JP2017525813A

JP2017525813A - 有益な摩耗特性を持つタイヤトレッドの調製方法

Info

Publication number: JP2017525813A
Application number: JP2017509696A
Authority: JP
Inventors: ベンジャミンシー．ガリッゾ、; メアリーエンジェルジー．ダンラビー、
Original assignee: ブリヂストンアメリカズタイヤオペレーションズ、エルエルシー
Priority date: 2014-08-28
Filing date: 2015-07-28
Publication date: 2017-09-07
Also published as: EP3186073A4; US20170247530A1; CN106573427A; EP3186073B1; BR112017003014A2; WO2016032662A1; US10590267B2; EP3186073A1

Abstract

加硫性組成物の調製方法であって、ゴム、シリカ、シリカ結合剤、強塩基、及びニコチンアミドを混合してマスターバッチを形成することと、硬化剤をマスターバッチに導入することと、硬化剤をマスターバッチに混合して加硫性組成物を形成することとを含む方法。

Description

本発明の実施形態は、有益な摩耗特性を持つタイヤトレッドの調製方法に関する。本発明の１つ又は２つ以上の実施形態によれば、硬化剤を導入する前に、強塩基及びニコチンアミドの存在下で、ゴム、シリカ、及びシリカ結合剤を混合する。

タイヤ成分、特にタイヤトレッドを製造する技術分野において、シリカは、他の利点の中でも有益な摩耗特性を提供する充填剤として利用されてきた。シリカは、化学的にシリカとゴムとを結合するシリカ結合剤と共に利用される。例えば、メルカプトシランが結合剤として利用されており、それにより、メルカプト単位はゴム内の不飽和と反応し、シラン単位は縮合反応を通してシリカ粒子の表面と反応する。米国特許公開第２００４／０１５２８１１などの先行技術は、ジフェニルグアニジンなどの強塩基がこの縮合反応を促進し、改善された結果へと導くことができると教示している。しかしながら、これらの強塩基は、ゴムの硫黄硬化に対する促進剤としても作用し、したがって、これらの強塩基の使用は、硬化特性に有害な影響を与えることがないように注意深く調整しなければならない。

本発明の１つ又は２つ以上の実施形態は、加硫性組成物の調製方法を提供し、該方法は、ゴム、シリカ、シリカ結合剤、強塩基、及びニコチンアミドを混合してマスターバッチを形成する工程と、硬化剤をマスターバッチに導入する工程と、硬化剤をマスターバッチに混合して加硫性組成物を形成する工程とを含む。

緒言
本発明の実施形態は、少なくとも一部は、タイヤトレッドの調製に有用な加硫性組成物を調製するための混合プロセスの発見に基づいている。これらのプロセスにしたがって、硫黄などの硬化剤を導入する前に、ニコチンアミド及び強塩基の存在下で、ゴム、シリカ、及びシリカ結合剤を混合する。これらの加硫性組成物から製造されるタイヤトレッドは、有益な摩耗特性を示す。先行技術では、同様の混合技術中の強塩基の使用が提案され、ニコチンアミドの硬化促進剤としての使用も提案されているが、本発明の実施により得られる摩耗特性は予想外であった。実際、特定の理論に束縛されることは望まないが、ニコチンアミド及び強塩基は、相乗的に相互作用するか、又は相乗的な影響を与え、それによって硬化特性に有害な影響を与えることなく有益な摩耗特性をもたらすと考えられている。

混合手順
１つ又は２つ以上の実施形態において、本発明のプロセスは、硬化剤を導入する前に、強塩基及びニコチンアミドの存在下で、ゴム、シリカ、及びシリカ結合剤を混合する工程を含む。この混合工程に続き、硬化剤を組成物に導入し、混合を継続する。タイヤトレッド用の加硫性組成物の製造において従来的な他の構成成分も含んでもよい。例えば、ゴム、シリカ、シリカ結合剤、強塩基、及びニコチンアミドと共に、カーボンブラック、加工オイル、酸化亜鉛及び脂肪酸などの加工助剤、並びに抗酸化剤又はオゾン劣化防止剤などの劣化防止剤などの他の構成成分も含んでもよい。また、硬化剤の導入と共に、さまざまな硬化促進剤及び／又は硬化遅延剤を含んでもよい。

