JP2019502584A - エアクラフトタイヤ用のトレッド - Google Patents

Abstract

本発明は、エアクラフトタイヤ、特に、そのトレッドに関する。軸方向幅Lを有する上記トレッド(2)は、上記トレッドの上記軸方向幅Lの少なくとも50％に等しく多くとも80％に等しい軸方向幅L_Cを有し、中間ゴム組成物によって形成される中間部分(3)と；上記中間部分(3)の両側に軸方向に配置され、各々が上記トレッドの上記軸方向幅Lの少なくとも10％に等しく多くとも25％に等しい軸方向幅(L_S1、L_S2)を有し、各々が側方ゴム組成物によって形成されている、２つの側方部分(41、42)とを備える。本発明によれば、上記中間ゴム組成物は、少なくとも50phrの第１のジエンエラストマーと、補強用充填剤と、架橋系とを含み、上記第１のジエンエラストマーは、エチレンとα-オレフィンと非共役ジエンのターポリマーである。
【選択図】図１

Description

本発明の主題は、飛行機タイヤ、特に、飛行機タイヤのトレッドである。

飛行機タイヤは、高圧、高荷重および高速での使用に特徴を有する。一例として、民間航空機に装着するように意図された寸法46×17R20の飛行機タイヤは、15.3バールに等しい圧力、21トンに等しい静荷重および360km/hに等しい最高速度で使用され得る。一般に、飛行機タイヤは、９バールを超える圧力および少なくとも32％に等しいたわみ度で使用される。使用圧力は、例えば、タイヤ・リム協会(TRA)規格によって定められている。タイヤのたわみ度は、定義上、推奨される圧力と荷重の条件下で、例えばTRA規格によって、無負荷インフレート状態から静荷重を受けたインフレート状態にタイヤが変化するときのその半径方向の変形またはその半径方向の高さにおけるその変動である。タイヤのたわみ度は、タイヤの半径方向の高さにおける変動とタイヤの外径とリムフランジ上で測定されるリムの最大直径間の差の半分との比によって定められる、相対的なたわみの形で表される。タイヤの外径は、推奨された圧力にインフレートされた無負荷状態における静的条件下で測定される。
タイヤは回転軸のまわりに回転対称性を示す形状を有するので、タイヤの形状は、一般に、タイヤの回転軸を含む子午面で記載されている。所定の子午面では、半径方向、軸方向および円周方向は、タイヤの回転軸に垂直な方向、タイヤの回転軸に平行な方向および子午面に垂直な方向をそれぞれ示す。「半径方向に」、「軸方向に」および「円周方向に」という表現は、タイヤの「半径方向に」、「軸方向に」および「円周方向に」をそれぞれ意味する。

トレッドは、トレッド表面を介して地面と接触するように意図された、底面からトレッド表面まで半径方向に、トレッドの軸方向幅を定める第１のトレッド端から第２のトレッド端まで軸方向に、およびタイヤの全周にわたって円周方向に伸びているタイヤの一部である。慣例では、トレッドの軸方向幅は、新しいタイヤがTRA規格によって推奨される荷重と圧力の条件を受けるときに、接地面の中心を通過する軸方向直線に沿って測定されるトレッドと地面間の接地面の幅として定められる。トレッドは、一般に、空隙によって分離された高くなった要素から構成される。飛行機タイヤの場合、高くなった要素は、通常、タイヤの全周にわたって連続しかつ周囲の空隙または溝によって分離された円周リブである。タイヤの摩耗部分であるトレッドは、通常天然ゴムとカーボンブラックをベースとする少なくとも１種のゴム組成物を含み、これらの２つの主な要素がゴム組成物に飛行機タイヤの摩耗条件に必要な機械的性質を与えている。これらの主な要素に加えて、そのようなゴム組成物は、慣例では、加硫系および保護剤を含む。
トレッドの半径方向内側に、半径方向タイプのタイヤは、クラウン補強体とそのクラウン補強体の半径方向内側に半径方向カーカス補強体からなる補強体を備えている。クラウン補強体は、エラストマー混合物で被覆され互いに平行な補強要素あるいは補強材から構成される少なくとも１層のクラウン層を備えている。半径方向カーカス補強体は、エラストマー混合物で被覆され、互いに平行であり、実質的に半径方向に延びる、すなわち円周方向で、85°と95°間の角度をなす補強材から構成される少なくとも１層のカーカス層を備えている。クラウン層とカーカス層の補強材は、飛行機タイヤには、通常、ナイロンのような脂肪族ポリアミドでできているか、アラミドのような芳香族ポリアミドでできているかあるいは、例えば、脂肪族ポリアミドおよび芳香族ポリアミドを併用するハイブリッド材料でできている織物補強材である。

飛行機タイヤにおいて、そのタイヤの種々の寿命段階：離陸、タキシングおよび着陸の間に生じる応力から生じる、不規則な摩耗として知られるトレッドに対する均一でない摩耗の存在が観測されている。より詳しくは、トレッドの中間部分と２つの側方部分間のトレッドに対する差動的な摩耗がその中間部分の軸方向に外側で証明されており、この中間部分に対する摩耗がより大きい。トレッドの中間部分に対する差動的な摩耗によって、トレッドは一般にトレッドの側方部分に対して比較的に少ない程度の摩耗だけを有するという事実にもかかわらず、そのタイヤの耐用年数を制限することになり、それ故、その使用の制限およびその早期取り卸しにつながる：これは経済的に不安定である。
当業者は、タイヤの寿命段階に依存して2種類の摩耗を証明した。着陸の際に、トレッドの全軸方向幅の少なくとも50％に等しく多くても80％に等しい軸方向幅を有し、地面と接触することになるトレッドの中間部分は、タイヤの回転速度と飛行機の速度間の速度の差のため、トレッド表面が地面と接触するときに著しい熱的加熱から生じる、「接触摩耗」と言われる摩耗を受ける。離陸前または着陸後のタキシング段階において、中間部分の両側に軸方向に配置され、各々がトレッドの全軸方向幅の少なくとも10％に等しく多くても25％に等しい軸方向幅を有するトレッドの側方部分は、中間部分より高いそれらの回転速度のためこれらの側方部分に動作する制動力から生じる「タキシング摩耗」と呼ばれる摩耗を受ける。従って、トレッドは、着陸時にはその中間部分が、タキシング時にはその側方部分が主に摩耗する。

