JP2010505970A - 水素を放出しないシロキサン系潤滑組成物、その製造方法及びその使用 - Google Patents

水素を放出しないシロキサン系潤滑組成物、その製造方法及びその使用 Download PDF

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Abstract

本発明は、車両用の空気ゴムタイヤ又は半空気ゴムタイヤの製造用の未硬化エンベロープの内部表面及び空気タイヤ又は半空気タイヤの成形と硬化に使用される硬化ブラダーの潤滑に特に適した、シロキサンを主成分とし、水素を放出しない水中油型エマルジョン状潤滑組成物に関するものである。

Description

本発明は、
・車両用の空気ゴムタイヤ又は半空気ゴムタイヤの製造用の未硬化エンベロープの内部表面、及び
・空気タイヤ又は半空気タイヤの成形及び硬化に使用される硬化用ブラダー
の潤滑に特に好適な潤滑組成物に関する。
また、本発明は、本発明に従う潤滑組成物が被覆された硬化用ブラダー及び当該潤滑組成物が被覆された空気タイヤ又は半空気タイヤに関するものでもある。
その他の態様によれば、本発明は、該潤滑組成物を、車両用の空気ゴムタイヤ又は半空気ゴムタイヤの製造に用いられる硬化用ブラダー及び未硬化エンベロープの内部表面を潤滑させるために使用することに関する。
車両用ゴムタイヤは、通常、成形プレス内において未硬化の非成形エンベロープを成形し硬化させることによって一般的に製造されているところ、この成形プレスにおいて、この未硬化のエンベロープは、内部流体により膨張できるブラダーの手段により型の表面に向かって外方向にプレスされる。この方法によって、未硬化エンベロープは、エンベロープのタイヤ溝のデザインと側面の輪郭とを決める型の外部表面に接して成形される。加熱によってこのエンベロープは硬化する。一般に、ブラダーは、温風、温水及び/又は蒸気のような流体(これは、硬化のための熱伝導にも関与する)によって加えられる内部圧力により膨張する。次いで、このエンベロープを型内で少しばかり冷却する。この冷却を、ブラダーに冷水を導入することによって促進させることもある。次いで、型を開き、内部流体の圧力を解放することによってブラダーを収縮させ、そしてエンベロープをエンベロープ型から取り出す。エンベロープを硬化させるためのこのブラダーの使用は当該技術分野において周知である。
エンベロープを完全に硬化させる前のブラダー膨張段階の間に、ブラダーの外側接触表面とエンベロープの内部表面との間にはかなりの相対運動が生じることが認められている。同様に、エンベロープを成形し硬化させた後、ブラダーを収縮させ、タイヤからブラダーを抜き取る間にも、ブラダーの外部接触表面とエンベロープの硬化内部表面との間にかなりの相対運動が生じる。
ブラダーとエンベロープの内部表面との間に十分な潤滑を与えないと、ブラダーは一般に変形しやすくなり、これによって型内でのエンベロープの変形、またブラダー自体の表面の変色及び摩耗も生じる。また、ブラダーの表面は、エンベロープの硬化後及びブラダーを収縮させるエンベロープ硬化サイクルの部分において、エンベロープの内部表面に粘着する傾向もある。さらに、ブラダーの表面とエンベロープの表面との間に気泡が閉じこめられ、これが不十分な熱伝達によって生じるエンベロープにおける硬化不良の出現を促し得る。
この理由のため、ブラダーの外部表面又は未硬化エンベロープの内部表面は、好適な潤滑剤(「ライニング用接着剤」ということもある)で被覆される。
当該技術分野においては、この目的のために多数の潤滑剤組成物が提案されている。
特に知られているものは、仏国特許発明第2494294号に記載された潤滑組成物である。これは、好ましくは末端ヒドロキシル基を有する反応性ポリジメチルシロキサンと、好ましくはSi−H官能基を有する架橋剤とを主成分として含有し、また、随意成分として重縮合触媒を含有する。Si−H官能性架橋剤の例は、メチルヒドロシラン、ジメチルヒドロシラン、ポリメチルヒドロシラン及びポリメチルヒドロシロキサンである。この種の潤滑組成物の不利益は、それらが保管中に不安定であることである。実際には、エマルジョンのクリーミングが観察され、その結果として、当該潤滑組成物の輸送及び保管中に水素が放出される。従来技術の組成物の不安定性に関わる水素の放出は、基本的にSi−H官能性成分の分解により生じる。
したがって、Si−H官能基を有せず、かつ、それにもかかわらず耐久性、潤滑性及び弾性に優れた成分から潤滑組成物を製造することが非常に望ましい。
欧州特許第635559号の主題をなす組成物は、これらの要件を部分的に満たすシロキサン系潤滑組成物である。これらの組成物は、特に、保管中に水素を放出しない点で、より安定である。
エマルジョンの形態をとるこれらの組成物は、必須成分として、非反応性ポリジメチルシロキサンと、好ましくはヒドロキシル又はアルコキシ末端を有する反応性ポリジメチルシロキサンと、架橋剤とを含む。しかしながら、それらの耐久性は、空気タイヤ又は半空気タイヤの製造に実際に使用するには不十分である。
従来技術の別の例としては、国際公開第WO−A−03/087227号パンフレットが挙げられ、当該パンフレットには、水素を放出せず、かつ、タイヤの成形/成形品の取り出しに有用な、シロキサンをベースとするシリコーン水中油型エマルジョン状組成物であって、
・(a)随意成分として、潤滑性のある少なくとも1種の非反応性の直鎖状ポリオルガノシロキサンオイルであって25℃でおよそ5×10-2〜30×102Pa.sの動的粘度を有するものと、
(a’)少なくとも1種の反応性直鎖状ポリオルガノシロキサンオイルであって、1分子当たり少なくとも2個のOH基を有し、かつ、25℃で5×10-2〜200000、特に5×10-2〜150000、好ましくは5×10-2〜3000Pa.sの動的粘度を有するものと、
(b)少なくとも1種のポリオルガノシロキサン樹脂であって、縮合性ヒドロキシル置換基を有し、かつ、少なくとも2個のシロキシ単位を含むものと、