マスターバッチ混合工程
ゴム、シリカ、及びシリカ結合剤と他の非硬化剤成分（例えば、強塩基及びニコチンアミド）との混合を、マスターバッチ混合工程と言ってもよく、この混合工程により製造される組成物をマスターバッチと言ってもよい。この工程はまた、非製造的な混合工程と言ってもよい。１つ又は２つ以上の実施形態において、ゴム、シリカ、シリカ結合剤、強塩基、及びニコチンアミドは、一般に同時に導入され、一般に同様の条件下で同じ時間、混合される。他の実施形態において、ゴム、シリカ、シリカ結合剤、強塩基、及びニコチンアミドのうちの２つ以上を第一混合サブ工程で混合し、次に残りの構成成分を続いて添加し、混合を継続する。言い換えれば、２つ以上のマスターバッチ混合工程があってもよい。例えば、１つ又は２つ以上の実施形態において、第一マスターバッチ混合工程において、ゴム及びシリカを最初に混合してもよく、次にこの第一マスターバッチ混合工程に続いて、結合剤、ニコチンアミド、及び強塩基を組成物に導入してもよく、混合を継続する。他の実施形態において、第一マスターバッチ混合工程において、ゴム、シリカ、シリカ結合剤、及びニコチンアミドを導入し混合して、次に第二マスターバッチ混合工程において、強塩基を添加し混合する。あるいは、第一マスターバッチ混合工程において、ゴム、シリカ、シリカ結合剤及び強塩基を導入し混合して、次に第二マスターバッチ混合工程において、ニコチンアミドを添加し混合する。１つ又は２つ以上の実施形態において、組成物をミキサーから排出し及び／又はさまざまなマスターバッチ混合工程の間に冷却してもよい。これらのマスターバッチ混合工程は、介入する冷却工程に基づいて識別され得る一方、２つ以上のマスターバッチ混合工程は、最終混合工程において利用される混合温度より高いピーク温度（すなわち、排出温度）により特徴付けられる。これらのピーク混合温度は以下に記載する。

他の例示的な実施形態において、１つ又は２つ以上の構成成分を分割して、２つ以上のマスターバッチ混合工程にわたり添加してもよい。例えば、第一マスターバッチ混合工程において、ゴム、シリカ、結合剤、及び強塩基を導入し混合してもよく、次に続くマスターバッチ混合工程において、追加のシリカ、結合剤、及びニコチンアミドを続けて組成物に導入してもよく、第二マスターバッチ混合工程において、混合を継続する。１つ又は２つ以上の実施形態において、強塩基及びニコチンアミドのうちの少なくとも１つを、共に、又は少なくとも結合剤と同じサブ工程内で添加する。

１つ又は２つ以上の実施形態において、マスターバッチ混合工程、又はマスターバッチ混合工程の１つ若しくは２つ以上のサブ工程は、混合中の組成物により得られるピーク温度によって特徴付けることができる。このピーク温度はまた、排出温度と言ってもよい。１つ又は２つ以上の実施形態において、マスターバッチ混合工程中の組成物のピーク温度は、少なくとも１４０℃、他の実施形態において、少なくとも１５０℃、他の実施形態において、少なくとも１６０℃であってもよい。これら又は他の実施形態において、マスターバッチ混合工程中の組成物のピーク温度は、約１４０〜約２００℃、他の実施形態において、約１５０〜約１９０℃、他の実施形態において、約１６０〜１８０℃であってもよい。

１つ又は２つ以上の実施形態において、マスターバッチ混合工程の一部として添加される強塩基の量は、組成物内に存在するゴムに基づいて記載されてもよく、このゴムは任意のサブ工程を含むマスターバッチ混合工程中に導入される。１つ又は２つ以上の実施形態において、マスターバッチ混合工程の一部として導入される強塩基の量は、１００重量部のゴムあたり（ｐｈｒ）で、少なくとも０．３、他の実施形態において、少なくとも０．５、及び他の実施形態において、１．０重量部（ｐｂｗ）の強塩基であってもよい。これら又は他の実施形態において、マスターバッチ混合工程の一部として添加される強塩基の量は、１００重量部のゴムあたり（ｐｈｒ）で、最大で２．５、他の実施形態において、最大で２．０、及び他の実施形態において、最大で１．８重量部（ｐｂｗ）の強塩基であってもよい。１つ又は２つ以上の実施形態において、マスターバッチ混合工程の一部として導入される強塩基の量は、１００重量部のゴムあたり（ｐｈｒ）で、約０．３〜約２．５、他の実施形態において、約０．５〜約２．０、及び他の実施形態において、約１．０〜約１．８重量部（ｐｂｗ）の強塩基であってもよい。

