説明

スチールコード被覆用ゴム組成物、ならびにそれでスチールコードを被覆して得られるベルトまたはブレーカーを有するタイヤ

【課題】操縦安定性、低燃費性および耐久性をバランスよく向上させ、被覆するスチールコードの腐食を抑制することができるスチールコード被覆用ゴム組成物、ならびにそれでスチールコードを被覆して得られるベルトまたはブレーカーを有するタイヤを提供する。
【解決手段】ゴム成分100重量部に対して、シリカを4〜15重量部、フェノール樹脂および/または変性フェノール樹脂を4〜15重量部、ヘキサメチロールメラミンペンタメチルエーテルの部分縮合物および/またはヘキサメトキシメチロールメラミンの部分縮合物を0.5〜10重量部、ならびに有機チオサルフェート化合物および/またはシトラコンイミド化合物を0.1〜1.0重量部含有するスチールコード被覆用ゴム組成物。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、スチールコード被覆用ゴム組成物、ならびにそれでスチールコードを被覆して得られるベルトまたはブレーカーを有するタイヤに関する。
【背景技術】
【0002】
タイヤのベルトまたはブレーカーに使用されるゴム組成物には、スチールコードなどのコードとの接着性や複素弾性率(E*)の改善が求められている。
【0003】
これらの要求を満たす手法として、レゾルシン縮合物、変性レゾルシン縮合物、クレゾール樹脂などを配合する手法が知られている。たとえば、レゾルシン縮合物を配合した場合、スチールコード周辺のゴム被覆層を硬化させ、スチールコードの真鍮メッキ層の銅がゴム中へ拡散するのを抑制できる。しかし、これらを配合した場合、破断時伸び(EB)が著しく低下し、ドラム耐久性が悪化する。
【0004】
また、コードとの接着性を向上させる手法としては、ヘキサメチレンビスチオサルフェート2ナトリウム塩2水和物を配合する手法(たとえば、特許文献1参照)も知られている。しかし、この手法の場合、E*向上の効果が少ないため、改善の余地がある。
【0005】
一方、E*およびEBを向上させる手法としては、フェノール樹脂を使用する手法が知られている。しかし、フェノール樹脂にはスチールコード周辺のゴム被覆層を硬化させる硬化はなく、接着性の点で改善の余地がある。
【0006】
【特許文献1】特開2006−124474号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、操縦安定性、低燃費性および耐久性をバランスよく向上させ、被覆するスチールコードの腐食を抑制することができるスチールコード被覆用ゴム組成物、ならびにそれでスチールコードを被覆して得られるベルトまたはブレーカーを有するタイヤを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、ゴム成分100重量部に対して、シリカを4〜15重量部、フェノール樹脂および/または変性フェノール樹脂を4〜15重量部、ヘキサメチロールメラミンペンタメチルエーテルの部分縮合物および/またはヘキサメトキシメチロールメラミンの部分縮合物を0.5〜10重量部、ならびに有機チオサルフェート化合物および/またはシトラコンイミド化合物を0.1〜1.0重量部含有するスチールコード被覆用ゴム組成物に関する。
【0009】
また、本発明は、前記スチールコード被覆用ゴム組成物を用いたスチールプライを有するタイヤに関する。
【0010】
さらに、本発明は、スチールコードを前記スチールコード被覆用ゴム組成物で被覆して得られるベルトまたはブレーカーを有するタイヤに関する。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、ゴム成分、シリカ、フェノール樹脂および/または変性フェノール樹脂、ヘキサメチロールメラミンペンタメチルエーテルの部分縮合物および/またはヘキサメトキシメチロールメラミンの部分縮合物、ならびに有機チオサルフェート化合物を所定量含有することで、操縦安定性、低燃費性および耐久性をバランスよく向上させ、被覆するスチールコードの腐食を抑制することができるスチールコード被覆用ゴム組成物、ならびにそれでスチールコードを被覆して得られるベルトまたはブレーカーを有するタイヤを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
