JP2015502447A

JP2015502447A - ゴムタイヤ配合物

Info

Publication number: JP2015502447A
Application number: JP2014548327A
Authority: JP
Inventors: ボッティフランチェスコ; アゴレッティパスクァーレ
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2012-12-24
Publication date: 2015-01-22
Anticipated expiration: 2032-12-24
Also published as: US20150031789A1; JP6177796B2; CN104010829A; ITTO20111208A1; EP2794289B1; WO2013093897A1; EP2794289A1

Abstract

ポリマー基材、前記ポリマー基材を加熱手段により加硫する加硫システム、及び長さ／直径の比率が２０〜２０００である玄武岩繊維を含む、ゴムタイヤ配合物。

Description

本発明は、新規のゴムタイヤ配合組成物に関する。より具体的には、本発明は、新規のトレッド配合組成物に関する。

シリカは、カーボンブラックの部分的又は全体的な代替品として、トレッド配合物の強化用フィラーとして長く使用されてきた。

シリカは、カーボンブラックに比べ、転がり抵抗及びウェットロードホールディング性能の両面に関して有利である。

シリカは、シラン結合剤とともに用いられ、該シラン結合剤はシラノール基と結合し、シリカ粒子が水素結合を形成するのを防ぎ、及び同時にシリカをポリマー基材に化学的に結合させる。

トリアルコキシメルカプトアルキル−シランは、特に、転がり抵抗、及び揮発性物質の放出の低減を供給できるとの有利な点に関して、特に興味深い種類のシラン結合剤である。

より具体的には、最も効果がある配合物として、下記式：
の化合物が知られている。

しかしながら、トリアルコキシメルカプトアルキル−シランは、転がり抵抗を改善する一方で、摩耗耐性を悪化させることが知られている。

その分野における専門家にとって明らかなように、斯かる欠陥は、特定の種類のタイヤにおいて重大な問題を有し得る。

配合物中のシリカを増やすと、転がり抵抗の改善を犠牲にして、摩耗耐性のみが改善される。

それゆえ、トリアルコキシメルカプトアルキル−シランを用いることにより、耐摩耗性を妥協せずに転がり抵抗を低減するゴムタイヤ配合物へ必要性が感じられる。

出願人は、驚いたことに、ゴムタイヤ配合物において玄武岩短繊維を用いると、トリアルコキシメルカプトアルキル−シランを存在させても、優れた摩耗耐性を確保しつつ、同時に転がり抵抗が改善されることを発見した。

玄武岩は、暗色又は黒色噴出岩の火山性岩であり、通常５０％シリカ（ＳｉＯ_２）を含む。より具体的には、玄武岩は４５−５５％のＳｉＯ_２、１０−１５％のＡｌ_２Ｏ_３、１５−２０％のＣａＯ、５−１４％のＦｅＯ、５−１２％のＭｇＯ、２−６％のアルカリ、及び０．５−２％のＴｉＯ_２を含む。

玄武岩は、ガラスと同様の方法で繊維に変換できる利点を有する。より具体的には、融解温度（約１４００℃）まで耐火炉で加熱して、その融解物を、主に白金の容器中に微細孔を通じて押出して、連続的な玄武岩糸を形成する。

玄武岩は、優れた機械的特性を有するが、同時に極めて安価でもある。高温においても、それらが断熱特性及び防音特性、化学的安定性、並びに安定な機械的特性を示すため、玄武岩繊維は、従来から、一般市民の利用に用いられてきた。

本発明によれば、ポリマー基材を含むゴムタイヤ配合物が提供され、該配合物は、長さ／直径の比が２０〜２０００であり、好ましくは、１００〜３００の玄武岩繊維を含むことを特徴とする。

好ましくは、前記配合物は、１〜２０ｐｈｒ、及び好ましくは８〜１２ｐｈｒの玄武岩繊維を含む。

好ましくは、前記玄武岩繊維は、シラン結合剤でコートされる。

好ましくは、前記配合物は、シリカ、及び、トリアルコキシメルカプトアルキル−シランの種類のシラン結合剤を含む。好ましくは、前記シラン結合剤は、下記分子式（１）で表される。

好ましくは、前記配合物は、１００〜２２０ｍ^２／ｇの表面積のシリカを含む。好ましくは、前記ポリマー基材は、２０〜５０％スチレン及び３０〜７０％のビニルを含むＬＭＷＳ−ＳＢＲポリマー化合物を含み、そして前記ＬＭＷＳ−ＳＢＲポリマー化合物は、重量平均分子量が５０〜１００×１０^３であり分子量分布が１．５以下である第一の分画を１０〜９０％、及び重量平均分子量が８００〜１５００×１０^３であり分子量分布が３．０以下である第二の分画を１０〜９０％含む。

Ｓ−ＳＢＲは、溶液で得られるスチレン−ブタジエンゴムを表し、そして、Ｅ−ＳＢＲは、エマルジョンで得られるスチレン−ブタジエンゴムを表す。

以下、本発明を明瞭に理解するための非限定的な実施例である。

２つの参照配合物（Ａ、Ｂ）及び本発明による４つの配合物（Ｃ−Ｆ)を製造した。
より具体的には、配合物Ａは、トリアルコキシメルカプトアルキル−シランの種類と異なるシラン結合剤を含み、及び配合物Ｂは、トリアルコキシメルカプトアルキル−シランの種類の式（Ｉ）のシラン結合剤を含む。配合物Ａ及びＢの試験データを比較すると、式（Ｉ）のシラン結合剤が、どれほど転がり抵抗を改善して、どれほど摩耗耐性を悪化させるかが、明らかに示される。

