-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die
Erfindung betrifft einen Komplex aus Dienkautschuk und anorganischer
Verbindung, in welchem Teilchen einer Kieselsäureverbindung gleichförmig in
dem Dienkautschuk dispergiert vorliegen und welche einen hinreichenden
Verstärkungseffekt
bewirken, ein Verfahren zu dessen Herstellung und eine Kautschukzusammensetzung
mit diesem Komplex als einer wesentliche Komponente. Genauer gesagt
betrifft die Erfindung einen verbesserten Komplex aus Dienkautschuk
und anorganischer Verbindung zum Zwecke der Erzeugung eines Lithiumoxidteilchens
und der Gleichen in einem Dienkautschuklatex und des gleichförmigen Dispergierens
des Teilchens in dem Dienkautschuk, ein Verfahren zu dessen Herstellung
und eine Kautschukzusammensetzung mit diesem. Der Ausdruck „Kieselsäureverbindung" steht für eine Substanz,
einschließlich
Siliciumoxid oder der Gleichen und wird hierin nachstehend oft als „Kieselsäureverbindung, einschließlich Siliciumoxid
und der Gleichen" bezeichnet.
Eine Kautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung kann
in einen vulkanisierten Kautschuk (Gummi) umgewandelt werden, welcher
hinsichtlich der physikalischen Eigenschaften wie etwa der Verschleißfestigkeit
ausgezeichnet ist und somit insbesondere als ein Reifenkautschuk
wie etwa für
eine Reifenlauffläche
sowie als ein Kautschukmaterial für irgendeine der verschiedenen Kautschukprodukte
wie etwa Bänder,
Kautschukwalzen und Schläuche
verwendbar ist.
-
BESCHREIBUNG
DES STANDES DER TECHNIK
-
Als
Antwort auf eine kürzliche
Forderung für
einen geringen Benzinverbrauch von Automobilen ist ein Kautschukmaterial
wie etwa konjugierter Dienkautschuk erwünscht, welcher die Fähigkeit
besitzt, eine Kautschukzusammensetzung für einen Reifen zu ergeben,
welcher einen geringen Rollwiderstand, eine ausgezeichnete Zerstörungseigenschaft
und Verschleißfestigkeit
aufweist, wobei eine hohe Rutschfestigkeit im Nassen, ein repräsentativer
Index der Antriebsstabilität,
erwünscht
ist.
-
Der
Reifenrollwiderstand kann durch eine Verringerung des Hystereseverlusts
von vulkanisiertem Kautschuk (Gummi) reduziert werden. Der Hystereseverlust
kann basierend auf verschiedenen physikalischen Eigenschaften ausgewertet
werden. Zum Beispiel haben Zusammensetzung bevorzugt eine hohe Stoßelastizität bei 50
bis 80°C,
einen geringen tanδ bei
50 bis 80°C
oder eine geringe Goodrich-Wärmefreisetzung.
Zusammensetzungen, welche Naturkautschuk, Isoprenkautschuk, Butadienkautschuk
und der Gleich mit einschließen,
zeigen einen geringen Hystereseverlust, sind aber ebenso mit dem
Problem einer geringen Rutschfestigkeit im Nassen behaftet.
-
In
den letzten Jahren wurden Verfahren für den Einsatz von anorganischen
Füllmitteln
wie etwa Siliciumoxid und der Gleichen als Verstärkungsmittel oder der Kombination
von anorganischen Füllmitteln
mit Ruß vorgeschlagen.
Reifenlaufflächen,
in denen ein anorganisches Füllmittel
oder sowohl ein anorganisches Füllmittel
als auch Ruß eingesetzt
wird, haben einen geringen Rollwiderstand und ausgezeichnete Antriebsstabilität, dargestellt
beispielsweise durch die Rutschfestigkeit im Nassen. Jedoch besitzt
ein vulkanisierter Kautschuk das Problem einer schlechten Verschleißfestigkeit,
Zugfestigkeit und der Gleichen als vulkanisierter Kautschuk (Gummi).
Ein Grund dafür
wird darin angenommen, dass die Affinität des anorganischen Füllmittels für den konjugierten
Dienkautschuk geringer als der des Ruß ist, so dass ein hinreichender
Verstärkungseffekt nicht
erzielt werden kann.
-
Um
die Affinität
zwischen dem Siliciumoxid als einem anorganischen Füllmittel
und dem konjugierten Dienkautschuk zu steigern, wurde versucht,
konjugierte Dienkautschuke, in die funktionellen Gruppen mit Affinität für anorganische
Füllmittel
eingeführt
wurden, einzusetzen. Zum Beispiel wurde ein konjugierter Dienkautschuk,
in den eine Hydroxylgruppe eingeführt worden ist (WO 96/23027),
ein konjugierter Dienkautschuk, in den eine Alkoxysilylgruppe eingeführt worden
sind (offengelegte japanische Patentschrift Nr. HEI-9-208623) und
ein konjugierter Dienkautschuk, in den eine Alkoxysilylgruppe und
eine Amin- und/oder eine Hydroxylgruppe eingeführt worden ist (offengelegte
japanische Patentschrift Nr. HEI-9-208633) vorgeschlagen.
-
Jedoch
zeigen die meisten konjugierten Dienkautschuke mit solch einer eingeführten funktionellen Gruppe
eine starke Wechselwirkung mit einem anorganischen Füllmittel,
wenn das anorganische Füllmittel
damit kombiniert ist, und dies erzeugt solche Probleme wie eine
verschlechterte Dispersion des anorganischen Füllmittels, eine größere Wärmefreisetzung
während
der Verarbeitung, eine schlechte Verarbeitbarkeit und der Gleichen.
-
Andererseits
wurde in der offengelegten japanischen Patentschrift Nr. SHO-59-49247
oder der Gleichen ein Verfahren zur Vereinfachung eines Prozesses
für das
Kneten einer Mischung mit Ruß als
einem Verstärkungsmittel
oder zur Verbesserung der Dispergierbarkeit in einem Kautschuk vorgeschlagen.
Das heißt, das
Verfahren umfasst einen Schritt zum Inkorporieren von Ruß in eine
wässrige
Dispersion, in welcher ein Kautschuk wie etwa ein Latex dispergiert
worden ist, einen Schritt zum Dispergieren der Formulierung und
zum Koagulieren und einen Schritt zum Erzeugen eines Ruß-Masterbatches.
Während
ein Versuch gemacht wurde, einen Siliciumoxid-Masterbatch durch
dieses Verfahren herzustellen, wurde ein gleichförmiger Masterbatch nur schwer
erhalten, und zwar aufgrund der Schwierigkeit bei der Aggregation
des hoch hydrophilen Siliciumoxids, welches zu einer frühren Aggregation
und Präzipitation
nur einer Kautschukkomponente führte.
-
Die
US-A-2,485,287 offenbart eine synthetische Kautschukzusammensetzung
mit kopräzipitiertem Calciumsilikat,
die aus einer Mischung aus 1,3-Butadienkautschuklatex
und einer Lösung
aus Natriumsilikat erhalten worden ist. Der Dienkautschuk wird durch
Vermischen einer Lösung
B mit Calciumchlorid in einer Lösung
A mit Natriumsilikat hergestellt und der Latex wird durch Polymerisieren
einer Mischung aus 75 Teilen 1,3-Polybutadien und 25 Teilen Styrol
in einer wässrigen
Emulsion hergestellt.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung löst
die mit dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik verbundenen Probleme
und dient zur Vorsehung eines Komplexes aus Dienkautschuk und anorganischer
Verbindung, in welchem ein Siliciumoxid und der Gleichen gleichförmig dispergiert
in einem Dienkautschuk vorliegt, und zwar durch Verwendung einer
wässrigen
Dispersion, in welcher ein Kautschuk wie etwa ein Latex dispergiert
worden ist und einer wässrigen
Lösung
eines Silikats oder einer wässrigen
Dispersion mit einer Kieselsäureverbindung
wie etwa Siliciumoxid und ebenso durch Verwendung eines mehrwertigen
Metallsalzes und einer insbesondere kationischen Substanz und der
Ermöglichung
der Förderung
einer Koagulation einer Kautschukkomponente und einer Kieselsäureverbindung
wie etwa Siliciumoxid, ein Verfahren zu seiner Herstellung sowie
eine hinreichend verstärkte
Kautschukzusammensetzung, welche diesen enthält.
-
Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung studierten detailliert das Verfahren
zur Herstellung eines Komplexes aus Dienkautschuk und anorganischer
Verbindung, in welchem ein Siliciumoxid und der Gleichen gleichförmig dispergiert
in einem Dienkautschuk vorliegt. Eine Kautschukzusammensetzung mit
dem Komplex aus Dienkautschuk und anorganischer Verbindung zeigte
ausgezeichnete Verarbeitbarkeit und ein vulkanisierter Kautschuk,
der durch Verwendung des Komplexes hergestellt worden ist, zeigte
einen geringen Rollwiderstand, eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit,
eine ausgezeichnete Zugfestigkeit oder der Gleichen.
-
Die
vorliegende Erfindung basiert auf den vorstehend beschriebenen Erkenntnissen
und kann folgendermaßen
beschrieben werden.
- 1. Verfahren zur Erzeugung
eines Komplexes aus Dienkautschuk und anorganischer Verbindung mit
einem Dienkautschuk und einer Kieselsäureverbindung gemäß dem Gesichtspunkt
der vorliegenden Erfindung, welches das Folgende umfasst:
- [1] einen Schritt zum Vermischen eines Dienkautschuklatex (a)
und einer wässrigen
Lösung
aus einem Silikat (b) zur Erzeugung einer Mischung <p>,
- [2] einen Schritt zur Vermischung der Mischung <p> und einer wässrigen
Lösung
aus Elektrolyten <r> mit einer kationischen
Substanz (c), welche eine Affinität zu dem Dienkautschuk besitzt,
und ebenso einem mehrwertigen Metallsalz (d), um ein Dienkautschuk
und eine Kieselsäureverbindung
zu koagulieren, wodurch ein koaguliertes Material erzeugt wird,
und
- [3] einen Schritt zum Trocknen des koagulierten Materials.
- 2. Verfahren zur Erzeugung eines Komplex aus Dienkautschuk und
anorganischer Verbindung mit einem Dienkautschuk und einer Kieselsäureverbindung
gemäß dem zweiten
Gesichtspunkt der Erfindung umfasst das Folgende:
- [1] einen Schritt zum Vermischen eines dienbasierten Kautschuklatex
(a), einer wässrigen
Lösung
eines Silikats (b) und einer wässrigen
Lösung
von Elektrolyten <r> mit einer kationischen
Substanz (c), welche eine Affinität zu dem Dienkautschuk besitzt,
und ebenso einem mehrwertigen Metallsalz (d), um einen Dienkautschuk
und eine Kieselsäureverbindung
zu koagulieren, wodurch ein koaguliertes Material erzeugt wird, und
- [2] einen Schritt zum Trocknen des koagulierten Materials.
- 3. Ein Verfahren zur Herstellung eines Komplexes aus Dienkautschuk
und anorganischer Verbindung mit einem Dienkautschuk und einer Kieselsäureverbindung
gemäß dem dritten
Gesichtspunkt der Erfindung umfasst die folgenden Schritte:
- [1] einen Schritt des Vermischens eines Dienkautschuklatex (a)
und einer wässrigen
Lösung
aus einem Silikat (b) zur Erzeugung einer erste Mischung <p1>,
- [2] einen Schritt des Vermischens der ersten Mischung <p1> und einer ersten wässrigen
Lösung
aus Elektrolyten <r1> mit einer kationischen
Substanz (c), welche eine Affinität zu dem Dienkautschuk besitzt,
welche aber kein mehrwertiges Metallsalz (d) enthält, um eine
zweite Mischung <p2> zu erzeugen,
- [3] einen Schritt zum Vermischen der zweiten Mischung <p2> und einer zweiten
wässrigen
Lösung
aus Elektrolyten <r2> mit einem mehrwertigen
Metallsalz (d), um einen Dienkautschuk und eine Kieselsäureverbindung
zu koagulieren, wodurch ein koaguliertes Material erzeugt wird,
und
- [4] einen Schritt zum Trocknen des koagulierten Materials.
- 4. Verfahren zur Herstellung eines Komplexes aus Dienkautschuk
und anorganischer Verbindung mit einem Dienkautschuk und einer Kieselsäureverbindung
gemäß dem vierten
Gesichtspunkt der Erfindung umfasst die folgenden Schritte:
- [1] einen Schritt zur Erzeugung einer wässrigen Dispersion (b1) durch
Generieren einer Kieselsäureverbindung
aus einer wässrigen
Lösung
eines Silikats (b),
- [2] einen Schritt zum Vermischen eines Dienkautschuklatex (a)
und der wässrigen
Dispersion (b1) zur Erzeugung einer Mischung <q>,
- [3] einen Schritt zum Vermischen der Mischung <q> und einer wässrigen
Lösung
aus Elektrolyten <r> mit einer kationischen
Substanz (c), welche eine Affinität zu dem Dienkautschuk besitzt,
und ebenso einem mehrwertigen Metallsalz (d), um ein Dienkautschuk
und eine Kieselsäureverbindung
zu koagulieren, wodurch ein koaguliertes Material ausgebildet wird,
und
- [4] einen Schritt zum Trocknen des koagulierten Materials.
