JP2019518840A - シラン被覆ウォラストナイトを含む、クーラントと接触する加硫可能な組成物および加硫物の使用 - Google Patents

シラン被覆ウォラストナイトを含む、クーラントと接触する加硫可能な組成物および加硫物の使用 Download PDF

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Abstract

本発明は、クーラントと接触する加硫物の製造方法、ならびに、クーラントと接触する加硫物の製造のための、ゴムと、シラン被覆ウォラストナイトと、過酸化物化合物とを含む加硫可能な組成物の使用に関する。本発明はさらに、ゴムと、シラン被覆ウォラストナイトと、過酸化物化合物とを含む加硫可能な組成物から製造される加硫物の製造方法、および、クーラントと接触する構成部品としての、好ましくはシールのまたはホースとしての、前述の加硫物の使用に関する。

Description

本発明は、クーラントと接触する加硫物の製造方法、ならびに、クーラントと接触する加硫物の製造のための、ゴムと、シラン被覆ウォラストナイトと過酸化物化合物とを含む加硫可能な組成物の使用に関する。
本発明はさらに、ゴムと、シラン被覆ウォラストナイトと、過酸化物化合物とを含む加硫可能な組成物から製造される加硫物の製造方法、および、クーラントと接触する構成部品としての、好ましくはシールとしてのまたはホースとしての、前述の加硫物の使用に関する。
クーラーホース、加熱ホース、クーラーハウジングまたはクーラーシールとして使用するための加硫物の需要は、増え続けている。したがって、安全性基準を達成するために、好適な加硫物は、ホットエア中およびクーラント中の両方で十分な老化安定性、すなわち、ホットエア中150℃で21日(504時間)後に破断点伸びの25%以下の変化およびクーラント中150℃で21日(504時間)後に破断点伸びの25%以下の変化を有していなければならない。
当業者は、クーラントが熱を運び去るために使用される液体物質または物質混合物を意味すると理解する。クーラントは、冷却サイクルにおいてより低い温度の部位に温度勾配に沿ってエンタルピーを運ぶことができる。冷却液体は、冷却されるべき物質を直接にまたは熱交換器によって冷却することができる。
本発明との関連で、クーラントは、水と、凝固点降下剤、好ましくはアルキレングリコールまたは塩、より好ましくはエチレングリコールまたはプロピレングリコールと、腐食防止剤、好ましくは中和された有機酸、より好ましくはエチルヘキサン酸ナトリウムとを含む組成物である。
従来のクーラントには、ケイ酸塩が添加剤として以前は使用された。ケイ酸塩は、保護的ケイ酸アルミニウム層をアルミニウム部品上に形成することによって腐食を防ぐが、それは急速に分解し、それ故定期的に更新しなければならない。より新世代のクーラントはそれ故、ケイ酸塩の代わりに、腐食防止のための有機化合物を、これらがより長い間存続するので、含有する。
しばらくの間、OAT(有機酸技術)と呼ばれるものがクーラントに使用されてきた。この技術では、中和された有機酸、例えばエチルヘキサン酸ナトリウムが添加剤として使用される。しかし、高温では、時間が経つうちに、エチルヘキサン酸の塩は、遊離の酸を与える。この酸は、従来の加硫物の場合に時期尚早の老化をもたらし得る。OAT技術でのクーラントコンセントレートの一例は、主成分としてエチレングリコールとエチルヘキサン酸ナトリウムとを含む、Volkswagen製のG13であり、水とブレンドされ、本発明によるクーラントを与える。
したがって、ホットエア中およびクーラント中の両方で老化安定性への高い要求を満たす加硫物に対する需要がある。より特に、高い老化安定性が、大量の有機酸、例えば2−エチルヘキサン酸またはセバシン酸を含むそれらのクーラントにおいて望ましい。さらに、さらなる典型的なゴム特性、例えば引張強度、伸びおよび圧縮永久歪みは、従来の標準型と比べて十分に良好でなければならない。
(特許文献1)は、実施例2および3において、シラン被覆ウォラストナイト(400 Wollastocoat 10022)と、酸受容体と、金属塩と、安定剤とを含む水素化ニトリルゴム(HNBR)をベースとする加硫可能な組成物を開示している。この組成物は、速い加硫ならびに改善された加工性、熱安定性および低い圧縮永久歪みを有する。実施例3の組成物はさらに、水中での低減した、それ故に改善された膨潤を有する。(特許文献1)は、実施例2および実施例3の両方の組成物において、シラン被覆ウォラストナイトを含むのみならず、酸化亜鉛(ZnO)およびTherban HTをも含む。言い換えれば、金属塩および酸受容体と組み合わせてHNBRおよびシラン被覆ウォラストナイトを含む加硫可能な組成物の使用が、老化安定性を高めるために記載されている。(特許文献1)は、クーラントと接触する加硫可能な組成物、およびそれらの加硫物の使用、ならびにそれらのクーラント安定性に対して何らの示唆も示していない。
(特許文献2)は、耐摩耗性および圧縮強度のための、3〜20phrのウォラストナイトと72〜87phrのカーボンブラックとを含有するHNBR組成物を開示している。クーラントと接触するこれらの組成物の使用およびそれらの膨潤特性は開示されていない。
(特許文献3)は、改善された機械的特性ならびに改善された耐摩耗性および熱安定性を有する組成物、とりわけニトリルゴム(NBR)および改質ウォラストナイト含む組成物をベースとするシールを開示している。クーラントと接触するこの組成物の使用およびそれの膨潤特性は開示されていない。
(特許文献4)は、HNBRと、凍結防止添加物としてのエチレングリコールとを含むシーリング組成物を開示している。シラン被覆ウォラストナイトは開示されていない。
国際公開第A−2010/030860号パンフレット 国際公開第A−2015/146862号パンフレット 中国特許出願公開第A−103408810号明細書 大韓民国特許第20130003554号明細書
すべての先行技術文献に共通する因子は、クーラントと接触する使用に対する現在の高い需要を満たす、HNBRをベースとする公知の加硫可能な組成物はまったく存在しないということである。
本発明によって対処される課題はしたがって、加硫可能な組成物、ならびに、ホットエア中150℃で21日(504時間)後に破断点伸びの25%以下の変化およびクーラント中150℃で21日(504時間)後に破断点伸びの25%以下の変化の形で老化安定性を有する、それ故にOAT技術でクーラントと接触して使用することができる加硫物の製造方法を提供するというものであった。
対処されるさらなる課題は、先行技術の加硫可能な組成物と比べて、クーラント中で匹敵するまたは改善された膨潤を有する加硫物をもたらす、それらの加硫可能な組成物および方法を提供するというものであった。
対処されるさらなる課題は、材料が十分に弾性であるように、70未満のショア(Shore)A硬度をさらに有する加硫物をもたらす、それらの加硫可能な組成物および方法をとりわけ好ましくは提供するというものであった。
意外にも、シラン被覆ウォラストナイトを含むゴムと過酸化物化合物との組み合わせが、記述した要件を満たし、それ故にクーラントとの接触に使用するのに好適である加硫物をもたらす組成物を与えることが見いだされた。
本発明は、クーラントと接触する加硫物の製造のための加硫可能な組成物の使用であって、加硫可能な組成物が、
(a)少なくとも1種のゴム、好ましくは少なくとも1種の水素化ニトリルゴムまたはEPDM、より好ましくは水素化ニトリルゴムと、
(b)少なくとも1種のシラン被覆ウォラストナイト、好ましくは少なくとも1種のビニルシラン被覆ウォラストナイトと、
(c)少なくとも1種の過酸化物化合物と
を含むことを特徴とする、使用を提供する。
本発明はしたがってまた、加硫可能な組成物を加硫する工程を含む、クーラントと接触する加硫物の製造方法であって、加硫可能な組成物が、
(a)少なくとも1種のゴム、好ましくは少なくとも1種の水素化ニトリルゴムまたはEPDM、より好ましくは水素化ニトリルゴムと、
(b)少なくとも1種のシラン被覆ウォラストナイト、好ましくは少なくとも1種のビニルシラン被覆ウォラストナイトと、
(c)少なくとも1種の過酸化物化合物と
を含むことを特徴とする、方法を提供する。
この解決策は、良好な老化安定性または良好なクーラント安定性で既に知られていたあらゆる加硫可能な組成物がクーラントと接触する加硫物の使用の高い需要にとって好適ではないことから、驚くべきことであった。
本発明による加硫可能な組成物およびそれらの加硫物の使用、ならびにそれらの製造方法の効果は、加硫物から製造される構成部品が、シラン被覆ウォラストナイトを含まない従来の加硫物よりも低い老化を有することである。
クーラントと接触する加硫物の製造のための加硫可能な組成物の使用および加硫物の製造方法であって、加硫可能な組成物が、
(a)100重量部の、少なくとも1種のゴム、とりわけ水素化ニトリルゴムまたはEPDM、より好ましくは水素化ニトリルゴム
