(57)【要約】  本発明は、タイヤトレッドを構成するのに使用できる架橋性又は架橋ゴム組成物であって、少なくとも、強化無機充填剤、エマルションで調製され且つその鎖に沿ってカルボン酸官能基を含む、３０％を超える共役ジエン由来の単位のモル比を有するジエンエラストマー、及び前記強化無機充填剤と前記エラストマーとの間の多硫化アルコキシシランを含む結合剤をベースとした前記組成物に関する。  この組成物は、前記エラストマーが、乳化溶液中で、少なくとも１種の共役ジエンモノマーと、カルボン酸に加水分解できるか酸化できる前駆体コモノマーとをラジカル共重合させてその鎖に沿って前記酸の前駆体官能基を含む中間体ジエンエラストマーを得、次いで、前記前駆体官能基の加水分解又は酸化を行う事によってその鎖に沿ってカルボン酸官能基を含む前記エラストマーを得る事によって得る事ができる様な組成物である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤトレッドを構成するのに使用できる架橋性又は架橋ゴム組成物であって、少なくとも、強化無機充填剤、エマルションで調製され且つその鎖に沿ってカルボン酸官能基を含む、３０％を超える共役ジエン由来の単位のモル比を有するジエンエラストマー、及び前記強化無機充填剤と前記エラストマーとの間の多硫化アルコキシシランを含む結合剤をベースとし、前記エラストマーは、乳化溶液中で、少なくとも１種の共役ジエンモノマーと、カルボン酸に加水分解できるか酸化できる前駆体コモノマーとをラジカル共重合させてその鎖に沿って前記酸の前駆体官能基を含む中間体ジエンエラストマーを得、次いで、前記前駆体官能基の加水分解又は酸化を行う事によってその鎖に沿ってカルボン酸官能基を含む前記エラストマーを得る事によって得る事ができる事を特徴とするゴム組成物。
【請求項２】
前記前駆体コモノマーが、前記酸を形成する為に加水分解できる不飽和カルボン酸誘導体である、請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項３】
前記前駆体コモノマーが、式：Ｒ1−Ｃ（Ｏ）Ｏ−Ｒ2（式中、Ｒ1は、少なくとも１個の二重結合を含む脂肪族又は脂環式炭化水素基、又は少なくとも１個の二重結合を含む置換基が結合している芳香族炭化水素基であり、Ｒ2はアルキル基である）の不飽和エステルである、請求項２に記載のゴム組成物。
【請求項４】
前記前駆体コモノマーが、アルキルアクリレート、アルキルメタクリレート及びアルキルトランス−３−フェニルプロペノエートで構成される群に属する、請求項３に記載のゴム組成物。
【請求項５】
前記前駆体コモノマーがｔ−ブチルアクリレート又はメタクリレートである、請求項４に記載のゴム組成物。
【請求項６】
前記前駆体コモノマーが、式：Ｒ3−Ｃ（Ｏ）Ｎ−Ｒ4Ｒ5（式中、Ｒ3は、少なくとも１個の二重結合を含む脂肪族又は脂環式炭化水素基、又は少なくとも１個の二重結合を含む置換基が結合している芳香族炭化水素基であり、Ｒ4及びＲ5は、それぞれが窒素原子に結合しているアルキル基である）の不飽和アミドである、請求項２に記載のゴム組成物。
【請求項７】
前記前駆体コモノマーが、アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルメタクリルアミド、Ｎ−メチルシンナミド、Ｎ−ｔ−ブチルシンナミド及びＮ，Ｎ−ジメチルシンナミドから成る群に属する、請求項６に記載のゴム組成物。
【請求項８】
前記前駆体コモノマーが、式：Ｒ6−ＣＮ（式中、Ｒ6は、少なくとも１個の二重結合を含む脂肪族又は脂環式炭化水素基、又は少なくとも１個の二重結合を含む置換基が結合している芳香族炭化水素基である）の不飽和ニトリルである、請求項２に記載のゴム組成物。
【請求項９】
前記前駆体コモノマーが、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、ビニルアセトニトリル及び３−フェニルプロペニトリルから成る群に属する、請求項８に記載のゴム組成物。
【請求項１０】
前記前駆体コモノマーが、少なくとも１個の二重結合を含む不飽和ジカルボン酸無水物である、請求項２に記載のゴム組成物。
【請求項１１】
前記前駆体コモノマーが、無水マレイン酸及び無水シトラコン酸から成る群に属する、請求項１０に記載のゴム組成物。
【請求項１２】
前記前駆体コモノマーがカルボン酸に酸化可能であり且つ、式：Ｒ7−ＯＨ（式中、Ｒ7は、少なくとも１個の二重結合を含む脂肪族又は脂環式炭化水素基、又は少なくとも１個の二重結合を含む置換基が結合している芳香族炭化水素基である）の不飽和アルコール、及び式：Ｒ8−ＣＨＯ（式中、Ｒ8は、少なくとも１個の二重結合を含む脂肪族又は脂環式炭化水素基、又は少なくとも１個の二重結合を含む置換基が結合している芳香族炭化水素基である）の不飽和アルデヒドから成る群に属する、請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項１３】
前記前駆体コモノマーが、アリルアルコール、クロチルアルコール、メタアリルアルコール及びシンナミルアルコールから成る群に属する不飽和アルコールである、請求項１２に記載のゴム組成物。
【請求項１４】
前記前駆体コモノマーが、クロトンアルデヒド及びシンナムアルデヒドから成る群に属する不飽和アルデヒドである、請求項１２に記載のゴム組成物。
【請求項１５】
前記ジエンエラストマーが、５０％を超える、共役ジエン由来の単位のモル比を含む、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のゴム組成物。
【請求項１６】
前記ジエンエラストマーが、ポリブタジエン、ブタジエン／スチレンコポリマー及びブタジエン／スチレン／イソプレンコポリマーから成る群に属する、請求項１５に記載のゴム組成物。
【請求項１７】
鎖に沿ってカルボン酸官能基を有する前記ジエンエラストマーが、合計量で３．５ｐｈｒ（ｐｈｒ：エラストマーの１００部当りの質量部）未満の乳化剤量を含む、請求項１〜１６のいずれか１項に記載のゴム組成物。
【請求項１８】
鎖に沿ってカルボン酸官能基を有する前記ジエンエラストマーが、パラフィン、芳香族又はナフテン系油と０〜５０ｐｈｒの量のエクステンダー油とを使用して油展されている、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のゴム組成物。
【請求項１９】
鎖に沿ってカルボン酸官能基を有する前記ジエンエラストマーが、１００，０００ｇ／ｍｏｌを超える分子量を有する、請求項１〜１８のいずれか１項に記載のゴム組成物。
【請求項２０】
前記組成物のエラストマーマトリックスが、鎖に沿ってカルボン酸官能基を含む前記ジエンエラストマーを大部分の割合で又はそれだけで含む、請求項１〜１９のいずれか１項に記載のゴム組成物。
【請求項２１】
前記強化無機充填剤が、前記ゴム組成物中に、４０ｐｈｒ（ジエンエラストマーの１００部当りの質量部）以上の量で存在する、請求項１〜２０のいずれか１項に記載のゴム組成物。
【請求項２２】
前記ゴム組成物が、充填剤における強化無機充填剤の質量分率が５０％を超え１００％以下である様な大部分の割合で又はそれだけで含む充填剤を含む、請求項１〜２１のいずれか１項に記載のゴム組成物。
【請求項２３】
前記無機充填剤が、一部に又はその全体にシリカを含む、請求項１〜２２のいずれか１項に記載のゴム組成物。
【請求項２４】
前記無機充填剤が、一部に又はその全体にアルミナを含む、請求項１〜２２のいずれか１項に記載のゴム組成物。