飛行機タイヤに特定の不規則な摩耗の問題を解決するために、当業者は第１の手法に従って、トレッド表面の膨張した子午輪郭形状を最適化することを探究した。この子午輪郭形状は、外周溝を考慮せずに、その公称圧力に膨張した無負荷状態の新しいタイヤのトレッド表面による子午断面である。この膨張した子午輪郭形状、すなわちその幾何学的形を最適化することは、タイヤと地面との接触面の幾何学的形を最適化すること、その結果として、この接触面の内部の機械的応力を分配すること、それ故トレッドの摩耗に作用することを可能にする。例えば、文献EP 1163120号、EP 1381525号、EP 1477333号およびEP 2310213号には、クラウン層および/またはカーカス層の引張剛性にまたはクラウン層の中間部分と側方部分間の張力剛性の差に作用することによって、あるいは凹面の中心部分を有する最適化されたクラウン層輪郭形状に作用することによってトレッド表面の膨張した輪郭形状を最適化するように意図される解決法が記載されている。すべてのこれらの解決法は、クラウン層の材料および/または幾何学的形状の変化に基づいている。
飛行機タイヤの摩耗に対するもう１つの手法は、トレッドを構成するゴム組成物を最適化することである。実際に、摩耗は、また、凝集が化学組成物に依存するので、特に凝集に特徴を有する、トレッドを構成するゴム組成物および摩耗に対する感受性に依存する。

本発明者らは、先行技術の飛行機タイヤに関して、トレッドの種々の部分のゴム組成物に作用することによって、タキシング段階の間のトレッドの側方部分のタキシシング摩耗に対して同レベルの耐性を保持しながら、着陸段階の間のトレッドの中間部分の耐接触摩耗性の増加の目標を自らに課した。

この目標は、軸方向幅Lを有するトレッドを備え、前記トレッドが下記の部分：
− 上記トレッドの上記軸方向幅Lの少なくとも50％に等しく多くとも80％に等しい軸方向幅L_Cを有し、中間ゴム組成物から構成される中間部分と、
− 上記中間部分の両側に軸方向に配置され、各々が上記トレッドの上記軸方向幅Lの少なくとも10％に等しく多くとも25％に等しい軸方向幅を有し、各々が側方ゴム組成物から構成されている、２つの側方部分
を備え、
− 上記中間ゴム組成物が少なくとも50phrの第１のジエンエラストマーと、補強用充填剤と、架橋系とを含み、その第１のジエンエラストマーがエチレンとα-オレフィンと非共役ジエンのターポリマーである、飛行機タイヤによって達成された。
上記トレッドの上記側方部分が異なる軸方向幅を有しかつ/または異なる側方ゴム組成物を有し得ることは、好ましくは上記側方部分の上記軸方向幅が同一であるとしても、これらの側方ゴム組成物が同一であるとしても、留意しなければならない。
少なくとも50phr(エラストマー100部につき50部)に等しい第１のジエンエラストマーの質量含有量または含有量は、この第１のジエンエラストマーが上記中間ゴム組成物における主なエラストマーであることを意味する。この主なジエンエラストマー含有量は、上記トレッドの上記中間部分の耐接触摩耗性に対して大きく寄与する。
好ましくは、上記中間ゴム組成物は、少なくとも60phrの上記第１のジエンエラストマーを含む。
上記中間ゴム組成物の上記ターポリマー(または上記第１のジエンエラストマー)の合成に使用される上記α-オレフィンは、α-オレフィンの混合物であってもよい。上記α-オレフィンは、一般的には、3個から16個までの炭素原子を含む。例えば、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテンおよび1-ドデセンがα-オレフィンとして適切である。

有利には、上記α-オレフィンはプロピレンであり、その場合、上記ターポリマーはEPDM(エチレンプロピレンジエンモノマー)ゴムと一般に呼ばれる。
上記中間ゴム組成物のターポリマー(または第１のジエンエラストマー)の合成に使用される上記非共役ジエンは、一般的には、６〜12個の炭素原子を含む。例えば、ジシクロペンタジエン、1,4-ヘキサジエン、5-エチリデン-2-ノルボルネン、5-メチレン-2-ノルボルネンまたは1,5-シクロオクタジエンを挙げることができる。
有利には、上記非共役ジエンは、5-エチリデン-2-ノルボルネンまたはジシクロペンタジエンである。
本発明の１つの実施態様によれば、上記中間ゴム組成物の上記第１のジエンエラストマーは、下記の特徴の少なくとも１つ、好ましくは全部を有する：
− 上記エチレン単位は上記第１のジエンエラストマーの20質量％と90質量％の間、好ましくは30質量％と70質量％の間を表す、
− 上記α-オレフィン単位は上記第1のジエンエラストマーの10質量％と80質量％の間、好ましくは15質量％から70質量％までを表す、
− 上記非共役ジエン単位は、第１のジエンエラストマーの0.5質量％と20質量％の間を表す。
上記第１のジエンエラストマーは、エチレンとα-オレフィンと非共役ジエンのターポリマーのマクロ構造またはミクロ構造が、特に上記エチレンとα-オレフィンと非共役ジエン単位のそれぞれの質量含有量が互いに異なる混合物から構成されてもよいと理解される。

