JP4523242B2 - シラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤、該充てん剤の製造方法、該充てん剤の使用、該充てん剤を含有するゴム混合物及び該ゴム混合物の使用 - Google Patents

シラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤、該充てん剤の製造方法、該充てん剤の使用、該充てん剤を含有するゴム混合物及び該ゴム混合物の使用 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤、該充てん剤の製造方法、該充てん剤の使用、該充てん剤を含有するゴム混合物及び該ゴム混合物の使用に関する。
【0002】
【従来の技術】
酸化物化合物又はシリカ質化合物を有機ケイ素化合物で処理して、この処理により無機充てん剤と、充てん剤強化エラストマー中の使用された有機ポリマーとの間の結合を強化すること、ひいてはポリマー中の充てん剤の性質を改善することは公知である。
【0003】
DE 2141159、DE 2212239及びUS 3,978,103からは、含硫黄有機ケイ素化合物、例えばビス−(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルファン又は3−メルカプトプロピルトリエトキシシランが、シラン接着促進剤(Silanhaftvermittler)又は補強性添加剤として、酸化物充てんされたゴム混合物中で、とりわけ自動車用タイヤのトレッド及び他の部材に使用されることは公知である。
【0004】
メルカプトシランの加工の際のかなりの問題、例えばプレ−スコーチ、スコーチ及び塑性挙動を回避するために、タイヤ部材用のカップリング剤として、たいていポリスルフィド系オルガノシラン、例えばビス−(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルファン又はビス−(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルファン(DE 2542534、DE2405758、DE19541404、DE19734295)を使用することは公知であり、これらはケイ酸充てんされた加硫物について加硫安全性、単純な製造及び強化能力に関して妥協案を示す。
【0005】
未加硫ポリマー混合物中への相応する添加剤、殊にオルガノシラン及び未変性充てん剤の公知の配合は、様々な方法で行われうる。
【0006】
現場(in-situ)法は、カーボンブラック及びケイ酸のような充てん剤と、オルガノシラン及び使用されるポリマーとの共通の混練手順を含んでいる。
【0007】
現場外(ex-situ)法は、充てん剤がポリマーで加工されてゴム原料混合物に変換される前の、相応するオルガノシラン又は多様なオルガノシランの混合物での充てん剤の変性を含んでいる。
【0008】
さらに、ゴム混合物用の原料混合物製造の際のオルガノシランの液体計量供給(US 3,997,356)又はオルガノシラン及び充てん剤からなる予め形成された物理的混合物を経ての活性充てん剤の計量供給(DE 3314742、US 4,076,550)も公知である。熱的に前処理されないこれらの混合物の欠点は、不足している貯蔵安定性、ひいては製品のしばしば与えられていない性質安定性である。
【0009】
米国特許(US-PS)第4,151,154号明細書には、酸化物シリカ質充てん剤が記載されており、前記充てん剤の表面は、2つの異なるタイプの有機ケイ素化合物での処理にかけられる。酸化物粒子は、その際、これらの粒子が水へのより大きな親和性を示し、かつまた水性系中により簡単に分配されうるように処理される。
【0010】
US 3,567,680からは、多様なオルガノシランでの水中に懸濁されたカオリンの変性が公知である。しかしながら記載された有機ケイ素化合物は、変性に必要な量で水溶性であるので、この場合に充てん剤の処理は水溶液から行われうる。
【0011】
US 4,044,037には、ゴム混合物中で使用される、アリールポリスルフィド及びこれらの化合物で処理された鉱物充てん剤が記載されている。製造は、アルコール80〜99.9質量%を含有する水性/アルコール性製剤中で行われる。
【0012】
さらに、欧州特許(EP-PS)第01 26 871号明細書からは、シリカ質充てん剤の表面を、水に不溶性の有機ケイ素化合物の水性エマルジョンを用いて変性する方法が公知である。
【0013】
有機溶剤中での有機ケイ素化合物の溶解及び引き続いて充てん剤、例えば粘土の処理により、その充てん剤表面を変性できることは公知である(US 3,227,675)。
【0014】
表面活性オルガノシラン又はその混合物での、ゴム−及びプラスチック用途の充てん剤の変性のための公知方法は、これらが、水、有機溶剤又はその後の熱処理、つまり温度調節反応を伴う充てん剤の表面上への有機ケイ素化合物の直接噴霧の使用に基づく欠点を有する。公知の水に不溶性でゴムに典型的なオルガノシランは、しばしば、たいてい健康に有害でありかつ易燃性である炭化水素ベースの溶剤中にのみ、充てん剤と効果的に化学結合されることができる。
【0015】
オルガノシランで現場外で変性された公知の充てん剤は、ゴム特性がこれまでより良好ではなくて、むしろ現場で互いに混合された充てん剤及びシランの場合よりもより劣悪な傾向にあるという欠点を有する。
【0016】
そのうえ、大きな比表面積もしくは高い表面構造を有する充てん剤の場合に、シラン処理はしばしば均質ではない。高多孔性充てん剤、例えば沈降ケイ酸の、より深くにある層中へのシラン分子の拡散は、これまで公知の変性方法で、達成され得ないか又は不完全にのみ達成されうるに過ぎない。巨視的に前もって形成された充てん剤は、故に、公知のシラン処理方法により不十分かつ不完全にのみ変性されるに過ぎない。
【0017】
そのうえ、公知のシラン処理方法及び引き続いてしばしば必要不可欠の乾燥方法により、前もって形成された充てん剤は、成果をあげてかつ破壊することなくもしくは低摩耗でシラン処理されることができない。公知方法(US 4,151,154;DE 3314742 C2;US 3,567,680)により、前もって形成された充てん剤は、それらの構造が破壊されるかもしくは損なわれ、又は破壊されるかもしくは損なわれるだろう。例えばロール機上で形成されたケイ酸のグラニュール(DE 3014007)は、ミキサー又は類似の装置中での配合及びより長期に持続する運動により、より劣った品質(より高いダスト−及び微粉含分)のケイ酸粉末に極めて迅速に分解される。
【0018】
DE 10122269.6からは、少なくとも1つのバイオポリマー充てん剤、バイオオリゴマー充てん剤、酸化物充てん剤又はシリカ質充てん剤を圧縮ガス中で少なくとも1つのシランと反応させる方法が公知である。
【0019】
そこに記載された粉末状及び粒状の充てん剤の使用は不利である。粉末状ケイ酸は、工業的条件下で、例えばそれらの高いダスト含分、それらの僅かなかさ密度、それらの不足した流動挙動及びそれによりしばしば劣悪な計量供給性に基づき不利である。グラニュールは、その後に、粉末状ケイ酸から機械的圧縮により取得されることができる。これは付加的な加工工程を意味するので、そのようなプロセスは経済的な検討から回避しようと試みられる。これらのグラニュールは、機械的負荷下に再び粉末状出発物質へと簡単に崩壊し、そのうえ、しばしばケイ酸の応用技術的性質は、その後の粒子の造粒及びそれと結び付いた機械的負荷により悪化する。
【0020】
【特許文献1】
DE 2141159
【特許文献2】
DE 2212239
【特許文献3】
US 3,978,103
【特許文献4】
DE 2542534
【特許文献5】
DE 2405758
【特許文献6】
DE 19541404
【特許文献7】
DE 19734295
【特許文献8】
US 3,997,356
【特許文献9】
DE 3314742
【特許文献10】
US 4,076,550
【特許文献11】
米国特許(US-PS)第4,151,154号明細書
【特許文献12】
US 3,567,680
【特許文献13】
US 4,044,037
【特許文献14】
欧州特許(EP-PS)第01 26 871号明細書
【特許文献15】
US 3,227,675
【特許文献16】
DE 3014007
【特許文献17】
DE 10122269.6
【特許文献18】
DE 198 44 607
【特許文献19】
EP 0958298
【特許文献20】
WO 9909036
【特許文献21】
EP 652 245 B1
【特許文献22】
EP 0 700 951 B1
【特許文献23】
EP 0 978 525 A2
【特許文献24】
DE 199 29 021 A1
【非特許文献1】
E.Stahl, K. W. Quirin, D. Gerard, "Verdichtete Gase zur Extraktion und Raffination", Springer-Verlag, 12-13頁
【非特許文献2】
W. Hofmann著, Kautschuktechnologie, Genter Verlag, Stuttgart 1980
【非特許文献3】
G. W. Sears, Analyt. Chemistry 12 (1956) 1982
【非特許文献4】
F. Ehrenberger, S. Gorbauch, “Methoden der organischen Elementar- und Spurenanalyse”, Verlag Chemie GmbH, Weinheim/Bergstrasse, 1973
【非特許文献5】
Hunsche他, Kautschuk, Gummi, Kunststoffe 51, (1998) 525
【非特許文献6】
“Rubber Technology Handbook”, W. Hofmann, Hanser Verlag 1994
【0021】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、低ダストのシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤を、低ダストのマイクロビーズ状(mikrogeperlten)又はマイクログラニュール状(mikrogranulaeren)の酸化物充てん剤又はシリカ質充てん剤から直接に製造することである。シラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤は、相応するゴム反応性シランを有する満足のいく、量的に簡単に変えることができる被覆を有するべきであり、かつそのうえ公知の現場で製造されたシラン−充てん剤混合物よりも匹敵しうるか又はより良好な性質及びそのうえゴム中の公知の現場外で製造されたシラン−充てん剤混合物よりも改善されたゴム工業的性質を有するべきである。
【0022】
本発明の別の課題は、変性すべきマイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の酸化物充てん剤又はシリカ質充てん剤を、低ダストの供給形で、作業もしくは加工できることである。これらの前もって形成されたマイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の酸化物充てん剤又はシリカ質充てん剤の外側の巨視的な形は、変性プロセスの間に、大幅に維持されたままであるべきである。大幅にダスト不含もしくは低ダストのシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤が得られるべきである。
【0023】
本発明の別の課題は、変性反応が水又は有機溶剤中で実施されない、シランでマイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の酸化物充てん剤又はシリカ質充てん剤を変性する方法を提供することである。
【0024】
【課題を解決するための手段】
