JP2021500433A - トレッド配合物 - Google Patents

Abstract

空気入りタイヤのトレッド部分を調製するためのゴム配合物。該ゴム配合物は、架橋後にエラストマーの化学的、物理的および機械的特性のすべてを想定できる、少なくとも１種の架橋可能な不飽和鎖ポリマーベースと、シリカを含む充填剤と、可塑剤と、硬化システムと、を含む。該架橋可能な不飽和鎖ポリマーベースは、−１５℃〜５℃の間にＴａｎδのピーク値を有し、一方、該可塑剤は、少なくとも１つの極性基を含む脂肪族鎖からなり、５℃〜４０℃の溶融温度を有する。

Description

本発明は、トレッド配合物に関する。

空気入りタイヤの分野における研究の一部は、様々な使用条件において性能が向上したトレッドを得ることに集中している。当業者に知られているように、例えば、ウィンター性能、ウェットグリップ、転がり抵抗および耐摩耗性などの異なる特性に関して同時に改善がなされたトレッドを作製することは、しばしば技術的に困難である。

上述の特性を互いに独立して改善することは可能であるが、結果として、１つの改善が他のすべての悪化につながることなく、すべての特性を同時に改善することは非常に困難である。

例えば、当業者に知られているように、補強充填剤の含有量が多いトレッド配合物は、その転がり抵抗を改善するが、そのウェットグリップを悪化させる。逆に、補強充填剤の含有量が少ないトレッド配合物は、そのウェットグリップを改善するが、その転がり抵抗を悪化させる。

実際に、配合物中のシリカの量を増加させること、または配合物に低分子量樹脂を使用することは、ウェットグリップの改善をもたらしたとしても、転がり抵抗および耐摩耗性の悪化をもたらすことが知られている。

この点において、トレッド配合物の補強充填剤としてシリカを使用することが長期にわたって知られていることを覚えておくべきである。シリカは、カーボンブラックの部分的または全体的な代替品として、シランバインダーと組み合わせて使用される。シランバインダーは、シラノール基に結合して、シリカ粒子間の水素結合の形成を阻害する。

したがって、ウィンター性能、ウェットグリップ、転がり抵抗および耐摩耗性を１つのソリューションで確実に改善できる、シリカ含有トレッド配合物のソリューションが必要である。

本発明の発明者らは、Ｔａｎδの特定のピーク値を特徴とするポリマーベースと、特定の範囲内の溶融温度を有する可塑剤と、を組み合わせることにより、得られたトレッド配合物に前述の要件に沿った改善を与えられることを知見した。

当業者に知られているように、Ｔａｎδは、せん断弾性率（shear modulus）と弾性率（elastic modulus）との比である。本質的に、Ｔａｎδは、粘弾性材料の損失を定量化するために使用される。Ｔａｎδのピーク値は、ポリマーベースのＴａｎδの値が最大になる温度を示す。

本発明の対象は、空気入りタイヤのトレッド部分を調製するためのゴム配合物である。当該ゴム配合物は、少なくとも１種の架橋可能な不飽和鎖ポリマーベースと、シリカを含む充填剤と、可塑剤と、硬化システムと、を含む、ゴム配合物であって；架橋可能な不飽和鎖ポリマーベースが、−１５℃〜５℃の間にＴａｎδのピーク値を有し、可塑剤が、少なくとも１つの極性基を含む脂肪族鎖からなり、５℃〜４０℃の溶融温度を有することを特徴とする。

ここで、および以下において、「架橋可能な不飽和鎖ポリマーベース」という用語は、硫黄または過酸化物系との架橋（硬化）後にエラストマーに通常想定されるすべての化学的、物理的および機械的特性を想定できる、天然または合成の非架橋ポリマーをいう。

ここで、および以下において、硬化システムという用語は、少なくとも硫黄および促進化合物を含む成分の複合体であって、配合物の調製時に最終ブレンド段階で添加され、配合物が硬化温度にさらされるとポリマーベースの硬化を促進することを目的とする複合体をいう。

