JP2007118622A - Composite body of steel code and rubber - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composite body of a code and rubber capable of realizing sure adhesion on an interface between the code and the rubber by synchronizing a vulcanizing reaction and an adhering reaction. <P>SOLUTION: A composite body of a steel code and rubber comprises one or more steel wires plated with brass on its periphery. An adhesion layer is formed on an interface between the steel code and the rubber, and a zinc thickening layer with the thickness of 3 nm is formed on a brass plated side of the adhesion layer. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、スチールコードとゴムとの複合体、例えばトラック・バス用タイヤ、乗用車用タイヤおよびライトトラック用タイヤに代表されるラジアルタイヤのベルトやカーカスに適用される、スチールコードとゴムとの複合体に関する。   The present invention relates to a composite of a steel cord and rubber, for example, a composite of a steel cord and rubber applied to a belt or carcass of a radial tire represented by a tire for a truck / bus, a tire for a passenger car and a tire for a light truck. About the body.

従来、ラジアルタイヤでは、ブラスめっきを施したスチールワイヤの複数本を撚り合わせたスチールコードをゴムに接着させたものを、ベルトやカーカス用のプライに適用して、タイヤ補強材としての機能を発揮させている。この機能を十分に発揮させるためには、スチールコードとゴムとが強固に接着されていることが肝要であり、両者間で優れた接着性を維持する観点から、ブラスめっきを施したワイヤの表面構造を精密に調整すること(特許文献1参照)、さらにゴムの接着プロモーター、架橋剤および加硫促進剤の種や量を最適化する方策などが採られている。
特開平6−49783号公報
Conventionally, in radial tires, steel cords made by twisting a plurality of brass-plated steel wires and bonded to rubber are applied to belts and carcass plies to function as tire reinforcements. I am letting. In order to make full use of this function, it is important that the steel cord and rubber are firmly bonded. From the viewpoint of maintaining excellent adhesion between the two, the surface of the wire plated with brass A method of precisely adjusting the structure (see Patent Document 1) and further optimizing the types and amounts of rubber adhesion promoters, crosslinking agents, and vulcanization accelerators have been adopted.
JP-A-6-49783

ここで、加硫反応と接着反応は、競合関係であると同時に相補的な関係にもあり、両反応の同期化こそがスチールコードおよびゴム複合体の接着にとって重要な制御指針とされている。   Here, the vulcanization reaction and the adhesion reaction are both competing and complementary, and the synchronization of both reactions is an important control guide for adhesion of the steel cord and the rubber composite.

しかしながら、接着反応の追跡はゴムとコードの破壊試験を通じてしか評価出来ないため、常に加硫ゴムの特性に影響される。例えば、架橋ゴムの強力が小さければ、接着の完成度が低くても見かけ上、剥離後のゴム付きが多くなり、接着性が良好になったかのような現象が生じることもあるし、初期接着に於いて100%のゴムつきを示す二つの複合体でも、本質的に接着性が同じである保証は全くない。また、外部から腐食ガス成分が進入したとき両者のゴム付きに差異が生じたとしても、ゴムの劣化特性によって差異が生じたのか、或いは接着界面の劣化によって差異が発生したのかの判断もできていない。   However, since the adhesion reaction can only be evaluated through a rubber and cord destructive test, it is always influenced by the properties of the vulcanized rubber. For example, if the strength of the crosslinked rubber is small, even if the degree of completion of adhesion is low, the appearance of the rubber after peeling will increase, and the phenomenon that the adhesiveness has improved may occur. There is no guarantee that the two composites with 100% rubber will have essentially the same adhesion. Moreover, even if a difference occurs between the two when the corrosive gas component enters from the outside, it is possible to determine whether the difference has occurred due to the deterioration characteristics of the rubber or whether the difference has occurred due to deterioration of the adhesive interface. Absent.

そこで、本発明は、加硫反応および接着反応の同期化によってコードとゴムとの界面での確実な接着を実現した、コードおよびゴム複合体を提供しようとするものである。   Accordingly, the present invention is intended to provide a cord and rubber composite that realizes reliable adhesion at the interface between the cord and rubber by synchronizing the vulcanization reaction and the adhesion reaction.

発明者は、コード表面のブラスめっきの組成とゴム組成物とを個別に最適化する従来の手法から脱却し、広くスチールコードおよびゴム複合体の接着完成度を、従来の加硫接着物の破壊試験による評価でなく、ゴムの加硫とは独立した尺度、即ち接着反応をべ一スに複合体のコードとゴムとの界面の接着性を直接的に評価することによって、該界面での接着完成度を確実に高める手段を見出し、複合体の特に耐久接着性が向上する方策を生み出した。   The inventor has moved away from the conventional method of individually optimizing the composition of the brass plating on the cord surface and the rubber composition, and has widely changed the completeness of the adhesion of the steel cord and the rubber composite to break the conventional vulcanized adhesive. Adhesion at the interface by directly evaluating the adhesiveness of the composite cord / rubber interface based on a measure independent of rubber vulcanization, that is, based on the adhesion reaction, rather than evaluation by testing. We found a way to increase the degree of completeness, and created a measure to improve the durability of the composite, especially.

