JP5703108B2 - 有機繊維コード用接着剤組成物、並びにそれを用いたゴム補強材、タイヤおよび接着方法 - Google Patents
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Description
そこで、レゾルシンおよびホルマリンを含まず、接着性および環境、特に作業環境の良好な有機繊維コード用接着剤組成物、並びにそれを用いたゴム補強材、タイヤおよび接着方法が提案されているが、接着剤の硬化が遅いために接着剤の乾燥および硬化装置への付着が多く、生産性が低いことから実用に供されていない(特許文献6参照)。
本発明はこのような状況下で、レゾルシンおよびホルマリンを含まず、接着性および環境、特に作業環境の良好な有機繊維コード用接着剤組成物、並びにそれを用いたゴム補強材、タイヤおよび接着方法を提供することを課題とするものである。
すなわち、本発明は、
[1] ブロックドイソシアネート化合物(A)、エポキシ化合物(B)およびゴムラテックス(C)を含む有機繊維コード用接着剤組成物において、前記ゴムラテックス(C)が、ブタジエン系単量体35〜75質量%、ビニルピリジン系単量体15〜30質量%およびスチレン系単量体10〜55質量%を乳化重合して得られる共重合体ゴムラテックス(a)50〜90質量部(固形分換算)とブタジエン系単量体3〜20質量%、スチレン系単量体75〜96.9質量%、エチレン系不飽和カルボン酸0.1〜10質量%および共重合可能な他の単量体0〜20質量%を乳化重合して得られるガラス転移温度が40〜90℃である共重合体ゴムラテックス(b)10〜50質量部(固形分換算)からなることを特徴とする有機繊維コード用接着剤組成物、
[2] さらに、アミン硬化剤(D)を含む上記[1]の有機繊維コード用接着剤組成物、
[3] 前記ゴムラテックス(C)の質量に対する、前記ブロックドイソシアネート化合物(A)、エポキシ化合物(B)およびアミン硬化剤(D)の合計質量の比率である{(A)+(B)+(D)}/(C)が、0.1以上1.0以下である上記[1]又は[2]の有機繊維コード用接着剤組成物、
[4] 有機繊維が撚糸されてなるタイヤ補強用の有機繊維コードを、上記[1]〜[3]いずれかの有機繊維コード用接着剤組成物で被覆して接着剤層を形成して、前記有機繊維コードとゴムとを前記有機繊維コード用接着剤組成物を介して接着することを特徴とする接着方法、
[5] 前記有機繊維コードを前記有機繊維コード用接着剤組成物に含浸して、前記接着剤層を形成する上記[4]の接着方法、
[6] 前記接着剤層を形成後、乾燥処理および加熱処理し、さらに、前記有機繊維コードを未加硫ゴムに埋設し、該未加硫ゴムを加硫処理して、前記有機繊維コードとゴムとを前記有機繊維コード用接着剤組成物を介して接着する上記[4]又は[5]の接着方法、
[7] 前記有機繊維コードが、ポリエステル又はナイロンからなる上記[4]〜[6]いずれかの接着方法、
[8] 有機繊維が撚糸されてなるタイヤ補強用の有機繊維コードと、該有機繊維コードを被覆するゴムとからなるゴム補強材であって、前記有機繊維コードと前記ゴムとが、上記[1]〜[3]いずれかの有機繊維コード用接着剤組成物を用いて接着されてなることを特徴とするゴム補強材、
[9] 前記有機繊維コードが、ポリエステル又はナイロンからなる上記[8]のゴム補強材および、
[10] 上記[8]又は[9]のゴム補強材を用いたことを特徴とするタイヤ、
を提供するものである。
本発明の有機繊維コード用接着剤組成物は、ブロックドイソシアネート化合物(A)、エポキシ化合物(B)およびゴムラテックス(C)を含むものである。
さらに、上記有機繊維コード用接着剤組成物はアミン硬化剤(D)を含むことが好ましい。これにより、有機繊維コードとゴムとの接着の過程において、レゾルシンおよびホルマリンを実質的に使用せず、一浴で同等以上の接着力を得ることができる。また、ポリエステル繊維やアラミド繊維など接着が難しい有機繊維コードを使用した場合であっても、エポキシ化合物による前処理をすることなく使用できる。
