JP2021172945A - 接着剤組成物、ゴム−有機繊維コード複合体及びタイヤ - Google Patents
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Abstract
Description
接着剤組成物として、例えば、レゾルシンや、ホルマリン、ゴムラテックス等を含むRFL(レゾルシン・ホルマリン・ラテックス)接着剤を用い、該RFL接着剤を熱硬化させることにより接着力を確保する技術が、知られている(例えば、特許文献1〜3等を参照。)。
そのため、レゾルシンを含まず、環境への配慮がされた接着剤組成物や、接着方法が提案されている。その一例として、レゾルシンの代替として、レゾルシノール以外の水溶性フェノール類と、芳香族アルデヒド類を、ゴムラテックスに混合する接着剤組成物が提案されている。
このナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物は、ナフタレン環とのπ電子の移動での吸着力による分散粒子とπ電子系の相互作用が得られると考えられており、染料、顔料、農薬等として用いることができ、また土木や建築用でコンクリートに混和する減水剤として広く用いられている材料や(例えば、特許文献14を参照。)、分散剤としても用いられている(特許文献15及び16を参照。)。
また、本発明の目的は、環境への負荷が小さく、ゴムと有機繊維コードとの接着性に優れた、ゴム−有機繊維コード複合体及びタイヤを提供することにある。
上記構成により、レゾルシンを含まない場合であっても、優れた接着性を実現できる。
生産性を低下させることなく、より優れた接着性を実現できるためである。
生産性を低下させることなく、より優れた接着性を実現できるためである。
生産性を低下させることなく、より優れた接着性を実現できるためである。
上記構成によって、環境への負荷を抑えつつ、ゴムと有機繊維コードとの接着性を向上させることができる。
上記構成によって、環境への負荷を抑えつつ、ゴムと有機繊維コードとの接着性を向上させることができる。
また、本発明によれば、環境への負荷が少なく、ゴムと有機繊維コードとの接着性に優れた、ゴム−有機繊維コード複合体及びタイヤを提供することができる。
以下に、本発明の接着剤組成物の一実施形態について詳細に説明する。
本発明の接着剤組成物(以下、単に「接着剤組成物」又は「組成物」ということもある。)は、アルデヒド類と、スルホン酸基を有する多環芳香族炭化水素と、を含む。
ポリエチレンテレフタラート(PET)やナイロン等からなる有機繊維コードは、通常の接着剤組成物では、ゴム等の他部材との十分な接着性が得られず、本発明の接着剤組成物のように、樹脂やゴムラテックス等を含む有機繊維コード用の接着剤組成物を用いることによって、他部材との接着性を確保している。
本発明の接着剤組成物は、多環芳香族炭化水素を含む。接着剤組成物中に多環芳香族炭化水素を含むことによって、接着剤組成物の接着性を高めることができる。
そして、前記多環芳香族炭化水素がスルホン酸基を有することによって、水溶性が向上し、多環芳香族炭化水素を接着剤組成物内に均一して分布させることができる結果、優れた接着性を実現できる。
なお、本発明における前記多環芳香族炭化水素は、ヘテロ原子や置換基を含まない芳香環が縮合した縮合環式炭化水素であり、IUPAC規則の多環芳香族炭化水素である。
なお、上記式(1)で示されるナフタレン化合物における置換官能基R1の置換位置は、1〜8位のうち、前記スルホン酸基(SO3Y)の置換位置を除いた、残余の位置から選ばれる。
前記置換官能基R1が水酸基である場合には、官能基が比較的に小さく立体障害となり難い置換基であり、かつ導入により前記多環芳香族炭化水素類(B)の水溶性が向上し、水系の接着剤組成物液への溶解性が高くなるためである。
さらに、同様の観点から、上記式(1)で示されるナフタレン化合物における前記水酸基の数は、2以上であることがより好ましく、前記水酸基の位置が、少なくとも1位及び4位にあることがさらに好ましい。
また、上記式(4)で表されるβ−ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物塩の重量平均分子量については、混合した接着剤組成物のもつ強度が増大するために、重量平均分子量8,000〜30,000の高縮合度であることが好ましい。
本発明の接着剤組成物は、上述したスルホン酸基を有する多環芳香族炭化水素に加えて、樹脂成分としてアルデヒド類を含む。
接着剤組成物中にアルデヒド類を含有することで、上述した多環芳香族炭化水素と共に高い接着性を実現できる。
なお、本発明では、前記アルデヒド類が発生源であるアルデヒド類の誘導体も、アルデヒド類の範囲に含まれる。
この上記式(4)で表されるβ−ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物の塩の場合に、アルデヒド類の好ましい範囲が小さい範囲である理由は、β−ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物は、既にその分子内にホルムアルデヒドで縮合された構造を含むために、β−ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物を架橋縮合するためのアルデヒド類が少なくすることができるためである。
