(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-06-28
(54)【発明の名称】タイヤトレッド組成物、タイヤトレッド、およびタイヤ
(51)【国際特許分類】
C08L 9/00 20060101AFI20240621BHJP
C08K 3/06 20060101ALI20240621BHJP
C08L 23/26 20060101ALI20240621BHJP
C08L 15/00 20060101ALI20240621BHJP
B60C 1/00 20060101ALI20240621BHJP
【FI】
C08L9/00
C08K3/06
C08L23/26
C08L15/00
B60C1/00 A
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023575538
(86)(22)【出願日】2022-06-07
(85)【翻訳文提出日】2024-01-26
(86)【国際出願番号】 US2022032494
(87)【国際公開番号】W WO2022261089
(87)【国際公開日】2022-12-15
(32)【優先日】2021-06-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】506341607
【氏名又は名称】クーパー-スタンダード・オートモーティブ・インコーポレーテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000844
【氏名又は名称】弁理士法人クレイア特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ゴパラン,クリシュナマチャリ
(72)【発明者】
【氏名】レンハート,ロバート
【テーマコード(参考)】
3D131
4J002
【Fターム(参考)】
3D131AA02
3D131BA02
3D131BA07
3D131BA08
3D131BA12
3D131BA18
3D131BA20
3D131BC02
3D131BC33
4J002AC012
4J002AC031
4J002AC081
4J002AC082
4J002AC114
4J002BA015
4J002BB203
4J002DA037
4J002DA048
4J002DE100
4J002DJ016
4J002EF050
4J002EX089
4J002FD016
4J002FD017
4J002FD148
4J002GN01
(57)【要約】
低転がり抵抗を達成するためにタイヤトレッド用ベース組成物と組み合わせるトレッド添加剤組成物は、エラストマー成分、第1の添加剤成分、および第2の添加剤成分を含む。エラストマー成分は、第1のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーを含む。第1の添加剤成分は、ポリマー担体、強化用充填剤、シラン末端液体ポリブタジエン、および1つまたは複数のプロセス活性化剤を含む。第2の添加剤成分は、ブタジエンゴム、炭化水素樹脂、硫黄、および1つまたは複数の促進剤を含む。有利には、トレッド添加剤組成物は、トレッド添加剤組成物を含まないベーストレッド組成物から形成されたトレッドと比較して、ベーストレッド組成物と組み合わせた場合に転がり抵抗を減少させ、燃費を改善することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
低転がり抵抗を達成するためにタイヤトレッドまたはタンクトラックパッド用のベース組成物と組み合わされるトレッド添加剤組成物であって、
第1のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーおよび/またはシラングラフト化スチレン-エチレン-ブチレン-スチレンエラストマーを含むエラストマー成分、
ポリマー担体、強化用充填剤、シラン末端液体ポリブタジエン(複数可)、および1つまたは複数のプロセス活性化剤を含む第1の添加剤成分、ならびに
ブタジエンゴム、炭化水素樹脂、硫黄、および1つまたは複数の促進剤を含む第2の添加剤成分、を含むトレッド添加剤組成物。
【請求項2】
前記第1のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーが、シラングラフト化オレフィンブロックコポリマーである、請求項1に記載のトレッド添加剤組成物。
【請求項3】
前記シラングラフト化オレフィンブロックコポリマーが、約0.9g/cm
3未満の密度を有する、請求項2に記載のトレッド添加剤組成物。
【請求項4】
前記エラストマー成分が、-30℃未満のガラス転移温度を有する、請求項2に記載のトレッド添加剤組成物。
【請求項5】
前記シラングラフト化オレフィンブロックコポリマーが、約5未満の第1のメルトインデックスを有する、請求項2に記載のトレッド添加剤組成物。
【請求項6】
前記エラストマー成分が、少なくとも1つの追加のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーを含む、請求項1に記載のトレッド添加剤組成物。
【請求項7】
前記第1のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーおよび/または前記少なくとも1つの追加のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーが、シラングラフト化エチレン/α-オレフィンコポリマー、シラングラフト化オレフィンブロックコポリマー、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項6に記載のトレッド添加剤組成物。
【請求項8】
前記第1のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーおよび/または前記少なくとも1つの追加のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーが、シラングラフト化オレフィンホモポリマー、ホモポリマーのシラングラフト化ブレンド、2種以上のオレフィンのコポリマー、2種以上のオレフィンのコポリマーのシラングラフト化ブレンド、および2種以上のオレフィンのコポリマーとブレンドされたシラングラフト化オレフィンホモポリマーの組み合わせからなる群から選択される、請求項6に記載のトレッド添加剤組成物。
