説明

濡れすべり抵抗が改良されたエラストマーコンパウンド及び濡れすべり抵抗を改良する方法

【課題】得られるエラストマー組成物の濡れすべり抵抗性を改良するために、少なくとも1種のエラストマー成分、少なくとも1種の濡れすべり促進充填材、及び少なくとも1種の強化充填材を含有するエラストマー組成物を開示する。
【解決手段】この濡れすべり促進充填材は、大きいモース硬さ及び大きい粒度によって特徴付けられる。得られるエラストマー組成物は、濡れすべり促進充填材を伴わない同じ組成物と比較して改良された濡れすべり抵抗性を示す。このエラストマー組成物から作られる物品、濡れすべり抵抗性を改良する方法、及び濡れすべり抵抗性材料を作る方法も開示している。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、濡れすべり抵抗(wet skid resistance)の改良、特に濡れすべり抵抗を改良する方法及び濡れすべり抵抗性が改良されたエラストマーコンパウンドに関する。また本発明は、濡れすべり抵抗を促進するためのエラストマーコンパウンドの調製方法に関する。
【背景技術】
【0002】
カーボンブラックは、エラストマーコンパウンドの強化剤として広く使用されている。シリカも、エラストマーのための強化剤として使用されている。しかしながら、エラストマーのための強化剤としての単独のシリカの使用は、単独のカーボンブラックで得られる結果と比較して劣っている。シリカをシランカップリング剤及びエラストマーと組み合わせる場合、コンパウンドの性質はかなり改良される。乗用車のタイヤトレッド(tread)コンパウンドに導入する場合、そのようなエラストマーコンパウンドは、転がり抵抗と濡れすべり抵抗との改良された性質を示す。更に表面積が100〜250m/gのシリカは、強化のために便利に使用することができる。しかしながら、主要な強化剤としてシリカを含有しているコンパウンドは、熱伝導性が低く、電気抵抗が大きく、加工性が低く、且つ混合装置に有意の機械的摩耗をもたらす。更に、強化充填剤として純粋なシリカのみを使用する場合、対応する高価なカップリング剤の比較的多量の使用による比較的高いコンパウンドの費用をもたらす。従ってシリカは、カーボンブラックとの配合物で使用されることが多い。カーボンブラックとシリカの従来の配合物は、適当な量のカップリング剤とともに純粋なシリカを使用する場合と比較して、濡れすべり抵抗と転がり抵抗の適当な釣り合いをもたらす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
従って、他の性質を低下させずに、濡れすべり抵抗を改良する方法の開発が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明は部分的に、改良された濡れすべり抵抗を示すエラストマー組成分に関する。この組成分は、エラストマー材料、例えばタイヤ又はその部分、ホース、ベルト、ワイパーブレード、シール、ガスケット、履き物、マット及び成形押出体を作るのに有益である。また本発明は、エラストマー成分及び強化充填材を含有するエラストマー組成物の濡れすべり抵抗を改良する方法に関する。本発明は部分的に、少なくとも1種のエラストマー成分、少なくとも1種の強化充填材及び少なくとも1種の濡れすべり促進充填材を含有するエラストマー組成物に関する。
【0005】
本発明は更に、
(a)少なくとも1種のエラストマー成分、
(b)モース硬さが約4.5超且つBET表面積が約100m/g未満の、少なくとも1種の濡れすべり促進充填材、
(c)BET表面積が約80m/g又はそれよりも大きい、少なくとも1種の強化充填材、及び
(d)表面積が約100m/g未満の、少なくとも1種の充填材、
を含有する組成物に関し、ここで(b)、(c)及び(d)は互いに異なっている。
【0006】
また本発明は更に、
(a)少なくとも1種のエラストマー成分、
(b)モース硬さが約4.5超且つBET表面積が約100m/g未満の、非アルミニウム含有充填材である少なくとも1種の濡れすべり促進充填材、及び
(c)BET表面積が少なくとも約80m/gの、少なくともシリカを含む少なくとも1種の強化充填材、
を含有する組成物に関する。
【0007】
また本発明は更に、
(a)少なくとも1種のエラストマー成分、
(b)モース硬さが約4.5超且つBET表面積が約100m/g未満の、少なくとも1種の濡れすべり促進充填材、並びに
(c)(1)ケイ素含有種相及び炭素相を有する結合体、(2)金属含有種相及び炭素相を有する結合体、(3)少なくとも1つの有機基が結合した炭素生成物、若しくは(4)シリカをコーティングされたカーボンブラック、又はそれらの組み合わせから選択される、少なくとも1種の充填材、
を含有する組成物に関する。
【0008】
また本発明は更に、
(a)少なくとも1種のエラストマー成分、
(b)BET表面積が約40m/g未満の、少なくとも1つのタイプのシリカ、及び
(c)BET表面積が少なくとも約80m/gの、少なくとも1種の強化充填材、
を含有する組成物に関する。
【0009】
また本発明は更に、
