JP2001114943A - 導電性ゴム組成物、およびその部材を有するタイヤを含めた製品 - Google Patents
導電性ゴム組成物、およびその部材を有するタイヤを含めた製品Info
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- C08L2205/02—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L23/26—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers modified by chemical after-treatment
- C08L23/28—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers modified by chemical after-treatment by reaction with halogens or compounds containing halogen
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Abstract
品を提供する。 【解決手段】 導電性ゴム組成物およびその部材を有す
る製品に関する。1つの側面において、そのような製品
は、タイヤの円環体形によって本質的に囲まれるように
設計されたキャビティを有し、そしてその閉鎖が、タイ
ヤがその上に取り付けられるように設計されている硬質
リムによって完了する、円環体形の空気入りゴムタイヤ
である。別の側面において、そのような空気入りタイヤ
は、タイヤのゴムインナーライナーの上または内部に配
置されたそのようなゴム組成物を含み;ここで、インナ
ーライナーはキャビティの表面である。さらに別の側面
において、ゴム組成物はそのようなタイヤインナーライ
ナーの上または内部の導電性ゴム組成物の環状ストリッ
プである。環状ストリップは、タイヤ外部からの電磁波
の受信およびタイヤ内部からの電磁波のタイヤ外部への
送信が可能なアンテナである。
Description
およびその部材を有する製品に関する。1つの側面にお
いて、そのような製品は、タイヤの円環体形によって本
質的に囲まれるように設計されたキャビティを有し、そ
してその閉鎖がその上に取り付けられるように設計され
ている硬質リムによって完了する、円環体形の空気入り
ゴムタイヤである。別の側面において、そのような空気
入りタイヤは、タイヤのゴムインナーライナーの上また
は内部に配置されたそのようなゴム組成物を含み;ここ
で、インナーライナーはキャビティの表面である。さら
に別の側面において、ゴム組成物はそのようなタイヤイ
ンナーライナーの上または内部の導電性ゴム組成物の環
状ストリップである。環状ストリップは、タイヤ外部か
らの電磁波の受信およびタイヤ内部からの電磁波のタイ
ヤ外部への送信が可能なアンテナである。
て本質的に囲まれているキャビティを定める円環体形で
あり、その閉鎖は、タイヤを硬質リム上に取り付けるこ
とによって一般に完了する。タイヤは一般に、実際には
タイヤキャビティの露出面であるゴムインナーライナー
を有する。そのような空気入りタイヤ形態は、そのよう
な技術分野における当業者に理解されているように一般
的である。
て、使用条件中のそれらの形および関連性能を維持する
が、いくつかの空気入りタイヤは、様々な理由でそれら
の内部空気圧が失われたりまたは維持することができな
くても、少なくとも限られた時間、それらの形を維持し
かつ代表的な性能を提供するように設計しうる。本発明
を説明する場合、限られた時間、内部空気圧なしで走る
ように設計されているタイヤであっても、空気入りタイ
ヤであるとここでは考える。
部の電磁波発生源から生じる出力を電子的に受信し、か
つ外部送受信装置に対して内部空気圧のようなタイヤに
関係する各種データを送信することができる検出装置を
内面上または内面内部に有する、空気入りゴムタイヤを
提供することは望ましいことである。
電磁信号をタイヤ内部から外部受信装置へ送信するため
のタイヤの実際部分として適当なアンテナを有するタイ
ヤを提供することは望ましいことである。
各種の物理的かつ電気的接続電気デバイス、例えばタイ
ヤの内面上または内部に配置されるマイクロプロセッシ
ングデバイスまたはチップを電線へ接続する等のデバイ
スに用いることも望ましいことである。
線の場合、本発明のゴム組成物は、1つのエレメントの
場合は同じエレメントのあるいは2つ以上のエレメント
の場合は複数のエレメントの少なくとも2つの部分にお
ける電気的接続に用いうると考えられる。
は他の電気デバイスもしくはエレメントへの電気導体の
接続点にかなりの屈曲性があることに関心がもたれてい
る場合、少なくとも1つの追加非ゴム導電性エレメン
ト、例えば電線または他の金属電気エレメントまたは導
体への上記のマイクロプロセッシングデバイスの接続に
は、それにふさわしい導電性のゴム組成物が望ましいと
考えられる。
電性ゴム組成物がタイヤインナーライナー上または内部
に配置されたゴムの環状ストリップとしての上記アンテ
ナの形でありうることも考えられる。
導電性を有し、かつタイヤ自体の内部ゴム面との適合性
にふさわしいゴム状弾性を有する必要がある。導電性ゴ
