JP2011511858A - トリアルコキシメルカプトアルキルーシランを含む混合物 - Google Patents
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Abstract
混合物が少なくとも１つの架橋可能な不飽和鎖状重合体ベース、１０〜１００質量部のシリカ、及び、１〜２０質量部のトリアルコキシメルカプトアルキル−シラン類のシラン結合剤を含む第１混合工程と、前記混合物に加硫系を加える最終混合工程とを備えるタイヤ用混合物の製造方法である。前記シラン結合剤は、０．５〜２質量部の酸化亜鉛及び５〜１５質量部のカーボンブラックに吸着した形で用いられる。第１混合工程では、前記混合物は、１〜５質量部の１又はそれ以上の脂肪酸誘導体を含み、最終混合工程では、前記混合物に１〜２質量部の酸化亜鉛を加える。前記脂肪酸誘導体は、炭素数が２〜６であるアルコール又は炭素数が２〜６である１級若しくは２級アミンを用いて、炭素数が１６〜２０である脂肪酸の縮合物から得られる。
【選択図】なし
【選択図】なし
Description
本発明は、トリアルコキシメルカプトアルキル−シランを含む混合物に関する。
トレッド用混合物のような特定の混合物では、補強材として、従来のカーボンブラックの代わりにシリカが長く用いられてきたが、なぜなら転がり抵抗及び濡れた路面の保持性能に関するシリカの効果のためである。
シリカは、シラノール基と結合することで、シリカ粒子間の水素結合の形成を抑制すると同時に、重合体ベースにシリカを化学的に固定するシラン結合剤と混み合わせて用いられる。
最近の研究では、トリアルコキシメルカプトアルキル−シランが転がり抵抗及び炭化水素排出を低減する点において優れたシラン結合剤であることが明らかにされている。
式（Ｉ）の化合物は、最も効果を発揮するものの１つである。
ＳＨ（ＣＨ２）３ＳｉＲ１Ｒ２ ２・・・（Ｉ）
ここで、Ｒ１は−ＯＣＨ２ＣＨ３であり、Ｒ２は−Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５（ＣＨ２）１３ＣＨ３である。
ＳＨ（ＣＨ２）３ＳｉＲ１Ｒ２ ２・・・（Ｉ）
ここで、Ｒ１は−ＯＣＨ２ＣＨ３であり、Ｒ２は−Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５（ＣＨ２）１３ＣＨ３である。
しかしながら、上記効果と同時に、トリアルコキシメルカプトアルキル−シランは、前記混合物のプロセスが悪化するという難点を有し、当該問題の解決を図る試みは、例えば耐摩耗性や弾性のように、混合物の他の特性を悪化させる結果となるだけである。
本発明は、プロセスを悪化させないことに加えて、混合物の他の重要な特性を劣化させることなくトリアルコキシメルカプトアルキル−シラン結合剤が用いられる混合物の提供を目的とする。
本発明によれば、混合物が少なくとも１つの架橋可能な不飽和鎖状重合体ベース、１０〜１００質量部のシリカ、及び、１〜２０質量部のトリアルコキシメルカブトアルキル−シラン類のシラン結合剤を含む第１混合工程と；前記混合物に加硫系を加える最終混合工程とを備えるタイヤ用混合物の製造方法を提供する。また、上記製造方法については、前記シラン結合剤が、０．５〜２質量部の酸化亜鉛及び５〜１５質量部のカーボンブラックに吸着した形で用いられ；第１混合工程では、前記混合物は、１〜５質量部の１又はそれ以上の脂肪酸誘導体を含み；最終混合工程では、前記混合物に１〜２質量部の酸化亜鉛を加え；前記脂肪酸誘導体は、炭素数が２〜６であるアルコール又は炭素数が２〜６である１級若しくは２級アミンを用いて、炭素数が１６〜２０である脂肪酸の縮合物から得られる。
好ましくは、シラン結合剤は、トリアルコキシメルカプトアルキル−シラン類である。
好ましくは、シラン結合剤は、下式（Ｉ）となる。
ＳＨ（ＣＨ２）３ＳｉＲ１Ｒ２ ２・・・（Ｉ）
ここで、Ｒ１は−ＯＣＨ２ＣＨ３であり、Ｒ２は−Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５（ＣＨ２）１３ＣＨ３である。
ＳＨ（ＣＨ２）３ＳｉＲ１Ｒ２ ２・・・（Ｉ）
ここで、Ｒ１は−ＯＣＨ２ＣＨ３であり、Ｒ２は−Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５（ＣＨ２）１３ＣＨ３である。
好ましくは、最終混合工程において、１．８０〜３質量部の硫黄を混合物に加える。
後述の実施例は、ただ本発明をより明確に理解できるようにするものにすぎず、これに限定されるものではない。
４つの混合物：２つの比較例の混合物（Ａ及びＢ）、並びに、本発明の教示による２つの混合物（Ｃ及びＤ）が製造された。比較例の混合物は、従来のシラン結合剤を含む公知の混合物（Ａ）、及び、公知の混合物とはトリアルコキシメルカプトアルキル−シラン結合剤を含むことだけが異なる混合物（Ｂ）である。