【請求項２５】
前記無機充填剤が、一部に又はその全体にシリカで表面変性されたカーボンブラックを含む、請求項１〜２２のいずれか１項に記載のゴム組成物。
【請求項２６】
請求項１〜２５のいずれか１項に記載の架橋性又は架橋ゴム組成物の製造方法であって、
（ｉ）乳化溶液中において、少なくとも１種の共役ジエンモノマーと、カルボン酸に加水分解できるか酸化できる前駆体コモノマーとのラジカル共重合によってその鎖に沿って前記酸の前駆体官能基を含む中間体ジエンエラストマーを得、次いで、前記前駆体官能基の加水分解又は酸化を使用してその鎖に沿ってカルボン酸官能基を含む前記エラストマーを得る事によって、鎖に沿ってカルボン酸官能基を含み且つ３０％を超える、共役ジエン由来の単位のモル比を有する少なくとも１種のジエンエラストマーをエマルションで調製する工程、及び、次いで、
（ｉｉ）１３０〜２００℃の最大温度で架橋系なしの、工程（ｉ）で得られたエラストマー、強化無機充填剤及び多硫化アルコキシシランを含む、強化無機充填剤／ジエンエラストマー結合剤を含む前記組成物の構成成分の熱機械的作業の第一段階、次いで、前記架橋系が導入される、１２０℃未満での機械的作業の第二段階を含む事を特徴とする方法。
【請求項２７】
前記熱機械的作業の第一段階が、架橋系なしの前記第一段階で使用される前記構成成分が一緒に混合される第一工程、及び耐酸化剤が導入され、前記第一工程の構成成分と混合される第二工程を含み、その後の架橋を活性化する為に酸化亜鉛が前記第一段階中に添加され、前記酸化亜鉛は熱機械的作業の前記第一段階の前記第一工程中に導入される、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
熱機械的作業の前記第一段階が、架橋系なしで前記構成成分が一緒に混合される第一工程、及び耐酸化剤が導入され、前記第一工程の構成成分と混合される第二工程を含み、その後の架橋を活性化する為に酸化亜鉛が前記第一段階中に添加され、熱機械的作業の前記第一段階の前記第一工程中に酸化マグネシウムを添加する事から成る、請求項２６又は２７に記載の方法。
【請求項２９】
請求項１〜２５のいずれか１項に記載の架橋性又は架橋ゴム組成物を含む事を特徴とするタイヤ用トレッド。
【請求項３０】
前記架橋性又は架橋ゴム組成物で造られる、請求項２９に記載のタイヤ用トレッド。
【請求項３１】
請求項２９又は３０のトレッドを含む事を特徴とする、ローリング抵抗を少なくしたタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤトレッドを構成するのに使用できる、非架橋状態では改善された加工性を有し、架橋状態では最少のヒステリシス損失と改善された強化性を有する架橋性又は架橋ゴム組成物並びにこの組成物の製造方法に関する。又、本発明は、タイヤトレッド及びそれを組込んだタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料の経済性並びに環境を保護する必要性が最優先とされていることから、タイヤの構成に含まれる様々な半製品、例えば、アンダーレイヤー、サイドウオール又はトレッドの製造及びローリング抵抗を少なくしたタイヤを得る為に使用できるゴム組成物の形態で加工できる良好な機械的性質及び出来る限り低いヒステリシスを有する混合物を製造する事が望ましいものとされてきている。
その様な目的を達成する為に、官能化剤、カップリング剤又は星状化剤によって重合の最後でジエンポリマー及びコポリマーの構造を変性する事から成る様々な解決方法が提案されている。これらの解決方法の殆どが、この様に変性したポリマーとカーボンブラックとの間の良好な相互反応を得る目的を以って、カーボンブラックと活性である官能化ポリマーの使用に集中している。
カーボンブラックで形成される強化充填剤に関する従来方法の例としては、改善された性質を有するポリマーを得る為に、リビングジエンポリマーの鎖末端での多官能有機カップリングとの反応を開示する米国特許第３，１３５，７１６号明細書が挙げられる。又、米国特許第３，２４４，６６４号明細書は、ジエンポリマーに対するカップリング剤又は星状化剤として、テトラ−アルコキシシランの使用を開示している。
【０００３】
シリカは、長い間、架橋性ゴム組成物において強化充填剤として、特にタイヤトレッドの構成要素として使用されている。然しながら、その様な組成物の或種の性質、特に摩耗抵抗が不充分である為にその使用は極めて制限されていた。
そこでこれらの欠点を解決する為に、以前に使用されていた非官能化ポリマーに代わって官能化ジエンポリマー、特に、アルコキシシラン誘導体、例えばテトラエトキシシランで官能化されたポリマーを使用する事が提案されてきた理由である。例えば、米国特許第５，０６６，７２１号明細書は、スチームストリッピングによって重合溶媒を除去する事のできる、少なくとも１種の非加水分解性アルコキシラジカルを有するアルコキシシランによって官能化されたジエンポリマーを含むゴム組成物を開示している。
これらの官能化反応の欠点の一つは、一般的に、過剰のアルコキシシランの使用及び／又はこれらのカップリング反応を最小限にする為の強力な混合を必要とする、それらに伴って起こるカップリング反応の点に在る。
これらの反応の今一つの欠点は、重合溶媒を除去するのに必要なスチームストリッピングをその後に行う点に在る。
【０００４】
事実、一般的に、前述の米国特許第５，０６６，７２１号明細書に開示されている様な特定の種類に属するアルコキシシランを官能化剤として使用しない限り、得られた官能化ポリマーが、このストリッピング操作中にマクロ構造の変化を受けてその性質に深刻な劣化をもたらす事は経験の知らしめるところである。
従って、強化充填剤としてシリカを含むゴム組成物を得る為のアルコキシシラン官能基を含むジエンポリマーの使用は、これらの組成物の改善された物性にも拘らず、十分ではない事が上記から明らかになる。
これが、常にその様なゴム組成物を得る観点でその他の官能化反応の研究が行われてきている理由である。
例えば、本願出願人のフランス国特許第２，７４０，７７８号明細書は、大割合でシリカを強化充填剤として含む（例えばシリカとカーボンブラックのブレンドを含む）ゴム組成物において、シラノール官能基又はシラノール末端を有するポリシロキサンブロックを鎖末端に有するジエンポリマーの導入を開示している。例えば、環状ポリシロキサンから成る官能化剤として、ヘキサメチルシクロトリシロキサンが使用される。得られた官能化ポリマーは、そのマクロ構造及び従ってその物性を変化させること無しに、溶媒のスチーム抽出によってその形成の結果として反応媒体から分離する事ができる。
【０００５】
又、例えば、ヨーロッパ特許第８７７０４７号明細書は、その表面に固定されたシリカを有するカーボンブラックを強化充填剤として含むゴム組成物にシラノール官能基を有するポリマーを導入する事を開示している。
これらのポリマーは、ゴム特性、特に、非官能化ジエンポリマーをベースとした「対照」組成物と比較して改善された、そして、アルコキシシラン官能基を有するジエンポリマーをベースとした組成物のそれらに少なくとも類似の架橋状態でのヒステリシス及び強化特性を付与する事が証明されている。
又、例えば、ヨーロッパ特許第６９２４９３号明細書は、アルコキシシラン基及びエポキシ基を鎖末端に有するジエンポリマーが、改善された強化特性と、少ない変形及び大きな変形において低減されたヒステリシスをもたらす事を証明している。