ムをタイヤ内面に用いる例は、例えば、米国特許第5,
743,973号に見られる。
は、それが比較的導電性であることばかりでなく、それ
が、導電性が時を経ても維持されるように、タイヤ部材
内部に含めるのに適した物理的性質を有することであ
る。
用語「phr」は「ゴム100重量部当たりのゴム組成
物中の指定成分の重量部」を意味する。
断りがなければ交換可能であるとここでは考えられ、そ
して、説明のために、ジエン炭化水素に基づく液体ゴム
またはイソブチレンに基づく液体ゴムでもよい液体ゴム
は、それが液体であっても、硬化するとゴムの性質を有
する「ゴム」としてここでは述べる。非液体ゴムはここ
では「固体ゴム」と呼ぶ。
よび「ゴム組成物」、または「エラストマー組成物」
は、断りがなければ交換可能であるとここでは考える。
本発明は導電性ゴム組成物を提供するものであり、この
組成物は、油、特に石油に基づくプロセス油を本質的に
含まない、従って、好ましくはこれを全く含まないもの
であり、そして、ゴム100phr当たり、(A)少な
くとも1種の固体ゴム 約50〜約95phr、あるい
は約70〜約80phr、(B)液体ジエン−炭化水素
液体ゴムおよびイソブチレンに基づく液体ゴムの少なく
とも1種から選択された液体ゴム 約5〜約50ph
r、あるいは約20〜約30phr、および(C)ヨウ
素価(ASTM D1510)が約190〜約1500
g/kg、あるいは約900〜約1400g/kgおよ
びDBP値(ASTM D2414)が約110〜約5
00cm3/100g、あるいは約300〜約500c
m3/100gの少なくとも1種のカーボンブラック
約10〜約160phr、好ましくは約30〜約130
phrを含む。
えば、イソプレンおよび1,3−ブタジエン等のような
共役ジエン炭化水素のホモポリマーおよびコポリマー、
そしてイソプレンおよび1,3−ブタジエンから選択さ
れた少なくとも1種の共役ジエン炭化水素と、スチレン
およびα−メチルスチレン、好ましくはスチレンから選
択されたビニル芳香族化合物とのコポリマー、並びに錫
結合有機溶媒溶液重合製造の、イソプレンおよび1,3
−ブタジエンの少なくとも1種のポリマー、およびイソ
プレンおよび/または1,3−ブタジエンとスチレンと
のコポリマー、あるいは(b)イソブチレンおよび少量
(例えば、約2〜約8phr)の例えばイソプレン等の
ような共役ジエン炭化水素のコポリマーまたはハロゲン
化コポリマーとしてのブチルゴムまたはハロゲン化ブチ
ルゴムとしてのイソブチレンに基づくゴムから選択しう
る。
ソプレンおよび1,3−ブタジエンの少なくとも1種の
ポリマー、並びにイソプレンおよび1,3−ブタジエン
とスチレン又はα−メチルスチレン、好ましくはスチレ
ンとのコポリマーから選択される液体共役ジエン炭化水
素に基づくゴム、あるいは(b)例えば、イソブチレン
および約2〜約8重量%のイソプレンのコポリマー、ま
たは例えば塩素もしくは臭素等のようなハロゲンでハロ
ゲン化されたそのようなコポリマーとしてのイソブチレ
ンに基づくゴムから選択しうる。
水素に基づくゴム組成物であるならば、液体ゴムは、液
体ゴムと固体ゴムとの適合性のためにまたジエン炭化水
素に基づくゴムであるのが好ましい。
くゴムであるならば、液体ゴムは、液体ゴムと固体ゴム
との適合性のためにまたイソブチレンに基づく液体ゴム
であるのが好ましい。
ば約10,000〜約50,000であるが、その平均
分子量はそれより大きくても小さくてもよい。実際に、
導電性ゴムストリップがタイヤ部材に関連付けられるこ
とになることを考慮すると、タイヤ部材(例えばタイヤ
インナーライナー)のゴム組成物は、典型的には少なく
とも1×108オーム・cm、さらに少なくとも1×1
012オーム・cm以上までの体積抵抗率を有することが
認められることになる。
抵抗率は約0.5〜約500オーム・cm、好ましくは
約0.5〜約100オーム・cm、より好ましくは約
0.5〜約10オーム・cmであるのが好ましい。
は全てが、合成シス−1,4−ポリイソプレンおよび錫
結合合成シス−1,4−ポリイソプレンの少なくとも1
種であることが時には好ましい。そのようなエラストマ
ーは、本技術分野における当業者に周知であり、イソプ
レンの有機溶媒重合によって一般に製造される。エラス
トマーの錫カップリングは、例えば、モノマー先駆体の
重合を終える前にエラストマーを四塩化錫のような錫化
合物と反応させることによって行いうる。そのようなエ
ラストマーの錫カップリング法はそのような技術分野に
おける当業者に周知である。
た、下記のように、相当量の液体ジエンに基づくポリマ
ー、好ましくは液体ポリイソプレンを含有する。また重
要なことに、求めに応じて、カーボンブラック強化充填
材が用いられ、これは、後で論じるように、本発明のゴ
ム組成物が比較的低い体積電気抵抗率であることを促す
ものが望ましい。
ローター混合ブレードを有する密閉式(internal)ゴム
ミキサー中の少なくとも1つの連続混合工程で、硫黄お
よび過酸化物硬化剤の不在下、180℃未満、通常は1
70℃未満、従って通常は約150〜約170℃、さら
に約180℃までの最高温度にゴム組成物を混合するこ
とによって製造されるのが好ましく;ここで、各混合工
程では、組成物を、後で硬化したときのゴム組成物の体
