JP3791695B2 - 接着剤組成物 - Google Patents
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Description
【発明が属する技術分野】
本発明は、接着剤組成物に関し、特に、ポリエステル材料等とゴムとを良好に接着させることのできる接着剤組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】
ポリエチレンテレフタレートを代表とする、主鎖中にエステル結合を有する線状高分子であるポリエステル材料は、汎用の高分子材料の中では、初期弾性率の高さ、優れた熱時寸法安定性を有しており、また、コスト的にも優れていることからフィラメント、コード、ケーブル、コード織物、帆布などの形態でタイヤ、ベルト、空気バネ、ゴムホースなどのゴム物品の補強材として極めて有用である。
【0003】
しかし、これらのゴム物品の補強材としてポリエステル材料を使用する場合、ポリエステル材料は分子構造的に緻密であり、かつ官能基が少ないために、ナイロン・レーヨン等の材料とゴムとを良好に接着させるレゾール化反応により得られたレゾルシン−ホルムアルデヒド縮合物と、ビニルピリジン−スチレン−ブタジエン三元共重合体を含むゴムラテックスとから成る組成物ではほとんど接着が得られない。
【0004】
このため、古くは、例えば、ポリエステルコード表面をアルカリ・アミン処理し、表面に−OH、−COOH、−NH2等の活性基を増加させる方法や、イソシアネート化合物、エポキシ化合物によりポリエステルコード表面に水素結合能あるいは一次結合可能な官能基を有する化合物を導入し、その後、接着液で処理する方法、および接着剤組成物が数多く提案されている。
【0005】
しかしながら、アルカリ・アミン処理は、ポリエステルコードの強度を劣化させる。
【0006】
また、イソシアネート化合物やエポキシ化合物は反応性が高く、接着液の溶媒である水及び接着液中のレゾルシン−ホルムアルデヒド縮合物と反応するため、一液組成の接着液とすることは極めて困難であり、更には接着性も損なわれる。このため接着加工工程は二段階に分けて行う必要があり、それだけ余分な設備と工程が必要となり、省資源、省エネルギーの観点からも好ましくない。
【0007】
また、イソシアネート化合物、エポキシ化合物による処理では、接着加工時のこれらの化合物の空気中への飛散、熱処理時に発生する発煙、蒸気の人体への有害性など、環境保全の面からも好ましくない。
【0008】
さらに、イソシアネート化合物、エポキシ化合物を用いて処理したポリエステルコードは硬化し、製造上取り扱いが困難であり、加えて、最も重大な欠点として、これらのポリエステルコードを高温度下、高歪下で使用した場合、急激な接着劣化、コードの強度劣化を起こすため、これらを補強材として使用したゴム物品の製品寿命を著しく低下させることである。
【0009】
この理由としては、イソシアネート化合物、エポキシ化合物がポリエステル表面で一次結合していることにより、表面で一種のグラフト重合体を形成していることから高温使用下では、ポリエステルの加水分解、配合ゴム中の加硫剤残基によるアミノリシスなどによりこの部分が容易に接着破壊されること、また、高歪下ではポリエステル内部と表面との大きな剛性差により機械的入力に対して弱いこと、などが挙げられる。
【0010】
省エネルギーの観点から軽量化が進みつつあるタイヤ等においては、従来にも増して熱的入力・機械的入力に対する安定性、破壊寿命の向上が必要であり、この理由からもポリエステル材料の処理にイソシアネート化合物、エポキシ化合物を用いることは好ましくない。
【0011】
一方、ポリエステル用接着剤には先の接着液に接着/粘着性を付与する樹脂を接着促進剤として添加する方法および接着剤組成物も数多く提案されており、これは一液形態で接着加工可能なためエネルギーおよびコスト面で優れ、接着処理によるコード強度の低下が小さい。
【0012】
ここで添加する接着/粘着性付与樹脂には、主な溶剤として作業性や対環境性が良好な水を使用するため、水に溶解し易いフェノール樹脂系の樹脂等が多く提案されている。例えば、レゾルシンとホルムアルデヒドを、中性もしくは酸性触媒下でノボラック化反応させた樹脂を用いると、接着力が向上するが、接着液に本発明で規定するゴムラテックスを用いない場合は、接着性能が不十分であり、特にゴムとの接着過程である加硫工程においる熱的入力により、接着劣化を起こすので満足できるものとはいえない。
【0013】
また、例えば、p−クロロフェノールとホルムアルデヒドの反応物、レゾルシンとトリアリルシアヌレートの反応物等が提案されているが、接着性能が不十分であり、特に高温度下に接着劣化を起こすので満足できるものとは言えない。
【0014】
また、ポリエステルコードを補強材として使用したカーカス等のゴム部材を備えた空気入りタイヤにおいては、近年益々向上するタイヤ性能の高性能化、および生産性向上のための従来温度以上の高温度での加硫工程など、その加工工程から使用時までポリエステルコードへの熱的入力は厳しくなる一方であり、前述の接着剤組成物においても耐熱性という点では不十分になる可能性がある。
【0015】
前記の通り、ゴム補強用のポリエステル材料等に好適な接着剤組成物に求められる特性は、一液形態であること、保存安定性が良いこと、毒性・環境汚染のないこと、接着処理によるコード強度の低下がないこと、高接着性であること、また、加硫工程および使用時に加わる高温度に対しても十分な高接着力を維持できること、つまり、十分な耐熱性を有すること等である。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記特性のすべてを満足する新規な接着剤組成物を提供することである。
【0017】
また、本発明の他の目的は、前記各接着剤組成物で接着処理加工されたポリエステルコードを補強材として用いて、高速・高荷重、つまり、高温・高歪下で使用しても接着低下、強度低下を引き起こさない空気入りタイヤを提供することである。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は以下の構成とする。
(1)本発明の接着剤組成物は、ピリジン環含有ビニル化合物3〜25重量%、好ましくは5〜15重量%、未置換・置換スチレンまたは未置換・置換スチレンおよび脂肪族ビニル化合物25〜80重量%、好ましくは35〜70重量%、および共役ジエン化合物5〜60重量%、好ましくは15〜60重量%で構成される単量体混合物(a)と、
ピリジン環含有ビニル化合物5〜25重量%、好ましくは5〜20重量%、未置換・置換スチレンまたは未置換・置換スチレンおよび脂肪族ビニル化合物5〜45重量%、好ましくは10〜40重量%、および共役ジエン化合物40〜83重量%、好ましくは40〜80重量%、で構成される単量体混合物(b)とを分割重合させて得られ、
前記単量体混合物(a)の重合によって得られる共重合体成分(a′)と前記単量体混合物(b)の重合によって得られる共重合体成分(b′)との重量比が10/90〜80/20、好ましくは50/50〜80/20であり、かつ前記単量体混合物(a)よりも、前記単量体混合物(b)の方が、共役ジエン化合物の含有率が高いビニルピリジン−スチレン−ブタジエン(Vp−St−Bd)系分割共重合体20〜100重量%、好ましくは100重量%を含むVp−St−Bd系分割共重合体ゴムラテックスの固形分100重量部に対して、
