JP2022554015A - 特定のゴム組成物のトレッドを有するタイヤ及びその関連方法 - Google Patents

特定のゴム組成物のトレッドを有するタイヤ及びその関連方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2022554015A
JP2022554015A JP2022525843A JP2022525843A JP2022554015A JP 2022554015 A JP2022554015 A JP 2022554015A JP 2022525843 A JP2022525843 A JP 2022525843A JP 2022525843 A JP2022525843 A JP 2022525843A JP 2022554015 A JP2022554015 A JP 2022554015A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phr
certain embodiments
rubber
rubber composition
filler
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022525843A
Other languages
English (en)
Inventor
ジェイ. シュタイヤー、ジャスティン
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 (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 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 filed Critical 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
Publication of JP2022554015A publication Critical patent/JP2022554015A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C1/00Tyres characterised by the chemical composition or the physical arrangement or mixture of the composition
    • B60C1/0016Compositions of the tread
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L47/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds; Compositions of derivatives of such polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L7/00Compositions of natural rubber
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L9/00Compositions of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L9/00Compositions of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
    • C08L9/06Copolymers with styrene

Abstract

本明細書では、改善された剛性を有するトレッドを有するタイヤが開示され、トレッドは、特定の成分のゴム組成物から作られ、ゴム組成物は、エラストマー成分と、特定のヒドロキシル価を有するテルペンフェノール樹脂及びDCPD系樹脂を含む樹脂成分と、補強シリカ充填剤及びカーボンブラックを含む充填剤成分と、任意選択的に液体可塑剤と、硬化パッケージと、を含む。また、エラストマー成分と、補強シリカ充填剤及びカーボンブラックを含む充填剤成分と、任意選択的に液体可塑剤と、硬化パッケージと、を含むゴム組成物中で、特定のヒドロキシル価を有するテルペンフェノール樹脂とDCPD系樹脂とを含む樹脂構成成分を使用することにより、タイヤトレッドの剛性を改善するための方法も開示される。【選択図】なし