(a)少なくとも1種のエラストマー成分、
(b)モース硬さが約4.5超且つBET表面積が約100m/g未満の、アルミニウム及びシリカを含有しない少なくとも1種の濡れすべり促進充填材、並びに
(c)BET表面積が少なくとも約80m/gの、少なくとも1種の強化充填材、
を含有する組成物に関する。
【0010】
上述の一般的な説明及び以下の詳細な説明の両方が例示であり説明に過ぎないことが理解される。これらは、特許請求の範囲で示される本発明を更に説明することを意図している。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明は一般に、少なくとも1種のエラストマー成分、及び少なくとも2種の充填材を含有するエラストマー組成物に関する。ここでこの少なくとも2種の充填材うちの1種は、濡れすべり促進充填材である。
【0012】
本発明の様々な特定の態様としては以下の態様を挙げることができる。これらの態様のそれぞれは、少なくとも1種のエラストマー成分、並びに少なくとも1種の濡れすべり促進充填材及び好ましくは強化充填材である第2の充填材を含有している。
【0013】
第1の態様では、組成物は、
(a)少なくとも1種のエラストマー成分、
(b)モース硬さが約4.5超且つBET表面積が約100m/g未満の、少なくとも1種の濡れすべり促進充填材、
(c)BET表面積が約80m/g又はそれよりも大きい、少なくとも1種の強化充填材、及び
(d)表面積が約100m/g未満の、少なくとも1種の充填材、
を含有している。ここで(b)、(c)及び(d)は互いに異なっている。
【0014】
第2の態様では、組成物は、
(a)少なくとも1種のエラストマー成分、
(b)モース硬さが約4.5超且つBET表面積が約100m/g未満の、非アルミニウム含有充填材である少なくとも1種の濡れすべり促進充填材、及び
(c)BET表面積が少なくとも約80m/gの、少なくともシリカを含む少なくとも1種の強化充填材、
を含有する。
【0015】
第3の態様では、組成物は、
(a)少なくとも1種のエラストマー成分、
(b)モース硬さが約4.5超且つBET表面積が約100m/g未満の、少なくとも1種の濡れすべり促進充填材、並びに
(c)(1)ケイ素含有種相及び炭素相を有する結合体、(2)金属含有種相及び炭素相を有する結合体、(3)少なくとも1つの有機基が結合した炭素生成物、若しくは(4)シリカをコーティングされたカーボンブラック、又はそれらの組み合わせから選択される、少なくとも1種の充填材、
を含有する。
【0016】
第4の態様では、組成物は、
(a)少なくとも1種のエラストマー成分、
(b)BET表面積が約40m/g未満の、少なくとも1つのタイプのシリカ、及び
(c)BET表面積が少なくとも約80m/gの、少なくとも1種の強化充填材、
を含有する。
【0017】
第5の態様では、組成物は、
(a)少なくとも1種のエラストマー成分、
(b)モース硬さが約4.5超且つBET表面積が約100m/g未満の、アルミニウム及びシリカを含有しない少なくとも1種の濡れすべり促進充填材、並びに
(c)BET表面積が少なくとも約80m/gの、少なくとも1種の強化充填材、
を含有する。
【0018】
上述の組成物の任意のものについて、濡れすべり促進充填材は任意の量で存在していてよい。好ましくはこの量は、濡れすべり促進充填材を伴わない同じエラストマー組成物と比較して、得られるエラストマー組成物の濡れすべり抵抗を改良又は増加させるのに十分な量である。
【0019】
コンパウンドの所望の性質に依存して、濡れすべり促進充填材は、好ましくはエラストマー組成物中のエラストマー成分の全量100重量部に対して、1重量部〜約60重量部(すなわち約1phr〜約60phr)、より好ましくはエラストマー成分の全量100重量部に対して、約10重量部〜約40重量部の量で加える。
【0020】
少なくとも1種の濡れすべり促進充填材は、モース硬さが約4.5超で且つ典型的にBET表面積が約100m/g未満、より好ましくは約80m/g未満、更により好ましくは約40m/g未満である。好ましい範囲は、約5m/g〜約100m/g未満、より好ましくは約10m/g〜約60m/gである。濡れすべり促進充填材は、シリカ、SiC等でよい。好ましくは濡れすべり促進充填材は、水酸化アルミニウムのようなアルミニウム含有充填材ではない。上述の特定の場合には、濡れすべり促進充填材は、シリカ以外及び/又はアルミニウム含有充填材、マグネシウム含有充填材若しくはTi含有充填材以外の濡れすべり促進充填材である。濡れすべり促進充填材は、エラストマー組成物中に存在するときに、得られるエラストマー組成物の濡れすべり抵抗を改良する能力を有する。1又は複数の異なるタイプの濡れすべり促進充填材を使用することができる。
【0021】