- 5. Verfahren zur Herstellung eines Komplexes aus Dienkautschuk
und anorganischer Verbindung gemäß irgendeinem
der vorstehenden Punkte 1 bis 4, wobei das vorstehend erwähnte mehrwertige
Metallsalz (d) wenigstens eines ist, ausgewählt aus der Gruppe, die aus
Calciumchlorid, Magnesiumchlorid, Zinkchlorid, Aluminiumchlorid,
Calciumnitrat, Magnesiumnitrat, Zinknitrat, Aluminiumnitrat, Magnesiumsulfat,
Zinksulfat und Aluminiumsulfat besteht.
- 6. Verfahren zur Herstellung eines Komplexes aus Dienkautschuk
und anorganischer Verbindung gemäß irgendeinem
der vorstehenden Punkte 1 bis 5, wobei der vorstehend erwähnte Dienkautschuk,
der in dem vorstehend erwähnten
Dienkautschuklatex (a) enthalten ist, ein Kautschuk mit einer heteroatomhaltigen
polaren Gruppe ist.
In einer solchen Art und Weise sollte zum
Zwecke der Koagulation. eines Kautschuks und einer Kieselsäureverbindung,
einschließlich
Siliciumoxid und der Gleichen, gleichzeitig eine Mischung <p> oder <p1> eines Dienkautschuklatex
(a) mit einer wässrigen
Lösung
eines Silikats (b) oder eine Mischung <q> eines
Dienkautschuklatex (a) und einer wässrigen Dispersion (b1) mit
einer teilchenförmigen
kationischen Substanz (c) und einem mehrwertigen Metallsalz (d)
vermischt werden, oder eine teilchenförmige kationische Substanz
(c) sollte gefolgt von einem mehrwertigen Metallsalz (d) nacheinander
vermischt werden.
- 7. Ein erfindungsgemäßer Komplex
aus Dienkautschuk und anorganischer Verbindung ist dadurch gekennzeichnet,
dass er durch ein Verfahren gemäß irgendeinem
der vorstehenden Punkte 1 bis 6 hergestellt wird.
- 8. Eine Kautschukzusammensetzung umfasst einen Komplex aus Dienkautschuk
und anorganischer Verbindung gemäß vorstehendem
Punkt 7.
- 9. Die Kautschukzusammensetzung gemäß vorstehendem Punkt 8 umfasst
Ruß und/oder
Siliciumoxid.
-
Gemäß einem
erfindungsgemäßen Verfahren
kann ein Komplex aus Dienkautschuk und anorganischer Verbindung,
in welchem eine Kieselsäureverbindung
wie etwa Siliciumoxid gleichförmig
dispergiert in dem Dienkautschuk vorliegt, hergestellt werden und
eine Kautschukzusammensetzung mit diesem Komplex und mit einer ausgezeichneten
Verarbeitbarkeit kann ebenso erhalten werden. Zusätzlich kann
diese Kautschukzusammensetzung hinsichtlich der Kautschukzusammensetzung
mit einer hervorragenderen Verarbeitbarkeit durch Einbau eines Silankopplungsmittels
und der Gleichen verbessert werden. Ferner kann sie in einem vulkanisierten
Kautschuk (Gummi) umgewandelt werden, welcher einen geringen Rollwiderstand
besitzt, welcher hinreichend verstärkt ist, welcher eine ausgezeichnete
Verschleißfestigkeit
in Kombination mit einer ausgezeichneten Zugfestigkeit oder der
Gleichen aufweist, und somit insbesondere für einen Reifen zweckmäßig ist.
-
DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Die
Erfindung wird nachstehend im Detail erläutert.
-
Der
vorstehend beschriebene „Dienkautschuk", der in dem Dienkautschuklatex
enthalten, ist nicht besonders beschränkt, solange er eine konjugierte
Dienmonomereinheit als die den Kautschuk aufbauende Monomereinheit
besitzt. Unter Dienkautschuk kann zum Beispiel Naturkautschuk, Butadienkautschuk,
Isoprenkautschuk, ein Kautschuk aus einem Styrol/Butadien-Copolymer,
ein Kautschuk aus einem Butadien/Isopren-Copolymer, ein Kautschuk
aus einem Butadien/Styrol/Isopren-Copolymer, ein Kautschuk aus einem Acrylnitril/Butadien-Copolymer,
ein Kautschuk aus einem Acrylnitril/Styrol/Butadien-Copolymer, Chloroprenkautschuk
und der Gleichen sein. Unter diesen vorstehend aufgelisteten ist
ein Kautschuk mit einer konjugierten Dienmonomereinheit (A) und
einer aromatischen Vinylmonomereinheit (B), optional mit einer olefinisch
ungesättigten
Nitrilmonomereinheit (C) vorzuziehen und ein Kautschuk aus Styrol/Butadien-Copolymer, ein Kautschuk
aus einem Butadien/Styrol/Isopren-Copolymer und ein Kautschuk aus
einem Acrylnitril/Styrol/Butadien-Copolymer ist bevorzugt. Jeder
von diesen Kautschuken kann alleine oder in Kombination von zweien
oder mehreren eingesetzt werden.
-
Ein
konjugiertes Dienmonomer, das die konjugierte Dienmonomereinheit
(A) erzeugt, kann zum Beispiel 1,3-Butadien, 2,3-Dimethyl-1,3-butadien,
2-Chlor-1,3-butadien,
1,3-Pentadien, Isopren und der Gleichen sein. Unter den vorstehend
aufgelisteten sind 1,3-Butadien, Isopren und der Gleichen bevorzugt,
wobei 1,3-Butadien bevorzugter ist. Jedes dieser konjugierten Dienmonomere
kann alleine oder in Kombination von zweien oder mehreren eingesetzt
werden.
-
Ein
aromatisches Vinylmonomer, das die aromatische Vinylmonomereinheit
(B) erzeugt, ist bevorzugt eine aromatische Vinylverbindung ohne
polare Gruppen, wie etwa Styrol, α-Methylstyrol,
2-Methylstyrol, 3-Methylstyrol, 4-Methylstyrol, 2,4-Diisopropylstyrol,
2,4-Dimethylstyrol,
4-tert-Butylstyrol, 5-tert-Butyl-2-methylstyrol, Monochlorstyrol, Dichlorstyrol,
Monofluorstyrol und der Gleichen. Unter den vorstehend aufgelisteten
ist Styrol bevorzugt. Jedes dieser aromatischen Vinylmonomere kann
alleine oder in Kombination von zweien oder mehreren eingesetzt
werden.
-
Der
Gehalt einer jeden Monomereinheit, welche den Dienkautschuk aufbaut,
kann in Abhängigkeit
der erforderlichen Eigenschaften variieren. Falls der Dienkautschuk
aus den vorstehend erwähnten
Monomereinheiten (A) und (B) aufgebaut ist, wird eine Kombination
(A)/(B) aus den jeweiligen Gehalten Gewöhnlicherweise von 40 bis 100
Masseprozent/60 bis 0 Masseprozent, bevorzugt von 50 bis 90 Masseprozent/50
bis 10 Masseprozent und weiter bevorzugt von 60 bis 85 Masseprozent/40
bis 15 Masseprozent sein.
-
Ein
olefinisch ungesättigtes
Nitrilmonomer, das die olefinisch ungesättigte Nitrilmonomereinheit
(C) ausbildet, kann zum Beispiel Acrylnitril, Methacrylnitril, Vinylidencyanid
und der Gleichen sein, und irgendeines dieser nitrilgruppenhaltigen
Monomere kann alleine oder in Kombination von zweien oder mehreren
eingesetzt werden.
-
Falls
der Dienkautschuk aus den vorstehend erwähnten Monomereinheiten (A),
(B) und (C) aufgebaut ist, liegt eine Kombination (A)/(B)/(C) des
jeweiligen Gehaltes Gewöhnlicherweise
von 20 bis 81 Masseprozent/10 bis 50 Masseprozent/9 bis 30 Masseprozent,
bevorzugter von 30 bis 71 Masseprozent/20 bis 50 Masseprozent/9
bis 20 Masseprozent und weiter bevorzugt von 40 bis 71 Masseprozent/20
bis 40 Masseprozent/9 bis 20 Masseprozent.
-
Der
vorstehend beschriebene „Dienkautschuklatex" steht für einen
Latex, dessen enthaltene Dienkautschukteilchen in einem wässrigen
Medium dispergiert sind. Der Latex kann zum Beispiel ein Naturkautschuklatex,
eine Emulsion, erhältlich
durch Re-Emulgieren
eines dienbasierten synthetischen Kautschuks, eine polymerisierte
dienbasierte synthetische Kautschukemulsion in einem wässrigen
Medium, eine dienbasierte synthetische Kautschukdispersion und der
Gleichen sein. Jeder von diesen kann alleine oder in Kombination
von zweien oder mehreren eingesetzt werden, unabhängig vom
Typ des Dienkautschuks oder dem Typ der wässrigen Dispersion.
-
Ein
in der vorstehend beschriebenen „wässrigen Lösung eines Silikats (b)" gelöstes Silikat
ist ein Alkalisalz einer Kieselsäure
wie etwa Natriumsilikat und Kaliumsilikat, welche im Allgemeinen
Wasserglas genannt werden, und das Verhältnis zwischen Silicium und
einem Alkalielement ist nicht besonders beschränkt. Die Konzentration der
wässrigen
Lösung
eines Silikats (b) ist ebenso nicht beschränkt, nur die Konzentration ist
geeigneter Weise hinsichtlich der Teilchengröße und der Teilchenkoagulationsbedingung
der zu erzeugenden Kieselsäureverbindung
ausgewählt,
da die Teilchengröße und die
Teilchenaggregationsbedingung der vorstehend beschriebenen Kieselsäureverbindung
von der Konzentration der wässrigen
Lösung
eines Silikats abhängen.
-
Die
wässrige
Lösung
eines Silikats (b) kann ein dekationisiertes Silikat sein, welches
von den Kationen befreit worden ist, zum Beispiel mittels eines
Kontakts mit einem Ionenaustauschharz oder der Gleichen. Die von
Kationen befreite, wässrige
Lösung
eines Silikats führt
zu einem Siliciumoxid mit einer großen Teilchengröße oder
der Gleichen. Durch Zugabe einer Säure oder eines Alkalis zu der
von Kationen befreiten, wässrigen
Lösung
eines Silikats ist es möglich,
den gewünschten
pH-Wert einzustellen. Die Prozedur der Befreiung von Kationen (Dekationisierung)
und der Einstellung des pH-Wertes steuert die Teilchenkoagulationsbedingung
und die Teilchengröße der auszubildenden
Kieselsäureverbindung.
-
Die
verwendete Menge des wässrigen
Lösung
eines Silikats (b) gemäß dem ersten,
zweiten und dritten Gesichtspunkt der Erfindung oder der wässrigen
Dispersion (b1) gemäß dem vierten
Gesichtspunkt der Erfindung, die mit einem Dienkautschuklatex (a)
zu vermischen sind, liegt im Allgemeinen bei 10 bis 150 Masseteilen
(hierin nachstehend als Teile abgekürzt), und bevorzugt bei 20
bis 100 Teilen, wenn als eine resultierende Kieselsäureverbindung,
einschließlich
Siliciumoxid und der Gleichen, die ausgebildet werden soll oder der
Gleichen, dargestellt, und zwar basierend auf 100 Teilen des in
dem Dienkautschuklatex (a) enthaltenen Dienkautschuks. Die 150 Teile überschreitende
Menge führt
zu einer Schwierigkeit bei der gleichförmigen Dispergierung der Kieselsäureverbindung,
einschließlich
Siliciumoxid und der Gleichen, in dem Dienkautschuk, was zu einem
problematisch harten Komplex aus Dienkautschuk und anorganischer
Verbindung führt.
Andererseits kann eine Menge von weniger als 10 Teilen zu einem
ungenügenden
Verstärkungseffekt
des erhaltenen Kautschukprodukts führen.
-
Gemäß dem ersten
und dritten Gesichtspunkt der Erfindung wird bei Vermischen eines
Dienkautschuklatex (a) und der wässrigen
Lösung
eines Silikats (b) eine Kieselsäureverbindung
erzeugt.
-
Die
wässrige
Dispersion (b1) gemäß dem vierten
Gesichtspunkt der Erfindung ist eine wässrige Dispersion, welche eine
durch das Einstellen des pH-Wertes der wässrigen Lösung eines Silikats (b) zwischen
3 und 12 mit verdünnter
Schwefelsäure
und der Gleichen erzeugte Kieselsäureverbindung enthält. Und
dann wird die wässrige
Dispersion (b1) mit dem Dienkautschuklatex (a) und der Gleichen
vermischt. In diesem Fall werden der Dienkautschuk und die Kieselsäureverbindung
gleichförmig
in der Mischung <q> dispergiert.