比較例の混合物Ａ及びＢ、並びに、本発明による混合物Ｃ及びＤの異なる製造方法を、以下に示す。
＜混合物Ａ及びＢの製造＞
（第１混合工程）
混合に先立って、２３０〜２７０リットルの正接回転ミキサーに、架橋可能な重合体ベース、シリカ、カーボンブラック、シラン結合剤１、オイル、ステアリン酸、ワックス及び酸化防止剤を、６６〜７２％の充填率で充填した。
（第１混合工程）
混合に先立って、２３０〜２７０リットルの正接回転ミキサーに、架橋可能な重合体ベース、シリカ、カーボンブラック、シラン結合剤１、オイル、ステアリン酸、ワックス及び酸化防止剤を、６６〜７２％の充填率で充填した。
ミキサーは、４０〜６０の回転速度で運転し、１４０〜１６０℃の温度に達したときに混合物を解放した。
（第２混合工程）
第１工程を経た混合物を、再び４０〜６０ｒｐｍの回転速度で運転するミキサーで混合し、１３０〜１５０℃の温度に達したときに解放した。
第１工程を経た混合物を、再び４０〜６０ｒｐｍの回転速度で運転するミキサーで混合し、１３０〜１５０℃の温度に達したときに解放した。
（第３混合工程）
加硫系及び酸化亜鉛を、充填率が６３〜６７％となるように第２工程を経た混合物に加えた。
加硫系及び酸化亜鉛を、充填率が６３〜６７％となるように第２工程を経た混合物に加えた。
ミキサーを、２０〜４０ｒｐｍの回転速度で運転し、１００〜１１０℃の温度に達したときに混合物を解放した。
＜混合物Ｃ及びＤの製造＞
（第１混合工程）
混合に先立って、２３０〜２７０リットルの正接回転ミキサーに、架橋可能な重合体ベース、シリカ、カーボンブラック、酸化亜鉛及びカーボンブラックに支持されたシラン結合剤２、オイル、ステアリン酸、ワックス、酸化防止剤、並びに、脂肪酸誘導体を、６６〜７２％の充填率で充填した。
（第１混合工程）
混合に先立って、２３０〜２７０リットルの正接回転ミキサーに、架橋可能な重合体ベース、シリカ、カーボンブラック、酸化亜鉛及びカーボンブラックに支持されたシラン結合剤２、オイル、ステアリン酸、ワックス、酸化防止剤、並びに、脂肪酸誘導体を、６６〜７２％の充填率で充填した。
ミキサーは、４０〜６０の回転速度で運転し、１４０〜１６０℃の温度に達したときに混合物を解放した。
（第２混合工程）
上述の第２混合工程を再び行った。
上述の第２混合工程を再び行った。
（第３混合工程）
第１混合工程で用いられなかった加硫系及び酸化亜鉛を、充填率が６３〜６７％となるように第２工程を経た混合物に加えた。
第１混合工程で用いられなかった加硫系及び酸化亜鉛を、充填率が６３〜６７％となるように第２工程を経た混合物に加えた。
ミキサーを２０〜４０ｒｐｍの回転速度で運転し、１００〜１１０℃の温度に達したときに混合物を解放した。
＜混合物の組成＞
表１は、上記方法によって製造された混合物の組成を示す。成分量は、全重合体ベースの１００質量部に対する質量部で表される。
表１は、上記方法によって製造された混合物の組成を示す。成分量は、全重合体ベースの１００質量部に対する質量部で表される。
＊ 第１混合工程にて、吸着されたシラン結合剤１とともに加えられた量（質量部）を示す。
＊＊ 酸化亜鉛及びカーボンブラックの一部に吸着された状態で、混合物に加えられたシラン結合剤２を示す。
＊＊ 酸化亜鉛及びカーボンブラックの一部に吸着された状態で、混合物に加えられたシラン結合剤２を示す。
シラン結合剤１は、ビス−（３−トリエトキシ−シリルプロピル）−ジスルフィドを６５〜８０％含有するシラン化合物を意味する。
シラン結合剤２は、式（Ｉ）のシラン化合物を意味する。
脂肪酸誘導体は、メチルプロピルアミンを用いたＣ１８の脂肪酸の縮合によって得られるアミドと、プロパノールを用いたＣ１８の脂肪酸の縮合によって得られるエステルとの混合物を意味する。
＜実験結果＞
それぞれの混合物の重要なパラメータの数値を測定するため、上記混合物について試験を行った。
それぞれの混合物の重要なパラメータの数値を測定するため、上記混合物について試験を行った。
表２は、４つの混合物に関する各パラメータの結果を示す。
試験後のパラメータを以下に示す。
−ＡＳＴＭ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄ１６４６により測定された粘度（ＭＬ１’＋４’、１３０℃）
−ＡＳＴＭ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄ１６４６により測定された１３０℃におけるムーニー粘度
−ＤＩＮ Ｓｔａｎｄａｒｄ ５３５１６により測定された耐摩耗性
−ＡＳＴＭ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄ４１２Ｃにより測定された物理的特性（伸び ＥＢ％、剪断応力 ＴＢ、Ｍ３００％モジュラス）
