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JP2023541337A - エラストマー化合物の審美性および機械的特性を改善するためのカーボンブラック組成物 - Google Patents

エラストマー化合物の審美性および機械的特性を改善するためのカーボンブラック組成物 Download PDF

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JP2023541337A
JP2023541337A JP2022542917A JP2022542917A JP2023541337A JP 2023541337 A JP2023541337 A JP 2023541337A JP 2022542917 A JP2022542917 A JP 2022542917A JP 2022542917 A JP2022542917 A JP 2022542917A JP 2023541337 A JP2023541337 A JP 2023541337A
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ピーシービーエル リミテッド
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Abstract

本発明は、約25~160mg/gの範囲内のヨウ素価、20m2/g~150m2/gの範囲内の窒素表面積(NSA)を有する、少なくとも1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、好ましくは160mg/g~300mg/gの範囲内のヨウ素価、160m2/g~300m2/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、50ml/100g~120ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する少なくとも1つの第2のカーボンブラック、フィラー2を含み、凝集体サイズΔD50の幅の相乗的に向上した分布を有する、新規カーボンブラック組成物、ならびに、L*値等のエラストマー化合物の審美特性および色特性の改善と共に、引張強度、破断時伸び、引裂強度、切断成長等の改善された特性を有する、前記新規カーボンブラック組成物を含む天然ゴムもしくは合成ゴムのエラストマー化合物またはそれらの所定の混合物を提供する。【選択図】図14

Description

本発明は、凝集体サイズΔD50の幅の相乗的に向上した分布を有する新規カーボンブラック組成物に関し、これは、天然ゴムもしくは合成ゴムのエラストマー化合物またはそれらの所定の混合物に組み込まれると、L値等のエラストマー化合物の審美的および色特性を改善し、引張強度、破断時伸び、引裂強度、切断成長等の機械的特性を改善する。
タイヤ本体部分、側壁、様々な成形および押出エラストマー物品の外観または審美性は、主に本質的に弱い色性能を示すカーボンブラックグレードの組み込みに起因して、またさらには短時間および長時間のエージングからのエラストマー化合物の保護、プロセスの容易化等のために、調合中にエラストマー配合物に組み込まれた様々な化学添加剤の遅い表面ブルーミングに起因して、経時的または連続使用で徐々に劣化する。連続使用中、表面亀裂の開始および表面亀裂の漸進的な成長もまた、エラストマー物品の審美性の喪失に重要な役割を果たす。
外観または審美性以上に、タイヤの本体部分および側壁エラストマー化合物、成形エラストマー物品、押出エラストマー物品は、機械的特性、例えば引張強度、破断時伸び、弾性率、耐切断/チッピング性、耐摩耗性、切断開始、切断成長、耐引裂性および動的な機械的特性等のある特定の性能要求を満たさなければならない。
これらの性能要件の厳密さは、タイヤの種類、タイヤが供される使用の種類、成形エラストマー物品および押出エラストマー物品の応用分野等によって大きく異なる。
一般に、カーボンブラックは、物品の機械的特性、例えば引張強度、破断時伸び、弾性率、耐切断/チッピング性、耐摩耗性、切断開始、切断成長、耐引裂性および動的な機械的特性等の性能要求を達成するために、タイヤ本体部分、側壁、成形物品および押出物品のエラストマー配合物に組み込まれる。
ゴム産業では、ゴムを補強するために2種類のカーボンブラックが一般的に使用されている。硬質グレードのカーボンブラックは、調合されているゴムに高い耐摩耗性を付与し、一般に車両用タイヤトレッドを製造するために使用される。軟質グレードのカーボンブラックは、一般に、激しい屈曲に遭遇すると予想されるゴムを補強するために使用される。硬質グレードのカーボンブラックは、一般に、N100、N200、またはN300シリーズに分類される。軟質グレードのカーボンブラックは、一般に、N500、N600、およびN700シリーズに分類される。
さらに、一連のカーボンブラックが入手可能であるが、単独でまたは他のカーボンブラックと組み合わせてエラストマー化合物に組み込まれた場合のカーボンブラックの有効性の理解のギャップのため、および加工上の課題、コスト等のために、エラストマー用途には依然として使用されそうにない。しかしながら、それらのカーボンブラックは、エラストマー化合物に賢明に使用されれば、エラストマー化合物の性能ならびに非機能特性、例えば機械的特性、例えば引張強度、破断時伸び、弾性率、引裂強度、切断成長、導電特性、熱伝導特性、色特性、例えばL値等を変化させる可能性がある。
現在、ある特定の範囲の表面積(ヨウ素吸着価、窒素表面積等)、構造(吸油価)を有する50グレードを超える硬質および軟質グレードカーボンブラックが市販されており、タイヤ用途と非タイヤ用途の両方でエラストマー化合物に使用されている。これらの入手可能な硬質および軟質グレードのカーボンブラックを単独で、またはエラストマー化合物中で組み合わせて使用して、粘度、加工、硬化、ある特定の性能特徴をカバーするエラストマー化合物の一般的な性能特性を最適化することは、従来技術で知られている。
EP0609499A1またはUS5430087の、異なる粒径を有するカーボンブラック対および改善されたゴムストックと題された特許は、フュームドシリカおよびシランカップリング剤を有するファーネスブラックの非マッチおよびマッチした対を含む独特のカーボンブラック系を有する改善されたゴムストックの開発を開示している。カーボンブラック系は、高次および低次構造のカーボンブラック対を有する大小の粒子の混合物を含む。極性および非極性ゴムと調合されたカーボンブラック系は、2つのカーボンブラックのみを使用して、一連の望ましい特性を有する製品を提供する。カーボンブラックの対を含む進歩したカーボンブラック組成物が特許請求され開示されているが、ヒュームドシリカおよびシランカップリング剤もまた、特許請求されたカーボンブラック組成物およびゴム化合物組成物の一部である。高表面積カーボンブラック(160mg/gを超えるヨウ素吸着価)は、カーボンブラックの対の中で選択されなかった。この特許は、カーボンブラック組成物を含有するゴム化合物の色性能の改善(L値の低下)を示す動機がない。
改良された外観を有するエラストマー組成物と題された米国特許US6627693B1は、N650等の業界標準のカーボンブラックを使用して形成された物品よりも高い光沢および/または漆黒度を有する物品を形成するために使用され得る、エラストマーおよびカーボンブラックを含む組成物に関する。カーボンブラックは、約80~約400mg/gのヨウ素吸着価、約50~約175cc/100gのDBP値、約100~約175%のITRBの着色値、約80~約450m<2>/gのN2SA値、および/または約80~約300m<2>/gのCTAB値を特徴とし得る。しかしながら、主請求項では、それぞれの値が、少なくとも約50cc/100gのDBP値、少なくとも約100%のITRBの着色値、および上限なしで少なくとも約80m<2>/gのCTAB値を有することを請求している。進歩はまた、組成物から製造された物品、および物品を製造するための方法を説明していた。この先行技術は、色性能を改善するための高表面積(ヨウ素吸着価80~400mg/g)のカーボンブラックを開示しているが、ゴム化合物中のカーボンブラックの表面積の増加に伴って切断耐性の成長が減少し、また、この特許は、表面積が変化する2つ以上のカーボンブラックのカーボンブラック組成物を開示も請求もしていない。
tire with tread of rubber composition containing two different carbon blacksと題された欧州特許EP0866092は、有意な量の2つの異なるカーボンブラックとしてカーボンブラック補強材を含有し、定量的な量のシリカ補強材を含まないゴム組成物で構成されたトレッドを有するタイヤに関する。この特許は、カーボンブラック組成物および前記カーボンブラック組成物に基づくゴム化合物を開示した。しかし、カーボンブラック組成物は、専ら、シリカを含有してもしなくてもよい、最大130mg/gのヨウ素吸着価の硬質グレードと軟質グレードとの間のカーボンブラックである。
filler blending for rubber formulations corresponding to using a target loading value and target intrinsic properties desired for a rubber formulationと題された米国特許第US2012/0232216A1では、2つ以上のフィラーを組み合わせて所望の固有特性を有するブレンドを作製する、すなわち、単一フィラー系の所望の固有特性を模倣してブレンドを作製することができる。別の例示的な態様において、ブレンドの投入に望ましい目標値およびその固有特性と共にフィラーの個々の投入量を知ることにより、ブレンドを作製するために使用される少なくとも1つの未知のフィラーの個々の固有特性を計算することができる。次いで、計算された固有特性を既知のフィラーの固有特性と比較することによって、未知のフィラーを同定することができる。この特許は、一方のカーボンブラックが130m/gを超える表面積を有するカーボンブラック組成物を開示も主張もしなかった。
上記の先行技術を検討すると、物品の審美性、ならびに従来の硬質または軟質グレードのカーボンブラックとそのような高表面積カーボンブラックとの組み合わせを有する助剤カーボンブラック組成物グレードを含むエラストマー組成物の典型的な性能挙動を増強するために、従来の硬質および軟質グレードのカーボンブラックよりも、非常に高い表面積、すなわち非常に高いヨウ素吸着価および窒素表面積の特別な特徴を有するカーボンブラックを有する従来の軟質および硬質グレードを含む、前記カーボンブラック組成物グレードの開発の範囲および必要性が存在することは明らかである。
したがって、本発明の主な目的は、凝集体サイズΔD50の幅の相乗的に向上した分布を提供する2つのカーボンブラックの選択的混合、および天然ゴム、合成ゴムのエラストマー化合物またはそれらの所定の混合物へのその組み込みを含み、相乗的に向上した前記カーボンブラックの分散性を有するエラストマー化合物を提供するカーボンブラックグレードを開発することである。
本発明の別の目的は、約25~160mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、20m/g~150m/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、70ml/100g~140ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する第1のカーボンブラック、フィラー1と、160mg/g~300mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、160m/g~300m/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、50ml/100g~120ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する少なくとも1つの第2のカーボンブラック、フィラー2とを含む、前記カーボンブラックグレードを開発することであり、カーボンブラック組成物グレードにおける第2のカーボンブラック、フィラー2の重量は、0.5重量%~99.5重量%の間、好ましくは2.5重量%~97.5重量%の間で変動する。
本発明の別の好ましい目的は、約25~160mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、20m/g~150m/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、70ml/100g~140ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する第1のカーボンブラック、フィラー1と、160mg/g~300mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、160m/g~300m/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、50ml/100g~120ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する少なくとも1つの第2のカーボンブラック、フィラー2とを含む、低L値を示すエラストマー化合物を提供することであり、カーボンブラック組成物グレードにおける第2のカーボンブラック、フィラー2の重量は、カーボンブラック組成物グレードの0.5重量%~99.5重量%の間、好ましくは2.5重量%~97.5重量%の間で変動する。
本発明の1つの目的において、約25~160mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、20m/g~150m/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、70ml/100g~140ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する第1のカーボンブラック、フィラー1と、160mg/g~300mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、160m/g~300m/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、50ml/100g~120ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する少なくとも1つの第2のカーボンブラック、フィラー2と、を含むエラストマー化合物は、改善された引裂強度を示し、カーボンブラック組成物グレードにおける第2のカーボンブラック、フィラー2の重量は、カーボンブラック組成物グレードの0.5重量%~99.5重量%の間、好ましくは2.5重量%~97.5重量%の間で変動する。
本発明の別の目的において、約25~160mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、20m/g~150m/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、70ml/100g~140ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する第1のカーボンブラック、フィラー1と、160mg/g~300mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、160m/g~300m/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、50ml/100g~120ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する少なくとも1つの第2のカーボンブラック、フィラー2とを含むエラストマー化合物は、改善された切断成長を示し、カーボンブラック組成物グレードにおける第2のカーボンブラック、フィラー2の重量は、カーボンブラック組成物グレードの0.5重量%~99.5重量%の間、好ましくは2.5重量%~97.5重量%の間で変動する。
本発明の別の目的は、約25~160mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、20m/g~150m/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、70ml/100g~140ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する第1のカーボンブラック、フィラー1と、160mg/g~300mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、160m/g~300m/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、50ml/100g~120ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する少なくとも1つの第2のカーボンブラック、フィラー2とを含む、改善された破断時伸びを示すエラストマー化合物を提供することであり、カーボンブラック組成物グレードにおける第2のカーボンブラック、フィラー2の重量は、カーボンブラック組成物グレードの0.5重量%~99.5重量%の間、好ましくは2.5重量%~97.5重量%の間で変動する。
本発明の別の目的は、約25~160mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、20m/g~150m/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、70ml/100g~140ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する第1のカーボンブラック、フィラー1と、160mg/g~300mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、160m/g~300m/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、50ml/100g~120ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する少なくとも1つの第2のカーボンブラック、フィラー2とを含む、改善された引張強度を示すエラストマー化合物を提供することであり、カーボンブラック組成物グレードにおける第2のカーボンブラック、フィラー2の重量は、カーボンブラック組成物グレードの0.5重量%~99.5重量%の間、好ましくは2.5重量%~97.5重量%の間で変動する。
基本的実施形態において、本発明は、エラストマー化合物に適したカーボンブラック組成物であって、
(a)約25~160mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、20~150m2/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、70~140ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する、少なくとも1つの第1のカーボンブラック;および(b)160~300mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、160~300m2/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、50~120ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する少なくとも1つの第2のカーボンブラックの選択された組み合わせを含み、カーボンブラック組成物中の前記第2のカーボンブラックは、0.5重量%~99.5重量%の間で変動し、凝集体サイズΔD50の幅の相乗的に向上した分布を有する、カーボンブラック組成物を提供することに関する。
