JPH10168238A - 硬化性ゴムコンパウンド中でのフラーレン炭素の利用 - Google Patents

硬化性ゴムコンパウンド中でのフラーレン炭素の利用

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JPH10168238A
JPH10168238A JP9322778A JP32277897A JPH10168238A JP H10168238 A JPH10168238 A JP H10168238A JP 9322778 A JP9322778 A JP 9322778A JP 32277897 A JP32277897 A JP 32277897A JP H10168238 A JPH10168238 A JP H10168238A
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rubber
tire
carbon
fullerene
butadiene
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JP9322778A
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Lewis Timothy Lukich
ルイス・ティモシー・ラキシュ
Thomas Edwin Duncan
トーマス・エドウィン・ダンカン
Colleen Marie Lansinger
コリーン・マリー・ランズィンガー
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Goodyear Tire and Rubber Co
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Goodyear Tire and Rubber Co
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 強化材の少くとも一部としてフラーレン形の
炭素を含んでいる硬化性ゴム組成物とそのゴム組成物か
ら成るトレッドを有するタイヤを提供する。 【解決手段】 普通に用いられているカーボンブラック
強化材の少くとも一部に代えて、またはそれに加えて、
例えばC60 などのフラーレン形の炭素を強化材として
含んでいる硬化性ゴム組成物を調製し、さらにこのゴム
組成物から成るトレッドを有するタイヤをを調製する。
このフラーレンは、水素置換若しくは官能基置換により
表面修飾することにより強化性能をさらに向上させるこ
とができる。このフラーレン炭素は普通のカーボンブラ
ックより比重が小さく、それを用いたゴム組成物から作
られたタイヤ若しくは他の物品の重量を減らすことがで
きる。フラーレンを用いたゴム組成物から作られたタイ
ヤは、ころがり抵抗性とトレッド耐摩耗性のバランスが
優れている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本明細書で説明される発明は、一
般に、常用されていない形の炭素、即ちC32若しくはそ
れより高次の、好ましくはC60若しくはそれより高次の
化学式を有する、ときには“バックミンスターフラーレ
ン(buckminsterfullerenes)”
とも呼ばれるフラーレン類の、ゴム組成物における、特
にタイヤトレッドでの使用に関する。
【0002】
【従来の技術】通常、各種ゴムの混合物であることが多
い、カーボンブラックで強化されているゴムトレッドを
有する空気入りゴムタイヤが製造されている。例えば、
そのようなゴムの非限定例に、少なくとも一種、そして
よりしばしば二種若しくはそれ以上の、スチレン/ブタ
ジエン共重合体(一種または複数)(SBR)、天然ゴ
ムを含めてシス‐1,4‐ポリイソプレン、シス‐1,
4‐ポリブタジエンおよびスチレン/イソプレン/ブタ
ジエン三元共重合体(一種または複数)、さらには他の
エラストマーがある。さらに、このようなタイヤは、例
えば天然ゴムから成るトレッド、SBRとシス‐1,4
‐ポリブタジエンゴムとのブレンドから成るトレッド、
天然ゴムとSBRから成るトレッド、さらにまた30‐
35%のスチレンを含むSBR(40‐60phr)、
シス‐1,4‐ポリイソプレン(20‐30phr)お
よびシス‐1,4‐ポリブタジエン(20‐30ph
r)の三元‐ブレンドから成るトレッドを有することも
ある。例えば、ヴァンデルビルト ゴム ハンドブック
The Vanderbilt Rubber Ha
ndbook)、第13版(1990年)、603‐4
頁を参照されたい。
【0003】カーボンブラックの特性は、そのカーボン
ブラックが配合されるゴム組成物の様々な性質を決める
重要な因子である。普通、タイヤトレッドゴム組成物
は、良好な静止摩擦特性、即ちトラクション(trac
tion)と摩耗抵抗性を有するトレッドゴム組成物を
提供する目的で、ゴムの強化用に、表面積の大きいエラ
ストマー強化用カーボンブラックを使用する。他方、モ
ーター車両の燃料効率を向上させるためには、タイヤト
レッド部分のころがり抵抗性を小さくすることが望まし
い。このころがり抵抗性の低下は、従来技術中に、例え
ば粒径が大きく、そして表面積の小さいカーボンブラッ
ク、若しくは所定の粒径で凝集物の粒度分布範囲の広い
カーボンブラックを使用して、ゴムのレジリエンス、即
ち反発弾性を大きくすることにより達成されるという幾
つかの指摘がある。
【0004】従来技術は、トレッドの路上での静止摩擦
特性を向上させるように設計されたタイヤトレッド組成
物は、通常、タイヤのころがり抵抗性を増大させること
を教示しており、それは一般に受入れられている考え方
であると信じられている。同様に、タイヤトレッドの組
成を、タイヤのころがり抵抗を改善(減少)させるよう
に変えると、普通、タイヤトレッド静止摩擦特性および
/またはトレッド摩耗抵抗性が低下する。大きい摩耗抵
抗性と大きいレジリエンスの両方を同時にゴムに付与す
ることは、この要求はゴム中でのカーボンブラックの性
質の観点からお互いに矛盾すると考えられるので困難で
ある。タイヤ或いはタイヤトレッドの諸性質(静止摩擦
特性、ころがり抵抗性およびトレッド耐摩耗性)にかね
合い(trade‐off)を取ることが必要であると
言うこの問題は、この技術分野の習熟者に良く知られて
いる。
【0005】かくして、各種の強化用カーボンブラック
の選択は、そのゴム組成物の最終的性質に一つの役割を
示すことになる。
【0006】幾つかのタイヤトレッドの用途では、シリ
カがしばしばカーボンブラックと併用され、そして通常
シリカカップラーと共にゴム強化材の少くとも一部とし
て使用される。
【0007】本明細書で用いられる“phr”という用
語は、通常の用い方に従って“ゴムエラストマー100
重量部当たりの個々の材料の重量部数”を示す。本発明
の説明において“ゴム”および“エラストマー”という
用語は、特に断らない限り互換的に用いられる。“ゴム
組成物”、“混練ゴム”および“ゴムコンパウンド”と
いう用語は、各種の配合成分および材料とブレンドまた
は混合されたゴム”を指すものとして互換的に用いるこ
とができるもので、このような用語はゴム混合またはゴ
ム混練技術分野の習熟者にはよく知られている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、強化
材として、普通に用いられているカーボンブラック強化
材の少くとも一部に代えて、若しくはそれに加えてフラ
ーレン形の炭素を含んでいるゴム組成物から成るトレッ
ドを有するタイヤを提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の方法によれば、