少なくとも1種のエラストマー成分に関して、任意の従来のエラストマー成分を使用することができる。本発明の組成物を作るために濡れすべり促進充填材と共に使用することができるエラストマー組成物としては、1又は複数のエラストマー成分を含有するエラストマー組成物を挙げることができる。2又はそれよりも多くのエラストマー成分がエラストマー組成物中に存在する場合、充填材を1又は複数のエラストマー成分と組み合わせる前又は後に、この2又はそれよりも多くのエラストマー成分を配合、混合及び/又は架橋させることができる。ここで「エラストマー成分」という用語は、単一のエラストマー又はゴム材料に限定されず、互いに混合、配合及び/又は架橋させた2又はそれよりも多くのエラストマー又はゴムを包含するものである。
【0022】
充填材又は充填材の配合物を加えることができるエラストマー組成物としては、限定するわけではないが、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ポリイソブチレン、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、そのようなエラストマーの油展(oil extended)誘導体、又はそれらの配合、混合若しくはコポリマーを挙げることができる。エラストマー組成物は好ましくは、ジエン含有モノマーから誘導した少なくとも1種のポリマー又はコポリマーを含むことができる。好ましくはエラストマー組成物は、天然ゴム;シス−1,4−ポリイソプレン;シス−3,4−ポリイソプレン;シス−1,4−ポリブタジエン;約15重量%〜約85重量%のビニル1,2成分を含む中及び高ビニルポリブタジエン;イソプレン及びブタジエンを含むコポリマー;イソプレン及びビニル芳香族(例えばスチレン)モノマーを含むコポリマー;ブタジエン及びビニル芳香族モノマー及び随意のアクリロニトリルを含むコポリマー;イソプレン、ブタジエン及びビニル芳香族モノマーを含むターポリマー;溶液又はエマルション重合プロセスによって作られるポリマー;並びに少なくとも2種のモノマーを含むポリマー、例えばランダムポリマー又はブロックポリマーを含むことができる。
【0023】
好ましくは組成物は、ジエン含有ポリマーを含むことができ、またジエン含有ポリマーの架橋のために硫黄含有又はペルオキシド含有架橋剤を更に含むことができる。
【0024】
更に、エラストマー組成物は、ブチルゴム;ハロブチルゴム(例えばクロロブチル又はブロモブチルゴム);ビニル芳香族モノマー、例えば好ましくはスチレン、αメチルスチレン、ジビニルベンゼン、ビニルピリジンと重合させたイソブチレン;イソブチレン/メチルスチレンコポリマーの臭素化によって作られるイソブチレン、メチルスチレン、ブロモメチルスチレンターポリマー;エチレン、プロピレン及び/又はブチレンのホモポリマー、コポリマー及び/又はターポリマー;EPDM、すなわちエチレン、プロピレン、ジエンターポリマー、ここでジエンは好ましくは、置換ノルボルネン又はヘキサジエンから選択される;酢酸ビニル、アクリル酸、C〜Cのアルキルアクリレート、メタクリル酸又はC〜Cのアルキルメタリレートとコポリマー化したエチレン;スチレンエチレンブチレンポリマー;水素化ニトリルポリマー;及びスチレンアクリロニトリルポリマーを含むことができる。
【0025】
エラストマー組成物は好ましくは、ジエン含有ポリマー又は他の官能性ポリマーを含む。組成物がジエン含有ポリマーを含む場合、ジエン含有ポリマーは、この定義を満たす任意のポリマーでよい。好ましくはジエン含有ポリマーは、エラストマー組成物で通常使用されるポリマー、特にタイヤ部品で通常使用されるジエン含有ポリマーである。ジエン含有ポリマーの例としては、限定するわけではないが、1,3−ブタジエン、スチレン、イソプレン、クロロプレン、イソブチレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、アクリロニトリル、エチレン及びプロピレンのホモ−、コ−又はター−ポリマーを挙げることができる。好ましくはエラストマーのガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量計(DSC)によって測定したときに、約−120℃〜約0℃である。例としては、限定するわけではないが、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、天然ゴム、ポリブタジエン、ポリイソプレン、スチレン−イソプレン、及びそれらの油展誘導体を挙げることができる。上述のものの任意の配合物を使用することもできる。
【0026】
本発明で使用するのに適当なゴムとしては、天然ゴム及びその誘導体、例えば塩素化ゴム、エポキシ化天然ゴム、及び合成ゴム、例えば;約10〜約70重量%のスチレンと約90〜約30重量%のブタジエンのコポリマー;約19部のスチレンと81部のブタジエンのコポリマー、30部のスチレンと70部のブタジエンのコポリマー、43部のスチレンと57部のブタジエンのコポリマー、及び50部のスチレンと50部のブタジエンのコポリマー;共役ジエンのポリマー及びコポリマー、例えばポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン等、及びそのような共役ジエンと、それとコポリマーするモノマー、例えばスチレン、メチルスチレン、ブロモメチルスチレン、クロロメチルスチレン、アクリロニトリル、又は2−ビニル−ピリジンとのコポリマーを挙げることができる。
