JPH1081781A - アリールビスシトラコンアミド酸含有ゴムコンパウンド - Google Patents

アリールビスシトラコンアミド酸含有ゴムコンパウンド

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JPH1081781A
JPH1081781A JP9216757A JP21675797A JPH1081781A JP H1081781 A JPH1081781 A JP H1081781A JP 9216757 A JP9216757 A JP 9216757A JP 21675797 A JP21675797 A JP 21675797A JP H1081781 A JPH1081781 A JP H1081781A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単かつ経費のかからない方法で得られる戻
り防止性のすぐれたゴムコンパウンドを提供する。 【解決手段】 本発明は式: 【化1】 の酸またはそれらの混合物を含有するゴムコンパウンド
に関する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アリールビスシト
ラコンアミド酸を含有するゴム組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】PCT出願第EP/91/02048号
(国際公開第WO 92/07904号)には、ビスシ
トラコンイミドおよびビスイタコンイミドの使用につい
ての記載がある。これらの材料は、ゴムコンパウンドの
ための戻り防止助剤として用いられる。都合の悪いこと
には、これらの材料の製造には、イミドを形成するため
に手間と経費のかかる脱水工程が必要である。
【0003】米国特許第5,328,963号は、0.
1〜10phrの式:
【化2】 のマレインアミド酸を含有する加硫ゴムコンパウンドに
関する。しかしながら、このマレインアミド酸の使用で
は、当業者が求める望ましい戻り防止性が得られない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な従来技術の欠点が解消されたゴムコンパウンドを提供
する。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、式:
【化3】 の酸またはそれらの混合物を含有するゴムコンパウンド
に関する。
【0006】本発明で用いる酸は、本発明のゴムコンパ
ウンドに様々なレベルで存在させうる。例えば、そのレ
ベルはゴム100重量部当たり約0.1〜10.0重量
部(”phr”としても知られている)の範囲でもよ
い。好ましくは、そのレベルは約0.5〜約5.0ph
rである。
【0007】これらの酸は、m−フェニレンジアミンま
たはm−キシリレンジアミンと無水シトラコン酸とを縮
合してN,N′−(m−フェニレン)ビスシトラコンア
ミド酸またはN,N′−(m−キシリレン)ビスシトラ
コンアミド酸を形成することによって製造しうる。2種
のジアミンの混合物を用いて2種の酸の混合物を形成し
てもよい。
【0008】無水シトラコン酸はm−フェニレンジアミ
ンまたはm−キシリレンジアミンと適当な条件下で反応
させると、N,N′−(m−フェニレン)ビスシトラコ
ンアミド酸またはN,N′−(m−キシリレン)ビスシ
トラコンアミド酸を形成する。無水物はジアミン化合物
と様々なモル比で反応しうる。一般に、無水物対ジアミ
ン化合物のモル比は約2.5:1〜約0.75:1であ
り、好ましくは約2.1:1〜約1.9:1である。
【0009】有機溶媒を用いて無水物またはジアミン化
合物を溶解してもよい。溶媒は無水物とジアミン化合物
との反応に不活性であるのが好ましい。本発明の実施の
際に用いるのが適した溶媒の例を以下に示す:飽和芳香
