特許第6492899号(P6492899)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 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】6492899
(24)【登録日】2019年3月15日
(45)【発行日】2019年4月3日
(54)【発明の名称】空気入りタイヤ
(51)【国際特許分類】
   C08L 7/00 20060101AFI20190325BHJP
   C08K 3/04 20060101ALI20190325BHJP
   C08K 5/378 20060101ALI20190325BHJP
   C08L 9/00 20060101ALI20190325BHJP
   C08L 67/00 20060101ALI20190325BHJP
   B60C 9/00 20060101ALI20190325BHJP
【FI】
   C08L7/00
   C08K3/04
   C08K5/378
   C08L9/00
   C08L67/00
   B60C9/00 B
【請求項の数】2
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2015-77392(P2015-77392)
(22)【出願日】2015年4月6日
(65)【公開番号】特開2016-196586(P2016-196586A)
(43)【公開日】2016年11月24日
【審査請求日】2018年4月3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】竹中 雄一
(72)【発明者】
【氏名】土方 健介
【審査官】 藤井 明子
(56)【参考文献】
【文献】 特開2014−218614(JP,A)
【文献】 特開2015−007186(JP,A)
【文献】 国際公開第2014/119691(WO,A1)
【文献】 特開平10−087898(JP,A)
【文献】 特開2013−052742(JP,A)
【文献】 特開2010−053465(JP,A)
【文献】 特開2007−177360(JP,A)
【文献】 特開2016−166290(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08L 1/00−101/14
C08K 3/00−13/08
B60C 1/00−19/12
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
強度が4.5cN/dtex以上、2.0cN/dtex荷重時の中間伸度が3.0〜6.0%、かつ撚り係数が1700〜2500であるポリエステルコードを用いたカーカスを備えてなる空気入りタイヤであって、
前記ポリエステルコードが、下記のゴム組成物で被覆されてなることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記ゴム組成物:
天然ゴムおよび/または合成イソプレンゴムを30〜100質量部およびブタジエンゴムを0〜50質量部含むジエン系ゴム100質量部に対し、
窒素吸着比表面積(NSA)が90m/g以下のカーボンブラックを30〜80質量部、および
下記式(I)で表されるスルフィド化合物を前記カーボンブラックに対して0.1〜5質量%配合してなるゴム組成物。
【化1】
(式中、Rは、水素原子、炭素数1〜6の直鎖状または分岐状のアルキル基もしくはアルケニル基、または炭素数3〜6の環状のアルキル基もしくはアルケニル基を表わす。Aは、NHを表わす。nは1〜6の整数を表し、xは1〜4の整数を表す。)
【請求項2】
前記式(I)で表されるスルフィド化合物において、xが2であることを特徴とする請求項1に記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は空気入りタイヤに関するものであり、詳しくは、剛性が高く、かつ操縦安定性に優れたカーカスを備えた空気入りタイヤに関するものである。
【背景技術】
