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JP2005523967A - 高度の耐磨耗性を有するタイヤ、タイヤに使用されるトレッドバンドおよびエラストマー組成物 - Google Patents

高度の耐磨耗性を有するタイヤ、タイヤに使用されるトレッドバンドおよびエラストマー組成物 Download PDF

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JP2005523967A JP2003587876A JP2003587876A JP2005523967A JP 2005523967 A JP2005523967 A JP 2005523967A JP 2003587876 A JP2003587876 A JP 2003587876A JP 2003587876 A JP2003587876 A JP 2003587876A JP 2005523967 A JP2005523967 A JP 2005523967A
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マーティン,マリオ
ミグリアリニ,ルイジ
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ピレリ・プネウマティチ・ソチエタ・ペル・アツィオーニ
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Abstract

エラストマー組成物を架橋させて得られた架橋エラストマー材料を含む少なくとも1個の構造要素を備える車輪用タイヤであって、前記エラストマー組成物が、(a)少なくとも1種類のジエンエラストマーポリマーと;(b)少なくとも1種類の補強充填剤と;(c)0.05phr〜10phrの酸化亜鉛と;(d)0.1phr〜20phrの少なくとも1種類の脂肪酸アミドと;(e)R−COOHの式を有するカルボン酸で、Rが直鎖または分枝C〜C24アルキル基、直鎖または分枝C〜C24アルケニル基、C〜C24シクロアルキル基、C〜C24アリール基、C〜C24アルキルアリール基またはアリールアルキル基から選択されるカルボン酸の少なくとも1種類の亜鉛塩0.1phr〜15phrとを含む車輪用タイヤ。好ましくは、前記組成物を含む前記構造要素は、タイヤのトレッドバンドである。

Description

本発明は、車輪用タイヤ、トレッドバンドおよび架橋性エラストマー組成物に関する。
詳細には、本発明は、少なくとも1種類の脂肪酸アミド、およびカルボン酸の少なくとも1種類の亜鉛塩を含む架橋エラストマー材料から製造される少なくとも1個の構造要素を備える車輪用タイヤに関する。
本発明は、少なくとも1種類の脂肪酸アミド、およびカルボン酸の少なくとも1種類の亜鉛塩を含む架橋性エラストマー組成物を含むトレッドバンドに関し、さらに、少なくとも1種類の脂肪酸アミド、およびカルボン酸の少なくとも1種類の亜鉛塩を含むエラストマー組成物に関する。
ゴム業界、特に車輪用タイヤの製造業界では、エラストマー組成物の使用は公知であり、架橋製品の特徴、特に機械的特性および耐磨耗性を改善するためにエラストマーベース中に補強充填剤が混合される。
カーボンブラックは、補強力が高度であるため、最も広く使用されている補強充填剤である。しかし、カーボンブラックは、架橋製品に著しいヒステリシス特性を与え、つまり動的条件下で散逸する熱を増加させ、こうした熱は、タイヤの場合、タイヤ自体の転動抵抗を増加させる原因になる。これは、車両の燃料消費量を増加させ、その結果、移動コストおよび大気汚染の両方を増加させる。こうした負の影響を減少させる試みは、カーボンブラックの量を少なくするか、および/または表面積が少ないカーボンブラックを使用することにより行なうことができる。しかし、これは、必然的に補強作用が低下する原因になり、完成品の機械的特性および耐磨耗性を悪化させる。一方、カーボンブラックを過度な量で使用すると、エラストマー組成物が過度に硬くなって工業的な加工が難しくなり、エラストマー組成物中におけるカーボンブラックの分散が悪化し、この場合も補強作用が低下するという問題が生じる。
こうした欠点を克服するため、一般に、いわゆる「白色」補強充填剤、たとえば石膏、タルク、カオリン、ベントナイト、二酸化チタン、種々のシリケート、特にシリカが、カーボンブラックと全体的または部分的に置き換えて使用される。これに関連して、たとえば欧州特許EP501,227号明細書を参照することができる。しかし、この場合も、一般に、タイヤの製造に通常使用されるエラストマーに対するシリカの親和性不良に関連する一連の欠点がある。さらに、エラストマー組成物中のシリカの分散が悪化し、シリカの高粘度によって工業的な加工を困難にする。
前記補強充填剤である、カーボンブラックおよびシリカの両方の良好な程度の分散を得るには、一般に、たとえば芳香油などの加工助剤をエラストマー組成物に添加する。しかし、場合によっては、多量の油をエラストマー組成物中に混合しようとすると、その他の望ましい特性、たとえば抗張力(tensile strength)、耐磨耗性および耐熱性が失われる結果になる。
さらに、シリカの場合、エラストマーマトリックスに対するシリカの親和性を増加させるため、2種類の基、つまりシリカ表面上に存在するシラノール基と相互作用することが可能である第1の基と、硫黄−加硫性エラストマーポリマーとの相互作用を促進することが可能である第2の基とを有する、たとえば硫黄含有オルガノシラン生成物などの適切なカップリング剤が現在使用されている。しかし、前記カップリング剤の使用は、カップリング剤が不可逆的な熱劣化を受けるため、エラストマー組成物の混合および熱機械的加工作業の際に得られる最大温度を制限する。さらに、前記カップリング剤の高いコストは、完成品のコストに悪影響を与える。
エラストマー組成物中における前記補強充填剤の分散性を改善するために、先行技術でその他の試みが行われて来た。
