JP6174037B2 - 含浸繊維アセンブリで覆われたトレッドパターン要素を含むトレッド - Google Patents
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Description
・側面と、トレッドを備えたタイヤを運転している時に路面と接触するように意図された接触面と含み、接触面と地面の間の接触の境界が少なくとも1つのエッジコーナを形成する複数のトレッドパターン要素と、
・対向する側面によって区切られ、溝及び/又はサイプの形態の複数の切り込みと、
・主剤と呼ばれる少なくとも1つの第1のゴム化合物で形成された各トレッドパターン要素と、
を含む空気タイヤのためのトレッドを開示しており、このトレッドは、このトレッドの厚みを含む平面において断面で見ると、少なくとも部分的にカバー層で覆われた少なくとも1つの切り込みの範囲を定める少なくとも1つの面を有する。このトレッドは、主剤が、同じ地面上のカバー層の材料のグリップよりも劣る湿潤グリップを有するようなものである。
「タイヤ」又は「空気タイヤ」は、内部圧力を受けるか否かに関わらず全てのタイプの弾性タイヤを意味する。
A.試験片上で測定された摩擦係数
摩擦試験は、Sam Ella、Pierre−Yves Formagne、 Vasileios Koutsos、及びJane R.Blackford著「タイヤに対する雪上のゴム摩擦の調査」(38th LEEDS−Lyons Symposium on tribology,Lyons,6−9 September 2011)という名称の論文に説明された方法により線形摩擦計を用いて実施された。
本明細書において、「弾性係数G’」及び「粘性係数G”」は、当業者に公知の動的特性を示している。これらの特性は、未加硫組成物から成形された試験片に対してMetravib VA4000型粘性分析計で測定される。基準ASTM D 5992−96(1996年に最初に承認され2006年9月に公開されたバージョン)、図X2.1(円形実施形態)に説明されたような試験片を使用する。試験片の直径「d」は、10mm(従って、試験片は、78.5mmの円形断面を有する)であり、ゴム組成物の各部分の各々の厚み「L」は、2mmであり、試験片は、5の「d/L」比(2のd/L値を推奨する段落X2.4におけるASTM標準に示されたISO標準2856とは異なる)を与える。
A.繊維アセンブリ
本発明の1つの態様によるカバー層の集合における不可欠な要素は、それが織又は不織繊維アセンブリを含むべきであるということである。
1.ジエン配合物
本発明の1つの本質的な特徴により、トレッドのトレッドパターン要素の側面のカバー層に使用する繊維アセンブリは、エラストマー材料で含浸される。
「ジエン」エラストマー又はゴムは、公知の方法では、ジエンモノマー(共役又は非共役の2つの炭素−炭素二重結合を担持するモノマー)から少なくとも部分的に生じる1つ(これは1つ又はそれよりも多くを意味する)のエラストマー(すなわち、ホモポリマー又はコポリマー)を意味することは理解されるものとする。
タイヤトレッドの製造のために使用することができるゴム組成物を補強する機能が公知であるあらゆるタイプの補強充填剤、例えば、カーボンブラックのような有機充填剤、シリカのような補強無機充填剤、又は更にこれらの2つのタイプの充填剤のカット、取りわけカーボンブラック及びシリカのカットを使用することができる。
(I)Z−A−SX−A−Z、式中
・xは、2〜8(好ましくは、2〜5)の整数であり、
・Aは、二価の炭化水素基(好ましくは、C1−C18アルキレンン基又はC6−C12アリレン基、特に、C1−C10、取りわけC1−C4アルケン、特にプロピレン)であり、
・Zは、以下の公式:
のうちの1つに対応し、式中
・互いに同一又は異なり、置換することができ又は置換することができないラジカルR1は、C1−C18アルキル基、C5−C18シクロアルキル基、又はC6−C18アリル基(好ましくは、C1−C6アルキル、シクロヘキシル又はフェニル基、取りわけC1−C4アルキル基、特に、メチル及び/又はエチル)を表し、
