特許 5949820 ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5949820

(24)【登録日】2016年6月17日

(45)【発行日】2016年7月13日

(54)【発明の名称】ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ

(51)【国際特許分類】

   C08L 9/00 20060101AFI20160630BHJP

   C08L 7/00 20060101ALI20160630BHJP

   C08K 3/04 20060101ALI20160630BHJP

   C08L 77/00 20060101ALI20160630BHJP

   B60C 1/00 20060101ALI20160630BHJP

【ＦＩ】

   C08L9/00

   C08L7/00

   C08K3/04

   C08L77/00

   B60C1/00 B

   B60C1/00 Z

【請求項の数】3

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2014-66328(P2014-66328)

(22)【出願日】2014年3月27日

(65)【公開番号】特開2015-189794(P2015-189794A)

(43)【公開日】2015年11月2日

【審査請求日】2015年4月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006714

【氏名又は名称】横浜ゴム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089875

【弁理士】

【氏名又は名称】野田 茂

(72)【発明者】

【氏名】中川 隆太郎

(72)【発明者】

【氏名】桐野 美昭

(72)【発明者】

【氏名】田邊 祐介

【審査官】 小森 勇

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００９／０９３６９５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０８Ｌ ９／００

Ｂ６０Ｃ １／００

Ｃ０８Ｋ ３／０４

Ｃ０８Ｌ ７／００

Ｃ０８Ｌ ７７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

（Ａ）天然ゴム２０〜５０質量部およびブタジエンゴム５０〜８０質量部からなるジエン系ゴム１００質量部に対し、（Ｂ）窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が３０〜４５ｍ^２／ｇであるカーボンブラック３０〜８０質量部および（Ｃ）ポリアミドエラストマー１〜３０質量部を配合してなり、かつ、前記（Ｂ）カーボンブラックおよび前記（Ｃ）ポリアミドエラストマーの質量比が、前者：後者として、１：０．４〜１：１であることを特徴とするゴム組成物。

【請求項2】

請求項１に記載のゴム組成物からなる、タイヤサイドウォール用ゴム組成物。

【請求項3】

請求項２に記載のゴム組成物をサイドウォールに用いた空気入りタイヤ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤに関するものであり、詳しくは、優れた剛性および低発熱性を有するゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤに関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年の環境意識の高まりに伴い、空気入りタイヤは発熱を低減させ、燃費を改善することが求められ、例えばタイヤサイドウォール用コンパウンドについても同様の検討がなされている。
低発熱化のためには、分子量の高いゴム成分を使用するのが有効であるが、コンパウンドの粘度が上昇し、加工性が悪化してしまう。
そこで、プロセスオイル等の軟化剤の配合量を増加することにより、粘度の低減が図れるが、この場合、発熱性が高くなる等の問題が生じてしまう。

【0003】

一方、タイヤビードフィラーは、ビードコアおよびカーカス層の巻き上げ部の動きやセパレーションを抑制するために高剛性とする必要がある。一般的にビードフィラーを高剛性にするためにカーボンブラック等の補強剤を増量する技術が知られているが、発熱性が悪化するという問題点がある。

【0004】

このように、当業界には、剛性および低発熱性を兼ね備えたゴム組成物に対する強い要求がある。

【0005】

下記特許文献１は、弾性、引張強度、発熱性および疲労性を改善することを目的として、加硫可能なゴム１００重量部に対し、融点が１００〜１８０℃のポリアミドエラストマー０．１〜５０重量部と無機補強剤１〜１００重量部を含有するゴム組成物を開示している。
しかし、このようなポリアミドエラストマーはゴム中で異物となるため、発熱性を損なう因子となり得る。また、当業界で求められるレベルに剛性を高めることができず、改善の余地があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】国際公開ＷＯ２００９／０９３６９５号パンフレット

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

したがって本発明の目的は、ポリアミドエラストマーを配合したゴム組成物において、優れた剛性および低発熱性を有するゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、ジエン系ゴムに対し、特定の窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）を有するカーボンブラックおよびポリアミドエラストマーを特定量で配合するとともに、前記カーボンブラックおよびポリアミドエラストマーの質量比を特定化することにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成することができた。
すなわち本発明は以下の通りである。

