JP5149587B2 - サイドウォールインサートを有するタイヤ - Google Patents

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Description

タイヤ構造物は一般に、タイヤサイドウォールを支持するためにサイドウォールインサートをさまざまな仕方で含んでいる。従来のタイヤでは、ビード近くのサイドウォールにおいてサポートが得られるよう、エイペックスを組み込むことができる。ランフラットタイヤでは、タイヤの収縮が生じた場合に支持が得られるよう、1つ以上のランフラットインサートをサイドウォール中に組み込むことができる。
これらのサイドウォールインサート(エイペックスとランフラットインサート)は、一般には、比較的厚いセクションと1つ以上の比較的薄いセクションを含んだ不均一な断面を有している。薄いセクションと厚いセクションにおける熱伝達が不均一であるため、インサートの硬化が厄介な問題となっている。したがって、より均一に硬化されたサイドウォールインサートが得られれば有利となる。
本発明は、円周方向トレッド、相隔たる2つのビード、および前記のビードとトレッドとを連結しているサイドウォールを含んだ空気入りタイヤに関し、このとき
前記タイヤサイドウォールが、少なくとも2つの環状セグメントを含んだ少なくとも1つの内部環状サイドウォールインサートを含んでいて、前記少なくとも2つの環状セグメントが第1と第2の隣接した環状セグメントを含み;
前記第1と第2の環状セグメントが、それらの間にインターフェイスを有した状態で配置されており;
前記少なくとも2つの環状セグメントのそれぞれが、α,ω-ビス(N,N’-ジヒドロカルビルチオカルバモイルジチオ)アルカン、ビスマレイミド、およびビスシトラコンイミドからなる群から選択される少なくとも1種の加硫調節剤と少なくとも１種のジエン系のゴムとを含んだゴム組成物を含み;そして
第1の環状セグメント中の加硫調節剤の濃度が、第2の環状セグメント中の加硫調節剤の濃度より低い。
図1〜6においては、空気入りタイヤ(1)の部分断面図が、円周方向トレッド(2)、ビード部(3)、および前記ビード部から半径方向外側に前記トレッド(2)へと延在しているサイドウォール部(4)と共に示されている。
図1においては、サイドウォール部(4)は、2セグメント構成の内部サイドウォールゴムインサートをエイペックス(6)の形態にて含む。エイペックス(6)は、ビード部(3)から半径方向外側に延在しているテーパー付形物であって、その先端がサイドウォール(4)において終結している。
エイペックス(6)は、ビード(3)に対して近位の基部において比較的厚いセクションを有していて、ビードに対して遠位の反対側端部において比較的細いセクションに先細りになっている、と見ることができる。
エイペックス(6)は、2つの重なりゴムセグメントで構成されるか、あるいは2つの重なりゴムセグメントとして配置される。2つのゴムセグメントとは、すなわち
(A) ビード部(3)から半径方向外側に延在している、エイペックス(6)の半径方向内側部材としての第1のセグメント(6A);および
(B) 前記内側セグメント(6A)から半径方向外側にさらに前記サイドウォール部(4)へと延在している、エイペックス(6)の半径方向外側部材としての第2のセグメント(6B);
であり、このとき前記内側セグメント(6A)と前記外側セグメント(6B)は重なり合った配置構成をとっていて、それらの間に存在する斜方向インターフェイス(8)が重なりゾーンを形成している。
図2においては、サイドウォール部(4)が、図1に記載の2セグメント構成のエイペックス(6)を、相隔たる追加のサイドウォールインサート(7)と共に含む。サイドウォールインサート(7)は、エイペックス(6)との重なり合い関係にて、エイペックス(6)から相隔たっていて、エイペックス(6)から半径方向外側に延在している。重なり合い関係においては、相隔たるサイドウォールインサート(7)の相隔たる重なり合い部分は、エイペックス(6)に対して軸方向内側になっている。
図3においては、サイドウォール部(4)が、エイペックスが単一のゴム組成物であること以外は図1に記載の2セグメント構成のエイペックス(6)と形状が類似したサイドウォールエイペックス(6)を、図3に対する相隔たったサイドウォールインサートが、2セグメント構成のインサート〔すなわち、半径方向内側セグメント(7A)と半径方向外側セグメント(7B)〕で構成されていること以外は、図2の相隔たる追加のサイドウォールインサート(7)としての形状とポジショニングを有する、相隔たる追加のサイドウォールインサート(7)と共に含む。
特に、相隔たるサイドウォールインサート(7)は、2つの重なりゴムセグメントで構成されるか、あるいは2つの重なりゴムセグメントとして配置される。2つのゴムセグメントとは、すなわち
(A) インサートの半径方向内側部材としての第1のセグメント(7A);および
(B) 前記内側セグメント(7A)から半径方向外側に前記サイドウォール部(4)へと延在していて、タイヤ(1)のトレッド部分に近づいている、サイドウォールインサート(7)の半径方向外側部材としての第2のセグメント(7B);
であり、このとき前記半径方向内側セグメント(7A)と前記半径方向外側セグメント(7B)は重なり合った配置構成をとっていて、それらの間に存在する斜方向インターフェイス(9)が重なりゾーンを形成している。
図4においては、サイドウォール部(4)が、図2に記載のエイペックス(6)の形状、ポジショニング、および組成を有する2セグメント構成のサイドウォールエイペックス(6)と、図3に記載の相隔たったサイドウォールゴムインサート(7)の形状、ポジショニング、および組成を有する相隔たった2セグメント構成のサイドウォールゴムインサート(7)とを含む。
図5においては、サイドウォール部(4)が、エイペックスが単一のゴム組成物であること以外は図1に記載の2セグメント構成のエイペックス(6)と形状が類似したサイドウォールエイペックス(6)を、図3に対する相隔たったサイドウォールインサートが、3セグメント構成〔すなわち、半径方向内側セグメント(7A)、半径方向外側セグメント(7B)、およびセグメント(7A)とセグメント(7B)との間に配置された第3のセグメント(7C)〕のインサートで造られていること以外は図3に記載の追加の相隔たったサイドウォールインサート(7)としての形状とポジショニングを有する、追加の相隔たったサイドウォールインサート(7)と共に含む。