すなわち、上記課題を解決するために、各種条件で伸線したワイヤを撚り合わせたコードと、接着プロモータや加硫剤の種と量を変更したゴムとを組み合わせた複合体について、コードとゴムとの界面の構造を複合体のままで直接的に観察すること、即ち複合体の界面をガリウムイオンのような重原子イオンビームを用いて切断する(Foucused Ion Beam:FIB)等の処理技術で作り出し、その複合体検体を透過型電子顕微鏡で直接、定性および定量する分析手段を採用することによって、ゴムの加硫が完成する段階にて接着反応の結果として発生する新たな界面構造を解明し、それを制御して形成させることで接着の完成度を高めることに成功した。具体的には、めっき表面からCuが拡散したために生成される亜鉛主体の亜鉛濃化層が一定以上厚さを持って界面全体を均一に覆っている場合に、接着の完成度は高まり、特に耐久接着は向上することを新たに知見した。   That is, in order to solve the above-mentioned problem, for a composite of a cord in which wires drawn under various conditions are twisted together and a rubber in which the type and amount of the adhesion promoter and vulcanizing agent are changed, the cord and the rubber Directly observe the structure of the interface of the composite as it is, that is, create it by a processing technique such as cutting the interface of the composite with a heavy atom ion beam such as gallium ion (Foucused Ion Beam: FIB). , By using analytical means to qualitatively and quantitatively analyze the composite specimen directly with a transmission electron microscope, the new interface structure generated as a result of the adhesion reaction at the stage where rubber vulcanization is completed, We succeeded in improving the perfection of adhesion by controlling it to form. Specifically, when the zinc-concentrated zinc-based layer produced due to the diffusion of Cu from the plating surface has a certain thickness and covers the entire interface uniformly, the degree of perfection of adhesion increases, especially It was newly found that the durability adhesion is improved.

本発明の要旨は次の通りである。
(1)周面にブラスめっきを施したスチールワイヤの1本または複数本からなるスチールコードとゴムとの複合体であって、スチールコードとゴムとの界面に接着層を有し、該接着層のブラスめっき側に、厚さが3nm以上の亜鉛濃化層を有することを特徴とするスチールコードとゴムとの複合体。
The gist of the present invention is as follows.
(1) A composite of a steel cord and rubber composed of one or a plurality of steel wires with brass plating on the peripheral surface, and having an adhesive layer at the interface between the steel cord and rubber, the adhesive layer A composite of a steel cord and rubber having a zinc-concentrated layer having a thickness of 3 nm or more on the brass plating side.

(2)複合体が加硫される温度でのゴム組成物の最適加硫時間をT0.9で表示したとき、ゴムの加硫度が0.8×T0.9〜1.5×T0.9である上記(1)に記載のスチールコードとゴムとの複合体。 (2) The above (1), wherein when the optimum vulcanization time of the rubber composition at the temperature at which the composite is vulcanized is represented by T 0.9 , the degree of vulcanization of the rubber is 0.8 × T 0.9 to 1.5 × T 0.9. Composite of steel cord and rubber described in 1.

(3)前記亜鉛濃化層の平均厚みが9nm以上である上記(1)または(2)に記載のスチールコードとゴムとの複合体。 (3) The composite of the steel cord and rubber according to (1) or (2) above, wherein the zinc thickened layer has an average thickness of 9 nm or more.

(4)前記亜鉛濃化層は、該層中の銅および亜鉛の総量に対する亜鉛の含有率が50〜95at%である上記(1)ないし(3)のいずれかに記載のスチールコードとゴムとの複合体。 (4) The zinc-enriched layer includes the steel cord and rubber according to any one of the above (1) to (3), wherein the zinc content is 50 to 95 at% relative to the total amount of copper and zinc in the layer. Complex.

(5) 前記接着層の厚さが30nm以上300nm以下である上記(1)ないし(4)のいずれかに記載のスチールコードとゴムとの複合体。 (5) The steel cord and rubber composite according to any one of (1) to (4), wherein the adhesive layer has a thickness of 30 nm to 300 nm.

(6)前記スチールワイヤーのブラスめっきにおけるZnO量が30〜60mg/mm2である上記(1)ないし(5)のいずれかに記載のスチールコードとゴムとの複合体。 (6) The composite of the steel cord and rubber according to any one of (1) to (5), wherein the amount of ZnO in the steel wire brass plating is 30 to 60 mg / mm 2 .