-
Die
vorstehend beschriebene „wässrige Lösung eines
Elektrolyts" ist
nicht besonders beschränkt,
solange sie nicht ionenleitfähig
ist. Die wässrige
Lösung
eines Elektrolyts <r> gemäß dem ersten,
zweiten und vierten Gesichtspunkt der Erfindung enthält eine
kationische Substanz (c), welche Affinität für den Dienkautschuk besitzt,
und ein mehrwertiges Metallsalz (d), und wenigstens ein Teil des
mehrwertigen Metallsalzes (d) ist bevorzugt gelöst. Die wässrige Lösung eines Elektrolyts <r1> gemäß dem dritten
Gesichtspunkt der Erfindung enthält
eine kationische Substanz (c), welche Affinität zu dem Dienkautschuk besitzt,
und eine Charakterisierung als eine wässrige Lösung eines Elektrolyts mittels
Ionen zeigt.
-
Und
in der wässrigen
Lösung
des Elektrolyts <r2> ist bevorzugt wenigstens
ein Teil eines mehrwertigen Metallsalzes (d) gelöst.
-
Die
vorstehend beschriebene „kationische
Substanz (c), welche Affinität
zu dem Dienkautschuk besitzt" ist
nicht besonders beschränkt,
solange sie eine Koagulation eines Dienkautschuks und einer Kieselsäureverbindung,
welche eine anionische Substanz ist, einleiten kann. Die kationische
Substanz (c) kann zum Beispiel eine Substanz mit einer langkettigen
Kohlenwasserstoffgruppe sein, welche Affinität zu einem Kautschuk und einer
kationischen Gruppe besitzt. Typischerweise kann ein kationisches
Polymer und ein kationisches oberflächenaktives Mittel verwendet
werden.
-
Das
vorstehend beschriebene „kationische
Polymer" kann zum
Beispiel ein (Meth)acrylsäurepolymer, erhältlich durch
Copolymerisieren eines (Meth)acrylsäureesters mit einer Aminogruppe
oder einem quartären Ammoniumsalz
und der Gleichen, ein Copolymer aus (Meth)acrylsäureester und (Meth)acrylamid,
ein Polyamidin und der Gleichen sein.
-
Einige
von diesen werden als ein Polymerkoagulans verwendet und sie haben
verschiedene kationische Eigenschaften (ionische Eigenschaften).
Jede von diesen Substanzen kann alleine oder in Kombination von
zweien oder mehreren verwendet werden.
-
Das
vorstehend beschriebene „kationische
oberflächenaktive
Mittel" kann zum
Beispiel ein Alkylaminacetat wie etwa Kokosnussaminacetat, Stearylaminacetat
und der Gleichen, ein Alkylaminhydrochlorid wie etwa Kokosnussaminhydrochlorid,
Stearylaminhydrochlorid und der Gleichen, ein Alkylaminoxid wie
etwa Lauryldimethylaminoxid oder der Gleichen, ein Alkylammoniumhalogenid
wie etwa Lauryltolylmethylammoniumchlorid oder der Gleichen, Stearyltolylmethylammoniumchlorid,
Cetyltolylmethylammoniumchlorid, Distearyldimethylammoniumchlorid
und der Gleichen, ein Alkylarylammoniumhalogenid wie etwa ein Alkylbenzyldimethylammoniumchlorid
oder der Gleichen und ein Alkylbetain wie etwa Laurylbetain und
Stearylbetain sein. Jedes dieser oberflächenaktiven Mittel kann alleine
oder in Kombination von zweien oder mehreren verwendet werden.
-
Das
vorstehend beschriebene „mehrwertige
Metallsalz (d)" ist
nicht besonders beschränkt
und kann zum Beispiel ein Salz einer Säure sein, ausgewählt aus
der Gruppe aus Salzsäure,
Salpetersäure
und Schwefelsäure,
und zwar mit einem mehrwertigen Metall wie etwa Calcium, Magnesium,
Zink, Aluminium und der Gleichen. Beispiele von diesen sind Calciumchlorid,
Magnesiumchlorid, Zinkchlorid, Aluminiumchlorid, Calciumnitrat,
Magnesiumnitrat, Zinknitrat, Aluminiumnitrat, Magnesiumsulfat, Zinksulfat,
Aluminiumsulfat und der Gleichen. Jedes von diesen Salzen kann alleine
oder in Kombination von zweien oder mehreren verwendet werden.
-
Die
Menge der vorstehend erwähnten
kationischen Substanz (c), die in der wässrigen Lösung des Elektrolyts <r> gemäß dem ersten,
zweiten und vierten Gesichtspunkt der Erfindung enthalten ist, ist
bevorzugt 0,001 bis 20 Teile, weiter bevorzugt 0,01 bis 10 Teile
und am meisten bevorzugt 0,05 bis 10 Teile, basierend auf 100 Teilen
des in dem Dienkautschuklatex (a) enthaltenen Dienkautschuks.
-
Und
die Menge des vorstehend erwähnten
mehrwertigen Metallsalzes (d), das in der wässrigen Lösung des Elektrolyts <r> enthalten ist, ist
bevorzugt 0,01 bis 10 Teile, weiter bevorzugt 0,05 bis 5 Teile und
am meisten bevorzugt 0,1 bis 1 Teil, basierend auf 100 Teilen des
Wassers.
-
Die
Menge der vorstehend erwähnten
kationischen Substanz (c), die in der ersten wässrigen Lösung des Elektrolyts <r1> gemäß dem dritten
Gesichtspunkt der Erfindung enthalten ist, ist bevorzugt 0,01 bis
20 Teile, weiter bevorzugt 0,1 bis 10 Teile und am meisten bevorzugt
0,05 bis 10 Teile, basierend auf 100 Teilen des in dem Dienkautschuklatex
(a) enthaltenen Dienkautschuks.
-
Die
Menge des vorstehend erwähnten
mehrwertigen Metallsalzes (d), das in der zweiten wässrigen Lösung des
Elektrolyts <r2> gemäß dem dritten
Gesichtspunkt der Erfindung enthalten ist, ist bevorzugt 0,01 bis
10 Teile, weiter bevorzugt 0,05 bis 5 Teile und am meisten bevorzugt
0,1 bis 1 Teil, basierend auf 100 Teilen des Wassers.
-
Eine
kationisches Substanz (c) kann in der zweiten wässrigen Lösung des Elektrolyts <r2> enthalten sein. Diese
kationische Substanz (c) kann die gleiche sein wie die, die in der
ersten wässrigen
Lösung
des Elektrolyts <r1> enthalten ist, oder
kann eine unterschiedliche sein.
-
Die
vorstehend erwähnte
wässrige
Lösung
eines Elektrolyts gemäß der vorliegenden
Erfindung kann ein mehrwertiges Metallsalz zusätzlich zu der vorstehend erwähnten kationischen
Substanz (c) und einem mehrwertigen Metallsalz (d) enthalten.
-
Die
vorstehend erwähnte
wässrige
Lösung
des Elektrolyts <r> gemäß dem ersten,
zweiten und vierten Gesichtspunkt der Erfindung enthält die kationische
Substanz (c) und das mehrwertige Metallsalz (d). Durch Verwendung
dieser wässrigen
Lösung
des Elektrolyts <r> kann ein Dienkautschuk
und eine aus der Mischung <p>, <p1> oder <p2> erzeugte Kieselsäureverbindung
während
des Aggregierens koaguliert werden.
-
Gemäß dem dritten
Gesichtspunkt der Erfindung werden die erste wässrige Lösung des Elektrolyts <r1> mit der spezifischen
kationischen Substanz (c) und die zweite wässrige Lösung des Elektrolyts <r2> mit dem mehrwertigen
Metallsalz (d) in dieser Reihenfolge verwendet. In diesem Falle
werden, nachdem ein Dienkautschuk und eine Kieselsäureverbindung
aggregiert worden sind oder bei der Aggregation mittels der kationischen
Substanz (c), die in der ersten wässrigen Lösung des Elektrolyts <r1> enthalten ist, sie
durch Vermischen der Mischung <p2> und der zweiten wässrigen
Lösung
des Elektrolyts <r2> in dem nächsten Prozess koaguliert.
-
Während ein
Verfahren zur Koagulation eines Dienkautschuks und einer Kieselsäureverbindung
unter Verwendung der vorstehend erwähnten wässrigen Elektrolytlösung nicht
besonders beschränkt
ist, kann die Koagulation durch ein ähnliches Verfahren wie ein
gewöhnliches
Koagulationsverfahren zur Wiedergewinnung eines festen Kautschuks
aus einem Emulsionspolymerisations-Kautschuklatex bewirkt werden.
Zum Beispiel werden (1) das Verfahren, in welchem eine wässrige Elektrolytlösung in
Kontakt mit der Mischung <p> oder <p1> des Dienkautschuklatex
(a) und die wässrige
Lösung
eines Silikats (b), oder die Mischung <q> des
Dienkautschuklatex (a) und der wässrigen
Dispersion (b1) durch das Verfahren wie etwa einem Auswerfer (Ejektor) gebracht
wird, (2) das Verfahren, in welchem die Mischung <p>, <p1> oder <q> in Wasser oder einer
wässrigen Elektrolytlösung <r3> nach dem vorstehend
erwähnten
(1) geschüttet
werden, und der Gleichen verwendet. Die wässrige Elektrolytlösung <r3> kann eine spezielle
kationische Substanz (c), ein mehrwertiges Metallsalz (d) und ein
einwertiges Metallsalz enthalten. Während die Temperatur und der
pH, bei welcher eine Koagulation bewirkt wird, nicht besonders beschränkt sind,
kann eine Reduktion in irgendeinem anorganischen Salz, das in einem
resultierenden Komplex aus Dienkautschuk und anorganischer Verbindung
verbleibt, durch Steuerung der Temperatur auf 100°C oder höher und
des pH innerhalb des Bereichs von gewöhnlicherweise 2 bis 14 und
weiter bevorzugt von 3 bis 12 sichergestellt werden.
-
Wenn
eine wässrige
Elektrolytlösung
mit dem mehrwertigen Metallsalz (d) alleine oder eine wässrige Elektrolytlösung mit
dem mehrwertigen Metallsalz (d) ohne die spezielle kationische Substanz
(c) verwendet wird, erzeugen ein Dienkautschuk und eine aus dem
Silikat erzeugte Kieselsäureverbindung
einzelne Koagulationen anstelle von integrierten, was dazu führt, dass
ein Komplex aus Dienkautschuk und anorganischer Verbindung mit gleichförmig in
dem Dienkautschuk dispergierter Kieselsäureverbindung schwer erhalten
wird. Durch Ermöglichung
der Koexistenz des mehrwertigen Metallsalzes (d) mit der kationischen
Substanz (c), welche eine Affinität zu dem Dienkautschuk gemäß der vorliegenden
Erfindung aufweist, kann ein Komplex erhalten werden, welcher die
Kieselsäureverbindung
gleichförmig
in dem Dienkautschuk dispergiert enthält und welcher einen hinreichenden
Verstärkungseffekt
ausüben
kann.
-
Nach
dem Koagulieren eines Dienkautschuks und einer Kieselsäureverbindung
wird das koagulierte Material mit Wasser zur Entfernung von Emulgiermitteln,
Elektrolyten und der Gleichen gewaschen. Dann wird das koagulierte
Material, zum Beispiel mittels eines Heißluftgebläses entwässert. Das Verfahren der Trocknung
des koagulierten Materials ist nicht besonders beschränkt. Letztendlich
wird ein Komplex erhalten, in welchem die Kieselsäureverbindung
gleichförmig
in dem Dienkautschuk dispergiert vorliegt.
-
Die
Teilchengröße einer
Kieselsäureverbindung,
einschließlich
Siliciumoxid und der Gleichen, die hier erzeugt wird, liegt bevorzugt
bei 200 nm oder weniger und besonders bei 150 nm oder weniger. Eine
Teilchengröße über 200
nm ist nicht bevorzugt, da der Verstärkungseffekt einer Kieselsäureverbindung
nicht hinreichend erhalten wird. Das Teilchen einer Kieselsäureverbindung
kann ebenso porös
sein. Eine Kieselsäureverbindung
als ein Teilchen, dessen Größe 200 nm
oder geringer ist, kann individuell in einem Dienkautschuk nach
der Koagulation dispergiert sein, oder die Verbindung kann in der
Form einer Struktur höherer
Ordnung dispergiert sein, die aus einer Aggregation von Teilchen
resultiert.
-
Ein
in dem Dienkautschuklatex enthaltener Dienkautschuk kann als ein
Kautschuk mit einer heteroatomhaltigen polaren Gruppe eingesetzt
werden. Dies ist in diesem Falle hinsichtlich der Dispergierbarkeit
einer Kieselsäureverbindung,
einschließlich
Siliciumoxid und der Gleichen, in dem Dienkautschuk und hinsichtlich des
Verstärkungseffekts
des resultierenden Kautschukprodukts bevorzugt.
-
Ein
Heteroatom kann zum Beispiel ein Atom aus einem Element der 5B-
oder 6B-Gruppe in den Perioden 2 bis 4 des Periodensystems, typischerweise
Stickstoff-, Sauerstoff-, Schwefel-, Phosphoratome und der Gleichen.
Unter den vorstehend aufgeführten
sind Stickstoff- und Sauerstoffatome und der Gleichen bevorzugt.