・互いに同一又は異なり、置換することができ又は置換することができないラジカルR2は、C1−C18アルコキシル、又はC5−C18シクロアルコキシル基(好ましくは、C1−C8アルコキシル及びC5−C8シクロアルコキシルから選択された群、より好ましくは、更にC1−C4アルコキシル、特にメトキシ及びエトキシ基から選択された群)を表している。
エラストマー材料の組成物はまた、例えば、色素、オゾン劣化防止剤ワックスのような保護剤、化学的オゾン劣化防止剤、酸化防止剤、抗疲労剤、補強樹脂、受容体(例えば、ノボラックフェノール樹脂)又は例えば国際公開第02/10269号に説明されているようなメチレンの供与体(例えば、HMT又はH3M)、硫黄又は硫黄供与体及び/又は過酸化物及び/又はビスマレイミドのいずれかに基づく架橋システム、加硫反応促進剤、加硫活性化ファクタのようなタイヤ製造を意図したエラストマー組成物で従来使用する有益な添加剤の全て又は一部を含むことができる。
カバー層のエラストマー材料の1つの特定の実施形態により、硫黄で非常に高度に充填された少なくとも1つのジエンエラストマーに基づく組成物が使用される。
ジエンゴムに基づくエラストマー材料組成物は、当業者には公知の一般的な手順により、130℃〜200℃の最高温度まで、好ましくは、145〜185℃の高温における熱機械混練又は作業の第1の相(場合によっては「非生産」相と条件つけられる)と、続いて、架橋又は加硫システムを組み込む仕上げ相の間の典型的には120℃よりも低い、例えば、60℃〜100℃の低温における機械作業の第2の相(場合によっては「生産」相と条件つけられる)との2つの連続調製相を使用して好ましい製粉機において製造される。
カバー層のエラストマー材料の第2の実施形態により、このエラストマー材料の組成物は、少なくとも1つの熱可塑性エラストマーに基づいており、熱可塑性エラストマーは、少なくとも1つのエラストマーブロック及び少なくとも1つの熱可塑性ブロックを含むブロックコポリマーである。
熱可塑性エラストマー(略してTPE)は、熱可塑性ポリマーとエラストマーの間のどこかにある構造を有する。これらは、可撓性のエラストマーブロックによって接続された剛性熱可塑性ブロックから構成されるブロックコポリマーである。
TPEの数平均分子量(Mn)は、好ましくは、30,000〜500,000g/モル、より好ましくは、40,000〜400,000g/モルである。指示した最小値よりも小さいと、取りわけ場合によっては希釈され(増量油の存在下で)、従って、TPEのエラストマーシーケンスの間に結合が悪影響を受ける危険性があり、更に、使用温度の上昇は、機械的特性、取りわけ「高温」性能の低下をもたらすような破壊特性に悪影響を与える危険性を伴う。更に、高すぎるMnは、作業性の観点から欠点をもたらす場合がある。従って、50,000〜300,000g/モルの範囲に含まれる値は、特に、取りわけカバー層の組成物におけるTPEの使用に良好に適していることが公知である。
本発明の目的のためのTPEのエラストマーブロックは、当業者には公知のあらゆるエラストマーとすることができる。これらは、好ましくは、25℃よりも低い、好ましくは、10℃よりも低い、より好ましくは、0℃よりも低い、より好ましくは、−10℃よりも低いTgを有する。同様に、好ましくは、TPEのエラストマーブロックのTgは、−100℃を上回っている。
剛性熱可塑性ブロックのガラス遷移温度(Tg)を使用して、熱可塑性ブロックを以下に定める。この特性は、当業者には公知である。その特性は、取りわけ工業的作業性(変換)温度を選択することを可能にする。非晶質ポリマー(又はポリマーブロック)の場合には、Tgよりも有意に高くなるように作業性温度を選択する。半結晶ポリマー(又はポリマーブロック)の特定の場合には、次に、ガラス遷移温度よりも高い融点を観察することができる。このような場合には、融点は、むしろ考慮中のポリマー(又はポリマーブロック)の作業性温度を選択するのに使用される融点(Tf)である。従って、以下では、「Tg(又は適切な場合はTf)」について言及する場合に、これは、作業性温度を選択するために使用する温度を意味することを考慮しなければならない。
−ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン)
−ポリウレタン、
−ポリアミド、
−ポリエステル、
−ポリアセタール、
