JP2003238752A - シリカを充填したエラストマーコンパウンド - Google Patents
シリカを充填したエラストマーコンパウンドInfo
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Abstract
マー、特にブロモブチルエラストマー(BIIR)を提供
すること。 【解決手段】 少なくとも1種のハロブチルエラストマ
ー、少なくとも1種のミネラル充填剤、および少なくと
も1種のシラザン化合物、または、シラザン化合物と添
加剤との混合物であって該添加剤が少なくとも1つのヒ
ドロキシル基と塩基性アミン基を含む少なくとも1つの
置換基とを有するもの、を混ぜる工程、および得られる
充填されたハロブチルエラストマーを硬化させる工程、
を包含する、充填されたハロブチルエラストマーの製造
方法。
Description
ハロゲン化ブチルエラストマー、特にブロモブチルエラ
ストマー(BIIR)に関する。
充填剤は、エラストマーコンパウンドの強度および疲労
特性を大きく改善することが知られている。また、化学
的相互作用が、エラストマーと充填剤との間で起こるこ
とも知られている。例えば、カーボンブラックと、ポリ
ブタジエン(BR)およびスチレンブタジエンコポリマー
(SBR)などの高度不飽和エラストマーとの良好な相互
作用は、これらのコポリマーに存在する炭素-炭素二重
結合の数が多いために起こる。ブチルエラストマーは、
BRまたはSBRで見出される炭素-炭素二重結合のほ
んの10分の1またはそれ以下の炭素-炭素二重結合し
か有し得ず、そしてブチルエラストマーから作成される
コンパウンドはカーボンブラックとの相互作用が劣るこ
とが知られている。例えば、カーボンブラックと、BR
およびブチルエラストマーの組み合わせとを混合して調
製したコンパウンドは、BRの領域をもたらし、その領
域はカーボンブラックの大部分を含み、そしてブチルの
領域は非常に少量のカーボンブラックしか含まない。ま
た、ブチルコンパウンドは摩耗抵抗性が劣ることも知ら
れている。
(特許文献1)は、シリカを含むハロブチルエラストマ
ーと特定のシランとを併用することによって、大きく改
善された特性を有する、充填されたブチルエラストマー
組成物を作ることが可能であることを示している。これ
らのシランは、分散剤としておよびハロゲン化ブチルエ
ラストマー(ハロブチルエラストマー)と充填剤との結合
剤として作用する。しかしながら、シランを使用するこ
との不利益の1つとして、製造中における、およびこの
方法によって作られる製品の使用中における潜在的な、
アルコールの放出がある。その上、シランは、得られる
製品のコストを顕著に上げる。
0号明細書(特許文献2)は、少なくとも1つの塩基性
窒素含有基および少なくとも1つのヒドロキシル基を有
する特定の有機化合物を含む、充填されたハロブチルエ
ラストマーコンパウンドが、ハロブチルエラストマーと
カーボンブラックおよびミネラル充填剤との相互作用を
高め、引張り強さおよび磨耗(DIN)などが改善された
コンパウンド特性がもたらされると開示している。
書
書
少なくとも1種のミネラル充填剤と、少なくとも1種の
シラザン化合物とを含む組成物の調製方法を提供する。
また本発明は、ハロブチルエラストマーと、少なくとも
1種のミネラル充填剤と、少なくとも1種のシラザン化
合物とを含む、充填されたハロブチルエラストマー組成
物も提供する。特に、アルコールの放出を伴わず、そし
て当業者に既知の方法と比べてコストが顕著に低減され
ている、充填された組成物を作る方法を提供する。
ブチルエラストマーとミネラル充填剤との相互作用を高
めて、引張り強さおよび磨耗(DIN)などのコンパウン
ド特性の改善がもたらされることが見出された。シラザ
ン化合物は、分散させ、そしてシリカとハロゲン化エラ
ストマーとを結合すると考えられる。
も1種のシラザン化合物の存在下でハロブチルエラスト
マーと少なくとも1種のミネラル充填剤とを混合する工
程、および得られる充填されたハロブチルエラストマー
を硬化させる工程を包含する方法を提供する。得られる
組成物は、改善された特性を有し、本発明の他の態様を
形成する。
つのヒドロキシル基および塩基性アミンを含む官能基を
有する添加剤との混合が、ハロブチルエラストマーとミ
ネラル充填剤との相互作用を高め、引張り強さおよび摩
耗抵抗(DIN)などのコンパウンド特性の改善がもたら
されることを見出した。
も1種のシラザン化合物と、少なくとも1つのヒドロキ
シル基および塩基性アミンを含む官能基を有する少なく
とも1種の添加剤の存在下で、ハロブチルエラストマー
と少なくとも1種のミネラル充填剤とを混合する工程、
および、得られる充填されたハロブチルエラストマーを
硬化させる工程、とを包含する方法が提供される。得ら
れる組成物は、改善された特性を有し、本発明の他の態
様を形成する。
シラザン化合物とヒドロキシルおよびアミンを有する添
加剤との混合物、とが混ぜられるハロブチルエラストマ
ーは、別のエラストマーまたはエラストマーコンパウン
ドとの混合物であってもよい。ハロブチルエラストマー
