JP2019515094A - 高誘電率硬化ゴム組成物を含むコンポーネントを有するタイヤ及び関連方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書に記載する用語は、実施形態を説明するためだけのものであり、全体として本発明を限定すると解釈すべきではない。
上述したように、本明細書に開示される第1の実施形態は、硬化ゴム組成物からなる少なくとも1種のコンポーネントを含むタイヤを対象とする。タイヤコンポーネントの硬化ゴム組成物は、(a)100phrの少なくとも1種の共役ジエンモノマー含有エラストマーと、(b)少なくとも25phrの補強カーボンブラックを含むフィラーと、(c)硬化パッケージであって、(i)少なくとも10phrの加硫剤と、(ii)少なくとも1種の加硫促進剤と、を含む硬化パッケージと、(d)任意追加的に少なくとも1種の加硫戻り防止剤と、を含む。また、硬化ゴム組成物は、少なくとも20の誘電率を有する。また上述したように、本明細書に開示される第3の実施形態は、増加した架橋密度(対照組成物と比べて)及び少なくとも20の誘電率を有する硬化ゴム組成物を含むビードフィラーを含むタイヤを対象とする。第1及び第2の実施形態のうち特定の実施形態では、タイヤは空気タイヤを含む。
上述したように、第1の実施形態に従って、硬化ゴム組成物からなる少なくとも1種のコンポーネントを含むタイヤが提供され、第2の実施形態に従って、硬化ゴム組成物からなるビードフィラーを含むタイヤが提供される。また上述したように、第2の実施形態に従って、硬化ゴム組成物の誘電率を高める方法が提供される。したがって、第1〜第3の実施形態のそれぞれは、硬化ゴム組成物を含む。第1〜第3の実施形態による硬化ゴム組成物のコンポーネント(又は成分)を以下に記述する。記述では硬化ゴム組成物に含まれる量に言及するが、相当する量は調製するために(又はこのような硬化ゴム組成物の調製プロセスにおいて)使用できると理解すべきであり、これらの相当量は完全に開示されていると見なすべきである。
第1の実施形態に従って、硬化ゴム組成物は、100phrの少なくとも1種の共役ジエンモノマー含有エラストマーを含む。第2及び第3の実施形態のうち特定の実施形態では、硬化ゴム組成物は、100phrの少なくとも1種の共役ジエンモノマー含有エラストマーを含む。第1〜第3の実施形態に従って、硬化ゴム組成物は、1種又は2種以上(例えば、2種、3種、又はそれ以上)の共役ジエンモノマー含有エラストマーを含み得る。100phrの少なくとも1種の共役ジエンモノマー含有エラストマーが存在すると述べることにより、全てのこのようなエラストマーの総量が100部(又は100phr)であることを意味する。少なくとも1種の共役ジエンモノマー含有エラストマーは、任意選択的に少なくとも1種のビニル芳香族モノマーとの組み合わせで(それによって、コポリマーを得る)少なくとも1種の共役ジエンモノマーを含むポリマーとして理解されるべきである。
第4の実施形態のうち特定の実施形態では、硬化ゴム組成物は、上述したゴム(即ち、共役ジエンモノマー含有エラストマーゴム)に加えて又はその代わりに、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ポリアクリレートゴム(アクリレートモノマーとビニルエーテルとのコポリマー)、エチレンアクリルゴム、エチレン酢酸ビニルコポリマー(EVA)、エピクロロヒドリンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、ニトリルゴム、ハロゲン化ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、テトラフルオロエチレン−プロピレンゴム、及びこれらの組み合わせを含む。フッ素ゴムの例としては、パーフルオロエラストマ−ゴム、フルオロエラストマ−ゴム、フルオロシリコーンゴム、テトラフルオロエチレン−プロピレンゴム、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
