JP6647227B2 - コルク粒子を含むトレッドを有するタイヤ - Google Patents
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Description
本発明は、タイヤのトレッドを形成するゴム組成物、タイヤ、およびタイヤの製造方法に関する。本発明は、特に、車両が移動するときのタイヤからの騒音を低減可能なゴム組成物を含むトレッドを有するタイヤに関する。
タイヤの回転騒音発生の規制(Directive 2001/43/EC)が2001年に欧州で導入され、タイヤの回転騒音発生レベルの制限がこの規制に記載されている。この制限は、回転音発生に関するタイヤの承認に関連するUN/ECE(国連欧州経済委員会(United Nations Economic Commission for Europe))Regulation No.117 revision 1(以下、R117−01と記載)に2005年に採択された。
振動は、車輪の中心、サスペンションシステム、およびトランスミッションによって伝達されて、最終的には客室中で騒音を発生させるが;これは固体経路伝播(solid−route transmission)と呼ばれ、一般にスペクトルの低周波数(最大約400Hz)が優勢であり;
タイヤが発生する音波は、空中径路(aerial route)を介して車両中に直接伝播し、車両はフィルターとして機能するが;これは空中径路伝播と呼ばれ、一般に高周波数(約600Hz以上)が優勢である。
本発明の目的は、コーストバイノイズを低減可能であり、同時に安定性を少なくとも維持、またはさらには改善できるトレッドを有するタイヤを提供することである。
[1]未加硫状態または加硫状態のタイヤであって、
ジエンエラストマーと、
液体可塑剤、炭化水素樹脂、およびそれらの混合物からなる群から選択される20〜100phrの可塑剤と、
20〜150phrの補強用充填剤と、
15phrを超え100phr未満のコルク粒子と
を少なくとも含むゴム組成物を含むトレッドを有するタイヤにおいて、
加硫状態で、前記コルク粒子の質量基準の中央値粒度が0.5mmを超え3mm未満であり、ゴム組成物の密度が0.55〜0.96g/cm3である、タイヤ。
[2]前記コルク粒子の含有量が20〜80phrの範囲内、好ましくは20〜60phrの範囲内である、[1]に記載のタイヤ。
[3]加硫状態のゴム組成物の密度が0.60〜0.94g/cm3、好ましくは0.66〜0.92g/cm3である、[1]または[2]に記載のタイヤ。
[4]質量基準の中央値粒度が0.7〜3mmの間、好ましくは1〜3mmの間である、[1]〜[3]のいずれか1つに記載のタイヤ。
[5]前記コルク粒子が粉末、マイクロビーズ、顆粒、球、またはそれらの混合物の形態である、[1]〜[4」のいずれか1つに記載のタイヤ。
[6]前記コルク粒子が顆粒の形態である、[5]に記載のタイヤ。
[7]前記コルク粒子が天然コルクの粒子である、[1]〜[6]のいずれか1つに記載のタイヤ。
[8]ジエンエラストマーが、天然ゴム、合成ポリイソプレン、ポリブタジエン、ブタジエンコポリマー、イソプレンコポリマー、およびそれらの混合物からなる群から選択される、[1]〜[7]のいずれか1つに記載のタイヤ。
[9]ゴム組成物が、50〜100phrのスチレンとブタジエンとを主成分とするコポリマー、および0〜50phrの別の任意選択のジエンエラストマーを含む、[1]〜[8]のいずれか1つに記載のタイヤ。
[10]スチレンとブタジエンとを主成分とするコポリマーが、スチレン−ブタジエンコポリマー、スチレン−ブタジエン−イソプレンコポリマー、およびそれらの混合物からなる群から選択される、[9]に記載のタイヤ。
[11]スチレンとブタジエンとを主成分とするコポリマーがスチレン−ブタジエンコポリマー(SBR)である、[9]に記載のタイヤ。
[12]スチレンとブタジエンとを主成分とするコポリマーが−40℃より高いガラス転移温度を有する、[9]〜[11]のいずれか1つに記載のタイヤ。
[13]スチレンとブタジエンとを主成分とするコポリマーが−30℃〜+30℃の範囲内のガラス転移温度を有する、[12]に記載のタイヤ。
[14]別の任意選択のジエンエラストマーが、天然ゴム、合成ポリイソプレン、イソプレンコポリマー、およびそれらの混合物からなる群から選択される、[9]〜[13]のいずれか1つに記載のタイヤ。
[15]別の任意選択のジエンエラストマーが、天然ゴム、合成ポリイソプレン、90%を超えるcis−1,4結合の含有量を有するポリブタジエン、およびそれらの混合物からなる群から選択される、[9]〜[13]のいずれか1つに記載のタイヤ。