(c)該シリコーン相に可溶であり、かつ、ポリオルガノシロキサン樹脂(b)と反応することができる少なくとも2個の官能基を有する少なくとも1種の架橋剤と、
(d)成分(b)と成分(c)との反応を触媒することができる少なくとも1種の縮合触媒と、
(e)少なくとも1種の界面活性剤と、
(f)水と
を含み、成分(a)/成分(a’)重量比が0〜10の範囲内にあるものが記載されている。
この組成物は、ブラダー上で架橋すると、潤滑組成物か、又は追加の潤滑組成物の適用を不必要にするのに十分な潤滑性を有する接着プライマーかのいずれかの役割を果たすことができるようになる。
同様のアプローチが国際公開第WO−A−01/40417号にも記載されているが、これは錫系触媒化合物も使用する。
仏国特許発明第2494294号明細書 欧州特許第635559号明細書 国際公開第03/087227号パンフレット 国際公開第01/40417号パンフレット
しかしながら、この種の組成物は、潤滑の面については利益があるものの、高価で、かつ、その存在が毒性の理由から望ましくない縮合金属触媒、例えば錫を主成分とするものを使用するという欠点がある。さらに、これらのエマルジョンは、長期間の保管後に活性を失うという欠点を有し、事実、これはタイヤの製造に採用されている成形プレス/ブラダー解放サイクルにおける成形/離型の回数が目に見えて減る原因となっている。
さらに、タイヤ産業は、次の特性の両方を得ることを可能にする潤滑組成物についてのサーチを継続的に行っている:
・ブラダーに直接塗布する際の高い耐久性(大型車両のタイヤの製造に有用であり、ブラダーへのアクセスの容易さによって特徴付けられる操作)、
・エンベロープをブラダーに移す際の高い耐久性(軽量車両のタイヤの製造に有用であり、ブラダーへのアクセスの困難さによって特徴付けられる操作(これは、未加工のタイヤを処理し、次いでブラダーに移すためである))、及び
・良好な滑り特性(0.45未満のKd)。
本発明は、水素を放出せず、縮合金属触媒を含有せず、しかもさらに優れた滑り特性及び耐久性を有し、それによって大型車両及び軽量車両の空気タイヤ及び半空気タイヤの硬化中に使用されるブラダーの潤滑に完全に適した、改良潤滑組成物を提供する。
本発明の潤滑組成物は、水素を放出しない、水中油型エマルジョン状シロキサン系潤滑組成物であって、次の成分:
(a)少なくとも1種の非反応性ポリジオルガノシロキサンオイル(A)であって、潤滑性を有し、25℃でおよそ20〜100000mPa.sの動的粘度を示すものと、
(b)少なくとも1種の反応性直鎖状ポリジオルガノシロキサンオイル(B)であって、1分子当たり少なくとも2個のOH基を有し、25℃で50〜50×106mPa.sの動的粘度を有するものと、
(c)随意成分として、少なくとも1種のポリオルガノシロキサン樹脂(C)であって、乳化前に縮合性ヒドロキシル置換基を有し、かつ、乳化前に、次式:(R03SiO1/2(M);(R02SiO2/2(D);R0SiO3/2(T)及びSiO4/2(Q)から選択される少なくとも2個の異なるシロキシ単位を含み(ここで、これらの単位の少なくとも一つはT又はQ単位であり、該式においてR0は1価の有機置換基を表し、1個の珪素原子に対する1分子当たりの有機基R0の平均数は1〜2である)、0.1重量%〜10重量%、好ましくは0.2重量%〜5重量%のヒドロキシル又はアルコキシ置換基の重量含有量を有するものと、
(d)少なくとも1種の架橋剤(D)であって、該シリコーン相に可溶のものと、
(e)少なくとも1種の水溶性架橋剤(E)であって、その単量体としての式が、
(R2)(R1)N−Ra−Si(OH)3
(式中、Raは、C1〜C20アルキレン基を表し、R1及びR2は独立して水素原子又はC1〜C6アルキル基を表す)であり、1個以上のシラノール官能基の縮合によってオリゴマーの形態をとることができるものと、
(f)少なくとも1種の界面活性剤(F)と、
(g)水(K)と、
(h)少なくとも1種の皮膜形成用重合体(G)と、
(i)随意成分として少なくとも1種の濃厚剤(H)と、
(j)随意成分として少なくとも1種の湿潤剤(I)と、
(k)随意成分として少なくとも1種の添加剤(J)と
を含むが、ただし、
(1)界面活性剤及び水の量は水中油型エマルジョンを与えるのに十分な量であり、しかも
(2)該潤滑組成物は縮合金属触媒を含有しない、
前記組成物である。
本発明に従う組成物の主な利点は、離型用及び潤滑用のフィルムを移行又は直接塗布のいずれかにより得ることができることであり、当該フィルムは、SiH官能基が存在しないにもかかわらず、複数回の離型でもその性能を維持する。
エマルジョンの成分(A)、(B)、(C)、(D)、(E)、(F)、(G)、(H)、(I)、(J)及び(K)は、それらの初期化学構造、言い換えれば乳化前にそれらを特徴付ける構造によって定義される。これらの成分は、水性媒体中に存在するとすぐにそれらの構造が加水分解及び縮合反応を受けて大きく変性されやすい。
本発明において、用語「非反応性オイル」とは、乳化、潤滑組成物の製造及び使用の条件下で、当該組成物の成分のいずれとも化学反応しないオイルをいう。
好ましい成分(A)としては、式:V12SiO2/2の反復単位を有し、その鎖の末端において単位:V345SiO1/2を末端基とする(ここで、V1、V2、V3、V4及びV5は同一のもの又は異なるものであり、アルキル、アルケニル、アリール、シクロアルキル、シクロアルケニル、アラルキル又はアルカリルから選択される1価の有機基を表す)直鎖状ポリジオルガノシロキサンが挙げられる。