本発明の特定の実施態様によれば、上記第１のジエンエラストマーは、上記中間ゴム組成物の唯一のエラストマーである。
本発明のもう１つの特定の実施態様によれば、上記中間ゴム組成物は、第２のエラストマー、好ましくはジエンエラストマー、すなわちジエンモノマー単位を含むエラストマーを含む。上記中間ゴム組成物が第２のエラストマーを含む場合には、好ましくは50phrを超え、より好ましくは60phrを超える上記第１のジエンエラストマーを含む。
上記中間ゴム組成物の上記第２のエラストマーは、「本質的に不飽和の」または「本質的に飽和の」ジエンエラストマーであってもよい。「本質的に不飽和の」は、一般的には、少なくとも部分的に15％(mol％)を超えるジエン由来(共役ジエン)のサブユニットまたは単位の含有量を有する共役ジエンモノマーから得られるジエンエラストマーを意味すると理解される；従って、ブチルゴムまたはEPDMタイプのジエンとα-オレフィンのコポリマーのようなジエンエラストマーは、上記の定義に該当せず、特に「本質的に飽和の」ジエンエラストマー(低含有量または非常に低含有量、常に15％未満のジエン由来のサブユニット)と記載することができる。「本質的に不飽和の」ジエンエラストマーの種類において、「高度に不飽和の」ジエンエラストマーは、特に、50％を超えるジエン由来(共役ジエン)のサブユニットの含有量を有するジエンエラストマーを意味すると理解される。
好ましくは、第２のエラストマーは、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ブタジエンコポリマー、イソプレンコポリマーおよびこれらのエラストマーの混合物からなる群から選択される高度不飽和ジエンエラストマーである。

上記ポリイソプレンは、合成ポリイソプレン(IR)または天然ゴム(NR)であることができる。上記第２のジエンエラストマーは、そのミクロ構造、そのマクロ構造、官能基の存在またはエラストマー鎖上の官能基の種類または位置が互いに異なるジエンエラストマーの混合物から構成され得ると理解される。
タイヤの製造に使用することができるゴム組成物を補強するその能力が知られている上記補強用充填剤は、カーボンブラック、知られているように、カップリング剤を組合せる補強用無機充填剤、例えばシリカ、あるいはこれら２種類の充填剤の混合物であることができる。そのような補強用充填剤は、典型的には、ナノ粒子からなり、それの(質量-)平均サイズは、１マイクロメートル未満、一般的には500nm未満、最も一般的には20nmと200nmの間、より好ましくは20nmと150nmの間である。
有利には、上記中間ゴム組成物の上記補強用充填剤は、カーボンブラックを含む。
上記カーボンブラックは、好ましくは少なくとも90m²/g、より好ましくは少なくとも100m²/gのBET比表面積を有する。タイヤまたはそのトレッド(「タイヤ-グレード」ブラック)に慣用的に使用されるブラックは、このために適切である。より詳しくは、このブラックの中で、100、200または300シリーズ(ASTMグレード)の補強用カーボンブラック、例えば、N115、N134、N234またはN375ブラックが挙げられる。上記カーボンブラックは、単離された状態で、商業的に利用できるようにまたは任意の他の形で、例えば使用されるゴム添加剤の一部の援助として使用することができる。上記カーボンブラックのBET比表面積は、規格D6556-10[多点(少なくとも５点)法−ガス：窒素−相対圧力：P/P0範囲：0.1〜0.3)]に従って測定される。

