JPH0219853B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、タイヤ、コンベヤベルト、ホースな
どの製造に使用されるゴムスキム素材組成物及び
金属性強化コード例えば通常亜鉛又はしんちゆう
の保護コーテイングを有するスチール線及びケー
ブルの間における接着性及び接着保持力の改良に
関する。 上述のゴム製品、特にスチールベルトのバイヤ
ス及びラジアルタイヤの製造において、ゴムスキ
ム素材をスチール線又はケーブルで強化すること
は普通になつてきた。金属で強化されたゴムはベ
ルトとして使用され、その一つ又はそれ以上はト
レツド原料下に円周に配向していて膨張と続く負
荷に際してのタイヤの合体性及び形体を保持す
る。ベルトが効果的に機能するためには、ゴム及
びスチールコード間の接着が効果的に維持される
ことが肝要である。スチールは小程度であつても
ゴムスキム素材との必要な接着にとつて非常に致
命的である酸化を受ける傾向があり、また化学的
にきれいな、酸化されてないスチールコードをベ
ルトの製造時にベルト中へ導入することは最も実
際的でないが故に、スチールコードは亜鉛又はし
んちゆうでメツキされていて、それを使用するま
で酸化から保護されている。 亜鉛又はしんちゆうメツキしたコードとゴムの
間の接着は一般にゴムと酸化されたスチールの間
のそれよりかなり大きいけれど、製品の寿命並び
に近代的な試験法から決定された現存するデータ
によると、メツキしたスチールコード及び弾性体
の間で得られる接着は改良された製品の寿命及び
耐用の向上のために更に増大させなければならな
い。更に接着は、ゴムスキム素材とブライト・ス
チール（bright steel）、即ち表面がメツキされて
おらず又は酸化もされていないスチールとの間で
も改良されねばならない。これは一般にスチール
コード及びゴムスキム素材を強化ゴム素材の大き
い、カレンダリングしたシートからサイズ処理の
ために切断する時に起こる。 ゴム及び鉄金属間の接着を促進するために、
種々の有機金属塩を、金属に対するコーテイング
として又はゴム組成物の一成分として用いること
は公知である。従来法を用いる一つの特許は米国
特許第2240808号であり、これはゴム素材が純粋
の又は合金のコバルトでメツキされた、しんちゆ
うを含む種々の金属に対してより迅速に接着する
ということを開示している。この発明は、コバル
ト又はその無機塩をゴム素材に添加するといより
もむしろ金属にコバルトをコーテイングすること
を必要としている。 有機−コバルト化合物のゴム化合物への添加は
米国特許第2912355号に開示されている。この特
許によれば、ゴムの重量に基づいて0.1〜10重量
％の部分的に焼成された有機−コバルト化合物を
加硫うるゴム組成物中に混入し、加硫した時の接
触金属表面、好ましくは中でも銅、亜鉛又はその
合金に対するゴムの接着性を増加させる。特許出
願人によつて列挙されているコバルト化合物は主
に有機酸、好ましくは脂肪酸のコバルト塩であ
り、これはゴム組成物に混入する前に酸化条件下
で加熱される。この特許は、有機−コバルト化合
物のコバルト酸化物への全酸化の結果、処理した
ゴム組成物の接着性が50％以上低下するが、コバ
ルト酸化物試料はコバルト化合物を含有しない対
照ゴム組成物の殆んど２倍の接着性を示すという
ことを開示している。更に特許はロジン（rosin）
及び樹脂が中でも公知のゴムへ混入される成分で
あるということも言及しているが、これらの成分
のいずれを用いてもゴム及び金属性強化材間の接
着が改良されるということを認めておらず又は示
唆していない。 米国特許第3897583号は、メチロール化ニトロ
アルカンであるメチレン供与体とレゾルシノール
型メチレン受容体との組合せに基づく接着性樹脂
形成系を含有するゴム素材に、有機コバルト塩を
