JP2023535653A - ボディプライスキムコンパウンド - Google Patents

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Abstract

ポリエピハロヒドリンゴムを含む架橋性不飽和鎖ポリマーベース、フィラー材料、加硫系、およびポリスルフィドオルガノシランのクラスに属する0.25~2.50phrの量のシラン化合物を含むボディプライスキムゴムコンパウンド。ボディプライスキムコンパウンドはシリカフリーである。

Description

本発明は、その不透過性特性がインナーライナー層の厚さの劇的な低下を可能にする体プライスキムコンパウンドに関し、その完全な排除ではない。
インナーライナー層は、カーカス内の空気の圧力を維持するためにチューブレス空気入りタイヤに使用される内側ゴム層を指す。
一般に、インナーライナーを作製するための化合物は、ハロゲン化イソブチレン/イソプレンコポリマーから得られるゴムマトリックスで作製される。
広く知られているように、空気入りタイヤ産業では、転がり抵抗を低減する必要性が高まっている。これを達成する1つの方法は、空気入りタイヤの重量を低減することによる。これに関して、空気入りタイヤの様々な部分を含むゴム層の厚さを、その機能性に影響を及ぼすことなく、減少させる試みがなされている。このタイプの研究が重点を置いている空気入りタイヤの部品の1つはインナーライナーである。
本出願人は体プライスキムコンパウンドにポリエピハロヒドリンゴムを使用することにより、インナーライナーの厚さを大幅に減少させることができることを見出した。実際、この場合の体プライスキム層は、インナーライナー層の不透過性機能を少なくとも部分的に補償することができる。
体プライスキムは補強プライのための被覆ゴムであり、熱可塑性材料(ナイロン、レーヨン、ポリエステル、アラミドなど)から作製される。補強プライは、カーカス内の補強材料として一般に使用され、カーカスのプライに関して、体プライスキムは一般に、インナーライナー層と直接接触している。
本出願人によって製造された化合物は、必要なレベルの不透過性を保証することに加えて、プライに関して必要な接着特性も保証する。
ゴムコンパウンドに通常影響を与える問題の1つは、ゴムコンパウンドの初期加硫に関するものである。当業者には明らかなように、初期の化合物加硫は、たとえ部分的であっても、化合物の正確な処理、ひいては対応するゴム製品の製造を損なう。ゴム業界では、この種の現象が英語の「スコーチタイム」という表現を用いて言及されている。
本発明の目的は、低スコーチ時間、したがって初期加硫の問題を有さないポリエピハロヒドリンを含む体プライスキム化合物を提供することである。
本発明の発明者は驚くべきことに、ポリスルフィドシランクラスのシラン化合物の添加が、化合物の他の特性を何ら変えることなくスコーチ時間に関して遅延効果を有することを見出した。
本発明の目的は、ポリエピハロヒドリンゴムを含む架橋可能な不飽和鎖高分子ベースと、充填剤材料と、加硫システムとを備える体プライスキム用ゴム化合物であって、前記体プライスキム用化合物がポリスルフィドオルガノシランのクラスに属するシラン化合物の0.25~2.50 phrを含み、前記体プライスキム用化合物がシリカを含まないことを確かに特徴とするゴム化合物である。
本明細書および以下において、用語「架橋性不飽和鎖ポリマーベース」は、硫黄系との架橋(加硫)の際にエラストマーによって典型的に想定される化学的-物理的および機械的特性の全てを想定することができる任意の天然または合成の非架橋高分子を指す。
ここで、および以下において、用語「加硫系」は、加硫剤、例えば硫黄と、化合物の調製において最終配合工程中に添加され、化合物が加硫温度に供されると、ポリマーベース加硫を促進する目的を有する促進化合物との組み合わせを指す。
好ましくは、オルガノシランポリスルフィドのクラスに属する前記シラン化合物の量が0。5~1。5 phrの量で前記ゴム化合物内に含有される。
ポリスルフィドオルガノシラン教室に属するシラン化合物は前記加硫系と共に、すなわち最終混合工程中に、原盤化合物に添加することができる。
