JP2017515962A

JP2017515962A - タイヤを製造するためのゴムコンパウンド

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Publication number: JP2017515962A
Application number: JP2016568672A
Authority: JP
Inventors: バルトローニアレサンドラ; ディロンザラファエル
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2014-05-21
Filing date: 2015-05-21
Publication date: 2017-06-15
Anticipated expiration: 2035-05-21
Also published as: EP3145989B1; US20170081503A1; CN106459511B; US10308788B2; JP6535351B2; CN106459511A; WO2015177756A1; EP3145989A1

Abstract

架橋性の不飽和鎖を有する少なくとも１つのポリマーベース、補強性充填剤、加硫系、および加硫工程でポリマーベースと反応するように構成されたアミン基と硫黄原子とを有する化合物からなる、ポリマーベースと補強性充填剤との間の相互作用剤を含むゴムコンパウンド。相互作用剤は式（ＩＩ）または（ＩＩＩ）を有する；式中：ｙは０〜６であり、Ｒ３は、硫黄を含有し、１〜１０の炭素原子数からなる脂肪族鎖であり；式中：ｐは１〜６である。【化１】

Description

本発明は、タイヤを製造するためのゴムコンパウンドに関する。本発明の対象コンパウンドは、ポリマーベースと補強性充填剤との間の相互作用の改善を特徴とし、後者はカーボンブラックまたは二酸化ケイ素である。

周知のように、タイヤ用コンパウンドにおける補強性充填剤とポリマーベースとの間の相互作用は、加硫されたコンパウンドの物理的性質に直接影響を与える。具体的には、補強性充填剤とポリマーベースとの間のより大きな相互作用は、コンパウンド中の補強性充填剤のより良い分散をもたらし、その結果、耐摩耗性および耐亀裂成長性の改善、ならびに引張特性の改善をもたらす。これらの改善は、必然的にタイヤのより長い寿命につながる。

ポリマーベースと補強性充填剤との間の相互作用を改善するため、適切に官能化されたポリマーベースの使用が知られている。

前記解決策は、ポリマーベースと補強性充填剤との間の相互作用を改善するが、それでもなお、費用および選択性に関する欠点に悩まされる。実際、これらの官能化ポリマーベースは特に高価であり、かつ使用される補強性充填剤の種類に選択的である。周知のように、タイヤコンパウンドに一般的に使用される補強性充填剤は、カーボンブラックおよび二酸化ケイ素である。コンパウンドの種類、またはタイヤにおけるその機能に応じて、カーボンブラックまたは二酸化ケイ素のいずれかまたはこれらの組み合わせが使用される。そのため、カーボンブラックのみまたは二酸化ケイ素のみで効果的な解決策は、制限要因である。

したがって、官能化ポリマーベースの欠点なしにポリマーベースと補強性充填剤との間の相互作用を改善することができる解決策が求められている。

本発明の対象は、架橋性の不飽和鎖を有する少なくとも１つのポリマーベースと、補強性充填剤と、加硫系とを含むゴムコンパウンドであって；前記ゴムコンパウンドは、加硫中にポリマーベースと反応するように構成された１つのアミン基と１つの硫黄原子とを有する化合物からなる、ポリマーベースと補強性充填剤との間の相互作用剤を含み；前記ゴムコンパウンドは、前記相互作用剤が式（ＩＩ）または（ＩＩＩ）；

式中：
ｙは０〜６であり、
Ｒ^３は、硫黄を含有し、１〜１０の炭素原子数からなる脂肪族鎖であり；

式中：
ｐは１〜６である、を有することを特徴とする、ゴムコンパウンドである。

以下、加硫系とは、少なくとも硫黄と、促進化合物とを含む成分の複合体を意味し、当該促進化合物は、コンパウンドの製造において、最終混合工程で添加され、一旦コンパウンドが加硫温度にさらされるとポリマーベースの加硫を促進させることを目的とする。

