JP7196446B2 - 添加剤の評価方法、ゴム組成物、金属-ゴム複合体、空気入りタイヤ、及び空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents
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Description
当該評価方法は、添加剤を添加したゴム組成物を所定の時間及び温度で加硫させたゴム材料と金属材料との接着に関する前記添加剤の適否を評価する方法であって、
前記ゴム材料と接着される前記金属材料の表面は銅を含む表面であり、
透明な液状の有機材料と、前記添加剤と、を含む混合物を、前記ゴム材料の代わりに前記金属材料の前記表面に付着させた被試験体を、前記所定の時間及び温度で加熱し、
前記有機材料は前記加熱後も透明であり、
さらに、加熱後の前記被試験体を室温以上の水に浸漬し、
前記金属材料の前記表面に占める、前記浸漬によって腐食した腐食領域の割合に基づいて、前記添加剤の適否を評価する、ことを特徴とする。
当該ゴム組成物は、
ゴム成分と、添加剤と、を含み、
前記添加剤は、前記評価方法において前記浸漬を70℃の水中で1週間行ったときの前記割合が40%以下のものであり、
前記添加剤はクミン酸あるいはブチル安息香酸であり、
前記ゴム組成物は、コバルト含有化合物をさらに含み、前記コバルト含有化合物は、前記ゴム成分100質量部に対して2~5質量部含まれる、ことを特徴とする。
前記添加剤はクミン酸であることが好ましい。
当該金属-ゴム複合体は、
銅を含む表面を有する金属材料と、
前記金属材料の前記表面を被覆する前記ゴム組成物が加硫されてなるゴム材料と、を備えることを特徴とする。
当該空気入りタイヤは、
前記金属-ゴム複合体を、タイヤ構造を補強する補強部材として備える空気入りタイヤであって、
前記補強部材は、引き揃えられた複数のコードを、前記金属-ゴム複合体の前記金属材料として有している、ことを特徴とする。
当該製造方法は、
銅を含む表面を有する引き揃えられた複数のコードと、前記コードの前記表面を被覆するゴム組成物と、を有するシート状部材であって、環状をなすよう周方向に巻き回されたシート状部材を備える生タイヤを作製するステップと、
前記生タイヤを加硫するステップと、を備え、
前記シート状部材を作製する前に、前記添加剤の評価方法を行い、
前記ゴム組成物は、前記評価方法による評価の結果、前記接着に適していると評価した添加剤をゴム成分に添加したものである、ことを特徴とする。
本実施形態の添加剤の評価方法は、添加剤を添加したゴム組成物を所定の時間及び温度で加硫させたゴム材料と金属材料との接着に関する添加剤の適否を評価する方法である。ゴム組成物については後で詳細に説明する。
透明な液状ゴムとして、例えば、液状イソプレンゴム、液状ブタジエンゴム、液状スチレン-ブタジエンゴム等が挙げられる。
イソプレノイドは、イソプレンを構成単位とする有機化合物である。透明な液状のイソプレノイドとして、例えばイソプレン単位が数個のもの、中でも、スクアレンが好ましい例として挙げられる。スクアレンは、水に浸漬されると金属材料から容易に剥がれるため、添加剤と金属材料との相性を確認しやすい。
パラフィンオイルは、JIS K2231:1993に記載の流動パラフィンである。
本実施形態のゴム組成物は、加硫により金属材料と接着するためのゴム組成物であって、ゴム成分と、添加剤と、を含む。添加剤は、上記評価方法において浸漬を70℃の水で1週間行ったときの変色率(以降、上記変色率ともいう)が40%以下のものである。
上記変色率は、好ましくは35%以下である。そのような添加剤として、例えば、クミン酸、ブチル安息香酸、クレゾール樹脂等が挙げられる。
ゴム組成物中のコバルトあるいはコバルト含有化合物の含有量は、例えば、ゴム成分100質量部に対して、0.5~5質量部である。
次に、本実施形態の金属-ゴム複合体について説明する。
金属-ゴム複合体は、金属材料及びゴム材料を備えている。
ゴム材料に含まれるコバルトは、上記ゴム組成物中に配合されたコバルト、あるいは、金属材料に含まれていたコバルトが加硫によってゴム材料内に移動したものである。
