(57)【要約】少なくとも１種類のセルロースエステル、並びに相溶化剤及び可塑剤からなる群から選択される少なくとも１種類の添加剤を含むセルロースエステル組成物が提供される。セルロースエステル組成物を製造する方法も提供される。他の態様においては、少なくとも１種類のエラストマー、少なくとも１種類のセルロースエステル、及び少なくとも１種類の添加剤を含み；添加剤は相溶化剤及び可塑剤からなる群から選択される少なくとも１つであるセルロースエステル／エラストマー組成物が提供される。セルロースエステル／エラストマー組成物を製造する方法、並びにセルロースエステル／エラストマー組成物を含む物品も提供される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルロースエステル／エラストマー組成物を含み、当該セルロースエステル／エラストマーが、少なくとも１種類のセルロースエステルと、少なくとも１種類のエラストマーと、少なくとも１種類の相溶化剤及び少なくとも１種類の可塑剤からなる群から選択される少なくとも１種類の添加剤と、を含むタイヤ。
【請求項２】
セルロースエステルが約０．２〜約３．０ｄＬ／ｇの固有粘度（ＩＶ）を有する、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項３】
セルロースエステルが約０．５〜約２．８の無水グルコース単位あたりの全置換度（ＤＳ／ＡＧＵ）を有する、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項４】
セルロースエステルが、
（ａ）以下の特性：
次の置換：
約０．７０以下のヒドロキシルの無水グルコース単位あたりの置換度；
約０．８０〜約１．４０のＣ３〜Ｃ４エステルの無水グルコース単位あたりの置換度；及び
約１．２０〜約２．３４のアセチルの無水グルコース単位あたりの置換度；
を有する約３．０８〜約３．５０の無水グルコース単位あたりの全置換度；
２５℃においてフェノール／テトラクロロエタンの６０／４０（ｗｔ／ｗｔ）溶液中で測定して約０．０５〜約０．１５ｄＬ／ｇの固有粘度；
約１，０００〜約５，６００の数平均分子量（Ｍｎ）；
約１，５００〜約１０，０００の重量平均分子量（Ｍｗ）；及び
約１．２〜約３．５の多分散度；
を有する低分子量混合セルロースエステル；及び
（ｂ）以下の特性：
次の置換：
約０．７０以下のヒドロキシルの無水グルコース単位あたりの置換度；
約１．４０〜約２．４５のＣ３〜Ｃ４エステルの無水グルコース単位あたりの置換度；及び
約０．２０〜約０．８０のアセチルの無水グルコース単位あたりの置換度；
を有する約３．０８〜約３．５０の無水グルコース単位あたりの全置換度；
２５℃においてフェノール／テトラクロロエタンの６０／４０（ｗｔ／ｗｔ）溶液中で測定して約０．０５〜約０．１５ｄＬ／ｇの固有粘度；
約１，０００〜約５，６００の数平均分子量（Ｍｎ）；
約１，５００〜約１０，０００の重量平均分子量（Ｍｗ）；及び
約１．２〜約３．５の多分散度；
を有する低分子量混合セルロースエステル；並びに
（ｃ）以下の特性：
次の置換：
約０．７０以下のヒドロキシルの無水グルコース単位あたりの置換度；
約２．１１〜約２．９１のＣ３〜Ｃ４エステルの無水グルコース単位あたりの置換度；及び
約０．１０〜約０．５０のアセチルの無水グルコース単位あたりの置換度；
を有する約３．０８〜約３．５０の無水グルコース単位あたりの全置換度；
２５℃においてフェノール／テトラクロロエタンの６０／４０（ｗｔ／ｗｔ）溶液中で測定して約０．０５〜約０．１５ｄＬ／ｇの固有粘度；
約１，０００〜約５，６００の数平均分子量（Ｍｎ）；
約１，５００〜約１０，０００の重量平均分子量（Ｍｗ）；及び
約１．２〜約３．５の多分散度；
を有する低分子量混合セルロースエステル；
からなる群から選択される低分子量セルロース混合エステルである、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項５】
セルロースエステルが官能化セルロースエステルであり、官能化セルロースエステルが、不飽和（二重結合）、カルボン酸、アセトアセテート、アセトアセテートイミド、メルカプト、メラミン、及び長鎖アルキル鎖からなる群から選択される少なくとも１つの官能基を有するセルロースエステルを生成する少なくとも１種類の二官能性反応物質によって官能化されている、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項６】
可塑剤が、ホスフェート可塑剤、ベンゾエート可塑剤、アジペート可塑剤、フタレート可塑剤、グリコール酸エステル、クエン酸エステル可塑剤、及びヒドロキシル官能性可塑剤からなる群から選択される少なくとも１つである、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項７】
可塑剤が、トリフェニルホスフェート、トリクレシルホスフェート、クレシルジフェニルホスフェート、オクチルジフェニルホスフェート、ジフェニルビフェニルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリブチルホスフェート、ジエチルフタレート、ジメトキシエチルフタレート、ジメチルフタレート、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート、ジ−２−エチルヘキシルフタレート、ブチルベンジルフタレート、ジベンジルフタレート、ブチルフタリルブチルグリコレート、エチルフタリルエチルグリコレート、メチルフタリルエチルグリコレート、トリエチルシトレート、トリ−ｎ−ブチルシトレート、アセチルトリエチルシトレート、アセチル−トリ−ｎ−ブチルシトレート、及びアセチル−トリ−ｎ−（２−エチルヘキシル）シトレートからなる群から選択される少なくとも１つである、請求項６に記載のタイヤ。
【請求項８】
可塑剤が、（ｉ）フタル酸、アジピン酸、トリメリット酸、コハク酸、安息香酸、アゼライン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、酪酸、グルタル酸、クエン酸、又はリン酸の１以上の残基を含む酸残基；及び（ｉｉ）約２０個以下の炭素原子を含む脂肪族、脂環式、又は芳香族アルコールの１以上の残基を含むアルコール残基；を含むエステルの少なくとも１つから選択される、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項９】
可塑剤がアルコール残基を含み、アルコール残基が、ステアリルアルコール、ラウリルアルコール、フェノール、ベンジルアルコール、ヒドロキノン、カテコール、レゾルシノール、エチレングリコール、ネオペンチルグリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、及びジエチレングリコールから選択される少なくとも１つである、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項１０】
可塑剤が、Ｃ２〜１０二酸残基及びＣ２〜１０ジオール残基を含む脂肪族ポリエステルからなる群から選択され；Ｃ２〜１０二酸残基が、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、及びセバシン酸からなる群から選択される少なくとも１つである、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項１１】
可塑剤がジオール残基を含み；ジオール残基が、次のＣ２〜Ｃ１０ジオール：エチレングリコール、ジエチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，２−ブチレングリコール、１，３−ブチレングリコール、１，４−ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，５−ペンチレングリコール、トリエチレングリコール、及びテトラエチレングリコールの少なくとも１つである、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項１２】
可塑剤が、（Ａ）約５〜約９５重量％のＣ２〜Ｃ１２炭水化物有機エステル（ここで、炭水化物は約１〜約３個の単糖単位を含む）；及び（Ｂ）約５〜約９５重量％のＣ２〜Ｃ１２ポリオールエステル（ここで、ポリオールはＣ５又はＣ６炭水化物から誘導される）の１以上を含む、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項１３】
可塑剤が少なくとも１種類の炭水化物エステルを含み、炭水化物エステルの炭水化物部分が、α−アノマー、β−アノマー、又はこれらの混合物を含む、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項１４】
相溶化剤が非反応性相溶化剤であり、非反応性相溶化剤が、セルロースエステルと相溶性である第１のセグメント及びエラストマーと相溶性である第２のセグメントを含む、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項１５】
非反応性相溶化剤の第１のセグメントが、セルロースエステル；セルロースエーテル、ポリオキシアルキレン、ポリグリコール、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリアセタール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアセテート、及びポリビニルアルコールからなる群から選択される少なくとも１種類のオリゴマー又はポリマーである、請求項１４に記載のタイヤ。
【請求項１６】
非反応性相溶化剤の第２のセグメントが、ポリオレフィン、ポリジエン、ポリ芳香族化合物、及びコポリマーからなる群から選択される、請求項１４に記載のタイヤ。
【請求項１７】
非反応性相溶化剤が、エトキシ化アルコール、エトキシ化アルキルフェノール、エトキシ化脂肪酸、プロピレンオキシド及びエチレンオキシドのブロックポリマー、ポリグリセロールエステル、多糖エステル、及びソルビタンエステルからなる群から選択される、請求項１４に記載のタイヤ。
【請求項１８】
相溶化剤が反応性相溶化剤であり、反応性相溶化剤が、エラストマーと相溶性である炭化水素鎖を有し、セルロースエステルと反応することができる少なくとも１つの官能基を有する、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項１９】
反応性相溶化剤が、長鎖脂肪酸、長鎖脂肪酸塩化物、長鎖脂肪酸無水物、エポキシ化油及び脂肪エステル、スチレン無水マレイン酸コポリマー、無水マレイン酸グラフトポリプロピレン、無水マレイン酸とオレフィン及び／又はアクリルエステルとのコポリマー、並びにグリシジルメタクリレートとオレフィン及び／又はアクリルエステルとのコポリマーからなる群から選択される、請求項１８に記載のセルロースエステル／エラストマー組成物。
【請求項２０】
反応性相溶化剤が、セルロースエステルと相溶性の極性鎖を有し、またエラストマーと反応することができる少なくとも１つの官能基も有する、請求項１８に記載のセルロースエステル／エラストマー組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[001]本出願は、２０１０年６月２９日出願の米国仮出願６１／３５９，５８２（現在は失効）に対する優先権を主張している２０１１年６月２８日出願の米国特許出願１３／１７０６０６に対する部分継続出願であり；２０１１年１２月７日出願の米国仮出願６１／５６７，９４８、６１／５６７，９５０、６１／５６７，９５１、及び６１／５６７，９５３（これらの開示事項は、本明細書中の記述と相反しない範囲で参照として本明細書中に包含する）に対する優先権を主張する。
【０００２】
[002]本発明は、セルロースエステル化学、特に相溶化剤及び場合によっては可塑剤を含むセルロースエステルの分野に属する。本発明はまた、少なくとも１種類のエラストマー及び少なくとも１種類の添加剤を含み、添加剤は相溶化剤及び可塑剤からなる群から選択される少なくとも１つであるセルロースエステル／エラストマー組成物の分野にも属する。セルロースエステル組成物及びセルロースエステル／エラストマー組成物を製造する方法も提供される。