本発明の別の実施形態は、50nm~160nmの範囲内の凝集体サイズΔD50の幅の相乗的に向上した分布、ならびに1.4~4.02の範囲内の質量加重平均凝集体サイズDおよび数加重平均凝集体サイズDの比を有する、前記カーボンブラック組成物を提供することに関する。
本発明の別の実施形態は、0.63~0.9の範囲内のΔD50/DModeによって定義される、より小さいおよびより大きい凝集体サイズを推測することのない、凝集体サイズ分布曲線の広がりの尺度を有する、カーボンブラック組成物を提供することに関する。
本発明のさらに別の実施形態は、前記第1のカーボンブラックおよび前記第2のカーボンブラックの選択的な組み合わせが、選択的に可変の単峰性凝集体サイズ分布または二峰性凝集体サイズ分布を可能にする、前記カーボンブラック組成物を提供することに関する。
本発明のさらなる実施形態は、以下を含む選択的組み合わせを含む、前記カーボンブラック組成物を提供することに関する:
N339:EXP1=90:05、N339:EXP1=90:10、N339:EXP1=85:15、N339:EXP1=80:20、N339:EXP1=75:25、N339:EXP1=70:30、N339:EXP1=60:40、N339:EXP1=50:50、N234:EXP1=75:25、N134:EXP1=50:50、N134:EXP1=80:20、N134:EXP1=70:30、N660:EXP1=50:50、N660:EXP1=80:20、N660:EXP1=70:30、N774:EXP1=80:20、N774:EXP1=70:30、N774:EXP1=50:50、N774:EXP3=50:50、N550:EXP1=80:20、N550:EXP1=70:30、N550:EXP1=50:50およびN550:EXP2=50:50。
本発明のさらなる実施形態は、カーボンブラック組成物、P23(N339:EXP1=95:05)、P24(N339:EXP1=90:10)、P25(N339:EXP1=85:15)、P26(N339:EXP1=80:20)、P29(N339:EXP1=70:30)、P30(N339:EXP1=60:40)、P31(N339:EXP1=50:50)を含み、ΔD50およびΔD50/DModeの値が、フィラー1、N339中のフィラー2、EXP1の重量%の増加に伴って63nmおよび0.625(P22)から88nmおよび0.93に相乗的に増加する、前記カーボンブラック組成物を提供することに関する。
本発明の別の実施形態は、カーボンブラック組成物P37(N134:EXP1=80:20)、P36(N134:EXP1=50:50)を含み、ΔD50およびΔD50/DModeの値が、フィラー1、N134中のフィラー2、EXP1の重量%の増加に伴って55nmおよび0.695(P35)から58nmおよび0.88に相乗的に増加する、前記カーボンブラック組成物を提供することに関する。
本発明のさらに別の実施形態は、カーボンブラック組成物P40(N660:EXP1=80:20)、P39(N660:EXP1=50:50)を含み、フィラー1、N660中のフィラー2、EXP1の重量%の増加に伴ってΔD50の値は相乗的に変化するが、ΔD50/DModeは有意に変化せず、P38(ΔD50-156nm、ΔD50/DMode0.831)、P40(ΔD50-157nm、ΔD50/DMode0.86)およびP39(ΔD50-153nm、ΔD50/DMode0.856)である、前記カーボンブラック組成物を提供することに関する。
本発明の好ましい態様によれば、本発明は、カーボンブラック組成物を組み込んだエラストマー配合物であって;
前記カーボンブラック組成物は、(A)約25~160mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、20~150m2/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、70~140ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する、少なくとも1つの第1のカーボンブラック;および(b)160~300mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、160~300m2/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、50~120ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する少なくとも1つの第2のカーボンブラックの選択された組み合わせを含み、カーボンブラック組成物中の前記第2のカーボンブラックは、0.5重量%~99.5重量%の間で変動し、凝集体サイズΔD50の幅の相乗的に向上した分布を有し、(B)87.71~99.87%の範囲内の前記エラストマー化合物中のカーボンブラックの向上した分散性を有する選択的に共作用するゴム化合物を含み、前記選択的に共作用するゴム化合物は、天然ゴム、エポキシ化天然ゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリブタジエンゴム(PBR)、ブチルゴム(IIR)、クロロブチルゴム(CIIR)、ブロモブチルゴム、ネオプレンゴム(CR)、ニトリルゴム(NBR)、エチレンプロピレンゴム(EPR)、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、エチレン酢酸ビニル(EVA)ゴム、ポリアクリルゴム、ポリスルフィドゴム、シリコーンゴム、フルオロエラストマーまたは熱可塑性エラストマー、好ましくはNR/BR、SBR/BR、NBR、EPDMおよびIIRの少なくとも1つのホモポリマーまたはコポリマーを含む、エラストマー配合物を提供することに関する。
本発明の別の実施形態は、前記カーボンブラック組成物:選択的に共作用するゴム化合物が、0.05phr~150phrの範囲内であり、L値を含む向上した審美的および色特性が約25.0~約3.0の範囲内であり、有利にはL値を含む選択的に向上した審美的および色特性が15.38~5.05の範囲内であり;引裂強度が約15N/mm~約250N/mmの範囲内、より好ましくは33N/mm~198N/mmの範囲内であり、破断時伸びの改善が約240%~750%である、前記エラストマー配合物を提供することに関する。
本発明の別の態様は、
ヨウ素吸着価、89.00mg/g;窒素表面積(NSA)、86.20m2/g;吸油価(OAN)、119.8ml/100gを有するフィラー1、N339;および
全体で45phrである、カーボンブラックN339を投入する全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219を含み、145N/mm~155N/mmの範囲内の引裂強度を達成する、前記エラストマー配合物を提供することに関する。
本発明のさらに別の態様は、
フィラー1(N660)、ヨウ素吸着価、37.5mg/g;NSA)、35.1m2/g;吸油価(OAN)、91.2ml/100g;および
全体で45phrである、カーボンブラックN660を投入する全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219が、45N/mm~55N/mmの範囲内の引裂強度を達成する、前記エラストマー配合物を提供することに関する。
本発明の別の態様は、
ヨウ素吸着価、146.75mg/g;NSA、139.9m2/g;吸油価(OAN)、121.4ml/100gを有するフィラー1(N134);および
全体で45phrである、カーボンブラックN134を投入する全カーボンブラック組成物の50重量%のヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219が、195N/mm~210N/mmの範囲内の引裂強度を達成する、前記エラストマー配合物を提供することに関する。
本発明のさらなる実施形態は、
フィラー1(N774)、ヨウ素吸着価、30.5mg/g;NSA)、31.5m2/g;吸油価(OAN)、73.0ml/100g(OAN);および
全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219、
または
全カーボンブラック組成物の50重量%の、フィラー2(B361)、ヨウ素吸着価、292.0mg/g;NSA 294.0m2/g;吸油価 70ml/100gが、約90N/mm~105N/mmの引裂強度を示す、前記エラストマー配合物を提供することに関する。
本発明のさらなる実施形態は、
ヨウ素吸着価、146.75mg/g;NSA、139.9m2/g;吸油価(OAN)、121.4ml/100gを有するフィラー1(N134);および
全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219
が、約100N/mm~115N/mmの引裂強度を示す、前記エラストマー配合物を提供することに関する。
本発明のさらなる実施形態は、
ヨウ素吸着価、37.5mg/g;NSA)35.1m2/g;吸油価(OAN)、91.2ml/100gを有するフィラー1(N660);および
全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219
が、約70N/mm~85N/mmの引裂強度を示す、前記エラストマー配合物を提供することに関する。
本発明のさらなる態様は、
ヨウ素吸着価、43.2mg/g;NSA、36.09m2/g;吸油価(OAN)、121ml/100gを有するフィラー1(N550);および
全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219、
または
全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、162.0mg/g;NSA 156.0m2/g;吸油価 115.0ml/100gを有するフィラー2(N115)
が、約40N/mm~55N/mmの引裂強度を示す、前記エラストマー配合物を提供することに関する。
本発明の別の実施形態は、
ヨウ素吸着価、89.0mg/g;窒素表面積(NSA)、86.2m2/g;吸油価(OAN)、119.8ml/100gを有するフィラー1 N339;および
全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219
が、5.5~3.5のL値を示す、前記エラストマー配合物を提供することに関する。
本発明の別の実施形態は、
ヨウ素吸着価、37.5mg/g;窒素表面積(NSA)、35.1m2/g;吸油価(OAN)、91.2ml/100gを有するフィラー1 N660;および
全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219
が、約10.5~9.5のL値を示す、前記エラストマー配合物を提供することに関する。
本発明のさらに別の実施形態は、
ヨウ素吸着価、146.75mg/g;NSA、139.9m2/g;吸油価(OAN)、121.4ml/100gを有するフィラー1 N134、および
全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219
が、約10.5~9.5のL値を示す、前記エラストマー配合物を提供することに関する。
本発明のさらなる実施形態は、
ヨウ素吸着価、30.5mg/g;NSA、31.5m2/g;吸油価(OAN)、73.0ml/100g(OAN)を有するフィラー1 N774、および
全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2 EXP1 B219
が、約7.8~6.8のL値を示す、前記エラストマー配合物を提供することに関する。
本発明のさらなる実施形態は、
ヨウ素吸着価、30.5mg/g;NSA、31.5m2/g;吸油価(OAN)、73ml/100g(OAN)を有するフィラー1 N774、および
全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、292.0mg/g;NSA 294.0m2/g;吸油価、70.0ml/100gを有するフィラー2 EXP3(B361)
が、約7.5~6.5のL値を示す、前記エラストマー配合物を提供することに関する。
本発明のさらなる実施形態は、
ヨウ素吸着価、43.2mg/g;NSA、36.09m2/g;吸油価(OAN)、119.6ml/100gを有するフィラー1(N550)、および
全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219
が、約6.5~5.5のL値を示す、前記エラストマー配合物を提供することに関する。
本発明の別の実施形態は、
ヨウ素吸着価、43.2mg/g;NSA、36.09m2/g;吸油価(OAN)、121ml/100gを有するフィラー1 N550、および
全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、162mg/g;NSA 156m2/g;吸油価115ml/100gを有するフィラー2 EXP2(N115)
が、約8.5~7.5のL値を示す、前記エラストマー配合物を提供することに関する。
本発明の別の実施形態は、
ヨウ素吸着価、37.5mg/g;窒素表面積(NSA)、35.1m2/g;吸油価(OAN)、91.2ml/100gを有するフィラー1 N660;および
全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219
が、45phrの全カーボンブラック投入量で、10KCに対して10.0mm~9.0mm、および20KCに対して15.0mm~14.0mmの切断成長を示す、前記エラストマー配合物を提供することに関する。
本発明のさらに別の実施形態は、
ヨウ素吸着価、30.5mg/g;NSA、31.5m2/g;吸油価(OAN)、73.0ml/100g(OAN)を有するフィラー1 N774、および
全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2 EXP1 B219
が、70phrの全カーボンブラック投入量で、10KCに対して約13.0mm~12.0mmの切断成長を示す、前記エラストマー配合物を提供することに関する。
本発明のさらなる実施形態は、
ヨウ素吸着価、146.75mg/g;NSA、139.9m2/g;吸油価(OAN)、121.4ml/100gを有するフィラー1 N134、および
全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219
が、60phrの全カーボンブラック投入量で、10KCに対して約9.0mm~8.0mm、および20KCに対して13.0mm~12.0mmの切断成長を示す、前記エラストマー配合物を提供することに関する。
本発明のさらなる実施形態は、
ヨウ素吸着価、89.0mg/g、窒素表面積(NSA)、86.2m2/g;吸油価(OAN)、119.8ml/100gを有するフィラー1 N339;および
全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油量(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219、
または
ヨウ素吸着価37.5mg/g;窒素表面積(NSA)、35.1m2/g;吸油価(OAN)、91.2ml/100gを有するフィラー1 N660;および
全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219、
または
ヨウ素吸着価43.2mg/g;NSA、36.09m2/g;吸油価(OAN)119.6ml/100gを有するフィラー1(N550)、および
全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219、
または
ヨウ素吸着価30.5mg/g;NSA、31.5m2/g;吸油価(OAN)、73.0ml/100g(OAN)を有するフィラー1 N774、および
全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2 EXP1 B219
が、約240%~750%の破断時伸びを示す、前記エラストマー配合物を提供することに関する。
本発明のさらなる実施形態は、
ヨウ素吸着価、89.0mg/g、窒素表面積(NSA)、86.2m2/g;吸油価(OAN)、119.8ml/100gを有するフィラー1 N339;および
全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油量(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219、
または
ヨウ素吸着価37.5mg/g;窒素表面積(NSA)、35.1m2/g;吸油価(OAN)、91.2ml/100gを有するフィラー1 N660;および
全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219、
または
ヨウ素吸着価43.2mg/g;NSA、36.09m2/g;吸油価(OAN)119.6ml/100gを有するフィラー1(N550)、および
全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219、
または
ヨウ素吸着価30.5mg/g;NSA、31.5m2/g;吸油価(OAN)、73.0ml/100g(OAN)を有するフィラー1 N774、および
全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2 EXP1 B219
が、約6.0MPa~28.0MPaの引張強度を示す、前記エラストマー配合物を提供することに関する。
本発明の好ましい態様によれば、本発明は、エラストマー化合物に適した凝集体サイズΔD50の幅の所望の相乗的に向上した分布を含む、前記カーボンブラック組成物を製造するための方法であって、
(a)約25~160mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、20~150m2/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、70~140ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する、少なくとも1つの第1のカーボンブラック;および(b)160~300mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、160~300m2/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、50~120ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する少なくとも1つの第2のカーボンブラックの選択された組み合わせを混合するステップ含み、前記カーボンブラック組成物中の前記第2のカーボンブラックは、0.5重量%~99.5重量%の間で変動し、凝集体サイズΔD50の幅の相乗的に向上した分布は、50nm~160nmの範囲内であり、質量加重平均凝集体サイズDおよび数加重平均凝集体サイズDの比は1.4~4.02の範囲内である、方法を提供することに関する。