本発明の特定の実施態様によれば、上記中間ゴム組成物の上記補強用充填剤は、100質量％のカーボンブラックを含む。
本発明のもう１つの実施態様によれば、上記中間ゴム組成物の上記補強用充填剤は、無機充填剤、好ましくはシリカを含む。
「補強用無機充填剤」なる用語は、カーボンブラックに対比して「白色充填剤」、「透明充填剤」ともまたは「非黒色」充填剤とも言われる、それ自体単独で、中間カップリング剤以外の手段によることなく、タイヤの製造を意図するゴム組成物を補強することができる、言い換えれば、通常のタイヤ級カーボンブラックとその補強の役割において置換わることができる任意の無機または鉱質充填剤を、その色合およびその起原(天然または合成)にかかわらずに意味するものと理解すべきである；そのような充填剤は、一般に、知られているように、その表面でのヒドロキシル(-OH)基の存在に特徴を有する。
シリカ質タイプの鉱質充填剤、特にシリカ(SiO₂)は補強用無機充填剤として特に適している。使用するシリカは、当業者にとって既知の任意の補強用シリカ、特に、共に450m²/g未満、好ましくは30〜400m²/g、特に60m²/gと300m²/gの間のBET表面積とCTAB比表面積を示す任意の沈降または焼成シリカであり得る。
補強用無機充填剤が供給される物理的状態は、それが粉末、ミクロビーズ、顆粒あるいはビーズの形であるかどうかは重要でない。もちろん、「補強用無機充填剤」なる用語は、また、特に上記のような高度に分散可能なシリカの、種々の補強用無機充填剤の混合物を意味するように意図される。
本説明において、シリカに関しては、上記BET比表面積は、知られているように、The Journal of the American Chemical Society, Vol.60, page 309, February 1938に記載されているBrunauer-Emmett-Teller法を使用して、さらに具体的には、1996年12月のフランス規格 NF ISO 9277に従って、ガス吸着によって定量される(多点容量測定法(5点法)；ガス：窒素−脱ガス：160℃で１時間−相対圧力範囲 p/po：0.05〜0.17)。CTAB比表面積は、1987年11月のフランス規格NF T 45-007に従って定量される外部表面である(方法B)。
上記ジエンエラストマーに補強用無機充填剤をカップリングするために、周知のように、上記無機充填剤(その粒子の表面)と上記ジエンエラストマーの間に化学的性質および/または物理的性質の満足な結合を与えるように意図された少なくとも二官能性カップリング剤(または結合剤)が使われる。特に少なくとも二官能性オルガノシランまたはポリオルガノシロキサンが使われる。
有利には、上記中間ゴム組成物の補強用充填剤の含有量は、少なくとも20phrに等しく多くても70phrに等しい、好ましくは少なくとも25phrに等しく多くても50phrに等しい。
特に、好ましくは少なくとも25phrに等しく多くても50phrに等しい上記中間ゴム組成物の補強用充填剤の含有量は、タキシングの間の耐タキシング摩耗性を低下させずに、着陸の間の耐接触摩耗性を改善することを可能にする。
上記架橋系は、イオウあるいはイオウ供与体および/またはペルオキシドおよび/またはビスマレイミドをベースとすることができる。上記架橋系は、好ましくは加硫系、すなわち、イオウ(またはイオウ供与剤)と、一次加硫促進剤をベースとする系である。このベース加硫系に、各種既知の二次加硫促進剤または加硫活性化剤、例えば、酸化亜鉛、ステアリン酸もしくは等価の化合物、またはグアニジン誘導体(特にジフェニルグアニジン)、あるいは既知の加硫遅延剤を添加し、これは引き続き説明するように第１非生産段階中および/または生産段階中に混入する。
上記イオウは、0.5phrと12phrの間、特に1phrと10phrの間の好ましい含有量で使用する。上記一次加硫促進剤は、0.5phrと10phrの間、より好ましくは0.5phrと5.0phrの間の好ましい含有量で使用する。
また、上記中間ゴム組成物は、トレッドを構成するように意図されたエラストマー組成物に慣例的に使用する通常の添加剤の全部または一部、例えば、可塑剤、顔料、保護剤、例えば抗オゾンワックス、化学オゾン劣化防止剤または酸化防止剤または抗疲労剤を含み得る。
有利には、上記中間ゴム組成物は、0〜20phrの液体可塑剤を含む。
可塑剤は、23℃で、最終的にその容器の形状とされる能力を有するときに液体であると考えられ、この定義は周囲温度で本来固体である可塑化樹脂とは対照的に示される。液体可塑剤として、植物油、鉱油、エーテル、エステル、ホスフェートまたはスルホネート可塑剤およびこれらの混合物を挙げることができる。
好ましくは、上記中間ゴム組成物の液体可塑剤の含有量は、０に等しい。
少なくとも１つの側方ゴム組成物は、上記中間ゴム組成物と異なることが有利である。
第１実施態様によれば、少なくとも１つの側方ゴム組成物は、ジエンエラストマーと補強用充填剤と架橋系とを含むことが有利であり、そのジエンエラストマーは、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ブタジエンコポリマー、イソプレンコポリマーおよびこれらのエラストマーの混合物からなる群から選択される高度不飽和ジエンエラストマーである。
上記側方ゴム組成物のこの第１実施態様は、先行技術に従うトレッドの上記ゴム組成物と同一であり、それ故、タキシング段階において、参照として使用する先行技術と同一であるトレッドの側方部分の耐摩耗性のレベルを保証する。
第２実施態様によれば、少なくとも１つの側方ゴム組成物は、多くても50phrの、上記第１のジエンエラストマーの実施態様のいずれか１つに従う第１のジエンエラストマーを含むことが有利である。側方ゴム組成物のジエンエラストマーは、上記中間ゴム組成物の上記第１のジエンエラストマーと同一でもよく、同一でなくてもよい。
上記側方ゴム組成物のこの第２実施態様は、タキシング段階において、参照として使用する先行技術に近いトレッドの側方部分の耐摩耗性のレベルを保証する。
通常、上記中間部分の両側に軸方向に配置される上記２つの側方部分は、同一の軸方向幅を有する。有利には、上記２つの側方部分は、同一の側方ゴム組成物から構成される。好ましい実施態様によれば、上記中間部分の両側に軸方向に配置される２つの側方部分は、同一の軸方向幅を有し、同一の側方ゴム組成物から構成される。