混入することによる、金属のゴムへの接着につい
て言及している。開示されているコバルト塩は、
炭素数６〜30の脂肪族又は脂環族カルボン酸の塩
を含む。 米国特許第3936536号は、少量のCo（NH₃）₂Cl₂
を含有するゴムで金属をコーテイングすることに
よるゴムの金属への接着法を開示している。 米国特許第4148769号は、通常でない成分とし
てミツダソウ及び脂肪酸のコバルト塩を含んでな
る、しんちゆうメツキしたスチールコードとの改
良された接着性を有する含硫黄ゴム組成物に関す
る。更にこの特許出願人は、接着力がフエノール
樹脂例えばレゾルシノール又は予じめ反応させた
可溶性レゾルシノール樹脂の添加によつて改良さ
れるという想定について言及している。レゾルシ
ノール樹脂は長い間ゴムとしんちゆうの間の接着
を増加させることが知られている。特許のデータ
は、コバルト塩及びミツダソウを一緒にゴム組成
物中へ混入するときに更に満足できる結果が得ら
れることを示している。 即ち、フエノール樹脂及びある種のコバルト化
合物、特にその有機塩を用いることによつてゴム
組成物及び金属間の接着を高める方法が探索され
てきたけれど、金属との接着を改良するための加
硫されていないゴム組成物への添加剤としてある
種のロジン誘導体樹脂及びコバルトの無機塩を組
合せて用いる効果は、本発明者の知るかぎり、い
ずれの特許又は出版物にも記述されていない。 それ故に、本発明の目的は、例えば線又はコー
ドの形であつてよいスチール及びしんちゆうメツ
キした又は亜鉛メツキしたスチールのような金属
性強化材との改良された接着及び接着保持性を有
するゴムスキム素材中に埋め込まれたスチール強
化要素を有するタイヤを提供することである。 これらの及び他の目的、更に従来法に優る本発
明の利点は、以下の記述及び特許請求の範囲から
明らかになるであろう。 本発明の実施に際して、コバルト又はニツケル
無機塩は市販のロジン誘導体樹脂と共にゴムスキ
ム素材中へ混入され、続いてこの素材が金属性コ
ードで強化される。 本発明におけるゴムスキム素材組成物は、しん
ちゆうメツキしたスチールコードのような金属性
強化材との高揚された接着及び接着保持性を示
し、及びコバルト水酸化物（ハイドロオキサイ
ド）約0.05〜約10.0phrをロジン誘導体樹脂約２
〜約10phrと共に有する加硫しうるゴムスキム素
材を含んでなる。上述の両方の添加剤はゴムスキ
ム素材中の弾性体の重量に基づく部／ゴム100部
（phr）の単位量で表示される。 本発明を例示するために、タイヤのようなゴム
製品の製造に適当なゴムスキム素材について以下
に言及する。加硫に続くゴムスキム素材とスチー
ル強化材と接着性の測定も以下に記述する。供給
されるゴムスキム素材の組成は本発明の一部でな
く、及び同業者が本発明の実施に際して少くとも
１種のゴムスキム素材を用いることを可能にする
という意味だけで提示されるということを理解す
べきである。 今回、コバルト水和物が特に有用であり、及び
約0.05〜約10.0phrの量で用いうることが発見さ
れた。本発明者が使用するコバルト水和物（ヒド
ロキシド）粉末の組成はコバルト61.25％、酸素
34.42％、水素2.17％及び無機物質（痕跡量の無
機金属、硫酸塩、燐酸塩、酸不溶物など）2.16％
である。コバルト水和物自体は分子量92.956号を
有し、化学的に結合した水を含んでいない。この
組成を有するコバルト水和物は、シエフアード・
ケミカル社（Shepherd Chemical Co.，
Cincinnati，Ohio）から入手することができる。 ロジン誘導体樹脂に関して言うと、添加剤を含
有するゴムスキム素材及び金属の間の接着を促進
する際には、ハーキユレス社の製品、ビンゾール
（Vinsol）がコバルト水和物と共用して効果的で
あることが発見された。ビンゾールは松の木から
抽出しうる物質であり、ハーキユレス社