を含み、ゴム(a)の100重量部を基準として、
(b)35〜150重量部、好ましくは50〜100重量部の、少なくとも1種のシラン被覆ウォラストナイト、とりわけエポキシシラン被覆、メタクリロイルシラン被覆もしくはビニルシラン被覆ウォラストナイトまたはそれらの混合物、
(c)1〜20重量部、好ましくは2〜10重量部の、少なくとも1種の過酸化物化合物、
(d)0〜100重量部、好ましくは1〜80重量部の、1つ以上の通常のゴム添加剤、好ましくは1つ以上の充填材、とりわけカーボンブラック、シリカ、酸化マグネシウムまたは酸化アルミニウム、1つ以上の充填材活性剤、とりわけ有機シランをベースとするもの、1つ以上の老化安定剤、とりわけオリゴマー化2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン(TMQ)、スチレン化ジフェニルアミン(DDA)、オクチル化ジフェニルアミン(OCD)、クミル化ジフェニルアミン(CDPA)または4−および5−メチルメルカプトベンズイミダゾールの亜鉛塩(Vulkanox ZMB2)もしくは4−および5−メチルメルカプトベンズイミダゾール、ならびに/または、1つ以上の離型剤もしくは加工助剤
をさらに含むことを特徴とする、使用および製造方法が好ましい。
(a)100重量部の、水素化ニトリルゴム、
(b)35〜150重量部、好ましくは50〜100重量部の、あ少なくとも1種のシラン被覆ウォラストナイト、とりわけエポキシシラン被覆、メタクリロイルシラン被覆もしくはビニルシラン被覆ウォラストナイトまたはそれらの混合物、
(c)1〜20重量部、好ましくは2〜10重量部の、少なくとも1種の過酸化物化合物、
(d)0〜100重量部、好ましくは1〜80重量部の、1つ以上の通常のゴム添加剤、好ましくは1つ以上の充填材、とりわけカーボンブラック、シリカ、酸化マグネシウムまたは酸化アルミニウム、1つ以上の充填材活性剤、とりわけ有機シランをベースとするもの、1つ以上の老化安定剤、とりわけオリゴマー化2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン(TMQ)、スチレン化ジフェニルアミン(DDA)、オクチル化ジフェニルアミン(OCD)、クミル化ジフェニルアミン(CDPA)または4−および5−メチルメルカプトベンズイミダゾールの亜鉛塩(Vulkanox ZMB2)もしくは4−および5−メチルメルカプトベンズイミダゾール、ならびに/または、1つ以上の離型剤もしくは加工助剤
を含む加硫可能な組成物の、クーラントと接触する加硫物の製造のための使用、およびこの加硫可能な組成物を加硫する工程を含む、クーラントと接触する加硫物の製造方法が特に好ましい。
加硫可能な組成物の本発明の使用およびクーラントと接触する加硫物の本発明の製造方法の効果は、公知の加硫可能な組成物と比べてクーラント中での加硫物の同程度に低い膨潤と、ホットエアおよびクーラント中での貯蔵時の加硫物の膨張のより小さい変化とが起こることである。
少なくとも1種の典型的なゴムが成分(a)として使用される。成分(a)としてのゴムは、例えば、ニトリルゴム(NBR)、水素化ニトリルゴム(HNBR)、エチレン−プロピレンゴム(EPM)、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、エチレン−酢酸ビニル(EVA;EVM)、天然ゴム(NR)、クロロプレンゴム(BR)、ブチルゴム(IIR)、ポリイソプレンゴム(IR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、クロロプレンゴム(CR)、エチレン−アクリレートゴム(AEM)またはアクリレートゴム(ACM)、および前述のゴムの任意の所望の混合物である。
成分(a)として、水素化ニトリルゴム、EPMまたはEPDMを使用することが好ましい。
成分(a)として、水素化ニトリルゴムの使用を使用することが特に好ましい。
水素化ニトリルゴムと、エチレン−酢酸ビニルゴムとのブレンド、好ましくは20部以下のHNBRを同じ量のEVMで置き換えたブレンドを使用することもできる。
使用されるゴム(a)の、あるいは2種以上のゴム(a)が使用される場合には全ゴム(a)の全体混合物の、ムーニー(Mooney)粘度(100℃で測定されるML 1+4)は、10〜120の範囲内、好ましくは20〜110の範囲内、より好ましくは30〜100の範囲内である。ムーニー粘度は、ASTM標準D 1646に従ってここでは測定される。
記述したゴム(a)のいくつかは、商業的に入手可能であるが、すべての場合に、文献によって当業者にアクセスできる製造方法によって得ることができる。
本出願との関連で水素化ニトリルゴム(HNBR)は、少なくとも1種の共役ジエンと、少なくとも1種のα,β−不飽和ニトリルモノマーと、任意選択的にさらなる共重合性モノマーとをベースとするコポリマーおよび/またはターポリマーを意味し、ここで、共重合性ジエン単位のすべてまたはいくらかは水素化されていると理解される。
本出願との関連で「水素化」または「水素化された」は、少なくとも50%、好ましくは少なくとも85%、より好ましくは少なくとも95%の程度までのニトリルゴム中に元々存在する二重結合の転化を意味すると理解される。
使用されるα,β−不飽和ニトリルは、任意の公知のα,β−不飽和ニトリルであってもよく、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、エタクリロニトリルまたはそれらの混合物などの(C〜C)−α,β−不飽和ニトリルが好ましい。アクリロニトリルが特に好ましい。
任意の共役ジエンを使用することができる。(C〜C)共役ジエンを使用することが好ましい。1,3−ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチルブタジエン、ピペリレンまたはそれらの混合物が特に好ましい。1,3−ブタジエンおよびイソプレンまたはそれらの混合物がとりわけ好ましい。1,3−ブタジエンが非常に特に好ましい。
水素化ニトリルゴム中の共役ジエンとα,β−不飽和ニトリルとの割合は、幅広い範囲内で様々であってよい。共役ジエンの、または共役ジエンの合計の割合は、全体ポリマーを基準として、典型的には40重量%〜90重量%の範囲、好ましくは50重量%〜80重量%の範囲にある。α,β−不飽和ニトリルの、またはα,β−不飽和ニトリルの合計の割合は、全体ポリマーを基準として、典型的には10重量%〜60重量%の範囲、好ましくは20重量%〜50重量%の範囲にある。追加のモノマーは、全体ポリマーを基準として、0.1重量%〜40重量%の範囲、好ましくは1重量%〜30重量%の範囲の量で存在してもよい。この場合には、共役ジエンのおよび/またはα,β−不飽和ニトリルの相当する割合が、追加のモノマーの割合で置き換えられ、ここで、全モノマーの割合は各場合に、合計100重量%になる。
本発明による加硫可能な組成物に好適であるそのような水素化ニトリルゴムの調製は、当業者に十分によく知られている。
前述のモノマーの重合によるニトリルゴムの最初の調製は、文献(例えば、Houben−Weyl,Methoden der Organischen Chemie[Methods of Organic Chemistry],vol.14/1,Georg Thieme Verlag Stuttgart 1961)に広範囲にわたって記載されている。
水素化ニトリルゴムへの上記ニトリルゴムのその後の水素化は、当業者に公知の方法で達成することができる。
均一または不均一水素化触媒を使用してニトリルゴムの水素化を行うことは、原則として可能である。
国際公開第A−01/77185号パンフレットに記載されているように、均一触媒、例えば「ウィルキンソン(Wilkinson)」触媒として知られるもの((PPhRhCl)などを使用して水素で反応を行うことが可能である。ニトリルゴムの水素化方法は公知である。ロジウムまたはチタンが典型的には触媒として使用されるが、金属としてかあるいは好ましくは金属化合物の形態でかのいずれかで、白金、イリジウム、パラジウム、レニウム、ルテニウム、オスミウム、コバルトまたは銅を使用することも可能である(例えば、米国特許第3,700,637号明細書、独国特許出願公開第A−25 39 132号明細書、欧州特許出願公開第A−134 023号明細書、独国特許出願公開第A−35 41 689号明細書、独国特許出願公開第A−35 40 918号明細書、欧州特許出願公開第A−298 386号明細書、独国特許出願公開第A−35 29 252号明細書、独国特許出願公開第A−34 33 392号明細書、米国特許第4,464,515号明細書および米国特許第4,503,196号明細書を参照されたい)。
均一相での水素化のための好適な触媒および溶媒は、本明細書で以下に記載され、また独国特許出願公開第A−25 39 132号明細書および欧州特許出願公開第A−0 471 250号明細書から公知である。