ここで、上記ゴムの加硫度は、図1に加硫時間とレオメーターによるトルクとの関係を示すように、ゴム組成物の加硫特性についてレオメーターを用いて加硫曲線を測定したときの、加硫時間にて把握することができる。すなわち、加硫度は、図1における最大トルクFmax.の0.9倍のトルクを示す時間T0.9に係数を掛けることで表示され、このT0.9の段階は架橋反応が完成したことの目安となり、最適加硫を意味し、物性的にもっとも優れた特性を示す。 Here, the degree of vulcanization of the rubber is obtained when a vulcanization curve is measured using a rheometer for the vulcanization characteristics of the rubber composition, as shown in FIG. 1 showing the relationship between the vulcanization time and the torque by the rheometer. Of vulcanization time. That is, the degree of vulcanization is displayed by multiplying a time T 0.9 showing a torque 0.9 times the maximum torque Fmax. In FIG. 1 by a coefficient, and this T 0.9 stage is an indication that the crosslinking reaction has been completed and is optimal. It means vulcanization and exhibits the most excellent physical properties.

本発明によれば、コードとゴムとの界面に、初期接着後の安定した接着を実現する亜鉛濃化層を形成することによって、コードとゴムとの界面での接着の劣化を防止した、耐久接着に優れたスチールコードとゴムとの複合体を提供できる。   According to the present invention, a zinc-concentrated layer that realizes stable adhesion after initial bonding is formed at the interface between the cord and the rubber, thereby preventing deterioration of the adhesion at the interface between the cord and the rubber. A composite of steel cord and rubber excellent in adhesion can be provided.

さて、スチールコード(以下、1本のワイヤによる場合を含めコードと総称する)およびゴムの接着反応は、スチールコード表面のブラスめっき中の銅(Cu)とゴム組成物中の硫黄(S)とがそれら界面にてCuxSを形成する界面反応であるが、硫黄はゴムの架橋反応にも使われるため、硫黄の消費を両反応で競合する結果如何によって、接着の良し悪しが決まる。一方で、ゴムとCuxSとは、化学結合もしくは3次元的なインターロックを介して直接接着するので、上記界面反応と架橋反応とは、それぞれ全く独立に進行して良い反応でもない。加硫反応と何らかの同期化が必要とされる所以である。つまり、スチールコードとゴムの接着を考える場合、CuxSの積層成長および架橋反応が同期化しながら進行することが望ましいことを意味している。初期接着は、このような観点から達成されるべきものである。   The steel cord (hereinafter collectively referred to as a cord including the case of a single wire) and rubber are bonded to copper (Cu) during brass plating on the surface of the steel cord and sulfur (S) in the rubber composition. Is an interfacial reaction that forms CuxS at these interfaces. Since sulfur is also used in the crosslinking reaction of rubber, the quality of adhesion is determined depending on the result of competing sulfur consumption in both reactions. On the other hand, since rubber and CuxS are directly bonded via a chemical bond or a three-dimensional interlock, the interfacial reaction and the crosslinking reaction are not reactions that can proceed completely independently. This is why some synchronization with the vulcanization reaction is required. In other words, when considering the adhesion between the steel cord and the rubber, it means that it is desirable that the CuxS lamination growth and the crosslinking reaction proceed while being synchronized. Initial adhesion should be achieved from this point of view.

一方、複合体製品では、加硫・接着が完成した後にコードおよびゴム界面に水や酸素などの活性分子が長期間にわたって進入し、両者の接着は劣化の過程を辿るのが通例である。特に、タイヤは動的な入力や高温に晒される過酷な使用環境にあるため、その劣化の進行を抑制することは極めて重要である。
従って、耐久接着性こそが製品寿命を向上する上でのキーポイントになる。
On the other hand, in composite products, after vulcanization / adhesion is completed, active molecules such as water and oxygen enter the cord and rubber interface for a long period of time, and the adhesion between the two usually follows the process of deterioration. In particular, since tires are in a harsh environment where they are exposed to dynamic inputs and high temperatures, it is extremely important to suppress the progress of deterioration.
Therefore, durable adhesion is the key to improving product life.

近年の電子顕微鏡、特に分析電子顕微鏡とその検体作製技術の進歩は著しく、めっき表面の微細構造をnmのオーダーで、加工、そして観察することを可能にしている。かかる技術の進歩を基に、スチールコードおよびゴム複合体の界面の構造を直接的に観察し、該界面の形態と接着完成度との関係を解明した結果、本発明を導くに到った。   Recent advances in electron microscopes, especially analytical electron microscopes and their specimen preparation techniques, have made significant progress, enabling the fine structure of the plated surface to be processed and observed on the order of nm. As a result of directly observing the structure of the interface of the steel cord and the rubber composite based on the progress of such technology and elucidating the relationship between the form of the interface and the degree of adhesion completion, the present invention has been led.