積抵抗率がかなり最小化される(例えば、そのような最
小化の約30%以内)まで混合する。
ために当業者によっていつかの実験がなされてもよい
が、そのような最小化は、特に後記のように、比較的容
易に測定しうる。
最終混合工程で硫黄および硬化剤と共に120℃より
下、時には115℃より下の最高温度にまで、従って通
常は約95〜約120℃で短時間、例えば4分より短
い、好ましくは2または3分より短い、通常は約1.5
〜約4分の範囲内で混合されることが理解されるであろ
う。
処理条件を決定するための、上記の実験とは別の方法を
次に示す:実際に、上記ゴム組成物は、ゴム組成物を、
少なくとも1つのローター混合ブレードを有する密閉式
ゴムミキサー中の少なくとも1つの連続混合工程で、硫
黄および過酸化物硬化剤の不在下で混合することによっ
て製造してもよく;ここで、各混合工程では、組成物を
適当な時間、170℃より下の温度で、ゴム組成物の混
合のための密閉式ミキサーで経験する混合トルクが実質
的に最小になるまで混合する。好ましくは、上記の実質
的な最小化は、ゴム組成物を混合するための初期最大混
合トルクの後に経験する最小混合トルクの約50%以
内、あるいは20%以内である。
であり、ミキサーの混合速度変化は約10%未満であ
る。上記混合に適した時間は、例えば、ミキサーのロー
ター速度およびミキサー用循環冷却水(もしあれば)、
並びにエラストマーの選択、上記液体ポリマーおよびカ
ーボンブラックの濃度によりかなり変わるが、混合工程
ごとのそのような個々の混合時間は当業者であれば容易
に決定することができ、例えば約1.5〜約3分間であ
ると考えられる。
ルクに基づくものにする目的は、カーボンブラックの均
質分散をある程度制限し、従って、カーボンブラックが
ゴム組成物に均質分散されているほどではないもにする
ことである。
に、ゴム組成物の体積電気抵抗率の最小化は、ゴム組成
物用の密閉式ゴムミキサーの混合トルクの最小化と実質
的に一致することが観察された。
質分散されているほどではないと、ゴム組成物に、より
低い、一般にはより望ましい電気抵抗をもたらすこと
が、上記の「Conductive Rubbers
and Plastics」で報告されている。
る少なくとも1つの部材を含む製品を提供する。別の本
発明では、製品は、本発明のゴム組成物と電気的かつ好
ましくは物理的に接続している、少なくとも1つ、通常
は少なくとも2つの導電性エレメント、好ましくは金属
エレメントを含む。
ゴム組成物を含む少なくとも1つの部材を有するホース
およびベルトから選択される工業製品である。そのよう
な工業製品の例は、コンベヤーベルトおよび送電ベルト
である。
含む少なくとも1つの部材を有するタイヤを提供する。
タイヤ、好ましくは空気入りタイヤの場合、上記部材
は、少なくとも1つ、通常は少なくとも2つの導電性金
属エレメントまたはデバイスを金属エレメント間に配置
された上記ゴム組成物と共に物理的かつ電気的に接続す
る上記ゴム組成物を含むアセンブリーである。
ナーゴム面の円周上、内部、または同一の広がりに配置
された導電性ゴム組成物の環状ストリップを含む空気入
りゴムタイヤを提供し;ここで、導電性ゴムストリップ
の厚さは約0.1〜約5mm、好ましくは約0.5〜約
2mmであり、体積抵抗率は約0.5〜約500オーム
・cm、あるいは約0.5〜約50オーム・cm、好ま
しくは約0.5〜約10オーム・cmであり、ストリッ
プは油、特にゴムプロセス油を本質的に含まず、好まし
くは全く含まず、従って、0〜約5phr、例えば約1
〜約5phrの油を含む。
有のキャビティを有する一般的な円環体形のものであ
り;ここで、上記キャビティは硬質リムによって閉じら
れるように設計されており、上記ストリップは、タイヤ
の中心線またはその付近の上記キャビティのゴム面の上
または内部に配置されている。
ムストリップはタイヤ内部のアンテナであり、これは、
タイヤ外部の電磁波送信手段または源からの電磁波(例
えば、無線周波数の電波)をタイヤ内部で受信するよう
に、そして電磁波をタイヤ内部から電磁波受信手段に送
信するように設計されている。
ヤ内部からタイヤ外部の情報受信手段へ送信するように
設計されている。実際に、上記アンテナは情報またはデ
ータを無線周波数伝達によって送信しようとするもので
ある。
ヤのセンターライン付近、好ましくはタイヤのゴムイン
ナーライナーの上または内部に配置されている。本発明
の1つの側面では、導電性ゴムストリップまたはアンテ
ナは、タイヤキャビティの内面(例えば、タイヤインナ
ーライナー)に円周状に配置され、タイヤインナーライ
ナー内部に埋めてもよいマイクロプロセッサーチップに
個々に接続した上記ストリップの2つの末端を含む不連
続部分を有する。特に、ストリップの上記末端は、マイ
クロプロセッサーチップの1つ以上の導電性金属エレメ
ントに個々におよび電気的かつ物理的に接続されてお
り;ここで、チップはストリップの上記末端間に配置さ
れうる。
の導電性エレメントの少なくとも2つの部分を電気的に
接続する手段を提供するものであり、これは、本発明の
ゴム組成物を上記の少なくとも2つの部分の間に配置し
て上記部分を電気的に接続することを含む。
段からの電磁信号を受信するための、そしてタイヤ内部