Eine polare Gruppe mit einem solchen Heteroatom kann zum Beispiel
eine Hydroxyl-, Alkoxysilyl-, Epoxy-, Carboxyl-, Carbonyl-, Oxycarbonyl-,
Sulfid-, Disulfid-, Sulfonyl-, Sulfonyl-, Thiocarbonyl-, Imino-,
Amino-, Nitril-, Ammonium-, Imid-, Amid-, Hydrazo-, Azo-, Diazo-Gruppe,
eine sauerstoffhaltige heterocyclische Gruppe, eine stickstoffhaltige
heterocyclische Gruppe, eine schwefelhaltige heterocyclische Gruppe
und der Gleichen sein.
-
Unter
diesen polaren Gruppen sind Hydroxyl-, Alkoxysilyl-, Epoxy-, Carboxyl-,
Sulfid-, Sulfonyl-, Amino-, eine stickstoffhaltige heterocyclische
Gruppe und der Gleichen bevorzugt. Die weiter bevorzugten sind eine
Hydroxyl-, Alkoxysilyl-, Carboxyl-, Amino-, eine stickstoffhaltige
heterocyclische Gruppe und der Gleichen, wobei die besonders bevorzugten
Hydroxyl- und Amino-Gruppen sind.
-
Ein
Dienkautschuk mit einer heteroatomhaltigen polaren Gruppe kann durch
Verwendung eines Vinylmonomers mit einer polaren Gruppe erzeugt
werden. Ein solches Monomer ist nicht besonders beschränkt, solange
es wenigstens eine polare Gruppe in seinem Molekül trägt. Typischerweise können zum
Beispiel ein Vinylmonomer mit einer polaren Gruppe wie etwa Carboxyl-,
Alkoxysilyl-, Amino-, Hydroxyl- und Nitril-Gruppen aufgeführt werden.
Unter den vorstehend aufgeführten
sind Vinylmonomere mit Carboxyl-, Alkoxysilyl-, Amino-Gruppen und
der Gleichen bevorzugt. Jedes solche Vinylmonomer mit einer polaren
Gruppe kann alleine oder in Kombination von zweien oder mehreren
verwendet werden.
-
Ein
Hydroxyl-Gruppen-haltiges Vinylmonomer kann ein Monomer mit wenigstens
einer primären,
sekundären
oder tertiären
Hydroxyl-Gruppe in seinem Molekül
sein. Solche Monomer können
zum Beispiel ein ungesättigtes
Carbonsäuremonomer,
ein Vinylethermonomer und ein Vinylketonmonomer sein, wobei jedes eine
Hydroxyl-Gruppe oder der Gleichen aufweist. Unter den vorstehend
aufgeführten
ist ein ungesättigtes Carbonsäuremonomer
mit einer Hydroxyl-Gruppe bevorzugt. Das ungesättigte Carbonsäuremonomer
mit einer Hydroxylgruppe kann zum Beispiel eine ungesättigte Säure wie
etwa Acrylsäure,
Methacrylsäure,
Itaconsäure,
Fumarsäure
und Maleinsäure
sowie Derivate von diesen ungesättigten
Säuren
wie etwa Ester, Amide oder Anhydride sein. Unter den vorstehend
aufgeführten
ist eine Esterverbindung von Acrylsäure, Methacrylsäure und
der Gleichen bevorzugt.
-
Typische
Beispiele eines Vinylmonomers mit einer Hydroxyl-Gruppe sind nachstehend
aufgeführt.
- (1) Hydroxyalkyl(meth)acrylate; 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat,
2-Hydroxypropyl(meth)acrylat, 3-Hydroxypropyl(meth)acrylat, 2-Hydroxybutyl(meth)acrylat,
3-Hydroxybutyl(meth)acrylat, 4-Hydroxybutyl(meth)acrylat und der
Gleichen,
- (2) Mono(meth)acrylate eines Polyalkylenglykols (zum Beispiel
2 bis 23 Alkylenglykoleinheiten) wie etwa Polyethylenglykol und
Polypropylenglykol,
- (3) Hydroxyl-Gruppen-haltige ungesättigte Amide; N-Hydroxymethyl(meth)acrylamid,
N-(2-Hydroxyethyl)(meth)acrylamid,
N,N-Bis(2-hydroxyethyl)(meth)acrylamid
und der Gleichen,
- (4) Hydroxyl-Gruppen-haltige aromatische Vinylverbindungen;
o-Hydroxystyrol, m-Hydroxystyrol, p-Hydroxystyrol, o-Hydroxy-α-methylstyrol,
m-Hydroxy-α-methylstyrol, p-Hydroxy-α-methylstyrol,
p-Vinylbenzylalkohol
und der Gleichen; und
- (5) (Meth)allylalkohol oder der Gleichen.
-
Unter
den vorstehend aufgeführten
sind Hydroxyalkyl(meth)acrylate und Hydroxyl-Gruppen-haltige aromatische
Vinylverbindungen bevorzugt. Jedes dieser Hydroxyl-Gruppen-haltigen
Monomere kann alleine oder in Kombination von zweien oder mehreren
verwendet werden.
-
Ein
Nitril-Gruppen-haltiges Monomer kann zum Beispiel Vinylidencyanid
und der Gleichen sein. Jedes dieser Nitril-Gruppen-haltigen Monomere
kann alleine oder in Kombination von zweien oder mehreren verwendet
werden.
-
Ein
Amino-Gruppen-haltiges Vinylmonomer kann ein Monomer mit einer primären, sekundären oder tertiären Amino-Gruppe
in seinem Molekül
sein. Unter solchen Monomeren sind ein Dialkylaminoalkyl(meth)acrylat
und ein Monomer mit einer tertiären
Amino-Gruppe wie etwa eine aromatische Vinylverbindung mit einer
tertiären
Amino-Gruppe oder
der Gleichen bevorzugt. Jedes dieser Amino-Gruppen-haltigen Vinylmonomere kann
alleine oder in Kombination von zweien oder mehreren verwendet werden.
-
Ein
Vinylmonomer mit einer primären
Amino-Gruppe kann zum Beispiel Acrylamid, Methacrylamid, p-Aminostyrol, Aminomethyl(meth)acrylat,
Aminoethyl(meth)acrylat, Aminopropyl(meth)acrylat, Aminobutyl(meth)acrylat
und der Gleichen sein.
-
Ein
Vinylmonomer mit einer sekundären
Amino-Gruppe kann zum Beispiel eines der nachstehend aufgeführten sein.
- (1) Anilinostyrole; Anilinostyrol, β-Phenyl-p-anilinostyrol, β-Cyano-p-anilinostyrol, β-Cyano-β-methyl-p-anilinostyrol, β-Chlor-p-anilinostyrol, β-Methyl-β-methoxycarbonyl-p-anilinostyrol, β-Carboxy-p-anilinostyrol, β-Methoxycarbonyl-p-anilinostyrol, β-(2-Hydroxyethoxy)carbonyl-p-anilinostyrol, β-Formyl-p-anilinostyrol, β-Formyl-β-methyl-p-anilinostyrol, α-Carboxy-β-carboxy-β-phenyl-p-anilinostyrol
und der Gleichen;
- (2) Anilinophenylbutadiene und deren Derivative; 1-Anilinophenyl-1,3-butadien,
1-Anilinophenyl-3-methyl-1,3-butadien,
1-Anilinophenyl-3-chlor-1,3-butadien, 3-Anilinophenyl-2-methyl-1,3-butadien,
1-Anilinophenyl-2-chlor-1,3-butadien,
2-Anilinophenyl-1,3-butadien, 2-Anilinophenyl-3-methyl-1,3-butadien
und Anilinophenyl-3-chlor-1,3-butadien;
- (3) N-monosubstituierte(Meth)acrylamide; N-Methyl(meth)acrylamid, N-Ethyl(meth)acrylamid,
N-Methylolacrylamid,
N-(4-Anilinophenyl)methacrylamid und der Gleichen.
-
Ein
Vinylmonomer mit einer tertiären
Aminogruppe kann zum Beispiel ein N,N-disubstituiertes Aminoalkylacrylat,
ein N,N-disubstituiertes Aminoalkylacrylamid, eine N,N-disubstituierte
aminoaromatische Vinylverbindung, eine Pyridin-Gruppenhaltige Vinylverbindung
und der Gleichen sein.
-
Für N,N-disubstituierte
Aminoacrylate können
Ester von Acrylsäure
oder Methacrylsäure
eingesetzt werden, wie etwa N,N-Dimethylaminomethyl(meth)acrylat,
N,N-Dimethylaminoethyl(meth)acrylat,
N,N-Dimethylaminopropyl(meth)acrylat,
N,N-Dimethylaminobutyl(meth)acrylat,
N,N-Diethylaminoethyl(meth)acrylat, N,N-Diethylaminopropyl(meth)acrylat,
N,N-Diethylaminobutyl(meth)acrylat,
N-Methyl-N-ethylaminoethyl(meth)acrylat,
N,N-Dipropylaminoethyl(meth)acrylat,
N,N-Dibutylaminoethyl(meth)acrylat,
N,N-Dibutylaminopropyl(meth)acrylat,
N,N-Dibutylaminobutyl(meth)acrylat,
N,N-Dihexylaminoethyl(meth)acrylat,
N,N-Dioctylaminoethyl(meth)acrylat,
Acryloylmorphlin und der Gleichen.
-
Unter
den vorstehend aufgeführten
ist ein bevorzugt verwendetes eines der folgenden: N,N-Dimethylaminoethyl(meth)acrylat,
N,N-diethylaminoethyl(meth)acrylat,
N,N-Dipropylaminoethyl(meth)acrylat,
N,N- Dioctylaminoethyl(meth)acrylat,
N-Methyl-N-ethylaminoethyl(meth)acrylat
und der Gleichen.
-
Als
N,N-disubstituierte Aminoalkylacrylamide können Acrylamid-Verbindungen
oder Methacrylamid-Verbindungen wie etwa die folgenden eingesetzt
werden: N,N-Dimethylaminomethyl(meth)acrylamid, N,N-Dimethylaminoethyl(meth)acrylamid,
N,N-Dimethylaminopropyl(meth)acrylamid,
N,N-Dimethylaminobutyl(meth)acrylamid,
N,N-diethylaminoethyl(meth)acrylamid,
N,N-Diethylaminopropyl(meth)acrylamid, N,N-Diethylaminobutyl(meth)acrylamid,
N-Methyl-N-ethylaminoethyl(meth)acrylamid,
N,N-Dipropylaminoethyl(meth)acrylamid,
N,N-Dibutylaminoethyl(meth)acrylamid,
N,N-Dibutylaminopropyl(meth)acrylamid, N,N-Dibutylaminobutyl(meth)acrylamid,
N,N-Dihexylaminoethyl(meth)acrylamid,
N,N-Dihexylaminopropyl(meth)acrylamid,
N,N-Dioctylaminopropyl(meth)acrylamid
und der Gleichen.
-
Unter
den vorstehend aufgeführten
ist ein bevorzugt verwendetes eines der folgenden: N,N-Dimethylaminopropyl(meth)acrylamid,
N,N-Diethylaminopropyl(meth)acrylamid,
N,N-Dioctylaminopropyl(meth)acrylamid
und der Gleichen.
-
Als
N,N-disubstituierte aminoaromatische Vinylverbindungen können die
folgenden eingesetzt werden: N,N-Dimethylaminoethylstyrol, N,N-Diethylaminoethylstyrol,
N,N-Dipropylaminoethylstyrol, N,N-Dioctylaminoethylstyrol und der
Gleichen.
-
Ein
Amino-Gruppen-haltiges Vinylmonomer kann ebenso ein Monomer mit
einer stickstoffhaltigen heterocyclischen Gruppe sein. Ein stickstoffhaltiger
heterocyclischer Ring als ein Bestandteil eines solchen Monomers
kann zum Beispiel Pyrrol, Histidin, Imidazol, Triazolidin, Triazol,
Triazin, Pyridin, Pyrimidin, Pyrazin, Indol, Chinolin, Purin, Phenazin,
Puteridin, Melamin und der Gleichen sein. Ein stickstoffhaltiger
heterocyclischer Ring kann zweien oder mehrere Heteroatomspezies
aufweisen. Eine Vinylverbindung mit einer Pyridyl-Gruppe kann zum
Beispiel 2-Vinylpyridin, 3-Vinylpyridin, 4-Vinylpyridin, 5-Methyl-2-vinylpyridin,
5-Ethyl-2-vinylpyridin und
der Gleichen sein. Unter vorstehend aufgeführten wird bevorzugt eine Verbindung
aus 2-Vinylpyridin,
4-Vinylpyridin und der Gleichen verwendet.
-
Ein
Epoxy-Gruppen-haltiges Monomer kann zum Beispiel ein (Meth)acrylglycidylether,
Glycidyl(meth)acrylat, 3,4-Oxycyclohexyl(meth)acrylat
und der Gleichen sein. Jedes dieser Epoxy-Gruppen-haltigen Monomer
kann alleine oder in Kombination von zweien oder mehreren verwendet
werden.