【0009】

１．（Ａ）天然ゴム２０〜５０質量部およびブタジエンゴム５０〜８０質量部からなるジエン系ゴム１００質量部に対し、（Ｂ）窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が３０〜４５ｍ^２／ｇであるカーボンブラック３０〜８０質量部および（Ｃ）ポリアミドエラストマー１〜３０質量部を配合してなり、かつ、前記（Ｂ）カーボンブラックおよび前記（Ｃ）ポリアミドエラストマーの質量比が、前者：後者として、１：０．４〜１：１であることを特徴とするゴム組成物。
２．前記１に記載のゴム組成物からなる、タイヤサイドウォール用ゴム組成物。
３．前記２に記載のゴム組成物をサイドウォールに用いた空気入りタイヤ。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、ジエン系ゴムに対し、特定の窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）を有するカーボンブラックおよびポリアミドエラストマーを特定量で配合するとともに、前記カーボンブラックおよびポリアミドエラストマーの質量比を特定化したので、優れた剛性および低発熱性を有するゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供することができる。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明をさらに詳細に説明する。

【0012】

（ジエン系ゴム）
本発明で使用される（Ａ）ジエン系ゴムは、ゴム組成物に配合することができる任意のジエン系ゴムを用いることができ、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。また、その分子量やミクロ構造はとくに制限されず、アミン、アミド、シリル、アルコキシシリル、カルボキシル、ヒドロキシル基等で末端変性されていても、エポキシ化されていてもよい。
これらのジエン系ゴムの中でも、本発明の効果の点からジエン系ゴムはＮＲ、ＢＲが好ましい。
なお、本発明のゴム組成物を、サイドウォールに使用した場合には、耐カット性や耐クラック性をより重視する観点からジエン系ゴム１００質量部中、ＮＲ２０質量部〜５０質量部、ＢＲ５０質量部〜８０質量部、ビードフィラーに用いる場合には、高剛性をより重視する観点からＮＲ５０質量部〜８０質量部、ＢＲ２０質量部〜５０質量部とするのが好ましい。

【0013】

（カーボンブラック）
本発明で使用される（Ｂ）成分の一つであるカーボンブラックは、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が３０ｍ^２／ｇ以上のものを用いる。窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が３０ｍ^２／ｇ未満であると、剛性、発熱性共に悪化する。なお、著しく優れた剛性および低発熱性を提供できるという観点から、カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は、３０〜1２０ｍ^２／ｇが好ましく、本発明のゴム組成物をサイドウォールに用いる場合には、３０〜８０ｍ^２／ｇがさらに好ましく、３０〜４５ｍ^２／ｇが、耐クラック性をより重視する観点からとくに好ましい。
また、ビードフィラーに用いる場合には、３０〜１１０ｍ^２／ｇがさらに好ましく、６０〜８０ｍ^２／ｇが高剛性を重視する観点からとくに好ましい。
窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）はＪＩＳ Ｋ６２１７−２に準拠して求めた値である。

【0014】

（ポリアミドエラストマー）
本発明で使用される（Ｃ）成分のポリアミドエラストマーは、公知のエラストマーであり、例えば上記の特許文献１にその製造方法を含め詳細に開示されている。（Ｃ）ポリアミドエラストマーは、ハードセグメントがポリアミドであり、ソフトセグメントがポリエーテルやポリエステルを用いたマルチブロックコポリマーである。ハードセグメントは、ナイロン６，６６，６１０，１１，１２等が挙げられる。ソフトセグメントにおけるポリエーテルは、ポリエチレングリコール、ジオールポリ（オキシテトラメチレン）グリコール、ポリ（オキシプロピレン）グリコール等が挙げられ、ポリエステルは、ポリ（エチレンアジペート）グリコール、ポリ（ブチレン−１，４アジペート）グリコール等が挙げられる。また、ソフトセグメントは、これらのブロック及び／又はマルチブロック共重合体であることもできる。
なお本発明の効果の点からとくに好ましいポリアミドエラストマーは、ナイロン１２からなるハードセグメントとポリエーテルからなるソフトセグメントとを有するポリアミドポリエーテルエラストマーであり、重量平均分子量が１００００〜２０００００のものである。このようなポリアミドポリエーテルエラストマーは市販されているものを利用でき、例えば宇部興産（株）製ＵＢＥＳＴＡ ＸＰＡ Ｐ９０４０Ｘ１等が挙げられる。

【0015】

なお、（Ｃ）ポリアミドエラストマーのソフトセグメントのショアＤ硬度が、ハードセグメントのショアＤ硬度に対し、１０以上低い値を示すことにより、本発明の効果がさらに向上し好ましい。なおここでいうソフトセグメントおよびハードセグメントのショアＤ硬度とは、それぞれのセグメントを単体として測定した場合の硬度を意味し、例えば前記ポリアミドポリエーテルエラストマーの場合は、ポリエーテルのショアＤ硬度が、ナイロン１２のショアＤ硬度よりも１０以上低い値を示すことが好ましい。さらに好ましい前記ショアＤ硬度の差は、３０〜５０である。
なおショアＤ硬度は、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して測定される。