金属材料に含まれるコバルトは、例えば、加硫前において、金属材料の表層(例えば、金属材料の表面から0.01~1μmの深さの層)に含まれるコバルト、あるいは、上記ゴム組成物に配合されたコバルトが加硫によって金属材料内に移動したものである。コバルトは、めっき層に含まれていてもよい。
金属材料中のコバルト量は、例えば、0原子%を超え10原子%以下であり、ゴム材料中のコバルト量は、例えば、ゴム成分100質量部に対し0~1質量部である。
コード11の表面のうち切断面を除いた外周側面が、上記接着表面である。コード11は、少なくとも1本のワイヤを含む。図2において、コード11は、1本のワイヤから構成されるが、一実施形態によれば、コード11は、複数本のワイヤから構成されていてもよい。
コード11の直径は、例えば0.1~3mmである。
ゴム15の厚さは、例えば、空気入りタイヤのベルト部材である場合、例えば0.5~3mmである。
次に、図3を参照して、本実施形態の空気入りタイヤについて説明する。
図3は、本実施形態の空気入りタイヤ(以下、タイヤともいう)10のタイヤ径方向断面を示す図である。
各ベルト部材7,8は、タイヤ周方向に対して傾斜する、引き揃えられた複数本のコードを含み、かつベルト部材7,8間でコードが互いに交差するように配置されている。ベルト部材7,8は、上記説明した金属-ゴム複合体の一形態であり、図2を参照して説明した上述のベルト部材7,8である。タイヤ10のベルト部材7,8において、コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば10°~40°の範囲に設定されている。
更に、ベルト部材7,8の外周側にはベルト補強部材9が設けられている。ベルト補強部材9は、タイヤ周方向に配向する有機繊維コードを含む。ベルト補強部材9において、有機繊維コードはタイヤ周方向に対する角度が例えば0°~5°に設定されている。
次に、本実施形態の空気入りタイヤの製造方法を説明する。
本実施形態の空気入りタイヤの製造方法は、生タイヤを作製するステップと、生タイヤを加硫するステップと、を備える。ここで説明する、コード、ゴム成分、及びゴム組成物は、上記説明した、コード、ゴム成分、及びゴム組成物と同様に構成されている。
このステップでは、具体的に、インナーライナの上に、空気入りタイヤの補強部材である、カーカスプライ、ベルト部材となるシート状部材を、この順で、成型ドラム上に一周巻き回して繋ぎ合わせることを繰り返して、積層する。また、空気入りタイヤの補強部材であるベルト補強部材となる帯状部材をタイヤ周方向に螺旋状に巻き回して、ベルト部材をタイヤ幅方向に覆うようにベルト部材の上に積層する。なお、カーカスプライ及びベルト補強部材となる各部材に含まれるコードは、有機繊維コードである。カーカスプライとなるシート状部材は、成型ドラムの幅方向の両側に配置された、一対のビードコア、及びビードフィラーとなるゴム材料の周りに折り返される。サイドウォール部となるゴム材料は、カーカスプライとなるシート状部材の上に貼り付けられる。上記積層した補強部材の上に、トレッド部となるゴム材料を貼り付けて、生タイヤを作製する。
このステップにおいて、加硫条件は、例えば、140~190℃の温度範囲で、5~60分である。加硫温度は、145~180℃の温度範囲であることが好ましい。加硫温度が190℃以下であることで、金属材料の接着表面の金属元素とゴム組成物中の硫黄との反応が十分に行われ、金属材料とゴム材料の接着状態が良好になりやすい。また、上記温度範囲において、加硫時間は10~40分であることが好ましい。加硫時間が10分以上であると、接着状態が良好になりやすい。
本発明の効果を調べるために、変色率を求め、金属材料とゴム材料の接着に関する添加剤の適否を評価するとともに、金属-ゴム複合体の試験片、及びベルト部材の試験サンプルを作製し、引張引抜力及びゴム付着率を測定した。
なお、実験例1では、添加剤を配合しなかった。
・スクアレン:和光純薬工業社製
・ステアリン酸:日油社製
・レゾルシン樹脂:レゾルシンホルムアルデヒド樹脂 Penacolite Resin B-18-S、Indspec Chemical社製
・クミン酸:関東化学社製