Description

本出願は、特定のゴム組成物のトレッドを有するタイヤ及びその関連方法に関する。
タイヤは、路面に接触するトレッドを含めて多くの構成要素を含んでいる。タイヤトレッドを含むゴム組成物を調製するために使用される特定の成分は、様々であり得る。タイヤトレッドゴム組成物の配合は、ある特性(例えば、湿潤性能)の改善をもたらす配合への変更が、別の特性(例えば、剛性)の劣化をもたらし得るので、複雑な科学である。
本明細書に開示されるのは、特定のゴム組成物のトレッドを有するタイヤ及びその関連方法である。
第1の実施形態では、改善された湿潤性能及び改善された剛性を有するトレッドを備え、ゴム組成物から作られるタイヤが提供され、ここで、ゴム組成物は、(a)100部のエラストマー成分であって、スチレン-ブタジエン共重合体、ポリブタジエン、天然ゴム、及びポリイソプレンからなる群から選択される少なくとも1種のゴムを含む、エラストマー成分と、(b)20~60phrの樹脂成分であって、(i)80以上、好ましくは90以上、より好ましくは100以上のヒドロキシル価を有するテルペンフェノール樹脂と、(ii)DCPD系樹脂と、を含み、テルペンフェノール樹脂(i)が、樹脂成分の過半重量を構成する、樹脂成分と、(c)充填剤成分であって、(i)91~140phr、好ましくは100~130phrの補強シリカ充填剤、及び(ii)1~20phr、好ましくは5~10phrのカーボンブラック充填剤、を含む、充填剤成分と、(d)0~30phrの液体可塑剤と、(e)硬化パッケージと、を含む。
第2の実施形態では、タイヤトレッドの湿潤性能及び剛性を改善するための方法が提供され、方法は、20~60phrの樹脂成分をタイヤトレッドゴム組成物に組み込むことを含み、ここで、樹脂成分は、(i)80以上、好ましくは90以上、より好ましくは100のヒドロキシル価を有するテルペンフェノール樹脂と、(ii)DCPD系樹脂とを含み、テルペンフェノール樹脂(i)は、樹脂成分の過半重量を構成し、タイヤトレッドゴム組成物は、100部のエラストマー成分であって、スチレン-ブタジエン共重合体、ポリブタジエン、天然ゴム、及びポリイソプレンからなる群から選択される少なくとも1種のゴムを含む、エラストマー成分と、充填剤成分であって、91~140phrの補強シリカ充填剤と、1~20phr、好ましくは5~10phrのカーボンブラック充填剤と、を含む、充填剤成分と、0~30phrの液体可塑剤と、硬化パッケージとを含み、それにより、タイヤトレッドゴム組成物を製造する。
第1の実施形態では、改善された湿潤性能及び改善された剛性を有するトレッドを備え、ゴム組成物から作られるタイヤが提供され、ここで、ゴム組成物は、(a)100部のエラストマー成分であって、スチレン-ブタジエン共重合体、ポリブタジエン、天然ゴム、及びポリイソプレンからなる群から選択され少なくとも1種のゴムを含む、エラストマー成分と、(b)20~60phrの樹脂成分であって、(i)80以上、好ましくは90以上、より好ましくは100以上のヒドロキシル価を有するテルペンフェノール樹脂と、(ii)DCPD系樹脂と、を含み、テルペンフェノール樹脂(i)が、樹脂成分の過半重量を構成する、樹脂成分と、(c)充填剤成分であって、(i)91~140phr、好ましくは100~130phrの補強シリカ充填剤、及び(ii)1~20phr、好ましくは5~10phrのカーボンブラック充填剤、を含む、充填剤成分と、(d)0~30phrの液体可塑剤と、(e)硬化パッケージと、を含む。
第2の実施形態では、タイヤトレッドの湿潤性能及び剛性を改善するための方法が提供され、方法は、20~60phrの樹脂成分をタイヤトレッドゴム組成物に組み込むことを含み、ここで、樹脂成分は、(i)80以上、好ましくは90以上、より好ましくは100のヒドロキシル価を有するテルペンフェノール樹脂と、(ii)DCPD系樹脂とを含み、テルペンフェノール樹脂(i)は、樹脂成分の過半重量を構成し、タイヤトレッドゴム組成物は、100部のエラストマー成分であって、スチレン-ブタジエン共重合体、ポリブタジエン、天然ゴム、及びポリイソプレンからなる群から選択される少なくとも1種のゴムを含む、エラストマー成分と、充填剤成分であって、91~140phrの補強シリカ充填剤と、1~20phr、好ましくは5~10phrのカーボンブラック充填剤と、を含む、充填剤成分と、0~30phrの液体可塑剤と、硬化パッケージとを含み、それにより、タイヤトレッドゴム組成物を製造する。第2の実施形態の方法は、本明細書に開示される第1の実施形態によるゴム組成物を使用してタイヤトレッドの湿潤性能及び剛性を改善するための方法としても理解することができる。
定義
本明細書に記載される用語は、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。
本明細書で使用されるとき、用語「BR」又は「ポリブタジエン」は、1,3-ブタジエンのホモポリマーを指す。
本明細書で使用されるとき、用語「大部分」は、50%超(例えば、少なくとも50.1%、少なくとも50.5%、少なくとも51%など)を指す。
本明細書で使用されるとき、用語「少数」は、50%未満(例えば、49.5%以下、49%以下など)を指す。
本明細書で使用されるとき、略記Mnは、数平均分子量に使用される。
本明細書で使用されるとき、略記Mpは、ピーク分子量に使用される。
本明細書で使用されるとき、略記Mwは、重量平均分子量に使用される。
本明細書で特に明記しない限り、用語「ムーニー粘度」は、ムーニー粘度、ML1+4を指す。ゴム組成物のムーニー粘度は、加硫又は硬化に先立って測定されることを、当業者は理解するであろう。
本明細書で使用されるとき、用語「天然ゴム」は、パラゴムノキゴムの木などの原料、及び非パラゴムノキ原料(例えば、グアユールゴムノキ及びTKSなどのタンポポ)から収穫することができるものなどの、天然由来のゴムを意味する。言い換えれば、用語「天然ゴム」は、合成ポリイソプレンを除くものと解釈すべきである。
本発明で使用する場合、用語「phr」とは、ゴム100部あたりの部を意味する。100部のゴムは、本明細書において100部のエラストマー成分とも称される。
本明細書で使用するとき、用語「ポリイソプレン」は、合成ポリイソプレンを意味する。言い換えれば、この用語は、イソプレンモノマーから製造されたポリマーを示すために用いられ、天然由来のゴム(例えば、パラゴムノキ天然ゴム、グアユール起源の天然ゴム、又はタンポポ起源の天然ゴム)を含むと解釈すべきではない。ただし、用語「ポリイソプレン」は、イソプレンモノマーの天然源から製造されるポリイソプレンを含むと解釈すべきである。
本明細書で使用されるとき、用語「SBR」は、スチレン-ブタジエン共重合体ゴムを意味する。
本明細書で使用されるとき、用語「トレッド」は、通常の膨張及び負荷下で道路と接触するタイヤの部分、並びに任意のサブトレッドの両方を指す。
タイヤトレッドのゴム組成物
上記のように、本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態は、特定のゴム組成物から作られた、改善された剛性を有するトレッドを含むタイヤ、並びに特定のゴム組成物を製造することによってタイヤトレッドの剛性を改善する方法に関する。ゴム組成物は、一般に、ゴム組成物のうちの1つを成形及び硬化することによるトレッドパターンの形成を含むプロセスによって、タイヤ用のトレッドを調製する際に使用される。したがって、タイヤトレッドは、ゴム組成物のうちの1つの硬化形態を含む。ゴム組成物は、形成されたがまだタイヤに組み込まれていないトレッドの形態で存在し得、及び/又はタイヤの一部を形成するトレッド内に存在し得る。
エラストマー成分
上記のように、第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、タイヤトレッド用のゴム組成物は、スチレン-ブタジエン共重合体、ポリブタジエン、天然ゴム、ポリイソプレン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択された少なくとも1種のゴムを含む、100部のエラストマー成分を含む。総量100部のエラストマー又はゴムが使用され、その結果、他の成分の量は、phrの量で、又はゴム100部(又はエラストマー成分100部)あたりの部数で列挙され得る。非限定例として、25部のスチレン-ブタジエンゴム、55部のポリブタジエン、20部の天然ゴム、及び110部の補強シリカ充填剤を含有するゴム組成物については、シリカ充填剤の量は、110phrとも記載され得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、100部のエラストマー成分は、少なくとも1種のスチレン-ブタジエン共重合体ゴム、少なくとも1種のポリブタジエンゴム、及び天然ゴム又はポリイソプレンのうちの少なくとも一方を含む。特定のそのような実施形態では、前述のゴムのそれぞれの1種だけがエラストマー成分に使用され、即ち、1種のSBR、1種のBR、及びポリイソプレンの天然ゴムの1種だけが使用される。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分は、少なくとも40部の天然ゴム、少なくとも95%の 及び-101℃未満のTgを有する10~40部のポリブタジエン、並びに10~40部のスチレン-ブタジエン共重合体ゴムを含む。第1の実施形態及び第2の実施形態における他の実施形態では、エラストマー成分は、少なくとも95%のシス結合含量及び-101℃未満のTgを有する少なくとも60部のポリブタジエンゴムを含む。第1の実施形態及び第2の実施形態における更なる他の実施形態では、以下でより詳細に説明するように、エラストマー成分は、シリカ反応性官能基を有する少なくとも20phr、好ましくは30~60phrのSBRを含む。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、100部のエラストマー成分は、スチレン-ブタジエン共重合体、ポリブタジエン、天然ゴム、ポリイソプレン、及びそれらの組み合わせから選択されたゴム(のみ)からなる。第1の実施形態及び第2の実施形態における他の実施形態では、100部のエラストマー成分は、1種以上の追加のゴムを含む。第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、1種以上の追加のゴムが存在する場合、その量は、概して、好ましくは20部以下(例えば、20部、15部、10部、5部、又はそれ以下)、15部以下(例えば、15部、10部、5部、又はそれ以下)、又は5部以下(例えば、5部、4部、3部、2部、1部、又はそれ以下)に限定される。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、1種以上の追加のゴムは、ジエンモノマー含有ゴムから選択される。特定の実施形態では、1種以上の追加のゴム(iv)は、スチレン-イソプレンゴム、ブタジエン-イソプレン-ゴム、スチレン-イソプレン-ブタジエンゴム、ブチルゴム(ハロゲン化及び非ハロゲン化の両方)、エチレン-プロピレンゴム(ethylene-propylene rubber、EPR)、エチレン-ブチレンゴム(ethylene-butylene rubber、EBR)、エチレン-プロピレン-ジエンゴム(ethylene-propylene-diene rubber、EPDM)、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される。
スチレン-ブタジエン共重合体ゴム
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、1種以上のスチレン-ブタジエン共重合体ゴムが使用される場合、タイヤトレッド用のゴム組成物のエラストマー成分に使用される特定のスチレン-ブタジエン共重合体及びその量は、様々であり得る。1種以上(例えば、2種又は3種)のスチレン-ブタジエン共重合体ゴムを使用することができる。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分は、少なくとも20phr(例えば、20phr、30phr、40phr、50phr、60phr、70phr、80phrなど)のスチレン-ブタジエン共重合体ゴムを含む。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の他の実施形態では、エラストマー成分は、過半重量のスチレン-ブタジエン共重合体ゴム(例えば、51phr以上、60phr以上、70phr以上、51~80phr、51~70phr、60~80phrなど)を含む。第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、スチレン-ブタジエン共重合体ゴムは、官能化されていても、官能化されていなくてもよい。本明細書で使用されるとき、官能化という用語は、官能基及びカップリング剤の両方の使用を包含すると理解されるべきである。1種又は2種以上の官能基が各SBRに利用され得る。一般に、官能基は、ポリマーの先端部に、ポリマーの末端部に、ポリマー鎖の骨格に沿って、又はこれらの組み合わせで存在し得る。ポリマーの一方又は両方の末端に存在する官能基は、一般に、官能性開始剤、官能性停止剤、又はその両方の使用の結果である。代替として又は更に、官能基は、カップリング剤を使用した複数のポリマー鎖の結合の結果として存在し得る(以下に記載される)。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の好ましい実施形態では、ゴム成分は、好ましくはシリカ反応性官能基で官能化された少なくとも1種のスチレン-ブタジエン共重合体ゴムを含む。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分に使用される唯一のスチレン-ブタジエン共重合体ゴムは、シリカ反応性官能基で官能化されたスチレン-ブタジエン共重合体ゴムである。前述の特定の実施形態では、シリカ反応性官能基を有するスチレン-ブタジエン共重合体ゴムの量は、少なくとも20phr(例えば、20phr、30phr、40phr、50phr、60phr、70phr、80phrなど)、好ましくは30~60phr(例えば、30phr、40phr、50phr、又は60phr)である。第1の実施形態及び第2の実施形態における他の実施形態では、エラストマー成分は、少なくとも1種の官能化されないスチレン-ブタジエンゴムを含み、特定のそのような実施形態では、官能化されないスチレン-ブタジエンゴムは、例えば、シリカ反応性官能基で官能化された官能化スチレン-ブタジエン共重合体ゴムと組み合わせて使用される。シリカ反応性官能基の非限定例としては、以下でより詳細に記載するように、一般に、窒素含有官能基、ケイ素含有官能基、酸素又は硫黄含有官能基、及び金属含有官能基が挙げられる。
官能化されたSBRが第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態のエラストマー成分に使用される場合、官能化は、ポリマーの一方若しくは両方の末端に官能基を付加することにより、ポリの主鎖に官能基を付加することにより(又は前述の組み合わせ)、又は複数のポリマー鎖をカップリング剤に結合することにより、又はそれらの組み合わせによって達成することができる。そのような効果は、他の鎖を結合及び/又は官能化するのに役立つカップリング剤、官能化剤、又はそれらの組み合わせでリビングポリマーを処理することによって達成することができる。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、官能化されたSBRは、1つ以上の官能基を含むが、結合されない(即ち、カップリング剤を含まない)。一般に、カップリング剤及び/又は官能化剤は、様々なモル比で使用することができる。あるいは、第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、官能化されたSBRは、単にカップリング剤の使用の結果に由来するシリカ反応性であり得る。本明細書においてカップリング剤及び官能化基(及びそのために使用される化合物)の両方の使用が参照されるが、当業者は、特定の化合物が両方の機能を果たし得ることを理解する。つまり、特定の化合物は、ポリマー鎖を結合すること、及び官能基と共にポリマー鎖を提供することの両方ができる。当業者はまた、ポリマー鎖を結合する能力はポリマー鎖と反応したカップリング剤の量に依存し得ることを理解する。例えば、反応開始剤のリチウムの当量とカップリング剤の脱離基(例えば、ハロゲン原子)の当量との1対1の比でカップリング剤を添加する場合、有利な結合を達成することができる。カップリング剤の非限定例としては、金属ハライド、半金属ハライド、アルコキシシラン、アルコキシスタンナン、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態においてSBR中のシリカ反応性官能基として利用することができる窒素含有官能基の非限定例としては、置換又は非置換アミノ基、アミド残基、イソシアネート基、イミダゾリル基、インドリル基、イミノ基、ニトリル基、ピリジル基、及びケチミン基が挙げられるが、これらに限定されない。上記置換又は非置換アミノ基は、一級アルキルアミン、二級アルキルアミン、又は環状アミン、及び、置換又は非置換イミン由来のアミノ基を含むと理解されたい。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分のSBRは、前述の窒素含有官能基のリストから選択される1つのシリカ反応性官能基において含む。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRは、イミノ基の形態で窒素を含む化合物からのシリカ反応性官能基を含む。このようなイミノ含有官能基は、ポリマー鎖の活性末端を、以下の式(I):
Figure 2022554015000001
[式中、R、R’、R’’及びR’’’は、それぞれ独立して、アルキル基、アリル基、及びアリール基からなる群から選択される1~18個の炭素原子(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、又は18個の炭素原子)を有する基から選択され、m及びnは、それぞれ、1~20(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、又は20)及び1~3(1、2、又は3)の整数である]を有する化合物と反応させることによって付加され得る。R、R’、R’’、及びR’’’の各々は、好ましくはヒドロカルビルであり、ヘテロ原子を含有しない。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、各R及びR’は、1~6個の炭素原子(例えば、1、2、3、4、5、又は6個の炭素原子)、好ましくは1~3個の炭素原子(例えば、1、2、又は3個の炭素原子)を有するアルキル基から独立して選択される。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、mは2~6(例えば、2、3、4、5、又は6)、好ましくは2~3の整数である。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、R’’’は、1~6個の炭素原子(例えば、1、2、3、4、5、又は6個の炭素原子)、好ましくは2~4個の炭素原子(例えば、2、3、又は4個の炭素原子)を有する基から選択される。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、R’’は、1~6個の炭素原子(例えば、1、2、3、4、5、又は6個の炭素原子)、好ましくは1~3個の炭素原子(例えば、1、2、又は3個の炭素原子)、最も好ましくは1個の炭素原子(例えば、メチル)を有するアルキル基から選択される。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、nは3であり、トリアルコキシシラン部分などのトリヒドロカルボキシシラン部分を有する化合物が得られる。SBRのためのシリカ反応性官能基を提供するのに好適な、イミノ基を有し、上記の式(I)を満たす化合物の非限定例としては、N-(1,3-ジメチルブチリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン、N-(1-メチルエチリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン、N-エチリデン-3-(トリエトキシシリル1)-1-プロパンアミン、N-(1-メチルプロピリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン、及びN-(4-N,N-ジメチルアミノベンジリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミンが挙げられるが、これらに限定されない。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態においてSBR中のシリカ反応性官能基として利用することができるケイ素含有官能基の非限定例としては、有機シリル又はシロキシ基が挙げられるが、これらに限定されず、より正確には、このような官能基は、アルコキシシリル基、アルキルハロシリル基、シロキシ基、アルキルアミノシリル基、及びアルコキシハロシリル基から選択され得る。任意選択的に、有機シリル又はシロキシ基はまた、1つ以上の窒素を含有し得る。ジエン系エラストマーの官能化での使用に好適なケイ素含有官能基としてはまた、開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第6,369,167号に開示されるものも挙げられる。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRは、前述のケイ素含有官能基のリストから選択された少なくとも1つのシリカ反応性官能基を含む。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRは、シロキシ基を有するケイ素含有官能基を含むシリカ反応性官能基を含み(例えば、ヒドロカルビルオキシシラン含有化合物)、化合物は、任意選択的に、少なくとも1つの官能基を有する一価の基を含む。このようなケイ素含有官能基は、ポリマー鎖の活性末端を、以下の式(II):
Figure 2022554015000002
[式中、Aは、エポキシ、イソシアネート、イミン、シアノ、カルボン酸エステル、カルボン酸無水物、環状三級アミン、非環状三級アミン、ピリジン、シラザン及び硫化物から選択された少なくとも1つの官能基を有する一価の基を表し、Rは、単結合、又は1~20個の炭素原子(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、又は20個の炭素原子)を有する二価の炭化水素基を表し、Rは、1~20個の炭素原子(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、又は20個の炭素原子)を有する一価の脂肪族炭化水素基、6~18個の炭素原子(例えば、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、又は18個の炭素原子)を有する一価の芳香族炭化水素基又は反応性基を表し、Rは、1~20個の炭素原子(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、又は20個の炭素原子)を有する一価脂肪族炭化水素基、又は6~18個の炭素原子(例えば、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、又は18個の炭素原子)を有する一価の芳香族炭化水素基を表し、bは0~2の整数であり、2つ以上のR又はORが存在するとき、各R及び/又はORは、互いに同じであっても異なっていてもよく、並びに活性プロトンは、分子)及び/又はその部分縮合生成物内に含まれない]を有する化合物と反応させることによって付加され得る。本明細書で使用されるとき、部分縮合生成物は、ヒドロカルビルオキシシラン化合物中のSiOR基の一部(全てではない)が、縮合によってSiOSi結合になっている生成物を指す。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、(a)Rが、1~12個の炭素原子(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、若しくは12個の炭素原子)、2~6個の炭素原子(例えば、2、3、4、5、若しくは6個の炭素原子)、又は2~3個の炭素原子(例えば、2若しくは3個の炭素原子)を有する二価の炭化水素基を表すこと、(b)Rが、1~12個の炭素原子(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、若しくは12個の炭素原子)、2~6個の炭素原子(例えば、2、3、4、5、若しくは6個の炭素原子)、又は1~2個の炭素原子を有する一価の脂肪族炭化水素基、又は6~8個の炭素原子を有する一価の芳香族炭化水素基を表すこと、(c)Rが、1~12個の炭素原子(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、若しくは12個の炭素原子)、2~6個の炭素原子(例えば、2、3、4、5、若しくは6個の炭素原子)、又は1~2個の炭素原子を有する一価の脂肪族炭化水素基、又は6~8個の炭素原子を有する一価の芳香族炭化水素基を表すこと、のうちの少なくとも1つが満たされ、特定のそのような実施形態では、(a)、(b)及び(c)のそれぞれが満たされ、R、R及びRは、前述の基のうちの1つから選択される。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRの官能基は、式(II)によって表される化合物から生じ、式中、Aは少なくとも1つのエポキシ基を有する。このような化合物の非限定的な具体例としては、2-グリシドキシエチルトリメトキシシラン、2-グリシドキシエチルトリエトキシシラン、(2-グリシドキシエチル)メチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、(3-グリシドキシプロピル)-メチルジメトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチル(メチル)ジメトキシシランなどが挙げられる。これらの中でも、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン及び2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランが特に適している。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRの官能基は、式(II)によって表される化合物から生じ、式中、Aは少なくとも1つのイソシアネート基を有する。このような化合物の非限定的な具体例としては、3-イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、3-イソシアネートプロピルメチルジエトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリイソプロポキシシランなどが挙げられ、これらの中でも、3-イソシアネートプロピルトリメトキシシランが特に好ましい。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRの官能基は、式(II)によって表される化合物から生じ、式中、Aは少なくとも1つのイミン基を有する。このような化合物の非限定的な具体例としては、N-(1,3-ジメチルブチリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン、N-(1-メチルエチリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン、N-エチリデン-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン、N-(1-メチルプロピリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン、N-(4-N,N-ジメチルアミノベンジリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン、N-(シクロヘキシリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン、及び上記のトリエトキシシリル化合物に各対応するトリメトキシシリル化合物、メチルジエトキシシリル化合物、エチルジメトキシシリル化合物などが挙げられる。これらの中でも、N-(1,3-ジメチルブチリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン及びN-(1-メチルプロピリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミンが特に適している。また、イミン(アミジン)基含有化合物としては、好ましくは、1-[3-トリメトキシシリル]プロピル]-4,5-ジヒドロイミダゾール、3-(1-ヘキサメチレンイミノ)プロピル(トリエトキシ)シラン、(1-ヘキサメチレンイミノ)メチル(トリメトキシ)シラン、N-(3-トリエトキシシリルプロピル)-4,5-ジヒドロイミダゾール、N-(3-イソプロポキシシリルプロピル)-4,5-ジヒドロイミダゾール、N-(3-メチルジエトキシシリルプロピル)-4,5-ジヒドロイミダゾールなどが挙げられ、これらの中でも、N-(3-トリエトキシシリルプロピル)-4,5-ジヒドロイミダゾール及びN-(3-イソプロポキシシリルプロピル)-4,5-ジヒドロイミダゾールが好ましい。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRの官能基は、式(II)によって表される化合物から生じ、式中、Aは少なくとも1つのカルボン酸エステル基を有する。このような化合物の非限定的な具体例としては、3-メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、3-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロイルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロイルオキシプロピルトリイソプロポキシシランなどが挙げられ、これらの中でも、3-メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシランが好ましい。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRの官能基は、式(II)によって表される化合物から生じ、式中、Aは少なくとも1つのカルボン酸無水物基を有する。このような化合物の非限定的な具体例としては、3-トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物、3-トリエトキシシリルプロピルコハク酸無水物、3-メチルジエトキシシリルプロピルコハク酸無水物などが挙げられ、これらの中でも3-トリエトキシシリルプロピルコハク酸無水物が好ましい。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRの官能基は、式(II)によって表される化合物から生じ、式中、Aは少なくとも1つのシアノ基を有する。このような化合物の非限定的な具体例としては、2-シアノエチルプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRの官能基は、式(II)によって表される化合物から生じ、式中、Aは少なくとも1つの環状三級アミン基を有する。このような化合物の非限定的な具体例としては、3-(1-ヘキサメチレンイミノ)プロピルトリエトキシシラン、3-(1-ヘキサメチレンイミノ)プロピルトリメトキシシラン、(1-ヘキサメチレンイミノ)メチルトリエトキシシラン、(1-ヘキサメチレンイミノ)メチルトリメトキシシラン、2-(1-ヘキサメチレンイミノ)エチルトリエトキシシラン、3-(1-ヘキサメチレンイミノ)エチルトリメトキシシラン、3-(1-ピロリジニル)プロピルトリメトキシシラン、3-(1-ピロリジニル)プロピルトリエトキシシラン、3-(1-ヘプタメチレンイミノ)プロピルトリエトキシシラン、3-(1-ドデカメチレンイミノ)プロピルトリエトキシシラン、3-(1-ヘキサメチレンイミノ)プロピルジエトキシメチルシラン、3-(1-ヘキサメチレンイミノ)プロピルジエトキシエチルシラン、3-[10-(トリエトキシシリル)デシル]-4-オキサゾリンなどが挙げられる。これらの中でも、好ましくは、3-(1-ヘキサメチレンイミノ)プロピルトリエトキシシラン及び(1-ヘキサメチレンイミノ)メチルトリエトキシシランを列挙することができる。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRの官能基は、式(II)によって表される化合物から生じ、式中、Aは少なくとも1つの非環状三級アミン基を有する。このような化合物の非限定的な具体例としては、3-ジメチルアミノプロピルトリエトキシシラン、3-ジメチルアミノプロピルトリメトキシシラン、3-ジエチルアミノプロピルトリエトキシシラン、3-ジメチルアミノプロピルトリメトキシシラン、2-ジメチルアミノエチルトリエトキシシラン、2-ジメチルアミノエチルトリメトキシシラン、3-ジメチルアミノプロピルジエトキシメチルシラン、3-ジブチルアミノプロピルトリエトキシシランなどが挙げられ、これらの中でも、3-ジメチルアミノプロピルトリエトキシシラン及び3-ジエチルアミノプロピルトリエトキシシランが適している。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRの官能基は、式(II)によって表される化合物から生じ、式中、Aは少なくとも1つのピリジン基を有する。このような化合物の非限定的な具体例としては、2-トリメトキシシリルエチルピリジンなどが挙げられる。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の好ましい実施形態では、SBRの官能基は、式(II)によって表される化合物から生じ、式中、Aは少なくとも1つのシラザン基を有する。このような化合物の非限定的な具体例としては、N,N-ビス(トリメチルシリル)-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、1-トリメチルシリル-2,2-ジメトキシ-1-アザ-2-シラシクロペンタン、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルトリメトキシシラン、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルトリエトキシシラン、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノエチルトリメトキシシラン、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノエチルトリエトキシシラン、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノエチルメチルジメトキシシラン、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノエチルメチルジエトキシシランなどが挙げられる。N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルトリエトキシシラン、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルメチルジエトキシシラン、又は1-トリメチルシリル-2,2-ジメトキシ-1-アザ-2-シラシクロペンタンが特に好ましい。
第1の実施形態及び第2の実施形態におけるそれらの実施形態では、(上に詳述されているように)式(II)によるシリカ反応性官能基が使用され、式中、Aが1つ以上の保護された窒素を含有し、窒素は、保護された窒素を一級窒素に変換するために、加水分解又は他の手順によって脱保護又は脱ブロックされ得る。非限定例として、2つのトリメチルシリル基に結合した窒素は、脱保護され、一級アミン窒素に変換され得る(そのような窒素は、依然として式(II)の化合物の残部に結合されている)。したがって、第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRのシリカ反応性官能基が式(II)による化合物の使用から生じ、式中、Aが1つ以上の保護された窒素を含有し、官能化されたポリマーは、化合物の脱保護(又は加水分解)バージョンから生じる官能基を含有するものとして理解することができる。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態においてSBR中のシリカ反応性官能基として利用することができる酸素又は硫黄含有官能基の非限定例としては、ヒドロキシル基、カルボキシル基、エポキシ基、グリシドキシ基、ジグリシジルアミノ基、環状ジチアン由来官能基、エステル基、アルデヒド基、アルコキシ基、ケトン基、チオカルボキシル基、チオエポキシ基、チオグリシドキシ基、チオジグリシジルアミノ基、チオエステル基、チオアルデヒド基、チオアルコキシ基、及びチオケトン基が挙げられるが、これらに限定されない。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、前述のアルコキシ基は、ベンゾフェノン由来のアルコール由来アルコキシ基であり得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRは、前述の酸素又は硫黄含有官能基のリストから選択されたシリカ反応性官能基を少なくとも含む。
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、シリカ反応性官能基を有するSBRなどの1種以上のSBRは、溶液重合又は乳化重合のいずれかによって調製され得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の好ましい実施形態では、SBRのみ又はシリカ反応性官能基を有するSBRは、溶液重合によって調製される。第1の実施形態及び第2の実施形態における他の実施形態では、SBRのみ又はシリカ反応性官能基を有するSBRは、乳化重合によって調製される。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、2種以上のSBR又はシリカ反応性官能基を有するSBRを使用する場合、ゴムは、溶液重合SBRと乳化重合SBRとの組み合わせ(例えば、1種の溶液SBRと1種の乳化SBR)である。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分中に存在するSBRのみ(シリカ反応性官能基を有するSBRを含む)は、溶液SBRである(即ち、乳化SBRは存在しない)。
第1の実施形態及び第2の実施形態における1つ以上の実施形態では、SBR用のカップリング剤は、式(1)R Y(4-n)、式(2)M、及び式(3)Mによって表される化合物を含む群から選択された金属ハロゲン化物又は半金属ハロゲン化物を含み、式中、各Rは、独立して1~20個の炭素原子を有する一価の有機基であり、Mは、スズ原子、ケイ素原子、又はゲルマニウム原子であり、Mはリン原子であり、Yはハロゲン原子であり、nは0~3の整数である。
式(1)によって表される代表的な化合物としては、ハロゲン化有機金属化合物が挙げられ、式(2)及び(3)によって表される化合物としては、ハロゲン化金属化合物が挙げられる。
がスズ原子を表す場合、式(1)によって表される化合物は、例えば、トリフェニルスズクロリド、トリブチルスズクロリド、トリイソプロピルスズクロリド、トリヘキシルスズクロリド、トリオクチルスズクロリド、ジフェニルスズジクロリド、ジブチルスズジクロリド、ジヘキシルスズジクロリド、ジオクチルスズジクロリド、フェニルスズトリクロリド、ブチルスズトリクロリド、オクチルスズトリクロリドなどであり得る。更に、式(2)によって表される化合物としては、スズテトラクロリド、スズテトラブロミド等を挙げることができる。
がケイ素原子を表す場合、式(1)によって表される化合物は、例えば、トリフェニルクロロシラン、トリヘキシルクロロシラン、トリオクチルクロロシラン、トリブチルクロロシラン、トリメチルクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、ジヘキシルジクロロシラン、ジオクチルジクロロシラン、ジブチルジクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、メチルトリクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、ヘキシルトリクロロシラン、オクチルトリクロロシラン、ブチルトリクロロシラン、メチルトリクロロシランなどであり得る。更に、式(2)によって表される化合物としては、四塩化ケイ素、四臭化ケイ素等が挙げられ得る。Mがゲルマニウム原子を表す場合、式(1)によって表される化合物は、例えば、トリフェニルゲルマニウムクロリド、ジブチルゲルマニウムジクロリド、ジフェニルゲルマニウムジクロリド、ブチルゲルマニウムトリクロリドなどであり得る。更に、式(2)によって表される化合物としては、ゲルマニウムテトラクロリド、ゲルマニウムテトラブロミド等が挙げられ得る。式(3)で表される化合物としては、リンテトラクロリド(Phosphorous trichloride)、リンテトラブロミド(phosphorous tribromide)などが挙げられ得る。1つ以上の実施形態では、金属ハロゲン化物及び/又は半金属ハロゲン化物の混合物が使用され得る。
第1の実施形態及び第2の実施形態における1つ以上の実施形態では、SBR用のカップリング剤は、式(4)R (OR^)4-nで表される化合物を含む群から選択されるアルコキシシラン又はアルコキシスタンナンを含み、式中、各Rは、独立して1~20個の炭素原子を有する一価の有機基であり、Mは、スズ原子、ケイ素原子、又はゲルマニウム原子であり、OR^はアルコキシ基であり、R^は一価の有機基であり、nは0~3の整数である。
式(4)によって表される代表的な化合物としては、テトラエチルオルトシリケート、テトラメチルオルトシリケート、テトラプロピルオルトシリケート、テトラエトキシスズ、テトラメトキシスズ、及びテトラプロポキシスズが挙げられる。
本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、エラストマー成分に少なくとも1種のSBRが存在する場合、スチレン-ブタジエンゴムのMw、Mn、及び多分散度(Mw/Mn)は様々であり得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRは、300,000~600,000グラム/モル(例えば、300,000、325,000、350,000、375,000、400,000、425,000、450,000、475,000、500,000、525,000、550,000、575,000、又は600,000グラム/モル)のMwを有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRは、350,000~550,000、又は400,000~500,000グラム/モルのMwを有する。本明細書において言及されるMw値は、重量平均分子量であり、これは、スチレン-ブタジエン標準及び対象のポリマーに対してマルク-ハウインク定数により較正されたゲル浸透クロマトグラフィ(gel permeation chromatography、GPC)を使用することにより決定することができる。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRは200,000~400,000グラム/モル(例えば、200,000、225,000、250,000、275,000、300,000、325,000、350,000、375,000、又は400,000グラム/モル)のMnを有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRは、200,000~300,000のMnを有する。本明細書において言及されているMn値は、数平均分子量であり、これは、スチレン-ブタジエン標準及び対象のポリマーに対してマルク-ハウインク定数により較正されたゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)を使用することにより決定することができる。本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRは、1.2~2.5(例えば、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、2.1、2.2、2.3、2.4、又は2.5、好ましくは、1.3~2)のMw/Mn(多分散度)を有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRのMw、Mn、及びMw/Mnは全て、前述の範囲の1つに属し、特定のそのような実施形態では、Mw、Mn、及びMw/Mnのそれぞれは、前述の好ましい範囲の1つに属する。第1の実施形態及び第2の実施形態における他の実施形態では、利用されるSBRは、(a)350,000~600,000グラム/モル(例えば、350,000、400,000、450,000、500,000、550,000、若しくは600,000グラム/モル)若しくは400,000~550,000グラム/モル(例えば、400,000、425,000、450,000、475,000、500,000、525,000、若しくは550,000グラム/モル)のMwを有するSBRと組み合わせる、前述の範囲の1つに属するMw、Mn、及び/又はMw/Mnを有する前述のSBRの少なくとも1つを含み、又は(b)350,000~600,000グラム/モル(例えば、350,000、400,000、450,000、500,000、550,000、若しくは600,000グラム/モル)若しくは400,000~550,000グラム/モル(例えば、400,000、425,000、450,000、475,000、500,000、525,000、若しくは550,000グラム/モル)のMwを有する1種以上のSBRだけを含む。
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、エラストマー成分に使用される任意のSBRのTgは様々であり得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の好ましい実施形態では、SBRは、約-75~約-50℃、-75~-50℃(例えば、-75、-70、-65、-60、-55、若しくは-50℃)、好ましくは-70~-55℃(例えば、-70、-65、-60、若しくは-55℃)、又はより好ましくは-65~-55℃(例えば、-65、-60、若しくは-55℃)のTgを有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における他の実施形態では、使用されるSBRは、約-10~約-70℃、-10~-70℃(例えば、-10、-15、-20、-25、-30、-35、-40、-45、-50、-55、-60、-65、若しくは-70℃)、好ましくは約-10~約-49℃又は-10~-49℃(例えば、-10、-12、-14、-15、-16、-18、-20、-22、-24、-26、-28、-30、-32、-34、-36、-35、-38、-40、-42、-44、-45、-46、-48、若しくは-49℃)のTgを有するSBRを含む。SBRは、前述の範囲のうちの1つのTgを、任意選択的に、上記のMw、Mn、及び/又はMw/Mnの範囲のうちの1つ以上と組み合わせて、並びに特定の実施形態では、任意選択的に、後述するスチレンモノマー含量のうちの1つと組み合わせて、有し得る。エラストマーについて本明細書で言及されるTg値は、油展を全く伴わずにエラストマー上で行われたTg測定を表す。言い換えれば、油展性エラストマーでは、上記のTg値は、油展前のTg、又は同じエラストマーの非油展バージョンを指す。エラストマー又はポリマーTg値は、TA Instruments(New Castle,Delaware)製などの示差走査熱量測定(DSC)計器を使用して測定され得、測定は、-120℃で冷却してから10℃/分の温度上昇を使用して実施する。その後、正接をDSC曲線の急上昇前後のベースラインに引く。DSC曲線上の温度(2つの接点の中間に対応する点で読み取る)をTgとして使用することができる。
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、エラストマー成分に使用される任意のSBRのスチレンモノマー含量(即ち、ブタジエン単位とは対照的にスチレン単位を含むポリマー鎖の重量パーセント)は様々であり得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRのスチレンモノマー含量は、約10~約40重量%、10~40重量%(例えば、10%、15%、20%、25%、30%、35%、若しくは40%)、10~30重量%(例えば、10%、15%、20%、25%、若しくは30%)、又は10~20重量%(例えば、10%、12%、14%、16%、18%、若しくは20%)である。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRは、前述の範囲のうちの1つのスチレンモノマー含量を、任意選択的に、後述するMw、Mn、及び/又はMw/Mnの範囲のうちの1つ又は複数と組み合わせて、並びに特定の実施形態では、任意選択的に、上記のTgの範囲及び/又は以下のビニル結合含量のうちの1つと組み合わせて、有し得る。
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、エラストマー成分で使用される任意のSBRのビニル結合含量(即ち、1,2-微細構造)は様々であり得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRのビニル結合含量は、約10~約50%、10~50%(例えば、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、若しくは50%)、約10~約40%、10~40%(例えば、10%、15%、20%、25%、30%、35%、若しくは40%)、約20~約40%、又は20~40%(例えば、20%、25%、30%、35%、若しくは40%)である。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRは、前述の範囲のうちの1つのビニル結合含量を、任意選択的に上記のMw、Mn、Mw/Mn、Tg、及び/又はスチレンモノマー含量の範囲のうちの1つ又は複数との組み合わせで有し得る。本明細書で言及されるビニル結合含量は、SBRポリマー鎖のブタジエン部分におけるビニル結合含量ではなく、SBRポリマー鎖中の総ビニル結合含量についてであるものとして理解されるべきであり、H-NMR及びC13-NMRによって(例えば、300MHz Gemini 300NMR分光計システム(Varian)を使用して)測定することができる。
上記のように、第3の実施形態によれば、エラストマー成分の平均Tgは、約-60~約-90℃である。第1の実施形態、第2の実施形態及び第4の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分の平均Tgは、約-60~約-90℃、-60~-90℃(例えば、-60、-61、-62、-63、-64、-65、-66、-67、-68、-69、-70、-71、-72、-73、-74、-75、-76、-77、-78、-79、-80、-81、-82、-83、-84、-85、-86、-87、-88、-89、又は-90℃)である。第1の実施形態~第4の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分の平均Tgは、約-70~約-90℃、又は-70~-90℃(例えば、-70、-71、-72、-73、-74、-75、-76、-77、-78、-79、-80、-81、-82、-83、-84、-85、-86、-87、-88、-89、若しくは-90℃)である。第1の実施形態~第4の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分の平均Tgは、約-75~約-90℃、又は-75~-90℃(例えば、-75、-76、-77、-78、-79、-80、-81、-82、-83、-84、-85、-86、-87、-88、-89、若しくは-90℃)である。第1の実施形態~第4の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分の平均Tgは、約-80~約-85℃、又は-80~-85℃(例えば、-80、-81、-82、-83、-84、若しくは-85℃)である。エラストマー成分の平均Tgは、100部のエラストマー成分中に存在する各ゴムのTgを使用し、それらの相対重量パーセントを考慮して計算することができる。1種(以上)のゴムが油展される場合、ゴムの量のみ(即ち、任意の量の油は除外する)が、エラストマー成分の平均Tgを計算するのに利用される。1種(以上)のゴムが油展される場合、非油展ゴムのTgが、エラストマー成分の平均Tgを計算するのに利用される。
ポリブタジエン
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、タイヤトレッド用のゴム組成物のエラストマー成分は、ポリブタジエンゴムを含み得る。利用されるポリブタジエンゴムの特定の種類は様々であり得る。好ましくは、第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、エラストマー成分に存在するポリブタジエンゴムは、少なくとも95%(例えば、95%、96%、97%、98%、99%、又はそれ以上)のシス結合含量、-101℃未満(例えば、-102、-103、-104、-105、-106、-107、-108、-109℃、又はそれ以下)のTgを有する。特定のそのような実施形態では、ポリブタジエンゴムのTgは、-101~-110℃である。シス結合含量は、シス1,4-結合含量を指す。本明細書で言及されるシス1,4-結合含量は、FTIR(Fourier Transform Infrared Spectroscopy、フーリエ変換赤外分光法)によって決定され、その場合、ポリマー試料は、CSに溶解され、次いで、FTIRに供する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分中に存在するポリブタジエンゴムは、少なくとも98%(例えば、98%、99%、又はそれ以上)、又は少なくとも99%(例えば、99%、99.5%、又はそれ以上)のシス1,4-結合含量を有し得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分中に存在するポリブタジエンゴムは、-105~-110℃又は-105~-108℃など、-105℃以下(例えば、-105、-106、-107、-108、-109℃、又はそれ以下)のTgを有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分中に存在するポリブタジエンゴムは、3重量%未満(例えば、3%、2%、1%、0.5%、又はそれ以下)、好ましくは1重量%未満(例えば、1%、0.5%、又はそれ以下)又は0重量%のシンジオタクチック1,2-ポリブタジエンを含む。一般に、第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、少なくとも95%のシス結合含量及び-101℃未満のTgを有する1種以上のポリブタジエンゴムをエラストマー成分に使用することができる。第1の実施形態~第3の実施形態における特定の実施形態では、使用される唯一のポリブタジエンゴムは、少なくとも95%(例えば、95%、96%、97%、98%、99%、又はそれ以上)のシス結合含量及び-101℃未満のTgを有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における好ましい実施形態では、エラストマー成分に使用される高ビニル含量(即ち、約70%超)のポリブタジエンゴムの量は、25部未満、より好ましくは10部未満、更により好ましくは5部又は0部に制限される。
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、ゴム組成物にポリブタジエンゴムが使用される場合、使用量は様々であり得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分中に存在するポリブタジエンゴムの総量は、重量で少量、又は50重量%未満になる。第1の実施形態及び第2の実施形態におけるそのような実施形態では、エラストマー成分中に存在するポリブタジエンゴムの総量は、50phr未満、40phr未満、30phr未満、20phr未満、又は10phr未満である。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分中に存在するポリブタジエンゴムの総量は、5~49phr、5~40phr、5~30phr、5~20phr、5~10phr、10~49phr、10~40phr、10~30phr、10~20phr、20~49phr、20~40phr、又は20~30phrである。第1の実施形態及び第2の実施形態における他の実施形態では、エラストマー成分中に存在するポリブタジエンゴムの総量は、重量で大部分、又は50重量%以上である。第1の実施形態及び第2の実施形態におけるそのような実施形態では、エラストマー成分中に存在するポリブタジエンゴムの総量は、51phr以上、60phr以上、70phr以上、75phr以上、80phr以上、85phr以上、51~85phr、51~80phr、51~75phr、51~70phr、60~85phr、60~80phr、60~75phr、又は60~70phrである。
天然ゴム又はポリイソプレン
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、エラストマー成分は、天然ゴム、ポリイソプレン、又はそれらの組み合わせを含み得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分は、天然ゴムを含むが、ポリイソプレンを含まない。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分は、ポリイソプレンのみを含み、天然ゴムを含まない。第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、エラストマー成分に天然ゴムが存在する場合、天然ゴムは、パラゴムノキ天然ゴム、非パラゴムノキ天然ゴム(例えば、グアユール天然ゴム)、又はそれらの組み合わせを含み得る。第1の実施形態及び第2の実施形態のゴム組成物に天然ゴムが使用される場合、天然ゴムは、好ましくは、1,000,000~2,000,000グラム/モル(例えば、100万、110万、120万、130万、140万、150万、160万、170万、180万、190万、200万グラム/モル)、1,250,000~2,000,000グラム/モル、又は1,500,000~2,000,000グラム/モル(ポリスチレン標準を使用してGPCによって測定される)のMwを有する。第1の実施形態及び第2の実施形態のゴム組成物に天然ゴムが使用される場合、天然ゴムのTgは様々であり得る。好ましくは、第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、天然ゴムが使用される場合、天然ゴムは、-65~-80℃(例えば、-65、-66、-67、-68、-69、-70、-71、-72、-73、-74、-75、-76、-77、-78、-79、又は-80℃)のTg、より好ましくは-67~-77℃(例えば、-67、-68、-69、-70、-71、-72、-73、-74、-75、-76、又は-77℃)のTgを有する。第1の実施形及び第2の実施形態のゴム組成物にポリイソプレンが利用される場合、ポリイソプレンのTgは様々であり得る。好ましくは、第1の実施形及び第2の実施形態によれば、ポリイソプレンが利用される場合、ポリイソプレンは、-55~-75℃(例えば、-55、-56、-57、-58、-59、-60、-61、-62、-63、-64、-65、-66、-67、-68、-69、-70、-71、-72、-73、-74、又は-75℃)、より好ましくは-58~-74℃(例えば、-58、-59、-60、-61、-62、-63、-64、-65、-66、-67、-68、-69、-70、-71、-72、-73、又は-74℃)のTgを有する。
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、天然ゴム及び/又はポリイソプレンがゴム組成物に使用される場合、利用される量は様々であり得る。概して、第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、エラストマー成分中に存在する天然ゴム及び/又はポリイソプレンの総量は、重量で少量、又は50重量%未満になる。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分中に存在する天然ゴム及び/又はポリイソプレンの総量は、50phr未満、40phr未満、30phr未満、20phr未満、又は10phr未満である。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分中に存在する天然ゴム及び/又はポリイソプレンの総量は、5~49phr、5~40phr、5~30phr、5~20phr、5~10phr、10~49phr、10~40phr、10~30phr、10~20phr、20~49phr、20~40phr、又は20~30phrである。第1の実施形態及び第2の実施形態における実施形態では、エラストマー成分は、天然ゴムを含むが、ポリイソプレンを含まず、そして天然ゴムの量は前述の範囲のうちの1つである。
樹脂成分
上記のように、第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、タイヤトレッド用のゴム組成物は、(i)80以上(例えば、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、165、又はそれ以上)のヒドロキシル価、好ましくは90以上(例えば、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、165、又はそれ以上)のヒドロキシル価、より好ましくは100以上(例えば、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、165、又はそれ以上)のヒドロキシル価を有するテルペンフェノール樹脂と、(ii)DCPD系樹脂と、を含む、20~60phr(例えば、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、又は60phr)の樹脂成分を含み、ここで、テルペンフェノール樹脂(i)は、過半重量の樹脂成分を含む。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、樹脂成分は、少なくとも51重量%(例えば、51重量%、55重量%、60重量%、65重量%、70重量%、75重量%、80重量%、又はそれ以上)のテルペンフェノール樹脂(i)を含む。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、樹脂成分は、テルペンフェノール樹脂(i)とDCPD系樹脂(ii)の合計で20~50phr、20~45phr、20~40phr、20~35phr、20~30phr、25~55phr、25~50phr、25~45phr、25~40phr、又は25~35phrで構成される。第1の実施形態及び第2の実施形態における好ましい実施形態では、それぞれ上記した、テルペンフェノール樹脂(i)及びDCPD系樹脂(ii)以外の炭化水素樹脂の量は制限される。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、任意の他の炭化水素樹脂(即ち、テルペンフェノール樹脂(i)及びDCPD系樹脂(ii)以外)の量は10phr以下(例えば、10、9、8、7、6、5、4、3、2、1、若しくは0phr、又は10~0phr、10~1phr、10~2phrなどの範囲内にある)、好ましくは5phr以下(例えば、5、4、3、2、1、0phr、又は5~0phr、5~1phr、5~2phrなどの範囲内にある)、更に0phrである。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、テルペンフェノール樹脂(i)は、80~165、90~165、100~165、80~155、90~155、100~155、80~150、90~150、100~150、80~140、90~140、又は100~140のヒドロキシル価を有し、かつ前述の量の範囲のうち1つで使用される。
