JPH1077376A - 低ハロゲン含量のハロゲン化ブチルゴム - Google Patents

低ハロゲン含量のハロゲン化ブチルゴム

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JPH1077376A
JPH1077376A JP9222014A JP22201497A JPH1077376A JP H1077376 A JPH1077376 A JP H1077376A JP 9222014 A JP9222014 A JP 9222014A JP 22201497 A JP22201497 A JP 22201497A JP H1077376 A JPH1077376 A JP H1077376A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低ハロゲン含量のハロゲン化ブチルゴム。 【解決手段】 限定された低含量のハロゲン、限定され
た非ハロゲン化二重結合の含量、及び限定された凝集防
止剤/加硫調節剤の含量を有する新規なハロゲン化ブチ
ルゴムは、際立った機械的及び生理学的性質を示し、従
ってタイヤ、特にタイヤ内部裏打ち材、タイヤのサイド
ウオール又はタイヤのトレッドの製造に及び製薬学的ゴ
ム製品の製造に適当である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、低ハロゲン含量を有する新規な
ハロゲン化ブチルゴム、その製造法、並びにその加硫ゴ
ム材料の製造に対する使用法に関する。
【0002】ハロゲン化ブチルゴムはその接着性、曲げ
強度、及び耐用寿命に関して、並びにその空気及び水の
不透過性に関して特に有利であるから、特にタイヤの製
造に対して使用することが知られている。上述した物性
間のバランスのために、ハロゲン化ブチルゴムは、好ま
しくはタイヤの構造体に使用され、特にタイヤの内部裏
打ち材の製造に使用される。ハロゲン化ブチルゴムに基
づくタイヤ内部裏打ち材の使用のお陰で、使用されてい
るタイヤカーカス及びスチール又は織り糸コード(te
xtile cords)は、空気での膨張に際して含
まれている水分及び酸素による攻撃から保護される。こ
れは、空気入りタイヤの寿命、特に高応力のトラックタ
イヤの寿命にプラスの効果をもたらす。
【0003】例えばブチルゴム中のハロゲン含量を増加
させること(接着性の改善)により、ハロゲン化ブチル
ゴムの物性を改善することを狙った試みが行なわれてき
た。この関連において、本明細書では、ハロゲン化ブチ
ルゴムの、タイヤ構造体における使用と適用が記述され
ている米国特許明細書第2698041号、英国特許出
願第2072576号、及びヨーロッパ特許出願第38
5760号が参照される。
【0004】純粋なハロゲン化ブチルゴムを内部裏打ち
材用のゴム材料として使用することの欠点のために(参
照、ヨーロッパ特許第385760号)、ハロゲン化ブ
チルゴム及び純粋なブチルゴムを含んでなる配合物(c
ompounds)の使用が最近提案されてきた。これ
は、熱的硬化過程による内部裏打ち材のクラックの生成
を減じ、究極的に空気入りタイヤの寿命にプラスの効果
をもたらすことが記載されている。
【0005】ハロゲン化ブチルゴム又は上述した従来法
に記述された純粋なブチルゴムを含むハロゲン化ブチル
ゴムを含んでなる配合物の欠点は、例えばその不満足な
老化挙動、架橋工程中の腐食作用を示すハロゲン化水素
の生成、及び記述されているブレンドに対する低架橋速
度、即ちタイヤの製造における生産性の妨害を含む。
【0006】それゆえに本発明の目的は、ハロゲン化ブ
チルゴムと非ハロゲン化ブチルゴムのブレンドの使用を
必要とすることなく、上述した性質の全体的な改善を保
証するハロゲン化ブチルゴムを提供することである。
【0007】この目的は、限定された低含量のハロゲ
ン、限定された非ハロゲン化二重結合の含量、及び限定
された凝集防止剤/加硫調節剤(vulcanisat
ioncontrol agents)の含量を有する
新規なハロゲン化ブチルゴムを提供することによって達
成される。
【0008】従って、本発明は、0.5〜2.5%のハ
ロゲン含量及び0.7モル%以上の非ハロゲン化二重結
合の含量を有し、且つ凝集防止剤/加硫調節剤の含量が
ハロゲン化ブチルゴムの全量に関して1.0〜2.2重
量%である、ハロゲン化ブチルゴムに関する。
【0009】本発明によれば、ハロゲン化ブチルゴム
は、塩素及び/又は臭素、好ましくは臭素によってハロ
ゲン化されたブチルゴムであると理解される。
【0010】本発明によって好適であるハロゲン化ブチ
ルゴムは、0.7〜1.0モル%、特に0.75〜0.