好ましくは、前記ポリマーベースは合成ポリマーであり；さらにより好ましくは、前記ポリマーベースはスチレンブタジエンまたはポリブタジエン合成ゴムである。

好ましくは、前記相互作用剤は、１〜１０ｐｈｒの量でコンパウンド中に存在する。

好ましくは、前記補強性充填剤は、二酸化ケイ素もしくはカーボンブラックまたはこれらの組み合わせである。

本発明のさらなる対象は、本発明の対象コンパウンドで製造されたタイヤ部分である。

好ましくは、前記タイヤ部分はトレッドである。

本発明のさらなる対象は、本発明の対象コンパウンドで製造された部分を少なくとも１つ含むタイヤである。

本発明のさらなる対象は、上記で規定した化合物の、ポリマーベースと補強性充填剤との間の相互作用剤としての使用である。

本発明のより良い理解のために、実施形態の例を、純粋に例示的で非限定的な目的で以下に示す。

２組の実施例を、異なる補強性充填剤の使用により区別して示した。第１組の実施例では二酸化ケイ素を使用し、一方で第２組の実施例ではカーボンブラックを使用した。

２組の実施例のそれぞれは、本発明の２つの例および２つの比較例を含む。本発明の例（Ａ、Ｂ；Ｅ、Ｆ）は、異なる種類および異なる量の相互作用剤を使用することにより、互いに区別される。２つの比較例の１つ目（Ｃ；Ｇ）は、相互作用剤を含まないため、本発明の他の例のコンパウンドとは異なるコンパウンドである。２つの比較例の２つ目（Ｄ；Ｈ）は、相互作用剤を含まないため、本発明の実施例のコンパウンドとは異なるコンパウンドであるが、一方で既知技術の解決策による官能化ポリマーベースを含む。

実施例のコンパウンドを標準的な手順に従って調製したが、これは本発明の目的に関連しない。

−コンパウンドの製造−
（第１混合工程）
ポリマーベース、カーボンブラックまたは二酸化ケイ素およびシラン結合剤、ならびに少なくとも本発明のコンパウンドでは、ポリマーベースと補強性充填剤との間の相互作用剤を、混合の開始前に、接線ローターと２３０〜２７０リットルの内部容積を有する混合機に、６６％〜７２％の充填率に達するように投入した。

その混合機を４０〜６０ｒ．ｐ．ｍ．の速度で運転し、形成された混合物を、１４０〜１６０℃の温度に達した時点で排出した。

（第２混合工程）
前の工程から得られた混合物を、４０〜６０ｒ．ｐ．ｍ．の速度で運転する混合機で再処理し、続いて、１３０〜１５０℃の温度に達した時点で排出した。

（第３混合工程）
硫黄および促進剤からなる加硫系を、前の工程から得られた混合物に、６３％〜６７％の充填率に達するように添加した。

その混合機を２０〜４０ｒ．ｐ．ｍ．の速度で運転し、形成された混合物を、１００〜１１０℃の温度に達した時点で排出した。表ＩおよびＩＩは、それぞれ、実施例の第１組および第２組のコンパウンドの組成を示す。

ＳＢＲは、溶液中のスチレンブタジエン合成ゴムであって、それぞれ８００〜１５００×１０^３および５００〜９００×１０^３の平均分子量；１０〜４５％のスチレン含有量、２０〜７０％のビニル含有量ならびに０〜３０％のオイル含有量を有する。

官能化ポリマーベース（ａ）は、鎖末端がカルボキシル基で官能化され、０〜４０％のスチレン含有量を有するＳＢＲゴムからなる。

官能化ポリマーベース（ｂ）は、鎖末端がアミン基で官能化されたＢＲゴムからなる。

使用した二酸化ケイ素は、ＵｌｔｒａｓｉｌＶＮ３ＧＲという名称でＥＶＯＮＩＫ社により市販されており、約１７０ｍ^２／ｇの表面積を有する。

使用したシラン結合剤は、ポリスルフィドオルガノシランのクラスに属し、ＳＩ７５という名称でＥＶＯＮＩＫ社により市販されている。

使用したカーボンブラックはＮ３３０である。

使用した促進剤はＴＢＢＳである。

使用した相互作用剤は、以下の通りである：
−式（ＩＩ）の化合物は、４−（メチルチオ）−ベンジルアミンである。

−式（ＩＩＩ）の化合物は、２−（メルカプトメチル）−ピリジンである。

表ＩおよびＩＩのコンパウンドを一連の試験に供し、その特性を評価した。特に、粘度、補強性充填剤とポリマーベースとの間の化学結合、レオメトリー特性、力学的特性および耐摩耗性を試験した。