これらのオイルにおいて、アルキルは、好ましくはC1〜C18の直鎖状又は分岐状飽和炭化水素基(例えば、メチル、エチル及びプロピル)を表し;アルケニルは、好ましくは1個以上のエチレン系不飽和を含有するC2〜C8直鎖状又は分岐状炭化水素基(例えばビニル、アリル及びブタジエニル)を表し;アリールは、好ましくはC6〜C10単環式又は多環式芳香族炭化水素基(例えばフェニル又はナフチル)を表し;シクロアルキルは、好ましくはC3〜C8飽和単環式又は多環式炭素環式基(例えばシクロヘキシル)を表し;シクロアルケニルは、1個以上の不飽和を有するシクロアルキル基、好ましくはC6〜C8基(例えばシクロヘキセニル)を表し;アラルキルは、例えば、ベンジルを表し;アルカリルは、例えば、トリル又はキシリルを表す。より一般的には、アルカリル及びアラルキルは、そのアリール及びアルキル部分が上で定義したものである基を表す。
有利には、置換基V1、V2、V3、V4及びV5は互いに同一である。
好ましくは、成分(A)は、非官能化直鎖状ポリジメチルシロキサン、換言すれば式:(CH32SiO2/2の反復単位を含み、かつ、その2つの末端に(CH33SiO1/2単位を有するものである。
成分(A)は、通常、組成物に、成分(A)、(B)、(C)、(D)、(E)、(F)、(G)、(H)、(I)、(J)及び(K)の混合物100重量部当たり1〜50重量部、好ましくは3〜40重量部の割合、より好ましくは3〜30重量部の割合で導入される。
成分(B)は、反応性直鎖状ポリジオルガノシロキサンオイルであって、1分子当たり少なくとも2個のOH基を有し、かつ、25℃で一般に50〜50×106mPa.sの動的粘度を示すものである。
本発明において、用語「反応性」とは、組成物中に存在する架橋剤(D)及び/又は(E)に対する成分(B)の反応性をいう。
好ましくは、成分(B)は、エマルジョンを製造する条件下で架橋剤と反応する。
好ましい成分として、反応性ポリオルガノシロキサン(B)は、次のシロキシ単位を含む:
M=[(OH)(R22SiO1/2]及びD=[R34SiO2/2
これらの式において
・R2、R3及びR4は、C1〜C6直鎖状又は分岐状アルキル基(例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、t−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシルのようなもの)、C3〜C8シクロアルキル基(例えば、シクロペンチル、シクロヘキシルのようなもの)、C6〜C10アリール基(例えば、フェニル、ナフチルのようなもの)及びC6〜C15アルキルアリーレン基(例えば、トリル、キシリルのようなもの)よりなる群から選択される同一の又は異なる基である。
反応性ポリオルガノシロキサン(B)のための好ましい成分としては、次式の直鎖状ポリオルガノシロキサンが挙げられ、
Figure 2010505970
この式において、nは50以上の整数であり、R3及びR4は同一のもの又は異なるものであり、C1〜C6アルキル;C3〜C8シクロアルキル;C2〜C8アルケニル;C5〜C8シクロアルケニル、アリール、アルキルアリーレン及びアリールアルキレンを表し;上記基のいずれもハロゲン原子(好ましくは弗素)又はシアノ残基で置換されていてよい。
工業製品における有用性のため最も一般的に使用されているオイルは、R3及びR4がメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、シクロヘキシル、ビニル、フェニル及び3,3,3−トリフルオルプロピルよりなる群から独立に選択されるものである。好ましくは、これらの基の総数の少なくともおよそ80%がメチル基である。
一方、本発明によれば、例えば仏国特許第2697021号に記載されているシリコーン相乳化技術を使用することによりエマルジョンを製造するために、既に重合されているポリオルガノシロキサンオイル(B)から出発することが好ましい。
本発明の好ましい一実施形態では、この反応性ポリオルガノシロキサン(B)はα,ω−ジヒドロキシポリジメチルシロキサンである。
本発明においては、米国特許第2891920号及び特に米国特許第3294725号(これらは参照として引用する)に記載された陰イオン重合方法によって製造されたα,ω−ジヒドロキシポリジオルガノシロキサンを特に使用することが可能である。
成分(B)は、存在する場合には、組成物の総重量に対して1重量%〜50重量%、好ましくは3重量%〜40重量%の割合で、より好ましくは5〜30重量%の割合で使用される。
成分(C)は、乳化前に縮合性ヒドロキシル基を有するポリオルガノシロキサン樹脂である。
これらの樹脂の成分単位において、それぞれの置換基R0は、1価の有機基を表す。
一般的に言えば、R0は、1個以上の置換基を有していてよいC1〜C20炭化水素基である。
炭化水素基の例は、好ましくは1〜10個の炭素原子を有する直鎖状又は分岐状の飽和又は不飽和脂肪族基;好ましくは3〜18個の炭素原子、より好ましくは5〜10個の炭素原子を有する飽和、不飽和又は芳香族の単環式又は多環式炭素環式基;或いは、上で定義した脂肪族部分と上で定義した炭素環式部分とを有する基である。
炭化水素基の置換基は、基−OR’又は−O−CO−R’(式中、R’は水素原子又は置換されていない上記炭化水素基である。)であることができる。
シリコーン樹脂(C)は、製造方法が多数の特許文献に記載されている周知の分岐オルガノポリシロキサン重合体である。使用できる樹脂の具体例としては、ヒドロキシル含有又はアルコキシ含有MQ、MDQ、DQ、DT及びMDT樹脂並びにそれらの混合物が挙げられる。これらの樹脂において、それぞれのOH又はアルコキシ基は、M、D又はT単位にある珪素原子によって保持されている。
好ましくは、使用できる樹脂の例としては、構造内に単位Qを含まないヒドロキシル含有オルガノポリシロキサン樹脂が挙げられる。より好ましくは、この樹脂としては、少なくとも20重量%のT単位を含有し、かつ、0.1%〜10%、より好ましくは0.2%〜5%のヒドロキシル又はアルコキシ基重量含有量を有するヒドロキシル含有DT及びMDT樹脂が挙げられる。より好ましい樹脂であるこの群において特に好適なものは、珪素原子当たりの置換基R0の平均数が1分子当たり1.2〜1.8であるものである。さらに有利には、このタイプの樹脂であって、その構造内において置換基R0の総数の少なくとも80%がメチル基であるものを使用する。