カーボンブラック
上述したように、第1の実施形態に従って、硬化ゴム組成物は、少なくとも25phrの補強カーボンブラックを含む。第2及び第3の実施形態のうち特定の実施形態では、硬化ゴム組成物は、少なくとも25phrの補強カーボンブラックを含む。第1〜第3の実施形態に従って、1種又は2種以上の補強カーボンブラックを硬化ゴム組成物に使用してもよい。第1〜第3の実施形態のうち特定の実施形態では、硬化ゴム組成物は、25〜200phr(例えば、25phr、35phr、45phr、50phr、55phr、65phr、75phr、85phr、95phr、100phr、110phr、120phr、130phr、140phr、150phr、160phr、170phr、180phr、190phr、又は200phr)、25〜150phr、25〜100phr、35〜200phr、35〜150phr、35〜100phr、50〜200phr、50〜150phr、50〜100phr、75〜200phr、75〜150phr、又は75〜100phrの少なくとも1種の補強カーボンブラックを含む。第1〜第3の実施形態のうち特定の実施形態では、硬化ゴム組成物は、少なくとも1種の非補強カーボンブラックも含む(更に含む)。用語「補強フィラー」は、窒素吸着比表面積(N2SA)が、約20m2/g以上(20m2/g以上を含む)、約50m2/g超(50m2/g超を含む)、約100m2/g超(100m2/g超を含む)、及び約125m2/g超(125m2/g超を含む)である、粒子材料を指すために本明細書で使用される。特定の実施形態では、用語「補強フィラー」は、代替的又は追加的に、約10nm〜約1000nm以下(10nm〜1000nm以下を含む)、約10nm〜約50nm以下(10nm〜50nm以下を含む)の粒径を有する、粒子材料を指すために使用される。
第1〜第3の実施形態のうち特定の実施形態では、硬化ゴム組成物は、少なくとも1種のシリカフィラーを含む(更に含む)。第1〜第3の実施形態のうちシリカフィラーが硬化ゴム組成物に含まれる実施形態では、使用されるシリカフィラーの量は様々であり得る。カーボンブラックと組み合わせたシリカフィラーの例示的な量(例えば、補強フィラーの総量)については上述している。第1〜第3の実施形態のうち特定の実施形態では、硬化ゴム組成物は、5〜100phr(例えば、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、又は100phr)、5〜80phr、5〜60phr、又は5〜50phrの少なくとも1種のシリカフィラーを含む。第1〜第3の実施形態のうち特定の好ましい実施形態では、硬化ゴム組成物は、40phr以下のシリカフィラー、30phr以下のシリカフィラー、20phr以下のシリカフィラー、10phr以下のシリカフィラー、5phr以下のシリカフィラー、又は0phrのシリカフィラーを含む。
本明細書に開示される第1〜第3の実施形態のうち特定の実施形態、特に少なくとも1種のシリカフィラーが存在する実施形態では、硬化ゴム組成物に1種以上のシリカカップリング剤を使用する。シリカカップリング剤は、ゴム組成物中のシリカフィラーの凝集を防止する又は減少させるのに有用である。シリカフィラー粒子の凝集は、ゴム組成物の粘度を上昇させると考えられ、このため、当該凝集を防止することにより、粘度が抑えられ、ゴム組成物を加工及び混合しやすくなる。