−ＡＳＴＭ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄ５９９２により測定された弾性率（Ｅ’）及びｔａｎδ
−ＡＳＴＭ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄ１６４６により測定された粘度（ＭＬ１’＋４’、１３０℃）
−ＡＳＴＭ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄ１６４６により測定された１３０℃におけるムーニー粘度
−ＤＩＮ Ｓｔａｎｄａｒｄ ５３５１６により測定された耐摩耗性
−ＡＳＴＭ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄ４１２Ｃにより測定された物理的特性（伸び ＥＢ％、剪断応力 ＴＢ、Ｍ３００％モジュラス）
−ＡＳＴＭ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄ５９９２により測定された弾性率（Ｅ’）及びｔａｎδ
表２の数値は、比較例の混合物Ａの数値を１００としたときの指数で示される。
表２に示すように、本発明による製造方法は（混合物Ｃ及びＤ）、混合物の他の特性を悪化させることなく、トリアルコキシメルカプトアルキル−シラン類のシラン結合剤を用いることを可能とする。
酸化亜鉛及びカーボンブラックに吸着したシラン結合剤の追加は、用いられるシラン結合剤の化学的性質によるスコーチタイムの減少を抑える。また、その他に生じる耐摩耗性及び弾性率の減少を抑えるため、最終混合工程において酸化亜鉛の一部を保持する。実際に、試験では、最終混合工程における酸化亜鉛の不足が、混合物の耐摩耗性及び弾性率の許容できない減少を招くことを確認している。
さらに、脂肪酸誘導体の存在は、過度な粘度を有することを防ぐ。
最終的に、表２の混合物Ｃ及びＤの数値比較することでわかるように、硫黄の量を通常よりも多くすることは、第１混合工程と第２混合工程との間での酸化亜鉛の破壊に起因した混合物の物性低下をさらに補うことができる。
Claims (9)
- 混合物が少なくとも１つの架橋可能な不飽和鎖状重合体ベース、１０〜１００質量部のシリカ、及び、１〜２０質量部のトリアルコキシメルカプトアルキル−シラン類のシラン結合剤を含む第１混合工程と、前記混合物に加硫系を加える最終混合工程とを備え、
前記シラン結合剤は、０．５〜２質量部の酸化亜鉛及び５〜１５質量部のカーボンブラックに吸着した形で用いられ、前記第１混合工程では、前記混合物は、１〜５質量部の１又はそれ以上の脂肪酸誘導体を含み、前記最終混合工程では、前記混合物に１〜２質量部の酸化亜鉛を加えることを特徴とするタイヤ用混合物の製造方法。 - 前記脂肪酸誘導体は、炭素数が２〜６であるアルコール又は炭素数が２〜６である１級若しくは２級アミンを用いて、炭素数が１６〜２０である脂肪酸の縮合物から得られることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ用混合物の製造方法。
- 前記シラン結合剤は、トリアルコキシメルカプトアルキル−シラン類に含まれる請求項第１又は２に記載のタイヤ用混合物の製造方法。
- 前記シラン結合剤は、下式（Ｉ）からなることを特徴とする請求項３に記載のタイヤ用混合物の製造方法。
ＳＨ（ＣＨ２）３ＳｉＲ１Ｒ２ ２・・・（Ｉ）
ここで、Ｒ１は−ＯＣＨ２ＣＨ３であり、Ｒ２は−Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５（ＣＨ２）１３ＣＨ３である。 - 前記最終混合工程において、１．８０〜３質量部の硫黄を前記混合物に加えることを特徴とする請求項４に記載のタイヤ用混合物の製造方法。
- 前記第１混合工程において、前記混合物が、８０質量部のシリカ、１質量部の酸化亜鉛及び８質量部のカーボンブラックに吸着した９質量部のシラン結合剤、並びに、３質量部の脂肪酸誘導体を含み、前記最終混合工程において、１．８５質量部の硫黄及び１．５質量部の酸化亜鉛を前記混合物に加えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のタイヤ用混合物の製造方法。
- 請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法を用いて製造されることを特徴とするタイヤ用混合物。
- 請求項７に記載の混合物から製造されることを特徴とするトレッド。
- 請求項８に記載のトレッドを備えるタイヤ。
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