・ブチル安息香酸:nブチル安息香酸、関東化学社製
・液状ポリイソプレン:LIR50、クラレ社製
・NR:天然ゴム、RSS#3
・CB:カーボンブラック(HAF-LS)、東海カーボン社製、シースト300
・亜鉛華:正同化学工業社製、酸化亜鉛3種
・老化防止剤:フレキシス社製、サントフレックス6PPD
・ステアリン酸コバルト:DIC社製
・硫黄:アクゾノーベル社製、クリステックスHS OT 20
・加硫促進剤:大内新興化学工業社製、ノクセラーDZ
また、実験例4と実験例5の比較、及び、実験例8と実験例9の比較から、添加剤の配合量を調製することで、ゴムとコードとの接着の程度を調整できることがわかる。
2 サイドウォール部
3 ビード部
4 カーカス層
5 ビードコア
6 ビードフィラー
7,8 ベルト部材
9 ベルト補強部材
10 空気入りタイヤ
11 ブラスめっきコード
15 ゴム
Claims (11)
- 添加剤を添加したゴム組成物を所定の時間及び温度で加硫させたゴム材料と金属材料との接着に関する前記添加剤の適否を評価する方法であって、
前記ゴム材料と接着される前記金属材料の表面は銅を含む表面であり、
透明な液状の有機材料と、前記添加剤と、を含む混合物を、前記ゴム材料の代わりに前記金属材料の前記表面に付着させた被試験体を、前記所定の時間及び温度で加熱し、
前記有機材料は前記加熱後も透明であり、
さらに、加熱後の前記被試験体を室温以上の水に浸漬し、
前記金属材料の前記表面に占める、前記浸漬によって腐食した腐食領域の割合に基づいて、前記添加剤の適否を評価する、ことを特徴とする添加剤の評価方法。 - 前記混合物は、前記添加剤を、前記有機材料100質量部に対して0.5~10質量部含む、請求項1に記載の添加剤の評価方法。
- 前記有機材料は、液状ゴム、イソプレノイド、及びパラフィンオイルからなる群の中から選択された1種以上である、請求項1又は2に記載の添加剤の評価方法。
- 前記有機材料はスクアレンである、請求項1から3のいずれか1項に記載の添加剤の評価方法。
- 加硫により金属材料と接着するためのゴム組成物であって、
ゴム成分と、添加剤と、を含み、
前記添加剤は、請求項1から4のいずれか1項に記載の評価方法において前記浸漬を70℃の水中で1週間行ったときの前記割合が40%以下のものであり、
前記添加剤はクミン酸あるいはブチル安息香酸であり、
前記ゴム組成物は、コバルト含有化合物をさらに含み、前記コバルト含有化合物は、前記ゴム成分100質量部に対して2~5質量部含まれる、ことを特徴とするゴム組成物。 - 前記添加剤はクミン酸である、請求項5に記載のゴム組成物。
- 前記添加剤は、前記ゴム成分100質量部に対して0.5~10質量部含まれる、請求項5又は6に記載のゴム組成物。
- 銅を含む表面を有する金属材料と、
前記金属材料の前記表面を被覆し、請求項5~7のいずれか1項に記載のゴム組成物が加硫されてなるゴム材料と、を備えることを特徴とする金属-ゴム複合体。 - 前記金属材料及び前記ゴム材料の少なくとも一方は、コバルト又はコバルト含有化合物を含む、請求項8に記載の金属-ゴム複合体。
- 請求項8又は9に記載の金属-ゴム複合体を、タイヤ構造を補強する補強部材として備える空気入りタイヤであって、
前記補強部材は、引き揃えられた複数のコードを、前記金属-ゴム複合体の前記金属材料として有している、ことを特徴とする空気入りタイヤ。 - 空気入りタイヤの製造方法であって、
銅を含む表面を有する引き揃えられた複数のコードと、前記コードの前記表面を被覆するゴム組成物と、を有するシート状部材であって、環状をなすよう周方向に巻き回されたシート状部材を備える生タイヤを作製するステップと、
前記生タイヤを加硫するステップと、を備え、
前記シート状部材を作製する前に、請求項1から4のいずれか1項に記載の添加剤の評価方法を行い、
前記ゴム組成物は、前記評価方法による評価の結果、前記接着に適していると評価した添加剤をゴム成分に添加したものである、ことを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
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