【背景技術】
【０００３】
[003]本発明は、セルロースエステルをエラストマー中に小さい粒子として分散させてエラストマーの機械特性及び物理特性を向上させることに関する。極性セルロースエステル（ＣＥ）は非極性エラストマーと非相溶性である。更に、高融点セルロースエステルはエラストマーの通常の溶融加工温度において溶融しない。これらのファクターのために、殆どの工業的に利用されている溶融混合プロセスによってセルロースエステルをエラストマー中に分散させることは困難である。上記の問題のために、セルロースエステルは非極性エラストマーに対する添加剤としては当然の選択肢ではない。
【０００４】
[004]本発明は、セルロースエステルの溶融温度の低下を促進させるために必要な場合には可塑剤を用いることによって、及びセルロースエステルとエラストマーとの混合及び相溶性の向上を促進させるために相溶化剤を用いることによってこれらの困難性を克服することができる。理論に縛られることは望まないが、用いる相溶化剤によってまた、セルロースエステルとエラストマーとの間の界面相互作用／結合を向上させることによりセルロースエステル／エラストマー組成物の機械特性及び物理特性を向上させることもできると考えられる。これらのセルロースエステル／エラストマー組成物は、タイヤ、ホース、ベルト、ガスケット、自動車部品などの範囲のラバー／エラストマー用途において用いることができる。
【０００５】
[005]セルロースエステルをエラストマー中に分散させるプロセスは、セルロースエステルを溶融又は軟化させて、セルロースエステルが流動して、その後に剪断加工下で小さい粒子に分解（分散）することができるようにすることを含む。分散の後、セルロースエステルは、室温に冷却することによって再固化させてラバーを強化することができる。したがって、セルロースエステルをエラストマー組成物中に導入することによってムーニー粘度を低下させることができ、これによりミキサー、カレンダー、押出機、及び成形装置のような装置による組成物の加工を促進させることができる。また、加工中におけるより長い安全時間を与えるより長いスコーチ安全性を与えることもできる。また、より短い硬化時間も得ることができ、これにより硬化金型及びプレス内での所要時間をより速くすることができる。また、セルロースエステルをエラストマーに加えると、より高い破断応力／歪み、より高い低歪弾性率、及びより高い引裂強度を与えて、より強靱で堅牢な組成物を提供することもできる。最後に、セルロースエステルを加えるとより低い３０℃におけるtanδを与えることができ、これによってより低い発熱性及びより低いヒステリシスが可能になる。
【発明の概要】
【０００６】
[006]本発明の一態様においては、少なくとも１種類のセルロースエステル、少なくとも１種類の相溶化剤、及び場合によっては少なくとも１種類の可塑剤を含むセルロースエステル組成物が提供される。
【０００７】
[007]本発明の他の態様においては、少なくとも１種類のエラストマー、少なくとも１種類のセルロースエステル、及び少なくとも１種類の添加剤を含み；添加剤は相溶化剤及び可塑剤からなる群から選択される少なくとも１つであるセルロースエステル／エラストマー組成物が提供される。
【０００８】
[008]本発明の他の態様においては、少なくとも１種類セルロースエステル、少なくとも１種類の相溶化剤、及び場合によっては少なくとも１種類の可塑剤を接触させることを含むセルロースエステル組成物の製造方法が提供される。
【０００９】
[009]本発明の他の態様においては、少なくとも１種類のエラストマー、少なくとも１種類のセルロースエステル、及び少なくとも１種類の添加剤を、セルロースエステルを分散させてセルロースエステル／エラストマー組成物を生成させるのに十分な時間及び温度で混合する；ことを含み；添加剤は相溶化剤及び可塑剤からなる群から選択される少なくとも１つであるセルロースエステル／エラストマー組成物の製造方法が提供される。
【００１０】
[010]他の態様においては、セルロースエステル／エラストマー組成物を含む物品が提供される。
【００１１】
[011]本発明の他の態様においては、少なくとも１種類のエラストマー、少なくとも１種類の充填剤、少なくとも１種類のセルロースエステル、並びに少なくとも１種類の相溶化剤及び少なくとも１種類の可塑剤からなる群から選択される少なくとも１種類の添加剤を含むタイヤ部品が提供される。
【００１２】
[012]エラストマー中におけるセルロースエステルの使用に関する他の発明は、「空気タイヤにおけるセルロースエステル」、「高充填エラストマー系におけるセルロースエステル」、及び「セルロースエステルをエラストマー組成物中に分散させる方法」と題された２０１１年１２月７日付のEastman Chemical Companyによる複数の仮出願（これらの開示事項は本明細書中の記述と相反しない範囲で参照として本明細書中に包含する）において出願されている。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
[013]本発明の一態様においては、少なくとも１種類のセルロースエステル、少なくとも１種類の相溶化剤、及び場合によっては少なくとも１種類の可塑剤を含むセルロースエステル組成物が提供される。
【００１４】
[014]本発明のセルロースエステル／エラストマー組成物には、エラストマーの全重量を基準としてラバー１００部あたり少なくとも約１、２、３、４、５、又は１０部（ｐｈｒ）の少なくとも１種類のセルロースエステルを含ませることができる。更には又は或いは、本発明のセルロースエステル／エラストマー組成物には、エラストマーの全重量を基準として約７５、５０、４０、３０、又は２０ｐｈｒ以下の少なくとも１種類のセルロースエステルを含ませることができる。本明細書において用いる「ｐｈｒ」という用語は、ラバー又はエラストマー１００重量部あたりのそれぞれの材料の部数を指す。
【００１５】
[015]本発明において用いるセルロースエステルは、当該技術において公知の任意のものであってよい。本発明において有用なセルロースエステルは、当該技術において公知の技術を用いて製造することができ、或いは例えばEastman Chemical Company, Kingsport, TN,米国から商業的に入手できる。
【００１６】
[016]本発明のセルロースエステルは、一般に構造：
【００１７】
【化１】
2015503011.tif 000002
【００１８】
（式中、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３は、水素、又は２〜１０個の炭素原子を有する直鎖アルカノイルからなる群から独立して選択することができる）
の繰り返し単位を含む。セルロースエステルに関しては、置換レベルは通常は置換度（ＤＳ）（これは無水グルコース単位（ＡＧＵ）あたりの置換基の平均数である）を用いて表される。一般に、通常のセルロースはＡＧＵあたり３つのヒドロキシル基（これは置換されていてもよい）を含み、したがってＤＳは０〜３の間の値を有していてよい。或いは、より低分子量のセルロース混合エステルは、約３．０８〜約３．５の範囲の全置換度を有していてよい。一般に、セルロースは、７００〜２，０００の重合度及び３．０の最大ＤＳを有する大型の多糖である。しかしながら、低分子量セルロース混合エステルの場合のように、重合度が低下するにつれて多糖骨格の末端基は相対的により有意になり、これにより約３．０８〜約３．５の範囲のＤＳが得られる。
【００１９】
[017]ＤＳは統計的な平均値であるので、１の値は全てのＡＧＵがただ１つの置換基を有することを保証しない。幾つかの場合においては、非置換の幾つかのＡＧＵ、２つの置換基を有する幾つか、及び３つの置換基を有する幾つかが存在する可能性がある。「全ＤＳ」とは、ＡＧＵあたりの置換基の平均数として規定される。本発明の一態様においては、セルロースエステルは、少なくとも約０．５、０．８、１．２、１．５、又は１．７のＡＧＵあたりの全ＤＳ（ＤＳ／ＡＧＵ）を有していてよい。更には又は或いは、セルロースエステルは、約３．０、２．９、２．８、又は２．７以下の全ＤＳ／ＡＧＵを有していてよい。ＤＳ／ＡＧＵはまた、例えばヒドロキシル、アセチル、ブチリル、又はプロピオニルのような特定の置換基に関することもできる。例えば、セルロースアセテートは約２．０〜約２．５のアセチルに関する全ＤＳ／ＡＧＵを有していてよく、一方、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）及びセルロースアセテートブチレート（ＣＡＢ）は約１．７〜約２．８の全ＤＳ／ＡＧＵを有していてよい。
【００２０】
[018]セルロースエステルはセルローストリエステル又は２級セルロースエステルであってよい。セルローストリエステルの例としては、セルローストリアセテート、セルローストリプロピオネート、又はセルローストリブチレートが挙げられるが、これらに限定されない。２級セルロースエステルの例としては、セルロースアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、及びセルロースアセテートブチレートが挙げられる。これらのセルロースエステルは、米国特許１，６９８，０４９；１，６８３，３４７；１，８８０，８０８；１，８８０，５６０；１，９８４，１４７；２，１２９，０５２；及び３，６１７，２０１（これらは、本明細書中の記述と相反しない範囲でその全部を参照として本明細書中に包含する）に記載されている。
【００２１】
[019]本発明の一態様においては、セルロースエステルは、セルロースアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、セルローストリアセテート、セルローストリプロピオネート、セルローストリブチレート、及びこれらの混合物からなる群から選択される。
【００２２】
[020]本明細書において用いる重合度（ＤＰ）とは、セルロースエステルの分子あたりのＡＧＵの数を指す。本発明の一態様においては、セルロースエステルは、少なくとも約２、１０、５０、又は１００のＤＰを有していてよい。更には又は或いは、セルロースエステルは、約１０，０００、８，０００、６，０００、又は５，０００以下のＤＰを有していてよい。
【００２３】
[021]幾つかの態様においては、セルロースエステルは、１００ｍＬのフェノール／テトラクロロエタンの６０／４０（重量基準）の溶液中の０．２５ｇの試料に関して２５℃の温度において測定して、少なくとも約０．２、０．４、０．６、０．８、又は１．０ｄＬ／ｇの固有粘度（ＩＶ）を有していてよい。更には又は或いは、セルロースエステルは、１００ｍＬのフェノール／テトラクロロエタンの６０／４０（重量基準）の溶液中の０．２５ｇの試料に関して２５℃の温度において測定して、約３．０、２．５、２．０、又は１．５ｄＬ／ｇ以下のＩＶを有していてよい。
【００２４】
[022]幾つかの態様においては、セルロースエステルは、少なくとも約０．００５、０．０１、０．０５、０．１、０．５、１、又は５パスカル・秒（Ｐａ・秒）の落球粘度を有していてよい。更には又は或いは、セルロースエステルは、約５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、又は１０Ｐａ・秒以下の落球粘度を有していてよい。
【００２５】
[023]幾つかの態様においては、セルロースエステルは、少なくとも約１．２、１．４、１．６、１．８、又は２．０重量％のヒドロキシル含量を有していてよい。
【００２６】
[024]幾つかの態様においては、本発明において有用なセルロースエステルは、ゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって測定して、少なくとも約５，０００、１０，０００、１５，０００、又は２０，０００の重量平均分子量（Ｍｗ）を有していてよい。更には又は或いは、本発明において有用なセルロースエステルは、ＧＰＣによって測定して、約４００，０００、３００，０００、２５０，０００、１００，０００、又は８０，０００以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有していてよい。他の態様においては、本発明において有用なセルロースエステルは、ＧＰＣによって測定して、少なくとも約２，０００、４，０００、６，０００、又は８，０００の数平均分子量（Ｍｎ）を有していてよい。更には又は或いは、本発明において有用なセルロースエステルは、ＧＰＣによって測定して、約１００，０００、８０，０００、６０，０００、又は４０，０００以下の数平均分子量（Ｍｎ）を有していてよい。
