JP2873093B2 - ゴムの配合物および方法 - Google Patents

ゴムの配合物および方法

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は硬化エラストマー製品を製造するための配合
に関する。そのような配合は不溶性硫黄を含む。
本発明は不溶性硫黄の可溶性硫黄への転化を防止する
ものであり、可溶性硫黄は加硫に先立ってエラストマー
製品の表面へ移行することがあり得る。
背景の技術 一般に、酸素を含む雰囲気は、従来慣用の不飽和加硫
ゴムが酸素を含む環境内で繰り返して屈曲されると表面
の亀裂を生じさせることはよく知られている。小さな
「表面」亀裂が急速に成長して深い、破壊的な割れ目に
なるとき、劣化が起こることが観察された。この種の割
れ目は、加硫ゴムから造られたエラストマー製品の使用
可能な寿命をかなり短縮することがあり得る。
天然のまたは合成の、ゴムから造られたエラストマー
製品の有効寿命を延長したいという願望が継続してある
こともまたよく知られている。
例えば、Nagasakiらに発行され米国特許第4,158,000
号は、熱老化および曲げ亀裂を防止するために有効とい
われる、ゴム用の劣化防止剤を開示している。特定の百
分率の2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリンモノ
マー、そのダイマーおよびさらに高度に重合した生成物
から本質的になる混合物が、そのような劣化防止成分を
含むゴムを提供するとしてNagasakiの特許に記載されて
いる。
さらに、Gibbsに発行された米国特許第2,400,500号
は、ゴムの屈曲亀裂を防止するために有効であるといわ
れる、1,2−ジヒドロキノリンとジアリールアミンとの
いろいろな縮合生成物を開示している。Gibbsはこの特
許において、脂肪族ケトンと第一級脂肪族アミンを反応
させると1,2−ジヒドロキノリンを生成することが知ら
れていると述べている。
アセトンとアニリンの反応から生ずる主生成物、2,2,
4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリンは既知の有効な
酸化防止剤である。
主としてアミン化学に基づく、多くの化学的劣化防止
剤は事実上、硬化エラストマー材料から造られた製品の
物理的劣化を阻止するか、さもなくば遅くさせるために
開発された。
硬化エラストマー製品を製造するための現在の配合物
は通例として不溶形の硫黄を含むが、それは加硫の前に
硫黄の移行を防止するものである。現在未加硫のゴム製
品の表面への可溶性硫黄の移行を結果としてもたらすと
知られている、不溶形の硫黄のその可溶形への転化は、
アミンを主成分とする劣化防止剤の存在によりもたらさ
れるように見える。
2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリンを含む混
合物はエラストマー製品の有効寿命を延長することが知
られており、それは望ましいことだが、2,2,4−トリメ
チル−1,2−ジヒドロキノリンおよびその種々の形態の
存在は不溶性硫黄を可溶形の硫黄に変換させることが知
られており、これは望ましくない。
例えば、可溶性硫黄は未加硫ゴム製品の表面に移行す
ることが知られている。この種の移行、所謂硫黄「ブル
ーム」、は「ビルディング・タック」の損失をもたらす
ことが知られている。
用語「ビルディング・タック」はゴムのような未硬化
のエラストマー材料のある種の粘着特性のことを言い、
特にその様な材料が比較的薄いシートとして製造され、
そしてその後その様なシートが層に重ねられてタイヤの
加工に使用されるときにそう呼ばれる。
これらの種類のエラストマー材料を使用するとき、望
ましくない「ビルディング・タック」特性を得ること
は、従って重要な問題となり得る。
発明の目的 本発明の一つの目的は、従って、不溶形の硫黄がその
不溶形に転化する速さを著しく減少させることである。
一つの関連する目的は硫黄「ブルーム」を防止すること
である。さらに他の一つの目的は、加硫されたエラスト
マー製品の望ましい特性の多くを、長期間にわたり、延
長して持続させることである。本発明のその他の特徴お
よび利点は以下の明細を読むと当業者には明瞭になるで