強化材として、ゴムコンパウンド中で、普通に用いられ
ているカーボンブラックの形の強化材の少くとも一部に
代えて、若しくはそれに加えて、強化材として役立つ、
通常微粒子であるフラーレン状の炭素を含んでいるゴム
組成物から成るトレッドを有するタイヤが提供される。
場合によっては、このフラーレンは、強化性を高めるた
めに、部分若しくは完全水素置換或いは部分若しくは完
全官能基置換により表面修飾されていてもよい。
【0010】このような常用されていないフラーレン形
の炭素は、ばらばらの粒子および/またはそのような粒
子の凝集体或いは塊として用いることもできる。
【0011】フラーレン炭素とは、少なくとも一つのコ
アアヌレン環(corrannulene ring)
構造、若しくはコアアヌレン環構造を含む部位を有する
任意のフラーレンであることを意味する。この同素体形
炭素は式C2nを有することで特徴付けられ、ここでnは
少なくとも16の整数で、約16から960の範囲にあ
り、より好ましくは約30から約240、最も好ましく
は約30から40の範囲であり、少くとも12の五角形
と少くとも20の六角形の頂点に配置されて、閉じたか
ご構造の炭素原子構造を形成している。
【0012】本発明の方法によれば、ゴム100重量部
当たり、(A)少なくとも一種のジエン系エラストマー
100重量部(phr)、および(B)約5から約10
0重量パーセントの少なくとも一種のフラーレン炭素
と、0から約95重量パーセントの、カーボンブラック
および沈降シリカの内の少なくとも一種から構成される
微粒子状エラストマー強化材約30から約100ph
r、或いはまた約35から約90phrを含んでなるゴ
ム組成物のトレッドを有するタイヤが提供される;ここ
で、上記のフラーレン炭素は式C2nを有することを特徴
とし、式中nは少なくとも16、好ましくは少なくとも
30、場合によっては、好ましくは少なくとも35の整
数で、約16から960の範囲、より好ましくは約30
から約240、そして最も好ましくは約30から40の
範囲であって、炭素原子の閉じた籠構造を形成してい
る。
【0013】別の態様では、上記のエラストマー強化材
は、(i)約5から約90、或いはまた約10から約5
0重量パーセントの上記フラーレンと、それに対応して
(ii)カーボンブラックおよび沈降シリカの内の少な
くとも一種から選ばれる約95から約10重量パーセン
ト或いはまた約90から50重量パーセントの少なくと
も一種の強化用充填材から構成されていてもよい。好ま
しくは、このカーボンブラックは、トレッドゴム用の場
合で約30から約150g/kg、好ましくは約100
から約150g/kgの範囲のよう素吸収値、および約
60から約140cm3/100g、好ましくは約10
0から約140cm3/100gの範囲のDBP価を有
し、そして沈降シリカは約40から約600、好ましく
は50から300の範囲の、窒素ガスを用いて測定した
BET表面積、および約100から約400、より好ま
しくは約150から約300のDBP価を有することが
好ましい。
【0014】実際には、このようなフラーレン若しくは
フラーレン炭素は、また、普通、約1.2から約1.7
の範囲の比重を持つと言う特徴を有することもできる。
【0015】このようなフラーレンは、形が実質的に球
形であると考えられ、そして基本的に中空で、多面の三
次元カーボンブラックから構成されていると考えられ
る。この多面炭素シェルは、一般に、小面若しくは面、
普通五角形の面で連結されている結合六角形面で構成さ
れている。
【0016】フラーレンの例は、米国特許第5,28
1,653号;同第5,372,798号;および同第
5,292,813号明細書、そしてまたサイエティフ
ィックアメリカンScientific Ameri
can)(1990年)、10月号に掲載されている
“フラーレン”と題される記事の中に総説されている。
【0017】本発明の一つの態様では、フラーレン炭素
はそれ自身タイヤトレッド用ゴム組成物のための強化材
として使用することが可能であり、またフラーレンはよ
り普通のカーボンブラック(一種または複数)と組み合
せて使用される(例えば、タイヤ)。このフラーレン形
炭素は比重が小さく、それによってそのゴムコンパウン
ドから作られるタイヤ若しくは他の物品の重量を減らす
ことが可能になる。
【0018】本発明のもう一つの態様では、比重のより
小さいこの微粒子状フラーレンカーボンブラックは、比
重のより大きい、より普通のカーボンブラック強化材の
代りに使用してタイヤ全体の重量を減らすことを可能に
する。
【0019】本発明のさらにもう一つの態様では、フラ
ーレン炭素が添加されていないタイヤの動的性質に比べ
て、タイヤの動的性質を改質するのに十分な量の強化用
フラーレン炭素充填材或いはフラーレン炭素と非‐フラ
ーレン炭素との混合物を、少くとも一つの硬化性ゴムと
組み合せてタイヤを作る方法が開示される。
【0020】本発明のさらにもう一つの目的は、少なく
とも一種の硬化性ゴム、好ましくは少なくとも一種の硫
黄硬化性ゴムと、如何なる添加フラーレン炭素も含まな
いゴムに比べて、そのゴムの動的性質を改善するため
の、そのゴムとの対比で十分な重量のフラーレン炭素と
の組成物を開示することである。この態様では、このゴ
ム組成物のトレッドは、ゴム100重量部当たり、
(A)少なくとも一種のジエン系エラストマー100重
量部(phr)、および(B)約5から約100重量パ
ーセントの少なくとも一種のフラーレン炭素と0から約
95重量パーセントの、カーボンブラックおよび沈降シ
リカの内の少なくとも一種から構成される微粒子状エラ
ストマー強化材約30から約100phr、或いはまた
約35から約90phrを含んでなることが好ましく、
ここで上記フラーレン炭素は式C2nを有することを特徴
とし、式中nは少なくとも16、好ましくは少なくとも
30、場合によっては、好ましくは少なくとも35の整
数で、そして約16から960の範囲、より好ましくは
約30から約240、最も好ましくは約30から40の
範囲であって、炭素原子の閉じた籠構造を形成してい
る。
【0021】さらにまた、このエラストマー強化材は、
(i)約5から約90重量パーセント、或いはまた約1
0から約50重量パーセントのフラーレンと、それに対
応して(ii)約95から約10重量パーセント、或い
はまた約90から50重量パーセントの、カーボンブラ
ックおよび沈降シリカの内の少なくとも一種から選ばれ
る少なくとも一種の強化用充填材から構成されていても
よい。好ましくは、カーボンブラックは、トレッドゴム
用として、約30から約150g/kg、好ましくは約
100から約150g/kgの範囲のよう素吸収値、お
よび約60から約140cm3/100g、好ましくは
約100から約140cm3/100gの範囲のDBP
価を有し、そして沈降シリカは約40から約600、好
ましくは50から300の範囲の、窒素ガスを用いて測
定したBET表面積、および約100から約400、よ
り好ましくは約150から約300の範囲のDBP価を
有することが好ましい。
【0022】本発明のこれらおよび他の態様は、添付図
面、さらには詳細な説明および添付請求の範囲を参照す
れば明らかになるであろう。
【0023】本発明は、特定の部分、および部分の配列
で具体化することができ、その一つの推奨される実施態
様は、明細書中で詳細に説明され、その一部をなす添付
図面中に例示される。図面を簡単に説明すると:図1
は、異なるタイプのカーボンブラック(試料1および試
料2)およびフラーレン炭素強化材(試料3および試料
4)を含む4種のゴム組成物での弾性率G' および損失
弾性率G”の温度(℃)に対する一連の動的プロットで