本発明のスチールコード被覆用ゴム組成物は、ゴム成分、シリカ、フェノール樹脂および/または変性フェノール樹脂、ヘキサメチロールメラミンペンタメチルエーテルの部分縮合物および/またはヘキサメトキシメチロールメラミンの部分縮合物、ならびに有機チオサルフェート化合物および/またはシトラコンイミド化合物を含有する。
【0013】
ゴム成分としては、とくに制限はなく、たとえば、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、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)、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、スチレンブタジエンイソプレンゴム(SBIR)などがあげられ、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、接着性に優れるという理由から、NRおよび/またはIRが好ましい。なお、NRおよび/またはIRのみからなるゴム成分を使用することがより好ましい。
【0014】
NRとしては、とくに制限はなく、従来からゴム工業で使用されるRSS♯3、TSR20などを使用することができる。また、IRとしても、とくに制限はなく、従来からゴム工業で使用されるものを使用することができる。
【0015】
シリカとしては、乾式法で調製されたものと、湿式法で調製されたものがあげられるが、とくに制限はないが、含有する水分が接着性を向上させるため、湿式法で調整されたものが好ましい。
【0016】
シリカのBET比表面積(BET)は80m2/g以上が好ましく、100m2/g以上がより好ましい。シリカのBETが80m2/g未満では、E*が小さい傾向がある。また、シリカのBETは220m2/g以下が好ましく、200m2/g以下がより好ましい。シリカのBETが220m2/gをこえると、分散性および加工性が悪化する傾向がある。
【0017】
シリカの配合量は、ゴム成分100重量部に対して4重量部以上、好ましくは7重量部以上である。シリカの配合量が4重量部未満では、スチールコードとの接着性が不充分となり、さらに、破断時伸びが低下するため耐久性に劣る。また、シリカの配合量は15重量部以下、好ましくは12重量部以下、より好ましくは10重量部以下である。シリカの配合量が15重量部をこえると、シリカの分散性が悪化する傾向がある。
【0018】
フェノール樹脂は、とくに限定されるわけではないが、たとえば、フェノールと、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、フルフラールなどのアルデヒド類を酸あるいはアルカリ触媒で反応させることにより得られるものなどがあげられる。なお、レゾルシン樹脂やクレゾール樹脂などは、モノマーとなるレゾルシンやクレゾールが、ベンゼン環に置換基を2つ有しており、立体障害のために末端での反応がメインとなり、直鎖状となりやすいため、充分な硬度が得られない。一方、フェノール樹脂では、モノマーとなるフェノールが、ベンゼン環に置換基を1つしか有しておらず、立体障害が少ないために3次元的に反応が進み、大きな塊をつくりやすいため、充分な硬度が得られる。
【0019】
変性フェノール樹脂としては、とくに限定されるわけではないが、たとえば、カシューオイル、トールオイル、アマニ油、各種動植物油、不飽和脂肪酸、ロジン、アルキルベンゼン樹脂、アニリン、メラミンなどを使用して変性したフェノール樹脂などがあげられる。
【0020】
フェノール樹脂および/または変性フェノール樹脂としては、複素弾性率(E*)を向上させられるという理由から、変性フェノール樹脂が好ましく、カシューオイル変性フェノール樹脂がより好ましい。
【0021】