図5においては特に、相隔たったサイドウォールインサート(7)は、3つの重なりゴムセグメントで構成されるか、あるいは3つの重なりゴムセグメントとして配置される。3つのゴムセグメントとは、すなわち
(A) インサートの半径方向内側部材としての第1のセグメント(7A);
(B) サイドウォールインサート(7)の半径方向外側部材としての第2のセグメント(7B);および
(C) 第1のセグメント(7A)と第2のセグメント(7B)との間に配置された第3のセグメント(7C)、このときセグメント(7C)は、前記内側セグメント(7A)から半径方向外側に延在しており、セグメント(7B)は、前記内側セグメント(7C)から半径方向外側にさらに前記サイドウォール部(4)へと延在していて、タイヤ(1)のトレッド部(2)へ近づいている;
であり、このとき第1のセグメント(7A)と第3のセグメント(7C)は重なり合った配置構成をとっていて、それらの間に存在する斜方向インターフェイス(9)が重なりゾーンを形成しており、第3のセグメント(7C)と第2のセグメント(7B)は重なり合った配置構成をとっていて、それらの間に存在する斜方向インターフェイス(9)が重なりゾーンを形成している。
図6においては、サイドウォール部(4)が、エイペックスが単一のゴム組成物であること以外は図1に記載の2セグメント構成のエイペックス(6)と形状が類似したサイドウォールエイペックス(6)を、図6に対する相隔たったサイドウォールインサートが、2セグメント構成のインサート〔すなわち、軸方向内側セグメント(7A)と軸方向外側セグメント(7B)〕で造られていること以外は図2に記載の追加の相隔たったサイドウォールインサート(7)としての形状とポジショニングを有する、追加の相隔たったサイドウォールインサート(7)と共に含む。
図6においては特に、相隔たったサイドウォールインサート(7)は、2つの重なりゴムセグメントで構成されるか、あるいは2つの重なりゴムセグメントとして配置される。2つのゴムセグメントとは、すなわち
(A) インサートの軸方向内側部材としての第1のセグメント(7A);および
(B) 前記サイドウォール部(4)において、前記内側セグメント(7A)から軸方向外側に配置された、サイドウォールインサート(7)の軸方向外側部材としての第2のセグメント(7B);
であり、このとき前記軸方向内側セグメント(7A)と前記軸方向外側セグメント(7B)は、それらの間に存在するインターフェイス(9)と共に重なり合った配置構成をとっている。
図6に示されている実施態様は、インサート(7)において2つのセグメントを示しているが、3つ以上のセグメントを使用することができる他の実施態様〔例えば、第3のセグメント(図示せず)を、セグメント(7B)に対して軸方向外側に配置することができる〕も考えられる。
これらの図面を考察する上で、サイドウォール(4)中に収容されていて、ビード部(3)からタイヤのクラウン部(図示せず)を通って、タイヤトレッド部(2)に対して半径方向内側にタイヤの反対側ビード部(図示せず)へと延在しているコード強化ゴムプライ(図示せず)を構想することもできる。図2、3、4、5、および6に対しては、前記エイペックス(6)と前記相隔たったサイドウォールゴムインサート(7)との間にプライを配置することを構想することができ、この場合、相隔たったサイドウォールゴムインサートは、プライに隣接していてプライから軸方向内側に配置される。全ての図面に対し、エイペックス(6)は、プライに隣接していてプライから軸方向外側に配置されるものとして構想することができる。プライは、ビード(3)およびエイペックス(6)の軸方向内側に延在しているとして、次いでビード部(3)の半径方向内側部の周りにて〔一般には、プライ・ターンアップ部(a ply turn-up portion)と呼ばれている〕、ビード部(3)およびエイペックス(6)の軸方向外側にて比較的短い距離にて、半径方向外側にサイドウォール(4)へと延在しているとして構想することができる。エイペックス(6)が、プライに隣接していて、プライの軸方向外側に延在し、そしてプライ・ターンアップに隣接していて、プライ・ターンアップの軸方向内側に延在する、というプライ・ターンアップ部を有するこのようなプライは当業者によく知られている。
図示されている実施態様と図示されていない実施態様にしたがって、円周方向トレッド、相隔たる2つのビード、および前記のビードとトレッドとを連結しているサイドウォールを含んだ空気入りタイヤが開示されており、このとき
前記タイヤサイドウォールが、少なくとも2つの環状セグメントを含んだ少なくとも1つの内部環状サイドウォールインサートを含み;
前記少なくとも2つの環状セグメントのそれぞれの部分が、それらの間に存在する斜方向インターフェイスと互いに重なり合った配置構成をとっていて、少なくとも1つの重なりゾーンを形成しており;
少なくとも2つの環状セグメントのそれぞれが、α,ω-ビス(N,N’-ジヒドロカルビルチオカルバモイルジチオ)アルカン、ビスマレイミド、およびビスシトラコンイミドからなる群から選択される少なくとも1種の加硫調節剤と少なくとも１種のジエン系のゴムとを含んだゴム組成物を含み;そして
第1の環状セグメント中の加硫調節剤の濃度が、第2の環状セグメント中の加硫調節剤の濃度より低い。
1つの実施態様においては、サイドウォールインサートは、ビードから半径方向外側にタイヤサイドウォールへと延在しているエイペックスであって、このとき第1の環状セグメントが、ビードに対して半径方向にて近位に配置されており、第2の環状セグメントが、ビードに対して半径方向にて遠位に配置されている。
1つの実施態様においては、サイドウォールインサートは、エイペックスから半径方向に相隔たったランフラットインサートである。
1つの実施態様においては、サイドウォールインサートにおいてより均一なキャアーを得るために、サイドウォールインサートの環状セグメントの1つ以上におけるゴム組成物に少なくとも1種の加硫調節剤を加えることができる。“加硫調節剤”は、タイヤの通常の硬化サイクル時にゴム組成物の加硫に対して効果をもたらし、したがってサイドウォールインサート全体の硬化状態がより均一になる。一般には、サイドウォールの厚さが最も大きな区域に配置されたインサートセグメントは最も少ない量の調節剤を含む。なぜなら、調節剤は硬化を遅くするという効果をもたらすからである。したがって1つの実施態様においては、少なくとも2つの環状セグメントが、ある断面厚さを有するサイドウォール区域に配置される(前記環状セグメントの第1のセグメントが、前記環状セグメントの第2のセグメントが配置されるサイドウォール区域の最大断面厚さより大きい断面厚さを有するサイドウォール区域に配置される)。