ある。室温(〜25℃)から160℃まで変化する温度
で掃引し、そして動的変形は、2パーセント一定で、周
波数は1ヘルツ(Hz)一定である。各種ゴム組成物の
評価に用いられる“弾性率”と“損失弾性率”という用
語は、このような評価技術分野の習熟者には良く知られ
ているものである。
【0024】特に、ゴム組成物試料No.1は、45p
hrの一般用のトレッドゴム用N299カーボンブラッ
ク強化材(GPT)を含み、図1中で1と標識された曲
線で示されている。
【0025】ゴム組成物試料No.2は、45phrの
一般用N660ファーネスカーボンブラック(GPF)
強化材を含み、図1中で2と標識された曲線で示され
る。
【0026】ゴム組成物試料No.3は、フラーレン‐
含有炭素の顆粒からC60/70 分を抽出した後に残った微
粒子状フラーレン炭素を45phr含み、図1中で3と
標識された曲線で示されている。“C60/70”分という
用語は、それぞれ60個および70個の炭素原子から構
成されるフラーレンのブレンドを意味する。
【0027】ゴム組成物試料No.4は、45phr
の、主としてC60/70 分として濃縮されている微粒子状
フラーレン炭素を含み、図1中で4と標識された曲線で
示されている。
【0028】図2は、温度約25℃の定温、一定の1ヘ
ルツ(Hz)掃引周波数(constant one
herts(Hz) sweep frequenc
y)および2から50パーセントの可変変形範囲でデー
タを求めたことを除いて、図1に示したゴム試料1〜4
での一連のプロット曲線である。
【0029】図3は、図1で用いたゴム試料の振動板硬
化計レオメーターでの160℃での試験の一連のレオグ
ラフ(rheograph)をdN‐m(デシニュート
ン・メータ)単位で示すものである。
【0030】図4は、コアアヌレン環構造の画像表示図
である。
【0031】図5は、一つのフラーレン内のコアアヌレ
ン環構造の画像表示図である。
【0032】発明の追加説明 様々な形のカーボンブラックが、非常にしばしば、ゴム
トレッド中のゴムの強化用に使用されてきたことは知ら
れている。一般に、これらのカーボンブラックは、約6
0から140cm3/100gの範囲のジブチルフタレ
ート(DBP)価と、約30から約150g/kgの範
囲のヨウ素吸収値を持つと言う特徴を有し、ASTMの
一連の呼称N100から約N900が付けられている
ヴァンデルビルト ゴムハンドブック、1978年
版、414〜418頁のカーボンブラックの説明を参照
されたい)。
【0033】1985年頃、第三の形の元素炭素が発見
された。この新しい形は、炭素のよりありふれた形であ
るダイヤモンド若しくは黒鉛のように原子が連続的に整
列した形のものではなく、少なくとも32個の原子、好
ましくは少なくとも60個の原子がお互に連結して球面
体を形成している分子である。明らかに今までに科学的
に知られていた最も対称性の分子であると考えられるこ
の球面体は、サッカーボール上の縫目のように六角形と
五角形のパターンで構成されている。
【0034】よりありふれたダイヤモンド形の炭素の中
では、各炭素原子は他の4個と化学結合で強く結びつい
ている。よりありふれた黒鉛形の炭素の中では、炭素原
子は六角形のシートの中に所在し、各炭素原子は他の3
個の炭素原子に結合している。これらのシートは、お互
いに比較的容易に滑り合う堆積体として配列されてお
り、これが黒鉛を明らかに多くの目的ための潤滑材にし
ている。
【0035】エコノミスト誌、323巻、No.776
0、91〜93頁(1992年)の“ルネサンス分子
(Renaissance Molecule)”に解
説されているように、この第三の形の炭素であるフラー
レンは、非常に高温の炭素原子と黒鉛のフラグメントが
お互いに強くぶつかる時合成されるかもしれない。その
シートのほぐれた端にある複数の炭素原子が、何かと結
合しようとして、お互いに手を伸ばすので、黒鉛のフラ
グメントは反っている。単一の炭素原子がその点でその
端に偶然ぶつかると、二つの遊んでいる端と結合して五
員環を形成することがあり得る。五角形のシートは、本
来、より曲がった面を作る傾向がある。六角形のシート
は、平らになる傾向がある。しかし、五角形と六角形の
混合シートはできないであろう。若し条件を適切に選ぶ
なら、この成長するフラグメントはそれら自身で調整し
て、その五角形はお互い離れ(隣接した複数の五角形は
不安定である)その表面が丸くなって、最終的には裸の
端が全く残らないように近ずいて、それにより球面体を
生成する。球面体C60フラーレン[バッキ−ボール(b
uckyball)]が最も普通の最終生成物である。
これは、このありふれたパターン[切頭二十面体(tr
uncated icosahedoron)として知
られている]が、五角形の全てが六角形で空間的に隔て
られ得る最小のパターンであるからである。より小さい
配置[バッキ−ベービー(buckybaby)]も可
能であり、32個のような少数の原子を含んでいること
ができる。しかし、それらは隣接する五角形を含んでい
るので遥かに不安定である。若しより多くの六角形が加
わると、五角形がさらに離れて保たれた、より大きい分
子を作ることが可能で、例えばC70、C76およびC78
ラーレンが合成される。
【0036】かくして、フラーレンは大きい中空の三次
元炭素構造体である。最も容易に生成するものは、炭素
‐60(C60)である。これは、普通、黒鉛のレーザ蒸
発法で製造することができる。この分子の形状はサッカ
ーボールに似ている。このレーザ蒸発工程中に蒸発し、
石けんの泡のように結合して、連結分子を生成し、それ
が膨張して400若しくはそれ以上の炭素原子を有する
安定なフラーレンを生成する、フラーレンフィルムを得
ることが可能である。これらフラーレンの外表面に余分
の炭素原子を追加することも可能であり、かくしてフラ
ーロイド(fulleroid)と呼ばれるものが生成
する。
【0037】本出願で用いられる“フラーレン”という
用語は、炭素原子が偶数存在し、図5に示されているよ
うな閉じた中空のかご状構造の頂点に配列されている同
素体形の炭素を意味する。普通、各フラーレンは、六角
形の数は異なるが、12個の五角形として配列している
炭素原子を有している。これら五角形はそれ自身で閉じ
る面の曲率と最終的な閉鎖構造を可能にするために必要
である。従って、C60フラーレンは12個の五角形と2
0個の六角形から成るものであって、可能な最高に対称
性の構造体である二十面体として分類される。C70フラ
ーレンは12個の五角形と25個の六角形を含んでい
る。フラーレン類はこの技術分野で知られた方法で合成
することができるか、または市場から購入することがで
きる。そのフラーレンが、例えばC60、C70、C84、な
どのタイプのフラーレンの混合物として存在する場合に
は、純粋な試料はC60と他のフラーレンとの混合物から
クロマトグラフ法で分離することができる。任意のフラ
ーレン若しくはフラーレン混合物が、そのフラーレンが
少なくとも一つのコアアヌレン構造を含んでいる限り、
出発原料ととしてうまく用いることができる。かくし
て、必要なコアアヌレン構造を有する、例えばC60、C
70、C76、C78、C82、C84、C90、C96、C12 0 或い
はそれらより大きいフラーレンを使用することができ
る。
【0038】本出願で定義されるように、フラーレン中
のコアアヌレン環構造は、図4に示されているような5
個の六員(例えば、六角形状の)炭素環で取り囲まれ
た、単一五員(例えば、五角形状の)炭素環から成る。
例えば、ディーデリッヒ(Diederich)等のA
cc.Chem.Res.、1992年、24、19〜
126頁、およびミラー(Miller)のChem.