からの電磁信号をタイヤ外部の電磁信号受信手段へ送信
するための手段をここでは提供し、これは、タイヤ内部
にアンテナを有するタイヤを提供することを含み;ここ
で、上記アンテナは、タイヤのインナーライナーゴム面
の円周上、内部、または同一の広がりに配置された本発
明のゴム組成物の環状ストリップを含み;導電性ゴムス
トリップの厚さは約0.1〜約5mmであり、上記ゴム
組成物は、体積抵抗率が約0.5〜約500オーム・c
mであることを特徴とし、ストリップは、ストリップの
個々の末端がマイクロプロセッサーチップに物理的かつ
電気的に接続している不連続セグメントを有し、チップ
はストリップの末端付近、時には末端の間に配置されて
いる。
テナの幅は約5〜約20cm、あるいは約5〜約12c
mであり、タイヤの大きさおよび埋め込んだマイクロプ
ロセッサーチップの電気的要求によって多少変わる。
ントは様々な形のものでもよく、ワイヤ、プレートまた
は他の形態でもよい。そのような金属エレメントは様々
な導電性金属のものでもよく、例えば鋼、銅、および黄
銅を含めたそれらの合金、そして銅、黄銅または亜鉛を
被覆した鋼線でもよい。
を上記金属エレメントの一部の上に置いたり、1つ以上
の金属エレメントを包んだり、1つ以上の金属エレメン
トをカプセル封入もしくは部分カプセル封入したり、あ
るいは少なくとも1つの金属エレメントを導電性ゴム組
成物の2つのストリップの間に挟んでもよい。他のバリ
エーションは当業者であれば明らかである。
成物を空気入りタイヤの少なくとも1つのゴム部材に埋
めてもまたは部分的に埋めてもよい。タイヤのそのよう
なゴム部材は、本発明の場合、例えばタイヤのカーカ
ス、その側壁、そのインナーライナー、または当業者に
明らかな他のタイヤ部材であるが、ゴム組成物は上記ス
トリップの形であり、そしてタイヤのインナーライナー
の一部であるのが好ましい。導電性ゴムストリップがタ
イヤの1つ以上の部材に完全に埋め込まれているのが通
常は好ましいが、ストリップのある部分がタイヤ部材に
完全に埋まっておらず、タイヤ内部に対して露出面があ
ってもよいと考える。
は、4〜8個の炭素原子を有する共役ジエンに基づくモ
ノマー、好ましくはイソプレンおよび1,3−ブタジエ
ンの少なくとも1種のエラストマー、あるいはスチレン
と共重合したエラストマーを含むゴム組成物のものであ
ると考えられるが、ストリップがタイヤインナーライナ
ーの上または内部に配置される場合、ゴム組成物がブチ
ルまたはハロブチルゴム(例えば、ブロモブチルゴム)
を含んでもよく、タイヤインナーライナーとゴム組成物
の適合性を高めるために、インナーライナー自体がブチ
ルまたはハロブチルゴムから成ることも考えられる。
を参照する。図1は、円環体形空気入りタイヤの断面透
視図であり、導電性ゴムストリップがその内面上に配置
されていることを示す。導電性ゴムストリップは、出力
および/または情報の受信および/または送信用アンテ
ナとして作用するように設計される。
末端がマイクロプロセッサーチップで終わっている環状
に配置されたストリップまたはアンテナを示す。図3
は、硬化ゴム組成物の体積抵抗率対未硬化ゴム組成物の
混合時間の曲線を示す。
対混合時間の曲線を示す。特に、図1は、環状導電性ゴ
ムストリップ(2)の部分がタイヤの内面(3)の中心
線に配置されている、タイヤ断面(1)の透視図であ
る。タイヤの内面(3)はタイヤのインナーライナーで
あり、かつタイヤのキャビティの内面である。ストリッ
プ(2)は内面(3)の上部に配置されているように示
されているが、大抵、その露出面がインナーライナー
(3)の表面と同一面にあるか、または実質的に同一面
にあるということは理解されるはずである。
末端(4)が、マイクロプロセッサーチップ(5)に物
理的かつ電気的に接続することで各々終わっていること
を示す、タイヤの断面図である。
ム組成物の混合時間に対してプロットした、本発明のス
トリップ用硬化ゴム組成物の体積抵抗率(オーム・c
m)の曲線のシミュレーションを表すグラフである。
るにつれて、硬化ゴム組成物の体積抵抗率が曲線(6)
の領域(A−A)で相対的にかつ望ましく低い電気抵抗
率値に低下し、そしてその後、混合を続けるにつれて、
抵抗率はより高いかつあまり望ましくない値に増加する
ことを示している。
合時間に対してプロットした、本発明の未硬化ゴム組成
物の混合トルク(例えば、MPa)の代表的なシミュレ
ーションのグラフである。
るにつれて、混合トルクが、曲線(7)の領域(B−
B)で低い値および最小トルクに低下し、そしてその
後、より高い値に上昇する傾向があることを示す。
率領域(A−A)の最小化、および未硬化ゴム組成物の
混合トルク領域(B−B)の最小化は、実質的に一致す
ることが観察された。
気抵抗率を対応させて最小化するために、本発明の導電
性ストリップ用ゴム組成物を、成分を密閉式ゴムミキサ
ー中で上記混合トルクを最小にするのに適した時間混合
することによって製造することは、本発明の望ましい側
面である。
ラック強化ゴム組成物の電気抵抗率の最小化に関する議
論については、R.H.Normanによる「Cond
uctive Rubbers And Plasti
cs」(1970)、ロンドンのアプライド・サイエン
ス・パブリシャーズ社発行、p.50−53を参照され
たい。