１つ又は２つ以上の実施形態において、マスターバッチ混合工程の一部として添加されるニコチンアミドの量は、組成物内に存在するゴムに基づいて記載されてもよく、このゴムは任意のサブ工程を含むマスターバッチ混合工程中に導入される。１つ又は２つ以上の実施形態において、マスターバッチ混合工程の一部として添加されるニコチンアミドの量は、１００重量部のゴムあたり（ｐｈｒ）で、少なくとも０．５、他の実施形態において、少なくとも１．０、及び他の実施形態において、１．５重量部（ｐｂｗ）のニコチンアミドであってもよい。これら又は他の実施形態において、マスターバッチ混合工程の一部として添加されるニコチンアミドの量は、１００重量部のゴムあたり（ｐｈｒ）で、最大で３．３、他の実施形態において、最大で３．０、及び他の実施形態において、最大で２．８重量部（ｐｂｗ）のニコチンアミドであってもよい。１つ又は２つ以上の実施形態において、マスターバッチ混合工程の一部として導入されるニコチンアミドの量は、１００重量部のゴムあたり（ｐｈｒ）で、約０．５〜約３．３、他の実施形態において、約１．０〜約３．０、及び他の実施形態において、約１．５〜約２．８重量部（ｐｂｗ）のニコチンアミドであってもよい。

１つ又は２つ以上の実施形態において、マスターバッチ混合工程の終局において、最終混合工程の前に組成物を放冷する。実際には、これは典型的に、組成物をミキサーから排出して組成物を放冷し、次に最終混合工程のために組成物をミキサーに再導入することを含む。１つ又は２つ以上の実施形態において、マスターバッチ混合工程後に、組成物を１３０℃未満、他の実施形態において、１００℃未満、他の実施形態において、７０℃未満、及び他の実施形態において、３０℃未満の温度まで放冷する。１つ又は２つ以上の実施形態において、組成物を標準条件の温度及び圧力下で少なくとも１時間、他の実施形態において、少なくとも６時間、及び他の実施形態において、少なくとも１２時間放冷する。

最終混合工程
マスターバッチ混合に続いて、硬化剤又は硬化剤系を組成物に導入し、混合を継続して、最終的に加硫性組成物を形成する。この混合工程は、最終混合工程、硬化剤混合工程、又は製造的な混合工程と言ってもよい。

１つ又は２つ以上の実施形態において、最終混合工程は、最終混合中の組成物により得られるピーク温度によって特徴付けることができる。当業者が認識しているように、この温度はまた、最終排出温度とも言ってもよい。１つ又は２つ以上の実施形態において、最終混合中の組成物のピーク温度は、最大で１３０、他の実施形態において、最大で１１０、及び他の実施形態において、最大で１００℃であってもよい。これら又は他の実施形態において、最終混合中の組成物のピーク温度は、約８０〜約１３０℃、他の実施形態において、約９０〜約１１５℃、及び他の実施形態において、約９５〜１０５℃であってもよい。

構成成分
ゴム
１つ又は２つ以上の実施形態において、ゴムは、加硫性ゴム又はエラストマーと言ってもよく、加硫してゴム特性又はエラストマー特性を有する組成物を形成することができるポリマーを含んでもよい。これらのエラストマーには、天然ゴム及び合成ゴムが含まれてよい。合成ゴムは典型的に、共役ジエンモノマーの重合、共役ジエンモノマーと他のモノマー（例えばビニル置換芳香族モノマー）との共重合、又はエチレンと１種類又は２種類以上のα−オレフィン及び任意的に１種類又は２種類以上のジエンモノマーとの共重合から得られる。

例示的なエラストマーとしては、天然ゴム、合成ポリイソプレン、ポリブタジエン、ポリイソブチレン−コ−イソプレン、ネオプレン、ポリ（エチレン−コ−プロピレン）、ポリ（スチレン−コ−ブタジエン）、ポリ（スチレン−コ−イソプレン）、ポリ（スチレン−コ−イソプレン−コ−ブタジエン）、ポリ（イソプレン−コ−ブタジエン）、ポリ（エチレン−コ−プロピレン−コ−ジエン）、ポリスルフィドゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム、及びこれらの混合物などが挙げられる。これらのエラストマーは、無数の巨大分子構造、例えば、直線状、分岐、及び星形構造を有することができる。これらのエラストマーにはまた、１つ又は２つ以上の官能単位が含まれてよく、これには、典型的にヘテロ原子が含まれる。

シリカ
本発明の加硫性組成物内の充填剤として有用なシリカは、一般に周知である。有用なシリカ補強充填剤の例として、沈殿非晶質シリカ、湿性シリカ（水和ケイ酸）、乾燥シリカ（無水ケイ酸）、フュームドシリカ、ケイ酸カルシウムなどが挙げられるが、これらに限定されない。他の好適な充填剤としては、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウムなどが挙げられる。特定の実施形態において、シリカは、沈殿非晶質湿性処理水和シリカである。１つ又は２つ以上の実施形態において、これらのシリカは、水中の化学反応によって産出され、それにより、超微細球形粒子として沈殿する。これらの一次粒子は、集合体に強く結合すると考えられており、ひいては、凝集体にわずかに結合する。