テルペンフェノール樹脂
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、上記のように、比較的高いヒドロキシル価を有する1種又は2種以上のテルペンフェノール樹脂は、ゴム組成物に使用され得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、そのようなテルペンフェノール樹脂は1種だけ存在する。他の実施形態では、2種以上のそのようなテルペンフェノール樹脂が存在する。上記のヒドロキシル価以外に、テルペンフェノール樹脂(i)の他の特性は様々であり得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、テルペンフェノール樹脂(i)は、50~110℃(例えば、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、又は110℃、好ましくは60~80℃(例えば、62、64、66、68、70、72、74、76、78、又は80℃)のTgを有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、テルペンフェノール樹脂(i)は、100~160℃(例えば、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、又は160℃)、好ましくは110~140℃(例えば、110、112、114、116、118、120、122、124、126、128、130、132、134、136、138、又は140℃)の軟化点を有する。テルペンフェノール樹脂(i)のヒドロキシル価は、Metrohmの848 Titrino Plusなどの機器を使用してASTM E222-17に従って決定され得る。テルペンフェノール樹脂のTgは、TA Instruments(New Castle、Delaware)製などの示差走査熱量測定(DSC)計器を使用して決定され得、測定は、-120℃で冷却してから10℃/分間の温度上昇を使用して実施する。その後、正接をDSC曲線の急上昇前後のベースラインに引く。DSC曲線上の温度(2つの接点の中間に対応する点で読み取る)をTgとして使用することができる。テルペンフェノール樹脂(i)の軟化点は、ASTM E28-18(リングアンドボール法)で測定され得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、テルペンフェノール樹脂は、前述の範囲のうちの1つ内のヒドロキシル価だけでなく、前述の範囲のうちの1つ内のTgも有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、テルペンフェノール樹脂(i)は、前述の範囲のうちの1つ内のヒドロキシル価だけでなく、前述の範囲のうちの1つ内の軟化点も有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、テルペンフェノール樹脂(i)は、前述の範囲のうちの1つ内のヒドロキシル価だけでなく、前述のそれぞれの範囲のうちの1つ内のTg及び軟化点も有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、テルペンフェノール樹脂(i)は、前述の好ましい範囲のうちの1つ内のヒドロキシル価だけでなく、前述の好ましい範囲のうちの1つ内のTgも有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、テルペンフェノール樹脂(i)は、前述の好ましい範囲のうちの1つ内のヒドロキシル価だけでなく、前述の範囲内の軟化点も有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、テルペンフェノール樹脂(i)は、前述の好ましい範囲のうちの1つ内のヒドロキシル価だけでなく、前述のそれぞれの好ましい範囲のうちの1つ内のTg及び軟化点も有する。
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、テルペンフェノール樹脂(i)のMw及びMnは様々であり得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、テルペンフェノール樹脂(i)は、500~900グラム/モル、好ましくは600~800グラム/モルのMwを有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、テルペンフェノール樹脂は、400~800グラム/モル、好ましくは500~700グラム/モルのMnを有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、テルペンフェノール樹脂(i)は、前述のそれぞれの範囲のうちの1つ内のMw及びMnを有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、テルペンフェノール樹脂(i)は、前述のそれぞれの好ましい範囲内のMw及びMnを有する。
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、テルペンフェノール樹脂(i)を含む特定のモノマーは様々であり得るが、一般に、少なくとも1つのテルペン及び少なくとも1つのフェノール化合物を含む。一般に、テルペンは、イソプレン単位に由来する化合物であり、(C5H8)nの基本式を有し、nは結合したイソプレン単位の数である。第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、テルペンフェノール樹脂(i)のテルペンモノマー部分は、α-ピネン、β-ピネン、D-リモネン、ジペンテン(ラセミリモネン)、カレン(δ-3-カレンとしても知られる)、β-フェランドレン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され得る。第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、テルペンフェノール樹脂(i)のフェノールモノマー部分は、フェノール、アルキルフェノール、ビスフェノールA、クレゾール、キシレノール、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され得る。概して、第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、テルペンフェノール樹脂(i)は、過半重量のテルペンモノマーを含む。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、テルペンフェノール樹脂のテルペンモノマー部分は、テルペンフェノール樹脂全体の60~95重量%、70~95重量%、又は60~85重量%であり、フェノールモノマー部分は、テルペンフェノール樹脂全体の5~40重量%、5~30重量%、又は15~40重量%である。
第1の実施形態及び第2の実施形態での使用に好適なテルペンフェノール樹脂は、様々な供給業者から市販されている。非限定例として、第1の実施形態及び第2の実施形態で使用するためのテペネ(tepene)フェノール樹脂は、Pinova(H150及び1510などの商品名Dertophene(登録商標)の下で)、ヤスハラケミカル(5145などの商品名Polyster(登録商標)の下で)、及びKraton(TP2040及びTP300などの商品名Sylvares及びSylvatraxxの下で)から入手可能である。
DCPD系樹脂
上記のように、第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、トレッド用のゴム組成物の樹脂成分は、DCPD系樹脂(ii)も含む。DCPDはジシクロペンタジエンを意味する。一般に、DCPD系樹脂は、DCPDホモポリマー樹脂又はDCPD共重合体樹脂であり得る。DCPDベースという語句は、樹脂が、モノマーとして、ある割合の、より具体的には、少なくとも15重量%(例えば、15、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75%など)、少なくとも20重量%(例えば、30重量%、40重量%、50重量%、60重量%、70重量%、80重量%、90重量%、95重量%、又は100重量%)、少なくとも25重量%(例えば、25%、30%、35%など)、少なくとも30重量%(例えば、30%、40%など)、少なくとも40重量%(例えば、40重量%、50重量%、60重量%、70重量%、80重量%、90重量%、95重量%、又は100重量%)、少なくとも50重量%(例えば、50重量%、60重量%、70重量%、80重量%、90重量%、95重量%、又は100重量%)、又はそれ以上のDCPDを含むことを意味する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、DCPD系樹脂は、モノマーとして過半重量のDCPDを含み、(例えば、少なくとも51重量%、少なくとも60重量%、少なくとも70重量%、少なくとも80重量%、少なくとも90重量%、少なくとも95重量%、更に100重量%)、特定のそのような実施形態では、DCPD系樹脂は、特にDCPDモノマーの重量パーセントが少なくとも80%(例えば、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、若しくはそれ以上)、少なくとも90%(例えば、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、若しくはそれ以上)、又はそれ以上の場合、比較的純粋なDCPD樹脂であると見なすことができる。第1の実施形態及び第2の実施形態における他の実施形態では、DCPD系樹脂は、モノマーとして重量で少量の、例えば、49%以下(例えば、49%、45%、40%、35%、30%、25%、20%、又はそれ以下)、40%以下(例えば、40%、35%、30%、25%、20%、又はそれ以下)、30%以下(例えば、30%、25%、20%、又はそれ以下)、20%以下(例えば、20%、19%、18%など)、又は前述の量のうちの1つ内の任意の量、例えば、49~20%、40~20%、30~20%などの、DCPDを含む。
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、タイヤトレッド用のゴム組成物に存在するDCPD系樹脂(ii)の量は様々であり得るが、概して、少なくとも5phr、最高40phrになる。第1の実施形態及び第2の実施形態における他の実施形態では、樹脂成分に使用されるDCPD系樹脂の量は、5~29phr(例えば、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、若しくは29phr)、5~20phr(例えば、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、若しくは20phr)、5~15phr(例えば、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、若しくは15phr)、5~10phr(5、6、7、8、9、若しくは10phr)、又は10~20phrである。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、DCPD系樹脂(ii)は水素化される。そのような実施形態では、水素化の量は様々であり得る。特定の実施形態では、水素化されたDCPD系樹脂は、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、又はそれ以上の水素添加率を有する。特定の実施形態では、水素化されたDCPD系樹脂は、50~90%、50~80%、50~70%、60~90%、60~80%、又は60~70%の水素添加率を有する。
第1の実施形態及び第2の実施形態での使用に好適なDCPD系樹脂は、様々な供給業者から市販されている。非限定例として、第1の実施形態及び第2の実施形態で使用するためのDCPD系樹脂は、Neville Chemical Company(Pittsburgh,Pennsylvania)のLX(登録商標)ブランド、Resinall Corporation(Sovern,North Carolina)、ダウ・ケミカル、及び日本ゼオン(日本ゼオンの米子会社であるZeon Chemicals LP)のQuintone(登録商標)ブランド)から入手可能である。
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、DCPD系樹脂(ii)のTg及び軟化点は様々であり得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、DCPD系樹脂(ii)は、約35~約110℃又は35~110℃(例えば、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、若しくは110℃)のTgを有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、DCPD系樹脂(ii)は、約90~約160℃又は90~160℃(例えば、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、若しくは160℃)の軟化点を有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、DCPD系樹脂(ii)は、前述の範囲のTgと軟化点の両方を有する。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、DCPD系樹脂(ii)は、上記の最も広い範囲の下限のTg及び軟化点の少なくとも1つを有する。例えば、そのような実施形態では、DCPD系樹脂(ii)は、約35~約60℃若しくは35~60℃(例えば、35、36、38、40、42、44、45、46、48、50、52、54、55、56、58、若しくは60℃)、又は、好ましくは約40~約55℃若しくは40~55℃(例えば、40、42、44、45、46、48、50、52、54、若しくは55℃)のTgを有し得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、DCPD系樹脂(ii)は、約90~約120℃、90~120℃(例えば、90、95、100、105、110、115、若しくは120℃)、好ましくは、約95~約115℃若しくは95~115℃(例えば、95、100、105、110、若しくは115℃)、又は、約95~約110℃若しくは95~110℃(例えば、95、100、105若しくは110℃)の軟化点を有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、DCPD系樹脂(ii)は、前述の範囲のTgと軟化点の両方を有する。
第1の実施形態及び第2の実施形態における他の実施形態では、DCPD系樹脂(ii)は、上記の最も広い範囲の上限のTg及び軟化点の少なくとも1つを有する。例えば、そのような実施形態では、DCPD系樹脂(ii)は、約70~約110℃若しくは70~110℃(例えば、70、75、80、85、90、95、100、105、若しくは110℃)、好ましくは、約75~約105℃若しくは75~105℃(例えば、75、80、85、90、95、100若しくは105℃)、又は、より好ましくは80~100℃(例えば、80、82、84、85、86、88、90、92、94、95、96、98、若しくは100℃)のTgを有し得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、DCPD系樹脂(ii)は、約120~約160℃又は120~160℃(例えば、120、125、130、135、140、145、150、155、若しくは160℃)、好ましくは約130~約150℃又は130~150℃(例えば、130、135、140、145、若しくは150℃)の軟化点を有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、DCPD系樹脂(ii)は、前述の範囲のTgと軟化点の両方を有する。
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、DCPD系樹脂(ii)のMw、Mn、及びMw/Mnは様々であり得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、DCPD系樹脂(ii)は、以下のうちの少なくとも1つを満たす:(a)約1000~約4000グラム/モル、1000~4000グラム/モル(例えば、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、2300、2400、2500、2600、2700、2800、2900、3000、3100、3200、3300、3400、3500、3600、3700、3800、3900、又は4000グラム/モル)、約1000~約3000グラム/モル、1000~3000グラム/モル(例えば、(例えば、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、2300、2400、2500、2600、2700、2800、2900、若しくは3000グラム/モル)、約1000~約2500グラム/モル、1000~2500グラム/モル(例えば、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、2300、2400、若しくは2500グラム/モル)、約1100~約2000グラム/モル、又は1100~2000グラム/モル(例えば、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、若しくは2000グラム/モル)のMw、(b)約700~約1500グラム/モル、700~1500グラム/モル(例えば、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、又は1500グラム/モル)、約800~約1400グラム/モル、800~1400グラム/モル(例えば、800、900、1000、1100、1200、1300、又は1400グラム/モル)、約800~約1300グラム/モル、800~1300グラム/モル(例えば、800、900、1000、1100、1200、又は1300グラム/モル)、約900~約1200グラム/モル、若しくは900~1200グラム/モル(例えば、900、950、1000、1050、1100、1150、又は1200グラム/モル)のMn、又は(c)約1~約2.5、1~2.5(例えば、1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、2.1、2.2、2.3、2.4、又は2.5)、約1.1~約2.2、1.1~2.2(例えば、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、2.1、又は2.2)、約1.1~約2、1.1~2(例えば、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、又は2)、約1.2~約2、若しくは1.2~2(例えば、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、又は2)の多分散度(Mw/Mn)。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、DCPD系樹脂は、上記の範囲のうちの1つによるMwと、上記の範囲のうちの1つによるMnとの組み合わせ、更に上記の範囲のうちの1つによるMw/Mnとの組み合わせを有する。
充填剤成分
上記のように、第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、タイヤトレッド用のゴム組成物は、91~140phrの補強シリカ充填剤と1~20phrのカーボンブラック充填剤とを含む充填剤成分を備える。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、充填剤成分は、100~130phrの補強シリカ充填剤を含む。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の好ましい実施形態では、充填剤成分は、5~10phrのカーボンブラック充填剤を含む。特定の特に好ましい実施形態では、充填剤成分は、前述の好ましい量の補強シリカ充填剤とカーボンブラック充填剤とを含む。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、充填剤成分は、前述の量の補強シリカ充填剤及びカーボンブラック充填剤に限定される(即ち、それからなる、又はそれのみを含有する)。第1の実施形態及び第2の実施形態における他の実施形態では、充填剤成分は、前述の量の補強シリカ充填剤及びカーボンブラック充填剤だけでなく、以下でより詳細に説明するように、1種以上の補強又は非補強充填剤も含む。
補強シリカ充填剤
上述のように、本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、タイヤトレッド用のゴム組成物の充填剤成分は、91~140phr(例えば、91、93、95、97、99、100、102、104、105、106、108、110、112、114、115、116、118、120、122、124、125、126、128、130、132、134、135、136、138、又は140phr)の量の少なくとも1種の補強シリカ充填剤を含む(含有する)。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の好ましい実施形態では、タイヤトレッド用のゴム組成物の充填剤成分は、100~130phr(例えば、100、102、104、105、106、108、110、112、114、115、116、118、120、122、124、125、126、128、又は130phr)の量の少なくとも1種の補強シリカ充填剤を含む(含有する)。
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、補強シリカ充填剤の表面積は様々であり得る。第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、少なくとも1種の補強シリカ充填剤のための特定の種類のシリカは様々であり得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態での使用に好適な補強シリカ充填剤の非限定例としては、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。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態での使用に好適な他の補強シリカ充填剤は、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム(MgSiO、MgSiOなど)、ケイ酸カルシウムマグネシウム(CaMgSiO)、ケイ酸カルシウム(CaSiOなど)、ケイ酸アルミニウム(AlSiO、Al.3SiO.5HOなど)、ケイ酸アルミニウムカルシウム(Al.CaO、SiOなど)などを含むが、これらに限定されない。列挙された補強シリカ充填剤の中で、沈殿非晶質湿式プロセス、含水シリカ充填剤が好ましい。このような補強シリカ充填剤は、水中の化学反応により生成され、そこから凝集体へと強力に結合し、順次、集塊物へとわずかに強く結合する一次粒子を伴う超微粒の球状粒子として、沈殿される。表面積は、BET法で測定すると、様々な補強シリカ充填剤の補強特性を特徴付ける好ましい測定値である。本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、ゴム組成物は、約100m/g~約400m/g、100m/g~400m/g(例えば、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300、310、320、330、340、350、360、370、380、390、若しくは400m/g)、約100m/g~約350m/g、又は100m/g~350m/g(例えば、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300、310、320、330、340、若しくは350m/g)の表面積(BET法によって測定される)を有する補強シリカ充填剤を含む。本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、ゴム組成物は、約140m/g~約230m/g、140m/g~230m/g(例えば、140、150、160、170、180、190、200、210、220、若しくは230m/g)のBET表面積を有する補強シリカ充填剤を含み、また、約170m/g~約230m/g及び170m/g~230m/g(例えば、170、180、190、200、210、220、若しくは230m/g)の範囲を含み、特定のそのような実施形態では、ゴム組成物中に存在する唯一のシリカ充填剤は、前述の範囲のうちの1つの範囲内のBET表面積を有する。本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態における他の実施形態では、ゴム組成物は、約100m/g~約140m/g、100m/g~140m/g(例えば、100、105、110、115、120、125、130、135、若しくは140 m/g)、約100m/g~約125m/g、100m/g~125m/g(例えば、100、105、110、115、120、若しくは125m/g)、約100 m/g~約120m/g、又は100~120m/g(例えば、100、105、110、115、若しくは120m/g)のBET表面を有する補強シリカ充填剤を含み、特定のそのような実施形態では、ゴム組成物中に存在する唯一のシリカ充填剤は、前述の範囲のうちの1つの範囲内のBET表面積を有する。本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、ゴム組成物は、約5.5~約8、5.5~8(例えば、5.5、5.7、5.9、6.1、6.3、6.5、6.7、6.9、7.1、7.3、7.5、7.7、7.9、若しくは8)、約6~約8、6~8(例えば、6、6.2、6.4、6.6、6.8、7、7.2、7.4、7.6、7.8、若しくは8)、約6~約7.5、6~7.5、約6.5~約8、6.5~8、約6.5~約7.5、6.5~7.5、約5.5~約6.8、又は5.5~6.8のpHを有する補強シリカ充填剤を含む。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態で使用することができる市販の補強シリカ充填剤のいくつかとしては、PPG Industries(Pittsburgh,Pa.)によって製造された、Hi-Sil(登録商標)EZ120G、Hi-Sil(登録商標)EZ120G-D、Hi-Sil(登録商標)134G、Hi-Sil(登録商標)EZ 160G、Hi-Sil(登録商標)EZ 160G-D、Hi-Sil(登録商標)190、Hi-Sil(登録商標)190G-D、Hi-Sil(登録商標)EZ 200G、Hi-Sil(登録商標)EZ 200G-D、Hi-Sil(登録商標)210、Hi-Sil(登録商標)233、Hi-Sil(登録商標)243LD、Hi-Sil(登録商標)255CG-D、Hi-Sil(登録商標)315-D、Hi-Sil(登録商標)315G-D、Hi-Sil(登録商標)HDP 320Gなど、が挙げられるが、これらに限定されない。同様に、多くの有用な商用グレードの異なる補強シリカ充填剤もまた、Evonik Corporation(例えば、Ultrasil(登録商標)320 GR、Ultrasil(登録商標)5000 GR、Ultrasil(登録商標)5500 GR、Ultrasil(登録商標)7000 GR、Ultrasil(登録商標)VN2 GR、Ultrasil(登録商標)VN2、Ultrasil(登録商標)VN3、Ultrasil(登録商標)VN3 GR、Ultrasil(登録商標)7000 GR、Ultrasil(登録商標)7005、Ultrasil(登録商標)7500 GR、Ultrasil(登録商標)7800 GR、Ultrasil(登録商標)9500 GR、Ultrasil(登録商標)9000 G、Ultrasil(登録商標)9100 GR)及びSolvay(例えば、Zeosil(登録商標)1115MP、Zeosil(登録商標)1085GR、Zeosil(登録商標)1165MP、Zeosil(登録商標)1200MP、Zeosil(登録商標)Premium、Zeosil(登録商標)195HR、Zeosil(登録商標)195GR、Zeosil(登録商標)185GR、Zeosil(登録商標)175GR、及びZeosil(登録商標)165 GR)から入手可能である。
シリカカップリング剤
本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、1種又は2種以上のシリカカップリング剤もまた、(任意選択的に)利用され得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における好ましい実施形態では、少なくとも1種のシリカカップリング剤が利用される。シリカカップリング剤は、ゴム組成物中のシリカ充填剤の凝集の防止又は低減に有用である。シリカ充填剤粒子の凝集は、ゴム組成物の粘度を上昇させると考えられ、したがって、この凝集を防止することにより、粘度が低下し、ゴム組成物の加工性及びブレンドが改善される。
概して、シラン及び構成成分、又はポリマー、特に加硫性ポリマーと反応可能な部分を有するものなどの任意の従来のシリカカップリング剤の種類が使用可能である。シリカカップリング剤は、シリカとポリマーとの間の連結架橋として作用する。本明細書において開示される第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態における使用に好適なシリカカップリング剤としては、アルキルアルコキシ、メルカプト、ブロックされたメルカプト、硫化物含有(例えば、一硫化物ベースのアルコキシ含有、二硫化物ベースのアルコキシ含有、四硫化物ベースのアルコキシ含有)、アミノ、ビニル、エポキシ、及びそれらの組み合わせなどの基を含有するシリカカップリング剤が挙げられる。特定の実施形態では、シリカカップリング剤は、前処理されたシリカの形態でゴム組成物に添加されてもよい。前処理されたシリカは、ゴム組成物に添加される前にシランで前表面処理されている。前処理されたシリカを使用することにより、1つの成分中に2つの成分(即ち、シリカとシリカカップリング剤)を添加することが可能になり、それによって一般にゴムの配合が容易になる傾向がある。
アルキルアルコキシシランは、一般式R10 Si(OR114-pを有し、各R11は独立して一価の有機基であり、pは1~3の整数であるが、少なくとも1つのR10がアルキル基であることを条件とする。好ましくは、pは1である。一般に、各R10は、独立してC~C20の脂肪族、C~C20の環式脂肪族、又はC~C20の芳香族を含み、各R11は、独立してC~Cの脂肪族を含む。特定の例示的な実施形態では、各R10は、独立してC~C15の脂肪族を含み、更なる実施形態では、各R10は、独立してC~C14の脂肪族を含む。メルカプトシランは、一般式HS-R13-Si(R14)(R15を有し、R13は二価の有機基であり、R14はハロゲン原子又はアルコキシ基であり、各R15は、独立してハロゲン、アルコキシ基又は一価の有機基である。ハロゲンは塩素、臭素、フッ素、又はヨウ素である。アルコキシ基は、好ましくは、1~3個の炭素原子を有する。ブロックされたメルカプトシランは、一般式B-S-R16-Si-Xを有し、シリル基がシリカ-シラン反応におけるシリカとの反応に利用可能であり、ブロック基Bがメルカプト水素原子を置換して硫黄原子とポリマーとの反応をブロックする。上述の一般式において、Bは、不飽和ヘテロ原子の形態であり得る、又は単結合を介して硫黄に直接結合される炭素であり得るブロック基である。R16は、C~Cの直鎖又は分岐鎖アルキリデンであり、各Xは、C~Cのアルキル又はC~Cのアルコキシからなる群から独立して選択される。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態での使用に好適なアルキルアルコキシシランの非限定例としては、オクチルトリエトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、シクロヘキシルトリエトキシシラン、イソブチルトリエトキシ-シラン、エチルトリメトキシシラン、シクロヘキシル-トリブトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、ヘプチルトリエトキシシラン、ノニルトリエトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、ドデシルトリエトキシシラン、テトラデシルトリエトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシラン、メチルオクチルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘプチルトリメトキシシラン、ノニルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、テトラデシルトリメトキシシラン、オクタデシル-トリメトキシシラン、メチルオクチルジメトキシシラン、及びそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態での使用に好適なビス(トリアルコキシシリルオルガノ)ポリスルフィドの非限定例としては、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。ビス(トリアルコキシシリルオルガノ)ジスルフィドの具体的な非限定例としては、以下に限定されないが、3,3’-ビス(トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、3,3’-ビス(トリメトキシシリルプロピル)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-t-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、及びそれらの混合物が挙げられる。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態での使用に好適なビス(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カップリング剤の非限定例としては、以下に限定されないが、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、及びそれらの混合物が挙げられる。ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィドは、Evonik Degussa Corporation製のSi69(登録商標)として市販されている。
本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態での使用に好適なメルカプトシランの非限定例としては、1-メルカプトメチルトリエトキシシラン、2-メルカプトエチルトリエトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、2-メルカプトエチルトリプロポキシシラン、18-メルカプトオクタデシルジエトキシクロロシラン、及びそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態での使用に好適なブロックされたメルカプトシランの非限定例としては、米国特許第6,127,468号、同第6,204,339号、同第6,528,673号、同第6,635,700号、同第6,649,684号、及び同第6,683,135号(これらの開示は参照により本明細書に組み込まれる)に記載されたものが挙げられるが、これらに限定されない。ブロックされたメルカプトシランの代表例としては、2-トリエトキシシリル-1-エチルチオアセテート、2-トリメトキシシリル-1-エチルチオアセテート、2-(メチルジメトキシシリル)-1-エチルチオアセテート、3-トリメトキシシリル-1-プロピルチオアセテート、トリエトキシシリルメチル-チオアセテート、トリメトキシシリルメチルチオアセテート、トリイソプロポキシシリルメチルチオアセテート、メチルジエトキシシリルメチルチオアセテート、メチルジメトキシシリルメチルチオアセテート、メチルジイソプロポキシシリルメチルチオアセテート、ジメチルエトキシシリルメチルチオアセテート、ジメチルメトキシシリルメチルチオアセテート、ジメチルイソプロポキシシリルメチルチオアセテート、2-トリイソプロポキシシリル-1-エチルチオアセテート、2-(メチルジエトキシシリル)-1-エチルチオアセテート、2-(メチルジイソプロポキシシリル)-1-エチルチオアセテート、2-(ジメチルエトキシシリル-1-エチルチオアセテート、2-(ジメチルメトキシシリル)-1-エチルチオアセテート、2-(ジメチルイソプロポキシシリル)-1-エチルチオアセテート、3-トリエトキシシリル-1-プロピルチオアセテート、3-トリイソプロポキシシリル-1-プロピルチオアセテート、3-メチルジエトキシシリル-1-プロピル-チオアセテート、3-メチルジメトキシシリル-1-プロピルチオアセテート、3-メチルジイソプロポキシシリル-1-プロピルチオアセテート、1-(2-トリエトキシシリル-1-エチル)-4-チオアセチルシクロヘキサン、1-(2-トリエトキシシリル-1-エチル)-3-チオアセチルシクロヘキサン、2-トリエトキシシリル-5-チオアセチルノルボルネン、2-トリエトキシシリル-4-チオアセチルノルボルネン、2-(2-トリエトキシシリル-1-エチル)-5-チオアセチルノルボルネン、2-(2-トリエトキシ-シリル-1-エチル)-4-チオアセチルノルボルネン、1-(1-オキソ-2-チア-5-トリエトキシシリルフェニル)安息香酸、6-トリエトキシシリル-1-ヘキシルチオアセテート、1-トリエトキシシリル-5-ヘキシルチオアセテート、8-トリエトキシシリル-1-オクチルチオアセテート、1-トリエトキシシリル-7-オクチルチオアセテート、6-トリエトキシシリル-1-ヘキシルチオアセテート、1-トリエトキシシリル-5-オクチルチオアセテート、8-トリメトキシシリル-1-オクチルチオアセテート、1-トリメトキシシリル-7-オクチルチオアセテート、10-トリエトキシシリル-1-デシルチオアセテート、1-トリエトキシシリル-9-デシルチオアセテート、1-トリエトキシシリル-2-ブチルチオアセテート、1-トリエトキシシリル-3-ブチルチオアセテート、1-トリエトキシシリル-3-メチル-2-ブチルチオアセテート、1-トリエトキシシリル-3-メチル-3-ブチルチオアセテート、3-トリメトキシシリル-1-プロピルチオオクタノエート、3-トリエトキシシリル-1-プロピル-1-プロピルチオパルミテート、3-トリエトキシシリル-1-プロピルチオオクタノエート、3-トリエトキシシリル-1-プロピルチオベンゾエート、3-トリエトキシシリル-1-プロピルチオ-2-エチルヘキサノエート、3-メチルジアセトキシシリル-1-プロピルチオアセテート、3-トリアセトキシシリル-1-プロピルチオアセテート、2-メチルジアセトキシシリル-1-エチルチオアセテート、2-トリアセトキシシリル-1-エチルチオアセテート、1-メチルジアセトキシシリル-1-エチルチオアセテート、1-トリアセトキシシリル-1-エチル-チオアセテート、トリス-(3-トリエトキシシリル-1-プロピル)トリチオホスフェート、ビス-(3-トリエトキシシリル-1-プロピル)メチルジチオホスホネート、ビス-(3-トリエトキシシリル-1-プロピル)エチルジチオホスホネート、3-トリエトキシシリル-1-プロピルジメチルチオホスフィネート、3-トリエトキシシリル-1-プロピルジエチルチオホスフィネート、トリス-(3-トリエトキシシリル-1-プロピル)テトラチオホスフェート、ビス-(3-トリエトキシシリル-1-プロピル)メチルトリチオホスホネート、ビス-(3-トリエトキシシリル-1-プロピル)エチルトリチオホスホネート、3-トリエトキシシリル-1-プロピルジメチルジチオホスフィネート、3-トリエトキシシリル-1-プロピルジエチルジチオホスフィネート、トリス-(3-メチルジメトキシシリル-1-プロピル)トリチオホスフェート、ビス-(3-メチルジメトキシシリル-1-プロピル)-メチルジチオホスホネート、ビス-(3-メチルジメトキシシリル-1-プロピル)-エチルジチオホスホネート、3-メチルジメトキシシリル-1-プロピルジメチルチオホスフィネート、3-メチルジメトキシシリル-1-プロピルジエチルチオホスフィネート、3-トリエトキシシリル-1-プロピルメチルチオサルフェート、3-トリエトキシシリル-1-プロピルメタンチオスルホネート、3-トリエトキシシリル-1-プロピルエタンチオスルホネート、3-トリエトキシシリル-1-プロピルベンゼンチオスルホネート、3-トリエトキシシリル-1-プロピルトルエンチオスルホネート、3-トリエトキシシリル-1-プロピルナフタレンチオスルホネート、3-トリエトキシシリル-1-プロピルキシレンチオスルホネート、トリエトキシシリルメチルメチルチオサルフェート、トリエトキシシリルメチルメタンチオスルホネート、トリエトキシシリルメチルエタンチオスルホネート、トリエトキシシリルメチルベンゼンチオスルホネート、トリエトキシシリルメチルトルエンチオスルホネート、トリエトキシシリルメチルナフタレンチオスルホネート、トリエトキシシリルメチルキシレンチオスルホネートなどが挙げられるが、これらに限定されない。様々なブロックされたメルカプトシランの混合物を使用することができる。特定の例示的実施形態での使用に好適なブロックされたメルカプトシランの更なる例は、Momentive Performance Materials Inc.(Albany,NY)から入手可能なNXT(商標)シラン(3-オクタノイルチオ-1-プロピルトリエトキシシラン)である。
本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態での使用に好適な前処理されたシリカ(即ち、シランで前表面処理されたシリカ)の非限定例としては、メルカプトシランで前処理されたCiptane(登録商標)255 LD及びCiptane(登録商標)LP(PPG Industries)シリカ、並びにオルガノシランビス(トリエトキシシリルプロピル)ポリスルフィド(Si69)とUltrasil(登録商標)VN3シリカとの間の反応の生成物であるCoupsil(登録商標)8113(Degussa)が挙げられるが、これらに限定されない。Coupsil 6508、Agilon 400(商標)シリカ(PPG Industries製)、Agilon 454(登録商標)シリカ(PPG Industries製)、及び458(登録商標)シリカ(PPG Industries製)。シリカが前処理されたシリカを含む実施形態では、前処理されたシリカは、シリカ充填剤について既に開示される量で使用される(即ち、81~120phr又は約90~約120phrなど)。
第1の実施形態及び第2の実施形態における一実施形態では、シリカカップリング剤が利用される場合、使用される量は様々であり得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、ゴム組成物はシリカカップリング剤を含まない。第1の実施形態及び第2の実施形態における他の好ましい実施形態では、シリカカップリング剤は、シリカ充填剤に対するシリカカップリング剤の総量の比が、約0.1:100~約1:5(即ち、シリカ100部あたり約0.1~約20重量部)(0.1:100~1:5を含む)、約1:100~約1:10、1:100~1:10、約1:100~約1:20、1:100~1:20、約1:100~約1:25、1:100~1:25、並びに約1:100~約0:100及び1:100~0:100となるように、十分な量で存在する。第1の実施形態及び第2の実施形態の好ましい実施形態では、シリカ充填剤に対するシリカカップリング剤の総量の比は、1:10~1:20の比(即ち、100部のシリカあたり10~5重量部)の範囲内にある。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、ゴム組成物は、約0.1~約15phrのシリカカップリング剤を含み、これには、0.1~15phr(例えば、0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、又は15phr)、約0.1~約12phr、0.1~12phr、約0.1~約10phr、0.1~10phr、約0.1~約7phr、0.1~7phr、約0.1~約5phr、0.1~5phr、約0.1~約3phr、0.1~3phr、約1~約15phr、1~15phr(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、又は15phr)、約1~約12phr、1~12phr(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、又は12phr)、約1~約10phr、1~10phr(例えば、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、又は10phr)、約1~約7phr、1~7phr、約1~約5phr、1~5phr、約1~約3phr、1~3phr、約3~約15phr、3~15phr、約3~約12phr、3~12phr、約3~約10phr、3~10phr、約3~約7phr、3~7phr、約3~約5phr、3~5phr、約5~約15phr、5~15phr、約5~約12phr、5~12phr、約5~約10phr、5~10phr、約5~約7phr、又は5~7phrが含まれる。第1の実施形態及び第2の実施形態における好ましい実施形態では、ゴム組成物は、8~12phr、又はこの範囲内にある前述の範囲のうちの1つの量のシリカカップリング剤を含む。
カーボンブラック充填剤
本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、トレッドのゴム組成物に使用されるカーボンブラック充填剤の量は制限される。より具体的には、本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、ゴム組成物の充填剤成分は、1~20phr(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、又は20phr)のカーボンブラック充填剤しか含まない。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の好ましい実施形態では、トレッドゴム組成物は、5~10phr(例えば、5、6、7、8、9、又は10phr)のカーボンブラック充填剤しか含まない。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、前述の制限された量のカーボンブラック充填剤は、補強カーボンブラック充填剤を意味すると理解されるべきである(換言すれば、1~20phrの補強カーボンブラック充填剤又は5~10phrの補強カーボンブラック充填剤が使用される)。第1の実施形態及び第2の実施形態における他の実施形態では、前述の制限された量のカーボンブラック充填剤は、非補強カーボンブラック充填剤を意味すると理解されるべきである(換言すれば、1~20phrの非補強カーボンブラック充填剤又は5~10phrの非補強カーボンブラック充填剤)。第1の実施形態及び第2の実施形態における更なる他の実施形態では、前述の制限された量のカーボンブラック充填剤は、カーボンブラック充填剤の組み合わせ(即ち、補強カーボンブラック充填剤と非補強カーボンブラック充填剤の両方)を意味すると理解されるべきである。
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、使用されるカーボンブラックの特定の種類は様々であり得る。概して、第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態のゴム組成物中の補強充填剤として使用するための好適なカーボンブラックは、少なくとも約20m/g(少なくとも20m/gを含む)、及び、より好ましくは、少なくとも約35m/g~最大で約200m/g、又はそれより高い(35m/g~200m/gを含む)の表面積を有するものを含む、一般に入手可能な商業的に製造されたカーボンブラックのいずれかを含む。カーボンブラックについて本明細書において使用される表面積の値は、臭化セチルトリメチル-アンモニウム(cetyltrimethyl-ammonium bromide、CTAB)技法を使用するASTM D-1765によって決定される。有用なカーボンブラックの中には、ファーネスブラック、チャネルブラック、及びランプブラックがある。より詳細には、有用なカーボンブラックの例としては、超耐摩耗性ファーネス(super abrasion furnace、SAF)ブラック、高耐摩耗性ファーネス(HAF)ブラック、良押出性ファーネス(fast extrusion furnace、FEF)ブラック、微細ファーネス(fine furnace、FF)ブラック、準超耐摩耗性ファーネス(intermediate super abrasion furnace、ISAF)ブラック、半補強性ファーネス(semi-reinforcing furnace、SRF)ブラック、中加工性チャネルブラック、難加工性チャネルブラック、及び導電性チャネルブラックが挙げられる。利用され得る他のカーボンブラックとしては、アセチレンブラックが挙げられる。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、ゴム組成物は、上述のブラックの2つ以上の混合物を含む。好ましくは、第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、カーボンブラック充填剤が存在する場合、1つの種類(又は等級)の補強カーボンブラックのみからなる。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態での使用に好適な典型的なカーボンブラックは、ASTM D-1765-82aによって指定される、N-110、N-220、N-339、N-330、N-351、N-550及びN-660である。使用されるカーボンブラックは、ペレット化形状又は非ペレット化綿状塊とすることができる。好ましくは、一層均質な混合を行うため、非ペレット化カーボンブラックが好ましい。
他の補強充填剤
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、トレッドのゴム組成物は、カーボンブラック又はシリカ以外の補強充填剤(即ち、追加の補強充填剤)を含む。1種以上の追加の補強充填剤が利用され得るが、それらの総量は、好ましくは、10phr以下(例えば、10、9、8、7、6、5、4、3、2、1又は0phr)、又は5phr以下(例えば、5、4、3、2、1,又は0phr)に制限される。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の好ましい実施形態では、トレッドのゴム組成物は、追加の補強充填剤を含有しない(即ち、0phr)。言い換えれば、そのような実施形態では、シリカ及び任意選択的にカーボンブラック以外の補強充填剤は存在しない。
追加の補強充填剤が利用される第1の実施形態及び第2の実施形態におけるそれらの実施形態では、追加の補強充填剤は様々であり得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態のゴム組成物において使用するための好適な追加の補強充填剤の非限定例としては、アルミナ、水酸化アルミニウム、クレイ(補強等級)、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、及びそ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。
非補強充填剤
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、トレッド用のゴム組成物は、非カーボンブラックの非補強充填剤である少なくとも1種の非補強充填剤を更に含む。第1の実施形態及び第2の実施形態における他の好ましい実施形態では、ゴム組成物は、非カーボンブラックの非補強充填剤を含まない(即ち、0phr)。第1の実施形態及び第2の実施形態における更なる他の実施形態では、ゴム組成物は、非補強充填剤を含まない(そのような実施形態では、充填剤成分のカーボンブラック充填剤は、補強カーボンブラック充填剤である)。少なくとも1種の非補強充填剤が利用される、第1の実施形態及び第2の実施形態における実施形態では、少なくとも1種の非カーボンブラックの非補強充填剤は、クレイ(非補強等級)、黒鉛、二酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、デンプン、窒化ホウ素(非補強等級)、窒化ケイ素、窒化アルミニウム(非補強等級)、ケイ酸カルシウム、炭化ケイ素、粉砕ゴム、及びそれらの組み合わせから選択され得る。用語「非補強充填剤」は、約20m/g未満(20m/g未満を含む)である、特定の実施形態では約10m/g未満(10m/g未満を含む)である窒素吸着比表面積(NSA)を有する微粒子材料を意味するために使用される。微粒子材料のNSA表面積は、ASTM D6556を含む様々な標準的方法に従って決定され得る。ある特定の実施形態では、用語「非補強充填剤」は、代替として又は更に、約1000nmより大きな(1000nm超を含む)粒径を有する微粒子材料を指す。第1の実施形態及び第2の実施形態におけるそれらの実施形態では、非カーボンブラックの非補強充填剤がゴム組成物に存在し、非カーボンブラックの非補強充填剤の総量は様々であり得るが、好ましくは20phr以下(例えば、20、19、18、17、16、15、14、13、12、11、10、9、8、7、6、5、4、3、2、若しくは1phr)であり、特定の実施形態では、1~10phr、10phr以下、5phr以下(例えば、5、4、3、2、若しくは1phr)、1~5phr、又は1phr以下である。
液体可塑剤
上記のように、第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、タイヤトレッド用のゴム組成物は、0~30phrの液体可塑剤を含む(含有する)。液体可塑剤の下限が0phrであると述べることは、第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、液体可塑剤成分が任意選択的であるということを意味する。液体可塑剤という語句は、25℃で液体である可塑剤を指すと理解されるべきであり、そうした可塑剤としては、油及びエステル系可塑剤が挙げられるが、これらに限定されない。概して、第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、液体可塑剤が使用される場合、1種又は2種以上の液体可塑剤が利用され得る。液体可塑剤の総量は、可塑剤成分の量と見なされる場合がある。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、ゴム組成物は、1~30phr(例えば、1、2、4、6、8、10、12、14、15、16、18、20、22、24、25、26、28、若しくは30phr)の液体可塑剤、又は1~20phr若しくは5~20phrなどの前述の範囲内にある量、好ましくは、10~30phr(例えば、10、12、14、15、16、18、20、22、24、25、26、28、若しくは30phr)の液体可塑剤、又は10~25phr若しくは10~20phrなどの範囲内にある量を含む。用語「油」は、遊離油(通常、配合プロセス中に添加される)及び伸展油(ゴムを伸展させために使用される)の両方を包含することを意味する。非限定例として、ゴム組成物が20phrの油を含むと述べることにより、任意の遊離油及び任意の伸展油の総量が20phrであることが理解されるべきである。同様に、ゴム組成物が20phrの液体可塑剤を含むと述べることにより、任意の液体可塑剤(遊離油、伸展油、及びエステル系可塑剤を含む)の総量が20phrであることが理解されるべきである。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、トレッドゴム組成物が油を含む場合、唯一の油は、前述の量(例えば、1~30phr、10~30phr、5~20phrなど)のいずれかの遊離油である。第1の実施形態及び第2の実施形態における他の実施形態では、トレッドゴム組成物が油を含む場合、唯一の油は、前述の量(例えば、1~30phr、10~30phr、5~20phrなど)のいずれかの伸展油である。油展ゴムが使用される、第1の実施形態及び第2の実施形態におけるそれらの実施形態では、油展ゴムの調製に使用される油の量は様々であり得る。特定のそのような実施形態では、油展ゴム(ポリマー)中に存在する伸展油の量は、ゴム100部あたり10~50部の油(例えば、ゴム100部あたり10、15、20、25、30、35、40、45又は50部の油)、好ましくはゴム100部あたり10~40部の油又はゴム100部あたり20~40部の油である。本明細書に開示されるゴム組成物のエラストマー成分に油展ゴムが使用される場合、上記のように、エラストマー成分のゴムに関して明記された量は、油展ゴムの量ではなく、ゴムの量のみを指すと理解されるべきである。非限定例として、伸展油は、ゴム組成物全体で15部の量で使用されるSBRのゴム100部あたり40部の量の油で使用でき、したがって、油展SBRがゴム組成物に寄与する油の量は、6phrと記載され得る。
本明細書で使用されるとき、油は、石油系油(例えば、芳香油、ナフテン油、及び低PCA油)及び植物油(野菜、木の実、及び種子から採取することができるものなど)の両方を指す。植物油は一般にトリグリセリドを含み、この用語は、合成トリグリセリド、及び実際に植物から供給されたものを含むと理解されるべきである。
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、1種以上の油がゴム組成物中に存在する場合、様々な種類の加工油及び伸展油が利用され得、その種類は、芳香油、ナフテン油、及び低PCA油(石油由来又は植物由来)を含むが、これらに限定されない。好適な低PCA油としては、IP346法によって測定すると、3重量%未満の多環式芳香族含有量を有するものが挙げられる。IP346法の手順は、Institute of Petroleum(英国)発行のStandard Methods for Analysis&Testing of Petroleum and Related Products and British Standard 2000 Parts,2003,第62版に見出すことができる。例示的な石油由来の低PCA油としては、軽度抽出溶媒和物(mild extraction solvate、MES)、処理留出物芳香族抽出物(reated distillate aromatic extract、TDAE)、TRAE、及び重ナフテン系が挙げられる。例示的なMES油は、CATENEX SNR(SHELL製)、PROREX 15及びFLEXON 683(EXXONMOBIL製)、VIVATEC 200(BP製)、PLAXOLENE MS(TOTAL FINA ELF製)、TUDALEN 4160/4225(DAHLEKE製)、MES-H(REPSOL製)、MES(Z8製)、並びにOLIO MES S201(AGIP製)として市販されている。例示的なTDAE油は、TYREX 20(EXXONMOBIL製)、VIVATEC 500、VIVATEC 180、及びENERTHENE 1849(BP製)、並びにEXTENSOIL 1996(REPSOL製)として入手可能である。例示的な重ナフテン系油は、SHELLFLEX 794、ERGON BLACK OIL、ERGON H2000、CROSS C2000、CROSS C2400、及びSAN JOAQUIN 2000Lとして入手可能である。例示的な低PCA油としてはまた、野菜、木の実、及び種子から採取することができるものなど、様々な植物由来の油も挙げられる。非限定例としては、ダイズ油、ヒマワリ油(高オレイン酸ヒマワリ油を含む)、サフラワー油、コーン油、亜麻仁油、綿実油、菜種油、カシュー油、ゴマ油、ツバキ油、ホホバ油、大麻油、マカダミアナッツ油、ココナツ油、及びヤシ油が挙げられるが、これらに限定されない。前述の加工油を、伸展油として、即ち、油展ポリマー又は共重合体の調製のために、あるいは加工油又しくは遊離油として使用することができる。
1種以上の油がゴム組成物中に存在する、第1の実施形態及び第2の実施形態におけるそれらの実施形態では、使用される1種以上の油のTgは、様々であり得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、利用される任意の油は、約-40~約-100℃、-40~-100℃(例えば、-40、-45、-50、-55、-60、-65、-70、-75、-80、-85、-90、-95、又は-100℃)、約-40~約-90℃、-40~-90℃(例えば、-40、-45、-50、-55、-60、-65、-70、-75、-80、-85、又は-90℃)、約-45~約-85℃、-45~-85℃(例えば、-45、-50、-55、-60、-65、-70、-75、-80、又は-85℃)、約-50~約-80℃、又は-50~-80℃(例えば、-50、-55、-60、-65、-70、-75、又は-80℃)のTgを有する。
