JP2018048305A - スチレン/ブタジエンエラストマーの組合せ及びトラクション樹脂及び予備疎水化された沈降シリカ補強剤を含有するゴムトレッドを有するタイヤ - Google Patents

スチレン/ブタジエンエラストマーの組合せ及びトラクション樹脂及び予備疎水化された沈降シリカ補強剤を含有するゴムトレッドを有するタイヤ Download PDF

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Abstract

【課題】トレッド走行面を有する外周トレッドを有する空気入りタイヤの提供。
【解決手段】溶液調製及びエマルション調製されたスチレン/ブタジエンエラストマーの独自組合せ、複数のトラクション促進樹脂、及び選択されたカーボンブラックと予備疎水化沈降シリカの特定の組合せを含有する補強フィラーを含有する周方向トレッド組成物を有する空気入りタイヤであり、前記トラクション樹脂が、ポリエステルフタレート樹脂、スチレン/アルファメチルスチレン樹脂、ガムロジン及びクマロンインデン樹脂を含み、前記予備疎水化沈降シリカが、アルコキシ有機メルカプトシラン及びビス(3−トリアルコキシシリル有機)ポリスルフィド(そのポリスルフィド橋中に平均2〜4個の連結硫黄原子を含有する)の少なくとも一つで処理された沈降シリカである外周トレッドを有する空気入りタイヤ。
【選択図】なし

Description

本発明は、溶液調製及びエマルション調製されたスチレン/ブタジエンエラストマーの独自組合せ、複数のトラクション促進樹脂、及び選択されたカーボンブラックと予備疎水化沈降シリカの特定の組合せを含有する補強フィラーネットワークを含有する周方向トレッド組成物を有する空気入りタイヤに関する。
超高性能空気入りゴムタイヤは、典型的には、主たるトラクション要件はドライトラクションに向けられつつ、ウェットトラクションもなお維持しているという点において、トラクションに対する要求が非常に独特なゴムトレッドを含有する。この課題はしばしば他の問題も提起する。例えば、そのためのトレッドゴム組成物は、タイヤ使用中の内部発熱が大きく、随伴してタイヤの運転温度も高くなるので、タイヤの耐久性の低下を招きうるといった問題である。そのような内部発熱の増大は、一般に、高Tg(高いガラス転移温度)エラストマーの包含によるトレッドゴム組成物のヒステリシス増大の促進である。トレッドトラクションの達成を助けるために高Tgエラストマーがトレッドゴム組成物に使用される場合、そのような高Tgエラストマーの使用は比較的高Tgのトレッドゴム組成物を創出することがあり、そのような組成物は、トレッド溝のゴムを含むトレッドの表面亀裂をもたらすことがある。
さらに、そのようなトレッドゴム組成物は、一定範囲のトレッド温度にわたってトレッドトラクションを促進するのに役立つ一種類又は複数種類のトラクション促進樹脂を含有しうる。
そのような超高性能タイヤの重要な課題は、高Tgエラストマーの使用を通じてトレッドのドライトラクションを促進しながらウェットトラクションも維持し、ゴム組成物のヒステリシスの増大を制限することによって、通常なら増大するトレッドの内部発熱を減弱したゴム組成物を提供することである。
トラクション樹脂含量によるトレッドゴム組成物のトラクション増大は、様々な要因によるであろうが、トラクション樹脂の融点、もしくは軟化点、又はトラクション樹脂の組合せが一般的には重要と考えられている。なぜならば、樹脂は、溶融して軟化すると、相転移とその機械的性質の変化を受けるからである。
本発明では、より広範な運転温度にわたってこのトラクション応答をより良く達成するために、選択的に分散された軟化点を有する樹脂が使用される。低い軟化点(融点)を有する樹脂は、タイヤが静止位置から走り出して車両の運転速度に達する、すなわちトレッドの温度がその静止した周囲温度(例えば23℃)からより高い運転温度(例えば65℃)に上昇するであろう場合に望ましいであろう。
従って、トレッドゴム組成物中に比較的高い融点を有する樹脂が存在すると、より高い車両速度に伴うより高いトレッド温度でトレッドトラクションを促進するために望ましいであろうし、より低い軟化点を有する樹脂は、より低いトレッド温度でトレッドトラクションを促進するために望ましいであろう。
樹脂が軟化すると、軟化した樹脂を含有する硬化トレッドゴム組成物は、軟化樹脂の結果としてヒステリシスが大きくなることは明白であるので、ゴム組成物内で内部発熱を起こしやすくなると予測される。つまり、タイヤトレッドがより高い車両速度で走行すると、トレッドゴム組成物は、トレッド内で発生した内部エネルギーを熱に変換する傾向がより大きくなるので、ゴム組成物の顕著な温度上昇とその結果としてより高い車両速度でのトレッドの改良されたトラクション性能がもたらされることになる。
タイヤトレッドトラクションを促進するためにこれまで提案されているトレッドゴム組成物用の樹脂の代表例は、例えば、炭化水素由来合成樹脂、クマロン−インデン樹脂、ロジン、ロジン誘導体、テルペン樹脂及びポリエステルフタレート樹脂で、官能化スチレン/ブタジエンエラストマーと共に使用される。米国特許第8,459,319号参照。
本発明の重要な側面は、スチレン/ブタジエンエラストマーの組合せとして水性エマルション調製スチレン/ブタジエンゴム(E−SBR)と二元有機溶媒溶液調製スチレン/ブタジエンエラストマー(S−SBRs)を含む複数のスチレン/ブタジエンエラストマーと一緒になった、選択的に分散された融点又は軟化点の樹脂の組合せの発明的実施である。