95モル%の非臭素化二重結合含量並びに1.25〜
2.0重量%、特に1.45〜2.0重量%の凝集防止
剤/加硫調節剤含量を有するものである。
【0011】本発明によるブチルゴムのハロゲン含量は
好ましくは0.8〜1.9%である。臭素化ブチルゴム
については、臭素含量は好ましくは1.4〜1.8%で
ある。
【0012】本発明によれば、「ブチルゴム」とは、イ
ソオレフィン及びオレフィンに基づく共重合体、例えば
上述した米国特許及び引用されている他の従来の特許文
献に記述されているものを意味するものと理解される。
このブチルゴムは、特に炭素数4〜8のイソオレフィ
ン、例えばイソブチレン、3−メチルブテン−1、4、
メチルペンテン−1、2、エチルブテン−1、及び/又
は4−エチルペンテン−1、特にイソブテンを70〜約
99.5重量%含むことによって、及び炭素数4〜18
のジエン例えばイソプレン、ブタジエン−1、3、2、
4、−ジメチルブタジエン−1、3、ピペリリン、3−
メチルペンタジエン−1、3、ヘキサジエン−2、4、
2−ネオペンチル−ブタジエン−1、3、2−メチルヘ
キサジエン−1、5、2−メチル−ペンタジエン−1、
4、2−メチルヘプタジエン−1、6、シクロペンタジ
エン、シクロヘキサジエン、1−ビニル−シクロヘキサ
ジエン及びこれらの混合物を約0.5〜30重量%含む
ことによって特徴付けられる。更に他の単量体例えばス
チレン、クロロスチレン及び/又はα−メチルスチレン
も、通常の量で使用できる。
【0013】95〜99.9重量%のイソオレフィン含
量及び0.1〜5.0重量%のジエン含量のブチルゴム
は、特に好適である。この関連において、イソブテン及
びイソプレンに基づくブチルゴムの使用は、特に好適で
ある。
【0014】本発明によるハロゲン化ブチルゴムは、限
定された非ハロゲン化二重結合の含量、限定された凝集
防止剤/加硫調節剤の含量及び限定されたハロゲン含量
で特徴付けられる。それゆえに、上述した単量体に由来
するブチルゴムの製造は、必要な含量が得られるように
行うということが重要である。このブチルゴムは、普通
の方法で、溶液、気相、スラリー法での重合により製造
できる。重合は好ましくは懸濁して(スラリー法で)行
われる[参照、例えば「バイエル社ゴム工業ハンドブッ
ク」、A9.1部、208ページ(1991)]。
【0015】次のものは、凝集防止剤/加硫調節剤とし
て特に適当である:炭素数8〜22、好ましくは12〜
18の脂肪酸に基づく脂肪酸の塩、例えばカルシウム、
マグネシウム、カリウム及び/又はアンモニウムステア
レート及びパルミテート、並びにオレエート。ケイ酸
塩、例えばケイ酸カルシウムも、凝集防止剤/加硫調節
剤として適当である。凝集防止剤/加硫調節剤は、単独
で使用してもよいし互いに混合して使用してもよい。最
も好ましい混合物比は、適当な予備試験により容易に決
定できる。ステアリン酸カルシウム及び/又はパルミチ
ン酸カルシウムは好ましく使用される。
【0016】本発明によるハロゲン化ブチルゴムの出発
材料として用いられるブチルゴムの製造中、凝集防止剤
/加硫調節剤を、上述した量に相当する量で使用するこ
とに留意しなければならない。
【0017】本発明によるハロゲン化ブチルゴムは、微
粉砕したブチルゴムをハロゲン化剤、例えば塩素又は臭
素、好ましくは臭素で処理することにより、或いは混合
装置中において臭素化剤、例えばN−ブロモサクシンイ
ミドを基材のブチルゴムと激しく混合してブロモブチル
ゴムを製造することにより、或いは基材のブチルゴムの
有機溶媒中の溶液又は懸濁液を対応する臭素化剤で処理
することにより製造できる[参照、例えば「バイエル社
ゴム工業ハンドブック」、A9.1部、208ページ
(1991)]。
【0018】この工程中、基材のブチルゴムのハロゲン
化は、非ハロゲン化又は非臭素化二重結合の残存含量が
上述の範囲内に止まるように制御される。同時にハロゲ
ン、好ましくは臭素の含量は上述の範囲内に入る。
【0019】本発明によるハロゲン化ブチルゴムは、加