たとえば、特許出願FR2,790,478号明細書には、100重量部のゴムと、少なくとも20重量部のシリカと、少なくともアミド含有化合物と、フェノール樹脂と、前記樹脂用の硬化剤とを含むゴム組成物が記載されている。前記アミド含有化合物は、ホルムアルデヒド、アセトアミド、プロピオンアミド、ブチルアミド、カプロンアミド、ラウリン酸アミド、ステアリン酸アミド、スクシンアミド、ウレア、ジメチルウレア、ベンズアミド、ベンズアニリド、N−シクロヘキシルプロピオンアミド、N,N−ジ(ヒドロキシエチロール)アミド、ε−カプロラクタム、ブチルアニリド、スクシンイミドなどから選択することができる。前記ゴム組成物は、前記ゴム組成物中におけるシリカの良好な分散により、耐引裂性が改善された架橋ゴム組成物を提供すると言われている。
US第5,962,562号明細書には、ゴム組成物を加工する方法であって、(i)オレフィン不飽和物を含む100重量部の少なくとも1種類のエラストマーで、天然ゴムおよび共役ジエンホモポリマーおよびコポリマーからなる群、並びに少なくとも1種類の共役ジエンおよび芳香族ビニル化合物のコポリマーから選択されたエラストマーと、(ii)0.05〜10重量部のN−(4−ヒドロキシ−フェニル)ステアリン酸アミドとを混合することを含む方法が記載されている。前記N−(4−ヒドロキシ−フェニル)ステアリン酸アミドがゴム組成物中に存在すると、流動計の最小トルク(Rheometer torque)をさらに低下させ、これは、バンベリー(Banbury)混合時に必要な作業入力の減少、および加工組成物の改善を意味する。さらに、前記ステアリン酸アミドは、架橋ゴム組成物の撓み特性および耐磨耗性も改善する。
US第6,333,375号明細書には、100重量部のジエンゴム成分と、10〜200重量部の補強剤と、0.1〜15重量部の脂肪酸塩とを含むゴム組成物が記載されている。好ましくは、前記脂肪酸塩は脂肪酸の金属塩である。前記ゴム組成物は、熱の増加、抗張力、耐磨耗性および加工性が改善された架橋ゴム組成物が得られると言われている。
本願特許出願人は、脂肪酸アミド、およびカルボン酸の少なくとも1種類の亜鉛塩を使用することにより、架橋製品の製造、特に車輪用タイヤの製造に有利に使用することができる架橋性エラストマー組成物が得られることを発見した。こうして、加工性が改善され、耐磨耗性が改善された架橋エラストマー製品を提供する架橋性エラストマー組成物が得られる。さらに、前記特性は、架橋エラストマー製品の機械的特性を損なうことなく達成された。
本発明は、第1の態様によると、エラストマー組成物を架橋させて得られる架橋エラストマー材料を含む少なくとも1個の構造要素を備える車輪用タイヤであって、前記エラストマー組成物が、
(a)少なくとも1種類のジエンエラストマーポリマーと、
(b)少なくとも1種類の補強充填剤と、
(c)0.05phr〜10phrの酸化亜鉛と、
(d)0.1phr〜20phrの少なくとも1種類の脂肪酸アミドと、
(e)R−COOHの式を有するカルボン酸で、Rは直鎖または分枝C〜C24アルキル基、直鎖または分枝C〜C24アルケニル基、C〜C24シクロアルキル基、C〜C24アリール基、C〜C24アルキルアリール基またはアリールアルキル基から選択されるカルボン酸の少なくとも1種類の亜鉛塩0.1phr〜15phrとを含む車輪用タイヤに関する。
本発明は、好ましい一実施態様によると、車輪用タイヤであって、
−少なくとも1つのカーカスプライがほぼトロイダル構成に賦形され、その対向側縁が右側および左側のビードワイヤそれぞれに結合し、各ビードワイヤがそれぞれのビード内に囲まれている、カーカス構造と、
−前記カーカス構造に対して周方向に外側位置に付与された少なくとも1本のベルトストリップを備えるベルト構造と、
−前記ベルト構造に周方向に重畳するトレッドバンドと、
−前記カーカス構造に対して側方に対向側部に付与された1対の側壁とを備え、
前記エラストマー組成物を含む前記構造要素がトレッドバンドである車輪用タイヤに関する。
本発明は、さらに他の態様によると、架橋性エラストマー組成物を含むタイヤのトレッドバンドであって、前記架橋性エラストマー組成物が、
(a)少なくとも1種類のジエンエラストマーポリマーと、
(b)少なくとも1種類の補強充填剤と、
(c)0.05phr〜10phrの酸化亜鉛と、
(d)0.1phr〜20phrの少なくとも1種類の脂肪酸アミドと、
(e)R−COOHの式を有するカルボン酸で、Rは直鎖または分枝C〜C24アルキル基、直鎖または分枝C〜C24アルケニル基、C〜C24シクロアルキル基、C〜C24アリール基、C〜C24アルキルアリール基またはアリールアルキル基から選択されるカルボン酸の少なくとも1種類の亜鉛塩0.1phr〜15phrとを含むトレッドバンドに関する。
本明細書および請求の範囲の目的上、「phr」という用語は、エラストマーポリマー100重量部当たりのエラストマー組成物の特定成分の重量部を意味する。
本発明は、さらに他の態様によると、
(a)少なくとも1種類のジエンエラストマーポリマーと、
(b)少なくとも1種類の補強充填剤と、
(c)0.05phr〜10phrの酸化亜鉛と、
(d)0.1phr〜20phrの少なくとも1種類の脂肪酸アミドと、
(e)R−COOHの式を有するカルボン酸で、Rは直鎖または分枝C〜C24アルキル基、直鎖または分枝C〜C24アルケニル基、C〜C24シクロアルキル基、C〜C24アリール基、CvC24アルキルアリール基またはアリールアルキル基から選択されるカルボン酸の少なくとも1種類の亜鉛塩0.1phr〜15phrとを含むエラストマー組成物に関する。
本発明は、さらに他の態様によると、上記エラストマー組成物を架橋させて得られる架橋エラストマー製品に関する。
好ましい一実施態様によると、酸化亜鉛(c)は、0.1phr〜6.0phr、好ましくは0.5phr〜5.0phrの量でエラストマー組成物に添加される。