本発明のさらなる重要側面は、予備疎水化された沈降シリカ(ゴム組成物に添加する前に予備疎水化された沈降シリカにするために予備処理された沈降シリカ)の使用である。これは、トレッドゴム組成物の低タイヤトレッド温度での低歪(低い動的伸び)時に低剛性(低い貯蔵弾性率G’特性)を促進しつつ、高タイヤトレッド温度で高いトレッドゴム剛性(高い貯蔵弾性率G’特性)も実質的に維持するためのものである。
本発明の追加の重要側面は、タイヤトレッドゴム組成物のための補強フィラーとして、相当含量の小粒径ゴム補強カーボンブラックの使用である。
一側面において、本発明のためのスチレン/ブタジエンエラストマーの選択は、約10℃未満の温度におけるタイヤ荷重及び/又はトレッド撓み下でのトレッドゴムの亀裂に対する抵抗性を促進しながら、なおトレッドの所望のドライトラクションも促進するために提供される。
複数のスチレン/ブタジエンエラストマーは、約−30℃〜約−50℃の範囲のTgと約35〜約45パーセントの範囲の結合スチレン含量を有する乳化重合調製スチレン/ブタジエンエラストマー(E−SBR)と、約−30℃〜約−50℃の範囲のTgと約35〜約45パーセントの範囲の結合スチレン含量を有する溶液(有機)重合調製スチレン/ブタジエンエラストマー(S−SBR−A)と、そして約−3℃〜約−23℃の範囲のTgと約35〜約45パーセントの範囲の結合スチレンを有する溶液(有機)重合調製スチレン/ブタジエンエラストマー(S−SBR−B)を含む。ここで、エラストマーのTgは、望ましくは、互いに少なくとも約4℃、望ましくは少なくとも約5℃離れており、S−SBR−AのTgはS−SBR−BのTgから少なくとも10℃、望ましくは少なくとも20℃離れている。
一態様において、前記S−SBR−Aは、SBRのブタジエン部分を基にして、約10〜約20パーセントの範囲のビニル含量を有し、前記S−SBR−Bは、約35〜約45パーセントの範囲のビニル含量を有し、前記E−SBRは、約10〜約20パーセントの範囲のビニル含量を有する。
S−SBR−Aエラストマーを含めることの重要な側面は、それがS−SBR−Bエラストマーより低いTgを有するので、S−SBR−AのTgがS−SBR−BとE−SBRの組合せより低い場合、スチレン/ブタジエンエラストマーの低い複合Tgを有益に促進し、そしてトレッドゴム組成物の低いヒステリシスを促進することによりタイヤ使用中のタイヤトレッドの内部発熱の低減を促進することである。
さらに、ここでは、タイヤトレッドの接地及びタイヤトレッドの広い運転温度範囲にわたるドライトラクションの促進に、少なくとも約35パーセントという、選択された全エラストマーの高いスチレン含量の相当な貢献が見込まれると考えられている。
ゴム組成物用のカーボンブラック及びシリカフィラー補強剤も注意深く選択され、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ポリスルフィド及びアルコキシ有機メルカプトシランの少なくとも一つ、望ましくはアルコキシ有機メルカプトシランで予備疎水化された沈降シリカと、小粒径及び高表面積のカーボンブラックとを含む。シリカの処理に使用される当該ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ポリスルフィドは、そのポリスルフィド橋中に平均約2〜約4個の連結硫黄原子を有しうる。
本発明のさらなる重要側面は、少なくとも3種類、望ましくは少なくとも4種類、そして任意にさらには5種類の前記樹脂と、前述のS−SBR−A、S−SBR−B及びE−SBRスチレン/ブタジエンエラストマーの組合せと共に、相当含量のゴム補強カーボンブラック及び前記予備疎水化沈降シリカを含む補強フィラーの使用である。
予備疎水化沈降シリカを含めることの重要な貢献は、タイヤトレッドゴム組成物の周囲温度における低い動的伸び時の前述の有益な低剛性を促進することにより、究極の乾燥時タイヤ加速と、これとかみあった周囲大気温度でのタイヤ性能を促進することであると考えられている。また、予備疎水化沈降シリカを含めることは、約5℃〜約10℃の範囲の比較的低い周囲大気温度及び湿った道路条件におけるタイヤトレッドのかみあったハンドリング性能も促進すると考えられている。
本発明の重要側面は、約20℃〜約26℃の範囲の軟化点を有する、すなわち約23℃で液体又は半液体であるポリエステルフタレート樹脂、約80℃〜約90℃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樹脂、約70℃〜約100℃、望ましくは約80℃〜約90℃の範囲の軟化点を有するガムロジン、約90℃〜約120℃の範囲の軟化点を有するクマロンインデン樹脂、及び代替的に約130℃〜約150℃の範囲の軟化点を有するアルキルフェノールアセチレン樹脂も含む樹脂から選ばれるような樹脂の利用である。
前述の樹脂の組合せ及び予備疎水化シリカと一緒になったスチレン/ブタジエンエラストマー(S−SBR−A、S−SBR−B及びE−SBR)の独自組合せは、過去の実践から脱却した、広いタイヤトレッド運転温度範囲にわたって増強されたトラクションとハンドリング能力を備えたタイヤトレッドを促進すると考えられる。
軟化点が離れた樹脂の組合せの重要な貢献は、ここでは、広い温度範囲にわたってゴム組成物のヒステリシス特性を変動させることにより、ゴム組成物内での内部動的発熱を促進し、ひいては広いタイヤトレッド運転温度範囲にわたって地面上のトレッドのトラクションを促進すると考えられている。
歴史的には、当然のことながら、例えば米国特許第6,465,560号及び5,723,530号など、様々な目的のために選択的に分散されたTgを有する様々なエラストマーを用いたタイヤトレッドがこれまで提案されている。しかしながら、本発明は、ここでは、特に、離れたTgを有する前述のE−SBR、S−SBR−A及びS−SBR−Bエラストマーの組合せと一緒になった独自の樹脂及びフィラー補強剤の選択の使用をよるので、そのようなプラクティスからは著しく脱却していると考えられる。