硫ゴム材料の製造に対して、例えばハロゲン化ブチルゴ
ムをカーボンブラック、水和シリカ又は他の公知の成分
(添加剤)及び硫黄を含む架橋剤と、例えば普通の方法
で混合することによって使用できる。
【0020】ハロゲン化ブチルゴムは、主にタイヤの製
造に、特にタイヤの内部裏打ち材及びタイヤのサイドウ
オールの製造に使用され、またタイヤのトレッドに対し
ても用いられる。更に、ハロゲン化ブチルゴムは、製薬
学的用途、例えばフレキシブル・チューブ及びストッパ
ーに使用される。またハロゲン化ブチルゴムを、普通の
量で、すべての公知の合成ゴム及び天然ゴムと及び通常
の充填剤例えばカーボンブラック又は水和シリカと配合
することも可能である。
【0021】本発明によるハロゲン化ブチルゴムは、従
来知られていたハロゲン化ブチルゴム又はそれと純粋な
ブチルゴムとの配合物と比べて次の利点を有する:タイ
ヤ内部裏打ち材のカーカスへの一定の接着、高架橋速
度、タイヤ内部裏打ち材の寿命中の低減されたクラック
の成長の減少、及び特にかなり改良された耐老化性、そ
れに組み合わせられたタイヤ内部裏打ち材の及びタイヤ
の長耐用寿命。
【0022】
【実施例】バイエル−ラバー(Beyer−Rubbe
r)N.V.(ベルギー、アントワープ)の供給する市
販のブチルゴム、商品名ポリスタ−Rブチル301を、
本発明によるハロゲン化ブチルゴムの製造に使用した。
このハロゲン化ブチルゴムは次の組成と物性を有した。
【0023】イソプレン含量:1.55〜1.95モル
% イソブチレン含量:97.5〜98.0 ムーニー粘度M1+8、125℃:51±5 この最初のブチルゴムを次の方法で臭素化した:上述の
ブチルゴムの、ヘキサン中15〜20重量%溶液をまず
調製した。このブチルゴム重合体の溶液に、ブチルゴム
1000kg当たり36kgの臭素を注意深く調節され
た条件下に添加した。重合体のヘキサン溶液を激しく撹
拌して、臭素化を50℃で行った。反応の完結後、溶液
を50重量%の水酸化ナトリウム溶液で中和し、この混
合物にブチルゴム1000kg当たり21kgのステア
リン酸カルシウムを、安定剤としての1000kg当た
り13.5kgのエポキシ化大豆油と共に添加した。つ
いで溶媒を普通の方法で蒸発させた。残渣はゴム懸濁液
を含んでなり、これから普通の方法で固体ゴムを得た。
得られたブロモブチルゴムは、使用したブチルゴムの全
量に関して、1.76%の臭素含量、0.77モル%の
非ハロゲン化二重結合含量及び2.10重量%の脂肪酸
塩含量を有した(ブロモブチルゴムA)。
【0024】同様の方法でブロモブチルゴムB、C及び
Dを製造した(表1)。対照の試料E及びFは、同様の
方法で製造されたブチルゴムである。ゴムEは、標準的
なポリスターRブロモブチル2030の性質を有し、本
発明によるゴムよりも高いハロゲン含量及び脂肪酸塩含
量を有した。ゴムFは、本発明によるゴムよりも低いハ
ロゲン含量及び低い脂肪酸塩含量を有した。ゴムGは、
ポリスターRブロモブチル2030の70部及びポリス
ターRブロモブチル402の30部のブレンドからなっ
た。配合物M(A)〜M(G)は、表1のブロモブチル
ゴムを用いて処方した(表2)。表2の配合物の成分
は、カーボンブラック[コラックス(Corax)N6
60、デグッサ(Degussa)製]、鉱油[サンパ
ー(Sunpar)2280、サン・オイル(Sun
Oil)製]、樹脂[ペンタリン(Pentalyn)
A、ハーキュレス(Hercules)製]、ステアリ
ン酸[ヘンケル(Henkel)製]、及びMBTS
[ブルカシット(Vulkacit)DM/MG、バイ
エル製]であった。
【0025】これらの配合物の成分を、ウエルナー・フ
ライデラー(Werner & Pfleidere
r)GK1.5E内部混合機で混合した。ついで酸化亜
鉛及び硫黄をロール上で添加した。このロール上での最
後の混合後、試験体を作った。加硫挙動(スコーチ(s
corch)時間t90、最大トルク)を、MDR200
0レオメーター[フレクシス(Flexsys)性]を