族炭化水素、例えばヘキサン、オクタン、ドデカン、ナ
フサ、デカリン、テトラヒドロナフタレン、ケロシン、
鉱油、シクロヘキサン、シクロヘプタン、アルキルシク
ロアルカン、ベンゼン、トルエン、キシレン、アルキル
ナフタレン等;アセトン;エーテル、例えばテトラヒド
ロフラン、テトラヒドロピラン、ジエチルエーテル、
1,2−ジメトキシベンゼン、1,2−ジエトキシベン
ゼン、そしてエチレングリコール、プロピレングリコー
ル、ブチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプ
ロピレングリコール、オキシエチレンオキシプロピレン
グリコール等のモノ−およびジアルキルエーテル:反応
条件下で不活性なフッ素化炭化水素、例えばペルフルオ
ロエタン、モノフルオロベンゼン等。別の種類の溶媒は
スルホン、例えばジメチルスルホン、ジエチルスルホ
ン、ジフェノールスルホン、スルホラン等である。反応
条件下で互いに混和性であり、ジアミンまたは無水化合
物に十分に溶解し、反応を妨げない限り、上記溶媒の混
合物を用いてもよい。
【0010】アリールビスシトラコンアミド酸を形成す
るための無水物とジアミン化合物との反応は、広い温度
範囲で行いうる。温度は中程度の温度ないし高温であ
る。一般に、反応は約20〜100℃で行いうる。好ま
しい温度範囲は約30〜80℃であり、最も好ましい温
度範囲は約55〜65℃である。
【0011】アリールビスシトラコンアミド酸を形成す
る反応は様々な圧力で行いうる。約0〜100psig
の圧力範囲を用いてもよい。
【0012】アリールビスシトラコンアミド酸の製造工
程は、バッチ、半連続または連続法で行いうる。反応は
単一反応帯域または一連のもしくは平行した複数の反応
帯域で行いうる。反応は細長い管状帯域または一連のそ
のような帯域で断続的または連続的に行いうる。装置の
構成材料は反応の間に不活性であるようなものにすべき
である。装置は反応温度および圧力に耐えうるものにす
べきである。反応帯域に内部および/または外部熱交換
機を取り付けると、温度変動を制御することができる。
撹拌手段を利用して確実に均一な反応にするのが好まし
い。振動、振盪、撹拌、回転、発振等による混合が、本
発明のコンパウンドの製造に用いうると考えられる撹拌
手段の種類の全ての例である。そのような撹拌手段を利
用することができ、これらは当業者に周知の手段であ
る。
【0013】アリールビスシトラコンアミド酸の使用
は、”加硫エラストマーまたはゴム”のレオメーター戻
り防止性を改善する。ここで用いられる”加硫エラスト
マーまたはゴム”は、天然およびあらゆるその様々な原
料および再生形並びに各種合成ゴムの加硫された形を包
含する。合成エラストマーには共役ジエンホモポリマー
およびコポリマー、並びに少なくとも1種の共役ジエン
と芳香族ビニル化合物とのコポリマーが含まれる。合成
ポリマーの代表例は、ブタジエン並びにその同族体およ
び誘導体のホモ重合生成物、例えばメチル−ブタジエ
ン、ジメチルブタジエンおよびペンタジエン、並びにコ
ポリマー、例えばブタジエンまたはその同族体もしくは
誘導体と他の不飽和有機化合物から形成されるものであ
る。後者の中にはアセチレン、例えばビニルアセチレ
ン;オレフィン、例えばイソプチレン、これはイソプレ
ンと共重合してブチルゴムを形成する;ビニル化合物、
例えばアクリル酸、アクリロニトリル(これはブタジエ
ンと共重合してNBRを形成する)、メタクリル酸およ
びスチレン(後者はブタジエンと重合してSBRを形成
する)、並びにビニルエステルおよび各種不飽和アルデ
ヒド、ケトンおよびエーテル、例えばアクロレイン、メ
チルイソプロペニルケトンおよびビニルエチルエーテル
がある。イソプレンのホモ重合およびイソプレンと各種
不飽和有機化合物の中の他のジオレフィンとの共重合に