は、このような混合物の5%以上を構成し得る。好まし
くは、ハロブチルエラストマーは、このような混合物の
少なくとも10%を構成し得る。場合によっては、混合
物を使用せずに単独のエラストマーとしてハロブチルエ
ラストマーを使用するのが好ましい。しかしながら、混
合物が使用される場合は、他のエラストマーは、例えば
天然ゴム、ポリブタジエン、スチレン-ブタジエンまた
はポリクロロプレンあるいはこれらのエラストマーの1
種またはそれ以上を含むエラストマーコンパウンドであ
り得る。
させて、例えば摩耗抵抗性、転がり抵抗性および牽引力
などの特性が改善された生産物を得ることができる。硬
化は、硫黄を用いるのが効果的である。硫黄の好ましい
量は、ゴム100重量部当り0.3〜2.0重量部であ
る。活性化剤、例えば酸化亜鉛などを、0.5〜2重量
部の範囲の量で使用してもよい。他の成分、例えばステ
アリン酸、酸化防止剤、または促進剤を、硬化させる前
にエラストマーに加えてもよい。硫黄硬化が、既知方法
の中で効果的である。例えば、Chapman & Hall出版(199
5年)「Rubber Technology」第3版の、第2章「The com
pounding and Vulcanization of rubber」参照、この開
示をこの手順の管轄に関して参照して本明細書に導入し
た。
で知られる他の硬化剤を使用してもよい。たくさんの化
合物、例えばビスジエン親和物(dieneophiles)(例えばm
-フェニル-ビス-マレイミド(maleinimide)、HVA
2)、フェノール樹脂、アミン、アミノ酸、過酸化物、
酸化亜鉛および類似物などが、ハロブチルエラストマー
を硬化させることで知られている。前述の硬化剤の組み
合わせを使用することもできる。
マーを、硫黄を用いて硬化させる前に、他のエラストマ
ーまたはエラストマーコンパウンドと混ぜることもでき
る。以下に記載する。
エラストマー(類)」の語句は、塩素化または臭素化ブチ
ルエラストマーをいう。臭素化ブチルエラストマーが好
ましく、一例として、ブロモブチルエラストマーなどに
関して、本発明を説明する。しかしながら、本発明は塩
素化ブチルエラストマーの使用にも適用されると考える
べきである。
エラストマーとして、限定するものではないが、臭素化
ブチルエラストマーが含まれる。このようなエラストマ
ーは、ブチルゴムの臭素化によって得ることができる
{イソオレフィン(通常イソブチレン)と通常C4〜C6共
役ジオレフィンのコモノマー(好ましくはイソプレン)と
のコポリマー−(臭素化イソブテン-イソプレン-コポリ
マー・BIIR)である}。しかしながら、共役ジオレ
フィン以外のコモノマーを使用することもでき、C1-C
4-アルキル置換スチレンなどアルキル置換ビニル芳香族
コモノマーでできたものも言及される。市販されている
このようなエラストマーの例として、コモノマーがp-メ
チルスチレンである臭素化イソブチレンメチルスチレン
コポリマー(BIMS)がある。
は、ジオレフィン(好ましくはイソプレン)に由来する繰
り返し単位0.1〜10重量%の範囲、イソオレフィン(好ま
しくはイソブチレン)に由来する繰り返し単位90〜99.9
重量%の範囲(ポリマーの炭化水素含有量に基づく)、お
よび臭素0.1〜9重量%の範囲(ブロモブチルポリマーに
基づく)を含む。典型的なブロモブチルポリマーは、D
IN53523(125℃でML1+8)によるムーニー粘度
で示される分子量を25〜60の範囲で有する。
ストマーは、好ましくは、イソプレンに由来する繰り返
し単位0.5〜5重量%の範囲(ポリマーの炭化水素含有量
に基づく)、およびイソブチレンに由来する繰り返し単
位95〜99.5重量%の範囲(ポリマーの炭化水素含有量に
基づく)、および臭素0.2〜3重量%、好ましくは0.75〜
2.3重量%の範囲(臭素化ブチルポリマーに基づく)を含
む。
てもよい。適した安定剤として、ステアリン酸カルシウ
ムおよびエポキシ化大豆油が含まれ、好ましくは臭素化
ブチルゴム100重量部当り0.5〜5重量部(phr)の範囲の量
で使用される。
Bayer社で販売されているBayer Bromobutyl(登録商標)2
030、Bayer Bromobutyl(登録商標)2040(BB2040)、およ
びBayer Bromobutyl(登録商標)X2が含まれる。Bayer BB
2040は、ムーニー粘度(@125℃でML1+8)39±4、2.0
±0.3重量%の臭素含有量、および1モル当りおよそ50
0,000gの分子量を有する。
ラストマーは、臭素化ブチルゴムと共役ジオレフィンモ
ノマーに基づくポリマーとのグラフトコポリマーであっ
てもよい。同発明者らの同時係属カナダ特許出願第22
79085号明細書は、固体の臭素化ブチルゴムと、共
役ジオレフィンモノマー(幾つかのC-S-(S)n-C結合
(式中nは1〜7の整数である)を含む)に基づく固体のポ
リマーとの混合によるグラフトコポリマーの調製方法を
対象とし、この混合は、50℃以上の温度で、グラフト化
が引き起こされるのに十分な時間で行なわれる。この出
願の開示は参照して本明細書に導入されている。グラフ
トコポリマーのブロモブチルエラストマーは上記の何れ
