present invention contains the above-mentioned petroleum coke fine pulverized material in an amount within the above range, whereby the tensile strength can be effectively improved.
  • the rubber compound d according to the present invention is obtained by blending carbon black with natural coke with a finely pulverized petroleum coke having an average particle diameter (D50) of more than 0 ⁇ m and 50 ⁇ m or less.
  • the carbon black is not particularly limited, and a known one can be adopted, and for example, it is used in the normal rubber industry such as SAF, ISAF, HAF, FEF, GPF and the like. Things can be mentioned.
  • the rubber compound d according to the present invention is preferably obtained by compounding 1 to 500 parts by mass of the above carbon black with respect to 100 parts by mass of the natural rubber described above, and comprising 5 to 300 parts by mass. More preferably, it is more preferably 10 to 200 parts by mass.
  • the compounding ratio of carbon black is preferably 1 to 80% by mass, more preferably 4 to 70% by mass, More preferably, it is ⁇ 65 mass%.
  • the rubber compound d according to the present invention contains the above-mentioned petroleum coke finely pulverized product, thereby reducing the content ratio of carbon black, thereby effectively increasing the tensile strength while suppressing an increase in cost. Can be improved.
  • the rubber compound d according to the present invention may be formed by blending arbitrary additives as necessary in addition to natural rubber, petroleum coke finely pulverized material and carbon black.
  • the types of additives and the mixing ratio thereof are the same as those of the rubber compound a according to the present invention.
  • the rubber compound d according to the present invention preferably has a tensile strength of 5 to 45 MPa, more preferably 8 to 40 MPa, and still more preferably 10 to 35 MPa.
  • the tensile strength means a value obtained by measuring a rubber compound according to the present invention punched into a dumbbell-shaped No. 3 test piece shape in accordance with JIS K 6251.
  • the rubber compound d according to the present invention employs natural rubber as a rubber component, and employs a finely pulverized petroleum coke and carbon black having a particle size in a specific range as an inorganic filler, thereby particularly suitable for tensile strength.
  • a finely pulverized petroleum coke and carbon black having a particle size in a specific range as an inorganic filler, thereby particularly suitable for tensile strength.
  • the rubber compound d according to can be suitably used for a tire member such as a tire tread.
  • the details of the method for preparing the rubber compound d according to the present invention are the same as the method for preparing the rubber compound a according to the present invention described above except that carbon black is compounded together with natural rubber and petroleum coke finely pulverized material. is there.
  • a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator are blended, a vulcanization treatment can be performed separately by press vulcanization, etc., when it is appropriately heated and cured after being molded into a predetermined shape.
  • the vulcanization temperature is suitably from 120 to 200 ° C., more preferably from 140 to 180 ° C.
  • the vulcanization time is suitably from 5 to 60 minutes, and more preferably from 10 to 40 minutes.
  • the rubber compound e according to the present invention is characterized in that a styrene-butadiene copolymer rubber is blended with finely pulverized petroleum coke and carbon black having an average particle diameter (D50) of more than 0 ⁇ m and not more than 50 ⁇ m. It is what.
  • the details of the styrene-butadiene copolymer rubber and the blending ratio thereof are as described in the description of the rubber compound c according to the present invention, and the average particle size (D50) is 0 ⁇ m.
  • the details of the finely pulverized petroleum coke having a particle size exceeding 50 ⁇ m are as described in the description of the finely pulverized petroleum coke according to the present invention, and the details of the carbon black are also the description of the rubber compound d according to the present invention. As described in.
  • carbon black is a petroleum heavy oil or residual oil from ethylene production. It is manufactured by spraying continuously in a furnace in a high temperature atmosphere of 1400 ° C or higher to cause thermal decomposition, then spraying water and reacting while controlling the particle size, and further granulating. In addition, since the manufacturing process is multi-step and complicated, the cost of the rubber compound tends to increase. On the other hand, petroleum coke obtained by pyrolyzing residual oil produced during petroleum refining has been simple and inexpensive in its production process, but has been used only as boiler fuel.
  • petroleum coke having a particle size in a specific range is an inorganic component of a rubber compound containing a styrene-butadiene copolymer rubber as a rubber component.
  • a rubber compound containing a styrene-butadiene copolymer rubber as a rubber component.
  • it is useful as a filler and finds that the tensile strength and elongation of the rubber compound can be effectively improved even if the compounding amount of carbon black is reduced. It has come.
  • the rubber compound e according to the present invention is preferably one obtained by blending 1 to 500 parts by mass of the above-mentioned finely pulverized petroleum coke with 100 parts by mass of the styrene-butadiene copolymer rubber described above. More preferably, 300 parts by mass is added, and 10-200 parts by mass is more preferable.
  • the blending ratio of the finely pulverized petroleum coke is preferably 1 to 80% by mass, and preferably 4 to 70% by mass. More preferably, the content is 7 to 65% by mass.
  • the rubber composition e according to the present invention contains the above-mentioned petroleum coke finely pulverized material in an amount within the above range, whereby the tensile strength can be effectively improved.
  • the rubber compound e according to the present invention is obtained by blending carbon black with a pulverized petroleum coke having an average particle diameter (D50) of more than 0 ⁇ m and 50 ⁇ m or less with respect to a styrene-butadiene copolymer rubber. .
  • the rubber compound e according to the present invention is preferably obtained by blending 1 to 500 parts by mass of carbon black with respect to 100 parts by mass of the styrene-butadiene copolymer rubber described above. More preferably, it is more preferably 10 to 200 parts by mass.
  • the compounding ratio of carbon black is preferably 1 to 80% by mass, more preferably 4 to 70% by mass, More preferably, it is ⁇ 65 mass%.
  • the rubber compound e according to the present invention contains the above-mentioned petroleum coke finely pulverized product, thereby reducing the content ratio of carbon black and effectively reducing the tensile strength while suppressing an increase in cost. Can be improved.
  • the rubber compound e according to the present invention may be formed by blending arbitrary additives as necessary in addition to styrene-butadiene copolymer rubber, petroleum coke fine pulverized material, and carbon black.
  • the types of additives and the mixing ratio thereof are the same as those of the rubber compound a according to the present invention.
  • the rubber compound e according to the present invention preferably has a tensile strength of 2 to 45 MPa, more preferably 5 to 40 MPa, and still more preferably 10 to 35 MPa.
  • the tensile strength means a value obtained by measuring a rubber compound according to the present invention punched into a dumbbell-shaped No. 3 test piece shape in accordance with JIS K 6251.
  • the rubber compound e according to the present invention employs a styrene-butadiene copolymer rubber as a rubber component, and employs a finely pulverized petroleum coke and carbon black having a particle size in a specific range as an inorganic filler,
  • the tensile strength can be suitably improved, and the tensile strength of the rubber compound e according to the present invention is within the above range, resulting in breakage, tearing, etc. with respect to the torsional behavior under compression under high load. It becomes difficult, and the rubber compound e according to the present invention can be suitably used for tire members such as tire treads.
  • the rubber compound e according to the present invention preferably has an elongation of 100 to 1000%, more preferably 200 to 900%, and still more preferably 300 to 800%.
  • the elongation means a value obtained by measuring a rubber compound according to the present invention punched into the shape of a dumbbell No. 3 test piece in accordance with JIS K 6251.
  • the rubber compound e according to the present invention employs styrene-butadiene copolymer rubber as a rubber component, and employs a finely pulverized petroleum coke pulverized product having a particle size in a specific range as an inorganic filler. Elongation can be preferably improved, and the elongation of the rubber compound e according to the present invention is within the above range, so that flexibility is improved and appropriate strength is easily secured, and excellent durability is achieved. It can be easily demonstrated.
  • the details of the preparation method of the rubber compound e according to the present invention are blended with styrene-butadiene copolymer rubber instead of natural rubber, except for compounding petroleum coke fine pulverized material and compounding carbon black, This is the same as the method for preparing the rubber compound a according to the present invention described above.
  • a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator are blended, a vulcanization treatment can be performed separately by press vulcanization, etc., when it is appropriately heated and cured after being molded into a predetermined shape.
  • the vulcanization temperature is suitably from 120 to 200 ° C., more preferably from 140 to 180 ° C.
  • the vulcanization time is suitably from 5 to 60 minutes, and more preferably from 10 to 40 minutes.
  • ⁇ Moisture> The analysis of the water content of petroleum coke was performed according to JIS M 8812 for the sample before drying.
  • ⁇ Measurement of sulfur content in dry state> The sulfur content of petroleum coke in the dry state was measured as follows. The sample was dried at 300 ° C. for 5 minutes, cooled to obtain a dry sample, and the mass in the dry state was measured. Subsequently, the sulfur content of the dried sample was measured according to JIS M 8819.
  • ⁇ Ash content> The ash content of petroleum coke was analyzed according to JIS M 8812 for dry samples.
  • ⁇ For CHN> The analysis of the CHN content of petroleum coke was performed according to JIS M 8813 for the dried sample.
  • Example a (1) Preparation of rubber compound filler
  • the above-mentioned sponge coke ⁇ 220 g was dried under vacuum at 100 ° C. for 4.5 hours and then pulverized with a commercially available mixer. The weight loss after drying was 13%. Thereafter, the mixture was classified with a sieve having an opening of 100 ⁇ m, and a product of 100 ⁇ m or less was obtained in a yield of 80% by volume, and this was used as a filler for rubber compound.
  • Using a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer the particle size distribution of the obtained filler for rubber compound (100 ⁇ m or less) was measured. The obtained particle size distribution measurement results are shown in FIG. As shown in FIG.
  • the obtained filler for rubber compound (100 ⁇ m or less product) had an average particle size (D50) of more than 0 ⁇ m and 50 ⁇ m or less.
  • D50 average particle size
  • SEM scanning electron microscope
  • the SEM photograph of the above sheet was taken using a scanning electron microscope (SU3500, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) after the fracture surface was mirror-finished with an ultramicrotome under liquid nitrogen cooling and Pt deposition was performed. Is. As shown in FIGS. 3A and 3B, particles of various sizes were dispersed in the sheet, but aggregation or the like was not confirmed. Moreover, as a result of performing tactile sensation evaluation about each obtained sheet
  • a filler can be obtained simply by pulverizing petroleum coke, and that a rubber compound and a resin composition can be obtained simply by blending the filler into a rubber component. Moreover, it was confirmed that the rubber compound containing the filler can be easily molded into a sheet having a predetermined shape.
  • test piece 1 Using the rubber compound filler (100 ⁇ m or less) obtained in (1) and using a kneaded product in which the compounding amount of the filler with respect to EPDM is 50 phr and 200 phr in the same manner as (2), press molding machine (( Sheet of 150mm square and about 1mm thickness by vulcanizing press (curing time 15 minutes) using a 150mm square mold with a thickness of 1mm to NF-50 manufactured by Shinfuji Metal Industry Co., Ltd. was made. From the sheet, five test pieces used for a tensile test (conforming to JIS K 6251) and five test pieces used for a tear strength test (conforming to JIS K 6252) were cut out. In addition, the shape of the test piece for a tensile test was dumbbell No. 3, and the shape of the test piece for a tear strength test was an angle shape (no cut).
  • test piece 2 Sponge coke ⁇ is pulverized using a commercially available dry jet mill, and particles having a particle diameter of 2 ⁇ m or less are collected by a classification rotor at the exit of the jet mill, whereby a filler (fine filler) having an average particle diameter (D50) of 0.66 ⁇ m is obtained.
  • a filler fine filler having an average particle diameter (D50) of 0.66 ⁇ m is obtained.
  • D50 average particle diameter
  • the SEM photograph was taken using a scanning electron microscope (SU3500 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) after mirror-extruding the fractured surface with an ultramicrotome under liquid nitrogen cooling and performing Pt deposition. As shown in FIGS. 5A and 5B, a large number of particles having a size of about 1 ⁇ m or less were dispersed in the sheet, but aggregation or the like was not confirmed.
  • a sheet in which the amount of fine filler added to EPDM was 37 phr was used.
  • test piece used for a tensile test (based on JIS K 6251) from a sheet obtained from a kneaded product having a fine filler content of 50 phr in EPDM, and a test piece used for a tear strength test (based on JIS K 6252) 5 pieces were cut out.
  • shape of the test piece for a tensile test was dumbbell No. 3
  • shape of the test piece for a tear strength test was an angle shape (no cut).
  • test specimen for comparison A sheet having a 150 mm square and a thickness of about 1 mm was produced in the same manner as (3) except that no filler was added to EPDM. From the obtained sheet, five test pieces used for the tensile test (based on JIS K 6251) and five test pieces used for the tear strength test (based on JIS K 6252) were cut out. In addition, the shape of the test piece for a tensile test was dumbbell No. 3, and the shape of the test piece for a tear strength test was an angle shape (no cut).
  • the tensile strength increases as the filler content increases. Moreover, it turns out that the tensile strength of the sheet
  • the elongation was larger in the sheet containing the fine filler obtained by refining the filler than in the sheet containing the filler (100 ⁇ m or less) in the same manner as the tensile strength described above.
  • the elongation of the sheet blended with the fine filler was equivalent to that of the sheet blended with carbon black.
  • the elongation became lower as the blending amount of the filler increased.
  • a sheet containing 200 phr of filler (100 ⁇ m or less) in EPDM was broken before the strain reached 100%, and therefore 100% modulus could not be measured (indicated by “ ⁇ ” in Table 2).
  • the modulus is improved by 100% with the blending amount, and it can be seen that the reinforcing effect by the filler works.
  • the 100% modulus of the sheet containing the fine filler was increased, which is presumed to be due to an increase in the reinforcing effect because the surface area was increased by reducing the particle size of the filler.
  • FIG. 6 shows the stress-strain relationship between a sheet containing 50 phr of filler (100 ⁇ m or less) in EPDM and a sheet containing 37 phr of fine filler in EPDM.
  • the stress in the initial stage of tension (strain of about 30% or less) was almost the same in the sheet obtained by blending the filler obtained in Example 1 with 50 phr in EPDM and the sheet blended with 37 phr in the fine filler into EPDM. .
  • blended 37 phr with the fine filler for EPDM did not fracture
  • Example 1 to Example 2 Comparative Example 1 to Comparative Example 2
  • VM-22 manufactured by Aisin Nano Technologies
  • Comparative Example 1 and Comparative Example 2 for a cutter mill (manufactured by Seishin Enterprise).
  • VM-22 type and coarsely pulverized to obtain a coarsely pulverized product.
  • Table 4 shows the grinding conditions and results at that time.
  • the obtained coarsely pulverized product was used in Example 1 and Example 2 in a jet mill (NJ-100B type manufactured by Aisin Nano Technologies), and in Comparative Example 1 and Comparative Example 2 a jet mill (FS manufactured by Seishin Enterprise). -4) and finely pulverized to obtain a finely pulverized petroleum coke.
  • Table 4 shows the grinding conditions and results at that time.
  • the analysis results of the finely pulverized product measured by the following method are also shown in Table 4.