あろう。
開示の要約 本発明の一つの態様は加硫エラストマー製品を製造す
るための新しい配合物に向けられている。
本発明の他の一つの態様は本発明の配合物を製造する
ための方法に関する。本発明の配合物は、不溶性硫黄と
して知られている、非移行形の硫黄を含む。
本発明の配合物の製造に関して、発明者らは選定され
た相対的量の（Ａ）第一反応性成分および（Ｂ）第二反
応性成分が、化学的に反応する環境において混合される
とき、不溶性硫黄が移行性の形の硫黄（可溶性硫黄）に
転化する速度を減少させる効果のある反応生成物（Ｃ）
を製造するために利用できることを発見した。
第一反応性成分（Ａ）はそれ自身反応生成物であり、
脂肪族ケトンと第一級芳香族アミンを反応結合させた結
果として得られるものである。第二反応性成分（Ｂ）は
酸無水物である。
二種の反応性成分（ＡとＢ）は反応して結合されて、
かくして本発明の新しい生成物（Ｃ）に変換される。
発明者らは、本発明の生成物（Ｃ）がアミンを主体と
する反応物を使用する結果として得られるので、ある望
ましい物理的性質、別の方法では通例アミン主体の劣化
防止剤により与えられるような性質、を本発明の新しい
配合物に与えることを発見した。
産業上の適用可能性 本発明は、不飽和加硫ゴムからいろいろな製品を造る
ために使用されることができる。そのようなゴムは天然
の、合成の、または両者の混合物であってもよい。
本発明の複合製品において一般に使用される不飽和エ
ラストマーの若干の代表的例に含まれるものは天然ゴ
ム、合成ポリイソプレン、ポリクロロプレン、所謂「サ
イクレン」ゴム、ノルボルネンゴム、ポリサルフアィド
ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ポリブタジエンゴ
ム、ニトリルゴム、カルボキシル化ニトリルゴム、ブチ
ルゴム、エチレン−プロピレン−ジエンモノマーに基づ
く（“EPDM"）ゴム、エピクロロヒドリンホモポリマー
およびコポリマー、エチレン−プロピレンゴム（“EP
R"）、およびポリイソブチレンゴムなどである。
現在のところ近い将来に主な商業的用途が期待される
のはタイヤ、コンベヤーベルト、およびエラストマーの
ホースの分野であろう。
特に、本発明の劣化防止組成物はタイヤの何らかの部
品または部分として最も有利に使用されることができ
る。その様な用途の例はタイヤのワイヤーベルトまたは
カーカス部分を含む。その様なタイヤはトラックタイ
ヤ、乗用車用タイヤ、または建設車両用タイヤであろ
う。さらに、すべてその用なタイヤはその内に多種多様
の強化用エラストマー層を含み、そしてその様な層は本
発明のいろいろな特徴を具現することができよう。例え
ば、この種のタイヤ部品は通例として、酸化性の攻撃か
ら保護されねばならない、一種以上の熱硬化性ゴムポリ
マーをブレンドして含む。
下記に示す発明者らのデータは、本発明の劣化防止組
成物が不溶性硫黄のその可溶形への転化を防止すること
を証明する。本発明の劣化防止組成物はまた、その内に
本発明の新しい組成物が混入されているエラストマー材
料の耐酸素性および耐熱老化性も改良する。さらに、本
発明の新しい組成物は、それらが混入されているエラス
トマー材料の曲げ特性に何ら著しい低下を引き起こさな
い。
また、本発明の新しい劣化防止剤は通例として固体で
あり、それは使い易さを助長する。
発明実施のための最良の態様 通例として、“A"成分（即ち、脂肪族ケトンと第一級
脂肪族アミンの反応生成物）および“B"成分（酸無水
物）は化学反応に適する環境内で混合されてから、それ
に続いて“C"成分、すなわち本発明の新しい劣化防止成
分、を製造するために使用される。
また、通例85より99重量％までのＡ、好ましくは90よ
り98重量％までのＡ、および最も好ましくは93より96重
量％までのＡ、が十分な量のＢと、ＡとＢ両成分の重量
の合計が、加硫エラストマー製品を製造するための配合
に混入される、前記の新しい劣化防止剤成分Ｃの全重量
の100％になるように混合される。
用語「エラストマー」とはゴム状のポリマーおよびコ
ポリマー並びに当業者により「ゴム」とみなされている
種々の組成物、例えば、天然ゴム、合成ゴム、およびこ
れらのいろいろな混合物を含むものと理解されている。