【００２７】
[025]幾つかの態様においては、セルロースエステルは、少なくとも約５０℃、５５℃、６０℃、６５℃、７０℃、７５℃、又は８０℃のガラス転移温度（Ｔｇ）を有していてよい。更には又は或いは、セルロースエステルは、約２００℃、１９０℃、１８０℃、１７０℃、１６０℃、１５０℃、１４０℃、又は１３０℃以下のＴｇを有していてよい。
【００２８】
[026]本発明の一態様においては、セルロースエステル／エラストマー組成物中において用いるセルロースエステルは、フィブリル化又は任意の他の繊維生成プロセスに従前にかけられていないものである。かかる態様においては、セルロースエステルはフィブリルの形態ではなく、「非フィブリル」と呼ぶことができる。
【００２９】
[027]セルロースエステルは、当該技術において公知の任意の方法によって製造することができる。セルロースエステルを製造するためのプロセスの例は、Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 5版, vol.5, Wiley-Interscience, New York (2004), pp.394-444において教示されている。セルロースエステルを製造するための出発材料であるセルロースは、異なるグレードで、例えば木綿リント布、軟材パルプ、硬材パルプ、トウモロコシ繊維、及び他の農業供給源、並びにバクテリアセルロースのような供給源から得ることができる。
【００３０】
[028]セルロースエステルを製造する１つの方法はエステル化によるものである。かかる方法においては、セルロースを、適当な有機酸、酸無水物、及び触媒と混合し、次にセルローストリエステルに転化させる。次に、セルローストリエステルに水−酸混合物を加えることによってエステルの加水分解を行い、これを濾過してゲル粒子又は繊維を除去することができる。混合物に水を加えてセルロースエステルを沈殿させる。セルロースエステルは、水で洗浄して反応副生成物を除去し、次に脱水及び乾燥することができる。
【００３１】
[029]加水分解したセルローストリエステルは、２〜１０個の炭素原子を有するアルカノイルから独立して選択される３つの置換基を有していてよい。セルローストリエステルの例としては、セルローストリアセテート、セルローストリプロピオネート、及びセルローストリブチレート、或いはセルロースアセテートプロピオネート及びセルロースアセテートブチレートのようなセルロースの混合トリエステルが挙げられる。これらのセルローストリエステルは、当業者に公知の数多くの方法によって製造することができる。例えば、セルローストリエステルは、カルボン酸及び無水物の混合物中において、Ｈ２ＳＯ４のような触媒の存在下でセルロースを不均一アシル化することによって製造することができる。セルローストリエステルはまた、ＬｉＣｌ／ＤＭＡｃ又はＬｉＣｌ／ＮＭＰのような適当な溶媒中に溶解したセルロースの均一アシル化によって製造することもできる。
【００３２】
[030]当業者であれば、セルローストリエステルの商業的用語はまた、アシル基で完全には置換されていないセルロースエステルも包含することを理解するであろう。例えば、Eastman Chemical Company, Inc., Kingsport, TN,米国から商業的に入手できるセルローストリアセテートは、通常は約２．８５〜約２．９５のＤＳを有する。
【００３３】
[031]セルロースをトリエステルにエステル化した後に、アシル置換基の一部を加水分解又はアルコール分解によって除去して２級セルロースエステルを与えることができる。２級セルロースエステルはまた、限定量のアシル化試薬を用いることによって加水分解しないで直接製造することもできる。このプロセスは、セルロースを溶解する溶媒中で反応を行う場合に特に有用である。
【００３４】
[032]本発明の他の態様においては、米国特許７，５８５，９０５（本明細書中の記述と相反しない範囲で参照として本明細書中に包含する）において開示されているもののような低分子量混合セルロースエステルを用いることができる。
【００３５】
[033]本発明の一態様においては、以下の特性：（Ａ）次の置換：約０．７０以下のヒドロキシルのＤＳ／ＡＧＵ、約０．８０〜約１．４０のＣ３／Ｃ４エステルのＤＳ／ＡＧＵ、及び約１．２０〜約２．３４のアセチルのＤＳ／ＡＧＵを有する約３．０８〜約３．５０の全ＤＳ／ＡＧＵ；２５℃においてフェノール／テトラクロロエタンの６０／４０（ｗｔ／ｗｔ）溶液中で測定して約０．０５〜約０．１５ｄＬ／ｇのＩＶ；約１，０００〜約５，６００の数平均分子量；約１，５００〜約１０，０００の重量平均分子量；及び約１．２〜約３．５の多分散度；を有する低分子量混合セルロースエステルを用いる。
【００３６】
[034]本発明の他の態様においては、以下の特性：次の置換：約０．７０以下のヒドロキシルのＤＳ／ＡＧＵ、約１．４０〜約２．４５のＣ３／Ｃ４エステルのＤＳ／ＡＧＵ、及び約０．２０〜約０．８０のアセチルのＤＳ／ＡＧＵを有する約３．０８〜約３．５０の全ＤＳ／ＡＧＵ；２５℃においてフェノール／テトラクロロエタンの６０／４０（ｗｔ／ｗｔ）溶液中で測定して約０．０５〜約０．１５ｄＬ／ｇのＩＶ；約１，０００〜約５，６００の数平均分子量；約１，５００〜約１０，０００の重量平均分子量；及び約１．２〜約３．５の多分散度；を有する低分子量混合セルロースエステルを用いる。
【００３７】
[035]本発明の更に他の態様においては、以下の特性：次の置換：約０．７０以下のヒドロキシルのＤＳ／ＡＧＵ、約２．１１〜約２．９１のＣ３／Ｃ４エステルのＤＳ／ＡＧＵ、及び約０．１０〜約０．５０のアセチルのＤＳ／ＡＧＵを有する約３．０８〜約３．５０の全ＤＳ／ＡＧＵ；２５℃においてフェノール／テトラクロロエタンの６０／４０（ｗｔ／ｗｔ）溶液中で測定して約０．０５〜約０．１５ｄＬ／ｇのＩＶ；約１，０００〜約５，６００の数平均分子量；約１，５００〜約１０，０００の重量平均分子量；及び約１．２〜約３．５の多分散度；を有する低分子量混合セルロースエステルを用いる。
【００３８】
[036]幾つかの態様においては、本発明において用いるセルロースエステルは化学官能基も含んでいてよい。かかる態様においては、セルロースエステルは、本発明においては「誘導」、「変性」、又は「官能化」セルロースエステルとして記載する。
【００３９】
[037]官能化セルロースエステルは、セルロースエステルの遊離ヒドロキシル基を、セルロースエステルにグラフトするための１つの連結基、及びセルロースエステルに新しい化学基を与えるための１つの官能基を有する二官能性反応物質と反応させることによって製造される。かかる二官能性反応物質の例としては、エステル結合を介して結合し、酸官能基を与える無水コハク酸；アルコキシシラン結合を介して結合し、メルカプト官能基を与えるメルカプトシラン；及びウレタン結合を介して結合し、メタクリレート官能基を与えるイソシアナトエチルメタクリレート；が挙げられる。
【００４０】
[038]本発明の一態様においては、官能化セルロースエステルは、不飽和（二重結合）、カルボン酸、アセトアセテート、アセトアセテートイミド、メルカプト、メラミン、及び長鎖アルキル鎖からなる群から選択される少なくとも１つの官能基を含む。
【００４１】
[039]不飽和（二重結合）官能基を含むセルロースエステルを製造するための二官能性反応物質は、米国特許４，８３９，２３０、５，７４１，９０１、５，８７１，５７３、５，９８１，７３８、４，１４７，６０３、４，７５８，６４５、及び４，８６１，６２９（これらの全部を本明細書中の記述と相反しない範囲で参照として本明細書中に包含する）に記載されている。一態様においては、不飽和を含むセルロースエステルは、残留ヒドロキシル基を含むセルロースエステルを、アクリル酸ベースの化合物及びｍ−イソプロピエニル−α，α’−ジメチルベンジルイソシアネートと反応させることによって製造される。グラフトセルロースエステルは、懸垂（メタ）アクリレート及びα−メチルスチレン基を有するウレタン含有生成物である。他の態様においては、不飽和を含むセルロースエステルは、無水マレイン酸及びセルロースエステルを、低級アルキルモノカルボン酸アルカリ土類金属又はアンモニウム塩触媒、及び２〜４個の炭素原子を有する少なくとも1種類の飽和モノカルボン酸の存在下において反応させることによって製造される。他の態様においては、不飽和を含むセルロースエステルは、（ａ）イソシアネート反応性ヒドロキシル官能基を有する少なくとも１種類のセルロースポリマー、及び（ｂ）少なくとも１種類のヒドロキシル反応性ポリ（α，β−エチレン性不飽和）イソシアネートの反応生成物から製造される。
【００４２】
[040]カルボン酸官能基を含むセルロースエステルを製造するための二官能性反応物質は、米国特許５，３８４，１６３、５，７２３，１５１、及び４，７５８，６４５（これらは全て本明細書中の記述と相反しない範囲で参照として本明細書中に包含する）に記載されている。一態様においては、カルボン酸官能基を含むセルロースエステルは、セルロースエステル及びマレイン酸又はフマル酸のモノ又はジエステルを反応させて、それによって二重結合官能基を有するセルロース誘導体を得ることによって製造される。他の態様においては、カルボン酸官能基を含むセルロースエステルは第１及び第２の残基を有し、第１の残基は環式ジカルボン酸無水物の残基であり、第２の残基は親油性モノカルボン酸の残基及び／又は親水性モノカルボン酸の残基である。更に他の態様においては、カルボン酸官能基を含むセルロースエステルはセルロースアセテートフタレートであり、これはセルロースアセテートを無水フタル酸と反応させることによって製造することができる。
【００４３】
[041]アセトアセテート官能基を含むセルロースエステルを製造するための二官能性反応物質は、米国特許５，２９２，８７７（本明細書中の記述と相反しない範囲で参照として本明細書中に包含する）に記載されている。一態様においては、アセトアセテート官能基を含むセルロースエステルは、（ｉ）セルロース；（ｉｉ）ジケテン、アルキルアセトアセテート、２，２，６−トリメチル−４Ｈ−１，３−ジオキシン−４−オン、又はこれらの混合物、並びに（ｉｉｉ）塩化リチウムと、１−メチル−２−ピロリジノン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、又はこれらの混合物からなる群から選択されるカルボキサミドを含む可溶化量の溶媒系；を接触させることによって製造される。
【００４４】
[042]アセトアセテートイミド官能基を含むセルロースエステルを製造するための二官能性反応物質は、米国特許６，３６９，２１４（本明細書中の記述と相反しない範囲で参照として本明細書中に包含する）に記載されている。アセトアセテートイミド官能基を含むセルロースエステルは、セルロースエステルと、少なくとも１つのアセトアセチル基、及び少なくとも１つの第１級アミンを含むアミン官能性化合物の反応生成物である。
【００４５】
[043]メルカプト官能基を含むセルロースエステルを製造するための二官能性反応物質は、米国特許５，０８２，９１４（本明細書中の記述と相反しない範囲で参照として本明細書中に包含する）に記載されている。本発明の一態様においては、セルロースエステルに、商業的に入手できるか又は当該技術において公知の手順によって製造することができるケイ素含有チオール成分をグラフトする。ケイ素含有チオール化合物の例としては、（３−メルカプトプロピル）トリメトキシシラン、（３−メルカプトプロピル）ジメチルメトキシシラン、（３−メルカプトプロピル）ジメトキシメチルシラン、（３−メルカプトプロピル）ジメチルクロロシラン、（３−メルカプトプロピル）ジメチルエトキシシラン、（３−メルカプトプロピル）ジエトキシメチルシラン、及び（３−メルカプトプロピル）トリエトキシシランが挙げられるが、これらに限定されない。
【００４６】