本発明の別の態様は、前記カーボンブラック組成物を組み込んだエラストマー配合物を製造するための方法であって、
(a)約25~160mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、20~150m2/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、70~140ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する、少なくとも1つの第1のカーボンブラック;および(b)160~300mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、160~300m2/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、50~120ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する少なくとも1つの第2のカーボンブラックの(A)カーボンブラック組成物であって、前記カーボンブラック組成物中の前記第2のカーボンブラックは、0.5重量%~99.5重量%の間で変動し、凝集体サイズΔD50の幅の相乗的に向上した分布を有する、カーボンブラック組成物と、(B)共作用するゴム化合物との選択された組み合わせを含めるステップ、ならびに、87.71~99.87%の範囲内のエラストマー化合物中のカーボンブラックの向上した分散性を有するエラストマー化合物を生成するための加工に従うステップを含む方法を提供することに関する。
本発明の別の態様は、カーボンブラックの相乗的に向上した分散性を有する前記エラストマー化合物であって、
(a)約25~160mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、20~150m2/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、70~140ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する少なくとも1つの第1のカーボンブラック;および(b)160~300mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、50~120ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する少なくとも1つの第2のカーボンブラックの組み合わせの前記分散性を含み、前記第2のカーボンブラックは、50nm~160nmの範囲内の凝集体サイズΔD50の幅の相乗的に向上した分布を有し、0.63~0.9の範囲内のΔD50/DModeによって定義される、より小さいおよびより大きい凝集体サイズを推定することのない、凝集体サイズ分布曲線の広がりの大きさを有する、前記エラストマー化合物を提供することに関する。
本発明のさらに別の態様は、天然ゴム、エポキシ化天然ゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリブタジエンゴム(PBR)、ブチルゴム(IIR)、クロロブチルゴム(CIIR)、ブロモブチルゴム、ネオプレンゴム(CR)、ニトリルゴム(NBR)、エチレンプロピレンゴム(EPR)、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、エチレン酢酸ビニル(EVA)ゴム、ポリアクリルゴム、ポリスルフィドゴム、シリコーンゴム、フルオロエラストマーまたは熱可塑性エラストマー、好ましくはNR/BR、SBR/BR、NBR、EPDMおよびIIRの少なくとも1つのホモポリマーまたはコポリマーを含むゴム化合物を含む、前記エラストマー化合物を提供することに関する。
本発明のさらなる態様は、15.38~5.05の範囲内の選択的L値;33N/mm~198N/mmの範囲内の引裂強度;26.38mm~8.78mmの範囲内の切断成長;5.57MPa~25.06MPaの範囲内の引張強度および208%~732%の範囲内の破断時伸びを含む、改善された審美的、色、機械的特性を有する、前記エラストマー化合物を提供することに関する。
カーボンブラック組成物、P22(N339:EXP1-100:00)、P23(N339:EXP1-95:05)、P24(N339:EXP1-90:10)、P25(N339:EXP1-85:15)、P26(N339:EXP1-80:20)、P27(N339:EXP1-75:25)、P29(N339:EXP1-70:30)、P30(N339:EXP1-60:40)、P31(N339:EXP1-50:50)、P28(N339:EXP1-00:100);P32(N234:EXP1-100:00)、P33(N234:EXP1-75:25);P35(N134:EXP1-100:00)、P37(N134:EXP1-80:20)、P58(N134:EXP1-70:30)、P36(N134:EXP1-50:50);P38(N660:EXP1-100:00)、P40(N660:EXP1-80:20)、P48(N660:EXP1-70:30)、P39(N660:EXP1-50:50)、P51(N550:EXP1-100:00)、P52(N550:EXP1-80:20)、P53(N550:EXP1-70:30)、P54m(N550:EXP1-50:50);P61(N550:EXP2-50:50)、P62(N550:EXP2-00:100);P41(N774:EXP1-100:00)、P42(N774:EXP1-80:20)、P43(N774:EXP1-70:30)、P44C(N774:EXP1-50:50)、P63(N774:EXP3-50:50)、P64C(N774:EXP3-00:100)を含む着色力単位を示す図である。 (1)P22(N339:EXP1=100:0.0)、(2)P28(EXP1 100)、(3)P26(N339:EXP1=80:20)、(4)P29(N339:EXP1=70:30)、(5)P30(N339:EXP1=60:40)および(6)P31(N339:EXP1=50:50)の凝集体サイズの微分体積分布を示す図である。 (1)P35(N134:EXP1=100:00)、(2)P28(EXP1 100)、(3)P37(N134:EXP1=80:20)および(4)P36(N134:EXP1=50:50)の凝集体サイズの微分体積分布を示す図である。 (1)P38(N660:EXP1=100:00)、(2)P28(EXP1=100)、(3)P40(N660:EXP1=80:20)および(4)P39(N660:EXP1=50:50)の凝集体サイズの微分体積分布を示す図である。 カーボンブラック組成物P22(N339:B219=100:00)、P24(N339:B219=90:10)、P25(N339:B219=85:15)、P26(N339:B219=80:20)、P29(N339:B219-70:30)、P30(N339:B219=60:40)、P31(N339:B219=50:50)P28(B219 100)のΔD50を示す図である。 カーボンブラック組成物P22(N339:B219=100:00)、P24(N339:B219=90:10)、P25(N339:B219=85:15)、P26(N339:B219=80:20)、P29(N339:B219-70:30)、P30(N339:B219=60:40)、P31(N339:B219=50:50)P28(B219 100)のΔD50/モードを示す図である。 カーボンブラック組成物P35(N134:B219=100:00)、P37(N134:B219=80:20)、P36(N134:B219=50:50)、P28(B219 100)のΔD50を示す図である。 カーボンブラック組成物P35(N134:B219=100:00)、P37(N134:B219=80:20)、P36(N134:B219=50:50)、P28(B219 100)のΔD50/モードを示す図である。 カーボンブラック組成物P38(N660:B219=100:00)、P28(B219 100)、P40(N660:B219=80:20)およびP39(N660:B219=50:50)のΔD50を示す図である。 カーボンブラック組成物P38(N660:B219=100:00)、P28(B219 100)、P40(N660:B219=80:20)およびP39(N660:B219=50:50)のΔD50/モードを示す図である。 異なるカーボンブラック組成物、P23C(N339:EXP1-95:05)、P24C(N339:EXP1-90:10)、P25C(N339:EXP1-85:15)、P26C(N339:EXP1-80:20)、P27C(N339:EXP1-75:25)、P29C(N339:EXP1-70:30)、P30C(N339:EXP1-60:40、P31C(N339:EXP1-50:50);P37C(N134:EXP1-80:20)、P36C(N134:EXP1-50:50);P40C(N660:EXP1-80:20)、P39C(N660:EXP1-50:50);P57C(N134:EXP1-80:20)、P58C(N134:EXP1-70:30)、P59C(N134:EXP1-50:50);P47C(N660:EXP1-80:20)、P48C(N660:EXP1-70:30)、P49C(N660:EXP1-50:50)、P50C(N660:EXP1-00:100);P52C(N550:EXP1-80:20)、P53C(N550:EXP1-70:30)、P54C(N550:EXP1-50:50)、P61C(N550:EXP2-50:50)、P62C(P42C(N774:EXP1-80:20)、P43C(N774:EXP1-70:30)、P44C(N774:EXP1-50:50)、P63C(N774:EXP3-50:50)を含むエラストマー化合物の引裂強度を示す図である。 異なるカーボンブラック組成物、P29C(N339:EXP1-70:30)、P31C(N339:EXP1-50:50);P40C(N339:EXP1-80:20)、P39C(N660:EXP1-50:50);P59C(N134:EXP1-50:50);P49C(N660:EXP1-50:50);P44C(N774:EXP1-50:50)、P63C(N774:EXP3-50:50)を含む様々なエラストマー化合物の切断成長の変化を示す図である。 異なるカーボンブラック組成物、P23C(N339:EXP1-95:05)、P24C(N339:EXP1-90:10)、P25C(N339:EXP1-85:15)、P26C(N339:EXP1-80:20)、P27C(N339:EXP1-75:25)、P29C(N339:EXP1-70:30)、P30C(N339:EXP1-60:40)、P31C(N339:EXP1-50:50);P39C(N660:EXP1-50:50);P59C(N134:EXP1-50:50);P54C(N550:EXP1-50:50)、P61C(N550:EXP2-50:50);P44C(N774:EXP1-50:50)、P63C(N774:EXP3-50:50)含むエラストマー化合物のL値の変化を示す図である。 異なるカーボンブラック組成物、P23C(N339:EXP1-95:05)、P24C(N339:EXP1-90:10)、P25C(N339:EXP1-85:15)、P26C(N339:EXP1-80:20)、P27C(N339:EXP1-75:25)P29C(N339:EXP1-70:30)、P30C(N339:EXP1-60:40)、およびP31C(N339:EXP1-50:50)を含むエラストマー化合物の試験および計算L値を示す図である。
使用材料
ゴム
1.天然ゴム(NR)-Indian Rubber Board,Kottayamからの50+-5のML(1+4)100℃の市販のリブ付きスモークシート(RSS)。
2.ポリブタジエン(BR)-Reliance Industries Ltd.インドからの96%シス含有量の市販のReflex 1220。
3.スチレンブタジエンゴム(SBR)-Reliance Industries Ltd.、インドからの23.5部のスチレンを含有する市販の油展(37.5重量%)SBR。
4.エチレンプロピレンジエンモノマー(EPDM)系ゴム-Rajshila Synthetics Pvt.Ltd.、インドから市販されている(ENB-5.7%、エチレン65%およびプロピレン35%)。
5.ニトリルブタジエンゴム(NBR)-Anant Poly Rubb Pvt.Ltd.、インドから市販されているNBR(アクリロニトリル含有量-35%)。
6.ブチルゴム(IIR)-Flexils Pvt.Ltd、インドにより供給されている市販のもの
フィラー
7.半補強カーボンブラック-
本発明に使用されるカーボンブラックは以下の通りである。
i)硬質カーボンブラック-N339、ヨウ素吸着価、89.00mg/g;窒素表面積(NSA)、86.2m2/g;吸油価(OAN)、119.8ml/100g;Phillips Carbon Black Limited(PCBL)。
ii)硬質カーボンブラック-N134、ヨウ素吸着価、146.75mg/g;NSA、139.90m2/g;吸油価(OAN)、121.4ml/100g;PCBL。
iii)硬質カーボンブラック-N234、ヨウ素吸着価、121.5mg/g;NSA、115.8m2/g;吸油価(OAN)、121.9ml/100g;PCBL。
iv)軟質カーボンブラック-N550、ヨウ素吸着価、43.20mg/g;NSA、36.09m2/g;吸油価(OAN)、119.6ml/100g;PCBL。
v)軟質カーボンブラック-N774、ヨウ素吸着価、30.50mg/g;NSA、31.5m2/g;吸油価(OAN)、73.0ml/100g;PCBL。
vi)軟質カーボンブラック-N660、ヨウ素吸着価、37.50mg/g;NSA、35.10m2/g;吸油価(OAN)、91.2ml/100g;PCBL。
本発明に使用される特別なカーボンブラックは、以下の通りである。
vii)EXP1 B219、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100g;PCBL。
viii)EXP2(N115)-ヨウ素吸着価 162.00mg/g;NSA 156.00m2/g;吸油価115.0ml/100g;PCBL。
ix)EXP3(B361)-ヨウ素吸着価292.00mg/g;NSA 294.00m2/g;吸油価70.0ml/100g;PCBL。
ゴム硬化系
8.硬化剤-Loba Chemie Pvt.Ltd.からの硫黄粉末(純度99.5%)。
9.促進剤-NOCIL Ltd.、インドからのN-シクロヘキシル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド(CBS)。すべてAdvance Chemical Pvt.Ltd.、インドからの2-メルカプトベンゾチアゾール(MBT)、テトラメチルチウラムジスルフィド(TMTD)、(2,2’ジベンゾチアジルジスルフィドまたは2,2’-ジチオビスベンゾチアゾール(MBTS)、および亜鉛ジブチルジチオカーボネート(ZDBC)。
10.抑制剤-N-(シクロヘキシルチオ)フタルイミド(CTP、PVI)-非汚染性および非変色性の加硫阻害剤、NOCIL Ltd.、インド。
11.活性剤-Avantor Performance Materials India Ltd.、インドからのゴム加硫用酸化亜鉛(ZnO)、およびLoba Chemie Pvt.Ltd.、インドからのステアリン酸
安定剤
12.熱安定剤-NOCIL Ltd.、インドからの2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン(TMQ)。
13.耐候安定剤-27.5部の高芳香族油を含有する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(6PPD)。
14.微結晶ワックス-オゾン攻撃に対する保護。
加工助剤
15.油-Viswaat Chemicals Ltd.、インドからの芳香族油;Advance Chemical Pvt.Ltd.、インドにより供給されたパラフィン油Vraj Chem Pvt Ltd.、インドにより供給されたDOP油。
16.ペプタイザー-NOCIL Ltd.、インドからの粘度制御用。
使用機器:
1.バンバリーミキサー-コベルコ、日本。
2.2本ロールミル-Santosh Engineering Pvt.Ltd.、インド。
3.成形プレス-Santosh Engineering Pvt.Ltd.、インド。
4.振動ディスクレオメータ(ODR)-ODR2000、Alfa Technology、USA。
5.万能試験機(UTM)-Instron 3366、Instron、英国。
6.ゴムプロセスアナライザ(RPA)-RPA93001、Alfa Technology、米国。
7.Demattia屈曲試験機-シリアル番号6501.1.1、Prolific engineers、インド。
8.凝集体サイズ分析器-BI-DCP、Brookhaven Instrument Corporation、米国。
9.分光光度計-AGERA Spectrophotometer、Hunter lab、米国。
10.着色試験機-Tint Tester 527、Erichsen、米国。
11.吸光光度計-HITECH、DABS、Luxemdourg、ドイツ。
12.分散評価機-91001SR、Alfa technology、米国。
カーボンブラック組成物グレードの調製
所定の組成物のカーボンブラック組成物グレードは、約25~160mg/gの範囲内、好ましくは約40~150mg/gの範囲内のヨウ素吸着価;20~150m2/gの範囲内、好ましくは35~140m2/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、70~140ml/100gの範囲内、より好ましくは80~125ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する1つの第1のカーボンブラック、フィラー1と、好ましくは160~300mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、160~300m/gの範囲内の窒素表面積、50~~120ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する少なくとも1つの第2のカーボンブラック、フィラー2と、を混合することにより作製され、カーボンブラック組成物グレードにおける第2のカーボンブラック、フィラー2の重量は、0.5重量%~99.5重量%の間で変動する。フィラー1およびフィラー2は、ペレットまたは粉末の形態で選択することができる。「フィラー1」および「フィラー2」の選択された所定の組成を表1に示す。本特許出願では、カーボンブラック組成物およびカーボンブラック組成物グレードという用語は互換的に使用される。
表1 カーボンブラック組成物グレード
Figure 2023541337000002

Figure 2023541337000003
フィラー1-N339、N660、N134、N234、N550、N774;フィラー2-EXP1、EXP2、EXP3;供給時間30分。