【0002】
現在、タイヤを製造する上で環境負荷軽減が技術課題とされており、その対策として再生資源の利用や省資源化が検討されている。再生資源利用についてはセルロース繊維(レーヨン)やポリエチレンテレフタレート(PET)のようなポリエステル繊維の使用が挙げられるが、素原料の製造プロセスにおける環境負荷という点では、レーヨンは二硫化炭素を用いるため、PETの方がより好ましい。また、省資源化については軽量化が挙げられる。現在、タイヤカーカスにはレーヨンが使用されているが、より軽量化を図るためには強度の高いPETを使用するのが望ましい。以上のように、レーヨンの代替としてPETを使用することに多くのメリットがあるが、PETをカーカスの補強コードとした場合、PETは温度依存性を有するため(例えば高温での熱ダレ発生)、高速操縦安定性が悪化が懸念され、また剛性の低下の問題がある。
【0003】
なお、下記特許文献1には、特定の構造を有するスルフィド化合物を含有するゴム・カーボンブラック用カップリング剤が提案されている。しかし特許文献1には、特定の組成を有するジエン系ゴムに対し、特定の窒素吸着比表面積(NSA)を有するカーボンブラックを特定量で配合し、さらに該スルフィド化合物を配合し、これをポリエステルコードの被覆用として用い、剛性が高く、かつ操縦安定性に優れたカーカスを提供しようとする技術思想は何ら開示または示唆されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2013−23610号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
したがって本発明の目的は、剛性が高く、かつ操縦安定性に優れたカーカスを備え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】
【0006】
本発明者は鋭意研究を重ねた結果、特定の組成を有するジエン系ゴムに対し、特定の窒素吸着比表面積(NSA)を有するカーボンブラックおよび特定のスルフィド化合物を特定量で配合して得たゴム組成物を、特定の物性を有するポリエステルコードの被覆用として用いることにより、前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とおりである。
【0007】
1.強度が4.5cN/dtex以上、2.0cN/dtex荷重時の中間伸度が3.0〜6.0%、かつ撚り係数が1700〜2500であるポリエステルコードを用いたカーカスを備えてなる空気入りタイヤであって、
前記ポリエステルコードが、下記のゴム組成物で被覆されてなることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記ゴム組成物:
天然ゴムおよび/または合成イソプレンゴムを30〜100質量部およびブタジエンゴムを0〜50質量部含むジエン系ゴム100質量部に対し、
窒素吸着比表面積(NSA)が90m/g以下のカーボンブラックを30〜80質量部、および
下記式(I)で表されるスルフィド化合物を前記カーボンブラックに対して0.1〜5質量%配合してなるゴム組成物。
【0008】
【化1】
【0009】
(式中、Rは、水素原子、炭素数1〜6の直鎖状または分岐状のアルキル基もしくはアルケニル基、または炭素数3〜6の環状のアルキル基もしくはアルケニル基を表わす。Aは、O、S、NH、またはNRを表わす。Rは、炭素数1〜6の直鎖状または分岐状のアルキル基もしくはアルケニル基、または炭素数3〜6の環状のアルキル基もしくはアルケニル基を表わす。nは1〜6の整数を表し、xは1〜4の整数を表す。)
2.前記式(I)で表されるスルフィド化合物において、xが2であることを特徴とする前記1に記載の空気入りタイヤ。
【発明の効果】
【0010】
本発明の空気入りタイヤは、特定の物性を有するポリエステルコードを、前記の特定の配合組成を有するゴム組成物で被覆してなるカーカスを備えてなるものであるので、剛性が高く、かつ操縦安定性にも優れている。
【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】