フェノール樹脂および/または変性フェノール樹脂の配合量は、ゴム成分100重量部に対して4重量部以上、好ましくは5重量部以上である。フェノール樹脂および/または変性フェノール樹脂の配合量が4重量部未満では、E*が低下してしまうため、操縦安定性が悪化する。また、フェノール樹脂および/または変性フェノール樹脂の配合量は15重量部以下、好ましくは12重量部以下である。フェノール樹脂および/または変性フェノール樹脂の配合量が15重量部をこえると、E*が過度に上昇してしまい、破断時伸びが低下してしまうため、耐久性が悪化する。
【0022】
ヘキサメチロールメラミンペンタメチルエーテル(HMMPME)の部分縮合物とは、以下の化学式(1)で表されるものをいう。
【0023】
【化1】

【0024】
なお、通常、式中のnは1〜3の整数である。
【0025】
また、ヘキサメトキシメチロールメラミン(HMMM)の部分縮合物とは、以下の化学式(2)で表されるものをいう。
【0026】
【化2】

【0027】
なお、通常、式中のnは1〜3の整数である。
【0028】
HMMPMEの部分縮合物とHMMMの部分縮合物には機能の相違はないが、HMMMEの部分縮合物のほうが、原料メーカーでの収率が高く、生産性が高い。
【0029】
HMMPMEの部分縮合物および/またはHMMMの部分縮合物の配合量は、ゴム成分100重量部に対して0.5重量部以上、好ましくは0.7重量部以上である。HMMPMEの部分縮合物および/またはHMMMの部分縮合物の配合量が0.5重量部未満では、E*が低下してしまうため、操縦安定性が悪化する。また、HMMPMEの部分縮合物および/またはHMMMの部分縮合物の配合量は10重量部以下、好ましくは7重量部以下、より好ましくは5重量部以下である。HMMPMEの部分縮合物および/またはHMMMの部分縮合物の配合量が10重量部をこえると、発熱性が高くなる。
【0030】
有機チオサルフェート化合物とは、以下の化学式(3)で表されるものである。
13S−S−(CH2m−S−SO32 (3)
(式中、mは3〜10であり、M1およびM2はリチウム、カリウム、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、亜鉛、ニッケルまたはコバルトであり、M1とM2は同一でも異なっていてもよい。また、結晶水を含有していてもよい。)
【0031】
mは3〜10が好ましく、3〜6がより好ましい。mが2以下では、ゴム間に挿入した場合、柔軟性が不足し、破断特性が悪化する傾向があり、mが11以上では、ゴム間に挿入した場合、結合間隔が大きく、熱安定性に劣る傾向がある。
【0032】
1およびM2はリチウム、カリウム、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、亜鉛、ニッケルまたはコバルトが好ましく、カリウムまたはナトリウムがより好ましい。なお、M1とM2は同一でも異なっていてもよい。
【0033】
また、分子内に結晶水を含んでいてもよい。
【0034】
具体的には、ナトリウム塩1水和物、ナトリウム塩2水和物などがあげられ、経済的理由から、チオ硫酸ナトリウムからの誘導体、たとえば、ヘキサメチレンビスチオサルフェート2ナトリウム塩・2水和物(HTS)が好ましい。
【0035】
HTSとは、以下の化学式(4)で表されるものである。
【0036】
【化3】

【0037】
シトラコンイミド化合物としては、熱的に安定であり、ゴム中への分散性に優れるという理由から、ビスシトラコンイミド類が好ましい。具体的には、1,2−ビスシトラコンイミドメチルベンゼン、1,3−ビスシトラコンイミドメチルベンゼン、1,4−ビスシトラコンイミドメチルベンゼン、1,6−ビスシトラコンイミドメチルベンゼン、2,3−ビスシトラコンイミドメチルトルエン、2,4−ビスシトラコンイミドメチルトルエン、2,5−ビスシトラコンイミドメチルトルエン、2,6−ビスシトラコンイミドメチルトルエン、1,2−ビスシトラコンイミドエチルベンゼン、1,3−ビスシトラコンイミドエチルベンゼン、1,4−ビスシトラコンイミドエチルベンゼン、1,6−ビスシトラコンイミドエチルベンゼン、2,3−ビスシトラコンイミドエチルトルエン、2,4−ビスシトラコンイミドエチルトルエン、2,5−ビスシトラコンイミドエチルトルエン、2,6−ビスシトラコンイミドエチルトルエンなどがあげられる。なかでも、熱的に安定であり、ゴム中への分散性に優れるという理由から、1,3−ビスシトラコンイミドメチルベンゼンが好ましい。