好ましくは、架橋可能な不飽和鎖ポリマーベースが、−８℃〜５℃の間にＴａｎδのピーク値を有し、可塑剤が、１５℃〜３０℃の溶融温度を有する。

好ましくは、極性基が、エステル基である。

好ましくは、脂肪族鎖が、Ｃ１２〜Ｃ１８の長さを有する。

好ましくは、可塑剤が、配合物中に、１〜１０ｐｈｒの量で存在する。

好ましくは、架橋可能な不飽和鎖ポリマーベースが、スチレン−ブタジエンゴムとポリブタジエンゴムとの混合物から構成される。

本発明のさらなる対象は、本発明によるゴム配合物で製造されたトレッド部分、およびそのようなトレッド部分を含む空気入りタイヤである。

以下の実施例は、本発明をよりよく理解するために、例示的かつ非限定的な目的で含まれている。

２組の配合物を準備した。

第１の組は、従来のアプローチが使用された３つの比較例の配合物（配合物Ａ〜Ｃ）と、本発明の教示による配合物（配合物Ｄ）と、を含む。第１の組のすべての配合物は、本発明の教示によるＴａｎδのピーク値を特徴とする、同じポリマーベースを含む。具体的には、配合物Ａは、可塑剤を含まず、
配合物Ｂは、本発明の可塑剤の溶融温度よりも低いガラス遷移温度を特徴とする可塑剤を含む、という点で配合物Ａとは異なり、
配合物Ｃは、本発明の可塑剤の溶融温度よりも高い軟化温度を特徴とする可塑剤を含む、という点で配合物Ａとは異なり、
配合物Ｄは、本発明により提供されるものと一致する溶融温度を有する可塑剤を含む、という点で配合物Ａとは異なっている。

第２の組は、本発明により提供されるものよりも低いＴａｎδのピーク値を特徴とする、同じポリマーベースを使用する２つの比較例の配合物（配合物ＥおよびＦ）を含む。具体的には、配合物Ｅは、可塑剤を含まず、
配合物Ｆは、本発明により提供されるものと一致する溶融温度を特徴とする可塑剤を含む、という点で配合物Ｅとは異なっている。

実施例に記載される配合物は、以下に説明する手順に従って得た。

−配合物の調製−

［第１の混合ステップ］
混合を開始する前に、接線ロータを有し、内容積が２３０〜２７０リットルのミキサーに、架橋可能なポリマーベース、シリカ、シランバインダー、および提供される場合は可塑剤を充填した。これより、充填率が６６〜７２％に達した。

ミキサーを４０〜６０回転／分の速度で操作し、１４０〜１６０℃の温度に達したら、形成された混合物を取り出した。

［第２の混合ステップ］
先のステップで得られた混合物を、４０〜６０回転／分の速度で操作されるミキサーで再加工し、その後、１３０〜１５０℃の温度に達したら取り出した。

［第３の混合ステップ］
先のステップで得られた混合物に、硬化システム（硫黄、促進剤、酸化防止剤／オゾン劣化防止剤、酸化亜鉛、ステアリン酸）を加え、充填率が６３〜６７％に達した。

ミキサーを２０〜４０回転／分の速度で操作し、１００〜１１０℃の温度に達したら、形成された混合物を取り出した。

表１に、６つの配合物のｐｈｒ単位での組成を示す。

Ｓ−ＳＢＲは、平均分子量がそれぞれ８００〜１５００×１０^３および５００〜９００×１０^３であり、スチレン含有量が２０〜４５％である、溶液重合プロセスによって得られるポリマーベースである。

Ｅ−ＳＢＲは、平均分子量がそれぞれ８００〜１５００×１０^３および５００〜９００×１０^３であり、スチレン含有量が２０〜４５％であり、０〜３０％の油分を使用した、エマルション中の乳化重合プロセスによって得られるポリマーベースである。

ＢＲは、１，４シス含有量が少なくとも４０％のブタジエンゴムである。

配合物Ａ〜Ｄで使用されるポリマーベースは、１℃に等しいＴａｎδのピーク値を特徴とする。一方で、配合物ＥおよびＦで使用されるポリマーベースは、−３８℃に等しいＴａｎδのピーク値を特徴とする。

使用するシリカは、ＥＶＯＮＩＫ社によりＶＮ３の名称で販売されているものであり、表面積が約１７０ｍ^２／ｇである。

使用するシランバインダーは、式（ＣＨ_３ＣＨ_２Ｏ）_３Ｓｉ（ＣＨ_２）_３ＳＳ（ＣＨ_２）_３Ｓｉ（ＯＣＨ_２ＣＨ_３）_３であり、ＥＶＯＮＩＫ社によりＳＩ７５の名称で販売されているものである。