上記タイヤが上記トレッドの半径方向内側にクラウン補強体を備えるので、上記タイヤは、上記トレッドの少なくとも上記中間部分と半径方向外側面によっておよび上記クラウン補強体と半径方向内側面によって接触している、ゴム組成物から構成される中間層を備えることが有利である。上記中間層の半径方向外側面と上記トレッドの少なくとも上記中間部分との接触は、この接触の上記軸方向幅が上記トレッドの上記中間部分の上記軸方向幅L_Cに少なくとも等しいことを意味する。上記中間層の上記半径方向内側面と上記クラウン補強体との接触は、クラウン補強体の半径方向に最も内側の部分である、ワーキング補強体を保護するように意図された、上記クラウン補強体の半径方向に最も外側の部分である保護補強体との接触である。この中間層は、接続層とも呼ばれ、本発明に従うゴム組成物を含む上記トレッドと上記クラウン補強体の間により良好な接続を保証する。
第１実施態様によれば、上記中間層は、天然ゴムを含むゴム組成物から構成される。上記ゴム組成物は、補強用充填剤と架橋系を含む。
第２実施態様によれば、上記中間層はエラストマーマトリックスを含むゴム組成物から構成され、それのエラストマーマトリックスは、エチレンとα-オレフィンと非共役ジエンのターポリマーエラストマーを含有し、少なくとも10質量%のジエン単位を含有する。「エラストマーマトリックス」は、上記ゴム組成物に含有するすべてのエラストマーを言及するために使用される。上記ゴム組成物は、また、補強用充填剤と架橋系とを含む。上記エラストマーは、エチレンとα-オレフィンと非共役ジエンのターポリマーのマクロ構造またはミクロ構造が、特にそのエチレンとα-オレフィンと非共役ジエン単位のそれぞれの質量含有量が互いに異なる混合物であってもよいと理解される。ジエン単位は、共役ジエンモノマーまたは非共役ジエンモノマーの重合から得られるモノマーサブユニットの挿入から生じるモノマー単位であり、上記ジエン単位は炭素-炭素二重結合を含む。上記中間層の上記ゴム組成物は、この第２実施態様によれば、上記のようにその一般的な形でまたは文献FR 14/61754号に記載されているその実施態様のいずれか１つの形で使用し得る。
第３実施態様によれば、上記中間層は、エチレン単位と炭素-炭素二重結合を含むジエン単位を含むエラストマーを含むゴム組成物から構成され、それらの単位は、エラストマー内にランダムに分布されている。また、上記ゴム組成物は、補強用充填剤と架橋系とを含む。この第３実施態様に従う、上記中間層の上記ゴム組成物は、上記のようにその一般的な形でまたは文献FR 14/61755号に記載されているその実施態様のいずれか１つの形で使用し得る。
第４実施態様によれば、上記中間層は、半径方向に外側から内側まで、n層Ciを備えるエラストマーラミネートから構成され、nは２以上の整数であり、iは１からnまでの範囲の整数であり、各々がジエンゴム組成物から構成され、上記層C1がエチレン単位とジエン単位とを含むジエンエラストマーEを含み、上記ジエン単位が上記ジエンエラストマーEの10質量％を超えるモノマー単位を表し、上記層Cnが50％を超えるジエン単位の質量含有量を有する50phrから100phr未満までのジエンエラストマーNを含み、ジエンエラストマーNのphrで表される含有量が上記層C1よりも上記層Cnが高く、ジエンエラストマーEのphrで表される含有量が上記層Cnよりも上記層C1が高く、iの値が2からn-1(ここで、nは２より大きい)までの範囲の上記層Ciが10質量％を超えるジエン単位を有するジエンホモポリマーおよびコポリマーからなる群から選択されるジエンエラストマーIを含む。また、上記ゴム組成物は、補強用充填剤と架橋系とを含む。この第４実施態様に従う上記中間層の上記ゴム組成物は、上記のようにこれらの一般的な形でまたは文献FR 14/62227号に記載されているこれらのそれぞれの実施態様のいずれか１つの形で使用され得る。
上記エラストマーの組成物に関して、ミクロ構造は¹H NMR分析によって一般に定量され、¹H NMRスペクトルの分解能がすべての化学種の帰属および定量化を可能にしない場合に¹³C NMR分析によって補足される。測定は、プロトンを観測するために500.43MHzおよび炭素を観測するために125.83MHzの周期数で、Bruker 500MHz NMR分光計を使用して実施する。溶媒に不溶であるが膨潤する能力を有する混合物またはエラストマーの測定には、HRMAS z-グレード4mmプローブが使用され、プロトンデカップリングモードにおけるプロトンおよび炭素を観測することを可能にする。4000Hz〜5000Hzのスピン速度でスペクトルを獲得する。可溶性エラストマーの測定には、液体NMRプローブが使用され、プロトンデカップリングモードにおけるプロトンおよび炭素を観測することを可能にする。不溶性試料は、分析物および膨潤を可能にする重水素化溶媒、一般に重水素化クロロホルム(CDCl₃)で充填されたローターにおいて調製する。使用する溶媒は常に重水素化されなければならず、その化学的性質は当業者によって適応され得る。使用する材料の量は、充分な感度と分解能を有するスペクトルを得るように調節される。可溶性試料は、重水素化溶媒(約1mlにおいて約25mgのエラストマー)、一般に重水素化クロロホルム(CDCl₃)に溶解する。使用する溶媒または溶媒ブレンドは、常に重水素化さればならず、その化学的性質は当業者によって適応され得る。プロトンNMRおよび炭素NMRのために使用されるシーケンスは、それぞれ、可溶性試料および膨潤した試料で同一である。プロトンNMRには、シンプルな30°パルスシーケンスを使用する。分析される分子に帰属するすべての共鳴線を観測するためにスペクトル窓が調節される。各サブユニットの定量化に充分である信号対雑音比を得るために蓄積数が調節される。各パルス間の再循環期間は、定量的測定を得るのに適している。炭素NMRには、シンプルな30°パルスシーケンスを、「核オーバーハウザー」効果(NOE)を回避するとともに定量的なままであるために獲得の間だけプロトンデカップリングによって使用する。スペクトル窓は、分析される分子に帰属するすべての共鳴線を観測するために調節される。各サブユニットの定量化に充分である信号対雑音比を得るために蓄積数が調節される。各パルス間の再循環期間は、定量的測定を得るのに適している。NMR測定は、25℃で実施する。
本発明の特徴は、図１および２によってならびに本発明に従うタイヤに使用されているようなゴム組成物で実施される測定と試験の結果および本発明に従うタイヤで実施される試験の結果によってより良く理解される。