【0027】
好ましくはエラストマーのガラス転移温度(Tg)は、DSCによって測定したときに、約−120℃〜約0℃である。そのようなエラストマー例としては、ポリ(ブタジエン)、ポリ(スチレン−コ−ブタジエン)、及びポリ(イソプレン)を挙げることができる。
【0028】
様々なエラストマー組成物を本発明で使用することができる。本発明で有益なエラストマー組成物、及び本発明の添加成分含有エラストマー組成物は、加硫組成物、熱可塑性加硫物、熱可塑性エラストマー、又は熱可塑性ポリオレフィンを提供するような性質を有するものでよい。熱可塑性加硫物、熱可塑性エラストマー、及び熱可塑性ポリオレフィンは好ましくは、性能特性を低下させずに、複数回にわたって押出及び成形する能力を有する。
【0029】
本発明のエラストマー組成物中に存在する第2の充填材又は強化充填材に関して、エラストマー材料のための任意の従来の充填材を使用することができ、強化充填材が好ましい。好ましくは強化充填材のBET表面積は少なくとも約80m/gである。使用することができる充填材としては、限定するわけではないが、カーボンブラック、少なくとも1つの有機基が結合したカーボンブラック、少なくとも1つのシラノール基が結合したカーボンブラック、ケイ素処理カーボンブラック、金属処理カーボンブラック、少なくとも1つの有機基が結合したケイ素処理カーボンブラック、少なくとも1つの有機基が結合した金属処理カーボンブラック、シリカコーティングしたカーボンブラック、少なくとも1つの有機基が結合したシリカコーティングしたカーボンブラック、金属酸化物、金属水酸化物、少なくとも1つの有機基が結合した金属酸化物若しくは水酸化物、シリカエアロゲル、金属ケイ酸塩、混合金属ケイ酸塩、クレイ、金属ケイ酸塩クレイ、カオリン、タルク、アルミナ、アルミニウムトリヒドロキシド、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、又はそれらの混合物を挙げることができる。充填材として使用することができる金属ケイ酸塩の例としては、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸カルシウムアルミニウム、それらの混合を挙げることができる。シリカを使用する場合、シリカは任意のタイプのシリカでよく、また好ましくはエラストマー組成物で従来使用されている任意のシリカでよい。シリカは沈降シリカ、フュームドシリカ、又は改質シリカ、例えば亜鉛改質又はアルミニウム改質シリカでよい。第2の充填材は、エラストマー組成物中の濡れすべり促進充填材とは異なるものである。
【0030】
明細書の記載における「充填材」は、強化充填材として作用することができ、また単なる強化と並んで本発明の他の所望の性質に貢献することができる。本明細の記載における「強化充填材」という用語は、組成物に加えたときにエラストマー組成物の少なくとも1つのエラストマー性質を強化する充填材に言及している。ケイ素処理カーボンブラック及び少なくとも1つの有機基が結合したカーボンブラックが好ましい。有機基が結合したカーボンブラックは、PCT国際公開WO96/48688号明細書、並びに米国特許第5,571,311号、同第5,630,868号、同第5,922,118号、同第5,900,029号同第5,895,522号、同第5,851,280号及び同第5,554,739号明細書で説明されている。これら特許明細書の記載は、参照して本明細書の記載に含める。有機基が結合したこれらの改質カーボンブラックを調製する方法は、上述の公開特許出願明細書及び特許明細書でも説明されている。好ましくは改質カーボンブラックは、有機基が結合したカーボンブラックであり、ここで有機基は、好ましくはカーボンブラックに直接に結合している芳香族基及び硫黄を有する。
【0031】
ケイ素処理カーボンブラックは、炭素相及びケイ素含有種相を有する結合体である。この結合体の説明及びこの結合体の製造方法は、米国特許第5,830,930号、同第5,869,550号、同第5,877,238号、及び同第5,904,762号明細書で説明されている。これら特許明細書の記載は、参照してその全てを本明細書の記載に含める。
【0032】
金属処理カーボンブラックは、充填材のうちの1種として使用することができ、これは炭素相と金属含有種相とを有する多相結合体である。ここでは、金属含有種は、1又は複数の異なる金属、例えばマグネシウム、カルシウム、チタン、バナジウム、コバルト、ニッケル、ジルコニウム、スズ、アンチモン、クロム、ネオジム、鉛、バリウム、セシウム、鉄、タングステン、モリブデン、アルミニウム、及び亜鉛、並びにそれらの混合物でよく又はこれらを含むことができる。炭素相及び金属含有種相を含む結合体は、1997年3月27日出願の米国特許出願第08/828,785号明細書で説明されている。この特許出願明細書の記載も、参照してその全てを本明細書の記載に含める。
【0033】
シリカでコーティングされたカーボンブラックは、米国特許第5,904,762号明細書で説明されている。この特許明細書の記載も、参照してその全てを本明細書の記載に含める。