  • volume frequency particle size distribution measurement was performed by a laser diffraction scattering method using a laser diffraction scattering type particle size distribution measuring apparatus (MICROTRAC FRA, manufactured by NIKISO) in accordance with JIS Z 8825. From the obtained volume frequency particle size distribution measurement results, particle sizes of 10%, 50%, and 90% were obtained as integrated particle sizes, and were set as D10, D50 (average particle size), and D90, respectively.
  • Example 2 With respect to the finely pulverized product obtained in Example 1 and Example 2, a secondary electron image was taken at an acceleration voltage of 5 kV using a field emission operation electron microscope (JSM6340F, manufactured by JEOL Ltd.). The results are shown in FIGS. (IR analysis) The finely pulverized product obtained in Example 1 was subjected to IR measurement using FT-IR (Nicolet iN10 / iZ10, manufactured by Thermo Scientific) to obtain an IR spectrum. The result is shown in FIG.
  • FT-IR Nicolet iN10 / iZ10
  • Example 10 With respect to the finely pulverized product obtained in Example 10, a secondary electron image was taken at an acceleration voltage of 5 kV using a field emission operation electron microscope (JSM6340F, manufactured by JEOL Ltd.). The results are shown in FIGS. (IR analysis) The finely baked product obtained in Example 10 was subjected to IR measurement using FT-IR (Nicolet iN10 ⁇ iZ10, manufactured by Thermo Scientific) to obtain an IR spectrum. The result is shown in FIG.
  • FT-IR Nicolet iN10 ⁇ iZ10
  • a finely pulverized product or a petroleum coke finely pulverized calcined product obtained by calcining and pulverizing petroleum coke, and a petroleum coke finely pulverized calcined product having a D50 exceeding 0 ⁇ m and 50 ⁇ m or less is used for rubber compound It can be suitably used as a filler, and high value-added can be achieved by effectively using petroleum coke which has been mainly used as a fuel in the past.
  • Example 11 Example 12, Comparative Example 4, Comparative Example 5
  • the obtained kneaded product is press vulcanized at 140 ° C. for 30 minutes to form a rubber compound that is formed into a sheet of 12 mm length ⁇ 15 mm width ⁇ 2 mm thickness. Obtained.
  • Table 8 shows the blending ratio of the obtained rubber blends and the evaluation results thereof.
  • Each rubber compound was evaluated by the following method.
  • (Scorch time) Using a Mooney scorch tester (S type rotor) conforming to JIS K6300, the t5 value (minute) at the time of measurement at a temperature of 120 ° C. was determined.
  • Mooney viscosity In accordance with JIS K 6300, Mooney viscosity (MS 120 ° C.) at a temperature of 120 ° C. was measured.
  • hardness Based on JIS K6253, it measured using the durometer hardness meter. (Tensile strength, elongation, 300% modulus) Each rubber compound was punched into a dumbbell-shaped No.
  • the rubber compounds obtained in Examples 11 to 16 were obtained by using an inexpensive petroleum coke pulverized product having an average particle diameter (D50) of more than 0 ⁇ m and 50 ⁇ m or less. Therefore, while suppressing an increase in cost, the resulting rubber compound has a high tensile strength, and this effectively improves the durability particularly when used for tire members such as tire treads. It turns out that it is what you get.
  • D50 average particle diameter
  • the rubber compound obtained in Comparative Example 4 and Comparative Example 5 was prepared using a petroleum coke fine pulverized product having an average particle diameter (D50) exceeding 50 ⁇ m. From this, it can be seen that the resulting rubber compound has low tensile strength and is inferior in durability, making it difficult to put it to practical use such as a tire tread.
  • Example 10 Comparative Example 3
  • sulfur produced by Hosoi Chemical Co., Ltd.
  • 35 parts by mass of the petroleum coke finely pulverized calcined product obtained in Example 10 and Comparative Example 3 were mixed to prepare a mixture containing each petroleum coke finely pulverized product.
  • the obtained kneaded product is press vulcanized at 140 ° C. for 30 minutes to form a rubber compound that is formed into a sheet of 12 mm length ⁇ 15 mm width ⁇ 2 mm thickness. Obtained.
  • Table 10 shows the blending ratio of the obtained rubber blends and the evaluation results evaluated by the method described above.
  • the rubber compounds obtained in Examples 17 to 20 were prepared using inexpensive petroleum coke finely pulverized calcined products having an average particle size (D50) of more than 0 ⁇ m and 50 ⁇ m or less. Therefore, while suppressing an increase in cost, the resulting rubber compound has a high 300% modulus, and can effectively improve the durability particularly when used for a tire member such as a tire tread. I understand that there is.
  • D50 average particle size
  • the rubber compound obtained in Comparative Example 6 is obtained because the rubber compound is prepared using a petroleum coke finely pulverized calcined product having an average particle size (D50) exceeding 50 ⁇ m. It can be seen that the rubber compound has a low 300% modulus and is inferior in durability, making it difficult to put it into practical use such as a tire tread.
  • Example 21 and Example 22 1 part by mass of stearic acid (Lunac S-50V manufactured by Kao Corporation) and 3 parts by mass of zinc oxide (manufactured by Hakusui Tech Co., Ltd.) with respect to 100 parts by mass of styrene-butadiene copolymer rubber (1052 manufactured by JSR Corporation) , TBBS (N- (tert-butyl) -2-benzothiazolesulfenamide, Sunseller NS-G manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) 1 part by mass, sulfur (produced by Hosoi Chemical Co., Ltd.) 1.75 parts by mass
  • 50 parts by mass of the finely pulverized petroleum coke obtained in Example 5 or Example 2 was mixed to prepare a mixture containing each finely pulverized petroleum coke.
  • Table 11 shows the blending ratio of the obtained rubber blends and the evaluation results evaluated by the method described above.
  • Example 7 Each rubber compound was prepared in the same manner as in Example 21 except that calcium carbonate (manufactured by Kamishima Chemical Industry Co., Ltd.) was used instead of the finely pulverized petroleum coke, and each rubber compound obtained in the same manner as in Example 21 was prepared. The properties of the rubber compound were evaluated. Table 11 shows the blending ratio of the obtained rubber blend and the evaluation results evaluated by the method described above.
  • the rubber compound obtained in Example 21 and Example 22 employs a styrene-butadiene copolymer rubber as a rubber component and has an average particle diameter (D50) of more than 0 ⁇ m and 50 ⁇ m or less. Since a rubber compound is prepared using a finely pulverized petroleum coke, the resulting rubber compound has high tensile strength and excellent elongation while suppressing an increase in cost. It can be seen that the durability can be effectively improved when used for a tire member such as a tread.
  • Example 23 to Example 26, Comparative Example 8 to Comparative Example 9 100 parts by mass of natural rubber (RSS 3 grade), 2 parts by mass of stearic acid (Lunac S-50V manufactured by Kao Corporation), 5 parts by mass of zinc oxide (manufactured by Hakusui Tech Co., Ltd.), TBBS (N- (tert-butyl) ) -2-benzothiazole sulfenamide, 0.7 parts by mass of Mitsui Chemicals Co., Ltd.
