JP2013511588A

JP2013511588A - 改善した転がり抵抗を有するタイヤを製造するための混合物

Info

Publication number: JP2013511588A
Application number: JP2012539427A
Authority: JP
Inventors: ディロンザラファエル; ボッティフランチェスコ
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2009-11-18
Filing date: 2010-11-17
Publication date: 2013-04-04
Also published as: US20120277345A1; ITTO20090888A1; WO2011061598A1; IT1396782B1; CN102639622A; EP2501750A1

Abstract

架橋可能なポリマー基材と、硬化剤と、２０〜１００ｐｈｒの補強性充填剤と、メチレンドナー化合物と共に２〜１６ｐｈｒのメチレンアクセプター化合物とを含むタイヤ構造部品のための混合物である。該補強性充填剤は、Ｎ１またはＮ２に分類されるカーボンブラック２０〜８０重量％と、Ｎ５またはＮ６に分類されるカーボンブラック８０〜２０重量％とのブレンドで定義する。

Description

本発明は、改善した転がり抵抗を有するタイヤを製造するための混合物に関する。

より具体的には、本発明は、トレッドアンダーレイヤー、トレッドベースまたはビードフィラー等の構造タイヤ部品を製造するための混合物に関する。

「架橋可能な不飽和鎖のポリマー基材」との用語は、硫黄系システムで架橋（加硫）した際のエラストマーに特有の全ての化学的−物理的及び機械的特性を取り得るあらゆる天然または合成の非架橋ポリマーを意味することを意図する。

「硬化剤」との用語は、硫黄及び促進剤等のポリマー基材を架橋することができる化合物を意味することを意図する。

「メチレンドナー化合物」との用語は、「メチレンアクセプター」化合物の存在下でメチレン結合を形成する架橋化合物を意味することを意図する。

既知の通り、タイヤ産業内においては、剛性等の他の特性を悪化させることなく、またタイヤのハンドリング特性に影響を及ぼすことなく、タイヤ部品のヒステリシスを低減でき、それによって転がり抵抗を改善できる混合物の必要性が感じられている。

個々の部品の特性を改良するために用いる一般的な方法は、それぞれの混合物に用いるカーボンブラックの量及び種類を変更することである。

カーボンブラックは、その表面積によりＡＳＴＭ規格Ｄ１７６５に従って分類される。

即ち、カーボンブラックは、その表面積に応じてＡＳＴＭ規格Ｄ１７６５にてＮ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ５、Ｎ６に分類され、ここでＮ１は１２１〜１５０ｍ^２／ｇの表面積を示し；Ｎ２は１００〜１２０ｍ^２／ｇの表面積を示し；Ｎ３は７０〜９９ｍ^２／ｇの表面積を示し；Ｎ４は４０〜４９ｍ^２／ｇの表面積を示し；Ｎ５は３３〜３９ｍ^２／ｇの表面積を示す。

当業者にはよく知られているように、高表面積のカーボンブラックは剛性を改善するが、ヒステリシス値を増加させ、それゆえ転がり抵抗を増加させる。一方、低表面積のカーボンブラックはヒステリシス値を低減し、それゆえ転がり抵抗を低減するが、剛性を悪化させる。

良好な転がり抵抗とハンドリングの容易性の両方をもたらす混合物を実現するためには、中域のカーボンブラック（Ｎ３）を用いるか、または二種類の異なるクラスのカーボンブラックを組み合わせて剛性特性とヒステリシス特性とをバランスさせるのが一般的な方法である。実際にヒステリシス特性または剛性特性のいずれも悪化させていないものの、これら解決策のいずれも、本当に意義深い成果はもたらしていない。

欧州特許第１６７７９４４号公報では、フェノール樹脂を「メチレンアクセプター」化合物として、「メチレンドナー」化合物と組み合わせて用いて、混合物の剛性特性及びヒステリシス特性を改善している。

驚くべきことに、出願人は、必要な剛性特性を悪化させることなく、タイヤ部品の転がり抵抗を改善させる方法を発見した。

欧州特許第１６７７９４４号公報

本発明によれば、架橋可能なポリマー基材、硬化剤及び２０〜１００ｐｈｒの補強性充填剤を含むタイヤ構造部品のための混合物が提供され、かかる混合物は、メチレンドナー化合物と共にメチレンアクセプター化合物を２〜１６ｐｈｒ含み、該補強性充填剤は、Ｎ１またはＮ２に分類されるカーボンブラック２０〜８０重量％と、Ｎ５またはＮ６に分類されるカーボンブラック８０〜２０重量％とのブレンドを含むことを特徴とする。

補強性充填剤は、Ｎ１に分類されるカーボンブラック２０〜８０重量％と、Ｎ６に分類されるカーボンブラック８０〜２０重量％とのブレンドを含むことが好ましい。

メチレンアクセプター化合物はフェノールホルムアルデヒド樹脂であるのが好ましい。

ポリマー基材は、４０〜８０ｐｈｒのＮＲ及び２０〜６０ｐｈｒのＢＲを含むことが好ましい。

メチレンドナー化合物はヘキサメトキシメチルメラミンであるのが好ましい。

本発明による混合物は、ビードフィラー、トレッドベース及びトレッドアンダーレイヤーを製造するのに用いるのが好ましい。

ビードフィラーとは、ビードに充填するポリマー材料を表すのに国際的に用いられている用語であり、トレッドベースとは、トレッドの半径方向内側の層を表すのに国際的に用いられている用語であり、トレッドアンダーレイヤーとは、トレッドとトレッドベルトとの間にある下層を表すのに国際的に用いられている用語である。