図１(その理解を容易にするために縮尺に示されてない)は、半径方向に外側から内側まで、トレッド2、クラウン補強体5およびカーカス補強体6を備える、本発明に従う飛行機タイヤのクラウンの子午面における断面図を示す。軸方向幅Lを有するトレッド2は、上記トレッドの軸方向幅Lの少なくとも50％に等しく多くても80％に等しい軸方向幅L_Cを有し、中間ゴム組成物から構成される中間部分3と、上記中間部分3の両側に軸方向に配置され、各々が上記トレッドの軸方向幅Lの少なくとも10％に等しく多くても25％に等しい軸方向幅(L_S1、L_S2)を有し、各々が側方ゴム組成物から構成される2つの側方部分(41、42)とを備えている。 図２は、本発明の特定の実施態様に従う飛行機タイヤの上記クラウンの子午面における断面図を示し、上記タイヤ1は、また、上記トレッド2と半径方向外側面によっておよび上記クラウン補強体5と半径方向内側面によって接触している、ゴム組成物から構成される中間層7を含んでいる。

本発明は、より詳しくは、民間航空機の主着陸装置に装着するように意図された、寸法46×17R20の飛行機タイヤの場合で実験した。そのようなタイヤでは、タイヤ圧は15.3バールであり、静荷重は21トンであり、最高速度は360km/hである。
実験室試験および測定は、先行技術の飛行機タイヤトレッドにおいて一般に使用されている天然ゴムをベースとするゴム組成物と比較して、エチレンとα-オレフィンと非共役ジエンのターポリマージエンエラストマーを含む異なるゴム組成物で実施した。
本発明に従う上記ゴム組成物および先行技術のゴム組成物は、下記のプロセスに従って調製した。上記ジエンエラストマー、上記補強用充填剤、更には種々の他の成分は、加硫系を除いて、密閉ミキサー(充填の最終程度：約70容積％)に連続して導入され、それの最初の容器温度は約80℃である。次いで、熱機械的加工(非生産段階)は一工程で実施され、165℃の最大「落下」温度に達するまで、全体で約３〜４分間持続する。そのようにして得られた混合物を回収し、冷却し、次いで、イオウおよびスルファミドタイプの促進剤を70℃でミキサー(ホモフィニッシャー)に混入し、すべてを適切な時間(例えば約10分間)混合する(生産段階)。そのようにして得られた組成物を、引き続き、それらの物理的または機械的特性の測定のためにゴムのスラブ(２〜３mmの厚さ)かまたは薄いシートの形にカレンダー加工するか、あるいは飛行機タイヤトレッドの形に押出し加工する。
上で定義した上記ゴム組成物の耐摩耗性を試料で、特に、質量損失の測定と組合せた、飛行機タイヤの着陸状態を表す、高速摩耗試験によっておよび破壊強度の測定によって評価した。

上記質量損失に関して、ゴム組成物の試料を高速摩耗試験機による摩耗試験にかける。上記高速摩耗試験は、1995年8月に発表されたS.K.Clark,「Touchdown dynamics」, Precision Measurement Company, Ann Arbor, MI, NASA, Langley Research Center, Computational Modeling of Tires, pages 9-19によって論文に記載されている原理に従って実施する。そのトレッド材料を、表面、例えばNorton Vulcan A30S-BF42ディスクの上で摩擦する。接触の間の線速度は、15〜20バールの平均接触圧力によって70m/sである。その装置は、10〜20 MJ/m²接触面のエネルギーを消耗まで摩擦するように設計されている。質量損失性能は、次式に従う質量損失を基づいて評価する：質量損失性能 = 質量損失対照/質量損失試料。結果をベース100で表す。100を超える試料に対する質量損失性能は、対照より良好であると考えられる。
下記に示される表１および２において、ゴム組成物T1およびT2は、参照として使用される先行技術の２種のゴム組成物である。ゴム組成物T1は、飛行機タイヤトレッドを製造するために当業者によって一般に使用されている、天然ゴムをベースとする組成物に対応する。また、ゴム組成物T2は、天然ゴムを含有するが、充填剤の含有量と加硫系がゴム組成物T1と異なっている。
ゴム組成物C1〜C5、C15、C18〜C24は、EPDMジエンエラストマー、カーボンブラックおよび/またはシリカを異なる含有量で含む補強用充填剤および架橋系を含有する。これらは、EPDMジエンエラストマーの含有量によっておよび補強用充填剤(カーボンブラックまたはシリカ)の種類および含有量によって異なる。
それの結果が下記に表１で示されている第1の試験は、破断点伸びおよび質量損失に対するゴム組成物におけるEPDMジエンエラストマーの含有量の影響を示すように意図される。

表１

(1)天然ゴム
(2)EPDM、DowからのNordel IP 4570
(3)規格ASTM D-1765によるN234グレードのカーボンブラック
(4)N-(1,3-ジメチルブチル)-N-フェニル-パラ-フェニレンジアミン: FlexsysからのSantoflex 6-PPD
(5)ステアリン、UniqemaからのPristerene 4931
(6)Umicoreからの工業用グレードの酸化亜鉛
(7)N-シクロヘキシル-2-ベンゾトリアゾールスルフェンアミド、FlexsysからのSantocure CBS

この第１の試験の結果は、ゴム組成物C1〜C5の質量損失性能が参照ゴム組成物T2と比較して常に改善されることを示している。言い換えれば、ゴム組成物C1〜C5の質量損失は、常にゴム組成物T2より少なく、質量損失性能の差は100％EPDMを含むゴム組成物C1の場合には+73％に達することが可能である。破断点伸びに関しては、ゴム組成物C1〜C4では参照より大きいが、EPDM含有量が50phr未満であるゴム組成物C5では参照より小さくなる。上記ゴム組成物における50phrを超えるEPDMの使用によって、質量損失と破断点伸びの間の性能の妥協が良好になることが見られる。従って、本発明は、飛行機を着陸させる段階の間の良好な耐摩耗性を表す、良好な質量損失を保証するという利点を有する。
第２の試験は、質量損失に対するゴム組成物における充填用補強剤の種類と含有量の影響を示すように意図され、それの結果を下記表２に示す。