  • Example 23 to Example 26 natural rubber is used as a rubber component, and rubber blending is performed using an inexpensive petroleum coke fine pulverized product having an average particle size (D50) of more than 0 ⁇ m and 50 ⁇ m or less. Since the product is prepared, while reducing the blending amount of carbon black and suppressing the manufacturing cost, the tensile strength is high, and durability is effectively improved particularly when used for tire members such as tire treads. It can be seen that the resulting rubber compound can be provided.
  • D50 average particle size
  • Example 27 to 28 1 part by mass of stearic acid (Lunac S-50V manufactured by Kao Corporation) and 3 parts by mass of zinc oxide (manufactured by Hakusui Tech Co., Ltd.) with respect to 100 parts by mass of styrene-butadiene copolymer rubber (1052 manufactured by JSR Corporation) , TBBS (N- (tert-butyl) -2-benzothiazolesulfenamide, Sunseller NS-G manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) 1 part by mass, sulfur (produced by Hosoi Chemical Co., Ltd.) 1.75 parts by mass
  • 25 parts by mass of the finely pulverized petroleum coke obtained in Example 5 or Example 2 and 25 parts by mass of carbon black (FEF grade) were mixed to prepare respective mixtures containing the finely pulverized petroleum coke.
  • Example 10 Calcium carbonate (manufactured by Kamishima Chemical Co., Ltd.) is used instead of finely pulverized petroleum coke and carbon black, and 50 mass of calcium carbonate is substituted for 25 parts by mass of finely pulverized petroleum coke and 25 parts by mass of carbon black (FEF class). Except for blending parts, each rubber compound was prepared in the same manner as in Example 27, and the properties of each rubber compound obtained in the same manner as in Example 27 were evaluated. Table 13 shows the compounding ratio of the obtained rubber compound and the evaluation results.
  • Example 27 and Example 28 styrene-butadiene copolymer rubber is used as the rubber component, and an inexpensive petroleum coke pulverized product having an average particle diameter (D50) of more than 0 ⁇ m and 50 ⁇ m or less.
  • D50 average particle diameter
  • Tire components such as tire treads and the like because the tensile strength is high and the elongation is excellent while reducing the blending amount of carbon black and suppressing the manufacturing cost. It can be seen that it is possible to provide a rubber compound capable of effectively improving the durability when used in the present invention.
  • a petroleum coke finely pulverized product and a petroleum coke finely pulverized fired product that can be suitably used as a filler of a rubber compound, and particularly used for tire members while suppressing an increase in cost.
  • a rubber compound filler and a rubber compound that effectively improve the durability.

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Abstract

 ゴム配合物のフィラーとして好適に使用し得る石油コークス微粉砕物および石油コークス微粉砕焼成物を提供するとともに、コストの上昇を抑制しつつ、特にタイヤ部材に使用したときに耐久性を効果的に向上させるゴム配合物用フィラーおよびゴム配合物を提供する。 平均粒子径(D50)が0μmを超え50μm以下である石油コークス微粉砕物、石油コークスを焼成および粉砕して得られる石油コークス微粉砕焼成物であり、平均粒子径(D50)が0μmを超え50μm以下である石油コークス微粉砕焼成物、石油コークスを粉砕して得られたゴム配合物用フィラーおよび上記石油コークス微粉砕物もしくは石油コークス微粉砕焼成物を配合してなるゴム配合物である。

Description

石油コークス微粉砕物、石油コークス微粉砕焼成物、ゴム配合物用フィラーおよびゴム配合物
 本発明は、石油コークス微粉砕物、石油コークス微粉砕焼成物、ゴム配合物用フィラーおよびゴム配合物に関する。
 タイヤトレッド等のタイヤ部材用のゴム配合物においては、天然ゴム(NR)、スチレンーブタジエン共重合体ゴム(SBR)、ポリブタジエンゴム(BR)等のゴム成分に対し、さらに混合加工性、ゴム弾性、耐摩耗性および機械的性質等の諸特性を改善するために、上記ゴム成分の種類や分子量に応じて、種々の配合成分が添加されている(例えば、特許文献1(特開2001-30714号公報)参照)。
 例えば、タイヤトレッド等のタイヤ部材用のゴム配合物においては、ゴム成分とともに、耐久性を向上させるために、シリカ、水酸化アルミニウム、アルミナ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、チタン酸カリウム、カーボンブラック、硫酸バリウム等の種々の無機充填剤が配合されているが、これ等の無機充填剤は、ゴム成分による特性を低下させたり、コストアップ要因になっている。
 一方、トラックやフォークリフト等の産業用車両は、重量物を運送または搬送するものであり、タイヤに高い荷重がかかる結果、タイヤが摩耗したりチップカット等の破損や裂け等を生じ易くなることから、消耗品であるタイヤトレッド等のタイヤ部材に使用されるゴム配合物を、耐久性を効果的に向上させつつ安価に提供することが求められるようになっている。
特開2001-30714号公報
 このような状況下、本発明は、コストの上昇を抑制しつつ、特にタイヤトレッド等のタイヤ部材に使用したときに耐久性を効果的に向上させる新規なフィラーおよびゴム配合物を提供することを目的とするものである。
 ところで、石油精製プロセスにおいては、各種燃料油を製造する過程で、副生物として石油コークスが生成する。
 石油コークスは、石油精製プロセスにおいて生成する熱分解油を原料として、熱分解装置で熱分解原料油を熱分解し、軽質分として熱分解油分を採取した後に残るものである。
 熱分解原料油の熱分解により生成する石油コークスは、熱分解処理後、ウォータージェット等によって砕かれて、熱分解装置から取り出される。熱分解装置から取り出された石油コークスは、一般にショットコークスと呼ばれる粒状のものや、一般にスポンジコークスと呼ばれる多孔質の大きな塊状のものがあるが、現在、このような石油コークスは、特開2012-132603号公報に示すように燃料用として用いられるに止まっている。
 本発明者等は、種々検討を重ねた結果、上記石油コークスに着目するに至り、さらに鋭意検討を重ねた結果、上記石油コークスのうち、特定のものをゴム配合物のフィラーとして使用することにより、石油コークスの有効利用を図り、その付加価値を高めつつ、同時に上記技術課題を解決し得ることを見出し、本知見に基づいて本発明を完成するに至った。
 すなわち、本発明は、
(1)平均粒子径(D50)が0μmを超え50μm以下であることを特徴とする石油コークス微粉砕物、
(2)平均粒子径(D50)が0μmを超え3.0μm以下である上記(1)に記載の石油コークス微粉砕物(以下、適宜、石油コークス微粉砕物aと称する)、
(3)下記式(A):
   スパン=(D90-D10)/D50    (A)
(ただし、D10、D50(平均粒子径)、D90は、各々、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置で測定される体積頻度粒度分布測定により求められる積算粒度10%、50%、90%の粒径を意味する)
で表されるスパンが0.3~5.0である上記(2)に記載の石油コークス微粉砕物、
(4)平均粒子径(D50)が3μmを超え50μm以下である上記(1)に記載の石油コークス微粉砕物(以下、適宜、石油コークス微粉物bと称する)、
(5)下記式(A):
   スパン=(D90-D10)/D50    (A)
(ただし、D10、D50(平均粒子径)、D90は、各々、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置で測定される体積頻度粒度分布測定により求められる積算粒度10%、50%、90%の粒径を意味する)
で表されるスパンが0.3~7.0である上記(4)に記載の石油コークス微粉砕物、
(6)石油コークスを焼成および粉砕して得られる石油コークス微粉砕焼成物であり、平均粒子径(D50)が0μmを超え50μm以下であることを特徴とする石油コークス微粉砕焼成物、
(7)下記式(A):
   スパン=(D90-D10)/D50    (A)
(ただし、D10、D50(平均粒子径)、D90は、各々、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置で測定される体積頻度粒度分布測定により求められる積算粒度10%、50%、90%の粒径を意味する)
で表されるスパンが0.3~7.0であることを特徴とする上記(6)記載の石油コークス微粉砕焼成物、
(8)石油コークスを粉砕して得られたことを特徴とするゴム配合物用フィラー、
(9)天然ゴムに対し、上記(1)に記載の石油コークス微粉砕物を配合してなることを特徴とするゴム配合物(以下、適宜、ゴム配合物aと称する)、
(10)前記天然ゴム100質量部に対し、前記石油コークス微粉砕物を1~500質量部配合してなる上記(9)に記載のゴム配合物、
(11)天然ゴムに対し、上記(6)に記載の石油コークス微粉砕焼成物を配合してなることを特徴とするゴム配合物(以下、適宜、ゴム配合物bと称する)、
(12)前記天然ゴム100質量部に対し、前記石油コークス微粉砕焼成物を1~500質量部配合してなる上記(11)に記載のゴム配合物、
(13)スチレンーブタジエン共重合体ゴムに対し、上記(1)に記載の石油コークス微粉砕物を配合してなることを特徴とするゴム配合物(以下、適宜、ゴム配合物cと称する)、
(14)前記スチレンーブタジエン共重合体ゴム100質量部に対し、前記石油コークス微粉砕物を1~500質量部配合してなる上記(13)に記載のゴム配合物、
(15)天然ゴムに対し、上記(1)に記載の石油コークス微粉砕物およびカーボンブラックを配合してなることを特徴とするゴム配合物(以下、適宜、ゴム配合物dと称する)、
(16)前記天然ゴム100質量部に対し、前記石油コークス微粉砕物1~500質量部と、前記カーボンブラック1~500質量部とを配合してなる上記(15)に記載のゴム配合物、
(17)スチレンーブタジエン共重合体ゴムに対し、上記(1)に記載の石油コークス微粉砕物およびカーボンブラックを配合してなることを特徴とするゴム配合物(以下、適宜、ゴム配合物eと称する)、
(18)前記スチレンーブタジエン共重合体ゴム100質量部に対し、前記石油コークス微粉砕物1~500質量部と、前記カーボンブラック1~500質量部とを配合してなる上記(17)に記載のゴム配合物、
を提供するものである。
 本発明によれば、ゴム配合物のフィラーとして好適に使用し得る石油コークス微粉砕物および石油コークス微粉砕焼成物を提供することができるとともに、コストの上昇を抑制しつつ、特にタイヤ部材に使用したときに耐久性を効果的に向上させるゴム配合物用フィラーおよびゴム配合物を提供することができる。
実施例aで得られたフィラー(100μm以下品)の粒度分布測定結果を示す図である。横軸は粒子径(μm)を示し、左縦軸は頻度(%)を示し、右縦軸は通過分積算(%)を示す。 実施例aで得られたフィラー(100μm以下品)の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。(a)は倍率500倍、(b)は倍率5000倍である。(a)の右下のメモリは100μmを示し、(b)の右下のメモリは10.0μmを示している。 実施例aで得られたEPDMに対するフィラー(100μm以下品)の配合量が50phrであるシートのSEM写真である。(a)は倍率1000倍、(b)は倍率5000倍である。(a)の右下のメモリは50.0μmを示し、(b)の右下のメモリは10.0μmを示している。 実施例aで得られた微細フィラーの走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。(a)は倍率5000倍、(b)は倍率10000倍である。(a)の右下のメモリは10.0μmを示し、(b)の右下のメモリは5.00μmを示している。 実施例aで得られた微細フィラーの配合量が50phrのシートのSEM写真である。(a)は倍率1000倍、(b)は倍率5000倍である。(a)の右下のメモリは50.0μmを示し、(b)の右下のメモリは10.0μmを示している。 実施例aで得られたフィラー(100μm以下品)をEPDMに50phr配合したシートと、微細フィラーをEPDMに37phr配合したシートの応力-ひずみの関係を示すグラフである 実施例1で得られた石油コークス微粉砕物のSEM写真(1000倍)である。 実施例1で得られた石油コークス微粉砕物のSEM写真(5000倍)である。 実施例1で得られた石油コークス微粉砕物のSEM写真(20000倍)である。 実施例2で得られた石油コークス微粉砕物のSEM写真(1000倍)である。 実施例2で得られた石油コークス微粉砕物のSEM写真(5000倍)である。 実施例2で得られた石油コークス微粉砕物のSEM写真(20000倍)である。 実施例1で得られた石油コークス微粉砕物のIRチャートである。 実施例10の石油コークス微粉砕焼成物のSEM写真(1000倍)である。 実施例10の石油コークス微粉砕焼成物のSEM写真(5000倍)である。 実施例10の石油コークス微粉砕焼成物のSEM写真(20000倍)である。 実施例10の石油コークス微粉砕焼成物のIRチャートである。
 先ず、本発明に係る石油コークス微粉砕物について説明する。
 本発明に係る石油コークス微粉砕物は、平均粒子径(D50)が0μmを超え50μm以下であることを特徴とするものである。
 本発明に係る石油コークス微粉砕物としては、平均粒子径(D50)が0μmを超え3.0μm以下である石油コークス微粉砕物aや、平均粒子径(D50)が3.0μmを超え50μm以下である石油コークス微粉砕物bを挙げることができる。
 以下、本発明に係る石油コークス微粉砕物について説明するが、以下の説明は、特に断らない限り、石油コークス微粉砕物aや石油コークス微粉砕物bにも共通するものである。
 本発明に係る石油コークス微粉砕物は、石油コークスを粉砕して得られる粉砕物であり、石油コークスが粉砕手段により細かく粉砕された粉砕物である。