−ポリエーテル(ポリエチレンオキシド、ポリエチレンエーテル)、
−ポリフェニレンスルフィド、
−ポリフッ化物(FEP、PFA、ETFE)、
−ポリスチレン(以下に詳述する)、
−ポリカーボネート、
−ポリスルホン、
−ポリメチルメタクリレート、
−ポリエーテルイミド、
−アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)コポリマーのような熱可塑性コポリマー。
−アセナフチレン:当業者は、例えば、Z.Fodor及びJ.P.Kennedy、Polymer Bulletin 1992 29(6)697−705による論文に言及することが可能であり、
−インデン及びその誘導体、例えば、2−メチルインデン、3−メチルインデン、4−メチルインデン、ジメチル−インデン、2−フェニルインデン、3−フェニルインデン及び4−フェニルインデン;当業者は、例えば、本発明者Kennedy,Puskas,Kaszas、及びHagerによる米国特許第4946899号明細書、及びJ.E.Puskas,G.Kaszas,J.P.Kennedy,W.G.Hager、Journal of Polymer Science Part A:Polymer Chemistry(1992)30,41、及びJ.P.Kennedy,N.Meguriya,B.Keszler、Macromolecules(1991)24(25),6572−6577の文献に言及することが可能であり、
−次に、一定数の1,4−トランスポリイソプレン単位及び分子内過程による環化単位の形成をもたらすイソプレン;当業者は、例えば、G.Kaszas,J.E.Puskas,J.P.Kennedy、Applied Polymer Science(1990)39(1)119−144、及びJ.E.Puskas,G.Kaszas,J.P.Kennedy、Macromolecular Science,Chemistry A28(1991)65−80の文献に言及することが可能である。
例えば、TPEは、TPEのエラストマー部が飽和し、TPEがスチレンブロック及びアルキレンブロックを含むコポリマーである。アルキレンブロックは、好ましくは、エチレン、プロピレン、又はブチレンである。より好ましくは、このTPEは、線形又は分岐星形トリブロック又はジブロックコポリマーから構成される以下の群から選択される:スチレン/エチレン/ブチレン(SEB)、スチレン/エチレン/プロピレン(SEP)、スチレン/エチレン/エチレン/プロピレン(SEEP)、スチレン/エチレン/ブチレン/スチレン(SEBS)、スチレン/エチレン/プロピレン/スチレン(SEPS)、スチレン/エチレン/エチレン/プロピレン/スチレン(SEEPS)、スチレン/イソブチレン(SIB)、スチレン/イソブチレン/スチレン(SIBS)、及びこれらのコポリマーの配合物。
他の(非熱可塑性)エラストマーを熱可塑性エラストマー組成物に使用することができるが、1つのTPE又は複数のTPEは、主要な重量分率を構成する。従って、TPEの量は、65〜100phr、好ましくは、70〜100phrで変動する範囲に含まれる。勿論、TPE及びジエンエラストマーの量の合計は、常に100phrである。
エラストマー材料の組成物はまた、既に説明されているような充填剤又は様々な添加剤を含有することができる。
TPEは、例えば、ビーズ又は顆粒の形態で利用可能な原料から押出するか又は成形によってTPEに対しては従来型の方法で作業することができる。
図1は、本発明によるトレッドパターンの矩形形状のブロック1の接触面2を示し、上述のブロック1は、縦方向向き4及び横断方向又は軸線方向向き3の溝によって区切られている。これらのブロック1の各々は、接触面2を有する交差位置が、特に滑りやすくなっている(取りわけ水又は雪の存在により)路面上で運転するのに重要な役割を果たすエッジコーナ23、24、25、26をそれぞれ形成する4つの側面13、14、15、16を含む。各ブロック1は、幅L1及び長さL2の矩形形状のものである(ブロックの幅L1の方向は、説明する状況では、トレッドの縦方向又は更にトレッドを備えたタイヤの周方向と一致している)。
A.カバー層の製造
カバー層を有するトレッドの製造の第1の段階は、カバー層を調製することである。