好ましくは、ポリスルフィドオルガノシランのクラスに属するシラン化合物がビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィドおよびビス(トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィドから選択される。
好ましくは、前記架橋性不飽和鎖ポリマーベースが70~90phrの前記ポリエピハロヒドリンゴム、5~25のエポキシ化天然ゴム(E-NR)、および5~25の天然ゴム(NR)を含み、E-NRとNRとの比は0.2~5.0 phrである。
量はphr、すなわちゴム100部当たりの部で表され、ゴムはポリエピハロヒドリン、E-NRおよびNRからなる錯体を指す。
好ましくは、E-NRとNRとの間のphrでの比が1.0~3.0である。
好ましくは、ポリエピハロヒドリンゴムがエピクロロヒドリンゴムホモポリマー、またはエピクロロヒドリンゴム/アリル-グリシジルエーテルコポリマー、またはエピクロロヒドリンゴム/エチレンオキシドコポリマー、またはエピクロロヒドリンゴム/エチレンオキシド/アリル-グリシジルエーテルターポリマーから誘導されるゴムである。
好ましくは、本発明の目的であるゴムコンパウンドが40.0 phrまでの積層構造を有する不活性物質を含む。
好ましくは、前記不活性積層構造材料が0.2~2mmの直径および5~30、好ましくは8~20のアスペクト比を有する。
好ましくは、前記不活性積層構造材料がカオリン、クレー、マイカ、長石、グラファイト、ベントナイトおよびアルミナを含む群内に含まれる。
本発明のさらなる目的は、本発明の化合物を用いて作製された体プライスキム部である。
本発明のさらに別の目的は、本発明の化合物を用いて作製された体プライスキム部を含む空気入りタイヤである。
本発明のさらに別の目的は、シリカを含まず、体プライスキムの一部の調製を目的とする、ポリエピハロヒドリンゴムを含む架橋性不飽和鎖ポリマーベースを有するゴムコンパウンドにおける加硫遅延剤としてのポリスルフィドオルガノシランの部類に属するシラン化合物の使用である。
好ましくは、前記使用がポリスルフィドオルガノシランのクラスに属する前記シラン化合物が0.25~2.5 phr、好ましくは0.5~1.5 phrの量で前記ゴム化合物に添加されることを予測する。
好ましくは、前記使用がポリスルフィドオルガノシランのクラスに属するシラン化合物がビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィドおよびビス(トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィドから選択されることを予測する。
本発明をよりよく理解するために、以下の実施例は、例示的かつ非限定的な目的のためのものである。
7つの体プライスキム化合物が製造され、ここで、第1(比較例1)はポリスルフィドオルガノシランのクラスに属するシラン化合物の使用が想定されない比較例を含むが、他の6つの化合物(A~F)は使用されるシラン化合物の種類および量に関してそれらの間で異なる本発明の例を含む。
化合物の調製
化合物は、以下に示す手順に従って製造した。
(第1混合工程)
混合の開始前に、タンジェンシャルローター(一般にバンバリーと呼ばれる)および230~270リットルの内容積を有するミキサーに、ポリマーベース、補強充填剤、充填剤材料、および必要に応じて、ポリスルフィドオルガノシランのクラスに属するシラン化合物を充填し、66~72%の充填率に達した。
ミキサーを40~60回転/分間の速度で操作し、こうして形成された混合物を、140~160℃の温度に達した後に排出した。
(第2混合工程)
加硫系を、前の工程から得られた化合物に添加し、63~67%の充填率に達した。
ミキサーを20~40回転/分間の速度で操作し、こうして形成された混合物を、100~110℃の温度に達した後に排出した。
化合物の組成物
表IおよびIIは、上記の7つの化合物のphrにおける組成物を列挙する。
[表1]
[表2]
NRは、天然起源のシス-1,4-ポリイソプレンから構成されるポリマーベースから作製される天然ゴムを表す。
E-NRは、25%のエポキシ化度を示すエポキシ化天然ゴムを表す。
使用されるポリエピハロヒドリンゴムは、ZEON社によってT3000として市販されているエピクロロヒドリンゴム/エチレンオキシド/アリル-グリシジルエーテルターポリマーに由来するゴムである。
CBは、教室N6に属するカーボンブラックを表す。