または情報の受信および/または送信用アンテナとなる
ように設計された、導電性ゴムストリップを提供するこ
とであるが、第2の考えは、埋め込まれる、または少な
くとも部分的に埋め込まれるタイヤ部材と比較的適合性
の適当なゴムの性質を有する導電性ゴム組成物に関する
ものである。
電性ゴム組成物が、23℃での極限引っ張り強さ約10
〜約20MPa、23℃での極限伸び率約200〜約7
00%、23℃での200%モジュラス約10〜約15
MPa、23℃での100%モジュラス約3〜約7MP
a、およびショアーA硬度約70〜約90のような物理
的性質を有していることが望ましい。
ストマーの代表は、例えば、1,3−ブタジエンおよび
イソプレンのホモポリマーおよびコポリマー;1,3−
ブタジエンおよび/またはイソプレンおよびビニル芳香
族炭化水素、例えばスチレンまたはα−メチルスチレン
のコポリマー;イソブチレンおよび少量の共役ジエン炭
化水素の上記コポリマー並びにハロゲン化イソブチレン
コポリマーとしてのブチルおよびハロブチルゴム、例え
ばクロロブチルおよびブロモブチルゴムの少なくとも1
種から選択されるエラストマーである。
ば、シス−1,4−ポリブタジエン、トランス−1,4
−ポリブタジエン、シンジオタクチックポリブタジエ
ン、天然または合成ポリイソプレン、溶液または水性エ
マルジョン重合製造スチレン/ブタジエンコポリマーゴ
ム、イソプレン/ブタジエンコポリマーゴム、スチレン
/イソプレンコポリマーゴムおよびスチレン/イソプレ
ン/ブタジエンターポリマーゴムである。
ポリイソプレン、シス−1,4−ポリブタジエンおよび
イソプレン/ブタジエンコポリマーとしての錫結合溶液
重合製造エラストマーである。
電性ゴム組成物は、ゴム含有物に関する限り、主に合成
シス−1,4−ポリイソプレンゴムまたは錫結合シス−
1,4−ポリイソプレンゴムからなるのが好ましい。
は好ましくはもっぱら、ブチルゴムまたはハロゲン化ブ
チルゴムであるのが好ましい。ブチルゴムが一般にイソ
ブチレンおよび約1〜約6%のイソプレンのような共役
ジエンのコポリマーであり、ハロゲン化ブチルゴム(例
えば、臭素)が後ハロゲン化されたそのようなコポリマ
ーであることが理解されるだろう。
たは加硫ゴム組成物が約0.5〜約500オーム・c
m、あるいは約0.5〜約100オーム・cm、好まし
くは約0.5〜約10オーム・cmの上記体積抵抗率を
有する限り、例えば、ゴム100重量部に基づいて(p
hr)、(A)約50〜約95phr、あるいは約70
〜約80phrの(i)固体合成シス−1,4−ポリイ
ソプレンゴム及び錫結合合成シス−1,4−ポリイソプ
レンゴムの少なくとも1種、(ii)天然および合成シ
ス−1,4−ポリイソプレン、合成シス−1,4−ポリ
ブタジエン、イソプレンと1,3−ブタジエンとのコポ
リマー、並びにイソプレンおよび/または1,3−ブタ
ジエンとビニル芳香族化合物、例えばスチレンおよび/
またはα−メチルスチレンとのコポリマー、並びにシス
−1,4−ポリイソプレン、シス−1,4−ポリブタジ
エン、イソプレン/ブタジエンコポリマーおよびスチレ
ン/ブタジエンコポリマーの錫結合エラストマーから選
択される少なくとも1種の固体のジエンに基づくゴム、
または(iii)イソブチレンとイソプレンのような共
役ジエンとの固体コポリマー、および/または塩素また
は臭素でハロゲン化されたイソブチレンとそのような共
役ジエンとの固体コポリマー、(B)約5〜約50ph
r、あるいは約30〜約40phrの(i)上記固体ゴ
ムがジエン炭化水素に基づくゴムであるときは、ポリイ
ソプレン、ポリブタジエン、イソプレン/ブタジエンコ
ポリマーおよびスチレン/ブタジエンコポリマーから選
択される少なくとも1種の液体ゴムまたは(ii)上記
固体ゴムがイソブチレンに基づくゴムであるときは、共
役ジエン炭化水素、例えばイソプレンから誘導される単
位約2〜約8重量%を含有するイソブチレンとイソプレ
ンとのコポリマーから、および塩素または臭素でハロゲ
ン化された上記イソブチレンコポリマーから選択される
少なくとも1種の液体ゴム、並びに(C)粒子サイズが
約10〜約30ナノメーター(nm)、ヨウ素価(AS
TM D1510)が約190〜約1500m2/g、
あるいは約900〜約1500m2/g、およびジブチ
ルフタレート(DBP)値(ASTM D2414)が
約110〜約500cm3/100g、あるいは約30
0〜約500cm3/100gのカーボンブラック約1
0〜約160phr、あるいは約30〜約130phr
を含みうると考えられる。
ルにより、エラストマー、またはカーボンブラックを含
めた他のゴム配合成分の選択が当業者によっていくらか
調整されうことは認められ、これは、ゴム配合技術分野
における当業者の技術範囲内であるとここでは考える。
ックは、特に導電性のカーボンブラックであることが望
ましい。電気的に配向された複合材料用の導電性ゴム組
成物に用いるカーボンブラックの代表例は、これらに限
定されないが、例えば、BET表面積(ASTM D3
037)が約200〜約1250m2/g、あるいは約
800〜約1200m2/gのカーボンブラックであ
る。
は、(A)アセチレンブラック;(B)BET表面積約
1000m2/g、CTAB表面積約620m2/g、ヨ