【請求項9】
前記第1のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーおよび/または前記少なくとも1つの追加のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーが、エチレン、プロピレン、1-ブテン、1-プロペン、1-ヘキセン、1-オクテン、C
9-16オレフィン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるオレフィンのシラングラフト化コポリマーを含む、請求項6に記載のトレッド添加剤組成物。
【請求項10】
前記第1のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーおよび/または前記少なくとも1つの追加のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーが、シラングラフト化ブロックコポリマー、シラングラフト化エチレンプロピレンジエンモノマーポリマー、シラングラフト化エチレンオクテンコポリマー、シラングラフト化エチレンブテンコポリマー、シラングラフト化エチレンα-オレフィンコポリマー、エテンを有するシラングラフト化1-ブテンポリマー、ポリプロピレンホモポリマー、シラングラフト化メタクリレート-ブタジエン-スチレンポリマー、ランダムなエチレン分布を有するアイソタクチックプロピレン単位を有するシラングラフト化ポリマー、スチレン系ブロックコポリマー、シラングラフト化スチレンエチレンブチレンスチレンコポリマー、およびこれらの組み合わせからなる群から選択されるシラングラフト化ポリマーを含む、請求項6に記載のトレッド添加剤組成物。
【請求項11】
前記シラングラフト化ポリオレフィンエラストマーが、ポリオレフィンと、下記(化1)で表されるシラン架橋剤とを含むブレンドから形成され、R
1、R
2およびR
3が、各々独立して、HまたはC
1-8アルキルである、請求項1に記載のトレッド添加剤組成物。
【化1】
【請求項12】
R
1、R
2およびR
3が各々メチル、エチル、プロピルまたはブチルである、請求項11に記載のトレッド添加剤組成物。
【請求項13】
前記第1のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーが、前記トレッド添加剤組成物の総重量の約40~85重量%の量で存在し、
直鎖状非反応性ポリジメチルシロキサンが、前記トレッド添加剤組成物の総重量の約0.005~0.3重量%の量で存在し、
前記ポリマー担体が、前記トレッド添加剤組成物の総重量の約5~20重量%の量で存在し、
前記強化用充填剤が、前記トレッド添加剤組成物の総重量の約1~10重量%の量で存在し、
前記ブタジエンゴムが、前記トレッド添加剤組成物の総重量の約2~15重量%の量で存在し、
硫黄が、前記トレッド添加剤組成物の総重量の約0.1~2重量%の量で存在する、請求項1に記載のトレッド添加剤組成物。
【請求項14】
酸化防止剤が前記トレッド添加剤組成物の総重量の約0.001~0.3重量%の量で存在する、請求項13に記載のトレッド添加剤組成物。
【請求項15】
前記1つまたは複数のプロセス活性化剤が、前記トレッド添加剤組成物の総重量の約0.01~2重量%の量で存在する、請求項13に記載のトレッド添加剤組成物。
【請求項16】
1つまたは複数の促進剤が、前記トレッド添加剤組成物の総重量の約0.1~2重量%の量で存在する、請求項13に記載のトレッド添加剤組成物。
【請求項17】
エラストマー成分反応ブレンドが第1の過酸化物開始剤を含み、前記第2の添加剤成分が第2の過酸化物開始剤を含む、請求項11に記載のトレッド添加剤組成物。
【請求項18】
前記第1の過酸化物開始剤および前記第2の過酸化物開始剤が各々独立して有機過酸化物である、請求項17に記載のトレッド添加剤組成物。
【請求項19】
前記第1の過酸化物開始剤が前記トレッド添加剤組成物の総重量の約0.005~0.3重量%の量で存在し、前記第2の過酸化物開始剤が前記トレッド添加剤組成物の総重量の約0.5~7重量%の量で存在する、請求項17に記載のトレッド添加剤組成物。
【請求項20】
請求項1~19のいずれかに記載のトレッド添加剤組成物およびタイヤトレッド用ベース組成物を含む、タイヤトレッドを形成するためのタイヤトレッド組成物。
【請求項21】
前記タイヤトレッド組成物が、約30~63重量%の前記ベース組成物および約70~37重量%の前記トレッド添加剤組成物を含む、請求項20に記載のタイヤトレッド組成物。
【請求項22】
請求項20に記載のタイヤトレッド組成物をタイヤトレッドに成形し、次いで前記タイヤトレッド組成物を硬化させることにより製造されるタイヤトレッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願との相互参照
本出願は、2021年6月8日に出願された米国仮出願第63/208,349号の利益を主張するものであり、その開示内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【0002】
少なくとも1つの態様において、タイヤトレッドを製造するための組成物および添加剤が提供される。
【背景技術】
【0003】
現在の最先端のタイヤトレッドコンパウンドは、良好な摩耗性および低い転がり抵抗を提供することができるが、燃費を改善し、排出ガスを低減するためのガイドラインは、依然として非常に困難である。既存のタイヤトレッドは、典型的には、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、および天然ゴムなどの他のポリマーの硫黄硬化ブレンドから作られている。これらのポリマーは、他の添加剤とともに、低い転がり抵抗とともに良好な取り扱い性と耐摩耗性を提供することができる。しかし、より高いトレッド耐摩耗性とより高い燃費に対する要求は高まり続けている。さらに、新しい電気自動車は、充電1回当たりの走行距離の増加、耐摩耗性の向上、停止距離の短縮を求めている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
したがって、燃費を改善しながら転がり抵抗を低くできるトレッド組成物が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