(ポリエステルコード)
本発明で使用されるポリエステルコードは、ジカルボン酸とグリコール成分とからなるポリエステルを原料とするものであり、本発明の効果の点からポリエチレンテレフタレート(PET)を使用することが好ましい。
また本発明で使用されるポリエステルコードは、強度が4.5cN/dtex以上、2.0cN/dtex荷重時の中間伸度が3.0〜6.0%、かつ撚り係数が1700〜2500である必要がある。
強度が4.5cN/dtex未満では、剛性および操縦安定性に優れたカーカスを得ることができない。
中間伸度が3.0%未満であると製造が困難であり、逆に6.0%を超えるとコーナリングパワーが悪化する。
撚り係数が1700未満であると耐疲労性が悪化し、逆に2500を超えるとコーナリングパワーが悪化する。
さらに好ましい強度は、4.0cN/dtex以上である。
さらに好ましい中間伸度は、3.5〜6.0%であり、とくに好ましい中間伸度は3.5〜5.5%である。
さらに好ましい撚り係数は、1700〜2400である。
なお、強度および中間伸度は、JIS L1017に基づき測定することができる。
撚り係数は、コード長さ100mあたりの撚り数×繊度(dtex)により算出することができる。
本発明で使用されるポリエステルコードは、公知の方法により製造することができ、また、強度、中間伸度および撚り係数の調整についても公知の方法により可能である。
【0013】
(ジエン系ゴム)
本発明で使用されるジエン系ゴムは、天然ゴム(NR)および/または合成イソプレンゴム(IR)を必須成分とする。NRおよび/またはIRの配合量は、本発明の効果の観点から、ジエン系ゴム全体を100質量部としたときに、30〜100質量部が好ましく、50〜80質量部がさらに好ましい。なお、NR以外のジエン系ゴムを使用することもでき、例えばジエン系ゴム全体を100質量部としたときに、ブタジエンゴム(BR)を0〜50質量部配合することも好ましく、10〜30質量部配合することがさらに好ましい。その他のジエン系ゴムとしてはスチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR)や、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。ジエン系ゴム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。
【0014】
(カーボンブラック)
本発明で使用するカーボンブラックは、窒素吸着比表面積(NSA)が90m/g以下であることが必要であり、本発明の効果が向上するという観点から、25〜80m/gであることが好ましく、30〜70m/gであることがさらに好ましい。なお、窒素吸着比表面積(NSA)はJIS K6217−2に準拠して求めた値である。
【0015】
(スルフィド化合物)
本発明で使用されるスルフィド化合物は、前記特許文献1に開示されている。具体的には、下記式(I)で表される。
【0016】
【化2】
【0017】
(式中、Rは、水素原子、炭素数1〜6の直鎖状または分岐状のアルキル基もしくはアルケニル基、または炭素数3〜6の環状のアルキル基もしくはアルケニル基を表わす。Aは、O、S、NH、またはNRを表わす。Rは、炭素数1〜6の直鎖状または分岐状のアルキル基もしくはアルケニル基、または炭素数3〜6の環状のアルキル基もしくはアルケニル基を表わす。nは1〜6の整数を表し、xは1〜4の整数を表す。)
【0018】
本発明で使用されるスルフィド化合物は、スルフィド部の両末端に、芳香族縮合複素環がアルキレン基を介して結合した左右対称の構造(ビス体構造)を有している。
当該化合物としては、例えば、
ビス(ベンズイミダゾリル−2)メチルスルフィド、
2,2’−ビス(ベンズイミダゾリル−2)エチルスルフィド、
2,2’−ビス(ベンズイミダゾリル−2)エチルジスルフィド、
2,2’−ビス(ベンズイミダゾリル−2)エチルトリスルフィド、
2,2’−ビス(ベンズイミダゾリル−2)エチルテトラスルフィド、