選択的水素化は、例えば、ロジウム触媒の存在下で達成することができる。例えば、一般式
(R B)RhX
(式中、
は、同じまたは異なるものであり、C〜Cアルキル基、C〜Cシクロアルキル基、C〜C15アリール基またはC〜C15アラルキル基であり、
Bは、リン、ヒ素、硫黄またはスルホキシド基S=Oであり、
Xは、水素またはアニオン、好ましくはハロゲン、より好ましくは塩素または臭素であり、
lは、2、3または4であり、
mは、2または3であり、
nは、1、2または3、好ましくは1または3である)
の触媒を使用することが可能である。
好ましい触媒は、トリス(トリフェニルホスフィン)ロジウム(I)クロリド、トリス(トリフェニルホスフィン)ロジウム(III)クロリドおよびトリス(ジメチルスルホキシド)ロジウム(III)クロリドである。式((CP)RhHのヒドリドテトラキス(トリフェニルホスフィン)ロジウム、およびそのトリフェニルホスフィンがトリシクロヘキシルホスフィンで完全にまたは部分的に置き換えられた相当する化合物も好ましい。触媒は、少量で使用することができる。ポリマーの重量を基準として、0.01重量%〜1重量%の範囲、好ましくは0.03重量%〜0.5重量%の範囲、より好ましくは0.1重量%〜0.3重量%の範囲の量が好適である。
式R B(式中、R、mおよびBはそれぞれ、触媒について上に定義されたとおりである)の配位子である共触媒と一緒に触媒を使用することが典型的には推奨される。好ましくは、mは3であり、Bはリンであり、Rは、同じまたは異なるものであってもよい。トリアルキル、トリシクロアルキル、トリアリール、トリアラルキル、ジアリールモノアルキル、ジアリールモノシクロアルキル、ジアルキルモノアリール、ジアルキルモノシクロアルキル、ジシクロアルキルモノアリールまたはジシクロアルキルモノアリールラジカルを有する共触媒が好ましい。
共触媒の例は、例えば、米国特許第4,631,315号明細書に見いだすことができる。好ましい共触媒はトリフェニルホスフィンである。共触媒は、水素化されるべきニトリルゴムの重量を基準として、好ましくは0.3重量%〜5重量%の範囲内、より好ましくは0.5重量%〜4重量%の範囲の量で使用される。好ましくは、さらに、ロジウム触媒対共触媒の重量比は、1:3〜1:55の範囲、より好ましくは1:5〜1:45の範囲にある。水素化されるべきニトリルゴムの100重量部を基準として、好適な方法では、0.1〜33重量部の共触媒、水素化されるべきニトリルゴムの100重量部を基準として、好ましくは0.5〜20、最も好ましくは1〜5重量部、とりわけ2重量部超、しかし5重量部未満の共触媒が使用される。
そのような水素化工程の実用性能は、例えば米国特許第6,683,136号明細書から、当業者に十分よく知られている。水素化は、典型的には、水素化されるべきニトリルゴムを、2時間〜10時間、100℃〜150℃の範囲の温度および50バール〜150バールの範囲の圧力でトルエンまたはクロロベンゼンなどの溶媒中で水素と接触させることによって達成される。
相当するニトリルゴムの水素化による水素化ニトリルゴムの調製のために不均一触媒を使用する場合、触媒は典型的には、パラジウムをベースとする担持触媒である。
使用される水素化ニトリルゴム(a)の、あるいは2種以上の水素化ニトリルゴム(a)が使用される場合にはすべての水素化ニトリルゴム(a)の全体混合物の、ムーニー粘度(100℃で測定されるML 1+4)は、10〜120の範囲内、好ましくは15〜100の範囲内である。ムーニー粘度は、ASTM標準D 1646に従ってここでは測定される。
本発明による水素化ニトリルゴムは、10%以下の、好ましくは7%以下の、より好ましくは1%以下の残存二重結合含有量(RDB)を有する。
本発明による加硫可能な組成物に使用できる水素化ニトリルゴムは、20K/分の加熱速度でDSCによって測定される、−10℃未満、好ましくは−15℃未満、より好ましくは−20℃未満のガラス転移温度を有する。
商業的に入手可能な水素化ニトリルゴムの例は、17重量%〜50重量%の範囲のアクリロニトリル含有量を有する完全および部分水素化ニトリルゴム(ARLANXEO Deutschland GmbH製のTherban(登録商標)商品)および日本ゼオン株式会社製のZetpol(登録商標)商品)である。水素化ブタジエン/アクリロニトリル/アクリレートポリマーの一例は、ARLANXEO Deutschland GmbH製のTherban(登録商標)LTシリーズ、例えばTherban(登録商標)LT 1707 VP、Therban(登録商標)LT 2157およびTherban(登録商標)LT 2007である。カルボキシル化水素化ニトリルゴムの一例は、ARLANXEO Deutschland GmbH製のTherban(登録商標)XTシリーズである。低いムーニー粘度、それ故改善された加工性を有する水素化ニトリルゴムの一例は、Therban(登録商標)ATシリーズからの製品、例えばTherban(登録商標)AT 3404である。
水素化ニトリルゴム、ならびに少なくとも1種の不飽和ニトリルと少なくとも1種の共役ジエンとの繰り返し単位は、カルボン酸またはカルボン酸エステルの形態での1種以上のさらなる共重合性モノマーを含有してもよい。
好適な共重合性カルボン酸は、3〜18個の炭素原子を有し、α,β−不飽和であるモノまたはジカルボン酸、およびそれらのエステルである。好ましいα,β−不飽和カルボン酸は、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸、クロトン酸およびそれらの混合物である。
3〜18個の炭素原子を有するα,β−不飽和カルボン酸のエステルには、好ましくは、前述のカルボン酸のアルキルエステルおよびアルコキシアルキルエステルが含まれる。3〜18個の炭素原子を有するα,β−不飽和カルボン酸の好ましいエステルは、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、オクチルアクリレートおよび1〜8個の繰り返しエチレングリコール単位を有するポリエチレングリコール(メタ)アクリレート(PEG(メタ)アクリレート)である。好ましいアルコキシアルキルエステルは、1〜8個の繰り返しエチレングリコール単位を有するポリエチレングリコール(メタ)アクリレート(PEG(メタ)アクリレート)およびブチルアクリレートである。
α,β−エチレン性不飽和ジカルボン酸の好ましいエステルは、例えば、
○ アルキルモノエステル、とりわけC〜C18アルキルモノエステル、好ましくはn−ブチル、tert−ブチル、n−ペンチルまたはn−ヘキシルモノエステル、より好ましくはモノ−n−ブチルマレエート、モノ−n−ブチルフマレート、モノ−n−ブチルシトラコネート、モノ−n−ブチルイタコネート;
○ アルコキシアルキルモノエステル、とりわけC〜C18アルコキシアルキルモノエステル、好ましくはC〜C12アルコキシアルキルモノエステル、
○ 1〜8個の繰り返しエチレングリコール単位を有するポリエチレングリコールエステル(PEG)
○ ヒドロキシアルキルモノエステル、とりわけC〜C18ヒドロキシアルキルモノエステル、好ましくはC〜C12ヒドロキシアルキルモノエステル、
○ シクロアルキルモノエステル、とりわけC〜C18シクロアルキルモノエステル、好ましくはC〜C12シクロアルキルモノエステル、より好ましくはモノシクロペンチルマレエート、モノシクロヘキシルマレエート、モノシクロヘプチルマレエート、モノシクロペンチルフマレート、モノシクロヘキシルフマレート、モノシクロヘプチルフマレート、モノシクロペンチルシトラコネート、モノシクロヘキシルシトラコネート、モノシクロヘプチルシトラコネート、モノシクロペンチルイタコネート、モノシクロヘキシルイタコネートおよびモノシクロヘプチルイタコネート、
○ アルキルシクロアルキルモノエステル、とりわけC〜C12アルキルシクロアルキルモノエステル、好ましくはC〜C10アルキルシクロアルキルモノエステル、より好ましくはモノメチルシクロペンチルマレエートおよびモノエチルシクロヘキシルマレエート、モノメチルシクロペンチルフマレートおよびモノエチルシクロヘキシルフマレート、モノメチルシクロペンチルシトラコネートおよびモノエチルシクロヘキシルシトラコネート;モノメチルシクロペンチルイタコネートおよびモノエチルシクロヘキシルイタコネート;
○ アリールモノエステル、とりわけC〜C14アリールモノエステル、好ましくはモノアリールマレエート、モノアリールフマレート、モノアリールシトラコネートもしくはモノアリールイタコネート、より好ましくはモノフェニルマレエートもしくはモノベンジルマレエート、モノフェニルフマレートもしくはモノベンジルフマレート、モノフェニルシトラコネートもしくはモノベンジルシトラコネート、モノフェニルイタコネートもしくはモノベンジルイタコネートまたはそれらの混合物、