【0038】
1,3−ビスシトラコンイミドメチルベンゼンとは、下記化学式で表されるものである。
【0039】
【化4】

【0040】
とくに、HTSを使用した場合、スチールコードとイオウとが接着反応により結合を作る際に、その含水成分を供出して適度なH2Oを供給し、接着反応を促進するため、スチールコードとの接着性が向上する。
【0041】
有機チオサルフェート化合物および/またはシトラコンイミド化合物の配合量は、ゴム成分100重量部に対して0.1重量部以上、好ましくは0.2重量部以上、より好ましくは0.3重量部以上である。有機チオサルフェート化合物および/またはシトラコンイミド化合物の配合量が0.1重量部未満では、スチールコードの接着性が充分に得られない。また、有機チオサルフェート化合物および/またはシトラコンイミド化合物の配合量は1.0重量部以下、好ましくは0.8重量部以下、より好ましくは0.7重量部以下である。有機チオサルフェート化合物および/またはシトラコンイミド化合物の配合量が1.0重量部をこえると、ゴム硬度が増大するため伸びが低下して耐久性が低下し、さらに熱酸化劣化による引張特性が低下する。
【0042】
本発明では、E*を向上させるためにフェノール樹脂および/または変性フェノール樹脂、HMMPMEの部分縮合物を配合するが、この場合、スチールコードとの接着性および破断時伸び(EB)が悪化する。そのため、シリカと有機チオサルフェート化合物を配合することによりスチールコードとの接着性およびEBを向上させ、操縦安定性、低燃費性および耐久性をバランスよく向上させ、被覆するスチールコードの腐食を抑制することができる。
【0043】
本発明のスチールコード被覆用ゴム組成物は、他にも、カーボンブラックを含有することができる。
【0044】
カーボンブラックとしては、とくに制限はなく、従来からゴム工業で使用されるSAF、ISAF、HAF、FEFなどのグレードを使用することができる。
【0045】
カーボンブラックの配合量は、ゴム成分100重量部に対して30重量部以上が好ましく、35重量部以上がより好ましい。カーボンブラックの配合量が30重量部未満では、E*が小さい傾向がある。また、カーボンブラックの配合量は70重量部以下が好ましく、60重量部以下がより好ましい。カーボンブラックの配合量が70重量部をこえると、発熱性が高い傾向がある。
【0046】
シリカおよびカーボンブラックの合計配合量は、ゴム成分100重量部に対して35重量部以上が好ましく、40重量部以上がより好ましく、45重量部以上がさらに好ましい。シリカおよびカーボンブラックの合計配合量が35重量部未満では、E*が小さい傾向がある。また、シリカおよびカーボンブラックの合計配合量は75重量部以下が好ましく、65重量部以下がより好ましい。シリカおよびカーボンブラックの合計配合量が75重量部をこえると、発熱性が高い傾向がある。
【0047】
本発明のスチールコード被覆用ゴム組成物には、さらに、有機酸コバルトを含有することが好ましい。有機酸コバルトはスチールコードとゴムとを架橋する役目を果たすため、スチールコードとの接着性を向上させることができる。
【0048】
有機酸コバルトとしては、たとえば、ステアリン酸コバルト、ナフテン酸コバルト、ネオデカン酸コバルト、ホウ素3ネオデカン酸コバルトなどがあげられる。なかでも、接着性を向上させるだけでなく、常温において固体で、空気下で安定性が優れており、さらに、加工性を向上させることができるという理由から、ステアリン酸コバルトが好ましい。
【0049】
有機酸コバルトの配合量は、ゴム成分100重量部に対して、コバルト金属に換算して0.05重量部以上が好ましく、0.1重量部以上がより好ましい。有機酸コバルトの配合量が0.05重量部未満では、スチールコードとゴムとの接着性が充分ではない傾向がある。また、有機酸コバルトの配合量は0.8重量部以下が好ましく、0.2重量部以下がより好ましい。該含有量が0.8重量部をこえると、ゴムの酸化劣化が顕著になり、破断特性が悪化する。
【0050】
本発明のスチールコード被覆用ゴム組成物には、さらに、硫黄を含有することが好ましい。
【0051】