であってもよい。グラフトコポリマー中に導入できる共
役ジオレフィンは、一般に、構造式:
基であり、R1およびR1 1は同一であっても異なっても
よく、水素原子または炭素数1〜4を含むアルキル基から
なる群から選択される。]を有する。適した共役ジオレ
フィンの、幾つかの代表的な限定するものではない例と
して、1,3-ブタジエン、イソプレン、2-メチル-1,3-ペ
ンタジエン、4-ブチル-1,3-ペンタジエン、2,3-ジメチ
ル-1,3-ペンタジエン、1,3-ヘキサジエン、1,3-オクタ
ジエン、2,3-ジブチル-1,3-ペンタジエン、2-エチル-1,
3-ペンタジエン、2-エチル-1,3-ブタジエンなどが含ま
れる。炭素数4〜8を含む共役ジオレフィンモノマーが好
ましく、1,3-ブタジエンおよびイソプレンが特に好まし
い。
ホモポリマー、または2種もしくはそれ以上の共役ジエ
ンモノマーのコポリマー、またはビニル芳香族モノマー
を有するコポリマーであってよい。
芳香族モノマーは、共役ジオレフィンモノマーを用いて
コポリマー化が可能なように選択される。一般に、有機
アルカリ金属開始剤を用いてポリマー化することが知ら
れている任意のビニル芳香族モノマーを使用することが
できる。このようなビニル芳香族モノマーは、通常、炭
素数8〜20、好ましくは炭素数8〜14を含む。こうしてコ
ポリマー化することができるビニル芳香族モノマーの幾
つかの例として、スチレン、α-メチルスチレン、p-メ
チルスチレン、p-メトキシスチレンなど種々のアルキル
スチレン、1-ビニルナフタレン、2-ビニルナフタレン、
4-ビニルトルエンなどが含まれる。スチレンが、1,3-ブ
タジエン単独とのコポリマー化または1,3-ブタジエンお
よびイソプレンの両方とのターポリマー化に好ましい。
用してもよく、下記の他のエラストマーと組み合わせて
使用してもよい: BR −ポリブタジエン ABR−ブタジエン/C1-C4アルキルアクリレートコポ
リマー CR −ポリクロロプレン IR −ポリイソプレン SBR −スチレン含有量1〜60、好ましくは20〜50重
量%のスチレン/ブタジエンコポリマー IIR −イソブチレン/イソプレンコポリマー NBR −アクリロニトリル含有量5〜60、好ましくは1
0〜40重量%のブタジエン/アクリロニトリルコポリマー HNBR−部分的に水素化されたまたは完全に水素化さ
れたNBR EPDM−エチレン/プロピレン/ジエンコポリマー
てシリカ、シリケート、クレー(ベントナイトなど)、石
膏、アルミナ、二酸化チタン、タルクなどが含まれ、同
じくこれらの混合物も含まれる。
素の火炎加水分解によって調製され、比表面積5〜100
0、好ましくは20〜400m2/g(BET比表面積)を有し、一
次粒径10〜400nmを有する、高度に分散されたシリカ;
シリカは、必要に応じてAl、Mg、Ca、Ba、Z
n、ZrおよびTiなどの他の金属酸化物を含む混合酸
化物として存在してもよい; − アルミニウムシリケートおよびアルカリ土類金属シ
リケートなどの合成シリケート − BET比表面積20〜400m2/gおよび一次粒径10〜400
nmを有する、マグネシウムシリケートまたはカルシウム
シリケート; − カオリンおよび他の天然型シリカなどの天然シリケ
ート; − ガラス繊維およびガラス繊維生産物(マット材料、
押出物)またはガラスミクロスフェア; − 酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化マグネシウムおよ
び酸化アルミニウムなどの金属酸化物; − 炭酸マグネシウム、炭酸カルシウムおよび炭酸亜鉛
などの金属炭酸塩; − 例えば水酸化アルミニウムおよび水酸化マグネシウ
ムなどの金属水酸化物; またはそれらの組み合わせ。
ル基を有し、親水性および疎油性(oleophobic)となって
いる。このため充填剤粒子とブチルエラストマーとの間
の良好な相互作用の達成が困難となる。幾つかの目的に
おいて、好ましいミネラルはシリカであり、特にナトリ
ウムシリケートの二酸化炭素沈降によって調製されたシ
リカである。
子は、1〜100ミクロン、好ましくは10〜50ミクロン、最
も好ましくは10〜25ミクロンの範囲の平均凝集粒径を有
する。5ミクロン以下または50ミクロン以上の大きさの
ものが凝集粒子の体積の10%未満であるのが好ましい。
さらに適した非晶質乾式シリカは、DIN(ドイツ工業
規格)66131に基づいて測定されるBET表面積で5
0〜450平方メートル/gであり、DIN53601に基づ
いて測定されるDBP吸油量でシリカ100g当り150〜400
であり、DIN ISO787/11に基づいて測定され
る乾燥減量で0〜10重量%である。適したシリカ充填剤
は、PPG Industries Inc.のHiSil(登録 商標)210、Hi
Sil(登録商標)233およびHiSil(登録商標)243の商
品名で市販されている。また、Bayer AGのVulkasil
(登録商標)SおよびVulkasil(登録 商標)Nも適してい
る。
既知の非ミネラル充填剤と組み合わせて使用することが
できる: − カーボンブラック;ここで使用されるカーボンブラ