（Hereules，Inc.）の登録商品名である。 ハーキユレス社によつて提供される情報による
と、ビンゾールは松の木の抽出物の脂肪族炭化水
素に不溶な固体から採取され、多くの成分からな
る複雑な混合物である。それは樹脂酸及び酸化さ
れた樹脂酸並びに高分子量の中性化合物例えば重
合したテルペン及び天然ワツクスに由来する酸性
物質を含有する。ビンゾールの半分以上は、特性
がフエノール性である成分、特に暗色を与えるフ
ロバフエン（phlobaphene）からなる。ビンゾー
ルの約４分の１はカルボキシル基を有する樹脂酸
からなり、カルボキシル及びフエノール性ヒドロ
キシル基に加えて、二重結合及び活性水素を含む
他の反応性基が存在する。 ハーキユレスが定量したビンゾールの化学性の
いくつかは次の通りである：酸数95；アセチル化
よるヒドロキシル含量5.5％；メトキシル含量
（ASTN）5.1％；分子量（平均）495；及び水−
アルコール溶液のPH4.7。物理性は次のものを含
む：透過光では暗ルビー赤色及び反射光では暗褐
色；密度（25℃）、1.220；及び軟化点〔ハーキユ
レス・ドロツプ法（Hercules drop method）〕、
120℃。更なる明細は最も適当にはハーキユレス
社から直接得ることができる。本開示の目的に対
しては、上記製品をロジン誘導体樹脂として言及
することにする。ビンゾールは満足できることが
判明した市販の樹脂の一つであることを理解すべ
きである。しかしながら、本発明者は上記樹脂
を、他のものを排除するまで特殊視するものでな
く、同様の性質及び成分を有する他の樹脂生成物
もゴムスキム素材及び金属間の接着を改良するた
めにビンゾールの代りに使用できると思われる。
有効であると考えられる樹脂の量は約2.0〜約
6.0phrである。 コバルト水酸化物及びロジン誘導体樹脂をゴム
スキム素材に添加した時に得られる接着性の改良
を決定するために、Ｔ−接着試験（ゴム−スチー
ルコード）を行なつた。 試験に用いられるＴ−接着パツドは、硬化され
てない十分に混合したゴムスキム素材の60ゲージ
板を、織布で強化されたゴム裏材の51ゲージ板上
に置くことによつて調製した。次いで市販のしん
ちゆうでコーテイングした線（１×５×0.2mm直
径）を、強化されたスキム素材の２つのパツド間
に、線が1.25cmの間隔で硬化されてないゴムスキ
ムと接触するように配置した。各接着パツドの巾
は1.25cmであつた。パツドを型内に入れ、149℃
で30分間硬化させた。試験は、インストロン・ユ
ニバーサル試験機1130型を用い、クロスヘツド速
度（crosshead speed）25.4cm／分及び110℃で行
なつた。試験に先立ち、Ｔ−接着パツドを110℃
の炉中で20分間予加熱した。硬化されたＴ−接着
パツドを、121℃の強制空気炉中で２日間老化さ
せた。また気密ボンベ中、飽和水蒸気の雰囲気下
に、硬化された試料を149℃で１時間水蒸気老化
させた。 詳細なＴ−接着試験法 １ クリツカー機（Clicker machine）及び
15.24×1.25cmの口金を用いることにより、Ｔ
−接着パツド形成のための、カレンダリングし
た及び対照の原料試料を適当数調製した。 ２ カレンダリングした繊維強化のゴム裏材
（0.1295cm）の一片を使用した。 ３ 対照のゴム素材（0.1524cm）の一片を繊維裏
材上に積層した。 ４ 繊維の端を垂れ下げたまま試料を形成ジグ
（building jig）中に置いた。 ５ ２片の合体物の上面に、長さ約17.88cmのコ
ード（しんちゆう又は亜鉛でコーテイングした
線）10本を等しい間隔で配置した。 ６ 第１，２及び３項における如く製造した他の
２積層合体物をコードの上面に裏返し、コード
を試験すべきゴムスキム素材の２層間に置い
た。 ７ この合体物は今や硬化用の型にぴつたりと適
合した。 ８ 接着パツドを149℃で30分間硬化させ、次い