-
Ein
Carboxyl-Gruppen-haltiges Monomer kann zum Beispiel eine ungesättigte Carbonsäure wie
etwa (Meth)acrylsäure,
Maleinsäure,
Fumarsäure,
Itaconsäure,
Tetraconsäure,
Zimtsäure
und der Gleichen sein. Eine ebenso einsetzbares Monomer ist ein
Ester mit einer freien Carbonsäuregruppe
wie etwa ein Monoester einer nicht-polymerisierbaren mehrwertigen
Carbonsäure
wie etwa Phthalsäure,
Succinsäure,
Adipinsäure und
der Gleichen mit einer Hydroxyl-Gruppen-haltigen ungesättigten
Verbindung wie etwa (Meth)allylalkohol, 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat und der Gleichen.
Unter den vorstehend aufgeführten
ist eine ungesättigte
Carbonsäure
bevorzugt. Jedes der vorstehend aufgeführten Carboxyl- Gruppen-haltigen
Monomere kann alleine oder in Kombination von zweien oder mehreren
verwendet werden.
-
Ein
Alkoxysilyl-Gruppen-haltiges Monomer kann zum Beispiel eines der
folgenden sein:
(Meth)acryloxymethyltrimethoxysilan, (Meth)acryloxymethylmethyldimethoxysilan,
(Meth)acryloxymethyldimethylmethoxysilan, (Meth)acryloxymethyltriethoxysilan,
(Meth)acryloxymethylmethyldiethoxysilan, (Meth)acryloxymethyldimethylethoxysilan,
(Meth)acryloxymethyltripropoxysilan, (Meth)acryloxymethylmethyldipropoxysilan,
(Meth)acryloxymethyldimethylpropoxysilan, γ-(Meth)acryloxypropyltrimethoxysilan, γ-(Meth)acryloxypropylmethyldimethoxysilan, γ-(Meth)acryloxypropyldimethylmethoxysilan, γ-(Meth)acryloxypropyltriethoxysilan, γ-(Meth)acryloxypropylmethyldiethoxysilan, γ-(Meth)acryloxypropyldimethylethoxysilan, γ-(Meth)acryloxypropyltripropoxysilan, γ-(Meth)acryloxypropylmethyldipropoxysilan, γ-(Meth)acryloxypropyldimethylpropoxysilan, γ-(Meth)acryloxypropylmethyldiphenoxysilan, γ-(Meth)acryloxypropyldimethylphenoxysilan
und γ-(Meth)acryloxypropylmethyldibenzyloxysilan, γ-(Meth)acryloxypropyldimethylbenzyloxysilan
und der Gleichen.
-
Ein
solches Monomer kann ebenso ein Alkoxysily-Gruppen-haltiges Vinylmonomer sein,
das in der offengelegten japanischen Patentschrift Nr. HEI-7-188356
offenbart ist, wie etwa Trimethoxyvinylsilan, Triethoxyvinylsilan,
6-Trimethoxysilyl-1,2-Hexen, p-Trimethoxysilylstyrol
und der Gleichen. Jedes dieser Alkoxysilyl-Gruppen-haltigen Monomere
kann alleine oder in Kombination von zweien oder mehreren verwendet
werden.
-
Der
Gehalt einer Monomereinheit, die durch das Monomer mit polarer Gruppe
des Dienkautschuks mit einer heteroatomhaltigen polaren Gruppe ausgebildet
wird, kann in Abhängigkeit
der Polarität
der polaren Gruppe variieren und liegt bevorzugt gewöhnlicherweise
von 0,01 bis 20 Masseprozent, basierend auf 100 Masseprozent des
gesamten Dienkautschuks. Ein Gehalt von weniger als 0,01 Masseprozent
führt zu
einer geringen Wechselwirkung mit einer anorganischen Verbindung,
selbst wenn das Monomer eine hohe Polarität aufweist, was dazu führt, dass
ein hinreichender Effekt nur schwer erhalten wird. Wenn andererseits
der Gehalt 20 Masseprozent übersteigt,
führt dies
zu einer frühen
Aggregation mit einer anorganischen Verbindung, was zu Schwierigkeiten
bei der Verarbeitung führt.
-
Wenn
ein Dienkautschuklatex mit einem Dienkautschuk mit einem Gehalt
an einer Monomereinheit mit polaren Gruppen innerhalb des vorstehend
aufgeführten
Bereichs verwendet wird, kann eine Kautschukzusammensetzung erhalten
werden, in welcher die Verschleißfestigkeit, das Wärmeerzeugungsprofil
und die Rutschfestigkeit im Nassen wohl ausgewogen sind.
-
Ein
Verfahren zur Polymerisierung des vorstehend erwähnten Dienkautschuks ist nicht
besonders beschränkt
und es kann zum Beispiel ein Verfahren der radikalischen Polymerisation,
ein Verfahren der anionischen Polymerisation und der Gleichen sein.
Während
ein Verfahren der radikalischen Polymerisation zum Beispiel eine
Blockpolymerisation, eine Suspensionspolymerisation, eine Emulsionspolymerisation
und der Gleichen sein kann, ist eine Emulsionspolymerisation, die
eine zum Ende der Polymerisation erhälliche stabile Emulsionsdispersion
ermöglicht,
bevorzugt, da die vorliegende Erfindung sie als einen Dienkautschuklatex verwendet.
Eine solche Emulsionspolymerisation kann durch irgendein gewöhnliches
Verfahren durchgeführt werden,
wie etwa ein Verfahren, in welchem ein bestimmtes Monomer in einem
wässrigen
Medium in Gegenwart eines Emulgiermittels emulgiert wird und die
Polymerisation unter Verwendung eines Radikalstarters gestartet
wird und dann unter Verwendung eines Inhibitors beendet wird, wenn
ein vorherbestimmter Umsatz erzielt worden ist, oder der Gleichen.
-
Ein
Emulgiermittel kann zum Beispiel ein anionisches oberflächenaktives
Mittel, ein nichtionisches oberflächenaktives Mittel, ein kationisches
oberflächenaktives
Mittel, ein amphoteres oberflächenaktives
Mittel und der Gleichen sein. Ein oberflächenaktives Mittel auf Fluorbasis
kann ebenso verwendet werden. Jedes dieser oberflächenaktiver
Mittel kann alleine oder in Kombination von zweien oder mehr verwendet
werden. Ein anionisches oberflächenaktives
Mittel wird im Allgemeinen verwendet, wie etwa ein langkettiges
Fettsäuresalz
mit 10 oder mehr Kohlenstoffatomen oder ein Harzsäuresalz
oder der Gleichen. Typische Beispiele schließen Kalium- und Natriumsalze
von Caprinsäure,
Laurinsäure,
Myristinsäure,
Palmitinsäure, Ölsäure, Stearinsäure und
der Gleichen ein.
-
Ein
Radikalstarter kann zum Beispiel ein organisches Peroxid wie etwa
Benzoylperoxid, Lauroylperoxid, tert-Butylhydroperoxid, Cumolhydroperoxid,
p-Menthanhydroperoxid,
Di-tert-butylperoxid oder Dicumylperoxid sein. Ebenso verwendbar
sind Azo- Verbindungen
wie etwa Azobisisobutyronitril, anorganische Peroxide wie etwa Kaliumpersulfat
sowie Redoxkatalysatoren wie etwa irgendeines dieser Peroxide in
Kombination mit Eisensulfat oder der Gleichen. Jeder dieser Radikalstarter
kann alleine oder in Kombination von zweien oder mehreren eingesetzt
werden.
-
Zum
Zwecke des Einstellens des Molekulargewichts des Dienkautschuks
kann ein Kettenübertragungsmittel
verwendet werden. Solche Kettenübertragungsmittel
können
zum Beispiel Alkylmercaptane wie etwa tert-Dodecylmercaptan und n-Dodecylmercaptan,
Kohlenstofftetrachlorid, ein Thioglykol, Diterpen, Terpinolen und γ-Terpinen
und der Gleichen sein.
-
In
einer Dienkautschukpolymerisation können verschiedene Komponenten
wie etwa ein Monomer, ein Emulgiermittel, ein Radikalstarter, ein
Kettenübertragungsmittel
und der Gleichen in einem Reaktor hinzugegeben werden, und zwar
alle gleichzeitig zu Beginn der Polymerisation, oder sie können absatzweise
oder kontinuierlich über
die Dauer der Reaktion hinzugegeben werden. Die Polymerisation kann
in einem sauerstofffreien Reaktor bei einer Temperatur zwischen
0 und 100°C
und bevorzugt zwischen 0 und 80°C
bewirkt werden. Im Laufe der Reaktion können die Arbeitsbedingungen
wie etwa die Temperatur, das Rühren
oder der Gleichen geeigneter Weise geändert werden. Die Polymerisation
kann ein kontinuierliches Verfahren oder ein diskontinuierliches
Verfahren sein.
-
Da
ein höherer
Umsatz der Polymerisation zu einer Gelierung führen kann, ist der Umsatz der
Polymerisation bevorzugt geringer als 80%. Und es ist bevorzugt,
die Polymerisation insbesondere bei einem Umsatz von 30 bis 70%
zu beenden. Die Polymerisation kann beendet werden, wenn einmal
der vorherbestimmte Umsatz erzielt worden ist, und zwar durch Zugabe
eines Inhibitors. Ein solcher Inhibitor kann zum Beispiel eine Aminverbindung
wie etwa Hydroxylamin, Diethylhydroxylamin und der Gleichen oder
ein Chinon oder eine ähnliche
Verbindung wie etwa Hydrochinon oder der Gleichen sein. Nach Beendigung
der Polymerisation wird das Reaktionssystem notfalls von nicht abreagierten
Monomeren freigemacht, und zwar mittels einer Dampfdestillation
und der Gleichen, wodurch ein erfindungsgemäßer Dienkautschuklatex erzielt
wird.
-
Ein
Dienkautschuklatex (a) kann zusammen mit einem Strecköl (extending
oil) für
einen darin dispergierten Kautschuk eingesetzt werden. Ein solches
Strecköl
für einen
Kautschuk ist nicht besonders beschränkt und kann zum Beispiel ein
naphthenisches, paraffinisches oder aromatisches Weichmacheröl sein.
Die Menge des Strecköls
für einen
Kautschuk, das in dem dienbasierten Kautschuklatex (a) dispergiert
werden soll, liegt bei 5 bis 100 Teilen und insbesondere bei 10
bis 60 Teilen, basierend auf 100 Teilen des in dem Dienkautschuklatex
(a) enthaltenen Dienkautschuks.
-
Die
Mooney-Viskosität
[ML1+4 (100°C)] eines in dem Dienkautschuklatex
(a) enthaltenen Dienkautschuks liegt bevorzugt bei 10 bis 200 und
insbesondere bei 30 bis 150. Eine Mooney-Viskosität von weniger als
10 führt
zu einer reduzierten Verschleißbeständigkeit
eines vulkanisierten Kautschuks oder der Gleichen. Andererseits
führt eine
Mooney-Viskosität
von über
200 zu einer schlechten Verarbeitbarkeit einer Kautschukzusammensetzung,
welche zu Schwierigkeiten beim Kneten führen kann.
-
Ein
Komplex aus einem Dienkautschuk und einer anorganischen Verbindung
gemäß der vorliegenden Erfindung
wird durch irgendein vorstehend beschriebenes Verfahren erzeugt.
-
Ein
solcher Komplex kann durch Einsatz einer wässrigen Dispersion erzeugt
werden, in welcher ein Kautschuk wie etwa ein Latex dispergiert
vorliegt, und einer wässrigen
Lösung
eines Silikats oder einer wässrigen
Dispersion mit einer Kieselsäureverbindung
erzeugt werden, und irgendeines der vorstehend beschriebenen Verfahren
kann einen Komplex liefern, in welchem beispielsweise ein Siliciumoxid
gleichförmig
in einem Dienkautschuk dispergiert vorliegt.
-
Die
Kautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist aus dem vorstehend erwähnten Komplex aus Dienkautschuk
und anorganischer Verbindung aufgebaut.
-
Während verschiedene
Additive der Formulierung gewöhnlicherweise
in der Kautschukzusammensetzung verwendet werden können, kann
ebenso ein zusätzlicher
Kautschuk, welcher ein anderer als der in dem Dienkautschuklatex
(a) enthaltener, zur Erzeugung eines Komplexes verwendeter Dienkautschuk
eingebaut werden. Ein solcher zusätzlicher Kautschuk ist nicht
besonders beschränkt
und kann zum Beispiel ein Kautschuk aus einem Styrol/Butadien-Copolymer,
ein Butadienkautschuk, ein Isoprenkautschuk, ein Kautschuk aus einem
Butadien/Isopren-Copolymer, ein Kautschuk aus einem Butadien/Styrol/Isopren-Copolymer,
ein Kautschuk aus einem Acrylnitril/Butadien-Copolymer, ein Kautschuk
aus einem Acrylnitril/Styrol/Butadien-Copolymer, ein Acrylkautschuk,
ein Butylkautschuk, ein Naturkautschuk und ein Chloroprenkautschuk
sowie ein Kautschuk, der aus einem Monomer mit polaren Gruppen copolymerisiert
worden ist, oder der Gleichen sein. Jeder der zusätzlichen
Kautschuke kann alleine oder in Kombination von zweien oder mehreren
eingesetzt werden.