本発明を説明する上で、硬化ゴム組成物はイオウ硬化ゴム組成物〔通常のイオウ硬化ジエン系ゴムであって、モジュラス(y軸)vs.時間(x軸)曲線の実質的な変曲点にまで硬化されている〕とする。硬化速度論を調べるのに使用される方法に応じて、モジュラスに関係した特性(例えばトルク)を使用することができる。このような曲線は特に、正の勾配を有する曲線であり、勾配が実質的に水平な横ばい状態に達するという態様にて、実質的な変曲点が現れるまで、時間の経過と共に上昇する。勾配移行のこのような区域(勾配はなおも極めて徐々に上昇しつつあるが、勾配の最大化が認められる)において、ゴム組成物が完全に硬化されると考えられる。加硫調節剤が存在する場合、使用される調節剤の種類に応じて曲線の形状が幾らか変わることがある。加硫調節剤の正味の効果は、インサートの各セグメント中のゴム組成物の加硫を、インサートの全体的な硬化がより均一となるように改良することにある。
1つの実施態様においては、第2のゴム組成物に使用するための加硫調節剤としては、α,ω-ビス(N,N’-ジヒドロカルビルチオカルバモイルジチオ)アルカン、ビスマレイミド、およびビスシトラコンイミドなどがある。
1つの実施態様においては、加硫調節剤はα,ω-ビス(N,N’-ジヒドロカルビルチオカルバモイルジチオ)アルカンである。適切なα,ω-ビス(N,N’-ジヒドロカルビルチオカルバモイルジチオ)アルカンとしては、1,2-ビス(N,N’-ジベンジルチオカルバモイルジチオ)エタン;1,3-ビス(N,N’-ジベンジルチオカルバモイルジチオ)プロパン;1,4-ビス(N,N’-ジベンジルチオカルバモイルジチオ)ブタン;1,5-ビス(N,N’-ジベンジルチオカルバモイルジチオ)ペンタン;1,6-ビス(N,N’-ジベンジルチオカルバモイルジチオ)ヘキサン;1,7-ビス(N,N’-ジベンジルチオカルバモイルジチオ)ヘプタン;1,8-ビス(N,N’-ジベンジルチオカルバモイルジチオ)オクタン;1,9-ビス(N,N’-ジベンジルチオカルバモイルジチオ)ノナン;および1,10-ビス(N,N’-ジベンジルチオカルバモイルジチオ)デカン;などがある。1つの実施態様においては、加硫調節剤は、バイエル社からバルカレン(Vulcuren)(登録商標)として市販されている1,6-ビス(N,N’-ジベンジルチオカルバモイルジチオ)ヘキサンである。
1つの実施態様においては、加硫調節剤はビスマレイミドである。適切なビスマレイミドとしては、デュポン社からHVA-2として市販されているN,N’-m-フェニレンビスマレイミドがある。
1つの実施態様においては、加硫調節剤はシトラコンイミドである。適切なシトラコンイミドとしては、フレクシス社(Flexsys)からパーカリンク(Perkalink)(登録商標)として市販されているN,N’-m-キシレンビスシトラコンイミド〔1,3-ビス(シトラコンイミドメチル)ベンゼンとしても知られている〕がある。
1つの実施態様においては、1つ以上の環状セグメント中のゴム組成物は、エラストマー100重量部当たり約1〜約15重量部(phr)の加硫調節剤を含んでよい。他の実施態様においては、ゴム組成物は約2〜約8phrの加硫調節剤を含んでよい。
1つの実施態様においては、加硫調節剤の量は、エラストマー100重量部当たり約0〜約15重量部である。
1つの実施態様においては、加硫調節剤は1,3-ビス(シトラコンイミドメチル)ベンゼンである。
サイドウォールインサートにおいてより均一な硬化を得るためには、少なくとも2つのセグメントの2つ以上における加硫調節剤の濃度を異なった濃度にする。1つの実施態様においては、第1のセグメント中の加硫調節剤と第2のセグメント中の加硫調節剤との重量比は0.9未満であり;他の実施態様においては0.8未満であり;さらに他の実施態様においては0.7未満である。1つの実施態様においては、第1のセグメント中の1,3-ビス(シトラコンイミドメチル)ベンゼンと第2のセグメント中の1,3-ビス(シトラコンイミドメチル)ベンゼンとの重量比は0.9未満であり;他の実施態様においては0.8未満であり;さらに他の実施態様においては0.7未満である。
1つの実施態様においては、第1のセグメント中の加硫調節剤の量は0〜5phrの範囲であり、第2のセグメント中の加硫調節剤の量は1〜15phrの範囲である。
1つの実施態様においては、第1のセグメント中の1,3-ビス(シトラコンイミドメチル)ベンゼンの量は0〜5phrの範囲であり、第2のセグメント中の1,3-ビス(シトラコンイミドメチル)ベンゼンの量は1〜15phrの範囲である。
1つの実施態様においては、少なくとも2つの環状セグメントが第3の環状セグメントをさらに含み、このとき第3の環状セグメントが、エイペックスに対して半径方向にて近位に配置されており、第2環状セグメントが、エイペックスに対して半径方向にて遠位に配置されており、そして第1の環状セグメントが、第1の環状セグメントと第2の環状セグメントとの間に半径方向にて配置されている。
1つの実施態様においては、第1のセグメント中の加硫調節剤と第2のセグメント中の加硫調節剤との重量比は0.9未満であり;他の実施態様においては0.8未満であり;さらに他の実施態様においては0.7未満であり、そして第1のセグメント中の加硫調節剤と第3のセグメント中の加硫調節剤との重量比は0.9未満であり;他の実施態様においては0.8未満であり;さらに他の実施態様においては0.7未満である。
1つの実施態様においては、第1のセグメント中の1,3-ビス(シトラコンイミドメチル)ベンゼンと第2のセグメント中の1,3-ビス(シトラコンイミドメチル)ベンゼンとの重量比は0.9未満であり;他の実施態様においては0.8未満であり;さらに他の実施態様においては0.7未満であり、そして第1のセグメント中の1,3-ビス(シトラコンイミドメチル)ベンゼンと第3のセグメント中の1,3-ビス(シトラコンイミドメチル)ベンゼンとの重量比は0.9未満であり;他の実施態様においては0.8未満であり;さらに他の実施態様においては0.7未満である。