樹脂(C)は周囲温度では液体である。好ましくは、この樹脂は、25℃で0.2〜200Pa.sの動的粘度を示す。
この樹脂は、成分(A)、(B)、(C)、(D)、(E)、(F)、(G)、(H)、(I)、(J)及び(K)の合計100重量部当たり0〜50重量部の割合で、好ましくは0.1〜30、より好ましくは0.2〜10重量部の割合で潤滑組成物に取り入れられる。
当該シリコーン相に可溶の架橋剤(D)は、樹脂(C)を架橋させるように当該樹脂と反応することができる少なくとも2個の官能基を有する。有利には、架橋剤(D)の該反応性官能基は、エマルジョンを製造する条件下で樹脂(C)と反応する。
架橋剤(D)は、好ましくは、次式:
aSi(Zi)4-a
[式中、
aは0、1又は2であり;
Yは1価の有機基であり;
基Ziは同一のもの又は異なるものであり、−OXa
Figure 2010505970
−O−N=CH12(ここで、Xa、Xb、X1及びX2は、独立して、好ましくはC1〜C20(例えば、C1〜C10)飽和又は不飽和の直鎖状又は分岐状脂肪族炭化水素基であるが、ただし、X1及びX2は水素原子を表すこともでき、Xaは(C1〜C10)アルコキシで置換されていてよい基であるものとする。)
から選択される。]
を有する。
本発明の好ましい一実施形態では、架橋剤(D)の式がYSi(Zi)3であるように、aは1を表す。
より好ましくは、基Ziは互いに同一である。
架橋剤(D)の好ましい基は、オルガノトリアルコキシシラン、オルガノトリアシロキシシラン、オルガノトリオキシモシラン及びテトラアルキルシリケートの組合せからなる。
より一般的には、記号Yに関して、表現「1価の有機基」は、特にC1〜C30直鎖状又は分岐状の飽和又は不飽和脂肪族基;C6〜C30飽和、不飽和又は芳香族、単環式又は多環式炭素環式基;並びに上で定義した脂肪族部分と上で定義した炭素環式部分との両方を有する基を包含し、これらの基のそれぞれは、アミノ、エポキシ、チオール又はエステル官能基によって置換されていてよい。
基Yの例は、特に(C1〜C10)アルキル、(C1〜C10)アルコキシ又は(C2〜C10)アルケニル基であって、次の基により置換されていてよいものである:
・エポキシ;
・チオール;
・エポキシで置換されていてよい(C3〜C8)シクロアルキル;
・エポキシで置換されていてよい(C1〜C10)アルキルカルボニルオキシ;
・エポキシで置換されていてよい(C2〜C10)アルケニルカルボニルオキシ;
・エポキシで置換されていてよい(C3〜C8)シクロアルキルカルボニルオキシ;
・(C6〜C10)アリールカルボニルオキシ;
・上で定義した−Ra−N(R1)(R2);
・−Rb−NH−Rc−NR12 (式中、Ra、Rb、R1及びR2は上で定義したとおりである。);
Figure 2010505970
(ここで、Ra、Rb、R1、R2、R3及びR4は、好ましくはC1〜C30直鎖状又は分岐状アルキル又はアリール基を表す。)。
好ましくは、R3はメチル、フェニル又はベンジル基を表し、R4は水素原子又はメチル基を表す。
さらに好ましくは、Yは非置換C2〜C10アルケニル又はC1〜C10アルキルであって、次のものから選択される基で置換されていてよいものである:
・チオール;
・エポキシで置換されていてよい(C1〜C10)アルキルカルボニルオキシ;
・エポキシで置換されていてよい(C3〜C8)シクロアルキル;
・(C2〜C10)アルケニルカルボニルオキシ;及び
・−Ra−N(R1)(R2)(ここで、RaはC1〜C6アルキレンを表し、R1及びR2は、独立して、水素原子、C3〜C8シクロアルキル又はC6〜C10アリール、特にフェニルを表す。)。
例として、Yは、アミノプロピル、エチルアミノプロピル、n−ブチルアミノエチル、シクロヘキシルアミノプロピル、フェニルアミノエチル、N−アミノエチルアミノプロピル、ジメチルアミノプロピル、グリシジルオキシプロピル、3,4−エポキシシクロヘキシルエチル、メルカプトプロピル、メタクリロイロキシプロピル、メチル、エチル又はビニル基を表す。
基Ziは、有利には、C1〜C10アルコキシ基、C1〜C10アルキルカルボニルオキシ基;又はオキシム基−O−N=CX34(式中、X3及びX4は、独立して、水素原子又はC1〜C10アルキルである。)から選択される。
好ましくは、Ziは、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、メトキシエトキシ若しくはアセトキシ基又はオキシム基を表す。
成分(D)の特に好ましい一群は、式:YSi(Zi)3(式中、Yは、アルキル基、特にC1〜C30、好ましくはC1〜C10アルキルであり、Ziはアルコキシ、特にC1〜C20、好ましくはC1〜C10アルコキシである)のアルキルトリアルコキシシランからなる。
これらのなかでは、メチルトリメトキシシラン及びメチルトリエトキシシランを挙げることができる。
他の好適な架橋剤(D)は、米国特許第4889770号に記載されているもの、例えば次のものである:
・β−アミノエチルトリメトキシシラン、
・β−アミノエチルトリエトキシシラン、
・β−アミノエチルトリイソプロポキシシラン、
・γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、
・γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、
・γ−アミノプロピルトリ(n−プロポキシ)シラン、
・γ−アミノプロピル(n−ブトキシ)シラン、
・δ−アミノブチルトリメトキシシラン、
・ε−アミノヘキシルトリエトキシシラン、
・4−アミノシクロヘキシルトリエトキシシラン、
・4−アミノフェニルトリメトキシシラン、
・N−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、
・N−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、
