JP6696676B2 - 改善されたゴム組成物及びその使用 - Google Patents
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Description
本明細書に記載する用語は、実施形態を説明するためだけのものであり、全体として本発明を限定すると解釈すべきではない。
上述のとおり、第1〜第3の実施形態によれば、ゴム組成物は、80〜100phrの、85%以上のシス1,4−結合含量を有するポリブタジエン、ポリイソプレン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される合成共役ジエンモノマー含有ポリマーを含む。第1〜第3の実施形態の特定の実施形態では、ゴム組成物は、90〜100phrの、85%以上のシス1,4−結合含量を有するポリブタジエン、ポリイソプレン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される合成共役ジエンモノマー含有ポリマーを含む。第1〜第3の実施形態の更に他の実施形態では、ゴム組成物は、100phrの、85%以上のシス1,4−結合含量を有するポリブタジエン、ポリイソプレン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される合成共役ジエンモノマー含有ポリマーを含む。第1〜第3の実施形態によるゴム組成物は、80〜100phr(合計)の、85%以上のシス1,4−結合含量を有するポリブタジエン及びポリイソプレンのうちの1つ以上を含むことができることを理解すべきである。更に、このようなゴム組成物は、85%以上のシス1,4−結合含量を有する2種類以上のポリブタジエン、2種類以上のポリイソプレン、及びこれらの組み合わせを含むことができる。
上述のとおり、第1〜第3の実施形態によれば、ゴム組成物は、1〜10phrの式(I)の少なくとも1つの脂肪酸アミド化合物を含む。式(I)は、以下のとおりである。R1[C(=O)N(H)R2]x(式中、x=1、2、又は3であり、各[C(=O)N(H)R2]は、同じであるか又は異なり、R1は、C1〜C21のアルキル、C2〜C21のアルケニル、及びC3〜C21のシクロアルキル、C5〜C20の芳香族、C7〜C30のアルカリルから選択され、R2は、H、C1〜C21のアルキル、C2〜C21のアルケニル、及びC3〜C21のシクロアルキル、C5〜C20の芳香族、C7〜C30のアルカリル、R3N(H)C(=O)R4(R3は、式(I)のNに結合している)、及びR3N(R5)2(各R5は、独立して、H、C1〜C20のアルキル、C2〜C20のアルケニル、C3〜C20のシクロアルキル、C5〜C20の芳香族、及びC7〜C20のアルカリルからなる群から選択され、R2又はその末端R5は、任意選択的に、1つ以上のOHで置換される)から選択され、R3は、C1〜C20のアルキル、C2〜C20のアルケニル、及びC3〜C20のシクロアルキレンから選択され、R4は、R1、C1〜C20のアルキル、C2〜C20のアルケニル、C3〜C20のシクロアルキル、C5〜C20の芳香族、及びC7〜C20のアルカリルから選択される)。第1〜第3の実施形態の特定の実施形態では、ゴム組成物は、2〜5phrの式(I)の少なくとも1つの脂肪酸アミド化合物を含む。
第1〜第3の実施形態の特定の実施形態では、式(I)中のR1は、フェニル、すなわち、−C5H6であり、x=3である。このような実施形態では、3つの[C(=O)NHR2]基は、好ましくは、ベンゼン環における1、3、及び5位に存在し、化合物は、一般的に、1,3,5−ベンゼントリスアミドと称することができる。このような実施形態では、R2は、上の段落に提供したとおりの定義を有するとみなすべきである。このような1,3,5−ベンゼントリスアミドの非限定的な例としては、N,N’,N’’−トリス(シクロヘキシル)ベンゼン−1,3,5−トリカルボキサミド(CBCA)及びN,N’,N’’−トリス(デシル)ベンゼン−1,3,5−トリカルボキサミド(DBCA)が挙げられるが、これらに限定されない。