【0034】
強化充填材のうちの1つとしてシリカを使用する場合、シリカは任意のタイプのシリカでよく、好ましくはエラストマー組成物で使用されている任意のシリカでよい。シリカは、沈降シリカ、フュームドシリカ、又は改質シリカ、例えば亜鉛改質又はアルミニウム改質シリカでよい。ここで「シリカ」という用語は、限定するわけではないが、アモルファスシリカ、ガラス質シリカ、溶融シリカ、ケイ酸塩(例えばアルミナケイ酸塩)及び他のケイ素又はシリカ含有充填材、例えばクレイ、タルク、ケイ灰石等を包含する。しかしながらシリカの表面積は、コンパウンドを強化するために、少なくとも約80m/gでなければならず、好ましくは100m/g超である。シリカは、例えばCabot社から商標名Cab−O−Sil(商標)で、PPG Industriesから商標名HI−SIL及びCEPTANEで、Rhone−Poulencから商標名ZEOSILで、及びDegussa AGから商標名ULTRASIL及びCOUPSILで、商業的に入手することができる。
【0035】
好ましい充填材の組み合わせは、濡れすべり促進充填材と、(a)表面積が100m/g超の従来の強化シリカ、(b)ケイ素処理カーボンブラック、(c)硫黄含有基を有する化学改質カーボンブラック、(d)カップリング剤を使用して予備改質したシリカ、又は(e)カップリング剤で予備改質したケイ素処理カーボンブラックとの配合である。
【0036】
濡れすべり促進充填材、強化充填材、及び1又は複数のエラストマー成分に加えて、本発明のエラストマー組成物は、1又は複数の硬化剤、カップリング剤、加工助剤、油展剤、劣化防止剤、クマリンインデン、炭化水素樹脂、他の樹脂、及び樹脂エステル及び/又は他の従来の成分を含むことができる。
【0037】
エラストマー組成物は、1又は複数の硬化剤、例えば硫黄、硫黄ドナー、活性化剤、促進剤、過酸化物、及びエラストマー組成物の架橋をもたらすために使用される他の系を含有することができる。好ましい硬化剤は、架橋させようとする1又は複数のエラストマー成分に依存している。
【0038】
組成物中にカップリング剤が存在する場合、カップリング剤は、2官能価又は多官能価シランカップリング剤を含むことができる。カップリング剤を使用して、添加成分をエラストマー成分にカップリングさせることができる。これは例えば、ビス(トリエトキシプロピル)テトラスルフィドカップリング剤を使用したときに起こる。組成物はカップリング剤を含有して、添加成分、エラストマー成分及び強化充填材を互いにカップリングさせることができる。米国特許第5,663,395号、同第5,652,310号、同第5,440,064号、及び同第5,468,893号明細書で開示されているカップリング剤を使用することができる。これら特許明細書の記載は、参照してその全てを本明細書の記載に含める。
【0039】
エラストマー成分と共にエラストマー組成物を作る充填材、添加成分及び他の添加材料は、それぞれの量及びタイプがエラストマー組成物の残部に適合しているかぎり、任意の量で存在していてよい。
【0040】
エラストマー組成物中に存在する充填材の全量は、エラストマー組成物中で一般的に使用される任意の量でよい。強化充填材は、好ましくは少なくとも約20phr、より好ましくは少なくとも約30phr、更により好ましくは少なくとも約40phrの量で存在していてよい。強化充填材の好ましい範囲は、約20phr〜約200phr、より好ましくは約40phr〜約120phrである。
【0041】
本発明のエラストマー組成物中にカップリング剤が存在する場合、カップリング剤は任意の従来の量で存在していてよい。エラストマー組成物中に存在するカップリング材の量は、充填材100重量部に対して、好ましくは約15重量部未満、より好ましくは10重量部未満である。
【0042】
濡れすべり抵抗の増加に関して、好ましくは濡れすべり抵抗は、濡れすべり促進充填材を含有しない他の同様のエラストマー組成物での濡れすべり抵抗と比較して、少なくとも2%、又はより好ましくは少なくとも5%、最も好ましくは少なくとも10%増加する。更に、そのような濡れすべり促進充填材を含有しない他の同様なエラストマー組成物での濡れすべり抵抗と比較して、濡れすべり抵抗が約2%〜約25%、例えば約2%〜約15%増加することが好ましい。
【0043】
また本発明は、少なくとも1つのジエンを含有するポリマーを上述の量で、充填材及び添加成分の配合物と配合、反応、混合、重合又はさもなければ組み合わせることによって、上述のエラストマー組成物を作る方法に関する。
【0044】
濡れすべり促進充填材は、エラストマー組成物調製の任意の段階で加えることができる。本発明のエラストマー組成物の調製は、1又は複数のエラストマー成分で開始し、そしてそこに他の成分、例えば充填材及び添加成分を加えることを含むことができる。あるいは、充填材のような材料を、1又は複数のエラストマー成分、例えばジエンを有するポリマーと予め組み合わせること、又は1又は複数のエラストマー成分に加える前に、充填材を添加成分及び随意にカップリング剤と予め組み合わせることができる。
【0045】