使用可能なある種の市販のシリカとしては、Ｈｉ−Ｓｉｌ（商標）２１５、Ｈｉ−Ｓｉｌ（商標）２３３、及びＨｉ−Ｓｉｌ（商標）１９０（ＰＰＧＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．；ピッツバーグ、Ｐａ）が挙げられる。市販のシリカの他の供給業者としては、ＧｒａｃｅＤａｖｉｓｏｎ（ボルチモア、Ｍｄ．）、ＤｅｇｕｓｓａＣｏｒｐ．（パーシッパニー、Ｎ．Ｊ．）、ＲｈｏｄｉａＳｉｌｉｃａＳｙｓｔｅｍｓ（クランブリー、Ｎ．Ｊ．）及びＪ．Ｍ．ＨｕｂｅｒＣｏｒｐ．（エディソン、Ｎ．Ｊ．）が挙げられる。

１つ又は２つ以上の実施形態において、シリカは、その表面積によって特徴付けることができ、これにより、その補強特性の目安が与えられる。ブルナウアー、エメット及びテラー（「ＢＥＴ」）法（Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，ｖｏｌ．６０，ｐ．３０９に記載される、以下参照）は、表面積を決定するための広く認められている方法である。シリカのＢＥＴ表面積は一般に４５０ｍ^２／ｇ未満である。有用な範囲の表面積としては、約３２〜約４００ｍ^２／ｇ、約１００〜約２５０ｍ^２／ｇ、約１５０〜約２２０ｍ^２／ｇが挙げられる。

１つ又は２つ以上の実施形態において、シリカのｐＨは約５〜約７、又はわずかに７を超える、又は他の実施形態において、約５．５〜約６．８であってよい。

シリカ結合剤
１つ又は２つ以上の実施形態において、シリカ結合剤は、硫黄含有シリカ結合剤である。硫黄含有シリカ結合剤の例としては、ビス（トリアルコキシシリルオルガノ）ポリスルフィド類又はメルカプト−オルガノアルコキシシラン類が挙げられる。ビス（トリアルコキシシリルオルガノ）ポリスルフィド類の種類としては、ビス（トリアルコキシシリルオルガノ）ジスルフィド及びビス（トリアルコキシシリルオルガノ）テトラスルフィドが挙げられる。

本発明の使用に好適な例示的なビス（トリアルコキシシリルオルガノ）ジスルフィドシリカ結合剤として、３，３’−ビス（トリエトキシ−シリ−プロピル）ジスルフィド、３，３’−ビス（トリメトキシシリ−プロピル）ジスルフィド、３，３’−ビス（トリブトキシシリル−プロピル）ジスルフィド、３，３’−ビス（トリ−ｍ−ブトキシシリルプロピル）ジスルフィド、３，３’−ビス（トリヘキソキシシリル−プロピル）ジスルフィド、２，２’−ビス（ジメチルメトキシシリルエチル）ジスルフィド、３，３’−ビス（ジフェニル−シクロヘキソキシシリルプロピル）ジスルフィド、３，３’−ビス（エチル−ジ−ｓｅｃ−ブトキシシリルプロピル）ジスルフィド、３，３’−ビス（プロピルジエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、１２，１２’−ビス（トリイソプロポキシシリルプロピル）ジスルフィド、３，３’−ビス（ジメトキシフェニルシリル−２−メチルプロピル）ジスルフィドなど、及び前述の任意の混合物が挙げられるが、これらに限定されない。

本発明の使用に好適な例示的なビス（トリアルコキシシリルオルガノ）テトラスルフィドシリカ結合剤として、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）テトラスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、３−トリメトキシシリルプロピル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオ−カルバモイルテトラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロピル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラ−スルフィド、２−トリエトキシシリル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、３−トリメトキシ−シリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィドなど、及び前述の任意の混合物が挙げられるが、これらに限定されない。特に好ましいのは、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィドである。

化学的に処理された無機酸化物
１つ又は２つ以上の実施形態において、化学的に処理された無機酸化物を、シリカ及び／又は結合剤に加えて又はその代わりに使用してもよい。１つ又は２つ以上の実施形態において、本発明の実施に利用される化学的に処理された無機酸化物は、米国特許第６，３４２，５６０号、第６，６４９，６８４号、第７，５６９，１０７号、第７，６８７，１０７号及び第７，７０４，５５２号に記載されるように周知であり、本明細書に参照により組み込まれる。また、化学的に処理された無機酸化物は、Ａｇｉｌｏｎ（商標）４５４ｓｉｌｉｃａ、Ａｇｉｌｏｎ（商標）４００ｓｉｌｉｃａ、Ａｇｉｌｏｎ（商標）及び４５８Ｓｉｌｉｃａ（ＰＰＧＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）の商標名で市販されている。