硫黄としては、従来からゴム工業で使用される硫黄を用いることができるが、とくに不溶性硫黄を用いることが好ましい。ここで不溶性硫黄とは、天然硫黄S8を加熱、急冷し、Sx(x=10万〜30万)となるように高分子量化した硫黄のことをいう。不溶性硫黄を用いることで、硫黄を加硫剤として用いた場合に生じるブルーミングを防止することができる。
【0052】
硫黄の配合量は、ゴム成分100重量部に対して3重量部以上が好ましく、4重量部以上がより好ましい。硫黄の配合量が3重量部未満では、スチールコードと接着する際に充分な硫黄が供給されず、スチールコードとの接着性に劣る傾向がある。また、硫黄の配合量は6.5重量部以下が好ましく、6重量部以下がより好ましい。硫黄の配合量が6.5重量部をこえると、硫黄架橋の密度が大きくなり、破断抗力および破断時伸びなどのゴム特性が充分に得られない傾向がある。なお、硫黄として不溶性硫黄を使用する場合、硫黄の配合量は、オイル分を除いた純硫黄分の配合量を示す。
【0053】
本発明のスチールコード被覆用ゴム組成物には、前記ゴム成分、シリカ、フェノール樹脂および/または変性フェノール樹脂、HMMPMEの部分縮合物および/またはHMMMの部分縮合物、有機チオサルフェート化合物、カーボンブラック、有機酸コバルトならびに硫黄以外にも、従来からゴム工業で使用される配合剤、たとえば、酸化亜鉛、老化防止剤、アロマオイル、加硫促進剤などを必要に応じて適宜配合することができる。
【0054】
本発明のスチールコード被覆用ゴム組成物は、一般的な方法で製造される。すなわち、バンバリーミキサーやニーダー、オープンロールなどで前記配合剤を混練りしたのち、加硫することにより、本発明のスチールコード被覆用ゴム組成物を製造することができる。
【0055】
本発明のスチールコード被覆用ゴム組成物は、E*が大きく、スチールコードの真鍮メッキ層との接着性が向上するという理由から、タイヤ部材の中でもスチールプライ、ベルトまたはブレーカーとして用いられるものである。
【0056】
本発明のタイヤは、本発明のスチールコード被覆用ゴム組成物を用いて、通常の方法で製造することができる。すなわち、必要に応じて前記配合剤を配合した未加硫の状態の本発明のスチールコード被覆用ゴム組成物でスチールコードを被覆してベルトまたはブレーカーの形状にあわせて押出し加工し、タイヤ成型機上にて他のタイヤ部材とともに貼り合わせて未加硫タイヤを形成する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することにより、本発明のタイヤを製造することができる。
【実施例】
【0057】
実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
【0058】
以下、実施例および比較例で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
天然ゴム(NR):RSS♯3
カーボンブラック:キャボットジャパン(株)製のショウブラックN326
シリカ:ローディア社製のZ115Gr
変性フェノール樹脂:住友ベークライト(株)製のPR12686(カシューオイル変性フェノール樹脂)
変性レゾルシン樹脂:住友化学(株)製のスミカノール620
有機チオサルフェート化合物:フレキシス社製のヘキサメチレンビスチオサルフェート2ナトリウム塩・2水和物(HTS)
【0059】
【化5】

【0060】
ヘキサメチロールメラミンペンタメチルエーテル(HMMPME)の部分縮合物:田岡化学工業(株)製のスミカノール507A(メチレン基を有する物質約65%とシリカおよびオイルの混合物)の有効樹脂分(化学式(1)においてn=1〜3)
【0061】
【化6】

【0062】
ヘキサメチレンテトラミン(HMT):大内新興化学工業(株)製のノクセラーH
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製
ステアリン酸コバルト:大日本インキ化学工業(株)製
老化防止剤:大内新興化学工業(株)製のノクラック6C(N−1,3−ジメチルブチル−N’−フェニル−p−フェニレンジアミン)
アロマオイル:(株)ジャパンエナジー製のプロセスX−140
