JP7002845B2 - 低温性能及びウェットトラクションのためのトレッドを有するタイヤ - Google Patents
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Description
例えば、高分子量の高Tg(高ガラス転移温度)ジエン系合成エラストマーを含有するタイヤトレッドゴム組成物は、そのような目的、特にウェットトラクション(湿潤路面でのタイヤトレッドのトラクション)にとって望ましいであろう。そのようなタイヤトレッドは、その補強フィラーが主に沈降シリカである場合に望ましいため、その補強フィラーは沈降シリカに富むと見なすことができる。
そのような目的のために、トレッドゴム組成物がタイヤトレッドのウェットトラクションを促進する高Tgエラストマーを含有し、該ゴム組成物が寒冷気候の冬季性能、特に車両の雪道走行を促進するために低温で低剛性の物性も有するようなトレッドゴム組成物を提供することについて評価することが求められている。
そのようなバランスのトレッドゴム性能をトレッドゴム組成物に提供するという課題を達成するためには、譲歩と調整が求められるであろうと認識されている。
(A)様々な表面積の沈降シリカを含む高含量のシリカ補強剤(トラクション促進樹脂含有トレッドに対するそれらの寄与を評価するため)と共に、
(B)様々な軟化点のトラクション促進樹脂(高シリカ補強剤含有トレッドに対するそれらのウェットトラクション促進における援助を評価するため)
を含む、沈降シリカフィラー補強剤とトラクション促進樹脂の組合せを含有するゴム組成物について評価することも求められている。
(A)100phrの共役ジエン系エラストマー、すなわち、
(1)約50~約10phrのシス1,4-ポリブタジエンゴム(約-90℃~約-110℃の範囲のTg及び少なくとも95パーセントの異性体シス1,4-含量を有する)と、
(2)約50~約90phrのスチレン/ブタジエンエラストマー(約-65℃~約-55℃の範囲のTgを有する)と
を含む共役ジエン系エラストマー;
(B)約100~約200、あるいは約120~約180phrのゴム補強フィラー、すなわち、ゴム補強カーボンブラック及び約50~約110、あるいは約80~約100m2/gの範囲の窒素(BET)表面積を有する沈降シリカ(アモルファス合成沈降シリカ)(ここで、ゴム補強カーボンブラックは1phrまたは約2~約15phrの量で存在する)と共に、沈降シリカのためのシリカカップリング剤(前記沈降シリカ上のヒドロキシル基(例えばシラノール基)と反応する部分と前記ジエン系エラストマーと相互作用する別の異なる部分とを有する)も含むゴム補強フィラー;及び
(C)約110℃~約170℃の範囲の軟化点(Sp)を有する約30~約70phrのトラクション促進樹脂(例えば、前記トレッドと地面との間のトラクション)、すなわち、約110℃~約130℃の範囲の軟化点を有するスチレン-アルファメチルスチレンコポリマー樹脂、約120℃~約170℃の範囲の軟化点を有するテルペン-フェノール樹脂、約110℃~約170℃の範囲の軟化点を有するクマロン-インデン樹脂、約110℃~約170℃の範囲の軟化点を有する石油炭化水素樹脂、約110℃~約170℃の範囲の軟化点を有するテルペンポリマー樹脂、及び約110℃~約170℃の範囲の軟化点を有するロジン誘導樹脂及びコポリマーの少なくとも一つを含むトラクション促進樹脂
を含むゴム組成物から製造されている。
一態様において、前記スチレン/ブタジエンエラストマーは、約10~約50パーセントの範囲のスチレン含量を有する。
一態様において、前記スチレン/ブタジエンエラストマーは、前記沈降シリカ上のヒドロキシル基と反応する、アルコキシ基と第一アミン基及びチオール基の少なくとも一つとを含む官能基(例えばアルコキシ基とチオール基)で末端官能化されたスチレン/ブタジエンエラストマーであり、そして約-65℃~約-55℃の範囲のTgを有する。
一態様において、前記トレッドゴム組成物はさらに、25、あるいは約15phrまでの少なくとも一つの追加のジエン系エラストマーを含有する。そのような追加のエラストマーは、例えば、シス1,4-ポリイソプレン(天然ゴム又は合成ゴム)、及びイソプレンとブタジエンのコポリマーの少なくとも一つを含みうる。