本発明の接着剤組成物は、上述した多環芳香族炭化水素及びアルデヒド類に加えて、実質的にはゴムラテックスをさらに含む。ゴム部材との接着性をより高めることができるためである。
ここで、前記ビニルピリジン系単量体は、ビニルピリジンと、該ビニルピリジン中の水素原子が置換基で置換された置換ビニルピリジンとを包含する。該ビニルピリジン系化合物としては、2−ビニルピリジン、3−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、2−メチル−5−ビニルピリジン、5−エチル−2−ビニルピリジン等が挙げられ、これらの中でも、2−ビニルピリジンが好ましい。なお、これらビニルピリジン系単量体は、1種単独で使用しても、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
また、前記スチレン系単量体は、スチレンと、該スチレン中の水素原子が置換基で置換された置換スチレンとを包含する。該スチレン系単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、2,4−ジイノプロピルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、4−t−ブチルスチレン、ヒドロキシメチルスチレン等が挙げられ、これらの中でも、スチレンが好ましい。これらのスチレン系単量体は、1種単独で使用しても、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
さらに、前記共役ブタジエン系単量体としては、1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン等の脂肪族共役ブタジエン化合物が挙げられ、これらの中でも、1,3−ブタジエンが好ましい。これら共役ブタジエン系単量体は、1種単独で使用しても、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
これらの方法に基づき合成したゴムラテックスとしては、均一な組成の単量体混合比の共重合体の市販品では、日本ゼオン(株)製「Nipol2518」、日本エイアンドエル(株)製「ピラテックス」等が挙げられる。また粒子内で異ならせた組成の単量体混合比からなる共重合体を持つラテックスとしてJSR(株)製「V0658」等の製品が挙げられ、これらを前記ゴムラテックスとして用いることもできる。
前記ビニルピリジンが、5重量%以上の場合には、ゴム成分内で加硫促進効果のあるピリジン部位が多く硫黄による架橋度が十分に得られるため、所望の接着力が得られ、20重量%以下とすることで、ゴムの架橋度が過加硫になることを抑えることできるためである。また、前記スチレンが、10重量%以上の場合には、ラテックス粒子、接着剤層の強度低下を引き起こすことなく、接着力が十分に得られ、40重量%以下の場合には、接着剤層と被着ゴムとの共加硫性の低下を抑え、やはり接着力が十分に得られる。さらに、前記ブタジエンが、45重量%以上の場合には、十分な架橋が得られ、75重量%以下の場合には、過架橋を抑え、体積及びモジュラス変化による耐久性の低下を抑制できるためである。
これら共重合可能な単量体は、公知のものを用いることができる。例えば、エチレン;プロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン等のα−オレフィン単量体;α−メチルスチレン、モノクロロスチレン等の芳香族ビニル単量体;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のシアン化ビニル単量体;アクリル酸、メタクリル酸、ケイ皮酸、クロトン酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸等のエチレン系不飽和カルボン酸単量体;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート等のエチレン系不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体;β−ヒドロキシエチルアクリレート、β−ヒドロキシエチルメタクリレート等のヒドロキシアルキル基を含有する不飽和単量体;アクリルアミド、メタクリルアミド等のエチレン系不飽和カルボン酸アミド単量体;ポリオキシエチレンアルキルプロペニルエーテル硫酸アンモニウム塩、ポリオキシエチレン−1−(アリルオキシメチル)アルキルエーテル硫酸アンモニウム塩、プロペニル−2−エチルヘキシルスルホコハク酸エステルナトリウム、(メタ)アクリル酸ポリオキシエチレン硫酸エステル、(メタ)アクリル酸ポリオキシエチレン燐酸エステル等のアニオン性の反応性乳化剤;あるいは;ポリオキシエチレンアルキルプロペニルフェニルエーテル等のノニオン性の反応性乳化剤;などを含ませて重合させた変性ビニルピリジン−スチレン−ブタジエン共重合体を用いることができる。