上述のとおり、第1〜第3の実施形態によれば、ゴム組成物は、1〜20phrの少なくとも1つのプロセス油を含む。芳香族、ナフテン系、及び低PCA油が挙げられるがこれらに限定されない、様々な種類のプロセス油を利用してよい。好適な低PCA油としては、IP346法によって測定したとき3重量パーセント未満の多環式芳香族含量を有するものが挙げられる。IP346法の手順は、Institute of Petroleum(英国)発行のStandard Methods for Analysis & Testing of Petroleum and Related Products and British Standard 2000 Parts,2003,62nd editionに見出しうる。好適な低PCA油としては、軽度抽出溶媒和物(MES)、処理留出物芳香族抽出物(TDAE)、TRAE、及び重ナフテン系が挙げられる。好適なMES油は、CATENEX SNR(SHELL製)、PROREX 15及びFLEXON 683(EXXONMOBLE製)、VIVATEC 200(BP製)、PLAXOLENE MS(TOTALFINAELF製)、TUDALEN 4160/4225(DAHLEKE製)、MES−H(REPSOL製)、MES(Z8製)、並びにOLIO MES S201(AGIP製)として市販されている。好適なTDAE油は、TYREX 20(EXXONMOBIL製)、VIVATEC 500、VIVATEC 180、及びENERTHENE 1849(BP製)、並びにEXTENSOIL 1996(REPSOL製)として入手可能である。好適な重ナフテン系油は、SHELLFELX 794、ERGON BLACK OIL、ERGON H2000、CROSS C2000、CROSS C2400、及びSAN JOAQUIN 2000Lとして入手可能である。また、好適な低PCA油としては、野菜、木の実、及び種子から採取できるものなど、様々な植物起源の油も挙げられる。非限定的な例としては、ダイズ油、ヒマワリ油、サフラワー油、コーン油、亜麻仁油、綿実油、菜種油、カシュー油、ゴマ油、ツバキ油、ホホバ油、マカダミアナッツ油、ココナツ油、及びヤシ油が挙げられるが、これらに限定されない。
上述のとおり、第1〜第3の実施形態によれば、ゴム組成物は、0〜100phrの少なくとも1つの補強充填剤を含む。第1〜第3の実施形態の特定の実施形態では、補強充填剤の総量は、5〜100phrである。第1〜第3の実施形態の特定の実施形態では、補強充填剤の総量は、20〜100phrである。好ましくは、第1〜第3の実施形態によるゴム組成物は、0〜100phr(5〜100phr及び20〜100phrを含む)の、シリカ若しくはカーボンブラックのうちの少なくとも一方、又は両方の組み合わせを含む少なくとも1つの補強充填剤を含む。
第1〜第3の実施形態のうち特定の実施形態では、ゴム組成物は硬化パッケージを含む。一般的に、硬化パッケージは、加硫剤;加硫促進剤;加硫活性化剤(例えば、酸化亜鉛、ステアリン酸など);加硫阻害剤、及びスコーチ防止剤のうちの少なくとも1つを含む。特定の実施形態では、硬化パッケージは、少なくとも1つの加硫剤と、少なくとも1つの加硫促進剤と、少なくとも1つの加硫活性化剤と、任意選択的に、加硫阻害剤及び/又はスコーチ防止剤と、を含む。加硫促進剤及び加硫活性化剤は、加硫剤の触媒として作用する。加硫阻害剤及びスコーチ防止剤は、当該技術分野において既知であり、所望の加硫特性に基づいて当業者が選択することができる。
ゴム組成物がカーボンブラック以外(又はカーボンブラックに加えて)充填剤を含む場合、他の充填剤の別個の添加につき別個の再粉砕段階を使用することが多い。この段階は、多くの場合、マスターバッチ段階で使用される温度、すなわち、約90℃から約150℃の落下温度への勾配、と同様であるが、わずかに低いことが多い温度で実施される。この出願の目的のために、用語「マスターバッチ」は、マスターバッチ段階中に存在する組成物若しくは任意の再粉砕段階中に存在する組成物、又はこれらの両方を意味する。
