特表 2023-532758 空気入りタイヤ部分用高剛性ゴムコンパウンド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-07-31

(54)【発明の名称】空気入りタイヤ部分用高剛性ゴムコンパウンド

(51)【国際特許分類】

   C08L 21/00 20060101AFI20230724BHJP

   C08K 3/013 20180101ALI20230724BHJP

   C08K 3/36 20060101ALI20230724BHJP

   C08L 97/00 20060101ALI20230724BHJP

   C08L 91/00 20060101ALI20230724BHJP

   B60C 1/00 20060101ALI20230724BHJP

   C08J 3/20 20060101ALI20230724BHJP

【ＦＩ】

C08L21/00

C08K3/013

C08K3/36

C08L97/00

C08L91/00

B60C1/00 Z

C08J3/20 B CEQ

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023500315

(86)(22)【出願日】2021-07-05

(85)【翻訳文提出日】2023-02-17

(86)【国際出願番号】 EP2021068524

(87)【国際公開番号】W WO2022008452

(87)【国際公開日】2022-01-13

(31)【優先権主張番号】102020000016285

(32)【優先日】2020-07-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】518333177

【氏名又は名称】ブリヂストン ヨーロッパ エヌブイ／エスエイ

【氏名又は名称原語表記】ＢＲＩＤＧＥＳＴＯＮＥ ＥＵＲＯＰＥ ＮＶ／ＳＡ

(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】100225060

【弁理士】

【氏名又は名称】屋代 直樹

(72)【発明者】

【氏名】ジャンパオロ キエフィ

【テーマコード（参考）】

3D131

4F070

4J002

【Ｆターム（参考）】

3D131AA04

3D131AA06

3D131AA11

3D131AA19

3D131BA18

4F070AA06

4F070AA08

4F070AC23

4F070AC94

4F070AC96

4F070AE01

4F070FB06

4F070FC03

4J002AC001

4J002AC021

4J002AC081

4J002AE002

4J002AH003

4J002DA047

4J002DE106

4J002DJ016

4J002FD016

4J002FD147

(57)【要約】

架橋性不飽和鎖ポリマーベース、シリカ、プロセスオイルおよび加硫剤を含む、空気入りタイヤ部分用のゴムコンパウンドであって、補強充填剤はシリカを含む、ゴムコンパウンドである。補強充填剤とプロセスオイルとの間のｐｈｒ比は３以上である。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

架橋性不飽和鎖ポリマーベース、補強充填剤、プロセスオイルおよび加硫剤を含む、空気入りタイヤ部分用のゴムコンパウンドであって、前記補強充填剤はシリカを含み、前記コンパウンドがクラフトリグニンを２～３０ｐｈｒの量で含み、前記補強充填剤と前記プロセスオイルとの間のｐｈｒ比が３以上であることを特徴とする、ゴムコンパウンド。

【請求項2】

請求項１に記載のゴムコンパウンドにおいて、前記補強充填剤はシリカを含むことを特徴とする、ゴムコンパウンド。

【請求項3】

請求項１または２に記載のゴムコンパウンドにおいて、クラフトリグニンを５～２０ｐｈｒの量で含むことを特徴とする、ゴムコンパウンド。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか一項に記載のゴムコンパウンドにおいて、前記補強充填剤と前記プロセスオイルとの間のｐｈｒ比は、１０以上であることを特徴とする、ゴムコンパウンド。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか一項に記載のゴムコンパウンドにおいて、前記リグニンは、前記補強充填剤と一緒に、第１の混合ステップ中に該コンパウンドに添加されることを特徴とする、ゴムコンパウンド。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか一項に記載のゴムコンパウンドを使用して製造される空気入りタイヤ部分。

【請求項7】

請求項６に記載の空気入りタイヤ部分において、トレッドアンダーレイヤー、トレッドベース、ビードフィラー、耐摩耗性ゴムストリップまたはサイドウォールから構成される群の中の構造成分であることを特徴とする、空気入りタイヤ部分。

【請求項8】

請求項６または７に記載の部分を含む空気入りタイヤ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空気入りタイヤの部分用の高剛性ゴムコンパウンドに関する。

【0002】

特に、本発明は、トレッドアンダーレイヤー、トレッドベース、ビードフィラー、耐摩耗性ゴムストリップ、ランフラットインサートまたはサイドウォールなどの空気入りタイヤの構造成分用のコンパウンドに関する。

【背景技術】

【0003】

知られているように、空気入りタイヤ業界では、より低いヒステリシスを示し、したがってより低い転がり抵抗を示すことができる空気入りタイヤの構成要素を製造するような組成のコンパウンドを提供する必要性が強い。これに関して、当業者は、例えば官能性ポリマーまたは官能性シリカの使用など、コンパウンド内の充填剤のより大きな分散に有利となる解決策を実施している。