○ 不飽和ポリアルキルポリカルボキシレート、例えばジメチルマレエート、ジメチルフマレート、ジメチルイタコネートもしくはジエチルイタコネート;または
○ アミノ基を含有するα,β−エチレン性不飽和カルボン酸エステル、例えばジメチルアミノメチルアクリレートもしくはジエチルアミノエチルアクリレート
である。
成分(b)−シラン被覆ウォラストナイト
本発明による加硫可能な組成物は、成分(b)として、少なくとも1種のシラン被覆ウォラストナイトを含む。
ウォラストナイトのコーティングのために使用されるシランは、充填材表面と反応することができる少なくとも1つの官能基を有し、好ましくは、加硫後に、変性された充填材をポリマーマトリックスに結び付ける第2の官能基、例えばビニル基を有するシランである。
好ましいシランは、エポキシシラン、メタクリロイルシラン、ビニルシランまたはアミノシランである。
特に好ましいシランは、エポキシシラン、メタクリロイルシランおよびビニルシランである。
非常に特に好ましいシランは、ビニルシランである。
ゴムと、過酸化物化合物とビニルシランコーティングを有するウォラストナイトとを含む組成物は、老化のさらなる改善をもたらす。ビニルシラン被覆ウォラストナイトを含む加硫物は、G13中で1008時間の老化後に、破断点伸び、体積膨潤の変化と、引張強度の変化との間の最良のバランスを有し、したがってエポキシシラン被覆ウォラストナイトまたはメタクリロイルシラン被覆ウォラストナイトを含む加硫物よりも良好である。
ウォラストナイトは、式CaSiOの天然由来のケイ酸カルシウム鉱物である。ウォラストナイトは、白色であり、7よりも大きい塩基性pHを有する。実施例に使用するウォラストナイトは、3:1〜5:1のアスペクト比を有する。シラン被覆ウォラストナイトは、QuarzwerkeからTremin(登録商標)銘柄名で商業的に入手可能である。
本発明による組成物には、ゴム(a)の100重量部を基準として、35〜150重量部、より好ましくは50〜100重量部の少なくとも1種のシラン被覆ウォラストナイトが使用される。
成分(c)−過酸化物化合物
架橋剤としての少なくとも1種の過酸化物化合物が成分(c)として使用される。
好適な過酸化物化合物(c)は、例えば、以下の過酸化物化合物:
ビス(2,4−ジクロロベンゾイル)ペルオキシド、ジベンゾイルペルオキシド、ビス(4−クロロベンゾイル)ペルオキシド、1,1−ビス(tert−ブチルペルオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、tert−ブチルペルベンゾエート、2,2−ビス(tert−ブチルペルオキシ)ブテン、4,4−ジ−tert−ブチルペルオキシノニルバレレート、ジクミルペルオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(tert−ブチルペルオキシ)ヘキサン、tert−ブチルクミルペルオキシド、1,3−ビス(tert−ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、ジ−tert−ブチルペルオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(tert−ブチルペルオキシ)ヘキシン、tert−ブチルヒドロペルオキシド、過酸化水素、メチルエチルケトンペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、デカノイルペルオキシド、3,5,5−トリメチルヘキサノイルペルオキシド、ジ(2−エチルヘキシル)ペルオキシジカーボネート、ポリ(tert−ブチルペルオキシカーボネート)、エチル3,3−ジ(tert−ブチルペルオキシ)ブチレート、エチル3,3−ジ(tert−アミルペルオキシ)ブチレート、n−ブチル4,4−ジ(tert−ブチルペルオキシ)バレレート、2,2−ジ(tert−ブチルペルオキシ)ブタン、1,1−ジ(tert−ブチルペルオキシ)シクロヘキサン、3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ジ(tert−アミルペルオキシ)シクロヘキサン、tert−ブチルペルオキシベンゾエート、tert−ブチルペルオキシアセテート、tert−ブチルペルオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、tert−ブチルペルオキシイソブチレート、tert−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート、tert−ブチルペルオキシピバレート、tert−アミルペルオキシピバレート、tert−ブチルペルオキシネオデカノエート、クミルペルオキシネオデカノエート、3−ヒドロキシ−1,1−ジメチルブチルペルオキシネオデカノエート、tert−ブチルペルオキシベンゾエート、tert−ブチルペルオキシアセテート、tert−アミルペルオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、tert−ブチルペルオキシイソブチレート、tert−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート、クミルペルオキシネオデカノエート、3−ヒドロキシ−1,1−ジメチルブチルペルオキシネオデカノエート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(tert−ブチルペルオキシ)ヘキシン 3−ジ−tert−アミルペルオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(tert−ブチルペルオキシ)ヘキサン、tert−アミルヒドロペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ヒドロペルオキシ)ヘキサン、ジイソプロピルベンゼンモノヒドロペルオキシドおよびカリウムペルオキソジスルフェート
である。
本発明による加硫可能な組成物の少なくとも1種の過酸化物化合物は、好ましくは有機過酸化物、とりわけジクミルペルオキシド、tert−ブチルクミルペルオキシド、ビス(tert−ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、ジ−tert−ブチルペルオキシド、2,5−ジメチルヘキサン 2,5−ジヒドロペルオキシド、2,5−ジメチルヘキサ−3−イン 2,5−ジヒドロペルオキシド、ジベンゾイルペルオキシド、ビス(2,4−ジクロロベンゾイル)ペルオキシド、tert−ブチルペルベンゾエート、ブチル4,4−ジ(tert−ブチルペルオキシ)バレレートおよび/または1,1−ビス(tert−ブチルペルオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンである。
成分(c)は、ゴム(a)の100重量部を基準として、好ましくは1〜20重量部の量、より好ましくは2〜10重量部の量で、本発明による加硫可能な組成物中に存在する。
さらに、加硫可能な組成物は、さらなるゴム添加剤を含んでもよい。標準的なゴム添加剤には、例えば:成分(a)の本発明の定義によってカバーされないポリマー、充填材活性剤、オイル、とりわけプロセスオイルまたはエキステンダー油、可塑剤、加工補助剤、促進剤、多官能性架橋剤、老化安定剤、オゾン劣化防止剤、酸化防止剤、離型剤、遅延剤、さらなる安定剤および酸化防止剤、染料、有機および無機繊維および繊維パルプを含む繊維、加硫活性剤、ならびに追加の重合性モノマー、ダイマー、トリマーまたはオリゴマーが含まれる。
有用な充填材活性剤には、有機シラン、特に、例えば、ビニルトリメチルオキシシラン、ビニルジメトキシメチルシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、N−シクロヘキシル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、イソオクチルトリメトキシシラン、イソオクチルトリエトキシシラン、ヘキサデシルトリメトキシシランまたは(オクタデシル)メチルジメトキシシランが含まれる。さらなる充填材活性剤は、例えば、トリエタノールアミンまたは74〜10,000g/モルの分子量のエチレングリコールなどの界面活性物質である。充填材活性剤の量は、ゴム(a)の100重量部を基準として、典型的には0.5〜10重量部である。
有用な老化安定剤はとりわけ、過酸化物加硫において最小数のラジカルを捕捉するものである。これらはとりわけ、オリゴマー化2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン(TMQ)、スチレン化ジフェニルアミン(DDA)、オクチル化ジフェニルアミン(OCD)、クミル化ジフェニルアミン(CDPA)、4−および5−メチルメルカプトベンズイミダゾール(MB2)または4−および5−メチルメルカプトベンズイミダゾールの亜鉛塩(ZMB2)である。さらに、立体障害のあるフェノールなどの、公知のフェノール老化安定剤、またはフェニレンジアミンをベースとする老化安定剤を使用することも可能である。記述した老化安定剤の組み合わせ、好ましくはZMB2またはMB2と組み合わせたCDPA、より好ましくはMB2と一緒にCDPAを使用することも可能である。