ックは、ランプブラック、ファーネスブラックまたはガ
スブラック法によって調製され、20〜200m2/gのBET
比表面積を有する、例えばSAF、ISAF、HAF、
FEFまたはGPFカーボンブラック;または − ゴムゲル、特にポリブタジエン、ブタジエン/スチ
レンコポリマー、ブタジエン/アクリロニトリルコポリ
マーおよびポリクロロプレンに基づくもの。
ロブチルエラストマー組成物において充填剤として使用
されないが、幾つかの実施態様では、40phrまでの量で
存在してもよい。ミネラル充填剤が充填剤総量当り少な
くとも55重量%を構成するのが好ましい。本発明のハロ
ブチルエラストマー組成物を別のエラストマー組成物と
ブレンドする場合、他の組成物はミネラルおよび/また
は非ミネラル充填剤を含んでもよい。
ラザン基、例えばジシラザン類を有し得る。有機シラザ
ン化合物が好ましい。例として、限定するものではない
が、ヘキサメチルジシラザン、ヘプタメチルジシラザ
ン、1,1,3,3-テトラメチルジシラザン、1,3-ビス(クロ
ロメチル)テトラメチルジシラザン、1,3-ジビニル-1,1,
3,3-テトラメチルジシラザン、および1,3-ジフェニルテ
トラメチルジシラザンが含まれる。
機シラザンの混合物の物理的性質を高める添加剤の例と
して、タンパク質、アスパラギン酸、6-アミノ-カプロ
ン酸、ジエタノールアミンおよびトリエタノールアミン
が含まれる。好ましくは、ヒドロキシルおよびアミンを
有する添加剤は、第一級アルコール基と、メチレン架橋
によって隔てられたアミン基とを有し得、枝分かれして
いてもよい。このような化合物は、一般式
あっても枝分かれしていてもよい。]を有する。
レン基の数は1〜4の範囲であり得る。好ましい添加剤の
例として、モノエタノールアミンおよびN,N-ジメチル
アミノアルコールが含まれる。
填剤の量は、広範な範囲で変えることができる。充填剤
の典型的な量は、エラストマー100重量部当り20〜250重
量部、好ましくは30〜100重量部、より好ましくは40〜8
0重量部の範囲である。シラザン化合物の量は、典型的
には、エラストマー100重量部当り0.5〜10重量部であ
り、好ましくはエラストマー100重量部当り1〜6重量
部、より好ましくはエラストマー100重量部当り2〜5重
量部である。シラザン化合物と併せて使用されるヒドロ
キシルおよびアミンを有する添加剤の量は、典型的に
は、エラストマー100重量部当り0.5〜10重量部、好まし
くはエラストマー100重量部当り1〜3重量部である。
量部当り40重量部まで、好ましくは5〜20重量部で存在
してもよい。さらに、潤滑剤、例えばステアリン酸など
の脂肪酸が、3重量部まで、より好ましくは2重量部まで
の量で存在してもよい。
(類)、およびシラザン(類)もしくはシラザンとヒドロキ
シルおよびアミンを有する添加剤との混合物を、好適に
は25〜200℃の範囲の温度で併せて混合する。混合段階
の1つの温度が60℃以上であるのが好ましく、90〜150
℃の範囲の温度であるのが特に好ましい。普通は、混合
時間は1時間を超えない;2〜30分の範囲の時間で通常
は十分である。混合は二本ロールミルミキサーで適切に
行なわれ、エラストマー中への充填剤の良好な分散が提
供される。混合は、また、バンベリーミキサーでも行な
うことができ、またハーク(Haake)またはブラベンダー
(Brabender)小型密閉式ミキサーで行なうこともでき
る。押出機もまた良好な混合を提供し、短い混合時間が
可能となるというさらなる利点も有する。2またはそれ
以上の段階で混合を行なうことも可能である。さらに、
混合を異なる装置で行なうこともでき、例えばある段階
を密閉式ミキサーで、そして他の段階を押出機で行なう
こともできる。
高められた相互作用は、充填されたエラストマーの特性
の改善をもたらす。これらの改善された特性には、より
高い引張り強さ、より高い摩耗抵抗性、より低い浸透性
およびより良好な動的特性が含まれる。これらは、充填
されたエラストマーを、限定するものではないが、タイ
ヤのトレッドおよびタイヤの側壁、タイヤのインナーラ
イナー、タンクのライニング、ホース、ローラー、コン
ベヤベルト、硬化性ブラダー、ガスマスク、医薬品封入
物およびガスケットなどを含む多くの用途に、特に適す
るようにする。
チルエラストマー、シリカ粒子、シラザン化合物または
シラザンとヒドロキシルおよびアミンを有する添加剤と
の混合物、および必要に応じて加工油増量剤を、二本ロ
ールミルで、25℃の通常のミル温度で混合する。次い
で、混合したコンパウンドを二本ロールミル中に置き、
60℃以上の温度で混合する。混合温度はあまり高くない
のが好ましく、より好ましくは150℃を超えないのが好
ましい。高温では望ましくないような遠方での硬化が進
行し、次の処理が妨げられ得るからである。これらの4
成分の、150℃を超えない温度での混合の生産物は、良
好な応力/歪特性を有するコンパウンドであり、硬化剤
の添加を伴って、暖かなミルでさらに迅速に処理するこ
とができる。
物、特に充填されたブロモブチルゴム組成物は、多くの
使用が見出されるが、タイヤのトレッドの組成物での使