好ましい一実施態様によると、脂肪酸アミド(d)は、0.5phr〜10phr、好ましくは2.0phr〜6.0phrの量でエラストマー組成物に添加される。
好ましい一実施態様によると、カルボン酸の亜鉛塩(e)は、0.5phr〜10phr、好ましくは1.0phr〜5.0phrの量でエラストマー組成物に添加される。
好ましい一実施態様によると、本発明に使用されるジエンエラストマーポリマー(a)は、タイヤの製造に特に適する、硫黄−架橋性エラストマー組成物に一般に使用されるものから、つまりガラス転移温度(T)が一般に20℃未満、好ましくは0℃〜−100℃の範囲である不飽和鎖とのエラストマーポリマーまたはコポリマーから選択する。これらのポリマーまたはコポリマーは、天然由来(natural origin)か、または1種類以上の共益ジオレフィンの溶液重合、乳化重合もしくは気相重合により得られ、任意に、60重量%以下の量のモノビニラレンおよび/または極性コモノマーから選択される少なくとも1種類のコモノマーと任意にブレンドされる。
共役ジオレフィンは、一般に4〜12個、好ましくは4〜8個の炭素原子を含み、たとえば1,3−ブタジエン;イソプレン;2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン;1,3−ペンタジエン;1,3−ヘキサジエン;3−ブチル−1,3−オクタジエン;2−フェニル−1,3−ブタジエン、またはこれらの混合物を含む群から選択される。1,3−ブタジエンおよびイソプレンは、特に好ましい。
コモノマーとして任意に使用されるモノビニラレンは、一般に8〜20個、好ましくは8〜12個の炭素原子を含み、たとえば、スチレン;1−ビニルナフタレン;2−ビニルナフタレン;各種のアルキル、シクロアルキル、アリール、アルキルアリールまたはスチレンのアリールアルキル誘導体、たとえばα−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−プロピルスチレン、4−シクロヘキシルスチレン、4−ドデシルスチレン、2−エチル−4−ベンジルスチレン、4−p−トリルスチレン、4−(4−フェニルブチル)スチレン、またはこれらの混合物から選択される。スチレンは、特に好ましい。
任意に使用することができる極性コモノマーは、たとえばビニルピリジン、ビニルキノリン、アクリル酸およびアルキルアクリ酸エステル、ニトリル、またはこれらの混合物、たとえばメチルアクリレート、エチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、アクリロニトリル、またはこれらの混合物から選択することができる。
好ましくは、本発明に使用するジエンエラストマーポリマー(a)は、たとえば、シス−1,4−ポリイソプレン(天然または合成、好ましくは天然ゴム)、3,4−ポリイソプレン、ポリブタジエン(特に、高1,4−シス成分のポリブタジエン)、任意にハロゲン化されたイソプレン/イソブテンコポリマー、1,3−ブタジエン/アクリロニトリルコポリマー、スチレン/1,3−ブタジエンコポリマー、スチレン/イソプレン/1,3−ブタジエンコポリマー、スチレン/1,3−ブタジエン/アクリロニトリルコポリマー、またはこれらの混合物から選択することができる。
本発明によるエラストマー組成物は、1種類以上のモノオレフィンとオレフィンコモノマーまたはその誘導体(a’)との少なくとも1種類のエラストマーポリマーを任意に含むことができる。モノオレフィンは、エチレン、および一般に3〜12個の炭素原子を含むα−オレフィン、たとえばプロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、またはこれらの混合物から選択することができる。以下が好ましい:エチレンとα−オレフィン、任意にジエンとのコポリマー;イソブテンホモポリマー、または少量のジエンとのコポリマーで、任意に少なくとも部分的にハロゲン化したコポリマー。任意に存在するジエンは、4〜20個の炭素原子を一般に含み、好ましくは1,3−ブタジエン、イソプレン、1,4−ヘキサジエン、1,4−シクロヘキサジエン、5−エチリデン−2−ノルボルネン、5−メチレン−2−ノルボルネン、ビニルノルボルネン、またはその混合物から選択することが好ましい。これらの中では、以下が特に好ましい:エチレン/プロピレンコポリマー(EPR)またはエチレン/プロピレン/ジエンコポリマー(EPDM);ポリイソブテン;ブチルゴム;ハロブチルゴム、特にクロロブチルまたはブロモブチルゴム;またはこれらの混合物。
ジエンエラストマーポリマー(a)または適切な末端剤もしくはカップリング剤と反応させて官能化したエラストマーポリマー(a’)を使用しても良い。特に、有機金属開始剤(特に有機リチウム開始剤)の存在下で陰イオン重合により得られたジエンエラストマーポリマーは、開始剤から誘導した残留性有機金属基を適切な末端剤またはカップリング剤、たとえばイミン、カルボジイミド、ハロゲン化アルキルスズ、置換ベンゾフェノン、アルコキシランまたはアリールオキシランと反応させて官能化することができる(たとえば、欧州特許EP451604号明細書、または米国特許第4,742,124号明細書および米国特許第4,550,142号明細書を参照)。
本発明の好ましい一実施態様によると、本発明に使用される補強充填剤(b)は、架橋製品、特にタイヤの製造に一般に使用されるもの、つまりカーボンブラック、シリカ、アルミナ、アルミノシリケート、炭酸カルシウム、カオリン、またはこれらの混合物から選択することができる。
本発明により使用するカーボンブラックの種類は、タイヤの製造に従来使用され、一般に20m/g以上(ISO規格6810に記載されているCTAB吸収により決定)の表面積を有するものから選択することができる。
本発明により使用するシリカは、一般に、BET表面積(ISO規格5794/1により測定)が50m/g〜500m/g、好ましくは70m/g〜200m/gである熱分解シリカ、または好ましくは沈降シリカである。
