JP6623727B2 - Rubber cord composite and pneumatic tire using the same - Google Patents
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Description
本発明は、スチールコードとトッピングゴムとの接着性を高めうるゴム・コード複合体、及びそれを用いた空気入りタイヤに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a rubber-cord composite capable of improving the adhesion between a steel cord and topping rubber, and a pneumatic tire using the same.
例えば、空気入りタイヤ等のゴム製品の補強素子としてスチールコードが多用されている。スチールコードで補強されたゴム・コード複合体では、スチールコードとトッピングゴムとの接着性を高めるために、一般に、コード側にブラスメッキ層(銅と亜鉛の2元メッキ)が施されている。 For example, steel cords are frequently used as reinforcing elements for rubber products such as pneumatic tires. In a rubber cord composite reinforced with a steel cord, a brass plating layer (binary plating of copper and zinc) is generally applied to the cord side in order to increase the adhesion between the steel cord and the topping rubber.
ブラスメッキ層とゴムとの接着性は、加硫時、ゴム中に配合された硫黄(S)と、ブラスメッキ層中の銅(Cu)とが架橋反応して結合し、ブラスメッキ層とトッピングゴムとの間に接着反応層(CuS層)が形成されることにより発現される。しかし、ブラスメッキでは、加硫初期の接着性(以下、「初期接着性」という場合がある。)は良好であるものの、高温高湿の湿熱環境下の接着性(以下、「湿熱接着性」という場合がある。)は悪化する。これは、湿熱環境下ではブラスメッキ内の銅がゴム中に溶出し易くなり、溶出した銅が接着反応層(CuS層)中の架橋密度を低下させるためと考えられる。 The adhesiveness between the brass plating layer and the rubber is such that, during vulcanization, sulfur (S) compounded in the rubber and copper (Cu) in the brass plating layer undergo a cross-linking reaction and bond with the brass plating layer to form a topping. This is manifested when an adhesive reaction layer (CuS layer) is formed between the rubber and the rubber. However, in the brass plating, although the adhesiveness at the initial stage of vulcanization (hereinafter, sometimes referred to as “initial adhesiveness”) is good, the adhesiveness in a high-temperature, high-humidity, wet-heat environment (hereinafter, “wet-heat adhesiveness”). May worsen). This is considered to be because copper in the brass plating easily elutes into the rubber under a moist heat environment, and the eluted copper lowers the crosslink density in the adhesive reaction layer (CuS layer).
そこで、銅の溶出を抑えて湿熱接着性を改善するために、トッピングゴム中に有機酸コバルト塩を配合することが知られている。しかしながら、このようなトッピングゴムは、ゴム練り工程時の温度が高い場合、コバルトによって劣化が促進されるため、前記温度を小さくする必要がある。このため、トッピングゴム中に有機酸コバルト塩を配合した場合、多くの練り時間を要し、生産性が低下する。 Therefore, it is known to add an organic acid cobalt salt to the topping rubber in order to suppress the elution of copper and improve the wet heat adhesion. However, when such a topping rubber has a high temperature during the rubber kneading step, the deterioration is promoted by cobalt, so that the temperature needs to be reduced. For this reason, when the organic acid cobalt salt is blended in the topping rubber, a long kneading time is required, and the productivity is reduced.
そこで、有機酸コバルト塩を配合することなくトッピングゴムの湿熱接着性を改善するために、例えば、銅、亜鉛、及び、コバルトからなる3元メッキ層を有するスチールコードが提案されている。しかしながら、上述のようなスチールコードを用いたゴム・コード複合体は、十分な接着性を得るために、170℃以上の高温で加硫する必要があった。 Therefore, in order to improve the wet heat adhesion of the topping rubber without blending the organic acid cobalt salt, for example, a steel cord having a ternary plating layer made of copper, zinc, and cobalt has been proposed. However, the rubber cord composite using the steel cord as described above has to be vulcanized at a high temperature of 170 ° C. or higher in order to obtain sufficient adhesiveness.