使用される積層粘土は、BASFによってASP(登録商標)NC X-1として製造され、市販されているミネラルフィラーである。
MBTSは、加硫促進剤として用いられるメルカプトベンゾチアゾールジスルフィドの略語である。
TBBSは、加硫促進剤として使用されるN-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミドの略語である。
SI69は、ポリスルフィドオルガノシラン類及び(CH3 CH2 O)3 Si(CH2)3 S4(CH2)3 Si(OCH2 CH3)3に属するシラン化合物の商品名である
SI75は、ポリスルフィドオルガノシラン類及び(CH3 CH2 O)3 Si(CH2)3 S2(CH2)3 Si(OCH2 CH3)3に属するシラン化合物の商品名である
室内実験結果
レオメトリー、機械的および動的機械的特性を評価するために、それぞれの試料を表Iの化合物から調製し、一連の試験に供した。
特に、レオメトリック特性はASTM D6204標準に従って測定され、機械的特性はASTM D412C標準に従って測定され、動的機械的特性はISO 4664標準に従って測定された。
さらに、本発明によって提供される溶液がこの特性に影響を及ぼすかどうかを検証するために、試料をプライゴム接着性評価試験に供した。補強プライへのコンパウンドの接着性は、負荷の適用の手段によるプライ-ゴムコンポジットの2つの部分の剥離後にゴムでまだ覆われていたプライの割合として推定した。テキストで使用されるプライは、ポリエチレンテレフタレート製である。
表IIIおよびIVは、上記の試験に関する結果を列挙する。
[表3]
[表4]
表IIIおよびIVに報告されたデータによれば、その機械的および動的機械的特性を実質的に変化させずに維持しながら、本発明に従って製造された化合物(A~F)は、比較のために使用された化合物に関して、より高いスコーチ時間を有する。
この証拠は、ポリスルフィドオルガノシランのクラスに属するシラン化合物の使用がスコーチ時間に影響するだけで、化合物の他の特性を変化させないことを示している。
ポリエピハロヒドリンゴムの存在とシリカの不存在は、ポリスルフィドオルガノシラン類に属するシラン化合物がその遅延作用を発揮するために必要な2つの条件であることがわかった。
結論として、本発明の発明者は驚くべきことに、ポリエピハロヒドリンゴムを含む化合物において、ポリスルフィドオルガノシランのクラスに属するシラン化合物の使用が、化合物の他の特性を変えることなく、または任意の種類の問題を作り出すことなく、加硫遅延効果を有することを見出した。
本発明は、ボディプライスキムコンパウンドであって、その不浸透性特性が、インナーライナー層の完全な除去ではないにしても、その厚さの大幅な低減を可能にするボディプライスキムコンパウンドに関する。
インナーライナー層とは、カーカス内の空気の圧力を維持するために、チューブレス空気入りタイヤに使用される内側のゴム層を指す。
一般に、インナーライナーを生成するためのコンパウンドは、ハロゲン化イソブチレン/イソプレンコポリマーから得られるゴム母材で生成される。
広く知られているように、空気入りタイヤ産業では、転がり抵抗を低減する必要性が高まっている。これを達成する1つの方法は、空気入りタイヤの重量を減らすことである。これに関して、空気入りタイヤの様々なパーツを備えるゴム層の厚さを減少させる試みがなされているが、これはその機能性に影響を与えない。このタイプの研究が焦点を当てている空気入りタイヤのパーツの1つが、インナーライナーである。
出願人は、ボディプライスキムコンパウンドにポリエピハロヒドリンゴムを使用すると、インナーライナーの厚さを大幅に低減させられることを発見した。実際、この場合のボディプライスキム層は、インナーライナー層の不浸透性機能を少なくとも部分的に補うことができる。
ボディプライスキムは補強プライ用の被覆ゴムであり、熱可塑性材料(ナイロン、レーヨン、ポリエステル、アラミドなど)でできている。補強プライは通常、カーカスの補強材として使用され、ボディプライスキムは、カーカスのプライに関連して、一般にインナーライナー層と直接接触している。
出願人によって生成されたコンパウンドは、要求されるレベルの不浸透性を確保することに加えて、プライに関して必要な接着特性も確保する。