【0004】

このような解決策は、求められている低レベルのヒステリシスを保証できるという事実にもかかわらず、剛性に関してコンパウンドを悪化させるという欠点がある。

【0005】

当業者に知られているように、剛性の低いコンパウンドは、ハンドリングに関して必然的に性能が低いことを意味する。

【0006】

コンパウンドの剛性を高めるための解決策は、通常、コンパウンドの粘度を高めることであり、加工の容易さという点における問題が関連する。

【0007】

例えば、本業界で知られているように、コンパウンドへのシリカの添加は、剛性の増加を引き起こす一方で、粘度も増加させる。

【0008】

したがって、コンパウンドの粘度を増加させることなく、コンパウンドの剛性を増加させることができる解決策を見つける必要性が感じられた。

【0009】

以前より、空気入りタイヤ業界ではリグニンの使用が知られていた。リグニンは、木材および植物の木化要素を構成する細胞および繊維を結合する有機物質である。リグニンは、セルロースに次いで地球上で最も豊富な再生可能な炭素源である。

【0010】

リグニンの正確な構造を化学分子として定義することはできないが、次の３つ、ｐ‐クマリルアルコール、コニフェリルアルコール（４‐ヒドロキシ‐３‐メトキシシンナミルアルコール）、シナピルアルコール（４‐ヒドロキシ‐３，５‐ジメトキシシンナミルアルコール）のフェニルプロパン単位を含むポリマーとしてリグニンを同定することは可能である。市販されているさまざまなタイプのリグニンがあり、また、リグニンは、使用されたさまざまな原材料から得られたさまざまな抽出プロセスの機能としてリグニン間で異なる。クラフトプロセスおよびスルホン化プロセスは、リグニン抽出に特化した２つのプロセスの例である。

【0011】

特に、クラフトリグニンは、木材からセルロースを化学的に抽出するために利用されるクラフトプロセスの副産物である。これは、クラフトプロセスからの廃液のｐＨを下げることによる沈殿によって得られる。フェノール、アルコール、およびカルボキシルヒドロキシル（carboxyl hydroxyls）は、クラフトリグニン内の主な同定可能な官能基であり、チオール基はそれより少ない程度で存在する。

【0012】

対照的に、スルホン化プロセスは、ヒドロキシル基の存在および高濃度のスルホン酸基によって特徴付けられるリグニンが得られることにつながる。

【0013】

当業者にはすぐに理解されるように、リグニンの使用は持続可能性の点で大きな利点を示す。実際、リグニンは、紙の生産における木材の副産物を構成する天然物である。この点で、リグニンの廃棄が製紙チェーン内における制限ステップであることも明記する必要がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

本発明者は、特定の条件下でクラフトリグニンを添加することにより、上記の要件を満たすことに成功することを見出した。このようにして、コンパウンドの粘度の増加を維持することなく、ヒステリシスの減少に伴った剛性の損失を回復することが可能になる。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明の目的は、架橋性不飽和鎖ポリマーベース、補強充填剤（reinforcing filler）、プロセスオイルおよび加硫剤を含む、空気入りタイヤ部分用のゴムコンパウンドであって、前記補強充填剤はシリカを含み、前記コンパウンドはクラフトリグニンを２～３０ｐｈｒの量で含み、前記補強充填剤と前記プロセスオイルとの間のｐｈｒ比は３以上であることを特徴とする、ゴムコンパウンドである。

【0016】

「架橋性不飽和鎖ポリマーベース（cross-linkable unsaturated chain polymeric base）」という用語は、硫黄ベースの系との架橋（加硫）の際に、エラストマーの典型的な化学物理的および機械的特性のすべてを想定できる、任意の天然または合成の未架橋ポリマーを指す。

【0017】

「加硫剤（vulcanization agents）」という用語は、ポリマーベースの架橋を引き起こすことが可能な、硫黄および促進剤などの化合物を指す。

【0018】

好ましくは、補強充填剤はシリカを含む。

【0019】

好ましくは、クラフトリグニンの量は５～２０ｐｈｒである。

【0020】

好ましくは、補強充填剤とプロセスオイルとの間のｐｈｒ比は、１０以上である。

【0021】

好ましくは、リグニンは、補強充填剤と一緒に、第１の混合ステップ中にコンパウンドに添加される。

【0022】

本発明のさらなる目的は、本発明のコンパウンドを使用して製造される空気入りタイヤ部分である。

【0023】

好ましくは、空気入りタイヤ部分は、トレッドアンダーレイヤー、トレッドベース、ビードフィラー、アブレーションガムストリップまたはサイドウォールを含む群に含まれる構造成分である。

