特許第6248721号(P6248721)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(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】6248721
(24)【登録日】2017年12月1日
(45)【発行日】2017年12月20日
(54)【発明の名称】タイヤ用ゴム組成物
(51)【国際特許分類】
   C08L 9/00 20060101AFI20171211BHJP
   C08L 7/00 20060101ALI20171211BHJP
   C08L 45/00 20060101ALI20171211BHJP
   C08L 57/00 20060101ALI20171211BHJP
   C08L 65/00 20060101ALI20171211BHJP
   C08L 71/12 20060101ALI20171211BHJP
   C08K 3/36 20060101ALI20171211BHJP
   C08K 5/54 20060101ALI20171211BHJP
   B60C 1/00 20060101ALI20171211BHJP
【FI】
   C08L9/00
   C08L7/00
   C08L45/00
   C08L57/00
   C08L65/00
   C08L71/12
   C08K3/36
   C08K5/54
   B60C1/00 Z
   B60C1/00 A
【請求項の数】2
【全頁数】8
(21)【出願番号】特願2014-53678(P2014-53678)
(22)【出願日】2014年3月17日
(65)【公開番号】特開2015-174950(P2015-174950A)
(43)【公開日】2015年10月5日
【審査請求日】2017年3月8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】110001368
【氏名又は名称】清流国際特許業務法人
(74)【代理人】
【識別番号】100129252
【弁理士】
【氏名又は名称】昼間 孝良
(74)【代理人】
【識別番号】100066865
【弁理士】
【氏名又は名称】小川 信一
(74)【代理人】
【識別番号】100066854
【弁理士】
【氏名又は名称】野口 賢照
(74)【代理人】
【識別番号】100155033
【弁理士】
【氏名又は名称】境澤 正夫
(74)【代理人】
【識別番号】100117938
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 謙二
(74)【代理人】
【識別番号】100138287
【弁理士】
【氏名又は名称】平井 功
(72)【発明者】
【氏名】串田 直樹
【審査官】 水野 明梨
(56)【参考文献】
【文献】 特表2015−517591(JP,A)
【文献】 特開平03−153756(JP,A)
【文献】 特開2004−238547(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08L 1/00−101/00
C08K 3/00−13/08
B60C 1/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ジエン系ゴム100重量部に対し、テルペン系樹脂とポリフェニレンエーテル樹脂を予め溶融混練したブレンド樹脂を1〜60重量部配合したタイヤ用ゴム組成物であって、前記ブレンド樹脂中、テルペン系樹脂が20〜99.5重量%、ポリフェニレンエーテル樹脂が0.5〜80重量%であることを特徴とするタイヤ用ゴム組成物。
【請求項2】
前記ジエン系ゴム100重量部に対し、シリカを1〜200重量部配合し、シランカップリング剤を前記シリカの配合量の0.1〜20重量%配合したことを特徴とする請求項1に記載のタイヤ用ゴム組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、タイヤ用ゴム組成物に関し、更に詳しくは、ウェットグリップ性能と耐摩耗性能と操縦安定性能とを高い次元で両立することを可能にしたタイヤ用ゴム組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
高性能自動車向けの空気入りタイヤに求められる性能は多岐にわたり、特に高速走行時の操縦安定性、湿潤路面での安定性(ウェットグリップ性能)が要求されている。
【0003】