レゾルシンとホルムアルデヒドとをレゾール化反応させて得られるレゾール型縮合物と、レゾルシンとホルムアルデヒドとをノボラック化反応させて得られるノボラック型縮合物とを含んでなる熱硬化性樹脂を固形分で34〜205重量部、好ましくは38〜115重量部含んでなり、このうち前記ノボラック型縮合物が10〜170重量部含まれることを特徴とする。
【0019】
ここで、「分割重合」とは、「マルチステージフィード重合」を意味するものとする。
【0020】
また、前記熱硬化性樹脂のうち、前記レゾール型縮合物が、レゾルシンまたはレゾルシン−ホルムアルデヒド樹脂オリゴマーにホルムアルデヒドを、塩基性触媒存在下、レゾール化反応させて得られ、前記ゴムラテックスの固形分100重量部に対して、固形分で4〜35重量部、好ましくは8〜15重量部配合され、前記ノボラック型縮合物が、レゾルシンにホルムアルデヒドを、中性若しくは酸性触媒下、ノボラック化反応させて得られ、前記ゴムラテックスの固形分100重量部に対して、固形分で10〜170重量部、好ましくは30〜100重量部配合されると好ましい。したがって本発明は前記熱硬化性樹脂を前記ゴムラテックスの固形分100重量部に対して14〜205重量部含有する場合、前記ノボラック型縮合物が10〜170重量部、好ましくは30〜100重量部含まれる接着剤組成物をさらに規定する。
【0021】
(2)単量体混合物(a)および単量体混合物(b)のそれぞれについて前記脂肪族ビニル化合物が15重量%以下、好ましくは5重量%以下であると好ましい。
【0022】
(3)前記ゴムラテックスの固形分中、スチレン−ブタジエン共重合体および/または前記単量体混合物(b)の組成範囲を満たす単量体混合物から重合で得られる共重合体が80重量%以下含まれると好ましい。
【0023】
(4)前記レゾール型縮合物は、前記ゴムラテックスとの混合下でレゾール化反応させることにより得られると好ましく、いわゆるRFL液の構成成分である。
【0024】
(5)前記ノボラック型縮合物は、前記ゴムラテックスと前記レゾール型縮合物とからなる組成物に、接着促進剤として添加すると好ましい。
【0025】
(6)前記ノボラック型縮合物は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)による分析で、レゾルシン核が2〜4個連結している成分により得られる面積比が、40%以上、好ましくは50%以上であると好ましい。
【0026】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、熱的刺激による補強材とそのコーティングゴム組成物(以下、被着ゴムという)との間の接着劣化について種々検討した結果、接着剤組成物の、特にゴムラテックスの加硫反応の関与が大きいことを見い出した。
【0027】
ゴムの補強材の形態は、特に限定されず、コード、フィルム、短繊維、不織布などいずれでもよいが、ここでは、補強材の形態として、コードを例にとり、本発明を詳細に説明する。
【0028】
接着剤組成物に浸漬するなどして接着処理を施したコードと、ゴムとを加硫接着させる工程において、ゴム配合物中から拡散する加硫剤、加硫促進剤等により接着剤組成物中のラテックスが加硫し、この結果生じる接着剤層の硬化により、コードと接着剤層間に応力集中が発生し、接着が劣化する。
【0029】
また、接着工程後でも、製品使用時などで発生する熱的入力で加硫反応が進行して同様な接着の劣化が起きることも考慮に入れなければならない。
【0030】
そこで、本発明者らは、接着剤組成物の加硫反応性を抑制、もしくは遅延することで耐熱性を改善する手段を種々検討したところ、あらかじめ接着剤組成物に、加硫抑制効果をもつ物質、例えば酸などを添加して、耐熱性を付与する手法(特開平6−287865号公報)、ラテックス自体の加硫を抑制するため、架橋反応点のブタジエンモノマー組成を減らす手法(特開平3−163181号公報参照)が有効であることを見いだした。
【0031】
しかしながら、ゴム物品の補強材として特にポリエステルコードを使用する場合、ポリエステルは分子構造的に緻密であり、かつ官能基が少ないため、前記特開平3−163181号公報記載のレゾール型縮合物と、ブタジエンモノマー組成を減らした二段重合によるVp−St−Bd三元共重合体ラテックスと、からなる接着剤による接着は十分とは言えない。
【0032】
そこで、本発明者らはこの接着剤組成物に、さらに接着/粘着付与樹脂を接着促進剤として添加することを種々検討した結果、接着促進剤としてノボラック型縮合物を添加した接着剤組成物がゴム補強用のポリエステルコード等のための接着剤組成物に求められる特性、すなわち、一液形態であること、保存安定性が良いこと、毒性・環境汚染のないこと、接着処理によるコード強力の低下のないこと、高接着性であること、また、加硫工程および使用時に加わる高温度に対しても十分な高接着力を維持できること、つまり、十分な耐熱性をもつこと等の特性をすべてを満足することを見い出した。
【0033】
この接着剤組成物がとりわけポリエステルコードと被着ゴムとの接着に好適な理由は、接着促進剤として用いるノボラック型縮合物の分子が直鎖状樹脂かつ1分子中の芳香核の数が2〜4個のものを主成分とする比較的低分子の低核数体であるため、主に三次元綱目状分子のレゾール型縮合物より、分子の溶解・拡散性が良好となり、接着剤処理工程の熱処理でポリエステルコードにホットメルトし易く、しかも低分子量(低核数体)なるがゆえに表面を容易に濡らし、さらに、ポリエステル紡糸時に使用する各種油剤など表面に付着する不純物と良く混合し、拡散が容易になることで、接着が強固となり、また、被着ゴムに対しても、ノボラック型縮合物は、溶解・拡散することで接着を補強すると共に、周囲のゴムも補強するので、ゴムに亀裂が生じた場合などにおいては接着剤層への亀裂の進展が起こりにくくなり、また、ノボラック型縮合物は接着剤層内においても接着/粘着性付与樹脂(タッキファイヤー)として使用し、接着剤層の凝集力と粘着性が付与され、接着力が増加するためである。
【0034】
なお、Class氏等(参照:J.Appl.「Polymer Sci.」,30、805頁、「感圧接着剤」166頁)は、ゴム/樹脂系の動的機械特性の測定から、タッキファイヤーの効果は樹脂の化学構造と分子量に基づくゴムへの溶解性に依存し、相溶性が小さければ低濃度でゴム/樹脂の分離が起こり、その結果、タック効果が乏しくなることを指摘している。
【0035】
本発明者らはVp−St−Bd系分割共重合体ゴムラテックスに添加する熱硬化性樹脂、特に、レゾルシン−ホルムアルデヒド樹脂について種々検討した結果、直鎖状構造のノボラック型分子で、分子量分布が2〜4核体を主成分とする低核数体樹脂がクッキファイヤーとして効果的であることを見い出した。
【0036】
また、接着/粘着性付与樹脂とゴム成分の一般的な比は、容積比で、ゴムに相溶性が良い樹脂の場合、一般にゴム100に対し66〜150(前出の「感圧接着剤」138頁)が好ましく、タッキファイヤーとして使用する樹脂の相溶性が小さくなる程、ゴム/樹脂の分離が起きやすくなるため、より低濃度が好ましい範囲となる。
【0037】
本発明では、ゴムラテックス固形分100重量部に対して、レゾール型縮合物とノボラック型縮合物とからなる熱硬化性樹脂固形分量は前記のとおり、14〜205重量部、好ましくは38〜115重量部であることを発見した。
【0038】
しかしながら、接着剤組成物がノボラック型縮合物およびゴムラテックスのみからなる場合では、接着剤組成物をコードに付着処理する工程において、処理機へ粘着による汚れが起き、それに伴って不均一な付着になるため、接着力低下が起こり好ましくない。
【0039】
そこで、レゾール型縮合物およびゴムラテックス(RFL)と、ノボラック型縮合物と、からなる接着剤組成物にすることで、ゴムラテックス特有のガムアップの発生を回避することが可能となる。この点で、レゾール型縮合物が必要となる。
