JP2000103802A - 微粒子状ゴムの製造方法 - Google Patents

微粒子状ゴムの製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ない工程数により、有利に使用され、変性
充填材料を含むゴム粉末に導く方法を提供する。 【解決手段】 有機ケイ素化合物をケイ酸塩充填材料の
懸濁液を混合し、pH値を調節しながら、その大部分を
ゴムラテックスなどと混合し、さらに残部を加えて沈降
させる。 【効果】 磨砕工程が不要でエネルギー消費が低い方法
であり、製品は、容易に加工ができ、強さ、耐磨耗性お
よび分散性が優れている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機ケイ素化合物
を用いて変性した充填材料を含むゴム粉末の製造方法お
よびこのようにして製造した粉末に関する。
【0002】
【従来の技術】粉末ゴムの使用の目標および目的、なら
びに可能なその製造方法に関して、多数の刊行物が現れ
ている。
【0003】粉末状ゴムの有益性に関する意見は、ゴム
工業の加工技術から、強制されることなく現れている。
この工業では、ゴム混合物は、時間、エネルギーおよび
人件費を大量に消費して製造されている。その主要な理
由は、原料ゴムがボール状であり、加硫可能な混合物の
別の成分を混入しなければならないことにある。
【0004】ボールの粉砕、充填材料、鉱油軟化剤およ
び加硫助剤との緊密な混合は、ロールまたは混練機によ
り多数の工程を経て行われる。工程の間に、混合物は一
般に分取装置(batch-off Anlage)により冷却され、シー
トとしてパレット上に並べ、中間貯蔵される。混練機も
しくはロールには、適当な押出機またはカレンダー工程
が後続する。
【0005】完全に新規の加工技術のみが、この著しく
経費がかかるゴム加工技術から抜け出すことができる。
【0006】従って、長期間にわたって、易流動性のゴ
ム粉末の使用が討議されているが、それというのもこれ
によりゴム混合物を熱可塑性プラスチックと同様に簡単
かつ迅速に加工できる可能性が生まれるからである。
【0007】ドイツ特許(DE−PS)第282214
8号明細書から、粉末状で充填材料を含むゴムの製造方
法が公知となっている。
【0008】この特許明細書によると、ゴム−ラテック
ス(例えば天然ゴム)、ゴム溶液(例えばBR)または
合成ゴムの水エマルション(例えばSBR)に充填材料
水エマルションを加えると、所望のゴム粉末が沈降す
る。
【0009】この方法で得られる粒径に依存する充填材
料含有率を避けるために、ドイツ特許(DE−PS)第
3723213号明細書およびドイツ特許(DE−P
S)第3723214号明細書として従来技術に属する
別の方法が出願された。
【0010】ドイツ特許(DE−PS)第372321
3号明細書によると、2工程で進行する方法において、
最初に充填材料の50%以上の量をゴム粉末粒子中に混
和する。第二工程において、残りの充填材料をいわゆる
ゴムベース粒子上に乗せる。
【0011】これは、充填材料とゴムの間に結合が発生
しないので、粉化の別の方法とみなすことができる。
【0012】しかし、E.T.イタリアンデル[E.T.Ita
liaander、講演151、ACSのゴム部門の技術講演
会、Anaheim, California, 1997 年 5月 6〜9 日(GAK 6
/1997(50) 456-464] が確認したように、デルファイ報
告書「ゴム工業における将来の製造方法」[Delphi Repo
rt "Kuenftige Herstellverfahrenn in der Gummiindus
trie" Rubber Journal, Vol 154, Nr. 11, 20-34 (197
2)] 中での粉末状および顆粒状ゴムの予言された将来
性、および有名なポリマーメーカーにより70年代中頃
から80年代始めにかけて粉末状NBR、SBR−カー
ボンブラック−マスターバッチおよび顆粒化NRの製造
に関して行われた多数の研究にもかかわらず、ポリマー
の標準供給形態はゴムボールのままである。
【0013】公知の方法の欠点は、一つには、最終製品
の品質のために必要と考えられる充填材料粒子の粒径1
0μmの調整のために、磨砕工程が必要なことにある。
【0014】しかしこれは、高いエネルギー消費を引き
起こすだけでなく、活性表面の他にもゴムの利用におけ
る有効性に対する重要な因子である充填材料構造の損傷
も起こす。
【0015】その外にも、従来技術による製品の取り扱
い性は、粒子が貯蔵の間に互いに付着する問題がある。
【0016】出願番号P19816972.8として、
有機ケイ素化を用いて変性した充填材料の懸濁液を製造
し、かつこれをゴムエマルション中に攪拌・混入する沈
降法をここに出願した。
【0017】この混合物から、引き続きゴム粉末を沈降