 粉砕原料となる石油コークスは、石油精製プロセスにおいて生成する熱分解原料油を、熱分解装置で熱分解処理されることにより得られるものであり、熱分解処理により生成する軽質分を採取した後に残るものである。
 熱分解処理される熱分解原料油としては、原油を常圧蒸留した後の常圧蒸留残渣油や、常圧蒸留残渣油を減圧蒸留した後の減圧蒸留残渣油や、常圧蒸留残渣油と減圧蒸留残渣油の混合油や、常圧蒸留残渣油および減圧蒸留残渣油のうちの1種以上と他の炭化水素油(1)との混合油が挙げられる。
 熱分解原料油に係る常圧蒸留残渣油は、特に制限はなく、原油を常圧蒸留して、蒸発留分を分離した後の残渣分である。熱分解原料油に係る減圧蒸留残渣油は、特に制限はなく、常圧蒸留残渣油を減圧蒸留して、蒸発留分を分離した後の残渣分である。熱分解原料油は、常圧蒸留残渣油と減圧蒸留残渣油の混合油であってもよく、熱分解原料油が、常圧蒸留残渣油と減圧蒸留残渣油の混合油である場合、常圧蒸留残渣油と減圧蒸留残渣油の混合割合は、特に制限されず、適宜調節される。
 常圧蒸留残渣油の蒸留原料となる原油としては、特に制限されず、原油種としては、例えば、アラビアンヘビー、アラビアンミディアム、アラビアンライト、アラビアンエクストラライト、クウェート、バスラ、オマーン、マーバン、ムバラスブレンド、ザクム、アッパーザクム、カタールランド、カタールマリン、ウムシャイフ、シリー、カフジ、エスポ等が挙げられ、いずれか1種であっても、2種以上の組み合わせであってもよい。
 また、熱分解原料油は、常圧蒸留残渣油および減圧蒸留残渣油のうちの1種以上と他の炭化水素油(1)の混合油、すなわち、常圧蒸留残渣油と他の炭化水素油(1)との混合油、減圧蒸留残渣油と他の炭化水素油(1)との混合油、又は常圧蒸留残渣油と減圧蒸留残渣油と他の炭化水素油(1)との混合油であってもよい。熱分解原料油が、常圧蒸留残渣油および減圧蒸留残渣油のうちの1種以上と他の炭化水素油(1)の混合油である場合、他の炭化水素油(1)は、本発明の効果を示す範囲の炭化水素油であればよく、例えば、流動接触分解処理のスラリーオイル、エチレンクラッカー残渣油等が挙げられる。
 熱分解処理の条件であるが、熱分解温度は、好ましくは490~510℃、より好ましくは495~505℃であり、また、熱分解処理の際の圧力(ゲージ圧)は、好ましくは0.01~0.6MPaG、より好ましくは0.05~0.4MPaGである。
 また、熱分解処理の雰囲気は、スチームである。
 また、熱分解処理中に過度の発泡が認められる場合は、消泡剤を投入する事もある。消泡剤としては、一般的にシリコン系の消泡剤などを用いることができる。
 熱分解原料油の熱分解により生成する石油コークスは、熱分解処理後、ウォータージェット等を用いて砕かれて、熱分解装置から取り出される。そして、熱分解装置から取り出される石油コークスは、一般にショットコークスと呼ばれる形状が粒状のものや、一般にスポンジコークスと呼ばれる形状が多孔質の大きな塊状のものであり、本発明に係る石油コークス微粉砕物を製造するための粉砕原料としては、ショットコークスであっても、スポンジコークスであっても、それらの混合物であってもよい。また、熱分解装置から取り出された石油コークスは、必要に応じて、室温(20℃)~500℃で乾燥される。
 次いで、熱分解装置から取り出された石油コークスは、粉砕処理されて、本発明に係る石油コークス微粉砕物が得られる。粉砕処理を行うための粉砕手段としては、特に制限されず、また、乾式であっても湿式であってもよい。粉砕手段としては、ジョークラッシャ、ジョイレトリクラッシャ、コーンクラッシャ、ハンマクラッシャ、自生粉砕機、ボールミル、ローラミル、高速回転ミル、ジェットミル等の粉砕装置が挙げられる。また、粉砕処理条件は、目的とする微粉砕物の平均粒子径、その他の粒度特性、粉砕手段、粉砕回数等により、適宜選択される。粉砕処理された石油コークスは、必要に応じて分級される。
 本発明に係る石油コークス微粉砕物の平均粒子径(D50)は、0μmを超え50μm以下である。
 本発明に係る石油コークス微粉砕物において、石油コークス微粉砕物の平均粒子径(D50)は、30μm以下が好ましく、20μm以下がより好ましく、10μm以下がさらに好ましく、5μm以下が特に特に好ましい。
 また、本発明に係る石油コークス微粉砕物において、石油コークス微粉砕物の平均粒子径(D50)は、0.05μm以上が好ましく、0.1μm以上がより好ましく、0.2μm以上がさらに好ましい。
 石油コークス微粉砕物の平均粒子径(D50)が上記範囲内にあることにより、分散性が高まり、ゴム配合物のフィラーとして用いたときに、コストの上昇を抑制しつつ、ゴム配合物の引張強度を容易に向上させることができる。
 本発明に係る石油コークス微粉砕物が、石油コークス微粉砕物aである場合、その平均粒子径(D50)は、0μmを超え3μm以下である。
 石油コークス微粉砕物aの平均粒子径(D50)は、2.5μm以下が好ましく、1.5μm以下がより好ましく、1.0μm以下がさらに好ましく、0.8μm以下が特に好ましい。
 また、石油コークス微粉砕物aの平均粒子径(D50)は、0.05μm以上が好ましく、0.1μm以上がより好ましく、0.2μm以上がさらに好ましい。
 石油コークス微粉砕物aの平均粒子径(D50)が上記範囲内にあることにより、ゴム配合物のフィラーとして用いたときにその分散性を容易に高めることができ、ゴム配合物の引張強度を向上させ、伸びも増大させることができる。
 石油コークス微粉砕物aの平均粒子径(D50)の分散性等をより向上させたい場合には、石油コークス微粉砕物aの平均粒子径(D50)は、0.1~1.0μmが好ましく、0.1~0.5μmがより好ましく、1μm以下がさらに好ましい。
 本発明に係る石油コークス微粉砕物が、石油コークス微粉砕物bである場合、その平均粒子径(D50)は、3μmを超え50μm以下である。
 石油コークス微粉砕物bの平均粒子径(D50)は、30μm以下が好ましく、20μm以下がより好ましく、10μm以下がさらに好ましく、5μm以下が特に好ましい。
 また、石油コークス微粉砕物bの平均粒子径(D50)は、3.3μm以上が好ましく、3.5μm以上がより好ましい。
 石油コークス微粉砕物bの平均粒子径(D50)が上記範囲内にあることにより、低コストで製造することができ、ゴム配合物のフィラーとして用いたときにその分散性を適度に高めつつ、ゴム配合物の引張強度を向上させることができる。
 本発明に係る石油コークス微粉砕物は、下記式(A)
   (D90-D10)/D50    (A)
(ただし、D10、D50(平均粒子径)、D90は、各々、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置で測定される体積頻度粒度分布測定により求められる積算粒度10%、50%、90%の粒径を意味する)
で表されるスパンが、0.3~7であることが好ましく、0.3~6であることがより好ましい。
 本発明に係る石油コークス微粉砕物のスパンが上記範囲内にあることにより、ゴム配合物のフィラーとして使用したときに配合条件を容易に設計することができる。
 本発明に係る石油コークス微粉砕物が、石油コークス微粉砕物aである場合、下記式(A)
   スパン=(D90-D10)/D50    (A)
(ただし、D10、D50(平均粒子径)、D90は、各々、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置で測定される体積頻度粒度分布測定により求められる積算粒度10%、50%、90%の粒径を意味する)
で表されるスパンは、0.3~5.0であることが好ましく、0.3~3.0であることがより好ましい。
 石油コークス微粉砕物aのスパンが上記範囲内にあることにより、ゴム配合物のフィラーとして使用したときに配合条件をより容易に設計することができる。
 本発明に係る石油コークス微粉砕物が、石油コークス微粉砕物bである場合、下記式(A)
   スパン=(D90-D10)/D50    (A)
(ただし、D10、D50(平均粒子径)、D90は、各々、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置で測定される体積頻度粒度分布測定により求められる積算粒度10%、50%、90%の粒径を意味する)
で表されるスパンは、上記と同様に、0.3~7.0であることが好ましく、0.3~6.0であることがより好ましい。
 本発明に係る石油コークス微粉砕物において、石油コークス微粉砕物のD90は、150μm以下が好ましく、100μm以下がより好ましく、50μm以下がさらに好ましい。
 また、本発明に係る石油コークス微粉砕物において、石油コークス微粉砕物のD10は、0.01μm以上が好ましく、0.03μm以上がより好ましく、0.05μm以上がさらに好ましい。
 本発明に係る石油コークス微粉砕物が、石油コークス微粉砕物aである場合、石油コークス微粉砕物aのD90は、10.0μm以下が好ましく、5.0μm以下がより好ましく、3.0μm以下がさらに好ましい。 また、石油コークス微粉砕物aにおいて、D10は、0.01μm以上が好ましく、0.03μm以上がより好ましく、0.05μm以上がさらに好ましい。
 本発明に係る石油コークス微粉砕物が、石油コークス微粉砕物bである場合、石油コークス微粉砕物bのD90は、150μm以下が好ましく、100μm以下がより好ましく、50μm以下がさらに好ましい。
 また、石油コークス微粉砕物bにおいて、D10は、0.5μm以上が好ましく、1.0μm以上がより好ましく、2.0μm以上がさらに好ましい。
 なお、本出願書類において、石油コークス微粉砕物のD10、D50(平均粒子径)およびD90は、各々、JIS Z 8825に準拠したレーザー回折散乱式粒度分布測定装置で測定される体積頻度粒度分布測定により求められる積算粒度で、10%、50%および90%の粒径を意味する。
 本発明に係る石油コークス微粉砕物の硫黄含有量は、乾燥状態での硫黄含有量で、1~12質量%が好ましく、2~10質量%がより好ましく、4~8質量%がさらに好ましい。硫黄含有量が上記範囲にあることにより、基礎材料であるゴム成分との親和性が向上し、石油コークス微粉砕物の分散性を向上させることができる。
 熱分解原料油の熱分解処理により得られるコークスは、通常、水分を1~12質量%程度含有しているため、含水した状態の石油コークスの質量を、硫黄含有量の算出の基準とすると、石油コークスの含水状態により、石油コークス中の硫黄含有量の計算値が変動してしまう。そこで、石油コークス中の硫黄含有量の算出に当たっては、含水状態の石油コークスを200℃±10℃で4時間乾燥(JIS M 8811に準拠)させ、得られる乾燥状態の石油コークスの質量を測定し、その乾燥状態の石油コークスの質量を基準に、JIS M 8819の規定に基づいて石油コークス中の硫黄含有量を算出する。つまり、石油コークスの乾燥状態での硫黄含有量とは、乾燥状態の石油コークスの質量に対する石油コークス中の硫黄の質量を意味する。
 本発明に係る石油コークス微粉砕物において、石油コークス微粉砕物の嵩密度は、0.1~1.0g/cmが好ましい。
 石油コークス微粉砕物の嵩密度の上限値は、0.8g/cmがより好ましく、0.5g/cmがさらに好ましく、0.4g/cmが特に好ましい。
 石油コークス微粉砕物の嵩密度の下限値は、0.2g/cmがより好ましく、0.3g/cmがさらに好ましい。
 本発明に係る石油コークス微粉砕物が、石油コークス微粉砕物aである場合、石油コークス微粉砕物aの嵩密度は、0.1~0.5g/cmであることが好ましく、0.2~0.4g/cmであることがより好ましい。
 本発明に係る石油コークス微粉砕物が、石油コークス微粉砕物bである場合、石油コークス微粉砕物bの嵩密度は、0.2~1.0g/cmであることが好ましく、0.3~0.8g/cmであることがより好ましい。
 本発明に係る石油コークス微粉砕物は、炭素原子を70~90質量%、水素原子を1~10質量%含むものが好ましい。
 なお、本出願書類において、炭素原子含有量および水素原子含有量は、JIS M 8813に準拠して測定された値を意味する。
 本発明に係る石油コークス微粉砕物は、炭素原子および水素原子を、通常、炭化水素基の形態で含有している。
 本発明に係る石油コークス微粉砕物が炭化水素基を有していることは、赤外線吸収スペクトル分析(IR)により確認することができ、本発明に係る石油コークス微粉砕物のIRチャートには、2800~3000cm-1付近にC-H、-CH-、CH-の伸縮振動に由来するピーク、1600cm-1付近にフェニル基C=Cに由来するピーク、1300~1500cm-1付近にC-H、-CH-、CH-の変角振動に由来するピーク、800~900cm-1付近にフェニル基C-Hに由来するピークのいずれか一種以上のピークが検出されることによって確認することができる。
 本発明に係る石油コークス微粉砕物は、窒素含有量が、0.1~2.0質量%であることが好ましい。
 なお、本出願書類において、窒素含有量は、JIS M 8813に準拠して測定した値を意味する。
 また、本発明に係る石油コークス粉砕物の芳香族性炭素割合は、好ましくは75~98質量%、より好ましくは85~95質量%である。
 なお、本出願書類において、石油コークス微粉砕物の芳香族性炭素割合は、13CNMR(核磁気共鳴)スペクトルにおける芳香族炭素(CA)のピーク面積強度(100~200ppm)を、全炭素のピーク面積強度(0~200ppm)で除すことにより算出される値を意味する。また、13C-NMRスペクトルは、重水素クロロホルムを溶媒とし、テトラメチルシラン(TMS)を内標に用いて、日本電子(株)製核磁気共鳴装置Alpha-400により測定されるものを意味する。
 本発明に係る石油コークス微粉砕物は、固定炭素分含有量が、70~95質量%であることが好ましく、75~90質量%であることがより好ましい。
 なお、本出願書類において、石油コークス微粉砕物の固定炭素分は、JIS M 8812に準拠して測定した値を意味する。
 本発明に係る石油コークス微粉砕物は、炭素分の原子換算のモル数に対する水素分の原子換算のモル数の比(H/Cモル比)が、0.1~1.0であることが好ましく、0.2~0.8であることがより好ましい。
 なお、本出願書類において、石油コークス微粉砕物の炭素分の原子換算のモル数に対する水素分の原子換算のモル数の比(H/Cモル比)は、JIS M 8813に準拠して測定される炭素分の原子換算のモル数に対する水素分の原子換算のモル数から算出される値を意味する。
 本発明に係る石油コークス微粉砕物は、平均粒子径(D50)が0μmを超え50μm以下と微粒子状であり、特に石油コークス微粉砕物aや石油コークス微粉砕物bは、さらに限定された平均粒子径(D50)を有するために、従来燃料用途に使用されてきた石油コークスの付加価値を向上させ、ゴム配合物のフィラーとして好適に使用することができる。
 次に、本発明に係る石油コークス微粉砕焼成物について説明する。
 本発明に係る石油コークス微粉砕焼成物は、石油コークスを焼成および粉砕して得られる石油コークス微粉砕焼成物であり、平均粒子径(D50)が50μm以下であることを特徴とするものである。
 本発明に係る石油コークス微粉砕焼成物は、石油コークスを焼成し、次いで、粉砕するか、又は石油コークスを粉砕し、次いで、焼成して得られる粉砕焼成物であり、石油コークスの焼成物であり且つ粉砕手段により細かく粉砕された粉砕物である。
 本発明に係る石油コークス微粉砕焼成物において、石油コークスの原料、石油コークスの製造方法および石油コークス等の詳細は、本発明に係る石油コークス微粉砕物の説明で述べたとおりである。
 上述したように、本発明に係る石油コークス微粉砕焼成物は、熱分解装置から取り出された石油コークスを焼成し、次いで、粉砕することにより作製することができる。または、本発明に係る石油コークス微粉砕焼成物は、熱分解装置から取り出された石油コークスを、粉砕し、次いで、焼成することにより作製することができる。
 本発明に係る石油コークス微粉砕焼成物において、上記焼成時の焼成温度は、500℃を超え1500℃以下が好ましく、500℃を超え1200℃以下がより好ましい。
 本発明に係る石油コークス微粉砕焼成物において、上記焼成時の焼成時間は、適宜選択されるが、0.5~10時間が好ましく、1~8時間がより好ましい。
 本発明に係る石油コークス微粉砕焼成物において、上記焼成時の雰囲気は、窒素ガス雰囲気、ヘリウムガス雰囲気、アルゴンガス雰囲気等の不活性ガス雰囲気が好ましい。
 また、焼成時においては、酸素源を遮断して石油コークスの焼成を行ってもよいし、微量の酸素源の存在下で石油コークスの焼成を行ってもよい。
 上述したように、焼成および粉砕の対象となる石油コークスは、通常炭化水素基を有しているので、微量の酸素源の存在下で石油コークスの焼成を行うことにより、石油コークス中の炭化水素基を酸化し、石油コークスに含酸素官能基を導入することができる。含酸素官能基としては、特に制限されず、例えば、カルボキシル基、ヒドロシキル基、カルボニル基等が挙げられる。石油コークスに含酸素官能基が導入されていることは、X線光電子分光分析(XPS)により確認される。微量の酸素源の存在下で石油コークスの焼成を行う場合、焼成を行う方法としては、例えば、不活性ガス中に微量の酸素又は水を含有させ、この酸素又は水を微量に含有させた不活性ガスを焼成雰囲気に供給しながら、石油コークスの焼成を行う方法が挙げられる。このとき、不活性ガス中の酸素又は水の含有量およびトータル供給量は、適宜選択される。