従って用語「エラストマー」とは天然ゴム、“EPDM"、
シス−ポリイソプレン、ポリブタジエン、スチレン−ブ
タジエン共重合体、ポリクロロプレン、およびアクリロ
ニトリル−ブタジエン共重合体、それら自身および種々
のゴム配合物内にあるものを含む。用語“EPDM"とはエ
チレン、プロピレン、およびジエンモノマーの三元共重
合体を意味すると理解されている。（例えば、F.W.Bill
meyer Jr.,The Textbook of Polymer Science,Joh
n Willey ＆ Son,Inc.,1971,400−401頁を参照され
たい）。本発明の新しい劣化防止成分は天然ゴムを含む
配合物と組み合わせて使用されることが好ましい。
本明細書を通して使用されるその他の用語は次のもの
を含む。ゴムのようなエラストマーと組み合わせて使用
されるとき用語「配合」とはいろいろな成分の混合、多
分加熱を含むが、圧力を加えない、を意味することにな
る。あるエラストマー（普通はゴム）コンパウンド配合
物の「硬化」という用語はある時間ずっと熱と圧力をか
けることを含む。「加硫する」という用語はゴムのよう
なエラストマーを熱と圧力の存在で硫黄又はその他の添
加物と共に処理することによりエラストマーの特性を改
変することを意味することになる。
熱および圧力を加える前に、そのような加硫可能なエ
ラストマー材料は、その加硫を可能ならしめるために、
二重結合を含むことが必要であろう。
一般に、ゴムの100重量部につき約0.2と約８の間の、
そして好ましくは約２と７の間の重量部の硫黄が使用さ
れる。
保護されるべきエラストマー製品は、通常これまた存
在するそれらの配合成分と共に、何らかの慣用の方法で
配合されることができよう。例えば、加硫剤、促進剤、
活性剤、遅延剤、オゾン亀裂防止剤、可塑油または軟化
剤、および充填剤、並びに補強顔料またはカーボンブラ
ックがここに記載の配合物に含まれるであろう。
本発明の新しい劣化防止剤は上記のような種類の不飽
和ポリマーまたはゴムにエラストマー材料の100重量部
につき0.25より６重量部の水準で添加されるであろう。
より好ましい水準はエラストマー材料の100重量部につ
き0.3より５重量部の劣化防止剤である。さらに好まし
い水準はエラストマー材料の100重量部につき0.5より２
重量部の劣化防止剤である。
本発明において使用されることができる脂肪族ケトン
は別々のケトンがそれぞれ１より４までの炭素原子を含
むものであってよい。適当な例はアセトン、メチルエチ
ルケトン、メチルプロピルケトン、ジエチルケトンおよ
びメチルブチルケトンを含む。
本発明において使用されることができる第一級芳香族
アミンは、ｐ−エトキシアニリンのようなアニリン並び
にトルイジンおよびキシリジンを含むが、これらのどれ
もが置換されまたは置換されていなくてもよく、またこ
れらの混合物も含み、その場合トルイジンはさらにオル
トまたはメタ構造のいずれであってもよい。
特に好ましい脂肪族ケトンはアセトンであり、そして
特に好ましい第一級芳香族アミンはアニリンである。
脂肪族ケトンと第一級芳香族アミンの好ましい反応生
成物は2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリンのモ
ノマー、ダイマー、トリマー、およびそのさらに高い分
子量成分の混合物である。
本発明の目的には、用語「酸無水物」は構造上二つの
カルボニル炭素原子に結合した一つの酸素原子を有する
ものとして表される組成を意味することになる。
これに関して、本発明の目的に適当な酸無水物組成は
構造上非環式または環式のいずれとして表現されてもよ
い。
例えば、実例となるかつ非環式構造を有する適当な対
称的酸無水物組成は無水酢酸、無水プロピオン酸、無水
ｎ−酪酸、無水イソ酪酸、無水ｎ−吉草酸、無水ｎ−カ
プロン酸、無水シクロヘキサンカルボン酸および無水ビ
ス−（３−ブロモプロパン）酸を含む。（例えば、R.Q.
Brewster and W.E.McEwen,“Oraganic Chemistry",3
rd,ed.p.226 and 233,1964,Prentice−Hall Inc,Eng
lewood Cliffs,New Jersey、およびJ.H.Fletcher,O.