シリカ或いはシリカで表面変性されているカーボンブラックにカップリングするのに活性な官能基を含むこれらのポリマーの欠点の一つは、それらがそれらを導入しているゴム組成物に付与するヒステリシス及び強化特性の改善が、一般的には、非官能性「対照」ポリマーの加工能力と比べて劣る非架橋混合物の加工能力に付随して起こる点である。
その他に研究されている官能化反応の中には、例えば、ＣＯＯＨ官能基による、鎖に沿って溶液中で調製されるジエンポリマーの官能化がある。
鎖に沿ったこのＣＯＯＨ官能化は、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメチルエチレンジアミン（ＴＭＥＤ）の存在下で、ブチルリチウム又は金属ナトリウムでの直接メタレイションと、それに続く二酸化炭素での炭酸化反応によって行う事ができる。
【０００６】
その様な方法は、一般的に、変性されたポリマーの鎖の切断をもたらす欠点を有する。
ポスト重合グラフト化反応によってジエンポリマーの鎖に沿ってＣＯＯＨ官能基をグラフトさせる為には、又、カルボン酸基の様なカルボニル基、アルデヒド基又は第１級アルコール基を含むメルカプタン、例えば、３−メルカプトプロピオン酸、及びその様なカルボニル基を含むアミン化合物が使用されている。
カルボニル基を含むメルカプタン又はアミン化合物の例としては、それぞれに、それぞれの式ＨＳＣＨ2ＣＯ2ＣＨ3及びＮ2ＣＨＣＯ2ＣＨ2ＣＨ3の二つの試薬が挙げられる。これら二つの試薬の使用に関わる反応メカニズムについての記述の為には、"K. Sanui, R.W. Lenz, W.J. MacKnight, J. Poly. Sci., Poltm. Chem. Ed. 12, 1965 (1974)"及び"H. Tanaka, W.J. MacKnight, J. Poly. Sci., Polym. Chem. d. 17. 2975 (1979)"の論文を参照する事ができる。
これらのカルボニル化メルカプタン又はアミンエステルを使用する事の最大の欠点の一つは、これらの試薬を本願発明にとっては望ましくないものとする、変性ポリマーの分子量分布の大きな劣化によって特徴付けられるマクロ構造における著しい変化を常にもたらす点である。
又、鎖に沿ったＣＯＯＨ官能基による官能化は、一酸化炭素を用いて、ヒドロホルミル化とそれに続く、形成されたアルデヒドの酸化によって（米国特許第４，９１２，１４５合明細書に記載されている）、或いは、ポリマーの直接ヒドロカルボキシル化によって（"A. Nait Ajjou, H. Alper, Macromolecules 29, 1784(1996)"の論文に記載されている）行われても良い。これらの反応で使用される触媒はロジウム又はパラジウムをベースとしたものである。
【０００７】
一酸化炭素によるこの官能化の欠点の一つは、操作条件が激烈である事と、今一つは反応媒体における頻繁なゲルの形成に在る。
無水マレイン酸による官能化は、更に広範囲のものである。これは、ポスト重合グラフト化によって鎖に沿って、ＣＯＯＨ官能基の前駆体である無水コハク酸単位を得る事を可能にするものである。米国特許第４，０８２，８１７号明細書はその様な官能化の実現の一例である。
然しながら、このタイプの官能化は、又、ゲルの形成をもたらす。
又、エマルション中でのラジカル重合は、その鎖に沿ってＣＯＯＨ官能基を有するポリマーを生成する事が知られている。このタイプの重合についての一般的な記述としては、"Emulsion Polymerization and Emulsion Polymers", P.A. LOVELL and M.S. EL-AASSER, John Wiley and Sons (1997), pp. 558-561を参照することができる（又、その中の引用例も同様）。
過去において、以下で言及される文献で示される様に、タイヤにおいて使用できるゴム組成物を調製する為に鎖に沿ってＣＯＯＨ官能基を有するジエンエラストマーを使用する試みが為されている。
【０００８】
米国特許第５，４９４，０９１号明細書は、２５〜５５ｐｈｒのポリイソプレンと、４５〜７５ｐｈｒの、共役ジエンのホモポリマー及び共役ジエンとモノオレフィンとのコポリマー、例えば、ＥＰＤＭターポリマー（エチレン、プロピレン及びジエン）から成る群に属するジエンポリマー（ｐｈｒ：エラストマーマトリックスの１００部当りの質量部）であって、ジメタクリル酸亜鉛の様な不飽和金属カルボン酸塩との反応によって鎖に沿ってグラフトされたＣＯＯＨ官能基を含むジエンポリマーを含む、カーボンブラックで充填されたゴム組成物を開示している。得られる組成物は、タイヤのサイドウォール用の内部強化ゴムで使用するのに十分に高い剛性を有し、良好な条件の下でフラットタイヤでの走行を許容する事が想定される。
ＷＯ−Ａ−０１／１４４７０号明細書は、架橋系を全く使用しないタイヤの硬化中における架橋から成るタイヤの製造方法、鎖に沿ってＣＯＯＨ官能基を含む、溶液又はエマルションで調製されるジエンエラストマーをベースとした、このタイヤに含まれる架橋性ゴム組成物を開示している。この架橋性ゴム組成物は、硬化によってその架橋を可能とするエポキシ化有機液体を含む。
これらの組成物は、カーボンブラック、シリカ或いはタイヤ工業において公知のその他の強化充填剤を含み、この文献の実施態様の実施例によれば、１５％未満の、ジエン由来の単位のモル比を有するエラストマーは、ＣＯＯＨ官能基を含むジエンエラストマーとしては、例えばニトリルゴム（ブタジエンとアクリロニトリルのコポリマー）が使用されるだけである。この文献の教示は、タイヤトレッドを形成する為に使用できるゴム組成物に特に関連するものではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、非架橋状態において改善された加工性能を有し、架橋状態においては最少のヒステリシス損失と改善された強化特性を有し、且つそれ自身でタイヤのトレッドを構成する為に使用できるゴム組成物を提供する事にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は、少なくとも１種の特に無機の強化充填剤、３０％を超える共役ジエン由来の単位のモル比を有し且つその鎖に沿ってカルボン酸官能基を含む、エマルションで調製されるジエンエラストマー、及び多硫化アルコキシシランを含む、強化無機充填剤／ジエンエラストマー結合剤をベースとしたゴム組成物であって、このジエンエラストマーは、乳化溶液中で、少なくとも１種の共役ジエンモノマーと、カルボン酸に加水分解できるか酸化できる前駆体コモノマーとをラジカル共重合させてその鎖に沿って前記酸の前駆体官能基を含む中間体ジエンエラストマーを得、次いで、前記前駆体官能基の加水分解又は酸化を行う事によってその鎖に沿ってカルボン酸官能基を含む前記エラストマーを得る事によって得る事ができるゴム組成物が、強化充填剤として強化無機充填剤を含み且つ非官能性エラストマー又は、前記前駆体コノマー由来のエステル官能基を鎖に沿って含むエラストマーをベースとした公知の組成物と比較して、改善された強化特性と低い変形及び高い変形で最少のヒステリシス損失を有し、一方、これら公知の組成物に比肩できる非架橋状態での加工性を有する事の驚くべき発見によって達成される。
本発明は、特に、例えば、硫黄加硫系によって架橋できる或いは架橋されたゴム組成物を得る為の、エマルションで調製され且つ特定の共重合方法を使用して導入されている、鎖に沿ったＣＯＯＨ官能基を含む「本質的に不飽和」なジエンエラストマー（即ち、３０％を超える、共役ジエン由来の単位のモル比を含む）と、強化無機充填剤との間の特に有利な相互反応に在る点が注目される。