一態様において、前記沈降シリカとシリカカップリング剤をゴム組成物に添加し、ゴム組成物内のその場で互いに反応させることもできる。
(a)ビス(3-トリアルコキシシリルアルキル)ポリスルフィド(そのポリスルフィ
ド連結ブリッジ中に平均約2~約4、あるいは約2~約2.6又は約3.2~約3.8個
の範囲の硫黄原子を含有する)、又は
(b)有機アルコキシメルカプトシラン、又は
(c)それらの組合せ
を含む。
一態様において、スチレン/アルファメチルスチレントラクション促進樹脂は、例えば、スチレンとアルファメチルスチレンの比較的短鎖コポリマーである。一態様において、そのような樹脂は、例えば、炭化水素溶媒中でのスチレンとアルファメチルスチレンのカチオン共重合により、適切に製造できる。スチレン/アルファメチルスチレン樹脂は、例えば、約10~約90パーセントの範囲のスチレン含量を有しうる。スチレン/アルファメチルスチレン樹脂は、例えば、約110℃~約150℃、あるいは約110℃~130℃の範囲の軟化点を有しうる。スチレン/アルファメチルスチレン樹脂の例は、例えば、Cray Valley社製のNorsoleneTM W120などであろう。
本実施例では、タイヤトレッド用の例示的ゴム組成物を製造し、ウェットトラクションと寒冷気候(冬季)性能の組合せを促進するための使用のための評価をした。
7沈降シリカXとしてPPG社製HiSil315G-DTM。約125m2/gのBET(窒素)表面積を有する。
9ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ポリスルフィド(そのポリスルフィドブリッジ中に平均約2~約2.6個の範囲の連結硫黄原子を含有する)を含むシリカカップリング剤として、Evonik社製Si266TM。
11硫黄硬化促進剤としてスルフェンアミド一次促進剤及びジフェニルグアニジン二次促進剤。
予測低温(冬季雪道)性能を求めるために、ゴムの剛性試験(貯蔵弾性率G’)を-20℃で実施し、低い運転温度でのコンパウンド(ゴム組成物)の剛性値を求めた。
ウェットトラクション-タンデルタ(-10℃)及び寒冷気候性能-G’(-20℃)の考察
(A)低表面積沈降シリカの使用
実験ゴムサンプルBとCは、対照ゴムサンプルAと同量の同一トラクション樹脂(スチレン-アルファメチルスチレンコポリマー)を使用したが、実質的に低表面積の沈降シリカを使用した(BET窒素表面積は、対照ゴムサンプルAの沈降シリカのBET表面積が125m2/gであるのに対し90m2/g)。
実験ゴムサンプルDとEは、実験ゴムサンプルB及びCと同じ低表面積沈降シリカを使用した(BET窒素表面積は、対照ゴムサンプルAの沈降シリカのBET表面積が125m2/gであるのに対し90m2/g)。
本発明を例示する目的で一定の代表的態様及び詳細を示してきたが、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、その中で多様な変更及び修正が可能であることは当業者には明らかであろう。
1.接地を目的とした周方向ゴムトレッドを有する空気入りタイヤであって、前記トレッドは、100重量部のエラストマーあたりの重量部(phr)を基にして:
(A)100phrの共役ジエン系エラストマー、すなわち、
(1)約50~約10phrのシス1,4-ポリブタジエンゴム(約-90℃~約-110℃の範囲のTg及び少なくとも95パーセントの異性体シス1,4-含量を有する)と、
(2)約50~約90phrのスチレン/ブタジエンエラストマー(約-65℃~約-55℃の範囲のTgを有する)と
を含む共役ジエン系エラストマー;
(B)約100~約200phrのゴム補強フィラー、すなわち、ゴム補強カーボンブラック及び約50~約110m2/gの範囲の窒素表面積を有する沈降シリカ(ここで、ゴム補強カーボンブラックは1phrまたは約2~約15phrの量で存在する)と共に、沈降シリカのためのシリカカップリング剤(前記沈降シリカ上のヒドロキシル基と反応する部分と前記ジエン系エラストマーと相互作用する別の異なる部分とを有する)も含むゴム補強フィラー;及び