また、これらの共重合可能なその他の単量体は、20質量%以下となる量であれば、一種単独で使用してもよく、複数種類を併用してもよい。
本発明の接着剤組成物は、上述した多環芳香族炭化水素、アルデヒド類及びゴムラテックスに加えて、イソシアネート化合物をさらに含むことが好ましい。前記多環芳香族炭化水素及び前記アルデヒド類との相乗効果によって、本発明の接着剤組成物の接着性をより高めることができる。
前記イソシアネート化合物の種類については、特に限定はされないが、接着性をより向上できる観点から、(ブロックド)イソシアネート基含有芳香族化合物であることが好ましい。本発明の接着剤組成物中に、前記イソシアネート化合物を含ませると、被着体繊維と接着剤組成物の界面近傍の位置に(ブロックド)イソシアネート基含有芳香族が分布し、接着促進効果が得られる作用が得られ、この作用効果により、有機コードとの接着をより高度化することができる。
前記(ブロックド)イソシアネート基含有芳香族化合物は、(ブロックド)イソシアネート基を有する芳香族化合物である。また、「(ブロックド)イソシアネート基」とは、ブロックドイソシアネート基又はイソシアネート基を意味し、イソシアネート基の他、イソシアネート基に対するブロック化剤と反応して生じたブロックドイソシアネート基、イソシアネート基に対するブロック化剤と未反応のイソシアネート基、又はブロックドイソシアネート基のブロック化剤が解離して生じたイソシアネート基等を含む。
ここで、前記有機ポリイソシアネート化合物としては、芳香族イソシアネート類としては、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネートなどのフェニレンジイソシアネート類;2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)などのトリレンジイソシアネート類;2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ジアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、テトラアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、などのジフェニルメタンジイソシアネート類;ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(ポリメリックMDI);m−又はp−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネート類;4,4’−ジイソシアナトビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアナトビフェニルなどのジイソシアナトビフェニル類;1,5−ナフチレンジイソシアネートなどのナフタレンジイソシアネート類;等が挙げられる。芳香脂肪族ポリイソシアネート類としては、m−キシリレンジイソシアネート、p−キシリレンジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、などのキシリレンジイソシアネート類;ジエチルベンゼンジイソシアネート;及び、α,α,α,α−テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI);等が挙げられる。また前記のポリイソシアネートのカルボジイミド、ポリオール及びアロファネート等の変性物;などが挙げられる。
メチレンジフェニルポリイこれらの芳香環を分子内に含むポリイソシアネートのうち、接着剤組成物のコード集束性の観点から、芳香族イソシアネートであることが好ましく、さらに好ましくは、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)又はポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(ポリメリックMDI)、特に好ましくは、ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートが挙げられる。