ウ素価約1000mg/g、平均直径約30〜35ナノ
メーター(nm)およびDBP値約350〜410cm
/100gのデグーサ社のプリンテックスXE−2カー
ボンブラック;(C)BET表面積約1250m2/
g、ヨウ素価約975〜1175mg/gおよびDBP
値約350〜410cm/100gのアクゾ・ノーブル
・ケミカル社のKetjenblack EC−600
JDカーボンブラック、および(D)BET表面積約1
000m2/g、ヨウ素価約1400mg/gおよびD
BP値約330cm/100gのキャボット社のブラッ
クパールス2000カーボンブラックである。
ボット社の上記カーボンブラックのような特別な電導性
カーボンブラックは、ゴムストリップに特に好ましいカ
ーボンブラックである。
(1)試料の測定された抵抗(オーム)および(2)試
料の幾何学的なサイズおよび形から計算される。例え
ば、ロンドンのアプライド・サイエンス・パブリッシャ
ーズ社発行のR.H.Normanによる「Condu
ctive Rubbers And Plastic
s」(1970)、p.24−29を参照されたい。
(R)は一定断面の試料の抵抗(オーム)であり、
(A)はゴム試料の断面積(cm2)であり、(L)は
ゴム試料に接続された電極間の距離(cm)である)に
よって計算される値を意味する。
される単純な抵抗とは区別すべきである。抵抗(R)は
オームメーターで測定しうる。オームメーター電極とゴ
ム試料との間の接続にはほんのわずかの抵抗しかないこ
とが重要である。例えば、許容しうる接続は、ゴム試料
内部の加硫された両端と、黄銅線を介して形成できるこ
とが分かっている。(上記「Conductive R
ubbers And Plastics」、p.12
−16を参照のこと)。加硫ゴム試料の呼称寸法は、例
えば、長さ約100mm×幅20mm×厚さ3mmであ
る。2本の電線は、約80mm(8cm)の間隔「L」
で、試料の各端から約10mmのところに各々埋め込ま
れている。「L」の値を上記の方程式に入れる。
に、添付図面を参照して説明する。図5は、上記のよう
な一般的な長方形試験試料(8)を示しており、2つの
個々の黄銅被覆鋼線(9)は試験試料(8)の20mm
の幅を貫通して埋め込まれ、すなわち、電線は試験試料
の各端から約10mmのところに埋め込まれ、電線
(9)自体は互いに間隔「L」を置いて、すなわち80
mm離れている。
一般に用いられる各種添加物質、例えば、硬化助剤、例
えば硫黄、活性剤、遅延剤および促進剤、加工添加剤、
例えば粘着付与樹脂を含めた樹脂、および可塑剤、充填
材、顔料、脂肪酸、酸化亜鉛、ワックス、酸化防止剤お
よび耐オゾン剤、しゃく解剤および強化材、例えば上記
カーボンブラックと混合することによって配合しうるこ
とは、本技術分野における当業者に容易に理解される。
本技術分野における当業者には知られているように、硫
黄加硫性および硫黄加硫物質(ゴム)の使用目的によ
り、上記添加剤は選択され、一般的な量で用いられる。
えば、クロロブチルまたはブロモブチルゴム)を用いる
場合、過酸化物硬化剤も本技術分野における当業者に公
知の方法で用いることができる。
な使用量は前に述べた。用いられる導電性ゴム組成物の
場合、粘着付与樹脂を用いるならば、その量は約0.5
〜約10phr、通常約1〜約5phrである。ゴムプ
ロセス油が望ましくないことは確かである。酸化防止剤
の一般的な量は約1〜約5phrである。代表的な酸化
防止剤は、例えば、ジフェニル−p−フェニレンジアミ
ン及びその他、例えば、Vanderbilt Rub
ber Handbook(1978),p.344−
346に記載のものである。耐オゾン剤の一般的な量は
約1〜5phrである。好ましくは主にステアリン酸で
ある、脂肪酸を用いるならば、その一般的な量は約0.
5〜約5phrである。ゴムの配合に一般に用いられる
ステアリン酸は約30〜約80重量%のステアリン酸を
一般に含み、残りは一般に主に飽和C12、C14、C16お
よびC20鎖のような他の飽和脂肪酸よりなる。そのよう
な比較的不純な状態のそのような物質は、ゴム配合の慣
例では「ステアリン酸」と呼ばれ、本発明の説明および
実施においてもそのように呼ぶ。
phr、時には約15phr以下である。ワックスの一
般的な量は約1〜約5phrである。しばしばマイクロ
クリスタリンワックスが用いられる。しゃく解剤を用い
るならば、その一般的な量は約0.1〜約1phrであ
る。しゃく解剤を用いるならば、その一般的な例は、例
えば、ペンタクロロチオフェノールおよびジベンズアミ
ドジフェニルジスルフィドである。
した硫黄加硫剤の例は、元素硫黄(遊離硫黄)または硫
黄供与加硫剤、例えば、アミンジスルフィド、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。硫
黄加硫剤は元素硫黄であるのが好ましい。本技術分野に
おける当業者には公知のように、硫黄加硫剤は約0.5
〜約4phr、時には約8phr以下で用いられ、約
1.0〜約3.5phr、時には2〜約3phrが好ま
しい。
は温度の調整、および加硫物の性質の改善に用いられ
る。1つの態様では、単一促進剤系、すなわち、第1促
進剤が用いられる。一般的かつ好ましくは、第1促進剤
は約0.5〜約4phr、好ましくは約0.8〜約2.