[044]メラミン官能基を含むセルロースエステルを製造するための二官能性反応物質は、米国特許５，１８２，３７９（本明細書中の記述と相反しない範囲で参照として本明細書中に包含する）に記載されている。一態様においては、メラミン官能基を含むセルロースエステルは、セルロースエステルをメラミン化合物と反応させて、セルロースエステルの無水グルコース環の骨格にメラミン基がグラフトしているグラフトセルロースエステルを形成することによって製造される。一態様においては、メラミン化合物は、メラミンのメチロールエーテル、及びアミノプラストキャリアエラストマーからなる群から選択される。
【００４７】
[045]長鎖アルキル鎖官能基を含むセルロースエステルを製造するための二官能性反応物質は、米国特許５，７５０，６７７（本明細書中の記述と相反しない範囲で参照として本明細書中に包含する）に記載されている。一態様においては、長鎖アルキル鎖官能基を含むセルロースエステルは、チタン含有種を用いてカルボキサミド希釈剤又は尿素ベースの希釈剤中のセルロースをアシル化試薬と反応させることによって製造される。長鎖アルキル鎖官能基を含むセルロースエステルは、セルロースアセテートヘキサノエート、セルロースアセテートノナノエート、セルロースアセテートラウレート、セルロースパルミテート、セルロースアセテートステアレート、セルロースノナノエート、セルロースヘキサノエート、セルロースヘキサノエートプロピオネート、及びセルロースノナノエートプロピオネートからなる群から選択することができる。
【００４８】
[046]本発明において用いる可塑剤は、セルロースエステルの溶融温度及び／又は溶融粘度を低下させることができる当該技術において公知の任意のものであってよい。可塑剤は、モノマー構造又はポリマー構造のいずれかであってよい。一態様においては、可塑剤は、ホスフェート可塑剤、ベンゾエート可塑剤、アジペート可塑剤、フタレート可塑剤、グリコール酸エステル、クエン酸エステル可塑剤、及びヒドロキシル官能性可塑剤からなる群から選択される少なくとも１つである。
【００４９】
[047]本発明の一態様においては、可塑剤は、以下のもの：トリフェニルホスフェート、トリクレシルホスフェート、クレシルジフェニルホスフェート、オクチルジフェニルホスフェート、ジフェニルビフェニルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリブチルホスフェート、ジエチルフタレート、ジメトキシエチルフタレート、ジメチルフタレート、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート、ジ−２−エチルヘキシルフタレート、ブチルベンジルフタレート、ジベンジルフタレート、ブチルフタリルブチルグリコレート、エチルフタリルエチルグリコレート、メチルフタリルエチルグリコレート、トリエチルシトレート、トリ−ｎ−ブチルシトレート、アセチルトリエチルシトレート、アセチル−トリ−ｎ−ブチルシトレート、及びアセチル−トリ−ｎ−（２−エチルヘキシル）シトレートの少なくとも１つから選択することができる。
【００５０】
[048]本発明の他の態様においては、可塑剤は、（ｉ）フタル酸、アジピン酸、トリメリット酸、コハク酸、安息香酸、アゼライン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、酪酸、グルタル酸、クエン酸、又はリン酸の残基などの少なくとも１つの酸残基；及び（ｉｉ）約２０個以下の炭素原子を含む脂肪族、脂環式、又は芳香族アルコールの１以上の残基を含むアルコール残基；を含む１種類以上のエステルであってよい。
【００５１】
[049]本発明の他の態様においては、可塑剤は、（ｉ）フタル酸、アジピン酸、トリメリット酸、コハク酸、安息香酸、アゼライン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、酪酸、グルタル酸、クエン酸、及びリン酸からなる群から選択される少なくとも１つの酸残基；及び（ｉｉ）約２０個以下の炭素原子を含む脂肪族、脂環式、及び芳香族アルコールからなる群から選択される少なくとも１つのアルコール残基；を含むエステルの少なくとも１つから選択することができる。
【００５２】
[050]本発明の他の態様においては、可塑剤はアルコール残基を含んでいてよく、アルコール残基は、以下のもの：ステアリルアルコール、ラウリルアルコール、フェノール、ベンジルアルコール、ヒドロキノン、カテコール、レゾルシノール、エチレングリコール、ネオペンチルグリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、及びジエチレングリコールから選択される少なくとも１つである。
【００５３】
[051]本発明の他の態様においては、可塑剤は、以下のもの：ベンゾエート、フタレート、ホスフェート、アリーレン−ビス（ジアリールホスフェート）、及びイソフタレートの少なくとも１つから選択することができる。他の態様においては、可塑剤は、ジエチレングリコールジベンゾエート（本明細書においては「ＤＥＧＤＢ」と略称する）を含む。
【００５４】
[052]本発明の他の態様においては、可塑剤は、Ｃ２〜１０二酸、例えばマロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、及びセバシン酸の残基；並びにＣ２〜１０ジオール残基を含む脂肪族ポリエステルの少なくとも１つから選択することができる。
【００５５】
[053]他の態様においては、可塑剤は、次のＣ２〜Ｃ１０ジオール：エチレングリコール、ジエチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，２−ブチレングリコール、１，３−ブチレングリコール、１，４−ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，５−ペンチレングリコール、トリエチレングリコール、及びテトラエチレングリコールの少なくとも１つの残基であってよいジオール残基を含んでいてよい。
【００５６】
[054]本発明の他の態様においては、可塑剤としては、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、及びポリブチレングリコールのようなポリグリコールを挙げることができる。これらは、低分子量の二量体及び三量体から高分子量のオリゴマー及びポリマーまでの範囲であってよい。一態様においては、ポリグリコールの分子量は約２００〜約２，０００の範囲であってよい。
【００５７】
[055]本発明の他の態様においては、可塑剤は、以下のもの：Resoflex R296可塑剤、Resoflex 804可塑剤、ＳＨＰ（ソルビトールヘキサプロピオネート）、ＸＰＰ（キシリトールペンタプロピオネート）、ＸＰＡ（キシリトールペンタアセテート）、ＧＰＰ（グルコースペンタアセテート）、ＧＰＡ（グルコースペンタプロピオネート）、及びＡＰＰ（アラビトールペンタプロピオネート）の少なくとも１つを含む。
【００５８】
[056]本発明の他の態様においては、可塑剤は、（Ａ）約５〜約９５重量％のＣ２〜Ｃ１２炭水化物有機エステル（ここで、炭水化物は約１〜約３個の単糖単位を含む）；及び（Ｂ）約５〜約９５重量％のＣ２〜Ｃ１２ポリオールエステル（ここで、ポリオールはＣ５又はＣ６炭水化物から誘導される）の１以上を含む。一態様においては、ポリオールエステルは１種類又は複数のポリオールアセテートを含まず、又は含有しない。
【００５９】
[057]他の態様においては、可塑剤は少なくとも１種類の炭水化物エステルを含み、炭水化物エステルの炭水化物部分は、グルコース、ガラクトース、マンノース、キシロース、アラビノース、ラクトース、フルクトース、ソルボース、スクロース、セロビオース、セロトリオース、及びラフィノースからなる群から選択される１種類以上の化合物から誘導される。
【００６０】
[058]本発明の他の態様においては、可塑剤は少なくとも１種類の炭水化物エステルを含み、炭水化物エステルの炭水化物部分は、α−グルコースペンタアセテート、β−グルコースペンタアセテート、α−グルコースペンタプロピオネート、β−グルコースペンタプロピオネート、α−グルコースペンタブチレート、及びβ−グルコースペンタブチレートの１以上を含む。
【００６１】
[059]他の態様においては、可塑剤は少なくとも１種類の炭水化物エステルを含み、炭水化物エステルの炭水化物部分は、α−アノマー、β−アノマー、又はこれらの混合物を含む。
【００６２】
[060]本発明の他の態様においては、可塑剤は固体の非結晶質樹脂であってよい。これらの樹脂は、多少量の芳香族又は極性官能基を含んでいてよく、セルロースエステルの溶融粘度を低下させることができる。本発明の一態様においては、可塑剤は、例えばロジン；水素化ロジン；安定化ロジン、及びこれらの単官能性アルコールエステル又はポリオールエステル；マレイン酸及びフェノール変性ロジン、及びこれらのエステルなど（しかしながらこれらに限定されない）の変性ロジン；テルペン樹脂；フェノール変性テルペン樹脂；クマリン−インデン樹脂；フェノール樹脂；アルキルフェノール−アセチレン樹脂；及びフェノール−ホルムアルデヒド樹脂のような固体の非結晶質化合物（樹脂）であってよい。
【００６３】
[061]本発明の他の態様においては、可塑剤は粘着性付与樹脂であってよい。当業者に公知の任意の粘着性付与剤を、本セルロースエステル／エラストマー組成物中において用いることができる。本発明において開示する組成物のために好適な粘着性付与剤は、室温において固体、半固体、又は液体であってよい。粘着性付与剤の非限定的な例としては、（１）天然及び変性ロジン（例えば、ガムロジン、木材ロジン、トール油ロジン、蒸留ロジン、水素化ロジン、二量体化ロジン、及び重合ロジン）；（２）天然及び変性ロジンのグリセロール及びペンタエリトリトールエステル（例えば、淡色木材ロジンのグリセロールエステル、水素化ロジンのグリセロールエステル、重合ロジンのグリセロールエステル、水素化ロジンのペンタエリトリトールエステル、及びロジンのフェノール変性ペンタエリトリトールエステル）；（３）天然テルペンのコポリマー及びターポリマー（例えば、スチレン／テルペン、及びα−メチルスチレン／テルペン）；（４）ポリテルペン樹脂及び水素化ポリテルペン樹脂；（５）フェノール変性テルペン樹脂及びその水素化誘導体（例えば、酸性媒体中における二環式テルペン及びフェノールの縮合から得られる樹脂生成物）；（６）脂肪族又は脂環式炭化水素樹脂及びその水素化誘導体（例えば、主としてオレフィン及びジオレフィンから構成されるモノマーの重合から得られる樹脂）；（７）芳香族炭化水素樹脂及びその水素化誘導体；並びに（８）芳香族変性脂肪族又は脂環式炭化水素樹脂及びその水素化誘導体；並びにこれらの組み合わせが挙げられる。
【００６４】
[062]本発明の他の態様においては、粘着性付与樹脂としては、ロジンベースの粘着性付与剤（例えば、Arizona Chemical, Jacksonville, FLからのAQUATAC 9027、AQUATAC 4188、SYLVALITE、SYLVATAC、及びSYLVAGUMロジンエステル）が挙げられる。他の態様においては、粘着性付与剤としては、ポリテルペン又はテルペン樹脂（例えば、Arizona Chemical, Jacksonville, FLからのSYLVARES 15テルペン樹脂）が挙げられる。他の態様においては、粘着性付与剤としては、オレフィン及びジオレフィンから構成されるモノマーの重合から得られる樹脂のような脂肪族炭化水素樹脂（例えば、ExxonMobil Chemical Company, Houston, Tex.からのESCOREZ 1310LC、ESCOREZ 2596、或いはEastman Chemical Company, Kingsport, Tenn.からのPICCOTAC 1095）、並びにその水素化誘導体２０；脂環式石油炭化水素樹脂及びその水素化誘導体（例えば、ExxonMobil Chemical CompanyからのESCOREZ 5300及び5400シリーズ；Eastman Chemical CompanyからのEASTOTAC樹脂）が挙げられる。幾つかの態様においては、粘着性付与剤としては、水素化環式炭化水素樹脂（例えば、Eastman Chemical CompanyからのREGALREZ及びREGALITE樹脂）が挙げられる。更なる態様においては、粘着性付与剤は、芳香族化合物などの粘着性付与剤変性剤によって変性されているもの（例えば、ExxonMobil Chemical CompanyからのESCOREZ 2596、又はEastman Chemical CompanyからのPICCOTAC 7590）、並びに低軟化点樹脂によって変性されているもの（例えば、Arizona Chemical, Jacksonville, FLからのAQUATAC 5527）である。幾つかの態様においては、粘着性付与剤は少なくとも５個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素樹脂である。