本発明の対象は、ふるい分析により測定された75μm未満のビーズフラクション(微粉−もしくはダスト含分)が15質量%未満、好ましくは10質量%未満、特に好ましくは7質量%未満、殊に好ましくは5質量%未満であり、かつ超音波処理なしでのレーザー回折により測定された粒度のメディアン値が130μm〜500μm、好ましくは130μm〜450μm、特に好ましくは150μm〜400μm、殊に好ましくは175μm〜350μmであることにより特徴付けられる、シラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤である。
【0025】
本発明による充てん剤は、0.805を上回り、好ましくは0.82を上回り、特に好ましくは0.84を上回り、殊に好ましくは0.86を上回る統計的に算出された形状係数の平均値を有していてよい。
【0026】
本発明による充てん剤は、0.55を上回り、好ましくは0.57を上回り、特に好ましくは0.60を上回り、かつ殊に好ましくは0.62を上回る統計的に算出された円形状係数の平均値を有していてよい。
【0027】
本発明による充てん剤は、0〜0.5ml/g、好ましくは0〜0.3ml/g、特に好ましくは0〜0.1ml/gの<2nmの範囲のミクロ孔を有していてよい。
【0028】
本発明による充てん剤は、0〜1ml/g、好ましくは0〜0.75ml/g、特に好ましくは0〜0.5ml/gの2〜30nmの範囲のメソ孔を有していてよい。
【0029】
本発明による充てん剤は、0〜5ml/g、好ましくは0〜2.5ml/g、特に好ましくは0〜1.5ml/gの2〜50nmの範囲のメソ孔を有していてよい。
【0030】
本発明による充てん剤は、0〜10ml/g、好ましくは0〜7.5ml/g、特に好ましくは0〜5ml/gの30nm以上の範囲のマクロ孔を有していてよい。
【0031】
本発明による充てん剤は、0〜10ml/g、好ましくは0〜7.5ml/g、特に好ましくは0〜5ml/gの50nm以上の範囲のマクロ孔を有していてよい。
【0032】
本発明による充てん剤は、0.5m/g〜500m/g、好ましくは0.5〜300m/g、特に好ましくは0.5〜250m/gのBET表面積を有していてよい。
【0033】
本発明による充てん剤は、試料5g当たり1〜50mlのシアーズ数(Searszahlen)(0.1 KOHの消費)を有していてよい。
【0034】
本発明による充てん剤は、純粋な形でか又は化学的に結合された形での硫黄含量0.05〜25質量%、好ましくは0.05〜10質量%、特に好ましくは0.05〜4質量%を有していてよい。
【0035】
本発明による充てん剤は、純粋な形でか又は化学的に結合された形での炭素含量0.1〜25質量%、好ましくは0.1〜10質量%、特に好ましくは0.1〜5質量%を有していてよい。
【0036】
本発明による充てん剤は、物理的及び化学的に結合されたアルコールの含量0〜25質量%、好ましくは0〜15質量%、特に好ましくは0〜10質量%を有していてよい。
【0037】
本発明による充てん剤は、使用されるシラン中のアルコールの出発量の75mol%未満、好ましくは50mol%未満、特に好ましくは30mol%未満、殊に好ましくは20モルmol%未満の、シランに由来するアルコールの化学的にか又は物理的に結合された残留含量を有していてよい。
【0038】
本発明によるシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤は、主にビーズ状に、球状に、丸く及び/又は均質に形成されていてよい。
【0039】
本発明によるシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤は、少なくとも1つのマイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の酸化物充てん剤又はシリカ質充てん剤を圧縮ガス中で少なくとも1つのシランと反応させることによって入手可能でありうる。
【0040】
本発明によるシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤は、シラン0.1〜50質量%、好ましくは0.1〜25.0質量%、特に好ましくは0.1〜10質量%を含有していてよい。
【0041】
本発明によるシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤は、マイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の酸化物充てん剤又はシリカ質充てん剤50〜99.9質量%を含有していてよい。
【0042】
ふるい分けにより算出可能な本発明によるシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤のビーズ分布は、ふるい分けにより算出された未処理のマイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の酸化物充てん剤又はシリカ質充てん剤のビーズ分布に同じであってよいか又は類似であってよい。
【0043】
ふるい分析により測定された、出発物質であるマイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の酸化物充てん剤又はシリカ質充てん剤と、最終生成物であるシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤との間のビーズフラクションの百分率の差異は、75μm未満のビーズフラクション及び75〜150μmのビーズフラクションについては100質量%以下、好ましくは75質量%以下、特に好ましくは50質量%以下、殊に好ましくは20質量%以下であってよい。
【0044】
2つのふるいフラクション>300μmと150μm〜300μmとの比は、10:1未満、好ましくは7:1未満、特に好ましくは4:1未満であってよい。
【0045】
本発明によるシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤は、30質量%未満、好ましくは20質量%未満、特に好ましくは10質量%未満の1000μmを上回るビーズフラクションを有していてよい。
【0046】
本発明によるシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤は、30質量%未満、好ましくは20質量%未満、特に好ましくは10質量%未満の500μmを上回るビーズフラクションを有していてよい。
【0047】
シランは、充てん剤の表面と化学的に及び/又は物理的に結合していてよい。
【0048】
本発明の別の対象は、少なくとも1つのマイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の酸化物充てん剤又はシリカ質充てん剤を、圧力及び/又は温度を用いて圧縮されたガス中で少なくとも1つのシランと反応させることにより特徴付けられる、シラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤の製造方法である。
【0049】
シランとして、一般式(I)
Z−A−S−A−Z (I)
[式中、
xは1〜14、好ましくは1〜8、特に好ましくは2〜6の数であり、
ZはSiXに等しく、かつ
、X、Xはその都度互いに独立して次のもの:
水素(−H)、
ハロゲン(−Cl、−Br、−I)又はヒドロキシ(−OH)、
アルキル置換基、好ましくはメチル−、エチル−、プロピル−又はブチル−、
アルキル酸− (C2x+1)−C(=O)O−、アルケニル酸置換基、例えばアセトキシ− CH−(C=O)O−、
置換されたアルキル−、もしくはアルケニル酸置換基、例えばオキシマト(Oximato)− R C=NO−、
炭素原子1〜8個を有する線状もしくは分枝鎖状の環式炭化水素鎖、
炭素原子5〜12個を有するシクロアルカン基、
ベンジル基又はハロゲン−もしくはアルキル置換されたフェニル基、
(C - 24)原子を有する線状もしくは分枝鎖状の炭化水素鎖を有するアルコキシ基、好ましくは(C〜C24)アルコキシ、特に好ましくはメトキシ−(CHO−)又はエトキシ−(CO−)、並びにドデシルオキシ−(C1225O−)、テトラデシルオキシ−(C1429O−)、ヘキサデシルオキシ−(C1633O−)及びオクタデシルオキシ−(C1837O−)、C〜C24原子を有する線状もしくは分枝鎖状のポリエーテル鎖を有するアルコキシ基、
(C - 12)原子を有するシクロアルコキシ基、
ハロゲン−もしくはアルキル置換されたフェノキシ基又はベンジルオキシ基
を表してよく、
Aは、C〜C30を含んでおり、線状もしくは分枝鎖状で飽和もしくは不飽和の脂肪族、芳香族又は混合脂肪族/芳香族の2結合性の炭化水素鎖、好ましくはC〜C、特に好ましくは(−CH−)、(−CH−)、(−CH−)、(−CH(CH)−CH−)又は(−CH−CH(CH)−)である]で示される有機ケイ素化合物又は一般式(I)の有機ケイ素化合物の混合物が使用されてよい。
【0050】
Aは、線状又は分枝鎖状であってよく、かつ飽和並びに不飽和の結合を有していてよい。Aは、水素置換基の代わりに多種多様な置換基、例えば−CN、ハロゲン、例えば−Cl、−Br又は−F、アルコール官能基−OH、アルコキシド−ORもしくは−O−(C=O)−R(R=アルキル、アリール)を有していてよい。Aとして、好ましくはCH、CHCH、CHCHCH、CHCH(CH)、CHCHCHCH、CHCHCH(CH)、CHCH(CH)CH、CHCHCHCHCH、CHCH(CH)CHCH、CHCHCH(CH)CH、CH(CH)CHCH(CH)又はCHCH(CH)CH(CH)が使用されてよい。
【0051】
一般式(I)のシランとして、例えば次の化合物が使用されてよい:
【0052】
【化4】
Figure 0004523242
【0053】
【化5】
Figure 0004523242
【0054】
【化6】
Figure 0004523242
【0055】
[ここでx=1〜14であり、y=10〜24であり、かつR=(MeO)又は/及び(EtO)である]又は個々の前記のシランの混合物。
【0056】
シランとして、DE 198 44 607に記載されているような化合物も使用されてよい。
【0057】
シランとして、一般式(II)
Si−A−S−SiR (II)
[式中、
、X、X及びAは互いに独立して式(I)中と同じ意味を表し、
、R、Rはその都度互いに独立しており、かつ
(C〜C16)アルキル、好ましくは(C〜C)アルキル、特に好ましくはメチル−及びエチル−、
(C〜C16)アルコキシ、好ましくは(C〜C)アルコキシ、特に好ましくはメトキシ及びエトキシ、
(C〜C16)ハロゲンアルキル、アリール、(C〜C16)アラルキル、−H、ハロゲン又はXSi−A−S−を表す]で示される有機ケイ素化合物又は一般式(II)の有機ケイ素化合物の混合物が使用されてよい。
【0058】
一般式(II)のシランとして、例えば次の化合物が使用されてよい:
【0059】
【化7】
Figure 0004523242
【0060】
シランとして、一般式(III)
Si−Alk (III)
[式中、
、X及びXはその都度互いに独立して式(I)中と同じ意味を表し、かつ
Alkは直鎖状、分枝鎖状もしくは環状の(C〜C18)アルキル、例えばメチル−、エチル−、n−プロピル、n−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、イソプロピル又はt−ブチル、(C〜C)アルコキシ、例えばメトキシ−、エトキシ−、プロポキシ−、ブトキシ−、イソプロポキシ−、イソブトキシ−、t−ブトキシ−又はペントキシ、ハロゲン、例えばフッ素、塩素、臭素又はヨウ素、ヒドロキシ、チオール、ニトリル、(C〜C)ハロゲンアルキル、−NO、(C〜C)チオアルキル、−NH、−NHR、−NR、NH(SiX)、アルケニル、アリル−、ビニル−、アリール又は(C〜C16)アラルキルである]で示される有機ケイ素化合物又は一般式(III)の有機ケイ素化合物の混合物が使用されてよい。
【0061】
アルケニル−の名称には、ビニル基並びに1つ又はそれ以上の炭素二重結合を有していてよい直鎖状、分枝鎖状もしくは環状のフラグメントが包含されうる。