少なくとも1つの態様では、低転がり抵抗を達成するために、タイヤトレッドまたはタンクトラックパッド用のベース組成物と組み合わせるトレッド添加剤組成物が提供される。トレッド添加剤組成物は、エラストマー成分、第1の添加剤成分、および第2の添加剤成分を含む。エラストマー成分は、第1のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーおよび/またはシラングラフト化スチレン-エチレン-ブチレン-スチレンエラストマーを含む。強化用成分は、ポリマー担体、強化用充填剤、シラン末端液体ポリブタジエン、および1つまたは複数のプロセス活性化剤を含む。第2の添加剤成分は、ブタジエンゴム、炭化水素樹脂、硫黄、および1つまたは複数の促進剤を含む。有利には、トレッド添加剤組成物は、トレッド添加剤組成物を含まないタイヤトレッド用ベース組成物から形成されたトレッドと比較して、タイヤトレッド用ベース組成物と組み合わされた場合に、転がり抵抗を減少させ、燃費を改善し、タイヤ寿命を延長するための耐摩耗性を改善することができる。
【0006】
別の態様では、タイヤトレッドまたはタンクトラックパッドを形成するためのタイヤトレッド組成物は、本明細書に記載のトレッド添加剤組成物およびタイヤトレッド用ベース組成物を含む。
【0007】
別の態様では、タイヤトレッドは、タイヤトレッド組成物をタイヤトレッドに形成し、次いでトレッド組成物を硬化させることによって作製される。タイヤトレッドを形成するためのタイヤトレッド組成物は、本明細書に記載のトレッド添加剤組成物およびタイヤトレッド用ベース組成物を含む。
【0008】
前述の概要は例示のみを目的としており、いかなる意味においても限定することを意図するものではない。上述した例示的な態様、実施形態、および特徴に加えて、さらなる態様、実施形態、および特徴は、図面および以下の詳細な説明を参照することによって明らかになるであろう。
【0009】
本開示の性質、目的、および利点のさらなる理解のために、以下の詳細な説明を参照し、以下の図面とともに読むべきである。図面中、同様の参照番号は同様の要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【
図1】転がり抵抗を改善するトレッド添加剤組成物で作られたトレッドブロックを有する空気入りタイヤの概略図である。
【
図2】
図2Aは、反発弾性試験の結果を示す棒グラフである。
図2Bは、グッドリッチ発熱実験の結果を示す棒グラフである。
【
図3】100℃で72時間エージングした後のエージング結果を示す棒グラフである。
【
図4】実施例1~4とベース組成物1との比較をまとめたスパイダーグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
次に、本発明者らに現在知られている本発明を実施する最良の形態を構成する、本発明の現在好ましい組成物、実施形態および方法を詳細に参照する。図は必ずしも縮尺通りではない。しかしながら、開示された実施形態は本発明の単なる例示であり、様々な代替形態で具体化され得ることを理解されたい。したがって、本明細書に開示される特定の詳細は、限定的に解釈されるものではなく、単に、本発明の任意の態様の代表的な基礎として、および/または、当業者に本発明を多様に使用することを教示するための代表的な基礎として解釈されるものである。
【0012】
実施例を除き、または別途明示的に示されている場合を除き、材料の量または反応および/または使用の条件を示す本説明中のすべての数値は、本発明の最も広い範囲を記載する際に「約」という語によって修飾されるものとして理解されるべきである。一般に、記載された数値制限内での実施が好ましい。また、明確に反対の記載がない限り:すべてのR基(例えば、iが整数であるRi)には、水素、アルキル、低級アルキル、C1-6アルキル、C6-10アリール、C6-10ヘテロアリール、アルキルアリール(例えば、C1-8アルキルC6-10アリール)、-NO2、-NH2、-N(R’R’’)、-N(R’R’’R’’’)+L-、Cl、F、Br、-CF3、-CCl3、-CN、-SO3H、-PO3H2、-COOH、-CO2R’、-COR’、-CHO、-OH、-OR’、-O-M+、-SO3
-M+、-PO3
-M+、-COO-M+、-CF2H、-CF2R’、-CFH2、および-CFR’R’’が含まれ、ここでR’、R’’およびR’’’はC1-10アルキル基またはC6-18アリール基であり、M+は金属イオンであり、L-は負に帯電した対イオンであり;隣接する炭素原子上のR基は、-OCH2O-として結合され得り;単一文字(例えば、「n」または「o」)は、1、2、3、4、または5であり;本明細書に開示されるコンパウンドでは、CH結合は、アルキル、低級アルキル、C1-6アルキル、C6-10アリール、C6-10ヘテロアリール、-NO2、-NH2、-N(R’R’’)、-N(R’R’’R’’’)+L-、Cl、F、Br、-CF3、-CCl3、-CN、-SO3H、-PO3H2、-COOH、-CO2R’、-COR’、-CHO、-OH、-OR’、-O-M+、-SO3
-M+、-PO3
-M+、-COO-M+、-CF2H、-CF2R’、-CFH2、および-CFR’R’’で置換されることが可能であり、ここで、R’、R’’、およびR’’’は、C1-10アルキル基またはC6-18アリール基であり、M+は金属イオンであり、L-は負に帯電した対イオンであり;隣接する炭素原子上の水素原子は、-OCH2O-として置換されることが可能であり;所与の化学構造が化学部分(例えば、アリール、アルキルなど)上に置換基を含む場合、その置換基は、所与の構造を包含するより一般的な化学構造に帰属され;パーセント、「部」、および比率の値は重量基準であり;「ポリマー」という用語は、「オリゴマー」、「コポリマー」、「ターポリマー」などを含み;ポリマーの分子量は、特に断りのない限り、重量平均分子量を指し;本発明に関連する所与の目的に適しているまたは好ましい材料のグループまたはクラスの説明は、そのグループまたはクラスのメンバーの任意の2つ以上の混合物が同様に適しているまたは好ましいことを意味し;化学用語での成分の記述は、記述で指定された任意の組み合わせへの添加時の成分を指しており、一度混合された混合物の成分間の化学的相互作用を必ずしも排除するものではなく;頭字語または他の略語の最初の定義は、本明細書における同じ略語のその後のすべての使用に適用され、最初に定義された略語の通常の文法的変形に準用され;明示的に別段の記載がない限り、特性の測定は、同じ特性に関して以前または後に参照されたものと同じ技法によって決定される。