可塑剤^＊は、（本発明により使用される可塑剤の溶融温度よりも低い）約−６０℃のガラス遷移温度を特徴とするＭＥＳ油である。

可塑剤^＊＊は、（本発明により使用される可塑剤の溶融温度よりも高い）約９０℃の軟化温度を特徴とする芳香族樹脂である。

可塑剤^＊＊＊は、（本発明により提供されるものと一致する）２０℃の溶融温度を特徴とするペンタデカン酸メチルエステルである。

ＴＭＱは、ポリ（１，２−ジヒドロ−２，２，４−トリメチルキノリン）の頭字語であり、酸化防止剤として使用されている。

ＴＢＢＳは、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアジルスルホンアミド化合物の頭字語であり、硬化促進剤として使用されている。

ＭＢＴＳは、メルカプトベンゾチアゾールジスルフィド化合物の頭字語であり、硬化促進剤として使用されている。

ＤＰＧは、ジフェニルグアニジン化合物の頭字語であり、硬化促進剤として使用されている。

配合物Ａ〜Ｆを一連の試験にかけ、ウィンター性能、ウェットグリップ、転がり抵抗および耐摩耗性を評価した。

具体的には、ＡＳＴＭ Ｄ５９９２規格に従い、−２０℃でＥ’値を測定してウィンター性能を評価し、ＡＳＴＭ Ｄ５９９２規格に従い、０℃でＴａｎＤを測定してウェットグリップおよび転がり抵抗を評価した。

耐摩耗性は、ＤＩＮ ５３ ５１６規格にしたがって得た。

表２は、上記試験から得られた結果の一覧である。配合物Ａ〜Ｄに関連する値は、配合物Ａに対する指数であり、配合物ＥおよびＦに関連する値は、配合物Ｅに対する指数である。

表２のデータから分かるように、本発明の教示により得られた配合物（配合物Ｄ）は、調査された４つの特性すべてについて全体的に改善されている。

特には、配合物ＢおよびＣに関する結果との比較から、本発明による範囲内に入らない溶融温度での可塑剤の使用は、必要な利点、すなわち、分析された４つの特性すべてを同時に改善する利点をもたらさないことが明らかである。実際に、配合物Ｂは、ウィンター性能および転がり抵抗を改善するが、それと同時にウェットグリップおよび耐摩耗性を低下させている。比較すると、配合物Ｃは、ウェットグリップを改善するが、それと同時に他の３つの特性を悪化させている。

特に、特許請求されるＴａｎδのピーク値を特徴とするポリマーベース、および特許請求された範囲内にある溶融温度を有する可塑剤の使用が、耐摩耗性の点で驚くほど顕著な改善をどのように保証しているかに注意されたい。

配合物Ｅおよび配合物Ｆに関する値の比較から、特許請求される範囲内にある溶融温度を有する可塑剤を使用しても、配合物のポリマーベースが本発明によるＴａｎδのピーク値の要件を満たさない場合、利点が得られないことは明らかである。

Claims (8)

1. 架橋後にエラストマーの化学的、物理的および機械的特性のすべてを想定できる、少なくとも１種の架橋可能な不飽和鎖ポリマーベースと、シリカを含む充填剤と、可塑剤と、硬化システムと、を含む、空気入りタイヤのトレッド部分を調製するためのゴム配合物であって；
   前記架橋可能な不飽和鎖ポリマーベースが、−１５℃〜５℃の間にＴａｎδのピーク値を有し、
   前記可塑剤が、少なくとも１つの極性基を含む脂肪族鎖からなり、５℃〜４０℃の溶融温度を有することを特徴とする、ゴム配合物。
2. 前記架橋可能な不飽和鎖ポリマーベースが、−８℃〜５℃の間にＴａｎδのピーク値を有し、
   前記可塑剤が、１５℃〜３０℃の溶融温度を有することを特徴とする、請求項１に記載の配合物。
3. 前記極性基が、エステル基であることを特徴とする、請求項１または２に記載の配合物。
4. 前記脂肪族鎖が、Ｃ１２〜Ｃ１８の長さを有す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配合物。
5. 前記可塑剤が、配合物中に、１〜１０ｐｈｒの量で存在することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の配合物。
6. 前記架橋可能な不飽和鎖ポリマーベースが、スチレン−ブタジエンゴムとポリブタジエンゴムとの混合物から構成されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の配合物。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の配合物で製造された、トレッド部分。
8. 請求項７に記載のトレッド部分を具える、空気入りタイヤ。