【0040】
なお、レゾール型縮合物の原材料に、ノボラック型縮合物を使用し、ゴムラテックス、アルカリ及びホルマリンを混合し、塩基下で反応させることもできる(参照:「エマルジョンハンドブック」p777、大成社)。このとき、前記ノボラック型縮合物が更に高分子量化、三次元網目状化して、レゾール化反応物となる。
【0041】
レゾール型縮合物のゴムラテックスに対する配合量は、通常、ゴムラテックス、例えばVp−St−Bd共重合体ゴムラテックス固形分100重量部に対し7〜35重量部程度が一般的であり、40重量部を超えると、接着剤層の硬化や加硫工程における熱処理で接着剤層の被着ゴムへの相溶化が十分でなくなり、接着剤層−被着ゴム間で顕著に接着力が低下する。本発明で使用するゴムラテックスでも同様であった。
【0042】
また、ノボラック型縮合物が、RFL液に添加される理由は、レゾール型縮合物の生成反応中に添加を行うと、ノボラック型縮合物が高分子量化、三次元網目状化するため、前記の接着促進剤としての効果が小さくなるためである。
【0043】
添加は、レゾール型縮合物の生成反応がほぼ終了する前後から可能である。レゾール化反応中は反応中間体のメチロール基生成に伴い、pHが一時的に下がり、縮合反応が進むにつれてメチロール基が消費され、pHが再び上がり、反応が終了するとpHがほぼ一定となるため、本発明ではこのpH変化を指標として、添加をおこなった。
【0044】
また、本発明では、ゴムラテックス固形分100重量部に対し、例えば、〔(レゾール型縮合物の量)+(ノボラック型縮合物の量)〕を14〜205重量部配合できることが特徴のひとつであるが、特に好ましい配合量である38〜115重量部の範囲は、従来の特許(特開昭58‐2370号公報、特開昭60−92371号公報、特開昭60−96674号公報、特開昭60−96675号公報、および特開平3−163181号公報等)において二段重合により得られるVp−St−Bd共重合体ラテックスに配合するレゾルシン−ホルムアルデヒド縮合物、もしくは熱硬化性樹脂の配合量より明らかに多い。
【0045】
接着剤組成物において樹脂配合量を多くすることができれば、繊維への結合が強くなる点で好ましいが、接着剤層−被着ゴム界面で接着剤組成物の被着ゴムに対する相溶性が小さくなり、接着力が低下する。
【0046】
レゾール型縮合物は、三次元網目状で高分子であるが、本発明で使用するノボラック型縮合物は、直鎖状の低分子であり、分子鎖の拡散性や相溶性がより高いため、接着剤組成物への樹脂配合量を、接着剤層−被着ゴム間の相溶性を損なわずに増やすことが可能となる。
【0047】
上記の理由により、本発明では、ゴムラテックス100重量部に対し熱硬化性樹脂量を35重量部という、従来にない高混合比率でも配合可能である。
【0048】
また、ゴムラテックス中の分割共重合体粒子を構成する共重合体成分(a′)と共重合体成分(b′)とで組成比を異ならせた理由は以下の通りである。
【0049】
すなわち、粒子中に二重結合を与える共役ジエン化合物成分は、主に加硫工程中、その他の高温下使用時に、配合ゴムから移行・拡散する架橋剤により、架橋反応を生じ、架橋の結果、以下の作用を示す。
【0050】
第1は、架橋により、架橋の前後で接着剤層の体積およびモジュラス変化が生じ、その変化が大きい程接着力の耐久性を損なう。架橋反応は高温下において、特に進行するため、高温下での接着劣化が大きくなる。よって、この点からは、共役ジエン化合物成分は少ない方が好ましい。
【0051】
第2は、加硫初期に、熱により接着剤層と被着ゴムは相溶化し、粒子と被着ゴム中のポリマーが絡み合い、架橋することで、接着剤層−被着ゴム間の界面結合力を得る。よって、この点から、共役ジエン化合物成分が必要となる。
【0052】
これらの作用に鑑みて、従来の単一組成構造のVp−St−Bd共重合体ゴムラテックスは、ブタジエン含有量約70重量%付近のものを広く用いている。
【0053】
共役ジエン化合物含有量が少ない共重合体成分(a′)のみよりなるゴムラテックス粒子は、架橋による体積・モジュラス変化の影響が少なく、接着力の耐久性を向上させる作用が期待できるが、一方、被着ゴムへの相溶化で、粒子内の共重合体の分子鎖と被着ゴム分子鎖間で混合しにくくなり、共役ジエン化合物含有量が少ないため、架橋が少なくなり、接着剤層−被着ゴム間の界面結合力が小さく、その結果、接着のレベルが低くなって、特に、共役ジエン化合物含有量が40重量%以下の場合には、粒子の被着ゴムへの相溶化が著しく小さくなり、界面結合力がほとんど発生せず、容易に接着剤−被着ゴム間で接着破壊を起こすという不都合がある。
【0054】
よって、本発明者は、接着力の向上および高温下での接着力低下防止のために、同一粒子内に従来通りの共役ジエン化合物含有量(約70重量%)を有する共重合体成分(b′)と共役ジエン含有量が少ない共重合体成分(a′)を有する構造とした。
【0055】
すなわち、共役ジエン化合物含有量が少ない単量体混合物(a)と、従来レベルの共役ジエン化合物含有量の単量体混合物(b)とを分割して重合した粒子は、加硫初期に、共重合体粒子とゴムポリマー分子鎖の絡み合い、ゴムラテックス粒子内の共重合体成分(b′)が共加硫することで、従来と同様の接着剤−ゴム界面結合力が得られ、また、同時に、ゴムラテックス粒子全体では、共役ジエン化合物含有量が少なくなるため、加硫や製品使用時等で熱的入力が高温または長時間となるとき、架橋反応に伴う体積およびモジュラス変化による影響が少なくなり、接着力、特に、耐熱耐久性を向上させることができる。
【0056】
本発明では、ピリジン環含有ビニル化合物としては、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、1種または2種以上を使用することができる。好ましくは、2−ビニルピリジンである。
【0057】
未置換・置換スチレンとしては、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−ジイソプロピルスチレン、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、1種または2種以上を使用することができる。
好ましくは、スチレンである。
【0058】
脂肪族ビニル化合物としては、アクリル酸、メタクリル酸などのエチレン不飽和酸モノマー、無水マレイン酸などのエチレン系不飽和酸無水物モノマー、メタクリル酸メチルなどのエチレン系不飽和酸エステルモノマー、エチレン、アクリロニトリル、塩化ビニルなどの脂肪族ビニル化合物モノマー等が挙げられ、1種または2種以上を使用することができる。
【0059】
共役ジエン化合物としては、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ジエン化合物系モノマーが挙げられ、1種または2種以上を使用することができる。
好ましくは、1,3−ブタジエンである。
【0060】
本発明にかかるVp−St−Bd系分割共重合体ゴムラテックスの単量体混合物(a)においてピリジン環含有ビニル化合物の含有量が3重量%未満では、接着剤組成物全体の接着力が低下し、好ましくなく、また、逆に、25重量%を越えるとラテックスの加硫反応が促進されて好ましくない。
【0061】
次に、未置換・置換スチレンまたは未置換・置換スチレンおよび脂肪族ビニル化合物の含有量が25重量%未満であると、ゴムラテックス粒子の強度が低下し、接着剤層の強度低下、ひいては、接着力の低下につながり、一方、80重量%を越えると、ゴムラテックス粒子が硬くなりすぎ、可撓性が低下し、製品を高歪下で使用した場合の接着力低下が激しくなる。