【００６５】
[063]セルロースエステル組成物中の可塑剤の量は、セルロースエステルの重量を基準として約１〜約５０重量％の範囲であってよい。他の範囲は、セルロースエステルの重量を基準として約５〜約３５重量％であってよい。
【００６６】
[064]相溶化剤は、非反応性相溶化剤又は反応性相溶化剤のいずれかであってよい。相溶化剤は、セルロースエステルが所望の小さい粒径に達して、それによってセルロースエステルのエラストマー中への分散を向上させる能力を増大させることができる。用いる相溶化剤はまた、セルロースエステルとエラストマーとの間の界面相互作用／結合を向上させることによってセルロースエステル／エラストマー組成物の機械特性及び物理特性を向上させることもできる。
【００６７】
[065]非反応性相溶化剤を用いる場合には、相溶化剤は、セルロースエステルと相溶性の第１のセグメント、及び非極性エラストマーと相溶性の第２のセグメントを含む。第１のセグメントは、エーテル、エステル、アミド、アルコール、アミン、ケトン、及びアセタールのような極性官能基など（しかしながらこれらに限定されない）のセルロースエステルとの相溶性を与える極性官能基を含む。第１のセグメントは、以下：セルロースエステル；セルロースエーテル；ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシブチレンのようなポリオキシアルキレン；ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコールのようなポリグリコール；ポリカプロラクトン、ポリ乳酸、脂肪族ポリエステル、脂肪族−芳香族コポリエステルのようなポリエステル；ポリアクリレート及びポリメタクリレート；ポリアセタール；ポリビニルピロリドン；ポリビニルアセテート；及びポリビニルアルコール；のオリゴマー又はポリマーから構成することができる。一態様においては、第１のセグメントはポリオキシエチレン又はポリビニルアルコールである。
【００６８】
[066]第２のセグメントは非極性エラストマーと相溶性であり、非極性基を含む。第２のセグメントは、飽和又は不飽和炭化水素基のいずれかであってよく、或いは飽和及び不飽和炭化水素基の両方を含んでいてよい。第２のセグメントはオリゴマー又はポリマーであってよい。本発明の一態様においては、非反応性相溶化剤の第２のセグメントは、ポリオレフィン、ポリジエン、ポリ芳香族化合物、及びコポリマーからなる群から選択される。ポリ芳香族化合物の第２のセグメントの例はポリスチレンである。コポリマーの第２のセグメントの例はスチレン／ブタジエンコポリマーである。
【００６９】
[067]一態様においては、非反応性相溶化剤の第１及び第２のセグメントは、ジブロック、トリブロック、分岐、又は櫛状構造であってよい。非反応性相溶化剤の分子量は、約３００〜約２０，０００、又は約５００〜約１０，０００、或いは約１，０００〜約５，０００の範囲であってよい。非反応性相溶化剤のセグメント比は、約１５〜約８５％の極性の第１のセグメント／約１５〜約８５％の非極性の第２のセグメントの範囲であってよい。
【００７０】
[068]非反応性相溶化剤の例としては、エトキシ化アルコール、エトキシ化アルキルフェノール、エトキシ化脂肪酸、プロピレンオキシド及びエチレンオキシドのブロックポリマー、ポリグリセロールエステル、多糖エステル、及びソルビタンエステルが挙げられるが、これらに限定されない。エトキシ化アルコールの例はＣ１１〜Ｃ１５第２級アルコールエトキシレート、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、及びエチレンオキシドでエトキシ化されているＣ１２〜Ｃ１４天然線状アルコールである。Ｃ１１〜Ｃ１５第２級エトキシレートは、Dow Chemical CompanyからDow Tergitol 15Sとして入手することができる。ポリオキシエチレンセチルエーテル及びポリオキシエチレンステアリルエーテルは、ICI SurfactantsからBrijシリーズの製品名で入手することができる。エチレンオキシドでエトキシ化されているＣ１２〜Ｃ１４天然線状アルコールは、Hoechst CelaneseからGenapolシリーズの製品名で入手することができる。エトキシ化アルキルフェノールの例としては、オクチルフェノキシポリ（エチレンオキシ）エタノール、及びノニルフェノキシポリ（エチレンオキシ）エタノールが挙げられる。オクチルフェノキシポリ（エチレンオキシ）エタノールはRhodiaからIgepal CAシリーズの製品として入手することができ、ノニルフェノキシポリ（エチレンオキシ）エタノールはRhodiaからIgepal COシリーズの製品としてか又はDow Chemical CompanyからTergitol NPとして入手することができる。エトキシ化脂肪酸としては、HenkelからNopalcolシリーズの製品名で入手することができるポリエチレングリコールモノステアレート又はモノラウレートが挙げられる。プロピレンオキシド及びエチレンオキシドのブロックポリマーは、BASFからPluronicシリーズの製品名で入手することができる。ポリグリセロールエステルは、StepanからDrewpolシリーズの製品名で入手することができる。多糖エステルは、HenkelからGlucoponシリーズの製品名（これはアルキルポリグルコシドである）で入手することができる。ソルビタンエステルは、ICIからTweenシリーズの製品名で入手することができる。
【００７１】
[069]本発明の他の態様においては、非反応性相溶化剤は、セルロースエステル相溶性化合物をエラストマー相溶性化合物と反応させることによって、セルロースエステル組成物又はセルロースエステル／エラストマー組成物中でin situで合成することができる。これらの化合物は、例えばそれらの反応性末端基を介して更なる重合又は他の反応を開始することができるプレポリマーとして定義されるテレケリックオリゴマーであってよい。本発明の一態様においては、これらのin situの相溶化剤は約１０，０００〜約１，０００，０００のより高い分子量を有していてよい。
【００７２】
[070]本発明の他の態様においては、相溶化剤は反応性であってよい。反応性相溶化剤は、組成物の１つの成分と相溶性で、組成物の他の成分と反応することができる官能基を有するポリマー又はオリゴマーを含む。２つのタイプの反応性相溶化剤が存在する。第１の反応性相溶化剤は、非極性エラストマーと相溶性であり、またセルロースエステルと反応することができる官能基も有する炭化水素鎖を有する。かかる官能基としては、カルボン酸、無水物、酸塩化物、エポキシド、及びイソシアネートが挙げられるが、これらに限定されない。このタイプの反応性相溶化剤の具体例としては、ステアリン酸（オクタデカン酸）のような長鎖脂肪酸；ステアロイルクロリド（オクタデカノイルクロリド）のような長鎖脂肪酸塩化物；無水ステアリン酸（無水オクタデカン酸）のような長鎖脂肪酸無水物；エポキシ化油及び脂肪エステル；スチレン無水マレイン酸コポリマー；無水マレイン酸グラフトポリプロピレン；無水マレイン酸とオレフィン及び／又はアクリル酸エステルのコポリマー、例えばエチレン、アクリル酸エステル、及び無水マレイン酸のターポリマー；並びにグリシジルメタクリレートとオレフィン及び／又はアクリル酸エステルのコポリマー、例えばエチレン、アクリル酸エステル、及びグリシジルメタクリレートのターポリマー；が挙げられるが、これらに限定されない。
【００７３】
[071]反応性相溶化剤は、Sartomer/Cray ValleyからSMA 3000スチレン無水マレイン酸コポリマーとして、Eastman Chemical CompanyからEastman G-3015無水マレイン酸グラフトポリプロピレンとして、Westlake Chemicalから得られるEpolene E-43無水マレイン酸グラフトポリプロピレンとして、Arkemaから得られるLotader MAH 8200（エチレン、アクリル酸エステル、及び無水マレイン酸のランダムターポリマー）として、Lotader GMA AX 8900（エチレン、アクリル酸エステル、及びグリシジルメタクリレートのランダムターポリマー）として、及びLotardar GMA AX 8840（エチレン、アクリル酸エステル、及びグリシジルメタクリレートのランダムターポリマー）として入手することができる。
【００７４】
[072]反応性相溶化剤の第２のタイプは、セルロースエステルと相溶性であり、また非極性エラストマーと反応することができる官能基も有する極性鎖を有する。これらのタイプの反応性相溶化剤の例としては、オレフィン又はチオール官能基を有するセルロースエステル又はポリエチレングリコールが挙げられる。オレフィン官能基を有する反応性ポリエチレングリコール相溶化剤としては、ポリエチレングリコールアリルエーテル及びポリエチレングリコールアクリレートが挙げられるが、これらに限定されない。チオール官能基を有する反応性ポリエチレングリコール相溶化剤の例としてはポリエチレングリコールチオールが挙げられる。反応性セルロースエステル相溶化剤の例としてはメルカプトアセテートセルロースエステルが挙げられる。
【００７５】
[073]セルロースエステル組成物中の相溶化剤の量は、セルロースエステルの重量を基準として約１重量％〜約４０重量％又は約５重量％〜約２０重量％の範囲であってよい。
【００７６】
[074]本発明の他の態様においては、少なくとも１種類のエラストマー、少なくとも１種類のセルロースエステル、及び少なくとも１種類の添加剤を含み；添加剤は少なくとも１種類の可塑剤及び少なくとも１種類の相溶化剤からなる群から選択される少なくとも１つであるセルロースエステル／エラストマー組成物が提供される。セルロースエステル、可塑剤、及び相溶化剤は、本明細書において前述した。
【００７７】
[075]本明細書において用いる「エラストマー」という用語は、「ラバー」という用語と互換的に用いることができる。本明細書において記載するプロセスの広い適用性のために、セルロースエステルは、実質的に任意のタイプのエラストマーと共に用いることができる。例えば、本発明において用いるエラストマーは、天然ラバー、改質天然ラバー、合成ラバー、及びこれらの混合物を含んでいてよい。
【００７８】
[076]本発明の幾つかの態様においては、エラストマーの少なくとも１つは非極性エラストマーである。例えば、非極性エラストマーは、少なくとも約９０、９５、９８、９９、又は９９．９重量％の非極性モノマーを含んでいてよい。一態様においては、非極性エラストマーは主として炭化水素をベースとする。非極性エラストマーの例としては、天然ラバー、ポリブタジエンラバー、ポリイソプレンラバー、ブチルラバー、スチレン−ブタジエンラバー、ポリオレフィン、エチレンプロピレンモノマーラバー（ＥＰＭ）、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ラバー、及びポリノルボルネンラバーが挙げられるが、これらに限定されない。ポリオレフィンの例としては、ポリブチレン、ポリイソブチレン、及びエチレンプロピレンラバーが挙げられるが、これらに限定されない。他の態様においては、エラストマーは、天然ラバー、スチレン−ブタジエンラバー、及び／又はポリブタジエンラバーを含む。非極性エラストマーは、しばしばタイヤ部品中において用いられる。
【００７９】
[077]幾つかの態様においては、エラストマーはニトリル基を少しか含まないか又は全く含まない。本発明において用いるエラストマーは、ニトリルモノマーがエラストマーの１０重量％未満を構成する場合には「非ニトリル」エラストマーとみなす。一態様においては、エラストマーはニトリル基を含まない。
【００８０】