本発明の記載において、“ゴムコンパウンド”、“硫黄硬化ゴムコンパウンド”又は“ゴム組成物”、“ゴムブレンド”及び“配合ゴム”という用語は、ゴム配合成分と混合されているゴムのことを言うのに互換的に使用される。そのような用語は当業者には周知である。用語“phr”は、従来の慣習通り、100重量部のゴムあたりの重量部のことを言うのに使用される。
本明細書において、エラストマーのガラス転移温度又はTgならびに樹脂の融点についての言及は、当業者に周知の従来手順により、示差走査熱量計(DSC)によって10℃/分の昇温速度で測定された各エラストマーの変曲点ガラス転移温度を表す。
本明細書において樹脂の軟化点についての言及は、ASTM E28−58Tによって測定できるその軟化点のことであり、“環球式”軟化点と言われることもある。
米国特許第8,459,319号 米国特許第6,465,560号 米国特許第5,723,530号
本発明に従って、トレッド走行面を有する外周トレッドを有する空気入りタイヤを提供する。前記トレッドは、100重量部のゴムあたりの重量部(phr)を基にして、
(A)下記を含む共役ジエン系エラストマー:
(1)約20〜約70phrの溶液重合調製スチレン/ブタジエンエラストマー(S−SBR−A)(約35〜約45パーセントの範囲のスチレン含量と、約−30℃〜約−50℃、あるいは約−30℃〜約−40℃の範囲のTgを有する)、
(2)約20〜約60phrの溶液重合調製スチレン/ブタジエンエラストマー(S−SBR−B)(約35〜約45パーセントの範囲のスチレン含量と、約−3℃〜約−23℃、あるいは約−10℃〜約−15℃の範囲のTgを有する)、及び
(3)約5〜約30phrの水性乳化重合調製スチレン/ブタジエンエラストマー(E−SBR)(約35〜約45パーセントの範囲のスチレン含量と、約−30℃〜約−50℃、あるいは約−35℃〜約−45℃の範囲のTgを有する)、
ここで、前記S−SBR−A、S−SBR−B及びE−SBRの前記Tgは、互いに少なくとも約5℃離れており、前記S−SBR−AとS−SBR−BのTgは、少なくとも10℃、望ましくは少なくとも20℃離れており;そして
(B)約8〜約30phrの約3〜約5種類、あるいは4種類の下記から選ばれる、個々に約0.5〜約15phrの範囲で存在するトラクション促進樹脂:
(1)ポリエステルフタレート樹脂(約20℃〜約26℃の範囲の軟化点を有する)、
(2)スチレン/アルファメチルスチレン樹脂(約80℃〜約90℃の範囲の軟化点を有する)、
(3)ガムロジン(約70℃〜約100℃の範囲、望ましくは約80℃〜約90℃の範囲の軟化点を有する)、
(4)クマロンインデン樹脂(約90℃〜約120℃の範囲の軟化点を有する)、あるいは、
(5)アルキルフェノールアセチレン樹脂(約130℃〜約150℃の範囲の軟化点を有する);
(C)約50〜約130、あるいは80〜約120phrのゴム補強フィラーであって、ゴム補強カーボンブラック(約125〜約150cc/100gの範囲のDBP値と共に約190〜約230g/kgの範囲のヨウ素値を有する)と予備疎水化沈降シリカを含み、ここで、前記ゴム補強カーボンブラック対前記予備疎水化沈降シリカの重量比は約3.5/1〜約1.4/1の範囲であり、そして前記予備疎水化沈降シリカはアルコキシ有機メルカプトシラン及びビス(3−トリアルコキシシリル有機)ポリスルフィド(そのポリスルフィド橋中に平均約2〜約4個の連結硫黄原子を含有する)の少なくとも一つで処理された沈降シリカであるゴム補強フィラー
を含むゴム組成物である。
一態様において、前記S−SBR−Aは、SBRのブタジエン部分を基にして、約10〜約20パーセントの範囲のビニル含量を有し、前記S−SBR−Bは、約35〜約45パーセントのビニル含量を有し、前記E−SBRは約10〜約20パーセントのビニル含量を有する。
示されているように、前記ゴム補強カーボンブラックは、約125〜約150cc/100gのDBP(ジブチルフタレート)吸収値(ASTM D2414)と共に約190〜約230g/kgの範囲のヨウ素値(ASTM D1510)を有する。ゴム補強カーボンブラックの高いヨウ素値は比較的小さい粒径であることを示しているが、高いDBP値はカーボンブラックが高次構造であることを示している。そのようなゴム補強カーボンブラックの代表例は、例えば、そのASTM規格に従ってN191である。
5種類の樹脂のうち少なくとも4種類存在するのが一般的に望ましい。それぞれの処方樹脂の量は、上に示したように、望ましくは少なくとも1.5phr、あるいは少なくとも5phrで、例えば約0.5〜約15phrの範囲でありうる。そのような樹脂の総量は、該樹脂が、30℃〜150℃の温度範囲におけるそのタンデルタ粘弾性からも分かるように、ゴム組成物のヒステリシスに合理的に影響を及ぼし、従ってトレッドゴムのヒステリシス及びトレッドトラクションに貢献できるように、ゴム組成物中に例えば約8〜約30phrの範囲である。
そのような4種類の樹脂の望ましい組合せは、例えば:
(A)ポリエステルフタレート樹脂(約23℃の室温で液体、又は半液体と見なされる)、
(B)スチレン/アルファメチルスチレン樹脂(約80℃〜約90℃の範囲の軟化点を有する)、
(C)ガムロジン(約70℃〜約100℃、望ましくは約80℃〜約90℃のの範囲軟化点を有する)、
(D)クマロンインデン樹脂(約90℃〜約120℃の範囲の軟化点を有する)
でありうる。
あるいは、5種類の樹脂の望ましい組合せは:
(A)ポリエステルフタレート樹脂(約23℃の室温で液体、又は半液体と見なされる)、
(B)スチレン/アルファメチルスチレン樹脂(約80℃〜約90℃の範囲の軟化点を有する)、
