JP2012506934A - タイヤ製造用水系セメント - Google Patents

Abstract

溶媒としての水、架橋性不飽和鎖状ポリマー基材、硫黄、補強性充填剤、酸化亜鉛、促進剤、および一般式（Ｉ）［Ｒ₁Ｒ₂Ｒ₃ＮＲ₅（Ｎ（Ｒ₄）₃）_n］⁽ⁿ⁺¹⁾⁺（ｎ＋１）Ｘ^-｛式中：Ｘはアニオン性の原子または基であり；Ｒ₁、Ｒ₂およびＲ₃は、同一でも異なってもよく、それぞれＣ_mＨ_2m+1（ここで、ｍは１〜３の範囲である）またはＣＨ₂ＣＨＣＨ₂またはＣＨＣＨＣＨ₃であり；Ｒ₄はＣＨ₂ＣＨＣＨ₂またはＣＨＣＨＣＨ₃であり；ｎは０または１であり；Ｒ₅はｎが０のときＣ₁₅〜Ｃ₂₂の脂肪族基であり、ｎが１のときＣ₈〜Ｃ₁₆の脂肪族基であり；ｎが０のとき、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃およびＲ₅の少なくとも１つは二重結合を有する｝で表わされる乳化剤を有する、タイヤ製造用水系セメント。

Description

本発明はタイヤ製造用の水系セメントに関するものである。

タイヤ製造において、セメントは通常有機溶媒系である。この種のセメントは、接着性が高く、また、主としてゴムが有機溶媒中で容易に溶解し、他のゴムと混合し、有機溶媒が蒸発すると実質１つの断片を形成するので、使いやすい。

環境上の理由で、最近の欧州指針はタイヤ産業に有機溶媒の使用の大幅な削減を課しているので、製造業者はゴム層の正確な接着を確保するための代替案の考案を余儀なくされている。

従来のセメントの１つの代替品として、溶媒としての有機溶媒を水で置き換えた水系のセメントがあるが、該水系セメントによれば、本質的に疎水性の材料の水中での分散を確保する問題が引き起こされる。これは、既知のように、問題の材料を結合できる疎水性基と、その水中での分散を確保できる親水性基とを含む乳化剤を用いて解決される。乳化剤は通常特定の化合物について選択的に有効であるので、水系セメントの製造には異なるタイプの乳化剤を用いることを要する。

試験により、多量および異なるタイプの乳化剤の存在がセメントの接着強度を低下させ得ることが示されてので、使用する乳化剤の量およびタイプ数の両方を減らすため、広範囲の材料に対して効果的な水系セメントの乳化剤に対する強い需要がある。

出願人は、驚くべきことに、水系セメントの様々な成分に対して広く効果的な特定のクラスの乳化剤を見出した。

本発明によれば、溶媒としての水、架橋性不飽和鎖状ポリマー基材、硫黄、補強性充填剤、酸化亜鉛、および促進剤を含み、
一般式（Ｉ）：
［Ｒ₁Ｒ₂Ｒ₃ＮＲ₅（Ｎ（Ｒ₄）₃）_n］⁽ⁿ⁺¹⁾⁺（ｎ＋１）Ｘ^- （Ｉ）
｛式中、
Ｘはアニオン性の原子または基であり、
Ｒ₁、Ｒ₂およびＲ₃は、同一でも異なってもよく、それぞれＣ_mＨ_2m+1（ここで、ｍは１〜３の範囲である）またはＣＨ₂ＣＨＣＨ₂またはＣＨＣＨＣＨ₃であり、
Ｒ₄はＣＨ₂ＣＨＣＨ₂またはＣＨＣＨＣＨ₃であり、
ｎは０または１であり、
Ｒ₅はｎが０のときＣ₁₅〜Ｃ₂₂の脂肪族基であり、ｎが１のときＣ₈〜Ｃ₁₆の脂肪族基であり、
ｎが０のとき、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃およびＲ₅の少なくとも１つは二重結合を含む｝で表わされる乳化剤を含むこと特徴とする、
タイヤ製造用水系セメントが提供される。

