JPS63258940A - タイヤのベルト層補強用スチールコードの被覆ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はゴム組成物に関し、詳しくは高硬度で高破断物
性を有し、しかもスチールコード被覆ゴムとして使用し
た場合に高い接着力を示し、かつ未加硫時の加工性も良
好なゴム組成物に関する。

［従来の技術］ 近年自動車用タイヤの安全性、高速走行性、耐久性等に
対する要求品、質は、ますます高くなって来ている。こ
のような高度な要求を満足させるために補強層にスチー
ルコードを持ったスチールタイヤが急速に普及してきた
。

一般に、自動車用タイヤは種々の機能を持たなければな
らないので通常種々の性質の異なるゴムを組合せること
によって作られている。従ってタイヤにおいて、その各
部分に使用されるゴムの性質は多岐にわたっており、あ
る部分では軟かいゴムを使用し、またある部分では硬い
ゴムを使用する。スチールタイヤのスチールコード被覆
ゴムやスチールブレーカ−のエツジテープやビードフィ
ラー等には、他の部分より硬いゴムを使用することが多
い。一般にこのような硬いゴムでは引張強さや破断伸び
などの破断物性が低い。

またスチールコード被覆ゴムでは硬いゴムで、かつスチ
ールコードとの高い接着力を保持する必要がある。ここ
でいう接着力とは、例えばゴム中に埋め込まれているス
チールコードを引抜く時の引抜力であり、このような力
はスチールコードとゴムの界面における接着が充分であ
るばかりでなくスチールコードを被覆しているゴムの物
性も強靭でなくてはならない。またこのような力が高く
ないとスチールタイヤにおける耐ベルトエツジセパレー
ションが充分でないばかりでなく、トラック、バス用タ
イヤのようにトレッドが摩耗したのち、さらにトレッド
を更生して使用するタイヤにおいては高い接着力を保持
していなければ更生が困難となる。

従来、スチールコード被覆ゴムにおいて、ゴムとスチー
ルコードとの接着力を上げるために、ナフテン酸コバル
ト、ステアリン酸コバルトなどの有機酸のコバルト塩が
用いられているが、これらのコバルト塩は、過加硫にな
るとゴムとスチールコードとの接着力が低下する、とい
う問題があった。

〔発明が解決しようとする問題点］ 本発明はこれら従来技術の欠点を解決すべくなされたも
ので、高硬度で高破断物性をもち、しかもスチールコー
ド被覆ゴムとして使用した場合、過加硫から過加硫まで
高い接着力を示し、未加硫時の加工性も良好なゴム組成
物を提供することを目的とし、特にスチールタイヤのス
チールコード被覆ゴムに利用される。

［問題点を解決するための手段］ 本発明者らは多量のカーボンブラック、イオウを含む高
硬度ゴム組成物において加硫後の高い破断物性および良
好なスチールコードとの接着力を得る方法を研究した結
果、原料ゴムおよび配合剤とその種類、性質において興
味ある下記の事実を見出した。

（１）イオウ多量配合系における有機酸コバルトの効果
。

イオウ多量配合系においては有機酸コバルトを含まない
と加硫が終了するまでの時間が長くなり、また加硫時間
に対して、硬度（ＪＩＳ　　Ａ）やモジュラスの上昇が
遅く、硬度やモジュラスが充分上昇するまで加硫時間を
長くすると、引張強さ、破断伸びが大幅に低下してしま
う。これに対して、有機酸コバルトを加えた系では加硫
が速くなり、硬度やモジュラスを短時間の加硫で上昇さ
せるため、引張強さ、破断伸びの低下の少ない加硫条件
で硬くすることが可能であ゛る。

有機酸コバルトは一般的に上に述べた効果を持つが、特
に天然樹脂ロジンは、破断伸びを増大させる効果をもつ
ため、このコバルト塩も破断伸びが高いという特徴は残
されており、しかもロジンがスコーチタイムを長くする
という特徴も残されている。したがって、ロジンのコバ
ルト塩の添加によって、ゴム組成物は未加硫におけるス
コーチを長くし、加硫速度も速くなり、かつ破断伸びも
大きくなる。しかも、種々の有機酸コバルトのうちでロ
ジンのコバルト塩が最も接着力が高い。