シリカを含む補強充填剤が存在する場合、エラストマー組成物は、加硫処理時にシリカと相互作用して、シリカをエラストマーベースに結合させることができるカップリング剤を有利に含むことができる。
使用することが好ましいカップリング剤は、たとえば以下の構造式(I)により特定されるシランベースのカップリング剤である:
(R’)Si−C2n−X (I)
式中、R’基は、互いに同じであるかまたは異なっても良く、R’基の少なくとも一方がアルコキシ基もしくはアリールオキシ基であることを条件として、アルキル、アルコキシもしくはアリールオキシ基またはハロゲン原子から選択する;nは、1〜6の整数である;Xは、ニトロソ、メルカプト、アミノ、エポキシド、ビニル、イミド、クロロ、mおよびnが1〜6の整数であり、R基が上記のように定義される−(S)2n−Si−(R)から選択される基である。
特に好ましいカップリング剤は、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィドおよびビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィドである。前記カップリング剤は、それ自体で使用するか、またはカップリング剤をエラストマー組成物に導入するのを容易にするために、不活性充填剤(たとえば、カーボンブラック)を含む適切な混合物として使用することができる。
好ましい一実施態様によると、前記補強充填剤(b)は、0.1phr〜120phr、好ましくは20phr〜90phrの量でエラストマー組成物に添加される。
好ましい一実施態様によると、本発明に使用される脂肪酸アミド(d)は、以下の式(II)または(III):
Figure 2005523967

(式中:
−RおよびRは、互いに同じであっても異なっても良く、直鎖または分枝C〜C24アルキル基、直鎖または分枝C〜C24アルケニル基、C〜C24シクロアルキル基から選択され;
−Rは直鎖または分枝C〜C10アルキレン基であり;
−Rは水素;または直鎖もしくは分枝C〜C24アルキル基、直鎖もしくは分枝C〜C24アルケニル基、C〜C24シクロアルキル基から選択される)を有する化合物から選択される。
脂肪酸アミドの特定の例としては、アセトアミド、プロピオンアミド、n−ブチルアミド、n−バレルアミド、n−カプロアミド、ステアリン酸アミド、ラウロイルアミド、ミリスチン酸アミド、アラキドアミド、ベヘニン酸アミド、エチレン−ビス−ステアリン酸アミド、エチレン−ビス−オレイン酸アミド、またはこれらの混合物が挙げられる。ステアリン酸アミドが特に好ましい。
脂肪酸アミド(d)は、脂肪酸、またはその酸クロリドもしくはエステルと、アンモニアまたはアミンもしくはジアミンとの反応により得られる。前記方法に関する詳細は、たとえば「化学技術百科事典(Encyclopedia of Chemical Technology)」、カーク・オスマー(Kirk−Othmer)、第3版、第2巻、ジョンワイリー・アンド・サンズ(John Wiley & Sons)、ニューヨーク、1978年、252〜257ページ、および「有機化学(Organic Chemistry)」、フィーザー(Fieser)およびフィーザー(Fieser)著、D.C.ヘルス・アンド・カンパニー(D.C.Health and Company)、ボストン、1944年、183〜184ページ、232ページおよび242ページに記載されている。
本発明に使用され、現在市販されている脂肪酸アミド(d)の例としては、クロダ(Croda)から市販されているクロダミズ(Crodamides)(登録商標)製品が挙げられる。
好ましい一実施態様によると、式R−COOHのカルボン酸は、C〜C10ヤシ油酸、ステアリン酸、ラウリン酸、オレイン酸、オクタン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、リノール酸、安息香酸、クロロ安息香酸、メチル安息香酸、ナフチル酸から選択する。
カルボン酸の亜鉛塩(e)は、酸化亜鉛、水酸化亜鉛または炭酸亜鉛と、式R−COOHを有するカルボン酸とを混合することにより得られる。この過程は、たとえばUS第5,302,315号明細書に開示されているように行なわれる。
本発明に使用され、現在市販されているカルボン酸の亜鉛塩(e)の例としては、グレートレイク社(Great Lake Corp.)のポリプラストール(Polyplastol)(登録商標)6、レイン−ケミー(Rhein−Chemie)のアクチプラスト(Aktiplast)(登録商標)PP、シル・アンド・サイラシャー(Schill & Seilacher)のストラクトール(Struktol)(登録商標)A50LまたはA50Pが挙げられる。
本発明によるエラストマー組成物は、公知の技術により、特に、一般にジエンエラストマーポリマーに使用される硫黄ベースの加硫システムを使用して、加硫処理することができる。このため、熱機械的加工ステップ後の組成物では、硫黄ベースの加硫剤が加硫促進剤と一緒に混合される。最後に述べた加工ステップ時には、温度は、望ましくない予備架橋現象を防止するため、一般に120℃未満、好ましくは100℃未満に維持される。
最も有利に使用される加硫処理剤は、当業者公知の促進剤および活性剤を含む、硫黄、または硫黄(硫黄供与体)を含有する分子である。
酸化亜鉛のほか、その他の活性剤が本発明によるエラストマー組成物中に存在する。前記活性剤は、脂肪酸(たとえば、ステアリン酸)から、さらにその他の酸化物、たとえばBiO、PbO、Pb、PbO、またはこれらの混合物から選択される。
一般に使用される促進剤は、ジチオカルバミン酸塩、グアニジン、チオウレア、チアゾール、スルフェンアミド、チウラム、アミン、キサントゲン酸塩(xanthates)、またはこれらの混合物から選択する。