本発明において、第1のカーボンブラック、「フィラー1」は、N100、N200、N300、N500、N600、N700シリーズの従来の硬質および軟質グレードのカーボンブラック、またはN100、N200、N300、N500、N600およびN700シリーズの化学処理された、好ましくはカップリング剤処理された、有機基含有もしくは硫黄含有化合物処理カーボンブラックから選択される。
「フィラー1」および「フィラー2」のカーボンブラック組成物グレードはまた、適切な量の水、糖蜜、または糖溶液を結合剤として使用する造粒機を含む、任意の他の従来のフィラー混合技術に続く造粒を使用して作製することができる。
「フィラー1」および「フィラー2」を含むカーボンブラック組成物グレードは、好ましくは、カーボンブラック組成物グレードを調製するために使用されるカーボンブラックの2つの入口位置、およびブレンダの底部の1つの排出位置の選択肢を有する、10リットルの最大体積容量のドラム状ブレンダ内で調製され、続いて造粒が行われる。パドルまたはリボン等の撹拌機を取り付けるための選択肢が、ブレンダの内側にある。しかしながら、撹拌機による強いせん断力によるカーボンブラックペレットの破損を回避するために、「フィラー1」および「フィラー2」を含むカーボンブラック組成物は、好ましくは時計回りおよび反時計回りの連続運動を伴う360°回転によって対流力下で調製される。「V」ブレンダ、ダブルコーンブレンダ、造粒機および粉砕プロセス等の他のブレンダも、本カーボンブラック組成物グレードを調製するために使用することができる。
カーボンブラック組成物がカーボンブラック粉末から調製される場合、任意の容量のリボンブレンダ、パドルブレンダ、造粒機またはプラウせん断ミキサーもまた、本カーボンブラック組成物グレードを調製するために使用することができる。
ドラムブレンダは、ブレンダの上部に存在する2つの入口位置を通して所定の重量のカーボンブラックで手動で充填することができ、最終的には、約100~約200、約10~100のrpmで、12時間以内、6時間以内、約5分~約6時間、またはその間の任意の他の所定の時間、連続的な時計回りおよび反時計回りの回転によるブレンダの360°回転動作により、カーボンブラックを混合することができる。
ブレンダはまた、振動モード下でブレンダの2つの入口位置の上方に位置する2つのロスインウエイトフイーダを通して所定の重量のカーボンブラックで充填することができ、一方のフィーダは1つの第1のカーボンブラック、「フィラー1」を供給し、他方のフィーダは1つの第2のカーボンブラック、「フィラー2」を供給する。合計5kgの1つの第1のカーボンブラック、「フィラー1」、および1つの第2のカーボンブラック、「フィラー2」がブレンダ内に組み込まれると、フィーダはブレンダ内のフィラーの供給を停止し、入口位置の開口部が閉じられ、「フィラー1」および「フィラー2」は、約100~約200、または約10~100のrpmで、12時間以内、6時間以内、約5分~約6時間、またはその間の任意の他の所定の時間の連続的な時計回りおよび反時計回りの回転によるブレンダの360°転動によって混合された。
カーボンブラック組成物グレードおよび顆粒は、異なる回転速度で回転することができる主ロータおよびチョッパを備える造粒機で作製することができる。所定のカーボンブラック組成物(表1)を、必要量の水、糖蜜または糖溶液と共に造粒機内に導入し、少なくとも15分間造粒して顆粒を作製する。
カーボンブラック組成物グレードおよび顆粒は、水および糖蜜、糖、リグノスルホネート等の結合剤溶液の存在下でフィラー1およびフィラー2をペレタイザ内に組み込み、続いて乾燥プロセスを行うことによって、カーボンブラック製造中のプロセスでさらに作製することができる。
実施例1
P23の調製:フィーダ1からの1つの第1のカーボンブラック、「フィラー1」、N339のカーボンブラックペレット、およびフィーダ2からの1つの第2のカーボンブラック、「フィラー2」、EXP1のカーボンブラックペレットを、それぞれ9.5kg/hおよび0.5kg/hの供給速度で、ブレンダの2つの入口位置を通してドラムブレンダ内に30分間供給することによって、5kgバッチの試料P23を作製する。30分後、フィーダのスイッチを切り、ブレンダの2つの入口位置を蓋で閉じる。約25rpm~約50rpmで5分間、ブレンダチャンバを時計回りの方向に360°、次いで反時計回りの方向に順次回転させることによって、添加したカーボンブラックをブレンダ内で混合する。5分後、エラストマー化合物の開発にさらに使用するために、カーボンブラック組成物を密閉アルミニウム容器内で保存する。
実施例2~実施例10
P24~P33の調製:上記の実施例1に記載されたのと同じプロセスを採用し、表1に開示されたカーボンブラック組成、カーボンブラックの量(kg)および供給速度(kg/h)に従って、各5kgバッチの試料P24~P33を作製する。エラストマー化合物の開発にさらに使用するために、カーボンブラック組成物を密閉アルミニウム容器内で保存する。
実施例11、実施例13および実施例14
P36、P37およびP58の調製:上記の実施例1に記載されたのと同じプロセスを採用し、表1に開示されたカーボンブラック組成、カーボンブラックの量(kg)および供給速度(kg/h)に従って、各5kgバッチの試料P36、P37およびP58を作製する。エラストマー化合物の開発にさらに使用するために、カーボンブラック組成物を密閉アルミニウム容器内で保存する。
実施例15~実施例17
P39、P40およびP48の調製:上記の実施例1に記載されたのと同じプロセスを採用し、表1に開示されたカーボンブラック組成、カーボンブラックの量(kg)および供給速度(kg/h)に従って、各5kgバッチの試料P39、P40およびP48を作製する。エラストマー化合物の開発にさらに使用するために、カーボンブラック組成物を密閉アルミニウム容器内で保存する。
実施例18~実施例21
P42~P44およびP63の調製:上記の実施例1に記載されたのと同じプロセスを採用し、表1に開示されたカーボンブラック組成、カーボンブラックの量(kg)および供給速度(kg/h)に従って、各5kgバッチの試料P42~P44およびP63を作製する。エラストマー化合物の開発にさらに使用するために、カーボンブラック組成物を密閉アルミニウム容器内で保存する。
実施例22~実施例24
P52~P54およびP61の調製:上記の実施例1に記載されたのと同じプロセスを採用し、表1に開示されたカーボンブラック組成、カーボンブラックの量(kg)および供給速度(kg/h)に従って、各5kgバッチの試料P52~P54およびP61を作製する。エラストマー化合物の開発にさらに使用するために、カーボンブラック組成物を密閉アルミニウム容器内で保存する。
比較例1~比較例9
P22、P28、P32、P35、P38、P41およびP51、P62、ならびにP64の調製:上記の実施例1に記載されたのと同じプロセスを採用し、表1に開示されたカーボンブラック組成、カーボンブラックの量(kg)および供給速度(kg/h)に従って、各5kgバッチの試料P22、P28、P32、P35、P38、P41およびP51、P62、ならびにP64を作製する。エラストマー化合物の開発にさらに使用するために、カーボンブラック組成物を密閉アルミニウム容器内で保存する。
エラストマー化合物の調製
エラストマー化合物を製造する場合、カーボンブラック組成物グレードを別個に調製し、次いで、加硫または硬化後にエラストマー化合物を形成するゴムに、1つ以上の添加剤と共に導入する。
本発明において、原料ゴムはゴムと定義され、加硫または硬化したゴムはエラストマー化合物と定義される。
所定の組成物のカーボンブラックを、約25~160mg/gの範囲内、好ましくは約40~150mg/gの範囲内のヨウ素吸着価;20~150m/gの範囲内、好ましくは35~140m/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、70~140ml/100gの範囲内、より好ましくは80~125ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する1つの第1のカーボンブラック、「フィラー1」を、好ましくは160~300mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、160~300m/gの範囲内の窒素表面積、50~~120ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する少なくとも1つの第2のカーボンブラック、フィラー2とともに使用して調製し、所定のゴムと調合し、エラストマー化合物におけるカーボンブラック組成物の含有量は、約0.05phr~200phrの範囲内である。
他の調合成分および異なるゴム化合物の配合を表2、表3、表4、表5および表6に示す。
表2:ゴム化合物の配合(NR/BR)
Figure 2023541337000004
ゴムおよびゴム成分の量はphrで示される。
表2(続き):ゴム化合物の配合
Figure 2023541337000005
ゴムおよびゴム成分の量はphrで示される。
所定量のカーボンブラック組成物、ならびに硫黄、CBSおよび抑制剤(PVI)を除く他の添加剤を、バンバリーミキサーで4分間、約60rpm~約75rpmのロータ速度で調合することによって、表2に記載の各エラストマー化合物のマスターバッチを製造する。ゴムおよび他の調合成分と混合したカーボンブラックを二本ロールミルでさらに粉砕してマスターバッチシートを形成し、これを室温で少なくとも24時間維持した。
24時間後、マスターバッチを硬化成分(硫黄、CBSおよび抑制剤)とバンバリーミキサーで1.5分間、約30rpm~約40rpmのロータ速度で混合する。バンバリーミキサーからの化合物を2本ロールミルで粉砕して均質化し、ゴムシートを作製した。
エラストマー化合物の組成を表2に示す。
実施例26
P23Cの調製:以下の方法を採用することによって、エラストマー化合物「P23C」を作製する。「P23C」を調製するために、258.23グラムの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、N339、および13.59グラムの1つの第2のカーボンブラック、フィラー2、EXP1を含有する271.8グラムのカーボンブラック組成物、「P23」を使用した。
マスターバッチの調製
約302.02グラムの天然ゴム(NR)をバンバリーミキサー内で約15秒~約20秒の間調合し、続いて約302.02グラムのブタジエンゴム(BR)をバンバリーミキサー内に添加し、調合プロセスをさらに約15秒~約20秒継続する。その後、約135.9グラムの「P23」カーボンブラック組成物を、ZnO 36.24グラム、ペプタイザー0.30グラム、ステアリン酸12.08グラム、TMQ 9.06グラム、ワックス12.08グラム、6PPD 18.12グラム等の異なる添加剤と共に、バンバリーミキサー内のゴムに添加し、全質量(全物質)を約20秒~約30秒の間調合する。残りの約135.9グラムの「P23」カーボンブラック組成物を、油36.24グラムと共にバンバリーミキサー内の調合質量(調合物質)に添加し、調合プロセスの開始から4分が終了するまで調合を継続する。
バンバリーミキサー内での調合は、約60rpm~約75rpmのロータ速度、好ましくは65rpm~約70rpmのロータ速度で行う。
4分間の調合が完了した後、マスターバッチを、約145°~155℃のマスターバッチ化合物の排出温度でバンバリーミキサーから収集し、二本ロールミルで粉砕してゴムシートを形成し、250℃で少なくとも24時間維持する。
最終エラストマー化合物の調製
835グラムのマスターバッチ試料を、約90℃~約110℃の温度範囲で、硫黄7.27グラム、CBS 6.56グラムおよびPVI 0.76グラムと、約2.5分~約1.5分の間、約30rpm~約40rpmのロータ速度でバンバリー混合物中で調合する。
バンバリーミキサーからの化合物を2本ロールミルで粉砕して均質化した。
実施例27
P24Cの調製:以下の方法を採用することによって、エラストマー化合物「P24C」を作製する:
244.64グラムの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、N339、および27.18グラムの1つの第2のカーボンブラック、フィラー2、EXP1を混合することにより、271.8グラムのカーボンブラック組成物、「P24」を得る。
実施例26に記載したのと同じ方法を採用することにより、実施例27のマスターバッチおよび最終ゴム化合物を作製する。
実施例28
P25Cの調製:以下の方法を採用することによって、エラストマー化合物「P25C」を作製する。
231.05グラムの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、N339、および40.77グラムの1つの第2のカーボンブラック、フィラー2、EXP1を混合することにより、271.8グラムのカーボンブラック組成物、「P25」を得る。
実施例26に記載したのと同じ方法を採用することにより、実施例28のマスターバッチおよび最終ゴム化合物を作製する。
実施例29
P26Cの調製:以下の方法を採用することによって、エラストマー化合物「P26C」を作製する。
217.46グラムの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、N339、および54.36グラムの1つの第2のカーボンブラック、フィラー2、EXP1を混合することにより、271.8グラムのカーボンブラック組成物、「P26」を得る。
実施例26に記載したのと同じ方法を採用することにより、実施例29のマスターバッチおよび最終ゴム化合物を作製する。
実施例30
P27Cの調製:以下の方法を採用することによって、エラストマー化合物「P27C」を作製する。
203.87グラムの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、N339、および67.96グラムの1つの第2のカーボンブラック、フィラー2、EXP1を混合することにより、271.8グラムのカーボンブラック組成物、「P27」を得る。
実施例26に記載したのと同じ方法を採用することにより、実施例30のマスターバッチおよび最終ゴム化合物を作製する。
実施例31
P29Cの調製:以下の方法を採用することによって、エラストマー化合物「P29C」を作製する。
190.27グラムの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、N339、および81.55グラムの1つの第2のカーボンブラック、フィラー2、EXP1を混合することにより、271.8グラムのカーボンブラック組成物、「P29」を得る。
実施例26に記載したのと同じ方法を採用することにより、実施例31のマスターバッチおよび最終ゴム化合物を作製する。
実施例32
P30Cの調製:以下の方法を採用することによって、エラストマー化合物「P30C」を作製する。
163.09グラムの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、N339、および108.73グラムの1つの第2のカーボンブラック、フィラー2、EXP1を混合することにより、271.8グラムのカーボンブラック組成物、「P30」を得る。
実施例26に記載したのと同じ方法を採用することにより、実施例32のマスターバッチおよび最終ゴム化合物を作製する。
実施例33
P31Cの調製:以下の方法を採用することによって、エラストマー化合物「P31C」を作製する。
135.91グラムの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、N339、および135.9グラムの1つの第2のカーボンブラック、フィラー2、EXP1を混合することにより、271.8グラムのカーボンブラック組成物、「P31」を得る。
実施例26に記載したのと同じ方法を採用することにより、実施例33のマスターバッチおよび最終ゴム化合物を作製する。
実施例34
P36Cの調製:以下の方法を採用することによって、エラストマー化合物「P36C」を作製する。
135.91グラムの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、N134、および135.9グラムの1つの第2のカーボンブラック、フィラー2、EXP1を混合することにより、271.8グラムのカーボンブラック組成物、「P36」を得る。
実施例26に記載したのと同じ方法を採用することにより、実施例34のマスターバッチおよび最終ゴム化合物を作製する。
実施例35
P37Cの調製:以下の方法を採用することによって、エラストマー化合物「P37C」を作製する。
217.46グラムの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、N134、および54.36グラムの1つの第2のカーボンブラック、フィラー2、EXP1を混合することにより、271.8グラムのカーボンブラック組成物、「P37」を得る。
実施例26に記載したのと同じ方法を採用することにより、実施例35のマスターバッチおよび最終ゴム化合物を作製する。
実施例36
P39Cの調製:以下の方法を採用することによって、エラストマー化合物「P39C」を作製する。
135.91グラムの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、N660、および135.9グラムの1つの第2のカーボンブラック、フィラー2、EXP1を混合することにより、271.8グラムのカーボンブラック組成物、「P39」を得る。
実施例26に記載したのと同じ方法を採用することにより、実施例36のマスターバッチおよび最終ゴム化合物を作製する。
実施例37
P40Cの調製:以下の方法を採用することによって、エラストマー化合物「P40C」を作製する。
217.46グラムの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、N660、および135.9グラムの1つの第2のカーボンブラック、フィラー2、EXP1を混合することにより、271.8グラムのカーボンブラック組成物、「P40」を得る。
実施例26に記載したのと同じ方法を採用することにより、実施例37のマスターバッチおよび最終ゴム化合物を作製する。
比較例10
P38Cの調製:以下の方法を採用することによって、エラストマー化合物「P38C」を作製する。
271.8グラムの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、N660、および0.0グラムの第2のカーボンブラック、フィラー2、EXP1を混合することにより、271.8グラムのカーボンブラック組成物、「P38」を得る。
実施例26に記載したのと同じ方法を採用することにより、比較例10のマスターバッチおよび最終ゴム化合物を作製する。
比較例11
P28Cの調製:以下の方法を採用することによって、エラストマー化合物「P28C」を作製する。
271.8グラムの1つの第2のカーボンブラック、フィラー2、EXP1、および0.0グラムの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、N339を混合することにより、271.8グラムのカーボンブラック組成物、「P28」を得る。
実施例26に記載したのと同じ方法を採用することにより、例11のマスターバッチおよび最終ゴム化合物を作製する。
表3:ゴム化合物の配合(SBR/BR)
Figure 2023541337000006
ゴムおよびゴム成分の量はphrで示される。
所定量のカーボンブラック組成物、ならびに硫黄、CBSおよび抑制剤(PVI)を除く他の添加剤を、バンバリーミキサーで4分間、約60rpm~約75rpmのロータ速度で調合することによって、表3に記載の各エラストマー化合物のマスターバッチを製造する。ゴムおよび他の調合成分と混合したカーボンブラックを二本ロールミルでさらに粉砕してマスターバッチシートを形成し、これを室温で少なくとも24時間維持した。