【0013】
また、本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形の「a」、「an」、および「the」は、文脈上特に明記されていない限り、複数の指示対象を含むことにも留意されたい。例えば、単数形の構成要素への言及は、複数の構成要素を含むことを意図している。
【0014】
本明細書で使用される場合、「約」という用語は、問題の量または値が、指定された特定の値またはその近傍の他の値であってもよいことを意味する。一般に、ある値を示す「約」という用語は、その値の±5%以内の範囲を示すことを意図している。一例として、「約100」という語句は、100±5の範囲、すなわち95から105の範囲を示す。一般に、用語「約」が使用される場合、本発明による同様の結果または効果が、示された値の±5%の範囲内で得られることが期待できる。
【0015】
本明細書で使用される場合、用語「および/または」は、前記群の要素のすべてまたは1つだけが存在し得ることを意味する。例えば、「Aおよび/またはB」は、「Aのみ、またはBのみ、またはAとBの両方」を意味するものとする。「Aのみ」の場合、この用語は、Bが存在しない可能性、すなわち「Aのみで、Bは存在しない」可能性も含まれる。
【0016】
また、本発明は、特定の構成要素および/または条件が当然異なる可能性があるため、以下に説明する特定の実施形態および方法に限定されないことを理解されたい。さらに、本明細書で使用される用語は、本発明の特定の実施形態を説明する目的でのみ使用され、いかなる意味においても限定することを意図したものではない。
【0017】
用語「~からなる(comprising)」は、「含む(including)」、「有する(having)」、「含有する(containing)」、または「特徴付けられる(characterized by)」と同義である。これらの用語は、包括的かつオープンエンドであり、追加の未記載の要素または方法ステップを除外するものではない。
【0018】
「からなる(consisting of)」という語句は、特許請求の範囲で特定されていない要素、ステップ、または成分を除外する。この語句が前文の直後ではなく、請求項の本文の条項に記載されている場合、その条項に記載されている要素のみを制限するものであり、他の要素が全体として請求項から除外されることはない。
【0019】
「本質的に~からなる(consisting essentially of)」という語句は、請求項の範囲を、特定の材料またはステップに加えて、請求項に記載された主題の基本的かつ新規な特性(複数可)に実質的に影響を与えないものに限定する。
【0020】
語句「~から構成される(composed of)」とは、「~を含む(including)」または「~からなる(consisting of)」という意味である。通常、この語句は、対象物がある材料から形成されていることを示すために使用される。
【0021】
用語「~を含む(comprising)」、「~からなる(consisting of)」、および「本質的に~から本質的になる(consisting essentially of)」に関して、これらの3つの用語のうちの1つが本明細書で使用される場合、現在開示され、特許請求される主題は、他の2つの用語のいずれかの使用を含んでもよい。
【0022】
用語「1つまたは複数」は、「少なくとも1つ」を意味し、用語「少なくとも1つ」は、「1つまたは複数」を意味する。用語「1つまたは複数」および「少なくとも1つ」は、サブセットとして「複数(plurality)」および「複数(multiple)」を含む。より詳細には、「1つまたは複数」は「2つ以上」を含む。
【0023】
「実質的に」、「一般的に」、または「約」という用語は、開示または特許請求される実施形態を説明するために本明細書で使用され得る。「実質的に」という用語は、本開示において開示または特許請求される値または相対的な特性を修飾する場合がある。このような場合、「実質的に」は、それが修飾する値または相対特性が、値または相対特性の±0%、0.1%、0.5%、1%、2%、3%、4%、5%または10%以内であることを意味することがある。
【0024】
また、整数範囲には、すべての介在する整数が明示的に含まれることを理解されたい。例えば、整数範囲1~10には、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10が明示的に含まれる。同様に、1~100の範囲には1、2、3、4....97、98、99、100が含まれる。同様に、任意の範囲が求められる場合、上限値と下限値の差を10で割った値の増分である間にある数値を、代替の上限値または下限値とすることができる。例えば、範囲が1.1~2.1の場合、以下の数値1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0を下限値または上限値として選択できる。
【0025】
数値量に言及する場合、ある改良例では、「未満」という用語は、「未満」の後に示される数値の5%である非含有下限値を含む。例えば、「20未満」は、改良において「1」の非含有下限値を含む。したがって、この「20未満」の改良は、1~20の範囲を含む。別の改良例では、「未満」という用語は、優先順位の高い順に、「未満」の後に示される数値の20%、10%、5%、または1%である非含有下限値を含む。
【0026】
本明細書に記載した実施例では、濃度、温度、および反応条件(例えば、圧力、pH、流量など)は、実施例で提供された値のプラスまたはマイナス50パーセントを有効数字2桁に四捨五入または切り捨てられた値で実施することができる。ある改良例では、濃度、温度および反応条件(例えば、圧力、pH、流量など)は、実施例で提供された値のプラスまたはマイナス30パーセントを有効数字2桁に四捨五入または切り捨てられた値で実施することができる。別の改良例では、濃度、温度、反応条件(例えば、圧力、pH、流量など)は、実施例で提供された値のプラスまたはマイナス10パーセントを有効数字2桁に四捨五入または切り捨てられた値で実施することができる。
【0027】