用について特に言及する。タイヤトレッドの組成物の重
要な特徴は、低い転がり抵抗、良好な牽引力(特に湿潤
時で)、および摩擦に抵抗するための良好な摩耗抵抗を
有するものである。本発明の組成物は、これらの望まし
い特性を示す。従って、牽引力の指標は0℃でのtanδで
あり、0℃でのtanδが高いことは良好な牽引力を有する
ことに対応する。転がり抵抗の指標は60℃でのtanδで
あり、60℃でのtanδが低いことは転がり抵抗が低いこ
とに対応する。転がり抵抗はタイヤの前進運動の抵抗の
尺度であり、転がり抵抗が低いと、燃料の消費が低減さ
れることが期待される。60℃での損失弾性率の値が低い
ことも、転がり抵抗性が低いことの指標である。下記の
実施例で示すように、本発明の組成物は、0℃で高いtan
δを、60℃で低いtanδを、そして60℃で低い損失弾性
率を示す。
る。
研磨紙)
のtanδ、60℃での損失弾性率)を、GABOを使用して
行なった。GABOは、加硫したエラストマー材料の特
性を特徴付けるための動的機器分析機である。動的機械
的特性は、通常、0℃でのtanδの値が最も高く得られる
最も良好な牽引力を伴う牽引力の測定によって与えられ
る。60℃でのtanδの値が低いこと、特に60℃で損失弾
性率が低いことは、転がり抵抗性が低いことの指標であ
る。RPA測定は、100℃、周波数6cpmでの操作によ
る、AlphaTechnologies RPA 2000を使用して得られた。
歪運動曲線(strain sweeps)を、0.1、0.2、0.5、1、2、
5、10、20、50および90°の歪で測定した。
ASTM D52-89 MDR2000Eレオメータ
ー。
系油。 Maglite(登録商標)D−CP Hall製造の酸化マグネシウ
ム。
て、市販のBayer(登録商標)ブロモブチル2030)、シリ
カ、油、およびシラザンまたはシラザンとヒドロキシル
およびアミンを有する添加剤との混合物を、下記何れか
で混合した: i) 40℃にセットしたMokonを使用して熱的に安定化さ
せた、77rpm操作の接線バンベリー密閉式ミキサー。コ
ンパウンドを総時間6分で混合した。最終ゴム温度は140
℃〜180℃であった。 ii) 24および32rpmで作動するロールを有する6''×1
2''二本ロールミル。ミルロールを25℃にセットし、総
導入時間は10分であった。混合したコンパウンドを、ロ
ール温度110℃でさらに10分間「加熱処理」した。最終
ゴム温度は125℃であった。次いで、25℃のミルを用い
て冷却したサンプルに、硬化剤を加えた。
へのシラザンの導入の影響を、ヘキサメチルジシラザン
(HMDZ)をシラザン化合物として導入した幾つかのコ
ンパウンドの配合により調べた。比較として、シラザン
を含まないハロゲン化ブチルエラストマー/シリカコン
パウンドも対照コンパウンドとして調製した。
IR)を、上記の混合条件下で、シラザン、およびゴム1
00重量部当り60重量部(phr)のシリカ充填剤(HiSil
(登録商標)233)と、接線バンベリーミキサー中で混合し
た。各コンパウンドに、同一の硬化剤成分(ステアリン
酸1phr、硫黄0.5phr、およびZnO1.5phr)を冷却ミル
で加えた。コンパウンドを、170℃でtc(90)+10分(DI
N磨耗試験用)または170℃でtc (90)+5分の何れかで硬
化させて、試験した。表1および2に、製造組成、HM
DZを含むコンパウンドと充填剤結合剤を含まないコン
パウンドについての物理的性質データを示す。
ブチルエラストマー中の珪質充填剤の結合および分散を
助力する効果をはっきり示している。M300/M100比率
を、エラストマーコンパウンドでの充填剤の補強の度合
いの相対測定として広く使用した(比率の値が高い場
合、補強の度合いが高い。)。HMDZを含まないコン
パウンド1dのM300/M100(この中で実施例1dを下記
実施例において対照コンパウンドとして使用する。)は
1.97であるが、HMDZを含むコンパウンドのM300/M
100値は3.76〜4.13の範囲であった(図1参照)。RPA
測定より得られた低い歪での複素弾性率(G*、MPa)を、
エラストマーコンパウンドの充填剤補強の度合いの相対
測定として広く使用した(G*の値が低い場合、充填剤の
分散の度合いが高い)。表1のデータから、充填剤分散
における有意な改善が、臭素化ブチルゴム/シリカコン
パウンドへのHMDZの添加で得られることが明らかで
ある。特に、対照コンパウンドにおいてG*値は2934MPa
であったが、HMDZを含むコンパウンドではこの値は
365〜631MPaの範囲であった(図2参照)。
分散と結合の改善が、得られるコンパウンドの加工性全
体に影響を及ぼさないことも示していることである。表
1および図3に示すムーニースコーチのデータの試験か
ら、上記臭素化ブチルゴム/シリカコンパウンドへのH
MDZの導入がスコーチ安全性を有意に改善する(すな
わち、t03時間が増加する)ことがわかる。
ウンドの性能に関して、0℃および60℃でのtanδの値、
同じく60℃での損失弾性率(G''、MPa)の値を引用し