【0024】

本発明のさらなる目的は、本発明に係るゴムコンパウンドを使用して製造された部分を含む空気入りタイヤである。

【実施例】

【0025】

本発明をよりよく理解するために、以下の実施例は、例示的かつ非限定的な目的で示される。

【0026】

３つのセットの実験的テストを実施した。

【0027】

実験的テストの第１セットでは、５つのコンパウンドを調製し、そのうちの１つは参照コンパウンド（参照１）であり、２つは比較コンパウンド（比較コンパウンド１および比較コンパウンド２）であり、２つは本発明に係るコンパウンド（ＡおよびＢ）である。具体的には、比較コンパウンド（比較例１および比較例２）は参照コンパウンド（参照１）にシリカを添加することによって調製し、本発明に係るコンパウンドは参照コンパウンド（参照１）にクラフトリグニンを添加することによって調製した。

【0028】

具体的には、本発明に係るコンパウンド（ＡおよびＢ）は、本発明に係る補強充填剤とプロセスオイルとの間で３以上のｐｈｒ比を有する。

【0029】

実験的テストの第１セットでは、参照コンパウンドにシリカを添加すると、コンパウンドの剛性が増加すると同時に、その粘度が増加することを示しており、一方、参照コンパウンドにクラフトリグニンを添加すると（参照１）、補強充填剤とプロセスオイルとの間のｐｈｒ比が本発明に係るものである場合、コンパウンドの剛性の増加をもたらすが、これによりその粘度が増加することはない。

【0030】

実験的テストの第２セットでは、表１の参照コンパウンド（参照１）にシリカを添加することによって得られた第２の参照コンパウンド（参照２）を調製し、また、クラフトリグニンを第２の参照コンパウンド（参照２）に添加することによって得られた本発明のコンパウンド（Ｃ）を調製した。このテストの第２セットでは、コンパウンドは、第１セットのテストの本発明のコンパウンド（ＡおよびＢ）よりも大きい補強充填剤とプロセスオイルとの間のｐｈｒ比を有する。

【0031】

実験的テストの第２セットでは、補強充填剤とプロセスオイルとの間のｐｈｒ比が大きいほど、粘度レベルを変更することなく、剛性に対するクラフトリグニンの添加効果が大きくなることを示している。

【0032】

実験的テストの第３セットでは、補強充填剤とプロセスオイルとの比率が異なる２組のコンパウンドを比較した。各組の２つのコンパウンドは、一方（参照３および参照４）がリグニン無しであるという点で異なるが、もう一方（ＤおよびＥ）は１０ｐｈｒのクラフトリグニンを添加して得られた。

【0033】

実験的テストの第３セットでは、驚くべきことに、補強充填剤とプロセスオイルとの間のｐｈｒ比が本発明の比よりも小さい場合、クラフトリグニンの添加は、剛性に関して所望の効果をもたらさないことを示している。

【0034】

［コンパウンドの調製－第１混合ステップ］
混合を開始する前に、タンジェンシャルローターを備え、内部容積が２３０～２７０リットルのミキサーに、加硫成分を除くそれぞれのコンパウンドのすべての成分を充填し、それによって充填率６６～７２％に達した。

【0035】

ミキサーを４０～６０回転／分の速度で操作し、こうして形成された混合物を、温度が１４０～１６０℃に達した時点で放出した。

【0036】

［コンパウンドの調製－第２混合ステップ］
前のステップから得られた混合物を、４０～６０回転／分の速度で操作されるミキサーで再加工し、その後、温度が１３０～１５０℃に達した時点で放出した。

【0037】

［コンパウンドの調製－最終混合ステップ］
加硫系を、前のステップから得られた混合物に添加し、充填率は６３～６７％に達した。

【0038】

ミキサーを２０～４０回転／分の速度で操作し、こうして形成された混合物を、温度が１００～１１０℃に達した時点で放出した。

【0039】

表１は、実験的テストの第１セットに関連する５つのコンパウンドのｐｈｒで表した組成をリスト化している。

【0040】

各コンパウンドについて得られた粘度および剛性テストの結果もまた表１に示す。

【0041】

剛性を評価するために、ＩＳＯ４６６４規格に準拠したテストにより、弾性率Ｅ’（３０℃）の相対値を測定し、ＡＳＴＭ１６４６規格に準拠して粘度値を得た。

【0042】

本発明の利点をより迅速に理解するために、剛性および粘度の値を参照コンパウンド（参照１）の値に指数化した。

【表1】

【0043】

ＳＢＲは、平均分子量がそれぞれ８００～１５００×１０^３および５００～９００×１０^３の範囲、スチレン含有量が２０～４５％の範囲を有し、およびオイル含有量が３７．５ｐｈｒに等しい量で使用される乳化重合プロセスによって得られるポリマーベースである。