また、前記ブロック化剤としては、アルコール、フェノール、活性メチレン、オキシム、ラクタム、アミン等が挙げられ、特に限定されないが、具体的にはε−カプロラクタム、δ−バレロラクタム、γ−ブチロラクタムなどのラクタム類;フェノール、クレゾール、エチルフェノール、ブチルフェノール、オクチルフェノール、ノニルフェノール、ジノニルフェノール、チオフェノール、クロルフェノール、アミルフェノールなどのフェノール類;メチルエチルケトキシム、アセトキシム、アセトフェノンオキシム、ベンゾフェノンオキシム、シクロヘキサノンオキシムなどのオキシム類;メタノール、エタノール、ブタノール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、シクロヘキサノールなどのアルコール類;ジメチルマロネート、ジエチルマロネート等のマロン酸ジアルキルエステル類;アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセチルアセトン等の活性メチレン類;ブチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン等のメルカプタン類;アセトアニリド、酢酸アミド等のアミド類;コハク酸イミド、フタル酸イミド、マレイン酸イミド等のイミド類;重亜硫酸ソーダ等の亜硫酸塩類;メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ等のセロソルブ類;ピラゾール、3,5−ジメチルピラゾール、3−メチルピラゾール、4−ベンジル−3,5−ジメチルピラゾール、4−ニトロ−3,5−ジメチルピラゾール、4−ブロモ−3,5−ジメチルピラゾール、3−メチル−5−フェニルピラゾール等のピラゾール類;ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジフェニルアミン、キシリジン、N,N−ジエチルヒドロキシアミン、N,N’−ジフェニルホルムアミジン、2−ヒドロキシピリジン、3−ヒドロキシピリジン、2−メルカプトピリジン等のアミン類;1,2,4−トリアゾール等のトリアゾール類;などが挙げられる。これらのブロック化剤については、2種以上の混合物等を使用してもよい。
なお、前記イソシアネート化合物の含有量は、乾燥物の質量(固形分比)である。
ここで、一浴処理については、接着させる有機繊維コードを、1つの処理液(接着剤組成物)にディップさせることで、有機繊維コードの表面に接着剤組成物を付着させる処理である。
ここで、二浴処理については、接着させる有機繊維コードを、2つの処理液に順番にディップさせることで、有機繊維コードの表面に接着剤組成物を付着させる処理液である。そのため、得られた接着剤組成物が二浴処理液の場合には、一浴目(エポキシ化合物を含む第1浴処理液)と二浴目(アルデヒド類、及び、スルホン酸基を有する多環芳香族炭化水素を含む第2浴処理液)の処理液を合わせたものが、接着剤組成物である。
次に、本発明の接着剤組成物の製造方法について説明する。
本発明の接着剤組成物の製造方法は、特に限定はされないが、例えば、前記スルホン酸基を有する多環芳香族炭化水素を含む化合物、前記アルデヒド類、前記ゴムラテックス等の原材料を混合し、熟成する方法、又は、前記スルホン酸基を有する多環芳香族炭化水素を含む化合物と前記アルデヒド類とを混合して熟成した後に、前記ゴムラテックスをさらに加えて熟成する方法、等が挙げられる。
なお、前記多環芳香族炭化水素、前記アルデヒド類及び前記ゴムラテックスの構成や含有量等については、上述した本発明の接着剤組成物の中で説明した内容と同様である。
なお、接着剤組成物中にアルカリを添加する場合、アルカリの具体的な量は、原材料に用いるスルホン酸基を有する多環芳香族炭化水素を含む化合物及びアルデヒド類、又は、スルホン酸基を有する多環芳香族炭化水素とアルデヒドとの縮合物の、水溶媒への自己溶解性にもよるが、生成した多環芳香族炭化水素とアルデヒドとの縮合物の析出が安定して発生しない最低限のアルカリ量以上を添加することが好ましい。
本発明の接着剤組成物おいても前記ゴムラテックスを含む加硫系を用いた接着であるため同様であり、水溶性が高いレゾルシンを用いないことで、接着剤組成物に含める芳香族化合物を水に溶解するアルカリ添加が過剰となりやすく、加硫にともなう接着力低下のある接着剤組成物になりやすいという課題があった。
なお、前記イソシアネート化合物の構成や含有量等については、上述した本発明の接着剤組成物の中で説明した内容と同様である。
本発明のゴム−有機繊維コード複合体は、ゴム部材と、有機繊維コードとを備えた、ゴム−有機繊維コード複合体であって、前記有機繊維コードの少なくとも一部に、上述した本発明の接着剤組成物がコーティングされていることを特徴とする。
境への負荷が少なく、ゴムと有機繊維コードとの接着性に優れる。
前記ポリエステル材料は、主鎖中にエステル結合を有する高分子であり、具体的には、主鎖中の繰り返し単位の結合様式の80%以上がエステル結合様式のものである。このポリエステルは、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、メトキシポリエチレングリコール、ペンタエリスリトール等のグリコール類と、テレフタル酸、イソフタル酸、及びそれらのジメチル体等のジカルボン酸類のエステル化反応、あるいはエステル交換反応によって縮合して得られるものである。最も代表的なポリエステルはポリエチレンテレフタレートである。
有機繊維コードは、複数のコードを撚ったコードを用いてもよく、モノフィラメントを用いてもよい。
また、本発明の接着剤組成物を有機繊維コードに被覆させる際、接着剤組成物を種々の溶剤に溶解して粘度を下げると、塗布が容易になるため好ましい。またかかる溶剤は主に水からなると環境的に好ましい。