させる。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、少な
い工程数により、有利に使用され、変性充填材料を含む
ゴム粉末に導く方法の提供である。
【0019】
【課題を解決するための方法】本発明の対象は、懸濁液
の形の充填材料、元素の周期表のIIa、IIb、II
IaおよびVIII族の金属の水溶性塩およびゴムラテ
ックス(ポリマーラテックス)、ゴムの水エマルション
またはゴム溶液を含む水含有混合物からの沈降による微
粒子状ゴム(ゴム粉末)の製造方法において、 a)少なくとも1個のアルコキシ基を有する1種または
それ以上の有機ケイ素化合物を水中に溶かすかまたは場
合により表面活性物質の存在下で乳化するか、または上
記の化合物を直接、場合により表面活性物質と一緒に酸
化物またはケイ酸塩の微粒子状充填材料またはこれらの
充填材料の混合物の水懸濁液と温度10〜60℃、有利
には室温において攪拌して混合し、その際、ゴム内に混
入のためのこの混合物の予定量を充填材料部分に関して
一般には2部分に分割し、かつ b)第一部分をポリマーラテックス、ポリマーエマルシ
ョンもしくはポリマー溶液と混合し、この混合物のpH
値を酸、殊にはルイス酸を用いてpH値6.0〜4.5
に低下させ(第一部分、第一工程)、 c)残りの部分(第二部分、分割部分)をpH値4.5
〜2.6、殊には約3.2にさらに低下させて加え(第
二工程)、混合物内に存在するゴムを有機ケイ素化合物
を用いて変性した充填材料と一緒に沈降させ、 d)沈降した固体を自体公知の方法により分離し、 e)これを有利には、pH値を以後の加工に適合する値
である約6〜7に調整するために洗浄し、かつ f)充填材料を含有するゴムを乾燥することを特徴とす
る微粒子状ゴム(ゴム粉末)の製造方法である。
【0020】乾燥は、有利には乾燥機内でガス入り口温
度140〜160℃およびガス出口温度50〜70℃で
行う。製品の温度は、40〜50℃を越えてはならな
い。
【0021】pH値および充填材料含有量に依存する沈
降工程の時間および範囲は、一連の測定により簡単に決
定できる。
【0022】高い充填率(充填材料80部phr以上)
を有する粉末ゴムの場合に、一般にこの量の1〜10部
を残留部分として第二工程において粉末ゴムの沈降の際
に装入する。
【0023】粉末ゴムが充填材料80部phr以下、例
えば合計して50部phrを含む場合には、沈降工程を
終了する前に、さらにこの量の10〜20部を懸濁液の
形で混合物中に導入する。
【0024】この方法により、充填材料をゴム粉末の粒
の外部領域(周辺領域)に結合させる。
【0025】これにより、この充填材料のこの部分は、
それぞれのゴム粒子上の外側に乗せるのではなく〔ドイ
ツ特許(DE−PS)第3723213号明細書参
照〕、ゴム表面に一体化される。
【0026】ゴム物質内のこの充填材料分布および充填
材料の結合の種類は、本発明による粉末に高い流動性を
もたらし、かつ粉末の貯蔵の間の付着を妨げるが、これ
らの性質は、輸送、シリル化などの際の機械的負荷によ
っても損なわれない。
【0027】別の充填材料として、場合によりゴム工業
に公知のカーボンブラックを有利には一般に機械的処理
を行わずに平均粒径1〜9μm、有利には1〜8μmを
有する微粒子状(ふわふわ状)で、懸濁する前に使用す
る。
【0028】これは分散を容易とするため、高いエネル
ギー消費を用いなくても、平均粒径が10μmより著し
く小さい充填材料粒子を含む水性懸濁液が得られる。
【0029】沈降ケイ酸は、有利に塩を含まない洗浄し
た濾過ケークの形で使用できる。
【0030】金属塩として、元素の周期表のIIa、I
Ib、IIIaおよびVIII族の元素から誘導される
塩が該当する。この族分類は、古いIUPAC推奨(元
素の周期表、Verlag Chemie, Weinheim, 1985 参照)に
相当し、典型的な代表は、塩化マグネシウム、硫酸亜
鉛、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩化鉄、硫
酸鉄、硝酸コバルトおよび硫酸ニッケルであり、その
際、アルミニウムの塩が有利である。殊に有利には、硫
酸アルミニウムおよびその他のルイス酸である。塩は、
ゴム100重量部あたりに0.1〜6.5重量部を使用
する。金属塩は、沈降した製品の粒径を所望のように影
響できるので、殊に有利なことが分かっている。所望の
pH値に調整するために、場合により追加的に無機酸、
例えば硫酸、リン酸および塩酸を用い、その際、硫酸が
殊に有利である。また、カルボン酸、例えばギ酸および
酢酸も使用できる。
【0031】酸の量は、水溶性金属塩、充填材料、使用
するオルガノシラン、ゴムおよび場合により存在するア
ルカリ金属ケイ酸塩の種類および量により定まる。これ
は、数回の予備実験により容易に確認できる。
【0032】本発明による方法の有利な実施態様による
と、追加してさらにゴム100重量部に対してケイ酸
(SiO2)5重量部以下をアルカリ金属ケイ酸塩溶