 本発明に係る石油コークス微粉砕焼成物において、上記粉砕処理を行うための粉砕手段としては、特に制限されず、また、乾式であっても湿式であってもよい。粉砕手段としては、ジョークラッシャ、ジョイレトリクラッシャ、コーンクラッシャ、ハンマクラッシャ、自生粉砕機、ボールミル、ローラミル、高速回転ミル、ジェットミル等の粉砕装置が挙げられる。
 また、粉砕処理条件は、目的とする微粉砕物の平均粒子径、その他の粒度特性、粉砕手段、粉砕回数等により、適宜選択される。粉砕処理された粉砕処理物は、必要に応じて分級される。
 本発明に係る石油コークス微粉砕焼成物は、平均粒子径(D50)が、0μmを超え50μm以下である。
 本発明に係る石油コークス微粉砕焼成物の平均粒子径(D50)は、30μm以下であることが好ましく、20μm以下であることがより好ましく、10μm以下であることがさらに好ましく、5μm以下であることが一層好ましく、2μm以下であることがより一層好ましく、1μm以下であることがさらに一層好ましく、0.8μm以下であることが特に好ましく、0.5μm以下であることが最も好ましい。
 また、本発明に係る石油コークス微粉砕焼成物は、平均粒子径(D50)が、0.05μm以上であることが好ましく、0.1μm以上であることがより好ましく、0.2μm以上であることがさらに好ましい。
 特に小さい粒子が好まれる場合においては、本発明に係る石油コークス微粉砕焼成物の平均粒子径(D50)は、0.1~1.0μmが好ましく、0.1~0.5μmがより好ましい。
 本発明に係る石油コークス微粉砕焼成物の平均粒子径(D50)が上記範囲内にあることにより、分散性が高まり、ゴム配合物のフィラーとして好適に使用することができるとともに、ゴム配合物のフィラーとして使用したときに、ゴム配合物の300%モジュラスを高めることができる。
 本発明に係る石油コークス微粉砕焼成物は、下記式(A):
   スパン=(D90-D10)/D50    (A)
(ただし、D10、D50(平均粒子径)、D90は、各々、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置で測定される体積頻度粒度分布測定により求められる積算粒度10%、50%、90%の粒径を意味する)
で表されるスパンが、0.3~7.0であることが好ましく、0.3~6.0であることがより好ましい。
 本発明に係る石油コークス微粉砕焼成物のスパンが上記範囲内にあることにより、ゴム配合物のフィラーとして用いたときに、基礎材料であるゴム成分への配合条件の設計を容易に行うことができる。
 本発明に係る石油コークス微粉砕焼成物は、D90が、150μm以下であることが好ましく、100μm以下であることがより好ましく、50μm以下であることがさらに好ましい。
 また、本発明に係る石油コークス微粉砕焼成物は、D10が、0.01μm以上であることが好ましく、0.03μm以上であることがより好ましく、0.05μm以上であることがさらに好ましい。
 なお、本発明において、D10、D50(平均粒子径)、D90は、各々、JIS Z 8825に準拠したレーザー回折散乱式粒度分布測定装置で測定される体積頻度粒度分布測定により求められる積算粒度で、10%、50%、90%の粒径を意味する。
 本発明に係る石油コークス微粉砕焼成物の嵩密度は、0.1~1.0g/cmであることが好ましく、0.2~0.8g/cmであることがより好ましい。
 本発明に係る石油コークス微粉砕焼成物の硫黄含有量は、乾燥状態での硫黄含有量で、0.5~12質量%であることが好ましく、1~10質量%であることがより好ましい。
 硫黄含有量が上記範囲にあることにより、基礎材料であるゴム成分との親和性が向上し、石油コークス微粉砕焼成物の分散性を容易に高めることができる。
 本発明に係る石油コークス微粉砕焼成物は、炭素原子含有量が好ましくは80~98質量%の物質からなり、水素原子を好ましくは0.1~4質量%含んでいる。
 本発明に係る石油コークス微粉砕焼成物の窒素含有量は、0.1~1質量%が好ましく、また、本発明に係る石油コークス微粉砕焼成物の芳香族性炭素割合は、90~99%が好ましく、93~97%がより好ましい。
 本発明に係る石油コークス微粉砕焼成物の固定炭素分含有量は、90~99質量%が好ましく、93~97質量%がより好ましい。
 本発明に係る石油コークス微粉砕焼成物の炭素分の原子換算のモル数に対する水素分の原子換算のモル数の比(H/Cモル比)は、好ましくは0.01~0.3、より好ましくは0.01~0.1である。
 本発明に係る石油コークス微粉砕焼成物は、平均粒子径(D50)が0μmを超え50μm以下と微粒子状であることにより、従来の燃料用途よりも付加価値の高いゴム配合物の配合材料として、好適に使用することができる。
 このため、本発明に係る石油コークス微粉砕焼成物は、ゴム配合物のフィラーとして好適に使用することができ、このために、従来主として燃料用途に使用されてきた石油コークスの高付加価値化を行うことができる。
 次に、本発明に係るゴム配合物用フィラーについて説明する。
 本発明に係るゴム配合物用フィラーは、石油コークスを粉砕して得られたことを特徴とするものである。
 本発明に係るゴム配合物用フィラーとしては、上記本発明に係る石油コークス微粉砕物または石油コークス微粉砕焼成物からなるものが挙げられる。
 本発明に係るゴム配合物用フィラーを用いてゴム配合物を調製する場合、フィラーの配合割合やゴム配合物の調製方法、得られるゴム配合物の詳細は、以下、ゴム配合物a~ゴム配合物eの説明で述べるとおりである。
 次に、本発明に係るゴム配合物について説明する。
 本発明に係るゴム配合物は、天然ゴムまたはスチレンーブタジエン共重合体ゴムからなるゴム成分に対し、本発明に係る石油コークス微粉砕物または石油コークス微粉砕焼成物を配合してなるものであり、具体的には、ゴム配合物a~ゴム配合物eを挙げることができる。
 以下、ゴム配合物a~ゴム配合物eについて、順次説明するものとする。
 本発明に係るゴム配合物aは、天然ゴムに対し、平均粒子径(D50)が0μmを超え50μm以下である石油コークス微粉砕物を配合してなることを特徴とするものである。
 本発明に係るゴム配合物aにおいて、天然ゴムとしては、特に制限されず、例えば、本発明に係るゴム配合物aをタイヤトレッド等のタイヤ部材用途に使用する場合には、SIR20、RSS#3、TSR20、脱タンパク質天然ゴム(DPNR)、高純度天然ゴム(HPNR)等から選ばれる一種以上を挙げることができる。
 本発明に係るゴム配合物aにおいて、天然ゴムの数平均分子量も特に制限されず、数平均分子量が、200万以上であるものが好ましく、250万以上であるものがより好ましい。
 本発明に係るゴム配合物aにおいて、天然ゴムの配合割合(天然ゴムの含有割合)は、10~95質量%であることが好ましく、20~90質量%であることがより好ましく、30~85質量%であることがさらに好ましい。
 本発明に係るゴム配合物aは、天然ゴムに対し、平均粒子径(D50)が0μmを超え50μm以下である石油コークス微粉砕物を配合してなるものである。
 本発明に係るゴム配合物aにおいて、平均粒子径(D50)が0μmを超え50μm以下である石油コークス微粉砕物の詳細は、上記本発明に係る石油コークス微粉砕物の説明で述べたとおりである。
 タイヤトレッド等のタイヤ部材用のゴム配合物においては、炭素系の無機充填剤としてカーボンブラックを使用することも考えられるが、カーボンブラックは、石油系重質油やエチレン製造時の残渣油を、1400℃以上の高温雰囲気下、炉内に連続的に噴霧して熱分解を生じさせ、次いで水を噴霧して粒子径を制御しながら反応させた後、さらに造粒処理することで製造されており、製造工程が多工程かつ複雑であることからゴム配合物の高コスト化を招き易い。
 一方、石油精製時に生成する残渣油を熱分解して得られる石油コークスは、製造工程が単純で安価であるものの、従来は専らボイラー燃料等として使用されるに過ぎなかった。このような状況下、本発明者等が鋭意検討した結果、驚くべきことに、粒径が特定範囲にある石油コークスは、天然ゴムを配合したゴム配合物の無機充填剤として有用であり、特にゴム配合物の引張強度を効果的に向上させ得ることを見出して、本発明に係るゴム配合物aを完成するに至ったものである。
 本発明に係るゴム配合物aは、上述した天然ゴム100質量部に対し、上記石油コークス微粉砕物を1~500質量部配合してなるものであることが好ましく、5~300質量部配合してなるものであることがより好ましく、10~200質量部配合してなるものであることがさらに好ましい。
 また、本発明に係るゴム配合物aにおいて、石油コークス微粉砕物の配合割合(石油コークス微粉砕物の含有割合)は、1~80質量%であることが好ましく、4~70質量%であることがより好ましく、7~65質量%であることがさらに好ましい。
 本発明に係るゴム配合物aが、上記石油コークス微粉砕物を上記範囲の量含有するものであることにより、引張強度を効果的に向上させることができる。
 本発明に係るゴム配合物aは、天然ゴムおよび石油コークス微粉砕物以外に、必要に応じて任意の添加剤を配合してなるものであってもよい。
 添加剤としては、公知のものから適宜選択すればよく、加硫剤、加硫促進剤、加硫活性化剤、有機過酸化物、充填剤、シランカップリング剤、伸展油、滑剤等の加工助剤、老化防止剤等から選ばれる一種以上を挙げることができる。
 加硫剤としては硫黄等から選ばれる一種以上を挙げることができる。
 本発明に係るゴム配合物aにおいて、加硫剤の配合量は、ゴム成分100質量部に対して0.1~10質量部が好ましく、0.5~5質量部がより好ましい。
 また、本発明に係るゴム配合物aにおいて、加硫剤の配合割合(加硫剤の含有割合)は、0.1~10質量%が好ましく、0.5~5質量%がより好ましく、0.7~2質量%がさらに好ましい。
 上記加硫促進剤としては、2-メルカプトベンゾチアゾール、ジベンゾチアジルジサルファイド、N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアジルスルフェンアミド等のチアゾール系加硫促進剤、テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド等のチウラム系加硫促進剤、N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N-t-ブチル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N-オキシエチレン-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N-オキシエチレン-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N,N’-ジイソプロピル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド等のスルフェンアミド系加硫促進剤、ジフェニルグアニジン、ジオルトトリルグアニジン、オルトトリルビグアニジン等のグアニジン系加硫促進剤等から選ばれる一種以上を挙げることができる。
 加硫促進剤の配合量は、ゴム成分100質量部に対して0.1~5質量部が好ましく、0.2~3質量部がより好ましい。
 加硫活性化剤としては、ステアリン酸、酸化亜鉛等から選ばれる一種以上を挙げることができる。
 充填剤としては、炭酸カルシウム、タルク、アルミナ、クレー、水酸化アルミニウム、マイカ等から選ばれる一種以上を挙げることができる。
 伸展油としては、アロマチック系鉱物油(粘度比重恒数(V.G.C.値)0.900~1.049)、ナフテン系鉱物油(V.G.C.値0.850~0.899)、パラフィン系鉱物油(V.G.C.値0.790~0.849)等から選ばれる一種以上を挙げることができる。
 本発明に係るゴム配合物aは、引張強度が、5~45MPaであるものが好ましく、8~40MPaであるものがより好ましく、13~35MPaであるものがさらに好ましい。
 本出願書類において、引張強度は、ダンベル状3号試験片形状に打ち抜いた本発明に係るゴム配合物をJIS K 6251の規定に準拠して測定した値を意味する。
 本発明に係るゴム配合物aは、ゴム成分として天然ゴムを採用するとともに、無機充填剤として粒径が特定範囲にある石油コークス微粉砕物を採用することにより、特に引張強度を好適に向上させることができ、本発明に係るゴム配合物aの引張強度が上記範囲内にあることにより、高荷重による圧縮条件下でのねじり挙動に対し破損、裂け等を生じ難くなり、本発明に係るゴム配合物aを例えばタイヤトレッド等のタイヤ部材に好適に使用することができる。
 本発明に係るゴム配合物aは、上記天然ゴム、石油コークス微粉砕物および必要に応じて任意に添加する添加剤を、公知の方法、例えば、オープンロールミキサー等のロールやバンバリーのような公知の混合機で混練する方法により製造することができる。
 上記混合機で混練する際の条件は特に制限されず、添加剤として加硫剤や加硫促進剤を配合しない場合、混練温度は、50℃~200℃が適当であり、80℃~190℃がより適当であり、混練時間は、30秒間~30分間が適当であり、1分間~30分間がより適当である。
 また、添加剤として加硫剤や加硫促進剤を配合する場合、混練温度は、100℃以下が適当であり、室温(20℃)~80℃がより適当である。
 また、加硫剤、加硫促進剤を配合する場合、所定形状に成形した後、適宜加温して硬化することにより所望のゴム成形体を得ることができ、例えば別途プレス加硫等により加硫処理を行うことができるが、この場合、加硫温度は120~200℃が適当であり、140~180℃がより適当であり、加硫時間は、10~50分間が適当であり、20~40分間がより適当である。
 上記方法によって、本発明に係るゴム配合物aを得ることができる。
 本発明によれば、コストの上昇を抑制しつつ、特にタイヤトレッド等のタイヤ部材に使用したときに耐久性を効果的に向上させるゴム配合物aを提供することができる。
 次に、本発明に係るゴム配合物bについて説明する。
 本発明に係るゴム配合物bは、天然ゴムに対し、平均粒子径(D50)が0μmを超え50μm以下である石油コークス微粉砕焼成物を配合してなることを特徴とするものである。
 本発明に係るゴム配合物bにおいて、天然ゴムの詳細やその配合割合は、本発明に係るゴム配合物aの説明で述べたとおりであり、平均粒子径(D50)が0μmを超え50μm以下である石油コークス微粉砕焼成物の詳細も、上記本発明に係る石油コークス微粉砕焼成物の説明で述べたとおりである。
 タイヤトレッド等のタイヤ部材用のゴム配合物においては、炭素系の無機充填剤としてカーボンブラックを使用することも考えられるが、カーボンブラックは、石油系重質油やエチレン製造時の残渣油を、1400℃以上の高温雰囲気下、炉内に連続的に噴霧して熱分解を生じさせ、次いで水を噴霧して粒子径を制御しながら反応させた後、さらに造粒処理することで製造されており、製造工程が多工程かつ複雑であることからゴム配合物の高コスト化を招き易い。
 一方、石油精製時に生成する残渣油を熱分解して得られる石油コークスは、製造工程が単純で安価であるものの、従来は専らボイラー燃料等として使用されるに過ぎなかった。このような状況下、本発明者等が鋭意検討した結果、驚くべきことに、石油コークスの焼成物であって粒径が特定範囲にあるものは、ゴム成分として天然ゴムを配合したゴム配合物の無機充填剤として有用であり、特にゴム配合物の300%モジュラス(M300)を効果的に向上させ得ることを見出して、本発明に係るゴム配合物bを完成するに至ったものである。
 本発明に係るゴム配合物bは、上述した天然ゴム100質量部に対し、上記石油コークス微粉砕焼成物を1~500質量部配合してなるものであることが好ましく、5~300質量部配合してなるものであることがより好ましく、10~200質量部配合してなるものであることがさらに好ましい。
 また、本発明に係るゴム配合物bにおいて、石油コークス微粉砕焼成物の配合割合(石油コークス微粉砕焼成物の含有割合)は、1~80質量%であることが好ましく、4~70質量%であることがより好ましく、7~65質量%であることがさらに好ましい。
 本発明に係るゴム配合物bが、上記石油コークス微粉砕焼成物を上記範囲の量含有するものであることにより、300%モジュラスを効果的に向上させることができる。
 本発明に係るゴム配合物bは、天然ゴムおよび石油コークス微粉砕焼成物以外に、必要に応じて任意の添加剤を配合してなるものであってもよい。
 本発明に係るゴム配合物bにおいて、添加剤の種類およびその配合割合は、本発明に係るゴム配合物aと同様である。
 本発明に係るゴム配合物bは、300%モジュラス(M300)が、3~30MPaであるものが好ましく、4~25MPaであるものがより好ましく、5~20MPaであるものがさらに好ましい。
 本出願書類において、300%モジュラス(M300)は、ダンベル状3号試験片形状に打ち抜いた本発明に係るゴム配合物をJIS K 6251の規定に準拠して測定した値を意味する。
 本発明に係るゴム配合物bは、ゴム成分として天然ゴムを採用するとともに、無機充填剤として粒径が特定範囲にある石油コークス微粉砕焼成物を採用することにより、特に300%モジュラスを好適に向上させることができ、本発明に係るゴム配合物bの300%モジュラスが上記範囲内にあることにより、高荷重による圧縮条件下でのねじり挙動に対し破損、裂け等を生じ難くなり、本発明に係るゴム配合物bを例えばタイヤトレッド等のタイヤ部材等として好適に使用することができる。