以下の説明において、実質的に同一又は類似の要素は、同一の基準に示すことになる。このようなトレッドパターンを取得する1つの方法は、例えば、トレッド及び溝、並びにサイプを成形する前に、好ましい厚みのカバー材料の層によって基本化合物から生成されたトレッドのグリーン形態の全体を覆うことである。成形後、リブの接触面上のカバー材料を所定位置に残し、又は機械的手段により(取りわけ研削により)取除くことができる。
切り込みにカバー層を含むトレッドを有するタイヤを生成するための様々な試験を実施した。
3 溝
E1 厚み
MB ゴム状組成物
MR カバー層
Claims (29)
- 空気タイヤのためのトレッドであって、
・側面と、当該トレッドを備えたタイヤが運転している時に路面と接触するようになった接触面とを含み、該接触面と地面の間の前記接触の境界が少なくとも1つのエッジコーナを形成する複数のトレッドパターン要素と、
・対向する側面によって区切られ、溝及び/又はサイプの形態の複数の切り込みと、
・主剤と呼ばれる少なくとも1つの第1のゴム化合物で形成された各トレッドパターン要素と、
を含み、
前記空気タイヤの回転軸に垂直な平面における断面で、かつトレッドパターン要素の少なくとも1つの接触面を通して見ると、該接触面に隣接する前記切り込みのうちの少なくとも1つが、少なくとも部分的にカバー層で覆われ、かつ該カバー層が、織又は不織繊維アセンブリを含有し、
前記カバー層はエラストマー材料を含有し、前記繊維アセンブリは前記エラストマー材料で含浸されており、
前記エラストマー材料による含浸前の前記繊維アセンブリの見掛け密度が0.4未満であり、
前記エラストマー材料は、少なくとも1つのジエンエラストマーに基づく組成物であり、
前記組成物は、20重量部(phr)よりも多い硫黄のゴムを含有し、
10Hzの周波数及び−10℃の温度で0.7MPaの交互最大応力を受ける前記エラストマー材料の動的剛性率G * が、100MPaよりも大きい
ことを特徴とするトレッド。 - 前記繊維アセンブリの繊維が、50mmを超える長さの長繊維であることを特徴とする請求項1に記載のトレッド。
- 前記繊維アセンブリは、前記繊維の2次元アセンブリであることを特徴とする請求項1又は2に記載のトレッド。
- 前記2次元アセンブリは、不織物であることを特徴とする請求項3に記載のトレッド。
- 前記2次元アセンブリは、織物であることを特徴とする請求項3に記載のトレッド。
- 前記繊維アセンブリは、長繊維の3次元アセンブリであることを特徴とする請求項1及び請求項2のいずれか1項に記載のトレッド。
- 前記3次元繊維アセンブリは、フェルトであることを特徴とする請求項6に記載のトレッド。
- 前記繊維アセンブリの繊維が、紡織繊維、鉱物繊維、及びこれらの混合物の群から選択されることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のトレッド。
- 前記繊維アセンブリの繊維は、絹、綿、及び羊毛繊維の群から選択された繊維を含有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のトレッド。
- 前記繊維アセンブリの繊維は、セルロース、ポリアミド、アラミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、ポリエステル、及びポリ塩化ビニル繊維の群から選択された繊維を含有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のトレッド。
- 前記ポリエステル繊維は、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、及びポリエチレンナフタレート繊維の群から選択された繊維を含有することを特徴とする請求項10に記載のトレッド。
- 前記繊維アセンブリの繊維は、ガラス、炭素、及び玄武岩繊維の群から選択された鉱物繊維を含有することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のトレッド。
- エラストマー材料による含浸前の前記繊維アセンブリの見掛け密度が、0.25未満であることを特徴とする請求項1から請求項12のいずれか1項に記載のトレッド。