ここに、接着完成度の高い界面の構造の典型例について、走査型電子顕微鏡写真を図2(a)に、その界面構造の解説を図2(b)にそれぞれ示す。すなわち、コードのめっき表面とゴムとの界面には、加硫処理に伴ってCuxSとゴムとからなる接着層が形成されるが、この接着層のめっき側に亜鉛濃化層を有することが肝要である。   FIG. 2A shows a scanning electron micrograph of a typical example of the interface structure with a high degree of perfection, and FIG. In other words, an adhesive layer made of CuxS and rubber is formed at the interface between the plated surface of the cord and the rubber along with the vulcanization treatment. It is important to have a zinc concentrated layer on the plated side of the adhesive layer. It is.

さらに、耐久接着性が改善される亜鉛濃化層に関する条件を究明したところ、図3に耐久接着の半減期指数と亜鉛濃化層の厚さとの関係を示すように、この亜鉛濃化層の厚さを3nm以上とすることが極めて重要であるとの知見を得た。すなわち、亜鉛濃化層の厚さが3nm未満になると、急激な耐久接着の低下を招くことになる。この様な薄い厚さの部分は、それが部分的に存在する場合も望ましくない。
なお、耐久接着の半減期指数は、供試サンプル(初期接着評価に用いたサンプル)を湿度90%および温度75℃の下で劣化処理を施し、CRAテストでゴム被膜率が50%に至るまで低下するのに要した日数を、同一処理下で比較例1の事例で要した日数をコントロールとして相対指数化した数値である。
Furthermore, when the conditions regarding the zinc-concentrated layer for improving the durable adhesiveness were investigated, the relationship between the half-life index of the durable adhesive and the thickness of the zinc-concentrated layer is shown in FIG. It was found that it is extremely important to set the thickness to 3 nm or more. That is, when the thickness of the zinc-concentrated layer is less than 3 nm, a sudden decrease in durable adhesion is caused. Such a thin portion is undesirable even if it is partially present.
The half-life index for durable adhesion is that the sample under test (the sample used for the initial adhesion evaluation) is subjected to deterioration treatment at a humidity of 90% and a temperature of 75 ° C, and the rubber coating rate reaches 50% in the CRA test. It is a numerical value obtained by converting the number of days required to decrease into a relative index using the number of days required for the case of Comparative Example 1 under the same treatment as a control.

すなわち、接着耐久性を大幅に改良するためには、ゴムの加硫処理、具体的には加硫反応が完成する目安である上記T0.9までに接着も十分に完成させることが重要である。即ち、CuxSとゴムから成る接着層の生成と、この接着層のめっき側に亜鉛濃化層が均一かつ厚く新たに形成されることが、重要である。
しかしながら、従来の、ゴムとスチールコードの剥離試験による接着性の評価は、あくまで見掛けのゴム付が100%になっているかどうかを判定しているに過ぎず、真の意味で接着が完成していることを意味しない。つまり、ミクロ的に接着が完成していなくともマクロ的に100%のゴム付さえ確保できていれば完成と見做していた。なぜなら、「100%以上」の接着は評価できないからである。耐久接着性は、初期接着の完成度によって支配されるにも関わらず真の完成度を評価出来ないために、劣化試験を行い100%以下に低下する過程を追跡して耐久接着を評価しているに過ぎないものであった。
That is, in order to significantly improve the adhesion durability, it is important to sufficiently complete the adhesion by T 0.9, which is a standard for completing the rubber vulcanization treatment, specifically the vulcanization reaction. That is, it is important that a bonding layer composed of CuxS and rubber is generated and that a zinc-concentrated layer is newly formed uniformly and thickly on the plating side of the bonding layer.
However, the conventional evaluation of adhesion by the peel test of rubber and steel cord only determines whether or not the apparent rubber attachment is 100%, and the adhesion is completed in a true sense. Does not mean that In other words, even if the adhesion was not completed microscopically, it could be regarded as complete if 100% rubber could be secured macroscopically. This is because “100% or more” adhesion cannot be evaluated. Durability adhesion is governed by the degree of completion of the initial bond, but the true perfection cannot be evaluated. It was just something.

さて、ゴムとめっきのブラス成分との結合は、主にCuxSが担うが、その後の活性分子による劣化、特に水および酸素による劣化は、ブラスめっきからの脱亜鉛反応であり、めっきと接着層との間での破壊であることから、ここに亜鉛の濃化層が存在することによって、めっきと接着層間での破壊を回避することが可能になる。すなわち、めっきおよび接着層間における亜鉛濃化層の安定性が耐久接着を支配することになる。   The bond between the rubber and the brass component of the plating is mainly handled by CuxS. However, the subsequent deterioration due to active molecules, particularly the deterioration due to water and oxygen, is a dezincification reaction from the brass plating. Therefore, the presence of the zinc concentrated layer here makes it possible to avoid the breakage between the plating and the adhesive layer. That is, the stability of the zinc-concentrated layer between the plating and adhesion layers dominates the durable adhesion.