【0062】
共役ジエン化合物については、含有量が5重量%未満では、架橋が少なくなって、接着力が低下し、60重量%を越えると、架橋が多くなり、耐熱性が低下するので好ましくない。
【0063】
また、単量体混合物(b)において、ピリジン環含有ビニル化合物の含有量が5重量%未満であると前述と同様に接着剤層全体の接着力が低下し、25重量%を越えると、接着剤が脆くなり、好ましくない。
【0064】
次に、未置換・置換スチレンまたは未置換・置換スチレンおよび脂肪族ビニル化合物の含有量が5重量%未満であると、ゴムラテックス粒子、接着剤層の強度低下を引き起こし、接着力が低下し、逆に、45重量%を越えると、接着剤層と被着ゴムとの共加硫性が低下し、やはり接着力が低下し好ましくない。
【0065】
共役ジエン化合物の含有量については、40重量%未満であると、架橋が少なすぎ、接着力が低下し、逆に、83重量%超過となると、接着力が低下し好ましくない。
【0066】
なお、共重合体成分(a′)と共重合体成分(b′)との重量比が10/90〜80/20であれば、3種以上の組成の単量体混合物を分割重合させることができる。
【0067】
また、共重合体成分(a′)と共重合体成分(b′)の重量比については、10/90〜80/20であると規定するが、共重合体(a′)の重量比が少な過ぎると、従来品のVp−St−Bd−共重合体ゴムラテックス対比、耐熱接着力向上の効果がわずかとなり、逆に、共重合体(a′)が多くなりすぎると、初期接着力が低下してしまうためである。
【0068】
製造したゴムラテックス粒子の組成は、NMR(核磁気共鳴)法にて測定し、チャートのピーク面積から重合組成比を求める方法、あるいは、重合体の粘弾性挙動を測定し、その損失から重合組成比を求める方法などによって、求めることができる。
【0069】
また、ゴムラテックスをオスミウムで染色し、電子顕微鏡で観察することにより、粒子内に染色度の異なる共重合体による2層構造が観察される。
【0070】
また、ゴムラテックス中、本発明にかかるVp−St−Bd系分割共重体よりなる固形分が、ゴムラテックス固形分中20重量%以上必要であると規定するのは、これより少ない場合は、このラテックスを採用したことによる効果が得られないからである。
【0071】
なお、本発明におけるラテックスの調製は、公知の分割重合法で重合される。分割重合法としては、例えば、二段重合法、パワーフィード重合法などがあり、また単量体の添加法にも特に制限はなく、一括添加法、分割添加法、連続添加法等、本発明のような1つの粒子内に共重合体(a′)と共重合体(b′)を含むラテックスが得られる方法を用いることができる。
【0072】
具体的には、水にロジン酸カリウム等の乳化剤を溶解させた後、これに、単量体混合物(a)または(b)を添加する。更に、リン酸ナトリウム等の電解質および過酸化物類等を開始剤として加え、重合を行う。その後、所定の転化率に達した後、もう一方の単量体混合物(b)または(a)を添加し、重合を続ける。
【0073】
その後、所定の転化率に達した後、電荷移動剤を加え、重合を停止させ、更に残留する単量体を除去することによって、組成比の異なる重合体からなる構造のゴムラテックスが得られる。
【0074】
ノボラック型縮合物は市販品(例えば、インドスペック社製:商品名ペナコライトR50、住友化学株式会社製:商品名スミカノール700(s))および次の方法等による合成品を用いることができる。
【0075】
即ち、レゾルシンを水に溶解し、ホルムアルデヒドを添加後、100〜110℃の温度範囲内の一定温度で6〜8時間の範囲内の一定時間熱処理を行って、得られた反応物である。
【0076】
これらの縮合物は、単独で用いても、二種以上を併用してもよく、レゾルシン以外のフェノール誘導体とホルムアルデヒドとのノボラック型縮合物でもよい。
【0077】
また、得られた反応物について、トルエン、キシレン等の溶媒抽出により、主にレゾルシンモノマー、2核のレゾルシン−ホルムアルデヒド縮合物などの低分子量の化合物を抽出するなどの、実施例に示す方法で、分子量分布が違うノボラック型縮合物を調製した。
【0078】
これらノボラック型縮合物の分子量分布を、GPCによる面積比で測定することができる。
【0079】
また、本発明にかかる共重合体ゴムラテックス固形分100重量部に対して、熱硬化性樹脂が固形分で14重量部未満では、接着剤組成物とポリエステル材料等との接着力が低下し、逆に、205重量部超過では、接着剤組成物と被着ゴムとの接着力が低下するため好ましくない。さらに、38重量部未満、115重量部超過では、熱硬化性樹脂構成成分のノボラック型縮合物、レゾール型縮合物の配合量のいずれかが好ましい範囲でなくなるため、好ましくない。38〜115重量部のとき、ゴムラテックスと両縮合物とのバランスがとれ、本発明の効果が顕著である。
【0080】
なお、ゴムラテックス固形分100重量部に対して、熱硬化性樹脂の固形分が14〜205重量部の範囲であれば、必要に応じて、レゾルシン−ホルムアルデヒド縮合物以外の熱硬化性樹脂成分、あるいは第三成分を含むレゾルシン−ホルムアルデヒド樹脂等を添加してもよい。
【0081】
単量体混合物(a)および単量体混合物(b)のそれぞれについて、脂肪族ビニル化合物が15重量%以下であると好ましいが、これは、これより多いと、未置換・置換スチレンの含有量が減り、本発明の効果が減少するからである。また、脂肪族ビニル化合物が5重量%以下の場合には、より明確に本発明の効果が得られる。
【0082】
単量体混合物(a)よりも、単量体混合物(b)の方が、共役ジエン化合物の含有率が高いことを規定するが、これは、接着性が劣るためである。
【0083】
本発明においては、ゴムラテックス成分中に上記本発明にかかる分割共重合体以外の成分を80重量%以下で含有することができ、例示すると、ビニルピリジン−共役ジエン化合物系共重合体ラテックスおよびそのカルボキシ変性ラテックス、スチレン−ブタジエン共重合体ラテックスおよびその変性ラテックス、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ラテックスおよびその変性ラテックス、天然ゴムラテックス、アクリル酸エステル共重合体系ラテックス等であり、これらを1種または2種以上含有可能である。
【0084】
なお、これらの成分が単量体混合物(b)の組成範囲を満たす単量体混合物から重合で得られるVp−St−Bd系共重合体ではない場合は、その含量を70重量%以下としたとき、本発明の効果がより明確となり好ましい。
【0085】
ここで、ゴムラテックスと混合下のレゾール型縮合物の含有量が、ゴムラテックス固形分100重量部に対して固形分で4重量部未満であると、コードに接着剤組成物を塗布する過程で、粘着性が強く、処理機を汚し、延いては接着剤塗布状態の悪化で接着力が低下する傾向にあり、逆に、35重量部を越えると、被着ゴムと接着剤層の接着が低下する傾向にあり、好ましくない。特に、8重量部以上15重量部以下のとき、ポリエステルコード等に塗布された接着剤の粘着性が最適となり、治具、機械への付着、あるいは、長時間経過したときのコード等同士の付着が抑止でき、さらに、接着剤表面の状態も良好で、高い接着力が得られる。
【0086】
また、ここで、ノボラック型縮合物の含有量が、ゴムラテックス固形分100重量部に対して固形分で10重量部未満であると、接着力に対する接着促進効果がわずかで、逆に、170重量部を越えると、接着剤組成物と被着ゴムとの接着が低下するので好ましくない。特に、30重量部以上、100重量部以下で、接着促進効果が顕著で好ましい。