具体的には、粘度をＡＳＴＭ１６４６規格に従って測定し、レオメトリー特性をＡＳＴＭＤ５２８９規格に従って測定し、力学的特性をＡＳＴＭＤ５９９２規格に従って測定し、耐摩耗性をＤＩＮ５３５１６規格に従って測定し、補強性充填剤とポリマーベースとの間の化学結合を、ポリマー−充填剤の化学的−物理的相互作用の指標として文献で一般的に使用されるバウンドラバーパラメータにより示す；試験を未加硫試料に実施し、通常はＴＨＦ中での処理後（周囲温度で２４時間）に可溶化されていないコンパウンドの割合を決定する。

表ＩＩＩおよびＩＶは、実験的試験の値を示す。値は、それぞれ比較コンパウンドＣおよびＧの値を指標とした。

（＊）値が高いほど、結果はより良い。
（＊＊）値が高いほど、結果はより悪い。

表ＩＩＩおよびＩＶに報告されたデータから、本発明のコンパウンドは、値の指標とした比較コンパウンド（コンパウンドＣおよびＧ）よりも、ポリマーベースと補強性充填剤との間でより大きな相互作用を有することが分かる。このより大きな相互作用は、必然的に耐摩耗性の値を反映する。

表ＩＩＩおよびＩＶのデータは、本発明により採用された解決策は、二酸化ケイ素およびカーボンブラックの両方に有効である同一の相互作用剤を提供し、生産性の点で明らかに有利であることも示す。

さらに、改善は、官能化ポリマーベースを含む比較コンパウンド（コンパウンドＤおよびＨ）に関するポリマーベースと補強性充填剤との間の相互作用においても見ることができる。これは、既知技術のこの解決策と比較して、本発明が官能基化ポリマーベースの費用および選択性の上述した問題を解決するだけでなく、ポリマーベースと補強性充填剤との間の相互作用の効果を高めることも可能であることを意味する。

最後に、表ＩＩＩおよびＩＶに報告されたデータは、相互作用剤の存在がコンパウンドのレオメトリー特性および力学的特性をほんのわずかに変化させることを示していることが強調されるべきである。相互作用剤は加硫工程においてポリマーベースと反応するように構成されている硫黄原子を含むので、この証拠は、特にレオメトリー特性に関して驚くべきことであると判断されるだろう。

Claims

架橋性の不飽和鎖を有する少なくとも１つのポリマーベースと、補強性充填剤と、加硫系とを含むゴムコンパウンドであって；前記ゴムコンパウンドは、加硫工程で該ポリマーベースと反応するように構成されたアミン基と硫黄原子とを有する化合物からなる、該ポリマーベースと該補強性充填剤との間の相互作用剤を含み；前記ゴムコンパウンドは、前記相互作用剤が式（ＩＩ）または（ＩＩＩ）；

式中：
ｙは０〜６であり、
Ｒ^３は、硫黄を含有し、１〜１０の炭素原子数からなる脂肪族鎖であり；

式中：
ｐは１〜６である、を有することを特徴とする、ゴムコンパウンド。
前記相互作用剤が、１〜１０ｐｈｒの量で該コンパウンド中に存在することを特徴とする、請求項１に記載のゴムコンパウンド。
前記補強性充填剤が、二酸化ケイ素もしくはカーボンブラックまたはこれらの組み合わせであることを特徴とする、請求項１または２に記載のゴムコンパウンド。
式（ＩＩ）の前記相互作用剤が、４−（メチルチオ）−ベンジルアミンであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のゴムコンパウンド。
式（ＩＩＩ）の前記相互作用剤が、２−（メルカプトメチル）−ピリジンであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のゴムコンパウンド。
請求項１〜５のいずれか一項に記載のコンパウンドで製造されたタイヤ部分。
請求項６に記載の部分を少なくとも１つ含むタイヤ。
該ポリマーベースと該補強性充填剤との間の相互作用剤としての、加硫工程で該ポリマーベースと反応するように構成されたアミン基と硫黄原子とを有する化合物の使用であって；前記相互作用剤が式（ＩＩ）または（ＩＩＩ）；

式中：
ｙは０〜６であり、
Ｒ^３は、硫黄を含有し、１〜１０の炭素原子数からなる脂肪族鎖であり；

式中：
ｐは１〜６である、を有する、使用。
式（ＩＩ）の前記相互作用剤が、４−（メチルチオ）−ベンジルアミンであることを特徴とする、請求項８に記載の使用。
式（ＩＩＩ）の前記相互作用剤が、２−（メルカプトメチル）−ピリジンであることを特徴とする、請求項８に記載の使用。