液、有利にはNa2O:SiO2モル比2:1〜1:4を
有する水ガラスの形で使用する。アルカリ金属ケイ酸塩
溶液は、その際、ゴム成分にでも、あるいは充填材料懸
濁液にでも加えることができる。有利には、ゴム成分へ
の添加、殊には連続操作により添加する。
【0033】一般に、本発明による方法は、下記のよう
に実施する:最初に、充填材料懸濁液を、最終製品に含
まれる充填材料の一部、有利には50%以上を、金属
塩、有機シラン化合物および場合によりアルカリ金属ケ
イ酸塩水溶液と一緒に水中に、場合により乳化剤の存在
下で分散させて製造する。合計して使用する水の量は、
充填材料の種類および溶解・分散率により定まる。一般
に、懸濁液の非水溶性成分の量は、4〜15重量%であ
る。この値は、制約的な制限ではなく、下回ってもある
いは超過してもよい。最高含有量は、懸濁液のポンプ輸
送性により定まる。
【0034】このようにして製造した充填材料懸濁液
を、引き続き場合によりアルカリ金属ケイ酸塩溶液を含
むゴムラテックスまたは場合によりアルカリ金属ケイ酸
塩溶液を含むゴム溶液の水エマルションと緊密に混合さ
せる(第一部分、第一工程)。このためには、公知の攪
拌装置、例えばプロペラ攪拌機が好適である。
【0035】混合の後に、さらに攪拌しながら、有利に
はルイス酸、殊にはAl2(SO4 3を酸と一緒に用い
て先ずpH値6.0〜4.5の範囲内に調整する。その
際、一定の充填材料含有量および有機シラン含有量を有
するゴムベース粒子が沈降する。このベース粒子の大き
さを、選定した0.1〜6.5phrの範囲内の金属塩
量により調節する。調節は、金属塩の最少量を用いて最
大の造粒が得られるようにする。
【0036】充填材料懸濁液の残部(第二部分、分割部
分)を加えてpH値をさらに4.5〜2.6、殊には約
3.2に低下させ(第二工程)、混合物内に存在するゴ
ムが有機ケイ素化合物により変性された充填材料と一緒
に沈降するようにする。
【0037】使用するラテックスの固体含有量は、一般
に20〜25重量%に達する。ゴム溶液の固体含有量
は、一般に3〜35重量%、ゴムエマルションの固体含
有量は、一般に5〜30重量%である。
【0038】充填材料含有量100phr以上を有する
ゴム粒子の加工のためには、相分離の前にpH値を2.
5まで下げると有利である。このために、有利には上記
の酸の群からの酸を用いる。
【0039】本発明による方法は、不連続式でも連続式
でも実施できる。
【0040】沈降したゴム粉末は、有利には遠心分離を
用いて分離し、次いで一般に1%以下の残留水分まで、
殊には流動層乾燥機中で乾燥させる。
【0041】本発明によるゴム粉末は、一般式 〔R1 n-(RO)3-nSi−(Alk)m−(Ar)pq〔B〕 (I)、 R1 n(RO)3-nSi−(Alk) (II)、 または R1 n(RO)3-nSi−(アルケニル) (III) 〔式中、B:−SCN、−SH、−Cl、−NH2(q
=1の場合)または−Sx−(q=2の場合) RおよびR1:炭素原子1〜4個を有するアルキル基、
分枝状または非分枝状、フェニル基、その際、すべての
基RおよびR1 は、それぞれ同じかまたは異なるものを
表していてもよく、有利にはアルキル基、 R:C1〜C4−アルキル、−C1〜C4−アルコキシ基、
分枝状または非分枝状、 n:0、1または2、 Alk:2価の線状または分枝状で炭素原子1〜6個を
有する炭化水素基 m:0または1、 Ar:炭素原子6〜12個を有するアリーレン基、 p:0または1、ただしpおよびmは同時には0を表さ
ない、 x:2〜8の数、 アルキル:1価の線状または分枝状で、炭素原子1〜2
0個、有利には炭素原子2〜8個を有する不飽和炭化水
素基、 アルケニル:1価の線状または分枝状で、炭素原子2〜
20個、有利には炭素原子2〜8個を有する不飽和炭化
水素基を表す〕の1種またはそれ以上の有機ケイ素化合
物を使用して製造する。
【0042】これらの化合物は、水溶性の場合には、一
般に溶液の形、あるいはそれ以外の場合にはエマルショ
ンの形で使用し、その際、エマルションはケイ酸懸濁液
の存在下で形成することもできる。
【0043】エマルションまたは溶液は、有利には室温
で製造する。しかし温度10〜60℃も適する。
【0044】懸濁液中の有機ケイ素化合物の濃度は、使
用する充填材料の総量に対して0.5〜20重量%、有
利には5〜12重量%に達する。
【0045】エマルションまたは溶液のpH値は、充填
材料懸濁液のpH値と同様にエマルションの混合の後に
弱酸性または弱アルカリ性、有利にはpH値約7であ
る。
【0046】使用する概念である「水に不溶性」とは、
以下のように考える。
【0047】有機シラン化合物と充填材料の懸濁液との
混合(界面活性物質は使用しない)の後に、充填材料粒
子の周囲で所望のpH範囲および濃度範囲において透明
な溶液が形成されない。むしろ、水、固体および有機ケ
イ素化合物から成る分離した相が残る。上記の一般式I