(C)ガムロジン(約70℃〜約100℃、望ましくは約80℃〜約90℃のの範囲軟化点を有する)、
(D)クマロンインデン樹脂(約90℃〜約120℃の範囲の軟化点を有する)、及び
(E)アルキルフェノールアセチレン樹脂(約130℃〜約150℃の範囲の軟化点を有する)
でありうる。
トレッドトラクションとは、路面でのスキッド(横滑り)に対する抵抗性に対するトレッドの貢献ならびにタイヤのハンドリング、グリップ及びコーナリング性能に対するトレッドの貢献を意味する。
予備疎水化沈降シリカのための合成アモルファスシリカ(例えばゴム補強沈降シリカ)は、一般に、可溶性ケイ酸塩、例えばケイ酸ナトリウムの制御された酸性化によって製造できる。ゴムの補強に使用されるそのような沈降シリカは当業者には周知である。
そのような沈降シリカは、例えば、窒素ガスを用いて測定されたBET表面積が、1グラムあたり例えば約40〜約600平方メートルの範囲、より通常的には約50〜約300平方メートルの範囲でありうる。表面積を測定するBET法は、例えば、Journal of the American Chemical Society、第60巻(308ページを含むと理解されている)(1938年)に記載されている。
また、沈降シリカは、例えば、約100〜約350cc/100gの範囲、より通常的には約150〜約300cc/100gの範囲のジブチルフタレート(DBP)吸収値も有しうる。
予備疎水化沈降シリカの例は、制限するつもりはないが、PPG Industries社製のAgilonTM 400及びAgilonTM 454と考えられている。
一態様において、前記予備疎水化沈降シリカは、アルコキシ有機メルカプトシランで処理された沈降シリカである。
一態様において、前記予備疎水化沈降シリカは、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橋中に平均約2〜約4個の連結硫黄原子を含有する)で処理された沈降シリカである。
一態様において、トレッドゴム組成物は、さらに、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橋中に平均約2〜約4個の連結硫黄原子を含有する)を含むシリカカップラーを含有する。
一態様において、トレッドゴム組成物は、トレッドゴム組成物への添加前に予備疎水化されない沈降シリカも含有する。
当業者であれば、タイヤトレッドのゴム組成物は、ゴム配合分野で一般的に知られている方法によって配合できることは容易に分かるはずである。例えば、様々な硫黄加硫可能成分ゴムを、必要に応じて、様々な添加剤材料、例えば、硬化補助剤、例えば硫黄、活性化剤、遅延剤及び促進剤、加工添加剤、例えばオイル又は液体ポリマー、前述の複数の樹脂、沈降シリカとカップリング剤及びゴム補強カーボンブラック補強フィラー、ならびに可塑剤、フィラー、顔料、ステアリン酸、酸化亜鉛、ワックス、抗酸化剤及びオゾン劣化防止剤、及びしゃく解剤などと混合する。
ゴム組成物の硫黄加硫は硫黄加硫剤の存在下で実施される。適切な硫黄加硫剤の例は、必要に応じて、元素硫黄(遊離硫黄)又は硫黄供与加硫剤、例えばアミンジスルフィド、ポリマー性ポリスルフィド又は硫黄オレフィン付加物などでありうる。通常、硫黄加硫剤はおそらくは元素硫黄である。当業者には公知のように、硫黄加硫剤は、必要に応じて、例えば約0.5〜約8phrの範囲、あるいは約1.5〜約2.25phrの範囲の量で使用されうる。
硫黄加硫促進剤及び遅延剤は、典型的には、加硫に要する時間及び/又は温度を制御するため、及び加硫物の性質を改良するために必要に応じて使用される。例えば、一態様において、単一促進剤系、すなわち一次促進剤が使用されうる。従来、一次促進剤は、使用される場合、例えば約0.5〜約2phrの範囲の量で使用される。別の態様では、活性化及び加硫物の性質を改良するために、2種類以上の促進剤の組合せが使用されうる。その場合、一次促進剤は必要に応じて一般的により多くの量(0.5〜1phr)で使用でき、二次促進剤は一般的に少量(0.05〜0.5phr)である。そのような促進剤の組合せは、歴史的に、硫黄硬化ゴムの最終性質に対して相乗効果をもたらすことが観察されており、いずれかの促進剤を単独で使用して製造されたものよりも多少良好であることが多い。さらに、標準的な加工温度にはあまり影響されないが、通常の加硫温度で満足のいく硬化をもたらす遅延作用促進剤を必要に応じて使用することもできる。促進剤の代表例は、例えば、必要に応じて、アミン、ジスルフィド、グアニジン、チオウレア、チアゾール、チウラム、スルフェンアミド、ジチオカルバメート及びキサンテートなどでありうる。多くの場合、一次促進剤はスルフェンアミドでありうる。二次促進剤が使用される場合、二次促進剤は、例えば、グアニジン、ジチオカルバメート又はチウラム化合物であろう。
タイヤは、当業者には容易に明らかな様々な方法によって構築、成形(shaped)、成型(molded)及び硬化できる。
前述のように、課題は、タイヤ使用中にドライトラクションを犠牲にすることなく、そして内部発熱を過度に促進することなく(ゴムのヒステリシスを過度に促進して)、ウェットトラクションを促進するために、特性の組合せを備えたトレッドゴム組成物を提供することであり、課題は、乳化重合により形成されたスチレン/ブタジエンゴム(E−SBR)と溶液重合により形成されたスチレン/ブタジエンゴム(S−SBR−A及びS−SBR−B)の組合せと共にトラクション樹脂の組合せを用いて取り組まれる。
そのようなトレッドゴム組成物の所望の標的物理的特性の代表例及び硬化タイヤ性能に及ぼすそれらの影響を以下の表Aに示す。
Figure 2018048305