本発明によるエラストマー組成物は、その他の一般に使用されている添加剤で、組成物に意図される特定の用途に基づいて選択した添加剤を含むことができる。たとえば、前記組成物には、酸化防止剤、老化防止剤、可塑剤、接着剤、オゾン防止剤(anti-ozone agents)、変性樹脂、繊維(たとえば、ケブラー(Kevlar)(登録商標)パルプ)、またはこれらの混合物を添加することができる。
特に、加工性をさらに改善するために、鉱油、植物油、合成潤滑油、またはこれらの混合物、たとえば芳香油、ナフテン油、フタレート、大豆油、またはこれらの混合物から選択した可塑剤を、本発明によるエラストマー組成物に添加することができる。可塑剤の量は、一般に2phr〜100phr、好ましくは5phr〜50phrの範囲である。
本発明によるエラストマー組成物は、先行技術で公知の技法により、ポリマー成分を、補強充填剤および任意に存在するその他の添加剤と混合して製造することができる。混合は、たとえば開放ミル型の開放型混合機を使用するか、または接線回転子(バンベリー(Banbury))もしくは連結回転子(インターミックス(Intermix))を備えるタイプの内部混合機を使用するか、またはKo−ニーダー(Ko−Kneader)型(バス(Buss))もしくは同時回転もしくは逆回転2軸スクリュータイプまたは2ロールミル内で行うことができる。
本発明について、多数の具体的な実施態様により、添付の図1に関してさらに詳細に説明する。図1は、本発明により製造されたタイヤの一部分の断面図である。
「a」は軸方向を示し、「r」は半径方向を示す。分かりやすくするため、図1は、タイヤの一部分のみを示すが、図示されていない他の部分は同じであり、半径方向「r」に対して対称に構成されている。
タイヤ(100)は、対向する側方縁部が個々のビードワイヤ(102)に結合されている少なくとも1つのカーカスプライ(101)を含む。カーカスプライ(101)とビードワイヤ(102)との結合は、カーカスプライ(101)の対向する側方縁部をビードワイヤ(102)周囲で折り返して、図1に示すように、いわゆるカーカスの折返し(101a)を形成して行われる。
あるいは、従来のビードワイヤ(102)は、周方向に伸張不能な一対の環状挿入物であって、同心コイル状に配置された長形の構成部品から形成された挿入物(図1に示さない)と置き換えることができる(たとえば、欧州特許出願EP928,680号明細書およびEP928,702号明細書参照)。この場合、カーカスプライ(101)は、前記環状挿入物の周囲で折り返されず、第1のカーカスプライの外側に付与された第2のカーカスプライ(図1に示さない)により結合が行われる。
カーカスプライ(101)は、一般に、互いに平行に配置されて、少なくとも部分的にエラストマー配合物の層で被覆された複数の補強コードからなる。これらの補強コードは、一般に、紡織繊維、たとえばレーヨン、ナイロンもしくはポリエチレンテレフタレート、または互いに撚り合わせて、合金(たとえば、銅/亜鉛、亜鉛/マンガン、亜鉛/モリブデン/コバルト合金など)で被覆した鋼ワイヤから製造される。
カーカスプライ(101)は、一般にラジアルタイプであり、つまり、周方向に対してほぼ垂直に配置された補強コードを含む。各々のビードワイヤ(102)は、タイヤ(100)の内周方向縁部に沿って画定されるビード(103)内に囲まれる。ビードによって、タイヤは、車輪の一部を構成するリム(図1に示さない)上に係合する。各々のカーカスの折返し(101a)によって画定されるスペースは、ビードワイヤ(102)が埋め込まれるビード充填剤(104)を含む。耐磨耗性ストリップ(105)は、一般に、カーカスの折返し(101a)に対して軸方向外側位置に配置される。
ベルト構造(106)は、カーカスプライ(101)の円周に沿って付与される。図1の特定の実施態様では、ベルト構造(106)は、複数の補強コード、一般に金属コードを含む2本のベルトストリップ(106a、106b)を含み、これらの補強コードは、各々のストリップ内で互いに平行であり、隣接するストリップと交差して、周方向に対して予め決められた角度を形成するように方向付けられる。半径方向に一番外側では、ベルトストリップ(106b)に、「0°ベルト」として一般に知られている少なくとも1枚の0°補強層(106c)が任意に付与され、この補強層は、一般に、複数の補強コード、通常は紡織コードを含み、これらの補強コードは、周方向に対して数度の角度で配置されて、エラストマー材料で被覆されて互いに結合される。
側壁(108)も、カーカスプライ(101)の外側に付与され、この側壁は、軸方向外側位置で、ビード(103)からベルト構造(106)の端部まで延在する。
側方縁部が側壁(108)に接続されるトレッドバンド(109)は、ベルト構造(106)の半径方向外側の位置に周方向に付与される。本発明により製造されるトレッドバンド(109)は、外面的には、地面に接触するように設計された転動面(109a)を有する。横断ノッチ(図1には示さず)により接続されて、転動面(109a)上に分布する様々な形状およびサイズの複数のブロックを画定する周方向溝が、この転動面(109a)に一般に設けられるが、転動面(109a)は、分かりやすくするために図1には平滑であるように表す。
一般に「小型側壁」として公知のエラストマー材料(110)から製造されるストリップは、任意に、側壁(108)とトレッドバンド(109)との間の接続領域に存在して良い。この小型側壁は、トレッドバンドとの同時押出しにより一般に得られ、トレッドバンド(109)と側壁(108)との間の機械的相互作用を改善することができる。あるいは、側壁(108)の端部部分は、トレッドバンド(109)の側方縁部を直接的に被覆する。トレッドバンド(109)と共に、一般に「キャップ&ベース」として公知の構造(図1には示さない)を形成する下層は、任意に、ベルト構造(106)とトレッドバンド(109)との間に配置することができる。
エラストマー材料の層(111)は、「付着シート」として機能し、つまりトレッドバンド(109)とベルト構造(106)との間を接続することができ、トレッドバンド(109)とベルト構造(106)との間に配置される。
