特許第6248722号(P6248722)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ 横浜ゴム株式会社の特許一覧
<>
< >
(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】6248722
(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 9/06 20060101AFI20171211BHJP
   C08L 7/00 20060101ALI20171211BHJP
   C08L 71/12 20060101ALI20171211BHJP
   C08L 45/00 20060101ALI20171211BHJP
   C08L 57/00 20060101ALI20171211BHJP
   C08L 65/00 20060101ALI20171211BHJP
   C08K 3/04 20060101ALI20171211BHJP
   B60C 1/00 20060101ALI20171211BHJP
【FI】
   C08L9/06
   C08L7/00
   C08L71/12
   C08L45/00
   C08L57/00
   C08L65/00
   C08K3/04
   B60C1/00 A
【請求項の数】3
【全頁数】8
(21)【出願番号】特願2014-53682(P2014-53682)
(22)【出願日】2014年3月17日
(65)【公開番号】特開2015-174951(P2015-174951A)
(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】 特開平11−279397(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、カーボンブラックを10〜180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%であり、前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積N2 SAが80〜400mm2 /gであることを特徴とするタイヤ用ゴム組成物。
【請求項2】
前記ジエン系ゴムがガラス転移温度が−40℃以上の芳香族ビニル共役ジエンゴムを含む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。
【請求項3】
前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積N2 SAが150〜350mm2 /gであることを特徴とする請求項1又は2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、ドライグリップ性能、持続性能、耐熱性能、及び、耐摩耗性能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】
競技用空気入りタイヤには、乾燥路面での安定性(ドライグリップ性能)が優れると共に、その優れたドライグリップ性能が持続する持続性能が優れることや耐摩耗性が優れることが求められる。また、夏場の高温条件下において高くなった路面温度に対して耐熱性能が優れることも求められる。
【0003】
このようなドライ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、粒径の小さいカーボンブラックを配合したり、そのカーボンブラックの配合量を増量して、発熱性を大きくすることが提案されている(例えば、特許文献1を参照)。しかしながら、発熱性が大きくなることで優れたドライグリップ性能は得られるものの、モジュラスや破断強度が低下するため、長時間走行したときにドライグリップ性能が徐々に低下したり(即ち、持続性能が悪化したり)、耐熱性能や耐摩耗性能が低下したりするという問題があった。そのため、これら性能を高い次元で両立するための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2000‐273245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、ドライグリップ性能、持続性能、耐熱性能、及び、耐摩耗性能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、カーボンブラックを10〜180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%であり、前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積N2 SAが80〜400mm2 /g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、このブレンド樹脂と窒素吸着比表面積が所定の範囲内であるカーボンブラックとをジエン系ゴムに配合したので、ドライグリップ性能、持続性能、耐熱性能、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、ジエン系ゴムがガラス転移温度が−40℃以上の芳香族ビニル共役ジエンゴムを含むことが好ましい。このようにガラス転移温度が高い芳香族ビニル共役ジエンゴムを用いることで、ドライグリップ性能をより一層向上することができる。
【0009】
本発明においては、カーボンブラックの窒素吸着比表面積N2 SAが150〜350mm2 /gであることが好ましい。これによりドライグリップ性能をより一層向上することができ、特に競技用タイヤにおいて好適に使用することが可能になる。
【発明を実施するための形態】
【0010】
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。
【0011】
本発明において、ジエン系ゴムが芳香族ビニル共役ジエンゴムであることが好ましい。芳香族ビニル共役ジエンゴムとしては、例えば、スチレン‐ブタジエンゴムを例示することができる。
【0012】
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%であり、ガラス転移温度(以下「Tg」という)が−40℃以上、好ましくは−35℃〜−5℃のスチレン‐ブタジエンゴムを用いるとよい。特に、Tgが−40℃以上のスチレン‐ブタジエンゴムを用いると、ドライグリップ性能を向上するのに有利になる。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。
【0013】
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)と窒素吸着比表面積を所定の範囲に設定したカーボンブラックを配合することにより、ドライグリップ性能、持続性能、耐熱性能、及び、耐摩耗性能を向上する。
【0014】
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、ドライグリップ性能、持続性能、耐熱性能、及び、耐摩耗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。
【0015】
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%であるように設定する。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過ぎるため、ドライグリップ性能が悪化する。