 本発明に係るゴム配合物bの調製方法の詳細は、石油コークス微粉砕物に代えて石油コークス微粉砕焼成物を配合することを除けば、上述した本発明に係るゴム配合物aの調製方法と同様である。
 本発明によれば、コストの上昇を抑制しつつ、特にタイヤトレッド等のタイヤ部材に使用したときに耐久性を効果的に向上させるゴム配合物bを提供することができる。
 次に、本発明に係るゴム配合物cについて説明する。 
 本発明に係るゴム配合物cは、スチレンーブタジエン共重合体ゴムに対し、平均粒子径(D50)が0μmを超え50μm以下である石油コークス微粉砕物を配合してなることを特徴とするものである。
 本発明に係るゴム配合物cにおいて、スチレンーブタジエン共重合体ゴムとしては特に制限されないが、ランダム共重合体ゴムであることが好ましい。
 例えば、スチレンーブタジエン共重合体ゴムとしては、スチレン含量が1~15質量%、ブタジエン含量が99~85質量%であるものが適当であり、スチレン含量が3~10質量%、ブタジエン含量が97~90質量%であるものがより適当であり、スチレン含量が5~9質量%、ブタジエン含量が95~91質量%であるものがさらに適当である。
 ランダム共重合体ゴムを構成するスチレン含量が上記範囲内にあることにより、ゴム配合物に配合したときに所望強度を得やすくなり、低温特性を維持し易くなる。
 本発明に係るゴム配合物cにおいて、スチレンーブタジエン共重合体ゴムの重量平均分子量は、特に制限されないが、5,000~200万であることが適当であり、10万~200万であることがより適当であり、100万~180万であることがさらに適当である。
 本発明に係るゴム配合物cにおいて、スチレンーブタジエン共重合体ゴムは、公知の方法によって調製することができ、また、市販品を使用することもできる。
 本発明に係るゴム配合物cにおいて、スチレンーブタジエン共重合体ゴムの配合割合(スチレンーブタジエン共重合体ゴムの含有割合)は、10~95質量%であることが好ましく、20~90質量%であることがより好ましく、30~85質量%であることがさらに好ましい。
 本発明に係るゴム配合物cは、スチレンーブタジエン共重合体ゴムに対し、平均粒子径(D50)が0μmを超え50μm以下である石油コークス微粉砕物を配合してなるものである。
 本発明に係るゴム配合物cにおいて、平均粒子径(D50)が0μmを超え50μm以下である石油コークス微粉砕物の詳細は、上記本発明に係る石油コークス微粉物の説明で述べたとおりである。
 タイヤトレッド等のタイヤ部材用のゴム配合物においては、炭素系の無機充填剤としてカーボンブラックを使用することも考えられるが、カーボンブラックは、石油系重質油やエチレン製造時の残渣油を、1400℃以上の高温雰囲気下、炉内に連続的に噴霧して熱分解を生じさせ、次いで水を噴霧して粒子径を制御しながら反応させた後、さらに造粒処理することで製造されており、製造工程が多工程かつ複雑であることからゴム配合物の高コスト化を招き易い。
 一方、石油精製時に生成する残渣油を熱分解して得られる石油コークスは、製造工程が単純で安価であるものの、従来は専らボイラー燃料等として使用されるに過ぎなかった。このような状況下、本発明者等が鋭意検討した結果、驚くべきことに、粒径が特定範囲にある石油コークスは、ゴム成分としてスチレンーブタジエン共重合体ゴムを配合したゴム配合物の無機充填剤として有用であり、特にゴム配合物の引張強度や伸びを効果的に向上させ得ることを見出して、本発明に係るゴム配合物cを完成するに至ったものである。
 本発明に係るゴム配合物cは、上述したスチレンーブタジエン共重合体ゴム100質量部に対し、上記石油コークス微粉砕物を1~500質量部配合してなるものであることが好ましく、5~300質量部配合してなるものであることがより好ましく、10~200質量部配合してなるものであることがさらに好ましい。
 また、本発明に係るゴム配合物cにおいて、石油コークス微粉砕物の配合割合(石油コークス微粉砕物の含有割合)は、1~80質量%であることが好ましく、4~70質量%であることがより好ましく、7~65質量%であることがさらに好ましい。
 本発明に係るゴム配合物cが、上記石油コークス微粉砕物を上記範囲の量含有するものであることにより、引張強度を効果的に向上させることができる。
 本発明に係るゴム配合物cは、スチレンーブタジエン共重合体ゴムおよび石油コークス微粉砕物以外に、必要に応じて任意の添加剤を配合してなるものであってもよい。
 本発明に係るゴム配合物cにおいて、添加剤の種類およびその配合割合は、本発明に係るゴム配合物aと同様である。
 本発明に係るゴム配合物cは、引張強度が、2~45MPaであるものが好ましく、2~40MPaであるものがより好ましく、3~35MPaであるものがさらに好ましい。
 本出願書類において、引張強度は、ダンベル状3号試験片形状に打ち抜いた本発明に係るゴム配合物をJIS K 6251の規定に準拠して測定した値を意味する。
 本発明に係るゴム配合物cは、ゴム成分としてスチレンーブタジエン共重合体ゴムを採用するとともに、無機充填剤として粒径が特定範囲にある石油コークス微粉砕物を採用することにより、特に引張強度を好適に向上させることができ、本発明に係るゴム配合物cの引張強度が上記範囲内にあることにより、高荷重による圧縮条件下でのねじり挙動に対し破損、裂け等を生じ難くなり、本発明に係るゴム配合物を例えばタイヤトレッド等のタイヤ部材に好適に使用することができる。
 本発明に係るゴム配合物cは、伸びが、100~1000%であるものが好ましく、200~900%であるものがより好ましく、300~850%であるものがさらに好ましい。
 本出願書類において、伸びは、ダンベル状3号試験片形状に打ち抜いた本発明に係るゴム配合物をJIS K 6251の規定に準拠して測定した値を意味する。
 本発明に係るゴム配合物cは、ゴム成分としてスチレンーブタジエン共重合体ゴムを採用するとともに、無機充填剤として粒径が特定範囲にある石油コークス微粉砕物を採用することにより、引張強度とともに伸びを好適に向上させることができ、本発明に係るゴム配合物cの伸びが上記範囲内にあることにより、柔軟性が向上するとともに、適正な強度を確保し易くなり、優れた耐久性を容易に発揮することができる。
 本発明に係るゴム配合物cの調製方法の詳細は、天然ゴムに代えてスチレンーブタジエン共重合体ゴムを配合することを除けば、上述した本発明に係るゴム配合物aの調製方法と同様である。
 本発明によれば、コストの上昇を抑制しつつ、特にタイヤトレッド等のタイヤ部材に使用したときに耐久性を効果的に向上させるゴム配合物cを提供することができる。
 次に、本発明に係るゴム配合物dについて説明する。
 本発明に係るゴム配合物dは、天然ゴムに対し、平均粒子径(D50)が0μmを超え50μm以下である石油コークス微粉砕物およびカーボンブラックを配合してなることを特徴とするものである。
 本発明に係るゴム配合物dにおいて、天然ゴムの詳細やその配合割合は、本発明に係るゴム配合物aの説明で述べたとおりであり、平均粒子径(D50)が0μmを超え50μm以下である石油コークス微粉砕物の詳細も、上記本発明に係る石油コークス微粉砕物の説明で述べたとおりである。
 タイヤトレッド等のタイヤ部材用のゴム配合物においては、炭素系の無機充填剤としてカーボンブラックを使用することも考えられるが、カーボンブラックは、石油系重質油やエチレン製造時の残渣油を、1400℃以上の高温雰囲気下、炉内に連続的に噴霧して熱分解を生じさせ、次いで水を噴霧して粒子径を制御しながら反応させた後、さらに造粒処理することで製造されており、製造工程が多工程かつ複雑であることからゴム配合物の高コスト化を招き易い。
 一方、石油精製時に生成する残渣油を熱分解して得られる石油コークスは、製造工程が単純で安価であるものの、従来は専らボイラー燃料等として使用されるに過ぎなかった。このような状況下、本発明者等が鋭意検討した結果、驚くべきことに、粒径が特定範囲にある石油コークスは、ゴム成分として天然ゴムを配合したゴム配合物の無機充填剤として有用であり、特にカーボンブラックの配合量を低減してもゴム配合物の引張強度を効果的に向上させ得ることを見出して、本発明に係るゴム配合物dを完成するに至ったものである。
 本発明に係るゴム配合物dは、上述した天然ゴム100質量部に対し、上記石油コークス微粉砕物を1~500質量部配合してなるものであることが好ましく、5~300質量部配合してなるものであることがより好ましく、10~200質量部配合してなるものであることがさらに好ましい。
 また、本発明に係るゴム配合物dにおいて、石油コークス微粉砕物の配合割合(石油コークス微粉砕物の含有割合)は、1~80質量%であることが好ましく、4~70質量%であることがより好ましく、7~65質量%であることがさらに好ましい。
 本発明に係るゴム配合物dが、上記石油コークス微粉砕物を上記範囲の量含有するものであることにより、引張強度を効果的に向上させることができる。
 本発明に係るゴム配合物dは、天然ゴムに対し、平均粒子径(D50)が0μmを超え50μm以下である石油コークス微粉砕物とともにカーボンブラックを配合してなるものである。
 本発明に係るゴム配合物dにおいて、カーボンブラックとしては、特に制限されず、公知のものを採用することができ、例えばSAF、ISAF、HAF、FEF、GPF等、通常のゴム工業で使用されるものを挙げることができる。
 本発明に係るゴム配合物dは、上述した天然ゴム100質量部に対し、上記カーボンブラックを1~500質量部配合してなるものであることが好ましく、5~300質量部配合してなるものであることがより好ましく、10~200質量部配合してなるものであることがさらに好ましい。
 また、本発明に係るゴム配合物dにおいて、カーボンブラックの配合割合(カーボンブラックの含有割合)は、1~80質量%であることが好ましく、4~70質量%であることがより好ましく、7~65質量%であることがさらに好ましい。
 本発明に係るゴム配合物dは、上記石油コークス微粉砕物を含有するものであることにより、カーボンブラックの含有割合を低減させ、このためにコストの上昇を抑制しつつ引張強度を効果的に向上させることができる。
 本発明に係るゴム配合物dは、天然ゴム、石油コークス微粉砕物およびカーボンブラック以外に、必要に応じて任意の添加剤を配合してなるものであってもよい。
 本発明に係るゴム配合物dにおいて、添加剤の種類およびその配合割合は、本発明に係るゴム配合物aと同様である。
 本発明に係るゴム配合物dは、引張強度が、5~45MPaであるものが好ましく、8~40MPaであるものがより好ましく、10~35MPaであるものがさらに好ましい。
 本出願書類において、引張強度は、ダンベル状3号試験片形状に打ち抜いた本発明に係るゴム配合物をJIS K 6251の規定に準拠して測定した値を意味する。
 本発明に係るゴム配合物dは、ゴム成分として天然ゴムを採用するとともに、無機充填剤として粒径が特定範囲にある石油コークス微粉砕物およびカーボンブラックを採用することにより、特に引張強度を好適に向上させることができ、本発明に係るゴム配合物dの引張強度が上記範囲内にあることにより、高荷重による圧縮条件下でのねじり挙動に対し破損、裂け等を生じ難くなり、本発明に係るゴム配合物dを例えばタイヤトレッド等のタイヤ部材に好適に使用することができる。
 本発明に係るゴム配合物dの調製方法の詳細は、天然ゴムや石油コークス微粉砕物とともにカーボンブラックを配合することを除けば、上述した本発明に係るゴム配合物aの調製方法と同様である。
 ただし、加硫剤、加硫促進剤を配合する場合、所定形状に成形した後、適宜加温して硬化する際に、別途プレス加硫等により加硫処理を行うことができるが、この場合、加硫温度は120~200℃が適当であり、140~180℃がより適当であり、加硫時間は、5~60分間が適当であり、10~40分間がより適当である。
 上記方法によって、本発明に係るゴム配合物dを得ることができる。
 本発明によれば、コストの上昇を抑制しつつ、特にタイヤトレッド等のタイヤ部材に使用したときに耐久性を効果的に向上させるゴム配合物dを提供することができる。
 次に、本発明に係るゴム配合物eについて説明する。
 本発明に係るゴム配合物eは、スチレンーブタジエン共重合体ゴムに対し、平均粒子径(D50)が0μmを超え50μm以下である石油コークス微粉砕物およびカーボンブラックを配合してなることを特徴とするものである。
 本発明に係るゴム配合物eにおいて、スチレンーブタジエン共重合体ゴムの詳細およびその配合割合は、本発明に係るゴム配合物cの説明で述べたとおりであり、平均粒子径(D50)が0μmを超え50μm以下である石油コークス微粉砕物の詳細は、上記本発明に係る石油コークス微粉砕物の説明で述べたとおりであり、カーボンブラックの詳細も、本発明に係るゴム配合物dの説明で述べたとおりである。
 タイヤトレッド等のタイヤ部材用のゴム配合物においては、炭素系の無機充填剤としてカーボンブラックを使用することも考えられるが、カーボンブラックは、石油系重質油やエチレン製造時の残渣油を、1400℃以上の高温雰囲気下、炉内に連続的に噴霧して熱分解を生じさせ、次いで水を噴霧して粒子径を制御しながら反応させた後、さらに造粒処理することで製造されており、製造工程が多工程かつ複雑であることからゴム配合物の高コスト化を招き易い。
 一方、石油精製時に生成する残渣油を熱分解して得られる石油コークスは、製造工程が単純で安価であるものの、従来は専らボイラー燃料等として使用されるに過ぎなかった。このような状況下、本発明者等が鋭意検討した結果、驚くべきことに、粒径が特定範囲にある石油コークスは、ゴム成分としてスチレンーブタジエン共重合体ゴムを配合したゴム配合物の無機充填剤として有用であり、特にカーボンブラックの配合量を低減してもゴム配合物の引張強度や伸びを効果的に向上させ得ることを見出して、本発明に係るゴム配合物eを完成するに至ったものである。
 本発明に係るゴム配合物eは、上述したスチレンーブタジエン共重合体ゴム100質量部に対し、上記石油コークス微粉砕物を1~500質量部配合してなるものであることが好ましく、5~300質量部配合してなるものであることがより好ましく、10~200質量部配合してなるものであることがさらに好ましい。
 また、本発明に係るゴム配合物eにおいて、石油コークス微粉砕物の配合割合(石油コークス微粉砕物の含有割合)は、1~80質量%であることが好ましく、4~70質量%であることがより好ましく、7~65質量%であることがさらに好ましい。
 本発明に係るゴム配合物eが、上記石油コークス微粉砕物を上記範囲の量含有するものであることにより、引張強度を効果的に向上させることができる。
 本発明に係るゴム配合物eは、スチレンーブタジエン共重合体ゴムに対し、平均粒子径(D50)が0μmを超え50μm以下である石油コークス微粉砕物とともにカーボンブラックを配合してなるものである。
 本発明に係るゴム配合物eは、上述したスチレンーブタジエン共重合体ゴム100質量部に対し、カーボンブラックを1~500質量部配合してなるものであることが好ましく、5~300質量部配合してなるものであることがより好ましく、10~200質量部配合してなるものであることがさらに好ましい。
 また、本発明に係るゴム配合物eにおいて、カーボンブラックの配合割合(カーボンブラックの含有割合)は、1~80質量%であることが好ましく、4~70質量%であることがより好ましく、7~65質量%であることがさらに好ましい。
 本発明に係るゴム配合物eは、上記石油コークス微粉砕物を含有するものであることにより、カーボンブラックの含有割合を低減させ、このためにコストの上昇を抑制しつつ引張強度を効果的に向上させることができる。
 本発明に係るゴム配合物eは、スチレンーブタジエン共重合ゴム、石油コークス微粉砕物およびカーボンブラック以外に、必要に応じて任意の添加剤を配合してなるものであってもよい。
 本発明に係るゴム配合物eにおいて、添加剤の種類およびその配合割合は、本発明に係るゴム配合物aと同様である。
 本発明に係るゴム配合物eは、引張強度が、2~45MPaであるものが好ましく、5~40MPaであるものがより好ましく、10~35MPaであるものがさらに好ましい。
 本出願書類において、引張強度は、ダンベル状3号試験片形状に打ち抜いた本発明に係るゴム配合物をJIS K 6251の規定に準拠して測定した値を意味する。
 本発明に係るゴム配合物eは、ゴム成分としてスチレンーブタジエン共重合体ゴムを採用するとともに、無機充填剤として粒径が特定範囲にある石油コークス微粉砕物およびカーボンブラックを採用することにより、特に引張強度を好適に向上させることができ、本発明に係るゴム配合物eの引張強度が上記範囲内にあることにより、高荷重による圧縮条件下でのねじり挙動に対し破損、裂け等を生じ難くなり、本発明に係るゴム配合物eを例えばタイヤトレッド等タイヤ部材に好適に使用することができる。
 本発明に係るゴム配合物eは、伸びが、100~1000%であるものが好ましく、200~900%であるものがより好ましく、300~800%であるものがさらに好ましい。
 本出願書類において、伸びは、ダンベル状3号試験片形状に打ち抜いた本発明に係るゴム配合物をJIS K 6251の規定に準拠して測定した値を意味する。
 本発明に係るゴム配合物eは、ゴム成分としてスチレンーブタジエン共重合体ゴムを採用するとともに、無機充填剤として粒径が特定範囲にある石油コークス微粉砕物を採用することにより、引張強度とともに伸びを好適に向上させることができ、本発明に係るゴム配合物eの伸びが上記範囲内にあることにより、柔軟性が向上するとともに、適正な強度を確保し易くなり、優れた耐久性を容易に発揮することができる。