複数の文字と数字の下付き文字を有する経験的化学式として表されるすべてのコンパウンド(例えば、CH2O)について、下付き文字の値は、示された値のプラスまたはマイナス50パーセントを有効数字2桁に四捨五入または切り捨てられた値とすることができる。例えば、CH2Oが示される場合、式C(0.8-1.2)H(1.6-2.4)O(0.8-1.2)のコンパウンド。ある改良例では、下付き文字の値は、示された値のプラスまたはマイナス30%を有効数字2桁に四捨五入または切り捨てられた値とすることができる。さらに別の改良例では、下付き文字の値は、示された値のプラスまたはマイナス20パーセントを有効数字2桁に四捨五入または切り捨てられた値とすることができる。
【0028】
本出願を通じて、刊行物が参照される場合、これらの刊行物の開示全体は、本発明が関連する技術水準をより完全に記載するために、参照により本出願に組み込まれる。
【0029】
略語
【0030】
「SSBR」とは、溶液スチレン-ブタジエンゴムを意味する。
【0031】
「phr」は、ゴム100重量部あたりの重量部を意味する。
【0032】
図1は、転がり抵抗が改善されたトレッド組成物から形成されたトレッド部を有する空気入りタイヤの概略図を示す。空気入りタイヤ10は、カーカス16上に配置されたアンダートレッド14上に配置されたトレッドブロック12を含む。アンダートレッド14とカーカス16との間には、キャップパイル20とベルト22とが介在している。トレッドブロック12に接しているサイドウォール22も示されている。本明細書に記載の添加剤および組成物は、トレッド部14を形成するために使用される。
【0033】
トレッドブロック12は、トレッドゴムによって画定され、ブロック26の間に介在するトレッド24を含む。トレッドブロック12はまた、タイヤの周方向に整列したトレッド特徴のパターンであるリブ28を含んでもよい。トレッドブロック12はまた、その中にトレッドゴムによって画定されたディンプル34およびサイプ36を有するショルダー部30および32を含む。
【0034】
一態様では、低転がり抵抗を達成するために、タイヤトレッドまたはタンクトラックパッドのベース組成物と組み合わせるトレッド添加剤組成物が提供される。タイヤトレッド用の典型的なベース(標準)組成物は、合成ゴム、天然ゴム、硫黄および様々な充填剤を含む。合成ゴムの例には、ポリブタジエンゴムおよびスチレン-ブタジエンゴムが含まれる。ある改良例では、ベース組成物は、タイヤ製造業者がトレッドの製造に通常使用するトレッド組成物である。本明細書に記載のトレッド添加剤組成物は、エラストマー成分、第1の添加剤成分、および第2の添加剤成分を含む。エラストマー成分は、トレッド添加剤組成物によって達成される転がり抵抗の改善をもたらす。第1の添加剤成分は、エラストマー成分に機械的強度および加工性を提供する。第2の添加剤成分は、エラストマー添加剤組成物の架橋および硬化に必要な成分を提供する。有利には、トレッド添加剤組成物は、トレッド添加剤組成物を含まないタイヤトレッド用ベース組成物から形成されたトレッドと比較して、タイヤトレッド用ベース組成物と組み合わされた場合に、転がり抵抗を減少させ、燃費を改善し、タイヤ寿命を延長するための耐摩耗性を改善することができる。
【0035】
ある変形例では、タイヤトレッド用の完全なベース組成物(「ベース(標準)トレッド組成物」)は、約30~63重量%のベース(標準)トレッド組成物および約70~37重量%のトレッド添加剤組成物を含む。特に、完全なトレッド組成物は、約35~55重量%のベーストレッド組成物と、約45~30重量%のエラストマー成分と、15~5重量%の第1の添加剤成分と、10~2重量%の第2の添加剤成分とを含む。
【0036】
ある変形例では、エラストマー成分は、第1のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーおよび/またはシラングラフト化スチレン-エチレン-ブチレン-スチレンエラストマー(例えば、シラングラフト化水素化スチレン-エチレン-ブチレン-スチレンエラストマー)を含む。第1のシラングラフト化ポリオレフィンは、第1のポリオレフィンとシラン架橋剤とを含むエラストマー成分反応ブレンドから形成される。いくつかの変形例では、エラストマー成分反応ブレンドを反応性押出反応器中で反応させて、エラストマー成分を形成する。ある改良例では、エラストマー成分は押出し後にペレット化される。ある改良例では、エラストマー成分反応ブレンドは、第1の過酸化物開始剤をさらに含む。特に有用な配合物では、第1のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーはオレフィンブロックコポリマーである。ある改良例では、オレフィンブロックコポリマーは、約0.9g/cm3未満の密度を有する。典型的には、密度は約0.8g/cm3より大きい。ある改良例では、オレフィンブロックコポリマーは、約5未満の第1のメルトインデックスを有する。典型的には、エラストマー成分反応ブレンドのシラン架橋剤は、下記化学式1を有する。ここで、R1、R2およびR3は、各々独立して、HまたはC1-8アルキルである。さらなる改良例では、R1、R2、およびR3は、各々メチル、エチル、プロピル、またはブチルである。別の改良例では、エラストマー成分反応ブレンドは、少なくとも1つの追加のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーを含む。
【0037】
【0038】
いくつかの変形例では、エラストマー成分は、-30℃未満のガラス転移温度を有する。したがって、完全なトレッド組成物は、-20℃超、例えば、-20~0℃のガラス転移温度を達成するようにベースタイヤ組成物とブレンドされる。-20℃超のガラス転移温度は、約10℃超の周囲温度におけるタイヤの湿潤時の牽引力を改善するために必要である。ある改良例では、エラストマー成分は、ASTM D 395(22時間@80℃)に従って測定した圧縮永久歪が約5.0%~約35.0%である。
【0039】