-
Die
Menge des einzubauenden zusätzlichen
Kautschuks liegt bevorzugt bei 1 bis 500 Teilen, weiter bevorzugt
bei 10 bis 200 Teilen und am meisten bevorzugt bei 10 bis 100 Teilen,
basierend auf 100 Teilen des in dem Dienkautschuklatex (a) enthaltenen
Dienkautschuks.
-
Die
Kautschukzusammensetzung kann ein Vulkanisiermittel enthalten. Während ein
repräsentatives Vulkanisiermittel
Schwefel ist, können
ebenso andere Materialien wie etwa schwefelhaltige Verbindungen,
Peroxide und der Gleichen verwendet werden. Die Menge des hinzuzugebenden
Vulkanisiermittels liegt gewöhnlicherweise
von 0,5 bis 10 Teilen und insbesondere von 1 bis 6 Teilen, basierend
auf 100 Teilen der gesamten Kautschukkomponenten.
-
Die
Kautschukzusammensetzung kann wenigstens eine Verbindung, ausgewählt aus
Ruß und
Siliciumoxid, enthalten. Während
ein solcher Ruß auf
der Basis des Herstellungsverfahrens in Lampenruß (channel black), einem Ofenruß, einem
Acetylenruß oder
einem thermischen Ruß bzw.
Inaktivruß eingeteilt
werden kann, kann jede Klasse verwendet werden. Es ist ebenso bevorzugt,
dass ein Ruß eine
spezifische Oberfläche der
Stickstoffadsorption (BPET-Wert) von 70 m2/g
oder höher
und eine Dibutylphthalat-Permeation (DBP-Wert) von 90 ml/100 g oder
höher aufweist.
-
Ein
BET-Wert von weniger als 70 m2/g führt dazu,
dass eine hinreichende Verschleißbeständigkeit schwierig erhalten
werden kann, während
ein übermäßig hoher
BET-Wert zu Schwierigkeiten
bei der Reduzierung des Benzinverbrauchs in hinreichendem Maße bei Einsatz
in einem Reifen führt.
Bei Berücksichtigung beider,
d.h. der Verschleißfestigkeit
und des Benzinverbrauchs, liegt ein bevorzugter Bereich des BET-Werts von
90 bis 180 m2/g. Der hier erwähnte BET-Wert
ist ein Wert, der in Übereinstimmung
mit der ASTM D3037-88 bestimmt wird. Andererseits führt ein
DBP-Wert von weniger als 90 ml/100 g dazu, dass eine hinreichende
Verschleißbeständigkeit
schwer erhalten werden kann, während
ein übermäßig hoher
DBP-Wert zu einer Dehnung beim Bruch der resultierenden Kautschukzusammensetzung
führen
kann. Bei Berücksichtigung
von sowohl des Verschleißwiderstands
als auch des Benzinverbrauchs liegt ein bevorzugter Bereich des
DBP-Werts von 100 bis 180 ml/100 g. Der hier erwähnte DBP-Wert ist ein Wert,
der gemäß der JIS
K6221-1982 (Verfahren A) bestimmt wird.
-
Ein
Siliciumoxid ist nicht besonders beschränkt und irgendeines der käuflicher
Weise als ein Verstärkungsmittel
für einen
Kautschuk verwendeten wie etwa trockenes Siliciumoxid, nasses Siliciumoxid
(hydrierte Kieselsäure)
und der Gleichen kann verwendet werden, wobei nasses Siliciumoxid
bevorzugt ist. Falls sowohl der Verschleißwiderstand als auch der Benzinverbrauch
berücksichtigt
wird, ist ein Siliciumoxid mit einem BET-Wert innerhalb des Bereichs
von 100 bis 300 m2/g bevorzugt. Der hier
erwähnte
BET-Wert ist ein Wert, der gemäß der ASTM
D4620-93 nach Trocknung bei 300°C über 1 Stunde
bestimmt wird.
-
Erfindungsgemäß kann entweder
Ruß oder
Siliciumoxid oder beides verwendet werden. Die Menge dieser hinzugegebenen
Komponenten liegt bevorzugt im Bereich von 5 bis 85 Teilen, basierend
auf 100 Teilen der gesamten Kautschukkomponenten zum Zwecke eines
wohlausgeglichenen Verschleißwiderstands,
einer Rutschfestigkeit bei Nässe,
eines geringen Benzinverbrauchs und der Gleichen.
-
Ein
zusätzliches
Füllmittel
zur Verstärkung
kann zum Beispiel Aluminiumhydroxid, ein Ton, Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat
und der Gleichen sein. Jedes der zusätzlichen Füllmittel zur Verstärkung kann alleine
oder in Kombination von zweien oder mehreren eingesetzt werden.
-
Die
erfindungsgemäße Kautschukzusammensetzung
kann ein Silankopplungsmittel zum Zwecke der weiteren Verbesserung
des Verschleißwiderstands
oder des tanδ enthalten.
Solche Silankopplungsmittel sind nicht besonders beschränkt und
können
zum Beispiel die Folgenden sein: Vinyltrichlorsilan, Vinyltriethoxysilan,
Vinyltris(β-methoxyethoxy)silan, β-(3,4-Epoxycyclohexyl)-ethyltrimethoxysilan, γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, γ-Glycidoxypropylmethyldiethoxysilan, γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan,
N-(β-Aminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilan,
N-(β-Aminoethyl)-γ-aminopropylmethyldimethoxysilan,
N-Phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilan, γ-Chlorpropyltrimethoxysilan, γ-Mercaptopropyltrimethoxysilan, γ-Aminopropyltrimethoxysilan,
Bis-(3-(triethoxysilyl)propyl)tetrasulfid,
Bis-(3-(triethoxysilyl)propyl)disulfid, γ-Trimethoxysilylpropyldimethylthocarbamyltetrasulfid, γ-Trimethoxysilylpropylbenzothiazyltetrasulfid
und der Gleichen. Jedes der Silankopplungsmittel kann alleine oder
in Kombination von zweien oder mehreren eingesetzt werden. Die Menge des
hinzuzugebenden Silankopplungsmittels liegt bevorzugt von 1 bis
20 Teilen, insbesondere von 2 bis 15 Teilen, basierend auf 100 Teilen
der Gesamtmenge der Kieselsäureverbindung,
die in dem vorstehend erwähnten
Komplex aus Dienkautschuk und anorganischer Verbindung enthalten
ist, und dem zusätzlich
einzubauenden Siliciumoxid.
-
Die
Kautschukzusammensetzung kann ebenso Fettsäuren enthalten. Fettsäuren können zum
Beispiel eine Fettsäure,
deren Ester und der Gleichen sein. Bevorzugt ist eine höhere Fettsäure, eine
Monocarbonsäure
mit 10 oder mehr Kohlenstoffatomen (bevorzugt 12 oder mehr und gewöhnlicher
Weise nicht mehr als 20), wird gewöhnlicher Weise verwendet, welche
gesättigt
oder ungesättigt
sein kann, wobei eine gesättigte
Fettsäure
hinsichtlich der Verschleißfestigkeit
vorzuziehen ist. Beispiele von solchen Fettsäuren sind Palmitinsäure, Stearinsäure, Ölsäure, Linoleinsäure, Linolensäure und
der Gleichen. Eine Esterverbindung einer Fettsäure ist bevorzugt ein aus einer
Alkoholverbindung einer vorstehend beschriebenen höheren Fettsäure abgeleiteter Ester.
Die Anzahl der Kohlenstoffatome, die durch solche eine Alkoholverbindung
besetzt sind, ist nicht besonders beschränkt und liegt gewöhnlicher
Weise bei ungefähr
1 bis 10. Ein Ester einer niederen Fettsäure (mit 1 bis ungefähr 10 Kohlenstoffatomen)
mit einem höheren
Alkohol (mit ungefähr
10 oder mehr und nicht mehr als ungefähr 20 Kohlenstoffatomen) kann
ebenso verwendet werden. Jede der Fettsäuren kann alleine oder in Kombination
von zweien oder mehreren eingesetzt werden.
-
Die
Kautschukzusammensetzung kann eine Vulkanisationsbeschleuniger oder
der Gleichen zusätzlich
zu den vorstehend beschriebenen Additiven enthalten. Ein solcher
Vulkanisationsbeschleuniger kann zum Beispiel eine Substanz auf
Basis eines Aldehyd-Ammoniaks, eines Guanidin, eines Thioharnstoffs,
eines Thiazols, einer Dithiocarbaminsäure und der Gleichen sein.
Jeder der Vulkanisationsbeschleuniger kann alleine oder in Kombination
von zweien oder mehreren eingesetzt werden. Die zuzugebende Menge
liegt bevorzugt bei 0,5 bis 15 Teilen und insbesondere bei 1 bis
10 Teilen, basierend auf 100 Teilen der gesamten Kautschukkomponenten.
Zusätzlich
zu dem anorganischen Füllmittel,
das als Verstärkungsmittel
hinzugegeben wird, können
verschiedene anorganische Füllmittel
in geeigneten Mengen hinzugegeben werden. Naphthenische, paraffinische
oder aromatische Strecköle
(Prozessöle)
für Kautschuke
oder der Gleichen können
ebenso eingebaut werden. Zusätzlich
können
ebenso Zinkoxid, Vulkanisierhilfsmittel, Mittel gegen eine Alterung,
Verfahrenshilfsstoffe und ähnliche
in geeigneten Mengen hinzugegeben werden.
-
Die
Kautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden
Erfindung und ein aus der Kautschukzusammensetzung hergestelltes
Kautschukprodukt können
durch das folgende Verfahren erzeugt werden.
-
Als
erstes wird ein Komplex, optional andere Kautschukkomponenten, ein
Verstärkungsmittel
wie etwa Ruß und
ein Siliciumoxid, ein Strecköl
für einen
Kautschuk und andere Hilfskomponenten unter Verwendung eines Kneters
wie etwa eines Banbury-Mischers oder der Gleichen bei einer Temperatur
von 70 bis 180°C
geknetet. Anschließend
wird die geknetete Mischung abgekühlt und mit einem Vulkanisiermittel
wie etwa Schwefel oder ähnlichem
und einem Vulkanisationsbeschleuniger oder ähnlichem unter Verwendung eines
Banbury-Mischers, einer Mischwalze und ähnlichem kombiniert, um eine
gewünschte
Gestalt auszuformen. Eine Vulkanisation bei einer Temperatur von
140 bis 180°C
wird dann durchgeführt,
um einen gewünschten
vulkanisierten Kautschuk, d.h. ein Kautschukprodukt, zu erhalten.
-
Eine
Kautschukzusammensetzung mit einem Komplex aus Dienkautschuk und
anorganischer Verbindung, die durch das erfindungsgemäße Verfahren
erzeugt wird, hat eine hervorragende Verarbeitbarkeit. Ein aus dieser
Kautschukzusammensetzung erhaltener vulkanisierter Kautschuk hat
eine ausgezeichnete Rutschfestigkeit im Nassen, Zugfestigkeit, Rückstoßungselastizität, Verschleißfestigkeit
und der Gleichen. Diese Kautschukzusammensetzung kann hervorragender
Weise für
Kautschukprodukte in verschiedenen Anwendungen aufgrund ihrer ausgezeichneten
Eigenschaften verwendet werden. Zum Beispiel kann sie in der Lauffläche und der
Seitenwand eines kompakt- oder großformatigen Automobilreifens
sowie in industriellen Produkten wie etwa Kautschukwalzen, Bänder, Schläuchen, gummiertem
Gewebe und der Gleichen, Schuhen und Gesundheitsprodukten eingesetzt
werden, und kann besonders bevorzugt in einem Automobilreifen, insbesondere
in der Reifenlauffläche
eingesetzt werden.
-
BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Die
vorliegende Erfindung wird ferner detaillierter durch die folgenden
Beispiele erläutert.
-
[1] Verfahren zur Bestimmung
des gebundenen Gehalts von eingesetzten Monomeren und physikalischen
Parametern
-
Physikalische
Parameter der Dienkautschuke in den Bezugsherstellungsbeispielen
und den Kautschukzusammensetzungen in den Beispielen und Vergleichsbeispielen
wurden wie nachstehend beschreiben bestimmt.
- (1)
Gebundener Styrolgehalt (Masseprozent); eine Infrarotabsorptionsspektroskopie
wurde eingesetzt, um eine Kalibrationskurve zu erhalten, aus welcher
der gebundene Gehalt erhalten wurde.
- (2) Gebundener Gehalt an Nitril-Gruppen-haltigem Monomer und
Amino-Gruppen haltigem Monomer (Masseprozent); ein Kautschuk wurde
in Toluol aufgelöst
und aus Methanol wieder präzipitiert
und diese Prozedur wurde zweimal zur Reinigung des Kautschuks wiederholt,
welcher dann im Vakuum getrocknet und einer Elementaranalyse unterworfen
wurde, um den Stickstoffgehalt zu erhalten, von welcher der gebundene
Gehalt erhalten wurde.
- (3) Gebundener Gehalt des Hydroxyl-Gruppen-haltigen Monomers
(Masseprozent); ein Kautschuk wurde in Toluol gelöst und aus
Methanol wieder präzipitiert
und diese Prozedur wurde zweimal zur Reinigung des Kautschuks wiederholt,
welcher dann im Vakuum getrocknet wurde und mittels 1H-NMR
bei 270 MHz analysiert wurde.