好ましくは、前記水性セメントは、５〜８０重量％の水、１０〜６０重量％の架橋性不飽和鎖状ポリマー基材、０．２〜１重量％の硫黄、１〜２５重量％の補強性充填剤、０．１〜３重量％の酸化亜鉛、および０．１〜１重量％の促進剤を含み、該セメントは０．１〜１０重量％の前記一般式（Ｉ）の乳化剤を含むことを特徴とする。

好ましくは、Ｒ₁、Ｒ₂およびＲ₃はＣＨ₂ＣＨＣＨ₂である。

好ましくは、Ｒ₁、Ｒ₂およびＲ₃はＣＨ₂ＣＨＣＨ₂であり、Ｒ₅は二重結合を含み、ｎは０である。

好ましくは、Ｒ₁、Ｒ₂およびＲ₃はＣＨ₂ＣＨＣＨ₂であり、ｎは１であり、Ｒ₅は飽和脂肪族基である。

好ましくは、前記セメント中の乳化剤の量は０．５〜５重量％の範囲である。

以下の実施例は、本発明のより明快な理解のためのもので、純粋に例示的および非限定的なものである。

本発明に従う６つの水系セメント（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）を調製した。

表１は６つのセメントの組成を重量パーセントで示す。

セメントＡに用いた本発明に従う乳化剤（ａ）は、式［（ＣＨ₃）₃Ｎ（ＣＨ₂）₈ＣＨＣＨ（ＣＨ₂）₇ＣＨ₃］⁺Ｉ^-で表わされる。

セメントＢに用いた本発明に従う乳化剤（ｂ）は、式［（ＣＨ₂ＣＨＣＨ₂）₃Ｎ（ＣＨ₂）₁₅ＣＨ₃］⁺Ｂｒ^-で表わされる。

セメントＣに用いた本発明に従う乳化剤（ｃ）は、式［（ＣＨ₃）（ＣＨ₂ＣＨＣＨ₂）₂Ｎ（ＣＨ₂）₁₅ＣＨ₃］⁺Ｉ^-で表わされる。

セメントＤに用いた本発明に従う乳化剤（ｄ）は、式［（ＣＨ₂ＣＨＣＨ₂）（ＣＨ₃）₂Ｎ（ＣＨ₂）₁₅ＣＨ₃］⁺Ｉ^-で表わされる。

セメントＥに用いた本発明に従う乳化剤（ｅ）は、式［（ＣＨ₂ＣＨＣＨ₂）₃Ｎ（ＣＨ₂）₈ＣＨＣＨ（ＣＨ₂）₇ＣＨ₃］⁺Ｉ^-で表わされる。

セメントＦに用いた本発明に従う乳化剤（ｆ）は、式［（ＣＨ₂ＣＨＣＨ₂）₃Ｎ（ＣＨ₂）₁₂Ｎ（ＣＨ₂ＣＨＣＨ₂）₃］²⁺２Ｂｒ^-で表わされる。

本発明に従うセメントの利点を正確に評価するため、２つの比較セメント（ＧおよびＨ）を調製した。セメントＧは溶剤系セメントであり、セメントＨは既知の水系セメントである。

表２はセメントＧおよびＨの組成を重量パーセントで示す。

セメントＨに用いた標準的な乳化剤は、酸化亜鉛、硫黄、および促進剤を分散させるためのナフチルスルホン酸；カーボンブラックを分散させるためのエトキシ化脂肪族アミンおよびエトキシ化脂肪酸である。

専門家には明らかであろうが、天然ゴムに加えて、本発明に従うセメントは、共役ジエンおよび／または脂肪族もしくは芳香族ビニルモノマーの重合により得られるいずれかの架橋性鎖状ポリマー基材を含むことができる。例えば、使用可能なポリマー基材は、天然ゴム、１，４−シスポリイソプレン、ポリブタジエン、場合によってはハロゲン化したイソプレン−イソブテンコポリマー、ブタジエン−アクリロニトリルコポリマー、ともに溶液およびエマルジョン中のスチレン−ブタジエンコポリマーおよびスチレン−ブタジエン−イソプレンターポリマー、ならびにエチレン−プロピレン−ジエンターポリマーを含む群から選択される。上記ポリマー基材は、単独でも混合して用いてもよい。