C.Dermer and R.B.Fox,“Nomenclature of Organic
Compounds",p.137,1974,the American Chemical So
ciety,Washington,D.C.を参照されたい。） 同じモノカルボン酸の二つの分子から誘導された酸無
水物組成は「対称」と呼ばれるが、「非対称」酸無水物
は異なる二つのモノカルボン酸から誘導される。（“No
menclature of Organic Compounds",p.137−138）。
非環式構造の実例となりかつ本発明の目的に適する非
対称酸無水物はアセチルブチラート（またアセチルブチ
リルオキシドとしても知られる）およびシクロヘキサン
カルボン酸プロパン酸無水物を含む。（例えば、Brewst
er ＆ McEwen,“Oraganic Chemistry",p.233、およ
び“Nomenclature of Organic Compounds",p.138を
それぞれ参照されたい。） 環式構造を有する酸無水物組成は少なくとも二つのカ
ルボン酸部分を有する組成から製造される。（例えば、
R.T.Morrison and R.N.Boyd,“Oraganic Chemistr
y",3rd ed.p.667,1976,Allyn and Bacon Inc.Bosto
n,Mass.を参照されたい。） これに関して、環式構造の実例となり化合物本発明の
目的に適する酸無水物は無水コハク酸、無水グルタール
酸、無水マレイン酸、無水フタル酸および無水ピロメリ
ット酸を含む。（例えば、Brewster ＆ McEwen,“Ora
ganic Chemistry",p.340,341,354,665および667をそれ
ぞれ参照されたい。） 特に好ましい酸無水物は無水マレイン酸、無水フタル
酸、無水酢酸、および無水コハク酸を含む。
本発明の新しい劣化防止剤を製造する好ましい方法に
おいて“Naugard Q"（商標または「ブランド」）ジヒ
ドロキノリンが好ましい酸無水物に添加される。（“Na
ugard Q"は重合された2.2.4−トリメチル−1,2−ジヒ
ドロキノリンのためのUniroyal Chemical Company,In
c.,Middlebury,Connecticutの商標である。） さらにこれに関して、本発明の好ましい酸無水物が
“Naugard Q"ジヒドロキノリン（その中の若干の1,2−
ジヒドロキノリンモノマーが、“Naugard Q"（ブラン
ド）ポリマーに基づき３より９重量％（“wt％”）の量
になお存在することもある）に添加される。
存在するモノマーの量は、もし望ましければ、周知の
ように、真空または水蒸気蒸留により調整されることが
できる。
1,2−ジヒドロキノリンに添加される酸無水物の量
は、1,2−ジヒドロキノリンと酸無水物の重量に基づ
き、約３より20wt％であってよい。
また、さらに好ましい範囲は４より10wt％まで、そし
てさらに好ましい範囲は４より7wt％まで、いずれも前
記の基準で、になるであろう。
本発明のいろいろな原理に従って、独特の劣化防止剤
成分を「テーラーメード」に造る方法は予め選択された
脂肪酸ケトンと第一級芳香族アミン反応成分を共に反応
させて望みの物理的性質を有する劣化防止剤を製造し、
そして次に酸無水物をその劣化防止剤に添加して混合物
をつくることを意図する。
その混合物は普通の方法で、例えば、フレーキング
で、「仕上げられる」ことができる。
実施例の詳細な説明 次の例は本発明のいろいろな原理および実施を、当業
者に対して、より明らかに説明するために述べられる。
それにもかかわらず、それらの例は本発明を限定する
ために意図されたものではなく、むしろ本発明のいろい
ろな好ましい態様の一般原理並びにいろいろな特徴と利
点を例示するに過ぎない。
例 I:無水マレイン酸と1,2−ジヒドロキノリンポリマ
ー 40gの市販“Naugard Q"（商標）ジヒドロキノリンポ
リマー（3wt％以下のモノマーが存在する2,2,4−トリメ
チル−1,2−ジヒドロキノリンポリマー）および1.6gの
無水マレイン酸（Aldrich Chemical Company,Milwauk
ee,Wisconsinから市販されている）を50mlの三頚丸底フ