(C)約30~約70phrのトラクション促進樹脂(約110℃~約170℃の範囲の軟化点(Sp)を有する)、すなわち、約110℃~約130℃の範囲の軟化点を有するスチレン-アルファメチルスチレンコポリマー樹脂、約120℃~約170℃の範囲の軟化点を有するテルペン-フェノール樹脂、約110℃~約170℃の範囲の軟化点を有するクマロン-インデン樹脂、約110℃~約170℃の範囲の軟化点を有する石油炭化水素樹脂、約110℃~約170℃の範囲の軟化点を有するテルペンポリマー樹脂、及び約110℃~約170℃の範囲の軟化点を有するロジン誘導樹脂及びコポリマーの少なくとも一つを含むトラクション促進樹脂
を含むゴム組成物から製造されている、空気入りタイヤ。
4.前記スチレン/ブタジエンが、そのポリブタジエン部分を基にして約25~約35パーセントの範囲のビニル1,2-含量を有する、1記載のタイヤ。
8.前記沈降シリカとシリカカップリング剤を予備反応させてそれらの複合体を形成させた後、ゴム組成物にそれらを添加する、1記載のタイヤ。
10.前記シリカカップリング剤が、
(a)ビス(3-トリアルコキシシリルアルキル)ポリスルフィド(そのポリスルフィ
ド連結ブリッジ中に平均約2~約4個の範囲の硫黄原子を含有する)、又は
(b)有機アルコキシメルカプトシラン、又は
(c)それらの組合せ
を含む、1記載のタイヤ。
12.前記シリカカップリング剤がビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ポリスルフィド(そのポリスルフィドブリッジ中に平均約2~約2.6個の硫黄原子を含有する)を含む、1記載のタイヤ。
14.前記トラクション促進樹脂が前記クマロン-インデン樹脂である、1記載のタイヤ。
16.前記トラクション促進樹脂が前記テルペンポリマー樹脂である、1記載のタイヤ。
18.ロジン誘導樹脂が少なくとも部分的に水素化されている、17記載のタイヤ。
19.前記トレッドゴム組成物が硫黄硬化される、1記載のタイヤ。
Claims (20)
- 接地を目的とした周方向ゴムトレッドを有する空気入りタイヤであって、
前記トレッドは、100重量部のエラストマーあたりの重量部(phr)を基にして、
(A)100phrの共役ジエン系エラストマー、ここで前記共役ジエン系エラストマーは、
(1)50~10phrの、-90℃~-110℃の範囲のTg及び少なくとも95パーセントの異性体シス1,4-含量を有するシス1,4-ポリブタジエンゴム、および
(2)50~90phrの、-65℃~-55℃の範囲のTgを有するスチレン/ブタジエンエラストマー
を含む;
(B)100~200phrのゴム補強フィラー、ここで前記ゴム補強フィラーは
1phrまたは2~15phrの量で存在するゴム補強カーボンブラック、
50~110m2/gの範囲の窒素表面積を有する沈降シリカ、及び
前記沈降シリカ上のヒドロキシル基と反応する部分と前記ジエン系エラストマーと相互作用する別の異なる部分とを有する、沈降シリカのためのシリカカップリング剤
を含む;並びに
(C)30~70phrの、110℃~170℃の範囲の軟化点(Sp)を有するトラクション促進樹脂、ここで、前記トラクション促進樹脂は、110℃~130℃の範囲の軟化点を有するスチレン-アルファメチルスチレンコポリマー樹脂、120℃~170℃の範囲の軟化点を有するテルペン-フェノール樹脂、110℃~170℃の範囲の軟化点を有するクマロン-インデン樹脂、110℃~170℃の範囲の軟化点を有する石油炭化水素樹脂、110℃~170℃の範囲の軟化点を有するテルペンポリマー樹脂、及び110℃~170℃の範囲の軟化点を有する、ロジンから誘導された樹脂およびその誘導体の少なくとも一つを含む
を含むことを特徴とするゴム組成物から製造されている、空気入りタイヤ。 - 前記トラクション促進樹脂が、前記スチレン-アルファメチルスチレン樹脂及びテルペン-フェノール樹脂の少なくとも一つを含むことを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- 前記スチレン/ブタジエンエラストマーが、10~20パーセントの範囲のスチレン含量を有することを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- 前記スチレン/ブタジエンが、そのポリブタジエン部分を基にして25~35パーセントの範囲のビニル1,2-含量を有することを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- 前記スチレン/ブタジエンエラストマーが、10~20パーセントの範囲のスチレン含量と、そのポリブタジエン部分を基にして25~35パーセントの範囲のビニル1,2-含量を有することを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- 前記スチレン/ブタジエンエラストマーが、前記沈降シリカ上のヒドロキシル基と反応する官能基で末端官能化されたスチレン/ブタジエンエラストマーであり、前記官能基は
アルコキシ基と
第一アミン基及びチオール基の少なくとも一つと
を含むことを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。 - 前記スチレン/ブタジエンエラストマーが、アルコキシ基とチオール基とを含む官能基で末端官能化されたスチレン/ブタジエンエラストマーであることを特徴とする、請求項5に記載のタイヤ。
- (A)、(B)および(C)を配合することを含む、請求項1に記載のゴムトレッドのゴム組成物を製造する方法であって、前記沈降シリカとシリカカップリング剤を予備反応させてそれらの複合体を形成させた後、ゴム組成物にそれらを添加することを特徴とする、方法。
- (A)、(B)および(C)を配合することを含む、請求項1に記載のゴムトレッドのゴム組成物を製造する方法であって、前記沈降シリカとシリカカップリング剤をゴム組成物に添加し、ゴム組成物内のその場で互いに反応させることを特徴とする、方法。
- 前記シリカカップリング剤が、
(a)ビス(3-トリアルコキシシリルアルキル)ポリスルフィド(そのポリスルフィド連結ブリッジ中に平均2~4個の範囲の硫黄原子を含有する)、又は
(b)有機アルコキシメルカプトシラン、又は
(c)それらの組合せ
を含むことを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。 - 前記シリカカップリング剤がビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ポリスルフィドを含むことを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- 前記シリカカップリング剤がビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ポリスルフィド(そのポリスルフィドブリッジ中に平均2~2.6個の硫黄原子を含有する)を含むことを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- 前記シリカカップリング剤が有機アルコキシメルカプトシランを含むことを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- 前記トラクション促進樹脂が前記クマロン-インデン樹脂であることを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- 前記トラクション促進樹脂が前記石油炭化水素樹脂であることを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- 前記トラクション促進樹脂が前記テルペンポリマー樹脂であることを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- 前記トラクション促進樹脂が前記ロジンから誘導された樹脂であることを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- ロジンから誘導された樹脂が少なくとも部分的に水素化されていることを特徴とする、請求項17に記載のタイヤ。
- 前記トレッドゴム組成物が硫黄硬化されることを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- 前記トレッドゴム組成物が硫黄硬化されることを特徴とする、請求項5に記載のタイヤ。
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