１つ又は２つ以上の実施形態において、アモルファス又は粒状の無機酸化物を含んでいてもよく、炭素含有量が１重量％より大きく、硫黄含有量が０．１重量％より大きく、シラン転化指数（以下に記載する）が少なくとも０．３、及び３００％伸長時の標準的な引張応力（これも以下に記載する）が７以上であることを特徴としてもよい、化学的に処理された無機酸化物を調製することができる。本明細書に組み込まれる米国特許第５，９０８，６６０号に記載されるプロセスは、改良されてもよく、これを使用し、ｐＨが２．５以下の無機酸化物の水性懸濁物中、官能基化剤と疎水化剤の特定の組み合わせを利用し、改質された充填剤の酸性の水性懸濁物を酸中和剤で処理し、懸濁物のｐＨを３．０〜１０の範囲まで上げることによって、本発明の改質された充填剤を製造してもよい。

強塩基
１つ又は２つ以上の実施形態において、本発明の使用に好適な強塩基は、約１０より大きいｐＫ_ａを有し、他の実施形態において、約１１〜約１８、及び他の実施形態において、約１２より大きい。例示的な強有機塩基として、ナトリウムアルコキシド又はカリウムアルコキシドなどの強アルカリ金属アルコキシド類；例えばトリフェニルグアニジン（ＴＰＧ）、ジフェニルグアニジン（ＤＰＧ）、ジ−ｏ−トリルグアニジン（ＤＴＧ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，−テトラメチルグアニジン（ＴＭＧ）などのグアニジン類；及び例えば１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデカ−７−エン（ＤＢＵ）、１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］ノナ−５−エン（ＤＢＮ）などのヒンダードアミン塩基、例えばＮ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン、トリエチレンジアミン、トリエチルアミンなどの第三級アミン触媒、例えばテトラブチルアンモニウムヒドロキシドのような第四級アンモニウム塩基、例えばビス（ジメチルアミノエチル）エーテル類などのビスアミノエーテル類などが挙げられるが、これらに限定されない。

ニコチンアミド
ニコチンアミドは、周知の化合物であり、ニコシンアミド（nicocynamide）若しくはナイアシンアミド、ニコチン酸アミド、又はピリジン−３−カルボキサミドとも言ってもよい。ニコチンアミドは、ＣＡＳＮｏ．９８−９２−０により定義されている。

硬化剤
硫黄又は過酸化物系硬化系を含む、多数のゴム硬化剤（加硫剤とも言う）を用いてもよい。硬化剤は、Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ，ＥｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．２０，ｐｇｓ．３６５〜４６８，（３^ｒｄＥｄ．１９８２）、特にＶｕｌｃａｎｉｚａｔｉｏｎＡｇｅｎｔｓａｎｄＡｕｘｉｌｉａｒｙＭａｔｅｒｉａｌｓ，ｐｇｓ．３９０〜４０２、及びＡ．Ｙ．Ｃｏｒａｎ，Ｖｕｌｃａｎｉｚａｔｉｏｎ，ＥｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａｏｆＰｏｌｙｍｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，（２^ｎｄＥｄ．１９８９）に記載されており、本明細書に参照により組み込まれる。１つ又は２つ以上の実施形態において、硬化剤は硫黄である。好適な硫黄加硫剤の例としては、「ゴムマーカー」可溶性硫黄、二硫化アミン、ポリマー性ポリスルフィド又は硫黄オレフィン付加物などの硫黄供与性加硫剤、及び不溶性ポリマー性硫黄が挙げられる。加硫剤は、単独で又は組み合わせて使用することができる。当業者は、望む硬化レベルを達成するための、加硫剤の量を簡単に選択可能であろう。

１つ又は２つ以上の実施形態において、硬化剤は、硬化促進剤との組み合わせで使用される。１つ又は２つ以上の実施形態において、促進剤を使用して、加硫に必要な時間及び／又は温度を制御し、加硫ゴムの特性を改善する。促進剤の例としては、２−メルカプトベンゾチアゾール、ジベンゾチアジルジスルフィド、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジル−スルフェンアミド（ＣＢＳ）などのチアゾール加硫促進剤、及びジフェニルグアニジン（ＤＰＧ）などのグアニジン加硫促進剤が挙げられる。当業者は、望む硬化レベルを達成するための、硬化促進剤の量を簡単に選択可能であろう。