3,3’−ビス(ベンズイミダゾリル−2)プロピルジスルフィド、
3,3’−ビス(ベンズイミダゾリル−2)プロピルトリスルフィド、
3,3’−ビス(ベンズイミダゾリル−2)プロピルテトラスルフィド、
4,4’−ビス(ベンズイミダゾリル−2)ブチルジスルフィド、
4,4’−ビス(ベンズイミダゾリル−2)ブチルトリスルフィド、
4,4’−ビス(ベンズイミダゾリル−2)ブチルテトラスルフィド、
5,5’−ビス(ベンズイミダゾリル−2)ペンチルジスルフィド、
5,5’−ビス(ベンズイミダゾリル−2)ペンチルトリスルフィド、
5,5’−ビス(ベンズイミダゾリル−2)ペンチルテトラスルフィド、
6,6’−ビス(ベンズイミダゾリル−2)ヘキシルジスルフィド、
6,6’−ビス(ベンズイミダゾリル−2)ヘキシルトリスルフィド、
6,6’−ビス(ベンズイミダゾリル−2)ヘキシルテトラスルフィド、
2,2’−ビス(1−メチルベンズイミダゾリル−2)エチルジスルフィド、
2,2’−ビス(4−メチルベンズイミダゾリル−2)エチルジスルフィド、
2,2’−ビス(5−メチルベンズイミダゾリル−2)エチルジスルフィド、
3,3’−ビス(1−メチルベンズイミダゾリル−2)プロピルジスルフィド、
3,3’−ビス(4−メチルベンズイミダゾリル−2)プロピルジスルフィド、
3,3’−ビス(5−メチルベンズイミダゾリル−2)プロピルジスルフィド、
2,2’−ビス(1−エチルベンズイミダゾリル−2)エチルジスルフィド、
2,2’−ビス(4−エチルベンズイミダゾリル−2)エチルジスルフィド、
2,2’−ビス(5−エチルベンズイミダゾリル−2)エチルジスルフィド、
3,3’−ビス(1−エチルベンズイミダゾリル−2)プロピルジスルフィド、
3,3’−ビス(4−エチルベンズイミダゾリル−2)プロピルジスルフィド、
3,3’−ビス(5−エチルベンズイミダゾリル−2)プロピルジスルフィド、
3,3’−ビス(1−n−プロピルベンズイミダゾリル−2)プロピルジスルフィド、
3,3’−ビス(4−n−プロピルベンズイミダゾリル−2)プロピルジスルフィド、
3,3’−ビス(5−n−プロピルベンズイミダゾリル−2)プロピルジスルフィド、
3,3’−ビス(1−イソプロピルベンズイミダゾリル−2)プロピルジスルフィド、
3,3’−ビス(4−イソプロピルベンズイミダゾリル−2)プロピルジスルフィド、
3,3’−ビス(5−イソプロピルベンズイミダゾリル−2)プロピルジスルフィド、
3,3’−ビス(1−tert−ブチルベンズイミダゾリル−2)プロピルジスルフィド、
3,3’−ビス(4−tert−ブチルベンズイミダゾリル−2)プロピルジスルフィド、
3,3’−ビス(5−tert−ブチルベンズイミダゾリル−2)プロピルジスルフィド、
2,2’−ビス(ベンズオキサゾリル−2)エチルジスルフィド、
2,2’−ビス(ベンズオキサゾリル−2)エチルトリスルフィド、
2,2’−ビス(ベンズオキサゾリル−2)エチルテトラスルフィド、
3,3’−ビス(ベンズオキサゾリル−2)プロピルジスルフィド、
4,4’−ビス(ベンズオキサゾリル−2)ブチルジスルフィド、
5,5’−ビス(ベンズオキサゾリル−2)ペンチルジスルフィド、
6,6’−ビス(ベンズオキサゾリル−2)ヘキシルジスルフィド、
2,2’−ビス(4-メチルベンズオキサゾリル−2)エチルジスルフィド、
2,2’−ビス(4-メチルベンズオキサゾリル−2)エチルトリスルフィド、
2,2’−ビス(4-メチルベンズオキサゾリル−2)エチルテトラスルフィド、
2,2’−ビス(5-メチルベンズオキサゾリル−2)エチルジスルフィド、
2,2’−ビス(5-メチルベンズオキサゾリル−2)エチルトリスルフィド、
2,2’−ビス(5-メチルベンズオキサゾリル−2)エチルテトラスルフィド、
3,3’−ビス(6-メチルベンズオキサゾリル−2)プロピルジスルフィド、
3,3’−ビス(6-メチルベンズオキサゾリル−2)プロピルトリスルフィド、
3,3’−ビス(6-メチルベンズオキサゾリル−2)プロピルテトラスルフィド、
2,2’−ビス(ベンズチアゾリル−2)エチルジスルフィド、
2,2’−ビス(ベンズチアゾリル−2)エチルトリスルフィド、