【００１１】
事実、エマルションで得られたエラストマーに非常に分岐した構造を与え、従って、それらを導入している組成物のゴム特性に逆に悪影響を及ぼす高い粘性を与える、ポスト重合反応による、鎖に沿ってＣＯＯＨ官能基をグラフトする為の従来の方法とは反対に、本発明方法は、エマルションで得られたエラストマーに対して、必然的に低減された粘性を有する線状構造を与える。
本発明により調製されるＣＯＯＨ官能基を有するエラストマーのこれらの有利な特徴は、得られる組成物を、特に低減されたローリング抵抗を有するタイヤトレッドを構成するのに使用できる様にする事に貢献するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
「ジエン」エラストマーとは、通常、少なくとも部分的に、ジエンモノマー（共役ジエンであるか否かに拘らず、二つの二重炭素−炭素結合を有するモノマー）から得られるエラストマー（ホモポリマー又はコポリマー）を意味するものと理解される。
或種のジエンエラストマー、例えば、ブチルゴム、ニトリルゴム又は、ＥＰＤＭタイプのジエン類とα−オレフィンとのコポリマーは、その組成物をタイヤトレッドを構成するのには不適当なものにする、ジエン由来の単位の低減されたモル含有量の故に本発明の組成物には使用できない点が注目される。
更に好ましくは、本発明の組成物の前記ジエンエラストマーは「高度に不飽和」のジエンエラストマー、即ち、５０％を超える、共役ジエン由来の単位のモル含有量を有するジエンエラストマーである。
【００１３】
本発明の組成物で使用できるジエンエラストマーには次のものがある。
４〜１２個の炭素原子を有する共役ジエンモノマーの重合によって得られるホモポリマー、又は１種以上の共役ジエン同士の又は８〜２０個の炭素原子を有する１種以上のビニル芳香族化合物との共重合によって得られるコポリマー。
適当な共役ジエンは、特に、１，３−ブタジエン、２−メチル−１，３−ブタジエン、２，３−ジ（Ｃ1〜Ｃ5のアルキル）−１，３−ブタジエン、例えば、２，３−ジメチル−１，３−ブタジエン、２，３−ジエチル−１，３−ブタジエン、２−メチル−３−エチル−１，３−ブタジエン、２−メチル−３−イソプロピル−１，３−ブタジエン、アリール−１，３−ブタジエン、１，３−ペンタジエン及び２，４−ヘキサジエンである。
適当なビニル芳香族化合物は、例えば、スチレン、ｏ−、ｍ−及びｐ−メチルスチレン、市販混合物の「ビニルトルエン」、ｐ−ｔ−ブチルスチレン、メトキシスチレン、クロロスチレン、ビニルメシチレン、ジビニルベンゼン及びビニルナフタレンである。
コポリマーは、９９質量％〜２０質量％のジエン単位と１質量％〜８０質量％のビニル芳香族単位を含んでも良い。
特に好ましくは、本発明の組成物のジエンエラストマーは、ポリブタジエン（ＢＲ）、合成ポリイソプレン（ＩＲ）、ブタジエン−スチレンコポリマー（ＳＢＲ）、ブタジエン−イソプレンコポリマー（ＢＩＲ）、イソプレン−スチレンコポリマー（ＳＩＲ）、ブタジエン−スチレン−イソプレンコポリマー（ＳＢＩＲ）又はこれらの化合物の２種以上の混合物から成る、高度に不飽和のジエンエラストマーの群から選択される。更に好ましくは、ジエンエラストマーは、ポリブタジエン、ブタジエン−スチレンコポリマー及びブタジエン−スチレン−イソプレンコポリマーから成る群に属する。
【００１４】
好ましくは、本発明方法によって得られる、鎖に沿ってＣＯＯＨ官能基を含むジエンエラストマーは、１００，０００ｇ／ｍｏｌを超える分子量を有する。
本発明の一つの有利な実施例によれば、使用されるジエンエラストマーは、エマルションで調製されたブタジエン−スチレンコポリマーであり、それは、好ましくは、３．５ｐｈｒ未満の乳化剤の合計量を有する（ｐｈｒ：エラストマーの１００部当りの質量部）。本発明の低減された乳化剤含有量を有するブタジエン／スチレンコポリマーを導入しているゴム組成物、その製造方法及びこの組成物を含むタイヤトレッドについての詳細はＷＯ−Ａ−０１／５６８１２号明細書を参照しても良い（その全体がここに参照によって導入される）。
鎖に沿って、カルボン酸由来の官能基を含む中間体ジエンエラストマーを得るのに使用できる前駆体コモノマーとしては、有利に、第一の実施態様によれば、前記酸を形成する為に加水分解性不飽和カルボン酸誘導体が使用される。
本発明のこの最初の実施態様の実施態様の一実施例によれば、この加水分解性カルボン酸誘導体は、式：Ｒ1−Ｃ（Ｏ）Ｏ−Ｒ2（式中、Ｒ1は、少なくとも一つの二重結合を含む脂肪族又は脂環式炭化水素基、又は、少なくとも一つの二重結合を含む置換基が結合している芳香族炭化水素基であり、Ｒ2はアルキル基である）の不飽和エステルである。
好ましくは、この不飽和エステルは、アルキルアクリレート、アルキルメタクリレート及びアルキルトランス−３−フェニルプロペノエートで構成される群に属する。
更に好ましくは、この不飽和エステルはｔ−ブチルアクリレート又はメタクリレートである。
【００１５】
本発明のこの最初の実施態様の実施態様のその他の実施例によれば、この加水分解性カルボン酸誘導体は、式：Ｒ3−Ｃ（Ｏ）Ｎ−Ｒ4Ｒ5（式中、Ｒ3は、少なくとも一つの二重結合を含む脂肪族又は脂環式炭化水素基、又は、少なくとも一つの二重結合を含む置換基が結合している芳香族炭化水素基であり、Ｒ4及びＲ5は、それぞれが窒素原子に結合するアルキル基である）の不飽和アミドである。
好ましくは、この不飽和アミドは、アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルメタクリルアミド、Ｎ−メチルシンナミド、Ｎ−ｔ−ブチルシンナミド及びＮ，Ｎ−ジメチルシンナミドから成る群に属する。
共役ジエンモノマーと不飽和アミドとのエマルションでの共重合の実施態様の実施例については、特に、アクリルアミドとブタジエン及びスチレンとの共重合を開示しているＣＮ−Ａ−１，２０８，７３６号明細書又はＣＮ−Ａ−１，１２８，７６５号明細書を参照しても良い。
本発明の第一の実施態様の実施態様のその他の実施例によれば、この加水分解性カルボン酸誘導体は、式：Ｒ6−ＣＮ（式中、Ｒ6は、少なくとも一つの二重結合を含む脂肪族又は脂環式炭化水素基、又は、少なくとも一つの二重結合を含む置換基が結合している芳香族炭化水素基である）の不飽和ニトリルである。
好ましくは、この不飽和ニトリルは、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、ビニルアセトニトリル及び３−フェニルプロペニトリルから成る群に属する。
共役ジエンモノマーと不飽和ニトリルとのエマルションでの共重合の実施態様の実施例については、特に、アクリルニトリルとブタジエン及びスチレンとの共重合を開示しているＣＮ−Ａ−１，１２８，７６５号明細書を参照しても良い。
本発明のこの第一の形式の実施態様のその他の実施例によれば、加水分解性カルボン酸誘導体は、少なくとも１つの二重結合を含む不飽和ジカルボン酸無水物である。
好ましくは、この不飽和無水物は、無水マレイン酸及び無水コハク酸から成る群に属する。
【００１６】
本発明のこの第一の実施態様により前駆体コモノマーとの共重合により中間体エラストマーにおいて得られるカルボン酸前駆体官能基は、次いで、ＣＯＯＨ官能基を得る為に公知の方法で、例えば、不飽和エステルから成る前駆体コモノマーの場合には鹸化反応によって加水分解される。