本発明の実施を以下の実施例を参照しながらさらに説明するが、これらの実施例は本発明の範囲の代表であることを意図したものであって、制限を意図したものではない。特に明記しない限り、すべての部及びパーセンテージは重量による。
実施例I
ゴム組成物を評価するために、エラストマーの組合せ及びトラクション促進樹脂と共に予備疎水化沈降シリカ補強フィラーを含むフィラー補強剤を用いてゴム組成物を製造した。全体的な組成物の配合を表1にまとめた。それらの製造については、密閉式ゴムミキサー内での4つの連続した別個のノンプロダクティブ(NP1〜NP4)混合段階(工程)の後、硫黄及び硫黄加硫促進剤を添加するプロダクティブ(PR)混合段階(工程)を用いた。
Figure 2018048305
乳化重合調製スチレン/ブタジエンエラストマー、Tg約−40℃、約40パーセントの結合スチレン含有、Trinseo Company社製;100重量部のエラストマーあたり37.5重量部のゴムプロセスオイルを含有する油展エラストマー、表ではエラストマーの重量部で報告されている
溶液重合調製スチレン/ブタジエンエラストマー(ここではS−SBR−Aと呼ばれる)、Tg約−34℃、約40パーセントの結合スチレン含有、Trinseo Company社製SE SLR4630TM;100重量部のエラストマーあたり37.5重量部のゴムプロセスオイルを含有する油展エラストマー、表ではエラストマーの重量部で報告されている
溶液重合調製スチレン/ブタジエンエラストマー(ここではS−SBR−Bと呼ばれる)、Tg約−13℃、約40パーセントの結合スチレン含有、Sumitomo Chemical Company社製SE6233TM;100重量部のエラストマーあたり37.5重量部のゴムプロセスオイルを含有することにより油展されているエラストマー、表ではエラストマーの重量部で報告されている
沈降シリカとして、Solvay社製ZeosilTM 1165MP
シリカカップリング剤として、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橋中に約2.2〜約2.6個の範囲の硫黄原子を含有する)を含むEvonik社製Si266TMカップリング剤のカーボンブラック上複合体(重量比50/50)、表では、対照の場合は複合体として、実験ゴム組成物の場合はカーボンブラック担体なしの液体として報告されている
予備疎水化沈降シリカとして、PPG Industries社製AgilonTM 400
ゴム補強カーボンブラックとして、N191(ASTM規格)、報告DBP吸収値(ASTM D2414)約134cc/100g及びヨウ素値(ASTM D1510)約202g/kgを有する
ゴムプロセスオイル、微晶質及びパラフィンワックスと2phrの加工助剤として、Struktol社製WB16
ステアリン酸、パルミチン酸及びオレイン酸を含む脂肪酸
10−A樹脂A、ポリエステルフタレート樹脂(報告融点約23℃を有する)として、Hallstar社製Plasthall P−900TM
10−B樹脂B、スチレン/アルファメチルスチレン樹脂(報告融点約85℃を有する)として、Eastman Chemical社製Impera 1504TM
10−C樹脂C、ガムロジン酸樹脂(融点約85℃を有する)
10−D樹脂D、クマロンインデン樹脂(報告軟化点約105℃を有する)として、Ruetgers社製Novares C100TM
11硫黄硬化促進剤として、スルフェンアミド及びジフェニルグアニジン
ブレンドは、最初に密閉式ゴムミキサーにて連続した4つのノンプロダクティブ(NP)混合工程のシリーズで混合し、次いで硬化剤が添加されるプロダクティブ混合工程(PR)で混合物を混合することによって製造される。
製造された実施例Iのゴムサンプルを約160℃の温度で約14分間硬化し、様々な物理的性質を表2に報告する。
Figure 2018048305
0℃におけるタンデルタ特性については、硬化ゴムブレンドのサンプルをRheometrics RSA III分析機器により試験した。目的は、規定の非常に低い歪、すなわち0.1パーセント歪での張力下、0℃の低温で、硬化ゴムサンプルの印加変形に対する粘弾性応答を測定し、表に報告することであった。タンデルタは、コンパウンドの粘弾性の尺度であり、タイヤトレッドの性能に関連することが観察されている。
貯蔵弾性率(G’)はRubber Process Analyzer,RPA 3300により測定された。
表2から、
(A)実験コンパウンドBは、ドライトラクション、ウェットトラクション、ヒステリシス及びトレッド表面の亀裂抵抗性の予測について、すべての標的実験室予測特性を満たしていた。これに対し、対照コンパウンドは、ウェットトラクションの標的実験室予測特性を満たしていたのみであった。
(B)実験コンパウンドに使用された特定のエラストマー、フィラー及び樹脂の新規ブレンドは、タイヤ性能の目標を、超高性能タイヤ用のトレッド組成物として適合させることを可能にした。
ことが分かる。
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、本発明の精神及び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。
発明の態様
1.トレッド走行面を有する外周トレッドを有する空気入りタイヤの提供において、前記トレッドは、100重量部のゴムあたりの重量部(phr)を基にして、
(A)下記を含む共役ジエン系エラストマー:
(1)約20〜約70phrの溶液重合調製スチレン/ブタジエンエラストマー(S−SBR−A)(約35〜約45パーセントの範囲のスチレン含量と、約−30℃〜約−50℃の範囲のTgを有する)、