老化安定剤は、ゴム(a)の100重量部を基準として、典型的には0.1〜5重量部、好ましくは0.3〜3重量部の量で使用される。
有用な離型剤の例としては:飽和もしくは部分不飽和脂肪酸およびオレイン酸またはそれらの誘導体(脂肪酸エステル、脂肪酸塩、脂肪アルコールまたは脂肪酸アミドの形態での)が挙げられ、金型表面に適用できる製品、例えば、低分子量シリコーン化合物をベースとする製品、フルオロポリマーをベースとする製品ならびにフェノール樹脂をベースとする製品も挙げられる。
離型剤は、ゴム(a)の100重量部を基準として、0.2〜10重量部、好ましくは0.5〜5重量部の量でブレンド成分として使用される。
米国特許第4,826,721号明細書の教示に従ったガラス強化エレメントを使った加硫物の強化も、芳香族ポリアミド(アラミド)での強化と同様に、可能である。
好ましい実施形態において、クーラントと接触する加硫物の製造のための加硫可能な組成物であって、加硫可能な組成物が、
(a)100重量部の、少なくとも1種のゴム、好ましくは水素化ニトリルゴム
を含み、ゴム(a)の100重量部を基準として、
(b)35〜150重量部、好ましくは50〜100重量部の、少なくとも1種のシラン被覆ウォラストナイト、好ましくはエポキシシラン被覆、メタクリロイルシラン被覆もしくはビニルシラン被覆ウォラストナイトまたはそれらの混合物、
(c)1〜20重量部、好ましくは2〜10重量部の、少なくとも1種の過酸化物化合物、
(d)0〜100重量部、好ましくは1〜80重量部の、1つ以上の通常のゴム添加剤、好ましくは1つ以上の充填材、とりわけカーボンブラック、シリカ、酸化マグネシウムまたは酸化アルミニウム、1つ以上の充填材活性剤、とりわけ有機シランをベースとするもの、1つ以上の老化安定剤、とりわけオリゴマー化2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン(TMQ)、スチレン化ジフェニルアミン(DDA)、オクチル化ジフェニルアミン(OCD)、クミル化ジフェニルアミン(CDPA)または4−および5−メチルメルカプトベンズイミダゾールの亜鉛塩(Vulkanox ZMB2)もしくは4−および5−メチルメルカプトベンズイミダゾールならびに/または1つ以上の離型剤もしくは加工助剤
をさらに含み、
ここで、亜鉛イオンの含有量が、ゴム(a)の100重量部を基準として1.5重量部未満であり、加硫可能な組成物が好ましくは亜鉛イオンを含まないことを特徴とする、組成物が使用される。
この種の好ましい実施形態は、150℃で504時間後の改善されたホットエア老化を有する。
特に好ましい実施形態は、クーラントと接触する加硫物の製造のための加硫可能な組成物の使用、およびクーラントと接触する加硫物の製造方法であって、
(a)100重量部の少なくとも1種の水素化ニトリルゴム、
(b)50〜85重量部の少なくとも1種のシラン被覆ウォラストナイト、
(c)2〜10重量部の少なくとも1種の過酸化物化合物
を含み、
ここで、組成物がゴム(a)の100重量部を基準として1.5重量部未満の亜鉛イオンの含有率を有する
加硫可能な組成物を加硫する工程を含む方法である。
本発明はさらに、すべての成分(a)、(b)および(c)ならびに任意選択的に(d)を混合することによる、本発明による前述の加硫可能な組成物の製造方法を提供する。これは、当業者に公知の装置および混合ユニットを用いて達成することができる。
成分が互いに混合される順序は、基本的に重要ではないが、各場合に、利用可能な混合ユニットおよび温度状況に適合させられる。
成分(a)、(b)および(c)ならびに任意選択的に(d)の混合は、ゴム業界において一般に用いられる、典型的な混合系を用い、温度にしたがって、ここでは達成することができる。i)混合ロールまたは内部ミキサーの形態での回分式混合ユニット、およびii)混合押出機、などの連続混合ユニットを用いることが可能である。
良好な混合を達成するためにゴム加工業界において一般に用いられる上述の混合ユニットを使って十分に高い剪断力がここでは適用できるので、約30〜40℃の範囲の規定のミキサー温度で成分(a)、(b)および(c)ならびに任意選択的に(d)の混合を行うことが特に有用であることが分かった。
好ましくは、ゴム(a)は最初に装入され、パルプ状にされ、次に、加硫化学品(過酸化物化合物および架橋助剤)は別としてすべてのさらなる成分が添加される。適切な混合時間後に、混合物は排出される。
過酸化物化合物および架橋助剤は、ロール上の第2工程において混ぜ入れられる。ロールの速度は、安定したスキンが得られるようにここでは制御される。
実際には、本発明による成分が混合されてしまった後に、加硫可能な組成物は、例えば、「スキン」、フィードストリップまたはフィードスラブと呼ばれるものの形態で、あるいはペレットまたは顆粒の形態で得られる。これらはその後、金型においてプレスされるかまたは射出成形され、使用されるフリーラジカル供与体に応じて好適な条件下で架橋される。
本発明はさらに、前述の加硫可能な組成物を加硫、すなわち、エネルギー投入、とりわけ、熱処理にかけることによる、加硫物の製造を提供する。
エネルギー投入は、例えば、熱エネルギーの形態で達成することができる。熱処理よる加硫製品の製造は、本発明による加硫可能な組成物を、通常の方法で、すなわち、好適な金型中で、1分〜300分の期間、好ましくは120〜200℃、より好ましくは140〜180℃の範囲の温度にさらすことによって行われる。加硫は、圧縮加硫、スチーム加硫などの、任意の方法の助けを借りてもたらすことができる。
本発明による加硫可能な組成物の架橋の過程で、過酸化物化合物(c)は、使用されるゴム(a)との間のおよびゴム(a)とのフリーラジカル架橋をもたらす。
本発明はまたさらに、前述の加硫可能な組成物を架橋することによって得られる、架橋ゴム、すなわち、加硫物を提供し、クーラントと接触する構成部品の製造のための加硫物の使用を提供する。
より特に、本発明は、その少なくとも加硫物がクーラントと接触する構成部品の製造のための加硫可能な組成物から製造された加硫物の使用であって、加硫可能な組成物が、
(a)少なくとも1種のゴム、好ましくは少なくとも1種の水素化ニトリルゴムまたはEPDM、より好ましくは水素化ニトリルゴムと、
(b)少なくとも1種のシラン被覆ウォラストナイト、好ましくは少なくとも1種のビニルシラン被覆ウォラストナイトと、
(c)少なくとも1種の過酸化物化合物と
を含むことを特徴とする、使用を提供する。
本発明はまたさらに、加硫可能な組成物から製造された、クーラントと接触する加硫物を含む構成部品であって、加硫可能な組成物が、
(a)少なくとも1種のゴム、好ましくは少なくとも1種の水素化ニトリルゴムまたはEPDM、より好ましくは水素化ニトリルゴムと、
(b)少なくとも1種のシラン被覆ウォラストナイト、好ましくは少なくとも1種のビニルシラン被覆ウォラストナイトと、
(c)少なくとも1種の過酸化物化合物と
を含むことを特徴とする、構成部品を提供する。
本発明は好ましくはまたさらに、加硫可能な組成物から製造された、クーラントと接触する加硫物を含む構成部品であって、加硫可能な組成物が、
(a)100重量部の水素化ニトリルゴム、
(b)50〜85重量部のエポキシシラン被覆、メタクリロイルシラン被覆もしくはビニルシラン被覆ウォラストナイトまたはそれらの混合物、
(c)2〜10重量部の少なくとも1種の過酸化物化合物
を含み、
ここで、亜鉛イオンの含有量が、ゴム(a)の100重量部を基準として1.5重量部未満であることを特徴とする、構成部品を提供する。
好ましくは、これらの構成部品は、シール、クーラーシール、ホース、クーラーホース、自動車冷却水ホース、加熱ホースおよびクーラーハウジングである。
本発明はしたがってまた、本発明による加硫可能な組成物を加硫する工程およびクーラントとの接触を含む、クーラントと接触する構成部品の製造方法を提供する。
加硫可能な組成物の加硫によって得られる加硫物は、クーラーホース、加熱ホース、クーラーハウジング、クーラーシールなどを得るために慣習的方法によって加工することができ、これらの製品は、上記の特性を有する特に優れた製品である。より特に、この種の加硫物は、改善された老化安定性を有する。
本発明はさらに、クーラントと接触する加硫物の製造のための加硫可能な組成物の使用であって、加硫可能な組成物が、
(a)少なくとも1種のゴム、好ましくは少なくとも1種の水素化ニトリルゴムまたはEPDM、より好ましくは水素化ニトリルゴムと、
(b)少なくとも1種のシラン被覆ウォラストナイト、好ましくは少なくとも1種のビニルシラン被覆ウォラストナイトと、
