特許 7600211 ゴム組成物、及びタイヤ

(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】

(24)【登録日】2024-12-06

(45)【発行日】2024-12-16

(54)【発明の名称】ゴム組成物、及びタイヤ

(51)【国際特許分類】

   C08L 7/00 20060101AFI20241209BHJP

   C08K 3/04 20060101ALI20241209BHJP

   C08L 9/00 20060101ALI20241209BHJP

【ＦＩ】

C08L7/00

C08K3/04

C08L9/00

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2022509896

(86)(22)【出願日】2021-03-10

(86)【国際出願番号】 JP2021009642

(87)【国際公開番号】W WO2021193076

(87)【国際公開日】2021-09-30

【審査請求日】2023-12-20

(31)【優先権主張番号】P 2020051631

(32)【優先日】2020-03-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000005278

【氏名又は名称】株式会社ブリヂストン

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100119530

【弁理士】

【氏名又は名称】冨田 和幸

(74)【代理人】

【識別番号】100195556

【弁理士】

【氏名又は名称】柿沼 公二

(72)【発明者】

【氏名】水戸 京

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 達

【審査官】▲高▼橋 理絵

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－２３００７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０８８３１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－００９２４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０２６３９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０８Ｋ ３／００－１３／０８

Ｃ０８Ｌ １／００－１０１／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ゴム成分と、カーボンブラックとを含有するゴム組成物であって、
前記ゴム成分は、天然ゴム及びブタジエンゴムを含み、前記天然ゴムの割合が８０質量％未満であり、
前記カーボンブラックの含有量が、ゴム成分１００質量部に対して４６質量部以上１００質量部以下であり、
ここで、窒素吸着比表面積が１２５ｍ^２／ｇ以上２００ｍ^２／ｇ以下であり、且つ、トルエン着色透過度が８０％以上であるカーボンブラックをカーボンブラックＡとし、
窒素吸着比表面積が９０ｍ^２／ｇ以上１２４ｍ^２／ｇ以下であるカーボンブラックをカーボンブラックＢとし、
カーボンブラックＡ及びカーボンブラックＢ以外のカーボンブラックをカーボンブラックＣとしたときに、
前記カーボンブラックは、少なくとも前記カーボンブラックＡ及び前記カーボンブラックＢを含み、且つ、前記カーボンブラックＣの含有量が０であるか又は前記カーボンブラックＡ～Ｃの中で最も少ない、ことを特徴とする、ゴム組成物。

【請求項2】

前記カーボンブラックの含有量が、ゴム成分１００質量部に対して６５質量部以下である、請求項１に記載のゴム組成物。

【請求項3】

前記カーボンブラックＡ及び前記カーボンブラックＢの合計含有量における前記カーボンブラックＡの含有量の割合が、３０質量％以上７０質量％以下である、請求項１又は２に記載のゴム組成物。

【請求項4】

請求項１～３のいずれかに記載のゴム組成物を用いたことを特徴とする、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、及びタイヤに関するものである。

【背景技術】

【0002】

タイヤ等のゴム物品において、耐摩耗性に対する要求が年々増加している。耐摩耗性を向上させる手法として、例えば、上記ゴム物品に用いられるゴム組成物にカーボンブラックを多量に配合したり、ゴム組成物に配合するカーボンブラックを小粒径化したりすることがこれまで検討されてきた。

【0003】

しかしながら、上述した手法は、低発熱性の悪化をもたらすという課題がある。耐摩耗性及び低発熱性は、一般に二律背反の関係にあることから、これらの性能を高いレベルで両立させることができる技術の開発が望まれている。

【0004】

例えば、特許文献１には、２種類のカーボンブラックを用いるとともに、これらの窒素吸着比表面積や、圧縮ジブチルフタレート吸収量や、ヨウ素吸着量などを所定範囲内にすることにより、優れた耐摩耗性を確保しながら低発熱性を向上できることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１５－１６４９８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術においても性能が十分であるとは言い難く、低発熱性と耐摩耗性とを一層高いレベルで両立させることが、依然として求められている。

【0007】

そこで、本発明は、良好な低発熱性を有しつつ、耐摩耗性に優れたゴム組成物を提供することを目的とする。また、本発明は、低発熱性及び耐摩耗性に優れたタイヤを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決する本発明の要旨構成は、以下の通りである。