【0062】
環状のアルキル−又はアルケニルフラグメントの名称には、単環式並びに二環式又は多環式の構造並びにアルキル置換基を有する環状の構造、例えばノルボルニル−、ノルボルネニル−、エチルノルボルニル−、エチルノルボルネニル−、エチルシクロヘキシル−、エチルシクロヘキセニル−、又はシクロヘキシルシクロヘキシル−基が包含されうる。
【0063】
アリールは、場合により(C〜C)アルキル−、(C〜C)アルコキシ−、ハロゲン−、ヒドロキシ−でか又はヘテロ原子、例えばNROR、PR、SR又はSRで置換されている、フェニル、ビフェニル又はその他のベンゼノイド化合物であると理解されうる。
【0064】
一般式(III)のシランとして、例えば次の化合物が使用されてよい:
【0065】
【化8】
Figure 0004523242
【0066】
シランとして、一般式(IV)又は(V)
[[(ROC(=O))−(G)−Y−S]−G−(SiX (IV)
[(XSi)−G]−[Y−[S−G−SiX (V)
[式中、Yは多価の種(Q)D(=E)を表し、その際、次のことが当てはまる:
pは0〜5であり、rは1〜3であり、zは0〜2であり、qは0〜6であり、aは0〜7であり、bは1〜3であり、jは0〜1であるが、しかしp=1である場合にもしばしば0であってよく、cは1〜6、好ましくは1〜4であり、tは0〜5であり、sは1〜3であり、kは1〜2であり、次の前提のもとに:
(1)(D)が炭素、硫黄又はスルホニルである場合には、a+b=2及びk=1が当てはまり、
(2)(D)がリン原子である場合には、c≧1及びb=1である限りa+b=3が当てはまり、その際、a=c+1であり、
(3)(D)がリン原子である場合には、k=2が当てはまる
Yは多価の種(Q)D(=E)を表し、好ましくは
【0067】
【化9】
Figure 0004523242
【0068】
それぞれこれらの基中で、基(G)によりケイ素原子(Si)と結合している硫黄原子(S)と他方で結合している原子(D)はヘテロ原子(E)と二重結合しており、
は互いに独立してH、
直鎖状、環状もしくは分枝鎖状のアルキル鎖、好ましくは(C〜C18)アルキル、特に好ましくは(C〜C)アルキルを表し、
場合によりアルキル鎖は、不飽和含分、例えば二重結合(アルケン)、三重結合(アルキン)又はまたアルキル芳香族(アラルキル)又は芳香族を含み、かつ式(II)中と同じ意味を表し、
Gはその他の置換基から独立して、水素、(C〜C18)を有する直鎖状、環状もしくは分枝鎖状のアルキル鎖を表し、場合によりアルキル鎖は不飽和含分、例えば二重結合(アルケン)、三重結合(アルキン)又はまたアルキル芳香族(アラルキル)又は芳香族を含んでいてよく、
式(IV)中でp=0である場合には、Gは好ましくは水素(H)であり、
Gは、Y−フラグメントと、α,β−不飽和のチオカルボニルフラグメントが生じるように結合しているα,β−不飽和のフラグメントの構造には相当せず、
、X及びXはその都度互いに独立して式(I)中と同じ意味を表す]で示される有機ケイ素化合物又は一般式(IV)又は(V)の有機ケイ素化合物の混合物が使用されてよい。
【0069】
0〜2の添え字pが好ましく、その際、X、X又はXはRO−、例えばRC(=O)O−である。特に好ましくは、p=0、X、XもしくはX=エトキシ−でありかつG=C〜C12を有するアルキル骨格もしくは置換されたアルキル骨格を有するフラグメントである。少なくとも1つのXは−Rと同じでなくてよい。
【0070】
(Q)D(=E)中で、Qは酸素、硫黄又は(−NR−)であってよく、Dは炭素、硫黄、リン又はスルホニルであってよく、Eは酸素、硫黄又は(=NR)であってよい。
【0071】
式(IV)及び(V)中の官能基(−YS−)の好ましい例は次のものである:
チオカルボキシレートエステル −C(=O)−S−、ジチオカルボキシレート −C(=S)−S−、チオカーボネートエステル −O−C(=O)−S−、ジチオカーボネートエステル −S−C(=O)−S−及び−O−C(=S)−S−、トリチオカーボネートエステル −S−C(=S)−S−、ジチオカルバメートエステル −N−C(=S)−S−、チオスルホネートエステル −S(=O)−S−、チオスルフェートエステル −O−S(=O)−S−、チオスルファメートエステル (−N−)S(=O)−S−、チオスルフィネートエステル −C−S(=O)−S−、チオスルフィットエステル−O−S(=O)−S−、チオスルフィメートエステル N−S(=O)−S−、チオホスフェートエステル P(=O)(O−)(S−)、ジチオホスフェートエステル P(=O)(O−)(S−)又はP(=S)(O−)(S−)、トリチオホスフェートエステル P(=O)(S−)又はP(=S)(O−)(S−)、テトラチオホスフェートエステル P(=S)(S−)、チオホスファメートエステル −P(=O)(−N−)(S−)、ジチオホスファメートエステル −P(=S)(−N−)(S−、チオホスホラミデートエステル (−N−)P(=O)(O−)(S−)、ジチオホスホラミデートエステル (−N−)P(=O)(S−)又は(−N−)P(=S)(O−)(S−)又はトリチオホスホラミデートエステル(−N−)P(=S)(S−)
【0072】
一般式(IV)又は(V)のシランとして、例えば次の化合物が使用されてよい:
2−トリエトキシシリル−1−エチルチオアセテート、2−トリメトキシシリル−1−エチルチオアセテート、2−(メチルジメトキシシリル)−1−エチルチオアセテート、3−トリメトキシシリル−1−プロピルチオアセテート、トリエトキシシリルメチルチオアセテート、トリメトキシシリルメチルチオアセテート、トリイソプロポキシシリルメチルチオアセテート、メチルジエトキシシリルメチルチオアセテート、メチルジメトキシシリルメチルチオアセテート、メチルジイソプロポキシシリルメチルチオアセテート、ジメチルエトキシシリルメチルチオアセテート、ジメチルメトキシシリルメチルチオアセテート、ジメチルイソプロポキシシリルメチルチオアセテート、2−トリイソプロポキシシリル−1−エチルチオアセテート、2−(メチルジエトキシシリル)−1−エチルチオアセテート、2−(メチルジイソプロポキシシリル)−1−エチルチオアセテート、2−(ジメチルエトキシシリル)−1−エチルチオアセテート、2−(ジメチルメトキシシリル)−1−エチルチオアセテート、2−(ジメチルイソプロポキシシリル)−1−エチルチオアセテート、3−トリエトキシシリル−1−プロピルチオアセテート、3−トリイソプロポキシシリル−1−プロピルチオアセテート、3−メチルジエトキシシリル−1−プロピルチオアセテート、3−メチルジメトキシシリル−1−プロピルチオアセテート、3−メチルジイソプロポキシシリル−1−プロピルチオアセテート、1−(2−トリエトキシシリル−1−エチル)−4−チオアセチルシクロヘキサン、1−(2−トリエトキシシリル−1−エチル)−3−チオアセチルシクロヘキサン、2−トリエトキシシリル−5−チオアセチルノルボルネン、2−トリエトキシシリル−4−チオアセチルノルボルネン、2−(2−トリエトキシシリル−1−エチル)−5−チオアセチルノルボルネン、2−(2−トリエトキシシリル−1−エチル)−4−チオアセチルノルボルネン、1−(1−オキソ−2−チア−5−トリエトキシシリルペンチル)安息香酸、6−トリエトキシシリル−1−ヘキシルチオアセテート、1−トリエトキシシリル−5−ヘキシルチオアセテート、8−トリエトキシシリル−1−オクチルチオアセテート、1−トリエトキシシリル−7−オクチルチオアセテート、6−トリエトキシシリル−1−ヘキシルチオアセテート、1−トリエトキシシリル−5−オクチルチオアセテート、8−トリメトキシシリル−1−オクチルチオアセテート、1−トリメトキシシリル−7−オクチルチオアセテート、10−トリエトキシシリル−1−デシルチオアセテート、1−トリエトキシシリル−9−デシルチオアセテート、1−トリエトキシシリル−2−ブチルチオアセテート、1−トリエトキシシリル−3−ブチルチオアセテート、1−トリエトキシシリル−3−メチル−2−ブチルチオアセテート、1−トリエトキシシリル−3−メチル−3−ブチルチオアセテート、3−トリメトキシシリル−1−プロピルチオオクトエート、3−トリエトキシシリル−1−プロピルチオパルミテート、3−トリエトキシシリル−1−プロピルチオオクトエート、3−トリエトキシシリル−1−プロピルチオベンゾエート、3−トリエトキシシリル−1−プロピルチオ−2−エチルヘキサノエート、3−メチルジアセトキシシリル−1−プロピルチオアセテート、3−トリアセトキシシリル−1−プロピルチオアセテート、2−メチルジアセトキシシリル−1−エチルチオアセテート、2−トリアセトキシシリル−1−エチルチオアセテート、1−メチルジアセトキシシリル−1−エチルチオアセテート又は1−トリアセトキシシリル−1−エチルチオアセテート。
【0073】
式IV及びVの化合物は、EP0958298又はWO9909036にも記載されている。
【0074】
シランとして、一般式(VI)
Si−A−Sub (VI)
[その際、X、X、X及びAは、その都度互いに独立して、式(I)による意味を有し、
かつSubは−SH、−NH、−NH(A−SiX)、−N(A−SiX、O−C(O)−CMe=CH、又は−SCNである]で示される有機ケイ素化合物又は一般式(VI)の有機ケイ素化合物の混合物が使用されてよい。
【0075】
一般式(VI)のシランとして、例えば次の化合物が使用されてよい:
【0076】
【化10】
Figure 0004523242
【0077】
【化11】
Figure 0004523242
【0078】
[ここでy=10〜24である]又は前記のシランの混合物。
【0079】
シランとして、一般式(I)〜(VI)のシランのオリゴマー、すなわちオリゴシロキサン及びポリシロキサン、又はコオリゴマー又はその混合物が使用されてよい。シロキサンは、水添加及びこの分野の当業者に公知の添加剤添加による一般式(I)〜(VI)の相応するシラン化合物のオリゴマー化又はコオリゴマー化によって得られうる。
【0080】
オリゴマーシランは、例えばEP 652 245 B1、EP 0 700 951 B1、EP 0 978 525 A2及びDE 199 29 021 A1に記載されている。
【0081】
充てん剤の変性のための本発明の範囲内でのシランとして、シランの混合物、例えば一般式(I)〜(VI)のシランの混合物又は一般式(I)〜(VI)のシランのオリゴマーシロキサンもしくはポリマーシロキサンの混合物又は一般式(I)〜(VI)のシランと一般式(I)〜(VI)のシランのオリゴマーシロキサンもしくはポリマーシロキサンの混合物との混合物も使用されてよい。
【0082】
未処理のマイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の酸化物充てん剤又はシリカ質充てん剤として、天然及び/又は合成の充てん剤が使用されてよい。
【0083】
マイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の酸化物充てん剤又はシリカ質充てん剤は、ゴムと相容性であってよく、かつこの使用に必要不可欠な微粉性(Feinteiligkeit)及びポリマーマトリックス中での補強作用を有しうる。
【0084】
天然のシリカ質充てん剤として、ケイ酸塩、例えばカオリン、雲母、キーゼルグール(Kieselgur)、ケイソウ土、タルク、珪灰石又は粘土又はとりわけガラスビーズ、粉砕したガラス破片(ガラス粉末)、ガラス繊維又はガラス織布の形のケイ酸塩も使用されてよい。
【0085】
酸化物充てん剤として、全ての種類の金属酸化物、例えば酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム又は−三水和物、酸化亜鉛、酸化ホウ素、酸化マグネシウム又は遷移金属酸化物、例えば二酸化チタンも使用されてよい。
【0086】
酸化物充てん剤又はシリカ質充てん剤として、さらに、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸塩、ゼオライト、1〜1000m/g、好ましくは300m/gまでのBET表面積(気体窒素で測定)を有する沈降ケイ酸が使用されてよい。
