JPH0517705A - 充填剤の表面変性法、変性された充填剤及び加硫可能なゴム組成物 - Google Patents
充填剤の表面変性法、変性された充填剤及び加硫可能なゴム組成物Info
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Abstract
そうして製造された充填剤及びその使用。 【構成】 天然又は合成の酸化物系又は珪酸塩系の充填
剤の表面変性を、 【化1】
Description
された、貯蔵安定な天然又は合成の、酸化物系又は珪酸
塩系の充填剤の製法、そうして変性された充填剤及び加
硫可能なゴム組成物中でのその使用に関する。
することは公知であり、この前処理によって酸化物系充
填剤及び種々異なる化学的組成の有機ポリマーの間の結
合を改善しかつそれによってポリマー中の充填剤の強化
特性を改善する。
合物を有機溶剤中に溶かしかつこの溶液で引続き例えば
クレイズ(Clays)処理することができる(米国特
許(US−PS)第3227675号明細書、フーバー
(Huber))。米国特許(US−PS)第3567
680号明細書から、水中に懸濁させたカオリンをメル
カプト−及びアミノシランで変性させることが公知であ
る。しかしながら当該有機珪素化合物は変性に必要な量
で水溶性であり、従ってこの場合にも充填剤の処理は溶
液から行なわれる。米国特許(US−PS)第4151
154号明細書は、酸化物系の珪酸塩系の充填剤に関
し、その表面は2種の型の有機珪素化合物で処理され
る。
な親水性を示しかつ同様により容易に水系で分配するこ
とができるように処理される。米国特許(US−PS)
第4076550号明細書から、加硫可能なゴム組成物
中での硫黄含有有機珪素化合物の使用が公知である。こ
の化合物を珪酸と混合して使用することもできるが、こ
れは熱的には予備処理されず、限られた貯蔵安定性を示
すにすぎない。欧州特許機構(EP−PS)第0126
871号明細書に、珪酸塩系の充填剤の表面を水に不溶
性の有機珪素化合物の水性エマルジョンにより変性する
方法が記載されている。
号明細書は、実際が示すように、全く溶剤無しで行なわ
れるが、一定の有機珪素化合物には実施できない方法に
関する。
は数種の式(I):
−Sx−(q=2の場合)を表わし、R及びR1は1〜
4個の炭素原子を有するアルキル基、フェニル基を表わ
し、この際全ての基R及びR1は各々同一又は異なるも
のを表わしてよく、RはC1〜C4−アルキル−C1〜C4
−アルコキシ基を表わし、nは0,1又は2であり、A
lkは1〜6個の炭素原子を有する2価の、直鎖又は分
枝鎖の炭化水素基を表わし、mは0又は1であり、Ar
は6〜12個のC−原子を有するアリーレン基を表わ
し、pは0又は1であるが、p及びmは同時には0を表
わさないという条件を伴い、かつxは2〜8の数であ
る]の有機珪素化合物の使用下に、天然又は合成の酸化
物系又は珪酸塩系の充填剤の表面変性法であり、この方
法は、 a) 少なくとも1種の式Iによる有機珪素化合物を6
0℃よりも低い温度で、充填剤表面積1平方メートル当
りトリアルコキシシリル基1・10-7〜3.5・10-6
モルの濃度で、充填剤と強力に混合しかつ b) 引続き均質化された混合物を予備加熱された混合
機中で、熱処理床又は他の適当な加熱可能な反応容器中
で60℃〜160℃、有利に80〜140℃の温度で、
疎水化反応に供することを特徴とする。反応容器中の滞
在時間は一般に3分間〜2.4時間である。
選択し、強力な混合が行なわれるが、同時に例えば使用
される微細な珪酸の構造が破壊されずかつ温度も60℃
以下で留まるように、その回転数を調整する。一般にこ
の温度は20℃〜<60℃であるが、予備加熱温度は少
なくとも60℃である。
らの充填剤の2種又は数種の混合物としても、ゴム工業
で自体公知である。それらの適性についての本質的前提
は、有機珪素化合物のアルコキシ基と反応し得る表面上
のOH−基の存在である。ゴムと相容性でかつこの使用
に必要な微細性を示す酸化物系及び珪酸塩系の化合物が
重要である。天然の珪酸塩としては特にカオリン又は粘
土が好適である。しかしシリカゲル又は珪藻土を使用す
ることもできる。
物から得られる酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム
又は三水和アルミニウム及び二酸化チタンが挙げられ
る。
ス状の窒素で測定された)1〜1000m2/g、特に
〜300m2/gを有する珪酸アルミニウム、珪酸塩、
沈降及び高熱法による珪酸が特に好適である。
表面積1平方メートル当りトリアルコキシシリル基3.