しかし、亜鉛濃化層の形成のために、単にコードのめっき表面の酸化を進行させてめっき表層に酸化亜鉛を濃化しても、一方でCuの拡散が妨害される結果、接着反応が遅くなる。場合によっては接着しない状態に至る場合もある。Cuの拡散をより進行させながら、新たに形成される亜鉛濃化層の水および酸素に対する安定性を確保することが重要である。   However, for the formation of a zinc-enriched layer, simply oxidizing the plating surface of the cord and concentrating the zinc oxide on the plating surface layer, on the other hand, hinders the diffusion of Cu, resulting in a slow adhesion reaction. . In some cases, it may not be bonded. It is important to ensure the stability of the newly formed zinc-enriched layer with respect to water and oxygen while further diffusing Cu.

さて、新たな界面としての亜鉛濃化層の組成は亜鉛が主体、具体的には亜鉛濃化層中の銅と亜鉛との総量に対する亜鉛の含有率が50〜95 at%であるが、旧めっき表層の酸化亜鉛が残存することになるので酸化亜鉛層と言っても過言ではない。この酸化亜鉛は既に電気化学的には安定状態にあるため、この層が如何に均一かつ一定の厚さを確保できるかが重要となる。なぜなら、複合体界面での局部電池形成を如何に抑制するかが重要であるからであり、好ましくは加硫反応が完結する加硫度において、コードのめっき表面に全面的に均一に、即ち亜鉛濃化層の存在しない部分がないように接着反応が完成していることが肝要である。   Now, the composition of the zinc concentrated layer as a new interface is mainly composed of zinc. Specifically, the zinc content with respect to the total amount of copper and zinc in the zinc concentrated layer is 50 to 95 at%. Since the zinc oxide on the plating surface layer remains, it is no exaggeration to say that it is a zinc oxide layer. Since this zinc oxide is already electrochemically stable, it is important how the layer can ensure a uniform and constant thickness. This is because it is important how to suppress the formation of local cells at the interface of the composite. Preferably, in the degree of vulcanization at which the vulcanization reaction is completed, the entire surface of the cord is uniformly coated, that is, zinc. It is important that the adhesion reaction is completed so that there is no portion where the concentrated layer does not exist.

具体的にはnmレベルでの均一性を確保すること、すなわちコードのめっき表面に均等に3nm以上の厚みの亜鉛濃化層が確保されていれば、上記局部電池形成の抑制が実現する。すなわち、亜鉛濃化層の厚みが3nm未満の部分があると、コードの外側から活性元素が侵入してきたとき、その部分の安定性が劣るために局部電池が形成され、急激な劣化が進行するからである。さらには、9nm以上、そして12nm以上の厚みを有することが好ましい。   Specifically, if the uniformity at the nm level is ensured, that is, if a zinc-concentrated layer having a thickness of 3 nm or more is evenly provided on the plated surface of the cord, the formation of the local battery can be suppressed. That is, if the zinc-concentrated layer has a thickness of less than 3 nm, when an active element enters from the outside of the cord, a local battery is formed because the stability of the portion is inferior, and rapid deterioration proceeds. Because. Further, it preferably has a thickness of 9 nm or more and 12 nm or more.

なお、最適加硫度の段階、即ち複合体の加硫される温度において、加硫時間T0.9の段階で亜鉛濃化層が完成されていない場合には、加硫時間延長によって進行させることも可能では有るが、接着完成度に関する差異を補うことはできない。また、加硫時間を延長することは、生産性にはもちろん、ゴムの物性にとっても望ましい方向でない。このゴムの物性の観点から、現実的なタイヤ等の適正加硫時間が設定されるから、この適正加硫時間内での接着完成度が低ければ、当然耐久接着は劣ることになる。 In addition, in the stage of the optimal vulcanization degree, that is, the temperature at which the composite is vulcanized, if the zinc concentrated layer is not completed at the stage of vulcanization time T 0.9 , the vulcanization time may be extended. Although possible, it cannot compensate for differences in bond completion. Also, extending the vulcanization time is not desirable for the rubber properties as well as for the productivity. From the viewpoint of the physical properties of the rubber, an appropriate vulcanization time for a realistic tire or the like is set. Therefore, if the degree of completion of adhesion within the appropriate vulcanization time is low, the durability adhesion is naturally inferior.

ちなみに、最適加硫度のゴムは、その引張強さが最大となる。これより加硫度が低い場合でも高い場合でも、引張強さは低下するため、タイヤのベルト耐久性等の製品の破壊特性は劣るものとなる。   Incidentally, the rubber with the optimum degree of vulcanization has the maximum tensile strength. Even if the degree of vulcanization is lower or higher than this, the tensile strength is lowered, so that the fracture characteristics of the product such as tire belt durability are inferior.

