JP6557725B2 - タイヤ製造用ゴムコンパウンド - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ用ゴムコンパウンドに関する。

近年、タイヤ分野の主な研究領域の一つは、加硫活性剤としての酸化亜鉛（ＺｎＯ）の可能な置換に関するものである。

その環境への影響の可能性のため、ＺｎＯの使用を制限する要求がある。明らかなように、ＺｎＯの過剰な限定は、一方では環境的な要求を満たすだろうが、他方では、得られるコンパウンドの物理的および／または動的特性の点では、コンパウンドの加硫の負の結果に妥協することがある。

したがって、ゴムコンパウンドにおいて、コンパウンドの加硫を変更することなく、したがって、その物理的および／または動的特性に妥協することなく、環境的な要求を満たす、ＺｎＯの使用の代替についてニーズがある。

出願人は亜鉛塩の特定のクラスが、加硫活性剤としてＺｎＯのコンパウンドにおける存在を全て置換可能であること、同時に、コンパウンドのレオメトリー特性および機械特性を変化することなく維持可能であること、およびコンパウンドにおける亜鉛全量を著しく低減することができることを予想外に見出した。

特に、出願人は、加工性補助剤としてもともと試験されていた亜鉛塩のあるクラスが、加硫活性剤として予想外の特性を有することを驚くべきことに見出した。加硫活性剤としてのこれらの亜鉛塩の活性がＺｎＯの完全な置換を可能とすることを確かめた。

本発明の主題は、架橋性不飽和鎖を有するポリマーベースと、充填剤と、加硫系とを含み、前記加硫系は少なくとも硫黄と、１以上の加硫促進剤と、１以上の加硫活性剤とを含み、前記加硫系が、加硫活性剤として、以下の一般式（Ｉ）
ＨＯ_２Ｃ（ＣＨ_２）_ｍＣＯ（ＣＨ_２）_ｎＣＨ_３ （Ｉ）
（式中、ｍは、０〜３の整数であり；
ｎは、０〜４の整数である）
を有するモノカルボン酸の亜鉛塩を含むことを特徴とする、ゴムコンパウンドである。

以下、用語「架橋性不飽和鎖を有するポリマーベース」は、硫黄ベースの系を用いた架橋（加硫）後にエラストマーによって典型的に生ずる全ての化学的−物理的および機械的特徴を生じ得る任意の天然または合成非架橋ポリマーを意味する。

好ましくは、前記モノカルボン酸の亜鉛塩は、前記加硫系に含まれる唯一の加硫活性剤である。

好ましくは、前記モノカルボン酸の亜鉛塩は、コンパウンドにおけるＺｎの唯一の源を表す。

好ましくは、前記モノカルボン酸の亜鉛塩は、コンパウンドに１〜８のｐｈｒ、より好ましくは、３〜５ｐｈｒの量で存在する。

好ましくは、前記亜鉛塩の前記モノカルボン酸は、レブリン酸、ピルビン酸およびアセト酢酸からなる群より選択される。

本発明のさらなる主題は、本発明の主題のコンパウンドを用いて製造されたタイヤ部分である。

本発明のさらなる主題は、本発明の主題のコンパウンドを用いて製造された部分を含むタイヤである。

本発明のさらなる主題は、ゴムコンパウンドにおける加硫活性剤としての本発明に係るモノカルボン酸の亜鉛塩の使用である。

本発明のより良い理解のための非限定的な例示目的で、以下に例を示す。

３つの比較コンパウンド（Ａ〜Ｃ）と、２つの本発明のコンパウンド（ＤとＥ）を製造した。

３つの比較コンパウンドは、加硫活性剤としてＺｎＯを含み、従来技術のコンパウンドを表す１つ目のコンパウンド（コンパウンドＡ）と、ＺｎＯと、異なる量の本発明に係る式（Ｉ）のモノカルボン酸の亜鉛塩との組み合わせである２つのコンパウンドとからなる。

本発明の２つのコンパウンドＤとＥは、比較コンパウンドＢとＣとは、その成分にＺｎＯとステアリン酸を全く含まない点でのみ区別される。

例のコンパウンドを以下に記載する方法に従って得た。
−コンパウンドの調製−

（第１混合工程）
接線ローターと２３０〜２７０リットルの内部容積を有する混合機に、６６〜７２％の充填率に達するように、混合の開始前に、架橋性ポリマーベースと、シリカと、シランバインダーと、予定している場合は、一般式（Ｉ）のモノカルボン酸の亜鉛塩を投入した。

その混合機を４０〜６０ｒ．ｐ．ｍ．の速度で運転し、形成された混合物を、１４０〜１６０℃の温度に達した時点で排出した。

（第２混合工程）
前の工程から得られた混合物を、４０〜６０ｒ．ｐ．ｍ．の速度で運転する混合機で再処理し、続いて、１３０〜１５０℃の温度に達した時点で排出した。

（最終混合工程）
硫黄と、加硫剤と、予定している場合は、ステアリン酸と、ＺｎＯとを、前の工程から得られた混合物に、６３％〜６７％の充填率に達するように添加した。その混合機を２０〜４０ｒ．ｐ．ｍ．の速度で運転し、形成された混合物を、１００〜１１０℃の温度に達した時点で排出した。

表Ｉは、５個のコンパウンドのｐｈｒでの組成を表す。

ＳＢＲは、溶液中のスチレンブタジエン合成ゴムであって、それぞれ８００〜１５００×１０^３および５００〜９００×１０^３の平均分子量；１０〜４５％のスチレン含有量、２０〜７０％のビニル含有量ならびに０〜３０％のオイル含有量を有する。