本発明では、任意の従来の混合方法を使用して、組成物の成分又は構成要素を組み合わせることができる。充填材は任意の順序で加えること、又は同時に加えることができる。成分の混合物は好ましくは、約120℃〜約180℃の温度で熱機械的に共に混合する。
【0046】
組成物がカップリング剤を含有している場合、カップリング剤は、エラストマー成分又は組成物に充填材を添加する前、その間、又はその後で加えることができる。エラストマー組成物がカップリング剤及び充填材を含有している場合、好ましくはカップリング剤を初めに充填材と反応させ、その後で充填材とエラストマー成分又は組成物とを混合又は反応させる。
【0047】
この組成物は、エラストマー材料及び/又は物品、例えばタイヤ若しくはその部分、ホース、ベルト、ワイパーブレード、シール、ガスケット、履き物、マット及び成形押出物の製造に有益なことがある。
【0048】
本発明は、以下の例を参照して更に説明する。これらの例は例示であり、本発明を限定することを意図していない。
【実施例】
【0049】

以下の例では、表1で示されている組成に従って、エラストマー組成物を調製した。全ての例において、与えられている数値は、特に示している場合を除いて重量部である。
【0050】
【表1】

【0051】
Duradene 715−溶液SBRはFirestone Synthetic Rubber & Latex Co.、米国オハイオ州アクロンから入手可能;Tacktene 1203−ポリブタジエンはBayer Fibres、米国オハイオ州アクロンから入手可能;Si 69−ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィドはDegussa AG、ドイツ国から入手可能;Sundex 8125−油はR.E.Carrol Inc.、米国ニュージャージー州トレントンから入手可能;酸化亜鉛はNew Jersey Zinc Co.、米国ニュージャージー州から入手可能;ステアリン酸はEmery Chemicals、米国オハイオ州シンシナティから入手可能;Flexon 7P−酸化防止剤N−(1,3−ジメチルブチル)−N’−フェニル−p−フェニレンジアミンはUniroyal Chemical Co.、米国コネティカット州ミドルベリーから入手可能;遮光性改良ワックスはUniroyal Chemical Co.、米国コネティカット州ミドルベリーから入手可能;Durax−促進剤、N−シクロヘキサン−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミドはR.T. Vanderbilt Co.、米国コネティカット州ノーウォークから入手可能;Benzyl Tuex−促進剤、テトラベンジルチウラムジスルフィドはUniroyal Chemical Co.、米国コネティカット州ミドルベリーから入手可能;シリカZll65はRhone−Poulencから、シリカHiSil 532及びSilene 732DはPPG Industries米国ペンシルバニア州ピッツバーグから入手可能;炭化ケイ素(SiC PT8026J(表面積31.9m/g)及びBPT8044−1(表面積55.9m/g))はNanomaterials research Corporation、米国コロラド州ロングモントから入手可能。
【0052】
エラストマー組成物は、表2で示されている混合方法で調製した。
【0053】
【表2】

【0054】
【表3】

【0055】
【表4】

【0056】
動的性質は、Rheometrics Dynamic Spectrometer II(RDS II、米国ニュージャージー州Rheometrics社製造)を使用して、ひずみ掃引(strain sweep)で測定した。測定は、0.2%〜120%について2重(double)ひずみ強度の範囲にわたってひずみ掃引で70℃において行った。ひずみ掃引での最大タンジェント(tan)デルタの値を得た。濡れすべり抵抗は、ASTM E303に従ってBritish Portable Skid Testerを使用して測定した。結果は、標準対照試料の抵抗を100として報告している。摩耗測定は、米国特許第4,995,197号明細書で説明されているLambournタイプの装置に基づくキャボット社の摩耗装置を使用して行った。この装置は14%のすべりで使用した。
【0057】
例において使用した充填材は、表面積及び硬さに関して低下の性質を有する。
【0058】
【表5】

【0059】
CRX2000は、米国特許第5,877,238号及び同第5,830,930号明細書で説明される多段階反応器及び方法を使用して作った。ここでこれら特許明細書の記載は、参照して本明細書の記載に含める。
【0060】
表3から、21phrのZ1165を、21phrのHiSil532で置き換えると、すべり抵抗が7%改良されることが分かる。同様な改良は、Silene732Dを使用するときにもたらされる。しかしながら、すべりの改良は、Silene732DでよりもHiSil532でのほうがわずかに大きい。
【0061】