カーボンブラック
１つ又は２つ以上の実施形態において、カーボンブラックには、ファーネスブラック、チャンネルブラック、及びランプブラックが含まれる。カーボンブラックのより具体的な例には、超摩耗ファーネスブラック、中間超摩耗ファーネスブラック、高磨耗ファーネスブラック、高速押出ファーネスブラック、微細ファーネスブラック、半強化ファーネスブラック、中級加工チャンネルブラック、ハード加工チャンネルブラック、導電性チャンネルブラック、及びアセチレンブラックが挙げられる。

特定の実施形態において、カーボンブラックは、表面積（ＥＭＳＡ）が少なくとも２０ｍ^２／ｇ、他の実施形態において、少なくとも３５ｍ^２／ｇであってもよく；表面積値の測定は、ＡＳＴＭＤ−１７６５によって、セチルトリメチルアンモニウムブロミド（ＣＴＡＢ）技術を用いて行うことができる。カーボンブラックは、ペレット化された形態又はペレット化されていない綿状形態であることができる。カーボンブラックの好ましい形態は、ゴム化合物を混合するために使用される混合機器のタイプに依存してよい。

シリカ分散剤
本発明の使用に好適な例示的なシリカ分散補助剤としては、アルキルアルコキシシラン、水素添加又は非水素添加Ｃ_５又はＣ_６糖の脂肪酸エステル、水素添加又は非水素添加Ｃ_５又はＣ_６糖の脂肪酸エステルのポリオキシエチレン誘導体、及びこれらの混合物、又は鉱物若しくは非鉱物の追加充填剤が挙げられるが、これらに限定されない。

他の成分
またゴム配合において典型的に使用する他の構成成分を、ゴム組成物に添加してもよい。これらには、促進剤、促進活性剤、オイル、可塑剤、蝋、スコーチ防止剤、加工助剤、酸化亜鉛、粘着付与樹脂、強化用樹脂、脂肪酸、例えばステアリン酸、解こう剤、劣化防止剤、例えば酸化防止剤及びオゾン劣化防止剤が挙げられる。特定の実施形態において、使用されるオイルとしては、従来から伸展油として用いられるものが挙げられ、これは前述している。使用してもよい有用なオイル又は伸展剤としては以下の、芳香族オイル、パラフィン系オイル、ナフテン系オイル、ヒマシ油以外の植物油、ＭＥＳ、ＴＤＡＥ及びＳＲＡＥなどの低ＰＣＡオイル、及び重ナフテン系オイルが挙げられるが、これらに限定されない。

成分量
１つ又は２つ以上の実施形態において、前述の混合工程により生じる組成物である加硫性組成物は、組成物内のさまざまな構成要素の量に関連して記載されてもよい。以下に記載のこれらの量は、構成成分が導入され得る特定の工程にかかわりなく、提供される。

ゴム
１つ又は２つ以上の実施形態において、加硫性組成物は、組成物の全重量に対して、少なくとも２０、他の実施形態において、少なくとも３０、他の実施形態において、少なくとも４０重量パーセントのゴム成分を含む。これら又は他の実施形態において、加硫性組成物は、組成物の全重量に対して、最大で９０、他の実施形態において、最大で７０、他の実施形態において、最大で６０重量パーセントのゴム成分を含む。１つ又は２つ以上の実施形態において、加硫性組成物は、組成物の全重量に対して、約２０〜約９０、他の実施形態において、約３０〜約７０、他の実施形態において、約４０〜約６０重量パーセントのゴム成分を含む。

シリカ
１つ又は２つ以上の実施形態において、加硫性組成物は、１００重量部のゴムあたり（ｐｈｒ）で、少なくとも５、他の実施形態において、少なくとも２５、他の実施形態において、少なくとも５０重量部（ｐｂｗ）のシリカを含む。これら又は他の実施形態において、加硫性組成物は、最大で２００、他の実施形態において、最大で１３０、他の実施形態において、最大で８０ｐｂｗのシリカｐｈｒを含む。１つ又は２つ以上の実施形態において、加硫性組成物は、約５〜約２００、他の実施形態において、約２５〜約１３０、他の実施形態において、約５０〜約８０ｐｂｗのシリカｐｈｒを含む。

シリカ結合剤
１つ又は２つ以上の実施形態において、加硫性組成物は、１００重量部のシリカあたりで、少なくとも１、他の実施形態において、少なくとも２、他の実施形態において、少なくとも５重量部（ｐｂｗ）のシリカ結合剤を含む。これら又は他の実施形態において、加硫性組成物は、１００重量部のシリカあたりで、最大で２０、他の実施形態において、最大で１５、他の実施形態において、最大で１０ｐｂｗのシリカ結合剤を含む。１つ又は２つ以上の実施形態において、加硫性組成物は、１００重量部のシリカあたりで、約１〜約２０、他の実施形態において、約２〜約１５、他の実施形態において、約５〜約１０ｐｂｗのシリカ結合剤を含む。