And Ind.、1993年、226〜231頁を参
照されたい。好ましい一つの態様で、各フラーレン中に
12のサブ構造が存在する。コアアヌレン環構造の多く
は、それらがそれらの間で1個または2個の六員炭素環
を分け合う限りにおいて重なり合っている。通常、C70
およびそれより大きいフラーレンのようなC60 より大
きいフラーレンは、少なくとも一つ、より普通には二つ
の重なり合っていない或いは完全なコアアヌレン環構造
を有することも期待される。フラーレンの構造に関する
さらなる情報については、ケミカル・レビュー(Che
mical Reviews)、91巻、1213〜1
235頁(1991)のH.W.クロトー(H.W.K
roto)等の報告を参照されたい。
【0039】ゴム組成物で用いられるような、標準の、
若しくは常用のエラストマー用カーボンブラック強化材
は1.75から1.82の範囲の比重を有している。こ
れに対して、フラーレンの比重は約1.2から1.7の
範囲であり、それはより小さい比重を有する有用なゴム
組成物を作ることに繋がり、そしてそれによりそのゴム
コンパウンドから作られるタイヤ或いは他の物品の重量
を減らすことが可能になる。タイヤトレッド調合物で
は、普通、カーボンブラックは、例えば約30phrか
ら約100phr、或いはまた約35phrから約90
phr、或いはまた約35phrから約55phrの量
で存在することができる。フラーレン炭素の密度はより
小さいので、同容量のフラーレン炭素は普通のカーボン
ブラックに比べてより軽く、それによりそのカーボンブ
ラックの少なくとも一部を同容量のフラーレン形の炭素
で置き換えるとタイヤの重量減少が達成される。
【0040】本発明の実施において、そのトレッドゴム
組成物は少なくとも一種のジエン系エラストマー、即ち
ゴムを含んで成る。従って、このエラストマーは硫黄硬
化性、即ち加硫性エラストマーであると考えられる。か
かるエラストマー、即ちゴムは、例えばシス‐1,4‐
ポリイソプレンゴム(天然および/または合成で、好ま
しくは天然ゴム)、3,4‐ポリイソプレンゴム、スチ
レン/ブタジエン共重合体ゴム、ブタジエン/アクリロ
ニトリル共重合体ゴム、スチレン/イソプレン/ブタジ
エン三元共重合体ゴムおよびシス‐1,4‐ポリブタジ
エンゴムの少なくとも一種から選ぶことができる。
【0041】本発明のもう一つの態様では、このゴムは
ジエン系ゴムの少なくとも二種である。例えば、シス‐
1,4‐ポリイソプレン(天然または合成で、天然が好
ましい)、3,4‐ポリイソプレンゴム、スチレン/イ
ソプレン/ブタジエンゴム、乳化および溶液重合で合成
したスチレン/ブタジエンゴム、シス‐1,4‐ポリブ
タジエンゴムおよび乳化重合で合成したブタジエン/ア
クリロニトリル共重合体のようなゴムの二種またはそれ
以上の組み合せがある。
【0042】本発明の一つの態様では、結合スチレンが
約20から約28パーセントである比較的普通のスチレ
ン含有量を有する乳化重合で合成されたスチレン/ブタ
ジエン(E‐SBR)が使用でき、または、幾つかの用
途では、中程度から比較的高い結合スチレン含有量、即
ち約30から45パーセントの結合スチレンを含有する
E‐SBRが使用されることもある。
【0043】このE‐SBRで、約30から45%のよ
うに比較的高いスチレン含有量は、タイヤトレッドの静
止摩擦特性またはスキッド抵抗性を高めるのに有効と考
えられる。E‐SBRが存在すると、未硬化エラストマ
ー混合組成物の加工性を、特に溶液重合で合成したSB
R(S‐SBR)を利用した場合に比べて、向上させる
のに好都合であると考えられる。
【0044】乳化重合で合成したE‐SBRとは、スチ
レンと1,3‐ブタジエンとが水系エマルションとして
共重合されることを意味する。このような重合法はこの
技術分野の当業者には良く知られている。その結合スチ
レン含有量は、例えば約5から50%の範囲で変えるこ
とができる。一つの態様では、このE‐SBRはアクリ
ロニトリルを含んでE‐SBARのような三元共重合体
ゴムを形成していてもよく、その三元共重合体中の結合
アクリロニトリルの量は、例えば約2から30重量%で
ある。
【0045】約2から約40重量パーセントの結合アク
リロニトリルを共重合体中に含む乳化重合で合成したブ
タジエン/アクリロニトリル共重合体ゴムも、本発明で
用いられるジエン系ゴムとして意図される。
【0046】溶液重合で合成されるSBR(S‐SB
R)は、通常、約5から約50重量パーセント、好まし
くは9から約36重量パーセントの範囲の結合したスチ
レンを含んでいる。このS‐SBRは、例えば炭化水素
系有機溶媒の存在下で有機リチウム触媒によりうまく製
造できる。S‐SBRを使用する目的は、それがタイヤ
トレッド組成物に用いられた時に、その低いヒステリシ
スの結果として、タイヤのころがり抵抗性を向上させる
ためである。
【0047】3,4‐ポリイソプレンゴム(3,4‐P
I)は、それをタイヤトレッド組成物に用い時に、タイ
ヤの静止摩擦特性を向上させる目的のために有益である
と考えられる。この3,4‐PIは、本明細書で引用、
参照されてここに含まれるものとされる米国特許第5,
087,668号明細書中により十分に記載されてい
る。
【0048】シス1,4‐ポリブタジエンゴム(BR)
はタイヤトレッドの耐摩耗性、即ちトレッド耐摩耗特性
を向上させるのに有益であると考えられる。かかるBR
は、例えば1,3‐ブタジエンの有機溶媒中での溶液重
合によって製造することができる。このBRは、普通、
例えばシス1,4‐結合の含有量が少なくとも90%で
あるという特徴を持っている。シス1,4‐ポリイソプ
レンおよびシス1,4‐ポリイソプレン天然ゴムはゴム
の技術分野の習熟者には良く知られているものである。
【0049】上記の焦点は、トレッドゴムに置かれてい
るが、本発明はそれに限定されるものではない。各種の
ジエン系エラストマーが本発明の実施に際して用いるこ
とができる。かかるエラストマーは硫黄硬化性であるの
が好ましい。例えば、そのようなエラストマーは、1,
3‐ブタジエンおよびイソプレンのような共役ジエンの
単独重合体および共重合体から、そして例えば1,3‐
ブタジエンおよび/またはイソプレンのような共役ジエ
ンとスチレン若しくはα‐メチルスチレンのようなビニ
ル芳香族化合物との共重合体から選ぶことができる。