た。特に、0℃でのtanδの値が高いことは良好な牽引力
を示すことであり、また60℃でのtanδの値が低いこ
と、60℃でのG''の値が低いことは、転がり抵抗が低い
ことを示すことである。表2に示すデータから、0℃で
のtanδの値および60℃でのG''値におけるHMDZの
プラスの効果がみられる。対照コンパウンドはtanδ(0
℃)0.23、G''(60℃)3.33MPaであるのに対し、HMDZ
を含むコンパウンドは、tanδ(0℃)の値は0.49〜0.88の
範囲であり、G''(60℃)の値は0.93〜1.98MPaの範囲で
ある。
少なくとも1つのヒドロキシル基および塩基性アミン基
を含む少なくとも1つの置換基を有する添加剤の、ハロ
ゲン化ブチルエラストマーコンパウンド中でのシリカの
分散および補強における利用性について説明している。
ハロゲン化ブチルエラストマー/シリカコンパウンドへ
のHMDZの導入でみられるプラスの効果が与えられ
る、HMDZと、上記の型のヒドロキシルおよびアミン
を有する添加剤との混合を試験した。この実施例で、H
MDZとモノエタノールアミン(MEA)との混合物を、
バンベリー密閉式ミキサーで調製されたハロゲン化ブチ
ルエラストマー/シリカコンパウンドへ導入する効果を
調べた。
IR)を、上記の混合条件で、添加剤、およびゴム100重
量部当り60重量部(phr)のシリカ充填剤(HiSil
(登録商標)233)と、接線バンベリーミキサー中で混合し
た。各コンパウンドに、同一の硬化剤成分(ステアリン
酸1phr、硫黄0.5phr、およびZnO1.5phr)を冷却ミル
で加えた。コンパウンドを、170℃でtc(90)+10分(DI
N磨耗試験用)または170℃でtc(90)+5分の何れかで硬
化させて、試験した。表3および4に、製造組成、HM
DZ/MEAを含むコンパウンドとMEAのみを含むコ
ンパウンドについての物理的性質データを示す。
添加が、臭素化ブチルエラストマー中の充填剤の結合お
よび分散を助力する効果をはっきり示している。対照コ
ンパウンドのM300/M100の値は1.97であるが、HMD
ZとMEAを含むコンパウンドのM300/M100値は2.79
〜4.30である(図4参照)。その上、充填剤の分散におけ
る有意な改善が、臭素化ブチルゴム/シリカコンパウン
ドへのHMDZおよびMEAの添加で得られた。特に、
対照コンパウンドにおいて、G*値が2934MPaであった
が、HMDZおよびMEAを含むコンパウンドでは、こ
の値は304〜1609MPaの範囲であった(図5参照)。HMD
Z2.9phrおよびMEA2.2phr、またはHMDZ2.9phrお
よびMEA1.1phrを導入することは、MEAのみを含む
コンパウンドでみられる改善を超えて、充填剤分散の度
合いを改善することがわかる。
トマー/シリカ/MEAコンパウンドへのHMDZの添加
でM300/M100値が低くなり、DIN磨耗体積損失が増
加することを示唆しているが、t03時間の増加から明ら
かであるスコーチ安全性の有意な改善に注目することは
重要である。
値および60℃でのG''値におけるHMDZおよびMEA
のプラスの効果がみられる。対照コンパウンドではtan
δ(0℃)の値は0.23でありG''(60℃)の値は3.33MPaであ
るが、HMDZおよびMEAを含むコンパウンドはtan
δ(0℃)の値は0.43〜0.85の範囲であり、G''(60℃)の
値は1.10〜2.39MPaの範囲である。さらに、HMDZ2.9
phrおよびMEA2.2phrを含むコンパウンドそしてHM
DZ2.9phrおよびMEA1.1phrを含むコンパウンドは、
tanδ(0℃)およびG''(60℃)の値が、MEAのみを含む
ハロゲン化ブチルエラストマー/シリカコンパウンドの
値より優れている。
(MEA)の混合物を、6''×12''ミルで調製されたハロ
ゲン化ブチルエラストマー/シリカコンパウンドへ導入
する効果を調べた。
IR)を、上記の混合条件で、添加剤、およびゴム100重
量部当り60重量部(phr)のシリカ充填剤(HiSil
(登録商標)233)と、6''×12''ミル中で混合した。各コ
ンパウンドに、同一の硬化剤成分(ステアリン酸1phr、
硫黄0.5phr、およびZnO1.5phr)を冷却ミルで加え
た。コンパウンドを、170℃でtc(90)+10分(DIN磨耗
試験用)または170℃でtc(90)+5分の何れかで硬化させ
て、試験した。表5および6に、製造組成、HMDZ/
MEAを含むコンパウンドとMEAのみを含むコンパウ
ンドについての物理的性質データを示す。
添加が、臭素化ブチルエラストマー中の充填剤の結合お
よび分散を助力する効果をはっきり示している。対照コ
ンパウンドのM300/M100の値は1.97であるが、HMD
ZとMEAを含むコンパウンドのM300/M100値は4.02
〜6.00の範囲である(図6参照)。その上、充填剤の分散
における有意な改善が、臭素化ブチルゴム/シリカコン
パウンドへのHMDZおよびMEAの添加で得られた。
特に、対照コンパウンドにおいて、G*値が2934MPaであ
ったが、HMDZおよびMEAを含むコンパウンドで
は、この値は256〜538MPaの範囲であった(図7参照)。