によるオリゴスルフィド性オルガノシランは、自体公知
であり、かつ公知の方法により製造できる。有利に使用
できるオルガノシランの例は、例えばベルギー特許(B
E−PS)第787691号明細書により製造できるビ
ス(トリアルコキシシリル−アルキル)オリゴスルフィ
ド、例えばビス−(トリメトキシ−シリル−メチル)−
オリゴスルフィド、ビス−(トリエトキシ−シリル−メ
チル)−オリゴスルフィド、ビス−(トリメトキシ−エ
トキシ−シリル−メチル)−オリゴスルフィド、ビス−
(トリプロポキシ−シリル−メチル)−オリゴスルフィ
ド、ビス−(トリブトキシ−シリル−メチル)−オリゴ
スルフィド、ビス−(トリ−i−プロポキシ−シリル−
メチル)−オリゴスルフィドおよびビス−(トリ−i−
ブトキシ−シリル−メチル)−オリゴスルフィドおよび
なかでも殊にはジスルフィド、トリスルフィド、テトラ
スルフィド、ペンタスルフィド、ヘキサスルフィドな
ど、さらにはビス−(2−トリメトキシ−エチル)−オ
リゴスルフィド、ビス−(2−トリエトキシ−エチル)
−オリゴスルフィド、ビス−(2−トリメトキシエトキ
シ−エチル)−オリゴスルフィド、ビス−(2−トリプ
ロポキシ−エチル)−オリゴスルフィド、ビス−(2−
トリ−n−ブトキシ−エチル)−オリゴスルフィドおよ
びビス−(2−トリ−i−ブトキシ−エチル)−オリゴ
スルフィド、およびなかでも殊にはジスルフィド、トリ
スルフィド、テトラスルフィド、ペンタスルフィド、ヘ
キサスルフィドなど、さらにはビス−(3−トリメトキ
シ−プロピル)−オリゴスルフィド、ビス−(3−トリ
エトキシ−プロピル)−オリゴスルフィド、ビス−(3
−トリメトキシエトキシ−プロピル)−オリゴスルフィ
ド、ビス−(3−トリプロポキシ−プロピル)−オリゴ
スルフィド、ビス−(3−トリ−n−ブトキシ−プロピ
ル)−オリゴスルフィドおよびビス−(3−トリ−i−
ブトキシシリル−プロピル)−オリゴスルフィドおよび
なかでも再びジスルフィド、トリスルフィド、テトラス
ルフィドなどオクタスルフィドまで、さらには相応する
ビス−(3−トリアルコキシシリルイソブチル)−オリ
ゴスルフィド、相応するビス−(4−トリアルコキシシ
リルブチル)−オリゴスルフィドである。これらの選択
され、比較的簡単な構造の一般式Iのオルガノシランに
は、あるいは有利には、ビス−(3−トリメトキシ−シ
リルプロピル)オリゴスルフィド、ビス−(3−トリエ
トキシ−シリルプロピル)オリゴスルフィドおよびビス
−(3−トリプロポキシ−シリルプロピル)オリゴスル
フィド、なかでもジスルフィド、トリスルフィド、テト
ラスルフィドおよびペンタスルフィド、殊には硫黄原子
2、3または4個を有するトリエトキシ化合物およびこ
れらの混合物である。Alkは、一般式I中で2価、線
状または分枝状の炭化水素基、有利には炭素原子1〜4
個を有する線状の炭素鎖を有する飽和アルキレン基を表
す。
【0048】特に好適には、下記の構造式
【0049】
【化1】
【0050】を有するシランおよびこれらのメトキシ類
似体も好適であり、ドイツ特許出願公開(DE−AS)
第2558191号明細書に従ってでも製造できる。こ
れらの化合物は、水に不溶性である。
【0051】表面活性物質として、この場合に、有利に
は非イオン、カチオンおよびアニオン界面活性剤が使用
される。エマルション内におけるその濃度は、有機シラ
ン化合物の量に対して1〜15重量%、有利には2〜1
0重量%である。
【0052】このような界面活性剤の例は、アルキルフ
ェノールポリグリコールエーテル、アルキルポリグリコ
ールエーテル、ポリグリコールアルキルトリメチルアン
モニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アル
キルベンジルトリメチルアンモニウム塩、アルキルベン
ゼンスルホン酸塩、硫酸水素アルキル、硫酸アルキルで
ある。
【0053】変性するべき天然または沈降した充填材料
は、これらの充填材料の2種またはそれ以上の混合物と
しても、自体がゴム技術において公知の充填材料であ
る。その適合性に対する重要な前提は、有機ケイ素化合
物のアルコキシ基と反応できる充填材料粒子の表面上の
OH基の存在である。ゴムと適合性であり、かつこの用
途に必要で公知の微細度を有している酸化物またはケイ
酸塩充填材料である。
【0054】天然ケイ酸塩として、殊にはカオリンまた
は粘土が好適である。しかし、シリカゲルまたはけいそ
う土も使用できる。
【0055】酸化物充填材料として、例えば酸化アルミ
ニウム、水酸化アルミニウムまたは酸化アルミニウム三
水和物および二酸化チタンが挙げられる。
【0056】「変性充填材料」は、本明細書において
は、有機シラン化合物が、化学反応(OH基)または吸
着により表面に結合していることを意味する。
【0057】吸着により結合している基は、乾燥工程に
より化学結合に変換される。
【0058】エマルションは、有機ケイ素化合物の濃度