【0016】
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、ドライグリップ性能は向上するが、持続性能、耐熱性能、及び、耐摩耗性能を向上することができず、これらの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。
【0017】
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100℃におけるtanδを高くし、ドライグリップ性を向上することができる。
【0018】
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。
【0019】
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、ドライグリップ性能、持続性能、耐熱性能、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。
【0020】
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、100℃におけるtanδが増加し、ドライ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。
【0021】
カーボンブラックの配合量は、ジエン系ゴム100重量部に対して10〜180重量部、好ましくは50〜160重量部にする。カーボンブラックの配合量が10重量部未満であると、ドライグリップ性能を向上する効果が得られない。カーボンブラックの配合量が180重量部を超えると、持続性能、耐熱性能、及び、耐摩耗性能が低下する。
【0022】
カーボンブラックとしては、窒素吸着比表面積N2 SAが80〜400mm2 /g、好ましくは150〜350mm2 /g、より好ましくは155〜340mm2 /gであるものを使用する。このような窒素吸着比表面積N2 SAの範囲のカーボンブラックを用いることで、ドライグリップ性能を効果的に高めることができる。窒素吸着比表面積N2 SAが80mm2 /g未満であると、ドライグリップ性能が低下する。窒素吸着比表面積N2 SAが400mm2 /gを超えると耐摩耗性が悪化する傾向になる。特に、窒素吸着比表面積N2 SAが150〜350mm2 /gのカーボンブラックを使用した場合、得られたゴム組成物は、特に競技用タイヤとして好適に用いることができる。尚、窒素吸着比表面積N2 SAは、JIS K6217‐2に基づいて測定するものとする。
【0023】
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。
【0024】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、競技用の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、ドライグリップ性能、持続性能、耐熱性能、及び、耐摩耗性能を従来レベル以上に向上することができる。
【0025】
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】
【0026】
表1に示す配合からなる10種類のタイヤトレッド用ゴム組成物(比較例1〜7、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。
【0027】
得られた10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、下記に示す方法でドライグリップ性能(100℃におけるtanδ)、持続性能及び耐熱性能(300%モジュラス)、耐摩耗性能(破断強度)を評価した。
【0028】
ドライグリップ性能(100℃におけるtanδ)
得られた加硫ゴムサンプルのドライグリップ性能を、その指標であることが知られている損失正接tanδ(100℃)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100℃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「ドライグリップ性能」の欄に示した。この指数が大きいほど、ドライグリップ性能が優れることを意味する。
【0029】
持続性能及び耐熱性能(300%モジュラス)
得られた加硫ゴムサンプルの持続性能及び耐熱性能を、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「持続性能及び耐熱性能」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持続性能及び耐熱性能が優れることを意味する。
【0030】
耐摩耗性能(破断強度)
得られた加硫ゴムサンプルの耐摩耗性能を、その指標であることが知られている破断強度により評価した。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、引張り破断強度を測定した。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「耐摩耗性能」の欄に示した。この指数が大きいほど、引張り破断強度が大きく機械的特性が優れ、空気入りタイヤにしたときの耐摩耗性能が優れることを意味する。
【0031】
【表1】
【0032】
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
・CB‐1:カーボンブラック、コロンビアカーボン社製CD2019、N2 SA=340mm2 /g
・CB‐2: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:大内新興化学工業社製ノクセラーCZ‐G
【0033】
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、ドライグリップ性能、持続性能、耐熱性能、及び、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。
【0034】
一方、比較例2のゴム組成物は、ガラス転移温度が高いスチレンブタジエンゴムSBR‐2を用いたのでドライ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持続性能、耐熱性能、及び、耐摩耗性能が劣る。比較例3のゴム組成物は、カーボンブラックCB‐1の配合量を多くしたのでドライ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持続性能、耐熱性能、及び、耐摩耗性能が劣る。比較例4のゴム組成物は、ブレンド樹脂を配合しなかったので持続性能、耐熱性能、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とを用いたのでドライ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ジエン系ゴムに配合しているため持続性能、耐熱性能、及び、耐摩耗性能が劣る。比較例6のゴム組成物は、カーボンブラックCB‐2の窒素吸着比表面積N2 SAが小さいためドライグリップ性能が劣る。比較例7のゴム組成物は、カーボンブラックCB‐1の配合量が多過ぎるため持続性能、耐熱性能、及び、耐摩耗性能が劣る。