本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、トッピングゴムを改善することを基本として、150℃程度の比較的低い温度で加硫しても高い初期接着性と湿熱接着性とを有するゴム・コード複合体、及びそれを用いた空気入りタイヤを提供することを目的としている。 The present invention has been devised in view of the above situation, and based on improving a topping rubber, has a high initial adhesion and a wet heat adhesion even when vulcanized at a relatively low temperature of about 150 ° C. And a pneumatic tire using the same.
本発明は、メッキ素線からなるスチールコードと、前記スチールコードを被覆するトッピングゴムとからなるゴム・コード複合体であって、前記メッキ素線は、芯線と、前記芯線の表面に形成されかつ銅(Cu)、亜鉛(Zn)、及び、コバルト(Co)からなる3元メッキ層とを含み、前記3元メッキ層は、メッキ100質量部に対して、銅(Cu):55〜78質量部、及び、コバルト(Co):0.5〜8.0質量部を含み、前記トッピングゴムは、ゴム成分100質量部に対してシリカを5質量部以上含むことを特徴とする。 The present invention is a rubber cord composite comprising a steel cord made of a plated wire and a topping rubber covering the steel cord, wherein the plated wire is formed on a surface of the core wire and the core wire, and A ternary plating layer made of copper (Cu), zinc (Zn), and cobalt (Co), wherein the ternary plating layer has a copper (Cu) content of 55 to 78 mass per 100 mass parts of plating. Parts, and cobalt (Co): 0.5 to 8.0 parts by mass, and the topping rubber is characterized by containing 5 parts by mass or more of silica with respect to 100 parts by mass of the rubber component.
本発明に係るゴム・コード複合体は、前記トッピングゴムが、有機酸コバルト塩を含有しないのが望ましい。 In the rubber-cord composite according to the present invention, it is desirable that the topping rubber does not contain a cobalt salt of an organic acid.
本発明に係るゴム・コード複合体は、前記トッピングゴムが、150℃以上で加硫されるのが望ましい。 In the rubber-cord composite according to the present invention, it is preferable that the topping rubber is vulcanized at 150 ° C. or higher.
本発明は、空気入りタイヤであって、請求項1乃至3のいずれかに記載のゴム・コード複合体をタイヤのコードプライに用いたことを特徴としている。
The present invention relates to a pneumatic tire, wherein the rubber-cord composite according to any one of
本発明のゴム・コード複合体は、メッキ素線からなるスチールコードと、スチールコードを被覆するトッピングゴムとからなる。メッキ素線は、芯線と、芯線の表面に形成されかつ銅(Cu)、亜鉛(Zn)、及び、コバルト(Co)からなる3元メッキ層とを含んでいる。3元メッキ層は、メッキ100質量部に対して、銅(Cu):55〜78質量部、及び、コバルト(Co):0.5〜8.0質量部を含んでいる。 The rubber-cord composite of the present invention comprises a steel cord composed of a plated wire and a topping rubber covering the steel cord. The plated element wire includes a core wire and a ternary plating layer formed on the surface of the core wire and made of copper (Cu), zinc (Zn), and cobalt (Co). The ternary plating layer contains 55 to 78 parts by mass of copper (Cu) and 0.5 to 8.0 parts by mass of cobalt (Co) based on 100 parts by mass of plating.
そして、本発明では、ゴム成分100質量部に対してシリカを5質量部以上含むトッピングゴムを採用する。これにより、150℃程度でゴム・コード複合体を加硫した場合でも、初期接着性と湿熱接着性とを向上することができる。 In the present invention, a topping rubber containing 5 parts by mass or more of silica with respect to 100 parts by mass of the rubber component is employed. Thereby, even when the rubber / cord composite is vulcanized at about 150 ° C., the initial adhesiveness and wet heat adhesiveness can be improved.