また、前記有機繊維コードに含侵した接着剤組成物の濃度は、特に限定されるものではないが、前記有機繊維コードの質量に対して、5.0 質量%以上、25.0 質量%以下であることが好ましく、7.5質量%以上、20.0質量%以下であることがより好ましい(何れも固形分換算値)。
そのため、前記有機繊維にコーティングした接着剤組成物の平均厚さは50μm以下とすることが好ましく、0.5〜30μmの範囲にすることがより好ましい。
例えば、前記被着ゴムのゴム成分として、天然ゴムの他、ポリイソプレンゴム(IR)、ポリブタジエンゴム(BR)、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、ブチルゴム(IIR)等の共役ジエン系合成ゴム、更には、エチレン−プロピレン共重合体ゴム(EPM)、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム(EPDM)、ポリシロキサンゴム等が挙げられる。これらの中でも、天然ゴム及び共役ジエン系合成ゴムが好ましい。また、これらゴム成分は、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
さらにまた、前記被着ゴムは、通常ゴム業界で用いられるカーボンブラック、シリカ、水酸化アルミニウム等の充填剤、加硫促進剤、老化防止剤、軟化剤等の各種配合剤を、適宜含有することができる。
本発明のタイヤは、上述した本発明のゴム−有機繊維コード複合体を、用いたことを特徴とする。
本発明のタイヤでは、述した本発明のゴム−有機繊維コード複合体を、例えば、カーカスプライ、ベルト層、ベルト補強層、フリッパー等のベルト周り補強層等として用いることが可能である。
実施例及び比較例の各サンプルに使用するゴムラテックス(A)は、これを含むビニルピリジン−スチレン−ブタジエン共重合体ラテックス液(a)を、特開平9−78045の比較例1に準拠して、以下の方法で作製した。
窒素置換した5リットル容量のオートクレーブに脱イオン水130質量部、ロジン酸カリウム4.0質量部を仕込み溶解する。これに、ビニルピリジン単量体を15質量部、スチレン15質量部、およびブタジエン70質量部組成の単量体混合物と、t−ドデシルメルカプタンを0.60質量部仕込み、乳化する。その後、50℃に昇温後、過硫酸カリウム0.5質量部を加え、重合を開始する。単量体混合物の反応率が90%に達した後、ハイドロキノン0.1質量部を加え、重合を停止する。次に、減圧下、未反応単量体を除去し、ゴムラテックス(A)の固形分を濃度41%で含んでいるゴムラテックス液(a)を得た。
実施例及び比較例の各サンプルに使用する多環芳香族炭化水素(B−1)〜(B−9)については、多環芳香族炭化水素(B−1)〜(B−7)、多環芳香族炭化水素(B−8)〜(B−9)成分を含んだ水溶液である(b−8)〜(b−9)を用いた。
多環芳香族炭化水素(B−1): 1,7−ジヒドロキシナフタレン、東京化成工業(株)製、試薬、「1,7−Dihydroxynaphthalene」、分子量160.17、純度>98%
多環芳香族炭化水素(B−2): 2,7−ジヒドロキシナフタレン、東京化成工業(株)製、試薬、「2,7−Dihydroxynaphthalene」、分子量160.17、純度>99%
多環芳香族炭化水素(B−3): 2,3−ジヒドロキシナフタレン、東京化成工業(株)製、試薬、「2,3−Dihydroxynaphthalene」、分子量160.17、純度>98%
多環芳香族炭化水素(B−4): 6−ヒドロキシ−1ナフトエ酸、東京化成工業(株)製、試薬、「1,4−Dihydroxy−2−naphthoic Acid」、分子量188.18、純度>98%
多環芳香族炭化水素(B−5): 1−ヒドロキシ−2ナフトエ酸、東京化成工業(株)製、試薬、「1−Hydroxy−2−naphthoic acid」、分子量188.18、純度>98%
多環芳香族炭化水素(B−6): 1,4−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸、東京化成工業(株)製、試薬、「1,4−Dihydroxy−2−naphthoic Acid」、分子量204.18、純度>98%
多環芳香族炭化水素(B−7): 1,4−ジヒドロキシナフタレン−2−スルホン酸アンモニウム塩の40wt%水溶液、川崎化成工業(株)製、「キノパワーQS−W10」、pH=3〜4、分子量(1,4−Dihydroxy−2−naphthalenesulfonic acid of ammonium salt)=257.26
多環芳香族炭化水素(b−8): β−ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物ナトリウム塩(B−8)、花王(株)製、「デモールRN−L」、GPCによる重量平均分子量:約2,900、固形分41%〔内、ナトリウム分:約3.9%〕