 本発明に係るゴム配合物eの調製方法の詳細は、天然ゴムに代えてスチレンーブタジエン共重合体ゴムを配合し、石油コークス微粉砕物を配合するとともにカーボンブラックを配合することを除けば、上述した本発明に係るゴム配合物aの調製方法と同様である。
 ただし、加硫剤、加硫促進剤を配合する場合、所定形状に成形した後、適宜加温して硬化する際に、別途プレス加硫等により加硫処理を行うことができるが、この場合、加硫温度は120~200℃が適当であり、140~180℃がより適当であり、加硫時間は、5~60分間が適当であり、10~40分間がより適当である。
 上記方法によって、本発明に係るゴム配合物eを得ることができる。
 本発明によれば、コストの上昇を抑制しつつ、特にタイヤトレッド等のタイヤ部材に使用したときに耐久性を効果的に向上させるゴム配合物eを提供することができる。
 次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。
<石油系コークス>
(スポンジコークスα)
 熱分解原料油として減圧残渣(減圧蒸留残渣油)とスラリーオイルを用い、500℃、0.1MPaGの条件にて熱分解処理し、熱分解処理後、ウォータージェットにて粉砕し、目視にて、ショットコークスおよびスポンジコークスを分取して、目的とする石油系コークスを得た。
 得られたスポンジコークス(以下、スポンジコークスαと称する)の性状を以下の方法で評価した。結果を表1に示す。
<水分>
 石油系コークスの水分の分析は、乾燥前の試料について、JIS M 8812に準拠して行った。
<乾燥状態での硫黄含有量の測定>
 乾燥状態での石油系コークスの硫黄含有量の測定は次のようにして行った。
 試料を300℃で5分間乾燥し、冷却して乾燥試料を得、乾燥状態での質量を測定した。次いで、乾燥試料について、JIS M 8819に準拠して、硫黄含有量を測定した。
<灰分>
 石油系コークスの灰分の分析は、乾燥試料について、JIS M 8812に準拠して行った。
<CHN分>
 石油系コークスのCHN分の分析は、乾燥試料について、JIS M 8813に準拠して行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
(実施例a)
(1)ゴム配合物用フィラーの調製
 上記スポンジコークスα220gを真空下100℃で4.5時間乾燥した後、市販のミキサーで粉砕した。なお、乾燥後の重量減少量は13%であった。
 その後、目開き100μmの篩で分級し、100μm以下品を80体積%の収率で得、これをゴム配合物用フィラーとした。
 レーザー回折散乱式粒度分布測定装置を用いて、得られたゴム配合物用フィラー(100μm以下品)の粒度分布を測定した。得られた粒度分布測定結果を図1に示す。図1に示すように、得られたゴム配合物用フィラー(100μm以下品)は、平均粒子径(D50)が0μmを超え50μm以下であるものであった。
 また、得られたゴム配合物用フィラー(100μm以下品)の走査型電子顕微鏡(SEM)写真を図2(a)および(b)に示す。
(2)ゴム成分へのフィラーの配合およびシート化
(1)で得たゴム配合物用フィラー(100μm以下品)と、ゴム成分としてJSR(株)製EP27(エチレン/プロピレン/ジエンゴム(EPDM))と、加硫剤(ナカライテスク(株)製硫黄粉末および加硫促進剤)とを、(株)トーシン製ラボニーダーミルTDR100-500X3を用いて混練を行った。フィラーの配合量は50phr、100phr、200phrの3種とした。
 その結果、いずれも混練品、すなわち組成物を得ることができた。なお、「phr」は、per hundred rubber、つまり、ゴム成分100質量部に対して配合したフィラーの質量部を示す。
 そして、上記3種類の混練品(フィラーの配合量が50phr、100phr、200phrであるもの)を真空プレス成形機(テスター産業(株)製SA-401-A)にて加硫プレスし、シートの成形を行った。なお、シートの設定寸法は50mm角で厚み2mmとした。
 その結果、いずれも50mm角で厚み2mmのシートを得ることができた。EPDM100質量部に対するフィラーの配合量が50phrである混練品から得られたシートの走査型電子顕微(SEM)写真を図3(a)および図3(b)に示す。
 なお、上記シートのSEM写真は、液体窒素冷却下で破断面をウルトラミクロトームにて鏡面出しした後、Pt蒸着を行い、走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ(株)製SU3500)を用いて撮影したものである。
 図3の(a)および(b)に示すように、当該シート中には大小さまざまな大きさの粒子が分散していたが、凝集等は確認されなかった。
 また、得られた各シートについて触感評価を行った結果、フィラーの配合量を多くするほど硬化することがわかった。
 以上の結果から、石油系コークスを粉砕するだけでフィラーが得られること、および、当該フィラーをゴム成分に配合するだけでゴム配合物や樹脂組成物が得られることが確認された。また、上記フィラーを配合したゴム配合物は所定の形状のシート等に、容易に成形できることが確認された。
(3)試験片の作製1
 (1)で得られたゴム配合物用フィラー(100μm以下品)を用い、(2)と同様にして、EPDMに対するフィラーの配合量が50phrおよび200phrである混練品を用い、プレス成形機((株)神藤金属工業所製NF-50)に寸法150mm角、厚さ1mmの金型を使用して、加硫プレス(加硫時間15分)することにより、150mm角、厚さ約1mmのシートを作製した。
 上記シートから引張試験(JIS K 6251に準拠)に用いる試験片と、引裂強度試験(JIS K 6252に準拠)に用いる試験片とを、それぞれ5個ずつ切り出した。なお、引張試験用試験片の形状は、ダンベル状3号とし、引裂強度試験用試験片の形状は、アングル形(切り込みなし)とした。
(4)試験片の作製2
 スポンジコークスαを市販の乾式ジェットミルを用いて粉砕し、ジェットミル出口の分級ロータにより2μm以下の粒子を回収することにより、平均粒子径(D50)が0.66μmであるフィラー(微細フィラー)を調製した。
 得られた微細フィラーのSEM写真を図4(a)および(b)に示す。
 図4のSEM写真から微細フィラーは薄片に近い形状であることや、1μm以下のものが主で、大きいものであっても数μm程度であることが確認できた。
 (2)と同様にして、EPDM100質量部に対し上記微細フィラーが37phrとなるように配合して30分間加硫した混練品と、EPDM100質量部に対し上記微細フィラーを50phrとなるように配合して15分間加硫した混練品を作製し、(3)と同様にして150mm角、厚さ約1mmのシートを作製した。
 EPDMへの微細フィラーの配合量が50phrである混練品から得られたシートの走査型電子顕微(SEM)写真を図5(a)および図5(b)に示す。上記SEM写真は、液体窒素冷却下で破断面をウルトラミクロトームにて鏡面出しした後、Pt蒸着を行い、走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ(株)製SU3500)を用いて撮影したものである。
 図5の(a)および(b)に示すように、当該シート中には1μm程度又はそれ以下の大きさの粒子が多数分散していたが、凝集等は確認されなかった。
 以下、機械的特性の評価をするにあたっては、EPDMへの微細フィラーの配合量が37phrであるシートを用いた。
 EPDMへの微細フィラーの配合量が50phrである混練品から得られたシートから引張試験(JIS K 6251に準拠)に用いる試験片と、引裂強度試験(JIS K 6252に準拠)に用いる試験片とを、5個ずつ切り出した。
 なお、引張試験用試験片の形状は、ダンベル状3号とし、引裂強度試験用試験片の形状は、アングル形(切り込みなし)とした。
(5)比較用試験片の作製
 EPDMに対してフィラーを配合しなかった以外は、(3)と同様にして150mm角、厚さ約1mmのシートを作製した。
 得られたシートから引張試験(JIS K 6251に準拠)に用いる試験片と、引裂強度試験(JIS K 6252に準拠)に用いる試験片とを、5個ずつ切り出した。なお、引張試験用試験片の形状は、ダンベル状3号とし、引裂強度試験用試験片の形状は、アングル形(切り込みなし)とした。
(6)機械的特性の評価
 (3)および(4)で得られた試験片および(5)で得られた比較用試験片を用い、引張試験(JIS K 6251)および引裂強度試験(JIS K 6252)を行った。これらの試験は、いずれも(株)島津製作所製精密万能試験機AG-1000Dを用い、引張速度500mm/分で行った。なお、引張試験は、応力-ひずみの関係から、引張強さ、伸び、100%モジュラスを測定した。また、引裂強度試験は、引裂強さを測定した。それぞれ、5個の試験片を用いて試験し、中間値を求めた。これらの評価結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表2に示すように、引張強さは、フィラーの配合量が多いものほど高くなることが分かる。また、フィラー(100μm以下品)を配合したシートの引張強さが、フィラー(100μm以下品)を配合していないシートよりも若干ではあるが高くなることが分かる。
 さらに、引張強さは、微細フィラーを配合したシートが、フィラー(100μm以下品)を配合したシートよりも2倍以上高くなることが分かる。このことから、引張強さを向上させる場合においては、フィラーを微細化するのがより好ましいことが分かる。
 また、表2に示すように、伸びも前記した引張強さ同様に、フィラー(100μm以下品)を配合したシートよりも、これを微細化した微細フィラーを配合したシートの方が大きくなった。微細フィラーを配合したシートの伸びは、カーボンブラックを配合したシートの伸びと同等の性能となった。伸びは、表2に示すように、同じフィラーを用いた場合、フィラーの配合量が多いものほど値が低くなった。
 フィラー(100μm以下品)をEPDMに200phr配合したシートは、ひずみが100%に到達する前に破断したため、100%モジュラスを測定することができなかった(表2において「-」で表す。)が、それ以外のシートはいずれも配合量とともに100%モジュラスが向上しており、フィラーによる補強効果が働いていることが分かる。
 微細フィラーを配合したシートの100%モジュラスが大きくなったが、これは、フィラーの小粒径化により表面積が増えたため補強効果が増大したことによるものと推察される。
 引張強さ、伸び、100%モジュラスについてより詳しく解析するため、引張試験時の応力-ひずみの関係を比較した。
 図6に、フィラー(100μm以下品)をEPDMに50phr配合したシートと、微細フィラーをEPDMに37phr配合したシートの応力-ひずみの関係を示す。
 図6に示すように、実施例1で得られたフィラーをEPDMに50phr配合したシートおよび微細フィラーをEPDMに37phr配合したシートにおける引張初期(ひずみ約30%以下)の応力はほぼ同じであった。なお、微細フィラーをEPDMに37phr配合したシートは、ひずみが増えてもグラフの傾きが殆ど変化することなく応力アップしていくとともに、ひずみが大きい領域まで破断しなかった。その結果、微細フィラーを配合したシートの引張強さが大きくなった。
 以上、図6を参照して説明したように、微細フィラーをEPDMに配合したシートは伸びが非常に大きくなるので、微細フィラーの配合量を適量増やすことによって引張強さや弾性率をさらに向上させることが可能であると推察される。
<石油コークス>
(ショットコークスA、ショットコークスB、スポンジコークスA、スポンジコークスB)
 熱分解原料油として減圧残渣油とスラリーオイルを用い、500℃、0.1MPaGの条件にて熱分解処理し、熱分解処理後、ウォータージェットにて粉砕し、目視にて、ショットコークスA、ショットコークスB、スポンジコークスA、スポンジコークスBを分取して、各石油コークスとした。得られた各石油コークスの性状を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
<石油コークスの乾燥>
 上記ショットコークスA、ショットコークスB、スポンジコークスAおよびスポンジコークスBを25℃で24時間乾燥して、粉砕原料となる石油コークスの乾燥物を得た。乾燥後の石油コークスの水分量を測定した。乾燥後のショットコークスA、ショットコークスB、スポンジコークスA、スポンジコークスBのいずれも、水分量は0.01質量%以下であった。
(実施例1~実施例2、比較例1~比較例2)
<石油コークスの粉砕処理>
 上記で得た石油コークスの乾燥物を、実施例1および実施例2では、カッターミル(アイシンナノテクノロジーズ社製VM-22型)に、比較例1および比較例2では、カッターミル(セイシン企業製VM-22型)に供給し、粗粉砕して粗粉砕物を得た。そのときの粉砕条件および結果を表4に示す。
 次いで、得られた粗粉砕物を、実施例1および実施例2では、ジェットミル(アイシンナノテクノロジーズ社製NJ-100B型)に、比較例1および比較例2では、ジェットミル(セイシン企業製FS-4)に供給し、微粉砕して、石油コークス微粉砕物を得た。そのときの粉砕条件および結果を表4に示す。また、以下の方法で測定した微粉砕物の分析結果も表4に合わせて示す。
(水分)
 JIS M 8812に準拠して行った。
(硫黄含有量の測定)
 JIS M 8819に準拠して、硫黄含有量を測定した。
(灰分)
 JIS M 8812に準拠して行った。
(揮発分)
 JIS M 8812に準拠して行った。
(固定炭素分)
 JIS M 8812に準拠して行った。
(芳香族性炭素割合)
 13CNMR(核磁気共鳴)スペクトルにおける芳香族炭素(CA)のピーク面積強度(100~200ppm)を、全炭素のピーク面積強度(0~200ppm)で除すことにより、芳香族性炭素割合を算出した。ここでの13C-NMRは、重水素クロロホルムを溶媒とし、テトラメチルシラン(TMS)を内標に用いて、日本電子(株)製核磁気共鳴装置Alpha-400により測定した。
(CHN分)
 JIS M 8813に準拠して行った。
(BET比表面積)
 試料の表面に吸着している分子を取り除くため、150℃で10時間の真空加熱乾燥後、乾燥試料のBET比表面積を測定した。
(粒度特性)
 JIS Z 8825に準拠したレーザー回折散乱式粒度分布測定装置(MICROTRAC FRA、NIKKISO社製)を用いて、レーザー回折散乱法により、体積頻度粒度分布測定を行った。得られた体積頻度粒度分布測定結果より、積算粒度で10%、50%、90%の粒径を求め、各々、D10、D50(平均粒子径)、D90とした。
(SEM分析)
 実施例1および実施例2で得た微粉砕物について、電界放射操作電子顕微鏡(JSM6340F、日本電子社製)を用い、加速電圧5kVで二次電子像の撮影を行った。その結果を図7~図12に示す。
(IR分析)
 実施例1で得た微粉砕物について、FT-IR(Nicolet iN10・iZ10、Thermo Scientific社製)を用いて、IR測定を行いIRスペクトルを得た。その結果を図13に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
(実施例3~実施例6および比較例1~比較例2)
<石油コークスの乾燥>
 上記ショットコークスAおよびスポンジコークスAを25℃で24時間乾燥して、粉砕原料となる石油コークスの乾燥物を得た。乾燥後の石油コークスの水分量を測定した。乾燥後のショットコークスAおよびスポンジコークスAのいずれも、水分量は0.01質量%以下であった。
<石油コークスの粉砕処理>
 上記で得た石油コークスの乾燥物を、カッターミル(セイシン企業製VM-22型)に供給し、粗粉砕して粗粉砕物を得た。そのときの粉砕条件および結果を表5に示す。
 次いで、得られた粗粉砕物を、ジェットミル(セイシン企業製FS-4)に供給し、微粉砕して、石油コークス微粉砕物を得た。そのときの粉砕条件および結果を表5に示す。また、上述した方法で測定した微粉砕物の分析結果も表5に合わせて示す。表5においては、比較例1、比較例2の結果も併記する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
(実施例7~実施例10および比較例3)
<石油コークスの焼成>
 上記ショットコークスAおよびスポンジコークスAを、各々目開き2mmの篩により篩分けした後、篩を通過したもの(2mmパス品)を、アルゴン(Ar)雰囲気下、900℃で2時間焼成することによりショットコークスAおよびスポンジコークスAの焼成物を得た。得られた各焼成物の性状を上述した方法で測定した結果を表6に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
<石油コークスの粉砕処理>
 上記で得た石油コークスの焼成物を、カッターミル(セイシン工業製VM-22型)に供給し、粗粉砕して粗粉砕物を得た。そのときの粉砕条件および結果を表7に示す。
 次いで、得られた粗粉砕物を、ジェットミル(セイシン工業製FS-4)に供給し、微粉砕して、石油コークス微粉砕焼成物を得た。そのときの粉砕条件および結果を表7に示す。また、上述した方法で測定した微粉砕物の分析結果も表7に合わせて示す。
(SEM分析)