24時間後、マスターバッチを硬化成分(硫黄、CBSおよび抑制剤)とバンバリーミキサーで1.5分間、約30rpm~約40rpmのロータ速度で混合する。バンバリーミキサーからの化合物を2本ロールミルで粉砕して均質化し、ゴムシートを作製した。
エラストマー化合物の組成を表3に示す。
実施例38
P57Cの調製:以下の方法を採用することによって、エラストマー化合物「P57C」を作製する。「P57C」を調製するために、249.7グラムの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、N134、および62.4グラムの1つの第2のカーボンブラック、フィラー2、EXP1を含有する312.1グラムのカーボンブラック組成物、「P37」を使用した。
マスターバッチの調製
約500グラムのスチレンブタジエンゴム(SBR)をバンバリーミキサー内で約15秒~約20秒の間調合し、続いて約156.0グラムのブタジエンゴム(BR)をバンバリーミキサー内に添加し、調合プロセスをさらに約15秒~約20秒継続する。その後、約156.05グラムの「P37」カーボンブラック組成物を、ZnO 15.6グラム、ステアリン酸10.4グラム、TMQ 5.2グラム等の異なる添加剤と共に、バンバリーミキサー内のゴムに添加し、全質量(全物質)を約20秒~約30秒の間調合する。残りの約156.05グラムの「P37」カーボンブラック組成物を、中の調合質量(調合物質)に添加し、調合プロセスの開始から4分が終了するまで調合を継続する。
バンバリーミキサー内での調合は、約60rpm~約75rpmのロータ速度、好ましくは65rpm~約70rpmのロータ速度で行う。
4分間の調合が完了した後、マスターバッチを、約145°~155℃のマスターバッチ化合物の排出温度でバンバリーミキサーから収集し、二本ロールミルで粉砕してゴムシートを形成し、25℃で少なくとも24時間維持する。
最終エラストマー化合物の調製
835グラムのマスターバッチ試料を、約90℃~約110℃の温度範囲で、硫黄6.5グラム、CBS 5.2グラムおよびPVI 0.9グラムと、約1.5分~約2.5分の間、約30rpm~約40rpmのロータ速度でバンバリー混合物中で調合する。
バンバリーミキサーからの化合物を2本ロールミルで粉砕して均質化した。
実施例39
P58Cの調製:以下の方法を採用することによって、エラストマー化合物「P58C」を作製する:
218.5グラムの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、N134、および93.6グラムの1つの第2のカーボンブラック、フィラー2、EXP1を混合することにより、312.1グラムのカーボンブラック組成物、「P58」を得る。
実施例38に記載したのと同じ方法を採用することにより、実施例39のマスターバッチおよび最終ゴム化合物を作製する。
実施例40
P59Cの調製:以下の方法を採用することによって、エラストマー化合物「P59C」を作製する。
156.0グラムの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、N134、および156.0グラムの1つの第2のカーボンブラック、フィラー2、EXP1を混合することにより、312.1グラムのカーボンブラック組成物、「P36」を得る。
実施例38に記載したのと同じ方法を採用することにより、実施例40のマスターバッチおよび最終ゴム化合物を作製する。
比較例12
P60Cの調製:以下の方法を採用することによって、エラストマー化合物「P60C」を作製する。
0グラムの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1 N134、および312.1グラムの第2のカーボンブラック、フィラー2、EXP1を混合することにより、312.1グラムのカーボンブラック組成物、「P28」を得る。
実施例38に記載したのと同じ方法を採用することにより、比較例12のマスターバッチおよび最終ゴム化合物を作製する。
表4:ゴム化合物の配合(IIR)
Figure 2023541337000007
ゴムおよびゴム成分の量はphrで示される。
所定量のカーボンブラック組成物、ならびに硫黄、TMTDおよびMBTを除く他の添加剤を、バンバリーミキサーで4分間、約60rpm~約75rpmのロータ速度で調合することによって、表4に記載の各エラストマー化合物のマスターバッチを製造する。ゴムおよび他の調合成分と混合したカーボンブラックを二本ロールミルでさらに粉砕してマスターバッチシートを形成し、これを室温で少なくとも24時間維持した。
24時間後、マスターバッチを硬化成分(硫黄、TMTDおよびMBT)とバンバリーミキサーで2.5分間、約30rpm~約40rpmのロータ速度で混合する。バンバリーミキサーからの化合物を2本ロールミルで粉砕して均質化し、ゴムシートを作製した。
エラストマー化合物の組成を表4に示す。
実施例41
P42Cの調製:以下の方法を採用することによって、エラストマー化合物「P42C」を作製する。「P42C」を調製するために、278.6グラムの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、N774、および69.7グラムの1つの第2のカーボンブラック、フィラー2、EXP1を含有する348.3グラムのカーボンブラック組成物、「42」を使用した。
マスターバッチの調製
約300グラムのブチル(IIR)をバンバリーミキサー内で約15秒~約20秒の間調合し、続いて約197.5グラムの残りのブチルゴムをバンバリーミキサー内に添加し、調合プロセスをさらに約15秒~約20秒継続する。その後、約174.15グラムの「P42」カーボンブラック組成物を、ZnO 24.9グラム、ステアリン酸5.0グラム等の異なる添加剤と共に、バンバリーミキサー内のゴムに添加し、全質量(全物質)を約20秒~約30秒の間調合する。残りの約174.15グラムの「P37」カーボンブラック組成物を、124.4グラムのパラフィン系油と共に中の調合質量(調合物質)に添加し、調合プロセスの開始から4分が終了するまで調合を継続する。
バンバリーミキサー内での調合は、約60rpm~約75rpmのロータ速度、好ましくは65rpm~約70rpmのロータ速度で行う。
4分間の調合が完了した後、マスターバッチを、約145°~155℃のマスターバッチ化合物の排出温度でバンバリーミキサーから収集し、二本ロールミルで粉砕してゴムシートを形成し、25℃で少なくとも24時間維持する。
最終エラストマー化合物の調製
835グラムのマスターバッチ試料を、約90℃~約110℃の温度範囲で、硫黄8.3グラム、MBT 2.1グラムおよびTMTD 6.2グラムと、約1.5分~約2.5分の間、約30rpm~約40rpmのロータ速度でバンバリー混合物中で調合する。
バンバリーミキサーからの化合物を2本ロールミルで粉砕して均質化した。
実施例42
P43Cの調製:以下の方法を採用することによって、エラストマー化合物「P43C」を作製する:
244.0グラムの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、N774、および104.6グラムの1つの第2のカーボンブラック、フィラー2、EXP1を混合することにより、348.3グラムのカーボンブラック組成物、「P43」を得る。
実施例41に記載したのと同じ方法を採用することにより、実施例42のマスターバッチおよび最終ゴム化合物を作製する。
実施例43
P44Cの調製:以下の方法を採用することによって、エラストマー化合物「P44C」を作製する。
174.15グラムの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、N774、および174.15グラムの1つの第2のカーボンブラック、フィラー2、EXP1を混合することにより、348.3グラムのカーボンブラック組成物、「P44」を得る。
実施例41に記載したのと同じ方法を採用することにより、実施例43のマスターバッチおよび最終ゴム化合物を作製する。
実施例44
P63Cの調製:以下の方法を採用することによって、エラストマー化合物「P63C」を作製する。
174.15グラムの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、N774、および174.15グラムの1つの第2のカーボンブラック、フィラー2、EXP3を混合することにより、348.3グラムのカーボンブラック組成物、「P63」を得る。
実施例41に記載したのと同じ方法を採用することにより、実施例44のマスターバッチおよび最終ゴム化合物を作製する。
比較例13
P45Cの調製:以下の方法を採用することによって、エラストマー化合物「P45C」を作製する。
0グラムの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1 N774、および348.3グラムの第2のカーボンブラック、フィラー2、EXP1を混合することにより、348.3グラムのカーボンブラック組成物、「P28」を得る。
実施例41に記載したのと同じ方法を採用することにより、比較例13のマスターバッチおよび最終ゴム化合物を作製する。
比較例14
P64Cの調製:以下の方法を採用することによって、エラストマー化合物「P64C」を作製する。
0グラムの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1 N774、および348.3グラムの第2のカーボンブラック、フィラー2、EXP3をブレンドすることにより、348.3グラムのカーボンブラック組成物、「P64」を得る。
実施例41に記載したのと同じ方法を採用することにより、比較例14のマスターバッチおよび最終ゴム化合物を作製する。
表5:ゴム化合物の配合(NBR)
Figure 2023541337000008
ゴムおよびゴム成分の量はphrで示される。
所定量のカーボンブラック組成物、ならびに硫黄、TMTおよびMBTSを除く他の添加剤を、バンバリーミキサーで4分間、約60rpm~約75rpmのロータ速度で調合することによって、表5に記載の各エラストマー化合物のマスターバッチを製造する。ゴムおよび他の調合成分と混合したカーボンブラックを二本ロールミルでさらに粉砕してマスターバッチシートを形成し、これを室温で少なくとも24時間維持した。
24時間後、マスターバッチを硬化成分(硫黄、TMTおよびMBTS)とバンバリーミキサーで2.5分間、約30rpm~約40rpmのロータ速度で混合する。バンバリーミキサーからの化合物を2本ロールミルで粉砕して均質化し、ゴムシートを作製した。
エラストマー化合物の組成を表5に示す。
実施例45
P47Cの調製:以下の方法を採用することによって、エラストマー化合物「P47C」を作製する。「P47C」を調製するために、240.2グラムの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、N660、および60.1グラムの1つの第2のカーボンブラック、フィラー2、EXP1を含有する300.3グラムのカーボンブラック組成物、「P40」を使用した。
マスターバッチの調製
約300グラムのニトリルブタジエンゴム(NBR)をバンバリーミキサー内で約15秒~約20秒の間調合し、続いて約300.6グラムの残りのニトリルブタジエンゴムをバンバリーミキサー内に添加し、調合プロセスをさらに約15秒~約20秒継続する。その後、約150.3グラムの「P40」カーボンブラック組成物を、ZnO 30.0グラム、ステアリン酸9.0グラム、TDQ 6.0グラム、パラフィンワックス6.0グラム等の異なる添加剤と共に、バンバリーミキサー内のゴムに添加し、全質量(全物質)を約20秒~約30秒の間調合する。残りの約150.0グラムの「P40」カーボンブラック組成物を、48.0グラムの芳香族油と共に中の調合質量(調合物質)に添加し、調合プロセスの開始から4分が終了するまで調合を継続する。
バンバリーミキサー内での調合は、約60rpm~約75rpmのロータ速度、好ましくは65rpm~約70rpmのロータ速度で行う。
4分間の調合が完了した後、マスターバッチを、約145°~155℃のマスターバッチ化合物の排出温度でバンバリーミキサーから収集し、二本ロールミルで粉砕してゴムシートを形成し、25℃で少なくとも24時間維持する。
最終エラストマー化合物の調製
830.1グラムのマスターバッチ試料を、約90℃~約110℃の温度範囲で、硫黄9.97グラム、MBTS 4.99グラムおよびTMT 4.9グラムと、約1.5分~約2.5分の間、約30rpm~約40rpmのロータ速度でバンバリー混合物中で調合する。
バンバリーミキサーからの化合物を2本ロールミルで粉砕して均質化した。
実施例46
P48Cの調製:以下の方法を採用することによって、エラストマー化合物「P48C」を作製する:
180.2グラムの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、N660、および120.1グラムの1つの第2のカーボンブラック、フィラー2、EXP1を混合することにより、300.3グラムのカーボンブラック組成物、「P48」を得る。
実施例45に記載したのと同じ方法を採用することにより、実施例46のマスターバッチおよび最終ゴム化合物を作製する。
実施例47
P49Cの調製:以下の方法を採用することによって、エラストマー化合物「P49C」を作製する。
150.15グラムの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、N660、および150.15グラムの1つの第2のカーボンブラック、フィラー2、EXP1を混合することにより、300.3グラムのカーボンブラック組成物、「P39」を得る。
実施例45に記載したのと同じ方法を採用することにより、実施例47のマスターバッチおよび最終ゴム化合物を作製する。
比較例15
P50Cの調製:以下の方法を採用することによって、エラストマー化合物「P50C」を作製する。
0グラムの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、N660、および300.3グラムの第2のカーボンブラック、フィラー2、EXP1を混合することにより、300.3グラムのカーボンブラック組成物、「P28」を得る。
実施例45に記載したのと同じ方法を採用することにより、比較例15のマスターバッチおよび最終ゴム化合物を作製する。
表6:ゴム化合物の配合(EPDM)
Figure 2023541337000009
ゴムおよびゴム成分の量はphrで示される。
所定量のカーボンブラック組成物、ならびに硫黄、TMT、MBT、ZDBCを除く他の添加剤を、バンバリーミキサーで4分間、約60rpm~約75rpmのロータ速度で調合することによって、表6に記載の各エラストマー化合物のマスターバッチを製造する。ゴムおよび他の調合成分と混合したカーボンブラックを二本ロールミルでさらに粉砕してマスターバッチシートを形成し、これを室温で少なくとも24時間維持した。
24時間後、マスターバッチを硬化成分(硫黄、TMTおよびMBTおよびZDBC)とバンバリーミキサーで2.5分間、約30rpm~約40rpmのロータ速度で混合する。バンバリーミキサーからの化合物を2本ロールミルで粉砕して均質化し、ゴムシートを作製した。
エラストマー化合物の組成を表6に示す。
実施例48
P52Cの調製:以下の方法を採用することによって、エラストマー化合物「P52C」を作製する。「P52C」を調製するために、352.9グラムの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、N550、および88.2グラムの1つの第2のカーボンブラック、フィラー2、EXP1を含有する441.2グラムのカーボンブラック組成物、「P52」を使用した。
マスターバッチの調製
約100グラムのエチレンプロピレンジエンモノマー(EPDM)をバンバリーミキサー内で約15秒~約20秒の間調合し、続いて約241.2グラムの「P52カーボンブラック組成物を、ZnO 14.7グラム、ステアリン酸5.9グラム、パラフィンワックス2.9グラム、TDQ 5.9グラム等の異なる添加剤と共に、バンバリーミキサー内のゴムに添加し、全質量(全物質)を約20秒~約30秒の間調合し、その後194.1グラムの残りのEPDMゴムをバンバリーミキサー内に添加し、調合プロセスをさらに約15秒~約20秒継続する。残りの約200グラムの「P52」カーボンブラック組成物を、235.3グラムのパラフィン系油と共に中の調合質量(調合物質)に添加し、調合プロセスの開始から4分が終了するまで調合を継続する。
バンバリーミキサー内での調合は、約60rpm~約75rpmのロータ速度、好ましくは65rpm~約70rpmのロータ速度で行う。
4分間の調合が完了した後、マスターバッチを、約145°~155℃のマスターバッチ化合物の排出温度でバンバリーミキサーから収集し、二本ロールミルで粉砕してゴムシートを形成し、25℃で少なくとも24時間維持する。
最終エラストマー化合物の調製
838.6グラムのマスターバッチ試料を、約90℃~約110℃の温度範囲で、硫黄3.70グラム、MBT 3.70グラムおよびTMT 1.97グラム、ZDBC 1.97グラムと、約1.5分~約2.5分の間、約30rpm~約40rpmのロータ速度でバンバリー混合物中で調合する。
バンバリーミキサーからの化合物を2本ロールミルで粉砕して均質化した。
実施例49
P53Cの調製:以下の方法を採用することによって、エラストマー化合物「P53C」を作製する:
308.8グラムの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、N550、および132.4グラムの1つの第2のカーボンブラック、フィラー2、EXP1を混合することにより、441.2グラムのカーボンブラック組成物、「P53」を得る。
実施例48に記載したのと同じ方法を採用することにより、実施例49のマスターバッチおよび最終ゴム化合物を作製する。
実施例50
P54Cの調製:以下の方法を採用することによって、エラストマー化合物「P54C」を作製する。
220.6グラムの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、N550、および220.6グラムの1つの第2のカーボンブラック、フィラー2、EXP1を混合することにより、441.2グラムのカーボンブラック組成物、「P54」を得る。
実施例48に記載したのと同じ方法を採用することにより、実施例50のマスターバッチおよび最終ゴム化合物を作製する。
実施例51
P61Cの調製:以下の方法を採用することによって、エラストマー化合物「P61C」を作製する。
220.6グラムの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、N550、および220.6グラムの1つの第2のカーボンブラック、フィラー2、EXP2を混合することにより、441.2グラムのカーボンブラック組成物、「P61」を得る。
実施例48に記載したのと同じ方法を採用することにより、実施例51のマスターバッチおよび最終ゴム化合物を作製する。
比較例16
P55Cの調製:以下の方法を採用することによって、エラストマー化合物「P55C」を作製する。
0グラムの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1 N550、および441.2グラムの第2のカーボンブラック、フィラー2、EXP1を混合することにより、441.2グラムのカーボンブラック組成物、「P28」を得る。
実施例48に記載したのと同じ方法を採用することにより、比較例16のマスターバッチおよび最終ゴム化合物を作製する。
比較例17
