JP5432165B2 - タイヤ製造用水系接着剤混合物 - Google Patents
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Description
本発明は，タイヤ製造用水系接着剤混合物に関する。
タイヤ製造において，セメントとして通常既知の接着剤混合物は，有機溶剤系である。この種の接着剤混合物は，著しく接着力があり，また主としてゴムが有機溶剤に直ちに溶解し，他のゴムとブレンドし，いったん有機溶剤が蒸発すれば実用的に一体物を形成する理由のため使用が容易である。
この種の接着剤混合物は，大量の有機溶剤を含むという大きな欠点があり，既知のように揮発性が高く，その特性ゆえに環境問題を引き起こす可能性がある。
これら総ての理由により，最近の欧州指令は，タイヤ製造時の有機溶剤の使用を徹底的に削減する義務を課し，製造業者にゴム層の正確な接着を確保する代替解決策を工夫することを強制している。
従来の接着剤混合物の１つの代替策は，有機溶剤を水性溶剤で置換し，本質的に疎水性の成分の水への分散を確保する問題をもたらす水系接着剤混合物である。これは，既知のとおり，当該成分を結合可能な疎水性基と，その水中での分散を確保し得る親水性基とを備える乳化剤を用いて行われる。しかし，試験によれば，乳化剤の存在が接着剤混合物の接着強度を弱めることがある。
そのため，水系接着剤混合物中の乳化剤使用量を最小限に抑えることがきわめて重要な課題である。
乳化剤を最も必要とする成分の１つがカーボンブラックであり，通常用いるカーボンブラックの有機性と，その接着剤混合物中での使用量が多いことの両方による。
本発明の目的は，既知技術の問題を解決すべく設計された水系接着剤混合物を提供することにある。
本発明によれば，５〜８０質量％の水と，１０〜６０質量％の架橋可能な不飽和鎖のポリマー基材と，０．２〜１質量％の硫黄と，０．０１〜３０質量％の補強充填剤と，０．１〜３質量％の亜鉛華と，０．１〜１質量％の促進剤と，０．１〜１５質量％の乳化剤とを含むタイヤ製造用の水系接着剤混合物であって，
前記補強充填剤が−ＡｒＡy型の官能表面基を有するカーボンブラックを含み，
Ａｒがフェニル基，ナフチル基，アントラセニル基，フェナントレニル基，ビフェニル基及びピリジニル基から選択した芳香族ラジカルであり，
ＡがＣＯＯ-又はＳＯ3 -官能基であり，
ｙは，Ａｒがフェニル基の場合１〜５の整数，Ａｒがナフチル基の場合１〜７の整数，Ａｒがアントラセニル基，フェナントレニル基又はビフェニル基の場合１〜９の整数，Ａｒがピリジニル基の場合１〜４の整数であることを特徴とする水系接着剤混合物を提供する。
前記補強充填剤が−ＡｒＡy型の官能表面基を有するカーボンブラックを含み，
Ａｒがフェニル基，ナフチル基，アントラセニル基，フェナントレニル基，ビフェニル基及びピリジニル基から選択した芳香族ラジカルであり，
ＡがＣＯＯ-又はＳＯ3 -官能基であり，
ｙは，Ａｒがフェニル基の場合１〜５の整数，Ａｒがナフチル基の場合１〜７の整数，Ａｒがアントラセニル基，フェナントレニル基又はビフェニル基の場合１〜９の整数，Ａｒがピリジニル基の場合１〜４の整数であることを特徴とする水系接着剤混合物を提供する。
使用するカーボンブラックは，１５０ｎｍ以下の平均粒度分布を有することが好ましい。
使用するカーボンブラックは，ヨウ素価として表わされる１５０〜２２５ｇ／ｋｇの表面積を有することが好ましい。
水系接着剤混合物は，４．０〜２５．０質量％の補強充填剤を含むことが好ましい。
水系接着剤混合物は，０．１〜３．０質量％の乳化剤を含むことが好ましい。
以下の例は，本発明の明快な理解のための単なる例示であり，なんら限定を加えるものではない。
３種の接着剤混合物Ａ，Ｂ，Ｃを調製した。混合物Ａは有機溶剤系接着剤混合物であり，混合物Ｂは既知の技術による水系接着剤混合物であり，混合物Ｃは本発明による水系接着剤混合物である。
これら３種の混合物の組成を表１に示す。