通常、ゴムコンパウンドに影響する問題の1つは、ゴムコンパウンドの早期加硫(early vulcanization)に関するものである。当業者には明らかなように、早期のコンパウンド加硫は、たとえ部分的であっても、コンパウンドの正確な加工、ひいては対応するゴム製品の製造を損なう。ゴム業界では、この種の現象を英語で「スコーチタイム(scorch time)」と呼んでいる。
本発明の目的は、スコーチタイムが短く、したがって早期加硫の問題がない、ポリエピハロヒドリンを含むボディプライスキムコンパウンドを提供することである。
本発明の発明者は驚くべきことに、ポリスルフィドシランのクラスのシラン化合物の添加によって、コンパウンドの他の特性を一切変えることなく、スコーチタイムに関して遅延効果を有することを見出した。
本発明の目的は、ポリエピハロヒドリンゴムを含む架橋性不飽和鎖ポリマーベース、フィラー材料および加硫系を含むボディプライスキム用のゴムコンパウンドであって、前記ボディプライスキムのコンパウンドは、ポリスルフィドオルガノシランのクラスに属するシラン化合物を0.25~2.50phr含み、前記ボディプライスキムのコンパウンドはシリカフリーであることを特徴とする、ボディプライスキム用のゴムコンパウンドである。
本明細書および以下において、「架橋性不飽和鎖ポリマーベース(cross-linkable unsaturated chain polymeric base)」という用語は、硫黄ベースの系との架橋(加硫)時にエラストマーによって一般的に想定される化学物理的および機械的特性のすべてを想定可能な、任意の天然または合成の未架橋性ポリマー(non-cross-linked polymer)を指す。
本明細書および以下において、加硫系(vulcanization system)という用語は、加硫剤、例えば硫黄と、コンパウンドの調製において最終配合ステップ中に添加され、またコンパウンドが加硫温度にさらされる際にポリマーベースの加硫を促進するという目的を有する促進性コンパウンドとの組み合わせを指す。
好ましくは、ポリスルフィドオルガノシランのクラスに属する前記シラン化合物の量は、前記ゴムコンパウンド内に0.5~1.5phrの間の量で含有される。
ポリスルフィドオルガノシランのクラスに属するシラン化合物は、前記加硫系と共に、すなわち最終混合ステップ中に基本コンパウンドに添加することができる。
好ましくは、ポリスルフィドオルガノシランのクラスに属するシラン化合物は、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィドおよびビス(トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィドから選択される。
好ましくは、前記架橋性不飽和鎖ポリマーベースは、70~90phrの前記ポリエピハロヒドリンゴム、5~25のエポキシ化天然ゴム(E-NR)、および5~25の天然ゴム(NR)から構成され、E-NRとNRとの比率は0.2~5.0phrである。
その量はphr、すなわちゴム100部当たりの部数で表され、ここでゴムは、ポリエピハロヒドリン、E-NRおよびNRからなる複合体を指す。
好ましくは、E-NRとNRとの間のphr比は、1.0~3.0から構成される。
好ましくは、ポリエピハロヒドリンゴムは、エピクロロヒドリンホモポリマー、またはエピクロロヒドリン/アリル-グリシジルエーテルコポリマー、またはエピクロロヒドリン/エチレンオキシドコポリマー、またはエピクロロヒドリン/エチレンオキシド/アリル-グリシジルエーテルターポリマーに由来するゴムである。
好ましくは、本発明の目的であるゴムコンパウンドは、積層構造を有する不活性材料を40.0phrまで含む。
好ましくは、前記積層構造を有する不活性材料は、直径0.2~2mmかつ、アスペクト比5~30、好ましくは8~20を有する。
好ましくは、前記積層構造を有する不活性材料は、カオリン、粘土、雲母、長石、グラファイト、ベントナイト、およびアルミナを含む群に含まれる。
本発明のさらなる目的は、本発明のコンパウンドを使用して生成されたボディプライスキム部分である。
本発明のさらに別の目的は、本発明のコンパウンドを使用して生成されたボディプライスキム部分を含む空気入りタイヤである。