第1〜第3の実施形態のうち特定の実施形態では、硬化ゴム組成物は、カーボンブラック及びシリカ以外に、又はカーボンブラック及びシリカに加えて、少なくとも1種のフィラーを含む(更に含む)。本明細書に開示される第1〜第3の実施形態のうち特定の実施形態での使用に好適な追加の補強フィラーの非限定例としては、アルミナ、水酸化アルミニウム、粘土、水酸化マグネシウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、二酸化チタン、補強酸化亜鉛、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。第1〜第3の実施形態のうち特定の実施形態では、硬化ゴム組成物中に少なくとも1種の無機フィラーを(任意のシリカフィラーに加えて、又はいずれかのシリカフィラーの代わりに)含む。本明細書に開示される第1〜第3の実施形態のうち特定の実施形態での使用に好適な無機フィラーは特に限定されず、また非限定例としては、水酸化アルミニウム、タルク、粘土、アルミナ(Al2O3)、酸化アルミニウム三水和物(Al2O3H2O)、水酸化アルミニウム(Al(OH)3)、炭酸アルミニウム(Al2(CO3)2)、硝酸アルミニウム、酸化マグネシウムアルミニウム(MgOAl2O3)、パイロフィライト(Al2O34SiO2.H2O)、ベントナイト(Al2O3.4SiO2.2H2O)、窒化ホウ素、雲母、カオリン、ガラスバルーン、ガラスビーズ、酸化カルシウム(CaO)、水酸化カルシウム(Ca(OH)2)、炭酸カルシウム(CaCO3)、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム(MH(OH)2)、酸化マグネシウム(MgO)、炭酸マグネシウム(MgCO3)、酸化チタン、二酸化チタン、チタン酸カリウム、硫酸バリウム、酸化ジルコニウム(ZrO2)、水酸化ジルコニウム[Zr(OH)2.nH2O]、炭酸ジルコニウム[Zr(CO3)2]、結晶性アルミノケイ酸塩、補強等級の酸化亜鉛(即ち、補強酸化亜鉛)、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
上述したように、第1及び第3の実施形態に従って、硬化ゴム組成物は、少なくとも10phrの加硫剤と少なくとも1種の加硫促進剤とを含む硬化パッケージを含む。また、第2の実施形態のうち特定の実施形態では、硬化ゴム組成物は、硬化パッケージを含み、特定のこのような実施形態では、硬化パッケージは、少なくとも10phrの加硫剤と少なくとも1種の加硫促進剤とを含む。第1〜第3の実施形態のうち特定の実施形態では、ゴム組成物の硬化パッケージは、少なくとも1種の加硫活性化剤(例えば、酸化亜鉛、ステアリン酸など)と、任意追加的に少なくとも1種の加硫阻害剤とを含む(更に含む)。
上述したように、第1及び第3の実施形態の硬化ゴム組成物は、少なくとも1種の加硫剤を少なくとも10phrの量で含む。第2の実施形態のうち特定の実施形態では、硬化ゴム組成物は、少なくとも1種の加硫剤を硬化パッケージの一部として含み、特定のこのような実施形態では、少なくとも1種の加硫剤は、少なくとも10phrの量で存在する。第1〜第3の実施形態に従って、1種又は2種以上(例えば、2種、3種、又はそれ以上)の加硫剤をゴム組成物に使用することができるが、一般に1種のみの加硫剤を使用するであろう。2種以上の加硫剤を使用する場合、本明細書に記載の量は、特に明記しない限り、使用する全ての加硫剤の総量を指す。第1〜第3の実施形態のうち特定の実施形態では、少なくとも1種の加硫剤の量は、10phrより多い(例えば、10.1、10.2、10.3、10.4、10.5、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20phr、又はそれ以上)。第1〜第3の実施形態のうち特定の実施形態では、少なくとも1種の加硫剤の量は、25phr以下、又は20phr以下である。
上述したように、第1及び第3の実施形態の硬化ゴム組成物は、少なくとも1種の加硫促進剤を含む。第2の実施形態のうち特定の実施形態では、硬化ゴム組成物は、少なくとも1種の加硫促進剤を硬化パッケージの一部として含む。第1〜第3の実施形態に従って、1種又は2種以上(例えば、2種、3種、又はそれ以上)の加硫促進剤を硬化ゴム組成物に使用することができる。加硫促進剤は、加硫(又は硬化)に必要な時間及び/又は温度を制御し、得られる組成物の特性を向上させるために使用される。本明細書に開示される第1〜第3の実施形態に従って、硬化ゴム組成物に使用される加硫促進剤(複数可)の種類及び量は、様々であり得る。