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。図1は、本実施形態のゴム・コード複合体9が、タイヤ補強用のコードプライとして用いられた空気入りタイヤ(以下、単に「タイヤ」ということがある。)1の一実施例を示す断面図である。タイヤ1としては、乗用車用の他、トラック・バス等の重荷重用等の種々のタイヤを採用することができる。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a pneumatic tire (hereinafter, sometimes simply referred to as “tire”) 1 in which a
本実施形態のタイヤ1は、トレッド部2からサイドウォール部3をへてビード部4のビードコア5に至るカーカス6と、トレッド部2の内部かつカーカス6の半径方向外側に配されるベルト層7とを具えている。
The
カーカス6は、例えば、タイヤ周方向に対して75°〜 90°の角度で配列したカーカスコードを有する1枚のカーカスプライ6Aから形成されている。カーカスプライ6Aは、トレッド部2からサイドウォール部3を経てビード部4に埋設されたビードコア5に至る本体部6aと、ビードコア5の回りで折り返された折返し部6bとを含んでいる。
The
ベルト層7は、例えば、タイヤ周方向に対して10〜45°の角度で配列したベルトコードを有する2枚のベルトプライ7A、7Bから形成されている。ベルト層7のタイヤ半径方向外側には、トレッド部2の外面2aを形成するトレッドゴム2Gが配設されている。本実施形態では、ベルトプライ7A、7Bに、本発明のゴム・コード複合体9が採用されている。
The
図2は、ゴム・コード複合体9であるコードプライ(ベルトプライ7A又は7B)の断面図である。図2に示されるように、ゴム・コード複合体9は、ベルトコードであるスチールコード10を互いに平行に引き揃えたコード配列体11と、このコード配列体11の表裏を被覆しかつ加硫接着されるトッピングゴム12とから構成されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a cord ply (
スチールコード10は、1本以上のメッキ素線13からなる。本実施形態のスチールコード10は、4本のメッキ素線13を撚り合わせたコードで形成されている。各メッキ素線13は、芯線13Aと、芯線13Aの表面に形成された3元メッキ層13Bとを含んでいる。
The
芯線13Aは、例えば、鋼線等からなり、線径が0.1〜0.7mmのものが好適に採用される。なお、芯線13Aは、このような態様に限定されるものではない。
The
3元メッキ層13Bは、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、及び、コバルト(Co)から構成されている。3元メッキ層13Bは、メッキ100質量部に対して、銅:55〜78質量部、及び、コバルト:0.5〜8.0質量部を含む。銅の含有量が55質量部未満の場合、接着反応層における銅と硫黄との架橋密度を充分に高めることが難しく、初期接着性及び湿熱接着性の双方が不十分となる。銅の含有量が78質量部を超える場合、湿熱環境下での銅の溶出を、コバルトによっても充分抑えることが難しく、ゴム劣化を招くおそれがある。コバルトの含有量が0.5質量部未満の場合、熱湿接着性の低下を招く。コバルトの含有量が8.0質量部を超える場合、3元メッキ層13Bの硬度が上昇し、伸線加工中にクラックが生じやすくなる。また、コバルトの含有量が8.0質量部を超える場合、低温での加硫では、初期接着性が低下する。このような観点から、銅の含有量は64〜72質量部が望ましい。同様に、コバルトの含有量は、4.0〜7.0質量部が望ましい。
The
メッキ素線13の製造方法の一例は、次の通りである。先ず、メッキ素線13の芯線13Aには、例えば、銅層、コバルト層、及び、亜鉛層の順でメッキ処理が行われる。次に、メッキされたメッキ素線13は、例えば500〜650℃かつ5〜25秒で熱処理されることにより、銅、コバルト、及び、亜鉛が、メッキ層全体に亘って均一に拡散される。次に、熱処理された材料を伸線加工することにより、所定の線径を有するメッキ素線13が形成される。なお、メッキ処理は、上述のような工程の順に限定されるものではない。
An example of a method for manufacturing the
トッピングゴム12は、ゴム成分とシリカとを含んでいる。発明者らの種々の研究の結果、トッピングゴム12にシリカを配合することにより、前記3元メッキ層13Bを含むゴム・コード複合体9の初期接着性と湿熱接着性とを向上することが判明した。発明者らによると、加硫時、シリカから放出された水分が、トッピングゴム12とスチールコード10との接着性を向上させると推測される。
The
発明者らのさらなる研究の結果、ゴム成分100質量部に対して、シリカは5質量部以上配合される必要がある。ゴム成分100質量部に対してシリカが5質量部未満の場合、シリカから放出される水分量が十分でなく、初期接着性及び湿熱接着性が大きく悪化する。ゴム成分100質量部に対してシリカが60質量部を超える場合、シリカ同士が凝縮し、トッピングゴム12が大きく発熱するため、初期接着性及び湿熱接着性が悪化する。このような観点より、ゴム成分100質量部に対して、シリカは10〜55質量部含まれるのが望ましい。