で24時間平衡化させた。 ９ 試験機：インストロン・ユニバーサル試験機
1130型。 10 試験速度：25.4cm／分；試験温度、20分の加
熱後110℃。 11 上部グリツプは硬化された試料のために製作
された特別のホルダーであり、底部には突き出
たコードを有す試料の挿入を許容するスロツト
が設けられているべきである。下部グリツプは
各コードが硬化された試料から引つ張られるに
つれて締付け力が増加するように設計された楔
形ものであるべきである。 12 10本の線を引き抜き及び平均を記録した。平
均の引き抜きの力値を0.3572倍し、Kg／cmの単
位の値を得た。 次の試験においては、ゴムスキム素材の原料Ａ
を、コバルト水和物及び／又はロジン誘導体樹脂
を種々の量で添加して製造した。各々に対する処
法は以下の通りである。ここに、すべての部は断
らない限りゴムの重量に従い、ゴムの100部当り
の重量部（phr）で示している。 混合成分 原料Ａ 天然ゴム 100 HAFカーボンブラツク 50 酸化亜鉛 7.5 ステアリン酸 0.38 プロセス油 4.0 サントフレツクス13^*1 1.0 サントフレツクスDD^*2 2.0 NOBsスペシヤル^*3 0.6 硫黄MB^*4 3.5 サントガードPVI^*5 0.3 ＊１ Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−N′−フ
エニル−ｐ−フエニレンジアミン ＊２ ６−ドデシル−１，２−ジヒドロ−２，
２，４−トリメチルキノリン ＊３ Ｎ−オキシジエチレンベンゾチアゾール−
２−スルフエンアミド ＊４ 不溶性硫黄80％及びプロセス油20％ ＊５ Ｎ−（シクロヘキシルチオール）フタルイ
ミド 次に試験において、コバルト水和物及び樹脂の
双方を原料Ａに添加してない対照例（比較例１）
を調製した。比較例２は、接着を補助することが
知られているが本発明の一部を構成しない他の成
分が存在するけれど、本発明の添加剤をいずれも
使用しない第二の対照実験を表わす。一方コバル
ト水和物だけを0.7phrの量で原料Ａに添加した
（比較例３、４及び実施例１〜３は樹脂も添加）。
ロジン誘導体樹脂だけを4phrの量で原料Ａに添
加し（比較例４）、及びコバルト水和物と組合せ
て2phrの量で（実施例１）、4phrの量で（実施例
２）及び6phrの量で（実施例３）添加した。 比較例１〜４及び実施例〜３に対しては４組の
試験を行ない、これらの結果を第表に示す。こ
の試験は、加硫した試料の、老化されてない又は
コンデイシヨニングされてないものに対するＴ−
接着性の決定、試験Ａ；炉での老化、試験Ｂ；水
蒸気ボンベでの老化、試験Ｃ；及び湿度室での老
化、試験Ｄ；をんだ。金属性強化材を加硫したゴ
ムスキム素材から引き抜く又は除去するために必
要な力を最初にKg／cmで示し、次いで金属性強化
材の表面に残存するゴムスキム素材のパーセント
を示す。この金属性強化材に残るゴムスキム素材
の量は肉眼の検査で決定し、ゴム被覆率％として
報告する。

【表】 第表から理解できるように、試験Ａにおいて
Ｔ−接着パツドを亜鉛メツキしたスチールコード
よりむしろしんちゆうメツキしたスチールコード
に適用した場合、しんちゆうメツキしたコードに
対する接着の方が比較例１〜４及び実施例１〜３
で良好であつた。試験Ａにおいて、本発明の両成
分を含有する実施例１〜３は、公知の接着促進剤
を含有する比較例２と同程度の又はそれより良好
な接着性を与えた。比較例３及び４は、本発明の
成分の一方だけを添加したときの効果を示すもの
として興味ある。ゴム被覆率は一方又は両方の成
分を添加することによつてかなり改良されたこと
が理解できる。亜塩メツキしたスチールコードの
結果は上記効果によつて対比できるが、数値的に
比較できるものでなかつた。この場合実施例３は