ある変形例では、第1の添加剤成分は、ポリマー担体、強化用充填剤、シラン末端液体ポリブタジエン、および1つまたは複数のプロセス活性化剤を含む。有用な強化用充填剤はシリカである。プロセス活性化剤の例としては、ステアリン酸、ポリエチレングリコール、およびそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。ある改良例では、ポリマー担体はエチレン酢酸ビニルまたはエチレン酢酸ビニルコポリマーである。典型的には、エチレン酢酸ビニルコポリマーは、約10~50モル%の酢酸ビニル含量を有する。ある改良例では、エチレン酢酸ビニルコポリマーは、少なくとも5モル%、10モル%、15モル%、20モル%、または25モル%の酢酸ビニル含量を有する。さらなる改良例では、エチレン酢酸ビニルコポリマーは、多くて60モル%、50モル%、40モル%、35モル%、または30モル%の酢酸ビニル含量を有する。
【0040】
ある変形例では、第2の添加剤成分は、ブタジエンゴム、炭化水素樹脂、任意選択の第2の過酸化物、硫黄、および硫黄架橋のための1つまたは複数の促進剤を含む。プロセス促進剤の例としては、N-シクロヘキシル-2-ベンゾチオアゾールスルフェンアミドおよびジフェニルグアニジンが挙げられるが、これらに限定されない。
【0041】
いくつかの変形例では、トレッド添加剤組成物はデュアルキュア系を可能にする。この例では、硫黄はベース組成物中のポリマー内に硫黄ブリッジを形成した。過酸化物の存在は、トレッド添加剤組成物中のポリマーおよびベース組成物中のポリマー中に炭素-炭素結合を形成する。
【0042】
トレッド組成物のいくつかの変形例では、第1のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーは、トレッド添加剤組成物の総重量の約40~85重量%の量で存在し;直鎖状非反応性ポリジメチルシロキサンは、トレッド添加剤組成物の総重量の約0.005~0.3重量%の量で存在し;ポリマー担体は、トレッド添加剤組成物の総重量の約5~20重量%の量で存在し;強化用充填剤は、トレッド添加剤組成物の総重量の約1~10重量%の量で存在し;シラン末端液体ポリブタジエンは、トレッド添加剤組成物の総重量の約1~7重量%の量で存在し;ブタジエンゴムは、トレッド添加剤組成物の総重量の約2~15重量%の量で存在し;硫黄は、トレッド添加剤組成物の総重量の約0.1~2重量%の量で存在する。さらなる改良例では、酸化防止剤は、トレッド添加剤組成物の総重量の約0.001~0.3重量%の量で存在する。さらに別の改良例では、1つまたは複数のプロセス活性化剤は、トレッド添加剤組成物の総重量の約0.01~2重量%の量で存在する。さらに別の改良例では、1つまたは複数の促進剤は、トレッド添加剤組成物の総重量の約0.1~2重量%の量である。さらに別の改良例では、第1の過酸化物開始剤は、トレッド添加剤組成物の総重量の約0.005~0.3重量%の量で存在し、第2の過酸化物開始剤は、トレッド添加剤組成物の総重量の約0.5~7重量%の量で存在する。
【0043】
ある変形例では、第1のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーおよび/または少なくとも1つの追加のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーは、シラングラフト化エチレン/α-オレフィンコポリマー、シラングラフト化オレフィンブロックコポリマー、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。
【0044】
他の改良例では、第1のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーおよび/または少なくとも1つの追加のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーは、シラングラフト化ホモポリマー、ホモポリマーのシラングラフト化ブレンド、2種以上のオレフィンのシラングラフト化コポリマー、2種以上のオレフィンのコポリマーのシラングラフト化ブレンド、および2種以上のオレフィンのコポリマーとブレンドされたオレフィンホモポリマーの組み合わせからなる群から選択される。
【0045】
さらに他の改良例では、第1のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーおよび/または少なくとも1つの追加のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーは、各々独立して、エチレン、プロピレン、1-ブテン、1-プロペン、1-ヘキセン、1-オクテン、C9-16オレフィン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるオレフィンのシラングラフト化ホモポリマーまたはシラングラフト化コポリマーである。
【0046】
別の改良例では、第1のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーおよび/または少なくとも1つの追加のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーは、各々独立して、シラングラフト化ブロックコポリマー、シラングラフト化エチレンプロピレンジエンモノマーポリマー、シラングラフト化エチレンオクテンコポリマー、シラングラフト化エチレンブテンコポリマー、シラングラフト化エチレンα-オレフィンコポリマー、エテンを有するシラングラフト化1-ブテンポリマー、シラングラフト化ポリプロピレンホモポリマー、シラングラフト化メタクリレート-ブタジエン-スチレンポリマー、ランダムなエチレン分布を有するアイソタクチックプロピレン単位を有するシラングラフト化ポリマー、シラングラフト化スチレン系ブロックコポリマー、シラングラフト化スチレンエチレンブチレンスチレンコポリマー、およびこれらの組み合わせからなる群から選択されるシラングラフト化ポリマーを含む。
【0047】