[16]補強用充填剤が、無機充填剤、カーボンブラック、またはそれらの混合物を含む、[1]〜[15]のいずれか1つに記載のタイヤ。
[17]補強用充填剤の含有量が50〜120phr、好ましくは70〜100phrである、[1]〜[16」のいずれか1つに記載のタイヤ。
[18]可塑剤が、ポリオレフィン系油、ナフテン系油、パラフィン系油、留出物芳香族系抽出物(Distillate Aromatic Extract)(DAE)油、中度抽出溶媒和物(Medium Extracted Solvate)(MES)油、処理留出物芳香族系抽出物(Treated Distillate Aromatic Extract)(TDAE)油、残留芳香族系抽出物(Residual Aromatic Extract)(RAE)油、処理残留芳香族系抽出物(Treated Residual Aromatic Extract)(TRAE)油、安全残留芳香族系抽出物(Safety Residual Aromatic Extract)(SRAE)油、鉱油、植物油、エーテル可塑剤、エステル可塑剤、ホスフェート可塑剤、スルホネート可塑剤、およびそれらの混合物からなる群から選択される液体可塑剤を含む、[1]〜[17]のいずれか1つに記載のタイヤ。
[19]可塑剤が、シクロペンタジエンホモポリマーまたはコポリマー樹脂、ジシクロペンタジエンホモポリマーまたはコポリマー樹脂、テルペンホモポリマーまたはコポリマー
樹脂、C5留分ホモポリマーまたはコポリマー樹脂、C9留分ホモポリマーまたはコポリマー樹脂、α−メチルスチレンホモポリマーまたはコポリマー樹脂、ならびにこれらの樹脂の混合物からなる群から選択される炭化水素樹脂を含む、[1]〜[18]のいずれか1つに記載のタイヤ。
[20]可塑剤の含有量が20〜80phr、好ましくは25〜75phrである、[1]〜[19]のいずれか1つに記載のタイヤ。
[21]ジエンエラストマー中に混入する前の前記コルク粒子の中央値粒度が0.7〜4mmの間である、[1]〜[20]のいずれか1つに記載のタイヤ。
[22][1]〜[21]のいずれか1つに記載のタイヤの製造方法であって、
ミキサー中で少なくとも1種類のジエンエラストマー中に、
液体可塑剤、炭化水素樹脂、およびそれらの混合物からなる群から選択される20〜100phrの可塑剤と、
20〜150phrの補強用充填剤と、
15phrを超え100phr未満のコルク粒子であって、前記コルク粒子が0.7〜4mmの間の質量基準の中央値粒度を有する前記コルク粒子と
を混入するステップであって、
すべてが、1回以上、130℃〜200℃の間の最高温度に到達するまで熱機械的に混練されるステップと、
混合された混合物を100℃未満の温度まで冷却するステップと、
続いて架橋系を混入するステップと、
すべてを120℃未満の最高温度まで混練するステップと、
タイヤのトレッドの形態に、こうして得られたゴム組成物の押出成形またはカレンダー加工を行うステップと、
を少なくとも含む製造方法。
[23]一度製造されたタイヤの最終加硫ステップをさらに含み、前記加硫ステップが1.6MPa未満の加硫圧力で行われる、[22]に記載のタイヤの製造方法。
[24]ゴム組成物であって、
ジエンエラストマーと、
液体可塑剤、炭化水素樹脂、およびそれらの混合物からなる群から選択される20〜100phrの可塑剤と、
20〜150phrの補強用充填剤と、
15phrを超え100phr未満のコルク粒子と
を少なくとも含むゴム組成物において、
加硫状態で、前記コルク粒子の質量基準の中央値粒度が0.5mmを超え3mm未満であり、ゴム組成物の密度が0.55〜0.96g/cm3である、ゴム組成物。
実施例を含めた本発明によるゴム組成物およびタイヤは、以下に示すように特性決定され、試験が行われる。
これらの引張試験によって、弾性応力および破断時の性質を求めることが可能となる。他に示されなければ、これらは1988年9月のFrench Standard NF T 46−002に準拠して行われる。公称割線モジュラス(または見掛けの応力、単位MPa)は、第2の伸び(すなわち、その測定自体で予想される伸びの程度までの順応サイクル後)の10%伸び(M10で示される)で測定される。これらすべての引張測定は、French Standard NF T 40−101(1979年12月)に準拠して、温度(23±2℃)および湿度測定(50±5%相対湿度)の標準条件下で行われる。