5・10-6モルまで、有利に0.1・10-6〜3.5・
10-6モルを有する。これは、ゴム工業における常法に
より製造される加硫可能なかつ成形可能なゴム組成物中
の使用に特に好適である。
は数種の加硫促進剤でエラストマーに架橋可能なゴム及
びそれらの混合物が挙げられる。それは特に、ハロゲン
を含まない種類のゴム、殊にいわゆるジエン−エラスト
マーである。これらの種類のゴムには、例えば油展の、
天然及び合成ゴム、例えば天然ゴム、ブタジエンゴム、
イソプレンゴム、ブタジエン−スチロール−ゴム、ブタ
ジエン−アクリルニトリル−ゴム、ブチルゴム、エチレ
ン、プロピレン及び非共役ジエンよりなるターポリマー
が挙げられる。更に前記のゴムを有するゴム混合物に
は、次の付加的なゴムが重要である:カルボキシルゴ
ム、エポキシドゴム、トランスポリペンテナマー(Tr
anspolypentenamer)、ハロゲン化ブ
チルゴム、2−クロル−ブタジエンよりなるゴム、エチ
レン−酢酸ビニル−コポリマー、エチレン−プロピレン
−コポリマー、場合により同様に天然ゴムの化学的誘導
体並びに変性天然ゴム。
所定の総成分を当然注意すべきである。これは、使用す
べき充填剤の総量並びに部分量が変性されていてよいこ
とを意味する。後者の場合にはなお不足の部分が非変性
の形で次いで混合されうる。本発明により変性された充
填剤は、例えば米国特許(US−PS)第407655
0号明細書から公知であるようなビス−(3−トリエト
キシシリルプロピル)−テトラスルファンと珪酸との純
正な混合物に比べて、高い貯蔵安定性の利点を示す。
法(in situ−Verfahren)(カーボン
ブラックへのシランの直接添加及び/又は珪酸塩を充填
したゴム組成物)に比べて、これは僅少な水含量、非処
理充填剤に比べてより高い嵩重量(Stampfgew
icht)、簡易にされた貯蔵管理及び更にゴム加工工
業での使用者(Anwender)にとってより良好な
加工技術特性の利点を有する(均質な組成物製造、混合
段階及び混合時間の節約)。米国特許(US−PS)第
4141751号明細書に記載された方法により、本発
明で変性された充填剤は製造され得ない。
ル)−テトラスルファンを充填剤と混合しかつ前記のよ
うにこの混合物の強力な撹拌により(それによって生じ
る連続した温度上昇に基づいて疎水性化反応が経過する
ような量の)エネルギーを供給する場合に、塊状の生成
物が得られるだけである。しかし本発明により製造され
るような流動性の微細な生成物が所望である。
メトキシ基−測定(フィーベック(F.Vieboec
k)及びシュヴァバッハ(A.Schwabach)
著、ヒエミッシェ・ベリッヒテ(Chem.Ber.)