表２

(1)天然ゴム
(2)EPDM、ダウからのNordel IP 4570
(3)規格ASTM D-1765に従うN234グレードのカーボンブラック
(4)規格ASTM D-1765に従うN115グレードのカーボンブラック
(5)規格ASTM D-1765に従うN550グレードのカーボンブラック
(6)160MPグレードのシリカ
(7)液体シラン、DegussaからのSi69
(8)N-(1,3-ジメチルブチル)-N-フェニル-パラ-フェニレンジアミン、FlexsysからのSantoflex 6-PPD
(9)ステアリン、UniqemaからのPristerene 4931
(10)Umicoreから工業用グレードの酸化亜鉛
(11)N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、FlexsysからのSantocure CBS

この第２の試験の結果は、本発明に従うゴム組成物、C1、C15、C18〜C24の質量損失が、参照ゴム組成物T1と比較して常に改善されることを示している。また、カーボンブラックが、特に70phr未満の含有量で、シリカより良好な結果をもたらすことが見られる。
要するに、飛行機タイヤのトレッドの中間部分を構成する、エチレンとα-オレフィンと非共役ジエンの少なくとも１種のターポリマー、補強用充填剤および架橋系をベースとするゴム組成物は、着陸の間に摩耗を引き起こす耐性に関して性能を非常に改善したタイヤに与える。
また、寸法46×17R20の本発明に従うタイヤと同じ寸法の参照タイヤの間で比較試験を実施した。本発明に従う試験したタイヤは、表２に記載されており、100phrのEPDMおよび30phrのカーボンブラックN234を含むゴム組成物C1から構成されるトレッドを含んでいる。試験した参照タイヤは、上記のゴム組成物T1から構成されるトレッドを含んでいる。

第１の試験は、適切な試験手段で、上記トレッドが完全に摩耗されるまで着陸をシミュレートすること、および完全に摩耗したタイヤの除去時に上記トレッドを摩耗に対応する質量損失を測定することにあった。従って、参照タイヤは375回の着陸後取り外したが、本発明に従うタイヤは675回の着陸後取り外した。言い換えれば、本発明に従うタイヤは、全体に摩滅し取り外した後の参照タイヤの着陸数の1.8倍機能した。
第２の試験は、適切な試験手段で、所定距離にわたるタキシング段階を表す走行をシミュレートすることおよびこの距離でトレッドの摩耗に対応する質量損失を測定することにあった。約700kmの走行後、参照タイヤおよび本発明に従うタイヤのそれぞれの質量損失は、実質的に同じレベルにあることが認められた。タキシング摩耗に対する耐性のこの低下がないことは、当業者にとって、補強用充填剤のより低い含有量−試験した実施例において、参照タイヤのN234カーボンブラックの47.5phrの代わりに、本発明に従うタイヤの30phrのN234カーボンブラック−が耐摩耗性を低下させるにちがいないことから驚くべきことである。

これらの比較摩耗試験の結果に基づき、本発明者らは本発明に従うタイヤが、参照タイヤと比較して、着陸、タキシングおよびブレーキングの段階を含むタイヤの全使用サイクルにわたって摩耗寿命における全体的な増加を可能にすると考える。
また、トレッドのより規則的な摩耗によって得られた本発明に従うタイヤの摩耗寿命におけるこの増加は、タイヤに溝を付け直すこと、すなわち寿命終了後のタイヤの摩滅したトレッドを取り替えることの観点から有利である。
寿命終了時の先行技術のタイヤには、そのトレッドが中間部分と側方部分の間に摩耗の差を有するために、一般に、溝を付け直す操作には、摩滅したトレッドの除去を除けば、一般に金属補強材から構成され保護層と呼ばれる半径方向に最も外部のクラウン層の除去が必要であり、前記保護層はトレッドのその付近のため上記タイヤの寿命終了時に損傷をしばしば受けている。
本発明に従うタイヤには、そのトレッドの軸方向幅にわたってより規則的な摩耗のため、保護層の除去はタイヤの寿命終了時のその整合性のためもはや必要でなく、これは溝を付け直す操作において経済的利益を生じる。

Claims (23)