[078]これらの本発明のセルロースエステル／エラストマー組成物は、油田用のエラストマー物品、隙間充填材、及び射出成形部品などの種々の物品において用いることができる。これらの物品において用いることについて当該技術において公知の任意のエラストマーを用いることができる。セルロースエステル／エラストマー組成物を油田用エラストマー物品において用いる場合には、エラストマーは、ニトリルラバー、フルオロカーボンラバー、塩素化スルホン化ポリエチレン、ポリクロロプレン、及びこれらの混合物であってよい。セルロースエステル／エラストマー組成物を隙間充填材において用いる場合には、エラストマーは、天然ラバー、ポリブタジエンラバー、ポリイソプレンラバー、ブチルラバー、スチレン−ブタジエンラバー、ポリオレフィン、エチレンプロピレンモノマーラバー（ＥＰＭ）、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ラバー、ポリノルボルネンラバー、及びこれらの混合物であってよい。セルロースエステル／エラストマー組成物を射出成形部品において用いる場合には、エラストマーは、天然ラバー、ポリブタジエンラバー、ポリイソプレンラバー、ブチルラバー、スチレン−ブタジエンラバー、ポリオレフィン、エチレンプロピレンモノマーラバー（ＥＰＭ）、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ラバー、ポリノルボルネンラバー、及びメチルメタクリレートブタジエンスチレンラバー（ＭＢＳ）、スチレンブタジエンスチレンラバー（ＳＢＳ）、スチレンエチレンブチレン（ＳＥＢＳ）ラバー、シリコーンラバー、ウレタンラバー、並びにこれらの混合物であってよい。
【００８１】
[079]セルロースエステル／エラストマー組成物中のセルロースエステルの量は、エラストマーを基準としてラバー１００部あたり約１〜約５０部（ｐｈｒ）の範囲である。他の範囲は、エラストマーの重量を基準として約５〜約３０ｐｈｒ及び約３〜約３０ｐｈｒである。
【００８２】
[080]本発明の他の態様においては、セルロースエステル／エラストマー組成物には、エラストマーの全重量を基準としてラバー１００部あたり少なくとも約１、２、３、４、５、又は１０部（ｐｈｒ）の少なくとも１種類のセルロースエステルを含ませることができる。更には又は或いは、本発明のセルロースエステル／エラストマー組成物には、エラストマーの全重量を基準として約７５、５０、４０、３０、又は２０ｐｈｒ以下の少なくとも１種類のセルロースエステルを含ませることができる。本明細書において用いる「ｐｈｒ」という用語は、ラバー又はエラストマー１００重量部あたりのそれぞれの材料の部数を指す。
【００８３】
[081]相溶化剤の量は、セルロースエステルの重量を基準として約１重量％〜約４０重量％の範囲であってよい。他の範囲は、セルロースエステルの重量を基準として約５〜約２０重量％である。
【００８４】
[082]本発明の他の態様においては、相溶化剤は、セルロースエステルの重量を基準として少なくとも約１、２、３、又は５重量％を構成することができる。更には又は或いは、相溶化剤は、セルロースエステルの重量を基準として約４０、３０、２５、又は２０重量％以下を構成することができる。
【００８５】
[083]可塑剤の量は、セルロースエステルの重量を基準として約１重量％〜約５０重量％の範囲であってよい。他の範囲は、セルロースエステルの重量を基準として約５重量％〜約３５重量％である。
【００８６】
[084]本発明の他の態様においては、可塑剤の量は、セルロースエステルの重量を基準として少なくとも約１、２、５、又は１０重量％の範囲であってよい。更には又は或いは、可塑剤は、セルロースエステルを基準として約６０、５０、４０、又は３５重量％以下の範囲であってよい。
【００８７】
[085]本発明の他の態様においては、セルロースエステル／エラストマー組成物は、少なくとも１種類の架橋／硬化剤を更に含む。架橋／硬化剤は当該技術において公知の任意のものであってよい。架橋／硬化剤の例としては、有機ペルオキシド及びイオウが挙げられるが、これらに限定されない。
【００８８】
[086]本発明のセルロースエステル／エラストマー組成物は、種々のタイプの最終生成物中に含ませることができる。
【００８９】
[087]幾つかの態様においては、本セルロースエステル／エラストマー組成物はタイヤ及び／又はタイヤ部品に成形する。タイヤ部品には、例えばタイヤスレッド、サブトレッド、アンダートレッド、ボディプライ、ベルト、オーバーレイキャッププライ、ベルトウェッジ、ショルダーインサート、タイヤエイペックス、タイヤサイドウォール、ビードフィラー、及びエラストマーを含む任意の他のタイヤ部品を含めることができる。一態様においては、本セルロースエステル／エラストマー組成物は、タイヤトレッド、タイヤサイドウォール、及び／又はビードフィラーに成形する。
【００９０】
[088]幾つかの態様においては、本セルロースエステル／エラストマー組成物を非タイヤ用途中に含ませる。非タイヤ用途としては、例えば、噴出防止装置、消防ホース、隙間充填材、ベルト、射出成形部品、履物、医薬用閉止材、プラントライニング、床材、電力ケーブル、ガスケット、シール材、及び建築用トリムが挙げられる。特に、本セルロースエステル／エラストマー組成物は、例えば、噴出防止装置、ポンプピストン、坑口シール材、バルブシール、掘削ホース、ポンプステーター、ドリルパイプ保護材、坑井パッカー、膨張パッカー、ドリルモーター、Ｏリング、ケーブル外被、蓄圧器、スワブカップ、及びボンデッドシールのような種々の油田用途において用いることができる。
【００９１】
[089]一態様においては、タイヤ部品は、少なくとも１種類のエラストマー、少なくとも１種類の充填剤、セルロースエステル／エラストマー組成物、及び場合によってはスターチを含む。エラストマー及びセルロースエステル組成物は、本明細書において上記で議論した。
【００９２】
[090]幾つかの態様において、特にタイヤ部品の製造においては、本発明のセルロースエステル／エラストマー組成物に１種類以上の充填剤を含ませることができる。
【００９３】
[091]充填剤には、セルロースエステル／エラストマー組成物の熱物理特性（例えば、弾性率、強度、及び膨張係数）を向上させることができる任意の充填剤を含めることができる。例えば、充填剤には、シリカ、カーボンブラック、クレイ、アルミナ、タルク、マイカ、セルロース繊維及びガラス繊維などの不連続繊維、ケイ酸アルミニウム、アルミニウム三水和物、重晶石、長石、霞石、酸化アンチモン、炭酸カルシウム、カオリン、及びこれらの組み合わせを含ませることができる。一態様においては、充填剤は無機及び非ポリマー材料を含む。他の態様においては、充填剤はシリカ及び／又はカーボンブラックを含む。更に他の態様においては、充填剤はシリカを含む。
【００９４】
[092]幾つかの態様においては、セルロースエステル／エラストマー組成物には、エラストマーの全重量を基準として少なくとも約５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、又は５０ｐｈｒの１種類以上の充填剤を含ませることができる。更には又は或いは、セルロースエステル／エラストマー組成物には、エラストマーの全重量を基準として約６０、５０、又は４０ｐｈｒ以下の１種類以上の充填剤を含ませることができる。
【００９５】
[093]本発明のセルロースエステル／エラストマー組成物には、１種類以上の添加剤を含ませることができる。
【００９６】
[094]幾つかの態様においては、セルロースエステル／エラストマー組成物には、エラストマーの全重量を基準として少なくとも約１、２、５、１０、又は１５ｐｈｒの１種類以上の添加剤を含ませることができる。更には又は或いは、セルロースエステル／エラストマー組成物には、エラストマーの全重量を基準として約７０、５０、４０、３０、又は２０ｐｈｒ以下の１種類以上の添加剤を含ませることができる。
【００９７】
[095]添加剤には、例えば、加工助剤、キャリアエラストマー、粘着性付与剤、潤滑剤、オイル、ワックス、界面活性剤、安定剤、ＵＶ吸収剤／抑制剤、顔料、酸化防止剤、増量剤、反応性カップリング剤、及び／又は分岐剤を含めることができる。一態様においては、添加剤は、１種類以上のセルロースエーテル、スターチ、及び／又はその誘導体を含む。かかる態様においては、セルロースエーテル、スターチ、及び／又はその誘導体としては、例えば、アミロース、アセトキシプロピルセルロース、アミローストリアセテート、アミローストリブチレート、アミローストリカルバニレート、アミローストリプロピオネート、カルボキシメチルアミロース、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、ナトリウムカルボキシメチルセルロース、及びナトリウムセルロースキサンタネートを挙げることができる。
【００９８】
[096]一態様においては、添加剤は非セルロースエステル加工助剤を含む。非セルロースエステル加工助剤には、例えば、加工油、スターチ、スターチ誘導体、及び／又は水を含めることができる。かかる態様においては、セルロースエステル／エラストマー組成物には、エラストマーの全重量を基準として約１０、５、３、又は１ｐｈｒ未満の非セルロースエステル加工助剤を含ませることができる。更には又は或いは、セルロースエステル／エラストマー組成物は、少なくとも約０．５：１、１：１、２：１、３：１、４：１、５：１、８：１、又は１０：１のセルロースエステルと非セルロースエステル加工助剤との重量比を示すことができる。
【００９９】
[097]他の態様においては、セルロースエステル／エラストマー組成物にはスターチ及び／又はその誘導体を含ませることができる。かかる態様においては、セルロースエステル／エラストマー組成物には、エラストマーの全重量を基準として１０、５、３、又は１ｐｈｒ未満のスターチ及びその誘導体を含ませることができる。更には又は或いは、セルロースエステル／エラストマー組成物は、少なくとも約３：１、４：１、５：１、８：１、又は１０：１のセルロースエステルとスターチとの重量比を示すことができる。
【０１００】
[098]本発明の他の態様においては、セルロースエステル組成物を製造する方法が提供される。この方法は、少なくとも１種類のセルロースエステル、少なくとも１種類の相溶化剤、及び場合によっては少なくとも１種類の可塑剤を接触させることを含む。セルロースエステル、可塑剤、及び相溶化剤は、本明細書において上記で議論した。セルロースエステル、相溶化剤、及び場合によって用いる可塑剤は、任意の添加順序で混合することができる。
【０１０１】
[099]本発明の他の態様においては、（ａ）少なくとも１種類のエラストマー、少なくとも１種類のセルロースエステル、及び少なくとも１種類の添加剤を、セルロースエステルを分散させてセルロースエステル／エラストマー組成物を生成させるのに十分な時間及び温度で混合する；ことを含み、添加剤は相溶化剤及び可塑剤からなる群から選択される少なくとも１つであるセルロースエステル／エラストマー組成物の製造方法が提供される。十分な温度とは、セルロースエステルの流動温度（これは概してセルロースエステルのＴｇよりも約５０℃高い）として規定される。混合における温度は、上方範囲においてはエラストマーの加工温度によって、下方範囲においてはセルロースエステル／エラストマー組成物の最も高い使用温度によって限定される。
【０１０２】
[0100]２種類以上の粘弾性材料を混合する効率は、粘弾性材料の粘度の比によって定まる可能性があることが当該技術において公知である。所定の混合装置及び剪断速度範囲に関しては、分散相（セルロースエステル及び添加剤）と連続相（エラストマー）との粘度比は、適当な粒径を得るための規定の限界内でなければならない。バンバリーミキサー及びブラベンダーミキサーのような低剪断回転剪断装置を用いる本発明の一態様においては、連続相（エラストマー）に対する分散相（セルロースエステル及び添加剤）の粘度比は、約０．００１〜約５、約０．０１〜約５、及び約０．１〜約３の範囲であってよい。二軸押出機のような高剪断回転／伸張剪断装置を用いる本発明の更に他の態様においては、連続相（エラストマー）に対する分散相（セルロースエステル及び添加剤）の粘度比は、約０．００１〜約５００、及び約０．０１〜約１００の範囲であってよい。
【０１０３】