本発明の他の態様は、説明されている本発明の態様及びその実施から当業者に明らかである。本明細書の記載及び例は単なる例示を意図しており、本発明の実際の範囲は特許請求の範囲によって示されるものである。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
(a)少なくとも1種のエラストマー成分、
(b)モース硬さが約4.5超且つBET表面積が約100m/g未満の、少なくとも1種の充填材、
(c)BET表面積が約80m/g又はそれよりも大きい、少なくとも1種の充填材、及び
(d)表面積が約100m/g未満の、少なくとも1種の充填材、
を含有し、前記充填材(b)、(c)及び(d)が互いに異なっている、組成物。
【請求項2】
前記充填材(b)、(c)及び(d)が充填材のタイプに関して異なっている、請求項1に記載の組成物。
【請求項3】
前記充填材(b)、(c)及び(d)が表面積に関して異なっている、請求項1に記載の組成物。
【請求項4】
前記(b)の充填材がシリカである、請求項1に記載の組成物。
【請求項5】
前記(c)の充填材がカーボンブラックである、請求項1に記載の組成物。
【請求項6】
(a)少なくとも1種のエラストマー成分、
(b)モース硬さが約4.5超且つBET表面積が約100m/g未満の、非アルミニウム含有充填材である少なくとも1種の充填材、及び
(c)BET表面積が少なくとも約80m/gの、少なくともシリカを含む少なくとも1種の充填材、
を含有する、組成物。
【請求項7】
前記(b)の充填材がシリカである、請求項6に記載の組成物。
【請求項8】
前記(b)の充填材がSiCである、請求項6に記載の組成物。
【請求項9】
前記(c)の充填材がカーボンブラックである、請求項6に記載の組成物。
【請求項10】
(a)少なくとも1種のエラストマー成分、
(b)モース硬さが約4.5超且つBET表面積が約100m/g未満の、少なくとも1種の充填材、並びに
(c)(1)ケイ素含有種相及び炭素相を有する結合体、(2)金属含有種相及び炭素相を有する結合体、(3)少なくとも1つの有機基が結合した炭素生成物、若しくは(4)シリカをコーティングされたカーボンブラック、又はそれらの組み合わせから選択される、少なくとも1種の充填材、
を含有する、組成物。
【請求項11】
前記(b)の充填材がシリカである、請求項10に記載の組成物。
【請求項12】
(a)少なくとも1種のエラストマー成分、
(b)BET表面積が40m/g未満の、少なくとも1つのタイプのシリカ、及び
(c)BET表面積が少なくとも約80m/gの、少なくとも1種の充填材、
を含有する、組成物。
【請求項13】
前記(c)の充填材がカーボンブラックである、請求項12に記載の組成物。
【請求項14】
(a)少なくとも1種のエラストマー成分、
(b)モース硬さが約4.5超且つBET表面積が約100m/g未満の、アルミニウム及びシリカを含有しない少なくとも1種の充填材、並びに
(c)BET表面積が少なくとも約80m/gの、少なくとも1種の充填材、
を含有する、組成物。
【請求項15】
前記(b)の充填材がSiCであり、前記(c)の充填材がカーボンブラック若しくはシリカ又はそれら両方である、請求項14に記載の組成物。
【請求項16】
前記エラストマー成分が、ブタジエンモノマー、イソプレンモノマー、クロロプレンモノマー、それらの組み合わせ、又はそれらの反応生成物から選択される少なくとも1種のモノマーを含有する、請求項1に記載の組成物。
【請求項17】
前記強化充填材が、カーボンブラック、又は約5:95〜約95:5の重量比のカーボンブラックとシリカの配合を含む、請求項1に記載の組成物。
【請求項18】
請求項1に記載の組成物を含有するタイヤ部品。
【請求項19】
前記(b)の充填材の大きさが約10〜約60m/gである、請求項6に記載の組成物。
【請求項20】
前記(c)の充填材が、カーボンブラック、又は約5:95〜約95:5の重量比のカーボンブラックとシリカの配合を含む、請求項6に記載の組成物。
【請求項21】
請求項6に記載の組成物を含有するタイヤ部品。
【請求項22】
前記エラストマー成分が、ブタジエンモノマー、イソプレンモノマー、クロロプレンモノマー、それらの組み合わせ、又はそれらの反応生成物から選択される少なくとも1種のモノマーを含有する、請求項6に記載の組成物。
【請求項23】
(a)少なくとも1種のエラストマー成分、
(b)モース硬さが約4.5超且つBET表面積が約100m/g未満の、少なくとも1種の濡れすべり促進充填材、
(c)BET表面積が約80m/g又はそれよりも大きい、少なくとも1種の強化充填材、及び
(d)表面積が約100m/g未満の、少なくとも1種の充填材、
を組み合わせて、濡れすべり抵抗性エラストマー組成物を作ることを含み、前記充填材(b)、(c)及び(d)が互いに異なっている、エラストマー組成物の濡れすべり抵抗性を改良する方法であって、ここで前記濡れすべり促進充填材を伴わない前記エラストマー組成物と比較して、前記濡れすべり抵抗性エラストマー組成物の濡れすべり抵抗性が増加している、エラストマー組成物の濡れすべり抵抗性を改良する方法。
【請求項24】