機械回転試験は、粗面が設けられたシリンダーの外面上に接触させて(それぞれのタイヤは、リム(6.5J×16)に搭載されたタイヤの空気圧(180kPa)、荷重(4.25kN))下で行われた。この組立体は、防音室(半無響)中に配置される。回転速度(80km/時)で500〜2500Hzの範囲の周波数範囲にわたって回転中の音響レベルを記録するために、接触領域の周辺に数個のマイクロホンを配置する。
略語「phr」は、エラストマー100部当たりの質量部を意味する。本明細書の説明中、他に明記されないのであれば、示されるすべてのパーセント値(%)は質量%である。さらに、表現「a〜bの間」で示される任意の値の区間は、aを超えb未満におよぶ値の範囲を表し(すなわち、境界値aおよびbは排除される)、一方、表現「a〜b」で表される任意の値の区間は、aからbまでおよぶ値の範囲を意味する(すなわち、厳密な境界値aおよびbを含む)。
本発明によるタイヤのトレッドは、ジエンエラストマーを含む本質的な特徴を有するゴム組成物を含む。
本発明によるタイヤのトレッドのゴム組成物は、別の必須の特徴として、液体可塑剤、(固体)炭化水素樹脂、およびそれらの混合物からなる群から選択される可塑剤を20〜100phrの範囲内で含む。
20℃を超える(より好ましくは40〜100℃の間のTg);
400〜2000g/molの間(より好ましくは500〜1500g/molの間)の数平均分子量(Mn);
3未満、より好ましくは2未満の多分散性指数(PI)(注記:PI=Mw/Mnであり、Mwは質量平均分子量である)。
タイヤの製造に使用できるゴム組成物を補強する能力で知られているあらゆる種類の補強用充填剤、例えばカーボンブラックなどの有機補強用充填剤、または周知のようにカップリング剤が併用されるシリカなどの補強用無機充填剤を使用することができる。
(I)Z−A−Sx−A−Z:
(式中、
xは、整数2〜8(好ましくは2〜5)であり;
Aは、二価の炭化水素基(好ましくは、C1〜C18アルキレン基またはC6〜C12アリーレン基、特にC1〜C10、特にC1〜C4、アルキレン、特にプロピレン)であり;
Zは、以下の式:
ここで、置換されていない、または置換されており、互いに同一または異なるものであるR1基は、C1〜C18アルキル基、C5〜C18シクロアルキル基、またはC6〜C18アリール基(好ましくは、C1〜C6アルキル基、シクロヘキシル基、またはフェニル基、特にC1〜C4アルキル基、特にメチルおよび/またはエチル)を表し、
置換されていない、または置換されており、互いに同一または異なるものであるR2基は、C1〜C18アルコキシル基またはC5〜C18シクロアルコキシ基(好ましくはC1〜C8アルコキシルおよびC5〜C8シクロアルコキシルから選択される基、より好ましくはさらにC1〜C4アルコキシル、特にメトキシルおよびエトキシルから選択される基)を表す)
に対応する「対称」シランポリスルフィドが特に好適であるが、上記定義に限定されるものではない。
本発明によるタイヤのトレッドのゴム組成物は、別の必須の特徴として、15phrを超え100phr未満の範囲内のコルク粒子を含み、前記コルク粒子は、加硫(または硬化)状態で0.5mmを超え3mm未満の質量基準の中央値粒度を有する。
本発明によるタイヤのトレッドのゴム組成物は、タイヤのトレッドの製造が意図されるエラストマー組成物中に一般に使用される通常の添加剤のすべてまたは一部を含むことができ、例えば、顔料、抗オゾンワックス、化学オゾン劣化防止剤、酸化防止剤などの保護剤、疲労防止剤、メチレン受容体(例えばフェノールノボラック樹脂)またはメチレン供与体(例えばHMTまたはH3M)などの補強用樹脂、硫黄を主成分とする、または硫黄供与体および/または過酸化物および/またはビスマレイミドを主成分とする架橋系、加硫促進剤、または加硫活性剤などを含むことができる。
本発明のトレッドを構成するゴム組成物は、適切なミキサー中で、当業者に周知の一般手順による2つの連続する調製段階の:130℃〜200℃の間、好ましくは145℃〜185℃の間の最高温度の高温で熱機械的加工または混練を行う第1の段階(場合により「非生産」段階と記載される)と、引き続いて、より低い温度、典型的には120℃未満、例えば60℃〜100℃の間での機械的加工の第2の段階(場合により「生産」段階と記載される)とを用いて製造され、この最終段階中に、架橋系または加硫系が混入される。
ミキサー中でジエンエラストマー中に、少なくとも可塑剤、補強用充填剤、コルク粒子を混入するステップであって、すべてが、1回以上、130℃〜200℃の間の最高温度に到達するまで熱機械的に混練されるステップと、