強塩基
上に示唆されるように、強塩基をマスターバッチ混合工程で添加する。追加の強塩基を、最終混合工程中に任意的に添加してもよい。したがって、本明細書において提供される量は、最終の加硫性組成物の代表的なものであり、マスターバッチ混合工程内で添加される量に、最終混合工程で添加される追加量を加算した量を含む。１つ又は２つ以上の実施形態において、加硫性組成物は、１００重量部のゴムあたり（ｐｈｒ）で、少なくとも０．３、他の実施形態において、少なくとも０．５、他の実施形態において、少なくとも１．０重量部（ｐｂｗ）の強塩基を含む。これら又は他の実施形態において、加硫性組成物は、最大で２．５、他の実施形態において、最大で２．０、他の実施形態において、最大で１．８ｐｂｗの強塩基ｐｈｒを含む。１つ又は２つ以上の実施形態において、加硫性組成物は、約０．３〜約２．５、他の実施形態において、約０．５〜約２．０、他の実施形態において、約１．０〜約１．８ｐｂｗの強塩基ｐｈｒを含む。

ニコチンアミド
上に示唆されるように、ニコチンアミドをマスターバッチ混合工程で添加する。追加のニコチンアミドを、最終混合工程中に任意的に添加してもよい。したがって、本明細書において提供される量は、最終の加硫性組成物の代表的なものであり、マスターバッチ混合工程内で添加される量に、最終混合工程で添加される追加量を加算した量を含む。１つ又は２つ以上の実施形態において、加硫性組成物は、１００重量部のゴムあたり（ｐｈｒ）で、少なくとも０．５、他の実施形態において、少なくとも１．０、他の実施形態において、少なくとも１．５重量部（ｐｂｗ）のニコチンアミドを含む。これら又は他の実施形態において、加硫性組成物は、最大で３．３、他の実施形態において、最大で３．０、他の実施形態において、最大で２．８ｐｂｗのニコチンアミドｐｈｒを含む。１つ又は２つ以上の実施形態において、加硫性組成物は、約０．５〜約３．３、他の実施形態において、約１．０〜約３．０、他の実施形態において、約１．５〜約２．８ｐｂｗのニコチンアミドｐｈｒを含む。

カーボンブラック
１つ又は２つ以上の実施形態において、加硫性組成物は、１００重量部のゴムあたり（ｐｈｒ）で、少なくとも０、他の実施形態において、少なくとも１０、他の実施形態において、少なくとも２０重量部（ｐｂｗ）の第一カーボンブラックを含む。これら又は他の実施形態において、加硫性組成物は、最大で２００、他の実施形態において、最大で１００、他の実施形態において、最大で７０ｐｂｗの第一カーボンブラックｐｈｒを含む。１つ又は２つ以上の実施形態において、加硫性組成物は、約０〜約２００、他の実施形態において、約１０〜約１００、他の実施形態において、約２０〜約７０ｐｂｗの第一カーボンブラックｐｈｒを含む。

シリカ分散剤
１つ又は２つ以上の実施形態において、加硫性組成物は、１００重量部のシリカあたりで、少なくとも０、他の実施形態において、少なくとも５、他の実施形態において、少なくとも７重量部（ｐｂｗ）のシリカ分散剤を含む。これら又は他の実施形態において、加硫性組成物は、１００重量部のシリカあたりで、最大で２０、他の実施形態において、最大で１６、他の実施形態において、最大で１２ｐｂｗのシリカ分散剤を含む。１つ又は２つ以上の実施形態において、加硫性組成物は、１００重量部のシリカあたりで、約０〜約２０、他の実施形態において、約５〜約１６、他の実施形態において、約７〜約１２ｐｂｗのシリカ分散剤を含む。

混合機器
ゴム組成物の全ての構成成分を混合することを、標準的な混合機、例えばバンバリー又はブラベンダーミキサ、押出機、ニーダー、及び２つの圧延ミルを用いて行うことができる。上に示唆されるように、構成成分を２つ以上の段階で混合する。第１の段階（すなわち、混合段階）において、典型的には、ゴム成分と充填剤を含むものが調製される。

タイヤの調製
標準的なゴムの成形、成型及び硬化技術を含む通常のタイヤ製造技術にしたがって、組成物を加工してタイヤ部品にしてもよい。典型的に、加硫は、加硫性組成物を成形型内で加熱することによって行われる。例えば、成形型は、約１４０℃〜約１８０℃に加熱されても良い。硬化又は架橋されたゴム組成物を加硫ゴム（一般的に、熱硬化性の三次元ポリマー網目を含んでいる）と言っても良い。充填剤及び加工助剤などのその他の構成成分を、架橋ネットワークの全体にわたって一様に分散させてもよい。空気入りタイヤを以下の、参照により本明細書に組み込まれている、米国特許第５，８６６，１７１号、同第５，８７６，５２７号、同第５，９３１，２１１号、及び同第５，９７１，０４６号にて記述のように作製可能である。