が、充填材料量に対して0.5〜20重量%、有利には
5〜12重量%となるような量で充填材料懸濁液と混合
される。変性充填材料は、乾燥充填材料に対して、有機
ケイ素化合物0.5〜20重量%、有利には5〜12重
量%を含む。
【0059】これらは加硫可能かつ成形可能なゴム混合
物中への使用に殊に適する。
【0060】本発明による方法に対して、有利には塩を
含まないケイ酸沈降からの洗浄濾過ケークを用いる。
【0061】天然充填材料、例えば粘土の加工の場合に
得られるような懸濁液も適する。
【0062】従来技術に対してエネルギーを消費する乾
燥工程が省略される。
【0063】使用するケイ酸は、ゴム分野では公知であ
る。
【0064】これは、一般に公知のBET法により測定
したN2表面積35〜700m2/g、CTAB表面積3
0〜500m2/g、DBP数150〜400ml/1
00gを有する。
【0065】本発明による製品は、これらのケイ酸をゴ
ム100部に対して5〜250部、殊には20〜100
部の量を含む。
【0066】白色天然充填材料、例えばN2表面積2〜
35m2/gを有する粘土またはケイ酸チョークの場合
には、これをゴム100部に対して5〜350部の量で
使用する。
【0067】混合物中にケイ酸およびカーボンブラック
を含む充填材料含有ゴム粉末も製造できる。
【0068】しかし、充填材料の総量は、250phr
を越えない。
【0069】殊に好適には、一般的にゴム加工に使用さ
れるカーボンブラックである。
【0070】これには、ヨウ素吸着数5〜1000m2
/g、CTAB数15〜600m2/g、DBP吸着3
0〜400ml/100gおよび24 M4DBP数5
0〜370ml/100gを有するファーネスブラッ
ク、ガスブラックおよびフレームブラック(Flammruss)
が属し、ゴム100部に対して5〜100部、殊には2
0〜100部の量を使用する。
【0071】使用でき、かつ水エマルションとして製造
できるゴムのタイプとしては、単独または互いに混合し
た下記の種類が挙げられる:天然ゴム、スチレン分10
〜50重量%を有する乳化重合SBR、ブチル−アクリ
ロニトリル−ゴム。
【0072】ブチルゴム、エチレン、プロピレン(EP
M)および非共役ジエン(EPDM)からのターポリマ
ー、ブタジエンゴム、溶液重合法により製造し、スチレ
ン含有量10〜25%、ならびに1,2−ビニル成分含
有量20〜55%を有するSBRおよびイソプレンゴ
ム、殊には3,4−ポリイソプレン。
【0073】溶液重合法で製造した重合体の場合に、溶
剤含有量に殊に注意しなければならない。
【0074】上記のゴムの他に、単独または混合した下
記のエラストマーが該当する:カルボキシルゴム、エポ
キシドゴム、トランス−ポリペンテナマー(Polypentena
mer)、ハロゲン化ブチルゴム、2−クロロブタジエンか
らのゴム、エチレン−酢酸ビニル−コポリマー、エピク
ロロヒドリン、場合により化学変性した天然ゴム、例え
ばエポキシド化したタイプ。
【0075】本発明によるゴム粉末は、すでに記載した
充填材料の他に、場合により公知の加工助剤または加硫
助剤、例えば酸化亜鉛、ステアリン酸亜鉛、ステアリン
酸、ポリアルコール、ポリアミン、軟化剤、熱、光また
は酸素およびオゾンに対する老化防止剤、強化樹脂、難
燃剤例えばAl(OH)3およびMg(OH)2、顔料、
各種の架橋剤および場合により硫黄をゴム技術において
慣用の濃度で含む。
【0076】本発明より、微粒子状で、有機ケイ素化を
用いて変性したケイ酸を含むゴム粉末の製造が成功し、
これは易流動性であり、かつ機械的な負荷(例えば輸
送、包装)の後でも易流動性のままである。
【0077】この微粒子性のために、微粒子状の分散液
を得るために磨砕またはその他の粉砕手段は必要としな
い。
【0078】従って、これらは、容易に加工でき、かつ
加硫ゴムは改善された性質を有する微粒子状ゴム粉末と
なる。
【0079】下記の実施例において、本発明の実施可能
性および利点を説明するが、記載の手段に限られるもの
ではない。
【0080】
【実施例】製造に使用した原料 E−SBR:エマルション−スチレンブタジエンラテッ
クス、スチレン含有量23.5%(BSL) Si69:ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラ
スルファン(デグッサ株式会社(Degussa AG)) Si75:ビス(トリエトキシシリルプロピル)ジスル
ファン(デグッサ株式会社) ウルトラジル(Ultrasil)VN3、ウルトラジルVN3濾
過ケーク:沈降ケイ酸、N2表面積(BET)175m2
/g(デグッサ株式会社)、乾燥品または濾過ケークと
して、場合により顆粒化(gran) ウルトラジル7000、ウルトラジル7000濾過ケー
ク:沈降ケイ酸、N2表面積(BET)175m2/gお
よび改善された分散特性(デグッサ株式会社)、乾燥品
または濾過ケークとして、場合により顆粒化(gra