 実施例10で得た微粉砕物について、電界放射操作電子顕微鏡(JSM6340F、日本電子社製)を用い、加速電圧5kVで二次電子像の撮影を行った。その結果を図14~図16に示す。
(IR分析)
 実施例10で得た微粉砕焼成物について、FT-IR(Nicolet iN10・iZ10、Thermo Scientific社製)を用いて、IR測定を行いIRスペクトルを得た。その結果を図17に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 表3~表7に示す石油コークス微粉砕物や石油コークス微粉砕焼成物、特にD50が0μmを超え3.0μm以下である石油コークス微粉砕物や、D50が3μmを超え50μm以下である石油コークス微粉砕物や、石油コークスを焼成および粉砕して得られる石油コークス微粉砕焼成物であり、D50が0μmを超え50μm以下である石油コークス微粉砕焼成物は、以下に示すようにゴム配合物用のフィラーとして好適に使用することができ、従来は主として燃料として用いられてきた石油コークスを有効に利用してその高付加価値化を図ることができる。
(実施例11、実施例12、比較例4、比較例5)
<ゴム配合物の作製>
 天然ゴム(RSS3グレード)100質量部に対し、ステアリン酸(花王(株)製ルナックS-50V)2質量部、酸化亜鉛(ハクスイテック(株)製)5質量部、TBBS(N-(tert-ブチル)-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、三井化学(株)製サンセラーNS-G)0.7質量部、硫黄(細井化学工業(株)製)2.25質量部混合するとともに、実施例1~実施例2、比較例1~比較例2で得た石油コークス微粉砕物35質量部を各々混合して、各石油コークス微粉砕物を含有する混合物をそれぞれ調製した。
 上記各混合物を、オープンロールミキサーで混練した後、得られた混練物を140℃で30分間プレス加硫することにより、縦12mm×横15mm×厚み2mmの形状にシート成形されたゴム配合物を得た。
 得られた各ゴム配合物の配合比およびその評価結果を表8に示す。
 なお、各ゴム配合物は、以下の方法により評価したものである。
(スコーチ時間)
 JIS K6300に準拠したムーニースコーチ試験機(S形ロータ)を用い、温度120℃で測定時のt5値(分間)を求めた。
(ムーニー粘度)
JIS K 6300に準拠して、温度120℃でのムーニー粘度(MS120℃)を測定した。
(硬度)
 JIS K6253に準拠し、デュロメータ硬さ計を用いて測定した。
(引張強度、伸び、300%モジュラス)
 各ゴム配合物をダンベル状3号形試験片に打ち抜き、JIS K 6251の規定に準拠して、伸び(%)、引張強度(MPa)、300%モジュラスを測定した。
(比重)
 JIS K6268に準拠して測定した。
(永久圧縮歪)
 JIS K 6262に準じて、70℃、25%圧縮という条件で、24時間後の圧縮永久ひずみを測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
(実施例13~実施例16、比較例4、比較例5)
<ゴム配合物の作製>
 次いで、天然ゴム(RSS3グレード)100質量部に対し、ステアリン酸(花王(株)製ルナックS-50V)2質量部、酸化亜鉛(ハクスイテック(株)製)5質量部、TBBS(N-(tert-ブチル)-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、三井化学(株)製サンセラーNS-G)0.7質量部、硫黄(細井化学工業(株)製)2.25質量部を混合するとともに、実施例3~実施例6、比較例1~比較例2で得た石油コークス微粉砕物35質量部を各々混合して、各石油コークス微粉砕物を含有する混合物をそれぞれ調製した。
 上記各混合物を、オープンロールミキサーで混練した後、得られた混練物を140℃で30分間プレス加硫することにより、縦12mm×横15mm×厚み2mmの形状にシート成形されたゴム配合物を得た。
 得られた各ゴム配合物の配合比および上述した方法により評価した評価結果を表9に示す。表9においては、比較例4、比較例5の結果も併記する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
 表8および表9より、実施例11~実施例16で得られたゴム配合物は、平均粒子径(D50)が0μmを超え50μm以下である安価な石油コークス微粉砕物を用いてゴム配合物を調製していることから、コストの上昇を抑制しつつも、得られるゴム配合物の引張強度が高く、このため特にタイヤトレッド等のタイヤ部材に使用したときに耐久性を効果的に向上させ得るものであることが分かる。
 一方、表8および表9より、比較例4および比較例5で得られたゴム配合物は、平均粒子径(D50)が50μmを超える石油コークス微粉砕物を用いてゴム配合物を調製していることから、得られるゴム配合物の引張強度が低く、耐久性に劣るためにタイヤトレッド等の実用に供し難いものであることが分かる。
(実施17~実施例20、比較例6)
<ゴム配合物の作製>
 天然ゴム(RSS3グレード)100質量部に対し、ステアリン酸(花王(株)製ルナックS-50V)2質量部、酸化亜鉛(ハクスイテック(株)製)5質量部、TBBS(N-(tert-ブチル)-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、三井化学(株)製サンセラーNS-G)0.7質量部、硫黄(細井化学工業(株)製)2.25質量部混合するとともに、実施例7~実施例10および比較例3で得た石油コークス微粉砕焼成物35質量部を各々混合して、各石油コークス微粉砕物を含有する混合物をそれぞれ調製した。
 上記各混合物を、オープンロールミキサーで混練した後、得られた混練物を140℃で30分間プレス加硫することにより、縦12mm×横15mm×厚み2mmの形状にシート成形されたゴム配合物を得た。
 得られた各ゴム配合物の配合比および上述した方法により評価した評価結果を表10に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
 表10より、実施例17~実施例20で得られたゴム配合物は、平均粒子径(D50)が0μmを超え50μm以下である安価な石油コークス微粉砕焼成物を用いてゴム配合物を調製していることから、コストの上昇を抑制しつつも、得られるゴム配合物の300%モジュラスが高く、特にタイヤトレッド等のタイヤ部材に使用したときに耐久性を効果的に向上させ得るものであることが分かる。
 一方、表10より、比較例6で得られたゴム配合物は、平均粒子径(D50)が50μmを超える石油コークス微粉砕焼成物を用いてゴム配合物を調製していることから、得られるゴム配合物の300%モジュラスが低く、耐久性に劣るためにタイヤトレッド等の実用に供し難いものであることが分かる。
(実施例21および実施例22)
 スチレンーブタジエン共重合体ゴム(JSR(株)製1052)100質量部に対し、ステアリン酸(花王(株)製ルナックS-50V)1質量部、酸化亜鉛(ハクスイテック(株)製)3質量部、TBBS(N-(tert-ブチル)-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、三井化学(株)製サンセラーNS-G)1質量部、硫黄(細井化学工業(株)製)1.75質量部混合するとともに、各々、実施例5または実施例2で得た石油コークス微粉砕物50質量部を混合して、各石油コークス微粉砕物を含有する混合物をそれぞれ調製した。
 上記各混合物を、オープンロールミキサーで混練した後、得られた混練物を140℃で30分間プレス加硫することにより、目的とする各ゴム配合物を得た。得られた各ゴム配合物の配合比および上述した方法により評価した評価結果を表11に示す。
(比較例7)
 石油コークス微粉砕物に代えて炭酸カルシウム(神島化学工業(株)製)を用いた以外は、実施例21と同様にして各ゴム配合物を調製し、実施例21と同様に得られた各ゴム配合物の性状を評価した。得られたゴム配合物の配合比および上述した方法により評価した評価結果を表11に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
 表11より、実施例21および実施例22で得られたゴム配合物は、ゴム成分としてスチレンーブタジエン共重合体ゴムを採用するとともに、平均粒子径(D50)が0μmを超え50μm以下である安価な石油コークス微粉砕物を用いてゴム配合物を調製していることから、コストの上昇を抑制しつつも、得られるゴム配合物の引張強度が高く、また、伸びが優れるために、特にタイヤトレッド等のタイヤ部材に使用したときに耐久性を効果的に向上させ得るものであることが分かる。
 一方、表11より、比較例7で得られたゴム配合物は、石油コークス微粉砕物に代えて炭酸カルシウムを用いてゴム配合物を調製していることから、得られるゴム配合物の引張強度が低く、耐久性に劣るために、タイヤトレッド等の実用に供し難いものであることが分かる。
(実施例23~実施例26、比較例8~比較例9)
 天然ゴム(RSS3グレード)100質量部に対し、ステアリン酸(花王(株)製ルナックS-50V)2質量部、酸化亜鉛(ハクスイテック(株)製)5質量部、TBBS(N-(tert-ブチル)-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、三井化学(株)製サンセラーNS-G)0.7質量部、硫黄(細井化学工業(株)製)2.25質量部混合するとともに、実施例3~実施例6および比較例1~比較例2のいずれかで得た各石油コークス微粉砕物65質量部およびカーボンブラック(HAF級)35質量部を混合して、各石油コークス微粉砕物を含有する混合物をそれぞれ調製した。
 上記各混合物を、オープンロールミキサーで混練した後、得られた混練物を140℃で30分間プレス加硫することにより、目的とする各ゴム配合物を得た。
 得られた各ゴム配合物の配合比および上述した方法により評価した評価結果を表12に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
 表12より、実施例23~実施例26においては、ゴム成分として天然ゴムを採用するとともに、平均粒子径(D50)が0μmを超え50μm以下である安価な石油コークス微粉砕物を用いてゴム配合物を調製していることから、カーボンブラックの配合量を低減し製造コストを抑制しつつも、引張強度が高く、特にタイヤトレッド等のタイヤ部材に使用したときに耐久性を効果的に向上させ得るゴム配合物を提供できることが分かる。
 一方、表12より、比較例8~比較例9においては、平均粒子径(D50)が50μmを超える石油コークス微粉砕物を用いてゴム配合物を調製していることから、得られるゴム配合物の引張強度が低く、耐久性に劣るために、タイヤトレッド用等の実用に供し難いものであることが分かる。
(実施例27~実施例28)
 スチレンーブタジエン共重合体ゴム(JSR(株)製1052)100質量部に対し、ステアリン酸(花王(株)製ルナックS-50V)1質量部、酸化亜鉛(ハクスイテック(株)製)3質量部、TBBS(N-(tert-ブチル)-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、三井化学(株)製サンセラーNS-G)1質量部、硫黄(細井化学工業(株)製)1.75質量部混合するとともに、実施例5または実施例2で得た石油コークス微粉砕物25質量部およびカーボンブラック(FEF級)25質量部を混合して、各石油コークス微粉砕物を含有する混合物をそれぞれ調製した。
 上記各混合物を、オープンロールミキサーで混練した後、得られた混練物を140℃で30分間プレス加硫することにより、目的とする各ゴム配合物を得た。
 得られた各ゴム配合物の配合比および上述した方法により評価した評価結果を表13に示す。
(比較例10)
 石油コークス微粉砕物およびカーボンブラックに代えて炭酸カルシウム(神島化学工業(株)製)を用い、石油コークス微粉砕物25質量部およびカーボンブラック(FEF級)25質量部に代えて炭酸カルシウム50質量部を配合した以外は、実施例27と同様にして各ゴム配合物を調製し、実施例27と同様に得られた各ゴム配合物の性状を評価した。得られたゴム配合物の配合比およびその評価結果を表13に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
 表13より、実施例27および実施例28においては、ゴム成分としてスチレンーブタジエン共重合体ゴムを採用するとともに、平均粒子径(D50)が0μmを超え50μm以下である安価な石油コークス微粉砕物を用いてゴム配合物を調製していることから、カーボンブラックの配合量を低減し製造コストを抑制しつつも、引張強度が高く、また、伸びが優れるために、特にタイヤトレッド等のタイヤ部材に使用したときに耐久性を効果的に向上させ得るゴム配合物を提供できることが分かる。
 一方、表13より、比較例10においては、石油コークス微粉砕物およびカーボンブラックに代えて炭酸カルシウムを用いてゴム配合物を調製していることから、得られるゴム配合物の引張強度が低く、耐久性に劣るために、タイヤトレッド用等の実用に供し難いものであることが分かる。
 本発明によれば、ゴム配合物のフィラーとして好適に使用し得る石油コークス微粉砕物および石油コークス微粉砕焼成物を提供することができるとともに、コストの上昇を抑制しつつ、特にタイヤ部材に使用したときに耐久性を効果的に向上させるゴム配合物用フィラーおよびゴム配合物を提供することができる。

Claims (18)

  1.  平均粒子径(D50)が0μmを超え50μm以下であることを特徴とする石油コークス微粉砕物。
  2.  平均粒子径(D50)が0μmを超え3.0μm以下である請求項1に記載の石油コークス微粉砕物。
  3.  下記式(A):
       スパン=(D90-D10)/D50    (A)
    (ただし、D10、D50(平均粒子径)、D90は、各々、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置で測定される体積頻度粒度分布測定により求められる積算粒度10%、50%、90%の粒径を意味する)
    で表されるスパンが0.3~5.0である請求項2に記載の石油コークス微粉砕物。
  4.  平均粒子径(D50)が3μmを超え50μm以下である請求項1に記載の石油コークス微粉砕物。
  5.  下記式(A):
       スパン=(D90-D10)/D50    (A)
    (ただし、D10、D50(平均粒子径)、D90は、各々、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置で測定される体積頻度粒度分布測定により求められる積算粒度10%、50%、90%の粒径を意味する)
    で表されるスパンが0.3~7.0である請求項4に記載の石油コークス微粉砕物。
  6.  石油コークスを焼成および粉砕して得られる石油コークス微粉砕焼成物であり、平均粒子径(D50)が0μmを超え50μm以下であることを特徴とする石油コークス微粉砕焼成物。
  7.  下記式(A):
       スパン=(D90-D10)/D50    (A)
    (ただし、D10、D50(平均粒子径)、D90は、各々、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置で測定される体積頻度粒度分布測定により求められる積算粒度10%、50%、90%の粒径を意味する)
    で表されるスパンが0.3~7.0であることを特徴とする請求項6記載の石油コークス微粉砕焼成物。
  8.  石油コークスを粉砕して得られたことを特徴とするゴム配合物用フィラー。
  9.  天然ゴムに対し、請求項1に記載の石油コークス微粉砕物を配合してなることを特徴とするゴム配合物。
  10.  前記天然ゴム100質量部に対し、前記石油コークス微粉砕物を1~500質量部配合してなる請求項9に記載のゴム配合物。
  11.  天然ゴムに対し、請求項6に記載の石油コークス微粉砕焼成物を配合してなることを特徴とするゴム配合物。
  12.  前記天然ゴム100質量部に対し、前記石油コークス微粉砕焼成物を1~500質量部配合してなる請求項11に記載のゴム配合物。
  13.  スチレンーブタジエン共重合体ゴムに対し、請求項1に記載の石油コークス微粉砕物を配合してなることを特徴とするゴム配合物。
  14.  前記スチレンーブタジエン共重合体ゴム100質量部に対し、前記石油コークス微粉砕物を1~500質量部配合してなる請求項13に記載のゴム配合物。
  15.  天然ゴムに対し、請求項1に記載の石油コークス微粉砕物およびカーボンブラックを配合してなることを特徴とするゴム配合物。
  16.  前記天然ゴム100質量部に対し、前記石油コークス微粉砕物1~500質量部と、前記カーボンブラック1~500質量部とを配合してなる請求項15に記載のゴム配合物。
  17.  スチレンーブタジエン共重合体ゴムに対し、請求項1に記載の石油コークス微粉砕物およびカーボンブラックを配合してなることを特徴とするゴム配合物。
  18.  前記スチレンーブタジエン共重合体ゴム100質量部に対し、前記石油コークス微粉砕物1~500質量部と、前記カーボンブラック1~500質量部とを配合してなる請求項17に記載のゴム配合物。
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