MEAと併せたHMDZの導入が、MEAのみを含むコ
ンパウンドでみられる改善を超えて、補強(M300/M10
0)および充填剤の分散(低い歪でのG*)の度合いを改善
することが分かる。
よびMEAのみを含むコンパウンドの両方と比べて、ハ
ロゲン化ブチルエラストマー/シリカ/MEAコンパウン
ドへのHMDZの添加でDIN磨耗体積損失が低くなる
ことも示唆している。
よび60℃でのG''値におけるHMDZおよびMEAのプ
ラスの効果がみられる。対照コンパウンドではtanδ(0
℃)の値は0.23でありG''(60℃)の値は3.33MPaである
が、HMDZおよびMEAを含むコンパウンドはtanδ
(0℃)の値は0.50〜0.86の範囲であり、G''(60℃)の値
は0.69〜1.78 MPaの範囲である。さらに、HMDZおよ
びMEAの両方を含むコンパウンドは、tanδ(0℃)およ
びG''(60℃)の値が、MEAのみを含むハロゲン化ブチ
ルエラストマー/シリカコンパウンドの値より優れてい
る。
タノール(DMAE)の混合物を、バンベリーで調製され
たハロゲン化ブチルエラストマー/シリカコンパウンド
へ導入する効果を調べた。
IR)を、上記の混合条件で、添加剤、およびゴム100重
量部当り60重量部(phr)のシリカ充填剤(HiSil
(登録商標)233)と、接線バンベリーミキサー中で混合し
た。各コンパウンドに、同一の硬化剤成分(ステアリン
酸1phr、硫黄0.5phr、およびZnO1.5phr)を冷却ミル
で加えた。コンパウンドを、170℃でtc(90)+10分(DI
N磨耗試験用)または170℃でtc(90)+5分の何れかで硬
化させて、試験した。表7および8に、製造組成、HM
DZ/DMAEを含むコンパウンドとDMAEのみを含
むコンパウンドについての物理的性質データを示す。
の添加が、臭素化ブチルエラストマー中の充填剤の結合
および分散を助力する効果をはっきり示している。対照
コンパウンドのM300/M100の値は1.97であるが、HM
DZとDMAEを含むコンパウンドのM300/M100の値
は2.93〜4.27の範囲である(図8参照)。その上、充填剤
の分散における有意な改善が、臭素化ブチルゴム/シリ
カコンパウンドへのHMDZおよびDMAEの添加で得
られた。特に、対照コンパウンドにおいて、G*値が293
4MPaであったが、HMDZおよびDMAEを含むコンパ
ウンドでは、この値は227〜1056MPaの範囲であった(図
9参照)。HMDZ2.9phrおよびDMAE3.2phrまたは
HMDZ2.9phrおよびDMAE1.6phrを導入すること
は、DMAEのみを含むコンパウンドでみられる改善を
超えて、充填剤分散の度合いを改善することがわかる。
トマー/シリカ/DMAEコンパウンドへのHMDZの添
加でM300/M100値が低くなり、DIN磨耗体積損失が
増加することを示唆しているが、これらのコンパウンド
によるt03時間の増加から明らかであるスコーチ安全性
の有意な改善に注目することは重要である。
値および60℃でのG''値におけるHMDZおよびDMA
Eのプラスの効果がみられる。対照コンパウンドではta
nδ(0℃)の値は0.23でありG''(60℃)の値は3.33MPaで
あるが、HMDZおよびDMAEを含むコンパウンドは
tanδ(0℃)の値は0.45〜0.82の範囲であり、G''(60℃)
の値は0.48〜2.31MPaの範囲である。さらに、HMDZ
2.9phrおよびDMAE3.2phrを含むコンパウンドまたは
HMDZ2.9phrおよびDMAE1.6phrを含むコンパウン
ドは、tanδ(0℃)およびG''(60℃)の値が、DMAEの
みを含むハロゲン化ブチルエラストマー/シリカコンパ
ウンドの値より優れている。
タノール(DMAE)の混合物を、6''×12''ミルで調製
されたハロゲン化ブチルエラストマー/シリカコンパウ
ンドへ導入する効果を調べた。
IR)を、上記の混合条件で、添加剤、およびゴム100重
量部当り60重量部(phr)のシリカ充填剤(HiSil
(登録商標)233)と、6''×12''ミル中で混合した。各コ
ンパウンドに、同一の硬化剤成分(ステアリン酸1phr、
硫黄0.5phr、およびZnO1.5phr)を冷却ミルで加え
た。コンパウンドを、170℃でtc(90)+10分(DIN磨耗
試験用)または170℃でtc(90)+5分の何れかで硬化させ
て、試験した。表9および10に、製造組成、HMDZ
/DMAEを含むコンパウンドとDMAEのみを含むコ
ンパウンドについての物理的性質データを示す。
の添加が、臭素化ブチルエラストマー中の充填剤の結合
および分散を助力する効果をはっきり示している。対照
コンパウンドのM300/M100の値は1.97であるが、HM
DZとDMAEを含むコンパウンドのM300/M100値は
4.41〜6.55の範囲である(図10参照)。その上、充填剤
の分散における有意な改善が、臭素化ブチルゴム/シリ
カコンパウンドへのHMDZおよびDMAEの添加で得
られた。特に、対照コンパウンドにおいて、G*値が293
4MPaであったが、HMDZおよびDMAEを含むコンパ