[0101]２種類以上の粘弾性材料を混合する際は、２種類の粘弾性材料の界面エネルギーの間の差が混合効率に影響を与える可能性があることも、当該技術において公知である。混合は、材料の間の界面エネルギーの差がより小さい場合により効率的である可能性がある。本発明の一態様においては、分散相（セルロースエステル及び添加剤）と連続相（エラストマー）との間の表面張力の差は、約１００ダイン／ｃｍ未満、５０ダイン／ｃｍ未満、又は２０ダイン／ｃｍ未満である。
【０１０４】
[0102]一態様においては、セルロースエステルは軟化及び／又は溶融させて、特定の混合条件下でセルロースエステルを十分に小さい粒径に分解できるようにする。一態様においては、セルロースエステルの粒径は５０ミクロン〜５０ナノメートルの間であってよい。本発明の一態様においては、エラストマー、少なくとも１種類のセルロースエステル、及び少なくとも１種類の添加剤を、約７０℃〜約２２０℃、又は約１００℃〜約１８０℃、又は約１３０℃〜約１６０℃の範囲の温度で接触させる。
【０１０５】
[0103]エラストマー、セルロースエステル、及び添加剤の混合は、添加剤を分散させるのに適当な当該技術において公知の任意の方法によって行うことができる。混合装置の例としては、バンバリーミキサー、ブラベンダーミキサー、及び押出機（単軸又は二軸）が挙げられるが、これらに限定されない。混合中の剪断エネルギーは、装置、ブレードのデザイン、回転速度（ｒｐｍ）、及び混合時間の組み合わせによって定まる。剪断エネルギーは、軟化／溶融したセルロースエステルを、セルロースエステルをエラストマー全体に分散させるのに十分に小さい寸法に分解するのに十分なものでなければならない。例えば、バンバリーミキサーを用いる場合には、剪断エネルギー及び混合時間は、１００ｒｐｍにおいて約５〜約１５分間の範囲である。
【０１０６】
[0104]エラストマー、セルロースエステル、及び添加剤は、プロセス中に任意の順番で混合することができる。一態様においては、セルロースエステルを相溶化剤及び／又は可塑剤と予め混合する。次に、相溶化剤及び／又は可塑剤を含むセルロースエステルをエラストマーと混合する。本発明の他の態様において、反応性相溶化剤を用いる場合には、まず反応性相溶化剤をセルロースエステル又はエラストマーのいずれかと混合することができ、次に他の成分を加える。
【０１０７】
[0105]本発明の他の態様においては、（ａ）少なくとも１種類のエラストマー、少なくとも１種類のセルロースエステル、及び少なくとも１種類の添加剤を、セルロースエステルをエラストマー全体に分散させるのに十分な時間及び温度で混合して、セルロースエステル／エラストマーマスターバッチを生成させ、ここで添加剤は相溶化剤及び可塑剤からなる群から選択される少なくとも１つであり；そして（ｂ）マスターバッチ及び少なくとも１種類のエラストマーを混合してセルロースエステル／エラストマー組成物を生成させる；ことを含む、セルロースエステル／エラストマー組成物の製造方法。マスターバッチ中のエラストマーは、セルロースエステル／エラストマー組成物を生成させるのに用いるものと同じであっても異なっていてもよい。混合方法は本明細書において上記で議論した。
【０１０８】
[0106]本発明はその好ましい態様の以下の実施例によって更に示すことができるが、これらの実施例は単に例示の目的のために含ませるものであり、他に具体的に示さない限りにおいて発明の範囲を限定することは意図しないことが理解されるであろう。
【実施例】
【０１０９】
実施例１：セルロースエステル／エラストマー組成物中の非反応性相溶化剤：
[0107]セルロースエステル／エラストマー組成物中の幾つかの非反応性相溶化剤を評価するために幾つかの実験を行った。表１に評価した非反応性相溶化剤を示す。
【０１１０】
【表１】
2015503011.tif 000003
【０１１１】
[0108]Tergitol 15-S-9及びTergitol 15-S-30は、Midland, MIのDow Chemicalから入手した第２級アルコールエトキシレートである。ポリエチレンブロックポリエチレングリコール相溶化剤はSigma-Aldrichから入手した。理論に縛られることは望まないが、上記の化合物のエチレンオキシド単位によってセルロースアセテートブチレートが可塑化され、炭化水素鎖によってエラストマーとの相溶性が向上すると考えられる。相溶化剤のそれぞれを、Eastman Chemical Company, Kingsport, TNから入手したセルロースアセテートブチレート（CAB 551-0.01及びCAB 553.0.4）と、８０：２０の比で、ブラベンダーミキサー内で１００ｒｐｍにおいて１５０℃で１０分間ブレンドし、次に凍結粉砕して、表２に示すセルロースエステル及び相溶化剤のマスターバッチ（ＭＢ−１−１０）を調製した。
【０１１２】
【表２】
2015503011.tif 000004
【０１１３】
[0109]セルロースエステル及び相溶化剤の上記のマスターバッチの全部を、これらの実施例において下記に概説する手順を用いて、Firestone Polymers, Akron, OHからDuradene 761として入手した非油変性溶液スチレン−ブタジエンラバーと配合して、表３に示す試料組成物を調製した。
【０１１４】
【表３】
2015503011.tif 000005
【０１１５】
[0110]表３に示す量は、ラバー１００ｇを基準とするものであり、ラバー１００部あたりの部数（ｐｈｒ）で表す。例えば、組成物１．３に関しては、１００ｇのラバーを１２．５ｇのマスターバッチ１（これは、８０：２０の比のセルロースアセテートブチレート（CAB 553-0.4）及びTergitol 15-S-9第２級アルコールエトキシレートである）と共に用いた。
【０１１６】
[0111]表３のセルロースエステル、エラストマー、及び相溶化剤を、ブラベンダーミキサー内で１５０℃及び１００ｒｐｍにおいて３０分間処理してセルロースエステル／エラストマー組成物を調製した。次に、ブラベンダーミキサー内において、２．５ｐｈｒのジクミルペルオキシド（硬化剤）を５０〜６０℃でそれぞれの試料に約１分間加え、次に更に２〜３分間混合して、部分的に硬化したセルロースエステル／エラストマー組成物を調製した。ブラベンダーミキサーからの試料を、１５０℃及び２００００ｐｓｉにおいて４５分間圧縮成形することによって硬化させた。
【０１１７】
[0112]ＡＳＴＭ−Ｄ４１２によって、圧縮成形した硬化したセルロースエステル／エラストマー組成物試料の弾性率、降伏応力、及び降伏歪みを測定し、表４に示す。ＡＳＴＭ−Ｄ４１２法においては、ダイＣを用いて試験片を切断することによって試料を調製した。試験の速度は２０インチ／分であり、ゲージ長さは６３．５ｍｍ（２．５インチ）であった。試料を、実験室内において５０％±５％の湿度及び７２°Ｆで４０時間コンデショニングした。試験片の幅は１インチであり、長さは４．５インチであった。
【０１１８】
【表４】
2015503011.tif 000006
【０１１９】
[0113]組成物１．３〜１．７においては、エラストマー及びセルロースエステルに相溶化剤を加えると、弾性率、降伏応力、及び降伏歪みが、ラバーのみ又はラバー及びセルロースエステルのみを含む対照組成物１．１及び１．２よりも向上することが示された。組成物１．９〜１．１３においては、降伏歪み及び降伏応力は対照組成物１．８よりも向上した。
【０１２０】
実施例２：セルロースエステル／エラストマー組成物中の反応性相溶化剤：
[0114]スチレンブタジエンラバー（ＳＢＲ）中におけるＣＡＢの混合を向上させる反応性相溶化剤を評価した。反応性相溶化剤は、ＣＡＢと反応することができる反応性基を含み、分子の残りはＳＢＲと相溶性であるように選択した。分子量、並びに反応性基のタイプ及び濃度を変化させた。
【０１２１】
【表５】
2015503011.tif 000007
【０１２２】
[0115]これらの反応性相溶化剤中の無水マレイン酸及びグリシジルメタクリレートは、セルロースエステル中に含まれるヒドロキシル基と反応することができる。表６に示すDuradene 761スチレンブタジエンラバー及び反応性相溶化剤のマスターバッチを調製した。Duradene 761スチレンブタジエンラバー及び反応性相溶化剤を、ブラベンダーミキサー中において１００ｒｐｍ及び１６０℃で３０分間混合してマスターバッチ（ＭＢ１〜ＭＢ６）を調製した。
【０１２３】
【表６】
2015503011.tif 000008
【０１２４】
[0116]生成したセルロースエステル／エラストマー組成物を表７に示す。組成物番号２．１はＳＢＲのみを含んでいた。組成物番号２．２はＳＢＲ及びCAB551-.01のみを含んでいた。組成物番号２．３〜２．８に関しては、ＳＢＲ及び相溶化剤を含む生成したマスターバッチを、ブラベンダーミキサー内で１５０℃においてセルロースエステルと１００ｒｐｍで３０分間混合した。
【０１２５】
[0117]１００ｇのCAB553-0.4、及びEastman Chemical Companyから入手した１０ｇのEastman 168可塑剤（ビス（２−エチルヘキシル）−１，４−ベンゼンジカルボキシレート）を、ブラベンダーミキサーを用いて、１００ｒｐｍ及び１５０℃において１０分間ブレンドすることによって、ＣＡＢ／可塑剤マスターバッチを調製した。ＣＡＢ／可塑剤マスターバッチを粉末に凍結粉砕した。Eastman 168可塑剤は、CAB553-0.4のＴｇ／Ｔｍを低下させて、約１５０℃の加工温度において溶融するようにするために加えた。ＣＡＢ／可塑剤マスターバッチのＴｇは、アセトン中に溶解した試料を調製し、次に７０℃において真空乾燥し、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）（第２サイクル）によって試料を分析することによって得た。マスターバッチ中においてはCAB553-0.4のみを用いた。CAB551-0.01をEastman 168可塑剤と混合してＴｇを測定した。生成したセルロースエステル／可塑剤組成物のガラス転移温度（Ｔｇ）を表８に示す。
【０１２６】
【表７】
2015503011.tif 000009
【０１２７】
【表８】
2015503011.tif 000010
【０１２８】
[0118]マスターバッチを調製したら、ブレンドする前にCAB551-0.01及びＣＡＢ／可塑剤マスターバッチを５０℃において一晩乾燥して湿分を除去した。組成物番号２．１〜２．１５は、表６におけるそれぞれの成分を別々に秤量し、セルロースエステル／エラストマー組成物を硬化させるために成分をブラベンダーミキサー内で１５０℃において１００ｒｐｍで３０分間処理し、１ｇのジクミルペルオキシド（即ち２．５ｐｈｒ）を約１分間かけてブラベンダーミキサーに加え、次に組成物を更に２〜３分間更に混合して、部分的に硬化したセルロースエステル／エラストマー組成物を生成させることによって調製した。次に、１５０℃及び２００００ｐｓｉにおいて４５分間圧縮成形することによって、セルロースエステル／エラストマー組成物の硬化を完了させた。
【０１２９】
[0119]圧縮成形し、硬化した試料の弾性率、降伏応力、及び降伏歪みをＡＳＴＭ−Ｄ４１２によって測定し、表９に示す。
【０１３０】
【表９】
2015503011.tif 000011
【０１３１】
[0120]これらのデータは、組成物２．３〜２．８においてラバー及び反応性相溶化剤のマスターバッチにCAB 551-0.01を加えると、ラバーのみを用いる対照組成物２．１又はラバー及びCAB 551-0.01を用いる組成物２．２よりも弾性率が増加することを示した。降伏歪み、及びある程度は降伏応力も、ＣＡＢ／可塑剤マスターバッチをＳＢＲ／相溶化剤マスターバッチに加えた場合には組成物２．９と比べて組成物２．１０〜２．１５において向上した。
【０１３２】
実施例３：可塑剤の使用：
[0121]セルロースエステルのＴｇを低下させて、それらの流動温度が１５０℃の通常のラバー加工温度よりも低くなるようにする試みにおいて、セルロースエステルと、種々の装填量の２種類の異なる可塑剤とのマスターバッチを調製した。ブラベンダーミキサー内で１５０℃において１００ｒｐｍで１０分間配合し、次に凍結粉砕して表１０に示すマスターバッチを得た。
【０１３３】
【表１０】
2015503011.tif 000012
【０１３４】