前記濡れすべり抵抗性が、前記濡れすべり促進充填材を伴わないエラストマー組成物と比較して、少なくとも約2%大きい、請求項23に記載の方法。
【請求項25】
前記濡れすべり抵抗性が、前記濡れすべり促進充填材を伴わないエラストマー組成物と比較して、少なくとも約10%大きい、請求項23に記載の方法。
【請求項26】
前記濡れすべり抵抗性エラストマー組成物を製造品に成形すること、及びその後で前記濡れすべり抵抗性組成物を加硫することを更に含む、請求項23に記載の方法。
【請求項27】
前記成形工程が、前記濡れすべり抵抗性エラストマー組成物をタイヤ部品に成形することを含む、請求項23に記載の方法。
【請求項28】
(a)少なくとも1種のエラストマー成分、
(b)モース硬さが約4.5超且つBET表面積が約100m/g未満の、非アルミニウム含有充填材である少なくとも1種の濡れすべり促進充填材、及び
(c)BET表面積が少なくとも約80m/gの、少なくともシリカを含む少なくとも1種の強化充填材、
を共に組み合わせることを含む、エラストマー組成物の濡れすべり抵抗性を改良する方法であって、ここで前記濡れすべり促進充填材を伴わない前記エラストマー組成物と比較して、前記濡れすべり抵抗性エラストマー組成物の濡れすべり抵抗性が増加している、エラストマー組成物の濡れすべり抵抗性を改良する方法。
【請求項29】
前記濡れすべり抵抗性エラストマー組成物を製造品に成形すること、及びその後で前記濡れすべり抵抗性エラストマー組成物を加硫することを更に含む、請求項28に記載の方法。
【請求項30】
前記成形工程が、前記濡れすべり抵抗性エラストマー組成物をタイヤ部品に成形することを含む、請求項28に記載の方法。
【請求項31】
(a)少なくとも1種のエラストマー成分、
(b)モース硬さが約4.5超且つBET表面積が約100m/g未満の、少なくとも1種の濡れすべり促進充填材、並びに
(c)(1)ケイ素含有種相及び炭素相を有する結合体、(2)金属含有種相及び炭素相を有する結合体、(3)少なくとも1つの有機基が結合した炭素生成物、若しくは(4)シリカをコーティングされたカーボンブラック、又はそれらの組み合わせから選択される、少なくとも1種の充填材、
を共に組み合わせることを含む、エラストマー組成物の濡れすべり抵抗性を改良する方法であって、ここで前記濡れすべり促進充填材を伴わない前記エラストマー組成物と比較して、前記濡れすべり抵抗性エラストマー組成物の濡れすべり抵抗性が増加している、エラストマー組成物の濡れすべり抵抗性を改良する方法。
【請求項32】
前記濡れすべり抵抗性が、前記濡れすべり促進充填材を伴わないエラストマー組成物と比較して、少なくとも約2%大きい、請求項31に記載の方法。
【請求項33】
前記濡れすべり抵抗性が、前記濡れすべり促進充填材を伴わないエラストマー組成物と比較して、少なくとも約10%大きい、請求項31に記載の方法。
【請求項34】
前記濡れすべり抵抗性エラストマー組成物を製造品に成形すること、及びその後で前記濡れすべり抵抗性エラストマー組成物を加硫することを更に含む、請求項31に記載の方法。
【請求項35】
前記成形工程が、前記濡れすべり抵抗性組成物をタイヤ部品に成形することを含む、請求項31に記載の方法。
【請求項36】
(a)少なくとも1種のエラストマー成分、
(b)BET表面積が約40m/g未満の、少なくとも1つのタイプのシリカ、及び
(c)BET表面積が少なくとも約80m/gの、少なくとも1種の強化充填材、
を共に組み合わせることを含む、エラストマー組成物の濡れすべり抵抗性を改良する方法であって、ここで前記強化充填材を伴わない前記エラストマー組成物と比較して、前記濡れすべり抵抗性エラストマー組成物の濡れすべり抵抗性が増加している、エラストマー組成物の濡れすべり抵抗性を改良する方法。
【請求項37】
前記濡れすべり抵抗性が、前記成分を伴わないエラストマー組成物と比較して、少なくとも約2%大きい、請求項36に記載の方法。
【請求項38】
前記濡れすべり抵抗性が、前記成分を伴わないエラストマー組成物と比較して、少なくとも約10%大きい、請求項36に記載の方法。
【請求項39】
前記濡れすべり抵抗性エラストマー組成物を製造品に成形すること、及びその後で前記濡れすべり抵抗性エラストマー組成物を加硫することを更に含む、請求項36に記載の方法。
【請求項40】
前記成形工程が、前記濡れすべり抵抗性エラストマー組成物をタイヤ部品に成形することを含む、請求項36に記載の方法。

【公開番号】特開2012−162741(P2012−162741A)
【公開日】平成24年8月30日(2012.8.30)
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願2012−108769(P2012−108769)
【出願日】平成24年5月10日(2012.5.10)
【分割の表示】特願2001−530405(P2001−530405)の分割
【原出願日】平成12年10月6日(2000.10.6)
【出願人】(391010758)キャボット コーポレイション (164)
【氏名又は名称原語表記】CABOT CORPORATION
【Fターム(参考)】