カーボンブラック（１）はタイヤ製造混合物に通常用いる標準的なカーボンブラックであり，カーボンブラック（２）は市販のカーボンブラックであって，請求項に規定したようにその有機基−ＡｒＡyがＡｒとしてフェニル基，ＡとしてＣＯＯ-を有し，また１３０ｎｍの平均粒度分布を有する。
請求項に規定した水系接着剤混合物に用いるカーボンブラックは，キャボット社の米国特許第５，５５４，７３９号に記載されているとおりに調製し，その内容をここに参照して援用する。
当業者に明らかなように，天然ゴムに加えて，本発明の接着剤混合物は，共役ジエン及び／又は脂肪族若しくは芳香族ビニルモノマーの重合により得た任意の架橋可能な鎖状ポリマー基材を含んでもよい。例えば，使用可能なポリマー基材は，天然ゴム，１，４−シスポリイソプレン，ポリブタジエン，ハロゲン化されていてもよいイソプレン−イソブテン共重合体，ブタジエン−アクリロニトリル共重合体，溶液又はエマルジョンのスチレン−ブタジエン共重合体及びスチレン−ブタジエン−イソプレン三元共重合体，並びにエチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体を含む群から選択される。かかるポリマー基材は単独又は混合して使用することができる。
実験室での試験
各混合物を，接着性はＡＳＴＭ規格Ｄ６２４に従って未硬化及び硬化ゴムの両方について試験し，粘弾性特性はＡＳＴＭ規格Ｄ５２８９に従って試験し，粘度はＡＳＴＭ規格Ｄ６０８０に従って試験した。表２に試験結果を示す。
各混合物を，接着性はＡＳＴＭ規格Ｄ６２４に従って未硬化及び硬化ゴムの両方について試験し，粘弾性特性はＡＳＴＭ規格Ｄ５２８９に従って試験し，粘度はＡＳＴＭ規格Ｄ６０８０に従って試験した。表２に試験結果を示す。
＊ ＡＳＴＭ規格１３８２に従い，１６０℃の一定温度で１０分間硬化することにより硬化ゴムを得た。
表２に示すように，少量の乳化剤を含有する混合物Ｃは有機溶剤系接着剤混合物（混合物Ａ）と同じ接着力値を有する一方，大量の乳化剤を含有する混合物Ｂは接着強度がずっと低い。
請求項に規定したような官能表面基を含むカーボンブラックを使用することにより，水系接着剤混合物中に用いる乳化剤の量を低減することが可能となる。実際，このような官能基を含むカーボンブラックは，水への分散用乳化剤を必要としない。
表２に示すように，請求項に規定したようなカーボンブラックを用いると，粘度や粘弾性特性のような混合物の他の特性を全く損なうことがない。
Claims (5)
- ５〜８０質量％の水と，１０〜６０質量％の架橋可能な不飽和鎖のポリマー基材と，０．２〜１質量％の硫黄と，０．０１〜３０質量％の補強充填剤と，０．１〜３質量％の亜鉛華と，０．１〜１質量％の加硫促進剤と，０．１〜３．０質量％の乳化剤とを含み，
前記補強充填剤が−ＡｒＡｙ型の官能表面基を有するカーボンブラックを含み，
Ａｒはフェニル基，ナフチル基，アントラセニル基，フェナントレニル基，ビフェニル基及びピリジニル基から選択した芳香族ラジカルであり，
ＡはＣＯＯ−又はＳＯ３ −官能基であり，
ｙはＡｒがフェニル基の場合１〜５の整数，Ａｒがナフチル基の場合１〜７の整数，Ａｒがアントラセニル基，フェナントレニル基又はビフェニル基の場合１〜９の整数，Ａｒがピリジニル基の場合１〜４の整数であることを特徴とするタイヤ製造用水系接着剤混合物。 - 前記カーボンブラックが１５０ｎｍ以下の平均粒度分布を有する請求項１に記載の水系接着剤混合物。
- 前記カーボンブラックがヨウ素価として表わされる１５０〜２２５ｇ／ｋｇの表面積を有する請求項１又は２に記載の水系接着剤混合物。
- 前記補強充填剤を４．０〜２５．０質量％含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の水系接着剤混合物。
- 請求項１〜４のいずれか一項に記載の水性接着剤混合物を用いて製造したタイヤ。
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