前駆体モノマーとしては、本発明の第二の実施態様によれば、カルボン酸に酸化できる化合物であって、次の群に属する化合物を使用する事ができる。
式：Ｒ7−ＯＨ（式中、Ｒ7は、少なくとも一つの二重結合を含む脂肪族又は脂環式炭化水素基、又は、少なくとも一つの二重結合を含む置換基が結合している芳香族炭化水素基である）の不飽和アルコール、及び
式：Ｒ8−ＣＨＯ（式中、Ｒ8は、少なくとも一つの二重結合を含む脂肪族又は脂環式炭化水素基、又は、少なくとも一つの二重結合を含む置換基が結合している芳香族炭化水素基である）の不飽和アルデヒド。
本発明のこの第二の実施態様の実施態様の一実施例によれば、前駆体コモノマーは、アリルアルコール、クロチルアルコール、メタアリルアルコール及びシンナミルアルコールから成る群に属する不飽和アルコールである。
本発明のこの第二の実施態様の実施態様のその他の実施例によれば、前駆体コモノマーは、クロトンアルデヒド及びシンナムアルデヒドから成る群に属する不飽和アルデヒドである。
本発明のこの第二の実施態様により前駆体コモノマーとの共重合によって中間体エラストマーにおいて得られるカルボン酸前駆体官能基は、次いで、ＣＯＯＨ官能基を得る為に公知の方法で酸化される。
ポリマー中でアルコール官能基の酸官能基への酸化の例としては、ＥＰ−Ａ−１４１０８５号明細書、又は、"Catalytic oxidation of polyols by molecular oxgen in alkaline media, Kinet. Catal. (Transl. Of Kinet. Katal.), 1996, 37(3), pp. 368-376"の論文を参照しても良い。
【００１７】
先に定義された本発明のゴム組成物は、以下の工程を含む方法によって得られる。
（ｉ）鎖に沿ってカルボン酸官能基を含み且つ３０％を超える、共役ジエン由来の単位のモル比を有する少なくとも１種のジエンエラストマーが、乳化溶液中で、少なくとも１種の共役ジエンモノマーと、その鎖に沿って前記酸の前駆体官能基を含む中間体ジエンエラストマーを得る為にカルボン酸に加水分解できるか酸化できる前駆体コモノマーとのラジカル共重合、次いで、その鎖に沿ってカルボン酸官能基を含む前記エラストマーを得る為に前記前駆体官能基の加水分解又は酸化を使用して調製される工程、及び、
（ｉｉ）１３０〜２００℃の最大温度で架橋系なしの、工程（ｉ）で得られたエラストマー、強化無機充填剤及び多硫化アルコキシシランを含む、強化無機充填剤／ジエンエラストマー結合剤を含む前記組成物の構成成分の熱機械的作業又は混練の第一段階（「非生産的」段階と呼ばれる）、次いで、その間に前記架橋系が導入される、１２０℃未満（例えば、６０〜１００℃）の温度での機械的作業又は混練の第二段階（「生産的」段階と呼ばれる）を実施する工程。
本発明のこの製造方法の工程（ｉｉ）に含まれる熱機械的作業の第一段階に関しては、この第一段階は、通常、前記第一段階で使用される前記構成成分が、耐酸化剤なしで一緒に混合される第一工程、及び、耐酸化剤が導入され、前記第一工程の構成成分と混合される第二工程を含む。
【００１８】
更に、その後の架橋を活性化させる為に、熱機械的作業のこの第一段階中に酸化亜鉛が通常添加される。
本願出願人は、酸化亜鉛が熱機械的作業の第二工程中に導入される従来の方法に対して、熱機械的作業の第一工程中に全部の酸化亜鉛を導入すると、架橋状態において本発明の組成物の低い変形でのヒステリシス損失を更に最少化し、一方、公知の官能化エラストマーをベースとした組成物と比べて更に改善され且つ熱機械的作業の第二工程中の酸化亜鉛の導入によって得られる本発明の組成物に比肩し得る、非架橋状態における加工性をこの組成物に付与する事ができる事を予期に反して発見した。
更に、本願出願人は、熱機械的作業の第一工程での酸化マグネシウムの導入が、架橋状態において本発明の組成物の低い変形及び高い変形でのヒステリシス損失を更に最少化し、一方、非官能化エラストマーをベースとした組成物と同等の非架橋状態における加工性をこの組成物に付与する事ができる事を予期に反して発見した。
勿論、本発明の組成物は、前述のＣＯＯＨ官能基を有する単独のジエンエラストマー、或いは、これらのエラストマーの幾つかの混合物を含んでも良い。
鎖に沿ってＣＯＯＨ官能基を有する本発明のジエンエラストマーは、それ自身で本発明の組成物に使用されても良いし、或いは、タイヤに通常使用されるその他のエラストマー、例えば、天然ゴムとのブレンドで、或いは、天然ゴムと合成ゴム又は、カップリング又は星状化ができる、或いは、鎖に沿ってＣＯＯＨ官能基で部分的に又は全体に官能化できるその他のエラストマーをベースとしたブレンドで使用されても良い。
【００１９】
本発明のゴム組成物の性質の改善は、大きければ大きいほど、本発明の組成物中の前記の通常のエラストマーの割合は少なくなる点が注目される。好ましくは、これらの通常のエラストマーは、適用可能な場合は、鎖に沿ってＣＯＯＨ官能基を有する本発明のジエンエラストマーの１００質量部当り０〜７０質量部の量で存在しても良い。
本明細書の「強化無機充填剤」と言う用語は、その色及びその元（天然か合成か）に拘らず、無機、即ち鉱物充填剤を意味するものと理解されるものであり、又、カーボンブラックに対して「白色」充填剤或いは「透明」充填剤とも言われ、それ自身で、中間体カップリング剤以外の手段を用いること無しに、タイヤの製造の為のゴム組成物を強化できる、換言すれば、その強化機能において従来のタイヤグレードのカーボンブラックを置換えることができるものである。
好ましくは、強化無機充填剤は、本発明の組成物中に、４０ｐｈｒ（ｐｈｒ：ジエンエラストマーの１００部当りの質量部）以上の量で存在する。
又、好ましくは、この強化充填剤は、本発明の組成物の強化充填剤中で大割合で、例えば、前記強化充填剤におけるその質量分率が５０％を超える割合で存在する。
好ましくは、前記強化無機充填剤の全部又は大割合はシリカ（ＳｉＯ2）である。使用されるシリカは当業者に公知のどんな強化シリカであっても良く、特に、高度に分散性の沈降性シリカが好ましいが、ＢＥＴ表面積及び特定のＣＴＡＢ表面積の両方が４５０ｍ2／ｇ未満の表面積を有する沈降性又はヒュームドシリカであっても良い。
【００２０】
本明細書では、ＢＥＴ比表面積は、公知の方法で、Brunauer, Emmet and Tellerの方法（"The Journal of the American Chemical Society", vol. 60, page 309, February 1938に記載されている）及び、Standard AFNOR-NFT-45007 (November 1987)に該当する方法によって決定される。ＣＴＡＢ比表面積は、同じStandard AFNOR-NFT-45007 (November 1987)によって決定される外側表面積である。
「高度に分散性のシリカ」とは、薄切片上で電子又は光学顕微鏡によって公知の方法で観察する事のできる、エラストマー中で解凝集及び分散する為の極めて重要な能力を有するシリカを意味するものと理解される。その様な好ましい高度に分散性のシリカの例としては、Ultrasil 7000及びUltrasil 7005（デグッサ社製）、Zeosil 1165MP、1135MP及び1115MP（ローディア社製）、Hi-Si EZ150G（ＰＰＧ社製）、Zeopol 8745及び8755（フーバー社製）及び、例えば、前述のＥＰ−Ａ−０７３５０８８に記述されているアルミニウムをドープしたシリカの様な処理された沈降性シリカが挙げられるがこれらに限定されない。