1つの実施態様においては、第1のセグメント中の加硫調節剤の量は0〜5phrの範囲であり、第2と第3のセグメント中の加硫調節剤の量は1〜15phrの範囲である。
1つの実施態様においては、第1のセグメント中の1,3-ビス(シトラコンイミドメチル)ベンゼンの量は0〜5phrの範囲であり、第2と第3のセグメント中の1,3-ビス(シトラコンイミドメチル)ベンゼンの量は1〜15phrの範囲である。
本発明は、オレフィン性不飽和を含有するゴムまたはエラストマーと共に使用することができる。“オレフィン性不飽和を含有するゴムまたはエラストマー”とは、種々の合成ゴムだけでなく、天然ゴムとその原料形態物および再生ゴム形態物を含むよう意図している。本発明の説明において、“ゴム”と“エラストマー”という用語は、特に明記しない限り区別なく使用することができる。“ゴム組成物”、“配合ゴム”、および“ゴムコンパウンド”という用語は、種々の成分や物質とブレンドもしくは混合されたゴムを表わすのに区別なく使用され、このような用語は、ゴム混合もしくはゴム配合技術において当業者によく知られている。代表的な合成ポリマーは、ブタジエン、ブタジエン類縁体、もしくはブタジエン誘導体(例えば、メチルブタジエン、ジメチルブタジエン、およびペンタジエン)の単独重合生成物、ならびに、ブタジエン、ブタジエン類縁体、もしくはブタジエン誘導体と他の不飽和モノマーとの共重合から形成されるコポリマーである。他の不飽和モノマーとしては、アセチレン(例えばビニルアセチレン);オレフィン〔例えばイソブチレン(イソプレンと共重合してブチルゴムを形成する)〕;ビニル化合物〔例えば、アクリル酸、アクリロニトリル(ブタジエンと重合してNBRを形成する)、メタクリル酸、およびスチレン(ブタジエンと重合してSBRを形成する)〕;ビニルエステル;ならびに、種々の不飽和アルデヒド、不飽和ケトン、および不飽和エーテル(例えば、アクロレイン、メチルイソプロペニルケトン、およびビニルエチルエーテル);などがある。合成ゴムの特定の例としては、ネオプレン(ポリクロロプレン)、ポリブタジエン(シス-1,4-ポリブタジエンを含む)、ポリイソプレン(シス-1,4-ポリイソプレンを含む)、ブチルゴム、ハロブチルゴム(例えば、クロロブチルゴムやブロモブチルゴム)、スチレン/イソプレン/ブタジエンゴム、1,3-ブタジエンもしくはイソプレンと、スチレン、アクリロニトリル、およびメチルメタクリレート等のモノマーとのコポリマー、ならびにエチレン/プロピレンターポリマー〔エチレン/プロピレン/ジエンモノマー(EPDM)としても知られている、そして特にエチレン/プロピレン/ジシクロペンタジエンターポリマー〕などがある。使用できるゴムのさらなる例としては、アルコキシ-シリル末端官能化された溶液重合ポリマー(SBR、PBR、IBR、およびSIBR)、ケイ素結合のstar-分岐ポリマー(silicon-coupled star-branched polymer)、およびスズ結合のstar-分岐ポリマー(tin-coupled star-branched polymer)などがある。好ましいゴムまたはエラストマーはポリブタジエンとSBRである。
1つの態様においては、ゴムは、少なくとも2種のジエン系ゴムを含むのが好ましい。たとえば、シス-1,4-ポリイソプレンゴム(天然ゴムでも合成ゴムでもよいが、天然ゴムが好ましい)、3,4-ポリイソプレンゴム、スチレン/イソプレン/ブタジエンゴム、乳化重合によるスチレン/ブタジエンゴム、溶液重合によるスチレン/ブタジエンゴム、シス-1,4-ポリブタジエンゴム、および乳化重合によるブタジエン/アクリロニトリルコポリマー等の、2種以上のゴムの組み合わせ物が好ましい。
本発明の1つの態様においては、比較的通常の結合スチレン含量(すなわち、約20%〜約28%の結合スチレン含量)を有する、乳化重合によるスチレン/ブタジエン(E-SBR)、あるいは用途によっては、中程度〜比較的高い結合スチレン含量(すなわち、約30%〜約45%の結合スチレン含量)を有するE-SBRを使用することができる。
乳化重合によるE-SBRとは、スチレンと1,3-ブタジエンを水性エマルジョンとして共重合させるということを意味している。このようなことは当業者にはよく知られている。結合スチレン含量は、例えば約5%〜約50%の範囲で変わってよい。1つの態様においては、ターポリマーゴム(E-SBARとして)を作製するために、E-SBRはさらに、アクリロニトリルを、例えば約2重量%〜約30重量%の結合アクリロニトリル含量にてターポリマー中に含有してよい。
約2重量%〜約40重量%の結合アクリロニトリルをコポリマー中に含有する、乳化重合によるスチレン/ブタジエン/アクリロニトリルコポリマーゴムも、本発明において使用するためのジエン系ゴムとして見なすことができる。
溶液重合によるSBR(S-SBR)は一般に、約5%〜約50%(好ましくは約9%〜約36%)の範囲の結合スチレン含量を有する。S-SBRは、例えば、有機炭化水素溶媒の存在下での有機リチウムの触媒作用によって、従来の仕方で製造することができる。
1つの実施態様においては、シス-1,4-ポリブタジエンゴム(BR)を使用することができる。このようなBRは、例えば1,3-ブタジエンの有機溶液重合によって製造することができる。BRは、例えば少なくとも90%のシス-1,4含量を有することで、従来の仕方で特徴付けることができる。
シス-1,4-ポリイソプレンとシス-1,4-ポリイソプレン天然ゴムは、ゴム業界の当業者によく知られている。
本明細書において、そして従来の仕方にしたがって使用されている“phr”という用語は、“ゴムもしくはエラストマー100重量部当たりの、個々の物質の重量部”を表わしている。
ゴム組成物はさらに、最大で70phrのプロセスオイルを含んでよい。プロセスオイルは、エラストマーを増量するのに一般的に使用されるエキステンダーオイルとして、ゴム組成物中に組み込むことができる。プロセスオイルはさらに、ゴムの配合時に直接加えることによって、ゴム組成物中に組み込むこともできる。使用するプロセスオイルは、エラストマー中に存在するエキステンダーオイルと、配合時に加えるプロセスオイルの両方を含んでよい。適切なプロセスオイルとしては、芳香族系オイル、パラフィン系オイル、ナフテン系オイル、植物性オイル、および低PCAオイル(例えば、MES、TDAE、SRAE、および重質ナフテン系オイルなど)を含めた、当業界に公知の種々のオイルがある。