このようなウェットグリップ性能を向上する方法としては、例えば、トレッド部を形成するゴム組成物にガラス転移温度(Tg)の高いスチレンブタジエンゴムを配合することや(例えば、特許文献1を参照)、フィラーとしてシリカを多く配合することが提案されている。しかしながら、これら提案に従っただけでは、充分な操縦安定性能や耐摩耗性能を得ることができず、更なる改良が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2007‐321046号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の目的は、ウェットグリップ性能と耐摩耗性能と操縦安定性能とを高い次元で両立することを可能にしたタイヤ用ゴム組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成する本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴム100重量部に対し、テルペン系樹脂とポリフェニレンエーテル樹脂を予め溶融混練したブレンド樹脂を1〜60重量部配合したタイヤ用ゴム組成物であって、前記ブレンド樹脂中、テルペン系樹脂が20〜99.5重量%、ポリフェニレンエーテル樹脂が0.5〜80重量%であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、上述のように、軟化点が高く加硫温度で容易に溶融しないポリフェニレンエーテル樹脂と軟化点が低く加硫温度で溶融するテルペン系樹脂とを予め溶融混練することで、加硫温度で溶融可能な適度な軟化点を有するブレンド樹脂が得られ、このブレンド樹脂をジエン系ゴムに配合したので、ウェットグリップ性能、操縦安定性能及び耐摩耗性能を充分に向上することが可能になる。
【0008】
本発明においては、ジエン系ゴム100重量部に対し、シリカを1〜200重量部配合し、シランカップリング剤をシリカの配合量の0.1〜20重量%配合することが好ましい。このようにシリカとシランカップリング剤を配合することで、ウェットグリップ性能をより一層向上することができる。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明のタイヤ用ゴム組成物において、ジエン系ゴムは、タイヤ用ゴム組成物に通常用いられる天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン‐ブタジエンゴム、アクリロニトリル‐ブタジエンゴム等が挙げられる。なかでも天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン‐ブタジエンゴムが好ましく、特に、スチレン‐ブタジエンゴムが好ましい。これらジエン系ゴムは、単独又は任意のブレンドとして使用することができる。
【0010】
スチレン‐ブタジエンゴムを用いる場合、スチレン量が10〜50重量%、ビニル量が10〜80重量%、ガラス転移温度(以下「Tg」という)が−70℃〜−5℃のスチレン‐ブタジエンゴムを用いるとよい。なお、スチレン‐ブタジエンゴムのスチレン量、ビニル量は赤外分光分析(ハンプトン法)により測定し、Tgは示差走査熱量測定(DSC)により20℃/分の昇温速度条件によりサーモグラムを測定し、転移域の中点の温度とする。また、スチレン‐ブタジエンゴムが油展品であるときは、油展成分(オイル)を含まない状態におけるスチレン‐ブタジエンゴムのガラス転移温度とする。
【0011】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、テルペン系樹脂とポリフェニレンエーテル樹脂を予め溶融混練した樹脂(以下、「ブレンド樹脂」という)を配合することにより、ウェットグリップ性能、操縦安定性能、耐摩耗性能を向上する。ブレンド樹脂の配合量は、ジエン系ゴム100重量部に対して1〜60重量部、好ましくは10〜50重量部にする。ブレンド樹脂の配合量が1重量部未満であると、これら性能を改善する効果が殆ど得られない。ブレンド樹脂の配合量が60重量部を超えると、耐摩耗性が悪化する。
【0012】
ブレンド樹脂におけるテルペン系樹脂とポリフェニレンエーテル樹脂との配合割合は、ブレンド樹脂中において、テルペン系樹脂が20〜99.5重量%、ポリフェニレンエーテル樹脂が0.5〜80重量%に設定する。ブレンド樹脂中のテルペン系樹脂が20重量%未満(ポリフェニレンエーテル樹脂が80重量%超)であると、ポリフェニレンエーテル樹脂の作用が強くなり過ぎ、耐摩耗性が悪化する。ブレンド樹脂中のテルペン系樹脂が99.5重量%超(ポリフェニレンエーテル樹脂が0.5重量%未満)であると、ポリフェニレンエーテル樹脂の配合量が少なすぎるため、ウェットグリップ性能が悪化する。
【0013】
尚、テルペン系樹脂及びポリフェニレンエーテル樹脂は、予め溶融混練しておくことが重要である。これらを別々にジエン系ゴムに対して配合したとしても、ウェットグリップ性能は向上するが、操縦安定性能及び耐摩耗性能を向上することができず、ウェットグリップ性能、操縦安定性能及び耐摩耗性能をバランスよく向上する効果は得られない。テルペン系樹脂及びポリフェニレンエーテル樹脂の溶融混練は、通常用いられる混練機を使用して、通常の条件で混練することができる。
【0014】
テルペン系樹脂としては、例えばα‐ピネン樹脂、β‐ピネン樹脂、リモネン樹脂、水添リモネン樹脂、ジペンテン樹脂、テルペンフェノール樹脂、テルペンスチレン樹脂、芳香族変性テルペン樹脂、水素添加テルペン樹脂等が好適に挙げられる。なかでも芳香族変性テルペン樹脂が好ましく、例えばα‐ピネン、β‐ピネン、ジペンテン、リモネン等のテルペンとスチレン、フェノール、α‐メチルスチレン、ビニルトルエンなどの芳香族化合物とを重合させて得られる芳香族変性テルペン樹脂等が例示される。更に、このなかではスチレン変性テルペン樹脂が好ましく、ジエン系ゴムとの相溶性が良好であるため、ゴム組成物の0℃におけるtanδを高くし、ウェットグリップ性を向上することができる。