【0087】
例えば、Degussa AGにより販売されている沈降ケイ酸Ultrasil 7005、並びにPPG Industries Inc.により販売されているケイ酸 Hi-Sil(R) 210及びRhodiaにより販売されている製品Zeosil 1115 MP、Zeosil 1135 MP、Zeosil 1165 MP、Zeosil 1165 MPS又はZeosil 1205 MPが使用されてよい。
【0088】
前記のケイ酸と類似の性質もしくは製品特性を有するか又は類似の匹敵しうる分析データ(殊にBET表面積、CTAB−表面積、BET/CTAB比、シアーズ数、ビーズフラクション−又は粒度分布、形状係数、円形状係数及びDBP指数)を有する他の製造者のケイ酸も、本発明によるシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤の製造に問題なく使用されてよい。
【0089】
圧縮ガスとして、通常の温度−及び圧力条件下にガス状でありかつシラン/充てん剤混合物の反応マトリックスとして適している化合物が使用されてよい。例えば、二酸化炭素、ヘリウム、窒素、一酸化二窒素、六フッ化硫黄、炭素原子1〜5個を有するガス状アルカン(メタン、エタン、プロパン、n−ブタン、イソブタン、ネオペンタン)、炭素原子2〜4個を有するガス状アルケン(エチレン、プロピレン、ブテン)、ガス状アルキン(アセチレン、プロピン及びブチン−1)、ガス状ジエン(プロパジエン)、ガス状のフッ素化炭化水素、塩素化炭化水素及び/又は塩素化フッ素化炭化水素(フレオン、CKC、HCFC)又は現行の法律制定に基づき使用されるその代替品又はアンモニア、並びにこれらの物質の混合物が使用されてよい。
【0090】
好ましくは、圧縮ガスとして二酸化炭素が使用されてよい、それというのも、有毒でなく、可燃性ではなく、ほとんど反応能力がなく、かつ費用がかからないからである。そのうえ、必要な超臨界の条件もしくはほぼ臨界の条件が簡単に達成されうる、それというのも、臨界圧力もしくは臨界温度は、73bar及び31℃であるに過ぎないからである。
【0091】
圧縮ガスは、E.Stahl, K. W. Quirin, D. Gerard, "Verdichtete Gase zur Extraktion und Raffination", Springer-Verlag, 12-13頁により定義されうる。圧縮ガスは、超臨界ガス、臨界ガス又は液化された状態領域のガスであってよい。
【0092】
圧縮ガスの本発明による使用は、意外なことに際立って有利である。予期せずに良好に、例えば本発明に相応して市販のマイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の酸化物充てん剤又はシリカ質充てん剤、及び殊にケイ酸は、表面でか又は表面に近い範囲でだけではなく、比較的均質にマイクロビーズ又はマイクログラニュール内部でもシラン処理される。
【0093】
高い溶解能及び拡散能、低い粘度及び殊に有機シランもしくは有機のオリゴマーシロキサンもしくはポリマーシロキサンの圧縮ガス中の高い拡散速度を可能にする能力に基づき、圧縮ガスは意外にも、ミクロ孔性、メソ孔性及びマクロ孔性の固体をモノマーシラン化合物もしくはオリゴマーシラン化合物に含浸するのに好適である。シラン化合物は、圧縮ガスにより、マイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の多孔性充てん剤の細孔、溝中へ及びいわゆる“内部表面”上に輸送されうる。そこで、これらは次いで化学的に又は/及び物理的に結合され、かつ固定化される。
【0094】
圧縮ガスは、有利には、通常条件下でガス状で存在するので、充てん剤の完了したシラン処理の後に簡単にこれから分離されることができ、かつそのうえ殊に二酸化炭素の場合にほとんど環境上有害な可能性を有しない、それというのも、これらは自然の炭素循環に吸収されるか又は簡単に再循環されうるからである。このことは、公知方法と比較して、重要で技術的な利点である、それというのも、一方では均質な反応マトリックスは圧縮された流体により公知の有機溶剤に類似して提供されるが、しかし同時に費用のかかる除去工程、例えば熱負荷下での真空中での溶剤の除去が回避されうるからである。
【0095】
圧縮ガスは、処理すべき材料が存在する気密に閉じた空間又は容器中に加圧下に投入されてよい。このプロセスの間に、圧力は、一般的に雰囲気圧力から出発して、本発明による方法の操作圧まで上昇してよい。
【0096】
使用されるシランは、圧縮ガス中に溶解されていないか、部分的にか又は完全にも溶解されて存在していてもよい。
【0097】
マイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の酸化物充てん剤又はシリカ質充てん剤及びシランは、まず最初に一緒に混合されるかもしくは接触され、かつ次いで圧縮された状態で存在しているガスと混合されるかもしくは接触されてよい。
【0098】
マイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の酸化物充てん剤又はシリカ質充てん剤は、最初に圧縮された状態で存在しているガスと一緒に混合されるかもしくは接触され、かつ次いでシランと混合されるかもしくは接触されてよい。
【0099】
シランは、最初に圧縮された状態で存在しているガスと一緒に混合されるかもしくは接触され、かつ次いで相応するマイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の酸化物充てん剤又はシリカ質充てん剤と混合されるかもしくは接触されてよい。
【0100】
“接触される”は、記載された材料が浸漬されているか、湿潤されているか又は被覆されているか、溶解してか又は溶解せずに存在するか、懸濁されてかもしくは吸着されてか又は吸着されて存在することであると理解されうる。
【0101】
“接触する”は、例えば、未変性の充てん剤、シラン成分及び潜在的に圧縮された状態で変換可能なガスが適して配合される容器又は気密に閉じた空間中で達成されることができる。
【0102】
未変性の充てん剤とシラン成分との間の接触は、その際、多様で技術的な解決法を用いて実行されてよい。好ましくは、これは、この分野の当業者に十分公知であるような、内部に取り付けられた液体計量供給を有する適している混合装置により行われてよい。これは、例えば、しかし排他的ではないが、Drais、Eirich、Forberg、Gericke、Loedige、Ruberg社から供給されるようなミキサーであってよい。
【0103】
混合装置は、マイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の酸化物充てん剤又はシリカ質充てん剤への使用されるシランの均質で低摩耗の分布を保証することができる。エネルギー供給は、好ましくは僅かであってよい。タンブルミキサー(例えばドラムミキサー)及び回転工具及び低い粒子負荷(フルード数<1)を有するミキサーがこの目的には使用されてよい。
【0104】
均質に混合されたシラン−及び充てん剤成分と、潜在的に圧縮された状態で変換可能なガスとの接触は、例えば、充てん剤及びシランから成る混合物が適して配合されることができる容器又は気密に閉じた空間中で達成されることができる。“接触を達成する”とは、記載された材料が、含浸流体中へ浸漬され、かつこれにより湿潤されかつ被覆され、好ましくは、マイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の酸化物充てん剤又はシリカ質充てん剤が完全に浸漬されているか、又はまたマイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の酸化物充てん剤又はシリカ質充てん剤の全ての外部及び内部表面が圧縮ガスと接触していることであると理解されうる。
【0105】
圧縮ガス中のシラン成分の溶解度は、ガスの種類、圧力及び温度に依存しうる。これは、圧縮ガスの物理的性質を調節するために、圧力及び温度を変えることによって、変更及び最適化されることもできる。多少の場合に、反応媒体として使用される溶液中のシランの濃度は、処理の有効性に影響を及ぼしうる。
【0106】
本発明による方法の場合に、マイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の酸化物充てん剤又はシリカ質充てん剤10〜250質量部は、シラン0.1〜50質量部、好ましくは0.5〜15質量部と反応されうる。
【0107】
本発明による方法の場合に、操作圧とも呼ばれる圧力は、一般的に1〜500bar、好ましくは1〜200bar、特に好ましくは1〜150barであってよい。
【0108】
方法が実施されることができる温度(操作温度)は、0〜300℃、好ましくは0〜200℃、特に好ましくは0〜130℃である。
【0109】
反応は、高温−/高圧反応もしくは高圧抽出のための典型的な反応容器中で実施されてよい。
【0110】
圧力は、変性の間に、5〜720min、好ましくは5〜240min、特に好ましくは5〜30minの期間に亘り多様な圧力水準に一定に保持されてよく、かつ充てん剤は、この時間の間に圧縮ガス中へ浸漬されるか、これに通されるか又はこの中で撹拌されてよい。
【0111】
マイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の酸化物充てん剤又はシリカ質充てん剤及び/又はシランに、圧縮ガス中での反応前に添加剤が添加されてよい。
【0112】
シラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤は、圧縮ガス中での反応の間に付加的な添加剤と接触されてよい。
【0113】
圧縮ガス中でのマイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の酸化物充てん剤又はシリカ質充てん剤の反応の間に、供給されるか又は導出された圧縮ガスの、シラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤を貫流する流れ中へ付加的に添加剤が配合されてよい。
【0114】
添加剤として、アンモニア、二酸化硫黄、水、短鎖又は長鎖のアルコール、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ドデカノール、テトラデカノール、ヘキサデカノール、オクタデカノール、又はモル質量>50g/molを有する他のアルコール、短鎖又は長鎖のポリエーテル又はポリエーテルアルコール、例えばジエチレングリコール、トリエチレングリコール又はモル質量>100g/molを有する他のもの、モル質量>50g/molを有する短鎖又は長鎖のアミン、エマルジョン形成剤又はまた短鎖又は長鎖のシリコーン油、例えばモル質量>100g/molを有するシリコーン油、又は前記の化合物の混合物が使用されてよい。シラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤は、変性反応の間に、圧縮ガス又は圧縮ガス混合物に加えて別の物質と接触されてよい。
【0115】
シランと混合されたマイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の酸化物充てん剤又はシリカ質充てん剤は、高圧装置もしくは高圧容器中の適している撹拌装置で連続的に循環されてよい。その際、撹拌速度は、通常の温度及びその際の通常の圧力に適合されてよい。
【0116】
撹拌装置として、リフティング撹拌機(Hubruehrer)、パドル撹拌機、ストレートアームパドル撹拌機、多孔パドル撹拌機、クロスアームパドル撹拌機、馬蹄形撹拌機、門型撹拌機、直線翼タービン、プロペラ撹拌機、スクリュー撹拌機、タービン撹拌機、ディスク撹拌機、プラネタリ形ミキサー、ロータリーミキサー又はインペラー撹拌機が使用されてよい。
【0117】