チューブレスタイヤの場合、一般に「ライナー」として公知のゴム層(112)は、タイヤの膨張空気に必要な不浸透性を与え、やはり、カーカスプライ(101)に対して半径方向内側位置に設けられる。
本発明によりタイヤを製造する方法は、たとえばEP199,064号明細書、米国特許第4,872,822号明細書、米国特許第4,768,937号明細書に記載されている先行技術で公知の技法および装置を用いて行うことができ、この方法は、グリーンタイヤを製造する少なくとも1つの段階と、このタイヤを加硫処理する少なくとも1つの段階とを含む。
さらに詳細には、タイヤを製造するための方法は、タイヤの様々な部品(カーカスプライ、ベルト構造、ビードワイヤ、充填物、側壁およびトレッドバンド)に対応する一連の半完成品を事前に、互いに関係なく製造する段階を含み、これらの半完成品は、その後、適切な製造機械を使用して互いに結合される。次に、後続の加硫処理段階は、上記の半完成品を互いに結合して、一体構造の(monolithic)ブロック、つまり完成タイヤを形成する。
当然、上記の半完成品を製造する段階の前に、従来技術によって前記半完成品を構成する様々なブレンドを従来技術により調合して成形する段階が行われる。
このようにして得られたグリーンタイヤは、後続の成形および加硫処理段階に渡される。このために、使用する加硫処理成形型は、壁部を有する成形キャビティ内に、処理される個々のタイヤを収容するように設計され、この壁部は、加硫処理が完了した時点でタイヤの外面を画定するように逆成形される。
半完成品を使用せずに、タイヤまたはタイヤの部品を製造するための別法による方法は、たとえば上記の特許出願EP928,680号明細書およびEP928,702号明細書に開示されている。
グリーンタイヤは、タイヤの内面により画定された空間内に加圧流体を導入して、グリーンタイヤの外面を成形キャビティの壁部に対して圧迫して、成形することができる。広く実践されている成形方法の1つでは、エラストマー材料から製造され、蒸気および/または別の流体を圧力下で充填された加硫室が、成形キャビティ内部に閉鎖されたタイヤ内で膨張する。こうして、グリーンタイヤは、成形キャビティの内壁に圧迫され、所望の成形品が得られる。あるいは、成形は、膨張する加硫室がなくても、たとえば特許EP242,840号明細書に記載されているように、上記のように得られるタイヤ内面の構成に応じてトロイダル状金属支持体を賦形して、この支持体をタイヤ内部に設けることにより行うことができる。トロイダル状金属支持体と未加工エラストマー材料との熱膨張係数の差は、適切な成形圧力を得るために利用される。
この時点で、タイヤ内に存在する未加工エラストマー材料を加硫処理する段階が行われる。このため、加硫処理成形型の外壁は、加熱流体(一般に蒸気)に接触して、外壁がほぼ100℃〜230℃の最高温度に達するように配置される。同時に、タイヤを成形キャビティの壁部に圧迫するために使用した流体と同じ加圧流体を100℃〜250℃の最高温度まで加熱して使用し、タイヤの内面を加硫温度まで加熱する。エラストマー材料の質量全体を十分な程度まで加硫するのに必要な時間は、一般に3分から90分の間で異なる可能性があり、主にタイヤの寸法によって決まる。加硫が完了したら、タイヤを加硫処理成形型から取り出す。
本発明は、特にタイヤに関連して図示したが、本発明により製造することができるその他の架橋エラストマー製品として、たとえばコンベヤベルト、駆動ベルトまたは可撓性管が挙げられる。
本発明について、多くの調製例により以下で詳細に説明するが、単なる例として説明するものであり、本発明を限定するものではない。
実施例1〜4
エラストマー組成物の調整
表1に記載するエラストマー組成物は、以下のように製造した(各成分の量は、phrで記載する)。
硫黄、TBBSおよびPVIを除くすべての成分を、接線混合機(Banbury)で約5分間混合した(第1段階)。温度が145±5℃に達した後直ちに、エラストマー組成物を排出した。次に、硫黄、TBBSおよびPVIを添加し、2ロールミル内で混合した(第2段階)。
Figure 2005523967
100℃におけるムーニー粘度ML(1+4)は、ISO規格289/1に従って、上記で得られた非架橋組成物について測定した。結果を表2に記載する。
170℃で10分間架橋した前記エラストマー組成物のサンプルについて、以下の特性を測定した。
−ISO規格37による23℃における引張機械特性(tensilemechanical properties)(CA1=100%伸張時応力、CA3=300%伸張時応力、S.B.=破断点応力、E.B.=破断点伸び);
−ISO規格48による23℃における国際ゴム硬度(IHRD);
−ISO規格4662による23℃における弾性反発;
−DIN規格53516による23℃における磨耗量で、実施例1の基準組成物(100に設定)に対する相対容量損失で表現される量。
得られた結果を表2に記載する。
Figure 2005523967
表2に記載する結果は、本発明によるエラストマー組成物(実施例4)が比較的低いムーニー粘度値を有し、その結果、加工性が改善されていることを示す。さらに、前記エラストマー組成物から得られた架橋製品は、比較的良好な耐磨耗性を示す。前記の結果は、架橋製品の機械的特性を損なうことなく得られた。
実施例5〜8
エラストマー組成物の調製
表3に記載したエラストマー組成物は、以下のように調整した(種々の成分の量は、phrで記載する)。
酸化亜鉛、硫黄、6PPD、DPG80およびCBS以外のすべての成分を、接線回転子(Banbury)を備えるタイプの内部混合機内で約5分間一緒に混合した(第1段階)。温度が145±5℃に達すると直ちに、エラストマー組成物が排出された。酸化亜鉛および6PPDを添加し、接線回転子(Banbury)を備えるタイプの内部混合機内で約4分間混合した(第2段階)。温度が125±5℃に達すると直ちに、エラストマー組成物が排出された。次に、硫黄、DPG80およびCBSを添加し、2ロールミル内で混合した(第3段階)。