(2)約20〜約60phrの溶液重合調製スチレン/ブタジエンエラストマー(S−SBR−B)(約35〜約45パーセントの範囲のスチレン含量と、約−3℃〜約−23℃の範囲のTgを有する)、及び
(3)約5〜約30phrの水性乳化重合調製スチレン/ブタジエンエラストマー(E−SBR)(約35〜約45パーセントの範囲のスチレン含量と、約−30℃〜約−50℃の範囲のTgを有する)、
ここで、前記S−SBR−A、S−SBR−B及びE−SBRの前記Tgは、互いに少なくとも約4℃離れており;
(B)約8〜約30phrの約3〜約5種類の下記から選ばれる、個々に約0.5〜約15phrの範囲で存在するトラクション促進樹脂:
(1)ポリエステルフタレート樹脂(約20℃〜約26℃の範囲の軟化点を有する)、
(2)スチレン/アルファメチルスチレン樹脂(約80℃〜約90℃の範囲の軟化点を有する)、
(3)ガムロジン(約70℃〜約100℃の範囲、望ましくは約80℃〜約90℃の範囲の軟化点を有する)、
(4)クマロンインデン樹脂(約90℃〜約120℃の範囲の軟化点を有する)、あるいは、
(5)アルキルフェノールアセチレン樹脂(約130℃〜約150℃の範囲の軟化点を有する);
(C)約50〜約130phrの、ゴム補強カーボンブラックと予備疎水化沈降シリカを含むゴム補強フィラーであって、前記ゴム補強カーボンブラックを約40〜約100phr含有し、前記ゴム補強カーボンブラック対前記沈降シリカの重量比は少なくとも約70/30であり、前記予備疎水化沈降シリカはアルコキシ有機メルカプトシラン及びビス(3−トリアルコキシシリル有機)ポリスルフィド(そのポリスルフィド橋中に平均約2〜約4個の連結硫黄原子を含有する)の少なくとも一つで処理された沈降シリカであるゴム補強フィラー
を含むゴム組成物であるタイヤ。
2.前記S−SBR−AとS−SBR−Bの前記Tgが互いに少なくとも約10℃離れている、1のタイヤ。
3.前記S−SBR−Aが、SBRのブタジエン部分を基にして、約10〜約20パーセントの範囲のビニル含量を有し、前記S−SBR−Bが、約35〜約45パーセントの範囲のビニル含量を有し、前記E−SBRが、約10〜約20パーセントの範囲のビニル含量を有する、1のタイヤ。
4.前記トラクション樹脂が、前記ポリエステルフタレート樹脂、スチレン/アルファメチルスチレン樹脂、ガムロジン及びクマロンインデン樹脂を含む、1のタイヤ。
5.前記トラクション樹脂が、さらに前記アルキルフェノールアセチレン樹脂を含む、4のタイヤ。
6.前記ゴム補強カーボンブラックが、約125〜約150cc/100gのDBP(ジブチルフタレート)吸収値(ASTM D2414)と共に約190〜約230g/kgの範囲のヨウ素値(ASTM D1510)を有する、1のタイヤ。
7.前記予備疎水化沈降シリカが、アルコキシ有機メルカプトシランで処理された沈降シリカである、1のタイヤ。
8.前記予備疎水化沈降シリカが、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橋中に平均約2〜約4個の連結硫黄原子を含有する)で処理された沈降シリカである、1のタイヤ。
9.前記トレッドゴム組成物が、さらにビス(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橋中に平均約2〜約4個の連結硫黄原子を含有する)を含むシリカカップラーを含有する、1のタイヤ。
10.前記トレッドゴム組成物が、さらに予備疎水化沈降シリカではない沈降シリカを含有する、1のタイヤ。
11.前記トレッドゴム組成物が、さらにビス(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橋中に平均約2〜約4個の連結硫黄原子を含有する)を含むシリカカップラーを含有する、10のタイヤ。
12.前記トレッドゴム組成物に関し、
(A)前記トラクション樹脂が、前記ポリエステルフタレート樹脂、スチレン/アルファメチルスチレン樹脂、ガムロジン及びクマロンインデン樹脂を含み、
(B)前記ゴム補強カーボンブラックが、約125〜約150cc/100gのDBP(ジブチルフタレート)吸収値(ASTM D2414)と共に約190〜約230g/kgの範囲のヨウ素値(ASTM D1510)を有し、そして
(C)前記予備疎水化沈降シリカが、アルコキシ有機メルカプトシランで処理された沈降シリカである、1のタイヤ。
13.前記トラクション樹脂が、さらに前記アルキルフェノールアセチレン樹脂を含む、12のタイヤ。
14.前記トレッドゴム組成物に関し、
(A)前記トラクション樹脂が、前記ポリエステルフタレート樹脂、スチレン/アルファメチルスチレン樹脂、ガムロジン及びクマロンインデン樹脂を含み、
(B)前記ゴム補強カーボンブラックが、約125〜約150cc/100gのDBP(ジブチルフタレート)吸収値(ASTM D2414)と共に約190〜約230g/kgの範囲のヨウ素値(ASTM D1510)を有し、
(C)前記予備疎水化沈降シリカが、アルコキシ有機メルカプトシランで処理された沈降シリカであり、そして
(D)前記ゴム組成物が、さらにビス(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橋中に平均約2〜約4個の連結硫黄原子を含有する)を含むシリカカップラーを含有する、1のタイヤ。
15.前記トラクション樹脂が、さらに前記アルキルフェノールアセチレン樹脂を含む、14のタイヤ。
16.前記トレッドゴム組成物に関し、
(A)前記トラクション樹脂が、前記ポリエステルフタレート樹脂、スチレン/アルファメチルスチレン樹脂、ガムロジン及びクマロンインデン樹脂を含み、
