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公開番号2024067023
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-16
出願番号2023188164
出願日2023-11-02
発明の名称カップリング剤およびポリエチレングリコールで前処理した、ゴム組成物用の沈降シリカ
出願人ザ・グッドイヤー・タイヤ・アンド・ラバー・カンパニー
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類C01B 33/18 20060101AFI20240509BHJP(無機化学)
要約【課題】道路用タイヤ向けのゴム組成物における使用に適した、シリカ材料を提供する。
【解決手段】前処理シリカ材料は、シリカ粒子、シリカ粒子に結合したオルガノシランカップリング剤、およびシリカ粒子に接触しているポリエチレングリコールを含む。前処理シリカ材料は、1つまたは複数の加硫可能エラストマーおよび硬化剤をさらに含むゴム組成物において使用し得る。タイヤトレッドまたはタイヤの他の部分が、このゴム組成物から形成し得る。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
シリカ粒子、
シリカ粒子に結合したオルガノシランカップリング剤、および
シリカ粒子に接触しているポリエチレングリコール
を含む、前処理シリカ材料。
続きを表示（約 970 文字）【請求項２】
シリカ粒子が沈降シリカであることを特徴とする、請求項１に記載の前処理シリカ材料。
【請求項３】
シリカ粒子が、少なくとも３０ｍ
２
／ｇまたは最大で３００ｍ
２
／ｇのＣＴＡＢ表面積を有することを特徴とする、請求項１に記載の前処理シリカ材料。
【請求項４】
シリカ粒子が、籾殻灰に由来することを特徴とする、請求項１に記載の前処理シリカ材料。
【請求項５】
オルガノシランカップリング剤が、ケイ素原子および少なくとも１つの加水分解可能基を含む第１の反応部分、および加硫可能エラストマーの二重結合と反応することができる第２の反応部分を含み、第１および第２の反応部分は、ポリスルフィドおよびヒドロカルビレン基のうち少なくとも１つを含む架橋単位によって接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の前処理シリカ材料。
【請求項６】
第１の反応部分の加水分解可能基のうち少なくとも１つが、アルコキシ基およびアミノアルキル基から選択されることを特徴とする、請求項５に記載の前処理シリカ材料。
【請求項７】
カップリング剤が、ビス（トリアルコキシシリルアルキル）ポリスルフィド、ビス（アルコキシアリールオキシシリルアルキル）ポリスルフィド、ビス（トリアリールオキシシリルアルキル）ポリスルフィド、およびこれらの混合物から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の前処理シリカ材料。
【請求項８】
ポリエチレングリコールが、１００～１６，０００の分子量Ｍ
ｎ
を有することを特徴とする、請求項１に記載の前処理シリカ材料。
【請求項９】
ポリエチレングリコールが、６００以下の分子量Ｍ
ｎ
を有することを特徴とする、請求項８に記載の前処理シリカ材料。
【請求項１０】
１００ｐｈｒの加硫可能エラストマー、
少なくとも５ｐｈｒの請求項１に記載の前処理シリカ、
カーボンブラック補強充填剤、
１つまたは複数の加工助剤、および
硫黄含有硬化パッケージ
を含む、ゴム組成物。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
[0001]例示的実施形態は、特にタイヤトレッド、より詳細には道路用タイヤ向けのゴム組成物における使用に適した、前処理シリカ材料に関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
[0002]シリカは、ゴム組成物において広く用いられている充填剤である。シリカは、フュームド（または焼成）シリカ、およびシリカゲルから形成される沈降シリカを含む種々の形態で生成され得る。籾殻において存在する非晶質シリカを水酸化ナトリウムで蒸解させてケイ酸ナトリウムを形成し、酸性化剤、例えば、硫酸または二酸化炭素での反応によりケイ酸ナトリウムからシリカを沈降させることによって、籾殻灰から沈降シリカを調製するプロセスが開発されてきた。例えば、ＷＯ２００１／７４７１２、ＷＯ２００４／０７３６００ならびに米国特許第５，８３３，９４０号および同第１１，０２７，９８１号を参照のこと。
【０００３】
[0003]沈降シリカは一般に、本来的に親水性であり、したがってゴム組成物においては、それ自体との親和性が高く、ジエン系エラストマーに対する親和性が低いため、沈降シリカをゴム組成物全体に十分に分散させることが困難である。これに対処するため、沈降シリカは疎水化されてもよい。その結果、ゴム組成物においてジエン系エラストマーに対するシリカ粒子の親和性を改善し、ゴム組成物において沈降シリカをより十分に分散させることができる。
【０００４】