多環芳香族炭化水素(b−9): β−ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物ナトリウム塩(B−9)、花王(株)製、「マイティ150」、GPCに重量平均分子量:約14,500、固形分42%〔内、ナトリウム分:約4.0%〕
実施例及び比較例の各サンプルに使用するアルデヒド類(C−1)〜(C−2)については、アルデヒド類(C−1)を含むアルデヒド類溶液(c−1)およびアルデヒド類(C−2)を用いた。
アルデヒド類溶液(c−1): ホルムアルデヒド、関東化学(株)製、特級試薬、品名「ホルムアルデヒド液、分子量30.03、アルデヒド類(C−1)純度37%(36%〜38%)
アルデヒド類(C−2): 2−ヒドロキシ−1−ナフトアルデヒド、東京化成工業(株)製、試薬、「2−Hydroxy−1−naphthaldehyde」、分子量172.18、純度>98%
実施例及び比較例の各サンプルに使用するイソシアネート化合物(D)で熱解離性ブロック化芳香族イソシアネート基を有する水性ウレタン化合物(第一工業製薬(株)製、品名「エラストロンBN77」、熱解離性ブロック化イソシアネートの熱解離温度約120℃)を、固形分31%で含んだイソシアネート化合物水溶液(d)を用いた。
実施例及び比較例の各サンプルに使用するアルカリ成分(E−1)〜(E−2)の配合で、水に溶解させたアルカリ溶液(e−1)〜(e−2)を用いた。
アルカリ溶液(e−1): 水酸化ナトリウム水溶液、関東化学(株)製、容量分析用標準液、濃度1mol/L(4.0wt%)、分子量(NaOH)=39.99
アルカリ溶液(e−2): 25%アンモニア水、富士フイルム和光純薬(株)製、一級、濃度35%、分子量(NH3)=17.03
まず、固体成分である多環芳香族炭化水素(B−1)〜(B−6)の溶解性は、多環芳香族炭化水素に対する水酸化ナトリウムのモル比を変化させた、次のi)、ii)の2水準の配合液を作成することにより確認した。
i)多環芳香族炭化水素を「モル比1」程度の水酸化ナトリウム配合溶液に溶解するテスト(配合b−1−1〜b−6−1)
表1に示す多環芳香族炭化水素(B−1~B−6)を、表1に示す質量部の比で配合して、60℃近傍の攪拌下で溶解できるか否かを確認した。
具体的には、表1に示された含有量である1質量部を1gに換算し、50mlビーカーを容器に用いて、軟水38gに0.48g水酸化ナトリウムを加え溶解し、次に表1に示す多環芳香族炭化水素(B1~B6)を2g加えた配合(b−1−1〜b−6−1)を、60℃で1時間攪拌して、多環芳香族炭化水素(B)が溶解できるか否かを確認した。
ii)多環芳香族炭化水素を「モル比2」程度の水酸化ナトリウム水溶液に溶解するテスト(配合b−1−2〜b−3−2、および、b−5−2)
表2に示す多環芳香族炭化水素(B−1、B−2、B−3、B−5)を、表2に示す質量部の比で配合して、60℃近傍の攪拌下して溶解できるか否かを確認した。
具体的には、表2に示された含有量である1質量部を1gに換算し、50mlビーカーを容器に用いて、軟水38gに0.48g水酸化ナトリウムを加え溶解し、次に表2に示す多環芳香族炭化水素(B−1、B−2、B−3、B−5)を2g加えた配合(b−1−1〜b−6−1)を、60℃で1時間攪拌して、多環芳香族炭化水素(B)が溶解できるか否かを確認した。
なお、多環芳香族炭化水素(B−1)、(B−2)のジヒドロキシナフタレンは、2つのフェノール性水酸基を有する多環芳香族炭化水素であるが、その2つのフェノール性水酸基と殆どモル等量である2.04モルの塩基量で、水に溶解できている。
これらに比べて多環芳香族炭化水素(B−3)、(B−5)は、2つのフェノール性水酸基と等モル量以上としても溶解せず、難溶性な多環芳香族炭化水素であったために水溶液を調整できなかった。
なお、多環芳香族炭化水素(B−7)〜(B−9)については、すでに水溶液であり、溶解していることは明らかであるため、溶解試験の実施は省略した。
次に接着剤組成物配合液を製造するために、多環芳香族炭化水素(B)とアルカリを含む水溶解液(b)を、前述のi)、ii)と同じ配合比で必要量を再度調液した。すなわち、多環芳香族炭化水素(B−1)、(B−2)、(B−4)、(B−6)、(B−7)、(B−8)、(B−9)をアルカリ(e)の水溶液に溶解させ、接着剤組成物配合の調液に用いる水溶液配合(b−1−2)、(b−2−2)、(b−4−1)、(b−6−1)、(b−7)、(b−8)、(b−9)を、次の手順iii)、iv)又はv)に従って準備した。
なお、本発明においては、調液する多環芳香族炭化水素(B)とアルカリを含む水溶液(b)の量は、後述する表3での接着剤組成物調液で、水溶液(b)を配合する量より多め調液するが、必要量を調液できれば、以下に記載した質量部と同じ質量比であれば必要とされる調液量に変更して調液することができる。
接着剤組成物配合の調液向けの多環芳香族炭化水素(B)とアルカリを含む水溶液(b−4−1)、(b−6−1)の調液は、前述i)の手順に準拠して、表1に示す配合(b−4−1)、(b−6−1)の質量部の比で配合した配合液を用いた。