【0050】共役ジエンの単独重合体の代表例は、例え
ばシス1,4‐ポリブタジエン、1,3‐ブタジエンの
重合体およびシス1,4‐ポリイソプレンである。共役
ジエンの共重合体の代表例は、例えばイソプレン/ブタ
ジエン共重合体である。共役ジエン(一種または複数)
とビニル芳香族化合物との共重合体の代表例は、例えば
スチレン/ブタジエン共重合体およびスチレン/イソプ
レン共重合体である。
【0051】市場から入手できる大半のタイヤトレッド
は様々な量の添加剤を含んでいる。粘着樹脂を使用する
場合、その量は、典型的には約0.5から約10ph
r、普通は約1から約5phrの範囲である。加工助剤
およびゴム混練用添加成分の標準的使用量は約1から約
50phrである。このような加工助剤に含め得るもの
は、例えば芳香族系、ナフテン系および/またはパラフ
ィン系のプロセスオイルである。ステアリン酸はゴム混
練用添加成分の典型的な物として挙げられる。購入した
ままのステアリン酸は普通主成分としてのステアリン酸
と少量のオレイン酸、リノレイン酸およびパルミトール
酸および/またはパルミチン酸の少なくとも一種を含ん
でいる。この混合物はまた少量(約6重量パーセント以
下)のミリスチン酸、アラキン酸および/またはアラキ
ドン酸を含んでいることができる。ゴム混練技術分野で
は、普通、このような材料或いは混合物がステアリン酸
と呼ばれている。酸化防止剤の標準量は約1から約5p
hrである。代表的酸化防止剤は、例えばジフェニル‐
p‐フェニレンジアミン、および、例えばヴァンデルビ
ルトのゴムハンドブック(1978年)、344−34
6頁に開示されているものような他の酸化防止剤であ
る。オゾン亀裂防止剤の標準量は約0.5から約3ph
rである。ステアリン酸も包含され得る脂肪酸を若し使
用するなら、その標準量は約0.5から約3phrであ
る。素練り促進剤(peptizer)の標準量は約
0.1から約1phrである。代表的素練り促進剤は、
例えばペンタクロロチオフェノールおよびジベンズアミ
ドジフェニルジスルフィドである。
【0052】硬化は硫黄硬化剤の存在下で行われる。適
した硫黄硬化剤の例に、元素硫黄(フリー硫黄)または
硫黄供給性硬化剤、例えばアミンジスルフィド、高分子
ポリスルフィドまたは硫黄−オレフィン付加物がある。
好ましい硫黄硬化剤は元素硫黄である。この技術分野の
習熟者には知られているように、硫黄硬化剤は約0.5
から約4phrの範囲の量で使用されるが、場合によっ
ては約8phrまでもの量で用いられることもあり、そ
して約1.5から約2.5phr、時には2から2.5
phrの範囲が好ましい。
【0053】硬化促進剤は硬化に必要な時間および/ま
たは温度を調節し、硬化物の性質を向上させるために用
いられる。一つの態様では、単一の促進剤系、即ち一次
促進剤を用いることができる。通常、推奨される一次促
進剤(一種または複数)は総量で約0.5から約4ph
r、好ましくは約0.8から約1.5phrの範囲で用
いられる。もう一つの態様では、硬化を活性化し、硬化
物の性質を向上させるために、一次促進剤と二次促進剤
を組み合わせて用いることもあり、この場合二次促進剤
の使用量は一次促進剤より少量である(約0.05から
約3phr)。これらの促進剤の組み合わせは最終製品
の性質に対し相乗効果を与えることが期待され、それは
いずれかの促進剤を単独で用いて製造したものより幾分
良好である。さらに、標準の加工温度では影響を及ぼさ
ないが、常用の硬化温度で満足な硬化ができる遅効型促
進剤も用いることができる。硬化遅延剤が使用されるこ
ともある。本発明で使用することができる適したタイプ
の促進剤は、アミン類、ジスルフィド類、グアニジン
類、チオ尿素類、チアゾール類、チウラム類、スルフェ
ンアミド類、ジチオカルバメート類およびザンテート類
である。推奨される一次促進剤はスルフェンアミドであ
る。二次促進剤を用いられる場合、好ましい二次促進剤
はグアニジン、ジチオカーバメートまたはチウラム化合
物類である。
【0054】本発明のもう一つの代替の態様では、その
調合物はさらにシリカおよび/またはシリカカップリン
グ剤を含んでいることができ、その場合微粒子状シリカ
の量は約5から約90phr、場合によっては約25か
ら約90phrであり、そしてシリカカップリング剤は
シリカカップラーとシリカとの重量比が約0.1/1か
ら約0.2/1の範囲になる量含まれる。
【0055】焼成および沈降ケイ酸塩系ピグメント(シ
リカ)を含めて、ゴム混練用途に用いられる一般的なケ
イ酸塩系ピグメントが、本発明でシリカとして使用でき
るが、沈降シリカが好ましい。
【0056】本発明で用いられる好ましいケイ酸塩系ピ
グメントは、例えば可溶性ケイ酸塩、例えばケイ酸ナト
リウムの酸処理で得られるもののような沈降シリカであ
る。
【0057】このようなシリカは、窒素ガスを用いて測
定して、例えば好ましくは約40から約600m2/g
の範囲、より普通には約50から約300m2/gの範
囲のBET表面積を有すると言う特徴がある。この表面
積を測定するBET法は米国化学会誌(Journal
of the American Chemical
Society)、第60巻、304頁(1930年)
に説明されている。
【0058】このシリカは、平均最大粒径が電子顕微鏡
で測定して、例えば0.01から0.05ミクロンの範
囲であると予想される。このシリカ粒子を本発明での使
用に考慮することができるが、ここで、単に例として制
限を付けずに示すと、PPGインダストリーズ社(PP
G Industries)からハイ−シル(Hi‐S
il)という登録商標名で、210、243などの商品
番号で市販されているシリカ;ローン・プーラン社(R
hone‐Poulenc)から、例えばVN2および
VN3という商標で市販されているシリカ;およびアク
ゾ・ケミカル社(Akzo Chemical)から市
販されているシリカなどがある。
【0059】本発明のゴム組成物の混合はゴム混合技術
分野の習熟者に知られた方法により行うことができる。
例えば、配合成分は、通常、少くとも二段階、即ち少な
くとも一つの非硬化発現工程とそれに続く硬化発現混合
工程で混合される。最終硬化剤は“硬化発現”混合段階
と普通呼ばれる最終段階で通常混合され、この段階で
は、混合は、通常、それに先行する非硬化発現混合段階
(一工程または複数工程)の混合温度より低い温度また