ラスコのなかで混合した。そのフラスコに温度計、機械
撹拌装置、および窒素パージ管を取り付けた。前記混合
物を140℃（284゜F）に加熱および撹拌して混合物成分
を反応させた。その反応混合物を140℃（284゜F）に２
時間保った。その後、反応生成物をフラスコより取り出
してフレーキングした。フレーキングの後、反応生成物
を粉砕し、瓶に入れ、そして室温、即ち25℃（77゜F）
に必要なときまで貯蔵した。
その材料を次にゴム設品の配合に使用した。配合の
後、それらの製品の若干の物理的性質の試験を行った。
その結果を下の表Ｖ−VIIおよびＸ−XIIに示す。
例 2:無水フタル酸と1,2−ジヒドロキノリンポリマー 40gの“Naugard Q"ジヒドロキノリンポリマーと2gの
無水フタル酸（Aldrich Chemical Co.からの）を例１
に記載の手順に従って結合させた。その結果もまた下の
表Ｖ−VIIおよびＸ−XIIに示す。
例 3:無水酢酸と1,2−ジヒドロキノリンポリマー 40gの“Naugard Q"ジヒドロキノリンポリマーと2gの
無水酢酸（JT Baker Compny,Phillipsburg,New Jers
eyからの）を例１に記載の手順に従って結合させた。そ
の結果もまた下の表Ｖ−VIIおよびＸ−XIIに示す。
例 4:無水マレイン酸と1,2−ジヒドロキノリンポリマ
ー 20gの、ポリマーに基づき４より9wt％のモノマー含有
量を有する2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン
ポリマー（Uniroyal Chemical Company Inc.,Middle
bury,Connecticutより市販されている）を1gの無水マレ
イン酸（Aldrich）と例１に記載の手順に従って結合さ
せた。但し、反応の持続時間は３時間であった。その結
果もまた下の表Ｖ−VIIおよびＸ−XIIに示す。
例 5:無水フタル酸と1,2−ジヒドロキノリンポリマー 40gの例４のジヒドロキノリンポリマーを3gの無水フ
タル酸（Aldrich）と例１に記載の手順に従って結合さ
せた。その結果もまた下の表Ｖ−VIIおよびＸ−XIIに示
す。
例 6:無水フタル酸と1,2−ジヒドロキノリンポリマー 40gの例４のジヒドロキノリンポリマーを2gの無水コ
ハク酸（Aldrichより市販の）と例１に記載の手順に従
って結合させた。その結果もまた下の表Ｖ−VIIおよび
Ｘ−XIIに示す。
劣化防止剤の評価方法 例１より６までのそれぞれにおいて、アミンと無水物
が反応してイミドを形成したことの確認を高性能液体ク
ロマトグラフィーにより測定した。例１より６までの反
応生成物をゴム配合物において試験して、それらが不溶
性硫黄の移行性（可溶性）の形の硫黄への転化を減少さ
せることができる程度を測定した。後者はさもなくば未
加硫エラストマー（例えば、ゴム）製品の表面へ移行す
るはずである。
評価を行うために、発明者らは次の処方を用いた。
表 I:評価用の処方 成分 重量部 エラストマー 200.00 硫黄 7.50 劣化防止剤 2.00 上記のエラストマーはシス−４−ポリブタジエンゴム
（Americal Synthetic Rubber,Louisville,Kentucky
より市販されている）であり、約139,000の数平均分子
量および約315,000の重量平均分子量を有するものであ
った。
硫黄は“Crystex HS 90 OT 20"（商標）というAk
zo Chemicals,Chicago,Illinoisより市販されている重
合された硫黄であった。
劣化防止剤は例１−６の反応生成物であった。
例１より６までのそれぞれについて、上記の表Ｉに記
載の成分は“Brabender"（商標）ミキサー内で、80℃
（176゜F）の初期ミキサー内部温度において、混合され
た。
前記ミキサーは混合成分を収容するためのキャビティ
部分、それらの成分を混合するためにキャビティー内に
取り付けられた混合エレメント、および成分を混合エレ
メントと接触させるためキャビティ内を移動できるラム
を含む。
成分の混合は５分間続くかまたはミキサーの内部温度
が99℃（210゜F）に達するまでか、どちらかが最初に起
こるまで続けられた。
例１より６までのそれぞれの反応生成物について、8.