1. 軸方向幅Lを有するトレッド(2)を備え、前記トレッド(2)が下記の部分：
   − 前記トレッドの上記軸方向幅Lの少なくとも50％に等しく多くとも80％に等しい軸方向幅L_Cを有し、中間ゴム組成物から構成される中間部分(3)と、
   − 前記中間部分(3)の両側に軸方向に配置され、各々が前記トレッドの前記軸方向幅Lの少なくとも10％に等しく多くとも25％に等しい軸方向幅(L_S1、L_S2)を有し、各々が側方ゴム組成物から構成されている、２つの側方部分(41、42)、
   を備える飛行機タイヤ(1)であって、
   前記中間ゴム組成物が、少なくとも50phrの第１のジエンエラストマーと、補強用充填剤と、架橋系とを含み、その第１のジエンエラストマーがエチレンとα-オレフィンと非共役ジエンのターポリマーであることを特徴とする、前記飛行機タイヤ(1)。
2. 前記中間ゴム組成物が、少なくとも60phrの第１のジエンエラストマーを含む、請求項１記載のタイヤ(1)。
3. 前記α-オレフィンが、プロピレンである、請求項１または２記載のタイヤ(1)。
4. 前記非共役ジエンが、5-エチリデン-2-ノルボルネンまたはジシクロペンタジエンである、請求項１〜３のいずれか１項記載のタイヤ(1)。
5. 第１のジエンエラストマーが、下記の特徴の少なくとも１つ、好ましくはすべてを有する、請求項１〜４のいずれか１項記載のタイヤ(1)：
   − 前記エチレン単位が前記第１のジエンエラストマーの20質量％と90質量％の間、好ましくは30質量％と70質量％の間を示す、
   − 前記α-オレフィン単位が前記第１のジエンエラストマーの10質量％と80質量％の間、好ましくは15質量％と70質量％の間を示す、
   − 前記非共役ジエン単位が前記第１のジエンエラストマーの0.5質量％と20質量％の間を示す。
6. 第１のジエンエラストマーが、前記中間ゴム組成物の唯一のエラストマーである、請求項１〜５のいずれか１項記載のタイヤ(1)。
7. 前記中間ゴム組成物が、第２のエラストマー、好ましくはジエンエラストマーを含む、請求項１〜５のいずれか１項記載のタイヤ(1)。
8. 前記第２のエラストマーが、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ブタジエンコポリマー、イソプレンコポリマーおよびこれらのエラストマーの混合物からなる群から選択される高度不飽和ジエンである、請求項７記載のタイヤ(1)。
9. 前記中間ゴム組成物の前記補強用充填剤が、カーボンブラックを含む、請求項１〜８のいずれか１項記載のタイヤ(1)。
10. 前記中間ゴム組成物の前記補強用充填剤が、100質量％のカーボンブラックを含む、請求項９記載のタイヤ(1)。
11. 前記中間ゴム組成物の前記補強用充填剤が、無機充填剤、好ましくはシリカを含む、請求項１〜９のいずれか１項記載のタイヤ(1)。
12. 前記中間ゴム組成物の前記補強用充填剤含有量が、少なくとも20phrに等しく多くても70phrに等しい、好ましくは少なくとも25phrに等しく多くても50phrに等しい、請求項１〜１１のいずれか１項記載のタイヤ(1)。
13. 上記中間ゴム組成物が、０〜20phrの液体可塑剤を含む、請求項１〜１２のいずれか１項記載のタイヤ(1)。
14. 前記中間ゴム組成物の前記液体可塑剤の含有量が、０に等しい、請求項１３記載のタイヤ(1)。
15. 少なくとも１つの側方ゴム組成物が、前記中間ゴム組成物と異なる、請求項１〜１４のいずれか１項記載のタイヤ(1)。
16. 少なくとも１つの側方ゴム組成物が、ジエンエラストマーと、補強用充填剤と、架橋系とを含み、そのジエンエラストマーがポリブタジエン、ポリイソプレン、ブタジエンコポリマー、イソプレンコポリマーおよびこれらのエラストマーの混合物からなる群から選択される高度不飽和ジエンエラストマーである、請求項１〜１５のいずれか１項記載のタイヤ(1)。
17. 少なくとも１つの側方ゴム組成物が、多くても50phrの請求項１〜５のいずれか１項記載の前記第１のジエンエラストマーを含む、請求項１〜１６のいずれか１項記載のタイヤ(1)。
18. 前記中間部分(3)の両側に軸方向に配置される前記２つの側方部分(41、42)が、同一の軸方向幅(L_S1、L_S2)を有し、同一の側方ゴム組成物から構成される、請求項１〜１７のいずれか１項記載のタイヤ(1)。
19. 前記トレッド(2)の内側に半径方向にクラウン補強体(5)を備える前記タイヤであって、前記タイヤ(1)が、前記トレッド(2)の少なくとも前記中間部分(3)と半径方向外側面によっておよび前記クラウン補強体(5)と半径方向内側面によって接触している、少なくとも１つのゴム組成物から構成される中間層(7)を備えている、請求項１〜１８のいずれか１項記載のタイヤ(1)。
20. 前記中間層(7)が、天然ゴムを含むゴム組成物から構成される、請求項１９記載のタイヤ(1)。
21. 前記中間層(7)が、エラストマーマトリックスを含むゴム組成物から構成され、そのエラストマーマトリックスがエチレンとα-オレフィンと非共役ジエンのターポリマーエラストマーを含有しかつ少なくとも10質量％のジエン単位を含有する、請求項１９記載のタイヤ(1)。
22. 前記中間層(7)が、エチレン単位と炭素-炭素二重結合を含むジエン単位とを含むエラストマーを含むゴム組成物から構成され、これらの単位が前記エラストマー内にランダムに分布されている、請求項１９記載のタイヤ(1)。
23. 前記中間層(7)が、半径方向に外側から内側まで、n層Ci(nは２以上の整数であり、iは１からnまでの範囲の整数である)を備えるエラストマーラミネートから構成され、各々がジエンゴム組成物から構成され、前記層C1がエチレン単位およびジエン単位を含むジエンエラストマーEを含み、前記ジエン単位が10質量％を超える前記ジエンエラストマーEのモノマー単位を示し、前記層Cnが50％より多いジエン単位の質量含有量を有する50phrから100phr未満までのジエンエラストマーNを含み、ジエンエラストマーNのphrで表される前記含有量が前記層C1よりも前記層Cnにおいて高く、ジエンエラストマーEのphrで表される前記含有量が前記層Cnよりも前記層C1において高く、iの値が2からn-1(ここで、nは２より大きい)までの範囲にある場合の前記層Ciが10質量％を超えるジエン単位を有するジエンホモポリマーおよびコポリマーからなる群から選択されるジエンエラストマーIを含む、請求項１９記載のタイヤ(1)。

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