JP2017519073A - タイヤを製造するためのゴムコンパウンド - Google Patents

Abstract

少なくとも架橋性ポリマーベースと、補強性充填剤と、補強性樹脂と、少なくとも硫黄および有機過酸化化合物を含有する加硫系とを含む、タイヤ用ゴムコンパウンド。

Description

本発明は、タイヤを製造するためのゴムコンパウンドに関する。

以下、「マスターバッチ混合工程」という語句は、ポリマーベースを、加硫系を除くコンパウンドの他の成分と混合する混合工程を意味する。

以下、「メチレン供与体化合物」という語句は、「メチレン受容体」化合物の存在下でメチレン架橋による架橋剤として作用することができる化合物を意味する。

市場では、低い転がり抵抗を有するタイヤの需要が高まっている。前述の点に関して、タイヤ分野における研究の一部は、他のタイヤの特性、例えば力学的特性に妥協することなく低い転がり抵抗を提供することができる解決策を見出すことに集中している。

転がり抵抗に関する改善を得る可能性の１つは、コンパウンド中の補強性充填剤の量を低減することである。しかし、補強性充填剤の低減は、通常、コンパウンドの、例えば引張強度などの力学的特性の低下につながる。

コンパウンドの力学的特性のこの低下を引き起こすことなく、補強性充填剤のその量を低減することによりコンパウンドの転がり抵抗特性を改善することが求められている。

本発明のより完全な理解のために、成分ゴムコンパウンドの長期間の熱的および力学的安定性が、タイヤにとって特に重要な特性であることが強調されるべきである。

硫黄／促進剤比で後者が有利なことを特徴とする過酸化物ベースの加硫系、またはいわゆる有効加硫（ＥＶ）系の使用は、プロセス柔軟性および疲労抵抗を損ねるほど、より良好な長期間の熱的および力学的安定性を保証することが知られている。それとは異なり、硫黄／促進剤比で後者が不利なことを特徴とする従来の加硫（ＣＶ）系は、生産段階でのより良好な柔軟性およびより良好な疲労抵抗を保証するが、長期間の熱的および力学的安定性を損ねる。

出願人は、驚くべきことに、力学的特性を低下することなくコンパウンド中の補強性充填剤の量の低減を可能にし、そして同時に、コンパウンドの長期間の安定性の改善を可能にする解決策を発明した。

本発明の対象は、少なくとも１つの架橋性ポリマーベースと、補強性充填剤と、加硫系とを含むゴムコンパウンドであって；前記コンパウンドは補強性樹脂を含み、前記加硫系が少なくとも硫黄と有機過酸化化合物とを含むことを特徴とする。

好ましくは、前記補強性樹脂は、調製中のコンパウンドに前記加硫系と共に添加される一成分型樹脂である。

好ましくは、前記補強性樹脂は二成分型樹脂であり、前記二成分型樹脂のメチル受容体化合物はマスターバッチ混合工程で調製中のコンパウンドに添加され、メチレン供与体化合物は調製中のコンパウンドに前記加硫系と共に添加される。

好ましくは、補強性充填剤は、５〜３０ｐｈｒの量でコンパウンド中に存在する。

本発明のさらなる対象は、少なくともマスターバッチ混合段階であって、架橋性ポリマーベースが少なくとも１つの補強性充填剤と混合されるマスターバッチ混合段階と、加硫系が調製中のコンパウンドに添加される後続の混合段階とを含むタイヤ用ゴムコンパウンドの調製方法であって；前記方法は、前記加硫系が少なくとも硫黄と有機過酸化化合物とを含むこと、および、調製中のコンパウンドを有する前記後続の混合工程において、一成分型補強性充填剤または二成分型補強性樹脂のメチレン供与体成分が添加されることを特徴とし；前記二成分型補強性樹脂のメチレン受容体成分は、前記マスターバッチ混合工程で前記ポリマーベースと混合される。

好ましくは、前記補強性樹脂は、アクリル樹脂、アルキド樹脂、アミン樹脂、アミド樹脂、マレイミド樹脂、マレイン酸樹脂、エポキシ樹脂、フラン樹脂、フェノール樹脂、フェノールホルムアルデヒド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、ビニル樹脂、ビニルエステル樹脂、シアノアクリル樹脂、シリコーン樹脂、シロキサン樹脂、メラミン樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂およびフマル酸樹脂からなる群からなる。