高圧容器中の撹拌装置は、毎分1〜100回転、好ましくは1〜50回転、行程又は循環で操作してよい。
【0118】
シランと混合されたマイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の酸化物充てん剤又はシリカ質充てん剤は、変性反応の間に連続的に圧縮ガスにより湿潤されかつ貫流されてよく、その際、高圧容器中で循環されないかもしくは撹拌装置によりさらに一緒に混合されない。
【0119】
表面変性に引き続いて、シラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤は、最終生成物からの圧縮ガス及び添加された添加剤又は一部の添加された添加剤の分離を伴う排気−又は放圧段階を含んでいてよい。
【0120】
排気−又は放圧段階は、1min〜180min、好ましくは1min〜120min、特に好ましくは1min〜60minの時間で実施されてよい。
【0121】
排気−又は放圧段階は、1〜300℃、好ましくは1〜200℃、特に好ましくは1〜150℃の温度で、かつ大いに特に好ましくは1〜130℃の温度で実施されてよい。
【0122】
本発明によるシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤は、付加的な圧縮−又は加工工程にかけられてよい。
【0123】
シラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤は、塗料、ラッカー、印刷インキ、被覆、コーティング、接着剤及び潤滑剤、化粧品、歯磨きペースト、建築補助材料においてか又は加硫性ゴム、シリコーン又はプラスチック中の充てん剤として使用されてよい。
【0124】
本発明の別の対象は、ゴム、本発明によるシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤、場合により沈降ケイ酸及び/又はカーボンブラック及び/又は別のゴム助剤を含有していることにより特徴付けられるゴム混合物である。
【0125】
本発明によるゴム混合物の製造には、天然ゴム又は合成ゴムが使用されてよい。好ましい合成ゴムは、例えばW. Hofmann著, Kautschuktechnologie, Genter Verlag, Stuttgart 1980に記載されている。これらは、とりわけポリブタジエン(BR)、ポリイソプレン(IR)、1〜60質量%、好ましくは5〜50質量%のスチレン含量を有するスチレン/ブタジエン−コポリマー(E−又はS−SBR)、イソブチレン/イソプレン−コポリマー(IIR)、5〜60質量%、好ましくは10〜50質量%のアクリロニトリル含量を有するブタジエン/アクリロニトリル−コポリマー(NBR)、クロロプレン(CR)、エチレン/プロピレン/ジエン−コポリマー(EPDM)、並びにこれらのゴムの混合物を含む。
【0126】
本発明によるゴム混合物は、別のゴム助剤製品、例えば反応促進剤、−遅延剤、老化防止剤、安定剤、加工助剤、可塑剤、ろう、金属酸化物並びに活性剤、例えばトリエタノールアミン、ポリエチレングリコール又はヘキサントリオール、有機変性シラン並びにゴム工業に公知である他のゴム助剤製品を含有していてよい。
【0127】
ゴム混合物は、付加的にアルキルシラン又は/及びシリコーン油を含有していてよい。
【0128】
ゴム助剤は、とりわけ使用目的に従う常用の量で、使用されてよい。常用の量は、ゴムに対して、例えば0.1〜50質量%の量である。
【0129】
架橋剤として、硫黄、有機硫黄供与体又はラジカル形成剤が利用されてよい。本発明によるゴム混合物は、さらにまた加硫促進剤を含有していてよい。
【0130】
適している加硫促進剤の例は、メルカプトベンゾチアゾール、スルフェンアミド、グアニジン、チウラム、ジチオカルバメート、チオ尿素及びチオカーボネートである。
【0131】
加硫促進剤及び架橋剤は、ゴムに対して、0.1〜10質量%、好ましくは0.1〜5質量%の量で使用されてよい。
【0132】
ゴムと本発明によるシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤、場合により沈降ケイ酸及び/又はカーボンブラック及び/又は別のゴム助剤との混合物は、常用の混練装置、例えばロール機、密閉式混合機及び混練押出機中で実施されてよい。通常、そのようなゴム混合物は、密閉式混合機中で製造されてよく、その際、まず最初に1つ又はそれ以上の連続した熱機械的混練段階において、ゴム、本発明によるシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤、場合により沈降ケイ酸及び/又はカーボンブラック及び/又は別のゴム助剤は100〜170℃で混入される。その際、個々の成分の添加順序及び添加時点は、得られる混合物特性に決定的な影響を及ぼしうる。こうして得られたゴム混合物は、次いで公知方法で、密閉式混合機中でか又はロール機上で40〜110℃で架橋薬品と混合され、かつ次のプロセス工程、例えば成形及び加硫のためのいわゆる原料混合物に加工されることができる。
【0133】
本発明によるゴム混合物の加硫は、80〜200℃、好ましくは130〜180℃の温度で、場合により10〜200barの圧力下に行われてよい。
【0134】
本発明によるゴム混合物は、ゴムからなるの成形物の製造に、例えば乗用車及び貨物自動車用の空気タイヤ、乗用車及び貨物自動車用のタイヤトレッド、乗用車及び貨物自動車用のタイヤ構成要素、例えばサイドウォール、インナーライナー及び下部構造、ケーブル外被、ホース、駆動ベルト、コンベヤーベルト、ロールカバー、自転車−及びオートバイタイヤ及びその構成要素、靴底、パッキンリング、異形材及び緩衝要素の製造に適している。
【0135】
本発明によるシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤は、例えばケイ酸とのビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルファンの純粋な物理的混合物(米国特許(US-PS)第4,076,550号明細書)に対して、高い貯蔵安定性、ひいては性能安定性の利点を有する。そのうえ、本発明による充てん剤は、シランと充てん剤との物理的混合物よりも、かなりより僅かな含量の潜在的に遊離しうるアルコール、例えばメタノール又はエタノールを含有し、より良好に分散可能であり、かつ全部でゴム加工工業における使用者にとってより良好な加工技術的挙動(低ダストで均質な混合物製造、混練段階及び混練時間の削減、第一の混練段階後の性質安定な混合物)を有する。
【0136】
本発明によるシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤は、公知のシラン変性充てん剤、例えばケイ酸上のビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルファン(DegussaのVP Coupsil 8108)に対して、より高い貯蔵安定性、ひいてはより高い性能安定性の利点を有する。そのうえ、本発明による充てん剤は、比較してかなりより僅かな含量の潜在的に遊離しうるアルコール、一般的にエタノールを有し、より良好に分散可能であり、かつ全部でゴム加工工業における使用者にとってより良好な加工技術的挙動(低ダストで均質な混合物製造、混練段階及び混練時間の節約)を有する。貯蔵の際に、揮発性有機成分(VOC)はあまり遊離しない。
【0137】
現場法における及びその際必要不可欠の未処理の充てん剤に対して、本発明によるシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤は、処理された充てん剤の改善された含水量、より僅かな水分吸収、並びにより高い突き固め重量(Stampfgewicht)、より良好な流動挙動及びより高いかさ密度の利点を未処理の充てん剤に対して有する。
【0138】
現場法の混練プロセスの間に、最適なプロセス制御が必要であり、かつシラン処理反応の間にかなりの量のアルコールが遊離する化学反応が実施されなければならない。これらは、その後、混合物から漏出し、かつこうして排気における問題をまねく。このことは、本発明によるシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤の使用の際に、低下されるか又は回避される。
【0139】
マイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の材料は、たいていより高いかさ密度を有し、このことは原料及び製品の材料輸送の経済性に正の影響を及ぼす。本発明によるシラン処理されたマイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の充てん剤は、粉末状ケイ酸と比較して、出発物質として使用されるマイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の充てん剤と類似の有利な流動−及び搬送挙動を有する。
【0140】
【実施例】
本発明によるシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤の製造のための例
次に記載された試験を、50 lのオートクレーブ容積を有する固体用高圧−抽出設備中で実施する。
【0141】
その都度、沈降ケイ酸Ultrasil 7005 8kg(Degussa AG;分析特性値:ISO 5794/AnnexDによるBET=185m/g、CTAB−表面積=173m/g、乾燥減量=5.5質量%(DIN ISO787-2)を、Rubergミキサー中で、Si69 640g(Degussa AG;ビス−(トリエトキシシリルプロピルテトラスルファン))と、前もって物理的に被覆しかつ混合する。引き続いて、若干の試験において付加的な量の水を、ケイ酸及びシランの混合物上に噴霧する。
【0142】
物理的にSi69で前もって被覆したケイ酸を、焼結板で上下に蓋をされた投入容器(容積35 l)中へ導入する。完全に充てんされた装填容器を、高圧抽出設備のオートクレーブ中に装填する(固定床)。オートクレーブを、高圧−膜ポンプを用いて圧力をかけ、かつ第1〜5表に記載された圧力及び温度に従って規定された時間で、高圧ポンプにより搬送される定義された量の二酸化炭素で貫流する。主反応は、充てん剤上へのシランの化学的及び/又は物理的な固定化であると理解される。抽出は、シランの部分的/完全な加水分解及びアルコールの除去であると理解される。若干の例(第4及び5表)には、一定の水量を、オートクレーブへ入れる前にCO−流中に計量供給する。付加的に、第5表の例の場合には、60〜100barの圧力の脈動を、ケイ酸表面へのシランのより良好な分布のために実施する。負荷された二酸化炭素を、固定床抽出器の後に分離器に供給し、その中で圧力低下及び/又は温度増大下に気体状態へ移行させ、その際、流体の内容物(例えば抽出されたエタノール)の溶解度は低下し、かつそれによりこれらを大幅に分離させる。分離器の後に、気体二酸化炭素を冷却器を経て凝縮し、かつ緩衝容器に供給し、そこから出発して再び高圧ポンプにより吸引し、かつ抽出に使用することができる(循環プロセス)。
【0143】
例6〜9(第2表)及び10〜15(第3表)の場合には、二酸化炭素を、その都度記載された圧力−及び温度条件下で分離器に導くのではなく、ループでオートクレーブ中へ再び直接導くことによって、特定の時間に亘り圧力及び温度の維持下にバイパス−高圧ポンプを経て循環させる。抽出を実施するためにはじめて、流れを−第2+3表に記載されているような−記載された条件下で分離器に導く。
【0144】
本発明による充てん剤の製造のための処理方向を自由に変えることができることを実証するために、例10〜15(第3表)の場合には貫流の方向を二酸化炭素で分裂させ、すなわち:記載された比で、二酸化炭素を交互に下からもしくは上からオートクレーブに搬送し、その際、流動方向、二酸化炭素の流量並びに圧力−及び温度条件を、第3表に記載されているように維持する。
【0145】
【表1】
Figure 0004523242
【0146】
【表2】