本発明のさらに別の目的は、ポリスルフィドオルガノシランのクラスに属するシラン化合物の、ポリエピハロヒドリンゴムを含む架橋性不飽和鎖ポリマーベースを有するゴムコンパウンドにおける加硫遅延剤としての使用であり、シリカフリーであり、またボディプライスキムの部分の調製を目的としている。
好ましくは、前記使用は、ポリスルフィドオルガノシランのクラスに属する前記シラン化合物が、0.25~2.5phrの間、好ましくは0.5~1.5phrの間の量で前記ゴムコンパウンドに添加されることを見込んでいる。
好ましくは、前記使用は、ポリスルフィドオルガノシランのクラスに属するシラン化合物が、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィドおよびビス(トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィドから選択されることを見込んでいる。
本発明をよりよく理解するために、以下の実施例は、例示のためのものであり、限定するものではない。
7つのボディプライスキムコンパウンドを生成し、ここで、最初のもの(比較例1)は、比較のための例を含み、ポリスルフィドオルガノシランのクラスに属するシラン化合物の使用を想定しておらず、一方、他の6つのコンパウンド(A~F)は、使用されるシラン化合物のクラスおよび量がそれぞれ異なる本発明の例を含む。
[コンパウンドの調製]
化合物は、以下に示す手順に従って生成した。
[第1混合ステップ]
混合を開始する前に、タンジェンシャルローター(一般にバンバリーと呼ばれる)を備え、内部容積が230~270リットルのミキサーに、ポリマーベース、補強フィラー、フィラー材料、また必要に応じて、ポリスルフィドオルガノシランのクラスに属するシラン化合物を充填し、充填率を66~72%とした。
ミキサーを40~60回転/分の速度で作動し、こうして形成された混合物を、温度が140~160℃に達した時点で排出した。
[第2混合ステップ]
加硫系を、前のステップから得られたコンパウンドに添加し、充填率を63~67%とした。
ミキサーを20~40回転/分の速度で作動し、こうして形成された混合物を、温度が100~110℃に達した時点で排出した。
[コンパウンドの組成]
表1および表2は、上記の7つのコンパウンドの組成をphr単位でリスト化している。
Figure 2023535653000001
Figure 2023535653000002
NRは、天然由来のシス‐1,4‐ポリイソプレンからなるポリマーベースで作られた天然ゴムの略である。
E-NRはエポキシ化天然ゴムの略で、エポキシ化度は25%である。
使用されるポリエピハロヒドリンゴムは、ゼオン社によってT3000として市販されているエピクロロヒドリン/エチレンオキシド/アリル-グリシジルエーテルターポリマーから得られるゴムである。
CBは、クラスN6に属するカーボンブラックの略である。
使用される積層粘土は、BASFがASP(登録商標)NC X-1として製造および販売している鉱物フィラーである。
MBTSは、加硫促進剤として使用されるメルカプトベンゾチアゾールジスルフィドの頭字語である。
TBBSは、加硫促進剤として使用されるN‐tert‐ブチル‐2‐ベンゾチアゾールスルフェンアミドの頭字語である。
SI69は、ポリスルフィドオルガノシランのクラスおよび(CHCHO)Si(CH(CHSi(OCHCHに属するシラン化合物の商品名である。
SI75は、ポリスルフィドオルガノシランのクラスおよび(CHCHO)Si(CH(CHSi(OCHCHに属するシラン化合物の商品名である。
[室内試験の結果]
そのレオメトリック特性、機械特性および動的機械特性を評価するために、それぞれのサンプルを表1の化合物から調製し、一連の試験に供した。
特に、レオメトリック特性は、ASTM D6204規格に従って測定し、機械特性はASTM D412C規格に従って測定し、動的機械特性は、ISO 4664規格に従って測定した。
さらに、本発明によって提供される解決策がこの特性に影響を与えるかどうかを検証するために、サンプルをプライ‐ゴム接着評価試験に供した。補強プライへのコンパウンドの接着は、荷重を付与することによるプライ‐ゴム複合体の2つの部分の分離後に未だゴムで覆われているプライのパーセンテージとして評価した。本文で使用しているプライはPET製である。
表3および表4は、上記の試験に関する結果をリスト化している。
Figure 2023535653000003