よって製造される各種合成ゴムも含まれる。1,4−シ
ス−ポリブタジエンおよび1,4−シス−ポリイソプレ
ンのような合成ゴム並びに類似の合成ゴムも含まれる。
【0014】合成ゴムの詳細な例はネオプレン(ポリク
ロロプレン)、ポリブタジエン(トランス−およびシス
−1,4−ポリブタジエンを含む)、ポリイソプレン
(シス−1,4−ポリイソプレンを含む)、ブチルゴ
ム、1,3−ブタジエンまたはイソプレンと、スチレ
ン、アクリロニトリルおよびメタクリル酸メチルのよう
なモノマーとのコポリマー、並びにエチレン/プロピレ
ン/ジエンモノマー(EPDM)としても公知のエチレ
ン/プロピレン三元共重合体、特に、エチレン/プロピ
レン/ジシクロペンタジエン三元共重合体およびスチレ
ン/イソプレン/ブタジエンゴムである。本発明での使
用に好ましい合成ゴムはポリブタジエン、ポリイソプチ
レン、ブタジエン−スチレンコポリマーおよびシス−
1,4−ポリイソプレンである。
【0015】本発明のゴムコンパウンドの加硫は約10
0〜200℃の一般的な温度で通常行う。好ましくは、
加硫は約110〜180℃で行う。プレスまたは型の中
での加熱、過熱蒸気もしくは熱風でのまたは塩浴中での
加熱のようなどのような通常の加硫工程を用いてもよ
い。
【0016】シトラコンアミド酸の他に、他のゴム用添
加剤もゴムコンパウンドに混合しうる。加硫ゴムに一般
に用いられる添加剤は、例えば、カーボンブラック、粘
着付与剤樹脂、加工助剤、酸化防止剤、オゾン亀裂防止
剤、ステアリン酸、活性剤、ワックス、フェノール−ホ
ルムアルデヒド樹脂、油およびしゃく解剤である。当業
者には明らかなように、ゴムコンパウンドの用途によ
り、上記の特定の添加剤を一般的な量で通常用いる。カ
ーボンブラックの一般的な添加はジエンゴムの約20〜
100重量部(phr)、好ましくは30〜80phr
である。粘着付与剤樹脂の一般的な量は約1〜5phr
である。酸化防止剤の一般的な量は1〜10phrであ
る。オゾン亀裂防止剤の一般的な量は1〜約10phr
である。ステアリン酸の一般的な量は1〜約2phrで
ある。酸化亜鉛の一般的な量は2〜5phrである。ワ
ックスの一般的な量は1〜5phrである。フェノール
−ホルムアルデヒドの一般的な量は1〜8phrであ
る。油の一般的な量は5〜40phrである。しゃく解
剤の一般的な量は0.1〜1phrである。上記添加剤
の存在および相対量は本発明の態様ではない。
【0017】ゴムコンパウンドの加硫は加硫剤の存在下
で行う。適した加硫剤の例は元素硫黄(遊離硫黄)また
は硫黄供与加硫剤、例えば二硫化アミン、高分子量ポリ
スルフィドまたは硫黄オレフィン付加物である。加硫剤
は元素硫黄であるのが好ましい。当業者には明らかなよ
うに、加硫剤は0.5〜8phr、好ましくは1.0〜
2.25phrの量で用いられる。
【0018】促進剤は加硫に必要な時間および/または
温度の制御に、そして加硫ゴムの性質の改善に一般に用
いられる。ある場合には、単一促進剤系、すなわち第1
促進剤を用いうる。一般に、第1促進剤は約0.5〜
2.0phrの量で用いられる。別の場合には、活性化
のためにおよび加硫ゴムの性質を改善するために、一般
に多量(0.5〜2.0phr)に用いられる第1促進
剤および一般により少量(0.01〜0.50phr)
で用いられる第2促進剤からなる2種以上の促進剤の組
み合わせを用いうる。これらの促進剤の組み合わせは最
終的な性質に相乗効果をもたらし、いずれかの促進剤を
単独で用いることにより生じる効果よりもいくらかよい
効果を生じることが知られている。さらに、通常の加工
温度によっては影響を受けないが、普通の加硫温度で満
足に硬化する遅延作用促進剤を用いてもよい。使用しう
る適した種類の促進剤の例はアミン、二硫化物、グアニ
ジン、チオフタルイミド、チオ尿素、チアゾール、チウ
ラム、スルフェンアミド、ジチオカルバメートおよびキ