好ましくは、有機過酸化化合物は、１，１−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン；２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサン；２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）ヘキシン；３，３，５，７，７−ペンタメチル−１，２，４−トリオキシパン；ブチル ４，４−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）バレラート；ジ（２，４−ジクロロベンゾイル）ジ（４−メチルベンゾイル）ペルオキシド；ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ−イソプロピル）ベンゼン；ジベンゾイルペルオキシド；ジクミルペルオキシド；ジ−ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシド；ｔｅｒｔ−ブチルクミルペルオキシド；ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ−３，５，５−トリメチルヘキサノエート；ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシベンゾエート；ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ２−エチルヘキシルカルボネートからなる群からなる。

好ましくは、前記有機過酸化化合物は、０．１〜４ｐｈｒの量でコンパウンド中に存在する。

好ましくは、前記補強性充填剤は、１〜５０ｐｈｒの量でコンパウンド中に存在する。

本発明のさらなる対象は、本発明の対象コンパウンドで製造されたタイヤ部分である。

好ましくは、前記部分はトレッドである。

最後に、本発明の最後の対象は、本発明の対象コンパウンドで製造された部分を含むタイヤである。

本発明のより良い理解のために、実施形態の例を、単に例示的で非限定的な目的で以下に示す。

５つの比較コンパウンド（コンパウンドＡ〜Ｅ）および本発明に係るコンパウンド（コンパウンドＦ）を製造した。

比較コンパウンドを、以下のように説明することができる：コンパウンドＡは、加硫系内に有機過酸化物化合物がなくかつ補強性樹脂のない、標準コンパウンドである；コンパウンドＢは、加硫系内に硫黄と共に有機過酸化化合物を含むが、補強性樹脂を含まない；コンパウンドＣは、半分の量のカーボンブラックを有することで、コンパウンドＡとは異なる；コンパウンドＤも、コンパウンドＡに対して半分の量のカーボンブラックを含み、補強性樹脂を含むが、加硫系内に硫黄のみを含み、有機過酸化化合物を含まない；コンパウンドＥも、コンパウンドＡに対して半分の量のカーボンブラックを含み、補強性樹脂を含むが、コンパウンドＤとは異なり、加硫系内に有機過酸化化合物のみを含み、硫黄を含まない。

本発明の原理に従って製造されたコンパウンド（コンパウンドＦ）は、半分の量のカーボンブラックを有し、補強性樹脂を含み、加硫系内に有機過酸化物化合物および硫黄が同時に存在するため、比較コンパウンドとは異なる。

コンパウンドＡ〜Ｆを、以下に記載の手順に従って調製した。

−コンパウンドの調製−
（第１混合工程）
混合の開始前に、ポリマーベース、カーボンブラックおよび補強性樹脂のメチレン受容体化合物を、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び混合し、続いて、１３０〜１５０℃の温度に達した時点で排出した。

（第３混合工程）
硫黄、促進剤および／または有機過酸化物化合物からなる加硫系、および／またはメチレン供与体化合物を、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、９０〜１１０℃の温度に達した時点で排出した。

上述した例とは異なり、補強性樹脂が一成分型であった場合、これは、最終混合工程で加硫系と共に添加されるだろう。

表Ｉは、ｐｈｒでのコンパウンドの組成を示す。

使用したカーボンブラックはＮ２３４である。

フェノールホルムアルデヒドおよびＨＭＭＭ（ヘキサメトキシメチルアミン）は、それぞれ二成分型補強性樹脂のメチレン受容体化合物およびメチレン供与体化合物である。

ジクミルペルオキシドは、有機過酸化化合物である。

使用した促進剤は、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド（ＴＢＢＳ）である。

実験的試験
コンパウンドに、加硫後すぐに実験的試験を行い、比較コンパウンドに対する本発明に係るコンパウンドの優位性を確認した。

具体的には、コンパウンドに、力学的および動的特性に関する試験を行った。力学的特性をＡＳＴＭ Ｄ４１２Ｃ規格に従って測定し、一方で動的特性をＩＳＯ ４６６４規格に従って測定した。

当業者に知られているように、転がり抵抗パラメーターは、ヒステリシス値と厳密に相関している：ヒステリシス値が低いほど、転がり抵抗はより良い。

コンパウンドの長期間の安定性を評価するために「老化」処置を行い、その間に力学的特性についての定期的試験を行った。老化処置の間、コンパウンドを、ＩＳＯ １８８規格に従って１００℃の温度で維持した。