好ましくは、第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、ゴム組成物は、5phr未満(例えば、4.5、4、3、2、1、又は0phr)のMES又はTDAE油を含有し、好ましくはMES又はTDAE油を含有しない(即ち、0phr)。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、ゴム組成物は、石油系油を含有せず(即ち、0phr)、代わりに、利用される任意の油は植物油である。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、ゴム組成物は、上述の量のうちの1つのダイズ油を含有し、特定のそのような実施形態では、含まれる唯一の油はダイズ油である。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、ゴム組成物は、ヒマワリ油を含有しない(即ち、0phr)。第1の実施形態及び第2の実施形態における他の実施形態では、含まれる唯一の油はヒマワリ油である。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、トレッドゴム組成物は、1種以上のエステル系可塑剤を含み、このエステル系可塑剤は、一般に室温で液体である1種の種類の可塑剤である。好適なエステル系可塑剤は当業者に既知であり、リン酸エステル、フタル酸エステル、アジピン酸エステル、及びオレイン酸エステル(すなわち、オレイン酸由来)が挙げられるが、これらに限定されない。エステルは、少なくとも1つの-OHが-O-アルキル基で置き換えられている酸に由来する化合物であることを考慮に入れると、様々なアルキル基を、トレッドゴム組成物での使用に好適なエステル系可塑剤に使用することができ、一般に、C~C20(例えば、C、C、C、C、C、C、C、C、C、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20)、又はC~C12の直鎖又は分岐鎖アルキルが含まれる。前述のエステルのうちの特定のものは、2つ以上の-OH基を有する酸に基づき、したがって、1つ又は2つ以上のO-アルキル基を収容することができる(例えば、リン酸トリアルキル、フタル酸ジアルキル、アジピン酸ジアルキル)。好適なエステル可塑剤の非限定例としては、リン酸トリオクチル、フタル酸ジオクチル、アジピン酸ジオクチル、オレイン酸ノニル、オレイン酸オクチル、及びこれらの組み合わせが挙げられる。前述のうちの1種以上など、エステル可塑剤の使用は、エステル可塑剤の比較的低いTgに少なくとも部分的に起因して、このようなエステル可塑剤を含有するトレッドゴム組成物から作製されるタイヤの雪又は氷性能に有益であり得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、トレッドゴム組成物は、-40℃~-70℃(例えば、-40、-45、-50、-55、-60、-65、又は-70℃)、又は-50℃~-65℃(例えば、-50、-51、-52、-53、-54、-55、-56、-57、-58、-59、-60、-61、-62、-63、-64、又は-65℃)のTgを有する1種以上のエステル系可塑剤を含む。1種以上のエステル系可塑剤が利用される、第1の実施形態及び第2の実施形態におけるそれらの実施形態では、利用される量は様々であり得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、1種以上のエステル系可塑剤は、1~25phr(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、又は25phr)、1~20phr(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、又は20phr)、1~15phr(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、又は15phr)、1~10phr(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、又は10phr)、2~6phr(例えば、2、3、4、5、又は6phr)、又は2~5phr(例えば、2、3、4、又は5phr)の総量で使用される。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の好ましい実施形態では、任意のエステル系可塑剤の量は15phr以下又は12phr以下である。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、油が1~10phr未満、又は1~5phrの量で存在する場合、1種以上のエステル系可塑剤が(前述の量のうちの1つで)油と組み合わせて使用される。第1の実施形態及び第2の実施形態における他の実施形態では、1種以上のエステル系可塑剤は、トレッドゴム組成物中に油が存在しない状態で(即ち、0phrの油)使用される。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、ゴム組成物は、30~70phr(例えば、30、32、34、35、36、38、40、42、44、45、46、48、50、52、54、55、56、58、60、62、64、65、66、68、又は70phr)の可塑剤の総量を含み、可塑剤は、全て上記のように、樹脂成分の樹脂及び任意の液体可塑剤(例えば、任意の油及び任意のエステル系可塑剤)を含む。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、ゴム組成物は、60phr以下(例えば、60、55、50、45、40、35、又は30phr)、20~60phr(例えば、20、22、24、25、26、28、30、32、34、35、36、38、40、42、44、45、46、48、50、52、54、55、56、58、又は60phr)、30~60phr(例えば、30、32、34、35、36、38、40、42、44、45、46、48、50、52、54、55、56、58、又は60phr)、40~60phr(例えば、40、42、44、45、46、48、50、52、54、55、56、58、又は60phr)、50phr以下(例えば、50、45、40、35、又は30phr)、20~50phr(例えば、20、22、24、25、26、28、30、32、34、35、36、38、40、42、44、45、46、48、又は50phr)、又は30~50phr(例えば、30、32、34、35、36、38、40、42、44、45、46、48、又は50phr)の可塑剤の総量を含む。前述の実施形態における特定の実施形態では、可塑剤の総量は、重量で少量の液体可塑剤(例えば、49重量%以下、40重量%以下、30重量%以下、25重量%以下、20重量%以下、10重量%以下、又は5重量%以下)を含む。
硬化パッケージ
上記のように、本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、タイヤトレッド用のゴム組成物は、硬化パッケージを含む(含有する)。硬化パッケージの含有成分は、第1の実施形態及び第2の実施形態によって様々であり得るが、概して、硬化パッケージは、加硫剤、加硫促進剤、加硫活性化剤(例えば、酸化亜鉛、ステアリン酸など)、加硫阻害剤、及びスコーチ防止剤のうちの少なくとも1つを含む。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、硬化パッケージは、少なくとも1種の加硫剤と、少なくとも1種の加硫促進剤と、少なくとも1種の加硫活性化剤と、任意選択的に、加硫阻害剤及び/又はスコーチ防止剤とを含む。加硫促進剤及び加硫活性化剤は、加硫剤のための触媒として働く。様々な加硫阻害剤及びスコーチ防止剤が当技術分野で既知であり、当業者は、所望の加硫特性に基づいて選択することができる。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態での使用に好適な加硫剤の種類の例としては、硫黄、又は過酸化物系硬化成分が挙げられるが、これらに限定されない。したがって、特定のこのような実施形態では、硬化パッケージは、硫黄系硬化剤又は過酸化物系硬化剤を含む。第1の実施形態及び第2の実施形態における好ましい実施形態では、加硫剤は、硫黄系硬化剤であり、特定のそのような実施形態では、加硫剤は、硫黄系硬化剤(のみ)からなる。特定の好適な硫黄加硫剤の例としては、「ゴム製造業者(rubbermaker)」の可溶性硫黄、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硬化剤、及び不溶性のポリマー性硫黄が挙げられる。好ましくは、硫黄加硫剤は、可溶性硫黄、又は可溶性硫黄ポリマーと不溶性硫黄ポリマーとの混合物である。硬化で用いられる好適な硬化剤及びその他の組成物(例えば、加硫阻害剤及びスコーチ防止剤)の一般的な開示として、Kirk-Othmer、「Encyclopedia of Chemical Technology」第3版、Wiley Interscience、N.Y.、1982,Vol.20,pp.365 to 468、特にVulcanization Agents and Auxiliary Materials,pp.390 to 402又はA.Y.CoranによるVulcanization(Encyclopedia of Polymer Science and Engineering,Second Edition(1989 John Wiley&Sons,Inc.))を参照することができ、これらの両方ともが、参照により本明細書に組み込まれる。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。概して、第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、加硫剤は、0.1~10phrの範囲(例えば、0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、又は10phr)、例えば、1~7.5phrなど、1~5phrなど、好ましくは、1~3.5phr(例えば、1、1.5、2、2.5、3、又は3.5phr)の量で使用され得る。
加硫促進剤は、加硫に必要な時間及び/又は温度を制御し、加硫物の特性を改善させるために使用される。本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態での使用に好適な加硫促進剤の例としては、チアゾール加硫促進剤、例えば、2-メルカプトベンゾチアゾール、2,2’-ジチオビス(ベンゾチアゾール)(2,2’-dithiobis(benzothiazole)、MBTS)、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(N-cyclohexyl-2-benzothiazole-sulfenamide、CBS)、N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾール-スルフェンアミド(N-tert-butyl-2-benzothiazole-sulfenamide、TBBS)など、グアニジン加硫促進剤、例えば、ジフェニルグアニジン(diphenyl guanidine、DPG)など、チウラム加硫促進剤、カルバミン酸加硫促進剤などが挙げられるが、これらに限定されない。概して、使用される加硫促進剤の量は、0.1~10phr(例えば、0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、又は10phr)、好ましくは0.5~5phr(例えば、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5又は5phr)の範囲である。好ましくは、第1の実施形態及び第2の実施形態におけるゴム組成物に使用される任意の加硫促進剤は、一硫化チウラム及び多硫化チウラムなどの任意のチウラム(その例としては、TMTM(tetramethyl thiuram monosulfide、テトラメチルチウラムモノスルフィド)、TMTD(tetramethyl thiuram disulfide、テトラメチルチウラムジスルフィド)、DPTT(dipentamethylene thiuram tetrasulfide、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド)、TETD(tetraethyl thiuram disulfide、テトラエチルチウラムジスルフィド)、TiBTD(tetraisobutyl thiuram disulfide、テトライソブチルチウラムジスルフィド)、及びTBzTD(tetrabenzyl thiuram disulfide、テトラベンジルチウラムジスルフィド)が挙げられる)を除外し、言い換えれば、第1の実施形態及び第2の実施形態におけるゴム組成物は、好ましくは、チウラム促進剤を含有しない(即ち、0phr)。
加硫活性化剤は、加硫を補助するために使用される添加剤である。一般的に、加硫活性化剤は、無機成分及び有機成分の両方を含む。酸化亜鉛は、最も広く使用されている無機加硫活性化剤である。ステアリン酸、パルミチン酸、ラウリン酸、及び前述の各々の亜鉛塩を含む様々な有機加硫活性化剤が、一般的に使用されている。概して、第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、使用される加硫活性化剤の量は、0.1~6phr(例えば、0.1、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、又は6phr)、好ましくは0.5~4phr(例えば、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、又は4 phr)の範囲である。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、酸化亜鉛とステアリン酸の両方が加硫活性化剤として使用され、利用される総量は、前述の範囲のうちの1つに含まれる。特定のそのような実施形態では、使用される唯一の加硫活性化剤は、酸化亜鉛及びステアリン酸である。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、1つ以上のチオ尿素化合物(前述の量で使用される)を含む1種以上の加硫活性化剤が使用され、任意選択的に前述の加硫活性化剤のうちの1種以上と組み合わせされる。一般に、チオ尿素化合物は、構造(R)(R)NS(=C)N(R)(R)を有する化合物として理解され得、式中、R、R、R、及びRのそれぞれは、H、アルキル、アリール、及びN含有置換基(例えば、グアニル)から独立して選択される。任意選択的に、前述の構造のうちの2つが、ジチオビ尿素化合物中でNを介して(R基のうちの1つを除去して)一緒に結合することができる。特定の実施形態では、R又はRの一方、及びR又はRの一方は、それらの間の1つ以上のメチレン基(-CH-)と一緒に結合することができる。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、チオ尿素は、前述の基のうちの1つから選択されたR、R、R、及びRのうちの1つ又は2つを有し、残りのR基は水素である。例示的なアルキルとしては、メチル、エチル、プロピル、イソ-プロピル、ブチル、イソ-ブチル、ペンチル、ヘキシル、及びシクロヘキシルなどのC1~C6直鎖、分岐鎖、又は環状基が挙げられる。例示的なアリールとしては、フェニル、トリル、及びナフチルなどのC6~C12芳香族基が挙げられる。例示的なチオ尿素化合物としては、ジアルキルチオ尿素及びジアリールチオ尿素などのジヒドロカルビルチオ尿素が挙げられるが、これらに限定されない。特定のチオ尿素化合物の非限定例としては、チオ尿素、N,N’-ジフェニルチオ尿素、トリメチルチオ尿素、N,N’-ジエチルチオ尿素(N,N’-diethylthiourea、DEU)、N,N’-ジメチルチオ尿素、N,N’-ジブチルチオ尿素、エチレンチオ尿素、N,N’-ジイソプロピルチオ尿素、N,N’-ジシクロヘキシルチオ尿素、1,3-ジ(o-トリル)チオ尿素、1,3-ジ(p-トリル)チオ尿素、1,1-ジフェニル-2-チオ尿素、2,5-ジチオビ尿素、グアニルチオ尿素、1-(1-ナフチル)-2-チオ尿素、1-フェニル-2-チオ尿素、p-トリルチオ尿素、及びo-トリルチオ尿素のうちの1つ以上が挙げられる。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、活性化剤は、チオ尿素、N,N’-ジエチルチオ尿素、トリメチルチオ尿素、N,N’-ジフェニルチオ尿素、及びN-N’-ジメチルチオ尿素から選択された少なくとも1つのチオ尿素化合物を含む。
加硫阻害剤は、加硫プロセスを制御するため、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る。一般的な加硫阻害剤としては、限定するものではないが、Santogard製のPVI(cyclohexylthiophthalmide、シクロヘキシルチオフタルミド)が挙げられる。概して、第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、加硫阻害剤の量は、0.1~3phr(例えば、0.1、0.5、1、1.5、2、2.5、又は3phr)、好ましくは0.5~2phr(例えば、0.5、1、1.5、又は2phr)である。
他の成分
本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態における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としては、ワックス(場合によっては酸化防止剤である)、加工助剤、補強樹脂、ペプタイザー、及び酸化防止剤/劣化防止剤が挙げられる。劣化防止剤である成分は、N,N’二置換-p-フェニレンジアミン、例えば、N-1,3-ジメチルブチル-N’フェニル-p-フェニレンジアミン(6PPD)、N,N’-ビス(1,4-ジメチルペンチル)-p-フェニレンジアミン(77PD)、N-フェニル-N-イソプロピル-p-フェニレンジアミン(IPPD)、及びN-フェニル-N’-(1,3-ジメチルブチル)-p-フェニレンジアミン(HPPD)から選択されたものなどのオゾン劣化防止剤又は酸化防止剤として分類され得る。劣化防止剤の他の例としては、アセトンジフェニルアミン縮合生成物、2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン、オクチル化ジフェニルアミン、2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノール、及び特定のワックスが挙げられる。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の他の実施形態では、組成物は、酸化防止剤又はオゾン劣化防止剤などの劣化防止剤を含まない、又は本質的に含まない場合がある。
ゴム組成物の調製
本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態におけるゴム組成物の調製に含まれる特定の工程は、概して、少なくとも1回の非生産用マスターバッチ段階及び最終生産用混合段階で成分を混合することを含む、従来実施される方法の工程である。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、トレッドゴム組成物は、例えば、バンブリミキサー又はミル粉砕用ロールで成分を一緒に混錬するなどによる、当技術分野において既知の方法によって、(上記で開示した)ゴム組成物の成分を混合することによって調製される。このような方法は、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。非生産用マスターバッチ段階という用語は、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(又は複数の段階)であると理解されている。最終生産用混合段階という用語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の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、ゴム組成物は、複数の非生産用マスターバッチ混合段階を含むプロセスによって調製される。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の好ましい実施形態では、トレッドゴム組成物は、マスターバッチ混合段階が、タンデム混合又は相互噛合混合のうちの少なくとも1つを含むプロセスによって調製される。タンデム混合は、2つの混合チャンバを有し、各チャンバが1組の混合用ローターを有する、ミキサーを使用することを含むものとして理解することができ、一般に、2つの混合チャンバは、一次ミキサーである上部ミキサーと一緒に積層され、下部ミキサーは、上部又は一次ミキサーからバッチを受け入れる。特定の実施形態では、一次ミキサーは噛み合うローターを利用し、他の実施形態では、一次ミキサーは接線方向のローターを利用する。好ましくは、下部ミキサーは、噛み合うローターを利用する。噛み合い混合は、噛み合うローターを有するミキサーの使用を含むものとして理解され得る。噛み合うローターとは、ローターが互いに噛み合うように、セット内の1つのローターの大径が、セット内の対向するローターの小径と相互作用するローターのセットを指す。噛み合うローターは、ローター間の相互作用により、均一の速度で駆動されなければならない。噛み合うローターとは対照的に、接線方向ローターとは、各ローターが、側面と称され得る空洞内で互いに独立して回転する、1組のローターを指す。一般に、接線方向のローターを有するミキサーは、ラムを含むのに対し、ラムは、噛み合うローターを有するミキサーでは必要ではない。
一般に、ゴム(又はポリマー)及び少なくとも1種の補強充填剤(及び任意のシランカップリング剤、液体可塑剤及び樹脂)を非生産用又はマスターバッチ混合段階(又は複数の段階)で添加する。一般に、硬化パッケージの少なくとも加硫剤成分及び加硫促進成分を最終又は生産用混合段階で添加する。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、ゴム組成物は、少なくとも1回の非生産用マスターバッチ混合段階が約130℃~約200℃の温度で実施されるプロセスを使用して調製される。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、トレッドゴム組成物は、ゴム組成物の望ましくない事前硬化を回避するために加硫温度を下回る温度で実施される最終生産用混合段階を使用して調製される。したがって、生産用又は最終混合段階の温度は、約120℃を超えるべきではなく、通常、約40℃~約120℃、又は約60℃~約110℃、とりわけ約75℃~約100℃である。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、トレッドゴム組成物は、少なくとも1回の非生産用混合段階と少なくとも1回の生産用混合段階とを含むプロセスによって調製される。シリカ充填剤の使用は、任意選択的に、そのような充填剤の一部又は全部を別個に添加するための別個の再粉砕段階を必要とし得る。この段階は、多くの場合、マスターバッチ段階で採用される温度と同様であるが、往々にしてわずかに低い温度、即ち、約90℃~約150℃の降下温度までの温度で行われる。
タイヤトレッド用のゴム組成物の特性
上記のように、第1の実施形態によれば、タイヤのトレッドは、改善された湿潤性能及び改善された剛性を有する。また、上記のように、第2の実施形態によれば、タイヤトレッドの湿潤性能と剛性を改善するための方法が提供される。異なる温度でのE’(動的貯蔵弾性率)の測定は、タイヤのトレッドとして使用される場合のゴム組成物の様々な特性の指標を提供できる(例えば、-20℃でのE’はスノートラクションと相関し、比較的低いE’はより良いスノートラクションを示し、30℃でのE’は剛性又はコーナリングと相関し、比較的高いE’は改善された剛性又はコーナリングを示す)。ゴム組成物がタイヤトレッドに組み込まれる場合、乾燥した路面でのコーナリングを含むステアリングの安定性は、一般に、高温(例えば、30℃)でのE’の影響を受け、より高い値が好ましく、スノートラクションは、低温(例えば、-20℃及び-40℃)でのE’の影響を受け、より低い値が好ましい。本明細書で言及される測定及び性能は、実験室で調製された硬化ゴム組成物のスラブ(ゴム組成物は第1の実施形態及び第2の実施形態に関して本明細書で論じられるとおりである)で測定され得、又はタイヤトレッドから切り取ったサンプル(例えば、第1の実施形態及び第2の実施形態に関して本明細書で論じたようなゴム組成物の硬化バージョンを含む)で測定され得る。
本明細書で言及される剛性特性は、170℃で15分間硬化した後、ゴム組成物のサンプルの30℃でのE’を測定することによって定量化され得る。E’の測定は、Gabo社の装置を使用して以下の方法で行われ得る。Gabo測定は、動的機械的熱分光計(Gabo Qualimeter Testanlagen GmbH(Ahiden,Germany)のEplexor(登録商標)500N)を使用し、以下の条件下で行われ得る。測定モード:引張試験モード、測定周波数:52Hz、50~-5℃で0.2%のひずみ及び-5~65℃で1%のひずみ適用、測定温度(例えば、-20℃、30℃などを含む)、サンプル形状:幅4.75mm×長さ29mm×厚さ2.0mm。
様々な温度でのtanδの測定は、タイヤトレッドに組み込まれた場合のゴム組成物の期待される湿潤性能とローリング抵抗を定量化するために使用され得る。tanδ値は、一般にASTM D5992-96(2011)のガイドラインに従って、動的機械熱分光計(Gabo Qualimeter Testanlagen GmbH(Ahiden,Germany)のEplexor(登録商標)500N)を用いて以下の条件下で測定され得る。測定モード:引張試験モード、測定周波数:52Hz、温度掃引測定、-50~-5℃で0.2%のひずみ及び-5~65℃で1%のひずみ適用、開始温度は-50℃よりもいくらか低く、終了温度は-5℃よりもいくらか高く、-30℃、0℃、30℃、及び60℃の温度で測定を提供するために、約1℃ごとにデータを収集、試料形状:幅4.75mm×長さ29mm×厚さ2.0mm。測定は、硬化したゴムの試料(170℃で15分間硬化)に対して行われる。ゴム組成物の0℃でのtanδは、タイヤトレッドに組み込まれた場合の湿潤トラクションを示し、60℃でのtanδは、タイヤトレッドに組み込まれた場合のローリング抵抗を示す。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、タイヤトレッド用のゴム組成物は、30℃でのE’によって測定される場合、少なくとも15(例えば、15、16、17、18、19、20、21、22、23、又はそれ以上)、好ましくは少なくとも17(例えば、17、18、19、20、21、22、23、又はそれ以上)、より好ましくは少なくとも20(例えば、20、21、22、23、又はそれ以上)の剛性を有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、タイヤトレッド用のゴム組成物は、30℃でのE’によって測定される場合、少なくとも14(例えば、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、又はそれ以上)、好ましくは少なくとも17(例えば、17、18、19、20、21、22、23、24、又はそれ以上)、より好ましくは少なくとも20(例えば、20、21、22、23、24、又はそれ以上)の剛性を有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、タイヤトレッド用のゴム組成物は、30℃でのE’によって測定される場合、15~25、15~23、又は15~20、好ましくは17~25、17~23、又は17~20、より好ましくは20~30、20~25、又は20~23の剛性を有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、タイヤトレッド用のゴム組成物は、30℃でのE’によって測定される場合、14~25、14~23、又は14~20、好ましくは17~25、17~23、又は17~20、より好ましくは20~30、20~25、又は20~23の剛性を有する。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、タイヤトレッド用のゴム組成物は、0℃でのtanδによって測定される場合、少なくとも0.45(例えば、0.45、0.46、0.47、0.48、0.49、0.5、0.51、0.52、0.53、0.54、0.55、0.56、0.57、0.58、0.59、0.6、0.65、0.7、又はそれ以上)、好ましくは少なくとも0.5(例えば、0.5、0.51、0.52、0.53、0.54、0.55、0.56、0.57、0.58、0.59、0.6、0.61、0.62、0.63、0.64、0.65、0.7、又はそれ以上)、より好ましくは少なくとも0.55(例えば、0.55、0.56、0.57、0.58、0.59、0.6、0.61、0.62、0.63、0.64、0.65、0.7、0.75、又はそれ以上)の湿潤性能を有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、タイヤトレッド用のゴム組成物は、0℃でのtanδによって測定される場合、0.45~0.8、0.45~0.75、又は0.45~0.7、好ましくは0.5~0.8、0.5~0.75、又は0.5-0.7、より好ましくは0.55~0.8、0.55~0.75、又は0.55-0.7の湿潤性能を有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における好ましい特定の実施形態では、タイヤトレッド用のゴム組成物は、前述の範囲のうちの1つに含まれる剛性と組み合わせて、前述の範囲のうちの1つに含まれる湿潤性能を有し、特定のそのような実施形態では、湿潤性能及び剛性は両方とも、前述の好ましい(又はより好ましい)範囲内に含まれる。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、タイヤトレッド用のゴム組成物は、60℃でのtanδによって測定される場合、0.45以下(例えば、0.45、0.41、0.4、0.39、0.38、0.37、0.36、0.35、0.34、0.33、0.32、0.31、0.3、0.25、又はそれ以下)、好ましくは0.4以下(例えば、0.4、0.39、0.38、0.37、0.36、0.35、0.34、0.33、0.32、0.31、0.3、0.25、又はそれ以下)、より好ましくは0.36以下(例えば、0.36、0.35、0.34、0.33、0.32、0.31、0.3、0.25、又はそれ以下)のローリング抵抗を有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、タイヤトレッド用のゴム組成物は、60℃でのtanδによって測定される場合、0.2~0.45、0.25~0.45、又は0.3~0.45、好ましくは0.2~0.4、0.25~0.4、又は0.3~0.4、より好ましくは0.2~0.36、0.25~0.36、又は0.3~0.36のローリング抵抗を有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における好ましい特定の実施形態では、タイヤトレッド用のゴム組成物は、前述の範囲のうちの1つに含まれる剛性と組み合わせて、前述の範囲のうちの1つに含まれるローリング抵抗を有し、特定のそのような実施形態では、剛性は、前述の好ましい(又はより好ましい)範囲内に含まれる。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の特に好ましい実施形態では、タイヤトレッド用のゴム組成物は、前述の範囲のうちの1つに含まれる剛性、湿潤性能、及びローリング抵抗を有し、特定のそのような実施形態では、剛性及び湿潤性能は両方とも、前述の好ましい(又は最も好ましい)範囲内に含まれる。
本出願は、本明細書において開示されている組成物及び方法の実施形態が開示される数値範囲全体で実行できるため、明確な範囲限界が明細書内に言葉どおりに言及されていなくても、開示される数値範囲内の任意の範囲を支持する、いくつかの数値範囲限界を開示している。実質的に任意の複数又は単数の用語を本明細書で用いることに関して、当業者は、状況又は用途に適切となるように、複数から単数へ、又は単数から複数へ置き換えることができる。様々な単数又は複数の置き換えは、簡潔にするため、本明細書では明示的に記述されている場合がある。
一般的に、当業者は、本明細書及び特に添付の特許請求の範囲で使用された用語は、概して「オープン」な用語を意図していることを理解するだろう。例えば、用語「含む」は、「含むがこれらに限定されない」と解釈されるべきであり、用語「有する」は、「少なくとも有する」と解釈されるべきであり、用語「挙げられる」は、「挙げられるがこれらに限定されない」と解釈されるべきである。更に、当業者は、前置きされた請求項の記載において特定の数が意図される場合、そのような意図は当該請求項中に明示的に記載されるものとし、そのような記載がない場合は、そのような意図も存在しないことを理解するだろう。例えば、理解を助けるものとして、以下の添付の特許請求の範囲には、請求項の記載を前置きするために、前置き語句「少なくとも1つ」及び「1つ以上」の使用を含む場合がある。しかし、そのような語句の使用は、同じ請求項が、前置き語句「1つ以上」又は「少なくとも1つ」、及び、「a」又は「an」などの不定冠詞を含む場合であっても、不定冠詞「a」又は「an」による請求項の記載の前置きが、そのように前置きされた請求項の記載を含む任意の特定の請求項を、そのような記載を1つのみ含む発明に限定することを意味するものとして解釈されてはならず(例えば、「a」又は「an」は、典型的には、「少なくとも1つ」又は「1つ以上」を意味すると解釈されるべきである)、請求項の記載の前置きに使用される定冠詞の使用についても同じことが言える。加えて、前置きされた請求項の記載において特定の数が明示的に記載される場合でも、当業者は、このような記載が、少なくとも記載される数を意味するものと典型的には解釈されるべきであることを理解している(例えば、他の修飾語句を持たない明らかな記載である「2つの記載」は、典型的には、少なくとも2つの記載、又は2つ以上の記載を意味する)。更に、「A、B、及びCなどのうち少なくとも1つ」に類似する慣例表現を用いる場合、一般に、このような構成は、当業者がその慣例表現を理解し得るという意味において意図される(例えば、「A、B、及びCのうち少なくとも1つを有するシステム」として、Aのみ、Bのみ、Cのみ、A及びBを共に、A及びCを共に、B及びCを共に、並びに/又は、A、B、及びCを共になどを有するシステムが挙げられ得るが、これらに限定されない)。更に、当業者は、事実上、2つ以上の代替用語を示す任意の離接的単語又は語句は、明細書、請求項、又は図面を問わず、これらの用語のうちの1つ、これらの用語のうちのいずれか、又はこれらの用語の両方を含む可能性を企図すると理解されるべきであることを、理解するであろう。例えば、語句「A又はB」は、「A」又は「B」又は「A及びB」の可能性を含むと理解されるであろう。特許、特許出願、及び非特許文献を含むがこれらに限定されない全ての参考文献は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。組成物及び方法の様々な態様並びに実施形態を本明細書に開示してきたが、他の態様及び実施形態が、当業者には明らかであろう。本明細書で開示されている様々な態様及び実施形態は、例示目的であり、特許請求の範囲により示されている真の範囲及び趣旨を限定することを意図していない。
本出願は、特定のゴム組成物のトレッドを有するタイヤ及びその関連方法に関する。
タイヤは、路面に接触するトレッドを含めて多くの構成要素を含んでいる。タイヤトレッドを含むゴム組成物を調製するために使用される特定の成分は、様々であり得る。タイヤトレッドゴム組成物の配合は、ある特性(例えば、湿潤性能)の改善をもたらす配合への変更が、別の特性(例えば、剛性)の劣化をもたらし得るので、複雑な科学である。
本明細書に開示されるのは、特定のゴム組成物のトレッドを有するタイヤ及びその関連方法である。
第1の実施形態では、改善された湿潤性能及び改善された剛性を有するトレッドを備え、ゴム組成物から作られるタイヤが提供され、ここで、ゴム組成物は、(a)100部のエラストマー成分であって、スチレン-ブタジエン共重合体、ポリブタジエン、天然ゴム、及びポリイソプレンからなる群から選択される少なくとも1種のゴムを含む、エラストマー成分と、(b)20~60phrの樹脂成分であって、(i)80以上、好ましくは90以上、より好ましくは100以上のヒドロキシル価を有するテルペンフェノール樹脂と、(ii)DCPD系樹脂と、を含み、テルペンフェノール樹脂(i)が、樹脂成分の過半重量を構成する、樹脂成分と、(c)充填剤成分であって、(i)91~140phr、好ましくは100~130phrの補強シリカ充填剤、及び(ii)1~20phr、好ましくは5~10phrのカーボンブラック充填剤、を含む、充填剤成分と、(d)0~30phrの液体可塑剤と、(e)硬化パッケージと、を含む。
第2の実施形態では、タイヤトレッドの湿潤性能及び剛性を改善するための方法が提供され、方法は、20~60phrの樹脂成分をタイヤトレッドゴム組成物に組み込むことを含み、ここで、樹脂成分は、(i)80以上、好ましくは90以上、より好ましくは100のヒドロキシル価を有するテルペンフェノール樹脂と、(ii)DCPD系樹脂とを含み、テルペンフェノール樹脂(i)は、樹脂成分の過半重量を構成し、タイヤトレッドゴム組成物は、100部のエラストマー成分であって、スチレン-ブタジエン共重合体、ポリブタジエン、天然ゴム、及びポリイソプレンからなる群から選択される少なくとも1種のゴムを含む、エラストマー成分と、充填剤成分であって、91~140phrの補強シリカ充填剤と、1~20phr、好ましくは5~10phrのカーボンブラック充填剤と、を含む、充填剤成分と、0~30phrの液体可塑剤と、硬化パッケージとを含み、それにより、タイヤトレッドゴム組成物を製造する。
第1の実施形態では、改善された湿潤性能及び改善された剛性を有するトレッドを備え、ゴム組成物から作られるタイヤが提供され、ここで、ゴム組成物は、(a)100部のエラストマー成分であって、スチレン-ブタジエン共重合体、ポリブタジエン、天然ゴム、及びポリイソプレンからなる群から選択され少なくとも1種のゴムを含む、エラストマー成分と、(b)20~60phrの樹脂成分であって、(i)80以上、好ましくは90以上、より好ましくは100以上のヒドロキシル価を有するテルペンフェノール樹脂と、(ii)DCPD系樹脂と、を含み、テルペンフェノール樹脂(i)が、樹脂成分の過半重量を構成する、樹脂成分と、(c)充填剤成分であって、(i)91~140phr、好ましくは100~130phrの補強シリカ充填剤、及び(ii)1~20phr、好ましくは5~10phrのカーボンブラック充填剤、を含む、充填剤成分と、(d)0~30phrの液体可塑剤と、(e)硬化パッケージと、を含む。
第2の実施形態では、タイヤトレッドの湿潤性能及び剛性を改善するための方法が提供され、方法は、20~60phrの樹脂成分をタイヤトレッドゴム組成物に組み込むことを含み、ここで、樹脂成分は、(i)80以上、好ましくは90以上、より好ましくは100のヒドロキシル価を有するテルペンフェノール樹脂と、(ii)DCPD系樹脂とを含み、テルペンフェノール樹脂(i)は、樹脂成分の過半重量を構成し、タイヤトレッドゴム組成物は、100部のエラストマー成分であって、スチレン-ブタジエン共重合体、ポリブタジエン、天然ゴム、及びポリイソプレンからなる群から選択される少なくとも1種のゴムを含む、エラストマー成分と、充填剤成分であって、91~140phrの補強シリカ充填剤と、1~20phr、好ましくは5~10phrのカーボンブラック充填剤と、を含む、充填剤成分と、0~30phrの液体可塑剤と、硬化パッケージとを含み、それにより、タイヤトレッドゴム組成物を製造する。第2の実施形態の方法は、本明細書に開示される第1の実施形態によるゴム組成物を使用してタイヤトレッドの湿潤性能及び剛性を改善するための方法としても理解することができる。
定義
本明細書に記載される用語は、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。
本明細書で使用されるとき、用語「BR」又は「ポリブタジエン」は、1,3-ブタジエンのホモポリマーを指す。
本明細書で使用されるとき、用語「大部分」は、50%超(例えば、少なくとも50.1%、少なくとも50.5%、少なくとも51%など)を指す。
本明細書で使用されるとき、用語「少数」は、50%未満(例えば、49.5%以下、49%以下など)を指す。
本明細書で使用されるとき、略記Mnは、数平均分子量に使用される。
本明細書で使用されるとき、略記Mpは、ピーク分子量に使用される。
本明細書で使用されるとき、略記Mwは、重量平均分子量に使用される。
本明細書で特に明記しない限り、用語「ムーニー粘度」は、ムーニー粘度、ML1+4を指す。ゴム組成物のムーニー粘度は、加硫又は硬化に先立って測定されることを、当業者は理解するであろう。
本明細書で使用されるとき、用語「天然ゴム」は、パラゴムノキゴムの木などの原料、及び非パラゴムノキ原料(例えば、グアユールゴムノキ及びTKSなどのタンポポ)から収穫することができるものなどの、天然由来のゴムを意味する。言い換えれば、用語「天然ゴム」は、合成ポリイソプレンを除くものと解釈すべきである。
本発明で使用する場合、用語「phr」とは、ゴム100部あたりの部を意味する。100部のゴムは、本明細書において100部のエラストマー成分とも称される。
本明細書で使用するとき、用語「ポリイソプレン」は、合成ポリイソプレンを意味する。言い換えれば、この用語は、イソプレンモノマーから製造されたポリマーを示すために用いられ、天然由来のゴム(例えば、パラゴムノキ天然ゴム、グアユール起源の天然ゴム、又はタンポポ起源の天然ゴム)を含むと解釈すべきではない。ただし、用語「ポリイソプレン」は、イソプレンモノマーの天然源から製造されるポリイソプレンを含むと解釈すべきである。
本明細書で使用されるとき、用語「SBR」は、スチレン-ブタジエン共重合体ゴムを意味する。
本明細書で使用されるとき、用語「トレッド」は、通常の膨張及び負荷下で道路と接触するタイヤの部分、並びに任意のサブトレッドの両方を指す。
タイヤトレッドのゴム組成物
上記のように、本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態は、特定のゴム組成物から作られた、改善された剛性を有するトレッドを含むタイヤ、並びに特定のゴム組成物を製造することによってタイヤトレッドの剛性を改善する方法に関する。ゴム組成物は、一般に、ゴム組成物のうちの1つを成形及び硬化することによるトレッドパターンの形成を含むプロセスによって、タイヤ用のトレッドを調製する際に使用される。したがって、タイヤトレッドは、ゴム組成物のうちの1つの硬化形態を含む。ゴム組成物は、形成されたがまだタイヤに組み込まれていないトレッドの形態で存在し得、及び/又はタイヤの一部を形成するトレッド内に存在し得る。
エラストマー成分
上記のように、第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、タイヤトレッド用のゴム組成物は、スチレン-ブタジエン共重合体、ポリブタジエン、天然ゴム、ポリイソプレン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択された少なくとも1種のゴムを含む、100部のエラストマー成分を含む。総量100部のエラストマー又はゴムが使用され、その結果、他の成分の量は、phrの量で、又はゴム100部(又はエラストマー成分100部)あたりの部数で列挙され得る。非限定例として、25部のスチレン-ブタジエンゴム、55部のポリブタジエン、20部の天然ゴム、及び110部の補強シリカ充填剤を含有するゴム組成物については、シリカ充填剤の量は、110phrとも記載され得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、100部のエラストマー成分は、少なくとも1種のスチレン-ブタジエン共重合体ゴム、少なくとも1種のポリブタジエンゴム、及び天然ゴム又はポリイソプレンのうちの少なくとも一方を含む。特定のそのような実施形態では、前述のゴムのそれぞれの1種だけがエラストマー成分に使用され、即ち、1種のSBR、1種のBR、及びポリイソプレンの天然ゴムの1種だけが使用される。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分は、少なくとも40部の天然ゴム、少なくとも95%のシス結合含量及び-101℃未満のTgを有する10~40部のポリブタジエン、並びに10~40部のスチレン-ブタジエン共重合体ゴムを含む。第1の実施形態及び第2の実施形態における他の実施形態では、エラストマー成分は、少なくとも95%のシス結合含量及び-101℃未満のTgを有する少なくとも60部のポリブタジエンゴムを含む。第1の実施形態及び第2の実施形態における更なる他の実施形態では、以下でより詳細に説明するように、エラストマー成分は、シリカ反応性官能基を有する少なくとも20phr、好ましくは30~60phrのSBRを含む。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、100部のエラストマー成分は、スチレン-ブタジエン共重合体、ポリブタジエン、天然ゴム、ポリイソプレン、及びそれらの組み合わせから選択されたゴム(のみ)からなる。第1の実施形態及び第2の実施形態における他の実施形態では、100部のエラストマー成分は、1種以上の追加のゴムを含む。第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、1種以上の追加のゴムが存在する場合、その量は、概して、好ましくは20部以下(例えば、20部、15部、10部、5部、又はそれ以下)、15部以下(例えば、15部、10部、5部、又はそれ以下)、又は5部以下(例えば、5部、4部、3部、2部、1部、又はそれ以下)に限定される。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、1種以上の追加のゴムは、ジエンモノマー含有ゴムから選択される。特定の実施形態では、1種以上の追加のゴム(iv)は、スチレン-イソプレンゴム、ブタジエン-イソプレン-ゴム、スチレン-イソプレン-ブタジエンゴム、ブチルゴム(ハロゲン化及び非ハロゲン化の両方)、エチレン-プロピレンゴム(ethylene-propylene rubber、EPR)、エチレン-ブチレンゴム(ethylene-butylene rubber、EBR)、エチレン-プロピレン-ジエンゴム(ethylene-propylene-diene rubber、EPDM)、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される。
スチレン-ブタジエン共重合体ゴム
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、1種以上のスチレン-ブタジエン共重合体ゴムが使用される場合、タイヤトレッド用のゴム組成物のエラストマー成分に使用される特定のスチレン-ブタジエン共重合体及びその量は、様々であり得る。1種以上(例えば、2種又は3種)のスチレン-ブタジエン共重合体ゴムを使用することができる。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分は、少なくとも20phr(例えば、20phr、30phr、40phr、50phr、60phr、70phr、80phrなど)のスチレン-ブタジエン共重合体ゴムを含む。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の他の実施形態では、エラストマー成分は、過半重量のスチレン-ブタジエン共重合体ゴム(例えば、51phr以上、60phr以上、70phr以上、51~80phr、51~70phr、60~80phrなど)を含む。第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、スチレン-ブタジエン共重合体ゴムは、官能化されていても、官能化されていなくてもよい。本明細書で使用されるとき、官能化という用語は、官能基及びカップリング剤の両方の使用を包含すると理解されるべきである。1種又は2種以上の官能基が各SBRに利用され得る。一般に、官能基は、ポリマーの先端部に、ポリマーの末端部に、ポリマー鎖の骨格に沿って、又はこれらの組み合わせで存在し得る。ポリマーの一方又は両方の末端に存在する官能基は、一般に、官能性開始剤、官能性停止剤、又はその両方の使用の結果である。代替として又は更に、官能基は、カップリング剤を使用した複数のポリマー鎖の結合の結果として存在し得る(以下に記載される)。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の好ましい実施形態では、ゴム成分は、好ましくはシリカ反応性官能基で官能化された少なくとも1種のスチレン-ブタジエン共重合体ゴムを含む。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分に使用される唯一のスチレン-ブタジエン共重合体ゴムは、シリカ反応性官能基で官能化されたスチレン-ブタジエン共重合体ゴムである。前述の特定の実施形態では、シリカ反応性官能基を有するスチレン-ブタジエン共重合体ゴムの量は、少なくとも20phr(例えば、20phr、30phr、40phr、50phr、60phr、70phr、80phrなど)、好ましくは30~60phr(例えば、30phr、40phr、50phr、又は60phr)である。第1の実施形態及び第2の実施形態における他の実施形態では、エラストマー成分は、少なくとも1種の官能化されないスチレン-ブタジエンゴムを含み、特定のそのような実施形態では、官能化されないスチレン-ブタジエンゴムは、例えば、シリカ反応性官能基で官能化された官能化スチレン-ブタジエン共重合体ゴムと組み合わせて使用される。シリカ反応性官能基の非限定例としては、以下でより詳細に記載するように、一般に、窒素含有官能基、ケイ素含有官能基、酸素又は硫黄含有官能基、及び金属含有官能基が挙げられる。
官能化されたSBRが第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態のエラストマー成分に使用される場合、官能化は、ポリマーの一方若しくは両方の末端に官能基を付加することにより、ポリの主鎖に官能基を付加することにより(又は前述の組み合わせ)、又は複数のポリマー鎖をカップリング剤に結合することにより、又はそれらの組み合わせによって達成することができる。そのような効果は、他の鎖を結合及び/又は官能化するのに役立つカップリング剤、官能化剤、又はそれらの組み合わせでリビングポリマーを処理することによって達成することができる。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、官能化されたSBRは、1つ以上の官能基を含むが、結合されない(即ち、カップリング剤を含まない)。一般に、カップリング剤及び/又は官能化剤は、様々なモル比で使用することができる。あるいは、第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、官能化されたSBRは、単にカップリング剤の使用の結果に由来するシリカ反応性であり得る。本明細書においてカップリング剤及び官能化基(及びそのために使用される化合物)の両方の使用が参照されるが、当業者は、特定の化合物が両方の機能を果たし得ることを理解する。つまり、特定の化合物は、ポリマー鎖を結合すること、及び官能基と共にポリマー鎖を提供することの両方ができる。当業者はまた、ポリマー鎖を結合する能力はポリマー鎖と反応したカップリング剤の量に依存し得ることを理解する。例えば、反応開始剤のリチウムの当量とカップリング剤の脱離基(例えば、ハロゲン原子)の当量との1対1の比でカップリング剤を添加する場合、有利な結合を達成することができる。カップリング剤の非限定例としては、金属ハライド、半金属ハライド、アルコキシシラン、アルコキシスタンナン、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態においてSBR中のシリカ反応性官能基として利用することができる窒素含有官能基の非限定例としては、置換又は非置換アミノ基、アミド残基、イソシアネート基、イミダゾリル基、インドリル基、イミノ基、ニトリル基、ピリジル基、及びケチミン基が挙げられるが、これらに限定されない。上記置換又は非置換アミノ基は、一級アルキルアミン、二級アルキルアミン、又は環状アミン、及び、置換又は非置換イミン由来のアミノ基を含むと理解されたい。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分のSBRは、前述の窒素含有官能基のリストから選択される1つのシリカ反応性官能基において含む。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRは、イミノ基の形態で窒素を含む化合物からのシリカ反応性官能基を含む。このようなイミノ含有官能基は、ポリマー鎖の活性末端を、以下の式(I):
Figure 2022554015000003
[式中、R、R’、R’’及びR’’’は、それぞれ独立して、アルキル基、アリル基、及びアリール基からなる群から選択される1~18個の炭素原子(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、又は18個の炭素原子)を有する基から選択され、m及びnは、それぞれ、1~20(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、又は20)及び1~3(1、2、又は3)の整数である]を有する化合物と反応させることによって付加され得る。R、R’、R’’、及びR’’’の各々は、好ましくはヒドロカルビルであり、ヘテロ原子を含有しない。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、各R及びR’は、1~6個の炭素原子(例えば、1、2、3、4、5、又は6個の炭素原子)、好ましくは1~3個の炭素原子(例えば、1、2、又は3個の炭素原子)を有するアルキル基から独立して選択される。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、mは2~6(例えば、2、3、4、5、又は6)、好ましくは2~3の整数である。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、R’’’は、1~6個の炭素原子(例えば、1、2、3、4、5、又は6個の炭素原子)、好ましくは2~4個の炭素原子(例えば、2、3、又は4個の炭素原子)を有する基から選択される。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、R’’は、1~6個の炭素原子(例えば、1、2、3、4、5、又は6個の炭素原子)、好ましくは1~3個の炭素原子(例えば、1、2、又は3個の炭素原子)、最も好ましくは1個の炭素原子(例えば、メチル)を有するアルキル基から選択される。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、nは3であり、トリアルコキシシラン部分などのトリヒドロカルボキシシラン部分を有する化合物が得られる。SBRのためのシリカ反応性官能基を提供するのに好適な、イミノ基を有し、上記の式(I)を満たす化合物の非限定例としては、N-(1,3-ジメチルブチリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン、N-(1-メチルエチリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン、N-エチリデン-3-(トリエトキシシリル1)-1-プロパンアミン、N-(1-メチルプロピリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン、及びN-(4-N,N-ジメチルアミノベンジリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミンが挙げられるが、これらに限定されない。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態においてSBR中のシリカ反応性官能基として利用することができるケイ素含有官能基の非限定例としては、有機シリル又はシロキシ基が挙げられるが、これらに限定されず、より正確には、このような官能基は、アルコキシシリル基、アルキルハロシリル基、シロキシ基、アルキルアミノシリル基、及びアルコキシハロシリル基から選択され得る。任意選択的に、有機シリル又はシロキシ基はまた、1つ以上の窒素を含有し得る。ジエン系エラストマーの官能化での使用に好適なケイ素含有官能基としてはまた、開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第6,369,167号に開示されるものも挙げられる。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRは、前述のケイ素含有官能基のリストから選択された少なくとも1つのシリカ反応性官能基を含む。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRは、シロキシ基を有するケイ素含有官能基を含むシリカ反応性官能基を含み(例えば、ヒドロカルビルオキシシラン含有化合物)、化合物は、任意選択的に、少なくとも1つの官能基を有する一価の基を含む。このようなケイ素含有官能基は、ポリマー鎖の活性末端を、以下の式(II):
Figure 2022554015000004
[式中、Aは、エポキシ、イソシアネート、イミン、シアノ、カルボン酸エステル、カルボン酸無水物、環状三級アミン、非環状三級アミン、ピリジン、シラザン及び硫化物から選択された少なくとも1つの官能基を有する一価の基を表し、Rは、単結合、又は1~20個の炭素原子(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、又は20個の炭素原子)を有する二価の炭化水素基を表し、Rは、1~20個の炭素原子(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、又は20個の炭素原子)を有する一価の脂肪族炭化水素基、6~18個の炭素原子(例えば、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、又は18個の炭素原子)を有する一価の芳香族炭化水素基又は反応性基を表し、Rは、1~20個の炭素原子(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、又は20個の炭素原子)を有する一価脂肪族炭化水素基、又は6~18個の炭素原子(例えば、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、又は18個の炭素原子)を有する一価の芳香族炭化水素基を表し、bは0~2の整数であり、2つ以上のR又はORが存在するとき、各R及び/又はORは、互いに同じであっても異なっていてもよく、並びに活性プロトンは、分子)及び/又はその部分縮合生成物内に含まれない]を有する化合物と反応させることによって付加され得る。本明細書で使用されるとき、部分縮合生成物は、ヒドロカルビルオキシシラン化合物中のSiOR基の一部(全てではない)が、縮合によってSiOSi結合になっている生成物を指す。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、(a)Rが、1~12個の炭素原子(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、若しくは12個の炭素原子)、2~6個の炭素原子(例えば、2、3、4、5、若しくは6個の炭素原子)、又は2~3個の炭素原子(例えば、2若しくは3個の炭素原子)を有する二価の炭化水素基を表すこと、(b)Rが、1~12個の炭素原子(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、若しくは12個の炭素原子)、2~6個の炭素原子(例えば、2、3、4、5、若しくは6個の炭素原子)、又は1~2個の炭素原子を有する一価の脂肪族炭化水素基、又は6~8個の炭素原子を有する一価の芳香族炭化水素基を表すこと、(c)Rが、1~12個の炭素原子(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、若しくは12個の炭素原子)、2~6個の炭素原子(例えば、2、3、4、5、若しくは6個の炭素原子)、又は1~2個の炭素原子を有する一価の脂肪族炭化水素基、又は6~8個の炭素原子を有する一価の芳香族炭化水素基を表すこと、のうちの少なくとも1つが満たされ、特定のそのような実施形態では、(a)、(b)及び(c)のそれぞれが満たされ、R、R及びRは、前述の基のうちの1つから選択される。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRの官能基は、式(II)によって表される化合物から生じ、式中、Aは少なくとも1つのエポキシ基を有する。このような化合物の非限定的な具体例としては、2-グリシドキシエチルトリメトキシシラン、2-グリシドキシエチルトリエトキシシラン、(2-グリシドキシエチル)メチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、(3-グリシドキシプロピル)-メチルジメトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチル(メチル)ジメトキシシランなどが挙げられる。これらの中でも、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン及び2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランが特に適している。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRの官能基は、式(II)によって表される化合物から生じ、式中、Aは少なくとも1つのイソシアネート基を有する。このような化合物の非限定的な具体例としては、3-イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、3-イソシアネートプロピルメチルジエトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリイソプロポキシシランなどが挙げられ、これらの中でも、3-イソシアネートプロピルトリメトキシシランが特に好ましい。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRの官能基は、式(II)によって表される化合物から生じ、式中、Aは少なくとも1つのイミン基を有する。このような化合物の非限定的な具体例としては、N-(1,3-ジメチルブチリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン、N-(1-メチルエチリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン、N-エチリデン-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン、N-(1-メチルプロピリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン、N-(4-N,N-ジメチルアミノベンジリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン、N-(シクロヘキシリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン、及び上記のトリエトキシシリル化合物に各対応するトリメトキシシリル化合物、メチルジエトキシシリル化合物、エチルジメトキシシリル化合物などが挙げられる。これらの中でも、N-(1,3-ジメチルブチリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン及びN-(1-メチルプロピリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミンが特に適している。また、イミン(アミジン)基含有化合物としては、好ましくは、1-[3-トリメトキシシリル]プロピル]-4,5-ジヒドロイミダゾール、3-(1-ヘキサメチレンイミノ)プロピル(トリエトキシ)シラン、(1-ヘキサメチレンイミノ)メチル(トリメトキシ)シラン、N-(3-トリエトキシシリルプロピル)-4,5-ジヒドロイミダゾール、N-(3-イソプロポキシシリルプロピル)-4,5-ジヒドロイミダゾール、N-(3-メチルジエトキシシリルプロピル)-4,5-ジヒドロイミダゾールなどが挙げられ、これらの中でも、N-(3-トリエトキシシリルプロピル)-4,5-ジヒドロイミダゾール及びN-(3-イソプロポキシシリルプロピル)-4,5-ジヒドロイミダゾールが好ましい。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRの官能基は、式(II)によって表される化合物から生じ、式中、Aは少なくとも1つのカルボン酸エステル基を有する。このような化合物の非限定的な具体例としては、3-メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、3-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロイルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロイルオキシプロピルトリイソプロポキシシランなどが挙げられ、これらの中でも、3-メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシランが好ましい。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRの官能基は、式(II)によって表される化合物から生じ、式中、Aは少なくとも1つのカルボン酸無水物基を有する。このような化合物の非限定的な具体例としては、3-トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物、3-トリエトキシシリルプロピルコハク酸無水物、3-メチルジエトキシシリルプロピルコハク酸無水物などが挙げられ、これらの中でも3-トリエトキシシリルプロピルコハク酸無水物が好ましい。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRの官能基は、式(II)によって表される化合物から生じ、式中、Aは少なくとも1つのシアノ基を有する。このような化合物の非限定的な具体例としては、2-シアノエチルプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRの官能基は、式(II)によって表される化合物から生じ、式中、Aは少なくとも1つの環状三級アミン基を有する。このような化合物の非限定的な具体例としては、3-(1-ヘキサメチレンイミノ)プロピルトリエトキシシラン、3-(1-ヘキサメチレンイミノ)プロピルトリメトキシシラン、(1-ヘキサメチレンイミノ)メチルトリエトキシシラン、(1-ヘキサメチレンイミノ)メチルトリメトキシシラン、2-(1-ヘキサメチレンイミノ)エチルトリエトキシシラン、3-(1-ヘキサメチレンイミノ)エチルトリメトキシシラン、3-(1-ピロリジニル)プロピルトリメトキシシラン、3-(1-ピロリジニル)プロピルトリエトキシシラン、3-(1-ヘプタメチレンイミノ)プロピルトリエトキシシラン、3-(1-ドデカメチレンイミノ)プロピルトリエトキシシラン、3-(1-ヘキサメチレンイミノ)プロピルジエトキシメチルシラン、3-(1-ヘキサメチレンイミノ)プロピルジエトキシエチルシラン、3-[10-(トリエトキシシリル)デシル]-4-オキサゾリンなどが挙げられる。これらの中でも、好ましくは、3-(1-ヘキサメチレンイミノ)プロピルトリエトキシシラン及び(1-ヘキサメチレンイミノ)メチルトリエトキシシランを列挙することができる。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRの官能基は、式(II)によって表される化合物から生じ、式中、Aは少なくとも1つの非環状三級アミン基を有する。このような化合物の非限定的な具体例としては、3-ジメチルアミノプロピルトリエトキシシラン、3-ジメチルアミノプロピルトリメトキシシラン、3-ジエチルアミノプロピルトリエトキシシラン、3-ジメチルアミノプロピルトリメトキシシラン、2-ジメチルアミノエチルトリエトキシシラン、2-ジメチルアミノエチルトリメトキシシラン、3-ジメチルアミノプロピルジエトキシメチルシラン、3-ジブチルアミノプロピルトリエトキシシランなどが挙げられ、これらの中でも、3-ジメチルアミノプロピルトリエトキシシラン及び3-ジエチルアミノプロピルトリエトキシシランが適している。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRの官能基は、式(II)によって表される化合物から生じ、式中、Aは少なくとも1つのピリジン基を有する。このような化合物の非限定的な具体例としては、2-トリメトキシシリルエチルピリジンなどが挙げられる。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の好ましい実施形態では、SBRの官能基は、式(II)によって表される化合物から生じ、式中、Aは少なくとも1つのシラザン基を有する。このような化合物の非限定的な具体例としては、N,N-ビス(トリメチルシリル)-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、1-トリメチルシリル-2,2-ジメトキシ-1-アザ-2-シラシクロペンタン、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルトリメトキシシラン、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルトリエトキシシラン、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノエチルトリメトキシシラン、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノエチルトリエトキシシラン、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノエチルメチルジメトキシシラン、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノエチルメチルジエトキシシランなどが挙げられる。N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルトリエトキシシラン、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルメチルジエトキシシラン、又は1-トリメチルシリル-2,2-ジメトキシ-1-アザ-2-シラシクロペンタンが特に好ましい。