は最終温度で行われる。ゴム、シリカ(用いるなら)お
よびシリカカップラー(用いるなら)、並びにフラーレ
ン炭素が一つまたはそれ以上の非硬化発現混合工程で混
合される。“非硬化発現”および“硬化発現”混合段階
という用語は、ゴム混合技術分野の熟練者にはよく知ら
れているものである。タイヤは、この技術分野での熟練
者に知られ、容易に明かになる種々の方法で組み立てら
れ、造形され、成形され、そして硬化され得る。
【0060】
【実施例】この時点で出願人が知っている最良の形態を
例示する目的から、本発明を実施するための最良の形態
をここに説明する。これら実施例は単に例示のためのも
のであって、特許請求の範囲に示される範囲とその精神
によりきちんと規定されている本発明を限定することを
意味するものではない。次のゴムコンパウンドが実施例
1に概説される方法で調製され、そして次の表1に例示
されている。
【0061】実施例1 各種のゴム強化用カーボンブラックと微粒子状フラーレ
ン炭素を強化材として使用してゴム組成物を調製した。
【0062】特に、常用のゴム強化用カーボンブラック
N299を含むゴム組成物が調製され、そして本実施例
では試料No.1と名付けられている。
【0063】常用のゴム強化用カーボンブラックN66
0を含むゴム組成物が調製され、そして本実施例では試
料No.2と名付けられている。
【0064】C60/70 フラーレンを除いた後のフラーレ
ン炭素すすを含むゴム組成物が調製され、そして本実施
例では試料No.3と名付けられている。
【0065】フラーレンすすから抽出したC60/70 フラ
ーレン炭素を含むゴム組成物が調製され、そして本実施
例では試料No.4と名付けられている。
【0066】次の表1に本実施例で用いたゴム組成物を
例示した。表2は表1に例示した調合物中のカーボンブ
ラックとフラーレン炭素の特定の割当を示すものであ
る。
【0067】
【表1】
【0068】1.グッドイヤー タイヤ アンド ラバ
ー社(Goodyear Tire&Rubber C
ompany)から入手した、ナトシン(Natsy
n:登録商標)として知られている合成シス‐1,4‐
ポリイソプレン;
【0069】2.それぞれ異なり、N299、N66
0、C60/70 フラーレンを除去した後のフラーレン煤、
並びに60個および70個の炭素原子から成るフラーレ
ンを含む煤から抽出された濃縮C60/70 フラーレンにし
て、このブレンドをここではC60/70 フラーレンと呼
ぶ;
【0070】3.エクソン社(Exxon)から入手し
た、フレキソン(Flexon:登録商標)641とし
て知られている液体ナフテン系炭化水素;
【0071】4.ウィトコ社(Witco Compa
ny)から入手した、インダストレン(Industr
en:登録商標)として知られているN‐(1,3‐ジ
メチルブチル)‐N'-フェニル‐1,4‐フェニレンジ
アミン;
【0072】5.フレクシーズ アメリカ L.P.社
(Flexsys Americ aL.P.Comp
any)から入手した、サントフレックス(Santo
flex:登録商標)13として知られているオクタデ
セン酸;
【0073】6.フレクシーズ アメリカ L.P.社
から入手した、サントガード(Santoguard:
登録商標)PVIDSとして知られているN‐シクロヘ
キシルスルフェニルフタルイミド;
【0074】7.ユニロイヤル社(Uniroyal)
から入手した、デラック(Delac:登録商標)NS
として知られているN‐t‐ブチル‐2‐ベンゾチアゾ
ールスルフェンアミド
【0075】8.酸化亜鉛; 9.ゴムメーカー用硫黄。
【0076】ゴム組成物は、先ず、硬化禁止剤、硬化促
進剤および硫黄を除いた配合成分を密閉式ゴム混合機中
で約4分間、約160℃の温度になるまで混合すること
により調製された。
【0077】次いで、得られたゴム混合物に密閉式ゴム
混合機中で残りの硬化禁止剤、硬化促進剤および硫黄を
約2分間、約110℃の温度になるまで混合した。
【0078】上記の混練で得られた調製試料を表2にま
とめて示し、使用した炭素の特定の形で試料を区別し
た。
【0079】
【表2】
【0080】C60/70 フラーレン炭素は、この実施例で
使用するC60/70 分を濃縮するために、60個および7
0個の炭素原子から成るフラーレンを含むフラーレン煤
から溶媒抽出、例えばトルエン溶媒抽出することにより
得ることができる。
【0081】タイヤの実用性能において鍵になる性能基
準の一つは、エラストマー組成物でのヒステリシス効果
を尺度とするものである。ゴムコンパウンドのヒステリ
シスは、ゴムコンパウンドを変形させるために加えられ
たエネルギーとそのゴムコンパウンドがその初期の未変
形状態に戻る時に放出するエネルギーとの差を意味す
る。言い換えると、ヒステリシスは、失われたエネルギ
ーの尺度であって、発生する熱で測定される。硬化ゴム
の応力ひずみ曲線は、変形応力が除去された時、ひずみ
(伸び)が存続し、しかしてその曲線の可逆的経路の代
りにヒステリシス・ループを生じさせるヒステリシスを
示す。このループは反発弾性エネルギーの損失を示す。
【0082】粘弾性試験では、応力、変形およびそれら
の時間導関数に依存する重合体の性質が測定される。動
的試験では、G' は貯蔵若しくは弾性モジュラスの尺度
であり、一方G”は損失若しくは粘性モジュラスの尺度
であり、これらの値はゴムの評価技術分野で良く知られ
ているものである。
【0083】前記で参照した図1には、レオメトリック
ス・システム‐IV装置(Rheometrics S
ystem IV instrument)で、この技
術分野で良く知られた方法を用いて一定変形での温度掃
引で得られたデータが示されている。この方法は、ヒ
ル,H.E.(Hill,H.E.)のラバー ワール
ド(Rubber World)、189(3)、15
〜23頁(1983年)の“レオメトリックス メカニ
カル スペクトロメータによるゴムの硬化の特性化(C
haracterization of Rubber
Cure with the Rheometric
s Mechanical Spectromete
r)”、またはヴァンデルビルトのゴムハンドブック
第13版、542‐561頁、(1990年)に説明さ
れている。
【0084】図1に見られるように、濃縮C60/70 フラ
ーレン(試料No.4)、フラーレン煤(試料No.