・β−グリシジルオキシエチルトリメトキシシラン、
・N−アミノエチル−N−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン(又はDYNASILANE TRIAMO)
・β−グリシジルオキシエチルトリエトキシシラン、
・γ−グリシジルオキシプロピルトリエトキシシラン、
・β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、
・β−(3,3−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、
・γ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)プロピルトリエトキシシラン、
・γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、
・γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、
・γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、
・γ−メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、
・メチルトリメトキシシラン、
・エチルトリエトキシシラン、
・ビニルトリメトキシシラン、
・アリルトリメトキシシラン及び
・対応する化合物であってアルコキシ基がオキシム又はアルキルカルボニルオキシ基で置換されたもの。
架橋剤(D)は、成分(A)、(B)、(C)、(D)、(E)、(F)、(G)、(H)、(I)、(J)及び(K)の合計100重量部当たり0.01〜30重量部の割合で、好ましくは0.01〜20の割合で、より好ましくは0.01〜10重量部の割合で、潤滑組成物に取り入れられる。
水溶性架橋剤(E)の例は、3−アミノプロピルトリヒドロキシシラン又はWITCO−OSIが販売する化合物Silquest(商標)VS142の水溶液であり、この化合物は、以下に記載するシランのオリゴマーであって、そのSiOH官能基により部分的に縮合したものである:
Figure 2010505970
本発明の目的上、水溶性とは、所定の物質が25℃の温度の水に少なくとも5重量%程度にまで溶解することができることをいう。
この成分(E)は、成分(A)、(B)、(C)、(D)、(E)、(F)、(G)、(H)、(I)、(J)及び(K)の合計100重量部当たり0.01〜50重量部、好ましくは0.1〜20重量部の割合で、より好ましくは0.1〜10重量部の割合で使用される。
当業者であれば、界面活性剤(F)の性質を容易に決定するであろう。この目的は、安定なエマルジョンを調製することである。
陰イオン性、陽イオン性、非イオン性及び両性界面活性剤を単独で又は混合物で使用できる。
陰イオン性界面活性剤としては、芳香族スルホン酸炭化水素酸のアルカリ金属塩又はアルキルスルホン酸のアルカリ金属塩が挙げられる。
本発明においては、非イオン性界面活性剤が特に好ましい。これらのものとしては、ポリ(アルキレンオキシド)アリール又はアルキルエーテル、ポリエトキシル化ソルビタンステアレート、102〜108の鹸化価及び25〜35のヒドロキシル価を有するポリエトキシル化ソルビタンオレエート並びにセチルステアリルエーテル及びポリ(エチレンオキシド)エーテルが挙げられる。
ポリ(アルキレンオキシド)アリールエーテルとしては、ポリエトキシル化アルキルフェノールが挙げられる。ポリ(アルキレンオキシド)アルキルエーテルとしては、ポリエチレングリコールイソデシルエーテル及び1分子当たりエチレンオキシドを3〜15単位含むポリエチレングリコールトリメチルノニルエーテルが挙げられる。
界面活性剤(F)の量は、存在する成分のそれぞれのタイプに依存し、また、使用する界面活性剤の初期性質にも依存する。原則として、当該組成物は、成分(A)、(B)、(C)、(D)、(E)、(F)、(G)、(H)、(I)、(J)及び(K)の合計100重量部当たり0.1重量%〜10重量%の界面活性剤、より好ましくは0.1重量%〜5重量%の界面活性剤を含有する。
皮膜形成用重合体(G)の例は、有機重合体ラテックス、例えば、スチレン・アクリル共重合体又は市販のラテックス、例えば、RHODOPAS(商標)系列(例えば、ロディア社が販売するRHODOPAS(商標)DS910、RHODOPAS(商標)DS2800、RHODOPAS(商標)DS1003、RHODOPAS(商標)DS2818、RHODOPAS(商標)DS2810)のスチレン/アクリル酸アルキル又はスチレン/アクリル酸アルキル/アクリル酸共重合体、ポリマーラテックス社が販売するLIPATON(商標)系列のスチレン/アクリル酸アルキルラテックス並びにダウ・ケミカル社が販売するUCAR(商標)Latex系列、BASF社が販売するAcronal(商標)S400ap及びローム&ハース社が販売するPrimal(商標)325GBのスチレン/アクリル酸アルキル又はスチレン/アクリル酸アルキル/アクリル酸共重合体が挙げられる。
有利には、皮膜形成用重合体(G)は、RHODOPAS(商標)系列のスチレン/アクリル酸アルキル又はスチレン/アクリル酸アルキル/アクリル酸共重合体から選択される。
第1の好ましい実施形態によれば、皮膜形成用重合体(G)は、次のものの重合によって得られる:
・(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル又は(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸プロピル又は(メタ)アクリル酸ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸ブチル又は(メタ)アクリル酸ヒドロキシブチル及び(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシルよりなる群から選択される少なくとも1種の(メタ)アクリル酸アルキル単量体、