第1の実施形態及び第2の実施形態におけるそれらの実施形態では、(上に詳述されているように)式(II)によるシリカ反応性官能基が使用され、式中、Aが1つ以上の保護された窒素を含有し、窒素は、保護された窒素を一級窒素に変換するために、加水分解又は他の手順によって脱保護又は脱ブロックされ得る。非限定例として、2つのトリメチルシリル基に結合した窒素は、脱保護され、一級アミン窒素に変換され得る(そのような窒素は、依然として式(II)の化合物の残部に結合されている)。したがって、第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRのシリカ反応性官能基が式(II)による化合物の使用から生じ、式中、Aが1つ以上の保護された窒素を含有し、官能化されたポリマーは、化合物の脱保護(又は加水分解)バージョンから生じる官能基を含有するものとして理解することができる。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態においてSBR中のシリカ反応性官能基として利用することができる酸素又は硫黄含有官能基の非限定例としては、ヒドロキシル基、カルボキシル基、エポキシ基、グリシドキシ基、ジグリシジルアミノ基、環状ジチアン由来官能基、エステル基、アルデヒド基、アルコキシ基、ケトン基、チオカルボキシル基、チオエポキシ基、チオグリシドキシ基、チオジグリシジルアミノ基、チオエステル基、チオアルデヒド基、チオアルコキシ基、及びチオケトン基が挙げられるが、これらに限定されない。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、前述のアルコキシ基は、ベンゾフェノン由来のアルコール由来アルコキシ基であり得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRは、前述の酸素又は硫黄含有官能基のリストから選択されたシリカ反応性官能基を少なくとも含む。
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、シリカ反応性官能基を有するSBRなどの1種以上のSBRは、溶液重合又は乳化重合のいずれかによって調製され得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の好ましい実施形態では、SBRのみ又はシリカ反応性官能基を有するSBRは、溶液重合によって調製される。第1の実施形態及び第2の実施形態における他の実施形態では、SBRのみ又はシリカ反応性官能基を有するSBRは、乳化重合によって調製される。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、2種以上のSBR又はシリカ反応性官能基を有するSBRを使用する場合、ゴムは、溶液重合SBRと乳化重合SBRとの組み合わせ(例えば、1種の溶液SBRと1種の乳化SBR)である。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分中に存在するSBRのみ(シリカ反応性官能基を有するSBRを含む)は、溶液SBRである(即ち、乳化SBRは存在しない)。
第1の実施形態及び第2の実施形態における1つ以上の実施形態では、SBR用のカップリング剤は、式(1)R Y(4-n)、式(2)M、及び式(3)Mによって表される化合物を含む群から選択された金属ハロゲン化物又は半金属ハロゲン化物を含み、式中、各Rは、独立して1~20個の炭素原子を有する一価の有機基であり、Mは、スズ原子、ケイ素原子、又はゲルマニウム原子であり、Mはリン原子であり、Yはハロゲン原子であり、nは0~3の整数である。
式(1)によって表される代表的な化合物としては、ハロゲン化有機金属化合物が挙げられ、式(2)及び(3)によって表される化合物としては、ハロゲン化金属化合物が挙げられる。
がスズ原子を表す場合、式(1)によって表される化合物は、例えば、トリフェニルスズクロリド、トリブチルスズクロリド、トリイソプロピルスズクロリド、トリヘキシルスズクロリド、トリオクチルスズクロリド、ジフェニルスズジクロリド、ジブチルスズジクロリド、ジヘキシルスズジクロリド、ジオクチルスズジクロリド、フェニルスズトリクロリド、ブチルスズトリクロリド、オクチルスズトリクロリドなどであり得る。更に、式(2)によって表される化合物としては、スズテトラクロリド、スズテトラブロミド等を挙げることができる。
がケイ素原子を表す場合、式(1)によって表される化合物は、例えば、トリフェニルクロロシラン、トリヘキシルクロロシラン、トリオクチルクロロシラン、トリブチルクロロシラン、トリメチルクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、ジヘキシルジクロロシラン、ジオクチルジクロロシラン、ジブチルジクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、メチルトリクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、ヘキシルトリクロロシラン、オクチルトリクロロシラン、ブチルトリクロロシラン、メチルトリクロロシランなどであり得る。更に、式(2)によって表される化合物としては、四塩化ケイ素、四臭化ケイ素等が挙げられ得る。Mがゲルマニウム原子を表す場合、式(1)によって表される化合物は、例えば、トリフェニルゲルマニウムクロリド、ジブチルゲルマニウムジクロリド、ジフェニルゲルマニウムジクロリド、ブチルゲルマニウムトリクロリドなどであり得る。更に、式(2)によって表される化合物としては、ゲルマニウムテトラクロリド、ゲルマニウムテトラブロミド等が挙げられ得る。式(3)で表される化合物としては、リンテトラクロリド(Phosphorous trichloride)、リンテトラブロミド(phosphorous tribromide)などが挙げられ得る。1つ以上の実施形態では、金属ハロゲン化物及び/又は半金属ハロゲン化物の混合物が使用され得る。
第1の実施形態及び第2の実施形態における1つ以上の実施形態では、SBR用のカップリング剤は、式(4)R (OR^)4-nで表される化合物を含む群から選択されるアルコキシシラン又はアルコキシスタンナンを含み、式中、各Rは、独立して1~20個の炭素原子を有する一価の有機基であり、Mは、スズ原子、ケイ素原子、又はゲルマニウム原子であり、OR^はアルコキシ基であり、R^は一価の有機基であり、nは0~3の整数である。
式(4)によって表される代表的な化合物としては、テトラエチルオルトシリケート、テトラメチルオルトシリケート、テトラプロピルオルトシリケート、テトラエトキシスズ、テトラメトキシスズ、及びテトラプロポキシスズが挙げられる。
本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、エラストマー成分に少なくとも1種のSBRが存在する場合、スチレン-ブタジエンゴムのMw、Mn、及び多分散度(Mw/Mn)は様々であり得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRは、300,000~600,000グラム/モル(例えば、300,000、325,000、350,000、375,000、400,000、425,000、450,000、475,000、500,000、525,000、550,000、575,000、又は600,000グラム/モル)のMwを有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRは、350,000~550,000、又は400,000~500,000グラム/モルのMwを有する。本明細書において言及されるMw値は、重量平均分子量であり、これは、スチレン-ブタジエン標準及び対象のポリマーに対してマルク-ハウインク定数により較正されたゲル浸透クロマトグラフィ(gel permeation chromatography、GPC)を使用することにより決定することができる。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRは200,000~400,000グラム/モル(例えば、200,000、225,000、250,000、275,000、300,000、325,000、350,000、375,000、又は400,000グラム/モル)のMnを有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRは、200,000~300,000のMnを有する。本明細書において言及されているMn値は、数平均分子量であり、これは、スチレン-ブタジエン標準及び対象のポリマーに対してマルク-ハウインク定数により較正されたゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)を使用することにより決定することができる。本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRは、1.2~2.5(例えば、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、2.1、2.2、2.3、2.4、又は2.5、好ましくは、1.3~2)のMw/Mn(多分散度)を有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRのMw、Mn、及びMw/Mnは全て、前述の範囲の1つに属し、特定のそのような実施形態では、Mw、Mn、及びMw/Mnのそれぞれは、前述の好ましい範囲の1つに属する。第1の実施形態及び第2の実施形態における他の実施形態では、利用されるSBRは、(a)350,000~600,000グラム/モル(例えば、350,000、400,000、450,000、500,000、550,000、若しくは600,000グラム/モル)若しくは400,000~550,000グラム/モル(例えば、400,000、425,000、450,000、475,000、500,000、525,000、若しくは550,000グラム/モル)のMwを有するSBRと組み合わせる、前述の範囲の1つに属するMw、Mn、及び/又はMw/Mnを有する前述のSBRの少なくとも1つを含み、又は(b)350,000~600,000グラム/モル(例えば、350,000、400,000、450,000、500,000、550,000、若しくは600,000グラム/モル)若しくは400,000~550,000グラム/モル(例えば、400,000、425,000、450,000、475,000、500,000、525,000、若しくは550,000グラム/モル)のMwを有する1種以上のSBRだけを含む。
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、エラストマー成分に使用される任意のSBRのTgは様々であり得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の好ましい実施形態では、SBRは、約-75~約-50℃、-75~-50℃(例えば、-75、-70、-65、-60、-55、若しくは-50℃)、好ましくは-70~-55℃(例えば、-70、-65、-60、若しくは-55℃)、又はより好ましくは-65~-55℃(例えば、-65、-60、若しくは-55℃)のTgを有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における他の実施形態では、使用されるSBRは、約-10~約-70℃、-10~-70℃(例えば、-10、-15、-20、-25、-30、-35、-40、-45、-50、-55、-60、-65、若しくは-70℃)、好ましくは約-10~約-49℃又は-10~-49℃(例えば、-10、-12、-14、-15、-16、-18、-20、-22、-24、-26、-28、-30、-32、-34、-36、-35、-38、-40、-42、-44、-45、-46、-48、若しくは-49℃)のTgを有するSBRを含む。SBRは、前述の範囲のうちの1つのTgを、任意選択的に、上記のMw、Mn、及び/又はMw/Mnの範囲のうちの1つ以上と組み合わせて、並びに特定の実施形態では、任意選択的に、後述するスチレンモノマー含量のうちの1つと組み合わせて、有し得る。エラストマーについて本明細書で言及されるTg値は、油展を全く伴わずにエラストマー上で行われたTg測定を表す。言い換えれば、油展性エラストマーでは、上記のTg値は、油展前のTg、又は同じエラストマーの非油展バージョンを指す。エラストマー又はポリマーTg値は、TA Instruments(New Castle,Delaware)製などの示差走査熱量測定(DSC)計器を使用して測定され得、測定は、-120℃で冷却してから10℃/分の温度上昇を使用して実施する。その後、正接をDSC曲線の急上昇前後のベースラインに引く。DSC曲線上の温度(2つの接点の中間に対応する点で読み取る)をTgとして使用することができる。
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、エラストマー成分に使用される任意のSBRのスチレンモノマー含量(即ち、ブタジエン単位とは対照的にスチレン単位を含むポリマー鎖の重量パーセント)は様々であり得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRのスチレンモノマー含量は、約10~約40重量%、10~40重量%(例えば、10%、15%、20%、25%、30%、35%、若しくは40%)、10~30重量%(例えば、10%、15%、20%、25%、若しくは30%)、又は10~20重量%(例えば、10%、12%、14%、16%、18%、若しくは20%)である。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRは、前述の範囲のうちの1つのスチレンモノマー含量を、任意選択的に、後述するMw、Mn、及び/又はMw/Mnの範囲のうちの1つ又は複数と組み合わせて、並びに特定の実施形態では、任意選択的に、上記のTgの範囲及び/又は以下のビニル結合含量のうちの1つと組み合わせて、有し得る。
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、エラストマー成分で使用される任意のSBRのビニル結合含量(即ち、1,2-微細構造)は様々であり得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRのビニル結合含量は、約10~約50%、10~50%(例えば、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、若しくは50%)、約10~約40%、10~40%(例えば、10%、15%、20%、25%、30%、35%、若しくは40%)、約20~約40%、又は20~40%(例えば、20%、25%、30%、35%、若しくは40%)である。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、SBRは、前述の範囲のうちの1つのビニル結合含量を、任意選択的に上記のMw、Mn、Mw/Mn、Tg、及び/又はスチレンモノマー含量の範囲のうちの1つ又は複数との組み合わせで有し得る。本明細書で言及されるビニル結合含量は、SBRポリマー鎖のブタジエン部分におけるビニル結合含量ではなく、SBRポリマー鎖中の総ビニル結合含量についてであるものとして理解されるべきであり、H-NMR及びC13-NMRによって(例えば、300MHz Gemini 300NMR分光計システム(Varian)を使用して)測定することができる。
上記のように、第3の実施形態によれば、エラストマー成分の平均Tgは、約-60~約-90℃である。第1の実施形態、第2の実施形態及び第4の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分の平均Tgは、約-60~約-90℃、-60~-90℃(例えば、-60、-61、-62、-63、-64、-65、-66、-67、-68、-69、-70、-71、-72、-73、-74、-75、-76、-77、-78、-79、-80、-81、-82、-83、-84、-85、-86、-87、-88、-89、又は-90℃)である。第1の実施形態~第4の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分の平均Tgは、約-70~約-90℃、又は-70~-90℃(例えば、-70、-71、-72、-73、-74、-75、-76、-77、-78、-79、-80、-81、-82、-83、-84、-85、-86、-87、-88、-89、若しくは-90℃)である。第1の実施形態~第4の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分の平均Tgは、約-75~約-90℃、又は-75~-90℃(例えば、-75、-76、-77、-78、-79、-80、-81、-82、-83、-84、-85、-86、-87、-88、-89、若しくは-90℃)である。第1の実施形態~第4の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分の平均Tgは、約-80~約-85℃、又は-80~-85℃(例えば、-80、-81、-82、-83、-84、若しくは-85℃)である。エラストマー成分の平均Tgは、100部のエラストマー成分中に存在する各ゴムのTgを使用し、それらの相対重量パーセントを考慮して計算することができる。1種(以上)のゴムが油展される場合、ゴムの量のみ(即ち、任意の量の油は除外する)が、エラストマー成分の平均Tgを計算するのに利用される。1種(以上)のゴムが油展される場合、非油展ゴムのTgが、エラストマー成分の平均Tgを計算するのに利用される。
ポリブタジエン
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、タイヤトレッド用のゴム組成物のエラストマー成分は、ポリブタジエンゴムを含み得る。利用されるポリブタジエンゴムの特定の種類は様々であり得る。好ましくは、第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、エラストマー成分に存在するポリブタジエンゴムは、少なくとも95%(例えば、95%、96%、97%、98%、99%、又はそれ以上)のシス結合含量、-101℃未満(例えば、-102、-103、-104、-105、-106、-107、-108、-109℃、又はそれ以下)のTgを有する。特定のそのような実施形態では、ポリブタジエンゴムのTgは、-101~-110℃である。シス結合含量は、シス1,4-結合含量を指す。本明細書で言及されるシス1,4-結合含量は、FTIR(Fourier Transform Infrared Spectroscopy、フーリエ変換赤外分光法)によって決定され、その場合、ポリマー試料は、CSに溶解され、次いで、FTIRに供する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分中に存在するポリブタジエンゴムは、少なくとも98%(例えば、98%、99%、又はそれ以上)、又は少なくとも99%(例えば、99%、99.5%、又はそれ以上)のシス1,4-結合含量を有し得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分中に存在するポリブタジエンゴムは、-105~-110℃又は-105~-108℃など、-105℃以下(例えば、-105、-106、-107、-108、-109℃、又はそれ以下)のTgを有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分中に存在するポリブタジエンゴムは、3重量%未満(例えば、3%、2%、1%、0.5%、又はそれ以下)、好ましくは1重量%未満(例えば、1%、0.5%、又はそれ以下)又は0重量%のシンジオタクチック1,2-ポリブタジエンを含む。一般に、第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、少なくとも95%のシス結合含量及び-101℃未満のTgを有する1種以上のポリブタジエンゴムをエラストマー成分に使用することができる。第1の実施形態~第3の実施形態における特定の実施形態では、使用される唯一のポリブタジエンゴムは、少なくとも95%(例えば、95%、96%、97%、98%、99%、又はそれ以上)のシス結合含量及び-101℃未満のTgを有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における好ましい実施形態では、エラストマー成分に使用される高ビニル含量(即ち、約70%超)のポリブタジエンゴムの量は、25部未満、より好ましくは10部未満、更により好ましくは5部又は0部に制限される。
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、ゴム組成物にポリブタジエンゴムが使用される場合、使用量は様々であり得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分中に存在するポリブタジエンゴムの総量は、重量で少量、又は50重量%未満になる。第1の実施形態及び第2の実施形態におけるそのような実施形態では、エラストマー成分中に存在するポリブタジエンゴムの総量は、50phr未満、40phr未満、30phr未満、20phr未満、又は10phr未満である。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分中に存在するポリブタジエンゴムの総量は、5~49phr、5~40phr、5~30phr、5~20phr、5~10phr、10~49phr、10~40phr、10~30phr、10~20phr、20~49phr、20~40phr、又は20~30phrである。第1の実施形態及び第2の実施形態における他の実施形態では、エラストマー成分中に存在するポリブタジエンゴムの総量は、重量で大部分、又は50重量%以上である。第1の実施形態及び第2の実施形態におけるそのような実施形態では、エラストマー成分中に存在するポリブタジエンゴムの総量は、51phr以上、60phr以上、70phr以上、75phr以上、80phr以上、85phr以上、51~85phr、51~80phr、51~75phr、51~70phr、60~85phr、60~80phr、60~75phr、又は60~70phrである。
天然ゴム又はポリイソプレン
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、エラストマー成分は、天然ゴム、ポリイソプレン、又はそれらの組み合わせを含み得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分は、天然ゴムを含むが、ポリイソプレンを含まない。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分は、ポリイソプレンのみを含み、天然ゴムを含まない。第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、エラストマー成分に天然ゴムが存在する場合、天然ゴムは、パラゴムノキ天然ゴム、非パラゴムノキ天然ゴム(例えば、グアユール天然ゴム)、又はそれらの組み合わせを含み得る。第1の実施形態及び第2の実施形態のゴム組成物に天然ゴムが使用される場合、天然ゴムは、好ましくは、1,000,000~2,000,000グラム/モル(例えば、100万、110万、120万、130万、140万、150万、160万、170万、180万、190万、200万グラム/モル)、1,250,000~2,000,000グラム/モル、又は1,500,000~2,000,000グラム/モル(ポリスチレン標準を使用してGPCによって測定される)のMwを有する。第1の実施形態及び第2の実施形態のゴム組成物に天然ゴムが使用される場合、天然ゴムのTgは様々であり得る。好ましくは、第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、天然ゴムが使用される場合、天然ゴムは、-65~-80℃(例えば、-65、-66、-67、-68、-69、-70、-71、-72、-73、-74、-75、-76、-77、-78、-79、又は-80℃)のTg、より好ましくは-67~-77℃(例えば、-67、-68、-69、-70、-71、-72、-73、-74、-75、-76、又は-77℃)のTgを有する。第1の実施形及び第2の実施形態のゴム組成物にポリイソプレンが利用される場合、ポリイソプレンのTgは様々であり得る。好ましくは、第1の実施形及び第2の実施形態によれば、ポリイソプレンが利用される場合、ポリイソプレンは、-55~-75℃(例えば、-55、-56、-57、-58、-59、-60、-61、-62、-63、-64、-65、-66、-67、-68、-69、-70、-71、-72、-73、-74、又は-75℃)、より好ましくは-58~-74℃(例えば、-58、-59、-60、-61、-62、-63、-64、-65、-66、-67、-68、-69、-70、-71、-72、-73、又は-74℃)のTgを有する。
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、天然ゴム及び/又はポリイソプレンがゴム組成物に使用される場合、利用される量は様々であり得る。概して、第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、エラストマー成分中に存在する天然ゴム及び/又はポリイソプレンの総量は、重量で少量、又は50重量%未満になる。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分中に存在する天然ゴム及び/又はポリイソプレンの総量は、50phr未満、40phr未満、30phr未満、20phr未満、又は10phr未満である。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、エラストマー成分中に存在する天然ゴム及び/又はポリイソプレンの総量は、5~49phr、5~40phr、5~30phr、5~20phr、5~10phr、10~49phr、10~40phr、10~30phr、10~20phr、20~49phr、20~40phr、又は20~30phrである。第1の実施形態及び第2の実施形態における実施形態では、エラストマー成分は、天然ゴムを含むが、ポリイソプレンを含まず、そして天然ゴムの量は前述の範囲のうちの1つである。
樹脂成分
上記のように、第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、タイヤトレッド用のゴム組成物は、(i)80以上(例えば、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、165、又はそれ以上)のヒドロキシル価、好ましくは90以上(例えば、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、165、又はそれ以上)のヒドロキシル価、より好ましくは100以上(例えば、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、165、又はそれ以上)のヒドロキシル価を有するテルペンフェノール樹脂と、(ii)DCPD系樹脂と、を含む、20~60phr(例えば、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、又は60phr)の樹脂成分を含み、ここで、テルペンフェノール樹脂(i)は、過半重量の樹脂成分を含む。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、樹脂成分は、少なくとも51重量%(例えば、51重量%、55重量%、60重量%、65重量%、70重量%、75重量%、80重量%、又はそれ以上)のテルペンフェノール樹脂(i)を含む。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、樹脂成分は、テルペンフェノール樹脂(i)とDCPD系樹脂(ii)の合計で20~50phr、20~45phr、20~40phr、20~35phr、20~30phr、25~55phr、25~50phr、25~45phr、25~40phr、又は25~35phrで構成される。第1の実施形態及び第2の実施形態における好ましい実施形態では、それぞれ上記した、テルペンフェノール樹脂(i)及びDCPD系樹脂(ii)以外の炭化水素樹脂の量は制限される。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、任意の他の炭化水素樹脂(即ち、テルペンフェノール樹脂(i)及びDCPD系樹脂(ii)以外)の量は10phr以下(例えば、10、9、8、7、6、5、4、3、2、1、若しくは0phr、又は10~0phr、10~1phr、10~2phrなどの範囲内にある)、好ましくは5phr以下(例えば、5、4、3、2、1、0phr、又は5~0phr、5~1phr、5~2phrなどの範囲内にある)、更に0phrである。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、テルペンフェノール樹脂(i)は、80~165、90~165、100~165、80~155、90~155、100~155、80~150、90~150、100~150、80~140、90~140、又は100~140のヒドロキシル価を有し、かつ前述の量の範囲のうち1つで使用される。
テルペンフェノール樹脂
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、上記のように、比較的高いヒドロキシル価を有する1種又は2種以上のテルペンフェノール樹脂は、ゴム組成物に使用され得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、そのようなテルペンフェノール樹脂は1種だけ存在する。他の実施形態では、2種以上のそのようなテルペンフェノール樹脂が存在する。上記のヒドロキシル価以外に、テルペンフェノール樹脂(i)の他の特性は様々であり得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、テルペンフェノール樹脂(i)は、50~110℃(例えば、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、又は110℃、好ましくは60~80℃(例えば、62、64、66、68、70、72、74、76、78、又は80℃)のTgを有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、テルペンフェノール樹脂(i)は、100~160℃(例えば、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、又は160℃)、好ましくは110~140℃(例えば、110、112、114、116、118、120、122、124、126、128、130、132、134、136、138、又は140℃)の軟化点を有する。テルペンフェノール樹脂(i)のヒドロキシル価は、Metrohmの848 Titrino Plusなどの機器を使用してASTM E222-17に従って決定され得る。テルペンフェノール樹脂のTgは、TA Instruments(New Castle、Delaware)製などの示差走査熱量測定(DSC)計器を使用して決定され得、測定は、-120℃で冷却してから10℃/分間の温度上昇を使用して実施する。その後、正接をDSC曲線の急上昇前後のベースラインに引く。DSC曲線上の温度(2つの接点の中間に対応する点で読み取る)をTgとして使用することができる。テルペンフェノール樹脂(i)の軟化点は、ASTM E28-18(リングアンドボール法)で測定され得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、テルペンフェノール樹脂は、前述の範囲のうちの1つ内のヒドロキシル価だけでなく、前述の範囲のうちの1つ内のTgも有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、テルペンフェノール樹脂(i)は、前述の範囲のうちの1つ内のヒドロキシル価だけでなく、前述の範囲のうちの1つ内の軟化点も有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、テルペンフェノール樹脂(i)は、前述の範囲のうちの1つ内のヒドロキシル価だけでなく、前述のそれぞれの範囲のうちの1つ内のTg及び軟化点も有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、テルペンフェノール樹脂(i)は、前述の好ましい範囲のうちの1つ内のヒドロキシル価だけでなく、前述の好ましい範囲のうちの1つ内のTgも有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、テルペンフェノール樹脂(i)は、前述の好ましい範囲のうちの1つ内のヒドロキシル価だけでなく、前述の範囲内の軟化点も有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、テルペンフェノール樹脂(i)は、前述の好ましい範囲のうちの1つ内のヒドロキシル価だけでなく、前述のそれぞれの好ましい範囲のうちの1つ内のTg及び軟化点も有する。
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、テルペンフェノール樹脂(i)のMw及びMnは様々であり得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、テルペンフェノール樹脂(i)は、500~900グラム/モル、好ましくは600~800グラム/モルのMwを有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、テルペンフェノール樹脂は、400~800グラム/モル、好ましくは500~700グラム/モルのMnを有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、テルペンフェノール樹脂(i)は、前述のそれぞれの範囲のうちの1つ内のMw及びMnを有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、テルペンフェノール樹脂(i)は、前述のそれぞれの好ましい範囲内のMw及びMnを有する。
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、テルペンフェノール樹脂(i)を含む特定のモノマーは様々であり得るが、一般に、少なくとも1つのテルペン及び少なくとも1つのフェノール化合物を含む。一般に、テルペンは、イソプレン単位に由来する化合物であり、(C5H8)nの基本式を有し、nは結合したイソプレン単位の数である。第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、テルペンフェノール樹脂(i)のテルペンモノマー部分は、α-ピネン、β-ピネン、D-リモネン、ジペンテン(ラセミリモネン)、カレン(δ-3-カレンとしても知られる)、β-フェランドレン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され得る。第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、テルペンフェノール樹脂(i)のフェノールモノマー部分は、フェノール、アルキルフェノール、ビスフェノールA、クレゾール、キシレノール、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され得る。概して、第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、テルペンフェノール樹脂(i)は、過半重量のテルペンモノマーを含む。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、テルペンフェノール樹脂のテルペンモノマー部分は、テルペンフェノール樹脂全体の60~95重量%、70~95重量%、又は60~85重量%であり、フェノールモノマー部分は、テルペンフェノール樹脂全体の5~40重量%、5~30重量%、又は15~40重量%である。
第1の実施形態及び第2の実施形態での使用に好適なテルペンフェノール樹脂は、様々な供給業者から市販されている。非限定例として、第1の実施形態及び第2の実施形態で使用するためのテペネ(tepene)フェノール樹脂は、Pinova(H150及び1510などの商品名Dertophene(登録商標)の下で)、ヤスハラケミカル(5145などの商品名Polyster(登録商標)の下で)、及びKraton(TP2040及びTP300などの商品名Sylvares及びSylvatraxxの下で)から入手可能である。
DCPD系樹脂
上記のように、第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、トレッド用のゴム組成物の樹脂成分は、DCPD系樹脂(ii)も含む。DCPDはジシクロペンタジエンを意味する。一般に、DCPD系樹脂は、DCPDホモポリマー樹脂又はDCPD共重合体樹脂であり得る。DCPDベースという語句は、樹脂が、モノマーとして、ある割合の、より具体的には、少なくとも15重量%(例えば、15、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75%など)、少なくとも20重量%(例えば、30重量%、40重量%、50重量%、60重量%、70重量%、80重量%、90重量%、95重量%、又は100重量%)、少なくとも25重量%(例えば、25%、30%、35%など)、少なくとも30重量%(例えば、30%、40%など)、少なくとも40重量%(例えば、40重量%、50重量%、60重量%、70重量%、80重量%、90重量%、95重量%、又は100重量%)、少なくとも50重量%(例えば、50重量%、60重量%、70重量%、80重量%、90重量%、95重量%、又は100重量%)、又はそれ以上のDCPDを含むことを意味する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、DCPD系樹脂は、モノマーとして過半重量のDCPDを含み、(例えば、少なくとも51重量%、少なくとも60重量%、少なくとも70重量%、少なくとも80重量%、少なくとも90重量%、少なくとも95重量%、更に100重量%)、特定のそのような実施形態では、DCPD系樹脂は、特にDCPDモノマーの重量パーセントが少なくとも80%(例えば、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、若しくはそれ以上)、少なくとも90%(例えば、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、若しくはそれ以上)、又はそれ以上の場合、比較的純粋なDCPD樹脂であると見なすことができる。第1の実施形態及び第2の実施形態における他の実施形態では、DCPD系樹脂は、モノマーとして重量で少量の、例えば、49%以下(例えば、49%、45%、40%、35%、30%、25%、20%、又はそれ以下)、40%以下(例えば、40%、35%、30%、25%、20%、又はそれ以下)、30%以下(例えば、30%、25%、20%、又はそれ以下)、20%以下(例えば、20%、19%、18%など)、又は前述の量のうちの1つ内の任意の量、例えば、49~20%、40~20%、30~20%などの、DCPDを含む。
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、タイヤトレッド用のゴム組成物に存在するDCPD系樹脂(ii)の量は様々であり得るが、概して、少なくとも5phr、最高40phrになる。第1の実施形態及び第2の実施形態における他の実施形態では、樹脂成分に使用されるDCPD系樹脂の量は、5~29phr(例えば、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、若しくは29phr)、5~20phr(例えば、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、若しくは20phr)、5~15phr(例えば、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、若しくは15phr)、5~10phr(5、6、7、8、9、若しくは10phr)、又は10~20phrである。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、DCPD系樹脂(ii)は水素化される。そのような実施形態では、水素化の量は様々であり得る。特定の実施形態では、水素化されたDCPD系樹脂は、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、又はそれ以上の水素添加率を有する。特定の実施形態では、水素化されたDCPD系樹脂は、50~90%、50~80%、50~70%、60~90%、60~80%、又は60~70%の水素添加率を有する。
第1の実施形態及び第2の実施形態での使用に好適なDCPD系樹脂は、様々な供給業者から市販されている。非限定例として、第1の実施形態及び第2の実施形態で使用するためのDCPD系樹脂は、Neville Chemical Company(Pittsburgh,Pennsylvania)のLX(登録商標)ブランド、Resinall Corporation(Sovern,North Carolina)、ダウ・ケミカル、及び日本ゼオン(日本ゼオンの米子会社であるZeon Chemicals LP)のQuintone(登録商標)ブランド)から入手可能である。
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、DCPD系樹脂(ii)のTg及び軟化点は様々であり得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、DCPD系樹脂(ii)は、約35~約110℃又は35~110℃(例えば、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、若しくは110℃)のTgを有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、DCPD系樹脂(ii)は、約90~約160℃又は90~160℃(例えば、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、若しくは160℃)の軟化点を有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、DCPD系樹脂(ii)は、前述の範囲のTgと軟化点の両方を有する。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、DCPD系樹脂(ii)は、上記の最も広い範囲の下限のTg及び軟化点の少なくとも1つを有する。例えば、そのような実施形態では、DCPD系樹脂(ii)は、約35~約60℃若しくは35~60℃(例えば、35、36、38、40、42、44、45、46、48、50、52、54、55、56、58、若しくは60℃)、又は、好ましくは約40~約55℃若しくは40~55℃(例えば、40、42、44、45、46、48、50、52、54、若しくは55℃)のTgを有し得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、DCPD系樹脂(ii)は、約90~約120℃、90~120℃(例えば、90、95、100、105、110、115、若しくは120℃)、好ましくは、約95~約115℃若しくは95~115℃(例えば、95、100、105、110、若しくは115℃)、又は、約95~約110℃若しくは95~110℃(例えば、95、100、105若しくは110℃)の軟化点を有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、DCPD系樹脂(ii)は、前述の範囲のTgと軟化点の両方を有する。
第1の実施形態及び第2の実施形態における他の実施形態では、DCPD系樹脂(ii)は、上記の最も広い範囲の上限のTg及び軟化点の少なくとも1つを有する。例えば、そのような実施形態では、DCPD系樹脂(ii)は、約70~約110℃若しくは70~110℃(例えば、70、75、80、85、90、95、100、105、若しくは110℃)、好ましくは、約75~約105℃若しくは75~105℃(例えば、75、80、85、90、95、100若しくは105℃)、又は、より好ましくは80~100℃(例えば、80、82、84、85、86、88、90、92、94、95、96、98、若しくは100℃)のTgを有し得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、DCPD系樹脂(ii)は、約120~約160℃又は120~160℃(例えば、120、125、130、135、140、145、150、155、若しくは160℃)、好ましくは約130~約150℃又は130~150℃(例えば、130、135、140、145、若しくは150℃)の軟化点を有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、DCPD系樹脂(ii)は、前述の範囲のTgと軟化点の両方を有する。
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、DCPD系樹脂(ii)のMw、Mn、及びMw/Mnは様々であり得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、DCPD系樹脂(ii)は、以下のうちの少なくとも1つを満たす:(a)約1000~約4000グラム/モル、1000~4000グラム/モル(例えば、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、2300、2400、2500、2600、2700、2800、2900、3000、3100、3200、3300、3400、3500、3600、3700、3800、3900、又は4000グラム/モル)、約1000~約3000グラム/モル、1000~3000グラム/モル(例えば、(例えば、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、2300、2400、2500、2600、2700、2800、2900、若しくは3000グラム/モル)、約1000~約2500グラム/モル、1000~2500グラム/モル(例えば、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、2300、2400、若しくは2500グラム/モル)、約1100~約2000グラム/モル、又は1100~2000グラム/モル(例えば、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、若しくは2000グラム/モル)のMw、(b)約700~約1500グラム/モル、700~1500グラム/モル(例えば、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、又は1500グラム/モル)、約800~約1400グラム/モル、800~1400グラム/モル(例えば、800、900、1000、1100、1200、1300、又は1400グラム/モル)、約800~約1300グラム/モル、800~1300グラム/モル(例えば、800、900、1000、1100、1200、又は1300グラム/モル)、約900~約1200グラム/モル、若しくは900~1200グラム/モル(例えば、900、950、1000、1050、1100、1150、又は1200グラム/モル)のMn、又は(c)約1~約2.5、1~2.5(例えば、1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、2.1、2.2、2.3、2.4、又は2.5)、約1.1~約2.2、1.1~2.2(例えば、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、2.1、又は2.2)、約1.1~約2、1.1~2(例えば、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、又は2)、約1.2~約2、若しくは1.2~2(例えば、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、又は2)の多分散度(Mw/Mn)。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、DCPD系樹脂は、上記の範囲のうちの1つによるMwと、上記の範囲のうちの1つによるMnとの組み合わせ、更に上記の範囲のうちの1つによるMw/Mnとの組み合わせを有する。
充填剤成分
上記のように、第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、タイヤトレッド用のゴム組成物は、91~140phrの補強シリカ充填剤と1~20phrのカーボンブラック充填剤とを含む充填剤成分を備える。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、充填剤成分は、100~130phrの補強シリカ充填剤を含む。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の好ましい実施形態では、充填剤成分は、5~10phrのカーボンブラック充填剤を含む。特定の特に好ましい実施形態では、充填剤成分は、前述の好ましい量の補強シリカ充填剤とカーボンブラック充填剤とを含む。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、充填剤成分は、前述の量の補強シリカ充填剤及びカーボンブラック充填剤に限定される(即ち、それからなる、又はそれのみを含有する)。第1の実施形態及び第2の実施形態における他の実施形態では、充填剤成分は、前述の量の補強シリカ充填剤及びカーボンブラック充填剤だけでなく、以下でより詳細に説明するように、1種以上の補強又は非補強充填剤も含む。
補強シリカ充填剤
上述のように、本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、タイヤトレッド用のゴム組成物の充填剤成分は、91~140phr(例えば、91、93、95、97、99、100、102、104、105、106、108、110、112、114、115、116、118、120、122、124、125、126、128、130、132、134、135、136、138、又は140phr)の量の少なくとも1種の補強シリカ充填剤を含む(含有する)。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の好ましい実施形態では、タイヤトレッド用のゴム組成物の充填剤成分は、100~130phr(例えば、100、102、104、105、106、108、110、112、114、115、116、118、120、122、124、125、126、128、又は130phr)の量の少なくとも1種の補強シリカ充填剤を含む(含有する)。
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、補強シリカ充填剤の表面積は様々であり得る。第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、少なくとも1種の補強シリカ充填剤のための特定の種類のシリカは様々であり得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態での使用に好適な補強シリカ充填剤の非限定例としては、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。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態での使用に好適な他の補強シリカ充填剤は、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム(MgSiO、MgSiOなど)、ケイ酸カルシウムマグネシウム(CaMgSiO)、ケイ酸カルシウム(CaSiOなど)、ケイ酸アルミニウム(AlSiO、Al.3SiO.5HOなど)、ケイ酸アルミニウムカルシウム(Al.CaO、SiOなど)などを含むが、これらに限定されない。列挙された補強シリカ充填剤の中で、沈殿非晶質湿式プロセス、含水シリカ充填剤が好ましい。このような補強シリカ充填剤は、水中の化学反応により生成され、そこから凝集体へと強力に結合し、順次、集塊物へとわずかに強く結合する一次粒子を伴う超微粒の球状粒子として、沈殿される。表面積は、BET法で測定すると、様々な補強シリカ充填剤の補強特性を特徴付ける好ましい測定値である。本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、ゴム組成物は、約100m/g~約400m/g、100m/g~400m/g(例えば、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300、310、320、330、340、350、360、370、380、390、若しくは400m/g)、約100m/g~約350m/g、又は100m/g~350m/g(例えば、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300、310、320、330、340、若しくは350m/g)の表面積(BET法によって測定される)を有する補強シリカ充填剤を含む。本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、ゴム組成物は、約140m/g~約230m/g、140m/g~230m/g(例えば、140、150、160、170、180、190、200、210、220、若しくは230m/g)のBET表面積を有する補強シリカ充填剤を含み、また、約170m/g~約230m/g及び170m/g~230m/g(例えば、170、180、190、200、210、220、若しくは230m/g)の範囲を含み、特定のそのような実施形態では、ゴム組成物中に存在する唯一のシリカ充填剤は、前述の範囲のうちの1つの範囲内のBET表面積を有する。本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態における他の実施形態では、ゴム組成物は、約100m/g~約140m/g、100m/g~140m/g(例えば、100、105、110、115、120、125、130、135、若しくは140 m/g)、約100m/g~約125m/g、100m/g~125m/g(例えば、100、105、110、115、120、若しくは125m/g)、約100 m/g~約120m/g、又は100~120m/g(例えば、100、105、110、115、若しくは120m/g)のBET表面を有する補強シリカ充填剤を含み、特定のそのような実施形態では、ゴム組成物中に存在する唯一のシリカ充填剤は、前述の範囲のうちの1つの範囲内のBET表面積を有する。本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、ゴム組成物は、約5.5~約8、5.5~8(例えば、5.5、5.7、5.9、6.1、6.3、6.5、6.7、6.9、7.1、7.3、7.5、7.7、7.9、若しくは8)、約6~約8、6~8(例えば、6、6.2、6.4、6.6、6.8、7、7.2、7.4、7.6、7.8、若しくは8)、約6~約7.5、6~7.5、約6.5~約8、6.5~8、約6.5~約7.5、6.5~7.5、約5.5~約6.8、又は5.5~6.8のpHを有する補強シリカ充填剤を含む。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態で使用することができる市販の補強シリカ充填剤のいくつかとしては、PPG Industries(Pittsburgh,Pa.)によって製造された、Hi-Sil(登録商標)EZ120G、Hi-Sil(登録商標)EZ120G-D、Hi-Sil(登録商標)134G、Hi-Sil(登録商標)EZ 160G、Hi-Sil(登録商標)EZ 160G-D、Hi-Sil(登録商標)190、Hi-Sil(登録商標)190G-D、Hi-Sil(登録商標)EZ 200G、Hi-Sil(登録商標)EZ 200G-D、Hi-Sil(登録商標)210、Hi-Sil(登録商標)233、Hi-Sil(登録商標)243LD、Hi-Sil(登録商標)255CG-D、Hi-Sil(登録商標)315-D、Hi-Sil(登録商標)315G-D、Hi-Sil(登録商標)HDP 320Gなど、が挙げられるが、これらに限定されない。同様に、多くの有用な商用グレードの異なる補強シリカ充填剤もまた、Evonik Corporation(例えば、Ultrasil(登録商標)320 GR、Ultrasil(登録商標)5000 GR、Ultrasil(登録商標)5500 GR、Ultrasil(登録商標)7000 GR、Ultrasil(登録商標)VN2 GR、Ultrasil(登録商標)VN2、Ultrasil(登録商標)VN3、Ultrasil(登録商標)VN3 GR、Ultrasil(登録商標)7000 GR、Ultrasil(登録商標)7005、Ultrasil(登録商標)7500 GR、Ultrasil(登録商標)7800 GR、Ultrasil(登録商標)9500 GR、Ultrasil(登録商標)9000 G、Ultrasil(登録商標)9100 GR)及びSolvay(例えば、Zeosil(登録商標)1115MP、Zeosil(登録商標)1085GR、Zeosil(登録商標)1165MP、Zeosil(登録商標)1200MP、Zeosil(登録商標)Premium、Zeosil(登録商標)195HR、Zeosil(登録商標)195GR、Zeosil(登録商標)185GR、Zeosil(登録商標)175GR、及びZeosil(登録商標)165 GR)から入手可能である。
シリカカップリング剤
本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、1種又は2種以上のシリカカップリング剤もまた、(任意選択的に)利用され得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における好ましい実施形態では、少なくとも1種のシリカカップリング剤が利用される。シリカカップリング剤は、ゴム組成物中のシリカ充填剤の凝集の防止又は低減に有用である。シリカ充填剤粒子の凝集は、ゴム組成物の粘度を上昇させると考えられ、したがって、この凝集を防止することにより、粘度が低下し、ゴム組成物の加工性及びブレンドが改善される。
概して、シラン及び構成成分、又はポリマー、特に加硫性ポリマーと反応可能な部分を有するものなどの任意の従来のシリカカップリング剤の種類が使用可能である。シリカカップリング剤は、シリカとポリマーとの間の連結架橋として作用する。本明細書において開示される第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態における使用に好適なシリカカップリング剤としては、アルキルアルコキシ、メルカプト、ブロックされたメルカプト、硫化物含有(例えば、一硫化物ベースのアルコキシ含有、二硫化物ベースのアルコキシ含有、四硫化物ベースのアルコキシ含有)、アミノ、ビニル、エポキシ、及びそれらの組み合わせなどの基を含有するシリカカップリング剤が挙げられる。特定の実施形態では、シリカカップリング剤は、前処理されたシリカの形態でゴム組成物に添加されてもよい。前処理されたシリカは、ゴム組成物に添加される前にシランで前表面処理されている。前処理されたシリカを使用することにより、1つの成分中に2つの成分(即ち、シリカとシリカカップリング剤)を添加することが可能になり、それによって一般にゴムの配合が容易になる傾向がある。