(c)少なくとも1種の過酸化物化合物と
を含むことを特徴とする、使用を提供する。
本発明はさらに、クーラントと接触する加硫物の製造のための前述の加硫可能な組成物の使用であって、少なくとも1種のゴム(a)が、少なくとも1種の共役ジエンと少なくとも1種のα,β−不飽和ニトリルモノマーと任意選択的にさらなる共重合性モノマーとをベースとする完全もしくは部分水素化コポリマーまたはターポリマーである少なくとも1種の水素化ニトリルゴムであることを特徴とする、使用を提供する。
本発明はさらに、クーラントと接触する加硫物の製造のための前述の加硫可能な組成物の使用であって、少なくとも1種のゴム(a)が、少なくとも1種の水素化ニトリルゴムであり、そのムーニー粘度(100℃でのML 1+4)が10〜120MUの範囲に、好ましくは15〜100MUの範囲にあり、ムーニー粘度が、ASTM標準D1646に従って測定されることを特徴とする、使用を提供する。
本発明はさらに、クーラントと接触する加硫物の製造のための前述の加硫可能な組成物の使用であって、少なくとも1種のシラン被覆ウォラストナイト(b)の量が、ゴム(a)の100重量部を基準として、35〜150重量部、好ましくは50〜100重量部であることを特徴とする、使用を提供する。
本発明はさらに、クーラントと接触する加硫物の製造のための前述の加硫可能な組成物の使用であって、少なくとも1種の過酸化物化合物(c)が、有機過酸化物、好ましくはジクミルペルオキシド、t−ブチルクミルペルオキシド、ビス(t−ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、ジ−t−ブチルペルオキシド、2,5−ジメチルヘキサン 2,5−ジヒドロペルオキシド、2,5−ジメチルヘキサ−3−イン 2,5−ジヒドロペルオキシド、ジベンゾイルペルオキシド、ビス(2,4−ジクロロベンゾイル)ペルオキシド、t−ブチルペルベンゾエート、ブチル4,4−ジ(t−ブチルペルオキシ)バレレートまたは1,1−ビス(t−ブチルペルオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンであることを特徴とする、使用を提供する。
本発明はさらに、クーラントと接触する加硫物の製造のための前述の加硫可能な組成物の使用であって、使用されるさらなる成分(d)が、カーボンブラックまたは無機充填材、好ましくは塩基性無機充填材である少なくとも1種の充填材であることを特徴とする、使用を提供する。
本発明はさらに、クーラントと接触する加硫物の製造のための前述の加硫可能な組成物の使用であって、使用される成分(d)が、ジフェニルアミン、メルカプトベンズイミダゾール、置換フェノールおよびそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1種の老化安定剤であることを特徴とする、使用を提供する。
本発明はさらに、クーラントと接触する加硫物の製造のための前述の加硫可能な組成物の使用であって、組成物が、
(a)100重量部の少なくとも1種のゴム、好ましくは少なくとも1種の水素化ニトリルゴムまたはEPDM、より好ましくは水素化ニトリルゴム
を含み、ゴム(a)の100重量部を基準として、
(b)35〜150重量部、好ましくは50〜100重量部の少なくとも1種のシラン被覆ウォラストナイト、好ましくは少なくとも1種のビニルシラン被覆ウォラストナイト、
(c)1〜20重量部、好ましくは2〜10重量部の少なくとも1種の過酸化物化合物、
(d)0〜100重量部、好ましくは1〜80重量部の、1つ以上の通常のゴム添加剤、好ましくは1つ以上の充填材、とりわけカーボンブラック、シリカ、酸化マグネシウムまたは酸化アルミニウム、1つ以上の充填材活性剤、とりわけ有機シランをベースとするもの、1つ以上の老化安定剤、とりわけオリゴマー化2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン(TMQ)、スチレン化ジフェニルアミン(DDA)、オクチル化ジフェニルアミン(OCD)、クミル化ジフェニルアミン(CDPA)または4−および5−メチルメルカプトベンズイミダゾールの亜鉛塩(Vulkanox ZMB2)もしくは4−および5−メチルメルカプトベンズイミダゾールならびに/または1つ以上の離型剤もしくは加工助剤
をさらに含むことを特徴とする、使用を提供する。
本発明はさらに、クーラントと接触する加硫物の製造のための前述の加硫可能な組成物の使用であって、加硫可能な組成物が、
(a)100重量部の少なくとも1種のゴム、好ましくは水素化ニトリルゴム
を含み、ゴム(a)の100重量部を基準として、
(b)35〜150重量部、好ましくは50〜100重量部の少なくとも1種のシラン被覆ウォラストナイト、好ましくはエポキシシラン被覆、メタクリロイルシラン被覆もしくはビニルシラン被覆ウォラストナイトまたはそれらの混合物、
(c)1〜20重量部、好ましくは2〜10重量部の少なくとも1種の過酸化物化合物、
(d)0〜100重量部、好ましくは1〜80重量部の、1つ以上の通常のゴム添加剤、好ましくは1つ以上の充填材、とりわけカーボンブラック、シリカ、酸化マグネシウムまたは酸化アルミニウム、1つ以上の充填材活性剤、とりわけ有機シランをベースとするもの、1つ以上の老化安定剤、とりわけオリゴマー化2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン(TMQ)、スチレン化ジフェニルアミン(DDA)、オクチル化ジフェニルアミン(OCD)、クミル化ジフェニルアミン(CDPA)または4−および5−メチルメルカプトベンズイミダゾールの亜鉛塩(Vulkanox ZMB2)もしくは4−および5−メチルメルカプトベンズイミダゾールならびに/または1つ以上の離型剤もしくは加工助剤
をさrに含み、
ここで、亜鉛イオンの含有量が、ゴム(a)の100重量部を基準として1.5重量部未満であり、加硫可能な組成物が好ましくは亜鉛イオンを含まないことを特徴とする、使用を提供する。
本発明はさらに、その少なくとも加硫物がクーラントと接触する構成部品を製造するための前述の加硫可能な組成物から製造された加硫物の使用を提供する。
本発明はさらに、前述の加硫可能な組成物から製造された加硫物の使用であって、構成部品がホース、加熱ホース、冷却ホース、シールまたは冷却シールであることを特徴とする、使用を提供する。
本発明はさらに、クーラントと接触する加硫物の製造のための前述の加硫可能な組成物の使用であって、クーラントが、水と、凝固点降下剤、好ましくはアルキルグリコールまたは塩、より好ましくはエチレングリコールまたはプロピレングリコールと、腐食防止剤、好ましくは中和された有機酸、より好ましくはエチルヘキサン酸ナトリウムとを含む、使用を提供する。
本発明はしたがってさらに、少なくとも1種のゴム(a)と少なくとも1種の過酸化物化合物(c)とを含む加硫可能な組成物での、ゴム(a)の100重量部を基準として、35〜150重量部のシラン被覆ウォラストナイト、好ましくはビニルシラン被覆ウォラストナイトの使用であって、好ましくは120〜200℃での、加硫可能な組成物の加硫によって製造された、クーラントと接触する加硫物の、150℃で21日後のホットエア中でのおよび150℃で21日後のクーラント中での老化安定性を改善するための、使用を提供する。
そのようなシールおよびホースの基本的な製造は、当業者に公知である。ベルトの製造については、当業者は、例えば、米国特許第4,715,607号明細書の開示と類似して、本発明による加硫可能な組成物を使用して進むことができる。
本発明はさらに、i)前述の成分(a)、(b)および(c)を含む加硫可能な混合物から製造された少なくとも1種の加硫物と、ii)クーラントとを有する冷却ユニットを提供する。そのような冷却ユニットの例は、自動車用の冷却装置である。
本発明はしたがってさらに、
(a)100重量部の水素化ニトリルゴム、
(b)50〜100重量部のエポキシシラン被覆、メタクリロイルシラン被覆もしくはビニルシラン被覆ウォラストナイトまたはそれらの混合物、
(c)2〜10重量部の少なくとも1種の過酸化物化合物
を含み、
ここで、亜鉛イオンの含有量が、ゴム(a)の100重量部を基準として1.5重量部未満である加硫可能な組成物を提供する。
組成物の製造、加硫および特性評価
以下に続く実施例7および8は、非発明の比較例であり、実施例1〜6および9は、発明の実施例である。比較例は表中で特定され、実施例番号の後にが続く。
用いた最初の混合装置は、GK 1.5 E型の内部ミキサー(製造業者:HF Mixing Group)であった。速度は40分−1であり、冷却水入口温度は40℃であった。
この混合は、ゴム(a)の初期装入物を1分間素練りすること、次に加硫化学品(過酸化物化合物および架橋助剤)は別としてすべてのさらなる成分を添加することを含んだ。混合の開始の3分後に、プランジャーを引き抜き、ブラシをかけた。250秒の混合時間後に、混合物を排出した。