0phrの合計量で用いられる。別の態様では、活性化
のためにおよび加硫物の性質の改善のために、第1およ
び第2促進剤の組み合わせが用いられ、第2促進剤の使
用量は約0.05〜約3phrである。これらの促進剤
を組み合わせることで、最終的な性質に相乗効果が生じ
ることが期待され、促進剤のいずれかを単独で用いるこ
とによって製造されたものよりいくらかよくなる。さら
に、遅延作用促進剤を用いてもよく、これらは普通の加
工温度に影響されないが、通常の加硫温度で満足な硬化
を行う。加硫遅延剤も用いうる。本発明で用いうる適し
た種類の促進剤は、アミン類、ジスルフィド類、グアニ
ジン類、チオ尿素類、チアゾール類、チウラム類、スル
フェンアミド類、ジチオカルバメート類およびキサンテ
ート類である。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。硫黄加硫剤および促進剤の存在お
よび相対量は、本発明の一面であるとは考えない。
の一面であるとは考えない。本発明は主として、製品の
部材としての、特に空気入りタイヤ内部のアンテナとし
ての導電性ゴム組成物の製造および使用に関するもので
ある。
おける当業者に公知の方法によって行うことができる。
例えば、前記のように、成分は少なくとも2つの段階、
すなわち、少なくとも1つのノンプロダクティブ段階お
よびその後のプロダクティブ混合段階で混合されるのが
望ましい。最終硬化剤は、「プロダクティブ」混合段階
と慣用的に呼ばれる最終段階で混合されるのが一般的で
あり、この段階では、先のノンプロダクティブ混合段階
よりも低い混合温度、すなわち最終温度で一般に混合さ
れる。ゴム、カーボンブラックおよび他の成分は、1つ
以上のノンプロダクティブ混合段階で混合される。「ノ
ンプロダクティブ」および「プロダクティブ」混合段階
という用語は、ゴム混合技術分野における当業者に周知
の用語である。
空気入りタイヤの内面上に配置するか、あるいはタイヤ
内面のゴム層部材中に少なくとも部分的に埋め込む。そ
のようなタイヤは、そのような技術分野における当業者
にとって公知のかつ明らかな様々な方法により組み立
て、具体化、成形および硬化することができる。
る。実施例において、部および%は断りがなければ重量
に基づき、各種ゴムまたはエラストマーは断りがなけれ
ば固体ゴムである。
られたゴム組成物を厚さ約1mmおよび幅約12cmの
ストリップの形に押し出す。
た、硫黄および促進剤硬化剤を除いた成分の混合、従っ
て、ここで「ノンプロダクティブ」と呼ばれる混合を、
ジャケット付き温度約100℃の密閉式ゴムミキサー中
で、一定のローター速度で約2分間、約170℃の温度
まで行うことによって製造した。これは、最初の最大混
合トルク後に観察される最小混合トルクの約10%以内
であった。上記の混合トルクの最小化は、得られる硬化
ゴム組成物の体積抵抗率の最小化に実質的に相当すると
ここでは考える。
に冷却した。次に、得られた混合物を、硫黄および促進
剤硬化剤、並びに酸化亜鉛と共に、従って、ここで「プ
ロダクティブ」混合と呼ばれる混合を、密閉式ゴムミキ
サー中で約2分間、約120℃の自己発生的温度まで行
った。
る。両者は本発明の導電性ゴム組成物である。
ラ−フェニレンジアミンおよびヒドロキノリンタイ
プ)、並びに脂肪酸(ステアリン酸)、酸化亜鉛、硫黄
およびスルフェンアミドタイプの促進剤を用いた。 1. グットイヤー・タイヤ・アンド・ラバー社からの
NATSYN(登録商標)2200としての合成シス−
1,4−ポリイソプレン 2. グットイヤー・タイヤ・アンド・ラバー社から錫
結合有機溶媒重合製造シス−1,4−ポリイソプレンエ
ラストマーとして得た。 3. 数平均分子量約25,000(従って、約20,
000〜約30,000の範囲内)のKurary社
(日本)からLIR30として得られる液体ポリイソプ
レン。 4. 前記のようなキャボット社からのPA90として
のカーボンブラック。 5. 前記のようなアクゾ・ノーブル・ケミカル社の商
標であるKetjenblack EC−600JDと
してのカーボンブラック。
得られた硬化ゴム試料を物理的性質について評価し、各
物理的性質の平均として次の表2に示した。試料Aおよ
び試料Bは実施例Iの試料Aおよび試料Bに相当する。
た。 導電性ストリップを施すまたは埋め込む硫黄加硫ゴムタ
イヤ部材の一般的な体積抵抗率は少なくとも約1×10
8オーム・cmであり、これは約45〜55phrの一
般的なゴム強化カーボンブラックを含有する共役ジエン
に基づくゴム組成物のやや典型的なものと考えられる。
−1,4−ポリイソプレンゴムである硫黄加硫試料A、
すなわち、本発明のストリップまたはゴムアンテナ用の
導電性ゴム組成物の電気的性質、すなわち体積電気抵抗
率が、約1.2オーム・cmであり、これはまた、一般
に体積抵抗率が少なくとも108オーム・cmである上
記例示タイヤゴム部材よりも明らかにかつ大幅に導電性
であることが容易に分かる。
合シス−1,4−ポリイソプレンゴムである硫黄加硫試
料B、すなわち、本発明のストリップまたはゴムアンテ