Figure 0004523242
【0147】
【表3】
Figure 0004523242
【0148】
【表4】
Figure 0004523242
【0149】
【表5】
Figure 0004523242
【0150】
シアーズ数を、G. W. Sears, Analyt. Chemistry 12 (1956) 1982に準拠して次の規定に従って測定する:
充てん剤を、滴定の前にミルで粉砕し、かつその際、均質化し、かつ細かく砕く。こうして得られた試料2.5gを、滴定容器250ml中でメタノール60mlと混合し、かつ固体が完全に湿潤すると直ちにさらに水40mlを懸濁液に添加する。
【0151】
撹拌機(Ultra-Turrax)を用いて、懸濁液を30sec分散させ、かつ引き続いてさらに水100mlで希釈する。懸濁液を、少なくとも20分間かけて25℃に温度調節する。
【0152】
滴定を、次のように、pH−電極を有するチトロプロセッサ(Titroprozessor)で行う(例えば電極DG 111 SCを有する、DL 67、Mettler Toledo):
− まず最初に120sec撹拌する;
− 懸濁液を0.1Nカセイカリ又は塩酸でpH 6に調節する;
− NaCl溶液20ml(250g/l)を計量供給する;
− 0.1N KOHでのpH 6からpH 9への滴定;
− 結果を、pH6からpH 9に達するためにケイ酸5g、すなわちケイ酸5g当たりの0.1N KOHの消費[1ml]に換算する。
【0153】
当該の測定は、G. W. Sears, Analyt. Chemistry 12 (1956) 1982に記載された方法のさらなる展開、正確な規定及び改善である。
【0154】
試料を105℃で15〜20h乾燥させ、かつBET表面積をDIN 66131(容積法)により測定する。
【0155】
試料を105℃で15〜20h乾燥させ、ミクロ孔容積をDIN 66135-2によるt−プロット法に従って測定する。
【0156】
試料を、105℃で15〜20h乾燥させ、かつメソ孔分布をDIN 66134によるBJH法に従って測定する。
【0157】
マクロ孔容積(幅>30nmもしくは>50nmを有する細孔)を、水銀ポロシメーターAutopore II 9220(Micromeritics社)を用いて一般的に公知の規則及び使用書に従って400μmまでの範囲内で測定する。試料を、前もって105℃で15〜20h乾燥させる。該方法は、DIN 66133によるRitter及びDrakeの方法による増大する圧力下で圧入した水銀体積の測定による多孔性固体の細孔容積及び細孔径分布の測定に役立つ。
【0158】
メソ孔及びマクロ孔の細孔極大は、孔径(μm)に応じた細孔容積分布(ml/g)について相応するグラフ(累積貫入容積(ml/g) もしくはlog.微分細孔容積dV/dlog D)から直接読み取ることができる。
【0159】
ふるい分析によるビーズ分布もしくはビーズフラクションの測定を、次のように実施する:
前もって形成された、顆粒状、マイクログラニュール状又はマイクロビーズ状ケイ酸のビーズの大きさの分布を測定する。このためには、一定の量のケイ酸を、異なる標準化メッシュサイズのふるいのスタックで分ける。
【0160】
秤量により、個々のビーズフラクション含分を算出する。このために使用される器具:機械的ふるい分け機(Ro-tap);精密天びん:精度±0.01g(Mettler社)
標準ふるいU.S.標準No. 120、高さ25mm、φ:200mm;メッシュサイズ:300μm(50メッシュ);150μm(100メッシュ);75μm(200メッシュ)
ふるい及び受け器を、予定された順序で、すなわち上から下へ減少する目開きで取り付ける。検査すべき試料100gを秤量し、その際、適切なスコップを使用する。貯蔵容器から形成されたケイ酸を注ぎ出すこと又は注いで移すことによる材料の予めの選定は、回避すべきである。秤量したケイ酸を最上部のふるいに移した後にふたをかぶせ、かつスタックを、ふるい分け機中に、約1.5mmの遊びが残り、かつふるいがそれゆえ自由に回転することができるようにして装填する。
【0161】
ふるいを機械中で固定し、かつ次いで5minの長さで−運転中のバイブレーターもしくはノッカーで−振とうする。その後、ふるいを次々に離れて取り、かつその都度その中にあるケイ酸量を0.1gまで正確に秤量する。各試料の中で二重測定を実施する。その都度、個々のふるい中及び受け器中で見出されたケイ酸量の平均値[%]が記載されている。
【0162】
試料の粒度分布の測定は、乾燥粉末モジュール(Dry Powder Modul)を有するCoulter LS 100(Beckman-Coulter社)での超音波処理なしでのレーザー回折分析により、一般的に公知の規則及び使用書に従って行う。60secに亘り、空気ジェット中の測定すべき試料の元の未処理の粒子の連続流を、レーザー光線により導く。粒子流を貫通させ、かつ多様なグレインサイズ(粒度)を検出し、かつ統計的に評価する。測定可能な粒度は最小0.4μm及び最大900μmである。
【0163】
超音波処理後の粒度分布の測定(試料の分解挙動)は、微小体積モジュール(Mikrovolumenmodul)を有するCoulter LS 100(Beckman-Coulter社)でのレーザー回折分析により、試料をエタノール中に予め分散させ、かつ60secに亘り閉じたねじ込み蓋付きガラス中で超音波浴(US-Bad RK100、Bandelin社)中で処理した後で、一般的に公知の規則及び使用書に従って行う。測定可能な粒度は最小0.4μm及び最大900μmである。
【0164】
試料の平均硫黄含量の測定には、オートクレーブ取り付け部分中で取り付け部分の両末端で及び中心で試料を取り、かつその硫黄含量を、公知方法に従って
− 酸素雰囲気中でのSchoeniger−温浸(参照 F. Ehrenberger, S. Gorbauch, “Methoden der organischen Elementar- und Spurenanalyse”, Verlag Chemie GmbH, Weinheim/Bergstrasse, 1973)及び
− DIN ISO 10304-2による、後接続されたイオンクロマトグラフ分析(Metrohm社のIon-Chromatograph 690;Hamilton社のPRP X-100-カラム;溶離剤:サリチレート緩衝液2mmol、pH 7)
により測定する。
【0165】
全試料の平均硫黄含量は、次いでこうして算出された個々の試料の3つの値からの算術平均としてもたらされる。
【0166】
試料の含水量は、次のように測定する:
シラン処理されたケイ酸10gを、コーヒーミルで15秒粉砕し、かつ引き続いて含水量を、公知かつ当業者に周知の規則に従って、Karl Fischer滴定装置(Metrohm社、720 KFS Titrino)及びMerckから入手可能なKarl-Fischer滴定薬品No. 1.09241、No. 1.09243及びNo. 1.06664(酒石酸二ナトリウム−二水和物)を用いて測定する。
【0167】
試料の炭素含量を、公知の標準方法に従って、LECO社の炭素/硫黄測定器CS-244を用いて測定する。
【0168】
Kautschuk, Gummi, Kunststoffe 51, (1998) 525、Hunsche他により記載された操作規定に準拠して、充てん剤に存在する残留アルコール(エタノール)を次のように測定する:
充てんした後にぴったりと締まるキャップを備えたガラスアンプル中で、本発明による充てん剤1gを、ジエチレングリコールモノブチルエーテル10ml(DEGMBE)及び0.5mol/l HSO 0.3mlと混合する。混合物を、60℃で20minに亘り水浴中でガラスアンプル中で一緒に混合する。引き続いて、素早く25℃に温度調節した混合物にデカン10mlを添加する。一緒に混合した有機相から、次いで相応する量をHPLC−分析(Jasco Autosampler 851-AS、ポンプJasco PU 980、RI-検出器7515Aを有するHPLC器具;TiO−カラム、250×4.5mm, 5μm、YMC;移動相:シクロヘキサンを有するDEGMBE;温度25℃)のためにエタノールに取る。
【0169】
試料の形状係数及び円形状係数を、次のように測定する:
走査電子顕微鏡Jeol JSM 6400で、本発明による充てん剤のダストとなった粉末のREM−検査を実施し、かつSIS(soft imaging software)社の画像分析ソフトウェアAnalysis 3.2を用いて当業者に公知の常用の規則及び手順によりオンライン分析する:
円形状係数(FCIRCLE)
円形状係数(FCIRCLE)は、どれくらい粒子形が理想の円の形から偏差を生じるかを表している。
【0170】
【数1】
Figure 0004523242
【0171】
(円については1.0、縦長又は分枝状の凝集体については<1)
Area=粒子の面積は、粒子にかかるピクセルの数及び1つピクセルの部分面積から計算される
P=外周(すなわち多少複雑な粒子の円周)
形状係数(FSHAPE)
【0172】
【数2】
Figure 0004523242
【0173】
形状係数(FSHAPE)は、粒子の2つの可能な直径(D min、D max)を観察することによって、どのくらい粒子形が理想の円の形から偏差を生じるかを表している。
【0174】
(円及び他の正確に等長の凝集体については1.0、縦長の凝集体については<1)
D MIN=観察された粒子の最小直径
D MAX=観察された同一の粒子の最大直径
【0175】
【表6】
Figure 0004523242
【0176】
【表7】
Figure 0004523242
【0177】
【表8】
Figure 0004523242
【0178】
【表9】
Figure 0004523242
【0179】
【表10】
Figure 0004523242
【0180】
【表11】
Figure 0004523242
【0181】
【表12】
Figure 0004523242
【0182】
【表13】
Figure 0004523242
【0183】
【表14】
Figure 0004523242
【0184】
【表15】
Figure 0004523242
【0185】
【表16】
Figure 0004523242
【0186】
【表17】
Figure 0004523242
【0187】
第6〜10表は分析結果を示している。
【0188】
試料Ultrasil 7005及び例番号2(第11表)から、走査電子顕微鏡で20:1の倍率でフォーマット5.65×4mmの写真を撮り(Ultrasil 7005:写真2枚;試料番号2:写真4枚)、かつ得られた像を、第12表に記載された基準に基づいて統計的に選択し、かつ形状係数及び円形状係数に関して統計的に分析する。
【0189】
試料Coupsil 8108(粉末)(第11表)から、走査電子顕微鏡で500:1の倍率でフォーマット178μm×126μmの写真を撮り、かつ得られた像を、第12表に記載された基準に基づいて統計的に選択し、かつ形状係数及び円形状係数に関して統計的に分析する。
【0190】
ID−クラス(第12表)を選択し、かつ統計分析から形状係数及び円形状係数についての離散的基準を定義する。
【0191】
第13表には、超音波処理なしでのレーザー回折による粒度分布が記載されている。
【0192】
ゴム混合物中での本発明による充てん剤の使用のための例
ゴム混合物の製造
ゴム混合物に使用される配合表は、次の第14表に記載されている。その際、単位phrは、使用される原料ゴム100部に対する質量含分を意味する。ゴム混合物及びその加硫物の一般的な製造方法は、次の本に記載されている:“Rubber Technology Handbook”, W. Hofmann, Hanser Verlag 1994。
【0193】
【表18】
Figure 0004523242
【0194】
ポリマーVSL 5025-1は、Bayer AGの、25質量%のスチレン含量及び75質量%のブタジエン含量を有し、溶液中で重合させたSBR−コポリマーである。ブタジエンの中では、73%が1,2、10%がシス1,4及び17%がトランス1,4結合している。コポリマーは、オイル37.5phrを含有し、かつ50±4のムーニー粘度(ML 1+4/100℃)を有する。