（２）イオウ多量配合／有機酸コバルト併用系における
カーボンブラックの効果。

イオウ多量配合系において高硬度ゴムを得るにはカーボ
ンブラックＩ　ＳＡＦやＨＡＦ等の補強性のカーボンブ
ラックを使用する必要があるが、その中でもよう素吸着
量７０〜１３０１１１５Ｆ／　ｇ　、ジブチルフタレー
）　（ＤＢＰ）吸油量５０〜８０ｒｄｌ　１００ｇであ
るロースドラクチャ−（Ｌｏｗ　５ｔｒｕｃｔｕｒｅ）
のカーボンブラック、例えばカーボンブラックＩ　５Ａ
Ｆ−ＬＳ、カーボンブラックＨＡＦ−ＬＳがスチールコ
ードとの接着力が最も高く、しかも破断伸びも高い。ま
た、通常カーボンブラックを多量配合すると未加硫時の
粘度が上昇して、加工性が不利になるが、上記範囲のカ
ーボンブラックは多量配合した時の粘度の上昇が、他の
カーボンブラックより少ないので加工性が有利である（
よう素吸着量はＪＩＳＫ８２２１により、またＤＢＰ吸
油量はＪＩＳＫ５０２１に準じて測定）。

以上のように特定範囲のカーボンブラックおよびイオウ
を多量に配合し、ロジンのコバルト塩を含有したゴム組
成物は高硬度、高破断物性であり、かつスチールコード
との接着性にすぐれまた未加硫時の加工性も良好である
が、このような効果は原料ゴムとしてポリイソプレンゴ
ムを主体ゴムとした組成物に限られる。

本発明者らはかかる知見を得て本発明に到達したもので
ある。

すなわち本発明は、合成ポリイソプレンゴムを８０重量
％以上含有する原料ゴム　１００重量部に対し、ロジン
のコバルト塩をコバルト元素含有量として０．０２〜０
．８重量部と、よう素吸着量７０〜１３０ｒＩｔｇ／ｇ
かつジブチルフタレート吸油量５０〜８０ｍ／　１００
ｇであるカーボンブラックを６０〜１００重量部と、イ
オウを４．５〜ｌＯ重量部とを含有することを特徴とす
るゴム組成物であり、このような配合のゴム組成物は通
常の加硫から過加硫まで高い接着力を与えるので、タイ
ヤのように場所によって加硫度が異なるものに適してい
る。

本発明で使用する原料ゴムはポリイソプレンゴム（ＩＲ
）を主体としたゴムであり、原料ゴムのうち２０重量％
以下を天然ゴム（ＮＲ）　、スチレンブタジェンゴム（
ＳＢＲ）、ポリブタジェンゴム（ＢＲ）等のジエン系ポ
リマーと置き変えることも可能である。ポリイソプレン
ゴムが原料ゴム中８０重量％未満ではスチールコードと
の接着力（以下、単に接着力という）が劣り、また加硫
物性である引張強さや破断伸びが低下する。

本発明のゴム組成物において含有されるロジンのコバル
ト塩とはロジンのカルボン酸をコバルト塩にしたもので
、ロジンを例えば水酸化ナトリウムでナトリウム塩とし
たのち、塩化コバルトとの脱食塩反応による複分解反応
によって得られる。

このロジンのコバルト塩は、コバルト含有量が１〜１０
％のものが有効であり、軟化点は６０〜１１０℃である
。また、ここでいうロジンとはウッドロジン、ガムロジ
ン、トールロジン等で総称される天然樹脂で、樹脂酸で
あるアビエチン酸（Ａｂｅｔｉｃ　Ａｃ１ｄ）を主成分
としく約５０％）、その他にジヒドロアビエチン酸（Ｄ
ｅｈｙｄｒｏａｂｌｅｔｌｃ　Ａｃ１ｄ）　、ネオアビ
エチン酸（Ｎｅｏａｂｌｅｔｌｃ　Ａｃ１ｄ）　、イソ
ピマール酸（Ｉｓｏｐｉｍａｒｌｃ　Ａｃ１ｄ）　、パ
ラストリン酸（ＰａｌｕｓｔｒｌｃＡｃｌｄ）等の酸を
含む混合物であり、軟化点６０〜１００℃、酸価１２０
〜２００のものである。ロジンのコバルト塩は原料ゴム
１００重量部に対し、コバルト元素含有量で０．０２〜
０．８重量部、好ましくは０．０５〜０．４重量部含有
される。コバルト元素含有量が０．０２重量部未満では
効果が少なく、また０、８重量部を超えると接着力、特
に過加硫における接着力が低下する。