第1〜第3の実施形態のうち特定の実施形態では、硬化ゴム組成物は、少なくとも1種の加硫活性化剤を硬化パッケージの一部として含む。第1〜第3の実施形態に従って、1種又は2種以上(例えば、2種、3種、又はそれ以上)の加硫活性化剤をゴム組成物に使用することができる。
第1〜第3の実施形態のうち特定の実施形態では、硬化ゴム組成物は、少なくとも1種の加硫阻害剤を硬化パッケージの一部として含む。第1〜第3の実施形態のうち特定の実施形態では、硬化ゴム組成物は、加硫阻害剤を含まない(即ち、0phr)。加硫阻害剤は、加硫プロセスを制御するため、そして一般的には、所望の時間及び/又は温度に達するまで加硫を遅らせるか又は阻害するために使用され得る。第1〜第3の実施形態のうち特定の実施形態では、加硫阻害剤は、Santogard製のPVI(シクロヘキシルチオフタルミド(cyclohexylthiophthalmide))を含む。第1〜第3の実施形態のうち特定の実施形態では、硬化ゴム組成物に使用される加硫阻害剤の量は、0.1〜3phr、好ましくは0.5〜2phrである。
上述したように、第1の実施形態に従って、硬化ゴム組成物は、任意追加的に少なくとも1種の加硫戻り防止剤を含む。第2及び第3の実施形態のうち特定の実施形態では、硬化ゴム組成物は、任意追加的に少なくとも1種の加硫戻り防止剤を含む。第1〜第3の実施形態のうち特定の実施形態では、ゴム組成物は、少なくとも1種の加硫戻り防止剤を含み、1種又は2種以上の加硫戻り防止剤を使用することができる。第1〜第3の実施形態のうち特定の実施形態では、ゴムは、加硫戻り防止剤を含まない(即ち、0phr)。加硫戻り防止剤は、硬化後の特定のゴム組成物で生じ得る加硫戻りの量を低減するように働き、加硫戻りは、硬化中、歪みサイクル中、又は熱処理中に、硫黄架橋が再配置される(及び消失し得る)現象である。種々の加硫戻り防止剤は、当業者に周知である。第1〜第3の実施形態のうちゴム組成物が51phr以上の天然ゴムを含む実施形態では、ゴム組成物中に少なくとも1種の加硫戻り防止剤を含むことは特に有益であり得る。
第1〜第3の実施形態のうち特定の実施形態では、硬化ゴム組成物は、1種以上の追加成分を含む(即ち、上述したエラストマー(複数可)、フィラー(複数可)、及び硬化パッケージの成分に加えて)。本明細書に開示される第1〜第3の実施形態のゴム組成物に任意選択的に添加され得る様々な他の成分は、当業者に周知であり、油(加工用、伸展用、又はその両方)、ワックス、加工助剤、抗酸化剤、劣化防止剤、ロジン、カーボンブラックカップリング剤、粘着付与樹脂、接着促進剤、及び素練り促進剤を含む。
接着促進剤
第1〜第3の実施形態のうち特定の実施形態では、硬化ゴム組成物は、少なくとも1種の油を含む。1種又は2種以上の油を使用してよい。油は、伸展油として(即ち、油展ジエン系エラストマーの一部として添加される)、加工油として(即ち、配合時に添加される)、又は両方の組み合わせとして存在してよい。上記で論じられるように、芳香族、ナフテン系、及び低PCA油が挙げられるがこれらに限定されない、様々なタイプの加工油及び伸展油を利用してもよい。概して、多くの用途について、本明細書に開示されるゴム組成物に使用される油(加工油及び任意の伸展油)の総量は、約1〜約20phr(1〜20phrを含む)、約1〜約15phr(1〜15phrを含む)、約1〜約10phr(1〜10phrを含む)の範囲である。第1〜第3の実施形態のうち特定の実施形態では、硬化ゴム組成物は、10phr以下、5phr以下、3phr以下、1phr以下、又は0phrの油を含む。