強化充填剤が存在する物理的状態は、粉末、マイクロビーズ、粒状又は球形の形態であるかどうかは重要ではない。勿論、「強化無機充填剤」は、又、異なる無機充填剤、特に、上述の高度に分散性のシリカの混合物を意味するものと理解される。
本発明のゴム組成物の強化充填剤は、少割合で（即ち、５０％未満の質量分率で）カーボンブラックを前述の強化無機充填剤に付加したブレンド（混合物）で含まれても良い。適当なカーボンブラックは、通常、タイヤに、特にタイヤトレッドに使用されるカーボンブラック、特に、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ及びＳＡＦタイプのカーボンブラックである。その様なカーボンブラックの例としては、Ｎ１１５、Ｎ１３４、Ｎ２３４、Ｎ３３９、Ｎ３４７及びＮ３７５が挙げられるがこれらに限定されない。
【００２１】
例えば、カーボンブラック／シリカブレンド又はシリカで部分的に或いは全体的に被覆されたカーボンブラックは、強化充填剤を形成するのに適当である。又、シリカで変性されたカーボンブラックを含む強化無機充填剤、例えば、キャボット社から市販されている「ＣＲＸ２０００」（これは、ＷＯ−Ａ−９６／３７５４７号明細書に記述されている）も適当であるがこれらに限定されない。
又、強化無機充填剤としては、ＥＰ−Ａ−８１０２５８号明細書に記載されている様な高分散性のアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、又は、ＷＯ−Ａ−９９／２８３７６号明細書に記載されている様な水酸化アルミニウムを使用しても良いがこれらに限定されない。
強化充填剤が、強化無機充填剤とカーボンブラックだけを含む場合、前記強化充填剤中のこのカーボンブラックの質量分率は、好ましくは、３０％以下である様に選択される。
然しながら、本発明の組成物の前述の性質は、組成物が含む強化充填剤に含まれる強化無機充填剤の質量分率が高ければ高い程、一層良く改善される事、及び、前記性質は、前記組成物が強化充填剤として強化無機充填剤、例えば、シリカを単独で含む時に最適化される事は経験の知らしめるところである。この後者の場合は、従って、本発明のゴム組成物の好ましい実施例を構成するものである。
【００２２】
本発明のゴム組成物は、更に、通常の方法で、前記無機充填剤とマトリックスとの間の十分な化学的及び／又は物理的結合（又はカップリング）を高め、前記マトリックス内でのこの無機充填剤の分散を促進する、強化無機充填剤／エラストマーマトリックス結合剤（又は、カップリング剤とも言う）を含む。
「カップリング剤」は、更に正確には、該当する充填剤とエラストマーとの間の十分な化学的及び／又は物理的結合を確立する事ができ、エラストマーマトリックス内でのこの充填剤の分散を促進する事のできる剤を意味するものと理解される。少なくとも二官能性のその様なカップリング剤は、例えば、簡単な一般式：Ｙ−Ｔ−Ｘを有する（式中、Ｙは無機充填剤と物理的に及び／又は化学的に結合する事ができる官能基（「Ｙ」官能）を表し、その様な結合は、例えば、カップリング剤のケイ素原子と無機充填剤の表面ヒドロキシル基（ＯＨ）（例えば、シリカの場合は表面シラノール）との間に確立されるものであり、Ｘは、エラストマーと、例えば、硫黄原子を介して物理的に及び／又は化学的に結合する事のできる官能基（「Ｘ」官能）を表し、Ｔは、ＹとＸとの結合を可能にする基を表す）。
このカップリング剤は、特に、通常、充填剤と活性であるＹ官能を含むがエラストマーと活性であるＸ官能を欠く、該当の充填剤を被覆するための単純な剤との混同を避けなければならない。
【００２３】
本発明の組成物で使用できるカップリング剤は、それらの特定の構造によって「対称」又は「非対称」と言われる多硫化アルコキシシランであり、例えば、米国特許第３，８４２，１１１号明細書、米国特許第３，８７３，４８９号明細書、米国特許第３，９７８，１０３号明細書、米国特許第３，９９７，５８１号明細書、米国特許第４，００２，５９４号明細書、米国特許第４，０７２，７０１号明細書、米国特許第４，１２９，５８５号明細書に記載されているもの、又は、その様な公知の化合物を詳細に記述している極最近の米国特許第５，５８０，９１９号明細書、米国特許第５，５８３，２４５号明細書、米国特許第５，６５０，４５７号明細書、米国特許第５，６６３，３５８号明細書、米国特許第５，６６３，３９５号明細書、米国特許第５，６６３，３９６号明細書、米国特許第５，６７４，９３２号明細書、米国特許第５，６７５，０１４号明細書、米国特許第５，６８４，１７１号明細書、米国特許第５，６８４，１７２号明細書、米国特許第５，６９６，１９７号明細書、米国特許第５，７０８，０５３号明細書、米国特許第５，８９２，０８５号明細書、ＥＰ−Ａ−１０４３３５７号明細書に記載されているものである。
以下の定義に限定されない、本発明を実施するのに特に適当なものは、以下の一般式（Ｉ）を満足する対称の多硫化アルコキシシランである。
（Ｉ）Ｚ−Ａ−Ｓn−Ａ−Ｚ
（式中、ｎは、２〜８（好ましくは２〜５）の整数であり、Ａは、二価の炭化水素基（好ましくは、１〜１８個の炭素原子のアルキレン基又は６〜１２個の炭素原子のアリーレン基、更に好ましくは１〜１０個の炭素原子のアルキレン基、とりわけ１〜４個の炭素原子のアルキレン基、特にプロピレンである）であり、Ｚは、以下の式：
−Ｓｉ（Ｒ1）（Ｒ1）（Ｒ2）、
−Ｓｉ（Ｒ1）（Ｒ2）（Ｒ2）、
−Ｓｉ（Ｒ2）（Ｒ2）（Ｒ2）
（式中、Ｒ1は、置換されていてもいなくても良く、同じであっても異なっていても良い、１〜１８個の炭素原子のアルキル基、５〜１８個の炭素原子のシクロアルキル基または６〜１８個の炭素原子のアリール基（好ましくは、１〜６個の炭素原子のアルキル基、シクロヘキシル又はフェニルであり、特に１〜４個の炭素原子のアルキル基であり、特にメチル及び／又はエチルである）を表し、Ｒ2は、置換されていてもいなくても良く、同じであっても異なっていても良い、１〜１８個の炭素原子のアルコキシ基又は５〜１８個の炭素原子のシクロアルコキシ基（好ましくは、１〜８個の炭素原子のアルコキシ基又は５〜８個の炭素原子のシクロアルキキシ基であり、更に好ましくは１〜４個の炭素原子のアルコキシ基であり、特にメトキシ及び／又はエトキシである）を表す）。
【００２４】
上記式（Ｉ）による多硫化アルコキシシランの混合物の場合、特に通常市販の混合物の場合、「ｎ」の平均値は分数であり、好ましくは２〜５の間である。
多硫化アルコキシシランとしては、ビス−（Ｃ1〜Ｃ4）アルコキシ−（Ｃ1〜Ｃ4）アルキル−シリル（Ｃ1〜Ｃ4）アルキルのポリスルフィド（特に、ジスルフィド、トリスルフィド又はテトラスルフィド）、例えば、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）又はビス（３−トリエトキシシリルプロピル）のポリスルフィドが挙げられる。これらの化合物の内で、特に、式［（Ｃ2Ｈ5Ｏ）3Ｓｉ（ＣＨ2）3Ｓ2］2のビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド（ＴＥＳＰＴと略称）、又は、式［（Ｃ2Ｈ5Ｏ）3Ｓｉ（ＣＨ2）3Ｓ］2のビス（トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド（ＴＥＳＰＤと略称）が使用される。ＴＥＳＰＤは、例えば、デグッサ社からＳｉ２６６又はＳｉ７５（後者の場合は、ジスルフィド（７５質量％）とポリスルフィドとの混合物の形態で）の商品名で、又、ウイットコ社からＳｉｌｑｕｅｓｔＡ１５８９の商品名で市販されている。ＴＥＳＰＴは、デグッサ社から、例えば、Ｓｉ６９（又は、それがカーボンブラック上に５０質量％まで担持されている時はＸ５０Ｓ）の商品名で、又、オシスペシャルティー社からＳｉｌｑｕｅｓｔＡ１２８９の商品名で市販されている（両者の場合、ポリスルフィドの市販混合物は４に近いｎの平均値を有する）。又、テトラ硫化モノアルコキシシランの例としては、モノエトキシジメチルシリルプロピルテトラスルフィド（ＭＥＳＰＴと略称）が挙げられるが、これは本願出願人の国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ０２／０３７７４の対象物である。