63巻、(1930年)、2818頁)を実施した。
10-6モル/m2を有するウルトラシル(ULTRAS
IL登録商標)VN2(125m2/g)もしくはウル
トラシル(ULTRASIL)VN3(175m2/
g)の型の沈降珪酸の全疎水化の後に、なお存在する遊
離メトキシ基の数について次の値が明らかである(最初
は1分子当り6個存在する): 本発明による方法 VN2/Si 167 1.7 VN3/Si 167 2.5 本発明により製造された貯蔵安定性の変性充填剤は、変
性充填剤なしの組成物に比べて、加硫化ゴム組成物にお
いてゴム技術特性の明らかな改善を与える。
2ケ月間の貯蔵時間にわたるポリスルファイド含量の測
定を用い、これは測定精度内で僅かに変動するだけであ
る(第5表)。
S−PS)第4141751号明細書に相応するメルカ
プトシラン及び珪酸塩系充填剤の反応は、これに対し
て、全硫黄含量における強い変動を有する生成物を与え
(第4表)、このことは不十分な貯蔵性を示す。
的に実施することができる。そのつど得られる生成物は
同一の特性を示す。
より製造される変性充填剤の使用下で得られる加硫物の
有利な特性を示す。
合物及び他の化合物とは次の生成物である: ポリスルファイド系有機珪素化合物: Si 167=ビス(3−トリメトキシシリルプロピ
ル)−テトラスルファン(デグッサ(Deguss
a)) ペルブナン(Perbunan)(登録商標)NS33
07:ニトリルブタジエンゴム(NBR) ブナ(Buna)(登録商標)ヒュルス(Huel
s):スチロール−ブタジエンゴム(SBR) SMR5:スタンダード・マレイシアン・ラバー(St
andard MalaysianRubber)(天
然ゴム) コラックス(CORAX)(登録商標)N220:カー
ボンブラック、表面積(BET)120m2/g(デグ
ッサ(Degussa)) ウルトラシル(Ultrasil)(登録商標)VN
3:表面積175m2/gを有する沈降珪酸(デグッサ
(Degussa)) ナフトレン(Naftolen)(登録商標)ZD:炭
化水素よりなるバインダー ブルカノックス(Vulkanox)(登録商標)40
10NA:N−イソプロピル−N′−フェニル−p−フ
ェニレン−ジアミン ブルカノックス(Vulkanox)(登録商標)H
S:ポリ−2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロ
キノリン プロテクター(Protektor)(登録商標)G3
5:オゾン保護ワックス(Ozonschutzwac
hs) ブルカシット(Vulkacit)(登録商標)MO
Z:N−モルホリン−2−ベンズチアゾルスルフェンア
ミド ブルカシット(Vulkacit)(登録商標)メルカ
プト:2−メルカプトベンズチアゾール ブルカシット(Vulkacit)(登録商標)チウラ
ム:テトラメチル−チウラムモノスルファィド ブルカジット(Vulkazit)(登録商標)CZ:
N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾルスルフェンア
ミド PEG4000:ポリエチレングリコールMBTS:
2,2′−ジベンゾチアジルジスルファイド TMTD:テトラメチルチウラムジスルファイド KP140:脂肪族バインダー 試験規準: 物理試験を次の規準処方により室温で実施した: 測定単位 引張強度、伸張度 及び張力値 DIN53504 MPa 漸次引裂抵抗 DIN53507 N/mm ショアーA−硬度 DIN53505 − ムーニー(Mooney)−試験、ML4 DIN53524 − グッドリッチ・フレキソメーター(Goodrich Flexometer) (熱発生の測定=ヒート・ビルド−アップ(Heat build−up).Δ T) ASTM ℃ D623−62 ファイヤーストーン−ボールリバウンド(Firestone−Ball Re bound) AD20245 DIN−摩耗 DIN53516 (mm3) コンプレッション・セット(Compression Set)B ASTM D 395
温度測定器を備えた誘導板、排気口及び蒸気又は水によ
る温度調整のための中空ジャケットを備えたヘンシェル
(Henschel F.M.)40リットル入り混合
装置中にウルトラシル(ULTRASIL)VN3(表
面積175m2/g)4kgを充填する。第1段階:蓋
の閉鎖後に混合機の回転数を2600UPMにする。室
温(〜20−25℃)でSi167(506g)を充填
剤上に噴霧し、混合物を均質にしかつ引続き混合機から
取り出す。シラン量はトリアルコキシシリル基3.2・1
0-6モル/表面積m2に相応する。 第2段階:混合機を
120℃に加熱した後に、第1段階からの混合物を再び
混合機中に充填しかつその回転数を2600UPMにす
る。温度140℃の達成後、混合装置のスイッチを切り
かつ全滞在時間10分間の後に排出する。
製造された充填剤の使用下で見い出されるような測定値
を示す(濃度表示は重量部で行なう)。
TRASIL)VN2(125m2/g、沈降珪酸)を
装荷率25kg/時で連動混合機中に供給する。同時に
受器からシランSi167をピストン膜ポンプ(Kol
benmembran pumpe)及び噴霧ノズルを
介して装荷率2.25kg/時で室温で混合機中に存在