比較例１〜４及び実施例１及び２のいずれよりも
優れた結果を示した。 試験Ｂにおいて、樹脂及びコバルト水和物の存
在は、しんちゆうメツキした及び亜鉛メツキした
スチールコードで強化された試料の双方の場合
に、比較例１及び２の対照例よりもゴム接着性を
改良した。炉での老化試験は促進加熱老化試験で
あり、加硫中にゴムスキム素材及び金属性強化材
の間に形成される化学的結合の熱安定性に及ぼす
熱の影響を決定するのに重要である。試験Ｃにお
いて、実施例７はしんちゆうメツキしたスチール
コードでの最も改良された結果を示し、実施例２
は両成分が存在する場合の亜鉛メツキしたスチー
ルコードでの最も改良された結果を示す。比較例
３はコバルト水和物だけを用いた場合の最良のも
のである。149℃で１時間に亘る水蒸気ボンベで
の老化試験は、促進湿度老化試験であり、及び加
圧下におて湿気又は水蒸気に曝したときの、ゴム
スキム素材及び金属性強化材の間に形成される化
学結合の化学的安定性を決定するのに重要であ
る。 最後に、30日間湿度室での試験を行なう試験Ｄ
は、本発明の両成分を含有する原料の場合、一般
に接着が湿度によつて致命的な影響を受けないこ
とを示している。比較例１は、この試験で良好な
結果を与えると期待されなかつたので、試験を行
なわなかつた。同様に、しんちゆうメツキしたス
チールコードの場合に良好な結果が得られるとい
う傾向はすでに示した通りなので、亜鉛メツキし
たスチールコードに関しては試験を行なわなかつ
た。長期間に亘る試験も行ない、湿度室に30及び
60日間曝しても接着又はゴム被覆率における変化
は実質的に起こらなかつたことを確認した。ここ
に湿度室試験の重要性は、大気条件及び長期間に
おける結果と対比しうる如き高相対湿度及び高温
の条件に曝した時の、ゴムスキム素材及び金属性
強化材の間に形成される化学結合の化学的安定性
を決定することにある。 上述の結果に基づくと、コバルト水和物或いは
コバルト又はニツケルの他の無機塩をロジン誘導
体樹脂と共にゴムスキム素材中へ混入すれば、効
果的な接着促進剤となるものと考えられる。 更に上述のように、本発明の実施においてコー
テイングされる線は例えばしんちゆうメツキした
線、即ちCu70％、Zn30％；亜鉛メツキした又は
ブライトのスチールであつてよい。この線は、
糸、マツト、ウエツブ、積層又は組みひもの形の
ものであつてよい。 本発明は、例えばしんちゆう金属−ゴム製品例
えばモータの台、カツトレス・ベアリング、ねじ
れ弾性バネ、動力ベルト、印刷ロール、金属線強
化ホース、電気的除氷器、くつのかかと、及びゴ
ムの金属への接着を保証する或いはそれらの間に
柔軟で強く、熱的に安定な結果を与えることが望
ましい場所にも有用である。 即ち開示された本発明は前述の目的を遂行する
ことが理解できる。同業者は明らかなように、ゴ
ムスキム素材の組成は種々の成分並びにその量を
選択することにより本発明の開示の範囲内で変え
ることができる。本発明の好適な方法による組成
物の製造及び使用法は本明細書に開示する及び記
述する本発明の精神を離れずして規定することが
できず、本発明の範囲は特許請求の範囲によつて
のみ制限されると考えられる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ゴムスキム素材中のゴム成分100部当りロジ
   ン誘導体樹脂2.0〜10.0重量部、及び ゴムスキム素材中のゴム成分100部当りコバル
   ト水酸化物0.05〜10.0重量部、 が混入されている加硫されたゴムスキム素材に埋
   め込まれた金属性強化要素を有するタイヤ。 ２ 該コバルト水酸化物をゴム成分100重量部当
   り約6.0重量部含んでなる特許請求の範囲第１項
   記載のタイヤ。 ３ 金属性強化要素がしんちゆうメツキしたスチ
   ールコードである特許請求の範囲第１又は２項記
   載のタイヤ。