更に、複合体の加硫度レベルで亜鉛濃化層が完成されている場合、亜鉛濃化層の酸化亜鉛量が多いほど接着安定性は高くなるため、使用ワイヤ表面の酸化亜鉛が多いことが望ましい。   Furthermore, when the zinc concentrated layer is completed at the level of vulcanization of the composite, the greater the amount of zinc oxide in the zinc concentrated layer, the higher the adhesion stability. desirable.

ここに、通常のコード製造条件において、生コード(加硫前コード)の酸化亜鉛量は10〜29mg/mm2であるが、この酸化亜鉛量を30〜60mg/mm2に調整したワイヤを用いることが好ましい。すなわち、30mg/mm2未満では酸化亜鉛としての安定性が相対的に低くなり、上記した効果が小さいからである。一方、60mg/mm2を超えると表層が脆くなりすぎて伸線できなくなるからである。 Here, the normal code production conditions, but the amount of zinc oxide in the raw cord (before vulcanization code) is 10~29mg / mm 2, using a wire adjusting this amount of zinc oxide in the 30-60 mg / mm 2 It is preferable. That is, if it is less than 30 mg / mm 2 , the stability as zinc oxide is relatively low, and the above-described effects are small. On the other hand, if it exceeds 60 mg / mm 2 , the surface layer becomes too brittle and cannot be drawn.

なお、ワイヤの酸化亜鉛量を調整するには、ワイヤ伸線時の液温度と最終パスの減面率とを、制御することが有効である。   In order to adjust the zinc oxide amount of the wire, it is effective to control the liquid temperature at the time of wire drawing and the area reduction rate of the final pass.

また、上記亜鉛濃化層を含めない接着層の厚さは、30nm以上300nm以下とすることが好ましい。なぜなら、30nm未満では、所期した亜鉛濃化層が形成されないだけでなく、めっきと接着層の結合が不十分でなり、一方300nmを超えると、接着層自身の膜強度が必要となり動的接着耐久が不足するからである。   Further, the thickness of the adhesive layer not including the zinc concentrated layer is preferably 30 nm or more and 300 nm or less. This is because if the thickness is less than 30 nm, not only the intended zinc-concentrated layer is not formed, but also the bonding between the plating and the adhesive layer is insufficient, while if it exceeds 300 nm, the strength of the adhesive layer itself is required and dynamic bonding is required. This is because durability is insufficient.

ここで、スチールコードとゴムとの界面に亜鉛濃化層を所定の厚みで形成するには、スチールコードにおいては、めっき組成が同じならばワイヤ表面の酸化亜鉛を多くし、かつ表面潤滑膜が除去されるような伸線条件を選択することが有効であり、例えば焼結ダイヤダイスを最終数パスに採用することが適合する。一方、ゴムにおいては、加硫の段階でワイヤ表面の潤滑被膜を溶解させ得る配合剤、たとえばレゾンシン系の薬品を適量で活用することである。   Here, in order to form a zinc-concentrated layer with a predetermined thickness at the interface between the steel cord and the rubber, in the steel cord, if the plating composition is the same, the zinc oxide on the surface of the wire is increased, and the surface lubricating film is formed. It is effective to select wire drawing conditions that can be eliminated, and it is suitable to employ, for example, a sintered diamond die for the final few passes. On the other hand, in rubber, an appropriate amount of a compounding agent capable of dissolving the lubricating film on the wire surface in the vulcanization stage, for example, a resoncin chemical, is used.

なお、耐水および耐酸素による接着層の劣化を抑制する意味から、スチールコードとしては、1×Nおよび1+N(N:1〜6)や、2+Nなどの乗用車向けタイヤのベルトに活用されるコードへの適用が望ましいが、大型タイヤに於いても活性分子が作用する場合には、層燃りや複燃りコードへの適用も望ましい。   In order to suppress deterioration of the adhesive layer due to water resistance and oxygen resistance, steel cords are cords used for tire tires for passenger cars such as 1 × N and 1 + N (N: 1 to 6) and 2 + N. However, when active molecules act even in large tires, it is also desirable to apply to layered and double-burning cords.

以下に、本発明の具体例について、現実に使用されているブラスめっきワイヤによるコードおよび実用配合ゴムの複合体と対比して、詳しく説明する。なお、本発明は、以下の実施例に制限されるものではない。   Hereinafter, specific examples of the present invention will be described in detail in comparison with a composite of a cord made of brass plating wire and a practical compound rubber that is actually used. In addition, this invention is not restrict | limited to a following example.

表1に示す仕様のスチールコードおよびゴムを組み合わせて複合体を製造する際、加硫処理に先立つ種々の処理を利用して、表1に示す亜鉛濃化層を有する複合体を、165℃×8分、即ち最適加硫度の条件で製造した。   When a composite is produced by combining steel cords and rubbers having the specifications shown in Table 1, a composite having a zinc-concentrated layer shown in Table 1 is obtained at 165 ° C. by using various treatments prior to the vulcanization treatment. It was produced under the condition of 8 minutes, that is, the optimum degree of vulcanization.