表ＩＩは、実施した実験的試験の値を示す。ヒステリシスおよび靱性の値は、比較コンパウンドＡの値を指標とし、一方で安定性の値を、老化前に記録した基準に対する百分率で表す（指数が高いほど、特性はより良好）。

表ＩＩＩは、コンパウンドＡおよびＦに関連して、１００℃での１、３および６日間の老化後の靭性値を示す。値を、老化前のコンパウンドの値に対する百分率として表す。

表ＩＩおよびＩＩＩに示すデータから分かるように、補強性樹脂と硫黄および有機過酸化物化合物の両方を含む加硫系との組み合わせによる相乗効果は、力学的特性に妥協することなく、転がり抵抗に関する改善と、とりわけ、力学的特性の長期間の安定性に関するより驚くべき改善との両方を保証する。

比較コンパウンドＢ〜Ｄは、上述した組み合わせの一部の条件のみでは、上述した優位性を保証することができないことを示している。

特に、コンパウンドの安定性における上述した相乗効果は非常に驚くべきことである。実際、比較コンパウンドは、加硫系内に硫黄および有機過酸化化合物の組み合わせのみ（コンパウンドＢ）、または硫黄だけの加硫系と補強性樹脂の存在のみ（コンパウンドＤ）、または有機過酸化化合物だけの加硫系と補強性樹脂の存在のみ（コンパウンドＥ）では、それぞれのコンパウンドの安定性が、補強性樹脂と硫黄および有機過酸化化合物の両方を含む加硫系との組み合わせの存在で得られるものよりもはるかに低くなることを示す。

結論として、補強性樹脂と硫黄および有機過酸化化合物の両方を含む加硫系との組み合わせの存在は、力学的特性に妥協することなく補強性充填剤の量を低減することを可能にし、驚くべきことに、コンパウンドの力学的特性の長期間の安定性に関する高い値を保証する。

Claims (11)

1. 少なくとも１つの架橋性ポリマーベースと、補強性充填剤と、加硫系とを含むゴムコンパウンドであって；１つの補強性樹脂を含み、前記加硫系が少なくとも硫黄と有機過酸化化合物とを含むことを特徴とする、ゴムコンパウンド。
2. 前記補強性樹脂が、調製中の該コンパウンドに前記加硫系と共に添加される一成分型樹脂であることを特徴とする、請求項１に記載のゴムコンパウンド。
3. 前記補強性樹脂が二成分型樹脂であり；前記二成分型樹脂のメチル受容体化合物が、マスターバッチ混合工程で調製中の該コンパウンドに添加され；メチレン供与体化合物が、調製中の該コンパウンドに前記加硫系と共に添加されることを特徴とする、請求項１に記載のゴムコンパウンド。
4. 前記補強性樹脂が、アクリル樹脂、アルキド樹脂、アミン樹脂、アミド樹脂、マレイミド樹脂、マレイン酸樹脂、エポキシ樹脂、フラン樹脂、フェノール樹脂、フェノールホルムアルデヒド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、ビニル樹脂、ビニルエステル樹脂、シアノアクリル樹脂、シリコーン樹脂、シロキサン樹脂、メラミン樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、フマル酸樹脂からなる群からなることを特徴とする、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. 前記有機過酸化化合物が、１，１−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン；２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサン；２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）ヘキシン；３，３，５，７，７−ペンタメチル−１，２，４−トリオキシパン；ブチル ４，４−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）バレラート；ジ（２，４−ジクロロベンゾイル）ジ（４−メチルベンゾイル）ペルオキシド；ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ−イソプロピル）ベンゼン；ジベンゾイルペルオキシド；ジクミルペルオキシド；ジ−ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシド；ｔｅｒｔ−ブチルクミルペルオキシド；ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ−３，５，５−トリメチルヘキサノエート；ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシベンゾエート；ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ２−エチルヘキシルカルボネートからなる群からなることを特徴とする、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. 前記有機過酸化化合物が、０．１〜４ｐｈｒの量で該コンパウンド中に存在することを特徴とする、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. 前記補強性樹脂が、１〜５０ｐｈｒの量で該コンパウンド中に存在することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のゴムコンパウンド。
8. 前記補強性充填剤が、５〜３０ｐｈｒの量で該コンパウンド中に存在することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のゴムコンパウンド。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載のコンパウンドで製造されたタイヤ部分。
10. 請求項１〜８のいずれか一項に記載のコンパウンドで製造されたトレッド。
11. 請求項９に記載の部分を含むタイヤ。