【0009】

本発明のゴム組成物は、ゴム成分と、カーボンブラックとを含有するゴム組成物であって、
前記ゴム成分は、天然ゴム及びブタジエンゴムを含み、前記天然ゴムの割合が８０質量％未満であり、
前記カーボンブラックの含有量が、ゴム成分１００質量部に対して４０質量部以上１００質量部以下であり、
ここで、窒素吸着比表面積が１２５ｍ^２／ｇ以上２００ｍ^２／ｇ以下であり、且つ、トルエン着色透過度が８０％以上であるカーボンブラックをカーボンブラックＡとし、
窒素吸着比表面積が９０ｍ^２／ｇ以上１２４ｍ^２／ｇ以下であるカーボンブラックをカーボンブラックＢとし、
カーボンブラックＡ及びカーボンブラックＢ以外のカーボンブラックをカーボンブラックＣとしたときに、
前記カーボンブラックは、少なくとも前記カーボンブラックＡ及び前記カーボンブラックＢを含み、且つ、前記カーボンブラックＣの含有量が０であるか又は前記カーボンブラックＡ～Ｃの中で最も少ない、ことを特徴とする。

【0010】

本発明のタイヤは、上述したゴム組成物に用いたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、良好な低発熱性を有しつつ、耐摩耗性に優れたゴム組成物を提供することができる。また、本発明によれば、低発熱性及び耐摩耗性に優れた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】

【0012】

以下に、本発明のゴム組成物及びタイヤを、その実施形態に基づき、詳細に例示説明する。

【0013】

＜ゴム組成物＞
本発明の一実施形態のゴム組成物（以下、「本実施形態のゴム組成物」と称することがある。）は、ゴム成分と、カーボンブラックとを含有する。また、本実施形態のゴム組成物における上記ゴム成分は、天然ゴム及びブタジエンゴムを含み、上記天然ゴムの割合が８０質量％未満である。また、本実施形態のゴム組成物は、上記カーボンブラックの含有量が、ゴム成分１００質量部に対して４０質量部以上１００質量部以下である。

【0014】

更に、本実施形態のゴム組成物においては、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が１２５ｍ^２／ｇ以上２００ｍ^２／ｇ以下であり、且つ、トルエン着色透過度が８０％以上であるカーボンブラックをカーボンブラックＡとし、窒素吸着比表面積が９０ｍ^２／ｇ以上１２４ｍ^２／ｇ以下であるカーボンブラックをカーボンブラックＢとし、カーボンブラックＡ及びカーボンブラックＢ以外のカーボンブラックをカーボンブラックＣとしたときに、上記カーボンブラックは、少なくとも上記カーボンブラックＡ及び上記カーボンブラックＢを含み、且つ、上記カーボンブラックＣの含有量が０であるか又は上記カーボンブラックＡ～Ｃの中で最も少ない、ことを一特徴とする。

【0015】

本実施形態のゴム組成物においては、上述の通りにゴム成分及び少なくとも２種のカーボンブラックの適正化が図られているため、良好な低発熱性を有しつつ、耐摩耗性にも優れる。

【0016】

なお、本明細書において、カーボンブラックの窒素吸着比表面積は、ＪＩＳ Ｋ６２１７－２に準拠して測定されるものとする。
また、本明細書において、カーボンブラックのトルエン着色透過度は、ＪＩＳ Ｋ６２１８－４に準拠して測定されるものとする。

【0017】

本実施形態のゴム組成物には、ウェットマスターバッチや被覆フィラー等が含まれないこととする。

【0018】

（ゴム成分）
本実施形態のゴム組成物におけるゴム成分は、少なくとも天然ゴム（ＮＲ）及びブタジエンゴム（ＢＲ）を含むことを要する。これにより、本実施形態のゴム組成物の耐摩耗性を向上させることができる。

【0019】

上記ゴム成分における天然ゴムの割合は、８０質量％未満である。天然ゴムの割合が８０質量％以上であると、耐摩耗性が悪化する虞がある。同様の観点から、上記ゴム成分における天然ゴムの割合は、７５質量％以下であることが好ましく、７０質量％以下であることがより好ましい。

【0020】

上記ゴム成分におけるブタジエンゴムの割合は、２０質量％超である。ブタジエンゴムの割合が２０質量％以下であると、耐摩耗性を向上させる効果を十分に得ることができない。同様の観点から、上記ゴム成分におけるブタジエンゴムの割合は、２５質量％以上であることが好ましく、３０質量％以上であることがより好ましい。