【００２５】
本発明の組成物は、又、鎖に沿ったカルボン酸官能基を有するジエンエラストマー及び前記強化無機充填剤、前記結合剤に加えて、可塑剤、顔料、耐酸化剤、耐オゾンワックス、硫黄及び／又は過酸化物及び／又はビスマレイミドをベースとした架橋系、酸化亜鉛及びステアリン酸を含む架橋活性剤、エキステンダーオイル、シリカを被覆する為の１種以上の剤、例えば、アルコキシシラン、ポリオール又はアミンを含む。
特に、これらの組成物は、カルボン酸官能基を有するジエンエラストマーが、０〜５０ｐｈｒのエキステンダーオイルと一緒に、パラフィン油、芳香族油又はナフタレン油を使用して延伸される様なものであっても良い。
又、本発明のその他の対象は、上述の架橋性又は架橋ゴム組成物を含むか、この組成物で造られるタイヤ用トレッドである。
架橋状態において本発明のゴム組成物を特徴付ける低減されたヒステリシスによって、そのトレッドが前記組成物を含むタイヤは、十分に低減されたローリング抵抗を有する点が注目される。
本発明のタイヤはこのトレッドを含む。
本発明の前述の特徴及びその他の特徴は、例示であって限定を与えるものではない本発明の実施態様の幾つかの実施例についての以下の記述を読む事によって良く理解されるであろう。
【実施例】
【００２６】
得られたポリマーを特徴付ける為に、以下の実験的方法が使用された。
ａ）ＳＥＣ方法（サイズ押出しクロマトグラフィー）は、これらのポリマーのサンプルの分子量分布を決めるのに使用された。ヨーロッパ特許明細書ＥＰ−Ａ−６９２４９３の実施例１に記述されている特徴を持つ標準品を使用する事によって、この方法は、例えば、浸透圧によって決められるものとは異なる、相対値を有する数平均分子量と、重量平均分子量（Ｍｗ）を評価する事が可能である。このサンプルの多分散性指数（ＩＰ＝Ｍｗ／Ｍｎ）がそれから求められた。この方法によって、多孔性固定相で満たされたカラムにおいて、膨潤した際のそれらのそれぞれのサイズによってマクロ分子が物理的に分離される。この分離を実施する前に、ポリマーのサンプルは、テトラヒドロフラン中で約１ｇ／ｌの濃度で溶解される。
前述の分離の為に、「ＷＡＴＥＲＳ」の商品名で且つモデル「１５０Ｃ」の名称で市販されているクロマトグラフィーが使用された。溶出溶媒はテトラヒドロフランであり、流量は１ｍｌ／分であり、系の温度は３５℃で、分析期間は３０分である。「ＳＴＹＲＡＧＥＬ  ＨＴ６Ｅ」タイプの、二つの「ＷＡＴＥＲＳ」カラムのセットが使用された。ポリマーサンプルの溶液の注入容量は１００μｌである。検出器は、「ＷＡＴＥＲＳ」示差屈折計（モデル番号：Ｒ４０１）である。又、「ＷＡＴＥＲＳ  ＭＩＬＬＥＮＮＩＵＭ」の商品名の、クロマトグラフデータを処理する為のソフトウエアーが使用された。
ｂ）ポリマーのＣＯＯＨ官能基の量（ｍｅｑ／ポリマーｋｇ）と該当する官能性単位の数を計算する目的で、ＣＯＯＨ官能基と反応する事が知られているジアゾメタンの過剰でエステル化した後に、1ＨＮＭＲ法を使用する分析方法が使用された。
【００２７】
更に正確には、この方法は、ジアゾメタンを使用して、エラストマーに固定しているＣＯＯＨ官能基からメチルエステルを得て、1ＨＮＭＲによってＣＯＯＨ官能基の量に直接且つ定量的にアクセスする事から成る。
（ｉ）    先ず初めに、ジアゾメタンが次の様にして調製される。
氷を溶かす温度で、ジエチルエーテルの存在下で、Ｎ−メチル−Ｎ−ニトロソパラトルエンスルホンアミドにアルコール性水酸化カリウムを作用させてジアゾメタンを得る。次いで、この試薬を含むエーテル相を簡単な蒸留によって回収する。
（ｉｉ）  特定の方法で洗浄及び乾燥されたエラストマーのサンプルを、分析によってそれを特徴付けできる様に、トルエンに溶解する。
（ｉｉｉ）この特定の調製方法は、エラストマーをトルエンに三回続けて溶解する操作と、それぞれに、引き続いて、微量の酸性化合物（停止剤、耐酸化剤、触媒残さ、特に、イソ吉草酸の様な副生成物）を除去する為の、塩酸でｐＨ＝２に酸性化されたアセトンと水の混合物中での凝集操作によって処理する事から成る。
（ｉｖ）  次いで、ジアゾメタンを含むエーテル溶液が、ＣＯＯＨ官能基に対して過剰の試薬が存在する様にそれらに添加される。この様に処理されたポリマーは、引き続いてメタノール中で凝集され、次いで、トルエンとメタノールに２度再溶解されてポリマーを凝集させる。次いで、このポリマーをデシケーター中で周囲温度で、真空ポンプで高真空下で乾燥させる。
（ｖ）    次いで、以下の方法で1ＨＮＭＲが行われる。
【００２８】
この方法でエステル化されたポリマーのサンプルを二硫化炭素に溶解する。ＢＲＵＫＥＲ−ＡＣ２００の名称で市販されている分光計を使用して1ＨＮＭＲ信号が分析される。ＣＯＯＣＨ3の三つのメチルプロトンの特徴的信号が、官能性ポリマー中のＣＯＯＨ官能基の初期量に対して定量的なアクセスを与える。
以下の実施例においては、組成物の性質は次の様にして評価された。
ムーニー粘度：１００℃でのＭＬ（１＋４）は、ＡＳＴＭ−Ｄ１６４６（１９９９）によって測定された。
伸び弾性率ＭＥ１００（１００％における）：ＡＳＴＭ−Ｄ４１２によって測定された。
スコット破断指数：破断応力（ＢＳ（ＭＰａ））及び破断点伸び（ＥＢ（％））は、２３℃で、ＡＳＴＭ−Ｄ４１２（１９９８）によって測定された。
ヒステリシス損失（ＨＬ）：６０°で６回の衝撃での跳ね返りにより、式：ＨＬ（％）＝１００ｘ（Ｗ0−Ｗ1（式中、Ｗ0は供給されたエネルギーであり、Ｗ1は保存されたエネルギーである）により％で測定された。
動的剪断特性：１９７７年に改定されたＡＳＴＭ−Ｄ２２３１−７１によって測定された（１０Ｈｚで０．１５％〜５０％のピーク対ピークの変形で行われる変形の関数としての測定）。ヒステリシスは、２３℃で、ＡＳＴＭ−Ｄ２２３１−７１により、ｔａｎδmaxの測定によって表示される。
【００２９】
Ｉ．エマルションで調製される「対照」ＳＢＲ−Ａの合成
ラテックスの合成
３７１２ｇの脱イオン化した脱気水を、機械的な攪拌を行いながら不活性雰囲気で２５℃で１０リットルの反応器に導入した。次いで、５６．４ｇのＳＤＳ（ドデシル硫酸ナトリウム）を溶解した６００ｍｌの水溶液を導入した。次いで、３．６ｍｌのｎ−ドデシルメルカプタンを溶解した１００ｍｌのスチレン溶液を導入した。次いで、７９２ｍｌのスチレンを導入し、次いで、この混合物を１２℃に冷却した。次いで、１５０４ｍｌのブタジエンを注入し、その直後に、開始レドックス触媒（８．３８５ｇのナトリウムピロホスフェート１０水和物と５．２２６ｇの硫酸鉄６水和物を、予め、２００ｍｌの水中で６０°で４５分間反応させて造った）を注入した。最後に、ラジカル開始剤を注入した（スチレン１００ｍｌに溶解した３．９２５ｇの８０％強度パラメタンハイドロオキサイド）。温度は５℃で一定にし、転化率６０％で、水２００ｍｌに溶解したハイドロキノン６．８をを注入する事によって反応を停止した。ラテックスを回収し、次いで、エラストマー当り１質量％の耐酸化剤混合物「ＡＯ２２４６／Ｓ１３（８０％／２０％）」を添加して処理した。
ラテックスの処理
上述の様にして合成したラテックス３６０ｇを激しく機械攪拌し、４６ｍｌの塩化ナトリウムの溶液（２００ｇ／ｌ）と８１０ｍｌのトルエンを添加した。混合物が均質になった時点で、４回連続の水洗操作を行った（膨潤ラテックス１ｌ当り水１ｌと、水／膨潤ラテックス混合物の１ｌ当り３５％強度の水性ＨＣｌ５ｍｌ）。
最後に、合成ラテックスを酸性媒体中でストリッピングに掛け、ＳＢＲを回収した。これを再溶解し、次いで、３８ｐｈｒの芳香族油で油展した。このＳＢＲを今一度ストリッピングに掛け、ムーニー粘度ＭＬ（１＋４）＝５３、Ｔｇ＝−３３℃、Ｍｎ＝１１３，０００ｇ／ｍｏｌ、ＩＰ指数＝４．４７、ゲル含有量＜０．３％、スチレン含有量＝３９．９％、１，２−単位含有量＝１４．２％及びトランス−１，４単位含有量＝７５％の油展ＳＢＲを得た。
【００３０】
ＩＩ）ＳＢＲ−Ａを出発材料とした、鎖に沿ってエステル単位（ｔ−ブチルメタクリレート）を含む、エマルションで調製されるＳＢＲ−Ｂの合成
先の操作方法を採用して、ブタジエンの導入の最後に新たに蒸留したｔ−ブチルメタクリレートを導入した。
３７ｍｅｑ／ｋｇのｔ−ブチルメタクリレート官能基を含み、ムーニー粘度ＭＬ（１＋４）＝５３．２、Ｔｇ＝−３１℃、Ｍｎ＝１０２，０００ｇ／ｍｏｌ、ＩＰ指数＝４．５７、ゲル含有量＜０．３％、スチレン含有量＝４０％、１，２単位含有量＝１４．２％及びトランス−１，４含有量＝７４．４％の、３７．５ｐｈｒの芳香族油で油展されたエラストマーを得た。
【００３１】
ＩＩＩ）ＳＢＲ−Ｂのｔ−ブチルメタクリレート官能基の加水分解による、鎖に沿ってＣＯＯＨ官能基を含む本発明のＳＢＲ−Ｃの取得
酸官能基を生成させる為に、先の合成の非油展ＳＢＲ−Ｂを出発材料として、次の方法を行った。
上述のエステルを２５ｍｅｑ／ｋｇ含むＳＢＲ−Ｂ５０ｇを６００ｍｌのトルエンに再溶解した。ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）の１ｌ当り２．５ｍｏｌのｐ−トルエンスルホン酸９ｍｌを添加し、この混合物を、８０℃で攪拌しながら８時間の間反応に掛けた。反応の最後で、３７．５ｐｈｒの芳香族油を添加し、３７％強度の水性ＨＣｌ２ｍｌを添加して再度酸性化し、次いで、酸性媒体中で（ｐＨ＝１．５）ストリッピングを行った。
ＣＯＯＨ官能基を３７ｍｅｑ／ｋｇ含み、ＭＬ（１＋４）＝６５、Ｔｇ＝−３１℃、Ｍｎ＝１２４，０００ｇ／ｍｏｌ、ＩＰ指数＝４．３７、ゲル含有量＜０．３％、スチレン含有量＝３９．８％、１，２単位含有量＝１４％及びトランス−１，４単位含有量＝７４％のエラストマーが回収された。
【００３２】
ＩＶ）ＳＢＲ−Ａ、ＳＢＲ−Ｂ及びＳＢＲ−Ｃを夫々にベースとしたゴム組成物
強化充填剤としてシリカを含む「乗用車」のタイヤ−トレッドタイプの三つの組成物Ａ、Ｂ及びＣを調製した。これらの組成物は、芳香族油で油展された前述のエラストマーＳＢＲ−Ａ、ＳＢＲ−Ｂ及びＳＢＲ−Ｃを夫々にベースとしたものである。
これらの組成物のそれぞれの組成は次の通りである（ｐｈｒで表示される。ｐｈｒ＝エラストマー１００部当りの質量部）。
油展エラストマー            ＝１３７．５
シリカ（１）                ＝８０
結合剤（２）                ＝６．４
ＺｎＯ                      ＝２．５
ステアリン酸                ＝２
耐酸化剤（３）              ＝１．９
オゾンワックス「Ｃ３２ＳＴ」＝１．５
硫黄                        ＝１．１
スルフェンアミド（４）      ＝２
ジフェニルグアニジン        ＝１．５
ここで、
（１）＝シリカ「Ｚｅｏｓｉｌ１１６５」（ローディア社から市販されている）
（２）＝結合剤「Ｓｉ６９」（デグッサ社から市販されている）
（３）＝Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ′−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン
（４）＝Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド。
【００３３】
それぞれの組成物Ａ、Ｂ及びＣは、熱機械的作業の第一段階で、冷却段階で分けられた二つの工程で、、次いで、第二段階の仕上げ段階で、機械的作業によって製造された。
容量４００ｃｍ3の「バンバリー」タイプの実験室密閉式ミキサーに、充填率７０％で、初期温度凡そ９０℃で、エラストマー、強化充填剤の２／３、カップリング剤、ジフェニルグアニジン及びスレアリン酸を順番に導入し、凡そ１分後に、残りの充填剤、芳香族油及び耐オゾンワックス「Ｃ３２ＳＴ」を導入した。
最初の熱機械的作業工程は、約１６０℃の最大落下温度が達成されるまで５分間行われた。次いで、エラストマーの塊を回収して冷却した。
次いで、第二工程の熱機械的作業を、同じミキサーで、耐酸化剤を添加して、約１６０℃の最大落下温度が達成されるまで４分間行った。
前述の熱機械的作業の第一段階は、この第一段階のブレードの平均速度が８５ｒｐｍである様にして行った。
この様にして得られた混合物を回収し、冷却し、次いで、密閉式ミキサー（均質仕上げ機）中で、硫黄とスルフェンアミドを３０℃で添加して全てを３〜４分間混合した（機械的作業）。
【００３４】
この様にして得られた組成物は、次いで、その物性又は機械的性質を測定する為に、ゴムシート（厚さ２〜３ｍｍ）又は薄いフィルムに、或いは、所望の寸法にカットして直接使用及び／又は、例えば、タイヤ用の半仕上げ製品、特にトレッド用に組立て使用できる形状でカレンダー加工された。
架橋は１５０℃で４０分間行われた。
酸化亜鉛（ＺｎＯ）の全てが、架橋性組成物Ｂ及びＣを得る為に熱機械的作業の第一段階で１２０℃で導入された点が注目される。
結果は以下の表に示される。
表
2005510610.tif 000002
【００３５】
架橋状態での性質に関する限り、鎖に沿ってＣＯＯＨ官能基を有するＳＢＲ−Ｃをベースとした組成物ＣのＭＥ３００／ＭＥ１００比は、非官能性ＳＢＲ−Ａと鎖にそってエステル官能基を有するＳＢＲ−Ｂをそれぞれにベースとした組成物Ａ及びＢのそれよりも大きく、前記組成物Ｃの低変形と高変形でのヒステリシス性（それぞれ、２３℃でのｔａｎ（δ）maxと６０℃での損失）は、前記組成物Ａ及びＢのそれらと比較して大いに改善されている点が注目される。
又、本発明の組成物Ｃは、前記組成物Ａ及びＢのそれに近いムーニー値（混合物）を有する。
換言すれば、ＳＢＲ−Ｃ、シリカをベースとし、熱機械的作業の第一段階の混合の第一工程中に１２０℃で全てのＺｎＯの添加によって特徴付けられる組成物Ｃは、組成物Ａ及びＢのそれと比較して明確に改善された架橋状態における（特に、低変形でのヒステリシス性における）ゴム特性と、シリカと非官能性ＳＢＲ−Ａをベースとした組成物Ａのそれに等しい加工性を有する。
【国際調査報告】
2005510610.tif 000003
2005510610.tif 000004
2005510610.tif 000005
2005510610.tif 000006
2005510610.tif 000007
2005510610.tif 000008