“オレフィン性不飽和を含有するゴムまたはエラストマー”という語句は、種々の合成ゴムだけでなく、天然ゴムとその原料形態物および再生ゴム形態物を含むよう意図している。本発明の説明において、“ゴム”と“エラストマー”という用語は、特に明記しない限り区別なく使用することができる。“ゴム組成物”、“配合ゴム”、および“ゴムコンパウンド”という用語は、種々の成分や物質とブレンドもしくは混合されたゴムを表わすのに区別なく使用され、このような用語は、ゴム混合技術もしくはゴム配合技術における当業者によく知られている。
加硫可能なゴム組成物は、約10phr〜約150phrのシリカを含んでよい。
ゴムコンパウンド中に一般的に使用することができるケイ質顔料としては、通常の熱分解法ケイ質顔料と沈降法ケイ質顔料(シリカ)がある。1つの実施態様においては、沈降法シリカが使用される。本発明において使用される通常のケイ質顔料は、例えば、可溶性ケイ酸塩(たとえばケイ酸ナトリウム)を酸性化することによって得られるシリカ等の沈降法シリカである。
このような通常のシリカは、例えばBET表面積(窒素ガスを使用して測定される)を有することで特徴づけることができる。1つの実施態様においては、BET表面積は、1グラム当たり約40m2〜約600m2の範囲であってよい。他の実施態様においては、BET表面積は、1グラム当たり約80m2〜約300m2の範囲であってよい。表面積を測定するBET法は、「Journal of the American Chemical Society, Volume 60,p.304(1930)」に記載されている。
通常のシリカはさらに、約100〜約400(これとは別に約150〜約300)の範囲のジブチルフタレート(DBP)吸収値を有することで特徴づけることができる。
通常のシリカは、例えば0.01〜0.05ミクロン(電子顕微鏡によって測定)の範囲の平均最終粒径を有すると考えられるが、シリカ粒子のサイズは、これより小さくてもよいし、あるいはおそらくはこれより大きくてもよい。
種々の市販のシリカを使用することができる。例えば、PPGインダストリーズ社からHi-Sil(商標)210やHi-Sil243等の商品名で市販されているシリカ;ローディア社(Rhodia)から、例えばZ1165MPやZ165GRの商品名で市販されているシリカ;およびデグッサAG社から、例えばVN2やVN3等の商品名で市販されているシリカ;などがあるが、これらに限定されない。
加硫可能なゴム組成物は、1〜100phrのカーボンブラック、架橋粒状ポリマーゲル、超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)、または可塑化デンプンを含んでよい。
一般的に使用されているカーボンブラックを、通常の充填剤として使用することができる。このようなカーボンブラックの代表的な例としては、N110、N121、N134、N220、N231、N234、N242、N293、N299、N315、N326、N330、N332、N339、N343、N347、N351、N358、N375、N539、N550、N582、N630、N642、N650、N683、N754、N762、N765、N774、N787、N907、N908、N909、およびN991などがある。これらのカーボンブラックは、9〜145g/kgの範囲のヨウ素吸収量(iodine absorptions)と、34〜150cm3/100gの範囲のDBP数を有する。
超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)を含めた粒状充填剤;米国特許第6,242,534号、第6,207,757号、第6,133,364号、第6,372,857号、第5,395,891号、または第6,127,488号に開示の物質(これらに限定されない)を含めた粒状ポリマーゲル;および米国特許第5,672,639号に開示の物質(これらに限定されない)を含めた可塑化デンプン複合物充填剤;を含めた他の充填剤(これらに限定されない)もゴム組成物中に使用することができる。
1つの実施態様においては、タイヤトレッドに使用するためのゴム組成物は、従来のイオウ含有有機ケイ素化合物を含有してよい。適切なイオウ含有有機ケイ素化合物の例は、式
で示される化合物であって、このときZは、
からなる群から選択され;R6は、1〜4個の炭素原子を有するアルキル基、シクロヘキシル基、またはフェニル基であり;R7は、1〜8子の炭素原子を有するアルコキシ基、または5〜8個の炭素原子を有するシクロアルコキシ基であり;Alkは、1〜18個の炭素原子を有する二価の炭化水素基であり;nは2〜8の整数である。
本発明にしたがって使用できるイオウ含有有機ケイ素化合物の特定の例としては、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(トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、3,3’-ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、3,3’-ビス(トリエトキシシリルプロピル)オクタスルフィド、3,3’-ビス(トリメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、2,2’-ビス(トリエトキシシリルエチル)テトラスルフィド、3,3’-ビス(トリメトキシシリルプロピル)トリスルフィド、3,3’-ビス(トリエトキシシリルプロピル)トリスルフィド、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(トリメトキシシリルプロピル)ヘキサスルフィド、3,3’-ビス(トリメトキシシリルプロピル)オクタスルフィド、3,3’-ビス(トリオクトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、3,3’-ビス(トリヘキソキシシリルプロピル)ジスルフィド、3,3’-ビス(トリ-2”-エチルヘキソキシシリルプロピル)トリスルフィド、3,3’-ビス(トリイソオクトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、3,3’-ビス(トリ-t-ブトキシシリルプロピル)ジスルフィド、2,2’-ビス(メトキシジエトキシシリルエチル)テトラスルフィド、2,2’-ビス(トリプロポキシシリルエチル)ペンタスルフィド、3,3’-ビス(トリシクロヘキソキシシリルプロピル)テトラスルフィド、3,3’-ビス(トリシクロペントキシシリルプロピル)トリスルフィド、2,2’-ビス(トリ-2”-メチルシクロヘキソキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(トリメトキシシリルメチル)テトラスルフィド、3-メトキシエトキシプロポキシシリル-3’-ジエトキシブトキシ-シリルプロピルテトラスルフィド、2,2’-ビス(ジメチルメトキシシリルエチル)ジスルフィド、2,2’-ビス(ジメチルsec-ブトキシシリルエチル)トリスルフィド、3,3’-ビス(メチルブチルエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、3,3’-ビス(ジ-t-ブチルメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、2,2’-ビス(フェニルメチルメトキシシリルエチル)トリスルフィド、3,3’-ビス(ジフェニルイソプロポキシシリルプロピル)テトラスルフィド、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(ジメチルエチルメルカプトシリルプロピル)テトラスルフィド、2,2’-ビス(メチルジメトキシシリルエチル)トリスルフィド、2,2’-ビス(メチルエトキシプロピルシリルエチル)テトラスルフィド、3,3’-ビス(ジエチルメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、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、3,3’-ビス(ブチルジメトキシシリルプロピル)トリスルフィド、3,3’-ビス(フェニルジメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、3-フェニルエトキシブトキシシリル-3’-トリメトキシシリルプロピルテトラスルフィド、4,4’-ビス(トリメトキシシリルブチル)テトラスルフィド、6,6’-ビス(トリエトキシシリルヘキシル)テトラスルフィド、12,12’-ビス(トリイソプロポキシシリルドデシル)ジスルフィド、18,18’-ビス(トリメトキシシリルオクタデシル)テトラスルフィド、18,18’-ビス(トリプロポキシシリルオクタデセニル)テトラスルフィド、4,4’-ビス(トリメトキシシリル-ブテン-2-イル)テトラスルフィド、4,4’-ビス(トリメトキシシリルシクロヘキシレン)テトラスルフィド、5,5’-ビス(ジメトキシメチルシリルペンチル)トリスルフィド、3,3’-ビス(トリメトキシシリル-2-メチルプロピル)テトラスルフィド、および3,3’-ビス(ジメトキフェニルシリル-2-メチルプロピル)ジスルフィドなどがある。
1つの実施態様においては、イオウ含有有機ケイ素化合物は、3,3’-ビス(トリメトキシシリルプロピル)スルフィドおよび3,3’-ビス(トリエトキシシリルプロピル)スルフィドである。1つの実施態様においては、イオウ含有有機ケイ素化合物は、3,3’-ビス(トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィドおよび3,3’-ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィドである。したがって、式IIに関して、Zは
であってよく、このときR7は、2〜4個の炭素原子(あるいは2個の炭素原子)を有するアルコキシ基であり;Alkは、2〜4個の炭素原子(あるいは3個の炭素原子)を有する二価の炭化水素基であり;nは2〜5(あるいは2または4)の整数である。
他の実施態様においては、適切なイオウ含有有機ケイ素化合物は、米国特許第6,608,125号に開示の化合物を含む。米国特許第6,608,125号に開示されているように、これらのイオウ含有有機ケイ素化合物は式G-C(=O)-S-CH2CH2CH2SiX3で示され、このとき各Xは、RO-基(式中、各Rは、水素、不飽和結合を含有していてもよいアルキル基、アルケニル基、アリール基、およびアラルキル基からなる群から独立的に選択され、水素以外のこうした基は、1〜18個の炭素原子を有する)から独立的に選択され;Gは6〜8個の炭素原子を有する一価のアルキル基である。1つの実施態様においては、イオウ含有有機ケイ素化合物は3-(オクタノイルチオ)-1-プロピルトリエトキシシラン〔CH3(CH2)6C(=O)-S-CH2CH2Si(OCH2CH3)3〕(GEシリコーン社からNXT(商標)として市販されている)を含む。
他の実施態様においては、適切なイオウ含有有機ケイ素化合物は、米国特許公開2003/0130535に開示の化合物を含む。米国特許公開2003/0130535に開示されているように、これらのイオウ含有有機ケイ素化合物は、式IIIまたはIV
で示される化合物であって、式中、
Rは、メチル基またはエチル基であり;
R’は同一または異なっていて、分岐もしくは非分岐の一価のC9-C30アルキル基またはC9-C30アルケニル基、アリール基、アラルキル基、分岐もしくは非分岐のC2-C30アルキルエーテル基、分岐もしくは非分岐のC2-C30アルキルポリエーテル基、あるいはR”’3Si(式中、R”’は、分岐もしくは非分岐のC1-C30アルキル基もしくはC1-C30アルケニル基、アラルキル基、またはアリール基である)であり;
R”は、分岐もしくは非分岐で、飽和もしくは不飽和の、脂肪族、芳香族、または混合脂肪族/芳香族の二価C1-C30炭化水素基であり;
Xは、n=1であってm=1である場合にSHであり、n=2であって、m=1〜10である場合、そしてこれらの混合である場合にSであり、n=1であってm=1である場合にS(C=O)-R”’であり、あるいはn=1であってm=1である場合にHであり;
R”は、CH2、CH2CH2、CH2CH2CH2、CH2CH2CH2CH2、CH(CH3)、CH2CH(CH3)、C(CH3)2、CH(C2H5)、CH2CH2CH(CH3)、CH2CH(CH3)CH2、または
を意味してよい。
1つの実施態様においては、イオウ含有有機ケイ素化合物は、Rがエチルであり、R’がC12-C14アルキルであり、R”がCH2CH2CH2であり、XがSHであり、nが1であり、そしてmが1である場合の式IIIの化合物である。1つの実施態様においては、イオウ含有有機ケイ素化合物は、デグッサ社から市販のSi-363である。