混合された混合物を100℃未満の温度まで冷却するステップと、
続いて架橋系を混入するステップと、
すべてを120℃未満の最高温度まで混練するステップと、
タイヤのトレッドの形態に、こうして得られたゴム組成物の押出成形またはカレンダー加工を行うステップと
を含む。
表2および3に示す結果は、他に示されない限り「4.使用した測定および試験」中に記載の測定および試験の方法で得られる。
組成物C−1:コルク粒子を有さず、30phrの可塑剤を有する対照組成物、加硫圧力:1.6MPa;
組成物C−2:コルク粒子を有さず、70phrの可塑剤を有しコーストバイノイズの低減が目的である組成物、加硫圧力:1.6MPa;
組成物C−3:50phrのコルク粒子を有し、30phrの可塑剤を有する組成物、加硫圧力:1.6MPa;
組成物C−4:50phrのコルク粒子を有し、30phrの可塑剤を有する本発明による組成物、加硫圧力:1.0MPa;
組成物C−5:50phrのコルク粒子を有し、30phrの可塑剤を有する本発明による組成物、加硫圧力:0.8MPa;
組成物C−6:50phrのコルク粒子を有し、30phrの可塑剤を有する本発明による組成物、加硫圧力:0.5MPa。
Claims (10)
- 未加硫状態または加硫状態のタイヤであって、
ジエンエラストマーと、
液体可塑剤、炭化水素樹脂、およびそれらの混合物からなる群から選択される20〜100phrの可塑剤と、
20〜150phrの補強用充填剤と、
15phrを超え100phr未満のコルク粒子と
を少なくとも含むゴム組成物を含むトレッドを有するタイヤにおいて、
前記加硫状態で、前記コルク粒子の質量基準の中央値粒度が0.5mmを超え3mm未満であり、前記ゴム組成物の密度が0.55〜0.96g/cm 3 である、タイヤ。 - 前記コルク粒子の含有量が20〜80phrの範囲内である、請求項1に記載のタイヤ。
- 加硫状態の前記ゴム組成物の密度が0.60〜0.94g/cm 3 である、請求項1または請求項2に記載のタイヤ。
- 前記質量基準の中央値粒度が0.7〜3mmの間である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記コルク粒子が粉末、マイクロビーズ、顆粒、球、またはそれらの混合物の形態である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記コルク粒子が天然コルクの粒子である、請求項1〜5のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記ジエンエラストマー中に混入する前の前記コルク粒子の中央値粒度が0.7〜4mmの間である、請求項1〜6のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載のタイヤの製造方法であって、
ミキサー中で少なくとも1種類のジエンエラストマー中に、
液体可塑剤、炭化水素樹脂、およびそれらの混合物からなる群から選択される20〜100phrの可塑剤と、
20〜150phrの補強用充填剤と、
15phrを超え100phr未満のコルク粒子であって、前記コルク粒子が0.7〜4mmの間の質量基準の中央値粒度を有するコルク粒子と
を混入するステップであって、
すべてが、1回以上、130℃〜200℃の間の最高温度に到達するまで熱機械的に混練されるステップと、
混合された混合物を100℃未満の温度まで冷却するステップと、
続いて架橋系を混入するステップと、 すべてを120℃未満の最高温度まで混練するステップと、
前記タイヤのトレッドの形態に、こうして得られたゴム組成物の押出成形またはカレンダー加工を行うステップと、
を少なくとも含む製造方法。 - 一度製造された前記タイヤの最終加硫ステップをさらに含み、前記加硫ステップが1.6MPa未満の加硫圧力で行われる、請求項8に記載のタイヤの製造方法。
- ゴム組成物であって、
ジエンエラストマーと、
液体可塑剤、炭化水素樹脂、およびそれらの混合物からなる群から選択される20〜100phrの可塑剤と、
20〜150phrの補強用充填剤と、
15phrを超え100phr未満のコルク粒子と
を少なくとも含むゴム組成物において、
加硫状態で、前記コルク粒子の質量基準の中央値粒度が0.5mmを超え3mm未満であり、前記ゴム組成物の密度が0.55〜0.96g/cm3である、ゴム組成物。
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