本発明で使用するカーボンブラックは、カーボンブラッ
クＨＡＦ−ＬＳ、ｌ５ＡＦ−ＬＳタイプのもので、よう
素吸着量７０〜１３０ｆｆｉ５Ｆ／　ｇ　、　Ｄ　Ｂ　
Ｐ吸油量５０〜８０Ｉｄ／　１００ｇの範囲にあり、Ａ
ＳＴＭ表示でＳ−３１５、Ｎ−３２８、Ｎ−３２７、Ｎ
−２１９のカーボンブラックである。カーボンブラック
の含有量は、原料ゴム１００重量部に対し６０〜１００
重量部である。カーボンブラックの含有量が６０重量部
より少ない量では高硬度ゴムが得られず、１００重量部
を超えると加工上の障害が大きく実用的でない。

またイオウ量は原料ゴム１００重量部当り　４．５〜１
０重量部であり、４．５重量部より少ないイオウ量では
高硬度ゴムは得に＜＜、また１０重量部を超える量では
未加硫ゴムのイオウのブルーム等の加工上の問題が生じ
実用的でない。

本発明においては、これら前記配合剤のほかに通常ゴム
業界で使用される配合剤、例えば酸化亜鉛、プロセスオ
イル、加硫促進剤等が適宜適量添加される。

［実施例］ 以下、実施例および比較例に基づいて本発明を具体的に
説明する。なお、第１表中の配合はすべて重量部である
。また、実は実施例、比は比較例を意味する。

実施例１〜１５および比較例１〜ＩＢ 第１表に示す配合で原料ゴムとイオウおよび加硫促進剤
以外の配合剤を通常のパンバリ型ミキサーにて混合して
得たマスターバッチに、イオウおよび加硫促進剤をオー
ブンロールで加えてゴム組成物を調製した。なお、ロジ
ンのコバルト塩すなわちロジンコバルトは複分解法にて
作成した。まり、表中のナフテン酸コバルト、ステアリ
ン酸コバルトおよびロジンコバルトの配合において、カ
ッコ内はコバルト元素含有量を示す。

このゴム組成物（未加硫ゴム）のムーニー粘度（ＭＬ、
、４）をＪＩＳＫ６８００に準拠して、１００℃で１分
子熱後に測定を始め、４分後の粘度で評価した。また、
スコーチタイムは１２５℃におけるムーニー粘度の最小
トルクからトルクが５ポイント上昇するに要する時間で
評価した。

加硫ゴム物性はゴム組成物をシート状にし、１５０℃、
３０分加硫して加硫シートを作成し、ＪＩＳ　３号ダン
ベルを打抜き、硬度（ＪＩＳ　　Ａ）の測定および引張
試験を行なった。引張試験の引張強さ、破断伸び、１０
０％および３００％モジュラスはＪＩＳＫ８３０１に準
拠して測定した。

また、接着力の評価は３＋　９＋１５構造の黄銅メツキ
スチールコードを用い、ＡＳＴＭ　　Ｄ　２２２９に準
じてスチールコードを引抜き、その時の引抜力とゴム被
覆率（％）で評価した。