具体的には、表1に示された含有量の1質量部を10gに換算し、本発明の多環芳香族炭化水素(B)とアルカリを含む水溶液の調液は、500mlビーカーを容器に用いて、軟水380gに、水酸化ナトリウム4.8gを加えて溶解し、表1に示す多環芳香族炭化水素(B−4、B−6)を20g加えた配合(b−4−1、b−6−1)を60℃で1時間攪拌した水溶液404.8gを調液し、室温に冷却した。
iv)接着剤組成物配合の製造向けの多環芳香族炭化水素(B)アルカリを含む水溶液(b−1−2)、(b−2−2)の調液
接着剤組成物配合液の調液向けの多環芳香族炭化水素(B)とアルカリを含む水溶液(b−1−2)、(b−2−2)の調液は、前述ii)の手順に準拠して、表2に示す配合(b−1−2)、(b−2−2)の質量部の比で配合した配合液を用いた。
具体的には、表2に示された含有量の1質量部を10gに換算し、本発明の多環芳香族炭化水素(B)とアルカリを含む水溶液の調液は、500mlビーカーを容器に用いて、軟水380gに、水酸化ナトリウム10.0gを加えて溶解し、表1に示す多環芳香族炭化水素(B−4、B−6)を20g加えた配合(b−4−1、b−6−1)を60℃で1時間攪拌した水溶液410.0gを調液し、室温に冷却した。
v)接着剤組成物配合液の製造向けの多環芳香族炭化水素(B)とアルカリを含む水溶液(b−7)〜(b−9)の調液
環芳香族炭化水素(B−7)〜(B−9)とアルカリを含む水溶液は、すでに水溶液であるため、そのまま、多環芳香族炭化水素(B)及びアルカリを含む水溶液(b−7)〜(b−9)として用いた。
(比較例1〜7、本発明例1〜2)
表3の配合(薬液配合量ベース)の質量比となるように、軟水、アルカリ水溶液(e)、多環芳香族炭化水素成分を含む溶液(b)、アルデヒド類(c)、ゴムラテックス(a)を、この順番で投入・混合し十分に攪拌を行なった後、27℃で24時間静置して熟成させて、その後、イソシアネート化合物水溶液(d)を混合して、濃度が18重量%の各サンプルの接着剤組成物液を調製した。
具体的には、本実施例では、表3の配合(薬液配合量ベース)で1質量部が1gとなり、接着剤組成物液の合計質量が1000gとなるように、容器は1000mlビーカーを用い、軟水、アルカリ水溶液(e)、環芳香族炭化水素とアルカリを含む水溶液(b)を加えて攪拌で混合した後、アルデヒド類溶液(c―1)あるいは固形の粉体(C−2)を攪拌しながら投入し、室温で30分間攪拌した後、27℃で3時間静置させた。その後、ゴムラテックス(a)を加えて、均一になるまで攪拌した後、27℃で24時間静置して熟成させ、イソシアネート水溶液(d)を混合することで、固形分濃度が18重量%の各サンプルの接着剤組成物液を調製した。また表3に示すWetベースの液配合については、固形分重量%(配合量Dryベース)を併せて記入した。
また、表3に示す配合については、固形の配合量(固形分ベース)を併せて記入した。
なお、比較例3、比較例5、比較例10、比較例13の配合組成は、環芳香族炭化水素(B)が水溶しないため、接着剤組成物液を接着処理に用いることができなかった。
また、比較例7の多環芳香族炭化水素(B−6)の配合組成は、アルデヒド類(C−1)を投入したところ、水溶液から固形物が析出(ゲレーション)したことから、接着剤組成物液を接着処理に用いることができなかった。
表3の配合(薬液配合量ベース)の質量部の比となるように、軟水、アルカリ水溶液(e)、多環芳香族炭化水素成分を含む溶液(b)、アルデヒド類(c)、ゴムラテックス(a)を、この順番で投入・混合し十分に攪拌を行なった後、27℃で24時間静置して熟成させて、その後、イソシアネート化合物水溶液(d)を混合し、十分に攪拌を行うことで、固形分濃度が18重量%の接着剤組成物液を調製した。
具体的には、本実施例では、表3の配合(Wetベース)で1質量部が1gとなり、接着剤組成物液の合計質量が1000gとなるように、容器は1000mlビーカーを用い、軟水、アルカリ水溶液(e)、環芳香族炭化水素とアルカリを含む水溶液(b)、アルデヒド溶液(c−1)、ゴムラテックス(a)の順番で投入・混合し、十分に攪拌を行なった後、27℃で24時間静置して熟成させた液に、その後、イソシアネート化合物(d)を混合し、十分に攪拌を行って、固形分濃度が18重量%の接着剤組成物液を調製した。
また表3に示すWetベースの液配合については、固形分重量%(配合量Dryベース)を併せて記入した。
以下の条件で、有機繊維コードに、各サンプルの接着剤組成物をコーティングし、接着剤組成物の接着性について評価を行った。
(i)比較例1〜6、比較例8、実施例1〜2の接着剤組成物を処理した供試繊維の製造
樹脂材料として、撚構造1670dtex/2、上撚数40回/10cm、下撚数40回/10cmであり、エポキシ化合物を含む組成物を下塗処理したポリエチレンテレフタレートタイヤコードを用いた。この下塗層処理は、上記の樹脂材料を、特開2000−248254号公報の実施例8で用いた接着剤液(S−40)に浸漬させ、その後、接着剤液(S)の水溶剤を乾燥する処理(140℃、60秒)を行った後、加熱による接着処理(200℃、60秒)を行なった。