・スチレン単量体及び
・随意に、アクリル酸及びメタクリル酸よりなる群から選択される少なくとも1種の単量体。
第2の実施形態によれば、皮膜形成用重合体(G)は、次のものの重合によって得られる:
・(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル及び(メタ)アクリル酸ブチルよりなる群から選択される少なくとも1種の(メタ)アクリル酸アルキル単量体、
・スチレン単量体及び
・随意に、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸及びイタコン酸よりなる群から選択される少なくとも1種の単量体。
第3の実施形態によれば、皮膜形成用重合体(G)は、スチレン/アクリル酸ブチル/アクリル酸共重合体であって、共重合体の総重量に対して次の重量比:
・スチレン単量体:25重量%〜55重量%、
・アクリル酸ブチル単量体:74.5重量%〜40重量%、及び
・アクリル酸単量体:0.5重量%〜5重量%
を有するものから選択される。
皮膜形成用重合体(G)は、成分(A)、(B)、(C)、(D)、(E)、(F)、(G)、(H)、(I)、(J)及び(K)の合計100重量部当たり0.1〜50重量部(乾燥)の割合で、好ましくは1〜45重量部、より好ましくは5〜40重量部の割合で、潤滑組成物に取り入れられる。
本発明に従う潤滑組成物は、適宜、1種以上の追加成分、例えば、当業者に周知の濃厚剤(H)、潤滑剤(I)及び添加剤(J)を含むことができる。
濃厚剤(H)の例としては、セルロース濃厚剤(カルボキシメチルセルロース)、アクリル系濃厚剤、ポリウレタン濃厚剤、ヒドロコロイドガム(キサンタンガム)及びそれらの混合物が挙げられる。
潤滑剤(I)の例としては、リン酸塩及び/又はポリアクリル酸塩、例えば、ヘキサメタリン酸ナトリウム及びポリアクリル酸ナトリウムのようなものが挙げられる。
添加剤(J)の例としては、組成物の総重量に対して、例えば0.2重量%から50重量%までかなり変更できる量の追加の潤滑剤及び減摩剤、凝集剤、分散剤、脱気剤、消泡剤、安定剤、防腐剤、例えば殺生物剤及び抗真菌剤が挙げられる。
凝集剤としては、グリコール及び/又は脂肪族石油留分(石油分留分)を使用することが可能である。
本発明の組成物は、技術常識である慣用方法を使用することによって従来通りに製造できる。
乳化は、直接乳化又は逆乳化であることができる。
直接乳化について、その方法は、成分(a)、(b)、(c)、(d)及び(f)の混合物を、界面活性剤を含有する水性相中で乳化させることを伴う。水中油型エマルジョンが直接得られる。次いで、残りの成分を、このエマルジョンに直接(水溶性成分の場合)又はその後にエマルジョンの形態で(シリコーン相に可溶の成分の場合)添加できる。
上で得られたエマルジョンの粒度は、当業者に知られている慣用法によって、特に反応器内で適当な時間にわたり撹拌し続けることによって調節できる。
通常、本発明の方法は周囲温度で使用される。磨砕工程又は撹拌工程により生じ得る温度上昇を制限することが好ましい。特に、60℃よりも下又は65℃よりも下を維持するように選択する。
成分(A)〜(K)は市販されており、又は当業者であれば従来技術に記載された慣用方法を実施することにより容易に得ることができる。
また、本発明は、本発明の潤滑組成物を使用して潤滑された物品及び本発明の潤滑組成物の様々な物品の潤滑のための使用も提供する。
本発明は、特に次のものに関する:
・空気タイヤ又は半空気タイヤを成形しかつ硬化させるための、本発明に従う組成物が外部表面上に被覆された膨張式ゴムブラダー;
・潤滑剤が被覆され、かつ、周囲温度での乾燥後にえることができる、又はエマルジョンのうち架橋可能な成分の完全な架橋を確保するように、上で定義した膨張型容器を特に80〜150℃(好ましくは100〜150℃)に加熱することによって得ることができる膨張式ゴムブラダー。この加熱による潤滑被膜の架橋は、当該ブラダーの予備加熱中にオーブン内で又はタイヤ製造プレス内で直接実施できる;
・内部表面に本発明に従う組成物が被覆された、地面との接触を目的とした外側のトレッドを構成する部材を備える未硬化の空気タイヤ又は半空気タイヤ;及び
・空気タイヤ又は半空気タイヤを成形及び硬化させる際に、本発明に従う潤滑組成物を、その硬化前に膨張式ゴム硬化用ブラダー又は空気若しくは半空気未硬化タイヤを潤滑させるために使用すること。
本発明の潤滑組成物は、任意の態様、例えば、スプレーで、ブラッシングで又はスポンジ、布きれ若しくは細かいブラシを使用して塗布できる。均一な塗膜層が被覆されるように物品を覆うような方法で操作することが好ましい。
別法として、この潤滑組成物は、ブラダー、硬化していないタイヤの内部表面(内部ライナー)又はその両方に塗布される。この組合せによって、プレスが閉じたときに硬化していないタイヤをブラダー上で滑らせることが可能になると同時に、硬化したタイヤの離型工程の効果的な実施を確実にすることが可能となる。これは、硬化したタイヤがブラダーに付着しないようにすることを可能にする。したがって、離型剤の適用によって見込まれる離型の回数だけでなく、ブラダー当たりに見込まれる離型数も、硬化タイヤの品質、特に得られるタイヤの対称性に関するものを犠牲にすることなく増加する。
また、本発明の潤滑組成物は、優れた滑り特性及び耐久性も示す。
本発明を例示する次の実施例は、本発明の組成物の優れた潤滑性を実証するものである。
例1
エマルジョンA(本発明)を製造する。その性質及びこれらの成分の割合をそれぞれ以下の表1に与える。
Figure 2010505970
以下に示す%は、組成物の総重量に対する重量が基準である。
本発明の組成物Aの製造:
表1の潤滑組成物を以下に示すとおりに製造した。
アンカーブレードを備えたIKA(商標)反応器中において、非反応性ポリジメチルシロキサン(A)、反応性オイル(B)、樹脂(C)、メチルトリエトキシシラン(D)、界面活性剤(F)及び蒸留水の一部(0.9の水/界面活性剤比)からなる混合物を均質化する。