【0015】
ポリフェニレンエーテル樹脂としては、その重量平均分子量が好ましくは1000〜60000、より好ましくは2000〜50000であるとよい。ポリフェニレンエーテル樹脂の重量平均分子量が1000未満であると本発明の効果が発揮されない。また、ポリフェニレンエーテル樹脂の重量平均分子量が60000超えると耐摩耗性が悪化する傾向になる。ポリフェニレンエーテル樹脂の重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を用いて測定し、標準ポリスチレン換算により求めることができる。
【0016】
テルペン系樹脂としては、好ましくは軟化点が70℃以上180℃未満、より好ましくは80〜170℃であるものを使用するとよい。一方、ポリフェニレンエーテル樹脂としては、好ましくは軟化点が180℃以上350℃未満、より好ましくは200〜300℃であるものを使用するとよい。これにより、得られるブレンド樹脂の軟化点は120〜170℃程度になり、ウェットグリップ性能、操縦安定性能及び耐摩耗性能をバランスよく向上するには有利になる。尚、テルペン系樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ブレンド樹脂の軟化点はJISK 6220−1(環球法)に準拠し測定したものとする。
【0017】
テルペン系樹脂の水酸基価は、好ましくは160KOHmg/g以下、より好ましくは30〜150KOHmg/gにする。テルペン系樹脂の水酸基価を160KOHmg/g以下にすることにより、0℃のtanδが増加し、ウェットグリップ性能が向上する。なお、テルペン系樹脂の水酸基価は、JIS K1557−1に準拠して測定するものとする。
【0018】
本発明のタイヤ用ゴム組成物では、ジエン系ゴム100重量部に対しシリカを好ましくは1〜200重量部、より好ましくは30〜170重量部配合するとよい。シリカの配合量が1重量部未満であると、tanδ(0℃)が小さくなりウェットグリップ性能が悪化する。シリカの配合量が200重量部を超えると、ゴム組成物のゴム強度、剛性が低くなり操縦安定性が低下すると共に、耐摩耗性が悪化する。
【0019】
シリカとしては、タイヤ用ゴム組成物に通常使用されるシリカ、例えば湿式法シリカ、乾式法シリカあるいは表面処理シリカなどを使用することができる。
【0020】
本発明のゴム組成物において、シリカと共にシランカップリング剤を配合することにより、シリカの分散性を向上しジエン系ゴムとの補強性をより高くするとよい。シランカップリング剤は、シリカの配合量に対して好ましくは0.1〜20重量%、より好ましくは4〜15重量%配合するとよい。シランカップリング剤の配合量がシリカの配合量の0.1重量%未満の場合、シリカの分散性を向上する効果が十分に得られない。また、シランカップリング剤がシリカの配合量の20重量%を超えると、シランカップリング剤同士が重合してしまい、所望の効果を得ることができなくなる。
【0021】
シランカップリング剤としては、特に制限されるものではないが、硫黄含有シランカップリング剤が好ましく、例えばビス−(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、3−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィド、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3−オクタノイルチオプロピルトリエトキシシラン等を例示することができる。なかでもビス−(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィドが好ましい。
【0022】
タイヤ用ゴム組成物には、加硫又は架橋剤、加硫促進剤、クレー、マイカ、タルク、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、活性亜鉛華等の各種無機充填剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などのタイヤ用ゴム組成物に一般的に使用される各種添加剤を配合することができる。このような添加剤は一般的な方法で混練してゴム組成物とし、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は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。本発明のタイヤ用ゴム組成物は、通常のゴム用混練機械、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を使用して、上記各成分を混合することによって製造することができる。
【0023】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、空気入りタイヤに好適に使用することができる。このゴム組成物をトレッド部に使用した空気入りタイヤは、ウェットグリップ性能、操縦安定性及び耐摩耗性を従来レベル以上に向上することができる。