n) マルリパル(Marlipal)1618/25:乳化剤:脂肪ア
ルコールポリエチレン−グリコールエーテル(ヒュルス
社(Huels AG)) 実施例I E−SBR、ウルトラジル7000およびSi69を基
とする粉末ゴムの製造 攪拌しながら、水255L中のウルトラジル7000
14.3kg、Si69 1.58kg(ケイ酸に対し
て11.3%に相当)、マルリパル1618/25 1
42g(ケイ酸に対して1%に相当)から成る安定な懸
濁液を製造し、引き続き比率5:1に分割する。
【0081】懸濁液の多い方の部分を21.0%E−S
BRラテックスエマルション94.3Lと一緒に強く攪
拌して混合し、引き続き約10%Al2(SO43溶液
を加えてpH値5.0に低下させる。この第一沈降工程
に、上記で製造した懸濁液の第二の部分を加え、引き続
き終点3.7にpH値を低下させる。
【0082】沈降工程の後に、水の大部分の機械的分離
を行い、引き続き乾燥工程により残留水分1%未満とす
る。粉末状完成製品(EPB1)は、熱重量分析(TG
A)により測定してE−SBR100部およびウルトラ
ジル7000/Si69(11.3%)77部を含む。
【0083】実施例II E−SBR、ウルトラジル7000濾過ケークおよびS
i69を基とする粉末ゴムの製造 攪拌しながら、水189L中のウルトラジル7000濾
過ケーク59.0kg、Si69 1.60kg(ケイ
酸に対して11.3%に相当)、マルリパル1618/
25 140g(ケイ酸に対して1%に相当)から成る
安定な懸濁液を製造し、引き続き比率5:1に分割す
る。
【0084】懸濁液の多い方の部分を20.5%E−S
BRラテックスエマルション95.7Lと一緒に強く攪
拌して混合し、引き続き約10%Al2(SO43溶液
を加えてpH値4.9に低下させる。この第一沈降工程
に、上記で製造した懸濁液の第二の部分を加え引き続き
3.4にpH値を低下させる。
【0085】沈降工程の後に、水の大部分の機械的分離
を行い、引き続き乾燥工程により残留水分1%未満とす
る。粉末状完成製品(EPB2)は、E−SBR100
部およびウルトラジル7000(濾過ケークから)/S
i69(11.3%)83部を含む(TGA測定)。
【0086】実施例III E−SBR、ウルトラジルVN3およびSi69を基と
する粉末ゴムの製造 攪拌しながら、水267L中のウルトラジルVN3 1
3.9kg、Si691.55kg(ケイ酸に対して1
1.3%に相当)、マルリパル1618/25 137
g(ケイ酸に対して1%に相当)から成る安定な懸濁液
を製造し、引き続き比率5:1に分割する。
【0087】懸濁液の多い方の部分を20.9%E−S
BRラテックスエマルション94.7Lと一緒に強く攪
拌して混合し、引き続き約10%Al2(SO43溶液
を加えてpH値5.2に低下させる。この第一沈降工程
に、上記で製造した懸濁液の第二の部分を加え、引き続
き3.5にpH値を低下させる。
【0088】沈降工程の後に、水の大部分の機械的分離
を行い、引き続き乾燥工程により残留水分1%未満とす
る。粉末状完成製品(EPB3)は、E−SBR100
部およびウルトラジルVN3/Si69(11.3%)
72部を含む(TGA測定)。
【0089】実施例IV E−SBR、ウルトラジル7000およびSi75を基
とする粉末ゴムの製造 攪拌しながら、水258L中のウルトラジル7000
14.6kg、Si75 1.59kg(ケイ酸に対し
て11.3%に相当)、マルリパル1618/25 1
42g(ケイ酸に対して1%に相当)から成る安定な懸
濁液を製造し、引き続き比率5:1に分割する。
【0090】懸濁液の多い方の部分を21.5%E−S
BRラテックスエマルション93.8Lと一緒に強く攪
拌して混合し、引き続き約10%Al2(SO43溶液
を加えてpH値5.1に低下させる。この第一沈降工程
に、上記で製造した懸濁液の第二の部分を加え、引き続
き3.3にpH値を低下させる。
【0091】沈降工程の後に、水の大部分の機械的分離
を行い、引き続き乾燥工程により残留水分1%未満とす
る。粉末状完成製品(EPB4)は、E−SBR100
部およびウルトラジル7000/Si75(11.3
%)76部を含む(TGA測定)。
【0092】実施例V E−SBR、ウルトラジル7000濾過ケークおよびS
i75を基とする粉末ゴムの製造 攪拌しながら、水195L中のウルトラジル7000濾
過ケーク61.0kg、Si75 1.63kg(ケイ
酸に対して11.3%に相当)、マルリパル1618/
25 140g(ケイ酸に対して1%に相当)から成る
安定な懸濁液を製造し、引き続き比率5:1に分割す
る。
【0093】懸濁液の多い方の部分を20.5%E−S
BRラテックスエマルション96.2Lと一緒に強く攪
拌して混合し、引き続き約10%Al2(SO43溶液
を加えてpH値4.8に低下させる。この第一沈降工程
に、上記で製造した懸濁液(saturation agent)の第二の