As a result of further studies by the inventors, silica needs to be compounded in an amount of 5 parts by mass or more based on 100 parts by mass of the rubber component. When silica is less than 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component, the amount of water released from the silica is not sufficient, and the initial adhesiveness and wet heat adhesiveness are significantly deteriorated. If the silica exceeds 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component, the silica condenses and the topping
また、トッピングゴム12は、有機酸コバルト塩を含有する必要はない。これは、3元メッキ層13Bのコバルトによって、加硫時の3元メッキ層13Bの銅の溶出を抑えるという有機酸コバルト塩と同様の作用が期待されるためである。また、有機酸コバルト塩が含有されていないトッピングゴム12は、ゴム練り工程において、高温で混練することが可能になり、練り時間が小さくなり、生産性が向上する。
The topping
ゴム成分としては、例えば、天然ゴム(NR)又はイソプレンゴム(IR)が、ゴム成分100質量部に対して、60質量部以上、さらには70質量部以上含むものが好ましく、100質量部のものが最も好ましい。60質量部未満では、破断強度が低くなる傾向がある。天然ゴム、又は、イソプレンゴムと混用するゴム成分としては、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、クロロプレンゴム(CR)、ブチルゴム(IIR)、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)などがあげられる。 As the rubber component, for example, a rubber component containing natural rubber (NR) or isoprene rubber (IR) in an amount of preferably 60 parts by mass or more, more preferably 70 parts by mass or more based on 100 parts by mass of the rubber component, more preferably 100 parts by mass Is most preferred. If the amount is less than 60 parts by mass, the breaking strength tends to be low. Examples of rubber components to be mixed with natural rubber or isoprene rubber include styrene-butadiene rubber (SBR), butadiene rubber (BR), ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), chloroprene rubber (CR), butyl rubber (IIR), and acrylonitrile. -Butadiene rubber (NBR) and the like.
トッピングゴム12は、さらに、硫黄と加硫促進剤とを含んでいる。硫黄としては、ゴム工業分野において加硫剤として一般的に用いられる硫黄を用いることができる。硫黄の含有量は、特に規制されないが、スチールコードとの接着性を高め、かつ、硫黄を均一に分散させるために、ゴム成分100質量部に対して、例えば5〜8質量部とするのが好ましい。
Topping
加硫促進剤として、例えば、加硫促進剤DZ(N−N'−ジシクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド)の他、NS(N-ter−ブチル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド)、TBSI(N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンイミド)、BEHZ(N,N−ジ(2−エチルヘキシル)−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)から選択される1つ、又は2つ以上の組み合わせからなるものが望ましい。 As the vulcanization accelerator, for example, NS (N-ter-butyl-2-benzothiazylsulfenamide) in addition to the vulcanization accelerator DZ (NN-dicyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamide) , TBSI (N-tert-butyl-2-benzothiazolylsulfenimide), BEHZ (N, N-di (2-ethylhexyl) -2-benzothiazolylsulfenamide), or 2 It is desirable to use one or more combinations.