本発明による４つの配合物Ｃ−Ｆは、シリカの部分的な代替品として玄武岩繊維を含む。より具体的には、シラン結合剤でコートした玄武岩繊維及び未コートの玄武岩繊維の両方を用いた。そして、両種類の繊維は、ＬＭＷＳ−ＳＢＲと共に及び伴わずに用いた。

製造した各配合物の転がり抵抗及び耐摩耗性を試験した。

実施例における配合物を下記記載の工程により製造した。

−配合物の調製−
（第一混合段階）
２３０〜２７０リットルのタンジェンシャルローターミキサーに、ポリマー基材、シリカ、シラン結合剤、及び玄武岩繊維（もしあれば）を初めに充填して、フィルファクターを６６〜７２％とした。
前記混合物を４０〜６０ｒｐｍのスピードで操作して、得られた配合物を取り出して１４０〜１６０℃の温度にした。

（第二混合段階）
前段階からの配合物を４０〜６０ｒｐｍの速度で操作するミキサー内で更に加工をして、取り出して１３０〜１５０℃の温度にした。

（第三混合段階）
硫黄及び促進剤の加硫システムを、前段階からの配合物に加えて、フィルファクターを６３〜６７％にした。

ミキサーを２０〜４０ｒｐｍのスピードで操作して、得られた配合物を取り出して１００〜１１０℃の温度にした。表１は、５つの配合物のｐｈｒ表記の組成を表す。

表１中のシリカは、商品名がＶＮ３で、ＥＶＯＮＩＫにより販売され、１７０ｍ^２／ｇの表面積（Ｎ２ＳＡ）である。

表１中のシラン１は、商品名がＳＩ７５で、ＤＥＧＵＳＳＡにより販売されるシラン結合剤である。

表１中のシラン２は、下記分子式（Ｉ）である。

Ｅ−ＳＢＲは、２３〜４５％のスチレンを含む。

Ｓ−ＳＢＲは、２５〜４５％スチレン及び２０〜７０％ビニルを含み、重量平均分子量が８００〜１５００×１０^３であり、分子量分布が３．０以下である。

ＬＭＷＳ−ＳＢＲは、２０〜５０％スチレン及び３０〜７０％ビニルを含み、重量平均分子量が５０〜１００×１０^３で、分子量分布が１．５未満である第一分画を１０〜９０％含み、重量平均分子量が８００〜１５００×１０^３で、分子量分布が３．０未満である第二分画を１０〜９０％を含む、Ｓ−ＳＢＲポリマー配合物である。

用いた玄武岩繊維は、長さが３ｍｍ及び直径が１３μｍであり、シラン結合剤コーティングは、エポキシ適合である。コーティングの他の種類は、ビス−トリアルコキシ−アルキル−スルフィドシラン又はトリアルコキシ−アルキル−メルカプトシランである。

記載のとおり、配合物Ａ〜Ｆは、転がり抵抗及び耐摩耗性が試験された。試験結果は、配合物Ａの値に関して、指標化した。

より具体的には、転がり抵抗は、ＡＳＴＭ標準Ｄ５９９２によって測定されるＴａｎδ値から推定され、耐摩耗性は、ＤＩＮ標準５３５１６により測定した。
表２は、配合物Ａを基準として指標化された値を示す。

表２の値に示すように、玄武岩繊維（配合物Ｃ）は、式（Ｉ）のシラン結合剤（配合物Ｂ）を用いることで生じる耐摩耗性ロスを補うが、転がり抵抗の値を損じることはない。そして、ＬＭＷＳ−ＳＢＲを用いると、更に摩耗耐性を改善する（配合物ＤおよびＦ）。

特に、驚いたことに、シラン結合剤でコートした玄武岩繊維（配合物Ｅ及びＦ）は、転がり抵抗に関しても、顕著な改善をもたらす。
特記すべき重要な点は、ＳｉＯ_２を主組成として含む玄武岩繊維は、シラン結合剤でコートされ得、それにより、Ｋｅｖｌａｒ及びカーボン等の他の強化用材料よりも効率的にポリマー基材と作用する。

Claims

ポリマー基材を含むゴムタイヤ配合物であって、該配合物が、長さ／直径の比率が２０〜２０００である玄武岩繊維を含むことを特徴とする、ゴムタイヤ配合物。
前記ポリマー基材を加熱手段によって加硫する加硫システムを含むことを特徴とする、請求項１に記載のゴムタイヤ配合物。
前記玄武岩繊維が、長さ／直径の比率が１００〜３００であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のゴムタイヤ配合物。
玄武岩繊維を１〜２０ｐｈｒで含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のゴムタイヤ配合物。
玄武岩繊維を８〜１２ｐｈｒで含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のゴムタイヤ配合物。
前記玄武岩繊維が、シラン結合剤でコートされることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のゴムタイヤ配合物。
シリカ、及びトリアルコキシメルカプトアルキル−シランの種類のシラン結合剤を含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のゴムタイヤ配合物。
前記シラン結合剤が、下記分子式（Ｉ）で表されることを特徴とする、請求項７に記載のゴムタイヤ配合物。
前記シリカが、１００〜２２０ｍ^２／ｇの表面積を有する、請求項７に記載のゴムタイヤ配合物。
前記ポリマー基材が、２０〜５０％スチレン及び３０〜７０％のビニルを含むＳ−ＳＢＲポリマー化合物を含み、該Ｓ−ＳＢＲポリマー化合物が、重量平均分子量が５０〜１００×１０^３であり分子量分布が１．５以下である第一の分画を１０〜９０％、及び重量平均分子量が８００〜１５００×１０^３であり分子量分布が３．０以下である第二の分画を１０〜９０％含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載のゴムタイヤ配合物。
請求項１〜１０の何れか１項に記載の配合物から製造される、トレッド。
請求項１１に記載のトレッドを含む、タイヤ。