上述したように、本明細書に開示される第2の実施形態は、硬化ゴム組成物タイヤコンポーネントの誘電率を高める方法を対象とする。この方法は、増加した架橋密度(対照組成物と比べて)及び少なくとも20の誘電率を有するゴム組成物を提供することを含む。第2の実施形態に従って、対照組成物は、減少した硫黄量(1.5phr)を含む以外は本発明のゴム組成物と同じ成分を含む。硬化ゴム組成物タイヤコンポーネントと述べることにより、硬化ゴム組成物からなるタイヤコンポーネントを意味する。第2の実施形態のうち特定の実施形態では、タイヤコンポーネントは、ビードフィラーを含むか、又はビードフィラーである。言い換えれば、第2の実施形態のうち特定の実施形態では、硬化ゴム組成物は、タイヤビードフィラーに組み込まれる。
上述したように、第1〜第3の実施形態に従って、硬化ゴム組成物の誘電率は、915MHzで測定するとき、少なくとも20(例えば、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、又はそれ以上)である。第1〜第3の実施形態のうち特定の実施形態では、硬化ゴム組成物の誘電率は、915MHzで測定するとき、20〜100、20〜90、20〜80、20〜70、20〜60、30〜100、30〜90、30〜80、30〜70、30〜60、40〜100、40〜90、40〜80、40〜70、40〜60、50〜100、50〜90、50〜80、又は50〜70である。本明細書で述べる誘電率は、ごく最近硬化したゴム組成物、又は硬化してある期間老化させたゴム組成物(例えば、実施例に記載する老化方法に従って)で測定され得る。
上述したように、本明細書に開示される第3の実施形態は、増加した架橋密度(対照組成物と比べて)及び少なくとも20の誘電率を有する硬化ゴム組成物を含むビードフィラーを含むタイヤを対象とする。第3の実施形態に従って、対照組成物は、減少した硫黄量(1.5phr)を含む以外は本発明のゴム組成物と同じ成分を含む。硬化ゴム組成物を含むビードフィラーと述べることにより、タイヤのビードフィラーコンポーネントが硬化ゴム組成物からなることを意味する。当業者は理解するであろうように、最終タイヤ(例えば、車両への設置準備ができているもの)は、種々の硬化されたタイヤコンポーネント(ビードフィラーなど)を含むであろう。しかしながら、タイヤの製造時に、種々のコンポーネントは、未硬化状態又は部分的にのみ硬化された状態でタイヤに付加され、タイヤ硬化機又はタイヤプレスなどの種々の方法によりタイヤの一部として完全に硬化される。
また、本明細書に開示されるのは、非タイヤ用途向け硬化ゴム組成物を含む第4の実施形態である。第4の実施形態に従って、硬化ゴム組成物は、少なくとも20の誘電率を有する(一般に量を述べるとき、全ての値及び範囲を含むと理解すべである)。言い換えれば、第4の実施形態のゴム組成物は、タイヤでの使用を意図されておらず、又はいずれかのタイヤコンポーネントとして意図されていない。第4の実施形態の硬化ゴム組成物を(例えば、内部に含まれる無線装置の可読性を向上させるために)組み込むことができる非タイヤ用途は、多種多様であってよく、非限定例としては、空気バネ、ブラダ、及び電子通信モジュールなどでのトラッキングに有利な又は望ましい他のコンポーネントが挙げられる。
本明細書に開示される第1〜第3の実施形態に使用するためのゴム組成物(及びその硬化した対応物)は、一般に、(上記で開示した)ゴム組成物の成分を、当該技術分野において既知の方法、例えば、これらの成分をバンバリーミキサー又はロール機で混練するなど、共に混合することによって形成できる。これらの方法は、一般に、少なくとも1回の非生産用マスターバッチ混合段階と、最終生産用混合段階とを含む。語句、非生産用マスターバッチ段階は、当業者に既知であり、一般に、加硫剤又は加硫促進剤を添加しない混合段階であると理解されている。用語、最終生産用混合段階も当業者に既知であり、一般に、ゴム組成物中に加硫剤及び加硫促進剤を添加する混合段階であると理解されている。第1〜第3の実施形態のうち特定の実施形態では、1回の非生産用マスターバッチ混合段階をゴム組成物の調製に使用することができる。第1〜第3の実施形態のうち特定の実施形態では、2回以上(例えば、2回、3回、又はそれ以上)の非生産用マスターバッチ混合段階を使用する。