用いて測定した。他の性質の中で、機械的性質、動的耐
引き裂き性、及びカーカスへの付着性は、加硫性として
決定した。
【0026】動的耐引き裂き性は、U.アイセレ(Ei
sele)、S.A.ケルブチ(Kelbch)及び
H.W.エンゲルス(Engels)、カウチュ・グン
ミ・クンストスト(Kautsch.Gummi.Ku
nstst.)、45、1064(1992)に記述さ
れているバイエル製の引き裂き分析機を用いて測定し
た。この機械は、運転中のタイヤのゴム成分の負荷及び
環境条件を模倣できる。内部裏打ち材配合物を含めて、
この特別な実験室的試験の結果と一連の異なるタイヤ成
分に対するタイヤ試験の結果との間の良好な相関関係を
得ることが可能であることが示されている[参照、A.
J.M.サムナー(Sumner)、S.A.ケルブチ
(Kelbch)及びU.G.アイセレ(Eisel
e)、第146回ACSゴム分科会予稿集、予稿18、
ピッツバーグ、1994年10月]。試験片としては、
横方向の刻み目(深さ約1mm)を有するゴム細片(6
0x15x1.5mm)を使用した。試験は、タイヤの
調節された環境条件に相当する条件下に行った。
【0027】サーボ(servo)−水圧式駆動具は、
下方からの試料保持具を有する往復ピストンを動かし
た。試料は、サーボ−水圧具の能力の範囲内で、負荷の
所望の、時間依存性変化に供することができた。タイヤ
配合物には、パルス類似型負荷が普通である。背後から
照射された各(黒色)試料(同時に最大10)を、負荷
セルに連結し、これを順次ステッパー・モーター制御具
に取り付けた。負荷セルを用いて、最初に材料の時間依
存性応力を測定し、次に最小力(初期応力)をステッパ
ー・モーターで調節した。最小及び最大応力並びに歪の
他に、試料の貯蔵エネルギー密度及び残留伸びも測定し
た。引き裂きの様子は、ステッパー・モーターで駆動さ
れるx/yスライドに取り付けられたCCDビデオ・シ
ャッター・カメラを用いて記録した。ついでこれは、ブ
ラック区域/引き裂き線を評価することにより引き裂き
の縁及び引き裂きの基部を位置させた後、像記録地図に
写し、デジタル化し、そしてソフトを用いて決定される
ごとき引き裂き輪郭長さ(contour lengt
h)を得た。引き裂き伝播速度dlnc/dn=l/c
(dc/dn)は、引き裂き輪郭長さの、負荷サイクル
数への依存性から決定し、破滅的引き裂き成長の起こる
前の測定データーの範囲を与えるために使用した。
【0028】タイヤ試験[参照、A.J.M.サムナー
(Sumner)、S.A.ケルブチ(Kelbch)
及びU.G.アイセレ(Eisele)、ラバー・ワー
ルド(Rubber World)、213(2),3
8(1995)]との関連で示されるように、内部裏打
ち材配合物は、タイヤが運転状態にある場合、一定の歪
負荷を受けるので、一定の歪での引き裂き伝播速度の比
較を行わねばならなかった。
【0029】検討する配合物の耐引き裂き性は、老化し
てない試料及び老化した(120℃で168時間、循環
空気室)試料について測定した。
【0030】カーカスへの接着は、166℃で30分間
加圧下に加硫した織り糸裏打ち材を含むサンドイッチ型
試験試料(ブチル配合物/カーカス配合物)について測
定した。接着強度は、2つの配合物を剥離するために必
要とされる剥離力として定義される。
【0031】表3の結果は、次のことを示す:臭素及び
ステアリン酸カルシウムを低含量で、また二重結合を高
割合で有する対照ゴムFを含んでなる配合物M(F)の
カーカスへの接着は、本発明による配合物M(A)〜M
(D)のそれと比べてかなり低かった。しかしながら、
それは老化後にモジュラスの増加を示さず、良好な動的
耐引き裂き性を示した。一方臭素、ステアリン酸カルシ
ウム、及び二重結合を普通の割合で有する配合物M
(E)は、良好な接着性を示したが、老化後にモジュラ
スの増加を示し、また最も貧弱な耐引き裂き性を有し
た。
【0032】同表から理解できるように、老化後のモジ