【0021】

また、本実施形態のゴム組成物におけるゴム成分は、天然ゴム及びブタジエンゴム以外のゴム成分を含んでもよい。天然ゴム及びブタジエンゴム以外のゴム成分としては、例えば、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレン－プロピレン－ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ハロゲン化ブチルゴム、アクリロニリトル－ブタジエンゴム（ＮＢＲ）等が挙げられる。これらのゴム成分は、１種単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。但し、上記ゴム成分は、耐摩耗性及び低発熱性をバランスよく向上させる観点から、天然ゴム及びブタジエンゴムのみからなることが好ましい。

【0022】

（カーボンブラック）
本実施形態のゴム組成物は、上述の通り、カーボンブラックＡ、即ち、窒素吸着比表面積が１２５ｍ^２／ｇ以上２００ｍ^２／ｇ以下であり、且つ、トルエン着色透過度が８０％以上であるカーボンブラックを必須成分として含有する。換言すると、本実施形態のゴム組成物におけるカーボンブラックは、少なくともカーボンブラックＡを含む。カーボンブラックＡは、１種単独であってもよく、２種以上の組み合わせであってもよい。

【0023】

ここで、カーボンブラックＡの窒素吸着比表面積を１２５ｍ^２／ｇ以上と設定したのは、後述のカーボンブラックＢとの併用により、本実施形態のゴム組成物の耐摩耗性を効果的に向上させるようにするためである。また、カーボンブラックＡの窒素吸着比表面積を２００ｍ^２／ｇ以下と設定したのは、本実施形態のゴム組成物の低発熱性を良好に保持させるようにするためである。同様の観点から、本実施形態で用いる、カーボンブラックＡに該当するカーボンブラックの窒素吸着比表面積は、１３０ｍ^２／ｇ以上であることが好ましく、また、１６０ｍ^２／ｇ以下であることが好ましく、１４５ｍ^２／ｇ以下であることがより好ましい。

【0024】

更に、カーボンブラックＡのトルエン着色透過度を８０％以上と設定したのは、後述のカーボンブラックＢとの併用により、本実施形態のゴム組成物の低発熱性を良好に保持しながらも、耐摩耗性を効果的に向上させるようにするためである。同様の観点から、本実施形態で用いる、カーボンブラックＡに該当するカーボンブラックのトルエン着色透過度は、８３％以上であることが好ましく、８５％以上であることがより好ましく、９０％以上であることが更に好ましい。

【0025】

本実施形態のゴム組成物は、上述の通り、カーボンブラックＢ、即ち、窒素吸着比表面積が９０ｍ^２／ｇ以上１２４ｍ^２／ｇ以下であるカーボンブラックを必須成分として含有する。換言すると、本実施形態のゴム組成物におけるカーボンブラックは、少なくともカーボンブラックＢを含む。カーボンブラックＢは、１種単独であってもよく、２種以上の組み合わせであってもよい。

【0026】

ここで、カーボンブラックＢの窒素吸着比表面積を９０ｍ^２／ｇ以上と設定したのは、前述のカーボンブラックＡとの併用により、本実施形態のゴム組成物の耐摩耗性を効果的に向上させるようにするためである。また、カーボンブラックＢの窒素吸着比表面積を１２４ｍ^２／ｇ以下と設定したのは、本実施形態のゴム組成物の低発熱性を良好に保持させるようにするためである。同様の観点から、本実施形態で用いる、カーボンブラックＢに該当するカーボンブラックの窒素吸着比表面積は、１００ｍ^２／ｇ以上であることが好ましく、また、１２０ｍ^２／ｇ以下であることが好ましい。

【0027】

なお、本実施形態で用いる、カーボンブラックＢに該当するカーボンブラックのトルエン着色透過度は、特に限定されないが、耐摩耗性を一層向上させる観点から、７０％以上であることが好ましい。