【0024】
以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【0025】
表1に示す配合からなる8種類のタイヤトレッド用ゴム組成物(比較例1〜5、実施例1〜3)を、硫黄、加硫促進剤を除く成分を、1.8Lの密閉型ミキサーで160℃、5分間混練し放出したマスターバッチに、硫黄、加硫促進剤を加えてオープンロールで混練することにより調製した。
【0026】
得られた8種類のタイヤトレッド用ゴム組成物をそれぞれ所定形状の金型中で、160℃、20分間プレス加硫して加硫ゴムサンプルを作製し、下記に示す方法でウェットグリップ性能(0℃におけるtanδ)、操縦安定性能(300%モジュラス)、耐摩耗性能(ランボーン摩耗)を評価した。
【0027】
ウェットグリップ性能(0℃におけるtanδ)
得られた加硫ゴムサンプルのウェットグリップ性能を、その指標であることが知られている損失正接tanδ(0℃)により評価した。tanδは、東洋精機製作所社製粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪み10%、振幅±2%、周波数20Hz、温度0℃の条件下で測定した。得られた結果は比較例1の値を100とする指数として、表1の「ウェットグリップ性能」の欄に示した。この指数が大きいほど、ウェットグリップ性能が優れることを意味する。
【0028】
操縦安定性能(300%モジュラス)
得られた加硫ゴムサンプルの操縦安定性能を、その指標であることが知られている300%モジュラスにより評価した。得られた加硫ゴムサンプルから、JIS K6251に準拠してJIS3号ダンベル型試験片(厚さ2mm)を打ち抜き、温度20℃で500mm/分の引張り速度で試験を行い、300%モジュラス(300%変形応力)を測定した。得られた結果は、比較例1の値を100とする指数として、表1の「操縦安定性能」の欄に示した。この指数が大きいほど、空気入りタイヤにしたときの操縦安定性能が優れることを意味する。
【0029】
耐摩耗性能
得られた加硫ゴムサンプルのランボーン摩耗を、JIS K6264‐2に準拠して、岩本製作所社製ランボーン摩耗試験機を使用し、温度20℃、荷重15N、スリップ率50%の条件で測定した。得られた結果は、比較例1を100とする指数として、表1の「耐摩耗性能」の欄に示した。この指数が大きいほど、耐摩耗性能が優れることを意味する。
【0030】
【表1】
【0031】
表1において使用した原材料の種類を下記に示す。尚、下記原材料の説明において、N2 SAは、JIS K6217‐2に基づいて測定された窒素吸着比表面積、CTABは、JIS K6217‐3に基づいて測定されたCTAB吸着比表面積を意味する。
・SBR‐1:スチレン‐ブタジエンゴム、旭化成社製E581、スチレン量=37重量%、ビニル量=42重量%、Tg=−27℃、オイル成分を37.5重量部含む油展品
・SBR‐2:スチレン‐ブタジエンゴム、旭化成社製タフデン4850、スチレン量=44重量%、ビニル量=52重量%、Tg=−15℃、オイル成分を50重量部含む油展品
・シリカ:ローディア社製Zeosil 1165MP、CTAB=152m2 /g
・シランカップリング剤:EVONIK社製Si69
・CB:カーボンブラック、東海カーボン社製シーストKHA、N2 SA=77mm2 /g
・樹脂‐1:テルペン系樹脂、ヤスハラケミカル社製YSレジンTO‐125、軟化点=125℃
・樹脂‐2:ポリフェニレンエーテル樹脂、SABIC社製PPE、重量平均分子量=34000、軟化点=220〜230℃
・樹脂‐3:上記樹脂‐1と樹脂‐2とを70%:30%の割合で予め溶融混練したブレンド樹脂、軟化点=158℃
・亜鉛華:正同化学工業社製酸化亜鉛3種
・ステアリン酸:日油社製ビーズステアリン酸YR
・老化防止剤:フレキシス社製SANTOFLEX6PPD
・オイル:昭和シェル石油社製エキストラクト4号S
・硫黄:鶴見化学工業社製金華印油入微粉硫黄
・加硫促進剤‐1:大内新興化学工業社製ノクセラーCZ‐G
・加硫促進剤‐2:三新化学工業社製サンセラーD‐G
【0032】
表1から明らかなように、実施例1〜3のタイヤ用ゴム組成物は、ウェットグリップ性能、操縦安定性能、耐摩耗性能が従来レベル(比較例1)以上に向上することが確認された。
【0033】
一方、比較例2のゴム組成物は、スチレンブタジエンゴムSBR‐2のガラス転移温度を高くしたのでウェットグリップ性能を向上することはできるものの、樹脂‐1(テルペン系樹脂)のみが用いられているため操縦安定性能及び耐摩耗性能が劣る。比較例3のゴム組成物は、シリカの配合量を多くしたのでウェットグリップ性能を向上することはできるものの、樹脂‐1(テルペン系樹脂)のみが用いられているため操縦安定性能及び耐摩耗性能が劣る。比較例4のゴム組成物は、樹脂‐2を用いたのでウェットグリップ性能を向上することはできるものの、樹脂‐2の軟化点が高いため操縦安定性能及び耐摩耗性能が劣る。比較例5のゴム組成物は、樹脂‐1と樹脂‐2とを用いたのでウェットグリップ性能を向上することはできるものの、これら2種類の樹脂を予め溶融混練せずに別々に配合しているため操縦安定性能及び耐摩耗性能が劣る。