過酸化物化合物と架橋助剤とを、第2工程において、ロール(製造業者:Troester、ロール径 20cm)上で30℃で混ぜ入れた。フリクションは1:1.11であった。
ロールの速度を、安定したスキンが得られるようにここでは制御した。その後、これらのスキンの加硫を、15分間180℃でのスラブプレスにおいて開始した。
使用した成分:
Therban(登録商標)3907 水素化ニトリルゴム、ACN含有量:39重量%、ムーニー粘度 100℃でのML 1+4:70MU、残存二重結合含有量:最大0.9%。このゴムは、ARLANXEO Deutschland GmbHから商業的に入手可能である。
Therban(登録商標)3407 水素化ニトリルゴム、ACN含有量:34重量%、ムーニー粘度 100℃でのML 1+4:70MU、残存二重結合含有量:最大0.9%、ARLANXEO Deutschland GmbHから入手可能。
Therban(登録商標)LT 1707 VP 水素化含アクリレートニトリルゴム、CAN含有率:17重量%、ムーニー粘度 100℃でのML 1+4:74MU、残存二重結合含有量:最大 0.9%、ARLANXEO Deutschland GmbHから入手可能;
Tremin(登録商標)283−600 EST Quarzwerkeから入手可能な、エポキシシラン被覆ウォラストナイト
Tremin(登録商標)283−600 MST Quarzwerkeから入手可能な、メタクリロイルシラン被覆ウォラストナイト
Tremin(登録商標)283−600 VST Quarzwerkeから入手可能な、ビニルシラン被覆ウォラストナイト
N550 Corax(登録商標)N 550カーボンブラック;Orion Engineered Carbonから入手可能
N774 Corax(登録商標)N 774カーボンブラック;Orion Engineered Carbonから入手可能
N990 Luvomaxx MT N−990カーボンブラック;Lehmann and Vossから入手可能
Luvomaxx(登録商標)CDPA Lehmann and Vossから入手可能な、4,4’−ビス(1,1−ジメチルベンジル)ジフェニルアミン
Vulkanox(登録商標)MB2 4−および5−メチル−2−メルカプトベンズイミダゾール;Lanxess Deutschland GmbHから入手可能
Vulkanox(登録商標)ZMB2/C5 4−および5−メチル−2−メルカプトベンズイミダゾールの亜鉛塩;LANXESS Deutschland GmbHから入手可能
Maglite(登録商標)DE CP Hallから入手可能な、酸化マグネシウム。
活性酸化亜鉛 LANXESS Deutschland GmbHから商業的に入手可能な、酸化亜鉛(ZnO)
TAIC 70% KETTLITZ−TAIC 70;架橋助剤;Kettlitz−Chemie GmbH & Co.KGから入手可能
TOTM Uniplex(登録商標)546;Rheinchemie Rheinau GmbHから入手可能
Rhenofit(登録商標)TRIM/S 30%シリカ上の70%トリメチロールプロパントリメタクリレートル;架橋助剤;Rhein Chemie Rheinau GmbHから入手可能
Perkadox(登録商標)14−40 Akzo Nobel Polymer Chemicals BVから入手可能な、シリカ上に担持されたジ(tert−ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン40%
G13/水混合物 Volkswagenから入手可能なG13クーラント添加物;貯蔵試験のために、50容積部の脱イオン水と50容積部のG13クーラント添加剤とを混合した
G64/水混合物 BASFから入手可能なエチレングリコールをベースとするGlysantin(登録商標)G64クーラント添加物;貯蔵試験のために、50容積部の脱イオン水と50容積部のGlysantin(登録商標)G64クーラント添加物とを混合した
2−エチルヘキサン酸 Sigma Aldrichから入手可能
エチレングリコール Sigma Aldrichから入手可能
実施例において提示する重量部での量は、ゴム(a)の100重量部を基準とする。
MDR(移動ダイレオメーター)加硫プロフィールおよびそれに関連した分析データは、ASTM D5289−95に従ってMonsanto MDR 2000レオメーターにおいて測定した。
変形の関数として歪みを測定するための引張試験は、DIN 53504またはASTM D412−80に従って実施した。
ショアA硬度は、ASTM−D2240−81に従って測定した。
ホットエア老化は、DIN 53508/2000に従って行った。方法4.1.1「Storage in a heating cabinet with positive ventilation(陽圧換気の加熱キャビネットでの貯蔵)」を適用した。
G13/水混合物中での貯蔵試験は、150:1の液体対検体の比で圧力容器中で達成した。
Figure 2019518840
比較例7の加硫可能な組成物は、それがいかなるシラン被覆ウォラストナイト(Tremin(登録商標))も含有しないので、実施例1〜6に対する比較実験として役立つ。実施例1〜6におけるHNBRの100重量部を基準として65重量部の量のウォラストナイトは、比較例7では充填材N990によって相殺された。
実施例8の加硫可能な組成物は、それがいかなるシラン被覆ウォラストナイト(Tremin(登録商標))も含有しないので、実施例9に対する比較実験として役立つ。実施例9における65重量部の量のウォラストナイトは、同様な引張強度値を達成するために比較例8では50重量部の充填材N550によって相殺された。同様な硬度および引張強度を得るためにTremin(登録商標)よりもかなり少ないN550が必要とされる。
加硫は、15分の試験継続時間にわたって180℃の試験温度でMonsanto MDR 2000レオメーターにおいて測定した。
Figure 2019518840
一連の実験は、本発明に従って製造された組成物(1〜6)が比較例(7)に匹敵する加硫特性を有することを示す。本発明のゴム混合物(9)は同様に、比較例(8)に匹敵する加硫特性を有する。
加硫可能な組成物をその後、10分間180℃で170バールの圧力下にスラブプレスにおいて加硫した。
表3に報告される試験値は、4時間160℃で熱処理された加硫物に関して23℃で測定した。
Figure 2019518840
未老化の比較加硫物7は、本発明の加硫物4〜6よりも低い破断点伸びおよび引張強度を有する。
未老化の比較加硫物8は、本発明の加硫物9と同じ引張強度と相まって著しく低い破断点伸びを有する。
2つの比較加硫物は、70以上の硬度(H)を有するが、本発明の加硫物1〜6および9は、70未満の硬度を有する。
Figure 2019518840
Figure 2019518840
破断点伸び(EB)は、シラン被覆ウォラストナイトを含まない比較実験7の場合には、504時間ホットエア中での老化後に−37%の変化を有する、不十分な値である。対照的に、実施例1〜6のシラン被覆ウォラストナイトを含む加硫物は、はるかにより小さい、それ故により良好な破断点伸びの低下を有する。本発明実施例の硬度(H)は、比較例7に匹敵する。
EST被覆ウォラストナイトを含み、亜鉛を含まない実施例6は、破断点伸びの−8%の変化で最小の値を有し、それ故に最良のホットエア老化を示す。
Figure 2019518840
シラン被覆ウォラストナイトを含む発明実施例9は、シラン被覆ウォラストナイトを含まない比較例8と比べて、エチレングリコール/水/2−エチルヘキサン酸混合物中で504時間の老化後に破断点伸びの明らかな改善を有する。
さらに、発明実施例9は、改善された膨潤(ΔV)を有する。
Figure 2019518840
Figure 2019518840
VST被覆ウォラストナイトを含む加硫物は、G13中で1008時間の老化後に、破断点伸び、体積膨潤の変化と引張強度の変化との間の最良のバランスを有し、したがってエポキシシラン被覆ウォラストナイトまたはメタクリロイルシラン被覆ウォラストナイトを含む加硫物よりも良好である。
Figure 2019518840
Figure 2019518840
G13中で504時間の老化後に19%の破断点伸びの変化のある、比較例7は、最高の値、それ故に最悪の値を有する。発明実施例4〜6は、破断点伸びの明らかにより小さい変化を有する。
Figure 2019518840
加硫は、20分の試験継続時間にわたって180℃の試験温度でMonsanto MDR 2000レオメーターにおいて測定した。
Figure 2019518840
Figure 2019518840
加硫物は、70未満の硬度を有する。
Figure 2019518840
Figure 2019518840