Figure 2005523967
100℃におけるムーニー粘度ML(1+4)は、ISO規格289/1に従って、上記で得られた非架橋組成物について測定した。得られた結果を表4に記載する。
170℃で10分間架橋した前記エラストマー組成物のサンプルについて、以下の特性を測定した。
−ISO規格37による23℃における引張機械特性(CA1=100%伸張時応力、CA3=300%伸張時応力、S.B.=破断点応力、E.B.=破断点伸び);
−ISO規格48による23℃における国際ゴム硬度(IHRD);
−ISO規格4662による23℃における弾性反発;
−DIN規格53516による23℃における磨耗量で、実施例5の基準組成物(100に設定)に対する相対容量損失で表現される量。
得られた結果を表4に記載する。
Figure 2005523967
表4に記載の結果は、本発明によるエラストマー組成物(実施例8)が、比較的低いムーニー粘度値を有し、その結果、加工性が改善されていることを示す。さらに、前記エラストマー組成物から得られた架橋製品は、比較的良好な耐摩擦性を示す。前記の結果は、架橋製品の機械的特性を損なうことなく得られた。
本発明により製造されたタイヤの一部分の断面図である。

Claims (44)

  1. エラストマー組成物を架橋させて得られた架橋エラストマー材料を含む少なくとも1個の構造要素を備える車輪用タイヤであって、前記エラストマー組成物が、
    (a)少なくとも1種類のジエンエラストマーポリマーと;
    (b)少なくとも1種類の補強充填剤と;
    (c)0.05phr〜10phrの酸化亜鉛と;
    (d)0.1phr〜20phrの少なくとも1種類の脂肪酸アミドと;
    (e)R−COOHの式を有するカルボン酸で、Rが直鎖または分枝C〜C24アルキル基、直鎖または分枝C〜C24アルケニル基、C〜C24シクロアルキル基、C〜C24アリール基、C〜C24アルキルアリール基またはアリールアルキル基から選択されるカルボン酸の少なくとも1種類の亜鉛塩0.1phr〜15phrとを含む車輪用タイヤ。
  2. −少なくとも1つのカーカスプライがほぼトロイダル構成に賦形され、その対向側縁が右側および左側のビードワイヤそれぞれに結合し、各ビードワイヤがそれぞれのビード内に囲まれている、カーカス構造と;
    −前記カーカス構造に対して周方向に外側位置に付与された少なくとも1本のベルトストリップを備えるベルト構造と;
    −前記ベルト構造に周方向に重畳するトレッドバンドと;
    −前記カーカス構造に対して側方に対向側部に付与された1対の側壁とを備え、
    前記エラストマー組成物を含む前記構造要素がトレッドバンドである、請求項1に記載のタイヤ。
  3. 酸化亜鉛(c)が、0.1phr〜6.0phrの量でエラストマー組成物に添加される、請求項1または2に記載のタイヤ。
  4. 酸化亜鉛(c)が、0.5phr〜5.0phrの量でエラストマー組成物に添加される、請求項3に記載のタイヤ。
  5. 脂肪酸アミド(d)が、0.5phr〜10phrの量でエラストマー組成物に添加される、請求項1または2に記載のタイヤ。
  6. 前記脂肪酸アミド(d)が、2.0phr〜6.0phrの量でエラストマー組成物に添加される、請求項5に記載のタイヤ。
  7. カルボン酸の亜鉛塩(e)が、0.5phr〜10phrの量でエラストマー組成物に添加される、請求項1または2に記載のタイヤ。
  8. カルボン酸の亜鉛塩(e)が、1.0phr〜5.0phrの量でエラストマー組成物に添加される、請求項7に記載のタイヤ。
  9. ジエンエラストマーポリマー(a)が、20℃未満のガラス転移温度(T)を有する、請求項1〜8のいずれか一項に記載のタイヤ。
  10. ジエンエラストマーポリマー(a)が、シス−1,4−ポリイソプレン、3,4−ポリイソプレン、ポリブタジエン、任意にハロゲン化したイソプレン/イソブテンコポリマー、1,3−ブタジエン/アクリロニトリルコポリマー、スチレン/1,3−ブタジエンコポリマー、スチレン/イソプレン/1,3−ブタジエンコポリマー、スチレン/1,3−ブタジエン/アクリロニトリルコポリマー、またはこれらの混合物から選択される、請求項9に記載のタイヤ。
  11. エラストマー組成物が、1種類以上のモノオレフィンとオレフィンコモノマーまたはその誘導体(a’)との少なくとも1種類のエラストマーポリマーを含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載のタイヤ。
  12. エラストマーポリマー(a’)が、エチレン/プロピレンコポリマー(EPR)またはエチレン/プロピレン/ジエンコポリマー(EPDM);ポリイソブテン;ブチルゴム;ハロブチルゴム;またはこれらの混合物から選択される、請求項10に記載のタイヤ。
  13. 補強充填剤(b)が、カーボンブラック、シリカ、アルミナ、アルミノシリケート、炭酸カルシウム、カオリン、またはこれらの混合物から選択される、請求項1〜12のいずれか一項に記載のタイヤ。
  14. 補強充填剤(b)がカーボンブラックである、請求項13に記載のタイヤ。
  15. 補強充填剤(b)がシリカである、請求項13に記載のタイヤ。
  16. 補強充填剤(b)が、0.1phr〜120phrの量でエラストマー組成物に添加される、請求項1〜15のいずれか一項に記載のタイヤ。
  17. 補強充填剤(b)が、20phr〜90phrの量でエラストマー組成物に添加される、請求項16に記載のタイヤ。
  18. 脂肪酸アミド(d)が、以下の式(II)または(III)
    Figure 2005523967

    (式中:
    −RおよびRは、互いに同じであっても異なっても良く、直鎖または分枝C〜C24アルキル基、直鎖または分枝C〜C24アルケニル基、C〜C24シクロアルキル基から選択され;