サンテートである。第1促進剤はスルフェンアミドであ
るのが好ましい。第2促進剤を用いるならば、第2促進
剤はグアニジン、ジチオカルバメートまたはチウラム化
合物であるのが好ましい。
【0019】N,N′−(m−フェニレン)ビスシトラ
コンアミド酸またはN,N′−(m−キシリレン)ビス
シトラコンアミド酸を含有するゴムコンパウンドは、タ
イヤ、動力ベルト、コンベヤーベルト、印刷ロール、靴
のゴムのヒールおよびソール、ゴム絞り機、自動車のフ
ロアーマット、トラックの泥よけ、ボールミルのライナ
ー等を含めた複合体製品の製造に、およびそのような形
のそれらのものに用いうる。加硫ゴムはタイヤの側面、
カーカスプライまたはオーバーレイコンパウンドに用い
られるのが好ましい。
【0020】
【実施例】次の実施例は本発明を説明するためのもので
あり、本発明を限定するものではない。
【0021】実施例1 N,N′−(m−フェニレン)ビスシトラコンアミド酸
の製造 3リットルの三つ口丸底フラスコに54g(0.5mo
l)のm−フェニレンジアミンおよび500mlの試薬
アセトンを装填し、窒素でフラッシュした。フラスコに
還流冷却器、撹拌機および熱電対を取り付けた。温度を
上げてアセトンを還流させながら、500mlの試薬ア
セトン中の112g(1.0mol)の無水シトラコン
酸を約1.5時間かけて滴加しつつ、溶液を撹拌した。
反応混合物をさらに1時間還流し、室温に冷却し、吸引
濾過すると、NMR分析によって示されるようにN,
N′−(m−フェニレン)ビスシトラコンアミド酸16
6gが融点152−156℃の黄褐色を帯びたからし色
の固体として得られた。
【0022】実施例2 N,N′−(m−キシリレン)ビスシトラコンアミド酸
の製造 2.5リットルのガラス樹脂反応がまに136.2g
(1.0mol)のm−キシリレンジアミンおよび20
00mlの試薬アセトンを装填し、窒素でフラッシュし
た。反応がまに滴下漏斗、還流冷却器、撹拌機および熱
電対を取り付けた。滴下漏斗に246g(2.2mo
l)の無水シトラコン酸を装填し、これを、アセトンを
撹拌、還流しながら、2.5時間かけてゆっくり加え
た。反応混合物は撹拌しながら室温に冷却した。吸引濾
過し、固体生成物をアセトンで洗浄する(空気乾燥)
と、融点148〜150℃の黄褐色粉末246gが得ら
れた。構造はNMR分析によって確認した。
【0023】実施例3 物理試験 以下の表に、この実施例で用いた基本ゴムコンパウンド
を示す。ゴムコンパウンドは3段バンバリーミキサー中
で製造した。断りがなければ、全ての部およびパーセン
テージは重量による。各試料の硬化データ並びに他の物
理データは表2,3、表4,5および表6,7,8に示
す。
【0024】
【表1】 硬化特性は、モンサント発振ディスクレオメーターを使
用し、これを温度150℃および周波数11ヘルツで操
作して測定した。発振ディスクレオメーターについての
説明はRobert O. Ohm編集のVander
bilt Rubber Handbook(コネチカ
ット州ノーウォーク、アール ティーバンデルビルト
社、1990)、554−557頁に記載されている。
この硬化メーターの使用および曲線から読む標準値につ
いてはASTM D−2084に詳しく記されている。
発振ディスクレオメーターで得られる一般的な硬化曲線
は、Vanderbilt Rubber Handb
ook、1990年版の555頁に示されている。
【0025】そのような発振ディスクレオメーターで
は、配合ゴム試料に一定の振幅の発振剪断作用を加え
る。加硫温度でローターを発振するのに必要な試験素材
中に埋め込まれた発振ディスクのトルクを測定する。ゴ
ムまたは配合の変化は検出が非常に容易なので、この硬
化試験を用いて得られる値は非常に重要である。
【0026】次の表2,3、表4,5および表6,7,
