JP5457839B2 - 強化対象材料に金属要素をカップリングするカップリング剤 - Google Patents
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Description
有機官能性シランは、少なくとも1つの第1の官能基および少なくとも1つの第2の官能基を含む。第1の官能基は、金属要素との結合が可能であり、第2の官能基は、多官能性ポリマーの少なくとも1つの官能基との結合が可能である少なくとも1つの基を含む。
SiX3は第1の官能基を含み、
Rは、スペーサーを含み、
Yは、第2の官能基を含む。
多官能性ポリマーは、有機官能性シランの第2の官能基との、すなわちイソシアネート基との結合が可能な少なくとも1つの第1の官能基を含む。
金属要素(element)は、任意の金属または金属合金からなってよい。好ましくは、金属または金属合金は、鉄、銅、チタン、アルミニウムまたはそれらの合金から選択される。好ましい金属要素には、スチール要素が含まれる。スチールには、好ましくは普通炭素鋼、マイクロ合金鋼またはステンレス鋼が含まれる。
金属要素を用いて強化することのできるあらゆる加硫型エラストマー材料を検討することができる。例には、ゴム、例えば天然ゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンジエンモノマー(EPDM)ゴム、例えばブタジエンアクリロニトリル(NBR)または水素化ブタジエンアクリロニトリル(HNBR)のようなニトリルゴムなどが含まれる。
少なくとも1つの金属要素を準備するステップと、
上記のようなカップリング剤を前記金属要素に適用するステップと、
加硫型エラストマー材料に、少なくとも部分的に前記カップリング剤を備えている前記金属要素を埋め込むステップと、
前記加硫型エラストマー材料を加硫するステップと、
を含む。
Claims (24)
- 金属要素と結合し、かつ加硫型エラストマー材料と反応することで、加硫型エラストマー材料に金属要素をカップリングするためのカップリング剤であって、このカップリング剤が、高分子主鎖と、少なくとも1つの末端基とを含み、前記末端基が、前記金属要素と結合するための−SiX3基を含み、式中、Xは官能基を表し、官能基Xは、それぞれ独立して、−R、−OR、−OC(=O)R、およびハロゲンからなる群から選択され、−Rは、アルキルであり、前記高分子主鎖が、1000〜10000の範囲の分子量を有し、かつ前記加硫型エラストマー材料と反応するための少なくとも1つの不飽和炭素−炭素結合を有し、前記カップリング剤が、少なくとも1つの有機官能性シランと少なくとも1つの多官能性ポリマーとの反応生成物であり、前記有機官能性シランが、少なくとも1つの第1の官能基と少なくとも1つの第2の官能基とを含み、前記第1の官能基が、前記金属要素との結合が可能であり、かつ、前記第2の官能基が、イソシアネート基、チオシアネート基およびエポキシ基からなる群から選択される少なくとも1つの基を含み、前記多官能性ポリマーが、少なくとも1つの第1の官能基を含み、この第1の官能基が、前記有機官能性シランの第2の官能基との結合が可能であるカップリング剤。
- 前記カップリング剤の高分子主鎖が、少なくとも1つの極性官能基を含む請求項1に記載のカップリング剤。
- 前記極性官能基が、−COOH、−OH、−NH2、−COOR、−SH、−OR、−CN、−CONHR、−NHRおよび−NR2からなる群から選択され、Rは、アルキル基である請求項1または2に記載のカップリング剤。
- 前記カップリング剤の高分子主鎖が、0%〜40%のアクリロニトリルを含む請求項1〜3のいずれか一項に記載のカップリング剤。
- 前記多官能性ポリマーの第1の官能基が、アミノ官能基、チオール官能基およびヒドロキシル官能基からなる群から選択される少なくとも1つの官能基を含む請求項1〜4のいずれか一項に記載のカップリング剤。
- 前記有機官能性シランが、イソシアナトアルキルアルコキシシランである請求項1〜5のいずれか一項に記載のカップリング剤。
- 前記多官能性ポリマーが、1000〜10000の範囲の分子量を有する請求項1〜6のいずれか一項に記載のカップリング剤。
- 前記多官能性ポリマーが、強化対象である前記加硫型エラストマー材料と反応するための少なくとも1つの不飽和炭素−炭素を有する請求項1〜7のいずれか一項に記載のカップリング剤。
- 前記金属要素が、鉄、銅、チタン、アルミニウムおよびそれらの合金からなる群から選択される金属または金属合金からなる請求項1〜8のいずれか一項に記載のカップリング剤。
- 前記金属要素が、モノフィラメントまたはマルチフィラメントを含む請求項1〜9のいずれか一項に記載のカップリング剤。
- 前記金属要素が、金属または金属合金の被膜で被覆され、前記金属または金属合金の被膜が、亜鉛、錫、銅およびそれらの合金からなる群から選択される請求項1〜10のいずれか一項に記載のカップリング剤。
- 少なくとも1つの金属要素を含む物品であって、この金属要素が、少なくとも部分的に加硫型エラストマー材料に埋め込まれ、前記物品が、前記金属要素と前記加硫型エラストマー材料とをカップリングする請求項1〜11のいずれか一項に記載のカップリング剤をさらに含む物品。
- 前記物品が、ホース、ケーブル、ベルト、強化エラストマーストリップ、タイヤまたは空気ばねを含む請求項12に記載の物品。
- 金属要素と加硫型エラストマー材料とをカップリングする方法であって、
少なくとも1つの金属要素を準備するステップと、
請求項1〜11のいずれか一項に記載のカップリング剤を、前記金属要素に塗布するステップと、
加硫型エラストマー材料に、前記カップリング剤を備えた前記金属要素を少なくとも部分的に埋め込むステップと、
前記加硫型エラストマー材料を加硫するステップと
を含む方法。 - 前記多官能性ポリマーの第1の官能基が、アミノ官能基、チオール官能基およびヒドロキシル官能基からなる群から選択される少なくとも1つの官能基を含む請求項14に記載の方法。
- 前記有機官能性シランが、イソシアナトアルキルアルコキシシランである請求項14または15に記載の方法。
- 前記多官能性ポリマーが、1000〜10000の範囲の分子量を有する請求項14〜16のいずれか一項に記載の方法。
- 前記多官能性ポリマーが、強化対象である前記材料と反応するための少なくとも1つの不飽和炭素−炭素を有する請求項14〜17のいずれか一項に記載の方法。
- 前記金属要素が、鉄、銅、チタン、アルミニウムおよびそれらの合金からなる群から選択される金属または金属合金からなる請求項14〜18のいずれか一項に記載の方法。
- 前記金属要素が、モノフィラメントまたはマルチフィラメントを含む請求項14〜19のいずれか一項に記載の方法。
- 前記金属要素が、金族または金属合金の被膜で被覆され、前記金属または金属合金の被膜が、亜鉛、錫、銅およびそれらの合金からなる群から選択される請求項14〜20のいずれか一項に記載の方法。
- 金属要素と加硫型エラストマー材料をカップリングするための請求項1〜11のいずれか一項に記載のカップリング剤を用いて金属要素と加硫型エラストマー材料との間の接着強度に影響を及ぼす方法であって、前記カップリング剤の主鎖の極性を加硫型エラストマー材料の極性に合わせて前記カップリング剤の主鎖の極性を選択するステップを含む方法。
- 前記主鎖がアクリロニトリル単位を含み、前記主鎖の極性が、主鎖中のアクリロニトリル単位の比率を選択することにより選択される請求項22に記載の方法。
- 前記主鎖中のアクリロニトリル単位の比率が、0〜26%の範囲である請求項23に記載の方法。
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