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公開番号2024125296
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-18
出願番号2024083164,2021522038
出願日2024-05-22,2019-11-06
発明の名称沈降シリカ及びその製造プロセス
出願人ローディアオペレーションズ
代理人園田・小林弁理士法人
主分類C01B 33/18 20060101AFI20240910BHJP(無機化学)
要約【課題】タイヤ用途において使用するための大きな粒子サイズを有する沈降シリカを提供する。
【解決手段】CTAB表面積とメジアン粒子サイズとの間に特定の関係を有する沈降シリカ、前記沈降シリカを用いたエラストマー組成物、タイヤ、タイヤ構成部品を提供する。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
－１６０ｍ
２
／ｇ以上のＣＴＡＢ表面積Ｓ
ＣＴＡＢ
；
－遠心沈降によって測定される
｜ｄ５０｜＞２５０００／｜Ｓ
ＣＴＡＢ
｜（Ｉ）
であるメジアン粒子サイズｄ５０
（式中、
｜ｄ５０｜は遠心沈降によって測定されるｎｍ単位で表されるメジアン粒子サイズｄ５０の数値を表し、｜Ｓ
ＣＴＡＢ
｜はｍ
２
／ｇ単位で表されるＣＴＡＢ表面積Ｓ
ＣＴＡＢ
の数値を表す）；及び
－４５００ｐｐｍを超えないアルミニウム含有量；
によって特徴付けられる沈降シリカ。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記ＣＴＡＢ表面積Ｓ
ＣＴＡＢ
が１８０～４００ｍ
２
／ｇの範囲である、請求項１に記載の沈降シリカ。
【請求項３】
遠心沈降によって測定される粒子サイズ分布幅Ｌｄが１．２～３．５である、請求項１又は２に記載の沈降シリカ。
【請求項４】
ＢＥＴ表面積Ｓ
ＢＥＴ
が１７０ｍ
２
／ｇ以上である、請求項１～３のいずれか一項に記載の沈降シリカ。
【請求項５】
前記ＢＥＴ表面積Ｓ
ＢＥＴ
と前記ＣＴＡＢ表面積Ｓ
ＣＴＡＢ
との間の差が少なくとも３０ｍ
２
／ｇである、請求項１～４のいずれか一項に記載の沈降シリカ。
【請求項６】
－２００～３５０ｍ
２
／ｇのＣＴＡＢ表面積Ｓ
ＣＴＡＢ
と、
－遠心沈降によって測定される、１．５～２．８の範囲の凝集体サイズ分布幅Ｌｄ；
－遠心沈降によって測定される
｜ｄ５０｜＞２５０００／｜Ｓ
ＣＴＡＢ
｜（Ｉ）
であるメジアン粒子サイズｄ５０、及び
－４５００ｐｐｍを超えないアルミニウム含有量；
によって特徴付けられる、請求項１～５のいずれか一項に記載の沈降シリカ。
【請求項７】
前記アルミニウム含有量が３５００ｐｐｍ未満である、請求項１～６のいずれか一項に記載の沈降シリカ。
【請求項８】
２００～４００ｍ
２
／ｇの範囲のＣＴＡＢ表面積Ｓ
ＣＴＡＢ
において、前記メジアン粒子サイズｄ５０が６０ｎｍよりも大きいことを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載の沈降シリカ。
【請求項９】
（ｉ）ｐＨ２．０～５．０を有する出発溶液を提供する工程と、
（ｉｉ）反応媒体のｐＨが２．０～５．０の範囲に維持されるようにケイ酸塩と酸とを前記出発溶液に同時に添加する工程と、
（ｉｉｉ）酸及びケイ酸塩の添加を停止し、塩基を反応媒体に添加して前記反応媒体のｐＨを７．０～１０．０の値に上げる工程と、
（ｉｖ）反応媒体のｐＨが７．０～１０．０の範囲に維持されるように、ケイ酸塩と酸とを反応媒体に同時に添加する工程と、
（ｖ）反応媒体への酸の添加を継続しながら、ケイ酸塩の添加を停止して反応媒体のｐＨを５．５未満に到達させて、沈降シリカの懸濁液を得る工程と、
を含み、工程（ｉｉ）の間に反応媒体に添加されるケイ酸塩の量が、反応に必要なケイ酸塩の総量の５５％を超える、請求項１～８のいずれか一項に記載の沈降シリカの製造方法。
【請求項１０】
工程（ｉｉｉ）において、反応媒体へのケイ酸塩の添加を継続しながら酸の添加を停止して、前記反応媒体のｐＨを７．００～１０．００の範囲の値まで上げる、請求項９に記載の方法。
（【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】
本発明は、エラストマー組成物中の補強充填剤として使用するための沈降シリカに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