ゴム組成物中のイオウ含有有機ケイ素化合物の量は、使用される他の添加剤のレベルに応じて変わる。一般的に言えば、イオウ含有有機ケイ素化合物の量は0.5〜20phrの範囲である。1つの実施態様においては、この量は1〜10phrの範囲である。
当業者には言うまでもないことであるが、ゴム組成物は、ゴム配合技術において一般的に知られている方法〔例えば、種々のイオウ加硫可能なゴム成分と、一般的に使用されている種々の添加剤物質[例えば、イオウ供与体、硬化剤(例えば活性剤)、加工助剤(例えば、オイル、粘着性付与樹脂や可塑剤を含めた樹脂、充填剤、顔料、脂肪酸、酸価亜鉛、ワックス、酸化防止剤、およびオゾン劣化防止剤等)、および素練り促進剤]とを混合するという方法〕によって配合することができる。当業者には周知のことであるが、イオウ加硫可能な物質およびイオウ加硫処理した物質(ゴム)の意図する用途に応じて上記の添加剤が選択され、一般的には通常の量にて使用される。イオウ供与体の代表的な例としては、元素状イオウ(遊離イオウ)、アミンジスルフィド、高分子ポリスルフィド、およびイオウ/オレフィン付加物などがある。1つの実施態様においては、イオウ加硫剤は元素状イオウである。イオウ加硫剤は、0.5〜8phrの範囲(あるいは1.5〜6phrの範囲)の量にて使用することができる。粘着性付与樹脂(使用される場合)の代表的な量は約0.5〜約10phr(通常は約1〜約5phr)を構成する。加工助剤の代表的な量は約1〜約50phrを構成する。酸化防止剤の代表的な量は約1〜約5phrを構成する。代表的な酸化防止剤は、例えばジフェニル-p-フェニレンジアミン、および例えば「The Vanderbilt Rubber Handbook(1978),p.344-346」に記載の物質である。オゾン劣化防止剤の代表的な量は約1〜5phrを構成する。ステアリン酸を含めた脂肪酸(使用する場合)の代表的な量は約0.5〜約3phrを構成する。酸化亜鉛の代表的な量は約2〜約5phrを構成する。ワックスの代表的な量は約1〜約5phrを構成する。微晶質ワックスが使用されることが多い。素練り促進剤の代表的な量は約0.1〜約1phrを構成する。代表的な素練り促進剤は、例えば、ペンタクロロチォフェノールとジベンズアミドジフェニルジスルフィドである。
加硫処理に必要とされる時間および/または温度を制御するために、および加硫物の特性を改良するために、促進剤が使用される。1つの実施態様においては、単一促進剤システム(すなわち一次促進剤)を使用することができる。一次促進剤は、約0.5〜約4phr(あるいは約0.8〜約1.5phr)の範囲のトータル量にて使用することができる。他の実施態様においては、活性化させるために、そして加硫物の特性を改良するために、一次促進剤と二次促進剤との組み合わせ物を、より少量にて使用されている二次促進剤と共に使用することができる。これら促進剤の組み合わせ物を使用すると、最終特性に対して相乗効果をもたらすことが期待され、いずれかの促進剤を単独で使用した場合より幾らか良好な特性が得られる。さらに、通常の加工温度では影響を受けず、通常の加硫温度にて十分な硬化をもたらす遅延作用促進剤を使用することができる。加硫遅延剤も使用することができる。本発明において使用することができる適切なタイプの促進剤は、アミン、ジスルフィド、グアニジン、チオウレア、チアゾール、チウラム、スルフェンアミド、ジチオカルバメート、およびキサンテートである。1つの実施態様においては、一次促進剤はスルフェンアミドである。二次促進剤が使用される場合、二次促進剤は、グアニジン、ジチオカルバメート、またはチウラム化合物であってよい。
ゴム組成物の混合は、ゴム混合技術における当業者に公知の方法によって達成することができる。例えば、一般には、成分は少なくとも2つの段階(すなわち、少なくとも1つの非生産的段階、次いで生産的混合段階)にて混合される。イオウ加硫剤を含めた最終的な硬化剤(final curatives)は、一般には、“生産的”混合段階(一般には、先行する非生産的混合段階の混合温度より低いある温度、または最終温度にて、混合が行われる)と従来呼ばれている最終段階において混合される。“非生産的(non-productive)”混合段階および“生産的(productive)”混合段階という用語は、ゴム混合技術における当業者によく知られている。ゴム組成物は、熱機械的混合工程にて処理することができる。熱機械的混合工程は一般に、140〜190℃のゴム温度を得るべく混合機または押出機中にて適切な時間にわたって機械的に処理することを含む。熱機械的処理の適切な継続時間は、操作条件、および成分の体積と特性の関数として変化する。例えば、熱機械的処理は1〜20分であってよい。
ゴム組成物は、ランフラットタイヤのサイドウォールインサート中に組み込むことができる。したがって、サイドウォールインサートの環状セグメントのそれぞれがゴム組成物を含んでよい。環状セグメントは、押出やカレンダリングなど(これらに限定されない)を含めた、当業界に公知の方法を使用して製造することができる。第1と第2の(そして追加の)環状セグメントを、同時押出または単独押出にて処理し、次いでこれを使用して、通常の方法でタイヤを造り上げることができる。
本発明の空気入りタイヤは、レース用タイヤ、パッセンジャータイヤ、航空機用タイヤ、農業用タイヤ、ブルドーザー用タイヤ、オフザロード用タイヤ、またはトラック用タイヤなどであってよい。1つの実施態様においては、タイヤはパッセンジャータイヤまたはトラック用タイヤである。タイヤはさらに、ラジアルタイヤであっても、バイアスタイヤであってもよい。
本発明の空気入りタイヤの加硫は、一般には、約100℃〜約200℃の範囲の通常の温度にて行われる。1つの実施態様においては、加硫は、約110℃〜約180℃の範囲の温度にて行われる。プレスもしくはモールド中での加熱、または過熱蒸気もしくは熱風による加熱等の、通常の加硫プロセスのどれでも使用することができる。このようなタイヤは、当業者に公知であって、且つ当業者にとって明らかな種々の方法によって造り上げ、造形し、成形し、そして硬化させることができる。
下記に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、この実施例によって本発明が限定されることはない。
(実施例1)