【0087】
レゾール型縮合物は、レゾール化反応時にゴムラテックスと混合下で得られることが好ましいが、これは、接着剤組成物の粘着性を下げて、付着処理工程におけるスケール発生やガムアップ発生を抑止するためである。
【0088】
なお、レゾール化させて得られるレゾルシン−ホルムアルデヒド縮合物をゴムラテックスとの混合下で反応させる方法は、アルカリ性液下で、レゾルシン−ホルムアルデヒド縮合物の原材料(レゾルシン、比較的低分子量のレゾルシン−ホルムアルデヒド縮合物、ホルマリン)とラテックスとを混合させる方法、反応開始時はラテックスと混合せず、アルカリ液性下で、レゾルシン−ホルムアルデヒド縮合物の原材料でレノール化反応を開始させるが、なるべく、反応初期段階で低縮合度の反応中間体をラテックスと混合して反応を続行させる方法等が一般的に用いられているが、レゾール型レゾルシン−ホルムアルデヒド縮合物の縮合反応が終了する(判定方法は前記の通りである)以前にゴムラテックスと混合させる。
【0089】
前記ノボラック型縮合物は、RFL液に、接着促進剤として添加することが好ましいが、これは、前述のとおり、ノボラック型縮合物の高分子量化を防いで、接着促進剤としての機能を維持するためである。
【0090】
ノボラック型縮合物についても種々検討した結果、該樹脂においてはGPCによる分析で、レゾルシン核が2〜4個連結している成分により得られる面積比が40%以上、好ましくは50%以上であると接着力が良好なことがわかり、また、同じくGPCによる分析で、モノマーによるピーク面積比が25%以下であることが、耐熱性を含めた、接着力を維持する上で好ましいことがわかった。
【0091】
また、5核体以上の成分が多くなると高分子量化に伴い、樹脂の水溶性が低下する傾向があり、また、接着形成過程での樹脂の拡散性が低下し、接着効果が小さくなるほか、ゴムラテックスの凝集力が大きくなるので、接着剤の弾性が増し、耐久性は良くなるが、粘着性は低下し、やはり接着効果が小さくなる傾向がある。
【0092】
以上のように構成された接着剤組成物をコード等、例えばポリエステルコードに付着させ、適度な熱処理を施すことによって、接着処理されたポリエステルコードを作成することができる。
【0093】
このようにして得られたコードを未加硫ゴムに埋設し加硫することによって該コードとゴムを強固に接着させることができる。
【0094】
接着剤組成物をコードに付着させる方法としては、接着剤組成物にコードを浸漬する方法、接着剤組成物をハケで塗布する方法、接着剤組成物をスプレーする方法等があるが、必要に応じて適当な方法を選択することができる。
【0095】
乾燥に引き続いて行う熱処理は、コードのポリマーのガラス転移温度以上、好ましくは、該ポリマーの〔融解温度−70℃〕以上、〔融解温度−20℃〕以下の温度で施すのが好ましい。
【0096】
この理由としては、ポリマーのガラス転移温度未満では、ポリマーの分子運動性が悪く、接着剤組成物のうちの、接着/粘着付与樹脂とポリマーとが十分な相互作用を行えないため、接着剤組成物とコードの結合力が得られないためである。
【0097】
また、ポリマーの〔融解温度−20℃〕を越える温度では繊維材料や接着剤組成物中のゴムラテックスが劣化傾向にある。
【0098】
本発明の接着剤組成物は、ポリエステル材料が好ましい。ポリエステルは、主鎖中にエステル結合を有する高分子であり、更に詳しくは、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。
【0099】
かかるポリエステルは、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。
【0100】
かかるポリエステル材料は、コード、ケーブル、フィラメント、フィラメントチップ、コード織物、帆布等のいずれの形態でも良い。また、予め電子線、マイクロ波、コロナ放電、プラズマ処理等の前処理加工されたものでもよい。
【0101】
本発明の接着剤組成物は、上記のようなポリエステル繊維の他、レーヨン、ビニロン、6−ナイロン、6,6−ナイロン、4,6−ナイロン等の脂肪族ポリアミド繊維、パラフェニレンテレフタルアミドに代表される芳香族ポリアミド繊維、カーボン繊維およびガラス繊維に代表される全ての材料に使用することができる。
【0102】
更に、エポキシ化合物またはイソシアネート化合物でポリエステル繊維、芳香族ポリアミド繊維、カーボン繊維等に代表される繊維の重合・紡糸過程、または、後処理加工されたもの、あるいは電子線、マイクロ波、プラズマ処理等で予め処理加工された繊維材料についても本発明の接着剤組成物を適用できる。
【0103】
これらの繊維材料についてもその形態はコード、ケーブル、フィラメント、フィラメントチップ、コード織物、帆布等のいずれでも良い。
【0104】
本発明の接着剤組成物は、タイヤ、コンベアベルト、ベルト、ホース、空気バネ等のあらゆるゴム製品に適用できる。
【0105】
【実施例】
以下に本発明を実施例および比較例に基づいて説明する。
なお、実施例中の固形分濃度は、JIS K6833「その他の接着剤」の測定方法における接着剤の不揮発分の測定方法に準拠して実施した。
【0106】
(1)Vp−St−Bd系分割共重合体ゴムラテックスの調製
(A)比較例1〜33、実施例1〜42に使用したゴムラテックスの調製
比較例1〜33、実施例1〜42に使用した、Vp−St−Bd系共重合体ゴムラテックスの調製は、窒素置換した5リットルの容量の攪拌機付きのオートクレーブを用い、これに脱イオン水130重量部、ロジン酸カリウム4.0重量部を仕込み溶解する。
【0107】
これに下記の通り、各組成の単量体混合物およびt−ドデシルメルカプタンを加えて重合を行い、濃度を調節し、固形分濃度40%のゴムラテックスを得た。
【0108】
(i)比較例3〜5、7〜11、17、19〜26、実施例1〜7、9〜34、および40〜42に使用したゴムラテックスの調製
表5〜9、および表11に示した組成の単量体混合物(a)と連鎖移動剤としてのt−ドデシルメルカプタン0.2重量部を仕込み、乳化する。その後、50℃に昇温後、過硫酸カリウム0.5重量部を加え、重合を開始する。単量体混合物(a)の反応率が80〜90%に達した後、これに表5〜9、および表11に示した単量体混合物(b)とt−ドデシルメルカプタン0.2重量部を添加し、さらに、重合を続ける。反応率が95%に達した後、ハイドロキノン0.1重量部を加え、重合を停止する。次に、減圧下、未反応単量体を除去し、共重合体ゴムラテックスを得た。
【0109】
(ii)比較例6、実施例8に使用したゴムラテックスの調製
表6に示した組成の単量体混合物(b)とt−ドデシルメルカプタン0.2重量部を仕込み、乳化する。その後、50℃に昇温後、過硫酸カリウム0.5重量部を加え、重合を開始する。単量体混合物(b)の反応率が80〜90%に達した後、これに表6に示した組成の単量体混合物(a)とt−ドデシルメルカプタン0.2重量部を添加し、さらに、重合を続ける。反応率が95%に達した後、ハイドロキノン0.1重量部を加え、重合を停止する。次に、減圧下、未反応単量体を除去し、共重合体ゴムラテックスを得た。
【0110】
(iii)比較例1、2、12、13に使用したゴムラテックスの調製
表5、7に示した組成の単量体混合物とt−ドデシルメルカプタン0.55重量部を仕込み、乳化する。その後、50℃に昇温後、過硫酸カリウム0.5重量部を加え、重合を開始する。反応率が90%に達した後、ハイドロキノン0.1重量部を加え、重合を停止する。次に、未反応単量体を除去し、共重合体ラテックスを得た。
【0111】