ウンドでは、この値は245〜742MPaの範囲であった(図1
1参照)。HMDZ2.9phrおよびDMAE3.2phrまたは
HMDZ2.9phrおよびDMAE1.6phrを導入すること
は、DMAEのみを含むコンパウンドでみられる改善を
超えて、補強(M300/M100)および充填剤の分散(低い歪
でのG*)の度合いを改善することが分かる。
t03時間のプラスの影響(t03時間が増加することは加工
性が改善されることを示す)が、ハロゲン化ブチルエラ
ストマー/シリカ/DMAEコンパウンドへのHMDZの
添加で得られることも説明している。
および60℃でのG''値におけるHMDZおよびDMAE
のプラスの効果がみられる。対照コンパウンドではtan
δ(0℃)の値は0.23でありG''(60℃)の値は3.33MPaであ
るが、HMDZおよびDMAEを含むコンパウンドはta
nδ(0℃)の値は0.56〜0.86の範囲であり、G''(60℃)の
値は0.42〜1.61MPaの範囲である。さらに、HMDZ2.9
phrおよびDMAE3.2phrまたはHMDZ2.9phrおよび
DMAE1.6phrを含むコンパウンドは、tanδ(0℃)およ
びG''(60℃)の値が、DMAEのみを含むハロゲン化ブ
チルエラストマー/シリカコンパウンドの値より優れて
いる。
を含まないコンパウンドの応力−歪のグラフである。
を含まないコンパウンドの複素弾性率−歪のグラフであ
る。
すグラフである。
ZとMEAを含むコンパウンドの応力−歪のグラフであ
る。
ZとMEAを含むコンパウンドの複素弾性率−歪のグラ
フである。
ZとMEAを含むコンパウンドの応力−歪のグラフであ
る。
ZとMEAを含むコンパウンドの複素弾性率−歪のグラ
フである。
DZとDMAEを含むコンパウンドの応力−歪のグラフ
である。
DZとDMAEを含むコンパウンドの複素弾性率−歪の
グラフである。
MDZとDMAEを含むコンパウンドの応力−歪のグラ
フである。
MDZとDMAEを含むコンパウンドの複素弾性率−歪
のグラフである。
Claims (12)
- 【請求項1】 少なくとも1種のハロブチルエラストマ
ー、少なくとも1種のミネラル充填剤、および少なくと
も1種のシラザン化合物、または、シラザン化合物と添
加剤との混合物であって該添加剤が少なくとも1つのヒ
ドロキシル基と塩基性アミン基を含む少なくとも1つの
置換基とを有するもの、を混ぜる工程、および得られる
充填されたハロブチルエラストマーを硬化させる工程、
を包含する、充填されたハロブチルエラストマーの製造
方法。 - 【請求項2】 前記シラザン化合物が有機シラザン化合
物である、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記シラザン化合物がジシラザン化合物
である、請求項2記載の方法。 - 【請求項4】 前記ミネラル充填剤が、標準的または高
度分散シリカ、シリケート、クレー(ベントナイトな
ど)、石膏、アルミナ、二酸化チタン、タルクおよびそ
れらの混合物からなる群から選択される、請求項1記載
の方法。 - 【請求項5】 前記ハロゲン化ブチルエラストマーが臭
素化ブチルエラストマーである、請求項1記載の方法。 - 【請求項6】 前記シラザン化合物の量がエラストマー
100重量部当り0.5〜10重量部の範囲である、請求項1〜
5いずれかに記載の方法。 - 【請求項7】 前記充填されたハロブチルエラストマー
を、硬化させる前に別のエラストマーまたはエラストマ
ーコンパウンドと混ぜる、請求項1記載の方法。 - 【請求項8】 少なくとも1種のハロブチルエラストマ
ー、少なくとも1種のミネラル充填剤、および少なくと
も1種のシラザン化合物、または、シラザン化合物と添
加剤との混合物であって該添加剤が少なくとも1つのヒ
ドロキシル基と塩基性アミン基を含む少なくとも1つの
置換基とを有するもの、を含む、充填されたハロブチル
エラストマー組成物。 - 【請求項9】 少なくとも1種のハロブチルエラストマ
ー、少なくとも1種のミネラル充填剤、および少なくと
も1種のシラザン化合物、または、シラザン化合物と添
加剤との混合物であって該添加剤が少なくとも1つのヒ
ドロキシル基と塩基性アミン基を含む少なくとも1つの
置換基とを有するもの、を含む、充填された硬化ハロブ
チルエラストマー組成物。 - 【請求項10】 乗物のタイヤのためのトレッドの形態
である、請求項9記載の充填された硬化エラストマー組
成物。 - 【請求項11】 乗物のタイヤのためのインナーライナ
ーの形態である、請求項9記載の充填された硬化エラス
トマー組成物。 - 【請求項12】 ハロゲン化ブチルエラストマーと、シ
ラザン化合物またはシラザン化合物と添加剤との混合物
であって該添加剤が少なくとも1つのヒドロキシル基と
塩基性アミン基を含む少なくとも1つの置換基とを有す
るもの、とを混ぜることにより、少なくとも1つのハロ
ゲン化ブチルエラストマーを含有する、充填された硬化
ハロブチルエラストマー組成物の摩耗抵抗性を改善する
方法。
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