JP6329173B2 - ポリマーベースにポリブタジエンを含むゴム配合物 - Google Patents

Description

本発明は、ポリマーベースにポリブタジエンを含むゴム配合物に関する。

より詳細には、本発明はタイヤ配合物、さらに具体的にはトレッド配合物に関するものであり、以下に、例示をもって説明する。

「架橋性不飽和鎖ポリマーベース」という用語は、硫黄ベース系（システム）で架橋（硬化）されたエラストマーに典型的なすべての化学的、物理的、及び機械的特性を想定できる、あらゆる天然又は合成の非架橋ポリマーを意味することが意図されている。

「硬化系」という用語は、例えば硫黄や促進剤のような、ポリマーベースを架橋する化合物を意味することが意図されている。

「メチレン供与体化合物」という用語は、「メチレン受容体化合物」の存在下において、メチレン架橋による架橋剤として作用できる化合物を意味することが意図されている。

ポリブタジエンゴムは、通常、他の種類のゴムと混合されて種々のタイヤ部分を製造するが、これは、耐摩耗性、耐摩滅性、及びせん断抵抗の点で得られる利点によるものである。

しかしながら、ポリブタジエンを含むゴム混合物からなるポリマーベースを有する配合物では、例えば、カーボンブラックやシリカ等の補強充填剤が、ポリマーベース内で分散してしまうという問題が生じる。実際に、補強充填剤は、天然ゴム又はスチレン・ブタジエンゴム等の他のゴム中よりもポリブタジエンゴム中で分散し難い。

補強充填剤の分散が不均一であると、配合物に異種の技術的特性がもたらされ、タイヤ部分における不良現象が生じ易くなる。

この問題を解決するための一般的な方法には、補強充填剤を増加させる方法がある。しかしながら、かかる方法では耐摩耗性が改善される一方で、転がり抵抗性が低減する。

この問題に対する実行可能な解決策の１つには、補強充填剤を官能化させ、該補強充填剤をポリブタジエンに類似させる方法がある。しかしながら、この方法は明らかに複雑且つ高コストであるため、産業上、ほとんど関心が持たれていない。

他の実行可能な解決策には、ポリブタジエンゴムと補強充填剤を、個々に予備混合する方法がある。しかしながら、この方法は、ポリブタジエンゴム及び補強充填剤の親和性が乏しく、ヒステリシスロスが増して転がり抵抗性が低減するため、十分な解決策でないことが判明した。

従って、配合物に異種の技術的特性をもたらすことや、転がり抵抗性を低減することなく、ポリマーベースの混合物中における、ポリブタジエンゴムの配合物において用いることのできる方法が希求されている。

出願人は、驚くべきことに、ポリブタジエンゴムと補強充填剤との親和性が乏しいことによって引き起こされる異種性の問題を、転がり抵抗性を改善しつつ解消する方法を発明した。

本発明の対象の１つは、少なくとも部分的にポリブタジエンを含む、架橋性ポリマーベースを有するゴム配合物の製造方法であり、該方法は、前記架橋性ポリマーベースを少なくとも１つの補強充填剤と混合する、第１の混合ステップを含み、該方法は、前記ポリマーベースの前記ポリブタジエンのみを補強充填剤なしで補強樹脂と混合する、前記第１の混合ステップに先立つ予備の混合ステップを含むことを特徴とする。

前記予備の混合ステップでは、前記補強樹脂がポリブタジエン１００部に対して１〜７０部の範囲であることが好ましく、１０〜４０部であることが更に好ましい。

好ましくは、前記補強樹脂が、メチレン供与体化合物と結合したメチレン受容体化合物を含む。

好ましくは、前記メチレン受容体化合物が、フェノールホルムアルデヒド樹脂である。

好ましくは、前記メチレン供与体化合物が、ヘキサメトキシメチルメラミンである。

好ましくは、前記メチレン供与体化合物に対する、前記メチレン受容体化合物の部の割合が２〜１０の範囲である。

好ましくは、前記補強充填剤がカーボンブラックを含む。

好ましくは、前記架橋性ポリマーベースが、ポリブタジエンに加えて天然ゴム又はスチレン・ブタジエンゴムを含む。

本発明の他の対象は、本発明に従う上記の方法によって製造された、ゴム配合物である。

本発明の他の対象は、本発明に従う上記の方法によって製造されたゴム配合物からなるタイヤ部分であり、該タイヤ部分とは、好ましくはトレッドである。

本発明の他の対象は、本発明に従う上記の方法によって製造されたゴム配合物からなる部分を備える、タイヤである。

以下に記載するのは非限定的実施形態の数々であり、本発明を明確に理解する目的で例示するものである。

［実施例］
４つのゴム配合物（Ａ−Ｄ）を製造した。
配合物Ａは、一般に用いられる配合物を代表する、第１の対照例である。配合物Ｂは、耐摩耗性を改善するべくより多量の補強充填剤を含んだ、第２の対照例である。配合物Ｃは、第１の混合ステップで補強樹脂を添加した、第３の対照例である。配合物Ｄは、ポリブタジエンに補強樹脂を混合する予備の混合ステップを付加した、発明例である。