(iv)比較例15、18、31〜33に使用したゴムラテックスの調製
表7、8、11に示した組成の単量体混合物とt−ドデシルメルカプタン0.40重量部を仕込み、乳化する。その後、50℃に昇温後、過硫酸カリウム0.5重量部を加え、重合を開始する。反応率が90%に達した後、ハイドロキノン0.1重量部を加え、重合を停止する。次に、減圧下、未反応単量体を除去し、共重合体ゴムラテックスを得た。
【0112】
(v)比較例14に使用したゴムラテックスの調製
(iii)で調製した比較例1(または比較例12)のゴムラテックス90重量部と比較例18のゴムラテックスを10重量部の重量比で混合した。
【0113】
(vi)比較例16に使用したゴムラテックスの調製
(iii)で調製した比較例1(または比較例12)のゴムラテックス30重量部と比較例18のゴムラテックスを70重量部の重量比で混合した。
【0114】
(vii)比較例30のゴムラテックスの調製
日本合成ゴム株式会社のスチレン−ブタジエン共重合体ゴムラテックス(商品名JSR2108、固形分濃度40%)を使用した。
【0115】
(viii)実施例35〜37に使用したゴムラテックスの調製
(i)で調製した実施例1のVp−St−Bd分割共重合体ゴムラテックスと比較例30のスチレン−ブタジエン共重合体ゴムラテックス(SBRラテックス)を、表10に示した組成で混合した。
【0116】
(ix)比較例27〜29に使用したゴムラテックスの調製
(iii)で調製した比較例1のVp−St−Bd共重合体ゴムラテックスと前記SBRラテックスとを、表10に示した組成で混合した。
【0117】
(x)実施例38、39に使用したゴムラテックスの調製
(i)で調製した実施例1のVp−St−Bd系分割共重合体ゴムラテックス(iii)で調製した比較例1のVp−St−Bd共重合体ゴムラテックスを、表10に示した組成で混合した。
【0118】
(B)実施例43、比較例34に使用したゴムラテックスの調製
実施例43、比較例34に使用したVp−St−Bd系共重合体ゴムラテックスの調製は、窒素置換した5リットルの容量の攪拌機付きのオートクレーブを用い、これに脱イオン水130重量部、ポリオキシエチレンラウリルエーテル7.0重量部、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム0.05重量部を仕込む。これに、下記のとおり、各組成の単量体混合物およびt−ドデシルメルカプタンを加えて重合を行い、濃度を調節し、固形分濃度40%のゴムラテックスを得た。
【0119】
(i)実施例43に使用したラテックスの調製
表11に示した組成の単量体混合物(a)とt−ドデシルメルカプタン0.2重量部を仕込み、乳化する。その後、50℃に昇温後、過硫酸カリウム0.5重量部を加え、重合を開始する。単量体混合物(a)の反応率が80〜90%に達した後、これに、表11に示した組成の単量体混合物(b)とt−ドデシルメルカプタン0.15重量部を添加し、さらに、重合を続ける。反応率が95%に達した後、ハイドロキノン0.1重量部を加え、重合を停止する。次に、減圧下、未反応単量体を除去して、共重合体ゴムラテックスを得た。
【0120】
(ii)比較例34に使用したゴムラテックスの調製
表11に示した組成の単量体混合物とt−ドデシルメルカプタン0.35重量部を仕込み、乳化する。その後、50℃に昇温後、過硫酸カリウム0.5重量部を加え、重合を開始する。反応率が95%に達した後、ハイドロキノン0.1重量部を加え、重合を停止する。次に、減圧下、未反応単量体を除去して、共重合体ゴムラテックスを得た。
【0121】
(2)レゾール型縮合物とゴムラテックス混合物とからなる組成物の調製
(i)実施例1〜8、10〜43、比較例1〜4、6、8〜34の調製
上記(1)で得られたゴムラテックスと表1に示す組成のレゾール型縮合物原材料を混合した液を、表1に示す組成にて混合し、25℃で24時間熟成し、ゴムラテックスとレゾール型縮合物とからなる組成物を得た。
【0122】
(ii)実施例9、比較例7の調製
表1に示す組成のレゾール型縮合物原材料混合液を調製し、25℃で8時間静置後、上記(1)で得られたゴムラテックスを各重量部混合し、25℃で16時間熟成して、RFL液を得た。
【0123】
(3)ノボラック型縮合物の調製
ノボラック型縮合物は市販品(インドスペック社製 商品名ペナコライトR50、住友化学社製 商品名スミカノール700(s))および次の方法による合成品(実施例3〜7)を用いた。
【0124】
即ち、温度計、攪拌機、還流冷却器、滴下ロートを備えた反応装置に、レゾルシンを100重量部、水16.3重量部を仕込み、室温で溶解後、110℃で攪拌しながら37%ホルマリン97.7重量部を0.5時間かけて滴下し、更に6.0時間攪拌を続けた後、90℃まで冷却したところで、反応を抑止するため、pH調整剤として1Nアンモニア溶液1.3重量部を加えて約pH4に調整し、室温まで冷却し、表5の実施例3に示したノボラック型縮合物を得た。
【0125】
次に、上記縮合反応により得られたノボラック型縮合物から、分子量分布が違う実施例4、5、6のノボラック型縮合物を作成するため、モノマーおよび低分子成分をトルエンで抽出するが、本実施例では抽出効率を上げるため、上記縮合反応により得られたノボラック型縮合物を下記のように、濃縮(共沸蒸留)後、温度106℃で抽出した。
【0126】
すなわち、温度計、攪拌機、Dean−Stark型トラップ、リービッヒ冷却管、還流冷却器を備えた共沸蒸留/抽出装置に、上記縮合反応物水溶液100重量部とトルエン200重量部とを仕込み、90℃まで昇温後、共沸蒸留でノボラック型縮合物水溶液より水を留去し、共沸温度が106℃になるまで濃縮する。その後、温度106℃を維持して60分攪拌した後、5分間静置するとトルエン層と水層が分離するので、デカンテーションにより、レゾルシンモノマーや低分子量レゾルシン−ホルムアルデヒド縮合物を抽出しているトルエン約195重量部を取り除く。
【0127】
ここで、蒸留によりトルエンを留去すると、表5の実施例4に示したノボラック型縮合物を得ることができる。
【0128】
しかし、分子量分布が違う表5の実施例5のノボラック型縮合物を作成する場合は、ここで蒸留せず、続けて、以下の抽出操作を行った後、蒸留によりトルエンを留去して得ることができる。
【0129】
即ち、再度、トルエン100重量部を加え、106℃で60分攪拌後、5分静置し、トルエン抽出層をデカンテーションにより取り除く。
【0130】
なお、より低分子量成分が少ない表5の実施例6は、上記の抽出操作を更に2度繰り返した後に、蒸留によりトルエンを留去して得ることができる。
【0131】
また更に、実施例6のノボラック型縮合物より高分子量成分(5核体以上)を減らした組成の実施例7は、分子量の大きいノボラック型縮合物成分ほど水への溶解性が劣るため、下記のように、低温の水で析出することを利用して得ることができる。
【0132】
即ち、実施例6のノボラック型縮合物を温度95℃とし、95℃の水100重量部に希釈した後、5℃に冷却し、そのまま一日静置して析出物を沈下させ、上澄み液をデカンテーションして得る。
【0133】
これらのノボラック型縮合物の分子量分布はゲルパーミエーションクロマトグラフ測定機〔TOSOH社 商品名:HLC−8020〕により次の方法で測定する。
【0134】
ノボラック型縮合物の水溶液32mgにテトラヒドロフランを10ml加え、シリンジで2μl採取した試料を、キャリヤー溶媒にテトラヒドロフラン(試薬一級品)を使用し、カラムにG2000HxLを1本使用し、40℃の雰囲気温度で流速1ml/分とし、留出分をRI検出器により分子量パターンを測定する。代表例として図1に示すようなGPCチャートの面積より、各核体の量を次のように決めた。