実験室での試験
各セメントは、ＡＳＴＭ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄ６２４に従って、未加硫ゴムおよび硬化ゴムの両方について接着試験し、ＡＳＴＭ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄ５２８９に従ってレオメトリック特性について試験し、ＡＳＴＭ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄ６０８０に従って粘度試験した。表３に試験結果を示す。

^＊ 硬化ゴムはＡＳＴＭ Ｓｔａｎｄａｒｄ １３８２に従って、１６０℃の一定温度で１０分間硬化させることにより得た。

表３に示すように、式（Ｉ）の乳化剤を用いた本発明に従うセメントは、従来技術の水系セメントと比べて乳化剤が少なくて済み、それ自体の安定性が高く、溶剤系セメントよりさらに大きな接着強度を有する。

つまり、共通する乳化剤を用いることで、異なるタイプの乳化剤を用いる必要がなくなり、使用する乳化剤の量を大幅に減らすことができる。

表３に結果を示すように、特許請求の範囲に記載の乳化剤を用いることは、粘度およびレオメトリック特性等のセメントの他の特性を全く損なわない。

Claims (8)

1. 溶媒としての水、架橋性不飽和鎖状ポリマー基材、硫黄、補強性充填剤、酸化亜鉛、および促進剤を含み、
   一般式（Ｉ）：
   ［Ｒ₁Ｒ₂Ｒ₃ＮＲ₅（Ｎ（Ｒ₄）₃）_n］⁽ⁿ⁺¹⁾⁺（ｎ＋１）Ｘ^- （Ｉ）
   ｛式中、
   Ｘはアニオン性の原子または基であり、
   Ｒ₁、Ｒ₂およびＲ₃は、同一でも異なってもよく、それぞれＣ_mＨ_2m+1（ここで、ｍは１〜３の範囲である）またはＣＨ₂ＣＨＣＨ₂またはＣＨＣＨＣＨ₃であり、
   Ｒ₄はＣＨ₂ＣＨＣＨ₂またはＣＨＣＨＣＨ₃であり、
   ｎは０または１であり、
   Ｒ₅はｎが０のときＣ₁₅〜Ｃ₂₂の脂肪族基であり、ｎが１のときＣ₈〜Ｃ₁₆の脂肪族基であり、
   ｎが０のとき、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃およびＲ₅の少なくとも１つは二重結合を含む｝で表わされる乳化剤を含むこと特徴とする、
   タイヤ製造用水系セメント。
2. ５〜８０重量％の水、１０〜６０重量％の架橋性不飽和鎖状ポリマー基材、０．２〜１重量％の硫黄、１〜２５重量％の補強性充填剤、０．１〜３重量％の酸化亜鉛、および０．１〜１重量％の促進剤を含み、
   ０．１〜１０重量％の前記一般式（Ｉ）の乳化剤を含む
   ことを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ製造用水系セメント。
3. Ｒ₁、Ｒ₂およびＲ₃がＣＨ₂ＣＨＣＨ₂であることを特徴とする、請求項１または２に記載のタイヤ製造用水系セメント。
4. Ｒ₁、Ｒ₂およびＲ₃がＣＨ₂ＣＨＣＨ₂であり、Ｒ₅が二重結合を含み、ｎが０であることを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ製造用水系セメント。
5. 前記乳化剤が［（ＣＨ₂ＣＨＣＨ₂）₃Ｎ（ＣＨ₂）₈ＣＨＣＨ（ＣＨ₂）₇ＣＨ₃］⁺Ｘ^-であることを特徴とする、請求項４に記載のタイヤ製造用水系セメント。
6. Ｒ₁、Ｒ₂およびＲ₃がＣＨ₂ＣＨＣＨ₂であり、ｎが１であり、Ｒ₅が飽和脂肪族基であることを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ製造用水系セメント。
7. 前記乳化剤が［（ＣＨ₂ＣＨＣＨ₂）₃Ｎ（ＣＨ₂）₁₂Ｎ（ＣＨ₂ＣＨＣＨ₂）₃］²⁺２Ｘ^-であることを特徴とする、請求項６に記載のタイヤ製造用水系セメント。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の水系セメントを用いて製造したタイヤ。