Figure 2019518840
VST被覆ウォラストナイトを含む水素化含アクリレートニトリルゴムをベースとする加硫物は、ホットエア老化後に−12%という破断点伸びの小さい変化およびクーラント(G64/水)中での老化後に4%という破断点伸びの小さい変化を有する。

Claims (15)

  1. 加硫可能な組成物を加硫する工程を含む、クーラントと接触する加硫物の製造方法であって、前記加硫可能な組成物が、
    (a)少なくとも1種のゴム、好ましくは少なくとも1種の水素化ニトリルゴムまたはEPDM、より好ましくは水素化ニトリルゴムと、
    (b)少なくとも1種のシラン被覆ウォラストナイト、好ましくは少なくとも1種のビニルシラン被覆ウォラストナイトと、
    (c)少なくとも1種の過酸化物化合物と
    を含むことを特徴とする、方法。
  2. 前記少なくとも1種のゴム(a)が、少なくとも1種の共役ジエンと、少なくとも1種のα,β−不飽和ニトリルモノマーと、任意選択的にさらなる共重合性モノマーとをベースとする完全もしくは部分水素化コポリマーもしくはターポリマーである、少なくとも1種の水素化ニトリルゴムであることを特徴とする、請求項1に記載のクーラントと接触する加硫物の製造方法。
  3. 前記少なくとも1種のゴム(a)が、少なくとも1種の水素化ニトリルゴムであり、ここで、そのムーニー粘度(100℃でのML 1+4)が、10〜120MUの範囲、好ましくは15〜100MUの範囲にあり、前記ムーニー粘度が、ASTM標準D1646に従って測定されることを特徴とする、請求項1または2に記載のクーラントと接触する加硫物の製造方法。
  4. 前記少なくとも1種のシラン被覆ウォラストナイト(b)の量が、前記ゴム(a)の100重量部を基準として、35〜150重量部、好ましくは50〜100重量部であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載のクーラントと接触する加硫物の製造方法。
  5. 前記少なくとも1種の過酸化物化合物(c)が、有機過酸化物、好ましくはジクミルペルオキシド、t−ブチルクミルペルオキシド、ビス(t−ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、ジ−t−ブチルペルオキシド、2,5−ジメチルヘキサン 2,5−ジヒドロペルオキシド、2,5−ジメチルヘキサ−3−イン 2,5−ジヒドロペルオキシド、ジベンゾイルペルオキシド、ビス(2,4−ジクロロベンゾイル)ペルオキシド、t−ブチルペルベンゾエート、ブチル4,4−ジ(t−ブチルペルオキシ)バレレートまたは1,1−ビス(t−ブチルペルオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載のクーラントと接触する加硫物の製造方法。
  6. 使用されるさらなる成分(d)が、カーボンブラックまたは無機充填材、好ましくは塩基性無機充填材である少なくとも1種の充填材であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載のクーラントと接触する加硫物の製造方法。
  7. 使用される成分(d)が、ジフェニルアミン、メルカプトベンズイミダゾール、置換フェノールおよびそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1種の老化安定剤であることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載のクーラントと接触する加硫物の製造方法。
  8. 請求項1〜7のいずれか一項に記載のクーラントと接触する加硫物の製造方法であって、前記組成物が、
    (a)100重量部の少なくとも1種のゴム、好ましくは少なくとも1種の水素化ニトリルゴムまたはEPDM、より好ましくは水素化ニトリルゴム
    を含み、前記ゴム(a)の100重量部を基準として、
    (b)35〜150重量部、好ましくは50〜100重量部の、少なくとも1種のシラン被覆ウォラストナイト、好ましくは少なくとも1種のビニルシラン被覆ウォラストナイト、
    (c)1〜20重量部、好ましくは2〜10重量部の、少なくとも1種の過酸化物化合物、
    (d)0〜100重量部、好ましくは1〜80重量部の、1つ以上の通常のゴム添加剤、好ましくは1つ以上の充填材、とりわけカーボンブラック、シリカ、酸化マグネシウムまたは酸化アルミニウム、1つ以上の充填材活性剤、とりわけ有機シランをベースとするもの、1つ以上の老化安定剤、とりわけオリゴマー化2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン(TMQ)、スチレン化ジフェニルアミン(DDA)、オクチル化ジフェニルアミン(OCD)、クミル化ジフェニルアミン(CDPA)または4−および5−メチルメルカプトベンズイミダゾールの亜鉛塩(Vulkanox ZMB2)もしくは4−および5−メチルメルカプトベンズイミダゾール、ならびに/または、1つ以上の離型剤もしくは加工助剤
    をさらに含むことを特徴とする、方法。
  9. 請求項1〜8のいずれか一項に記載のクーラントと接触する加硫物の製造方法であって、前記加硫可能な組成物が、
    (a)100重量部の少なくとも1種のゴム、好ましくは水素化ニトリルゴム
    を含み、前記ゴム(a)の100重量部を基準として、
    (b)35〜150重量部、好ましくは50〜100重量部の、少なくとも1種のシラン被覆ウォラストナイト、好ましくはエポキシシラン被覆、メタクリロイルシラン被覆もしくはビニルシラン被覆ウォラストナイトまたはそれらの混合物、
    (c)1〜20重量部、好ましくは2〜10重量部の、少なくとも1種の過酸化物化合物、
    (d)0〜100重量部、好ましくは1〜80重量部の、1つ以上の通常のゴム添加剤、好ましくは1つ以上の充填材、とりわけカーボンブラック、シリカ、酸化マグネシウムまたは酸化アルミニウム、1つ以上の充填材活性剤、とりわけ有機シランをベースとするもの、1つ以上の老化安定剤、とりわけオリゴマー化2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン(TMQ)、スチレン化ジフェニルアミン(DDA)、オクチル化ジフェニルアミン(OCD)、クミル化ジフェニルアミン(CDPA)または4−および5−メチルメルカプトベンズイミダゾールの亜鉛塩(Vulkanox ZMB2)もしくは4−および5−メチルメルカプトベンズイミダゾール、ならびに/または、1つ以上の離型剤もしくは加工助剤
    をさらに含み、
    ここで、亜鉛イオンの含有量が、前記ゴム(a)の100重量部を基準として1.5重量部未満であり、前記加硫可能な組成物が、好ましくは亜鉛イオンを含まないことを特徴とする、方法。
  10. (a)100重量部の、水素化ニトリルゴム、
    (b)50〜85重量部の、エポキシシラン被覆、メタクリロイルシラン被覆もしくはビニルシラン被覆ウォラストナイトまたはそれらの混合物、
    (c)2〜10重量部の、少なくとも1種の過酸化物化合物
    を含み、
    ここで、亜鉛イオンの含有量が、前記水素化ニトリルゴム(a)の100重量部を基準として1.5重量部未満である、加硫可能な組成物。
  11. 加硫可能な組成物から製造された、クーラントと接触する加硫物を含む構成部品であって、前記加硫可能な組成物が、
    (a)少なくとも1種のゴム、好ましくは少なくとも1種の水素化ニトリルゴムまたはEPDM、より好ましくはHNBRと、
    (b)少なくとも1種のシラン被覆ウォラストナイト、好ましくは少なくとも1種のビニルシラン被覆ウォラストナイトと、
    (c)少なくとも1種の過酸化物化合物と
    を含むことを特徴とする、構成部品。
  12. 請求項1〜9のいずれか一項で定義した加硫可能な組成物を加硫し、クーラントと接触させる工程を含む、クーラントと接触する構成部品の製造方法。
  13. 前記構成部品が、ホース、加熱ホース、冷却ホース、シールまたは冷却シールであることを特徴とする、請求項12に記載のクーラントと接触する構成部品の製造方法。
  14. 請求項12または13に記載のクーラントと接触する構成部品の製造方法であって、前記クーラントが、水と、凝固点降下剤、好ましくはアルキルグリコールまたは塩、より好ましくはエチレングリコールまたはプロピレングリコールと、腐食防止剤、好ましくは中和された有機酸、より好ましくはエチルヘキサン酸ナトリウムとを含む、方法。
  15. (i)少なくとも1種の、請求項11に記載の構成部品と
    (ii)クーラントと
    を含む冷却ユニットであって、
    前記少なくとも1種の加硫物が、前記クーラント(ii)と接触している、ユニット。
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