その後、各サンプルの接着剤液に浸漬させ、次に、接着剤が付着したタイヤコードを、この接着剤液の漬浸、乾燥および乾燥処理(ディップ)は図1に示す装置で、乾燥ゾーン1(150℃、60秒)、ホットゾーン2(235℃、60秒)、ノルマライズゾーン3(240℃、60秒)の条件で、乾燥・熱処理することによって、接着剤組成物を被覆処理した有機繊維コードを作製した。
(ii)比較例8〜13、比較例15〜16、実施例3〜9の接着剤組成物を処理した供試繊維の製造
樹脂材料として、撚構造1670dtex/2、上撚数40回/10cm、下撚数40回/10cmのポリエチレンテレフタレートタイヤコードを、図1に示す装置によって、各サンプルの接着剤液に浸漬させ、その後、接着剤が付着したタイヤコードに、0.8kg/本の張力(コードテンション)をかけながら、乾燥ゾーン1(150℃、60秒)、ホットゾーン2(235℃、60秒)、ノルマライズゾーン3(240℃、60秒)の条件で、乾燥・熱処理することによって、接着剤組成物を被覆処理した有機繊維コードを作製した。
A+:ゴム付着率:100%、加硫物からコードを剥離できずにコードが切れる
A:ゴム付着率:80%以上、100%未満
B:ゴム付着率:60%以上、80%未満
C:ゴム付着率:40%以上、60%未満
D:ゴム付着率:20%以上、40%未満
E:ゴム付着率:20%未満
また、比較例7の多環芳香族炭化水素(B−6)の1,4−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸は、多環芳香族炭化水素(B−7)の1,4−ジヒドロキシナフタレン−2−スルホン酸を用いた場合と比較すると、式(3)であらわされるナフタレン環の置換基がカルボン酸基とスルホン酸基の違い以外は同じ分子構造であるものの、アルデヒド類を投入した後に水溶液中に固形物を析出する。スルホン酸基を有する多環芳香族炭化水素を含むことを特徴とすると、水系の接着剤組成物液として用いることができ、接着処理でより好適に使用できることを示している。
また、本発明によれば、環境への負荷が少なく、ゴムと有機繊維コードとの接着性に優れた、ゴム−有機繊維コード複合体及びタイヤを提供することができる。
Claims (16)
- アルデヒド類と、スルホン酸基を有する多環芳香族炭化水素と、を含むことを特徴とする、接着剤組成物。
- ゴムラテックスを、さらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の接着剤組成物。
- イソシアネート化合物を、さらに含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載の接着剤組成物。
- 前記式(1)で表されるナフタレン化合物において、前記スルホン酸基(SO3Y)の位置が、β位であることを特徴とする、請求項4に記載の接着剤組成物。
- 前記式(4)で表されるβ−ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物塩の重量平均分子量が、1,000〜30,000であることを特徴とする、請求項7に記載の接着剤組成物。
- 前記式(4)で表されるβ−ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物塩の重量平均分子量が、8,000〜30,000であることを特徴とする、請求項8に記載の接着剤組成物。
- 前記アルデヒド類が、ホルムアルデヒド及び/又は2−ヒドロキシ−1−ナフトアルデヒドを含むことを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載の接着剤組成物。
- 前記アルデヒド類の含有量が、前記ゴムラテックスの固形分100質量部に対して、0.5〜20質量部であることを特徴とする、請求項2に記載の接着剤組成物。
- 前記アルデヒド類の含有量が、前記ゴムラテックスの固形分100質量部に対して、0.5〜20質量部であり、前記イソシアネート化合物の含有量が、前記ゴムラテックスの固形分100質量部に対して、10〜100質量部であることを特徴とする、請求項3に記載の接着剤組成物。
- 前記接着剤組成物が、
エポキシ化合物を含む第1浴処理液と、
アルデヒド類、及び、スルホン酸基を有する多環芳香族炭化水素を含む第2浴処理液と、を有することを特徴とする、請求項1〜12のいずれか1項に記載の接着剤組成物。 - 前記接着剤組成物が、レゾルシンを含まないことを特徴とする、請求項1〜13のいずれか1項に記載の接着剤組成物。
- ゴム部材と、有機繊維コードと、を備えた、ゴム−有機繊維コード複合体であって、
前記有機繊維コードの少なくとも一部に、請求項1〜14のいずれか1項に記載の接着剤組成物がコーティングされていることを特徴とする、ゴム−有機繊維コード複合体。 - 請求項15に記載のゴム−有機繊維コード複合体を用いたことを特徴とする、タイヤ。
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