P62Cの調製:以下の方法を採用することによって、エラストマー化合物「P62C」を作製する。
0グラムの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1 N550、および441.2グラムの第2のカーボンブラック、フィラー2、EXP2を混合することにより、441.2グラムのカーボンブラック組成物、「P62」を得る。
実施例48に記載したのと同じ方法を採用することにより、比較例17のマスターバッチおよび最終ゴム化合物を作製する。
前述の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方は例示であり、特許請求される本発明のさらなる説明を提供することを意図していることを理解されたい。本発明による進歩は、以下の非限定的な例示的説明に関連してさらに詳細に議論される。
カーボンブラック組成物グレードのコロイド特性
1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、および1つの第2のカーボンブラック、フィラー2を含むカーボンブラック組成物のコロイド特性、例えば、ASTM規格、ASTM D1510、ASTM D6556、ASTM D2414、ASTM D3493およびASTM D3265を採用することにより測定される、ヨウ素吸着価(mg/g)、窒素表面積(NSA、m/g)、統計的表面積(STSA、m/g)、吸油価(OAN、ml/100g)、圧縮吸油価(COAN、ml/100g)、着色力単位を、表7、表8および表9に示す。
1つの第1のカーボンブラック、フィラー1における、異なる量の1つの第2のカーボンブラック、フィラー2を含むカーボンブラック組成物の着色強度の変化を、図1に示す。
表7:カーボンブラック組成物(N339ベース)のコロイド特性
Figure 2023541337000010
表8:カーボンブラック組成物(N234、N134およびN660ベース)のコロイド特性
Figure 2023541337000011
表9:カーボンブラック組成物(N774およびN550ベース)のコロイド特性
Figure 2023541337000012
カーボンブラック組成物の色特性
カーボンブラックまたはカーボンブラック組成物の色特性を、ASTM D3265によって着色力単位で測定するが、これはカーボンブラックによる白色顔料の白色度値の隠蔽力の指標である。カーボンブラックの着色力値が高いほど、カーボンブラックの黒色の強度が高いことを示す。
約25~160mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、20m/g~150m/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、70ml/100g~140ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する1つの第1のカーボンブラック、フィラー1と、160mg/g~300mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、160m/g~300m/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、50ml/100g~120ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する1つの第2のカーボンブラック、フィラー2とを含む、カーボンブラック組成物の着色力は、より高い値を示し、カーボンブラック組成物は、異なる量の増加するフィラー2を含有する。
60mg/g~100mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、70m/g~100m/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、60ml/100g~130ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有するフィラー1としての1つの第1のカーボンブラックと、200mg/g~270mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、および50ml/100g~110ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する1つの第2のカーボンブラック、フィラー2とを含むカーボンブラック組成物の場合、着色力は、カーボンブラック組成物P31について約20%改善され、これは、100重量%のフィラー1を含有するP22と比較して、50重量%のフィラー1および50重量%のフィラー2からなる。表7および図1を参照されたい。
115mg/g~160mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、110m/g~150m/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、110ml/100g~140ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する1つの第1のカーボンブラック、フィラー1と、200mg/g~270mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、および50ml/100g~110ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する1つの第2のカーボンブラック、フィラー2とを含むカーボンブラック組成物の場合、着色力は、カーボンブラック組成物P36およびP33について約5.5および4.2%改善され、これらは、100重量%のフィラー1を含有するP35およびP32と比較して、50重量%のフィラー1および50重量%のフィラー2を含有する。表8および図1を参照されたい。
25mg/g~50mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、25m/g~45m/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、60ml/100g~130ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有するフィラー1である1つの第1のカーボンブラックと、200mg/g~270mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、および50ml/100g~110ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有するフィラー2としての1つの第2のカーボンブラックとを含むカーボンブラック組成物の場合、着色力は、カーボンブラック組成物P39、P44、P63およびP61についてそれぞれ約65、80.7、82.7、および129.2%改善され、これらは、100重量%のフィラー1を含有するP38(N660)、100重量%のフィラー1を含有するP41(N774)、100重量%のフィラー1を含有するP51(N550)と比較して、50重量%のフィラー1および50重量%のフィラー2を含有する。表8および表9および図1を参照されたい。
カーボンブラック組成物の凝集体サイズ分布(ASD)
本発明は、約25~160mg/gの範囲内、好ましくは約40~150mg/gの範囲内のヨウ素吸着価;20~150m/gの範囲内、好ましくは35~140m/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、70~140ml/100gの範囲内、より好ましくは80~125ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する少なくとも1つの第1のカーボンブラック、フィラー1と、好ましくは160~300mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、160m/g~300m/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、50~~120ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する少なくとも1つの第2のカーボンブラック、フィラー2とを含むカーボンブラック組成物に属し、カーボンブラック組成物における第2のカーボンブラック、フィラー2の重量は、0.5重量%~99.5重量%の間で変動する。
本発明は、単峰性凝集体サイズ分布(ASD)、すなわちカーボンブラック組成物の凝集体サイズ分布全体にただ1つのピークを有する、少なくとも2つの異なるカーボンブラック、1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、および1つの第2のカーボンブラック、フィラー2を含むカーボンブラック組成物グレードを示す。
本発明のカーボンブラック組成物グレードは、フィラー1のヨウ素吸着価が約55mg/g~145mg/gの範囲、好ましくは約65mg/g~135mg/gの範囲であり;窒素表面積(NSA)が約60m/g~140m/gの範囲、好ましくは70m/g~130m/gの範囲であり;油吸着価(OAN)が約70ml/100g~140ml/100gの範囲、好ましくは80ml/100g~130ml/100gの範囲である場合、単峰性凝集体サイズ分布を示す。図2および図3を参照されたい。
本発明は、二峰性凝集体サイズ分布(ASD)、すなわちカーボンブラック組成物の凝集体サイズ分布全体に2つのピークを有する、少なくとも2つの異なるカーボンブラック、1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、および1つの第2のカーボンブラック、フィラー2を含むカーボンブラック組成物を示す。
本発明のカーボンブラック組成物は、フィラー1のヨウ素吸着価が約25~55mg/gの範囲であり;窒素表面積(NSA)が約25~50m/gの範囲であり;吸油価(OAN)が約60~130ml/100gの範囲である場合、二峰性凝集体サイズ分布、すなわち凝集体サイズ分布全体に少なくとも2つのピークを示す。図4を参照されたい。
質量加重平均凝集体サイズDと、数加重平均凝集体サイズDとの比は、凝集体サイズ分布の均一性を示す。比の値が高いほど不均一性を表し、比の値が比較的低く1に近づくほど、ブレンド凝集体サイズ分布の均一性が高くなる。本発明のカーボンブラック組成物では、EXP1の含有量が漸増するにつれて、D/Dの比が増加する。
カーボンブラック組成物、P22(N339:EXP1=100:00)の場合、比の値は1.40であり、P24(N339:EXP1=90:10)、P25(N339:EXP1=85:15)、P26(N339:EXP1=80:20)、P29(N339:EXP1=70:30)、P30(N339:EXP1=60:40)、P31(N339:EXP1=50:50)、P28(N339:EXP1=00:100)の場合、比の値はそれぞれ1.67、1.66、1.72、1.91、1.94、1.98、1.6である。表10を参照されたい。
カーボンブラック組成物、P35(N134:EXP1=100:00)の場合、比の値は1.40であり、P37(N134:EXP1=80:20)、P36(N134:EXP1=50:50)の場合、比の値はそれぞれ1.42、1.52である。表10を参照されたい。
フィラー1としてN134を含有するカーボンブラック組成物のD/Dの比は、同等の重量比でのN339と比較した場合、フィラー2とのより良好な均一性を示す。フィラー1としてN339(P22、P23、P24、P25、P26およびP29)ならびにN134(P35、P37およびP36)を含有するカーボンブラック組成物は、図2および図3から観察されるように単峰性凝集体サイズ分布を示す。
フィラー1としてN660を含有するカーボンブラック組成物のD/Dの比は、同等の重量比でのN339と比較した場合、フィラー2との不均一性を示す。フィラー1としてN339(P22、P23、P24、P25、P26およびP29)ならびにN134(P35、P37およびP36)を含有するカーボンブラック組成物は、図2および図3から観察されるように単峰性凝集体サイズ分布を示すが、フィラー1、N660中に20重量%(曲線3、図4)および50重量%(曲線4、図4)のフィラー2を含有するカーボンブラック組成物P40およびP39については、凝集体サイズの二峰性分布が観察される。
凝集体サイズの幅の分布は、半値全幅(FWHM)によって表され、ΔD50として示される。ΔD50は、カーボンブラックの凝集体サイズ分布の微分体積分布曲線におけるモードの半値点で測定された質量分布の幅を表す。幅の相対的な分数の大きさは、ΔD50をモード径DModeで割ることによって導出され、ΔD50/DModeとして表される。この比は、より小さい凝集体サイズおよびより大きい凝集体サイズを推定することのない凝集体サイズ分布曲線の広さの大きさとなる。
カーボンブラック組成物、P22(N339:EXP1=100:00)、P23(N339:EXP1=95:05)、P24(N339:EXP1=90:10)、P25(N339:EXP1=85:15)、P26(N339:EXP1=80:20)、P29(N339:EXP1=70:30),P30(N339:EXP1=60:40)、P31(N339:EXP1=50:50)の場合、ΔD50およびΔD50/DModeの値は、フィラー1、N339中のフィラー2、EXP1の重量%の増加に伴って63nmおよび0.625(P22)から88nmおよび0.93に漸増する。表10、図5および図6を参照されたい。本発明は、ΔD50およびΔD50/DModeによって特徴付けられるより広い凝集体サイズ分布を示すカーボンブラック組成物に属する。
カーボンブラック組成物、P35(N134:EXP1=100:00)、P37(N134:EXP1=80:20)、P36(N134:EXP1=50:50)の場合、ΔD50およびΔD50/DModeの値は、フィラー1、N134中のフィラー2、EXP1の重量%の増加に伴って55nmおよび0.695(P35)から58nmおよび0.88に漸増する。表10、図7および図8を参照されたい。
しかしながら、カーボンブラック組成物、P38(N660:EXP1=100:00)、P40(N660:EXP1=80:20)、P39(N660:EXP1=50:50)の場合、ΔD50およびΔD50/DModeの値は、フィラー1、N660中のフィラー2、EXP1の重量%の増加に伴って有意に変化せず、P38(ΔD50-156nm、ΔD50/DMode 0.831)、P40(ΔD50-157nm、ΔD50/DMode 0.86)およびP39(ΔD50-153nm、ΔD50/DMode 0.856)である。表10、図9および図10を参照されたい。
表10:カーボンブラック組成物の凝集体サイズ分布(ASD)
Figure 2023541337000013
エラストマー化合物の硬化
エラストマー化合物の硬化特性を、NR/BRエラストマー化合物については145℃で30分間、SBR/BRエラストマー化合物については160℃で30分間、IIRエラストマー化合物については170℃で30分間、NBRエラストマー化合物については160℃で30分間、EPDMエラストマー化合物については170℃で30分間、振動ディスクレオメータ(ODR)で評価した。
ゴム化合物の成形
表2、表3、表4、表5および表6に記載のエラストマー化合物を調製するためのゴム化合物の成形および硬化を、175℃以下、160℃以下、約145℃~約175℃またはこれらの間の任意の他の所定の温度、約250kg/cmの圧力下、より好ましくは約200kg/cmの圧力下で、60分以内、45分以内、約10分~約40分またはこれらの間の任意の他の所定の時間、圧縮プレスで行った。
エラストマー化合物の特性
分散性の比較
カーボンブラックは、タイヤ構成要素および他のゴム物品を作製するために使用される物質の加硫可能なゴム組成物中のフィラーとして使用される。これらの組成物中のカーボンブラックの分散度は、最終的にタイヤまたは他のゴム物品の特性に影響を与える。
カーボンブラックは、典型的には、ゴム、フィラー、および他の化合物成分の混合を含むプロセスである調合中に、これらのゴム組成物に添加される。混合中、加工助剤を添加して、カーボンブラック分散度を改善した[2001年12月13日出願の米国特許出願第10/022,108号の継続出願]。
フィラー分散性は、集塊および/または凝集体間の相互作用、換言すれば2つの物体を分離するために必要な力/エネルギーによって主に影響される。カーボンブラックの場合、これらの相互作用は主にファンデルワールス力によるものであり、これはシリカ物体間に存在する水素結合と比較して非常に低い。さらに、ペレット化プロセスは分散性に大きな影響を及ぼし、フィラーのより高い圧密をもたらすいかなる作用も、フィラー物体間の相互作用を増加させ、したがってその分散性を低下させる。主として重要なフィラーの表面エネルギーに加えて、分散(性)はまた、フィラーの形態学的特性によって影響され得る。分散は、フィラーの表面積によって大きく影響され、カーボンブラックの表面積が大きいほど、分散性が低い。この結果はおそらく、高表面積が通常はより小さな凝集体を有し、これが乾燥状態でそれらの隣接物とのより多くの相互作用を発生させるという事実に起因する。フィラー構造もまた分散(性)に良好な影響を及ぼし、構造が高次であるほど、分散(性)は良好である。この結果は十分に確立されており、より多くの「開いた」凝集構造体が乾燥状態でそれらの隣接物とのより少ない数の接触を生じるという事実になぞらえられる。[James E.Mark,Burak Erman,Frederick R.Eirich,Science and Technology of RUBBER(Academic Press is an imprint of Elsevier,Third Edition,2005)]。
標準ISO11345(分散(%)、X、平均集塊サイズ)に従って、カーボンブラックエラストマー化合物の分散特性を評価し、比較試料に対するエラストマー化合物の分散特性を表11に示す。
disperGRADERアルファビューは、エラストマー化合物中のフィラー分散を測定するように設計された高度な反射光学顕微鏡である。
分散(%)値は、エラストマー化合物中のカーボンブラック(またはフィラー)の分散性の%レベルを示す。
X値は、画像参照走査に対するエラストマー化合物中のカーボンブラック集塊の内蔵機器評価である。これはフィラー分布の尺度であり、Xの値が高いほど分布が良好であることを示す。
disperGRADERにおける平均集塊サイズ(μm)は、エラストマー化合物中のカーボンブラックのすべての可視集塊直径の平均である。
表11:エラストマー化合物の分散(%)、Xおよび平均集塊サイズデータ
Figure 2023541337000014
エラストマー化合物の分散特性