【0195】
ポリマーBuna CB 24は、Bayer AGの、97%のシス1,4−含量、2%のトランス1,4−含量、1%の1,2−含量及び44±5のムーニー粘度を有するシス1,4−ポリブタジエン(ネオジムタイプ)である。
【0196】
アロマ系オイルとして、ChemetallのNaftolen ZDを使用する。Vulkanox 4020は、Bayer AGの6PPDであり、かつProtektor G35Pは、HB-Fuller GmbHのオゾン保護ワックスである。Vulkacit D(DPG)及びVulkacit CZ(CBS)はBayer AGの市販製品である。
【0197】
カップリング試薬Si 69は、Degussa AGのビス−(トリエトキシシリル−プロピル)テトラスルファンである。Ultrasil 7005は、Degussa AGの、185m/gのBET表面積を有するビーズ状の簡単に分散可能な沈降ケイ酸である。Ultrasil VN 3は、同様に、175m/gのBET表面積を有するDegussa AGの沈降ケイ酸である。VP Coupsil 8108は、公知のシラン変性充てん剤であり、かつDegussa AGから試験製品として入手可能である。これは、Ultrasil VN 3 100質量部当たりSi 69 8質量部で予めシラン処理されているケイ酸Ultrasil VN 3である。
【0198】
ゴム混合物を、密閉式混合機中で、第15表中の混練の指示に相応して製造する。
【0199】
【表19】
Figure 0004523242
【0200】
【表20】
Figure 0004523242
【0201】
第16表には、ゴム試験のための方法がまとめられている。
【0202】
【表21】
Figure 0004523242
【0203】
混合物例1〜4
混合物例1〜4において、カップリング試薬Si 69 6.4phrを有する現場で混合された参考混合物(配合表A)を、第17表に表された本発明によるシラン変性ケイ酸を有する4つの混合物(配合表B)に対して比較する。
【0204】
【表22】
Figure 0004523242
【0205】
本発明による充てん剤の製造のための例は、第1、2、3、4及び5表中に記載されている。使用された配合表(A)及び(B)は、第14表に記載されており、かつ使用された混練の指示は、第15表に示されている。
【0206】
ゴム工業的試験の結果は、第18〜21表にまとめられている。
【0207】
【表23】
Figure 0004523242
【0208】
【表24】
Figure 0004523242
【0209】
【表25】
Figure 0004523242
【0210】
【表26】
Figure 0004523242
【0211】
第18〜21表中のデータに基づいて分かるように、例混合物の粘度ML(1+4)及び加硫特性は、現場での参考混合物のそれと類似の水準にある。静的及び動的なゴムデータは、ゴム試験の常用の変動の範囲で比較可能である。例混合物について、現場での参考混合物と比較して例外なくより高い補強係数RF 300%/100%は、より高いケイ酸−シラン−結合を示す。このこと全ては、本発明によるケイ酸の使用が、現場での参考と匹敵しうるかもしくはより良好な傾向にあるゴム特性をもたらすことを明らかに示している。このことは、技術水準に相応するシラン処理された充てん剤を用いて達成可能ではない。
【0212】
混合物例:技術水準
技術水準のための混合物例は、現場での参考混合物(配合表C)に対して、ゴム工業的性質は、市販の予めシラン処理されたケイ酸VP Coupsil 8108(配合表D)を使用する際に低下することを示している。配合表(C)及び(D)は、第14表に示された配合表に基づいている。配合表(A)及び(B)において使用されかつ第14表に記載された混練の指示とは異なり、この例において第2混練段階を、80min- の開始回転数で80℃の処理温度で混練する。しかしながらこのことは重大な差異ではない。結果は、第22表にまとめられている。
【0213】
【表27】
Figure 0004523242
【0214】
第22表からの値は、公知の、予めシラン処理されたケイ酸VP Coupsil 8108の使用で、現場での参考混合物の高い水準が達成されないことを示している。より高いムーニー粘度並びにより高いショアA硬さは、混合物(D)のより高い充てん剤ネットワークをまねく不十分に均質なシラン処理を示す。付加的に、混合物(D)の補強係数RF 300%/100%は、参考(C)に対して明らかに低下する。
【0215】
本発明によるケイ酸の使用の利点は、技術水準による、液状シラン、例えばSi 69での周知のように使用される現場でのシラン処理にもかかわらず、混練プロセスの間に最適なプロセス制御に必要である化学反応は、実施される必要はないことにある。そのうえ、公知の現場でのシラン処理の際には不利には、混合物から漏出し、かつこうして排気における問題をまねくかなりの量のアルコールが遊離する。
【0216】
混合物例は、ゴム中での本発明による予めシラン処理されたケイ酸の使用で、公知の現場でのシラン処理の際に生じるような前記の欠点を引き起こすことなく、技術水準による現場でのシラン処理に匹敵しうるか又はより良好な性質が達成されることを明らかに示している。これとは異なり、市販の予めシラン処理されたケイ酸、例えばVP Coupsil 8108の使用で確かに、混練の際のエタノール発生の前記の問題が回避されるが、しかしながら現場での参考の高いゴム工業的水準を達成しない。

Claims (38)

  1. シラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤において、
    ふるい分析により測定された75μm未満のビーズフラクションが15質量%未満であり、かつ超音波処理をせずにレーザー回折により測定された粒度のメディアン値が130〜500μmであり、かつ少なくとも1つのマイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の酸化物充てん剤又はシリカ質充てん剤を、圧力及び/又は温度を用いて超臨界ガス又は臨界ガス中で、少なくとも1つのシランと反応させることによって得られることを特徴とする、シラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤。
  2. 統計的に算出された粒子の円形状係数の平均値が0.55を上回っている、請求項1記載のシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤。
  3. 統計的に算出されうる粒子の形状係数の平均値が0.805を上回っている、請求項1記載のシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤。
  4. BET表面積が0.5m/g〜500m/gである、請求項1記載のシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤。
  5. 純粋な形又は化学的に結合された形の炭素含量が、0.1〜25質量%である、請求項1記載のシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤。
  6. 物理的及び化学的に結合されたアルコールの含量が0〜25質量%である、請求項1記載のシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤。
  7. シランに由来するアルコールの残留含量が、使用されたシラン中のアルコールの出発量の75mol%未満である、請求項1記載のシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤。
  8. 充てん剤が均質に変性されている、請求項1記載のシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤。
  9. 請求項1記載のシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤を製造する方法において、
    少なくとも1つのマイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の酸化物充てん剤又はシリカ質充てん剤を、圧力及び/又は温度を用いて超臨界ガス又は臨界ガス中で、少なくとも1つのシランと反応させることを特徴とする、シラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤の製造方法。
  10. シランとして、一般式(I)
    Z−A−S−A−Z (I)
    [式中、
    xは1〜14の数であり、
    ZはSiXに等しく、かつ
    、X、Xはその都度互いに独立して、次のもの:
    水素(−H)、
    ハロゲン又はヒドロキシ(−OH)、
    アルキル置換基、
    アルキル酸置換基(C2x+1)−C(=O)O−、
    アルケニル酸置換基又は
    置換アルキル酸置換基もしくは置換アルケニル酸置換基、
    炭素原子1〜8個を有する線状もしくは分枝鎖状の環式炭化水素鎖、
    炭素原子5〜12個を有するシクロアルカン基、
    ベンジル基又は
    ハロゲン置換フェニル基もしくはアルキル置換フェニル基、
    (C1-24)原子を有する線状もしくは分枝鎖状の炭化水素鎖を有するアルコキシ基、
    (C1-24)原子を有する線状もしくは分枝鎖状のポリエーテル鎖を有するアルコキシ基、
    (C5-12)原子を有するシクロアルコキシ基、
    ハロゲン置換もしくはアルキル置換されたフェノキシ基又はベンジルオキシ基
    を表してよく、
    Aは、C〜C30を含み、分枝鎖状もしくは非分枝鎖状で飽和もしくは不飽和の脂肪族、芳香族又は混合脂肪族/芳香族の2結合性の炭化水素鎖である]で示される有機ケイ素化合物又は一般式(I)の有機ケイ素化合物からなる混合物を使用する、請求項記載のシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤の製造方法。
  11. 式(I)のシランとして、
    Figure 0004523242
    [ここで、x=1〜14であり、y=10〜24であり、かつR=(MeO)又は/及び(EtO)である]又は個々の前記シランの混合物を使用する、請求項記載のシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤の製造方法。
  12. シランとして、一般式(II)
    Si−A−S−SiR (II)
    [式中、
    、X、X及びAは互いに独立して式(I)中と同じ意味を表し、
    、R、Rはその都度互いに独立しており、かつ
    (C〜C16)アルキル、(C〜C16)アルコキシ、(C〜C16)ハロゲンアルキル、アリール、(C〜C16)アラルキル、−H、ハロゲン又はXSi−A−S−を表す]で示される有機ケイ素化合物又は一般式(II)の有機ケイ素化合物の混合物を使用する、請求項記載のシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤の製造方法。
  13. シランとして、一般式(III)
    Si−Alk (III)
    [式中、
    、X、Xはその都度互いに独立して式(I)中と同じ意味を表し、かつ
    Alkは直鎖状、分枝鎖状もしくは環状の(C〜C24)アルキル置換基、(C〜C24)アルコキシ置換基、ハロゲン置換基、ヒドロキシ置換基、ニトリル置換基、チオール置換基、(C〜C)ハロゲンアルキル置換基、−NO、(C〜C)チオアルキル置換基、−NH、−NHR、−NR、アルケニル置換基、アリル置換基、ビニル置換基、アリール置換基又は(C〜C16)アラルキル置換基である]で示される有機ケイ素化合物又は一般式(III)の有機ケイ素化合物の混合物を使用する、請求項記載のシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤の製造方法。