    −Rは直鎖または分枝C〜C10アルキレン基であり;
    −Rは水素、または直鎖もしくは分枝C〜C24アルキル基、直鎖もしくは分枝C〜C24アルケニル基、C−C24シクロアルキル基である)を有する化合物から選択される、請求項1〜17のいずれか一項に記載のタイヤ。
  19. 脂肪酸アミド(d)が、アセトアミド、プロピオンアミド、n−ブチルアミド、n−バレルアミド、n−カプロアミド、ステアリン酸アミド、ラウロイルアミド、ミリスチン酸アミド、アラキドアミド、ベヘニン酸アミド、エチレン−ビス−ステアリン酸アミド、エチレン−ビス−オレイン酸アミド、またはこれらの混合物から選択される、請求項18に記載のタイヤ。
  20. 脂肪酸アミド(d)がステアリン酸アミドである、請求項19に記載のタイヤ。
  21. 式R−COOHのカルボン酸が、C〜C10ヤシ油酸、ステアリン酸、ラウリン酸、オレイン酸、オクタン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、リノール酸、安息香酸、クロロ安息香酸、メチル安息香酸、ナフチル酸から選択される、請求項1〜20のいずれか一項に記載のタイヤ。
  22. (a)少なくとも1種類のジエンエラストマーポリマーと、
    (b)少なくとも1種類の補強充填剤と、
    (c)0.05phr〜10phrの酸化亜鉛と、
    (d)0.1phr〜20phrの少なくとも1種類の脂肪酸アミドと、
    (e)R−COOHの式を有するカルボン酸で、Rが直鎖または分枝C〜C24アルキル基、直鎖または分枝C〜C24アルケニル基、C〜C24シクロアルキル基、C〜C24アリール基、C〜C24アルキルアリール基またはアリールアルキル基から選択されるカルボン酸の少なくとも1種類の亜鉛塩0.1phr〜15phrとを含む架橋性エラストマー組成物を含むタイヤのトレッドバンド。
  23. 酸化亜鉛(c)が、0.1phr〜6.0phrの量でエラストマー組成物に添加される、請求項22に記載のタイヤのトレッドバンド。
  24. 酸化亜鉛(c)が、0.5phr〜5.0phrの量でエラストマー組成物に添加される、請求項23に記載のタイヤ。
  25. 脂肪酸アミド(d)が、0.5phr〜10phrの量でエラストマー組成物に添加される、請求項22に記載のタイヤのトレッドバンド。
  26. 脂肪酸アミド(d)が、2.0phr〜6.0phrの量でエラストマー組成物に添加される、請求項25に記載のタイヤのトレッドバンド。
  27. カルボン酸の亜鉛塩(e)が、0.5phr〜10phrの量でエラストマー組成物に添加される、請求項22に記載のタイヤのトレッドバンド。
  28. カルボン酸の亜鉛塩(e)が、1.0phr〜5.0phrの量でエラストマー組成物に添加される、請求項27に記載のタイヤのトレッドバンド。
  29. ジエンエラストマーポリマーが、請求項10〜12のいずれか一項により規定される、請求項22〜28のいずれか一項に記載のタイヤのトレッドバンド。
  30. 補強充填剤(b)が請求項13〜17のいずれか一項により規定される、請求項22〜29のいずれか一項に記載のタイヤのトレッドバンド。
  31. 脂肪酸アミド(d)が、請求項18〜20のいずれか一項により規定される、請求項22〜30のいずれか一項に記載のタイヤのトレッドバンド。
  32. 式R−COOHのカルボン酸が、請求項21により規定される、請求項22〜31のいずれか一項に記載のタイヤのトレッドバンド。
  33. (a)少なくとも1種類のジエンエラストマーポリマーと、
    (b)少なくとも1種類の補強充填剤と、
    (c)0.05phr〜10phrの酸化亜鉛と、
    (d)0.1phr〜20phrの少なくとも1種類の脂肪酸アミドと、
    (e)R−COOHの式を有するカルボン酸で、Rは直鎖または分枝C〜C24アルキル基、直鎖または分枝C〜C24アルケニル基、C〜C24シクロアルキル基、C〜C24アリール基、C〜C24アルキルアリール基またはアリールアルキル基から選択されるカルボン酸の少なくとも1種類の亜鉛塩0.1phr〜15phrとを含むエラストマー組成物。
  34. 酸化亜鉛(c)が、0.1phr〜6.0phrの量で添加される、請求項33に記載のエラストマー組成物。
  35. 酸化亜鉛(c)が、0.5phr〜5.0phrの量で添加される、請求項34に記載のエラストマー組成物。
  36. 脂肪酸アミド(d)が、0.5phr〜10phrの量で添加される、請求項34に記載のエラストマー組成物。
  37. 脂肪酸アミド(d)が、2.0phr〜6.0phrの量で添加される、請求項36に記載のエラストマー組成物。
  38. カルボン酸の亜鉛塩(e)が、0.5phr〜10phrの量で添加される、請求項34に記載のエラストマー組成物。
  39. カルボン酸の亜鉛塩(e)が、1.0phr〜5.0phrの量で添加される、請求項38に記載のエラストマー組成物。
  40. ジエンエラストマーポリマーが、請求項10〜12のいずれか一項により規定される、請求項33〜39のいずれか一項に記載のエラストマー組成物。
  41. 補強充填剤(b)が、請求項13〜17のいずれか一項により規定される、請求項33〜40のいずれか一項に記載のエラストマー組成物。
  42. 脂肪酸アミド(d)が、請求項18〜20のいずれか一項により規定される、請求項33〜41のいずれか一項に記載のエラストマー組成物。
  43. 式R−COOHのカルボン酸が、請求項21により規定される、請求項33〜42のいずれか一項に記載のエラストマー組成物。
  44. 請求項33〜43のいずれか一項に記載のエラストマー組成物を架橋させて得られる架橋エラストマー製品。
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