部分を加え、引き続き3.5にpH値を低下させる。
【0094】沈降工程の後に、水の大部分の機械的分離
を行い、引き続き乾燥工程により残留水分1%未満とす
る。粉末状完成製品(EPB5)は、E−SBR100
部およびウルトラジル7000(濾過ケークから)/S
i75(11.3%)80部を含む(TGA測定)。
【0095】ゴム技術的使用において、下記の製品を使
用した。
【0096】化学薬品 SBR1500:スチレン−ブタジエンゴム、スチレン
含有量23.5% ナフトレン(Naftolen)ZD:芳香族鉱油軟化剤 EPB1:粉末ゴム、E−SBR1500 100部、
ウルトラジル7000/Si69 77部から成る EPB2:粉末ゴム、E−SBR1500 100部、
ウルトラジル7000(濾過ケークから)/Si69
83部から成る EPB3:粉末ゴム、E−SBR1500 100部、
ウルトラジルVN3/Si69 72部から成る EPB4:粉末ゴム、E−SBR1500 100部、
ウルトラジル7000/Si75 76部から成る EPB5:粉末ゴム、E−SBR1500 100部、
ウルトラジル7000(濾過ケークから)/Si75
80部から成る 6 PPD:N−(1,3−ジメチルブチル)−N−フ
ェニル−p−フェニレンジアミン CBS:ベンゾチアジル−2−シクロヘキシルスルフェ
ンアミド DPG:ジフェニルグアニジン 下記のゴム技術の試験方法を使用した。
【0097】ムーニー粘度:DIN53523/3 試験片の引張試験:DIN53504 ショア硬さ:DIN53505 引裂抵抗試験:ASTM D624 磨耗:DIN53516 分散(フィリップス):ISO/DIS11345 分散(粗さ):DIN4788 破断点伸び:DIN53504 破断エネルギー:DIN53504 実施例A 標準混合物に対する本発明による製品(製造例1)のゴ
ム技術的特性の比較
【0098】
【表1】
【0099】
【表2】
【0100】
【表3】
【0101】
【表4】
【0102】E−SBR−ラテックス、ウルトラジル7
000およびSi69から成る粉末ゴムは、慣用の混合
方法に対して高い強さ値、有利な耐摩擦性および著しく
改善された分散が特徴である。
【0103】実施例B 本発明による製品EPB2(E−SBR/ウルトラジル
VN3/Si69)、EPB3(E−SBR/ウルトラ
ジルVN3濾過ケーク/Si69)のゴム技術的特性の
比較
【0104】
【表5】
【0105】
【表6】
【0106】
【表7】
【0107】
【表8】
【0108】E−SBR−ラテックス、ウルトラジルV
N3濾過ケークおよびSi69(EPB3)から成る粉
末ゴムは、ウルトラジルVN3(EPD2)対して高い
強さ値、良好な耐摩擦性およびコンパウンド中における
優れた分散が特徴である。
【0109】実施例C EPB4(E−SBR/ウルトラジルVN3濾過ケーク
/Si69)およびEPB5(E−SBR/ウルトラジ
ル7000濾過ケーク/Si69)の間の比較
【0110】
【表9】
【0111】
【表10】
【0112】
【表11】
【0113】
【表12】
【0114】ウルトラジル7000濾過ケーク/Si7
5を用いた製品EPB5は、ウルトラジルVN3濾過ケ
ーク(EPB4)対してさらに良い強さ値、耐摩擦性の
さらなる上昇および優れた分散が特徴である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラインハルト シュトーバー ドイツ連邦共和国 ハッセルロート ボル ンヴィーゼンヴェーク 22 (72)発明者 ハルトムート ラウアー ドイツ連邦共和国 バート ゾーデン−ザ ールミュンスター エッカルトローターシ ュトラーセ 2 (72)発明者 ウヴェ エルンスト ドイツ連邦共和国 マール オプホフシュ トラーセ 22ベー

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 懸濁液の形の充填材料、元素の周期表の
    IIa、IIb、IIIaおよびVIII族の金属の水
    溶性塩およびゴムラテックス(ポリマーラテックス)、
    ゴムの水エマルションまたはゴム溶液を含む水含有混合
    物からの沈降による微粒子状ゴム(ゴム粉末)の製造方
    法において、 a)少なくとも1個のアルコキシ基を有する1種または
    それ以上の有機ケイ素化合物を水中に溶かすかまたは場
    合により界面活性物質の存在下で乳化するか、または上
    記の化合物を直接、場合により界面活性物質と一緒に酸
    化物またはケイ酸塩の微粒子状充填材料またはこれらの
    充填材料の混合物の水懸濁液と温度10〜60℃、有利
    には室温において攪拌して混合し、その際、ゴム内に混
    入のためのこの混合物の予定量を充填材料部分に関して
    一般には2部分に分割し、かつ b)第一部分をポリマーラテックス、ポリマーエマルシ
    ョンもしくはポリマー溶液と混合し、この混合物のpH