アルキルアルコキシシランは、一般式R10 Si(OR114-pを有し、各R11は独立して一価の有機基であり、pは1~3の整数であるが、少なくとも1つのR10がアルキル基であることを条件とする。好ましくは、pは1である。一般に、各R10は、独立してC~C20の脂肪族、C~C20の環式脂肪族、又はC~C20の芳香族を含み、各R11は、独立してC~Cの脂肪族を含む。特定の例示的な実施形態では、各R10は、独立してC~C15の脂肪族を含み、更なる実施形態では、各R10は、独立してC~C14の脂肪族を含む。メルカプトシランは、一般式HS-R13-Si(R14)(R15を有し、R13は二価の有機基であり、R14はハロゲン原子又はアルコキシ基であり、各R15は、独立してハロゲン、アルコキシ基又は一価の有機基である。ハロゲンは塩素、臭素、フッ素、又はヨウ素である。アルコキシ基は、好ましくは、1~3個の炭素原子を有する。ブロックされたメルカプトシランは、一般式B-S-R16-Si-Xを有し、シリル基がシリカ-シラン反応におけるシリカとの反応に利用可能であり、ブロック基Bがメルカプト水素原子を置換して硫黄原子とポリマーとの反応をブロックする。上述の一般式において、Bは、不飽和ヘテロ原子の形態であり得る、又は単結合を介して硫黄に直接結合される炭素であり得るブロック基である。R16は、C~Cの直鎖又は分岐鎖アルキリデンであり、各Xは、C~Cのアルキル又はC~Cのアルコキシからなる群から独立して選択される。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態での使用に好適なアルキルアルコキシシランの非限定例としては、オクチルトリエトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、シクロヘキシルトリエトキシシラン、イソブチルトリエトキシ-シラン、エチルトリメトキシシラン、シクロヘキシル-トリブトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、ヘプチルトリエトキシシラン、ノニルトリエトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、ドデシルトリエトキシシラン、テトラデシルトリエトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシラン、メチルオクチルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘプチルトリメトキシシラン、ノニルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、テトラデシルトリメトキシシラン、オクタデシル-トリメトキシシラン、メチルオクチルジメトキシシラン、及びそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態での使用に好適なビス(トリアルコキシシリルオルガノ)ポリスルフィドの非限定例としては、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。ビス(トリアルコキシシリルオルガノ)ジスルフィドの具体的な非限定例としては、以下に限定されないが、3,3’-ビス(トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、3,3’-ビス(トリメトキシシリルプロピル)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-t-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、及びそれらの混合物が挙げられる。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態での使用に好適なビス(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カップリング剤の非限定例としては、以下に限定されないが、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、及びそれらの混合物が挙げられる。ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィドは、Evonik Degussa Corporation製のSi69(登録商標)として市販されている。
本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態での使用に好適なメルカプトシランの非限定例としては、1-メルカプトメチルトリエトキシシラン、2-メルカプトエチルトリエトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、2-メルカプトエチルトリプロポキシシラン、18-メルカプトオクタデシルジエトキシクロロシラン、及びそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態での使用に好適なブロックされたメルカプトシランの非限定例としては、米国特許第6,127,468号、同第6,204,339号、同第6,528,673号、同第6,635,700号、同第6,649,684号、及び同第6,683,135号(これらの開示は参照により本明細書に組み込まれる)に記載されたものが挙げられるが、これらに限定されない。ブロックされたメルカプトシランの代表例としては、2-トリエトキシシリル-1-エチルチオアセテート、2-トリメトキシシリル-1-エチルチオアセテート、2-(メチルジメトキシシリル)-1-エチルチオアセテート、3-トリメトキシシリル-1-プロピルチオアセテート、トリエトキシシリルメチル-チオアセテート、トリメトキシシリルメチルチオアセテート、トリイソプロポキシシリルメチルチオアセテート、メチルジエトキシシリルメチルチオアセテート、メチルジメトキシシリルメチルチオアセテート、メチルジイソプロポキシシリルメチルチオアセテート、ジメチルエトキシシリルメチルチオアセテート、ジメチルメトキシシリルメチルチオアセテート、ジメチルイソプロポキシシリルメチルチオアセテート、2-トリイソプロポキシシリル-1-エチルチオアセテート、2-(メチルジエトキシシリル)-1-エチルチオアセテート、2-(メチルジイソプロポキシシリル)-1-エチルチオアセテート、2-(ジメチルエトキシシリル-1-エチルチオアセテート、2-(ジメチルメトキシシリル)-1-エチルチオアセテート、2-(ジメチルイソプロポキシシリル)-1-エチルチオアセテート、3-トリエトキシシリル-1-プロピルチオアセテート、3-トリイソプロポキシシリル-1-プロピルチオアセテート、3-メチルジエトキシシリル-1-プロピル-チオアセテート、3-メチルジメトキシシリル-1-プロピルチオアセテート、3-メチルジイソプロポキシシリル-1-プロピルチオアセテート、1-(2-トリエトキシシリル-1-エチル)-4-チオアセチルシクロヘキサン、1-(2-トリエトキシシリル-1-エチル)-3-チオアセチルシクロヘキサン、2-トリエトキシシリル-5-チオアセチルノルボルネン、2-トリエトキシシリル-4-チオアセチルノルボルネン、2-(2-トリエトキシシリル-1-エチル)-5-チオアセチルノルボルネン、2-(2-トリエトキシ-シリル-1-エチル)-4-チオアセチルノルボルネン、1-(1-オキソ-2-チア-5-トリエトキシシリルフェニル)安息香酸、6-トリエトキシシリル-1-ヘキシルチオアセテート、1-トリエトキシシリル-5-ヘキシルチオアセテート、8-トリエトキシシリル-1-オクチルチオアセテート、1-トリエトキシシリル-7-オクチルチオアセテート、6-トリエトキシシリル-1-ヘキシルチオアセテート、1-トリエトキシシリル-5-オクチルチオアセテート、8-トリメトキシシリル-1-オクチルチオアセテート、1-トリメトキシシリル-7-オクチルチオアセテート、10-トリエトキシシリル-1-デシルチオアセテート、1-トリエトキシシリル-9-デシルチオアセテート、1-トリエトキシシリル-2-ブチルチオアセテート、1-トリエトキシシリル-3-ブチルチオアセテート、1-トリエトキシシリル-3-メチル-2-ブチルチオアセテート、1-トリエトキシシリル-3-メチル-3-ブチルチオアセテート、3-トリメトキシシリル-1-プロピルチオオクタノエート、3-トリエトキシシリル-1-プロピル-1-プロピルチオパルミテート、3-トリエトキシシリル-1-プロピルチオオクタノエート、3-トリエトキシシリル-1-プロピルチオベンゾエート、3-トリエトキシシリル-1-プロピルチオ-2-エチルヘキサノエート、3-メチルジアセトキシシリル-1-プロピルチオアセテート、3-トリアセトキシシリル-1-プロピルチオアセテート、2-メチルジアセトキシシリル-1-エチルチオアセテート、2-トリアセトキシシリル-1-エチルチオアセテート、1-メチルジアセトキシシリル-1-エチルチオアセテート、1-トリアセトキシシリル-1-エチル-チオアセテート、トリス-(3-トリエトキシシリル-1-プロピル)トリチオホスフェート、ビス-(3-トリエトキシシリル-1-プロピル)メチルジチオホスホネート、ビス-(3-トリエトキシシリル-1-プロピル)エチルジチオホスホネート、3-トリエトキシシリル-1-プロピルジメチルチオホスフィネート、3-トリエトキシシリル-1-プロピルジエチルチオホスフィネート、トリス-(3-トリエトキシシリル-1-プロピル)テトラチオホスフェート、ビス-(3-トリエトキシシリル-1-プロピル)メチルトリチオホスホネート、ビス-(3-トリエトキシシリル-1-プロピル)エチルトリチオホスホネート、3-トリエトキシシリル-1-プロピルジメチルジチオホスフィネート、3-トリエトキシシリル-1-プロピルジエチルジチオホスフィネート、トリス-(3-メチルジメトキシシリル-1-プロピル)トリチオホスフェート、ビス-(3-メチルジメトキシシリル-1-プロピル)-メチルジチオホスホネート、ビス-(3-メチルジメトキシシリル-1-プロピル)-エチルジチオホスホネート、3-メチルジメトキシシリル-1-プロピルジメチルチオホスフィネート、3-メチルジメトキシシリル-1-プロピルジエチルチオホスフィネート、3-トリエトキシシリル-1-プロピルメチルチオサルフェート、3-トリエトキシシリル-1-プロピルメタンチオスルホネート、3-トリエトキシシリル-1-プロピルエタンチオスルホネート、3-トリエトキシシリル-1-プロピルベンゼンチオスルホネート、3-トリエトキシシリル-1-プロピルトルエンチオスルホネート、3-トリエトキシシリル-1-プロピルナフタレンチオスルホネート、3-トリエトキシシリル-1-プロピルキシレンチオスルホネート、トリエトキシシリルメチルメチルチオサルフェート、トリエトキシシリルメチルメタンチオスルホネート、トリエトキシシリルメチルエタンチオスルホネート、トリエトキシシリルメチルベンゼンチオスルホネート、トリエトキシシリルメチルトルエンチオスルホネート、トリエトキシシリルメチルナフタレンチオスルホネート、トリエトキシシリルメチルキシレンチオスルホネートなどが挙げられるが、これらに限定されない。様々なブロックされたメルカプトシランの混合物を使用することができる。特定の例示的実施形態での使用に好適なブロックされたメルカプトシランの更なる例は、Momentive Performance Materials Inc.(Albany,NY)から入手可能なNXT(商標)シラン(3-オクタノイルチオ-1-プロピルトリエトキシシラン)である。
本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態での使用に好適な前処理されたシリカ(即ち、シランで前表面処理されたシリカ)の非限定例としては、メルカプトシランで前処理されたCiptane(登録商標)255 LD及びCiptane(登録商標)LP(PPG Industries)シリカ、並びにオルガノシランビス(トリエトキシシリルプロピル)ポリスルフィド(Si69)とUltrasil(登録商標)VN3シリカとの間の反応の生成物であるCoupsil(登録商標)8113(Degussa)が挙げられるが、これらに限定されない。Coupsil 6508、Agilon 400(商標)シリカ(PPG Industries製)、Agilon 454(登録商標)シリカ(PPG Industries製)、及び458(登録商標)シリカ(PPG Industries製)。シリカが前処理されたシリカを含む実施形態では、前処理されたシリカは、シリカ充填剤について既に開示される量で使用される(即ち、81~120phr又は約90~約120phrなど)。
第1の実施形態及び第2の実施形態における一実施形態では、シリカカップリング剤が利用される場合、使用される量は様々であり得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、ゴム組成物はシリカカップリング剤を含まない。第1の実施形態及び第2の実施形態における他の好ましい実施形態では、シリカカップリング剤は、シリカ充填剤に対するシリカカップリング剤の総量の比が、約0.1:100~約1:5(即ち、シリカ100部あたり約0.1~約20重量部)(0.1:100~1:5を含む)、約1:100~約1:10、1:100~1:10、約1:100~約1:20、1:100~1:20、約1:100~約1:25、1:100~1:25、並びに約1:100~約0:100及び1:100~0:100となるように、十分な量で存在する。第1の実施形態及び第2の実施形態の好ましい実施形態では、シリカ充填剤に対するシリカカップリング剤の総量の比は、1:10~1:20の比(即ち、100部のシリカあたり10~5重量部)の範囲内にある。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、ゴム組成物は、約0.1~約15phrのシリカカップリング剤を含み、これには、0.1~15phr(例えば、0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、又は15phr)、約0.1~約12phr、0.1~12phr、約0.1~約10phr、0.1~10phr、約0.1~約7phr、0.1~7phr、約0.1~約5phr、0.1~5phr、約0.1~約3phr、0.1~3phr、約1~約15phr、1~15phr(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、又は15phr)、約1~約12phr、1~12phr(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、又は12phr)、約1~約10phr、1~10phr(例えば、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、又は10phr)、約1~約7phr、1~7phr、約1~約5phr、1~5phr、約1~約3phr、1~3phr、約3~約15phr、3~15phr、約3~約12phr、3~12phr、約3~約10phr、3~10phr、約3~約7phr、3~7phr、約3~約5phr、3~5phr、約5~約15phr、5~15phr、約5~約12phr、5~12phr、約5~約10phr、5~10phr、約5~約7phr、又は5~7phrが含まれる。第1の実施形態及び第2の実施形態における好ましい実施形態では、ゴム組成物は、8~12phr、又はこの範囲内にある前述の範囲のうちの1つの量のシリカカップリング剤を含む。
カーボンブラック充填剤
本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、トレッドのゴム組成物に使用されるカーボンブラック充填剤の量は制限される。より具体的には、本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、ゴム組成物の充填剤成分は、1~20phr(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、又は20phr)のカーボンブラック充填剤しか含まない。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の好ましい実施形態では、トレッドゴム組成物は、5~10phr(例えば、5、6、7、8、9、又は10phr)のカーボンブラック充填剤しか含まない。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、前述の制限された量のカーボンブラック充填剤は、補強カーボンブラック充填剤を意味すると理解されるべきである(換言すれば、1~20phrの補強カーボンブラック充填剤又は5~10phrの補強カーボンブラック充填剤が使用される)。第1の実施形態及び第2の実施形態における他の実施形態では、前述の制限された量のカーボンブラック充填剤は、非補強カーボンブラック充填剤を意味すると理解されるべきである(換言すれば、1~20phrの非補強カーボンブラック充填剤又は5~10phrの非補強カーボンブラック充填剤)。第1の実施形態及び第2の実施形態における更なる他の実施形態では、前述の制限された量のカーボンブラック充填剤は、カーボンブラック充填剤の組み合わせ(即ち、補強カーボンブラック充填剤と非補強カーボンブラック充填剤の両方)を意味すると理解されるべきである。
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、使用されるカーボンブラックの特定の種類は様々であり得る。概して、第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態のゴム組成物中の補強充填剤として使用するための好適なカーボンブラックは、少なくとも約20m/g(少なくとも20m/gを含む)、及び、より好ましくは、少なくとも約35m/g~最大で約200m/g、又はそれより高い(35m/g~200m/gを含む)の表面積を有するものを含む、一般に入手可能な商業的に製造されたカーボンブラックのいずれかを含む。カーボンブラックについて本明細書において使用される表面積の値は、臭化セチルトリメチル-アンモニウム(cetyltrimethyl-ammonium bromide、CTAB)技法を使用するASTM D-1765によって決定される。有用なカーボンブラックの中には、ファーネスブラック、チャネルブラック、及びランプブラックがある。より詳細には、有用なカーボンブラックの例としては、超耐摩耗性ファーネス(super abrasion furnace、SAF)ブラック、高耐摩耗性ファーネス(HAF)ブラック、良押出性ファーネス(fast extrusion furnace、FEF)ブラック、微細ファーネス(fine furnace、FF)ブラック、準超耐摩耗性ファーネス(intermediate super abrasion furnace、ISAF)ブラック、半補強性ファーネス(semi-reinforcing furnace、SRF)ブラック、中加工性チャネルブラック、難加工性チャネルブラック、及び導電性チャネルブラックが挙げられる。利用され得る他のカーボンブラックとしては、アセチレンブラックが挙げられる。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、ゴム組成物は、上述のブラックの2つ以上の混合物を含む。好ましくは、第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、カーボンブラック充填剤が存在する場合、1つの種類(又は等級)の補強カーボンブラックのみからなる。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態での使用に好適な典型的なカーボンブラックは、ASTM D-1765-82aによって指定される、N-110、N-220、N-339、N-330、N-351、N-550及びN-660である。使用されるカーボンブラックは、ペレット化形状又は非ペレット化綿状塊とすることができる。好ましくは、一層均質な混合を行うため、非ペレット化カーボンブラックが好ましい。
他の補強充填剤
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、トレッドのゴム組成物は、カーボンブラック又はシリカ以外の補強充填剤(即ち、追加の補強充填剤)を含む。1種以上の追加の補強充填剤が利用され得るが、それらの総量は、好ましくは、10phr以下(例えば、10、9、8、7、6、5、4、3、2、1又は0phr)、又は5phr以下(例えば、5、4、3、2、1,又は0phr)に制限される。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の好ましい実施形態では、トレッドのゴム組成物は、追加の補強充填剤を含有しない(即ち、0phr)。言い換えれば、そのような実施形態では、シリカ及び任意選択的にカーボンブラック以外の補強充填剤は存在しない。
追加の補強充填剤が利用される第1の実施形態及び第2の実施形態におけるそれらの実施形態では、追加の補強充填剤は様々であり得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態のゴム組成物において使用するための好適な追加の補強充填剤の非限定例としては、アルミナ、水酸化アルミニウム、クレイ(補強等級)、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、及びそ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。
非補強充填剤
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、トレッド用のゴム組成物は、非カーボンブラックの非補強充填剤である少なくとも1種の非補強充填剤を更に含む。第1の実施形態及び第2の実施形態における他の好ましい実施形態では、ゴム組成物は、非カーボンブラックの非補強充填剤を含まない(即ち、0phr)。第1の実施形態及び第2の実施形態における更なる他の実施形態では、ゴム組成物は、非補強充填剤を含まない(そのような実施形態では、充填剤成分のカーボンブラック充填剤は、補強カーボンブラック充填剤である)。少なくとも1種の非補強充填剤が利用される、第1の実施形態及び第2の実施形態における実施形態では、少なくとも1種の非カーボンブラックの非補強充填剤は、クレイ(非補強等級)、黒鉛、二酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、デンプン、窒化ホウ素(非補強等級)、窒化ケイ素、窒化アルミニウム(非補強等級)、ケイ酸カルシウム、炭化ケイ素、粉砕ゴム、及びそれらの組み合わせから選択され得る。用語「非補強充填剤」は、約20m/g未満(20m/g未満を含む)である、特定の実施形態では約10m/g未満(10m/g未満を含む)である窒素吸着比表面積(NSA)を有する微粒子材料を意味するために使用される。微粒子材料のNSA表面積は、ASTM D6556を含む様々な標準的方法に従って決定され得る。ある特定の実施形態では、用語「非補強充填剤」は、代替として又は更に、約1000nmより大きな(1000nm超を含む)粒径を有する微粒子材料を指す。第1の実施形態及び第2の実施形態におけるそれらの実施形態では、非カーボンブラックの非補強充填剤がゴム組成物に存在し、非カーボンブラックの非補強充填剤の総量は様々であり得るが、好ましくは20phr以下(例えば、20、19、18、17、16、15、14、13、12、11、10、9、8、7、6、5、4、3、2、若しくは1phr)であり、特定の実施形態では、1~10phr、10phr以下、5phr以下(例えば、5、4、3、2、若しくは1phr)、1~5phr、又は1phr以下である。
液体可塑剤
上記のように、第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、タイヤトレッド用のゴム組成物は、0~30phrの液体可塑剤を含む(含有する)。液体可塑剤の下限が0phrであると述べることは、第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、液体可塑剤成分が任意選択的であるということを意味する。液体可塑剤という語句は、25℃で液体である可塑剤を指すと理解されるべきであり、そうした可塑剤としては、油及びエステル系可塑剤が挙げられるが、これらに限定されない。概して、第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、液体可塑剤が使用される場合、1種又は2種以上の液体可塑剤が利用され得る。液体可塑剤の総量は、可塑剤成分の量と見なされる場合がある。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、ゴム組成物は、1~30phr(例えば、1、2、4、6、8、10、12、14、15、16、18、20、22、24、25、26、28、若しくは30phr)の液体可塑剤、又は1~20phr若しくは5~20phrなどの前述の範囲内にある量、好ましくは、10~30phr(例えば、10、12、14、15、16、18、20、22、24、25、26、28、若しくは30phr)の液体可塑剤、又は10~25phr若しくは10~20phrなどの範囲内にある量を含む。用語「油」は、遊離油(通常、配合プロセス中に添加される)及び伸展油(ゴムを伸展させために使用される)の両方を包含することを意味する。非限定例として、ゴム組成物が20phrの油を含むと述べることにより、任意の遊離油及び任意の伸展油の総量が20phrであることが理解されるべきである。同様に、ゴム組成物が20phrの液体可塑剤を含むと述べることにより、任意の液体可塑剤(遊離油、伸展油、及びエステル系可塑剤を含む)の総量が20phrであることが理解されるべきである。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、トレッドゴム組成物が油を含む場合、唯一の油は、前述の量(例えば、1~30phr、10~30phr、5~20phrなど)のいずれかの遊離油である。第1の実施形態及び第2の実施形態における他の実施形態では、トレッドゴム組成物が油を含む場合、唯一の油は、前述の量(例えば、1~30phr、10~30phr、5~20phrなど)のいずれかの伸展油である。油展ゴムが使用される、第1の実施形態及び第2の実施形態におけるそれらの実施形態では、油展ゴムの調製に使用される油の量は様々であり得る。特定のそのような実施形態では、油展ゴム(ポリマー)中に存在する伸展油の量は、ゴム100部あたり10~50部の油(例えば、ゴム100部あたり10、15、20、25、30、35、40、45又は50部の油)、好ましくはゴム100部あたり10~40部の油又はゴム100部あたり20~40部の油である。本明細書に開示されるゴム組成物のエラストマー成分に油展ゴムが使用される場合、上記のように、エラストマー成分のゴムに関して明記された量は、油展ゴムの量ではなく、ゴムの量のみを指すと理解されるべきである。非限定例として、伸展油は、ゴム組成物全体で15部の量で使用されるSBRのゴム100部あたり40部の量の油で使用でき、したがって、油展SBRがゴム組成物に寄与する油の量は、6phrと記載され得る。
本明細書で使用されるとき、油は、石油系油(例えば、芳香油、ナフテン油、及び低PCA油)及び植物油(野菜、木の実、及び種子から採取することができるものなど)の両方を指す。植物油は一般にトリグリセリドを含み、この用語は、合成トリグリセリド、及び実際に植物から供給されたものを含むと理解されるべきである。
第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、1種以上の油がゴム組成物中に存在する場合、様々な種類の加工油及び伸展油が利用され得、その種類は、芳香油、ナフテン油、及び低PCA油(石油由来又は植物由来)を含むが、これらに限定されない。好適な低PCA油としては、IP346法によって測定すると、3重量%未満の多環式芳香族含有量を有するものが挙げられる。IP346法の手順は、Institute of Petroleum(英国)発行のStandard Methods for Analysis&Testing of Petroleum and Related Products and British Standard 2000 Parts,2003,第62版に見出すことができる。例示的な石油由来の低PCA油としては、軽度抽出溶媒和物(mild extraction solvate、MES)、処理留出物芳香族抽出物(reated distillate aromatic extract、TDAE)、TRAE、及び重ナフテン系が挙げられる。例示的なMES油は、CATENEX SNR(SHELL製)、PROREX 15及びFLEXON 683(EXXONMOBIL製)、VIVATEC 200(BP製)、PLAXOLENE MS(TOTAL FINA ELF製)、TUDALEN 4160/4225(DAHLEKE製)、MES-H(REPSOL製)、MES(Z8製)、並びにOLIO MES S201(AGIP製)として市販されている。例示的なTDAE油は、TYREX 20(EXXONMOBIL製)、VIVATEC 500、VIVATEC 180、及びENERTHENE 1849(BP製)、並びにEXTENSOIL 1996(REPSOL製)として入手可能である。例示的な重ナフテン系油は、SHELLFLEX 794、ERGON BLACK OIL、ERGON H2000、CROSS C2000、CROSS C2400、及びSAN JOAQUIN 2000Lとして入手可能である。例示的な低PCA油としてはまた、野菜、木の実、及び種子から採取することができるものなど、様々な植物由来の油も挙げられる。非限定例としては、ダイズ油、ヒマワリ油(高オレイン酸ヒマワリ油を含む)、サフラワー油、コーン油、亜麻仁油、綿実油、菜種油、カシュー油、ゴマ油、ツバキ油、ホホバ油、大麻油、マカダミアナッツ油、ココナツ油、及びヤシ油が挙げられるが、これらに限定されない。前述の加工油を、伸展油として、即ち、油展ポリマー又は共重合体の調製のために、あるいは加工油又しくは遊離油として使用することができる。
1種以上の油がゴム組成物中に存在する、第1の実施形態及び第2の実施形態におけるそれらの実施形態では、使用される1種以上の油のTgは、様々であり得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、利用される任意の油は、約-40~約-100℃、-40~-100℃(例えば、-40、-45、-50、-55、-60、-65、-70、-75、-80、-85、-90、-95、又は-100℃)、約-40~約-90℃、-40~-90℃(例えば、-40、-45、-50、-55、-60、-65、-70、-75、-80、-85、又は-90℃)、約-45~約-85℃、-45~-85℃(例えば、-45、-50、-55、-60、-65、-70、-75、-80、又は-85℃)、約-50~約-80℃、又は-50~-80℃(例えば、-50、-55、-60、-65、-70、-75、又は-80℃)のTgを有する。
好ましくは、第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、ゴム組成物は、5phr未満(例えば、4.5、4、3、2、1、又は0phr)のMES又はTDAE油を含有し、好ましくはMES又はTDAE油を含有しない(即ち、0phr)。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、ゴム組成物は、石油系油を含有せず(即ち、0phr)、代わりに、利用される任意の油は植物油である。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、ゴム組成物は、上述の量のうちの1つのダイズ油を含有し、特定のそのような実施形態では、含まれる唯一の油はダイズ油である。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、ゴム組成物は、ヒマワリ油を含有しない(即ち、0phr)。第1の実施形態及び第2の実施形態における他の実施形態では、含まれる唯一の油はヒマワリ油である。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、トレッドゴム組成物は、1種以上のエステル系可塑剤を含み、このエステル系可塑剤は、一般に室温で液体である1種の種類の可塑剤である。好適なエステル系可塑剤は当業者に既知であり、リン酸エステル、フタル酸エステル、アジピン酸エステル、及びオレイン酸エステル(すなわち、オレイン酸由来)が挙げられるが、これらに限定されない。エステルは、少なくとも1つの-OHが-O-アルキル基で置き換えられている酸に由来する化合物であることを考慮に入れると、様々なアルキル基を、トレッドゴム組成物での使用に好適なエステル系可塑剤に使用することができ、一般に、C~C20(例えば、C、C、C、C、C、C、C、C、C、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20)、又はC~C12の直鎖又は分岐鎖アルキルが含まれる。前述のエステルのうちの特定のものは、2つ以上の-OH基を有する酸に基づき、したがって、1つ又は2つ以上のO-アルキル基を収容することができる(例えば、リン酸トリアルキル、フタル酸ジアルキル、アジピン酸ジアルキル)。好適なエステル可塑剤の非限定例としては、リン酸トリオクチル、フタル酸ジオクチル、アジピン酸ジオクチル、オレイン酸ノニル、オレイン酸オクチル、及びこれらの組み合わせが挙げられる。前述のうちの1種以上など、エステル可塑剤の使用は、エステル可塑剤の比較的低いTgに少なくとも部分的に起因して、このようなエステル可塑剤を含有するトレッドゴム組成物から作製されるタイヤの雪又は氷性能に有益であり得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、トレッドゴム組成物は、-40℃~-70℃(例えば、-40、-45、-50、-55、-60、-65、又は-70℃)、又は-50℃~-65℃(例えば、-50、-51、-52、-53、-54、-55、-56、-57、-58、-59、-60、-61、-62、-63、-64、又は-65℃)のTgを有する1種以上のエステル系可塑剤を含む。1種以上のエステル系可塑剤が利用される、第1の実施形態及び第2の実施形態におけるそれらの実施形態では、利用される量は様々であり得る。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、1種以上のエステル系可塑剤は、1~25phr(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、又は25phr)、1~20phr(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、又は20phr)、1~15phr(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、又は15phr)、1~10phr(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、又は10phr)、2~6phr(例えば、2、3、4、5、又は6phr)、又は2~5phr(例えば、2、3、4、又は5phr)の総量で使用される。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の好ましい実施形態では、任意のエステル系可塑剤の量は15phr以下又は12phr以下である。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、油が1~10phr未満、又は1~5phrの量で存在する場合、1種以上のエステル系可塑剤が(前述の量のうちの1つで)油と組み合わせて使用される。第1の実施形態及び第2の実施形態における他の実施形態では、1種以上のエステル系可塑剤は、トレッドゴム組成物中に油が存在しない状態で(即ち、0phrの油)使用される。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、ゴム組成物は、30~70phr(例えば、30、32、34、35、36、38、40、42、44、45、46、48、50、52、54、55、56、58、60、62、64、65、66、68、又は70phr)の可塑剤の総量を含み、可塑剤は、全て上記のように、樹脂成分の樹脂及び任意の液体可塑剤(例えば、任意の油及び任意のエステル系可塑剤)を含む。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、ゴム組成物は、60phr以下(例えば、60、55、50、45、40、35、又は30phr)、20~60phr(例えば、20、22、24、25、26、28、30、32、34、35、36、38、40、42、44、45、46、48、50、52、54、55、56、58、又は60phr)、30~60phr(例えば、30、32、34、35、36、38、40、42、44、45、46、48、50、52、54、55、56、58、又は60phr)、40~60phr(例えば、40、42、44、45、46、48、50、52、54、55、56、58、又は60phr)、50phr以下(例えば、50、45、40、35、又は30phr)、20~50phr(例えば、20、22、24、25、26、28、30、32、34、35、36、38、40、42、44、45、46、48、又は50phr)、又は30~50phr(例えば、30、32、34、35、36、38、40、42、44、45、46、48、又は50phr)の可塑剤の総量を含む。前述の実施形態における特定の実施形態では、可塑剤の総量は、重量で少量の液体可塑剤(例えば、49重量%以下、40重量%以下、30重量%以下、25重量%以下、20重量%以下、10重量%以下、又は5重量%以下)を含む。
硬化パッケージ
上記のように、本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態によれば、タイヤトレッド用のゴム組成物は、硬化パッケージを含む(含有する)。硬化パッケージの含有成分は、第1の実施形態及び第2の実施形態によって様々であり得るが、概して、硬化パッケージは、加硫剤、加硫促進剤、加硫活性化剤(例えば、酸化亜鉛、ステアリン酸など)、加硫阻害剤、及びスコーチ防止剤のうちの少なくとも1つを含む。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、硬化パッケージは、少なくとも1種の加硫剤と、少なくとも1種の加硫促進剤と、少なくとも1種の加硫活性化剤と、任意選択的に、加硫阻害剤及び/又はスコーチ防止剤とを含む。加硫促進剤及び加硫活性化剤は、加硫剤のための触媒として働く。様々な加硫阻害剤及びスコーチ防止剤が当技術分野で既知であり、当業者は、所望の加硫特性に基づいて選択することができる。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態での使用に好適な加硫剤の種類の例としては、硫黄、又は過酸化物系硬化成分が挙げられるが、これらに限定されない。したがって、特定のこのような実施形態では、硬化パッケージは、硫黄系硬化剤又は過酸化物系硬化剤を含む。第1の実施形態及び第2の実施形態における好ましい実施形態では、加硫剤は、硫黄系硬化剤であり、特定のそのような実施形態では、加硫剤は、硫黄系硬化剤(のみ)からなる。特定の好適な硫黄加硫剤の例としては、「ゴム製造業者(rubbermaker)」の可溶性硫黄、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硬化剤、及び不溶性のポリマー性硫黄が挙げられる。好ましくは、硫黄加硫剤は、可溶性硫黄、又は可溶性硫黄ポリマーと不溶性硫黄ポリマーとの混合物である。硬化で用いられる好適な硬化剤及びその他の組成物(例えば、加硫阻害剤及びスコーチ防止剤)の一般的な開示として、Kirk-Othmer、「Encyclopedia of Chemical Technology」第3版、Wiley Interscience、N.Y.、1982,Vol.20,pp.365 to 468、特にVulcanization Agents and Auxiliary Materials,pp.390 to 402又はA.Y.CoranによるVulcanization(Encyclopedia of Polymer Science and Engineering,Second Edition(1989 John Wiley&Sons,Inc.))を参照することができ、これらの両方ともが、参照により本明細書に組み込まれる。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。概して、第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、加硫剤は、0.1~10phrの範囲(例えば、0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、又は10phr)、例えば、1~7.5phrなど、1~5phrなど、好ましくは、1~3.5phr(例えば、1、1.5、2、2.5、3、又は3.5phr)の量で使用され得る。
加硫促進剤は、加硫に必要な時間及び/又は温度を制御し、加硫物の特性を改善させるために使用される。本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態での使用に好適な加硫促進剤の例としては、チアゾール加硫促進剤、例えば、2-メルカプトベンゾチアゾール、2,2’-ジチオビス(ベンゾチアゾール)(2,2’-dithiobis(benzothiazole)、MBTS)、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(N-cyclohexyl-2-benzothiazole-sulfenamide、CBS)、N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾール-スルフェンアミド(N-tert-butyl-2-benzothiazole-sulfenamide、TBBS)など、グアニジン加硫促進剤、例えば、ジフェニルグアニジン(diphenyl guanidine、DPG)など、チウラム加硫促進剤、カルバミン酸加硫促進剤などが挙げられるが、これらに限定されない。概して、使用される加硫促進剤の量は、0.1~10phr(例えば、0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、又は10phr)、好ましくは0.5~5phr(例えば、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5又は5phr)の範囲である。好ましくは、第1の実施形態及び第2の実施形態におけるゴム組成物に使用される任意の加硫促進剤は、一硫化チウラム及び多硫化チウラムなどの任意のチウラム(その例としては、TMTM(tetramethyl thiuram monosulfide、テトラメチルチウラムモノスルフィド)、TMTD(tetramethyl thiuram disulfide、テトラメチルチウラムジスルフィド)、DPTT(dipentamethylene thiuram tetrasulfide、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド)、TETD(tetraethyl thiuram disulfide、テトラエチルチウラムジスルフィド)、TiBTD(tetraisobutyl thiuram disulfide、テトライソブチルチウラムジスルフィド)、及びTBzTD(tetrabenzyl thiuram disulfide、テトラベンジルチウラムジスルフィド)が挙げられる)を除外し、言い換えれば、第1の実施形態及び第2の実施形態におけるゴム組成物は、好ましくは、チウラム促進剤を含有しない(即ち、0phr)。
加硫活性化剤は、加硫を補助するために使用される添加剤である。一般的に、加硫活性化剤は、無機成分及び有機成分の両方を含む。酸化亜鉛は、最も広く使用されている無機加硫活性化剤である。ステアリン酸、パルミチン酸、ラウリン酸、及び前述の各々の亜鉛塩を含む様々な有機加硫活性化剤が、一般的に使用されている。概して、第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、使用される加硫活性化剤の量は、0.1~6phr(例えば、0.1、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、又は6phr)、好ましくは0.5~4phr(例えば、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、又は4 phr)の範囲である。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、酸化亜鉛とステアリン酸の両方が加硫活性化剤として使用され、利用される総量は、前述の範囲のうちの1つに含まれる。特定のそのような実施形態では、使用される唯一の加硫活性化剤は、酸化亜鉛及びステアリン酸である。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、1つ以上のチオ尿素化合物(前述の量で使用される)を含む1種以上の加硫活性化剤が使用され、任意選択的に前述の加硫活性化剤のうちの1種以上と組み合わせされる。一般に、チオ尿素化合物は、構造(R)(R)NS(=C)N(R)(R)を有する化合物として理解され得、式中、R、R、R、及びRのそれぞれは、H、アルキル、アリール、及びN含有置換基(例えば、グアニル)から独立して選択される。任意選択的に、前述の構造のうちの2つが、ジチオビ尿素化合物中でNを介して(R基のうちの1つを除去して)一緒に結合することができる。特定の実施形態では、R又はRの一方、及びR又はRの一方は、それらの間の1つ以上のメチレン基(-CH-)と一緒に結合することができる。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、チオ尿素は、前述の基のうちの1つから選択されたR、R、R、及びRのうちの1つ又は2つを有し、残りのR基は水素である。例示的なアルキルとしては、メチル、エチル、プロピル、イソ-プロピル、ブチル、イソ-ブチル、ペンチル、ヘキシル、及びシクロヘキシルなどのC1~C6直鎖、分岐鎖、又は環状基が挙げられる。例示的なアリールとしては、フェニル、トリル、及びナフチルなどのC6~C12芳香族基が挙げられる。例示的なチオ尿素化合物としては、ジアルキルチオ尿素及びジアリールチオ尿素などのジヒドロカルビルチオ尿素が挙げられるが、これらに限定されない。特定のチオ尿素化合物の非限定例としては、チオ尿素、N,N’-ジフェニルチオ尿素、トリメチルチオ尿素、N,N’-ジエチルチオ尿素(N,N’-diethylthiourea、DEU)、N,N’-ジメチルチオ尿素、N,N’-ジブチルチオ尿素、エチレンチオ尿素、N,N’-ジイソプロピルチオ尿素、N,N’-ジシクロヘキシルチオ尿素、1,3-ジ(o-トリル)チオ尿素、1,3-ジ(p-トリル)チオ尿素、1,1-ジフェニル-2-チオ尿素、2,5-ジチオビ尿素、グアニルチオ尿素、1-(1-ナフチル)-2-チオ尿素、1-フェニル-2-チオ尿素、p-トリルチオ尿素、及びo-トリルチオ尿素のうちの1つ以上が挙げられる。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、活性化剤は、チオ尿素、N,N’-ジエチルチオ尿素、トリメチルチオ尿素、N,N’-ジフェニルチオ尿素、及びN-N’-ジメチルチオ尿素から選択された少なくとも1つのチオ尿素化合物を含む。
加硫阻害剤は、加硫プロセスを制御するため、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る。一般的な加硫阻害剤としては、限定するものではないが、Santogard製のPVI(cyclohexylthiophthalmide、シクロヘキシルチオフタルミド)が挙げられる。概して、第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、加硫阻害剤の量は、0.1~3phr(例えば、0.1、0.5、1、1.5、2、2.5、又は3phr)、好ましくは0.5~2phr(例えば、0.5、1、1.5、又は2phr)である。
他の成分
本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態における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としては、ワックス(場合によっては酸化防止剤である)、加工助剤、補強樹脂、ペプタイザー、及び酸化防止剤/劣化防止剤が挙げられる。劣化防止剤である成分は、N,N’二置換-p-フェニレンジアミン、例えば、N-1,3-ジメチルブチル-N’フェニル-p-フェニレンジアミン(6PPD)、N,N’-ビス(1,4-ジメチルペンチル)-p-フェニレンジアミン(77PD)、N-フェニル-N-イソプロピル-p-フェニレンジアミン(IPPD)、及びN-フェニル-N’-(1,3-ジメチルブチル)-p-フェニレンジアミン(HPPD)から選択されたものなどのオゾン劣化防止剤又は酸化防止剤として分類され得る。劣化防止剤の他の例としては、アセトンジフェニルアミン縮合生成物、2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン、オクチル化ジフェニルアミン、2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノール、及び特定のワックスが挙げられる。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の他の実施形態では、組成物は、酸化防止剤又はオゾン劣化防止剤などの劣化防止剤を含まない、又は本質的に含まない場合がある。
ゴム組成物の調製
本明細書に開示される第1の実施形態及び第2の実施形態におけるゴム組成物の調製に含まれる特定の工程は、概して、少なくとも1回の非生産用マスターバッチ段階及び最終生産用混合段階で成分を混合することを含む、従来実施される方法の工程である。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、トレッドゴム組成物は、例えば、バンブリミキサー又はミル粉砕用ロールで成分を一緒に混錬するなどによる、当技術分野において既知の方法によって、(上記で開示した)ゴム組成物の成分を混合することによって調製される。このような方法は、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。非生産用マスターバッチ段階という用語は、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(又は複数の段階)であると理解されている。最終生産用混合段階という用語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の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、ゴム組成物は、複数の非生産用マスターバッチ混合段階を含むプロセスによって調製される。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の好ましい実施形態では、トレッドゴム組成物は、マスターバッチ混合段階が、タンデム混合又は相互噛合混合のうちの少なくとも1つを含むプロセスによって調製される。タンデム混合は、2つの混合チャンバを有し、各チャンバが1組の混合用ローターを有する、ミキサーを使用することを含むものとして理解することができ、一般に、2つの混合チャンバは、一次ミキサーである上部ミキサーと一緒に積層され、下部ミキサーは、上部又は一次ミキサーからバッチを受け入れる。特定の実施形態では、一次ミキサーは噛み合うローターを利用し、他の実施形態では、一次ミキサーは接線方向のローターを利用する。好ましくは、下部ミキサーは、噛み合うローターを利用する。噛み合い混合は、噛み合うローターを有するミキサーの使用を含むものとして理解され得る。噛み合うローターとは、ローターが互いに噛み合うように、セット内の1つのローターの大径が、セット内の対向するローターの小径と相互作用するローターのセットを指す。噛み合うローターは、ローター間の相互作用により、均一の速度で駆動されなければならない。噛み合うローターとは対照的に、接線方向ローターとは、各ローターが、側面と称され得る空洞内で互いに独立して回転する、1組のローターを指す。一般に、接線方向のローターを有するミキサーは、ラムを含むのに対し、ラムは、噛み合うローターを有するミキサーでは必要ではない。
一般に、ゴム(又はポリマー)及び少なくとも1種の補強充填剤(及び任意のシランカップリング剤、液体可塑剤及び樹脂)を非生産用又はマスターバッチ混合段階(又は複数の段階)で添加する。一般に、硬化パッケージの少なくとも加硫剤成分及び加硫促進成分を最終又は生産用混合段階で添加する。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、ゴム組成物は、少なくとも1回の非生産用マスターバッチ混合段階が約130℃~約200℃の温度で実施されるプロセスを使用して調製される。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、トレッドゴム組成物は、ゴム組成物の望ましくない事前硬化を回避するために加硫温度を下回る温度で実施される最終生産用混合段階を使用して調製される。したがって、生産用又は最終混合段階の温度は、約120℃を超えるべきではなく、通常、約40℃~約120℃、又は約60℃~約110℃、とりわけ約75℃~約100℃である。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、トレッドゴム組成物は、少なくとも1回の非生産用混合段階と少なくとも1回の生産用混合段階とを含むプロセスによって調製される。シリカ充填剤の使用は、任意選択的に、そのような充填剤の一部又は全部を別個に添加するための別個の再粉砕段階を必要とし得る。この段階は、多くの場合、マスターバッチ段階で採用される温度と同様であるが、往々にしてわずかに低い温度、即ち、約90℃~約150℃の降下温度までの温度で行われる。
タイヤトレッド用のゴム組成物の特性
上記のように、第1の実施形態によれば、タイヤのトレッドは、改善された湿潤性能及び改善された剛性を有する。また、上記のように、第2の実施形態によれば、タイヤトレッドの湿潤性能と剛性を改善するための方法が提供される。異なる温度でのE’(動的貯蔵弾性率)の測定は、タイヤのトレッドとして使用される場合のゴム組成物の様々な特性の指標を提供できる(例えば、-20℃でのE’はスノートラクションと相関し、比較的低いE’はより良いスノートラクションを示し、30℃でのE’は剛性又はコーナリングと相関し、比較的高いE’は改善された剛性又はコーナリングを示す)。ゴム組成物がタイヤトレッドに組み込まれる場合、乾燥した路面でのコーナリングを含むステアリングの安定性は、一般に、高温(例えば、30℃)でのE’の影響を受け、より高い値が好ましく、スノートラクションは、低温(例えば、-20℃及び-40℃)でのE’の影響を受け、より低い値が好ましい。本明細書で言及される測定及び性能は、実験室で調製された硬化ゴム組成物のスラブ(ゴム組成物は第1の実施形態及び第2の実施形態に関して本明細書で論じられるとおりである)で測定され得、又はタイヤトレッドから切り取ったサンプル(例えば、第1の実施形態及び第2の実施形態に関して本明細書で論じたようなゴム組成物の硬化バージョンを含む)で測定され得る。
本明細書で言及される剛性特性は、170℃で15分間硬化した後、ゴム組成物のサンプルの30℃でのE’を測定することによって定量化され得る。E’の測定は、Gabo社の装置を使用して以下の方法で行われ得る。Gabo測定は、動的機械的熱分光計(Gabo Qualimeter Testanlagen GmbH(Ahiden,Germany)のEplexor(登録商標)500N)を使用し、以下の条件下で行われ得る。測定モード:引張試験モード、測定周波数:52Hz、50~-5℃で0.2%のひずみ及び-5~65℃で1%のひずみ適用、測定温度(例えば、-20℃、30℃などを含む)、サンプル形状:幅4.75mm×長さ29mm×厚さ2.0mm。
様々な温度でのtanδの測定は、タイヤトレッドに組み込まれた場合のゴム組成物の期待される湿潤性能とローリング抵抗を定量化するために使用され得る。tanδ値は、一般にASTM D5992-96(2011)のガイドラインに従って、動的機械熱分光計(Gabo Qualimeter Testanlagen GmbH(Ahiden,Germany)のEplexor(登録商標)500N)を用いて以下の条件下で測定され得る。測定モード:引張試験モード、測定周波数:52Hz、温度掃引測定、-50~-5℃で0.2%のひずみ及び-5~65℃で1%のひずみ適用、開始温度は-50℃よりもいくらか低く、終了温度は-5℃よりもいくらか高く、-30℃、0℃、30℃、及び60℃の温度で測定を提供するために、約1℃ごとにデータを収集、試料形状:幅4.75mm×長さ29mm×厚さ2.0mm。測定は、硬化したゴムの試料(170℃で15分間硬化)に対して行われる。ゴム組成物の0℃でのtanδは、タイヤトレッドに組み込まれた場合の湿潤トラクションを示し、60℃でのtanδは、タイヤトレッドに組み込まれた場合のローリング抵抗を示す。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、タイヤトレッド用のゴム組成物は、30℃でのE’によって測定される場合、少なくとも15(例えば、15、16、17、18、19、20、21、22、23、又はそれ以上)、好ましくは少なくとも17(例えば、17、18、19、20、21、22、23、又はそれ以上)、より好ましくは少なくとも20(例えば、20、21、22、23、又はそれ以上)の剛性を有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、タイヤトレッド用のゴム組成物は、30℃でのE’によって測定される場合、少なくとも14(例えば、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、又はそれ以上)、好ましくは少なくとも17(例えば、17、18、19、20、21、22、23、24、又はそれ以上)、より好ましくは少なくとも20(例えば、20、21、22、23、24、又はそれ以上)の剛性を有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、タイヤトレッド用のゴム組成物は、30℃でのE’によって測定される場合、15~25、15~23、又は15~20、好ましくは17~25、17~23、又は17~20、より好ましくは20~30、20~25、又は20~23の剛性を有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、タイヤトレッド用のゴム組成物は、30℃でのE’によって測定される場合、14~25、14~23、又は14~20、好ましくは17~25、17~23、又は17~20、より好ましくは20~30、20~25、又は20~23の剛性を有する。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、タイヤトレッド用のゴム組成物は、0℃でのtanδによって測定される場合、少なくとも0.45(例えば、0.45、0.46、0.47、0.48、0.49、0.5、0.51、0.52、0.53、0.54、0.55、0.56、0.57、0.58、0.59、0.6、0.65、0.7、又はそれ以上)、好ましくは少なくとも0.5(例えば、0.5、0.51、0.52、0.53、0.54、0.55、0.56、0.57、0.58、0.59、0.6、0.61、0.62、0.63、0.64、0.65、0.7、又はそれ以上)、より好ましくは少なくとも0.55(例えば、0.55、0.56、0.57、0.58、0.59、0.6、0.61、0.62、0.63、0.64、0.65、0.7、0.75、又はそれ以上)の湿潤性能を有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、タイヤトレッド用のゴム組成物は、0℃でのtanδによって測定される場合、0.45~0.8、0.45~0.75、又は0.45~0.7、好ましくは0.5~0.8、0.5~0.75、又は0.5-0.7、より好ましくは0.55~0.8、0.55~0.75、又は0.55-0.7の湿潤性能を有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における好ましい特定の実施形態では、タイヤトレッド用のゴム組成物は、前述の範囲のうちの1つに含まれる剛性と組み合わせて、前述の範囲のうちの1つに含まれる湿潤性能を有し、特定のそのような実施形態では、湿潤性能及び剛性は両方とも、前述の好ましい(又はより好ましい)範囲内に含まれる。
第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、タイヤトレッド用のゴム組成物は、60℃でのtanδによって測定される場合、0.45以下(例えば、0.45、0.41、0.4、0.39、0.38、0.37、0.36、0.35、0.34、0.33、0.32、0.31、0.3、0.25、又はそれ以下)、好ましくは0.4以下(例えば、0.4、0.39、0.38、0.37、0.36、0.35、0.34、0.33、0.32、0.31、0.3、0.25、又はそれ以下)、より好ましくは0.36以下(例えば、0.36、0.35、0.34、0.33、0.32、0.31、0.3、0.25、又はそれ以下)のローリング抵抗を有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の実施形態では、タイヤトレッド用のゴム組成物は、60℃でのtanδによって測定される場合、0.2~0.45、0.25~0.45、又は0.3~0.45、好ましくは0.2~0.4、0.25~0.4、又は0.3~0.4、より好ましくは0.2~0.36、0.25~0.36、又は0.3~0.36のローリング抵抗を有する。第1の実施形態及び第2の実施形態における好ましい特定の実施形態では、タイヤトレッド用のゴム組成物は、前述の範囲のうちの1つに含まれる剛性と組み合わせて、前述の範囲のうちの1つに含まれるローリング抵抗を有し、特定のそのような実施形態では、剛性は、前述の好ましい(又はより好ましい)範囲内に含まれる。第1の実施形態及び第2の実施形態における特定の特に好ましい実施形態では、タイヤトレッド用のゴム組成物は、前述の範囲のうちの1つに含まれる剛性、湿潤性能、及びローリング抵抗を有し、特定のそのような実施形態では、剛性及び湿潤性能は両方とも、前述の好ましい(又は最も好ましい)範囲内に含まれる。
本出願は、本明細書において開示されている組成物及び方法の実施形態が開示される数値範囲全体で実行できるため、明確な範囲限界が明細書内に言葉どおりに言及されていなくても、開示される数値範囲内の任意の範囲を支持する、いくつかの数値範囲限界を開示している。実質的に任意の複数又は単数の用語を本明細書で用いることに関して、当業者は、状況又は用途に適切となるように、複数から単数へ、又は単数から複数へ置き換えることができる。様々な単数又は複数の置き換えは、簡潔にするため、本明細書では明示的に記述されている場合がある。
一般的に、当業者は、本明細書及び特に添付の特許請求の範囲で使用された用語は、概して「オープン」な用語を意図していることを理解するだろう。例えば、用語「含む」は、「含むがこれらに限定されない」と解釈されるべきであり、用語「有する」は、「少なくとも有する」と解釈されるべきであり、用語「挙げられる」は、「挙げられるがこれらに限定されない」と解釈されるべきである。更に、当業者は、前置きされた請求項の記載において特定の数が意図される場合、そのような意図は当該請求項中に明示的に記載されるものとし、そのような記載がない場合は、そのような意図も存在しないことを理解するだろう。例えば、理解を助けるものとして、以下の添付の特許請求の範囲には、請求項の記載を前置きするために、前置き語句「少なくとも1つ」及び「1つ以上」の使用を含む場合がある。しかし、そのような語句の使用は、同じ請求項が、前置き語句「1つ以上」又は「少なくとも1つ」、及び、「a」又は「an」などの不定冠詞を含む場合であっても、不定冠詞「a」又は「an」による請求項の記載の前置きが、そのように前置きされた請求項の記載を含む任意の特定の請求項を、そのような記載を1つのみ含む発明に限定することを意味するものとして解釈されてはならず(例えば、「a」又は「an」は、典型的には、「少なくとも1つ」又は「1つ以上」を意味すると解釈されるべきである)、請求項の記載の前置きに使用される定冠詞の使用についても同じことが言える。加えて、前置きされた請求項の記載において特定の数が明示的に記載される場合でも、当業者は、このような記載が、少なくとも記載される数を意味するものと典型的には解釈されるべきであることを理解している(例えば、他の修飾語句を持たない明らかな記載である「2つの記載」は、典型的には、少なくとも2つの記載、又は2つ以上の記載を意味する)。更に、「A、B、及びCなどのうち少なくとも1つ」に類似する慣例表現を用いる場合、一般に、このような構成は、当業者がその慣例表現を理解し得るという意味において意図される(例えば、「A、B、及びCのうち少なくとも1つを有するシステム」として、Aのみ、Bのみ、Cのみ、A及びBを共に、A及びCを共に、B及びCを共に、並びに/又は、A、B、及びCを共になどを有するシステムが挙げられ得るが、これらに限定されない)。更に、当業者は、事実上、2つ以上の代替用語を示す任意の離接的単語又は語句は、明細書、請求項、又は図面を問わず、これらの用語のうちの1つ、これらの用語のうちのいずれか、又はこれらの用語の両方を含む可能性を企図すると理解されるべきであることを、理解するであろう。例えば、語句「A又はB」は、「A」又は「B」又は「A及びB」の可能性を含むと理解されるであろう。特許、特許出願、及び非特許文献を含むがこれらに限定されない全ての参考文献は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。組成物及び方法の様々な態様並びに実施形態を本明細書に開示してきたが、他の態様及び実施形態が、当業者には明らかであろう。本明細書で開示されている様々な態様及び実施形態は、例示目的であり、特許請求の範囲により示されている真の範囲及び趣旨を限定することを意図していない。