トッピングゴム12は、さらに、周知のゴム用の添加剤が配合されるのが望ましい。このような添加剤としては、例えば、補強剤(カーボンブラック等)、ワックス、老化防止剤などが採用される。
It is desirable that the topping
上述のような構成材料で形成されたゴム・コード複合体9は、比較的低温の150℃程度で加硫された場合でも、優れた初期接着性や湿熱接着性を示す。この点については、後述の実施例にて明らかにされている。なお、加硫温度は、例えば、165℃程度でも良く、また、180℃程度以下が望ましい。
The rubber /
本実施形態では、ゴム・コード複合体9が、ベルトプライ7A、7Bに適用された場合を示している。しかしながら、本発明のゴム・コード複合体9は、カーカスプライ6Aの他、例えば、バンドプライ、ビード補強プライなどの他のコードプライに適用することもできる。さらに、ゴム・コード複合体9は、例えば、タイミングベルト、ホース等のタイヤ以外のゴム製品にも適用することができる。
In the present embodiment, a case is shown in which the rubber /
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。 As described above, particularly preferred embodiments of the present invention have been described in detail. However, the present invention is not limited to the illustrated embodiments, and can be implemented in various forms.
図1及び図2に示す基本構造を有する乗用車用の空気入りタイヤが表1の仕様に基づき試作され、この後、タイヤ赤道部分を含む内外のベルトプライが、タイヤ軸方向の幅25mmのサンプル片として切り出された。そして、このサンプル片の接着性に関するテストがされた。テスト項目は、サンプル片の剥離抗力の測定、及び、剥離抗力測定後のサンプル片の外観の観察である。また、ゴム・コード複合体のスチールコードについて、伸線加工性がテストされた。共通仕様は、以下の通りである。 A pneumatic tire for a passenger car having the basic structure shown in FIGS. 1 and 2 was prototyped based on the specifications in Table 1, and thereafter, inner and outer belt plies including the tire equator portion were sampled with a width of 25 mm in the tire axial direction. Was cut out. Then, the test piece was tested for adhesiveness. Test items are measurement of the peeling resistance of the sample piece and observation of the appearance of the sample piece after the measurement of the peeling resistance. The steel cord of the rubber cord composite was tested for wire drawing workability. The common specifications are as follows.
<タイヤ>
サイズ :195/65R15
ベルトコード角度 :24°
<ゴム・コード複合体>
スチールコードの構成 :2+2×0.23HT
メッキ素線のメッキ :表1参照
プライ厚さ :1.25mm
コード打ち込み本数 :38本/5cm
<トッピングゴムの基本配合>
NR:100質量部
硫黄(20%オイル処理):5.62質量部
加硫促進剤DZ :1質量部
酸化亜鉛 :8質量部
老化防止剤FR :2質量部
<Tire>
Size: 195 / 65R15
Belt cord angle: 24 °
<Rubber / cord composite>
Steel cord configuration: 2 + 2 × 0.23HT
Plating of plated wire: See Table 1 Ply thickness: 1.25 mm
Number of cords to drive: 38 / 5cm
<Basic compounding of topping rubber>
NR: 100 parts by mass Sulfur (20% oil treatment): 5.62 parts by mass Vulcanization accelerator DZ: 1 part by mass Zinc oxide: 8 parts by mass Antioxidant FR: 2 parts by mass
(1)接着性(剥離抗力)
剥離試験機を用い、サンプル片を、その一端側から、内外のベルトプライ間に沿って50mm/minの速度で剥離したときの、初期接着性に関する剥離抗力、及び、湿熱接着性に関する剥離抗力が測定された。初期接着性に関する剥離抗力の測定は、タイヤを加硫後、常温・常湿(20℃、50%RH)で自然冷却させた後、切り出されたサンプル片が用いられる。湿熱接着性に関する剥離抗力の測定は、前記切り出したサンプル片を、さらに、温度80℃、相対湿度95%のオーブン内で150時間放置して湿熱劣化させたものが用いられる。前記結果は、比較例2の加硫温度が150℃の場合のそれぞれの剥離抗力を100とする指数で表示している。数値は、大きい方が良好であるが、51以上で合格とされる。
(1) Adhesion (peeling resistance)
Using a peeling tester, when the sample piece is peeled from one end side thereof at a speed of 50 mm / min along the inner and outer belt plies, the peeling resistance for initial adhesiveness, and the peeling resistance for wet heat adhesiveness are: Measured. In the measurement of the peeling resistance related to the initial adhesiveness, a sample piece cut out after vulcanizing the tire, naturally cooling it at normal temperature and normal humidity (20 ° C., 50% RH) is used. In the measurement of the peeling resistance relating to the wet heat adhesion, the cut sample piece is further left in an oven at a temperature of 80 ° C. and a relative humidity of 95% for 150 hours to be subjected to wet heat deterioration. The results are expressed as indices with the peel resistance at 100 when the vulcanization temperature of Comparative Example 2 is 150 ° C. As for the numerical value, the larger the value, the better.