    値を酸、殊にはルイス酸を用いてpH値6.0〜4.5
    に低下させ(第一部分、第一工程)、 c)残りの部分(第二部分、分割部分)をpH値4.5
    〜2.6、殊には約3.2にさらに低下させて加え(第
    二工程)、混合物内に存在するゴムを有機ケイ素化合物
    を用いて変性した充填材料と一緒に沈降させ、 d)沈降した固体を自体公知の方法により分離し、 e)これを有利には、pH値を以後の加工に適合する値
    である約6〜7に調整するために洗浄し、かつ f)充填材料を含有するゴムを乾燥することを特徴とす
    る、微粒子状ゴムの製造方法。
  2. 【請求項2】 一般式 〔R1 n-(RO)3-nSi−(Alk)m−(Ar)pq〔B〕 (I)、 R1 n(RO)3-nSi−(Alk) (II)、 または R1 n(RO)3-nSi−(アルケニル) (III) 〔式中、 B:−SCN、−SH、−Cl、−NH2(q=1の場
    合)または−Sx−(q=2の場合) RおよびR1:炭素原子1〜4個を有するアルキル基、
    分枝状または非分枝状、フェニル基、その際、すべての
    基RおよびR1は、それぞれ同じかまたは異なるものを
    表していてもよく、有利にはアルキル基、 R:C1〜C4−アルキル、−C1〜C4−アルコキシ基、
    分枝状または非分枝状、 n:0、1または2、 Alk:2価の線状または分枝状で炭素原子1〜6個を
    有する炭化水素基 m:0または1、 Ar:炭素原子6〜12個を有するアリーレン基、 p:0または1、ただしpおよびmは同時には0を表さ
    ない、 x:2〜8の数、 アルキル:1価の線状または分枝状で、炭素原子1〜2
    0個、有利には炭素原子2〜8個を有する不飽和炭化水
    素基、 アルケニル:1価の線状または分枝状で、炭素原子2〜
    20個、有利には炭素原子2〜8個を有する不飽和炭化
    水素基を表す〕の1種またはそれ以上の有機ケイ素化合
    物を使用する、請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 表面活性物質として、非イオン、カチオ
    ンまたはアニオン界面活性剤を使用する、請求項1また
    は2記載の方法。
  4. 【請求項4】 界面活性剤をエマルション中の有機シラ
    ン化合物の量に対して、1〜15重量%、殊には2〜1
    0重量%の量で使用する、請求項3記載の方法。
  5. 【請求項5】 懸濁液中の有機ケイ素化合物の濃度が、
    充填材料(絶対乾燥)に対して0.3〜15重量%であ
    る、請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法。
  6. 【請求項6】 ゴム粉末を酸、有利にはルイス酸、殊に
    はAl2(SO43の存在下で沈降させる、請求項1記
    載の方法。
  7. 【請求項7】 脂肪アルコールポリエチレングリコール
    エーテルまたはアルキルフェノールポリエチレングリコ
    ールエーテルの類からの界面活性剤を使用する、請求項
    3記載の方法。
  8. 【請求項8】 工程a)において、充填材料として、殊
    には塩を含まないように洗浄した沈降ケイ酸の濾過ケー
    クを使用する、請求項1から7までのいずれか1項に記
    載の方法。
  9. 【請求項9】 天然充填材料、殊には粘土の加工の際に
    生成する固体を使用する、請求項1から8までのいずれ
    か1項に記載の方法。
  10. 【請求項10】 工程b)による第一部分中にゴム粉末
    中に予定した充填材料部分の50部以上を使用する、請
    求項1記載の方法。
  11. 【請求項11】 b)による第一部分中に、ゴム粉末中
    に予定した充填材料部分中の90〜99%を、充填材料
    80部phr以上の割合(ゴム100部に対し)におい
    て使用する、請求項1記載の方法。
  12. 【請求項12】 工程a)によるエマルション/懸濁液
    または工程b)による混合物に、ゴム技術的に使用でき
    るカーボンブラックを所望の量で添加する、請求項1か
    ら11までのいずれか1項に記載の方法。
  13. 【請求項13】 請求項1、a)項によるエマルショ
    ン、懸濁液または溶液またはb)、c)項により製造し
    た混合物のいずれかを、ゴム工業において慣用の加工助
    剤、老化防止剤、活性化剤および/または架橋剤および
    硫黄を慣用の量で加える、請求項1記載の方法。
  14. 【請求項14】 ゴム、充填材料およびゴム工業におい
    て通例の加工助剤、老化防止剤、活性化剤、および/ま
    たは架橋剤および硫黄を通例の量で含有している微粒子
    状のゴム(ゴム粉末)。
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