かくして得られた複合体について、初期接着性並びに耐久接着性を調査した。その結果を、表1に併記する。
ここで、初期接着性は、乗用車用タイヤ製造時の加硫温度および時間の一般に対応する条件の下で加硫接着させた複合体について、JIS G 3510(1992)の参考に規定されたゴム接着試験方法に準拠してコード/ラバー接着(Cord-Rubber Adhesion)テストを行って評価した。その結果を、剥離後のゴム被覆率で示してある。
The composite thus obtained was examined for initial adhesion and durability adhesion. The results are also shown in Table 1.
Here, initial adhesiveness refers to the rubber adhesion specified in JIS G 3510 (1992) for composites that are vulcanized and bonded under conditions generally corresponding to vulcanization temperature and time during the manufacture of passenger car tires. The cord / rubber adhesion test was performed in accordance with the test method. The result is shown by the rubber coverage after peeling.

また、耐久接着性は、初期接着に供した試料を湿度90%および温度75℃の条件の下で劣化処理を施して、上記CRAテストにてゴム被覆率が50%にまで低下するまでの時間を測定し、比較例1の測定値を100としたときの相対指数で表したものである。この数値が大きいほど、耐久接着性に優れることを示している。   Durability adhesion is the time it takes the specimen subjected to initial adhesion to undergo degradation treatment under the conditions of 90% humidity and 75 ° C, and the rubber coverage is reduced to 50% in the CRA test. Is expressed as a relative index when the measured value of Comparative Example 1 is 100. It shows that it is excellent in durable adhesiveness, so that this figure is large.

なお、表1に示したコード表層の燐量は、X線光電子分光法(XPS)を用いてコードのブラスめっき表面のP量をアトミック%で定量した数値である。   The amount of phosphorus in the cord surface layer shown in Table 1 is a numerical value obtained by quantifying the amount of P on the brass plating surface of the cord in atomic% using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).

また、複合体界面の各層の厚さは、上記FIB加工したTEM観察用検体を1サンプル当たり5個作製し、図1(a)に示したようなワイヤ断面の1μm視野を1.5nm分解能で面分析を行い、図4に示すようなライン分析結果から求めた。   In addition, the thickness of each layer at the interface of the composite was prepared by preparing five FIB-processed specimens for TEM observation per sample, and viewing the 1 μm field of the wire cross section as shown in FIG. Analysis was performed, and the results were obtained from the line analysis results as shown in FIG.

まず、比較例1は、乗用車用タイヤの実用ベルトゴムと実用コードとを組み合わせた一般的な複合体の例である。一方、発明例1は、コードにダイヤダイス伸線にて表面燐酸量を低減したワイヤを適用し、接着プロモーターとしてコバルト塩を配合したゴムと組み合わせた複合体の事例である。この発明例1は、亜鉛濃化層の平均厚さが著しく増大し、かつ亜鉛濃化層の厚さが3nm以下の部分が存在しないため、耐久接着性が比較例1対比で1.4倍にも向上した。   First, Comparative Example 1 is an example of a general composite in which a practical belt rubber for a passenger car tire and a practical cord are combined. On the other hand, Invention Example 1 is an example of a composite in which a wire having a surface phosphoric acid amount reduced by diamond die drawing is applied to a cord and combined with a rubber compounded with a cobalt salt as an adhesion promoter. In Invention Example 1, since the average thickness of the zinc concentrated layer is remarkably increased and there is no portion where the thickness of the zinc concentrated layer is 3 nm or less, the durability adhesion is 1.4 times that of Comparative Example 1. Improved.

発明例2および3は、ダイヤダイスの枚数を増やして表面潤滑皮膜を更に減少させると共に表面酸化亜鉛量も増やしたコードとの組み合わせた事例であり、耐久接着性を150%、170%まで改良できた。   Inventive examples 2 and 3 are examples in which the number of diamond dies is increased to further reduce the surface lubricating film and the amount of surface zinc oxide is increased, and the durability adhesion can be improved to 150% and 170%. It was.