(B)前記ゴム補強カーボンブラックが、約125〜約150cc/100gのDBP(ジブチルフタレート)吸収値(ASTM D2414)と共に約190〜約230g/kgの範囲のヨウ素値(ASTM D1510)を有し、
(C)前記予備疎水化沈降シリカが、アルコキシ有機メルカプトシランで処理された沈降シリカであり、そして
(D)前記ゴム組成物が、さらに予備疎水化沈降シリカではない沈降シリカを含有する、1のタイヤ。
17.前記トラクション樹脂が、さらに前記アルキルフェノールアセチレン樹脂を含む、16のタイヤ。
18.前記トレッドゴム組成物に関し、
(A)前記トラクション樹脂が、前記ポリエステルフタレート樹脂、スチレン/アルファメチルスチレン樹脂、ガムロジン及びクマロンインデン樹脂を含み、
(B)前記ゴム補強カーボンブラックが、約125〜約150cc/100gのDBP(ジブチルフタレート)吸収値(ASTM D2414)と共に約190〜約230g/kgの範囲のヨウ素値(ASTM D1510)を有し、
(C)前記予備疎水化沈降シリカが、アルコキシ有機メルカプトシランで処理された沈降シリカであり、
(D)前記ゴム組成物が、さらにビス(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橋中に平均約2〜約4個の連結硫黄原子を含有する)を含むシリカカップラーを含有し、そして
(E)前記ゴム組成物が、さらに予備疎水化沈降シリカではない沈降シリカを含有する、1のタイヤ。
19.前記トラクション樹脂が、さらに前記アルキルフェノールアセチレン樹脂を含む、18のタイヤ。
20.前記S−SBR−AとS−SBR−Bの前記Tgが互いに少なくとも約10℃離れている、12のタイヤ。

Claims (20)

  1. トレッド走行面を有する外周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重量部のゴムあたりの重量部(phr)を基にして、
    (A)下記を含む共役ジエン系エラストマー:
    (1)20〜70phrの溶液重合調製スチレン/ブタジエンエラストマー(S−SBR−A)(35〜45パーセントの範囲のスチレン含量と、−30℃〜−50℃の範囲のTgを有する)、
    (2)20〜60phrの溶液重合調製スチレン/ブタジエンエラストマー(S−SBR−B)(35〜45パーセントの範囲のスチレン含量と、−3℃〜−23℃の範囲のTgを有する)、
    (3)5〜30phrの水性乳化重合調製スチレン/ブタジエンエラストマー(E−SBR)(35〜45パーセントの範囲のスチレン含量と、−30℃〜−50℃の範囲のTgを有する)、
    ここで、前記S−SBR−A、S−SBR−B及びE−SBRの前記Tgは、互いに少なくとも4℃離れており;
    (B)8〜30phrの3〜5種類の下記から選ばれる、個々に約0.5〜約15phrの範囲で存在するトラクション促進樹脂:
    (1)ポリエステルフタレート樹脂(20℃〜26℃の範囲の軟化点を有する)、
    (2)スチレン/アルファメチルスチレン樹脂(80℃〜90℃の範囲の軟化点を有する)、
    (3)ガムロジン(70℃〜100℃の範囲、望ましくは80℃〜90℃の範囲の軟化点を有する)、
    (4)クマロンインデン樹脂(90℃〜120℃の範囲の軟化点を有する)、あるいは、
    (5)アルキルフェノールアセチレン樹脂(130℃〜150℃の範囲の軟化点を有する);
    (C)50〜130phrの、ゴム補強カーボンブラックと予備疎水化沈降シリカを含むゴム補強フィラーであって、前記ゴム補強カーボンブラックを40〜100phr含有し、前記ゴム補強カーボンブラック対前記沈降シリカの重量比は少なくとも70/30であり、前記予備疎水化沈降シリカはアルコキシ有機メルカプトシラン及びビス(3−トリアルコキシシリル有機)ポリスルフィド(そのポリスルフィド橋中に平均2〜4個の連結硫黄原子を含有する)の少なくとも一つで処理された沈降シリカであるゴム補強フィラー
    を含むことを特徴とするゴム組成物である
    空気入りタイヤ。
  2. 前記S−SBR−AとS−SBR−Bの前記Tgが互いに少なくとも10℃離れていることを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
  3. 前記S−SBR−Aが、SBRのブタジエン部分を基にして、10〜20パーセントの範囲のビニル含量を有し、前記S−SBR−Bが、35〜45パーセントの範囲のビニル含量を有し、前記E−SBRが、10〜20パーセントの範囲のビニル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。
  4. 前記トラクション樹脂が、前記ポリエステルフタレート樹脂、スチレン/アルファメチルスチレン樹脂、ガムロジン及びクマロンインデン樹脂を含むことを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
  5. 前記トラクション樹脂が、さらに前記アルキルフェノールアセチレン樹脂を含むことを特徴とする、請求項4に記載のタイヤ。
  6. 前記ゴム補強カーボンブラックが、125〜150cc/100gのDBP(ジブチルフタレート)吸収値(ASTM D2414)と共に190〜230g/kgの範囲のヨウ素値(ASTM D1510)を有することを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
  7. 前記予備疎水化沈降シリカが、アルコキシ有機メルカプトシランで処理された沈降シリカであることを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