(2)接着性(外観)
上記剥離抗力のテストの後、その剥離面におけるコード表面のゴム付着状態が観察された。即ち、このテストでは、初期接着性のテストで用いられたサンプル片の外観、及び、湿熱接着性のテストで用いられたサンプル片の外観が、それぞれ観察された。結果は、スチールコードの表面全体が完全にゴムで覆われている場合を5点、スチールコードの表面の30%以上が露出している場合を1点とした5点法で表示している。数値は、3点以上が良好である。
(2) Adhesion (appearance)
After the peeling resistance test, the state of rubber adhesion on the cord surface on the peeled surface was observed. That is, in this test, the appearance of the sample piece used in the initial adhesion test and the appearance of the sample piece used in the wet heat adhesion test were observed. The results are indicated by a five-point method in which five points indicate that the entire surface of the steel cord is completely covered with rubber, and one point indicates that 30% or more of the surface of the steel cord is exposed. Three or more numerical values are good.
(3)伸線加工性
メッキ処理した直径1.7mmの一次伸線を、伸線処理して直径0.23mmのメッキ素線を形成する際の伸線可能な限界の伸線速度V1を、比較例1のメッキ素線を形成する際の限界の伸線速度Voと比較した。結果は、比V1/V0が0.1以下の場合、量産性困難と判断して「1点」とする3点法で表示している。2点以上が合格である。
(3) Wire drawing workability The maximum wire drawing speed V1 at which wire drawing can be performed when forming a plated primary wire having a diameter of 1.7 mm from a primary drawn wire having a diameter of 1.7 mm, This was compared with the limit drawing speed Vo in forming the plated element wire of Comparative Example 1. When the ratio V1 / V0 is 0.1 or less, it is determined that mass production is difficult, and the result is represented by a three-point method, which is defined as "one point". Two or more points pass.
テストの結果、実施例は、比較例に比して、加硫温度が150℃の場合でも、優れた初期接着性や湿熱接着性を有することが確認できた。 As a result of the test, it was confirmed that the example had excellent initial adhesion and wet heat adhesion even when the vulcanization temperature was 150 ° C., as compared with the comparative example.
9 ゴム・コード複合体
10 スチールコード
12 トッピングゴム
13 メッキ素線
13A 芯線
13B 3元メッキ層
9 Rubber /
Claims (5)
前記メッキ素線は、芯線と、前記芯線の表面に形成されかつ銅(Cu)、亜鉛(Zn)、及び、コバルト(Co)からなる3元メッキ層とを含み、
前記3元メッキ層は、メッキ100質量部に対して、銅(Cu):55〜78質量部、及び、コバルト(Co):0.5〜8.0質量部を含み、
前記トッピングゴムは、ゴム成分100質量部に対してシリカを55〜60質量部含むことを特徴とするゴム・コード複合体。 A rubber cord composite comprising a steel cord formed of a plated wire and a topping rubber covering the steel cord,
The plating element wire includes a core wire, and a ternary plating layer formed on a surface of the core wire and made of copper (Cu), zinc (Zn), and cobalt (Co);
The ternary plating layer contains 55 to 78 parts by mass of copper (Cu) and 0.5 to 8.0 parts by mass of cobalt (Co) based on 100 parts by mass of plating.
The topping rubber contains 55 to 60 parts by mass of silica with respect to 100 parts by mass of the rubber component.
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