【0135】
(ア)得られたGPC波形の数体のピークを低分子量側からモノマーM、2核体D、3核体T、4核体Q、5核体以上をPとする。
(イ)低分子量側のピークのすそ野と高分子側のピークのすそ野を結び、これをベースラインとする(x)。
(ウ)各分子量を示す波形のピーク間の谷(最低部)からベースラインに対し、垂線(y)をおろす。これを隣り同士の核体の境界とする。
(エ)各核体を示すチャートの面積を全体の面積(M+D+T+Q+Pの面積)に対する百分率で表し、これを各核体の含有量とした。
【0136】
また、市販品、合成品のノボラック型縮合物水溶液は、前記の方法で固形分濃度を測定し、必要であれば水を添加し、固形分濃度を50%とした(なお、水添加は温度95℃で行い、室温へ冷却した。)。
【0137】
(4)接着剤組成物の調製
(i)実施例1〜43、比較例1、2、9、11〜34
表1に示す品種のノボラック型レゾルシン−ホルムアルデヒド縮合物(固形分濃度50%)を表2に示す組成で苛性ソーダ液によりpHを調整し、接着促進剤液とする。この溶液を(2)で得られたRFL液に表1に示す組成で添加して接着剤組成物を作成する。
【0138】
(ii)比較例4
比較例4の接着剤組成物として、レゾルシンを表3に示す組成にて苛性ソーダ液とし、この水溶液を(2)で得られたRFL液に表1に示す組成で添加して接着剤組成物を作製する。
【0139】
(iii)比較例5
固形分濃度50%のノボラック型縮合物を表2に示す組成にて苛性ソーダ液とし、この水溶液を(1)で得られたゴムラテックス400重量部に350重量部添加して接着剤組成物を作製する。
【0140】
(iv)比較例3、6、7、8、10
比較例3、6、7、8、10の接着剤組成物として、(2)で調整したRFL液をそのまま用いた。
【0141】
(5)接着剤組成物処理コードの作製
ポリエステル材料として、撚構造1500d/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用い、(4)で得た接着剤組成物に浸漬し、次に、150℃で1.5分間乾燥後、240℃に保った雰囲気下で2分間処理した。
【0142】
(6−1)加硫I
(5)で得た接着剤組成物処理コードを表4に示す配合の未加硫状態のゴム組成物に埋め込み、170℃×30分、20Kg/cm2の加圧下で加硫する。
【0143】
(7−1)初期接着力の測定
(6−1)で得た加硫物からカードを掘り起こし、30cm/分の速度でコードを加硫物から剥離する時の抗力を測定し、これを初期接着力とした。結果を表5〜11に示す。
【0144】
(6−2)加硫II
(5)で得た接着剤組成物処理コードを表4に示す配合の未加硫ゴム組成物に埋め込み、190℃×30分、20Kg/cm2の加圧下で加硫する。
【0145】
(7−2)耐熱接着力の測定
(6−2)で得た加硫物からコードを掘り起こし、前記と同様に、30cm/分の速度でコードを加硫物から剥離する時の抗力を測定し、これを耐熱接着力とした。結果を表5〜11に示す。
【0146】
(8)タイヤ耐久性
(5)で得た処理コードを使用し、カーカスプライとして1層用いて、185/70R14のサイズの乗用車用ラジアルタイヤを作成した。
【0147】
作成したタイヤについて、JIS D 4230の5.3.1の方法でリム組みを行い、同じく5.3.2の試験装置を用い、同じく5.3.3の試験方法において、第3段階終了後も連続して、24時間毎に荷重を5%ずつ増加させ、タイヤが破壊するまでの総走行距離を測定し、比較例3の接着剤組成物を用いた場合の結果を100とした指数表示を表5〜7に示し、タイヤ耐久性(A)とした。
【0148】
また、撚構造1500d/2、上撚数23回/10cm、下撚数23回/10cmのポリエチレンテレフタレートタイヤコードを作製した。このコードを各接着剤組成物に浸漬し、150℃で1.5分間乾燥後、240℃に保った雰囲気で2分間熱処理し、接着処理加工を行った。
【0149】
この処理加工コードを使用し、ベルトプライとして2層用いて、185SR14のサイズの乗用車用ラジアルタイヤを作成した。
【0150】
作成したタイヤについて、JIS D 4230の5.3.1の方法でリム組みを行い、同じく5.3.2の試験装置を用い、同じく5.4.3の試験方法において、第4段階終了後も連続して、30分毎に速度を10km/hずつ増加させ、タイヤが破壊するまでの総走行距離を測定し、比較例3の接着剤組成物を用いた場合の結果を100とした指数表示を同じく表5〜7に示し、タイヤ高速耐久性(B)とした。
【0151】
さらに、撚構造1500d/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作製した。このコードを各接着剤組成物を浸漬し、150℃で1.5分間乾燥後、240℃に保った雰囲気で2分間熱処理し、接着処理加工を行った。
【0152】
この処理加工コードを使用し、カーカスプライとして3層用いて、6.50R15、10PR(プライレーティング)のサイズの小型トラック用ラジアルタイヤを作成した。
【0153】
作成したタイヤについて、JIS D 4230の5.3.1の方法でリム組みを行い、同じく5.3.2の試験装置を用い、同じく5.3.3の試験方法において、第3段階終了後も連続して、24時間ごとに荷重を10%ずつ増加させ、タイヤが破壊するまでの総走行距離を測定し、比較例3の接着剤組成物を用いた場合の結果を100とした指数表示を同じく表5〜7に示し、タイヤ耐久性(C)とした。
【0154】
【表1】
【0155】
【表2】
【0156】
【表3】
【0157】
【表4】
【0158】
【表5】
【0159】
【表6】
【0160】
【表7】
【0161】
【表8】
【0162】
【表9】
【0163】
【表10】
【0164】
【表11】
【0165】
【表12】
表5〜11に示す通り、各実施例は、それぞれ比較例に比べ、初期接着力、耐熱接着力、およびタイヤ(高速)耐久性に優れていることがわかる。
【0166】
なお、具体的には以下の通りである。
比較例5は、実施例1に対してレゾール型縮合物がない例である。
実施例7は、ノボラック型縮合物の5核体以上を減らした例である。
実施例8は、実施例1と同様な組成であるが、ゴムラテックス調製の際、単量体混合物の投入順が逆の例である。
比較例6は、実施例8に対しノボラック型縮合物が配合されていない例である。
実施例9は、実施例1に対してレゾール型縮合物の調製法が異なる例である。
比較例7は、実施例9に対しノボラック型縮合物が配合されていない例である。
比較例8は、レゾール型縮合物の製造原料として、ノボラック型縮合物(ISC−R50)を併用した例である。ノボラック型縮合物はレゾール型縮合物の原料として供される場合は、本発明のような接着力の向上が得られないことがわかる。
実施例10は、比較例8にノボラック型縮合物を配合した例である。
【0167】
実施例11、12、比較例5、9は、ゴムラテックス固形分100重量部に対して、レゾール型縮合物の配合量範囲を4〜35重量部とするのが適当であることがわかる例である。
【0168】
比較例10は、レゾルシン−ホルムアルデヒド樹脂の総量が、実施例1と同量の84重量部とした場合の例である。この総量が同じでも、高接着力を得るためには、ノボラック型縮合物が必要なことがわかる。
【0169】
実施例13、14、15、比較例11は、ゴムラテックス固形分100重量部に対して、ノボラック型縮合物の配合量の範囲が10〜170重量部であることがわかる例である。