相反転が観察される。この系は、水/油相から濃厚な油/水相に変化する。
得られた濃厚相を、蒸留水の残部量を使用して穏やかに撹拌しつつ希釈する。希釈の終了時に他の成分を添加し、そして当該生成物を穏やかに撹拌しつつ均質化する。
得られたエマルジョンは、0.500μmの平均粒度、180cpsのブルックフィールド粘度(A3V100)及び34.0重量%の固形分(60分、120℃)を特徴とする。
例2:本発明
エマルジョンB(本発明)を例1と同じ手順で製造する。これらの成分の性質と特性をそれぞれ以下の表2に示す:
Figure 2010505970
得られたエマルジョンは、0.510μmの平均粒度、271cpsのブルックフィールド粘度(A3V100)及び31.0重量%の固形分(60分、120℃)を特徴とする。
例3(比較例)
エマルジョンC(比較)を例1と同じ手順で製造する。これらの成分の性質と特性をそれぞれ以下の表3に示す:
Figure 2010505970
得られたエマルジョンは、0.300μmの平均粒度、342cpsのブルックフィールド粘度(A3V100)及び29.1重量%の固形分(60分、120℃)を特徴とする。
例4:比較
エマルジョンD(比較)を例1と同じ手順で製造する。これらの成分の性質と特性をそれぞれ以下の表4に示す:
Figure 2010505970
得られたエマルジョンは、0.550μmの平均粒度、358cpsのブルックフィールド粘度(A3V100)及び32.0重量%の固形分(60分、120℃)を特徴とする。
例5(比較)
エマルジョンE(比較)を例1と同じ手順で製造する。これらの成分の性質と特性をそれぞれ以下の表5に示す:
Figure 2010505970
得られたエマルジョンは、0.500μmの平均粒度、175cpsのブルックフィールド粘度(A3V100)及び24.3重量%の固形分(60分、120℃)を特徴とする。
塗布特性
組成物の特性を、摩擦係数及び耐久性を評価することにより測定する。
低い摩擦係数は、良好な滑り特性を表す。
摩擦係数及び耐久性を測定する試験を潤滑組成物の膨張式ゴムブラダーへの塗布に適用した。
滑り試験
この試験の目的は、膨張式ブラダーと空気式タイヤのエンベロープの内部表面との界面にある潤滑組成物の滑り力を評価することである。
この試験は、所定重量の金属ブロックであってその下に空気式タイヤエンベロープフィルム(50×75mm)を固着させたものを、膨張式ブラダーの組成のゴム表面上に滑らせることによって実施する。
膨張式ブラダーの表面を製造の際に使用される手順と非常によく似た手順に従って潤滑組成物で予備処理する。
摩擦係数は、張力計(50mm/分の速度で)を使用して測定する。同一の膨張式ブラダー試料について5回の連続パスを行い、空気式タイヤエンベロープ試料を毎回交換する。
摩擦係数の値が低ければ低いほど、潤滑組成物の滑り特性は良好である。
5回の連続パスにより、連続成形中における潤滑組成物の消耗についての情報が得られる。
この滑り試験は、産業上の工作機械器具設備で達成される性能を非常によく表すものであり、かつ、最初の選択基準である。
耐久性試験
潤滑組成物の耐久性は、膨張式ブラダーの表面に損傷を与えることなく製造されたタイヤの数に相当する。評価段階の潤滑組成物で予備処理された膨張式ブラダーフィルムを、産業上の工作機械器具設備でタイヤを製造する工程をシミュレートする一連の圧力及び温度サイクルにおいて、未硬化のタイヤエンベロープフィルムと接触した状態で押圧する。
このタイヤエンベロープフィルムを成形毎に交換する。接触する2つの表面が固着した状態となったときに、この試験を終了する。膨張式ブラダーのフィルム表面における潤滑組成物は消耗し、もはや潤滑界面として作用しない。
移行耐久性試験
潤滑組成物の耐久性は、膨張式ブラダーの表面に損傷を与えることなく製造されたタイヤの数に相当する。膨張式ブラダーフィルムを、産業上の工作機械器具設備でタイヤを製造する工程をシミュレートする一連の圧力及び温度サイクルにおいて、未硬化のタイヤエンベロープフィルムと接触した状態で押圧する。
成形した最初のタイヤエンベロープフィルムを評価段階の潤滑組成物で予備処理して、タイヤエンベロープからブラダーへの潤滑剤の移行をシミュレートする。その後、このタイヤエンベロープフィルムを各成形において未処理のフィルムと交換する。接触する2つの表面が固着した状態となったときに、この試験を終了する。膨張式ブラダーのフィルム表面における潤滑組成物は消耗し、もはや潤滑界面として作用しない。
これらの試験の結果を表6に示す。
Figure 2010505970
次の2つの特性を同時に得ることを可能にする組成物を得ることが非常に困難であることは明らかである:
・ブラダーに直接塗布する際の高い耐久性(大型車両のタイヤの製造に有用であり、ブラダーへのアクセスの容易さによって特徴付けられる操作)、
・エンベロープをブラダーに移す際の高い耐久性(軽量車両のタイヤの製造に有用であり、ブラダーへのアクセスの困難さによって特徴付けられる操作(これは、未硬化のタイヤを処理し、次いでブラダーに移すためである))及び
・良好な滑り特性(0.45未満のKd)。
本発明に従う組成物は、これら3つの特性を得ることを可能にするが、これは、当該組成物が軽車両用タイヤ又は大型車両用タイヤの製造に使用できることを意味する。

Claims (18)

  1. 水素を放出しない、水中油型エマルジョン状シロキサン系潤滑組成物であって、次の成分:
    (a)少なくとも1種の非反応性ポリジオルガノシロキサンオイル(A)であって、潤滑性を有し、25℃でおよそ20〜100000mPa.sの動的粘度を示すものと、
    (b)少なくとも1種の反応性直鎖状ポリジオルガノシロキサンオイル(B)であって、1分子当たり少なくとも2個のOH基を有し、25℃で50〜50×106mPa.sの動的粘度を有するものと、