3)および一般用ファーネス・ブラックN660(試料
No.2)を含むゴム試料は、全て、G' の値が似てい
ることで示されるように、そのカーボンの強化性能が似
ていることを示していた。一般用トレッド・ブラックN
299を含むゴム試料(試料No.1)は僅かに良好な
強化性能を示した。しかし、カーボンの強化性能は全体
像を表すものではない。少くとも同程度に重要なのは、
内部で発生する熱の尺度である曲線G”である。この値
は、普通、合理的な範囲でできるだけ小さいことが望ま
しく、小さいと、そのゴム組成物中の炭素‐炭素結合相
互作用の損失が最小になり、さらに高温での硬化戻りの
可能性が最少限に抑えられる。図1に見られるように、
60/70 フラーレンを含むゴム試料(試料No.4)は
極端に低いG”曲線を示し、これはこのコンパウンドで
は充填カーボン材料中の炭素‐炭素相互作用の破壊の程
度がより小さく、内部で発生する熱が比較的小さいこと
を示している。かくして、このフラーレン形のカーボン
添加剤は、G' とG”曲線間の差を最大にすることが観
測され、これは極めて望ましい結果である。C60/70
を除去若しくは抽出したフラーレン煤を含むゴム試料
(試料No.3)および一般ファーネスブラックN66
0を含むゴム試料(試料No.2)は内部発生熱パラメ
ータでは類似の挙動を示し、一方一般トレッド用カーボ
ンN299を含むゴム試料(試料No.1)は、最良の
強化性能を示すとは言え、最も大きい量の熱を発生し
た。
【0085】上記で参照した図2は、レオメトリックス
・システム‐IV装置により、定温で得た、個々のゴム
組成物での一連の変形掃引(strain sweep
s)を示している。この図では、本質的に平らなG' お
よびG”応答曲線から、フラーレン炭素強化用材料を含
むゴム試料(試料3および4)は、充填カーボン材料中
の炭素‐炭素相互作用の破壊が最小限に抑え、それ故内
部熱が発生しないことが容易に分かる。これは、トレッ
ド・ブラックN299(試料No.1)およびファーネ
スブラックN660を含むゴム試料(試料No.2)で
見られる曲線とははっきり異なっている;これらの場
合、それら材料がその一体性および強化性能と物理的性
質を失っていることを示す、母曲線(generate
d curves)の有意に大きい傾斜により大きなヒ
ステリシス効果が見られる。
【0086】前記で参照した図3は、160℃、60分
の試験での一連のレオグラフを示すものである。これら
一組の曲線は、フラーレンを含むゴム試料はファーネス
ブラックまたはトレッド・ブラックのいずれかを含むゴ
ム試料より硬化がかなりゆっくり進むことを明瞭に示し
ている。濃縮C60/70 フラーレンを用いた場合(試料N
o.4)、硬化戻りが殆ど完全に禁止されているという
事実に注目すべきである。その他の試料は、全て、その
曲線の時間に対する傾斜で示されるように、様々な程度
の硬化戻りを示した。フラーレン炭素を含むフラーレン
ゴム試料が示すこのより遅い硬化時間に対する一つの可
能な説明は、フラーレンがラジカル捕捉剤として作用
し、それで硬化開始剤の一部を捕捉し、硬化時間が長く
なると考えられると言うことである。この特徴は、しか
し、その充填材カーボンが、その後オゾン亀裂防止剤或
いは酸化防止剤若しくはその両方として作用する能力が
あるので、その最終硬化ゴム中で非常に有益であること
を証明するものである。
【0087】上記の試料に関する追加の物理的特性化の
結果を次の表3にまとめて示す。
【0088】
【表3】
【0089】1.ASTM D/2084; 2.DIN 53512; 3.ASTM D/412; 4.ASTM D/623;
【0090】5.ラバー ワールド、“レオメトリック
ス メカニカル スペクトロメータによるゴムの硬化の
特性化”、ヒル,H.E.189(3),15〜23頁
(1983年)、またはヴァンデルビルトのゴムハンド
ブック、第13版、542‐561頁、(1990年)
に説明されている;および
【0091】6.DIN 53516。
【0092】この表に示されている二三の有意な特徴
は、グッドリッチ ブローアウト試験(Goodric
h Blowout test)で見られる、発熱、即
ちヒートビルドアップの測定での素晴らしい結果であ
る。フラーレン炭素、特にC60/7 0 を含むゴム試料は6
0分後、102℃の温度になる最低の発熱を示した。こ
れは、このゴムコンパウンドの一体性(integri
ty)がそのまま残っていることを示す。さらに、レオ
メトリックス・システムIVを用いる動的試験は、フラ
ーレン炭素を含むゴム試料では、トレッド・ブラック若
しくはカーカス・ファーネスブラックのいずれかで示さ
れる結果と対照的に、有意によりフラットな曲線を示し
た。G' の値は、C60/70 70フラーレンを含むゴム試料
で8.77から7.65(△1.12)、フラーレン煤
を含むゴム試料で9.56から7.44(△2.1
2)、ファーネスブラックN660を含むゴム試料で1
2.00から7.57(△4.43)、そしてN299
トレッド・カーボンブラックを含むゴム試料で23.0
0から9.68(△13.32)の範囲であった。二つ
の値の差△が小さい程、結果はより望ましい。
【0093】同様に、摩耗値をレジリエンス値と比較し
て、フラーレンブラックを含むゴム組成物で好ましい結
論が得られた。より良好なころがり抵抗性(より大きい
レジリエンス値)は、普通、トレッド摩耗性(数値が低
い方が望ましい)を予測することが多い摩耗値とうまく
リンクしない。事実、普通に考えると、DIN摩耗性が
増すと、普通レジリエンス値が小さくなることが予想さ
れる。しかし、トレッドブラックN299を含むゴム組
成物をC60/70 フラーレン濃縮物を含むゴム組成物と比
べると分かるように、フラーレン炭素を含むゴム組成物
の(レジリエンス値で予測される)優れたころがり抵抗
性(79.6)は、(DIN摩耗性で予測される)23
4の値を示す良好なトレッド摩耗性とうまく相関する。
(%レジリエンス値で予測される)最低のころがり抵抗
性値67.9(最悪の実用性能)を有するトレッドブラ
ックN299を含むゴム組成物は、予想されたように、
(DIN摩耗性で予測される)156の値を有する最良
のトレッド摩耗性を示した。予測ころがり抵抗性と予測
トレッド摩耗性との間のこの良好な相関性は、フラーレ
ン炭素にとっても思いがけないことであった。
【0094】かくして、示されていることは、フラーレ
ンが一般用ファーネスブラックと類似の様式でゴムを強
化し、且つ炭素‐炭素相互作用の破壊が起きないと考え
られることである。本質的に純粋な、或いは少くとも濃
縮されたC60/70 フラーレンは、より高次の炭素フラー
レン同族体を含む混合フラーレン煤よりも、ゴム組成物
をより良く強化すると考えられ、且つこのフラーレンは
ヒステリシスでの発熱なしに強化するように思われる。
これらの実験結果は、フラーレン炭素それ自身を使用す
ることで得られたが、ゴムの混練に普通用いられるカー
ボンブラックの一部を単に置き換えることでも、最終混
練ゴムに役立つであろうと期待できることは確かであ
る。
【0095】考察 本発明は、常用されていないカーボンをタイヤに利用す
ることに限定されるのではなく、むしろ全てのゴムに有
用であることを強調しなければならない。本発明は、ゴ
ム強化材として普通に用いられているカーボンブラック
を補完または置換するものであり、この常用されていな
い形のカーボンは、その強化性能を高めるために、部分
或いは完全水素置換若しくは同官能基置換のような表面
修飾をしていても、していなくてもよい。この非‐常用
カーボンはばらばらの粒子若しくはそれらの結合構造体
として存在することができる。
【0096】表面修飾によって、このカーボンをより少
量用いて同様の強化性能を得ることが可能になり、かく