9cm ｘ 7.6cm（3.5インチ ｘ ３インチ）80ゲージ
のプラックが２枚の“Mylar"（商標）ポリエステルフィ
ルム（ほぼ同じ寸法の）の間に15分の間、2812キログラ
ム／平方センチメーター（40,000圧力ポンド／平方イン
チ）の圧力で、99℃（210゜F）、110℃（230゜F）、お
よび121℃（250゜F）の高い温度で圧縮された。
前記試料はその後室温、即ち25℃（77゜F）に２日間
放置された。
第３日に、例１より６までのそれぞれの前記３種の異
なる温度のプラック試料は７分間、2812kg/平方cm（40,
000psi）で、132℃（270゜F）において圧縮された。
その後、プラック試料は再び室温になお“Mylar"ポリ
エステルフィルムで覆われたまま放置された。
それらのプラックの表面を、硫黄結晶の出現につい
て、その後14日間毎日視力により監視した。
もし硫黄結晶が２週間以内にプラック表面に形成され
なかったならば、該産業共通の一般的合意は、いかなる
その後の表面硫黄結晶の形成は無視してよいということ
である。
例１〜６の反応生成物が上記のように試験された後、
14日の時点でプラック表面上にいかなる表面結晶の形成
も観察されなかった。
初期反応のない場合 本発明の他の一つの態様を研究するために、配合物の
個々の成分として1.90重量部のNaugard Ｑ（低いモノ
マー含有量）と0.10重量部の無水マレイン酸を加え、硫
黄転化試験を評価する目的で、上記の手順に従った。
（試験方法は前記の通りである。）48時間までに硫黄結
晶の発生が観察された。
酸無水物なしの場合 例１より６までに述べた配合手順を実質上繰り返して
行ったが、但し、劣化防止剤“Naugard Q"はあるゴム
製品を配合するときに使用された劣化防止剤であった。
モノマー水準が3wt％以下のおよび４より9wt％のジヒ
ドロキノリンポリマーを使用して、上記のように、硫黄
結晶形成のためのプラック試料を観察した。その結果を
下の表IIに示す。
表 II:硫黄結晶の形成 ジヒドロキノリンポリマー 結晶の観察された時間 3wt％以下のモノマー 24時間までに ４より9wt％のモノマー 22時間までに 例１−５反応生成物のその他の物理的性質 硫黄結晶の形成を抑制することに加えて、例１より５
までの反応生成物のその他の望ましい特徴と利点が研究
された。例１より５までのそれぞれの反応生成物が劣化
防止剤として十分に作用したことを確かめるために、例
１より５までのそれぞれの反応生成物を表IIIに記載の
処方を用いてマスターバッチを調製するために使用し
た。そのマスターバッチは前記のBrabenderミキサーの
中で２回混合することにより調製された。
最初の配合物のために（成分について、下の表IIIを
参照されたい）、天然ゴムとカーボンブラックがミキサ
ーの中で1.5分間混合された。
その後、酸化亜鉛、ステアリン酸、およびナフタレン
系油が加えられてから混合されたが、混合物が132℃（2
70゜F）に達するまでかまたは追加の３分間か、どちら
か最初に起こったほうにより行われた。
ミキサーは2.5分と3.5分に清掃され、そしてそのバッ
チは次に５分後か、またはミキサーの内部温度が132℃
（270゜F）に達したか、いずれか最初に起こった時に、
排出された。（用語「清掃される」とは、この節で用い
られたとき、ラムをミキサーキャビティの上に持ち上げ
て、ラムから配合物成分をミキサーキャビティーの中へ
掃き落として、配合物が望みの量の成分を含むことを確
実ならしめることを意味する。） 表 III:ゴム配合処方 成分 重量部 天然ゴム 100.000 カーボンブラック 58.00 酸化亜鉛 7.00 ナフテン系油 6.00 樹脂 2.50 ステアリン酸 2.00 ナフテン酸コバルト 1.00 表IIIに示された、業界では“SMR 5CV"（商標ゴム）
として知られる、天然ゴムはHerman Weber Co.Inc.,C
hatnam,Massachusettsより市販されている。ナフテン酸
コバルトは全重量に基づき10％コバルトである。樹脂は
市販のレゾルチノールホルムアルデヒド樹脂であり、Sc
henectady Chemicals,Schenectady,New Yorkから発売
されている。
第二の配合物は、始めに前記のバッチを１分間混合し
て、次にナフテン酸コバルトおよびレゾルチノールホル
ムアルデヒド樹脂を加えることにより調製された。第二
配合物はそれから５分後に、またはミキサーの内部温度
が121℃（250゜F）に達したか、いずれか最初に起こっ
た時に、排出された。
通例として、内部温度の制限は達成されないので、従
って配合物は５分後に、しばしば104℃（220゜F）で排
出される。
次にマスターバッチは第三の配合物の中に使用するた
めにロール練りされた。その結果の製品、またはストッ