    (c)随意成分として、少なくとも1種のポリオルガノシロキサン樹脂(C)であって、乳化前に縮合性ヒドロキシ置換基を有し、かつ、乳化前に次式(R03SiO1/2(M);(R02SiO2/2(D);R0SiO3/2(T)及びSiO4/2(Q)のなかから選択される少なくとも2個の異なるシロキシ単位を含み(ここで、これらの単位の少なくとも一つはT又はQ単位であり、該式においてR0は1価の有機置換基を表し、1個の珪素原子に対する1原子当たりの有機基R0の平均数は1〜2である)、0.1重量%〜10重量%、好ましくは0.2重量%〜5重量%のヒドロキシル又はアルコキシ置換基の重量含有量を有するものと、
    (d)少なくとも1種の架橋剤(D)であって、該シリコーン相に可溶のものと、
    (e)少なくとも1種の水溶性架橋剤(E)であって、その単量体としての式が、
    (R2)(R1)N−Ra−Si(OH)3
    (式中、Raは、C1〜C20アルキレン基を表し、R1及びR2は独立して水素原子又はC1〜C6アルキル基を表す)であり、1個以上のシラノール官能基の縮合によってオリゴマーの形態をとることができるものと、
    (f)少なくとも1種の界面活性剤(F)と、
    (g)水(K)と、
    (h)少なくとも1種の皮膜形成用重合体(G)と、
    (i)随意成分として少なくとも1種の濃厚剤(H)と、
    (j)随意成分として少なくとも1種の湿潤剤(I)と、
    (k)随意成分として少なくとも1種の添加剤(J)と
    を含むが、ただし、
    (1)界面活性剤及び水の量は水中油型エマルジョンを与えるのに十分な量であり、しかも
    (2)該潤滑組成物は縮合金属触媒を含有しない、
    前記組成物。
  2. 前記皮膜形成用重合体(G)が有機重合体ラテックス、好ましくはスチレン・アクリル共重合体である、請求項1に記載の組成物。
  3. 前記皮膜形成用重合体(G)が、
    ・(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル及び(メタ)アクリル酸ブチルよりなる群から選択される少なくとも1種の(メタ)アクリル酸アルキル単量体、
    ・スチレン単量体、並びに
    ・随意に、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸及びイタコン酸よりなる群から選択される少なくとも1種の単量体
    の重合によって得られた、請求項1に記載の組成物。
  4. 前記シリコーン相に可溶の架橋剤(D)がオルガノトリアルコキシシラン、オルガノトリアシロキシシラン、オルガノトリオキシモシラン及びテトラアルキルシリケートから選択される、請求項1に記載の組成物。
  5. 前記シリコーン相に可溶の架橋剤(D)が式:YSiZ3(式中、Yはアルキル基であり、Zはアルコキシ基である)のアルキルトリアルコキシシランであることを特徴とする、請求項4に記載の組成物。
  6. 前記非反応性ポリジオルガノシロキサンオイル(A)が式(R)2SiO2/2の反復単位を有し、その鎖が単位(R)3SiO1/2を末端基とする直鎖状ポリジオルガノシロキサンであること(式中、Rは、アルキル、アルケニル、アリール、シクロアルキル、シクロアルケニル、アラルキル及びアルカリルよりなる群から選択される1価の有機基である)を特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の組成物。
  7. 前記非反応性ポリジオルガノシロキサンオイル(A)がポリジメチルシロキサンであることを特徴とする、請求項4に記載の組成物。
  8. 前記ポリオルガノシロキサン樹脂(C)が少なくとも20重量%のT単位及び0.1%〜10%、好ましくは0.2%〜5%のヒドロキシル基重量含有量を有するヒドロキシル含有MDT又はDT樹脂であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載の組成物。
  9. 前記ポリオルガノシロキサン樹脂(C)が25℃で0.2〜200000mPa.sの動的粘度を有することを特徴とする、請求項6に記載の組成物。
  10. 前記反応性直鎖状ポリジオルガノシロキサンオイル(B)の式が
    Figure 2010505970
    (式中、nは50以上の整数であり、R3及びR4は同一のもの又は異なるものであり、C1〜C6アルキル;C3〜C8シクロアルキル;C2〜C8アルケニル;C5〜C8シクロアルケニル、アリール、アルキルアリーレン及びアリールアルキレンを表し;前記基のいずれもハロゲン原子(好ましくは弗素)又はシアノ残基で置換されていてよい)
    であることを特徴とする、請求項1に記載の組成物。
  11. 組成物の総重量に対して0.5重量%〜10重量%の界面活性剤を含有することを特徴とする、請求項1〜10のいずれかに記載の組成物。
  12. 内部表面に請求項1〜11のいずれかに記載の組成物が被覆された、地面との接触を目的とした外側のトレッドを構成する部材を備える未硬化の空気タイヤ又は半空気タイヤ。
  13. 外部表面に請求項1〜11のいずれかに記載の組成物が被覆された、空気タイヤ又は半空気タイヤを成形しかつ硬化させるための膨張式ゴムブラダー。
  14. 請求項13に記載のブラダーを周囲温度で乾燥させることによって又は80〜150℃の温度で加熱することによって得られた膨張式ゴムブラダー。
  15. 請求項1〜11のいずれかに記載の組成物が被覆された物品。
  16. 請求項15に記載の物品を加熱することによって得られた物品。
  17. 請求項1〜11のいずれかに記載の潤滑組成物の、物品の潤滑のための使用。
  18. 空気タイヤ又は半空気タイヤを成形及び硬化するに際しての、請求項1〜11のいずれかに記載の潤滑組成物の膨張式ゴム硬化用ブラダーの潤滑のための使用。
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