Claims (19)

  1. 改善された湿潤性能及び改善された剛性を有するタイヤであって、ゴム組成物から作られたトレッドを含み、前記ゴム組成物は、
    100部のエラストマー成分であって、スチレン-ブタジエン共重合体、ポリブタジエン、天然ゴム、及びポリイソプレンからなる群から選択される少なくとも1種のゴムを含む、エラストマー成分と、
    20~60phrの樹脂成分であって、(i)80以上(好ましくは90以上、より好ましくは100以上)のヒドロキシル価を有するテルペンフェノール樹脂と、(ii)DCPD系樹脂と、を含み、前記テルペンフェノール樹脂(i)が、前記樹脂成分の過半重量を構成する、樹脂成分と、
    充填剤成分であって、
    91~140phr、好ましくは100~130phrの補強シリカ充填剤、及び
    1~20phr、好ましくは5~10phrのカーボンブラック充填剤、を含む、充填剤成分と、
    0~30phrの液体可塑剤と、
    硬化パッケージと、を含む、タイヤ。
  2. 前記テルペンフェノール樹脂は19~50phrの量で存在する、請求項1に記載のタイヤ。
  3. 前記DCPD系樹脂は、重量で少量のDCPDモノマーを有する、請求項1又は請求項2に記載のタイヤ。
  4. 前記DCPD系樹脂は、過半重量のDCPDモノマー、好ましくは、少なくとも60重量%、少なくとも70重量%、少なくとも80重量%、又は少なくとも90重量%のDCPDモノマーを有する、請求項1又は請求項2に記載のタイヤ。
  5. 前記補強シリカ充填剤は、約140~約230m/gのBET表面積を有する、請求項1~4のいずれか一項に記載のタイヤ。
  6. 前記補強シリカ充填剤は、約100~約140m/gのBET表面積を有する、請求項1~4のいずれか一項に記載のタイヤ。
  7. 前記エラストマー成分は、少なくとも95%のシス結合含量及び-101℃未満のTgを有する少なくとも60部のポリブタジエンを含む、請求項1~6のいずれか一項に記載のタイヤ。
  8. 前記エラストマー成分は、少なくとも40部の天然ゴムと、少なくとも95%のシス結合含量及び-101℃未満のTgを有する10~40部のポリブタジエンと、10~40部のスチレン-ブタジエン共重合体とを含む、請求項1~6のいずれか一項に記載のタイヤ。
  9. 前記エラストマー成分は、シリカ反応性官能基を有する、少なくとも20phr、好ましくは30~60phrのスチレン-ブタジエンを含む、請求項1~6のいずれか一項に記載のタイヤ。
  10. 前記トレッドの前記ゴム組成物は、10~40phrの液体可塑剤を含む、請求項1~9のいずれか一項に記載のタイヤ。
  11. 前記エラストマー成分は、約-70~約-50℃のTgを有するスチレン-ブタジエン共重合体を含む、請求項1~10のいずれか一項に記載のタイヤ。
  12. 前記充填剤成分は、10phr以下の補強カーボンブラック充填剤、好ましくは5phr以下の補強カーボンブラック充填剤、又は0phrの補強カーボンブラック充填剤を含む、請求項1~11のいずれか一項に記載のタイヤ。
  13. 前記トレッドゴム組成物は、
    0℃でtanδによって測定される場合、少なくとも0.45、好ましくは少なくとも0.5、より好ましくは少なくとも0.55の湿潤性能と、
    30℃でE’によって測定される場合、少なくとも14、好ましくは少なくとも15、より好ましくは少なくとも17の剛性と、を有する、請求項1~12のいずれか一項に記載のタイヤ。
  14. タイヤトレッドのローリング抵抗を改善するための方法であって、請求項1~13のいずれか一項に記載のトレッドを含むタイヤを提供する工程を含む、方法。
  15. 前記タイヤトレッドゴム組成物は、60℃でtanδによって測定される場合、0.4以下、好ましくは0.36以下のローリング抵抗を有する、請求項14に記載の方法。
  16. 前記テルペンフェノール樹脂は、20~50phrの量で存在する、請求項14又は請求項15に記載の方法。
  17. 前記エラストマー成分は、約-65~約-40℃のTgを有するスチレン-ブタジエン共重合体を含む、請求項14~16のいずれか一項に記載の方法。
  18. 請求項14~17のいずれか一項に記載の方法から得られた、タイヤトレッド。
  19. 請求項18に記載のタイヤトレッドを組み込んだ、タイヤ。
JP2022525843A 2019-11-06 2020-11-05 特定のゴム組成物のトレッドを有するタイヤ及びその関連方法 Pending JP2022554015A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962931343P 2019-11-06 2019-11-06
US62/931,343 2019-11-06
PCT/US2020/059114 WO2021092175A1 (en) 2019-11-06 2020-11-05 Tire having tread of specified rubber composition and related methods