ク、はさらに下記の表IVの処方に従って混合することに
より配合された。
表IV:ストック処方 成分 部 マスターバッチ 176.50 硫黄（80％油添加） 6.25 ヘキサメトキシメチルメラミン 2.50 例１〜５の反応生成物 1.00 N,N−ジシクロヘキシル−２− ベンゾチアゾールスルフェンアミド 0.70 ストック全重量 186.95 表IVの成分の混合は次のようにして行われた。
最初に、マスターバッチ成分の半分を例１より５まで
のそれぞれの反応生成物と共に個々にミキサーへ加えら
れ、そして前記それぞれの添加に続いてマスターバッチ
の残りの成分の添加が行われた。
１分間の混合の後、ヘキサメトキシメチルメラミン
（American Cyanamid,Akron,Ohioから得られる）、N,N
−ジシクロヘキシル−２−ベンゾチアゾールスルフェン
アミド成分、および前記硫黄がその配合物に添加され
た。
各ストック試料は次にさらに３分間混合され、そして
116℃（241゜F）の内部温度は通例としてミキサーから
の排出の前に達せられた。
その後ストック試料は、各試料がロール機の５回通過
で、混練された。（「通過」は練りロールを１回通過と
定義される。） 次に各ストック試料は15cm ｘ 15cm（６インチ ｘ
６インチ）75ゲージ金型の中に160℃（320゜F）で、2
812kg/平方cm（40,000psi）の圧力で硬化された。
硬化時間は「90％硬化を達成するために要する時間、
に加える２分間」と定義された。
かくして硬化されたストック試料のそれぞれについて
「ショアーＡ」硬度、引張強さ、100より300％モジュラ
ス、および伸び百分率が次に三つの老化水準、即ち、未
老化、熱空気循環オーブン内で100℃（212゜F）に２日
間、および熱空気循環オーブン内で100℃（212゜F）に
４日間、において評価された。
それらの結果は例１より５までの新しい劣化防止剤成
分について下の表ＶよりVIIまでに示されており、そし
てその様な結果は未反応のNaugard Ｑ（単一）成分、
さもなくば「標準」の劣化防止剤と比較されている。
表Ｖ−VIIのための注釈 TMQは約４より9wt％のモノマーを含有する市販のポリ
（1,2−ジヒドロ−2,2,4−トリメチルキノリン）であ
る。
表VIおよびVIIの引張強さおよび伸びの値は、どちら
も百分率（％）で表されているが、それぞれ無次元であ
る。何故ならばそれぞれは比からなり、そしてそのよう
な比はそれぞれ最終の引張強さまたは伸びの値を元の値
で除したものであり、この比は次に百（100）を乗ぜら
れて、上記の表VIおよびVIIに示された無次元の百分率
の値に至るからである。
上記に示された「デルタ」値は測定された老化硬度の
値から未硬化硬度の値（上記の表Ｖに示されている）を
差し引くことにより定められる。
例６の反応生成物はこれらの評価に含まれなかった。
第二の評価 本発明の反応生成物の劣化防止剤作用特性をさらに証
明するために第二群の評価が行われた。
この組の評価において、使用された硫黄水準はより穏
やかな（即ち、量の少ない）ものであり、そして老化条
件は第一の組の評価よりも厳しくなかった。
マスターバッチ処方（第二組の評価の）において、ナ
フテン酸コバルト、ヘキサメトキシメルチルメラミン、
およびレゾルチノームホルムアルデヒドは除かれ、そし
て硫黄水準は、表IVに記載のような6.25重量部と比較し
て、2.50重量部に減じられ、また老化は、100℃（212゜
F）に２日および４日よりもむしろ、100℃（212゜F）に
24時間および70℃（158゜F）に２週間であった。
第二の評価について、使用された処方は下の表VIIIに
記載されている。
表VIII:ゴム配合処方 成分 部 天然ゴム 100.00 カーボンブラック 58.00 酸化亜鉛 7.00 ナフテン系油 6.00 ステアリン酸 2.00 表VIIIに定められているゴムは表IIIに関連して前記
に説明されている。
上記のゴムの半分、カーボンブラックの全部、酸化亜
鉛の全部、ステアリン酸の全部、およびナフテン系油の
全部が順次混合され、その後残りのゴムがその混合物に
混入された。
その結果生じた混合物は表Ｉに関して述べられた同じ
装置を使用して混合された。そのミキサーは２回清掃さ
れたが、即ち2.5分に一度および再び3.5分に一度であ
る。
そのバッチは５分後かまたはミキサーの内部温度が14
9℃（300゜F）に達したときか、いずれか最初に起こっ
た時に、排出された。普通は温度の制限が始めに満たさ
れた。
バッチは次に混練され、その後下の表IXに記載のスト
ック処方に使用のため切断された。
表IX:ストック処方 成分 部 マスターバッチ 173.00 硫黄（80％油添加） 2.50 例１〜５の反応生成物 1.00 N,N−ジシクロヘキシル−２− ベンゾチアゾールスルフェンアミド 0.70 ストック全重量 177.20 第二の評価のストック試料は第一の評価のストック試