これらの測定結果を第２表に示す。

１〜■グループはカーボンブラックを６５重量部配合し
かつ多量のイオウを配合したＩＲ系ゴム組成物である。

（１）ｌグループは種類の異なったカーボンブラックま
たは有機酸のコバルト塩を配合したＩＲ系ゴム組成物で
あり、この系においては、ロジンコバルト（コバルト元
素含有量５重量％）を配合した比較例３および実施例１
のほうがナフテン酸コバルトを配合した比較例１〜２よ
りもスコーチタイムが長い。また同一のカーボンブラッ
クを用いた比較例１と比較例３または比較例２と実施例
１の比較から破断伸びおよび接着力が向上する。しかし
、カーボンブラックとしてＨＡＦを用いた比較例３はＨ
ＡＦ−ＬＳを用いた実施例１に比ベスコーチタイムが短
く、破断伸びおよび接着力に劣る。このことから、ＩＲ
系ゴム組成物においてはロジンコバルトとカーボンブラ
ックＨＡＦ−ＬＳを併用したゴム組成物がスコーチタイ
ムが長く、かつ破断物性および接着力、特に過加硫時の
接着力にすぐれることがわかる。

（２）■グループは、さらにカーボンブラックの種類を
変え、また、有機酸のコバルト塩の種類および配合量を
変えたＩＲ系ゴム組成物である。比較例４〜５はカーボ
ンブラックＩ　ＳＡＦとナフテン酸コバルトまたはロジ
ンコバルトを配合した系であるが、いずれもスコーチタ
イムが短く、破断伸びもＩＲ系として低い。また、過加
硫および過加硫における接着力も後述の実施例２〜４に
比して劣る。実施例２はカーボンブラックＩ　５ＡＦ−
ＬＳとロジンコバルトとの組合せであるが、スコーチタ
イムが長く、破断物性および接着力にすぐれる。比較例
６はカーボンブラックＨＡＦ−Ｈ３とロジンの組合せで
あるが、破断伸びが著しく劣り、接着力もかなり悪い。

実施例３〜４はカーボンブラックＨＡＦ−ＬＳと実施例
１〜２で用いたロジンコバルトと異ったロジンコバルト
（コバルト元素含有ｆｆ１ｌＧ重量％）を変量して用い
たものであるが、この場合にも実施例２とほぼ同様の好
ましい結果が得られる。比較例７はカーボンブラックＨ
ＡＦ−ＬＳとステアリン酸コバルトを用いた系であるが
、実施例２〜４に比べて引張強さ、破断伸びおよび接着
力に劣る。

このことからカーボンブラックＨＡＦ−ＬＳまｔ：　ハ
Ｉ　Ｓ　Ａ　Ｆ　−Ｌ　Ｓとロジンコバルトを使用した
ＩＲ系ゴム組成物が、スコーチタイムを長くし、好まし
い破断物性および接着力が得られることがわかる。

■〜■グループはカーボンブラックを多量に配合したＩ
Ｒ系ゴム組成物と、ＮＲ系ゴム組成物（比較例１０）ま
たはＮＲとＩＨのブレンド系ゴム組成物である（比較例
１１）。

（３）■グループである比較例８〜９はカーボンブラッ
クＨＡＦまたはＨＡＦ−ＬＳを多量に配合し、さらにナ
フテン酸コバルトを配合したＩＲ系ゴム組成物であるが
、カーボンブラックの多量配合によって硬度およびモジ
ュラスは上昇するが、スコーチタイムが短くまた破断伸
びおよび接着力が著しく劣る。

（４）■グループはカーボンブラックＨＡＦ−ＬＳを多
量に配合し、さらにロジンコバルト（コバルト含有量５
％）を配合したＩＨ系またはＮＲ系もしくはこれらをブ
レンドしたゴム組成物である。

実施例５はナフテン酸コバルトを配合した比較例８およ
び比較例９よりもスコーチタイムが長くなり、引張強さ
および破断伸びが上昇する。また、接着力も向上する。

実施例６〜７はカーボンブラックＨＡＦ−ＬＳの量を実
施例５よりも減量したものであるが、カーボンブラック
の減量に伴い硬度およびモジュラスは幾分低下するが、
スコーチタイムがさらに長くなり、引張強さおよび破断
伸びも上昇し、接着力は同レベルにある。実施例８はロ
ジンコバルトの量を実施例５よりも減量したものである
が、引張り強さや破断伸びが若干低下し、過加硫時の接
着力も若干低下する。また、ＮＲを原料ゴムとした比較
例１０は、ＩＲを原料ゴムとした実施例５と比較してス
コーチタイムが短く、引張強さや破断伸びも低く、また
過加硫時のゴム被覆率にも劣る。他方、原料ゴムとして
ＮＲとＩＲのブレンドを用いた比較例１１は、実施例５
と比較して引張強さや破断伸びが低く、過加硫時および
過加硫時のゴム被覆率にも劣る。