比較例2、3、4および5と、発明例4、5、6、7および8とは、ゴム組成物に接着プロモーターとしてCo塩に加えて更にレゾルシンを配合したゴム組成物を採用し、コードにはダイヤダイスを用いて伸線したワイヤを用いてブラスめっき組成を変更した事例である。一般に、高Cu濃度のブラスめっきでは、初期接着性は改善されるが耐久接着性に劣ることが知られている。確かに比較例2、3、4では亜鉛濃化層の平均厚さは多少増大するが、3nm未満の亜鉛濃化層部分が存在している上、ワイヤ表面の酸化亜鉛量が減少していることに対応した接着特性を示す。   Comparative Examples 2, 3, 4 and 5 and Invention Examples 4, 5, 6, 7 and 8 employ a rubber composition in which resorcin is further blended in addition to a Co salt as an adhesion promoter in the rubber composition. Is an example in which the brass plating composition was changed using a wire drawn with a diamond die. In general, it is known that high-Cu brass plating improves initial adhesion but is inferior in durability. Certainly, in Comparative Examples 2, 3, and 4, the average thickness of the zinc concentrated layer is slightly increased, but the zinc concentrated layer portion of less than 3 nm is present, and the amount of zinc oxide on the wire surface is decreased. Adhesive properties corresponding to that.

一方、発明例4、5、6、7および8は、亜鉛濃化層の平均厚さと共に3nm以下の部分比率もゼロになり、耐久接着も大幅に改善されている。ここで、一般に低Cu濃度のブラスめっき組成では、初期接着性が遅く実用に適さないとされているが、ダイヤダイス伸線を用いて潤滑皮膜を低減することで好ましい亜鉛濃化層平均厚さを確保し、3nm以下の亜鉛濃化層をなくすることに成功した結果、耐久接着性は大幅に改良され、実用に供することが可能になった。   On the other hand, in Invention Examples 4, 5, 6, 7 and 8, the partial ratio of 3 nm or less is zero with the average thickness of the zinc concentrated layer, and the durability adhesion is greatly improved. Here, it is generally said that the low Cu concentration brass plating composition is slow in initial adhesiveness and is not suitable for practical use, but it is preferable to reduce the lubricating film by using diamond die drawing, and the average thickness of the zinc concentrated layer is preferable. As a result of the success in eliminating the zinc-concentrated layer of 3 nm or less, the durable adhesiveness was greatly improved, and it became possible to put it into practical use.

加硫時間とレオメーターによるトルクとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between vulcanization time and the torque by a rheometer. 耐久接着性に優れた複合体の界面の走査型電子顕微鏡写真およびその説明図である。It is the scanning electron micrograph of the interface of the composite_body | complex excellent in durable adhesiveness, and its explanatory drawing. 耐久接着性と亜鉛濃化層の厚さとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between durable adhesiveness and the thickness of a zinc concentration layer. ライン分析結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a line analysis result.

Claims (6)

周面にブラスめっきを施したスチールワイヤの1本または複数本からなるスチールコードとゴムとの複合体であって、スチールコードとゴムとの界面に接着層を有し、該接着層のブラスめっき側に、厚さが3nm以上の亜鉛濃化層を有することを特徴とするスチールコードとゴムとの複合体。   A steel cord / rubber composite composed of one or more steel wires with brass plating on the peripheral surface, and having an adhesive layer at the interface between the steel cord and rubber, and brass plating of the adhesive layer A steel cord / rubber composite comprising a zinc concentrated layer having a thickness of 3 nm or more on the side. 複合体が加硫される温度でのゴム組成物の最適加硫時間をT0.9で表示したとき、ゴムの加硫度が0.8×T0.9〜1.5×T0.9である請求項1に記載のスチールコードとゴムとの複合体。 When the complex was displayed between optimum vulcanization of a rubber composition at a temperature which is vulcanized at T 0.9, steel according to claim 1 rubber vulcanization degree is 0.8 × T 0.9 ~1.5 × T 0.9 A composite of cord and rubber. 前記亜鉛濃化層の平均厚みが9nm以上である請求項1または2に記載のスチールコードとゴムとの複合体。   The composite of steel cord and rubber according to claim 1 or 2, wherein the zinc thickened layer has an average thickness of 9 nm or more. 前記亜鉛濃化層は、該層中の銅および亜鉛の総量に対する亜鉛の含有率が50〜95at%である請求項1ないし3のいずれかに記載のスチールコードとゴムとの複合体。   The composite of steel cord and rubber according to any one of claims 1 to 3, wherein the zinc-enriched layer has a zinc content of 50 to 95 at% with respect to the total amount of copper and zinc in the layer. 前記接着層の厚さが30nm以上300nm以下である請求項1ないし4のいずれかに記載のスチールコードとゴムとの複合体。   The steel cord / rubber composite according to any one of claims 1 to 4, wherein the adhesive layer has a thickness of 30 nm to 300 nm. 前記スチールワイヤーのブラスめっきにおけるZnO量が30〜60mg/mm2である請求項1ないし5のいずれかに記載のスチールコードとゴムとの複合体。 The composite of steel cord and rubber according to any one of claims 1 to 5, wherein the amount of ZnO in the steel wire brass plating is 30 to 60 mg / mm 2 .
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JP2011149130A (en) * 2010-01-22 2011-08-04 Yokohama Rubber Co Ltd:The Rubber reinforcement steel cord and production method therefor

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