- (4) Gebundener Gehalt an Carboxyl-Gruppen-haltigem Monomer (Masseprozent);
ein Kautschuk wurde in Toluol gelöst und aus Methanol wieder
präzipitiert
und diese Prozedur wurde zweimal zur Reinigung des Kautschuks wiederholt,
welcher dann im Vakuum getrocknet wurde und im Chloroform aufgelöst wurde, und
dann bis zur Neutralisation titriert wurde.
- (5) Gebundener Gehalt an Butylacrylat (Masseprozent); ein Kautschuk
wurde in Toluol aufgelöst
und aus Methanol wieder präzipitiert
und diese Prozedur wurde zweimal zur Reinigung des Kautschuks wiederholt, welcher
dann im Vakuum getrocknet wurde und mittels 13C-NMR
bei 270 MHz analysiert wurde.
- (6) Gebundener Gehalt an Alkoxysilyl-Gruppen-haltigem Monomer
(Masseprozent); ein Kautschuk wurde in Toluol gelöst und aus
Methanol wieder präzipitiert
und diese Prozedur wurde zur Reinigung des Kautschuks zweimal wiederholt,
welcher dann im Vakuum getrocknet wurde und mittels 1H-NMR
bei 270 MHz analysiert wurde.
- (7) Mooney-Viskosität
[ML1+4 (100°C)]; eine Messung wurde gemäß der JIS
K 6300-1994 bei 100°C
mit Vorwärmen über 1 Minute
und einer Messzeit von 4 Minuten durchgeführt.
- (8) Mooney-Viskosität
der Kautschukzusammensetzung; die in Tabelle 5 gezeigten Komponenten
wurden vermischt und zur Erzeugung einer Kautschukzusammensetzung
geknetet, und diese wurde für
ihre Mooney-Viskosität
durch das in (7) beschriebene Verfahren untersucht. Der erhaltene
Wert wurde in sein Reziprokes umgewandelt, welcher dann als ein
Index auf der Basis des Vergleichsexperiments als 100 angenommen
wurde. Ein höherer
Index gibt eine geringere Viskosität und eine größere Verarbeitbarkeit
an.
- (9) Zugfestigkeit; die Zugfestigkeit (MPa) wurde gemäß der JIS
K 6301-1995 unter Verwendung von Teststücken Nr. 3 bei 25°C mit einer
Zuggeschwindigkeit von 500 mm/min gemessen. Die Festigkeit wurde
als ein Index auf der Basis des Vergleichsexperiments, welches als
100 eingeordnet wurde, angegeben. Ein höherer Index gibt eine höhere Zugfestigkeit
an.
- (10) Stoßelastizitätsindex;
ein Stoßelastizitätsindex
wurde unter Verwendung eines DUNLOP-Tripsometers bei 50°C bestimmt.
Der Stoßelastizitätsindex
wurde als ein Index auf der Basis des Vergleichsexperiments als
100 angegeben. Ein höherer
Index gibt eine höhere
Stoßelastizität an.
- (11) Tanδ;
ein tanδ wurde
unter Verwendung eines dynamischen Analysators (RDA), hergestellt
von Rheometrics in den Vereinigten Staaten, bei der dynamischen
Spannung von 3%, einer Frequenz von 10 Hz und einer Temperatur von
50°C bestimmt.
Der erhaltene Wert wurde in sein Reziprokes umgewandelt, welcher
als ein Index auf der Basis des Vergleichsexperiments als 100 angegeben
wurde. Ein höherer
Index gibt einen niedrigeren Rollwiderstand an, welcher das bessere
Ergebnis war.
- (12) Verschleißindex;
ein Verschleißniveau
wurde auf der Durchrutschrate von 60% unter Verwendung eines Verschleißtestgeräts vom Lambourn-Typ
berechnet. Die Messung wurde bei 50°C durchgeführt. Das Reziproke des Verschleißniveaus
wurde als ein Index auf der Basis des Vergleichsexperiments als
100 angegeben. Ein höherer
Index gibt eine bessere Verschleißbeständigkeit an.
-
[2] Herstellung von Dienkautschuken
-
Bezugsherstellungsbeispiel
1
-
200
Teile Wasser, 4,5 Teile Harzsäureseife,
72 Teile Butadien, 28 Teile Styrol und 0,3 Teile t-Dodecylmercaptan
wurden in einen mit Stickstoff gespülten Polymerisationskessel
gegeben. Anschließend
wurde die Temperatur des Polymerisationskessels auf 5°C eingestellt
und 0,1 Teile p-Menthanhydroperoxid als Radikalstarter, 0,07 Teile
Natriumethylendiamintetraacetat, 0,05 Teile Eisensulfat-Heptahydrat
und 0,15 Teile Natriumformaldehydsulfoxylat wurden zum Starten der
Polymerisation hinzugegeben, und als der Umsatz der Polymerisation
60% erreichte, wurde Diethylhydroxylamin zum Stoppen der Polymerisation
hinzugegeben. Anschließend
wurde nicht abreagiertes Monomer durch ein Dampf-Strippen zurückgewonnen,
um einen Dienkautschuklatex (a) zu erhalten, der einen Feststoffgehalt
von 21% hatte.
-
Anschließend wurde
der dienbasierte Kautschuklatex (a) mittels Schwefelsäure und
Natriumchlorid koaguliert, um Krümel
zu erhalten, welche dann in einem Heißluftgebläse getrocknet wurden, um einen
Dienkautschuk A zu erhalten. Die Mooney-Viskosität und der gebundene Styrolgehalt
dieses Dienkautschuks A sind in Tabelle 1 gezeigt.
-
Bezugsherstellungsbeispiele
2 bis 5
-
Ähnlich wie
in Bezugsherstellungsbeispiel 1 wurden Dienkautschuke D bis E hergestellt,
außer
dass die Monomere in den Mengen wie sie in Tabelle 1 gezeigt sind
eingesetzt wurden. Der gebundene Monomergehalt und die Mooney-Viskosität eines
jeden dieser Dienkautschuke B bis E, welche wie vorstehend beschrieben
bestimmt wurden, sind ebenso in Tabelle 1 gezeigt.
-
-
Bezugsherstellungsbeispiel
6
-
200
Teile Wasser, 4,5 Teile Harzsäureseife,
58 Teile Butadien, 42 Teile Styrol und 0,2 Teile t-Dodecylmercaptan
wurden in einen mit Stickstoff gespülten Polymerisationskessel
gegeben. Anschließend
wurde die Temperatur des Polymerisationskessels auf 5°C eingestellt
und 0,03 Teile p-Menthanhydroperoxid als ein Radikalstarter, 0,02
Teile Natriumethylendiamintetraacetat, 0,01 Teile Eisensulfat-Heptahydrat und 0,03
Teile Natriumformaldehydsulfoxylat wurden zum Starten der Polymerisation
hinzugegeben, und als der Umsatz der Polymerisation 60% erreichte,
wurde Diethylhydroxylamin zur Beendigung der Polymerisation hinzugegeben.
Anschließend
wurde jegliches nicht abreagiertes Monomer durch Dampf-Strippen
zurückgewonnen,
um einen Dienkautschuklatex (f) zu erhalten, dessen Feststoffgehalt
bei 22% lag.
-
Anschließend wurden,
basierend auf 100 Teilen des Feststoffes des Dienkautschuklatex
(f), 37,5 Teile eines aromatischen Öls, das in einer Emulsion enthalten
war, hinzugegeben und die Mischung wurde durch Zugabe von weiterer
Schwefelsäure
und Natriumchlorid koaguliert, um Krümel zu erhalten, welche mittels
eines Heißluftgebläses getrocknet
wurden, um einen Dienkautschuk F zu erhalten, welcher dann durch
das in Tabelle 2 gezeigte aromatische Öl gestreckt war. Dieser ölgestreckte
Dienkautschuk F hatte einen gebundenen Styrolgehalt und eine Mooney-Viskosität wie sie
in der Tabelle 2 gezeigt sind.
-
Bezugsherstellungsbeispiele
7 bis 15
-
Ähnlich zu
Bezugsherstellungsbeispiel 6 wurden Dienkautschuke G bis 0 hergestellt,
außer
dass die Monomere in den in Tabelle 2 gezeigten Mengen eingesetzt
wurden. Der gebundene Monomergehalt und die Mooney-Viskosität eines
jeden der Dienkautschuke G bis O, welche wie vorstehend beschrieben
bestimmt wurden, sind ebenso in Tabelle 2 gezeigt.
-
-
Bezugsherstellungsbeispiele
16 bis 20
-
200
Teile Wasser, 4,5 Teile einer Harzsäureseife, Butadien, und andere
Monomere in den in Tabelle 3 angegebenen Mengen (in Masseteilen,
basierend auf der Gesamtmenge der Monomere als 100 Masseteile), zusammen
mit 0,7 Teilen t-Dodecylmercaptan wurden in einen mit Stickstoff
gespülten
Polymerisationskessel gegeben. Anschließend wurde die Temperatur des
Polymerisationskessels auf 5°C
eingestellt und 0,1 Teile p-Menthanhydroperoxid als Radikalstarter,
0,07 Teile Natriumethylendiamintetraacetat, 0,05 Teile Eisensulfatheptahydrat
und 0,15 Teile Natriumformaldehydsulfoxylat wurden zum Starten der
Polymerisation hinzugegeben, und als der Umsatz der Polymerisation
60% erreichte, wurde Diethylhydroxylamin zum Stoppen der Polymerisation
hinzugegeben. Anschließend
wurde jegliches nicht abreagiertes Monomer mittels Dampf-Strippen zurückgewonnen,
um jeweils einen Dienkautschuklatex zu erhalten, dessen Feststoffgehalt
bei 21% lag.
-
Anschließend wurde
jeder Dienkautschuklatex mittels Schwefelsäure und Natriumchlorid koaguliert, um
Krümel
zu erhalten, welche mittels eines Heißluftgebläses getrocknet wurden, um jeweils
einen Dienkautschuk P bis T zu erhalten. Der gebundene Monomergehalt
und die Mooney-Viskosität eines
jeden der Dienkautschuke P bis T, welche wie vorstehend beschrieben
bestimmt wurden, sind ebenso in Tabelle 3 gezeigt.
-
-
[3] Herstellung von Komplexen
aus Dienkautschuk und anorganischer Verbindung
-
Beispiel 1
-
Ein
Natriumsilikat JIS #3 wurde mit destilliertem Wasser verdünnt, um
eine wässrige
Silikat-Lösung
mit 5 Masseprozent einer Kieselsäureverbindung,
als SiO2, zu erzeugen, und 800 g dieser
wässrigen
Lösung
wurden mit 476 g Dienkautschuklatex (a) kombiniert. Anschließend wurde
die Mischung zu 8300 g einer wässrigen Elektrolytlösung bei
40°C mit
0,5 Masseprozent Calciumchlorid und 1 Masseprozent einer kationischen
Seife (KAO Corp., Marke; „QUARTAMIN
24P") hinzugegeben.
In diesem Schritt wurde Schwefelsäure hinzugegeben, um die Mischung
auf einen pH von 5 zu bringen, und der Kautschuk wurde mit der Kieselsäureverbindung unter
Erzeugung von Krümeln
koaguliert. Dann wurden diese Krümel
mittels Filtration gewonnen, zweimal mit Wasser gewaschen und unter
Verwendung eines Heißluftgebläses getrocknet,
um einen Komplex aus Dienkautschuk und anorganischer Verbindung
(A) zu erhalten. Die Zusammensetzung dieses Komplexes ist durch die
in Tabelle 4 gezeigte Formulierung [I] dargestellt.
-
Beispiele 2 bis 5
-
Ähnlich wie
in Beispiel 1 wurden Komplexe aus Dienkautschuk und anorganischer
Verbindung (B) bis (E) erzeugt, außer dass die in den Bezugsherstellungsbeispielen
2 bis 5 erhaltenen Dienkautschuklatizes anstelle des Dienkautschuklatex
(a) verwendet wurden. Die Zusammensetzung eines jeden Komplexes
ist durch die in Tabelle 4 gezeigte Formulierung [I] dargestellt.
-
Beispiel 6
-
455
g des Dienkautschuklatex (f) wurden mit einer Emulsion mit 37,5
g eines aromatischen Öls
kombiniert und dann vermischt. Diese Mischung wurde mit 1200 g einer
wässrigen
Silikat-Lösung
mit 5 Masseprozent einer durch Verdünnen von Natriumsilikat JIS
#3 mit destilliertem Wasser hergestellten Kieselsäure, als SiO2, kombiniert. Diese Mischung wurde dann
koaguliert, mit Wasser gewaschen und ähnlich wie in Beispiel 1 getrocknet,
um einen Komplex aus Dienkautschuk und anorganischer Verbindung
(F-1) zu erhalten.
-
Beispiel 7
-
Ähnlich wie
in Beispiel 6 wurde ein Komplex aus Dienkautschuk und anorganischer
Verbindung (F-2) erhalten, außer
dass 0,05 Masseprozent eines Polymerkoagulans (Dai-ichi Kogyo Seiyaku
Co., Ltd., Marke; „HISST
C-200") als eine
kationische Substanz anstelle der kationischen Seife in Beispiel
6 verwendet wurde.