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022554015A true JP2022554015A (ja) 2022-12-27

Family

ID=75848237

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022525843A Pending JP2022554015A (ja) 2019-11-06 2020-11-05 特定のゴム組成物のトレッドを有するタイヤ及びその関連方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230357543A1 (ja)
EP (1) EP4055098A4 (ja)
JP (1) JP2022554015A (ja)
WO (1) WO2021092175A1 (ja)

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2958295B1 (fr) * 2010-03-31 2012-05-04 Michelin Soc Tech Pneumatique dont la bande de roulement comporte une composition de caoutchouc comprenant une resine poly(vinylester).
JP5913188B2 (ja) * 2013-04-30 2016-04-27 住友ゴム工業株式会社 タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ
JP5998310B1 (ja) * 2014-11-27 2016-09-28 株式会社ブリヂストン ゴム組成物及びその製造方法、並びに、タイヤ
US20170340423A1 (en) * 2014-12-24 2017-11-30 Tokuyama Dental Corporation Synthetic Resin Package
WO2016106409A1 (en) * 2014-12-26 2016-06-30 Compagnie Generale Des Etablissements Michelin Method for tire treads with functionalized rubber
US20180002498A1 (en) * 2014-12-26 2018-01-04 Compagnie Generale Des Etablissements Michelin Reactive silica in epoxidized polybutadiener
KR101775624B1 (ko) * 2016-06-03 2017-09-06 넥센타이어 주식회사 타이어용 고무 조성물
WO2018004579A1 (en) * 2016-06-30 2018-01-04 Compagnie Generale Des Etablissements Michelin Functionalized rubber composition with sbr/br rubber
CN109843942B (zh) * 2016-10-14 2023-03-28 科腾化学品有限责任公司 含有改进的胎面补强添加剂的橡胶组合物及其用途
US11015042B2 (en) * 2018-04-19 2021-05-25 Kraton Polymers Llc Tread enhancement additives for tires

Also Published As

Publication number Publication date
US20230357543A1 (en) 2023-11-09
WO2021092175A1 (en) 2021-05-14
EP4055098A1 (en) 2022-09-14
EP4055098A4 (en) 2023-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2021523959A (ja) タイヤトレッドゴム組成物
JP2022174133A (ja) タイヤトレッドゴム組成物
JP2022535725A (ja) タイヤトレッドゴム組成物及び関連する方法
JP2021523260A (ja) タイヤトレッドゴム組成物
US20210300116A1 (en) Tire Tread Rubber Composition
JP2022534568A (ja) タイヤトレッドゴム組成物及びその関連方法
EP4053208A1 (en) Tire tread rubber composition
JP2021523261A (ja) タイヤトレッドゴム組成物
JP2022554015A (ja) 特定のゴム組成物のトレッドを有するタイヤ及びその関連方法
JP2023500520A (ja) 特定のゴム組成物のトレッドを有するタイヤ及びその関連方法
JP7445681B2 (ja) タイヤトレッドゴム組成物及び関連方法
JP2022554014A (ja) 特定のゴム組成物のトレッドを有するタイヤ及び関連方法
WO2022147464A1 (en) Tire having tread of specified rubber composition and related methods
JP2023544611A (ja) タイヤトレッドゴム組成物及び関連方法

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20220627

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220531

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220606

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220531

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20220627

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20220830

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230526

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230606

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20230831

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231031

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20231031

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20240220