【0028】

本実施形態のゴム組成物においては、カーボンブラックＡ及びカーボンブラックＢの合計含有量におけるカーボンブラックＡの含有量の割合が、３０質量％以上７０質量％以下であることが好ましい。上記割合が３０質量％以上であると、耐摩耗性をより向上させることができる。また、上記割合が７０質量％以下であると、低発熱性の悪化をより効果的に抑制することができる。同様の観点、並びに、ポリマーとカーボンブラックの補強性及び分散性向上の観点から、カーボンブラックＡ及びカーボンブラックＢの合計含有量におけるカーボンブラックＡの含有量の割合は、４０質量％以上がより好ましく、５０質量％以上であることが更に好ましく、５５質量％以上であることが一層好ましく、また、６０質量％以下であることがより好ましい。

【0029】

更に、本実施形態のゴム組成物は、上述したカーボンブラックＡ及びカーボンブラックＢ以外のカーボンブラック、即ち、カーボンブラックＣを含有してもよく、含有しなくてもよい（含有量が０であってもよい）。カーボンブラックＣとしては、例えば、窒素吸着比表面積が２００ｍ^２／ｇ超のカーボンブラック、窒素吸着比表面積が９０ｍ^２／ｇ未満のカーボンブラック、窒素吸着比表面積が１２５ｍ^２／ｇ以上２００ｍ^２／ｇ以下だがトルエン着色透過度が８０％未満のカーボンブラック、等が挙げられる。

【0030】

本実施形態のゴム組成物がカーボンブラックＣを含有する場合、当該カーボンブラックＣの含有量は、カーボンブラックＡ～Ｃの中で最も少ないことを要する。換言すると、本実施形態のゴム組成物がカーボンブラックＣを含有する場合、当該カーボンブラックＣの含有量は、カーボンブラックＡの含有量よりも少なく、且つ、カーボンブラックＢの含有量よりも少ないことを要する。これは、カーボンブラックＡ及びカーボンブラックＢを併用することの効果を確実に発現させるためである。同様の観点から、本実施形態のゴム組成物は、カーボンブラックＣを含有しない（即ち、カーボンブラックがカーボンブラックＡ及びカーボンブラックＢのみからなる）ことが好ましい。

【0031】

本実施形態のゴム組成物は、カーボンブラックの含有量（即ち、カーボンブラックＡ、カーボンブラックＢ及び任意のカーボンブラックＣの合計含有量）が、ゴム成分１００質量部に対して４０質量部以上１００質量部以下である。上記含有量が４０質量部未満であると、カーボンブラックＡ及びカーボンブラックＢを併用することの効果が十分に発現されず、低発熱性及び耐摩耗性をバランスよく向上させることができない。また、上記含有量が１００質量部を超えると、低発熱性が悪化する。また、本実施形態のゴム組成物におけるカーボンブラックの含有量は、低発熱性と耐摩耗性とを一層バランスよく向上させる観点から、５０質量部以上であることが好ましく、また、６５質量部以下であることが好ましい。

【0032】

（その他の成分）
本実施形態のゴム組成物は、上述したもののほか、目的を損なわない範囲で、カーボンブラック以外の充填剤、硫黄等の加硫剤、ステアリン酸等の加硫助剤、加硫促進剤、亜鉛華等の加硫促進助剤、老化防止剤、軟化剤、可塑剤、加工性改良剤などの各種配合剤を適宜含有することができる。但し、軟化剤及び可塑剤は、低発熱性と耐摩耗性とをバランスよく向上させる観点から、その含有量が１０質量部以下であることが好ましく、５質量部以下であることがより好ましく、また、実質的に含有しないことが更に好ましい。

【0033】

本実施形態のゴム組成物の調製方法は、特に限定されず、例えば、常法に従って、上述したゴム成分及びカーボンブラックを含む各成分を配合して混練することにより、本実施形態のゴム組成物を得ることができる。なお、配合及び混練に際しては、全ての成分を一度に配合して混練してもよく、２段階又は３段階等の多段階に分けて各成分を配合して混練してもよい。なお、混練に際しては、ロール、インターナルミキサー、バンバリーローター等の混練機を用いることができる。また、本実施形態のゴム組成物は、架橋物（加硫物）とすることができる。

【0034】

＜タイヤ＞
本発明の一実施形態のタイヤ（以下、「本実施形態のタイヤ」と称することがある。）は、上述したゴム組成物を用いたことを特徴とする。換言すると、本実施形態のタイヤは、上述したゴム組成物を備えることを特徴とする。本実施形態のタイヤは、上述したゴム組成物を備えるため、低発熱性及び耐摩耗性に優れる。