本発明による混合物の組成の変化に伴う評価結果の推移を示す。

以下は、カーボンブラックを変化させた同一の混合物の剛性及びヒステリシス性能を示す添付のグラフを用いた、本発明のより明確な理解のための非限定的な例である。より具体的には、示した例は、単独で使用した個々のカーボンブラック；フェノール樹脂と組み合わせた個々のカーボンブラック；フェノール樹脂と組み合わせたカーボンブラックのブレンドに言及するものである。グラフ中の全ての混合物は、合計４０ｐｈｒのカーボンブラックを含む。

４種類のコントロール混合物（コントロール１〜４）及び５種類の本発明による混合物（Ａ〜Ｅ）を調製した。コントロール混合物は、それぞれ：カーボンブラックＮ３のみを含むもの；カーボンブラックＮ６と共にカーボンブラックＮ１を含み、メチレンアクセプター化合物を含まないもの；メチレンアクセプター化合物と共にカーボンブラックＮ１を含むもの；及びメチレンアクセプター化合物と共にカーボンブラックＮ６を含むものである。

本発明による混合物は、フェノール樹脂と共に本発明によるカーボンブラックのブレンドを含む。

−混合物の調製−
（第一混合段階）
最初に、２３０−２７０リットルの固定式の接線型ローターミキサーに、架橋可能なポリマー基材とカーボンブラックの一部（混合物に用いる合計の５０〜７５％）とを、６６〜７２％の充填率まで投入した。

ミキサーを４０〜６０ｒｐｍの速度で稼動し、生成した混合物を１４０〜１６０℃の温度に達したところで取り出した。

（第二混合段階）
前段階からの混合物に、残りのカーボンブラックとメチレンアクセプター化合物（用いる場合）とを加えた。ミキサーを４０〜６０ｒｐｍの速度で稼動し、混合物を１３０〜１５０℃の温度に達したところで取り出した。

（第三混合段階）
前段階からの混合物に、硬化剤とメチレンドナー化合物（用いる場合）とを、６３〜６７％の充填率まで加えた。

ミキサーを２０〜４０ｒｐｍの速度で稼動し、生成した混合物を１００〜１１０℃の温度に達したところで取り出した。

表１は、４種類のコントロール混合物の組成をｐｈｒで示す。

ＮＲは天然ゴムであり、ＢＲはブタジエンゴムであり、メチレンアクセプター化合物はフェノールホルムアルデヒドであり、メチレンドナー化合物はヘキサメトキシメチルメラミンであり、促進剤はＴＢＢＳである。

上述の混合物を硬化し、ＡＳＴＭ規格Ｄ５９９２に従って試験して、弾性モジュラスＥ’及びＴａｎＤ（３０℃）を測定した。

表２は、コントロール混合物１について指数化した結果を示す。

表３は、本発明による５種類の混合物の組成をｐｈｒで示す。

化合物は、表１にて特定したものと同一である。

表４は、表２のように測定した弾性モジュラスＥ’及びＴａｎＤ（３０℃）の結果を示している。

表２及び表４を比較することによって明確に示されるように、本発明による混合物は、剛性を悪化させることなく転がり抵抗を改善し、その逆も同様であるという利点を有する。

実際には、表２に示すように、中域の表面積を有するカーボンブラック（コントロール１）を用いたり、またはポリマー樹脂を用いずにカーボンブラックの組み合わせ（コントロール２）を用いても、剛性またはヒステリシスのいずれにおいても顕著な改善は達成されない。一方、ポリマー樹脂とともに高表面積または低表面積のカーボンブラックを個別に用いると（コントロール３及びコントロール４）、剛性及びヒステリシスがそれぞれ改善されるが、他の特性は著しく悪化する。

言い換えれば、本発明による混合物は、他の特性を悪化させることなく、転がり抵抗または剛性に選択的に恩恵を与えることができる。

Claims

架橋可能なポリマー基材と、硬化剤と、２０〜１００ｐｈｒの補強性充填剤とを含むタイヤ構造部品のための混合物であって、該混合物は、メチレンドナー化合物と共にメチレンアクセプター化合物を含み、該補強性充填剤は、Ｎ１またはＮ２に分類されるカーボンブラック２０〜８０重量％と、Ｎ５またはＮ６に分類されるカーボンブラック８０〜２０重量％とのブレンドを含むことを特徴とする混合物。
前記メチレンアクセプター化合物を２〜１６ｐｈｒ含むことを特徴とする請求項１に記載の混合物。
前記補強性充填剤は、Ｎ１に分類されるカーボンブラック２０〜８０重量％と、Ｎ６に分類されるカーボンブラック８０〜２０重量％とのブレンドを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の混合物。
前記メチレンアクセプター化合物がフェノールホルムアルデヒド樹脂であることを特徴とする前記請求項のいずれか一項に記載の混合物。
前記メチレンドナー化合物がヘキサメトキシメチルメラミンであることを特徴とする前記請求項のいずれか一項に記載の混合物。
前記ポリマー基材が、４０〜８０ｐｈｒのＮＲ及び２０〜６０ｐｈｒのＢＲを含むことを特徴とする前記請求項のいずれか一項に記載の混合物。
前記請求項のいずれか一項に記載の混合物から製造したことを特徴とするトレッドアンダーレイヤー。
請求項１〜６のいずれか一項に記載の混合物から製造したことを特徴とするトレッドベース。
請求項１〜６のいずれか一項に記載の混合物から製造したことを特徴とするビードフィラー。
請求項７〜９のいずれか一項に記載の構造部品を備えることを特徴とするタイヤ。