【0016】

（ゴム組成物の配合割合）
本発明のゴム組成物は、前記（Ａ）〜（Ｃ）成分は特定量でもって配合される。すなわち本発明におけるゴム組成物は、（Ａ）ジエン系ゴム１００質量部に対し、（Ｂ）窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が３０〜４５ｍ^２／ｇであるカーボンブラック３０〜８０質量部および（Ｃ）ポリアミドエラストマー１〜３０質量部を配合してなる。
（Ｂ）カーボンブラックの配合量が３０質量部未満であると、補強性が低下し、所望の物性を得られないので好ましくなく、逆に８０質量部を超えると、分散が悪化し物性低下を引き起こす。
（Ｃ）ポリアミドエラストマーの配合量が１質量部未満であると、配合量が少な過ぎて本発明の効果を奏することができない。逆に３０質量部を超えると、剛性や発熱性が悪化するとともに、ロール巻きつきを起こす等加工性が悪化する。
（Ｂ）カーボンブラックの好ましい配合量は、（Ａ）ジエン系ゴム１００質量部に対し、４０〜７０質量部である。
（Ｃ）ポリアミドエラストマーの好ましい配合量は、（Ａ）ジエン系ゴム１００質量部に対し、１５〜３０質量部である。

【0017】

また、本発明のゴム組成物は、前記（Ｂ）カーボンブラックおよび前記（Ｃ）ポリアミドエラストマーの質量比が、前者：後者として、１：０．３５〜１：１である必要がある。（Ｃ）ポリアミドエラストマーの割合が下限未満であると、発熱性が悪化し、上限を超えると、発熱性および加工性が悪化する。
前記（Ｂ）カーボンブラックおよび前記（Ｃ）ポリアミドエラストマーの質量比は、前者：後者として、１：０．３５〜１：０．８が好ましく、１：０．４〜１：０．６がさらに好ましい。

【0018】

本発明のゴム組成物には、前記した成分に加えて、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、各種充填剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などのゴム組成物に一般的に配合されている各種添加剤を配合することができ、かかる添加剤は一般的な方法で混練して組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量も、本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。

【0019】

本発明のゴム組成物の用途としては、ベルトコンベアー、ホース、タイヤ等が挙げられるが、とくにタイヤ用途が好ましく、とりわけ優れた剛性および低発熱性を有することから、サイドトレッド用やビードフィラー用として好適に使用される。

【0020】

また本発明で製造されたゴム組成物は従来の空気入りタイヤの製造方法に従って空気入りタイヤを製造するのに使用することができる。

【実施例】

【0021】

以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。

【0022】

実施例１〜８および比較例１〜１５
サンプルの調製
表１および２に示す配合（質量部）において、加硫系（加硫促進剤、硫黄）を除く成分を接線式ミキサーで約３分３０秒間混練した後、得られた混練物をオープンロールで、加硫系を加えて混練し、ゴム組成物を得た。次に得られたゴム組成物を所定の金型中で１６０℃で１５分間プレス加硫して加硫ゴム試験片を調製した。得られた加硫ゴム試験片について以下に示す試験法で物性を測定した。

【0023】

１００％モジュラス（Ｍ１００）：ＪＩＳ Ｋ６２５１に従い、２３℃にて引張試験を実施し、伸び１００％時の引張応力を測定した。結果は、（Ｂ）カーボンブラックおよび（Ｃ）ポリアミドエラストマーを除く基本配合が同じ比較例の値を１００として指数で示した。指数が大きいほど剛性が高いことを示す。
ｔａｎδ（６０℃）：加硫ゴム試験片に対し、岩本製作所（株）製粘弾性スペクトロメーターを用いて、伸張変形歪率１０±２％、周波数２０Ｈｚ、温度６０℃の条件で測定した。結果は、（Ｂ）カーボンブラックおよび（Ｃ）ポリアミドエラストマーを除く基本配合が同じ比較例の値を１００として指数で示した。指数が小さいほど低発熱性であることを示す。
結果を表１および２に併せて示す。