[0122]上記のマスターバッチの全部をスチレンブタジエンラバー（ＳＢＲ）と混合した。ＳＢＲ及びマスターバッチを、ブラベンダーミキサー内で、１５０℃及び１００ｒｐｍにおいて３０分間混合した。ブラベンダーミキサー内で５０〜６０℃において２．５ｐｈｒのジクミルペルオキシド（硬化剤）を１分間それぞれの試料に加え、次に更に２〜３分間混合した。ブラベンダーミキサーからの試料を、１５０℃及び２００００ｐｓｉにおいて４５分間圧縮成形した。これらの試料の配合を表１１に示す。マスターバッチ試料を含むそれぞれのセルロースエステルは１０ｐｈｒ（ラバー１００部あたりの部数）のセルロースエステルを有していた。
【０１３５】
【表１１】
2015503011.tif 000013
【０１３６】
[0123]圧縮成形し、硬化したエラストマー／セルロースエステル組成物試料の弾性率、降伏応力、及び降伏歪みをＡＳＴＭ−Ｄ４１２によって測定し、表１２に示す。
【０１３７】
【表１２】
2015503011.tif 000014
【０１３８】
[0124]これらのデータは、組成物番号３．２〜３．１１に関しては、弾性率は対照組成物３．１よりも向上したことを示す。
【０１３９】
実施例４：タイヤ配合物中におけるセルロースエステル及び可塑剤の使用：
[0125]本実施例は、タイヤ配合物中においてセルロースエステルを可塑剤と共に用いることの、セルロースエステル単独に対する有利性を示すために与える。表１３にタイヤ配合物を示す。表１３の全ての量はラバー１００部あたりの部数（ｐｈｒ）を基準とする。表１４はセルロースエステル／可塑剤マスターバッチ配合物を示す。
【０１４０】
[0126]表１５は混合条件を示す。成分を、バンバリーミキサー（これは、温度、ｒｐｍ、及び出力に関するコンピューターモニターを備えた水蒸気加熱及び水冷却を有するFarrel BRミキサーであった）内で混合した。エラストマー／セルロースエステル／可塑剤組成物を調製した後、組成物を３２０°Ｆ（１６０℃）においてＴ９０＋５分間硬化させた。
【０１４１】
【表１３】
2015503011.tif 000015
【０１４２】
【表１４】
2015503011.tif 000016
【０１４３】
【表１５】
2015503011.tif 000017
【０１４４】
【表１６】
2015503011.tif 000018
【０１４５】
性能測定：
[0127]性能を測定するために用いた種々の分析技術の説明を下記に与える。
【０１４６】
ムーニー粘度：ムーニー粘度はＡＳＴＭ−Ｄ１６４６にしたがって測定した。
【０１４７】
PHILLIPS分散等級：試料を安全カミソリで切断し、PaxCam ARCデジタルカメラ及びHewlett Packard 4600 LaserJetカラープリンターにインターフェース接続しているOlympus SZ60ズーム立体顕微鏡を用いて、３０倍の倍率で写真を撮影した。次に、試料の写真を、１（劣）〜１０（優）の範囲の基準を有するPhillips標準分散等級チャートと比較した。
【０１４８】
機械特性：破断応力、破断歪み、１００％及び３００％歪みにおける弾性率は、試験片の調製のためにダイＣを用いて、ＡＳＴＭ−Ｄ４１２によって測定した。試験の速度は２０インチ／分であり、ゲージ長さは６３．５ｍｍ（２．５インチ）であった。試料を、実験室内において５０％±５％の湿度及び７２°Ｆで４０時間コンデショニングした。試験片の幅は１インチであり、長さは４．５インチであった。
【０１４９】
硬度：ショアＡ硬度はＡＳＴＭ−Ｄ２２４０にしたがって測定した。
【０１５０】
動的機械分析−温度スイープ：TA Instruments動的機械分析器を用いて、引張形状を用いる温度スイープを完了させた。１０Ｈｚの振動数、並びに５％の静的歪み及び０．２％の動的歪みを用いて、貯蔵弾性率（Ｅ’）、損失弾性率（Ｅ”）、及びtanδ（＝Ｅ”／Ｅ’）を−８０℃〜１２０℃の温度の関数として測定した。
【０１５１】
反発試験：ＡＳＴＭ−Ｄ７１２１−０５によって反発振り子試験を行った。
【０１５２】
摩耗：ＡＳＴＭ−２２２によってＤＩＮ摩耗試験を行った。
【０１５３】
[0128]データは、可塑剤を用いないと、セルロースエステルは劣ったPhillips分散データによって示されるようにエラストマー全体によく分散しなかったことを示す。更に、セルロースエステル及び可塑剤の両方を含む組成物のムーニー粘度は、可塑剤を用いなかった場合よりも低かった。これは、可塑剤の存在下においては、ＣＥは加工助剤として作用してムーニー粘度を低下させたことを示す。更に、破断応力及び摩耗も可塑剤を用いない組成物よりも向上し、これは恐らくは、可塑剤の存在下においては、ＣＥはより微細な粒子に分散して特性を向上させることができ、これは粒径及び／又は表面積に応じて定まることを示す。
【０１５４】
実施例５：タイヤスレッド配合物中における変性セルロースエステルの使用：
[0129]本実施例は、タイヤ配合物中においてセルロースエステルを可塑剤と共に用いることの、セルロースエステルを用いない配合物を超える有利性を示す。表１７は、タイヤ配合物中において用いたセルロースエステル及び可塑剤のマスターバッチ配合物を示す。表１８はタイヤ配合物を示し、表１９は混合条件を示す。
【０１５５】
【表１７】
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【０１５６】
【表１８】
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【０１５７】
[0130]バンバリー混合：ミキサーは、温度、ｒｐｍ、及び出力に関するコンピューターモニターを備えた水蒸気加熱及び水冷却を有するFarrel BRミキサーであった
[0131]硬化：化合物を３２０°Ｆ（１６０℃）において３０分間硬化させた。
【０１５８】
【表１９】
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【０１５９】
[0132]タイヤ配合物の性能を表２０に示す。
【０１６０】
実施例５に関する試験の説明：
[0133]硬化流量計試験：ＡＳＴＭ−Ｄ２０８４にしたがって振動ディスク流量計測定（ＯＤＲ）を行った。ｔｓ２は、流量計のトルクを最小値より２単位大きい値に増加させるのにかかる時間である。ｔｃ９０は、最小トルクと最大トルクとの間の差の９０％に到達する時間である。
【０１６１】
[0134]ムーニー粘度はＡＳＴＭ−Ｄ１６４６にしたがって測定した。
【０１６２】
[0135]Phillips分散等級：試料を安全カミソリで切断し、PaxCam ARCデジタルカメラ及びHewlett Packard 4600 LaserJetカラープリンターにインターフェース接続しているOlympus SZ60ズーム立体顕微鏡を用いて、３０倍の倍率で写真を撮影した。次に、試料の写真を、１（劣）〜１０（優）の範囲の基準を有するPhillips標準分散等級チャートと比較した。
【０１６３】
[0136]動的機械分析（歪みスイープ）：Metravib DMA150動的機械分析器を剪断変形において用いて、二重歪みスイープ実験（単純剪断１０ｍｍ×２ｍｍ）を行った。実験条件は、３０℃及び１０Ｈｚにおいて均一に離隔したログステップにおける１３点において０．００１〜０．５の動的歪みであった。
【０１６４】
[0137]熱間成形溝トラウザー引裂（１００℃）：ＡＳＴＭ試験法Ｄ６２４にしたがって、成形溝トラウザー引裂（引裂のための強制通路を有するタイプＣＰの改変トラウザー引裂試験片）を行った。
【０１６５】
[0138]破断応力及び破断歪みは、試験片の製造のためにダイＣを用いて、ＡＳＴＭ−Ｄ４１２によって測定した。試験の速度は２０インチ／分であり、ゲージ長さは６３．５ｍｍ（２．５インチ）であった。試料を、実験室内において５０％±５％の湿度及び７２°Ｆで４０時間コンデショニングした。試験片の幅は１インチであり、長さは４．５インチであった。
【０１６６】
[0139]動的機械分析（温度スイープ）：TA Instruments動的機械分析器を用いて、引張モードで温度スイープ実験を行った。実験条件は、１０Ｈｚにおいて−２０℃〜１２０℃で０．５の静的歪み及び０．５の動的歪みであった。
【０１６７】
【表２０】
2015503011.tif 000022
【０１６８】
データの議論：
[0140]表２０は、試料及び対応する性能測定値を示す。表２０中には、３つの対照試料及び９つの変性セルロースエステルが含まれていた。Ｓｉ６５、Ｓｉ８０、及びＳｉ６５Ｏｉｌ１５は、それぞれ表１８において詳述する６５ｐｈｒのシリカ、８０ｐｈｒのシリカ、及び６５ｐｈｒのシリカ／１５ｐｈｒの更なる油による対照例であった。変性セルロースエステル配合物は全て、６５ｐｈｒのシリカ及び１５ｐｈｒの変性セルロースエステルを含んでいた。
【０１６９】
[0141]対照試料（Ｓｉ６５）と比較すると、１５ｐｈｒのＣＥを加えることによって以下の改良が与えられた。硬化流量計試験から得たＴｃ９０データは、匹敵するか又は僅かに速い硬化時間を示した。より短い硬化時間は、硬化金型及びプレス内でのより速い所要時間を与えるので望ましい。硬化の開始前のスコーチ／ハンドリング時間を示す硬化流量計からのＴｓ２データは、Ｓｉ６５対照試料よりも非常に長いハンドリング／流動／成形時間を示した。本発明の実施例のムーニー粘度データはＳｉ６５対照試料よりも非常に低く、これはセルロースエステル及び可塑剤を加えることによってセルロースエステル／エラストマー組成物のより良好な加工性が与えられたことを示す。充填剤分散の質を示す分散等級はＳｉ６５対照試料と匹敵していた。動的機械分析歪み弾性率はＳｉ６５対照試料よりも向上した。１００℃における成形溝引裂はＳｉ６５対照試料よりも非常に良好であり、０℃における動的機械分析tanδ（ウエットトラクション）も大きな向上を示した。破断応力及び破断歪みのデータ（化合物硬化／加工の指標）も全て目標範囲内であった。
【０１７０】
[0142]対照的に、１５ｐｈｒのＳｉを加えると（Ｓｉ８０）、Ｔｃ９０、Ｔｓ２、ムーニー粘度、転がり抵抗、及び破断歪みなどの幾つかの特性に対して悪影響を与えた。１５ｐｈｒの油を加えると（Ｓｉ６５Ｏｉｌ１５）、低歪弾性率に対して非常に大きな悪影響を与えた。
【０１７１】
実施例６：種々のタイヤスレッド配合物中における変性セルロースエステルの使用：
（Ａ）表２１に示す種々のタイヤスレッド配合物を調製した。
【０１７２】
（Ｂ）加工：
[0143]バンバリー混合：ミキサーは、温度、ｒｐｍ、及び出力に関するコンピューターモニターを備えた水蒸気加熱及び水冷却を有するFarrel BRミキサーであった。バンバリーミキサー内でのセルロースエステル充填タイヤスレッド化合物の加工は、実施例５において表１９に示すものと同じであった。
【０１７３】
[0144]硬化：化合物を３２０°Ｆ（１６０℃）において３０分間硬化させた。
【０１７４】
（Ｃ）性能：
[0145]試験の詳細は実施例５におけるものと同じであった。タイヤ配合物の性能を表２２に示す。
【０１７５】
（Ｄ）データの議論：
[0146]対照例１vsＣＥ１：配合物の上にＣＥを用いた。粘度（より低いとより良好な加工性）、低歪弾性率（より高いとより良好な取扱い性）、引裂性（より高いとより良好）、及び０℃におけるtanδ（より高いとより良好なウエットトラクション）が向上し、他の特性に対する大きな悪影響は測定されなかった。
【０１７６】
対照例２vsＣＥ２：セルロースエステルをシリカに代えた。粘度（より低いとより良好な加工性）、３０℃におけるtanδ（より低いと良好な転がり抵抗）、引裂性（より高いとより良好）が向上したが、低歪弾性率（より高いとより良好な取扱い性）は僅かに最悪であり、他の特性に対する大きな悪影響は測定されなかった。
【０１７７】
対照例３vsＣＥ３：セルロースエステルを油に代えた。低歪弾性率（より高いとより良好な取扱い性）、引裂性（より高いとより良好）が向上したが、粘度（より低いと良好な加工性）は僅かに最悪であり、他の特性に対する大きな悪影響は測定されなかった。
【０１７８】
【表２１】
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【０１７９】
【表２２】
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【国際調査報告】
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