JP6282670B2 - 高飽和ジエンエラストマーを含むゴム組成物 - Google Patents
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Description
本発明は、高飽和ジエンエラストマーを含むエラストマーマトリックスをベースとする補強ゴム組成物に、さらにまた、そのような組成物を含む半製品およびそのような半製品を組込んでいるタイヤに関する。
燃料の節減および環境保護の必要性が優先事項となってきていることから、良好な耐摩耗特性を有すると共にできる限り低いヒステリシスを有する混合物を製造して、これらの混合物を、例えばトレッドのような、タイヤの上記組成物に関与する種々の半製品を製造するのに使用することのできるゴム組成物の形で加工できるようにして、転がり抵抗性に悪影響を及ぼすことなく改良された耐摩耗性を有するタイヤを得ることが望ましい。
発明の簡単な説明
この目的は、本発明者等が満足し得る剛性度を達成することを可能にすると共に許容し得るヒステリシス特性を維持しているタイヤ用のゴム組成物を開発したことにおいて達成される。
本発明のもう1つの主題は、そのようなゴム組成物を含む半製品である。
また、本発明の主題は、そのような半製品を組込んだタイヤである。
本説明においては、特に明確に断らない限り、示す全ての百分率(%)は、質量パーセントである。さらにまた、“aとbの間”なる表現によって示される値の間隔は、いずれも、aよりも大きくからbよりも小さいまでに及ぶ値の範囲を示し(即ち、限界値aとbは排除される)、一方、“a〜b”なる表現によって示される値の間隔は、いずれも、aからbまでに及ぶ値の範囲を意味する(即ち、厳格な限定値aおよびbを含む)。
A)
B)
C)
(上記において、R1およびR2は、同一または異なるものであって、水素原子、メチル基、またはオルソ、メタまたはパラ位置においてメチル基によって置換されているまたは置換されていないフェニル基を示し;好ましくは、R1およびR2は、同一または異なるものであって、水素原子またはメチル基を示し;さらに好ましくは、R1およびR2は、双方とも、水素原子を示す)
D)
(単位Dは、6個の炭素原子を有し、1,2−シクロヘキサンタイプの2価の炭化水素系環を形成する)
E)
(単位Eは、6個の炭素原子を有し、1,4−シクロヘキサンタイプの2価の炭化水素系環を形成する)
を含み;m、n、o、pおよびqは、0〜100の範囲の数であること;並びに、上記高飽和エラストマーが、下記の特性:
を有することに特徴を有する。
本発明のもう1つの変形によれば、上記高飽和エラストマーは、上記カテゴリーA、B、C、DおよびEから選ばれた単位以外に、下記のカテゴリーFの単位を、上記エラストマー全体に対して25%未満、特に10%未満のモル含有量(r%で示す)で含む:
F)
(上記において、R7は、1〜4個の炭素原子を有するアルキル基、またはアリール基を示し;m + n + o + p + q + r = 100なる条件による)。
この高飽和ジエンエラストマーは、そのミクロ構造またはそのマクロ構造に関して互いに異なる高飽和ジエンエラストマーの混合物からなり得ることを理解されたい。
もう1つの変形によれば、本発明に従うゴム組成物のエラストマーマトリックスは、上記高飽和ジエンエラストマーとは異なる少なくとも1種の他のジエンエラストマーも含み得る。この変形によれば、この他のエラストマーは、多くとも60phr (全エラストマー100質量部当りの質量部)、好ましくは多くとも45phrの割合で存在する。さらにまた、このエラストマーは、好ましくは、少なくとも5phrの割合で存在する。
この変形によれば、上記補強用充填剤は、100質量%のカーボンブラックからなり得る。上記補強用充填剤が100質量%未満のカーボンブラックを含む場合、充填剤の残余は、少なくとも1種の他の補強用充填剤、特に、シリカによってもたらされる。
上記組成物は、適切なミキサー内で、当業者にとって周知の2つの連続する製造段階、即ち、110℃と190℃の間、好ましくは130℃と180℃の間の最高温度までの高温で熱機械的に加工または混練する第1段階(“非生産”段階)、および、その後の、典型的には110℃よりも低い、例えば、40℃と100℃の間の低めの温度まで機械加工する第2の段階(“生産”段階)を使用して製造し、この仕上げ段階において、架橋系を混入する。
・130℃と200℃の間、好ましくは145℃と185℃の間の最高温度において、架橋系を除いた上記ゴム組成物において必要なベース構成成分と必要に応じての接着促進剤との熱機械加工の第1工程(“非生産”段階とも称する)を、上記高飽和エラストマーを含むエラストマーマトリックス中に各組成物成分を1以上の段階において混練することにより緊密に混和することによって実施する段階;その後の、
・上記第1段階の上記最高温度よりも低い、好ましくは120℃よりも低い温度において、上記架橋系と必要に応じての接着促進剤とを混和する機械加工の第2段階を実施する段階。
そのようにして得られた最終組成物は、その後、例えばシートまたはプラークの形にカレンダー加工することができ、或いは、押出加工して、例えば、タイヤ用を意図するゴム半製品として使用し得るゴム形状要素を形成することができる。
本発明のもう1つの主題は、その少なくとも1つの構成要素が本発明に従う補強ゴム組成物を含むゴム半製品であるところのタイヤである。