【0044】

ＢＲは、１，４‐ｃｉｓ含有量が少なくとも４０％のブタジエンゴムである。

【0045】

使用したシリカはＤＥＧＵＳＳＡ社によりＵＬＴＲＡＳＩＬ ＶＮ３の商品名で市販されている。

【0046】

使用したシランは、ＤＥＧＵＳＳＡ社によりＳＩ７５の商品名で市販されている。

【0047】

実施例で使用されるクラフトリグニンは、ＷｅｓｔＶａｃｏ社により「Ｉｎｄｕｌｉｎ ＡＴ」の商品名で市販されている。

【0048】

使用されるプロセスオイルはオレイン酸オクチルまたはＲＡＥである。

【0049】

ＤＰＧは、加硫促進剤として使用される化合物ジフェニルグアニジンの頭字語である。

【0050】

ＭＢＴＳは、加硫促進剤として使用されるメルカプトベンゾチアゾールジスルフィドの頭字語である。

【0051】

ＴＢＢＳは、加硫促進剤として使用される化合物Ｎ‐ｔｅｒｔ‐ブチル‐２‐ベンゾチアゾールスルフェンアミドの頭字語である。

【0052】

表１にリスト化された値から、クラフトリグニンの添加が、粘度の増加をもたらすことなく剛性の顕著な増加をどのようにもたらすかを明確に推測することができる。対照的に、シリカの添加は剛性の増加をもたらすのと同時に粘度の増加ももたらす。さらに、表１から、等量のｐｈｒで、クラフトリグニンはまた、シリカによってもたらされる剛性の増加よりも大きな剛性の増加をもたらすことが明らかである。

【0053】

表２にリスト化されているのは、第２セットの実験的テストのコンパウンドのｐｈｒで表した組成、並びに上記の基準に従って得られた関連する粘度および剛性テストの結果である。

【0054】

粘度および剛性の値は、リグニンを含まない参照コンパウンド（参照２）に対して指数化された。

【表2】

【0055】

表２の成分の性質は、表１のものと同じである。

【0056】

表２にリスト化された値は、表１のコンパウンドＡおよびＢに関連する値と共にリストされた場合、シリカとプロセスオイルとの間のより大きな比率が、クラフトリグニンの添加による剛性のより大きな増加をどのようにもたらすかを示している。実際、同量のクラフトリグニンを添加した場合、シリカとプロセスオイルとの比率が１９．２であるコンパウンドＣは、指数形式で剛性を１００から１４５に増加させ、一方、シリカとプロセスオイルとの比率が１６．２であるコンパウンドＡは、指数形式で剛性を１００から１３６に増加させることがわかる。

【0057】

表３には、プロセスオイルの量のみが異なり、その結果、シリカとプロセスオイルとの間の比率が異なる、２組のコンパウンドのｐｈｒで表した組成が示されている。表３には、コンパウンドの各組について、リグニンを含まないコンパウンド（参照３および参照４）に対して指標化された粘度および剛性の値がリスト化されている。

【表3】

【0058】

表３の成分の性質は、表１のものと同じである。

【0059】

表３にリストされた剛性値から、シリカとプロセスオイルとの比率が請求された比率よりも低い場合、クラフトリグニンの添加効果が求められたものではないことが推測される。実際、コンパウンド参照３と比較したコンパウンドＤは、クラフトリグニンを１０ｐｈｒ多く有しているにもかかわらず、剛性に関して明らかな改善を示していない。対照的に、コンパウンド参照４と比較したコンパウンドＥは、１０ｐｈｒのクラフトリグニンの添加に応答して、指数化した剛性値を１００から１３１へと上げている。

【0060】

上記の３つの表に記録されたデータと、実験的テストに関連するデータから、特定の条件下でクラフトリグニンを添加すると、混合物自体の粘度を増加させることなく、コンパウンドに対してより大きな剛性を与えることに成功することが明らかである。

【0061】

したがって、本発明によれば、コンパウンドの剛性低下による損失を、転がり抵抗の改善により、粘度などの他の特性を悪化させることなく回復することができる。

【0062】

最後に、リグニンは紙の生産における木材の副産物を構成する天然産物であり、また、リグニンの廃棄は紙生産チェーンの制限ステップを表すという事実に照らして、環境持続可能性の観点から本発明の重要性を強調することが重大である。

【国際調査報告】