【0170】
また、実施例1〜7は、ノボラック型縮合物が、レゾルシン核が2〜4個連結している成分が、GPCの分析による面積比で、40%以上、好ましくは50%以上であることが、耐熱性を含めて、高い接着力を得るために必要であることがわかる例である。更に、同じく、GPCよる分析で、モノマー成分によるピーク面積比が25%以下、レゾルシン核が5核体以上連結している成分が50%以下が適当であることもわかる。
【0171】
実施例16〜19、比較例17は、単量体混合物(a)によって得られる共重合体と単量体混合物(b)によって得られる共重合体の重量比が10/90〜80/20であることが、初期接着力が同等あるいはそれ以上の効果を得、耐熱接着力の低下を抑制するために必要であることがわかる例である。
【0172】
なお、比較例12〜16、18は、単一組成の単量体混合物を重合させたゴムラテックス粒子を用いた例である。
比較例12はその重合体組成比が実施例16〜19等の共重合体(b′)の組成に等しく、比較例18は、その重合体組成比が実施例16〜19等の共重合体(a′)の組成に等しく、比較例13はその重合体組成比が実施例16の粒子全体の組成に等しく、比較例15はその重合体組成比が実施例19の粒子全体の組成に等しい。比較例14、16はその重合体組成比が実施例16〜19等の共重合体成分(b′)の組成に等しい比較例12と共重合体成分(a′)の組成に等しい比較例18を混合させたもので、比較例14は、その混合比が実施例16の共重合体成分(a′)/共重合体成分(b′)の重量比に等しく、比較例16は、その混合比が実施例19の共重合体成分(a′)/共重合体成分(b′)の重量比に等しい。
これらの接着力は、初期接着力、耐熱接着力共に、各実施例に比べて劣っており、同一粒子内に、組成比が異なる共重合体を有する構造であることも要求されることがわかる。
【0173】
実施例20〜28、比較例19〜22は、単量体混合物(a)の単量体組成の範囲が、単量体混合物(b)より低いブタジエン含有率で、かつ、ビニルピリジン3〜25重量%、スチレン25〜80重量%、およびブタジエン5〜60重量%であることがわかる例である。
【0174】
実施例29〜34、比較例23〜26は、単量体混合物(b)の単量体組成の範囲が、単量体混合物(a)より高いブタジエン含有率で、かつ、ビニルピリジン5〜25重量%、スチレン5〜45重量%、及びブタジエン40〜83重量%であることがわかる例である。
【0175】
実施例2、35〜39、比較例27〜30は、本発明のVp−St−Bd系分割共重合体ゴムラテックスを20重量%以上含有すれば効果があることがわかる例である。
【0176】
比較例27〜29は、スチレン−ブタジエン共重合体ゴムラテックスを、実施例38、39は、単量体混合物(b)の組成範囲を満たす単量体混合物から重合で得られるVp−St−Bd共重合体ゴムラテックスを混合して用いた例である。
【0177】
実施例40〜43は、分割重合させて得られるVp−St−Bd共重合体ゴムラテックスについて、単量体混合物(a)と単量体混合物(b)のスチレン単量体の一部を他の共重合可能な単量体単位(脂肪族ビニル化合物)と代替した例である。本発明の主旨を損なわない程度の量であれば、代替可能であることがわかる。
【0178】
なお、比較例31〜34は、単量体混合物(a)と単量体混合物(b)を分割重合して得られるビニルピリジン−スチレン−ブタジエン共重合体粒子であることが必要であることがわかる例である。
【0179】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかるゴムラテックスを配合することにより、加硫反応に伴う接着劣化が抑制されるため、加硫工程や製品使用時など高温下における接着力の低下を抑制するという効果を得ることができる。
【0180】
また、本発明の接着剤組成物に用いられるノボラック型縮合物の、接着/粘着性付与樹脂としての作用により、補強材とゴムとの接着力を向上させる効果を得ることができる。
【0181】
また、本発明の接着剤組成物は、ゴムとその補強材とを接着するに際し、一液形態であり、保存安定性がよく、毒性・環境汚染がなく、接着処理による繊維強度の低下がなく、高接着性であり、また、加工過程および使用時に加わる高温度に対しても十分な高接着力を維持でき、つまり、十分な耐熱性を有する等の効果を得ることができる。
【0182】
さらに、本発明にかかる接着剤組成物を使用して、高速・高荷重、つまり、高温・高歪下で使用しても接着低下、強度低下を引き起こさない高耐久性の空気入りタイヤを具現化できるという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のノボラック型縮合物のGPCチャートの一例である。
Claims (7)
- ピリジン環含有ビニル化合物3〜25重量%、未置換・置換スチレンまたは未置換・置換スチレンおよび脂肪族ビニル化合物25〜80重量%、および共役ジエン化合物5〜60重量%で構成される単量体混合物(a)と、
ピリジン環含有ビニル化合物5〜25重量%、未置換・置換スチレンまたは未置換・置換スチレンおよび脂肪族ビニル化合物5〜45重量%、および共役ジエン化合物40〜83重量%で構成される単量体混合物(b)とを分割重合させて得られ、
前記単量体混合物(a)の重合によって得られる共重合体成分(a′)と前記単量体混合物(b)の重合によって得られる共重合体成分(b′)との重量比が10/90〜80/20であり、かつ前記単量体混合物(a)よりも、前記単量体混合物(b)の方が、共役ジエン化合物の含有率が高いビニルピリジン−スチレン−ブタジエン系分割共重合体20〜100重量%を含むビニルピリジン−スチレン−ブタジエン系分割共重合体ゴムラテックスの固形分100重量部に対して、
レゾルシンとホルムアルデヒドとをレゾール化反応させて得られるレゾール型縮合物と、レゾルシンとホルムアルデヒドとをノボラック化反応させて得られるノボラック型縮合物とを含んでなる熱硬化性樹脂を固形分で34〜205重量部含んでなり、このうち前記ノボラック型縮合物が10〜170重量部含まれることを特徴とする接着剤組成物。 - 前記熱硬化性樹脂を固形分で34〜205重量部含んでなり、このうち前記ノボラック型縮合物が30〜100重量部含まれることを特徴とする請求項1記載の接着剤組成物。
- 単量体混合物(a)および単量体混合物(b)のそれぞれについて前記脂肪族ビニル化合物が15重量%以下であることを特徴とする請求項1又は2記載の接着剤組成物。
- 前記ゴムラテックスの固形分中、スチレン−ブタジエン共重合体および/または前記単量体混合物(b)の組成範囲を満たす単量体混合物から重合で得られる共重合体が80重量%以下含まれることを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の接着剤組成物。
- 前記レゾール型縮合物は、前記ゴムラテックスとの混合下でレゾール化反応させることにより得られることを特徴とする請求項1〜4のうちいずれか1項に記載の接着剤組成物。
- 前記ノボラック型縮合物は、前記ゴムラテックスと前記レゾール型縮合物とからなる組成物に、接着促進剤として添加することを特徴とする請求項1〜5のうちいずれか1項に記載の接着剤組成物。
- 前記ノボラック型縮合物は、ゲルパーミエーションクロマトグラフによる分析で、レゾルシン核が2〜4個連結している成分により得られる面積比が、40%以上であることを特徴とする請求項1〜6のうちいずれか1項に記載の接着剤組成物。
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