してこのカーボンに官能性ヒドロキシ基をグラフトし、
そしてヘキサメトキシメチルメラミンのような物質と反
応させて“その場で”その重合体網状構造内に樹脂/カ
ーボンブラック・マトリックスを生成させることによ
り、レゾルシノールのような化学薬品の置き換えコスト
を下げること、若しくは置き換えることさえも可能にな
る。他の官能基も本発明の範囲内であると考えられ、そ
の中の非限定的な幾つかの例を挙げると、‐SHおよび
‐CH2OHがある。追加的な非‐常用カーボン修飾法
に含まれるものとして、そのカーボン骨格中への籠分子
(cage molecule)の包接があり、これに
よりそのカーボン強化材に追加の修飾がなされる。この
籠分子に課せられる制約はこの技術分野の習熟者には明
らかであり、例えばその分子の有効体積がフラーレン炭
素の籠の大きさより小さいこと、およびその分子が籠と
相溶性であると言う制約がある。
【0097】さらに説明すれば、本発明の望ましい態様
は、閉じた籠構造体として存在するフラーレン炭素を利
用することであるが、本発明はこれに限定されないこと
に留意すべきである。事実、少くとも一種の硬化性ゴム
と、そのゴムとの対比で十分な重量の少くとも一種のコ
アアヌレン構造を有するカーボンを含む組成物は、コア
アヌレン構造を有する何等かの追加のカーボンを含まな
いゴム組成物に比べて、そのゴムの動的性質を改善する
ことも本発明の一部である考えられる。そのカーボンの
構造が湾曲していることが、閉じた籠構造のフラーレン
炭素を使用する場合に証明される有利な結果の少くとも
幾らかを生じさせるに十分であると考えられるのであ
る。
【0098】以上、本発明を例示する目的で一定の代表
的実施態様とその細部を示したが、この技術分野の習熟
者には、本発明の精神と範囲を逸脱することなしに、そ
の中で様々な変更と修正をなし得ることは明らかであろ
う。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、異なるタイプのカーボンブラック(試
料1および試料2)、およびフラーレン炭素強化材(試
料3および試料4)を含む4種のゴム組成物での、弾性
率G' および損失弾性率G”の温度(℃)に対する一連
の動的プロット曲線である。
【図2】図2は、温度約25℃の定温、一定の1ヘルツ
(Hz)掃引周波数および2から50パーセントの変形
範囲でデータを求めた、図1に例示したゴム試料1〜4
での一連の動的プロット曲線である。
【図3】図3は、図1で用いたゴム試料の振動板硬化計
レオメーターでの160℃における試験の一連のレオグ
ラフをdN‐m(デシニュートン・メータ)単位で示し
た図である。
【図4】図4は、コアアヌレン環構造の画像表示図であ
る。
【図5】図5は、一つのフラーレン内のコアアヌレン環
構造の画像表示図である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI // B60C 1/00 B60C 1/00 A B29K 9:00 507:04 (71)出願人 590002976 1144 East Market Stre et,Akron,Ohio 44316− 0001,U.S.A. (72)発明者 トーマス・エドウィン・ダンカン アメリカ合衆国オハイオ州44319,アクロ ン,バターフィールド・ドライブ 3751 (72)発明者 コリーン・マリー・ランズィンガー アメリカ合衆国オハイオ州44319,アクロ ン,ヴォックス・ドライブ 638

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 次の、ゴム100重量部当たり、 (A)少なくとも一種のジエン系エラストマー100重
    量部(phr)、および(B)約5から約100重量パ
    ーセントの、少なくとも一種の、式C2n(式中、nは少
    なくとも30の整数である)を有することを特徴とする
    フラーレン炭素と、0から約95重量パーセントの、カ
    ーボンブラックおよび沈降シリカの内の少くとも一種か
    ら構成されることを特徴とするエラストマー強化材約3
    0から約100phrを含んでなるゴム組成物から構成
    される成分を有するタイヤ。
  2. 【請求項2】 タイヤ成分用のエラストマー(一種また
    は複数)が共役ジエンの単独重合体および共重合体から
    成る群の少なくとも一種から選ばれ、そしてその単独重
    合体が天然シス‐1,4‐ポリイソプレンゴム、合成シ
    ス‐1,4‐ポリイソプレンゴム、3,4‐ポリイソプ
    レンゴム、シス‐1,4‐ポリブタジエンゴムおよびそ
    れらの混合物より成る群から選ばれ、その共重合体がイ
    ソプレン/ブタジエン共重合体ゴム、スチレン/ブタジ
    エン共重合体ゴム、スチレン/イソプレン共重合体ゴ
    ム、ブタジエン/アクリロニトリル共重合体ゴム、イソ
    プレン/アクリロニトリル共重合体ゴム、スチレン/イ
    ソプレン/ブタジエン三元共重合体ゴム、α‐メチルス
    チレン/ブタジエン共重合体ゴム、α‐メチルスチレン
    /イソプレン共重合体ゴム、α‐メチルスチレン/イソ
    プレン/ブタジエン三元共重合体ゴムおよびそれらの混
    合物より成る群から選ばれることを特徴とする、請求項
    1に記載のタイヤ。
  3. 【請求項3】 タイヤ成分用エラストマーが少なくとも
    二種のジエン系エラストマーであることを特徴とする、
    請求項1または2に記載のタイヤ。
  4. 【請求項4】 タイヤ成分用ジエン系エラストマーが天
    然シス‐1,4‐ポリイソプレンゴム、合成シス‐1,
    4‐ポリイソプレンゴム、3,4‐ポリイソプレンゴ
    ム、シス‐1,4‐ポリブタジエンゴム、スチレン/イ
    ソプレン/ブタジエンゴム、イソプレン/ブタジエン共
    重合体ゴム、スチレン/ブタジエン共重合体ゴムおよび
    ブタジエン/アクリロニトリル共重合体ゴムより成る群
    から選ばれることを特徴とする、請求項1に記載のタイ
    ヤ。
  5. 【請求項5】 タイヤ成分用フラーレン炭素が約1.2
    から1.7の比重を有し、そして該フラーレン炭素につ
    いて、nが30から35であることを特徴とする、請求
    項1から4の任意の一項に記載のタイヤ。
  6. 【請求項6】 タイヤ成分のフラーレン炭素について、
    nが35より大きいことを特徴とする、請求項1から4
    の任意の一項に記載のタイヤ。
  7. 【請求項7】 タイヤ成分用のフラーレン炭素強化材の
    少なくとも一部がC60、C70、C76、C78、C82
    84、C90、C96、C120 およびそれらの混合物より成
    る群から選ばれる、請求項1から4の任意の一項に記載
    のタイヤ。
  8. 【請求項8】 タイヤ成分用の強化材が約5から約90
    重量パーセントのフラーレン炭素と、それに応じて約9
    5から約10重量パーセントの、カーボンブラックおよ
    び沈降シリカの内の少くとも一種から構成されることを
    特徴とする、請求項1から7の任意の一項に記載のタイ
    ヤ。
  9. 【請求項9】 タイヤ成分用の強化材が約10から約5
    0重量パーセントのフラーレン炭素と、それに応じて約
    90から約50重量パーセントの、カーボンブラックお
    よび沈降シリカの内の少なくとも一種から構成されるこ
    とを特徴とする、請求項1から8の任意の一項に記載の
    タイヤ。
  10. 【請求項10】 タイヤ成分が外周トレッドである、請
    求項1から9の任意の一項に記載のタイヤ。
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