上記のように、トレッド添加剤組成物は、第1の過酸化物開始剤および第2の過酸化物開始剤を含んでもよい。ある改良例では、第1および第2の過酸化物開始剤は、独立して、過酸化水素と、アルキルヒドロペルオキシド、ジアルキルペルオキシド、およびジアシルペルオキシドなどの有機過酸化物とからなる群から選択される過酸化物を含んでもよい。過酸化物の例としては、ジ-t-ブチルペルオキシド、t-ブチルクミルペルオキシド、ジクミルペルオキシド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルペルオキシ)ヘキシン-3、1,3-ビス(t-ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、n-ブチル-4,4-ビス(t-ブチルペルオキシ)バレレート、過酸化ベンゾイル、t-ブチルペルオキシベンゾエート、t-ブチルペルオキシイソプロピルカーボネート、t-ブチルペルベンゾエート、ビス(2-メチルベンゾイル)ペルオキシド、ビス(4-メチルベンゾイル)ペルオキシド、t-ブチルペルオクトエート、クメンヒドロペルオキシド、メチルエチルケトンペルオキシド、ラウリルペルオキシド、tert-ブチルペルアセテート、ジ-t-アミルペルオキシド、t-アミルペルオキシベンゾエート、l,l-ビス(t-ブチルペルオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、α,α’-ビス(t-ブチルペルオキシ)-1,3-ジイソプロピルベンゼン、α,α’-ビス(t-ブチルペルオキシ)-1,4-ジイソプロピルベンゼン、2,5-ビス(t-ブチルペルオキシ)-2,5-ジメチルヘキサン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(tert-ブチルペルオキシ)-ヘキサン、2,5-ビス(t-ブチルペルオキシ)-2,5-ジメチル-3-ヘキシン、2,4-ジクロロベンゾイルペルオキシド、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される有機過酸化物が挙げられるが、これらに限定されない。
【0048】
別の実施形態では、トレッド組成物は、ポリブタジエンゴム、天然ゴム、溶液スチレン-ブタジエンゴム、硫黄カップリング剤および複数の添加剤を含む。カップリング剤の例は、ビス(トリエトキシシリルプロピル)ポリスルフィドである。添加剤は、シリカ、カーボンブラック、可塑剤、活性化剤、促進剤、オゾン劣化防止剤、およびそれらの組み合わせなどの強化用充填剤からなる群から選択される。活性化剤の例としては、ステアリン酸および酸化亜鉛が挙げられる。オゾン劣化防止剤の例としては、N-l,3-ジメチルブチル-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン、微結晶パラフィンブレンド、およびそれらの組み合わせが挙げられる。
【0049】
以下の実施例は、本発明の様々な実施形態を例示する。当業者は、本発明の趣旨および特許請求の範囲内にある多くの変形例を認識するであろう。
【0050】
表1は、タイヤトレッド用の例示的なベース組成物を提供する。表2、3、および4は、上記のトレッド添加剤組成物を使用した完全なトレッド組成物の実施例1~3を提供する。表5は、ポリブタジエンゴム、天然ゴム、および溶液スチレン-ブタジエンゴムを含む例4を提供する。これらの組成物は、示された値の±20%の値で配合できることを理解されたい。
【0051】
【0052】
【0053】
【0054】
【0055】
【0056】
実施例1~4の物理的特性を表6に要約する。表6の示された値の±20%の値は、上記の範囲内で配合物を調整することにより達成できることを理解されたい。
【0057】
【0058】
図2Aは、反発弾性試験の結果を示している。QMESYS Company Ltd.から入手したDIN反発弾性試験機(DIN 53512およびISO 4662)を用いて、様々なコンパウンドの反発弾性を試験した。装置のハンマーで試料(厚さ約6mm)を約5回叩き、内部欠陥を除去した。残りの打撃の値を記録した。各組成について3つの試料を試験し、その結果を平均した。振り子に取り付けたハンマーが厚さ6mmの試料を叩いて跳ね返り、落下した高さからの跳ね返りを%として測定する。跳ね返りが大きいほど、反発弾性が高く、転がり抵抗が小さい。
【0059】
図2Bは、グッドリッチ発熱実験の結果を示している。
図3Aは、タイヤトレッドがコンタクトパッチを通過することをシミュレートする(タイヤの走行をシミュレートする)ために、高速で圧縮/弛緩を繰り返すことによる発熱を示している。ASTM D623、方法Aの試験方法では、制御された条件下で円筒形の試験片に急速に振動する圧縮応力を加える。永久歪(圧縮永久歪)だけでなく、発熱も測定される。これらの試験に使用された条件は以下の通りである。ベース温度:100℃(212°F)。ストロークの長さ:4.45mm(0.175インチ)。静荷重:244.6N(55lbf)。コンディショニング時間:20分。運転時間:25分と60分。温度上昇は低い方がタイヤに良く、反発弾性と転がり抵抗に比例する。試験後に試料を採取し、永久歪を測定するが、やはり永久歪は低い方が良い。
【0060】
図3は、100℃で72時間エージングした後のエージング結果を示す棒グラフである。
本発明の添加剤を加えることで、コントロールコンパウンドの熱エージング性能が向上し、熱エージング後の引張強度がより高くなるとともに、引張伸度の最小限の損失、モジュラスの最小限の増加が見られる。このような熱エージングの改善は、一定期間にわたってタイヤの一貫した性能を提供する。
【0061】
図4は、実施例1~4とベース組成物1との比較をまとめたスパイダーグラフを提供する。一般に、実施例1~4は、より良好な燃費、冬季の牽引力、乾燥時のハンドリング、およびDINを示す。
【0062】
例示的な実施形態が上述されているが、これらの実施形態が本発明のすべての可能な形態を記載することを意図するものではない。むしろ、本明細書で使用される言葉は、限定ではなく説明の言葉であり、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な変更がなされ得ることが理解される。さらに、様々な実施形態の特徴を組み合わせて、本発明のさらなる実施形態を形成することができる。
【符号の説明】
【0063】
10 空気入りタイヤ
12 トレッドブロック/スレッドブロック
14 アンダートレッド/トレッド部
16 カーカス
20 キャップパイル
22 ベルト/サイドウォール
24 トレッド
26 ブロック
28 リブ
30 ショルダー部
32 ショルダー部
34 ディンプル
36 サイプ
【手続補正書】
【提出日】2024-05-02
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
タイヤトレッド用ベース組成物と、