本発明の実施を示すために、以下の実施例を調製して試験した。しかしながら、これらの実施例は、本発明の範囲を制限するものとして見なされるべきではない。特許請求の範囲が本発明を定義する。

本発明の実施を実証するために、以下の表Ｉに提供する構成成分及び混合順序を使用することにより、複数の加硫性組成物を調製した。表Ｉに示すように、２つのマスターバッチ混合工程を使用することにより、加硫性組成物を調製した。次に、最終混合工程において、硬化系を添加し混合した。一般的に言えば、ニコチンアミド及びジフェニルグアニジンの添加及び混合の量及び配置に変更を加えた。表Ｉはまた、これらの組成物及び／又はこれらから調製された加硫物に関して実施されたいくつかの分析試験の結果も提供する。

さまざまな混合工程をバンバリミキサー中で実施した。第一マスターバッチの調製中、ミキサーを７５ｒｐｍで操作し、組成物が到達したピーク温度は１６０℃であった。この時間点で、組成物をミキサーから排出した。約８５℃未満の温度への冷却に際して、組成物を、次に、第二マスターバッチ用に特定されたさまざまな他の構成成分と共に、ミキサーに再導入した。混合を７５ｒｐｍで継続し、約１６０℃のピーク組成物温度が達成された。組成物を再びミキサーから排出し、約８５℃の温度未満に放冷した。この時間点で、次に組成物を、次に、最終混合段階用に特定された構成成分と共に、ミキサーに再導入した。混合を４０ｒｐｍ、約１００℃のピーク組成物温度で継続した。組成物を、次に、ミキサーから排出し、分析試験の目的で、組成物からサンプルを得た。

ＭＤＲ２００を１６０℃で操作しながら使用し、レオメータ測定を行った。ＡｌｐｈａＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ機器を２６６°Ｆで操作しながら使用し、ＲＰＡ測定を行った。ランボーン摩耗試験と同様の試験を使用して摩耗を定量化したが、これは米国特許第７，７５０，０８７号及び６，９３９，９１０号に記載され、本明細書に参照により組み込まれる。対照を示す試験結果は、サンプル１であった。

当業者には、本発明の範囲及び趣旨から逸脱しないさまざまな改変及び変更が明らかとなるであろう。本発明は、本明細書に記載の例示的実施形態のとおりに限定されるものではない。

Claims

加硫性組成物を調製するための方法であって、
ｉ．ゴム、シリカ、シリカ結合剤、強塩基、及びニコチンアミドを混合し、マスターバッチを形成する工程と、
ｉｉ．硬化剤を前記マスターバッチに導入する工程と、
ｉｉｉ．前記硬化剤を前記マスターバッチに混合して、加硫性組成物を形成する工程と、
を含む、方法。
前記強塩基が、グアニジンである、請求項１に記載の方法。
前記強塩基が、ジフェニルグアニジンである、請求項１又は２に記載の方法。
ゴム、シリカ、シリカ結合剤、強塩基、及びニコチンアミドを混合する前記工程が、少なくとも１４０℃のピーク組成物温度を達成する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
ゴム、シリカ、シリカ結合剤、強塩基、及びニコチンアミドを混合する前記工程が、少なくとも１５０℃のピーク組成物温度を達成する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
前記硬化剤を前記マスターバッチに混合する前記工程が、最大で１３０℃のピーク組成物温度を達成する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
前記硬化剤を前記マスターバッチに混合する前記工程が、最大で１１０℃のピーク組成物温度を達成する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
ゴム、シリカ、シリカ結合剤、強塩基、及びニコチンアミドを混合する前記工程が、少なくとも２つのサブ工程で行われる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
ゴム、シリカ、シリカ結合剤、強塩基、及びニコチンアミドを混合する前記工程が、ゴム及びシリカを最初に混合する第一サブ工程と、シリカ結合剤、強塩基、及びニコチンアミドを導入し混合することを含む第二サブ工程とを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
ゴム、シリカ、シリカ結合剤、強塩基、及びニコチンアミドを混合する前記工程が、ゴム、シリカ、シリカ結合剤、及び強塩基を最初に混合する第一サブ工程と、ニコチンアミドを導入し混合することを含む第二サブ工程とを含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
ゴム、シリカ、シリカ結合剤、強塩基、及びニコチンアミドを混合する前記工程が、ゴム、シリカ、シリカ結合剤、及びニコチンアミドを最初に混合する第一サブ工程と、強塩基を導入し混合することを含む第二サブ工程とを含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。