料のために前記された混合手順と同様にして混合され、
その後同様に硬化させられた。
同じ物理的性質が測定されて、下の表Ｘより表XIIに
示されているが、同時に次のような「老化」、即ち、未
老化、100℃（212゜F）に24時間および70℃（158゜F）
に２週間、が示されている。
表Ｘより表XIIまでに示された結果は明らかに、本発
明の配合物の劣化防止特性が周知の市販のおよび広く使
用されているゴム劣化防止剤の劣化防止特性に匹敵する
ことを示す。
表XIおよびXIIのための注釈： （１）引張強さおよび伸び百分率の値並びに硬度「デル
タ」値は表ＶおよびVIIに関連して前記に論じたように
測定された。
（２）表XIおよびXIIに示された300％モジュラス百分率
の値は比を作ることにより定められ、そしてそのような
比はそれぞれ最終の300％モジュラス百分率の値を元の
値で除したものであり、この比は次に百（100）を乗ぜ
られて、上記の表XIおよびXIIに示された無次元の300％
モジュラス百分率の値に至る。
上記においてゴムの配合に関する発明が述べられてい
る。
本発明はこれまで好ましい実施態様および実施例につ
いて説明されたが、本発明が上記の好ましい実施態様ま
たは特別の例のいずれにも限定されないことはゴム配合
技術分野における当業者には明白になるであろう。
例えば、有機化学の分野において熟達せる者およびこ
の開示の利益を得るものは無水安息香酸のみならず、シ
ス−シクロペンタン−1,2−ジカルボン酸もまた本発明
の目的に適する種類の非環式対称のおよび環式構造を有
する酸無水物の例であることを知るであろう。（例え
ば、Morrison and Boyd,“Organic Chemistry"本文
の第659頁およびBrewster and McEwen,“Organic Ch
emistry"本文の第355頁をそれぞれ参照されたい。） 従って、本特許出願明細書を読めば、関係ある従来技
術に熟練した者にはいろいろな変更、改変、代案および
機能的同等のもののあることは明らかになるであろう。
それ故、そのような変更、改変、代案および機能的同
等のものは、それらが次の特許請求の範囲の精神と限界
内に入る限り本発明の一部をなすものと見なされるべき
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ０８Ｋ 5:16） (72)発明者 トゥルー，ウィリアム アール. アメリカ合衆国 06716 コネチカット 州ウォルコット，ビーコン ヒル ブー ルバード 18 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C08K 3/00 - 13/08

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】エラストマー材料及び不溶性硫黄を含有す
    る、硬化性エラストマー配合物において、 （Ａ）脂肪族ケトンと第一級芳香族アミンとの反応結合
    生成物、及び （Ｂ）酸無水物、 を反応結合させて得られる劣化防止組成物を含有し、該
    劣化防止組成物が該硬化性エラストマー配合物中に該不
    溶性硫黄が移行性の形の硫黄に転化する速度を減少させ
    るのに有効な量で存在することを特徴とする前記配合
    物。
  2. 【請求項２】上記脂肪族ケトンがアセトンであり、上記
    第一級芳香族アミンがアニリンである、請求項１に記載
    の硬化性エラストマー配合物。
  3. 【請求項３】上記反応結合生成物が、2,2,4−トリメチ
    ル−1,2−ジヒドロキノリンのモノマー、ダイマー、ト
    リマー、及びそのさらに高い分子量成分の混合物であ
    る、請求項１に記載の硬化性エラストマー配合物。
  4. 【請求項４】上記酸無水物が、無水マレイン酸、無水フ
    タル酸、無水酢酸、または無水コハク酸のいずれかであ
    る、請求項１に記載の硬化性エラストマー配合物。
  5. 【請求項５】不溶性硫黄を含む硬化性エラストマー配合
    物より製造されたエラストマー製品中において不溶性硫
    黄が移行性の形の硫黄に転化する速度を減少させる方法
    であって、該硬化性エラストマー配合物に、 （Ａ）脂肪族ケトンと第一級芳香族アミンとの反応結合
    生成物、及び （Ｂ）酸無水物、 を反応結合させることにより製造される劣化防止組成物
    を、該不溶性硫黄が移行性の形の硫黄に転化する速度を
    減少させるために有効な量混入する工程を含む、前記方
    法。
  6. 【請求項６】上記硬化性エラストマー配合物を硬化させ
    る工程をさらに含む、請求項５の方法。
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