する珪酸上に噴霧する。強力混合後に、湿潤物質をスク
リューを介して混合機中の一定の水準の保持下に取り出
す。
ルガノシラン−混合物を膜ポンプで加熱反応器中に供給
する。反応器中の温度は140℃であり、反応器中の滞
在時間は2時間であり、この際約10〜20分間の超過
時間は一般に、反応の際に離脱されたアルコールを除去
するために用いられる。引続き反応器中に存在する生成
物を仕切り車スルース(Zellradschleus
e)を介して反応器中の一定の水準の保持下に取り出
す。
ル)−テトラスルファン(Si167)で変性された貯
蔵安定性のウルトラシルVN2が得られ、これを膜ポン
プで生成物貯蔵庫に供給し、引続きそれから紙袋に充填
することができる。
素化合物で変性された充填剤の貯蔵安定性の評価のため
に次の値を調べる:12ケ月間の期間に渡る50℃での
開放貯蔵における1種又は数種のポリスルファイド系有
機珪素化合物で変性された充填剤のポリスルファイド硫
黄含量。
の一定含量を示す(第5表)。
第4141751号明細書から公知の方法により3−メ
ルカプトプロピルトリメトキシシラン(A189)の使
用下で得られる変性された珪酸の同種の測定で実測され
た硫黄値の強い変動が出る。これは得られる生成物の不
十分すぎる貯蔵安定性を示す(第4表)。
エトキシシラン(Si264)で変性された珪酸を製造
する。
の値が出る(1シラン分子当り)。 第6表 Si264 GT/VN3(100GT) Si264モル/m2 エトキシ基 1.34 3・10-7 0.65 2.65 7・10-7 0.45 4.02 1・10-6 0.29 5.4 1.4・10-6 0.23 6.7 1.8・10-6 0.24 第7表 Si264 GT/VN2(100GT) Si264モル/m2 エトキシ基 1.34 5・10-7 0.49 2.65 1・10-6 0.29 4.02 1.5・10-6 0.24 5.4 2.0・10-6 0.26 6.7 2.5・10-6 0.30 第8表 SBR1500におけるSi264で変性された沈降珪酸 ブナ・ヒュルス1500 100 100 100 ZnO RS 3 3 3 ステアリン酸 2 2 2 ウルトラシルVN2 50 − − Si264変性VN2 − 50 − (Si264(4.02GT)はVN2(100GT)に相当) Si264変性VN2 − − 50 (Si264(6.7GT)はVN2(100GT)に相当) ブルカシットCZ 2 2 2 硫黄 2 2 2 レオメーター 150℃ Dmax−Dmin(Nm) 9.79 11.91 12.30 t10% (分) 19.1 16.3 14.0 t90% (分) 40.3 45.9 36.4 t90%−t10% (分) 24.3 29.6 22.4 加硫温度:150℃/t95% 引裂強度 (MPa) 14.3 26.0 25.7 モジュール 300 (MPa) 3.8 7.3 8.5 伸長度 (%) 650 600 560 ショアー硬度 66 76 76
Claims (3)
- 【請求項1】 1種又は数種の式(I): 【化1】 [式中Bは−SCN(q=1の場合)又は−Sx−(q
=2の場合)を表わし、R及びR1は1〜4個の炭素原
子を有するアルキル基、フェニル基を表わし、この際、
全ての基R及びR1は各々同一又は異なるものを表わし
てよく、RはC1〜C4−アルキル−C1〜C4−アルコキ
シ基を表わし、nは0,1又は2であり、Alkは1〜
6個の炭素原子を有する2価の、直鎖又は分枝鎖の炭化
水素基を表わし、mは0又は1であり、Arは6〜12
個のC−原子を有するアリーレン基を表わし、pは0又
は1であるが、p及びmは同時には0を表わさないとい
う条件を伴い、かつxは2〜8の数である]の有機珪素
化合物の使用下に、天然又は合成の酸化物系又は珪酸塩
系の充填剤の表面を変性するために、 a) 少なくとも1種の式Iによる有機珪素化合物を、
60℃以下の温度で充填剤表面積1平方メートル当りト
リアルコキシシリル基3.5・10-6モルまでの濃度
で、充填剤と強力に混合しかつ b) 引続き、均質混合物を、前もって加熱された混合
機中で、熱処理床又は他の適当な加熱可能な反応容器中
で60℃以上の温度で疎水化反応に供することを特徴と
する充填剤の表面変性法。 - 【請求項2】 表面で請求項1により製造された、式
(I)による有機珪素化合物により変性された貯蔵安定
な天然又は合成の酸化物系又は珪酸塩系の充填剤。 - 【請求項3】 請求項2による貯蔵安定な変性された充
填剤を含有する加硫可能なゴム組成物。
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DE4004781A DE4004781A1 (de) | 1990-02-16 | 1990-02-16 | Verfahren zur herstellung von mit organosiliciumverbindungen modifizierten fuellstoffen, die so hergestellten fuellstoffe und deren verwendung |
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