  14. 式(III)のシランとして、
    Figure 0004523242
    又は前記シランの混合物を使用する、請求項13記載のシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤の製造方法。
  15. シランとして、一般式(IV)又は(V)
    [[(ROC(=O))−(G)−Y−S]−G−(SiX (IV)
    [(XSi)−G]−[Y−[S−G−SiX (V)
    {上記式中、Yは多価の種(Q)D(=E)を表し、その際、次のことが当てはまる:
    pは0〜5であり、rは1〜3であり、zは0〜2であり;qは0〜6であり、aは0〜7であり、bは1〜3であり、jは0〜1であるが、しかしp=1である場合にはしばしば0であってもよく、cは1〜6であり、tは0〜5であり、sは1〜3であり、kは1〜2であり、次の前提のもとに:
    (1)(D)が炭素、硫黄又はスルホニルである場合には、a+b=2及びk=1が当てはまり、
    (2)(D)がリン原子である場合には、c≧1及びb=1である限りa+b=3が当てはまり、その際、a=c+1であり、
    (3)(D)がリン原子である場合には、k=2である
    Yは多価の種(Q)D(=E)を表し、
    それぞれこれらの基中では、基(G)によりケイ素原子(Si)と結合している硫黄原子(S)と他方では結合している原子(D)は、ヘテロ原子(E)と二重結合しており、
    は互いに独立してH、直鎖状、環状もしくは分枝鎖状のアルキル鎖を表し、場合によりアルキル鎖は、二重結合(アルケン)、三重結合(アルキン)又はまたアルキル芳香族(アラルキル)又は芳香族のような不飽和含分を含み、かつ前記アルキル鎖は式(II)中と同じ意味を有し、
    Gはその他の置換基から独立して、水素、(C〜C18)を有する直鎖状、環状もしくは分枝鎖状のアルキル鎖を表し、場合によりアルキル鎖は、不飽和含分を有していてよく、
    式中でp=0である場合には、Gは好ましくは水素(H)であり、
    Gは、Y−フラグメントと、α,β−不飽和チオカルボニルフラグメントが生じるように結合しているα,β−不飽和フラグメントの構造には相当せず、
    、X及びXはその都度互いに独立して式(I)中と同じ意味を表す}で示される有機ケイ素化合物又は一般式(IV)又は(V)の有機ケイ素化合物の混合物を使用する、請求項記載のシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤の製造方法。
  16. シランとして、一般式(VI)
    Si−A−Sub (VI)
    [式中、X、X、X及びAは、その都度互いに独立して、式(I)による意味を有し、かつSubは−NH、−SH、−NH(A−SiX)、−N(A−SiX、O−C(O)−CMe=CH、又は−SCNである]で示される有機ケイ素化合物又は一般式(VI)の有機ケイ素化合物の混合物を使用する、請求項記載のシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤の製造方法。
  17. 式(VI)のシランとして、
    Figure 0004523242
    [ここで、y=10〜24である]又は前記シランの混合物を使用する、請求項16記載のシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤の製造方法。
  18. シランとして式I〜VIのシランの混合物を使用する、請求項記載のシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤の製造方法。
  19. シランとして式I〜VIのオリゴマーシランもしくはコオリゴマーシラン又はその混合物、又は式I〜VIのシラン及びそのオリゴマー又はコオリゴマーの混合物を使用する、請求項記載のシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤の製造方法。
  20. マイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の酸化物充てん剤又はシリカ質充てん剤として、天然及び/又は合成の充てん剤を使用する、請求項記載のシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤の製造方法。
  21. マイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の酸化物充てん剤又はシリカ質充てん剤として、マイクロビーズ状又はマイクログラニュール状のカオリン、キーゼルグール、雲母、ケイソウ土、粘土、タルク、珪灰石、とりわけガラスビーズ、粉砕したガラス破片(ガラス粉末)、ガラス繊維又はガラス織布の形のケイ酸塩、ゼオライト、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウムもしくはアルミニウム三水和物、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸塩、1〜1000m/gのBET表面積(気体窒素で測定)を有する沈降ケイ酸、酸化亜鉛、酸化ホウ素、酸化マグネシウム又は一般的に遷移金属酸化物を使用する、請求項記載のシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤の製造方法。
  22. マイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の酸化物充てん剤又はシリカ質充てん剤10〜250質量部を、シラン0.1〜50質量部と反応させる、請求項記載のシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤の製造方法。
  23. 超臨界ガス又は臨界ガスとして二酸化炭素、ヘリウム、窒素、一酸化二窒素、六フッ化硫黄、炭素原子1〜5個を有するガス状アルカン、炭素原子2〜4個を有するガス状アルケン、ガス状アルキン、ガス状ジエン、ガス状のフッ素化炭化水素、塩素化炭化水素及び/又は塩素化フッ素化炭化水素又はその代替品又はアンモニア、並びにこれらの物質の混合物を使用する、請求項記載のシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤の製造方法。
  24. 使用されるシランが、超臨界ガス又は臨界ガス中に溶解していないか、部分的にか又は完全に溶解している、請求項記載のシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤の製造方法。
  25. 圧力が1〜500barである、請求項記載のシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤の製造方法。
  26. 反応を0〜300℃の温度で行う、請求項記載のシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤の製造方法。
  27. 反応の間の圧力を、多様な圧力水準で5〜720minの期間に亘り一定に保持し、かつ充てん剤をこの時間の間に、超臨界ガス又は臨界ガス中へ浸漬するか、超臨界ガス又は臨界ガスに通すか又は超臨界ガス又は臨界ガス中で撹拌する、請求項記載のシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤の製造方法。
  28. マイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の酸化物充てん剤又はシリカ質充てん剤及びシランを、まず最初に一緒に混合するかもしくは接触させ、かつ次いで圧縮された状態で存在しているガスと混合するかもしくは接触させる、請求項記載のシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤の製造方法。
  29. マイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の酸化物充てん剤又はシリカ質充てん剤を、最初に圧縮された状態で存在しているガスと一緒に混合するかもしくは接触させ、かつ次いでシランと混合するかもしくは接触させる、請求項記載のシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤の製造方法。
  30. シランを、最初に圧縮された状態で存在しているガスと一緒に混合するかもしくは接触させ、かつ次いで相応するマイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の酸化物充てん剤又はシリカ質充てん剤と混合するかもしくは接触させる、請求項記載のシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤の製造方法。
  31. マイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の酸化物充てん剤又はシリカ質充てん剤及び/又はシランに、超臨界ガス又は臨界ガス又はガス混合物中での反応前に付加的な添加剤を添加する、請求項記載のシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤の製造方法。
  32. シラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤に、超臨界ガス又は臨界ガス中での反応の間に付加的な添加剤と接触させる、請求項記載のシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤の製造方法。
  33. 超臨界ガス又は臨界ガス中でのマイクロビーズ状又はマイクログラニュール状の酸化物充てん剤又はシリカ質充てん剤の反応の間に、シラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤を貫流する、供給されるか又は導出される超臨界ガス又は臨界ガス流中へ付加的な添加剤を配合する、請求項記載のシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤の製造方法。
  34. 添加剤としてアンモニア、二酸化硫黄、水、短鎖もしくは長鎖のアルコール、短鎖もしくは長鎖のポリエーテルもしくは短鎖もしくは長鎖のアミン、エマルジョン形成剤又はまた短鎖もしくは長鎖のシリコーン油を使用する、請求項31から33までのいずれか1項記載のシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤の製造方法。
  35. 塗料、ラッカー、印刷インキ、被覆、コーティング、接着剤及び潤滑剤、化粧品、歯磨きペースト、建築補助材料におけるか、又は加硫性のゴム、シリコーン又はプラスチック中の充てん剤としての、請求項1記載のシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤の使用。
  36. ゴム、請求項1記載の本発明によるシラン変性酸化物充てん剤又はシラン変性シリカ質充てん剤、場合により沈降ケイ酸及び/又はカーボンブラック及び/又は別のゴム助剤を含有しているゴム混合物。
  37. 成形物の製造のための請求項36記載のゴム混合物の使用。
  38. 乗用車及び貨物自動車用の空気タイヤ、乗用車及び貨物自動車用のタイヤトレッド、乗用車及び貨物自動車用のタイヤ構成要素、ケーブル外被、ホース、駆動ベルト、コンベヤーベルト、ロールカバー、自転車タイヤ及びオートバイタイヤ及びその構成要素、靴底、パッキンリング、異形材及び緩衝要素の製造のための請求項36記載のゴム混合物の使用。
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