8に、製造された2種のゴムコンパウンドの硬化曲線か
ら判定された硬化特性を示す。これらの特性には、最大
トルク(Max Tq)、最小トルク(Min T
q)、デルタトルク(DEL Tq)、トルクが1ポイ
ント増加するまでの分(T1)、トルクが25%増加す
るまでの分(T25 分)、トルクが90%増加するま
での分(T90 分)が含まれる。
【0027】レオメーターを使用して測定される硬化戻
りは、最大値からのトルクの一定の減少に要する時間増
分として定義することができ、ここでは例えばSmax
−1pt(トルクが最大値Max Tqから1.0単位
またはポイント減少する時間)として表す。そのような
硬化戻り測定についてはG M Bristow(NR
Technology, 17 (1) 7,198
6)によって定義されている。
【0028】ショアー硬度はASTM−1415に従っ
て測定した。
【0029】表6,7,8には、150℃で20分間、
150℃で90分間、170℃で6分間または170℃
で28分間硬化した試料の様々な性質を示す。
【0030】
【表2】
【表3】
【表4】
【表5】
【表6】
【表7】
【表8】 表2,3および表4,5は、表1のコンパウンドに加え
た同一部(重量)レベルの各々N,N′−(m−フェニ
レン)ビスシトラコンアミド酸(試料2)、N,N′−
(m−フェニレン)ビスマレインアミド酸(Ctrl
3)およびビス1,4−(p−アニリノ−α,α′−ジ
メチル)−p−キシレン−ビスマレインアミド酸(Ct
rl 4)対ビス−酸を含まない(Ctrl 1)につ
いての150℃および170℃での戻り抵抗性を比較し
たものである。表2,3(150℃硬化)および表4,
5(170℃硬化)を調べると、意外にも、コンパウン
ドに加えたN,N′−(m−フェニレン)ビスシトラコ
ンアミド酸(試料2)は、ビス−酸を含まないCtrl
1と比べて、すぐれた戻り抵抗性をもたらし、同様
に、N,N′−(m−フェニレン)ビスマレインアミド
酸(Ctrl 3)およびビス1,4−(p−アニリノ
−α,α′−ジメチル)−p−キシレン−ビスマレイン
アミド酸(Ctrl 4)のような他のビス−酸よりも
すぐれている。150℃の硬化温度では、Ctrl 1
の最大戻りは−9pt、Ctrl 3の最大戻りは−2
pt、そしてCtrl 4の最大戻りは−4ptであ
り、一方、N,N′−(m−フェニレン)ビスシトラコ
ンアミド酸(試料2)の最大戻りはわずか−0.5pt
である。170℃での戻り性の比較(表4,5)から
は、同様に、N,N′−(m−フェニレン)ビスシトラ
コンアミド酸(試料2)の戻り抵抗性がすぐれているこ
とが分かる。すなわち、Ctrl 1の最大戻りは−1
4.5pt、Ctrl 3およびCtrl 4の最大戻
りは各々−5.5および−7ptであり、本発明のN,
N′−(m−フェニレン)ビスシトラコンアミド酸(試
料2)の最大戻りはわずか−2ptである。
【0031】本発明においてビス−酸は、分子量差を補
正するために表2,3および表4,5において等モルレ
ベル(13.5mol)で同様に比較した。等モル濃度
で、本発明のN,N′−(m−フェニレン)ビスシトラ
コンアミド酸(試料6)はやはり、Ctrl 5(ビス
−酸不在)、N,N′−(m−フェニレン)マレインア
ミド酸(Ctrl 7)およびビス1,4−(p−アニ
リノ−α,α′−ジメチル)−p−キシレン−ビスマレ
インアミド酸(Ctrl 8)よりも戻り抵抗促進がす
ぐれている。
【0032】表2,3および表4,5の結果から、N,
N′−(m−フェニレン)ビスシトラコンアミド酸が最
終加硫ゴムに改善された性質をもたらすことも明らかで
ある。すなわち、N,N′−(m−フェニレン)ビスシ
トラコンアミド酸を用いると、過硬化の際のおよび硬化
温度上昇状態でのモジュラスの保持の改善、引っ張り強