-
Beispiel 8
-
Ein
Natriumsilikat JIS #3 wurde mit destilliertem Wasser zur Erzeugung
einer wässrigen
Silikat-Lösung mit
5 Masseprozent einer Kieselsäureverbindung,
als SiO2, verdünnt, und 1200 g dieser wässrigen
Lösung wurden
durch eine mit einem hochsauren Kationenaustauschharz bepackten
Säule (MUROMACHI
KAGAKU KOGYO CO., LTD., Marke; „DOWEX HCR-W2-H") durchgeleitet.
Dann wurde dies mit einer Mischung aus einer Emulsion mit 37,5 g
eines aromatischen Öls
und 455 g eines Dienkautschuklatex (f) kombiniert, um eine Mischung
des Dienkautschuklatex und einer Kieselsäureverbindung zu erhalten.
Diese Mischung wurde koaguliert, mit Wasser gewaschen und ähnlich wie
in Beispiel 6 getrocknet, um einen Komplex aus Dienkautschuk und
anorganischer Verbindung (F-3) zu erhalten.
-
Beispiel 9
-
Ein
Natriumsilikat JIS #3 wurde mit destilliertem Wasser zur Erzeugung
einer wässrigen
Silikat-Lösung mit
5 Masseprozent einer Kieselsäureverbindung,
als SiO2, verdünnt, und dann wurden 1200 g
dieser wässrigen
Lösung ähnlich wie
in Beispiel 8 von den Kationen befreit und dann auf einen pH von
9 mit wässriger
Natriumhydroxidlösung
eingestellt. Dann wurde die Mischung auf 90°C über 2 Stunden erwärmt, um
eine wässrige
Dispersion mit einem Teilchen der Kieselsäureverbindung zu erhalten.
Anschließend
wurde diese Dispersion mit einer Mischung einer Emulsion mit 37,5
g eines aromatischen Öls
und 455 g des Dienkautschuklatex (f) kombiniert und vermischt. Diese Mischung
wurde koaguliert, mit Wasser gewaschen und ähnlich wie in Beispiel 6 getrocknet,
um einen Komplex aus Dienkautschuk und anorganischer Verbindung
(F-4) zu erhalten.
-
Die
Zusammensetzung eines jeden der Komplexe F-1 bis F-4 in den Beispielen
6 bis 9 wird durch die in Tabelle 4 gezeigte Formulierung [II] dargestellt.
-
Beispiele 10 bis 18
-
Ähnlich wie
in Beispiel 7 wurde jeder der Komplexe aus Dienkautschuk und anorganischer
Verbindung (G) bis (O) erhalten, außer dass jeweils der in den
Bezugsherstellungsbeispielen 7 bis 15 erhaltene Dienkautschuklatex
anstelle des Dienkautschuklatex (f) verwendet wurde. Die Zusammensetzung
eines jeden dieser Komplexe ist durch die in Tabelle 4 gezeigte
Formulierung [II] dargestellt.
-
Beispiele 19 bis 23
-
Ähnlich wie
in Beispiel 1 wurde jeder der Komplexe aus Dienkautschuk und anorganischer
Verbindung (P) bis (T) erhalten, außer dass 580 g einer wässrigen
Silikat-Lösung mit
5 Masseprozent einer durch Verdünnen
von Natriumsilikat JIS #3 mit destilliertem Wasser erzeugten Kieselsäureverbindung,
als SiO2, und 333 g eines jeden der in den
Bezugsherstellungsbeispielen 16 bis 20 erhaltenen Dienkautschuklatizes
verwendet wurden. Die Zusammensetzung eines jeden dieser Komplexe
ist durch die in Tabelle 4 gezeigte Formulierung [III] dargestellt.
-
-
[4] Effekt der bestimmten
kationischen Substanz bei der Herstellung von einem Komplex aus
Dienkautschuk und anorganischer Verbindung
-
Beispiel 24
-
Ein
Natriumsilikat JIS #3 wurde mit destilliertem Wasser zur Erzeugung
einer wässrigen
Silikat-Lösung mit
5 Masseprozent einer Kieselsäureverbindung,
als SiO2, verdünnt und 310 g dieser wässrigen
Lösung
wurden mit 476 g des Dienkautschuklatex (a) kombiniert. Anschließend wurde
die Mischung zu einer wässrigen Elektrolytlösung bei
40°C mit
0,5 Masseprozent Calciumchlorid und 0,1 Masseprozent kationischer
Seife (KAO Corp., Marke; „QUARTAMIN
24P") hinzugegeben.
In diesem Schritt wurde Schwefelsäure hinzugegeben, um die Mischung
auf einem pH von 5 zu halten, und der Kautschuk wurde mit der Kieselsäureverbindung
unter Erzeugung von Krümeln
koaguliert. Die Gesamtmasse dieser Krümel wurde ohne einer Präzipitation
von Mikroteilchen der Kieselsäureverbindung
neben der des Kautschuks präziüitiert.
-
Nach
der Gewinnung der Krümel
mittels Filtration, gefolgt von einem zweimaligen Waschen mit Wasser
und einem Trocknen mittels eines Heißluftgebläses, wurde der resultierende
Komplex aus Dienkautschuk und anorganischer Verbindung durch Erwärmen auf
640°C über 8 Stunden
in einem elektrischen Ofen eingeäschert,
was zu 13,2 Masseprozent Asche führte.
Aus diesem Aschegehalt wurde die Menge der Kieselsäureverbindung,
als SiO2, basierend auf 100 Teilen des Kautschuks,
mit 15,2 Teilen berechnet, was zeigte, das 98% der Kieselsäureverbindung
in den Komplex bei der Koagulation mit dem Kautschuk inkorporiert
wurden, womit der Komplex nahezu die gesamte Menge der Verbindung
als ein Füllmittel
enthielt.
-
Vergleich 1
-
Natriumsilikat
JIS #3 wurde mit destilliertem Wasser unter Erzeugung einer wässrigen
Silikat-Lösung mit
5 Masseprozent einer Kieselsäureverbindung,
als SiO2, verdünnt, und 310 g dieser wässrigen
Lösung
wurden mit 476 g des Dienkautschuklatex (a) kombiniert. Anschließend wurde
die Mischung zu einer wässrigen Elektrolytlösung bei
40°C mit
0,5 Masseprozent Calciumchlorid hinzugegeben. In diesem Schritt
wurde Schwefelsäure
hinzugegeben, um die Mischung auf einem pH von 5 zu halten und der
Kautschuk wurde unter Erzeugung einer krümeligen Aufschlämmung koaguliert.
Diese krümelige
Aufschlämmung
trennte sich beim Stehenlassen in ein mikroteilchenförmiges Präzipitat,
zusammengesetzt aus einer Kieselsäureverbindung und flotierten
Krümeln
mit einer geringen spezifischen Masse. Diese Krümel wurden mittels Filtration
gewonnen, zweimal mit Wasser gewaschen und mittels eines Heißluftgebläses getrocknet,
um einen Komplex aus Dienkautschuk und anorganischer Verbindung
zu erhalten.
-
Dieser
Komplex wurde durch Erwärmen
auf 640°C über 8 Stunden
in einem elektrischen Ofen eingeäschert,
was zu 3,5 Masseprozent Asche führte.
Aus diesem Aschegehalt wurde die Menge der Kieselsäureverbindung,
als SiO2, basierend auf 100 Teilen des Kautschuks,
als 3,6 Teile berechnet, was zeigte, dass 23,2 der Kieselsäureverbindung
in den Komplex eingebaut wurden. Dieses Ergebnis wurde aufgrund
der Tatsache erhalten, dass das meiste des Kautschuks und der Kieselsäureverbindung
getrennt koagulierten, weil es Unterschiede in der Koagulationsrate
zwischen dem Kautschuk und der Kieselsäureverbindung gab, obwohl ein Teil
der zwei miteinander koagulierten. Eine solche getrennte Koagulation
wurde ebenso durch das Erscheinungsbild nach der Koagulation gestützt.
-
[5] Herstellung der Kautschukzusammensetzungen
und vulkanisierten Kautschuke und Auswertung der physikalischen
Parameter
-
Experimente 1 bis 23 und
Vergleichsexperimente 1 bis 3
-
Die
Komplexe aus Dienkautschuk und anorganischer Verbindung (A) bis
(T) und die Dienkautschuke A, F und P wurden in Übereinstimmung mit den in Tabelle
5 gezeigten Formulierungen unter Verwendung von Labo Plastomill
(Toyo Seiki Co., Ltd.) geknetet, um die Kautschukzusammensetzungen
der Experimente 1 bis 23 und der Vergleichsexperimente 1 bis 3 zu
erhalten. Anschließend
wurde jede Kautschukzusammensetzung mittels einer Vulkanisationspresse
bei 160°C über 20 Minuten
vulkanisiert, um einen vulkanisierten Kautschuk zu erhalten. Die
Mooney-Viskosität
einer jeden Kautschukverbindung der Experimente 1 bis 23 und der
Vergleichsexperimente 1 bis 3 und die physikalischen Parameter eines
jeden resultierenden vulkanisierten Kautschuks (Gummi) wurde bestimmt.
Die Ergebnisse sind in den Tabelle 6 bis 8 gezeigt.
-
-
-
-
-
Jeder
physikalische Parameter der Experimente 19 bis 23 ist ein Index
auf der Basis des Parameters des Vergleichsbeispiels 3 als 100.
-
In
den in Tabelle 5 gezeigten Formulierungen [I], [II] und [III] wurden
die folgenden Additive verwendet.
Ruß: MITSUBISHI CHEMICAL CORPORATION,
Marke: „DIABLACK
N 220"
Siliciumoxid:
NIPPON SILICA INDUSTRIAL CO., Ltd., Marke: „Nipsil AQ"
Silankopplungsmittel: DEGUSSA
HULS, Marke: „Si69"
Mittel gegen
Alterung: OUCHISHINKO CHEMICAL INDUSTRIAL CO., LTD., Marke: „NOCRAC
810NA"
Vulkanisierbeschleuniger
(i): OUCHISHINKO CHEMICAL INDUSTRIAL CO., LTD, Marke: „NOCCELER
CZ"
Vulkanisierbeschleuniger
(ii): OUCHISHINKO CHEMICAL INDUSTRIAL CO., LTD., Marke: „NOCCELER
D"
-
Gemäß den in
Tabellen 6 bis 8 gezeigten Ergebnissen wurde gezeigt, dass jede
der Kautschukzusammensetzungen der Experimente 1 bis 23 zu einer
niedrigen Mooney-Viskosität, einer
ausgezeichneten Verarbeitbarkeit und hervorragenden physikalischen
Parametern des vulkanisierten Kautschuks (Gummi) führt, verglichen
mit den Kautschukzusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 1 bis
3. Zusätzlich
lässt ein
niedriger tanδ bei
50°C und
eine hohe Rückstoßelastizität vermuten,
dass ein Reifen mit einem geringem Rollwiderstand erhalten werden
kann. Andererseits hatte in den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 der
jeweilige Dienkautschuk, in welchem ein zum Stand der Technik ähnliches
Siliciumoxid oder Äquivalent
enthalten war, eine schlechte Verschleißbeständigkeit, was insbesondere
durch einen niedrigen Lambourn-Verschleißwiderstand
angezeigt wurde.
-
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erzeugung
eines Komplexes aus Dienkautschuk und anorganischer Verbindung,
welches es ermöglicht,
eine Kieselsäureverbindung,
einschließlich
Siliciumoxid und der Gleichen, gleichförmig zu dispergieren und welches
einen Verstärkungseffekt im
hinreichenden Ausmaß ermöglicht,
sowie einen Komplex, der durch das Verfahren und eine Kautschukzusammensetzung
mit dem Komplex erzeugt wird, bereitzustellen. Ein Latex, umfassend
einen Dienkautschuk wie etwa ein Kautschuk aus Styrol/Butadien-Copolymer, ein Kautschuk
aus Butadien/Styrol/Isopren-Copolymer
und der Gleichen, wird mit einer wässrigen Silikat-Lösung vermischt,
in welchem ein Alkalisalz einer Kieselsäure wie etwa Natriumsilikat,
Kaliumsilikat und der Gleichen gelöst ist, und dann wird die resultierende
Mischung weiter mit einer wässrigen
Lösung
eines Elektrolyts mit [1] einer kationischen Substanz, welche zu
dem Dienkautschuk Affinität
hat, einschließlich
eines kationischen Polymerkoagulationsmittels wie etwa eines Poly(meth)acrylsäureesters
oder der Gleichen und einem kationischen oberflächeaktiven Mittel wie etwa
Alkylaminacetat oder der Gleichen, und [2] einem Salz einer Säure wie
etwa Salzsäure,
Salpetersäure
und der Gleichen mit einem mehrwertigen Metall wie etwa Calcium,
Magnesium und der Gleichen vermischt, um ein koaguliertes Material
zu erzeugen, wobei der Schritt durch ein Trocknen gefolgt wird,
wodurch ein Komplex aus einem Dienkautschuk und anorganischer Verbindung
erhalten wird.