分散(%)は、エラストマー化合物中のカーボンブラック(またはフィラー)の分散性の%レベルを表す。最高分散化合物は分散値(%)-100を有し、最低分散化合物は分散値(%)-0を有し;X値は、エラストマー化合物中のフィラー分布の評価を表す。X-10は最も高いフィラー分布を示し、X-0は最も低いフィラー分布を示し;平均集塊サイズは、エラストマー化合物中のカーボンブラックのすべてのカウントされた集塊の平均集塊直径を表す。平均集塊サイズが小さいほど分散が良好であることを示し、逆もまた同様である。カーボンブラック組成物中に異なるレベルの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、および1つの第2のカーボンブラック、フィラー2、P26C(N339:EXP1-80:20)、P30C(N339:EXP1-60:40)、P31C(N339:EXP1-50:50)およびP28C(EXP1 100、比較例);P57C(N134:EXP1-80:20)、P59C(N134:EXP1-50:50)、P60C(N134:EXP1-00:100、比較試料);P42C(N774:EXP1-80:20)、P44C(N774:EXP1-50:50)、P45C(N774:EXP1-00:100、比較試料);P47C(N660:EXP1-80:20)、P49C(N660:EXP1-50:50)、P50C(660:EXP1-00:100、比較試料);P54C(N550:EXP1-50:50)、P55C(N550:EXP1-00:100比較試料)を含有するエラストマー化合物の分散性は、それぞれ、P28C、P60C、P45C、P50CおよびP55Cに対して、カーボンブラック組成物中の1つの第2のカーボンブラック、フィラー1の含有量の増加に伴って、エラストマー化合物中のカーボンブラックの分散性が改善されたことを示す分散(%)、Xの値の漸増および平均集塊サイズの値の減少を示す。
エラストマー化合物の機械的特性
本発明は、エラストマー化合物の改善された機械的特性、例えば引裂強度および切断成長等を提供するために、凝集体サイズΔD50の幅の相乗的に向上した分布を有するカーボンブラック組成物を含む天然ゴム、合成ゴムまたはそれらの所定のブレンドのエラストマー化合物に関し、カーボンブラック組成物の相乗的に向上した分散性を有するエラストマー化合物は、少なくとも2つの異なるカーボンブラック、約25~160mg/gの範囲内、好ましくは約40~150mg/gの範囲内のヨウ素吸着価;20~150m2/gの範囲内、好ましくは35~140m2/gの範囲内の窒素表面積(NSA);70~140ml/100gの範囲内、より好ましくは80~125ml/100gの吸油価(OAN)を有する少なくとも1つの第1のカーボンブラック、フィラー1を、好ましくは160~300mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、160~300m2/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、50~120ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する少なくとも1つの第2のカーボンブラック、フィラー2と混合することにより作製され、これは、カーボンブラック組成物中、0.5重量%~99.5重量%の間で変動し、好ましくは2.5重量%~97.5重量%の間で変動し、エラストマー化合物中のカーボンブラック組成物の含有量は、約0.05phr~200phrの範囲内である。
エラストマー化合物の機械的特性を、標準ASTM D412(引張強度、破断時伸び、弾性率)、ASTM D624(引裂強度)、ASTM D430(切断成長)に従って評価した。エラストマー化合物の機械的特性の変化を、表12、表13、表14、表15および表16、ならびに図11、図12、図13および図14に示す。
各エラストマー化合物において、比較試料(P22C、P35C、P38C、P56C、P41C、P46C、P51C-データは示さず)の機械的特性値を100に変換し、実験エラストマー化合物の機械的特性値を、100としての比較試料に対して相対的に比較した。表12、表13、表14、表15および表16を参照されたい。したがって、実験試料の機械的特性値は、機械的特性値を100として考慮した比較サンプルと比較される。括弧内の値は絶対値である。括弧内の値は、それぞれ引張強度、300%における弾性率、破断時伸び、引裂強度、切断成長の単位MPa、MPa、%、N/mm、mmの絶対値である。
表12:エラストマー化合物(N339/EXP-1)の機械的特性の変化
Figure 2023541337000015
表12(続き):エラストマー化合物(NR/BR)(N134/B219)および(N660/B219)の機械的特性の変化
Figure 2023541337000016
表13:エラストマー化合物(ブチルゴム)(N774/B219)および(N774/B361)の機械的特性の変化
Figure 2023541337000017
表13の20KCより前はすべての試料が不合格であった。
表14:エラストマー化合物(SBR/BR)(N134/B219)の機械的特性の変化
Figure 2023541337000018
表15:エラストマー化合物(NBR)(N660/B219)の機械的特性の変化
Figure 2023541337000019
表16:エラストマー化合物(EPDM)(N550/B219またはN115)の機械的特性の変化
Figure 2023541337000020
引張強度、弾性率、破断時伸び、引裂強度、切断成長等のエラストマー化合物の機械的特性を、表12、表13、表14、表15および表16に示す。図11、図12、図13および図14をプロットするために、機械的特性および色特性の生データ(括弧内)はカスタマイズされている(セル内の他のデータ)。
引裂強度
カーボンブラック組成物、フィラー1としてのN339、およびフィラー2としてのEXP1を含むエラストマー化合物、P23C、P24C、P25C、P26C、P27C、P29C、P30C、P31C(表12)は、カーボンブラック組成物が増加した量のフィラー2を含む場合、NR/BRに組み込まれたときにより高い引裂強度を示す(表12)。
50重量%の1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、N339および50重量%の1つの第2のカーボンブラック、フィラー2、EXP1のカーボンブラック組成物を含むエラストマー化合物P31Cでは(表12)、カーボンブラック組成物がカーボンブラック組成物中により多量のフィラー2を含有する場合、より高い引裂強度を示す(表12(続き))。
カーボンブラック組成物、フィラー1としてのN134、およびフィラー2としてのEXP1を含むエラストマー化合物、P37C、P36C(表12(続き))は、カーボンブラック組成物がカーボンブラック組成物中により多量のフィラー2を含有する場合、より高い引裂強度を示す(表12(続き))。
カーボンブラック組成物、フィラー1としてのN660、およびフィラー2としてのEXP1を含むエラストマー化合物、P40C、P39C(表12(続き))は、カーボンブラック組成物がより多量のフィラー2を含有する場合、より高い引裂強度を示す(表12)。
カーボンブラック組成物、フィラー1としてのN774、およびフィラー2としてのEXP1およびEXP3を含むエラストマー化合物、P42C、P43C、P44CおよびP45C、P63C(表13)は、カーボンブラック組成物がカーボンブラック組成物中により多量のフィラー2を含有する場合、より高い引裂強度を示す(表13)。
カーボンブラック組成物、フィラー1としてのN134、およびフィラー2としてのEXP1を含むエラストマー化合物、P57C、P58C、P59CおよびP60C(表14)は、カーボンブラック組成物中のフィラー2の量が増加するにつれて、SBR/BRに組み込まれた場合により高い引裂強度を示す(表14)
カーボンブラック組成物、フィラー1としてのN660、およびフィラー2としてのEXP2を含むエラストマー化合物、P47C、P48C、P49CおよびP50C(表15)は、カーボンブラック組成物がカーボンブラック組成物中により多量のフィラー2を含有する場合、より高い引裂強度を示す(表15)。
カーボンブラック組成物、フィラー1としてのN550、ならびにフィラー2としてのEXP1およびEXP2を含むエラストマー化合物、P52C、P53C、P54CおよびP55C、P61C(表16)は、カーボンブラック組成物がカーボンブラック組成物中により多量のフィラー2を含有する場合、より高い引裂強度を示す(表16)。
[引裂強度の生データ(括弧内)は、図11をプロットするためにカスタマイズされている(セル内の他のデータ)。]
切断成長
カーボンブラック組成物、フィラー1としてのN339、N134、N660およびN774、ならびにフィラー2としてのEXP1、EXP3を含むエラストマー化合物の切断成長(表12~表15)は、カーボンブラック組成物がカーボンブラック組成物中に約30重量%までのフィラー2、より好ましくは50重量%までのフィラー2を、好ましくはカーボンブラック組成物中に約50重量%のフィラー2を含有する場合、10KCおよび20KCより下で切断成長の少なくとも改善を示す(表12~表15)。[切断成長改善特性の生データ(括弧内)は表中でカスタマイズされている(セル内の他のデータ)]
破断時伸び
カーボンブラック組成物、フィラー1としてのN339、N134、N660およびN774、ならびにフィラー2としてのEXP1、EXP2、EXP3を含むエラストマー化合物(表12~表16)は、カーボンブラック組成物がフィラー1のカーボンブラック組成物中に約50重量%までのフィラー2、を含有する場合、破断時伸びの改善を示す(表12~表16)。[切断破断時伸びの生データ(括弧内)は表中でカスタマイズされている(セル内の他のデータ)]
引張強度
フィラー1としてのカーボンブラック組成物N339、N134、N660およびN774、ならびにフィラー2としてのEXP1、EXP2、EXP3を含むエラストマー化合物(表12~表16)は、カーボンブラック組成物がカーボンブラック組成物中により多量のフィラー2、フィラー1のカーボンブラック組成物中に50重量%のフィラー2を含有する場合、引張強度の改善を示す(表12~表16に示す)。
エラストマー化合物の色特性
本発明は、エラストマー化合物の改善された色特性、例えばLを提供するために、カーボンブラック組成物を含む天然ゴム、合成ゴムまたはそれらの所定のブレンドのエラストマー化合物に関し、約25~160mg/gの範囲内、好ましくは約40~150mg/gの範囲内のヨウ素吸着価;20~150m2/gの範囲内、好ましくは35~140m2/gの範囲内の窒素表面積(NSA);70~140ml/100gの範囲内、より好ましくは80~125ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)の第1のカーボンブラックを含むエラストマー化合物と比較して、カーボンブラック組成物は、少なくとも2つの異なるカーボンブラック、約25~160mg/gの範囲内、好ましくは約40~150mg/gの範囲内のヨウ素吸着価;20~150m2/gの範囲内、好ましくは35~140m2/gの範囲内の窒素表面積(NSA);70~140ml/100gの範囲内、より好ましくは80~125ml/100gの吸油価(OAN)を有する少なくとも1つの第1のカーボンブラック、フィラー1を、好ましくは160~300mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、160~300m2/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、50~120ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する少なくとも1つの第2のカーボンブラック、フィラー2と混合することにより作製され、カーボンブラック組成物中の第2のカーボンブラック、フィラー2の重量は、0.5重量%~99.5重量%の間で変動し、好ましくは2.5重量%~95重量%の間で変動し、エラストマー化合物中のカーボンブラック組成物の含有量は、約0.05phr~200phrの範囲内である。
比較試料P22C、P35C、P38C、P56C、P41C、P46C、P51CのL値を100に変換し、実験エラストマー化合物のL値を、100としての比較試料に対して相対的に比較する(表17)。括弧内の値は絶対L値である。
表17:エラストマー化合物のL値の変化
Figure 2023541337000021
エラストマー化合物のL
カーボンブラック組成物中の異なるレベルの1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、1つの第2のカーボンブラック、フィラー2、P23C(N339:EXP1-95:05)、P24C(N339:EXP1-90:10)、P25C(N339:EXP1-85:15)、P26C(N339:EXP1-80:20)、P27C(N339:EXP1-75:25)、P29C(N339:EXP1-70:30)、P30C(N339:EXP1-60:40)、P31C(N339:EXP1-50:50)およびP28C(EXP1 100);P39C(N660:B219];P59C(N134:EXP1-50:50);P44C(N774:EXP1-50:50)、P63C(N774:EXP3-50:50);P51C(N550:EXP1-100:00、比較例)、P54C(N550:EXP1-50:50)、P61C(N550:EXP2-50:50)を含有するエラストマー組成物のL値は、Lの値の漸減を示し、これはカーボンブラック組成物中の1つの第2のカーボンブラック、フィラー2の含有量の増加に伴うエラストマー化合物の色密度の改善を示す。
したがって、本発明により、約25mg/g~160mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、20m2/g~150m2/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、70ml/100g~140ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する1つの第1のカーボンブラック、フィラー1、および160mg/g~300mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、50ml/100g~120ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する第2のカーボンブラック、フィラー2(第2のカーボンブラック、フィラー2は、0.5重量%~99.5重量%の組成を有する)の、凝集体サイズ幅ΔD50の分布を相乗的に高める2つのカーボンブラックの選択的混合が、エラストマー化合物の0.05phr~200phrで組み込まれた場合、引裂強度、切断成長、引張強度、破断時伸び等の機械的特性の付随する改善と共に、驚くほど改善されたL値を示すことが実証される。

Claims (34)

  1. エラストマー化合物に適したカーボンブラック組成物であって、
    (a)約25~160mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、20~150m2/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、70~140ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する、少なくとも1つの第1のカーボンブラック;および(b)160~300mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、160~300m2/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、50~120ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する少なくとも1つの第2のカーボンブラックの選択された組み合わせを含み、前記カーボンブラック組成物中の前記第2のカーボンブラックは、0.5重量%~99.5重量%の間で変動し、凝集体サイズΔD50の幅の相乗的に向上した分布を有する、カーボンブラック組成物。
  2. 50nm~160nmの範囲内の凝集体サイズΔD50の幅の相乗的に向上した分布、ならびに1.4~4.02の範囲内の質量加重平均凝集体サイズDおよび数加重平均凝集体サイズDの比を有する、請求項1に記載のカーボンブラック組成物。
  3. 0.63~0.9の範囲内のΔD50/DModeによって定義される、より小さいおよびより大きい凝集体サイズを推定することのない凝集体サイズ分布曲線の広がりの大きさを有する、請求項1または2のいずれか一項に記載のカーボンブラック組成物。
  4. 前記第1のカーボンブラックおよび前記第2のカーボンブラックの選択的な組み合わせが、選択的に可変の単峰性凝集体サイズ分布または二峰性凝集体サイズ分布を可能にする、請求項1~3のいずれか一項に記載のカーボンブラック組成物。
  5. 以下を含む選択的組み合わせを含む、請求項1~4のいずれか一項に記載のカーボンブラック組成物:
    N339:EXP1=90:05、N339:EXP1=90:10、N339:EXP1=85:15、N339:EXP1=80:20、N339:EXP1=75:25、N339:EXP1=70:30、N339:EXP1=60:40、N339:EXP1=50:50、N234:EXP1=75:25、N134:EXP1=50:50、N134:EXP1=80:20、N134:EXP1=70:30、N660:EXP1=50:50、N660:EXP1=80:20、N660:EXP1=70:30、N774:EXP1=80:20、N774:EXP1=70:30、N774:EXP1=50:50、N774:EXP3=50:50、N550:EXP1=80:20、N550:EXP1=70:30、N550:EXP1=50:50およびN550:EXP2=50:50。
  6. カーボンブラック組成物、P23(N339:EXP1=95:05)、P24(N339:EXP1=90:10)、P25(N339:EXP1=85:15)、P26(N339:EXP1=80:20)、P29(N339:EXP1=70:30)、P30(N339:EXP1=60:40)、P31(N339:EXP1=50:50)を含み、ΔD50およびΔD50/DModeの値が、フィラー1、N339中のフィラー2、EXP1の重量%の増加に伴って63nmおよび0.625(P22)から88nmおよび0.93に相乗的に増加する、請求項1~5のいずれか一項に記載のカーボンブラック組成物。
  7. カーボンブラック組成物P37(N134:EXP1=80:20)、P36(N134:EXP1=50:50)を含み、ΔD50およびΔD50/DModeの値が、フィラー1、N134中のフィラー2、EXP1の重量%の増加に伴って55nmおよび0.695(P35)から58nmおよび0.88に相乗的に増加する、請求項1~5のいずれか一項に記載のカーボンブラック組成物。
  8. カーボンブラック組成物P40(N660:EXP1=80:20)、P39(N660:EXP1=50:50)を含み、フィラー1、N660中のフィラー2、EXP1の重量%の増加に伴ってΔD50の値は相乗的に変化するが、ΔD50/DModeは有意に変化せず、P38(ΔD50-156nm、ΔD50/DMode0.831)、P40(ΔD50-157nm、ΔD50/DMode0.86)およびP39(ΔD50-153nm、ΔD50/DMode0.856)である、請求項1~5のいずれか一項に記載のカーボンブラック組成物。
  9. 請求項1~8に記載のカーボンブラック組成物を組み込んだエラストマー配合物であって;