ポリマー組成物中の、特にエラストマー組成物中の補強充填剤としての沈降シリカの使用が知られている。そのような使用が大いに望まれており、充填剤は、容易に且つ効率的にエラストマー母材中に混合されて分散されなければならず、また典型的にはカップリング試薬と共にエラストマーと化学結合に入り、エラストマー組成物の高い且つ均質な強化をもたらさなければならない。シリカ充填エラストマー組成物は、タイヤ配合剤において特に有利な用途がある。いわゆる高分散性シリカが充填されたタイヤトレッドは、タイヤ用の従来のカーボンブラックでは得ることができない、転がり抵抗、耐摩耗性、及びグリップに関する特性の折り合いを実現することを可能にした。
【０００３】
典型的には１６０ｍ
２
／ｇを超える大きい表面積の沈降シリカが知られている。例えば国際公開第０３／０１６２１５Ａ１号パンフレットには、大きい表面積及び幅の広い粒子サイズ分布を有する沈降シリカが開示されている。
【０００４】
国際公開第２０１３／０９２７４５Ａ１号パンフレットには、（ｉ）２～５のｐＨを有する水性ストック液を準備する工程；（ｉｉ）反応媒体のｐＨが２～５に維持されるように、ケイ酸塩と酸を同時に前記ストック液に添加する工程；（ｉｉｉ）７～１０の反応媒体のｐＨ値が得られるまで反応媒体へのケイ酸塩の添加を継続する一方で酸の添加を停止する工程；（ｉｖ）反応媒体のｐＨが７～１０に維持されるように、ケイ酸塩と酸を同時に反応媒体に添加する工程；並びに（ｖ）６未満の反応媒体のｐＨ値が得られるまで酸の添加を継続する一方でケイ酸塩の添加を停止する工程；を含む沈降シリカの調製方法であって、工程（ｉｉ）の少なくとも一部で濃酸が使用される方法が開示されている。国際公開第２０１３／０９２７４５Ａ１号パンフレットには、反応に必要なケイ酸塩の総量に対する工程（ｉｉ）の間に反応媒体に添加されるケイ酸塩の量が開示されていない。国際公開第２０１３／０９２７４５Ａ１号パンフレット中で例示されている方法から計算することができる量は、反応に必要なケイ酸塩の総量の５０％未満である。
【０００５】
大きい表面積のシリカを使用する利点は、主に、エラストマーとのシリカの結合数を増加させる可能性、したがってその強化レベルを増加させる可能性に存する。そのため、タイヤトレッドゴム組成物において、特にタイヤの転がり抵抗と耐摩耗性の改善のために、１６０ｍ
２
／ｇ程度の表面積を有するシリカに従来使用されている添加量と比較して、より低い添加量で大きい表面積を有するシリカを使用することが有利であると考えられる。
【０００６】
しかしながら、ゴム組成物中で大きい表面積のシリカを使用してトレッド摩耗特性を改善することのこの実現は、しばしばウェットグリップ性能の低下をもたらすことがある。実際、小さな粒子サイズを有する大きな表面積のシリカの使用は、充填剤ネットワークの増加が見込まれ、その結果、低温でのより低いヒステリシス及びより低いウェットグリップ性能が生じる可能性がある。そのため、トレッド摩耗性能の利点を低下させることなしに、ウェットグリップと転がり抵抗性能の折り合いをつけるのに効果的な、ポリマー組成物における補強充填剤として使用するための沈降シリカが常に必要とされている。
【発明の概要】
【０００７】
今回、表面積と粒子サイズとの間に特定の関係を有する沈降シリカが、エラストマー組成物の以下の特性の間で優れたバランスを与えることが見出された：低温における高ヒステリシス及び同等の強化指数（引張特性）での高温における低ヒステリシス及びコンパウンドの加工性。
【０００８】
本発明の第１の目的は、
－１６０ｍ
２
／ｇ以上のＣＴＡＢ表面積Ｓ
ＣＴＡＢ
；
－遠心沈降によって測定される
｜ｄ５０｜＞２５０００／｜Ｓ
ＣＴＡＢ
｜（Ｉ）
であるようなメジアン粒子サイズｄ５０
（式中、
｜ｄ５０｜は遠心沈降によって測定されるｎｍ単位で表されるメジアン粒子サイズｄ５０の数値を表し、｜Ｓ
ＣＴＡＢ
｜はｍ
２
／ｇ単位で表されるＣＴＡＢ表面積Ｓ
ＣＴＡＢ
の数値を表す）；
－４５００ｐｐｍを超えないアルミニウム含有量；
によって特徴付けられる沈降シリカである。
【０００９】
本明細書の他の部分において、用語「シリカ」及び「沈降シリカ」は互いに交換可能に使用されて沈降シリカを意味することができる。「粒子」という用語は、本明細書ではシリカの一次粒子の凝集体を指すために使用される。
【００１０】
ＣＴＡＢ表面積Ｓ
ＣＴＡＢ
は、所定のｐＨでシリカ表面上に吸着されたＮヘキサデシル－Ｎ，Ｎ，Ｎ－トリメチルアンモニウムブロミドの量を測定することによって求められる外部比表面積の尺度である。
（【００１１】以降は省略されています）

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