2,2’−ビス(ベンズチアゾリル−2)エチルテトラスルフィド、
3,3’−ビス(ベンズチアゾリル−2)プロピルジスルフィド、
4,4’−ビス(ベンズチアゾリル−2)ブチルジスルフィド、
5,5’−ビス(ベンズチアゾリル−2)ペンチルジスルフィド、
6,6’−ビス(ベンズチアゾリル−2)ヘキシルジスルフィド、
3,3’−ビス(4−メチルベンズチアゾリル−2)プロピルジスルフィド、
3,3’−ビス(4−メチルベンズチアゾリル−2)プロピルトリスルフィド、
3,3’−ビス(4−メチルベンズチアゾリル−2)プロピルテトラスルフィド、
3,3’−ビス(5−エチルベンズチアゾリル−2)プロピルジスルフィド、
3,3’−ビス(5−エチルベンズチアゾリル−2)プロピルトリスルフィド、
3,3’−ビス(5−エチルベンズチアゾリル−2)プロピルテトラスルフィド、
3,3’−ビス(6−n−プロピルベンズチアゾリル−2)プロピルジスルフィド、
3,3’−ビス(6−n−プロピルベンズチアゾリル−2)プロピルトリスルフィド、
3,3’−ビス(6−n−プロピルベンズチアゾリル−2)プロピルテトラスルフィド、
3,3’−ビス(7−イソプロピルベンズチアゾリル−2)プロピルジスルフィド、
3,3’−ビス(7−イソプロピルベンズチアゾリル−2)プロピルトリスルフィド、
3,3’−ビス(7−イソプロピルベンズチアゾリル−2)プロピルテトラスルフィド
等が挙げられる。なお、これらのスルフィド化合物は、1種または2種以上を組み合わせてもよい。
前記スルフィド化合物は、1,2−ジアミノベンゼン系化合物、2−アミノチオフェノール系化合物または2−アミノフェノール系化合物のいずれかと、チオジカルボン酸系化合物を、4N希塩酸中で反応させることによって、容易に合成することができ、特許文献1にその製造方法が詳細に開示されている。
【0019】
前記スルフィド化合物において、分子内の芳香族縮合複素環がカーボンブラック表面と相互作用するとともに、分子内のスルフィド結合がゴム混練り時に切断され、生じたラジカルによってゴムとの相互作用がさらに高まる。また、PETのようなポリエステルコードと前記スルフィド化合物との組み合わせによりポリエステルコードの嫌う発熱を抑制し、良好なコーナリングパワーおよび操縦安定性を確保できる。とくに、前記式(I)で表されるスルフィド化合物において、xが2である場合に該効果が高まり、好ましい。
【0020】
(ゴム組成物の配合割合)
本発明におけるゴム組成物は、ジエン系ゴム100質量部に対し、窒素吸着比表面積(NSA)が90m/g以下であるカーボンブラックを30〜80質量部、および前記(I)で表されるスルフィド化合物を前記カーボンブラックに対して0.1〜5質量%配合してなることを特徴とする。
前記カーボンブラックの配合量が30質量部未満あるいは80質量部を超えると補強性能が悪化する。
前記スルフィド化合物の配合量が0.1質量%未満であると、添加量が少なすぎて本発明の効果を奏することができない。逆に5質量%を超えるとポリエステルコードに温度依存性が出現し、操縦安定性が悪化する。
【0021】
さらに好ましい前記カーボンブラックの配合量は、ジエン系ゴム100質量部に対し、40〜70質量部である。
さらに好ましい前記スルフィド化合物の配合量は、カーボンブラックに対し、0.5〜4質量%である。
【0022】
本発明におけるゴム組成物には、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。
【0023】
また本発明における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ポリエステルコードを被覆し、カーカスを調製することができる。
なお、ポリエステルコードに対するゴム組成物の被覆厚みは、該コードの表面積によって一義的に決定できるものであり、とくに制限されない。
本発明の空気入りタイヤは、ポリエステルコードの温度依存性が抑制され、高速走行時における剛性の低下を防止し、操縦安定性に優れることから、最高速度270km/hのWレンジ以上のハイパフォーマンスタイヤであることができる。