- 前記ジエンエラストマーは、ポリブタジエン、天然ゴム、合成ポリイソプレン、ブタジエンコポリマー、イソプレンコポリマー、及びこれらのエラストマーの混合物から構成される群から選択されることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載のトレッド。
- 前記エラストマー材料は、少なくとも1つのエラストマーブロックと少なくとも1つの熱可塑性ブロックとを含むブロックコポリマーである少なくとも1つの熱可塑性エラストマーに基づいていることを特徴とする請求項1から請求項13のいずれか1項に記載のトレッド。
- 前記ブロックコポリマーの1つ又は複数の前記エラストマーブロックは、25℃よりも低いガラス遷移温度を有するエラストマーから選択されることを特徴とする請求項15に記載のトレッド。
- 前記ブロックコポリマーの1つ又は複数の前記エラストマーブロックは、エチレンエラストマー、ジエンエラストマー、及びこれらの混合物から構成される群から選択されることを特徴とする請求項15及び請求項16のいずれか1項に記載のトレッド。
- 前記ブロックコポリマーの1つ又は複数の前記エラストマーブロックは、イソプレン、ブタジエン、又はこれらの混合物から誘導されたジエンエラストマーであることを特徴とする請求項17に記載のトレッド。
- 前記ブロックコポリマーの1つ又は複数の前記熱可塑性ブロックは、80℃よりも高いガラス遷移温度及び半結晶熱可塑性ブロックの場合に80℃よりも高い融点を有するポリマーから選択されることを特徴とする請求項15から請求項18のいずれか1項に記載のトレッド。
- 前記ブロックコポリマーの1つ又は複数の前記熱可塑性ブロックは、ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエステル、ポリアセタール、ポリエーテル、フェニレンポリスルフィド、ポリフッ化物、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルイミド、熱可塑性コポリマー、及びこれらの混合物から構成される群から選択されることを特徴とする請求項15から請求項19のいずれか1項に記載のトレッド。
- 前記ブロックコポリマーの1つ又は複数の前記熱可塑性ブロックは、ポリスチレンから選択されることを特徴とする請求項15から請求項20のいずれか1項に記載のトレッド。
- 1つ又は複数の前記熱可塑性エラストマーは、スチレン/ブタジエン(SB)、スチレン/イソプレン(SI)、スチレン/ブタジエン/イソプレン(SBI)、スチレン/ブタジエン/スチレン(SBS)、スチレン/イソプレン/スチレン(SIS)、スチレン/ブタジエン/イソプレン/スチレン(SBIS)熱可塑性エラストマー、及びこのようなコポリマーの混合物から構成される群から選択されることを特徴とする請求項15から請求項21のいずれか1項に記載のトレッド。
- 前記繊維アセンブリは、少なくとも1つの可塑剤を更に含有する材料で含浸されることを特徴とする請求項15から請求項22のいずれか1項に記載のトレッド。
- 10Hzの周波数及び−10℃の温度で0.7MPaの交互最大応力を受ける前記エラストマー材料の動的剛性率G*が、200MPaよりも大きいことを特徴とする請求項1から請求項23のいずれか1項に記載のトレッド。
- 前記カバー層の厚みが、0.4と3.5mmの間で構成されることを特徴とする請求項1から請求項24のいずれか1項に記載のトレッド。
- 前記カバー層の前記厚みは、0.4と1.0mmの間で構成されることを特徴とする請求項25に記載のトレッド。
- 前記カバー層の前記厚みは、2.0と3.0mmの間で構成されることを特徴とする請求項25に記載のトレッド。
- 前記カバー層は、前記切り込みの底部から、4mmに少なくとも等しい高さHrにわたって延びることを特徴とする請求項1から請求項27のいずれか1項に記載のトレッド。
- 前記カバー層は、新しい条件において、前記トレッドパターン要素の前記接触面と前記側面の間の前記境界によって形成された前記エッジコーナまで遠くに延びることを特徴とする請求項28に記載のトレッド。
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