ュラスの増加は、内部裏打ち材の耐引き裂き性に関して
は、マイナスの効果を有した。
【0033】ブチル及びブロモブチルゴムのブレンドで
ある対照ゴムGを含んでなる配合物M(G)は、良好な
耐老化性を示したが、低減した加硫速度も示した。この
加硫速度の減少は、普通の加硫温度及び時間を用いた場
合、減少したカーカスへの接着をもたらす。
【0034】配合物M(A)〜M(D)に対するデータ
ーから、臭素及びステアリン酸カルシウムの含量の低下
が、老化してない試料のモジュラス及び透過性を変えな
いことは明らかである。接着性の減少は、臭素及びステ
アリン酸カルシウムの最も低い含量(Br1.2%、C
sステアレート1.05%)に対してだけ観察された。
引き裂き伝播性のかなりの減少は、標準との対比で見出
だされ、これは老化後により顕著であった。
【0035】ブロモブチルゴムA〜Cは、重要な性質を
適当にバランスの取れた割合で有する長寿命のトラック
タイヤに対する内部裏打ち材として使用するために特に
推奨される。
【0036】
【表1】
【0037】
【表2】
【0038】
【表3】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08F 8/20 C08F 8/20

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 0.5〜2.5%のハロゲン含量及び
    0.7モル%以上の非ハロゲン化二重結合の残存含量を
    有し、且つ凝集防止剤/加硫調節剤の含量がハロゲン化
    ブチルゴムの全量に関して1.0〜2.2重量%であ
    る、ハロゲン化ブチルゴム。
  2. 【請求項2】 用いる全ブチルゴムに関して1.0〜
    2.2重量%の凝集防止剤/加硫調節剤の含量を有する
    ブチルゴムを、ブチルゴムが0.5〜2.5重量%のハ
    ロゲン含量及び0.7モル%以上の非ハロゲン化二重結
    合含量となるまで、気相又は有機溶媒の存在下にハロゲ
    ン化剤で処理する、請求項1のハロゲン化ブチルゴムの
    製造法。
  3. 【請求項3】 加硫ゴム材料の製造に請求項1のハロゲ
    ン化ブチルゴムを使用すること。
  4. 【請求項4】 タイヤ、特にタイヤ内部裏打ち材、タイ
    ヤのサイドウオール又はタイヤのトレッドの製造に及び
    製薬学的ゴム製品の製造に請求項1のハロゲン化ブチル
    ゴムを使用すること。
JP22201497A 1996-08-06 1997-08-05 低ハロゲン含量のハロゲン化ブチルゴム Expired - Lifetime JP3709264B2 (ja)

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DE19631731.2 1996-08-06
DE19631731A DE19631731A1 (de) 1996-08-06 1996-08-06 Halogenierte Butylkautschuke mit einem geringen Halogengehalt
US08/841,070 US5886106A (en) 1996-08-06 1997-04-29 Halogenated butyl rubbers having a low halogen content

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US (1) US5886106A (ja)
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DE (2) DE19631731A1 (ja)
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RU (1) RU2212417C2 (ja)

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