本発明の上述の特徴並びに他の特徴は、非限定的な例示によって示す本発明の幾つかの典型的な実施態様の以下の説明を読み取ることでより一層良好に理解されるであろう。
上記ゴム組成物は、下記に示すように、硬化後に特性決定する。
a) 機械的性質
引張試験
これらの引張試験は、弾性応力および破断点諸性質の測定を可能にする。特に断らない限り、これらの試験は、1988年9月のフランス規格 NF T 46−002に従って実施する。2回目の伸びにおいて(即ち、測定自体においてもたらされる伸長率においての順応サイクル後に)、公称割線モジュラス(即ち、MPaでの見掛け応力)を10%伸び(EM10で示す)および100%伸び(EM100で示す)において測定する。順応割線モジュラスを測定する引張測定は、60℃±2℃の温度において、さらに、標準の湿度測定条件(50±5%の相対湿度)下に実施する。
ヒステリシスを代表する動的特性G*およびtan(δ)maxを、規格ASTM D 5992‐96に従って、粘度アナライザー(Metravib VA4000)において測定する。単純な交互正弦波剪断応力に10Hzの周波数で供した加硫組成物のサンプル(4mmの厚さおよび400mm2の断面積を有する円筒状試験標本)の応答を、規格ASTM D 1349−99に従う標準温度条件(23℃)下に或いは必要に応じて異なる温度において記録する;特に、例証する各実施例においては、測定温度は60℃である。頂点間歪み振幅掃引を、0.1%から100%まで(前向きサイクル)、次いで、100%から0.1%まで(戻りサイクル)実施する。使用する結果は、複素動的剪断モジュラス(G*)および損失係数tan(δ)である。戻りサイクルにおいて、tan(δ)maxで表す観察されたtan(δ)の最高値が示される。
エラストマー2は、天然ゴムである。
下記の表2に示す6通りの組成物を比較する。これらの組成物の3通りは、本発明が提案する配合に従っていない。
組成物C1:不飽和ジエンエラストマーを含む対照;
組成物C2:不飽和ジエンエラストマーを含み、充填剤の量を増大させることによって剛性化した対照;
組成物C3:不飽和ジエンエラストマーのブレンドを含む対照。
組成物Nは、本発明に従っており、Bで示す上記高飽和ジエンエラストマーをベースとする。
ジエンエラストマー(1種以上)、補強用充填剤(シリカおよびカーボンブラック)、さらにまた、加硫系を除いた各種他の成分を、初期容器温度がおよそ80℃である密閉ミキサーに連続して導入する(最終充填比:およそ70容量%)。その後、熱機械加工(非生産段階)を、合計でおよそ3〜4分間続く1回の工程において、165℃の最高“落下”温度に達するまで実施する。そのようにして得られた混合物を回収し、冷却し、次いで、イオウおよびスルフェンアミドタイプの促進剤を30℃のミキサー(ホモフィニッシャー)において混入し、全てを適切な時間(例えば、およそ10分間)混合する(生産段階)。
表2
(1) 上記で説明した不飽和エラストマー1
(2) 天然ゴム
(3) 上記で調製したような高飽和エラストマー
(4) カーボンブラック N347
(5) フェノールホルムアルデヒド樹脂
(6) 2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン
(7) 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
(8) ヘキサメチレンテトラミン
機械的性質のこの改良は、そのような組成物から製造したトレッドを備えたタイヤの耐摩耗性の点で好ましい。
このことは、そのような組成物から製造したトレッドを備えたタイヤの転がり抵抗性を低下させるためには好ましいものである。
Claims (10)
- 補強用充填剤と、高飽和ジエンエラストマーを含むエラストマーマトリックスとをベースとし、前記高飽和エラストマーが、少なくとも、前記エラストマー内にランダムに分配された以下のカテゴリーA、B、C、DおよびEの各単位:
A)
B)
C)
(上記において、R1およびR2は、同一または異なるものであって、水素原子、メチル基、または、オルソ、メタまたはパラ位置においてメチル基によって置換されているまたは置換されていないフェニル基を示す)
D)
(単位Dは、6個の炭素原子を有し、1,2−シクロヘキサンタイプの2価の炭化水素系環を形成する)
E)
(単位Eは、6個の炭素原子を有し、1,4−シクロヘキサンタイプの2価の炭化水素系環を形成する)
を含み;m、n、o、pおよびqは、0〜100の範囲の数であること;並びに、前記高飽和エラストマーが、下記の特性:
を有することを特徴とするゴム組成物。 - 置換基R1およびR2が、同一であって、水素原子を示す、請求項1または2記載のゴム組成物。
- エラストマーマトリックスが、少なくとも40phrの高飽和ジエンエラストマーと、多くとも60phrの少なくとも1種の他のジエンエラストマーとを含む、請求項1〜4のいずれか1項記載のゴム組成物。
- 補強用充填剤が、カーボンブラックを含む、請求項1〜5のいずれか1項記載のゴム組成物。
- 補強用充填剤が、カーボンブラック以外に、無機補強用充填剤を含む、請求項1〜6のいずれか1項記載のゴム組成物。
- 請求項1〜7のいずれか1項において定義されたゴム組成物を含む半製品。
- 請求項8記載の半製品を組込んでいるタイヤ。
- 前記半製品が、トレッドである、請求項9記載のタイヤ。
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