ナ用の導電性ゴム組成物の電気的性質、すなわち体積電
気抵抗率が、約0.73オーム・cmであり、これはま
た,上記例示タイヤゴム部材よりも明らかにかつ大幅に
導電性であることが容易に分かる。
質、すなわち、引っ張り強さおよびモジュラスは、ゴム
組成物が物理的な意味でタイヤの一般的なゴム部材と相
対的に適合性であることを示す範囲内にあるとここでは
考えられる。
硬化空気入りタイヤの内面周囲の環状部分上、すなわち
インナーライナー上に配置した。黄銅被覆鋼線をゴムス
トリップの端に置いて、上記のように体積抵抗率を測定
する接続点とした。
50℃で約60分間加硫した。ストリップはタイヤイン
ナーライナーの表面と平ら、すなわち同一平面となる
が、ストリップの外面は露出し見えるように、ストリッ
プを型の圧力によってタイヤインナーライナーゴムに押
し込んだ。
黄銅被覆鋼線に接続したオームメーターを使用して、そ
の電気抵抗について試験したところ、約850オームの
抵抗を有することが分かった。
説明のために示してきたが、本発明の精神または範囲を
逸脱することなく様々な変更が可能なことは、本技術分
野における当業者にとって明らかなことである。
り、導電性ゴムストリップがその内面上に配置されてい
ることを示す。導電性ゴムストリップは、出力および/
または情報の受信および/または送信用アンテナとして
作用するように設計される。
クロプロセッサーチップで終わっている環状に配置され
たストリップまたはアンテナを示す。
成物の混合時間の曲線である。
の曲線である。
り、2つの個々の黄銅被覆鋼線(9)は試験試料(8)
の20mmの幅を貫通して埋め込まれ、すなわち、電線
は試験試料の各端から約10mmのところに埋め込ま
れ、電線(9)自体は互いに間隔「L」を置いて、すな
わち80mm離れている。
Claims (3)
- 【請求項1】(A)少なくとも1つの部材を、少なくと
も1つの導電性エレメントの少なくとも1つの部分をゴ
ム組成物と物理的かつ電気的に接続するゴム組成物を含
むアセンブリーとして有すること、 (B)タイヤのインナーライナーゴム面の円周上、内
部、または同一の広がりに配置された導電性ゴム組成物
の環状ストリップを含むこと;ここで、導電性ゴムスト
リップの厚さは0.1〜5mmである;を特徴とするタ
イヤであって、 ゴム組成物が、本質的に油を含まず、そして、ゴム10
0phrに基づいて、 (A)少なくとも1種の固体ゴム 50〜95phr、 (B)液体ジエン炭化水素に基づく液体ゴムおよびイソ
ブチレンに基づく液体ゴムの少なくとも1種から選択さ
れる液体ゴム 5〜50phr、並びに (C)ゴム組成物に均質混合されているほどではない少
なくとも1種のカーボンブラック 10〜160ph
r、ここで、カーボンブラックのヨウ素価(ASTM
D1510)は190〜1500g/kgおよびDBP
値(ASTM D2414)は110〜500cm3/
100gであるを含み;ゴム組成物が、硫黄および過酸
化物硬化剤の不在下で、少なくとも1つの回転混合ブレ
ードを有する密閉式ゴムミキサー中での少なくとも1つ
の連続混合工程でゴム組成物を混合することによって製
造され;ここで、各混合工程では、組成物は150〜1
80℃の温度に、およびゴム組成物を混合する際の最大
混合トルクの後に経験する最小混合トルクの50%以内
の混合トルクに混合され;その後、硫黄および/または
過酸化物硬化剤をゴム組成物と1〜4分間、95〜12
0℃の範囲の温度に混合される;固体ゴムが、 (A)イソプレンおよび1,3−ブタジエンの少なくと
も1種のホモポリマーおよびコポリマー、並びにイソプ
レンおよび1,3−ブタジエンの少なくとも1種とスチ
レンとのコポリマー、または (B)イソブチレンと2〜8重量%のイソプレンから誘
導された単位とのコポリマー、並びに塩素または臭素で
ハロゲン化されたそのようなイソブチレンに基づくコポ
リマーとしてのイソブチレンに基づくゴムから選択さ
れ;液体ゴムが、 (A)イソプレンおよび1,3−ブタジエンの少なくと
も1種のポリマー、並びにイソプレンおよび1,3−ブ
タジエンの少なくとも1種とスチレンとのコポリマーか
ら選択される液体共役ジエン炭化水素に基づくゴム、ま
たは (B)イソブチレンと2〜8重量%のイソプレンとのコ
ポリマー、又は塩素または臭素でハロゲン化されたその
ようなコポリマーとしてのイソブチレンに基づくゴムか
ら選択され;そしてゴム組成物の体積抵抗率が0.5〜
500オーム・cmであることを特徴とする、上記のタ
イヤ。 - 【請求項2】 ストリップが不連続セグメントを有し、
ストリップの各末端がマイクロプロセッサーチップに物
理的かつ電気的に接続されていることを特徴とする、請
求項1に記載の空気入りタイヤ。 - 【請求項3】 環状ストリップが、タイヤ外部の電磁信
号発生手段からの電磁信号を受信するためのおよびタイ
ヤ内部からの電磁信号をタイヤ外部の電磁信号受信手段
に送信するためのアンテナであることを特徴とする、請
求項1に記載の空気入りタイヤ。
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