ＢＲは、ポリブタジエンからなる合成ゴムである。

使用したシリカは、Ｕｌｔｒａｓｉｌ ＶＮ３ ＧＲという名称でＥＶＯＮＩＫ社により市販されており、約１８０ｍ^２／ｇの表面積を有する。

使用したシランバインダーは、ポリスルフィドオルガノシランのクラスに属し、ＳＩ７５という名称でＥＶＯＮＩＫ社により市販されている。

ＭＢＴＳは、促進化合物メルカプトベンゾチアゾールジスルフィドの略語であり；ＤＰＧは、促進化合物ジフェニルグアニジンの略語である。

表Ｉの混合物から、それぞれのサンプルを製造し、それらのレオメトリー特性、機械特性および動的機械特性を評価するための一連の試験を行った。

具体的には、レオメトリー特性をＡＳＴＭ Ｄ６２０４規格に従って測定し、機械特性をＡＳＴＭ Ｄ４１２Ｃ規格に従って測定し、動的機械特性をＩＳＯ ４６６４規格に従って測定した。

本発明のコンパウンドの利点により直接ハイライトするため、表ＩＩに、比較コンパウンドＡから得られた結果に対する指数として試験結果から得られた値を示した。

本発明の加硫活性剤としての亜鉛塩の驚くべき活性が、表ＩＩの値から明らかである。ここで、ｔ５０とｔ９０の値が、レブリン酸亜鉛をＺｎＯと一緒に使用した場合に（コンパウンドＢとＣ）、大きく減少していることに留意すべきである。このような加硫速度は、その使用を含むコンパウンドの機械特性に必然的に反映される。

表ＩＩのコンパウンドＤとＥの結果は、本発明の亜鉛塩のみの使用が、機械的特性とレオメトリー特性の回復と、同時にその加工性の向上も可能とすることを示している。

さらに、本発明の亜鉛塩の使用が、コンパウンドにおけるＺｎの大きな低減を可能とすることも推測されている。例えば、コンパウンドＤとＥは、コンパウンドＡに対して、それぞれ、６６％と３１％の亜鉛の量の低減を意味する。

言い換えると、本発明の亜鉛塩は、加硫活性の点で、コンパウンドの機械特性とレオメトリー特性を変更することなく、ＺｎＯの完全な置換を可能とするなどの特徴を有することを示した。

本発明の亜鉛塩でＺｎＯを置換することの更なる利点は、向上した加工性と、ステアリン酸を使用しないことの可能性と、コンパウンド中に存在するＺｎの量の低減であり、とりわけ、本発明の亜鉛塩のモノカルボン酸の多くが、食物連鎖と競合することなく、第二世代バイオマスからもたらされ得るという事実である。

Claims (12)

1. 架橋性不飽和鎖を有するポリマーベースと、充填剤と、加硫系とを含み、前記加硫系は少なくとも硫黄と、１以上の加硫促進剤と、１以上の加硫活性剤とを含み、前記加硫系が加硫活性剤として、以下の一般式（Ｉ）
   ＨＯ_２Ｃ（ＣＨ_２）_ｍＣＯ（ＣＨ_２）_ｎＣＨ_３ （Ｉ）
   （式中、ｍは、０〜３の整数であり；
   ｎは、０〜４の整数である）
   を有するモノカルボン酸の亜鉛塩を含むことを特徴とする、ゴムコンパウンド。
2. 前記一般式（Ｉ）を有するモノカルボン酸の亜鉛塩は、前記加硫系に含まれる唯一の加硫活性剤である、請求項１に記載のゴムコンパウンド。
3. 前記一般式（Ｉ）を有するモノカルボン酸の亜鉛塩は、前記コンパウンドにおけるＺｎの唯一の源である、請求項１に記載のゴムコンパウンド。
4. 前記一般式（Ｉ）を有するモノカルボン酸の亜鉛塩が、前記コンパウンドに１〜８のｐｈｒの量で存在する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のゴムコンパウンド。
5. 前記一般式（Ｉ）を有するモノカルボン酸の亜鉛塩が、前記コンパウンドに３〜５のｐｈｒの量で存在する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のゴムコンパウンド。
6. 一般式（Ｉ）を有する前記モノカルボン酸が、レブリン酸、ピルビン酸およびアセト酢酸からなる群より選択される、請求項１〜５のいずれか一項に記載のゴムコンパウンド。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のコンパウンドを用いて製造された、タイヤ部分。
8. 請求項７に記載の部分を含む、タイヤ。
9. ゴムコンパウンドにおける加硫活性剤としての、以下の一般式（Ｉ）
   ＨＯ_２Ｃ（ＣＨ_２）_ｍＣＯ（ＣＨ_２）_ｎＣＨ_３ （Ｉ）
   （式中、ｍは、０〜３の整数であり；
   ｎは、０〜４の整数である）
   を有するモノカルボン酸の亜鉛塩の使用。
10. 前記一般式（Ｉ）を有するモノカルボン酸の亜鉛塩が、前記コンパウンドに１〜８のｐｈｒの量で存在する、請求項９に記載の使用。
11. 前記一般式（Ｉ）を有するモノカルボン酸の亜鉛塩が、前記コンパウンドに３〜５のｐｈｒの量で存在する、請求項９に記載の使用。
12. 前記モノカルボン酸が、レブリン酸、ピルビン酸およびアセト酢酸からなる群より選択される、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の使用。