既に論じたとおり、本明細書に開示する第1の実施形態によれば、ゴム組成物は、(i)又は(ii)のうちの少なくとも1つを満たし:(i)は、以下のとおりである。式(I)の脂肪酸アミド化合物は含有しないが、合成共役ジエンモノマー含有ポリマー組成物中の少なくとも1つの脂肪酸アミドの量と等しいphr量の追加のプロセス油を含有する比較ゴム化合物に基づいて、110%以上の摩耗指数(10〜75%の範囲の少なくとも1つのスリップ率の下で測定)を有することによって示される摩耗の低減を示す。
ひずみ誘起結晶化は、応力(ひずみ)に供されたときに非晶質材料が受ける相変態である。ポリイソプレン、ポリブタジエン、及びスチレン−ブタジエンコポリマーなどの合成ゴムは、通常、天然ゴムが本質的に有している高レベルのひずみ誘起結晶化を示さないが、本明細書に開示するとおり式(I)の少なくとも1つの脂肪酸アミドを使用することによって、このような合成ゴムがひずみ誘起結晶化を示すことができるようになる。
特定の実施形態では、第1〜第3の実施形態によるゴム組成物は、タイヤの構成部品において利用される。このようなタイヤの構成部品の非限定的な例としては、タイヤサイドウォール及びタイヤトレッドが挙げられるが、これらに限定されない。特定の実施形態では、第1〜第3の実施形態によるゴム組成物は、タイヤサイドウォールにおいて利用される。特定の実施形態では、第1〜第3の実施形態によるゴム組成物は、タイヤサイドウォールにおいて利用される。また、以下の実施形態が、本明細書に十分に開示されているとみなすべきである。第1〜第3の実施形態の前述の実施形態のいずれかによる(すなわち、本願全体を通して記載する)ゴム組成物を含むタイヤトレッド、第1〜第3の実施形態の前述の実施形態のいずれかによる(すなわち、本願全体を通して記載する)ゴム組成物を含むタイヤサイドウォール、並びにこのようなタイヤトレッド及び/又はこのようなタイヤサイドウォールが組み込まれたタイヤ。
EBSAを、カーボンブラック充填高シスポリブタジエン含有ゴム組成物のひずみ誘起結晶化及び摩耗を強化する能力について評価した。基本処方を表1に示す。EBSAを、基本処方に加えて及び部分油置換物として、2及び4phrの濃度で300グラムのブラベンダーバッチに添加した。また、EBSAを、高シスポリブタジエンの代わりに低シスポリブタジエンを含有するゴム組成物にも添加した。
実施例2(b):オクタデカンアミド(SA):
この実施例では、EBSA及びSAは、カーボンブラック充填ゴム組成物のひずみ誘起結晶化及び摩耗を強化する能力のためであった。基本処方は、実施例1と同様であり、表1に示すとおりである。EBSA及びSAを、部分的油代替物として3phrの濃度で300グラムのブラベンダーバッチに添加した。低シスポリブタジエン(上記表2Aと同じポリマー)、高シスポリブタジエン(上記表2Bと同じポリマー)、及び合成ポリイソプレンの3つの異なるポリマーを試験した。
以下の2つの合成について、アミン化合物(86ミリモル)を乾燥N−メチル−2−ピロリドン(200mL)、乾燥トリエチルアミン(50mL)に溶解させた。1,3,5−ベンゼン−トリカルボニルトリクロリド(24ミリモル、THF中)をゆっくりと添加し、混合物を70℃で3時間撹拌した。室温まで冷ました後、混合物を氷水(600mL)中で沈殿させた。次いで、混合物を濾過して、固体を回収し、水で洗浄し、乾燥させた。得られた生成物をDMF(N,N−ジメチルホルムアミド)からの再結晶化によって精製した。
CBCAを合成するために、シクロヘキシルアミンをアミン化合物として用いた。1回再結晶化した後、7.4グラム(収率68%)の白色の固体が得られた。1H NMR(DMSO−d6):1.12(m,3H);1.30(m,12H);1.59(d,J=11.4Hz,3H);1.77(m,12H);8.29(s,3H);8.48(d,J=7.8Hz,3H)。l3C NMR(CF3COOD/CDCl3):25.04(9C);32.44(6C);51.77(3C);130.82(3C);134.42(3C);168.08(3C)。
DBCAを合成するために、デシルアミンをアミン化合物として用いた。1回再結晶化した後、9.0グラム(収率60%)の白色の固体が得られた。1H NMR(CDCl3):0.89(m,9H);1.28(bs,54H);7.40(s,3H);7.76(bs,3H)。l3C NMR(CDC13):14.02(3C);22.60(1C);22.65(2C);26.82(1C);27.09(2C);29.25〜29.72(14C);31.82(1C);31.90(2C);33.62(1C);40.05(2C);42.09(1C);127.02(3C);135.42(3C);167.50(3C)。