本実施例においては、ゴム組成物に加硫調節剤を加えることの効果を説明する。表1に記載の処方(量はphrにて示す)にしたがって、5つのサンプルを作製した。各組成物は、多段階混合法(少なくとも1つが非生産的段階で、1つが生産的段階)にて作製した。次いで、サンプルを硬化速度論に関して試験した。得られた結果を図7に示す。
本発明を説明するために、特定の代表的な実施態様とそれらの詳細を示してきたが、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更や改良を行ってよいのはもちろんである。
本発明によるエイペックスを有するタイヤの一部省略断面図である。 本発明によるエイペックスを有するタイヤの一部省略断面図である。 本発明によるランフラットインサートを有するタイヤの一部省略断面図である。 本発明によるエイペックスとランフラットインサートを有するタイヤの一部省略断面図である。 本発明によるランフラットインサートを有するタイヤの一部省略断面図である。 本発明によるランフラットインサートを有するタイヤの一部省略断面図である。 本発明による幾つかのゴム組成物に対するトルクvs.時間のトレースである。

Claims (19)

  1. 円周方向トレッド、相隔たる2つのビード、および前記のビードとトレッドとを連結しているサイドウォールを含んだ空気入りタイヤであって、このとき
    前記タイヤサイドウォールが、少なくとも2つの環状セグメントを含んだ少なくとも1つの内部環状サイドウォールインサートを含んでいて、前記少なくとも2つの環状セグメントが第1と第2の隣接した環状セグメントを含み;
    前記第1と第2の環状セグメントが、それらの間にインターフェイスを有した状態で配置されており;
    前記少なくとも2つの環状セグメントのそれぞれが、α,ω-ビス(N,N’-ジヒドロカルビルチオカルバモイルジチオ)アルカン、ビスマレイミド、およびビスシトラコンイミドからなる群から選択される少なくとも1種の加硫調節剤と少なくとも１種のジエン系のゴムとを含んだゴム組成物を含み;そして
    第1の環状セグメント中の加硫調節剤の濃度が、第2の環状セグメント中の加硫調節剤の濃度より低い;
    前記空気入りタイヤ。
  2. サイドウォールインサートが、ビードから半径方向外側にサイドウォール中へと延在しているエイペックスであって、第1の環状セグメントが、ビードに対して半径方向にて近位に配置されており、第2の環状セグメントが、ビードに対して半径方向にて遠位に配置されている、請求項1に記載の空気入りタイヤ。
  3. サイドウォールインサートが、エイペックスから半径方向に離れて配置されているランフラットインサートである、請求項1に記載の空気入りタイヤ。
  4. 第1の環状セグメントが、第2の環状セグメントに対して軸方向外側に配置されている、請求項3に記載の空気入りタイヤ。
  5. 第1の環状セグメントが、第2の環状セグメントに対して軸方向内側に配置されている、請求項3に記載の空気入りタイヤ。
  6. 第1の環状セグメントが、エイペックスに対して半径方向にて近位に配置されており、第2の環状セグメントが、エイペックスに対して半径方向にて遠位に配置されている、請求項3に記載の空気入りタイヤ。
  7. 第1の環状セグメントが、エイペックスに対して半径方向にて遠位に配置されており、第2の環状セグメントが、エイペックスに対して半径方向にて近位に配置されている、請求項3に記載の空気入りタイヤ。
  8. 加硫調節剤の量が、エラストマー100重量部当たり約0重量部〜約15重量部の範囲である、請求項1に記載の空気入りタイヤ。
  9. 加硫調節剤が1,3-ビス(シトラコンイミドメチル)ベンゼンである、請求項8に記載の空気入りタイヤ。
  10. 第1のセグメント中の1,3-ビス(シトラコンイミドメチル)ベンゼンと第2のセグメント中の1,3-ビス(シトラコンイミドメチル)ベンゼンとの重量比が0.9未満である、請求項9に記載の空気入りタイヤ。
  11. 第1のセグメント中の1,3-ビス(シトラコンイミドメチル)ベンゼンと第2のセグメント中の1,3-ビス(シトラコンイミドメチル)ベンゼンとの重量比が0.8未満である、請求項9に記載の空気入りタイヤ。
  12. 第1のセグメント中の1,3-ビス(シトラコンイミドメチル)ベンゼンと第2のセグメント中の1,3-ビス(シトラコンイミドメチル)ベンゼンとの重量比が0.7未満である、請求項9に記載の空気入りタイヤ。
  13. 第1のセグメント中の1,3-ビス(シトラコンイミドメチル)ベンゼンの量が0〜5phrの範囲であり、第2のセグメント中の1,3-ビス(シトラコンイミドメチル)ベンゼンの量が1〜15phrの範囲である、請求項10に記載の空気入りタイヤ。
  14. 第1のセグメント中の1,3-ビス(シトラコンイミドメチル)ベンゼンの量が0〜5phrの範囲であり、第2のセグメント中の1,3-ビス(シトラコンイミドメチル)ベンゼンの量が1〜15phrの範囲である、請求項11に記載の空気入りタイヤ。
  15. 第1のセグメント中の1,3-ビス(シトラコンイミドメチル)ベンゼンの量が0〜5phrの範囲であり、第2のセグメント中の1,3-ビス(シトラコンイミドメチル)ベンゼンの量が1〜15phrの範囲である、請求項12に記載の空気入りタイヤ。
  16. ゴム組成物がそれぞれ、乳化重合によるスチレン/ブタジエンコポリマー、溶液重合によるスチレン/ブタジエンコポリマー、天然ゴム、シス-1,4-ポリブタジエン、合成シス-1,4-ポリイソプレン、スチレン/イソプレンコポリマー、3,4-ポリイソプレン、イソプレン/ブタジエンコポリマー、20〜60重量%のビニル単位を含有する中ビニルポリブタジエン、スチレン/イソプレン/ブタジエンターポリマー、ブチルゴム、ポリクロロプレン、アクリロニトリル/ブタジエンコポリマー、およびエチレン/プロピレン/ジエンターポリマーからなる群から選択される少なくとも１種のエラストマーを含む、請求項1に記載の空気入りタイヤ。
  17. 少なくとも2つの共環状セグメントが第3の環状セグメントをさらに含む、請求項3に記載の空気入りタイヤ。
  18. 第3の環状セグメントが、第1と第2の環状セグメントに対して軸方向外側に配置されている、請求項17に記載の空気入りタイヤ。
  19. 第3の環状セグメントが、第1と第2の環状セグメントに対して半径方向にて遠位に配置されている、請求項17に記載の空気入りタイヤ。
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