  8. 前記予備疎水化沈降シリカが、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橋中に平均2〜4個の連結硫黄原子を含有する)で処理された沈降シリカであることを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
  9. 前記トレッドゴム組成物が、さらにビス(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橋中に平均2〜4個の連結硫黄原子を含有する)を含むシリカカップラーを含有することを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
  10. 前記トレッドゴム組成物が、さらに予備疎水化沈降シリカではない沈降シリカを含有することを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
  11. 前記トレッドゴム組成物が、さらにビス(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橋中に平均2〜4個の連結硫黄原子を含有する)を含むシリカカップラーを含有することを特徴とする、請求項10に記載のタイヤ。
  12. 前記トレッドゴム組成物に関し、
    (A)前記トラクション樹脂が、前記ポリエステルフタレート樹脂、スチレン/アルファメチルスチレン樹脂、ガムロジン及びクマロンインデン樹脂を含み、
    (B)前記ゴム補強カーボンブラックが、125〜150cc/100gのDBP(ジブチルフタレート)吸収値(ASTM D2414)と共に190〜230g/kgの範囲のヨウ素値(ASTM D1510)を有し、そして
    (C)前記予備疎水化沈降シリカが、アルコキシ有機メルカプトシランで処理された沈降シリカであることを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
  13. 前記トラクション樹脂が、さらに前記アルキルフェノールアセチレン樹脂を含むことを特徴とする、請求項12に記載のタイヤ。
  14. 前記トレッドゴム組成物に関し、
    (A)前記トラクション樹脂が、前記ポリエステルフタレート樹脂、スチレン/アルファメチルスチレン樹脂、ガムロジン及びクマロンインデン樹脂を含み、
    (B)前記ゴム補強カーボンブラックが、125〜150cc/100gのDBP(ジブチルフタレート)吸収値(ASTM D2414)と共に190〜230g/kgの範囲のヨウ素値(ASTM D1510)を有し、
    (C)前記予備疎水化沈降シリカが、アルコキシ有機メルカプトシランで処理された沈降シリカであり、そして
    (D)前記ゴム組成物が、さらにビス(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橋中に平均2〜4個の連結硫黄原子を含有する)を含むシリカカップラーを含有することを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
  15. 前記トラクション樹脂が、さらに前記アルキルフェノールアセチレン樹脂を含むことを特徴とする、請求項14に記載のタイヤ。
  16. 前記トレッドゴム組成物に関し、
    (A)前記トラクション樹脂が、前記ポリエステルフタレート樹脂、スチレン/アルファメチルスチレン樹脂、ガムロジン及びクマロンインデン樹脂を含み、
    (B)前記ゴム補強カーボンブラックが、125〜150cc/100gのDBP(ジブチルフタレート)吸収値(ASTM D2414)と共に190〜230g/kgの範囲のヨウ素値(ASTM D1510)を有し、
    (C)前記予備疎水化沈降シリカが、アルコキシ有機メルカプトシランで処理された沈降シリカであり、そして
    (D)前記ゴム組成物が、さらに予備疎水化沈降シリカではない沈降シリカを含有することを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
  17. 前記トラクション樹脂が、さらに前記アルキルフェノールアセチレン樹脂を含むことを特徴とする、請求項16に記載のタイヤ。
  18. 前記トレッドゴム組成物に関し、
    (A)前記トラクション樹脂が、前記ポリエステルフタレート樹脂、スチレン/アルファメチルスチレン樹脂、ガムロジン及びクマロンインデン樹脂を含み、
    (B)前記ゴム補強カーボンブラックが、125〜150cc/100gのDBP(ジブチルフタレート)吸収値(ASTM D2414)と共に190〜230g/kgの範囲のヨウ素値(ASTM D1510)を有し、
    (C)前記予備疎水化沈降シリカが、アルコキシ有機メルカプトシランで処理された沈降シリカであり、
    (D)前記ゴム組成物が、さらにビス(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橋中に平均2〜4個の連結硫黄原子を含有する)を含むシリカカップラーを含有し、そして
    (E)前記ゴム組成物が、さらに予備疎水化沈降シリカではない沈降シリカを含有することを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
  19. 前記トラクション樹脂が、さらに前記アルキルフェノールアセチレン樹脂を含むことを特徴とする、請求項18に記載のタイヤ。
  20. 前記S−SBR−AとS−SBR−Bの前記Tgが互いに少なくとも10℃離れていることを特徴とする、請求項12に記載のタイヤ。
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