さの維持の改善、硬度の維持の改善、並びに弾性反撥性
の維持の改善を示した。N,N′−(m−フェニレン)
ビスシトラコンアミド酸をコンパウンドの一部として用
いたときのグッドリッチ ブローアウト試験では、発熱
の減少、および試料破損までの時間の延長、または破損
が全くないことも観察された。
【0033】実施例4 物理試験 以下の表9に、この実施例で用いた基本ゴムコンパウン
ドを示す。ゴムコンパウンドは3段バンバリーミキサー
中で製造した。断りがなければ、全ての部およびパーセ
ンテージは重量による。各試料の硬化データ並びに他の
物理データは表10、表11および表12,13に示
す。
【0034】
【表9】
【表10】
【表11】
【表12】
【表13】 表10、表11および表12,13は、表9のコンパウ
ンドに加えたN,N′−(m−キシリレン)ビスシトラ
コンアミド酸(試料10および11)対ビス−酸を含ま
ないもの(Ctrl 9)についての150℃および1
70℃での戻り抵抗性を比較したものである。表10
(150℃硬化)および表11(170℃硬化)を調べ
ると、コンパウンドに加えたN,N′−(m−キシリレ
ン)ビスシトラコンアミド酸(試料10および11)
は、ビス−酸を含まないCtrl 9と比べて、すぐれ
た戻り抵抗性をもたらすことがすぐに分かる。150℃
の硬化温度では、Ctrl 9の最大戻りは−10pt
であり、一方、N,N′−(m−キシリレン)ビスシト
ラコンアミド酸(試料10および11)の最大戻りは各
々わずか−3ptおよび−1.5ptである。170℃
での戻り性の比較(表11)からは、同様に、本発明の
N,N′−(m−キシリレン)ビスシトラコンアミド酸
(試料10および11)の戻り抵抗性がすぐれているこ
とが分かる。すなわち、Ctrl 9の最大戻りは−1
6ptであり、本発明のN,N′−(m−キシリレン)
ビスシトラコンアミド酸(試料10および11)の最大
戻りは各々わずか−6.5ptおよび−4.5ptであ
る。
【0035】表12,13の結果から、N,N′−(m
−キシリレン)ビスシトラコンアミド酸が最終加硫ゴム
に改善された性質をもたらすことも明らかである。すな
わち、本発明のN,N′−(m−キシリレン)ビスシト
ラコンアミド酸は、過硬化の際のおよび硬化温度の上昇
状態でのモジュラスの保持の改善、引っ張り強さの維持
の改善、硬度の維持の改善、並びに弾性反撥性の維持の
改善を示した。本発明のN,N′−(m−キシリレン)
ビスシトラコンアミド酸をコンパウンドの一部として用
いたときのグッドリッチ ブローアウト試験では、発熱
の減少、および試料破損までの時間の延長、または破損
が全くないことも観察された。
フロントページの続き (71)出願人 590002976 1144 East Market Stre et,Akron,Ohio 44316− 0001,U.S.A. (72)発明者 ローソン・ギブソン・ワイドマン アメリカ合衆国オハイオ州44278,トール マッジ,ノース・ヴィレッジ・ヴュー 82

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 硫黄加硫されたゴムおよび0.1〜10
    phrの式: 【化1】 の置換ビスシトラコンアミド酸またはそれらの混合物を
    含む加硫ゴム組成物。
  2. 【請求項2】 ゴムが、天然ゴム、並びに共役ジエンホ
    モポリマーおよびコポリマー並びに少なくとも1種の共
    役ジエンと芳香族ビニル化合物とのコポリマーから選択
    される合成エラストマーよりなる群から選択される、請
    求項1に記載のゴム組成物。
  3. 【請求項3】 前記組成物がタイヤ中に用いられる、請
    求項2に記載のゴム組成物。
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