Claims (8)
- ゴム組成物であって、
(a)80〜100phrの、85%以上のシス1,4−結合含量を有するポリブタジエンと、
(b)20phr以下の、85%未満のシス1,4−結合含量を有するポリブタジエン、スチレン−ブタジエンコポリマー、ネオプレン、イソブチレン、天然ゴム、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される共役ジエンモノマー含有ポリマー又はコポリマーと、
(c)1〜10phrの、式(I)の少なくとも1つの酸アミド化合物と、
(d)1〜20phrの、少なくとも1つのプロセス油と、
(e)0〜100phrの、少なくとも1つの補強充填剤と、
(f)任意選択的に、硬化パッケージと、を含み、
式(I)が、R1[C(=O)N(H)R2]xであり、
式中、x=1、2、又は3であり、各[C(=O)N(H)R2]は、同じであるか又は異なり、
R1は、C1〜C21のアルキル、C2〜C21のアルケニル、及びC3〜C21のシクロアルキル、C5〜C20の芳香族、C7〜C30のアルカリルから選択され、
R2は、H、C1〜C21のアルキル、C2〜C21のアルケニル、及びC3〜C21のシクロアルキル、C5〜C20の芳香族、C7〜C30のアルカリル、R3N(H)C(=O)R4(R3は、式(I)のNに結合している)、及びR3N(R5)2(各R5は、独立して、H、C1〜C20のアルキル、C2〜C20のアルケニル、C3〜C20のシクロアルキル、C5〜C20の芳香族、及びC7〜C20のアルカリルからなる群から選択され、R2又はその末端R5は、任意選択的に1つ以上のOHで置換されていてもよい)から選択され、
R3は、C1〜C20のアルキル、C2〜C20のアルケニル、及びC3〜C20のシクロアルキレンから選択され、
R4は、R1、C1〜C20のアルキル、C2〜C20のアルケニル、C3〜C20のシクロアルキル、C5〜C20の芳香族、及びC7〜C20のアルカリルから選択されるゴム組成物であり、
硬化時に、以下の(i)又は(ii)、すなわち、
(i)式(I)の酸アミド化合物は含有しないが、前記合成共役ジエンモノマー含有ポリマー組成物中の前記少なくとも1つの酸アミドの量と等しいphr量の追加のプロセス油を含有する比較ゴム化合物に基づいて、110%以上の摩耗指数(10〜75%の範囲の少なくとも1つのスリップ率の下で測定)を有することによって示される摩耗の低減を示す、及び
(ii)ひずみ誘起結晶化を示す、のうちの少なくとも1つを満たす、ゴム組成物。 - x=2又は3である、請求項1に記載のゴム組成物。
- R1がフェニルであり、x=3であり、R2が、請求項1で定義されるとおりである、請求項1に記載のゴム組成物。
- 亜鉛カルボキシレート硬化剤を含有しない、請求項1〜3のいずれか一項に記載のゴム組成物。
- (c)及び(d)の合計量が、20phr以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のゴム組成物。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載のゴム組成物をタイヤトレッド又はタイヤサイドウォールに組み込むことを含む、タイヤのトレッド又はタイヤサイドウォールにおける摩耗の低減又は耐久性の改善を達成する方法。
- 請求項1に記載のゴム組成物を使用することを含む、合成ゴムに基づく組成物においてひずみ誘起結晶化を達成する方法であって、(c)の前記少なくとも1つの酸アミド化合物が、(a)、(b)、(d)、(e)、及び(f)と混合され、硬化時に、前記組成物がひずみ誘起結晶化を示す方法。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載のゴム組成物を含む、タイヤトレッド又はタイヤサイドウォール。
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