配合物Ａ−Ｄを、下記の方法を用いて製造した。

〜配合物製造〜
（予備の混合ステップ（配合物Ｄのみ））
混合作業に先立ち、２３０〜２７０リットルのタンジェンシャルロータミキサに、ポリブタジエンゴムと、ヘキサメトキシメチルメラミンと結合したフェノールホルムアルデヒド樹脂からなる補強樹脂と、を充填した。

ミキサを４０〜６０ｒｐｍの速度で運転し、温度が１４０〜１６０℃に達したら、得られた混合物を取り出した。

（第１の混合ステップ）
混合作業に先立ち、２３０〜２７０リットルのタンジェンシャルロータミキサに、架橋性ポリマーベース（配合物Ｄにおける予備の混合ステップで生じたポリブタジエンを含む）、カーボンブラック、シリカ、及びシラン結合剤を充填し、配合物Ｃにおいては補強樹脂も併せて充填した。

ミキサを４０〜６０ｒｐｍの速度で運転し、温度が１４０〜１６０℃に達したら、得られた混合物を取り出した。

（第２の混合ステップ）
第１の混合ステップで得られた混合物に硬化系を加え、ミキサを２０〜４０ｒｐｍの速度で運転し、温度が１００〜１１０℃に達したら、得られた混合物を取り出した。

表１は、４つの配合物のｐｈｒでの組成を示している。

表１中の「Ｓ−ＳＢＲ」は、スチレン・ブタジエンゴム溶液であり、それぞれの平均分子量は８００〜１５００×１０^３及び５００〜９００×１０^３である。１０〜４５％のスチレン、２０〜７０％のビニル、及び０〜３０％のオイルを含有している。

表１中の「ＢＲ」は、少なくとも４０％の１，４シス含有量を有する、ポリブタジエンゴムである。

使用したシリカは、エボニック社（ＥＶＯＮＩＫ）からＶＮ３として市販され、１７０ｍ^２／ｇの表面積を有するものである。

使用したシラン結合剤は、化学式（ＣＨ_３ＣＨ_２Ｏ）_３Ｓｉ（ＣＨ_２）_３ＳＳ（ＣＨ_２）_３Ｓｉ（ＯＣＨ_２ＣＨ_３） _３ で表わされ、エボニック社によりＳ１７５として市販されているものである。

メチレン受容体化合物は、フェノールホルムアルデヒドである。

メチレン供与体化合物は、ヘキサメトキシメチルメラミンである。

促進剤は、ＴＢＢＳ，ＭＢＴＳ及びＤＰＧの混合である。

上記の方法で製造された配合物を硬化させ、転がり抵抗性及び耐摩耗性を試験した。

ＩＳＯ規格４６６４に従い、転がり抵抗の評価指標である、６０℃でのｔａｎδ値を測定した。当業者が既知であるように、６０℃でのｔａｎδ値は転がり抵抗と密接に関係している。より具体的には、６０℃でのｔａｎδ値が低いほど転がり抵抗性は良好になる。

ＤＩＮ規格５３ ５１６に従い、耐摩耗性を試験した。

表２は、対照配合物Ａを１００として指数表記した。

表２の結果が示すように、本発明の方法により製造した配合物Ｄでは、驚くべきことに、転がり抵抗性（６０℃でのｔａｎδが小さい）及び耐摩耗性の双方において改善が見られた。

表２に示す配合物Ｃとの比較では、所期する利点を達成するには、単に、配合物中に補強樹脂を用いるだけでは十分でなく、本発明の本質的特徴に従い、それをポリブタジエンゴムと共に別個に予備混合しなければならないことが示されている。

Claims (7)

1. ポリブタジエンと天然ゴムまたはスチレン・ブタジエンゴムとの混合物を含む架橋性ポリマーベースを有する、ゴム配合物の製造方法であって、
   該方法は、前記架橋性ポリマーベースを少なくとも１つの補強充填剤と混合する、第１の混合ステップを含み、
   該方法は、前記ポリマーベースの前記ポリブタジエンのみを補強充填剤なしで補強樹脂と混合する、前記第１の混合ステップに先立つ予備の混合ステップを含むことを特徴とし；
   前記第１の混合ステップにおいて、前記天然ゴムまたはスチレン・ブタジエンゴムを前記予備の混合ステップからの混合物に、前記補強充填剤と一緒に混合し、
   前記補強樹脂は、メチレン供与体化合物と結合したメチレン受容体化合物を含む、製造方法。
2. 前記予備の混合ステップにおいて、前記補強樹脂がポリブタジエン１００部に対して１〜７０部の範囲である、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記予備の混合ステップにおいて、前記補強樹脂がポリブタジエン１００部に対して１０〜４０部の範囲である、請求項２に記載の製造方法。
4. 前記メチレン受容体化合物がフェノールホルムアルデヒド樹脂である、請求項１に記載の製造方法。
5. 前記メチレン供与体化合物がヘキサメトキシメチルメラミンである、請求項１に記載の製造方法。
6. 前記メチレン供与体化合物に対する、前記メチレン受容体化合物の部の割合が２〜１０の範囲である、請求項１に記載の製造方法。
7. 前記補強充填剤がカーボンブラックを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の製造方法。