【0024】

【表1】

【0025】

【表2】

【0026】

＊１：ＮＲ（ＮＵＳＩＲＡ ＳＩＲ２０）
＊２：ＢＲ（日本ゼオン（株）製Ｎｉｐｏｌ ＢＲ １２２０）
＊３：ポリアミドエラストマー（宇部興産（株）製ＵＢＥＳＴＡＸＰＡ Ｐ９０４０Ｘ１）
＊４：カーボンブラック−１（キャボットジャパン（株）製ショウブラックＮ３３９、Ｎ_２ＳＡ＝７２ｍ^２／ｇ）
＊５：カーボンブラック−２（キャボットジャパン（株）製ショウブラックＮ５５０、Ｎ_２ＳＡ＝４２ｍ^２／ｇ）
＊６：カーボンブラック−３（新日化カーボン（株）製ＨＴＣ＃Ｇ、Ｎ_２ＳＡ＝２７ｍ^２／ｇ）
＊７：酸化亜鉛（正同化学工業（株）製、酸化亜鉛３種）
＊８：ステアリン酸（日油(株)製ステアリン酸）
＊９：老化防止剤（住友化学（株）製アンチゲン６Ｃ）
＊１０：ワックス（大内新興化学工業（株）製サンノック）
＊１１：オイル（昭和シェル石油（株）製エクストラクト4号Ｓ）
＊１２：硫黄（軽井沢精錬所社製油処理硫黄）
＊１３：含硫黄加硫促進剤（三新化学工業（株）製サンセラーＣＭ−Ｐ０）

【0027】

上記の表１および表２から明らかなように、実施例１〜８では、ジエン系ゴムに対し、特定の窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）を有する（Ｂ）カーボンブラックおよび（Ｃ）ポリアミドエラストマーを特定量で配合するとともに、（Ｂ）カーボンブラックおよび（Ｃ）ポリアミドエラストマーの質量比を特定化しているので、それぞれ対応する比較例に比べて、優れた剛性および低発熱性を有するゴム組成物が得られる。
これに対し、比較例２〜５、８は、（Ｃ）ポリアミドエラストマーを配合していないので、各種カーボンブラックを配合しても、発熱性に改善が見られない。
比較例６〜７、９〜１０は、（Ｂ）カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が本発明で規定する下限未満であるので、発熱性が悪化した。
比較例１１および１２は、（Ｂ）カーボンブラックに対する（Ｃ）ポリアミドエラストマーの質量比が、本発明で規定する下限未満であるので、発熱性が悪化した。
比較例１３、１４および１５は、（Ｂ）カーボンブラックに対する（Ｃ）ポリアミドエラストマーの質量比が、本発明で規定する上限を超えているので、加工性が悪化した。
なお、実施例１〜４は参考例である。

【0028】

（ｉ）また、比較例１、実施例１、実施例２、比較例１１を比較すると、これらの例は（Ｃ）ポリアミドエラストマーの量を変動させ、他の原料の配合量を同じにしたものであるが、（Ｂ）カーボンブラックおよび（Ｃ）ポリアミドエラストマーの質量比を本発明で規定した範囲内の実施例１および２のみが優れた剛性および発熱性を示した。
（ｉｉ）比較例２、実施例３、実施例４、比較例１３を比較すると、これらの例は（Ｃ）ポリアミドエラストマーの量を変動させ、他の原料の配合量を同じにしたものであり、前記（ｉ）とはカーボンブラックの配合量が異なる例であるが、（Ｂ）カーボンブラックおよび（Ｃ）ポリアミドエラストマーの質量比を本発明で規定した範囲内の実施例３および４のみが優れた剛性および発熱性を示した。
（ｉｉｉ）比較例３、実施例５、実施例６、比較例１２を比較すると、これらの例は（Ｃ）ポリアミドエラストマーの量を変動させ、他の原料の配合量を同じにしたものであり、前記（ｉ）とはカーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が異なる例であるが、（Ｂ）カーボンブラックおよび（Ｃ）ポリアミドエラストマーの質量比を本発明で規定した範囲内の実施例５および６のみが優れた剛性および発熱性を示した。
（ｉｖ）比較例４、実施例７、実施例８、比較例１４を比較すると、これらの例は（Ｃ）ポリアミドエラストマーの量を変動させ、他の原料の配合量を同じにしたものであり、前記（ｉｉｉ）とはカーボンブラックの配合量が異なる例であるが、（Ｂ）カーボンブラックおよび（Ｃ）ポリアミドエラストマーの質量比を本発明で規定した範囲内の実施例７および８のみが優れた剛性および発熱性を示した。