不溶性硫黄:フレキシス社製のクリステックスHSOT20(硫黄80重量%およびオイル分20重量%含む不溶性硫黄)
加硫促進剤:大内新興化学工業(株)製のノクセラーDZ−G(N,N’−ジシクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)
【0063】
実施例1〜6および比較例1〜5
表1に示す配合処方にしたがい、バンバリーミキサーを用いて、有機チオサルフェート化合物、HMT、不溶性硫黄および加硫促進剤以外の薬品を混練りし、混練り物を得た。次に、オープンロールを用いて、得られた混練り物に有機チオサルフェート化合物、HMT、不溶性硫黄および加硫促進剤を添加して混練りし、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物を170℃の条件下で12分間プレス加硫することにより、実施例1〜6および比較例1〜4の加硫ゴム組成物を得た。
【0064】
(粘弾性試験)
(株)岩本製作所製の粘弾性スペクトロメータVESを用いて、周波数10Hz、初期歪10%および動歪2%の条件下で、70℃における前記加硫ゴム組成物の複素弾性率(E*)および損失正接(tanδ)を測定した。なお、E*が大きいほど剛性が高く、操縦安定性が優れることを示し、tanδが小さいほど低燃費性に優れることを示す。
【0065】
(引張試験)
前記加硫ゴム組成物からからなる3号ダンベル型試験片を用いて、JIS K 6251「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴム−引張特性の求め方」に準じて引張試験を実施し、破断時伸びEB(%)を測定した。なお、EBが大きいほど、耐久性に優れることを示す。
【0066】
(耐セパレーション再現ドラム試験)
スチールコードを前記未加硫ゴム組成物で被覆してベルトの形状に成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせて未加硫タイヤを形成し、185℃の条件下で10分間プレス加硫することで、実施例1〜6および比較例1〜4の試験用タイヤ(タイヤサイズ:195/65R15)を製造した。
【0067】
前記タイヤをオーブンにいれ、80℃で3週間劣化させたのち、JIS規格の最大荷重(最大空気圧条件)に対して、140%である荷重オーバーロード条件で、タイヤをドラム走行させたときのトレッド部の膨れ等の異常発生までの走行距離を測定した。そして、実施例1の耐久性指数を100とし、以下の計算式により、各配合の走行距離をそれぞれ指数表示した。なお、耐久性指数が大きいほど、耐久性に優れ、スチールコードの腐食を抑制できることを示す。
【0068】
前記評価結果を表1に示す。
【0069】
【表1】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
ゴム成分100重量部に対して、
シリカを4〜15重量部、
フェノール樹脂および/または変性フェノール樹脂を4〜15重量部、
ヘキサメチロールメラミンペンタメチルエーテルの部分縮合物および/またはヘキサメトキシメチロールメラミンの部分縮合物を0.5〜10重量部、ならびに
有機チオサルフェート化合物および/またはシトラコンイミド化合物を0.1〜1.0重量部含有するスチールコード被覆用ゴム組成物。
【請求項2】
請求項1記載のスチールコード被覆用ゴム組成物を用いたスチールプライを有するタイヤ。
【請求項3】
スチールコードを、請求項1記載のスチールコード被覆用ゴム組成物で被覆して得られるベルトを有するタイヤ。
【請求項4】
スチールコードを、請求項1記載のスチールコード被覆用ゴム組成物で被覆して得られるブレーカーを有するタイヤ。

【公開番号】特開2008−156418(P2008−156418A)
【公開日】平成20年7月10日(2008.7.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−344625(P2006−344625)
【出願日】平成18年12月21日(2006.12.21)
【出願人】(000183233)住友ゴム工業株式会社 (3,458)
【Fターム(参考)】