【実施例】
【0024】
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。
【0025】
ゴム組成物の調製
表1に示す配合(質量部)において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を1.7リットルの密閉式バンバリーミキサーで5分間混練した後、加硫促進剤および硫黄を加えてさらに混練し、ゴム組成物を得た。
【0026】
カーカス−ゴム組成物複合体の調製
下記表1に示す各種ポリエステルコードを用い、常法にしたがいゴム組成物で被覆し、加硫することにより複合体を調製した。複合体におけるゴムの被覆厚みは0.4mm、単位幅50mmあたりのポリエステルコードの本数を50本とした。
【0027】
空気入りタイヤの製造
前記カーカス−ゴム組成物複合体を組み込み、タイヤサイズ205/55R16の各種空気入りタイヤを製造した。なお、カーカス−ゴム組成物複合体以外の各パーツの条件は、各種空気入りタイヤ間で同一とした。
【0028】
得られた各種空気入りタイヤについて、下記の評価を行った。結果を表1に示す。
タイヤ質量:各種空気入りの質量を測定した。結果は、標準例の値を100として指数表示した。指数が小さいほどタイヤ質量が小さいことを意味する。
コーナリングパワー(CP):ドラム試験機により、荷重4kN、スリップ角1°、走行速度10km/hに設定してCPを測定した。結果は、標準例の値を100として指数表示した。指数が大きいほどCPが大きいことを意味する。
高速操縦安定性:各種空気入りタイヤを排気量2300ccのABSを装備した車両に装着し、フロントタイヤおよびリヤタイヤの空気圧をともに220kPaとして、テストコースにて実車評価を行い、ドライバーによる評点付けを行った。標準例の値を100として指数表示した。指数が大きいほど高速操縦安定性に優れることを意味する。
【0029】
【表1】
【0030】
*1:NR(TSR20)
*2:BR(日本ゼオン(株)製NIPOL BR 1220)
*3:SBR(日本ゼオン(株)製NIPOL 1502)
*4:カーボンブラック−1(新日化カーボン(株)製ニテロン#GN、NSA=33m/g)
*5:カーボンブラック−2(新日化カーボン(株)製ニテロン#200IS、NSA=92m/g)
*6:酸化亜鉛(正同化学工業(株)製酸化亜鉛3種)
*7:ステアリン酸(日油(株)製ステアリン酸YR)
*8:老化防止剤(FLEXSYS社製SANTOFLEX 6PPD)
*9:オイル(出光興産(株)製ダイアナプロセスNH−60)
*10:スルフィド化合物2EBZ(四国化成工業(株)製2,2’−ビス(ベンズイミダゾリル−2)エチルジスルフィド)
*11:スルフィド化合物4EBZ(四国化成工業(株)製2,2’−ビス(ベンズイミダゾリル−2)エチルテトラスルフィド)
*12:硫黄(四国化成工業(株)製ミュークロンOT−20)
*13:加硫促進剤(FLEXSYS社製SANTOCURE CBS)
【0031】
上記の表1から明らかなように、実施例1〜5で調製された空気入りタイヤは、特定の物性を有するポリエステルコードが本発明で規定するゴム組成物によって被覆されているカーカスを備えているので、補強コードとしてレーヨンを用いた従来の標準例に比べて、タイヤが軽量化され、ポリエステルコードの温度依存性が抑制され、高い剛性に基づくコーナリングパワーを有し、また高速操縦安定性にも優れることが分かる。
これに対し、比較例1〜3は、補強コードとしてポリエステルコードを使用しているもののゴム組成物にスルフィド化合物を配合していないので、コーナリングパワーおよび高速安定性を改善することができなかった。
比較例4は、標準例の処方においてスルフィド化合物を配合した例であり、コーナリングパワーおよび高速操縦安定性を改善することができなかった。
比較例5は、スルフィド化合物の配合量が本発明で規定する上限を超えているので、高速操縦安定性が悪化した。
比較例6は、カーボンブラックのNSAが本発明で規定する上限を超えているので、高速操縦安定性が悪化した。