第1のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーおよび/またはシラングラフト化スチレン-エチレン-ブチレン-スチレンエラストマーを含むエラストマー成分と、を含む、タイヤトレッド組成物。
【請求項2】
前記エラストマー成分に、
機械的強度および加工性を提供する第1の添加剤成分と、
エラストマー成分を架橋および硬化させるための成分を提供する第2の添加剤成分と、をさらに含む、請求項1に記載のタイヤトレッド組成物。
【請求項3】
前記第1の添加剤成分は、ポリマー担体、強化用充填剤、シラン末端液体ポリブタジエン、および1つまたは複数のプロセス活性化剤を含み、
前記第2の添加剤成分は、ブタジエンゴム、炭化水素樹脂、および1つまたは複数の促進剤を含む、請求項2に記載のタイヤトレッド組成物。
【請求項4】
前記第1のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーが、シラングラフト化オレフィンブロックコポリマーである、請求項1に記載のタイヤトレッド組成物。
【請求項5】
前記シラングラフト化オレフィンブロックコポリマーが、0.9g/cm
3未満の密度を有する、請求項4に記載のタイヤトレッド組成物。
【請求項6】
前記エラストマー成分が、-30℃未満のガラス転移温度を有する、請求項4に記載のタイヤトレッド組成物。
【請求項7】
シラングラフト化オレフィンブロックコポリマーが、5未満の第1のメルトインデックスを有する、請求項6に記載のタイヤトレッド組成物。
【請求項8】
前記エラストマー成分が、少なくとも1つの追加のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーを含む、請求項1に記載のタイヤトレッド組成物。
【請求項9】
前記第1のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーおよび/または前記少なくとも1つの追加のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーが、シラングラフト化エチレン-α-オレフィンコポリマー、シラングラフト化オレフィンブロックコポリマー、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項8に記載のタイヤトレッド組成物。
【請求項10】
前記第1のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーおよび/または前記少なくとも1つの追加のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーが、シラングラフト化オレフィンホモポリマー、ホモポリマーのシラングラフト化ブレンド、2種以上のオレフィンのコポリマー、2種以上のオレフィンのコポリマーのシラングラフト化ブレンド、および2種以上のオレフィンのコポリマーとブレンドされたシラングラフト化オレフィンホモポリマーの組み合わせからなる群から選択される、請求項8に記載のタイヤトレッド組成物。
【請求項11】
前記第1のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーおよび/または前記少なくとも1つの追加のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーが、エチレン、プロピレン、1-ブテン、1-プロペン、1-ヘキセン、1-オクテン、C
9-16オレフィン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるオレフィンのシラングラフト化コポリマーを含む、請求項8に記載のタイヤトレッド組成物。
【請求項12】
前記第1のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーおよび/または前記少なくとも1つの追加のシラングラフト化ポリオレフィンエラストマーが、シラングラフト化ブロックコポリマー、シラングラフト化エチレンプロピレンジエンモノマーポリマー、シラングラフト化エチレンオクテンコポリマー、シラングラフト化エチレンブテンコポリマー、シラングラフト化エチレンα-オレフィンコポリマー、エテンを有するシラングラフト化1-ブテンポリマー、ポリプロピレンホモポリマー、シラングラフト化メタクリレート-ブタジエン-スチレンポリマー、ランダムなエチレン分布を有するアイソタクチックプロピレン単位を有するシラングラフト化ポリマー、スチレン系ブロックコポリマー、シラングラフト化スチレンエチレンブチレンスチレンコポリマー、およびこれらの組み合わせからなる群から選択されるシラングラフト化ポリマーを含む、請求項8に記載のタイヤトレッド組成物。
【請求項13】
前記シラングラフト化ポリオレフィンエラストマーが、ポリオレフィンと、下記(化1)で表されるシラン架橋剤とを含むブレンドから形成され、R
1、R
2およびR
3が、各々独立して、HまたはC
1-8アルキルである、請求項1に記載のタイヤトレッド組成物。
【化1】
【請求項14】
R
1、R
2、およびR
3が各々メチル、エチル、プロピルまたはブチルである、請求項13に記載のタイヤトレッド組成物。
【請求項15】
エラストマー成分反応ブレンドが第1の過酸化物開始剤を含み、前記第2の添加剤成分が第2の過酸化物開始剤を含む、請求項1に記載のタイヤトレッド組成物。
【請求項16】
前記第1の過酸化物開始剤および前記第2の過酸化物開始剤が各々独立して有機過酸化物である、請求項15に記載のタイヤトレッド組成物。
【請求項17】
タイヤトレッド用ベース組成物が、合成ゴム、天然ゴム、硫黄、および充填剤を含む、請求項15に記載のタイヤトレッド組成物。
【請求項18】
30~63重量%の前記ベース組成物と、70~37重量%の前記エラストマー成分を含むトレッド添加剤組成物とを含む、請求項1に記載のタイヤトレッド組成物。
【請求項19】
前記トレッド添加剤組成物が、前記タイヤトレッド用ベース組成物と組み合わされた場合に、転がり抵抗を減少させ、燃費を改善し、耐摩耗性を改善してタイヤ寿命を延長するように構成されている、請求項18に記載のタイヤトレッド組成物。
【請求項20】
請求項18に記載のタイヤトレッド組成物をタイヤトレッドに成形し、次いで前記タイヤトレッド組成物を硬化させることにより製造されるタイヤトレッド。
【請求項21】
請求項1に記載のタイヤトレッド組成物を含む、タイヤ。
【国際調査報告】