（５）■グループはロジンコバルト（コバルト元素含有
量５重量％）と種類の異ったカーボンブラックを多量配
合したＩＲ系ゴム組成物である。カーボンブラックＩ　
ＳＡＦを配合した比較例１２はスコーチタイムが短く、
過加硫時の接着力に劣る。

また、カーボンブラックＨＡＦ−ＨＳ、カーボンブラッ
クＨＡＦをそれぞれ配合した比較例１３および比較例１
４においては引張強さ、破断伸びが著しく低く、接着力
も劣る。これに対してカーボンブラックＩ　５ＡＦ−Ｌ
Ｓを配合した実施例９はスコーチタイムが長く、好まし
い破断物性および接着力が得られる。このことがらロジ
ンコバルトとカーボンブラック多量配合のＩＲ系ゴム組
成物において好ましい結果が得られるのは、ロースドラ
クチャ−のカーボンブラックを用いた配合のみであるこ
とがわかる。

（ｅ）　ＶｌグループはカーボンブラックＨＡＦ−ＬＳ
多量配合のＩＲ系ゴム組成物のロジンコバルトの種類お
よび配合量を変えたものである。実施例１０〜１２はコ
バルト元素含有量１０重量％のロジンコバルトを変量し
て配合したものであり、実施例１３〜１４はコバルト元
素含有量３重量％のロジンコバルトを変量して配合した
ものであるが、いずれ゛もスコーチタイムが長く、好ま
しい破断物性および接着力が得られる。

（７）■グループはＩＲとポリブタジェンゴム（ＢＲ）
とを併用したゴム組成物に多量のカーボンブラックＨＡ
Ｆ−ＬＳとロジンコバルト（コバルト含有量５重量％）
を配合したものである。実施例１５は原料ゴム中にＢＲ
を２００重量含有するゴム組成物であるが、スコーチタ
イムが長く、破断物性も好ましい。接着力においても引
抜力はやや劣るもののゴム被覆率は高く総体的に好まし
い水準にある。比較例１５は原料ゴム中にＢＲを３０重
量％含有するゴム組成物であるが、実施例１５に比べ破
断物性、接着力に劣る。このことから所望の効果を得る
には原料ゴム中にＩＲが８０重量％以上含有されること
が必要である。

（８）■グループ、すなわち比較例１６は、実施例３〜
４のゴム組成物のロジンコバルト量をさらに増量したゴ
ム組成物であるが、接着力に劣る。このことからロジン
コバルトの添加量は、原料ゴム１００重量部に対してコ
バルト元素含有量として０．８ｍｆｆ１部以下であるこ
とが好ましい。

〔発明の効果］ 以上説明したように、合成ポリイソプレンゴムを主体と
した系でよう素吸着量７０〜１３０ｍｇ／　ｇ　。

ＤＢＰ吸油ｆｆ１５０〜８０ｔｄ／　１００ｇの範囲の
カーボンブラックおよびイオウを多量配合し、さらに特
定量のロジンのコバルト塩を添加した本発明のゴム組成
物は、その加硫ゴムが高硬度、高破断物性を示し、しか
もスチールコード被覆ゴムとして用いた場合、過加硫、
過加硫ともに高い接着性を示し、また未加硫時のスコー
チに対しても有利である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、合成ポリイソプレンゴムを８０重量％以上含有する
   原料ゴム１００重量部に対し、ロジンのコバルト塩をコ
   バルト元素含有量として０．０２〜０．８重量部と、よ
   う素吸着量７０〜１３０ｍｇ／ｇかつジブチルフタレー
   ト吸油量５０〜８０ｍｌ／１００ｇであるカーボンブラ
   ックを６０〜１００重量部と、イオウを４．５〜１０重
   量部とを含有することを特徴とするゴム組成物。