[0004]疎水化は、例えば、アルキルシラン、例えば、ハロゲン化アルキルシランまたはアルコキシアルキルシランを用いて行うことができ、これは沈降シリカ上のヒドロキシル基と反応する。シリカ上のヒドロキシル基と反応することができる第１の部分（例えば、アルコキシシラン部分）、およびゴム組成物のジエン系エラストマー（複数可）と相互作用することができる第２の部分（例えばポリスルフィド部分）を含有するシリカカップリング剤も、使用してもよい。例えば、Ｈａｈｎらによる米国特許第１０，９４７，３６９号は、カップリング剤により沈降シリカにカップリングしたジエン系エラストマーを含有するゴム組成物について記載している。沈降シリカはアルキルシランで前処理される。沈降シリカの疎水化のための他の方法は、例えば、米国特許第４，４７４，９０８号、同第５，７８０，５３８号および同第６，５７３，３２４号に見出し得る。
【０００５】
[0005]２０１１年８月２３日に発行された、Ｈａｈｎらによる、ＳＰＥＣＩＡＬＩＺＥＤＳＩＬＩＣＡ，ＲＵＢＢＥＲＣＯＭＰＯＳＩＴＩＯＮＣＯＮＴＡＩＮＩＮＧＳＰＥＣＩＡＬＩＺＥＤＳＩＬＩＣＡＡＮＤＰＲＯＤＵＣＴＳＷＩＴＨＣＯＭＰＯＮＥＮＴＴＨＥＲＥＯＦという名称の米国特許第８，００３，７２４Ｂ２号は、アリル官能化沈降シリカ、およびかかるシリカを含有するゴム組成物について記載している。
【０００６】
[0006]２０１５年７月７日に発行された、Ｈａｈｎらによる、ＲＵＢＢＥＲＣＯＭＰＯＳＩＴＩＯＮＣＯＮＴＡＩＮＩＮＧＳＩＬＩＣＡＲＥＩＮＦＯＲＣＥＭＥＮＴＡＮＤＦＵＮＣＴＩＯＮＡＬＩＺＥＤＣＲＯＳＳＬＩＮＫＳＡＮＤＰＲＯＤＵＣＴＳＷＩＴＨＣＯＭＰＯＮＥＮＴＴＨＥＲＥＯＦという名称の米国特許第９，０７４，０７３Ｂ２号は、共役ジエン系エラストマーをブレンドすることにより形成されるゴム組成物、沈降シリカおよび補強充填剤としてのゴム補強性カーボンブラックの組み合わせ、ビス（３－トリエトキシシリルプロピル）ポリスルフィドカップリング剤、およびジメルカプトチアジアゾールについて記載している。
【０００７】
[0007]２０２２年６月３０日に公表された、ＨａｈｎらによるＭＥＴＨＯＤＯＦＳＩＬＩＣＡＰＲＥＴＲＥＡＴＭＥＮＴという名称の米国特許公開第２０２２０２０４３５１Ａ１号は、シリカカップリング剤および相間移動剤を使用して、水性スラリー中でもみ殻灰シリカから事前に疎水化された沈降シリカを製造するための方法について記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
ＷＯ２００１／７４７１２
ＷＯ２００４／０７３６００
米国特許第５，８３３，９４０号
米国特許第１１，０２７，９８１号
米国特許第１０，９４７，３６９号
米国特許第４，４７４，９０８号
米国特許第５，７８０，５３８号
米国特許第６，５７３，３２４号
米国特許第８，００３，７２４Ｂ２号
米国特許第９，０７４，０７３Ｂ２号
米国特許公開第２０２２０２０４３５１Ａ１号
米国特許公開第２００２／００８１２４７Ａ１号
米国特許第７，５８５，４８１Ｂ２号
米国特許第５，５８７，４１６Ａ号
米国特許第５，８００，６０８Ａ号
米国特許第５，８８２，６１７Ａ号
米国特許第６，１０７，２２６Ａ号
米国特許第６，１８０，０７６Ｂ１号
米国特許第６，２２１，１４９Ｂ１号
米国特許第６，２６８，４２４Ｂ１号
米国特許第６，３３５，３９６Ｂ１号
米国特許第９，３３４，１６９Ｂ２号
米国特許第９，３５９，２１５Ｂ２号
米国特許公開第２００３０１１８５００Ａ１号
米国特許公開第２００４００６２７０１Ａ１号
米国特許公開第２００５００３２９６５Ａ１号
ＥＰ０６４７５９１Ａ
米国特許第５，７０８，０６９号
米国特許第７，５５０，６１０号
米国特許第５，７８９，５１４号
米国特許第８，４４０，７５０Ｂ２号
米国特許第５，８２７，９１２号
米国特許第５，７８０，５３５号
米国特許第６，００５，０２７号
米国特許第６，１３６，９１３号
米国特許第６，１２１，３４７号
米国特許公開第２０２２０１９５１５３号
【非特許文献】
【０００９】
ＴｈｅＶａｎｄｅｒｂｉｌｔＲｕｂｂｅｒＨａｎｄｂｏｏｋ（１９７８）、３４６頁および３４７頁
ｔｈｅＶａｎｄｅｒｂｉｌｔＲｕｂｂｅｒＨａｎｄｂｏｏｋ、ＲｏｂｅｒｔＯ．Ｏｈｍ編（Ｎｏｒｗａｌｋ、Ｃｏｎｎ．，Ｒ．Ｔ．ＶａｎｄｅｒｂｉｌｔＣｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．、１９９０）、５５４～５５７頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
[0008]一部の既存の疎水化シリカの１つの課題は、形成されたゴム組成物が低い剛性を有する傾向があることである。一部の既存の疎水化シリカの別の課題は、徹底した混合を達するための高温の時間が、初期の混合段階において必要とされるために、天然ゴムと配合することが困難で有り得ることである。別の課題は、一部のシリカカップリング剤が、水溶液中にシリカの前処理が可能となるよう十分には分散しないことである。
（【００１１】以降は省略されています）

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