    前記カーボンブラック組成物は、(A)約25~160mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、20~150m2/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、70~140ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する、少なくとも1つの第1のカーボンブラック;および(b)160~300mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、160~300m2/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、50~120ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する少なくとも1つの第2のカーボンブラックの選択された組み合わせを含み、前記カーボンブラック組成物中の前記第2のカーボンブラックは、0.5重量%~99.5重量%の間で変動し、凝集体サイズΔD50の幅の相乗的に向上した分布を有し、(B)87.71~99.87%の範囲内の前記エラストマー化合物中のカーボンブラックの向上した分散性を有する選択的に共作用するゴム化合物を含み、前記選択的に共作用するゴム化合物は、天然ゴム、エポキシ化天然ゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリブタジエンゴム(PBR)、ブチルゴム(IIR)、クロロブチルゴム(CIIR)、ブロモブチルゴム、ネオプレンゴム(CR)、ニトリルゴム(NBR)、エチレンプロピレンゴム(EPR)、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、エチレン酢酸ビニル(EVA)ゴム、ポリアクリルゴム、ポリスルフィドゴム、シリコーンゴム、フルオロエラストマーまたは熱可塑性エラストマー、好ましくはNR/BR、SBR/BR、NBR、EPDMおよびIIRの少なくとも1つのホモポリマーまたはコポリマーを含む、エラストマー配合物。
  10. 前記カーボンブラック組成物:選択的に共作用するゴム化合物の割合が、0.05phr~150phrの範囲内であり、L値を含む向上した審美的および色特性が約25.0~約3.0の範囲内であり、有利にはL値を含む選択的に向上した審美的および色特性が15.38~5.05の範囲内であり;引裂強度が約15N/mm~約250N/mmの範囲内、より好ましくは33N/mm~198N/mmの範囲内であり、破断時伸びが約240%~750%である、請求項9または10に記載のエラストマー配合物。
  11. ヨウ素吸着価、89.00mg/g;窒素表面積(NSA)、86.20m2/g;吸油価(OAN)、119.8ml/100gを有するフィラー1、N339;および
    全体で45phrである、カーボンブラックN339を投入する全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219
    を含み、145N/mm~155N/mmの範囲内の引裂強度を達成する、請求項9または10に記載のエラストマー配合物。
  12. フィラー1(N660)、ヨウ素吸着価、37.5mg/g;NSA)、35.1m2/g;吸油価(OAN)、91.2ml/100g;および
    全体で45phrである、カーボンブラックN660を投入する全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219
    が、95N/mm~110N/mmの範囲内の引裂強度を達成する、請求項9~11のいずれか一項に記載のエラストマー配合物。
  13. ヨウ素吸着価、146.75mg/g;NSA、139.9m2/g;吸油価(OAN)、121.4ml/100gを有するフィラー1(N134);および
    全体で45phrである、カーボンブラックN134を投入する全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219
    が、195N/mm~210N/mmの範囲内の引裂強度を達成する、請求項9~12のいずれか一項に記載のエラストマー配合物。
  14. フィラー1(N774)、ヨウ素吸着価、30.5mg/g;NSA)、31.5m2/g;吸油価(OAN)、73.0ml/100g(OAN);および
    全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219、
    または
    全カーボンブラック組成物の50重量%の、フィラー2(B361)、ヨウ素吸着価、292.0mg/g;NSA 294.0m2/g;吸油価70ml/100g
    が、約45N/mm~55N/mmの引裂強度を示す、請求項9~13のいずれか一項に記載のエラストマー配合物。
  15. ヨウ素吸着価、146.75mg/g;NSA、139.9m2/g;吸油価(OAN)、121.4ml/100gを有するフィラー1(N134);および
    全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219
    が、約100N/mm~115N/mmの引裂強度を示す、請求項9~14のいずれか一項に記載のエラストマー配合物。
  16. フィラー1(N660)、ヨウ素吸着価、37.5mg/g;NSA)35.1m2/g;吸油価(OAN)、91.2ml/100g;および
    全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219
    が、約70N/mm~85N/mmの引裂強度を示す、請求項9~15のいずれか一項に記載のエラストマー配合物。
  17. ヨウ素吸着価、43.2mg/g;NSA、36.09m2/g;吸油価(OAN)、121ml/100gを有するフィラー1(N550);および
    全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219、
    または
    全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、162.0mg/g;NSA 156.0m2/g;吸油価115.0ml/100gを有するフィラー2(N115)
    が、約40N/mm~55N/mmの引裂強度を示す、請求項9~16のいずれか一項に記載のエラストマー配合物。
  18. ヨウ素吸着価、89.0mg/g;窒素表面積(NSA)、86.2m2/g;吸油価(OAN)、119.8ml/100gを有するフィラー1 N339;および
    全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219
    が、5.5~3.5のL値を示す、請求項9~17のいずれか一項に記載のエラストマー配合物。
  19. ヨウ素吸着価、37.5mg/g;窒素表面積(NSA)、35.1m2/g;吸油価(OAN)、91.2ml/100gを有するフィラー1 N660;および
    全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219
    が、約10.5~9.5のL*値を示す、請求項9~18のいずれか一項に記載のエラストマー配合物。
  20. ヨウ素吸着価、146.75mg/g;NSA、139.9m2/g;吸油価(OAN)、121.4ml/100gを有するフィラー1 N134、および
    全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219
    が、約10.5~9.5のL値を示す、請求項9~19のいずれか一項に記載のエラストマー配合物。
  21. ヨウ素吸着価、30.5mg/g;NSA、31.5m2/g;吸油価(OAN)、73.0ml/100g(OAN)を有するフィラー1 N774、および
    全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219
    が、約7.8~6.8のL値を示す、請求項9~20のいずれか一項に記載のエラストマー配合物。
  22. ヨウ素吸着価、30.5mg/g;NSA、31.5m2/g;吸油価(OAN)、73ml/100g(OAN)を有するフィラー1 N774、および
    全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、292.0mg/g;NSA 294.0m2/g;吸油価70.0ml/100gを有するフィラー2、EXP 3(B361)
    が、約7.5~6.5のL値を示す、請求項9~21のいずれか一項に記載のエラストマー配合物。
  23. ヨウ素吸着価、43.2mg/g;NSA、36.09m2/g;吸油価(OAN)、119.6ml/100gを有するフィラー1(N550)、および
    全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219
    が、約6.5~5.5のL値を示す、請求項9~22のいずれか一項に記載のエラストマー配合物。
  24. ヨウ素吸着価、43.2mg/g;NSA、36.09m2/g;吸油価(OAN)、121ml/100gを有するフィラー1 N550、および
    全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、162mg/g;NSA 156m2/g;吸油価、115ml/100gを有するフィラー2、EXP2(N115)
    が、約8.5~7.5のL値を示す、請求項9~23のいずれか一項に記載のエラストマー配合物。
  25. ヨウ素吸着価、37.5mg/g;窒素表面積(NSA)、35.1m2/g;吸油価(OAN)、91.2ml/100gを有するフィラー1 N660;および
    全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219
    が、45phrの全カーボンブラック投入量で、10KCに対して10.0mm~9.0mm、および20KCに対して15.0mm~14.0mmの切断成長を示す、請求項9~24のいずれか一項に記載のエラストマー配合物。
  26. ヨウ素吸着価、30.5mg/g;NSA、31.5m2/g;吸油価(OAN)、73.0ml/100g(OAN)を有するフィラー1 N774、および
    全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219
    が、70phrの全カーボンブラック投入量で、10KCに対して約13.0mm~12.0mmの切断成長を示す、請求項9~24のいずれか一項に記載のエラストマー配合物。
  27. ヨウ素吸着価、146.75mg/g;NSA、139.9m2/g;吸油価(OAN)、121.4ml/100gを有するフィラー1 N134、および
    全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219
    が、60phrの全カーボンブラック投入量で、10KCに対して約9.0mm~8.0mm、および20KCに対して13.0mm~12.0mmの切断成長を示す、請求項9~24のいずれか一項に記載のエラストマー配合物。
  28. ヨウ素吸着価、89.0mg/g、窒素表面積(NSA)、86.2m2/g;吸油価(OAN)、119.8ml/100gを有するフィラー1 N339;および
    全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油量(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219、
    または
    ヨウ素吸着価37.5mg/g;窒素表面積(NSA)、35.1m2/g;吸油価(OAN)、91.2ml/100gを有するフィラー1 N660;および
    全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219、
    または
    ヨウ素吸着価43.2mg/g;NSA、36.09m2/g;吸油価(OAN)119.6ml/100gを有するフィラー1(N550)、および
    全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219、
    または
    ヨウ素吸着価30.5mg/g;NSA、31.5m2/g;吸油価(OAN)、73.0ml/100g(OAN)を有するフィラー1 N774、および
    全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2 EXP1 B219
    が、約240%~750%の破断時伸びを示す、請求項9~27のいずれか一項に記載のエラストマー配合物。
  29. ヨウ素吸着価、89.0mg/g、窒素表面積(NSA)、86.2m2/g;吸油価(OAN)、119.8ml/100gを有するフィラー1 N339;および
    全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油量(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219、
    または
    ヨウ素吸着価37.5mg/g;窒素表面積(NSA)、35.1m2/g;吸油価(OAN)、91.2ml/100gを有するフィラー1 N660;および
    全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219、
    または
    ヨウ素吸着価43.2mg/g;NSA、36.09m2/g;吸油価(OAN)119.6ml/100gを有するフィラー1(N550)、および
    全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価、256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2、EXP1 B219、
    または
    ヨウ素吸着価30.5mg/g;NSA、31.5m2/g;吸油価(OAN)、73.0ml/100g(OAN)を有するフィラー1 N774、および
    全カーボンブラック組成物の50重量%の、ヨウ素吸着価256.75mg/g;NSA 262.98m2/g;吸油価(OAN)、94.8ml/100gを有するフィラー2 EXP1 B219
    が、約6.0MPa~28.0MPaの引張強度を示す、請求項9~27のいずれか一項に記載のエラストマー配合物。
  30. エラストマー化合物に適した凝集体サイズΔD50の幅の所望の相乗的に向上した分布を含む、請求項1~8に記載のカーボンブラック組成物を製造するための方法であって、
    (a)約25~160mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、20~150m2/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、70~140ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する、少なくとも1つの第1のカーボンブラック;および(b)160~300mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、160~300m2/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、50~120ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する少なくとも1つの第2のカーボンブラックの選択された組み合わせを混合するステップ含み、前記カーボンブラック組成物中の前記第2のカーボンブラックは、0.5重量%~99.5重量%の間で変動し、凝集体サイズΔD50の幅の相乗的に向上した分布は、50nm~160nmの範囲内であり、質量加重平均凝集体サイズDおよび数加重平均凝集体サイズDの比は1.4~4.02の範囲内である、方法。
  31. 請求項1~8のいずれか一項に記載のカーボンブラック組成物を組み込んだエラストマー配合物を製造するための方法であって、
    (a)約25~160mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、20~150m2/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、70~140ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する、少なくとも1つの第1のカーボンブラック;および(b)160~300mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、160~300m2/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、50~120ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する少なくとも1つの第2のカーボンブラックの(A)カーボンブラック組成物であって、前記カーボンブラック組成物中の前記第2のカーボンブラックは、0.5重量%~99.5重量%の間で変動し、凝集体サイズΔD50の幅の相乗的に向上した分布を有する、カーボンブラック組成物と、(B)共作用するゴム化合物との選択された組み合わせを含めるステップ、ならびに、87.71~99.87%の範囲内のエラストマー化合物中のカーボンブラックの向上した分散性を有するエラストマー化合物を生成するための加工に従うステップを含む方法。
  32. カーボンブラックの相乗的に向上した分布を有するエラストマー化合物であって、
    (a)約25~160mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、20~150m2/gの範囲内の窒素表面積(NSA)、70~140ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する少なくとも1つの第1のカーボンブラック;および(b)160~300mg/gの範囲内のヨウ素吸着価、50~120ml/100gの範囲内の吸油価(OAN)を有する少なくとも1つの第2のカーボンブラックの組み合わせの前記分散物を含み、前記第2のカーボンブラックは、50nm~160nmの範囲内の凝集体サイズΔD50の幅の相乗的に向上した分布を有し、0.63~0.9の範囲内のΔD50/DModeによって定義される、より小さいおよびより大きい凝集体サイズを推定することのない凝集体サイズ分布曲線の広がりの大きさを有する、エラストマー化合物。
  33. 天然ゴム、エポキシ化天然ゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリブタジエンゴム(PBR)、ブチルゴム(IIR)、クロロブチルゴム(CIIR)、ブロモブチルゴム、ネオプレンゴム(CR)、ニトリルゴム(NBR)、エチレンプロピレンゴム(EPR)、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、エチレン酢酸ビニル(EVA)ゴム、ポリアクリルゴム、ポリスルフィドゴム、シリコーンゴム、フルオロエラストマーまたは熱可塑性エラストマー、好ましくはNR/BR、SBR/BR、NBR、EPDMおよびIIRの少なくとも1つのホモポリマーまたはコポリマーを含むゴム化合物を含む、請求項32に記載のエラストマー化合物。
  34. 15.38~5.05の範囲内の選択的L*値;33N/mm~198N/mmの範囲内の引裂強度;26.38mm~8.78mmの範囲内の切断成長;5.57MPa~25.06 MPaの範囲内の引張強度および208%~732%の範囲内の破断時伸びを含む、改善された審美的、色、機械的特性を有する、請求項31または32に記載のエラストマー化合物。
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