【0035】

一実施形態において、タイヤは、トレッド、ベーストレッド、サイドウォール、サイド補強ゴム及びビードフィラー等の部位を備える。そして、上述したゴム組成物を、タイヤにおける上述した部位の少なくともいずれかに用いることができ、特に、低発熱性及び耐摩耗性の両方がより求められるトレッドに用いることが好ましい。

【0036】

本実施形態のタイヤは、上述の通り低発熱性及び耐摩耗性に優れることから、空気入りタイヤ、特に重荷重用タイヤ、小型トラック用タイヤなどとして好ましく用いることができる。

【0037】

なお、本実施形態のタイヤは、上述したゴム組成物を用いること以外、特に制限はなく、常法に従って製造することができる。また、本実施形態のタイヤに充填する気体としては、通常の或いは酸素分圧を調整した空気の他、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを用いることができる。

【実施例】

【0038】

以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

【0039】

（ゴム組成物の調製）
表１に示す配合処方に従い、一次練り（ノンプロ練り、ＮＲ）を行い、次いで、二次練り（プロ練り、Ｐ）を行って、ゴム組成物を調製した。かかるゴム組成物を、１４５℃で３３分間加硫し、得られた加硫ゴム組成物のサンプルについて、以下の手順に従い、低発熱性の評価を行った。また、調製したゴム組成物を用い、以下の手順に従い、耐摩耗性の評価を行う。

【0040】

＜低発熱性＞
加硫ゴム組成物のサンプルについて、粘弾性測定装置（ＧＡＢＯ社製）を用い、周波数１５Ｈｚ、歪み１％にて、５０℃におけるｔａｎδを測定した。比較例４のｔａｎδの測定値を１００として、各例におけるｔａｎδの測定値を指数化した。結果を表１に示す。指数値が小さいほど、低発熱性に優れることを示す。

【0041】

＜耐摩耗性＞
調製したゴム組成物をトレッドに適用して、常法に従って試験用のタイヤ（サイズ：１９５／８５Ｒ１６）を作製する。該試験用のタイヤを配設した実車にて、舗装路面を１万ｋｍ走行し、残溝量を測定する。比較例４の残溝量の指数値を１００として、各例における残溝量の測定値を指数化する。結果を表１に示す。指数値が大きいほど、耐摩耗性に優れることを示す。

【0042】

【表1】

【0043】

＊１ ブタジエンゴム：宇部興産株式会社製、「ＵＢＥＰＯＬ ＢＲ１５０Ｌ」
＊２ ＣＢ１：キャボット社製、「Ｎ２３４」、Ｎ_２ＳＡ＝１１７ｍ^２／ｇ、トルエン着色透過度：８０％以上
＊３ ＣＢ２：旭カーボン株式会社製、Ｎ_２ＳＡ＝１３９ｍ^２／ｇ、トルエン着色透過度：９０％
＊４ ＣＢ３：キャボット社製、「ショウブラックＳ１１８」、Ｎ_２ＳＡ＝１４４ｍ^２／ｇ、トルエン着色透過度：７５％
＊５ 老化防止剤：大内新興化学工業株式会社製、「ノクラック６Ｃ」、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
＊６ 加硫促進剤：大内新興化学工業社株式会社製、「ノクセラーＣＺ－Ｇ」、Ｎ－シクロヘキシル－２－ベンゾチアゾリルスルフェンアミド

【0044】

表１より、天然ゴム及びブタジエンゴムを所定比で含むゴム成分と、所定量のカーボンブラックＡ及びカーボンブラックＢとを含有する実施例のゴム組成物は、比較例のゴム組成物に比べ、低発熱性及び耐摩耗性の両方がバランスよく向上していることが分かる。

【0045】

なお、表１におけるＣＢ３は、窒素吸着比表面積が１２５ｍ^２／ｇ以上２００ｍ^２／ｇ以下であるものの、トルエン着色透過度が８０％未満である。そして、表１より、ＣＢ３を主原料の一つとして用いたとしても、低発熱性及び耐摩耗性のバランスよい向上に寄与できていないことが分かる。

【産業上の利用可能性】

【0046】

本発明によれば、良好な低発熱性を有しつつ、耐摩耗性に優れたゴム組成物を提供することができる。また、本発明によれば、低発熱性及び耐摩耗性に優れたタイヤを提供することができる。