Figure 2023535653000004
表3および表4に報告されたデータによれば、本発明に従って生成されたコンパウンド(A~F)は、その機械特性および動的機械特性を実質的に変化させずに維持しながら、比較のために使用されたコンパウンドに対して、より高いスコーチタイムを有する。
この証拠は、ポリスルフィドオルガノシランのクラスに属するシラン化合物の使用は、スコーチタイムにのみ影響し、コンパウンドの他の特性を変えないことを示している。
ポリエピハロヒドリンゴムの存在かつシリカの不在が、ポリスルフィドオルガノシランのクラスに属するシラン化合物がその遅延作用を発揮するための2つの必要条件であることが分かった。
結論として、本発明の発明者は驚くべきことに、ポリエピハロヒドリンゴムを含むコンパウンドにおいて、ポリスルフィドオルガノシランのクラスに属するシラン化合物を使用すると、コンパウンドの他の特性を変えたり、または何らかの問題を引き起こしたりすることなく、加硫遅延効果を引き起こすことを見出した。

Claims (10)

  1. ポリエピハロヒドリンゴムと、充填剤材料と、加硫システムとを含む架橋可能な不飽和鎖ポリマー塩基を含む体プライスキムゴム化合物であって、前記体プライスキム化合物がポリスルフィドオルガノシランのクラスに属するシラン化合物の0.25~2.50 phrで構成されており、前記体プライスキム化合物がシリカを含まないことを特徴とする体プライスキムゴム化合物。
  2. ポリスルフィドオルガノシラン教室に属する前記シラン化合物が、0.5~1.5 phrの量で前記ゴム化合物に含まれることを特徴とする、請求項1に記載の体プライスキムゴム化合物。
  3. ポリスルフィドオルガノシラン教室に属する前記シラン化合物が、前記加硫系と共に前記化合物に添加されることを特徴とする、請求項1に記載の体プライスキムゴム化合物。
  4. ポリスルフィドオルガノシランのクラスに属する前記シラン化合物が、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィドおよびビス(トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィドから選択されることを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の体プライスキムゴム化合物。
  5. 前記ポリエピハロヒドリンがエピクロロヒドリンゴムホモポリマーから、またはエピクロロヒドリンゴム/アリル-グリシジルエーテルコポリマーから、またはエピクロロヒドリンゴム/エチレンオキシドコポリマーから、またはエピクロロヒドリンゴム/エチレンオキシド/アリル-グリシジルエーテルターポリマーから誘導されるゴムであることを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載のボディプライスキムゴムコンパウンド。
  6. 前記請求項のいずれか一項に記載の化合物を用いて製造されることを特徴とする体プライスキム部。
  7. 請求項6に記載の体プライスキム部を備えることを特徴とする空気入りタイヤ。
  8. ポリ硫化オルガノシラン類に属するシラン化合物を、ポリエピハロヒドリンゴムを含む架橋可能な不飽和鎖重合基を有し、シリカを含まず、ボディプリスキムの一部の調製を意図したゴム化合物における加硫緩和剤として使用すること。
  9. ポリスルフィドオルガノシランの種類に属する前記シラン化合物が、0.25~2.5 phrの量で前記ゴム化合物に添加されることを特徴とする、請求項8に記載の使用。
  10. ポリスルフィドオルガノシラン教室に属する前記シラン化合物が、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィドおよびビス(トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィドから選択されることを特徴とする、請求項8または9に記載の使用。
JP2023515393A 2020-08-07 2021-07-23 ボディプライスキムコンパウンド Pending JP2023535653A (ja)

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