各成分の量をphr単位で一覧表示する、以下の表1に提示した処方に従って、ゴム組成物を調製した。ゴム組成物は、加硫剤として様々な量の硫黄を含有した。ゴム組成物A〜Dは、10phr未満の硫黄加硫剤を含有するため、対照と見なされ得る。ゴム組成物の調製には、表2に記載した混合方法を使用した。
Claims (16)
- 硬化ゴム組成物からなる少なくとも1種のコンポーネントを含むタイヤであって、前記硬化ゴム組成物が、
a.100phrの少なくとも1種の共役ジエンモノマー含有エラストマーと、
b.少なくとも25phrの補強カーボンブラックを含むフィラーと、
c.硬化パッケージであって、
i.少なくとも10phrの加硫剤と、
ii.少なくとも1種の加硫促進剤と、を含む、硬化パッケージと、
d.任意追加的に少なくとも1種の加硫戻り防止剤と、を含み、
前記硬化ゴム組成物が少なくとも20の誘電率を有する、タイヤ。 - 前記硬化パッケージが10phr超の加硫剤を含む、請求項1に記載のタイヤ。
- 前記加硫剤が硫黄を含む、請求項1に記載のタイヤ。
- 前記加硫剤が硫黄を含む、請求項2に記載のタイヤ。
- 前記少なくとも1種の加硫剤が、加硫剤と加硫促進剤との比が4:1より大きくなるように十分な量で存在する、請求項1〜4のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記硬化ゴム組成物が少なくとも1種の接着促進剤を更に含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記コンポーネントがビードフィラーを含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 外面の少なくとも一部が第2のゴム組成物で囲まれた無線装置を含む電子通信モジュールを更に含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 硬化ゴム組成物タイヤコンポーネントの誘電率を高める方法であって、
増加した架橋密度(対照組成物と比べて)及び少なくとも20の誘電率を有するゴム組成物を提供することを含む、方法。 - 前記ゴム組成物が、
a.100phrの少なくとも1種の共役ジエンモノマー含有エラストマーと、
b.少なくとも25phrの補強カーボンブラックを含むフィラーと、
c.硬化パッケージであって、
i.少なくとも10phrの加硫剤と、
ii.少なくとも1種の加硫促進剤と、を含む、硬化パッケージと、
d.任意追加的に少なくとも1種の加硫戻り防止剤と、を含む、請求項9に記載の方法。 - 前記硬化パッケージが10phr超の加硫剤を含む、請求項9又は10に記載の方法。
- a.前記加硫剤が硫黄を含むこと、
b.前記硬化ゴム組成物がタイヤビードフィラーに組み込まれること、
c.前記少なくとも1種の加硫剤が、加硫剤と加硫促進剤との比が4:1より大きくなるように十分な量で存在すること、又は
d.前記硬化ゴム組成物が少なくとも1種の接着促進剤を更に含むこと、のうちの少なくとも1つを満たす、請求項9〜11のいずれか一項に記載の方法。 - 増加した架橋密度(対照組成物と比べて)及び少なくとも20の誘電率を有する硬化ゴム組成物を含むビードフィラーを含むタイヤ。
- 前記硬化ゴム組成物が、
a.100phrの少なくとも1種の共役ジエンモノマー含有エラストマーと、
b.少なくとも25phrの補強カーボンブラックを含むフィラーと、
c.硬化パッケージであって、
i.少なくとも10phrの加硫剤と、
ii.少なくとも1種の加硫促進剤と、を含む、硬化パッケージと、
d.任意追加的に少なくとも1種の加硫戻り防止剤と、を含む、請求項13に記載のタイヤ。 - 前記加硫剤が硫黄を含む、請求項14に記載のタイヤ。
- 前記硬化ゴム組成物が少なくとも1種の接着促進剤を更に含む、請求項13〜15のいずれか一項に記載のタイヤ。
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