さらに、前記(C)成分のゴムラテックスは(a)ブタジエン系単量体35〜75質量%、ビニルピリジン系単量体15〜30質量%、スチレン系単量体10〜55質量%で構成される単量体を乳化重合させ、引き続いて(b)ブタジエン系単量体3〜20質量%、スチレン系単量体75〜96.9質量%、エチレン系不飽和カルボン酸単量体0.1〜10質量%および共重合可能な他の単量体0〜20質量%で構成される単量体を乳化重合して得られる、二重構造を有する前記共重合体ラテックスからなることが好ましい。
本発明の有機繊維コード用接着剤組成物の初期接着性は、ブタジエン単量体の配合量が上記範囲より少ない場合、またはスチレン系単量の配合量が上記範囲より多い場合には劣る傾向にあり、また、本発明のレゾルシンおよびホルマリンを含まない有機繊維コード用接着剤組成物は従来のRFL系接着剤組成物に比べガラス転移温度Tgが高くできるため、作業性が向上しさらに耐熱接着性を確保しながら屈曲疲労性も向上する。但し、該屈曲疲労性は、上記共重合体ゴムラテックス(b)のガラス転移温度が上記ガラス転移の温度範囲より高くなると悪化する傾向にある。
また、該共重合体のガラス転移温度は40〜90℃であることを要する。
カルボキシ変性スチレン−ブタジエン三元共重合体をもちいた接着液の機械的安定性は向上し、特に天然ゴムラテックス含む接着剤の場合、通常は機械的安定性が低下するが、カルボキシ変性スチレン−ブタジエン三元共重合体ラテックスと併用することにより、向上する。
前記(D)成分のエポキシ化合物のアミン硬化剤としては、脂肪族アミン、芳香族アミン変性アミン等の様々なアミン化合物が用いられる。例えば、鎖状脂肪族ポリアミンとして、ジエチレントリアミン(DTA)、トリエチレンテトラミン(TTA)、ジエチアミノプロピルアミン(DPDA)、環状脂肪族ポリアミンとして、ピペラジン、N−アミノエチルピペラジン、(N−AEP)、メンセンジアミン(MDA)、脂肪芳香族アミンとして、m−キシレンジアミン(M−XDA)、芳香族アミンとしてメタフェニレンジアミン(MPDA)、ジアミノジフェニルメタン(DDM)、ジアミノジフェニルルルフォン(DDS)などが挙げられる。中でもピペラジンが好ましい。
また、本発明の接着方法において、接着剤層の形成方法としては、例えば、浸漬、はけ塗り、流延、噴霧、ロール塗布、ナイフ塗布等を挙げることができるが、有機繊維コードを有機繊維コード用接着剤組成物に含浸して、接着剤層を形成することが好ましい。1段階目でエポキシ化合物を付着させ、2段階目でブロックドイソシアネート化合物とゴムラテックスを付着する2段階方式と比較して、浸漬は1段階方式であるため、より低コストで接着剤層を形成できる。ここで、接着剤層の厚さは、0.5〜50μmが好ましく、1〜10μmが更に好ましい。
ここで、含浸液の接着剤組成物の濃度は5〜20質量%(固形分換算)、好ましくは7.5〜15質量%である。前記接着剤層を形成後、乾燥処理120℃〜180℃で0.5〜3分間および加熱処理180℃〜260℃で、0.5〜3分間、さらに、前記有機繊維コードを未加硫ゴムに埋設し、該未加硫ゴムを加硫処理して、前記有機繊維コードとゴムとを前記有機繊維コード用接着剤組成物を介して接着することが好ましい。これにより、より接着性を良好にできる。
さらに、前記有機繊維コードが、ポリエステル又はナイロンからなることが効果を有効に発揮できる観点から特に好ましい。
なお、本発明の接着性について初期接着性、耐熱接着性、屈曲疲労性および共重合体ゴムラテックス(b)のゴム成分のガラス転移温度(Tg)について下記の方法により求めた。
(初期接着性)
得られた接着剤の接着力を、JIS K6301に従って測定し初期接着力として評価した。接着力は、第2表に示す従来例(RFL系)の接着力を100とした指数で示し、数値が大なるほど結果が良好である。結果を下記第1表に併記する。
(耐熱接着性)
続いて上記初期接着力を求めたと同様の試験片オーブンのなかにいれ160℃で3時間放置した。この試験片を同様に上記JIS K6301に従って測定し耐熱接着力として評価した。耐熱接着力は、第2表に示す従来例(RFL系)の接着力を100とした指数で示し、数値が大なるほど結果が良好である。結果を下記第1表に併記する。
また、屈曲疲労性については下記の方法にて評価した。
(屈曲疲労性)
接着剤処理コードを、50本/5cmの打ち込み数で並べて、前述の接着テストに用いたものと同じ未加硫配合ゴムの0.4mmシートを両側から張り合わせ、5cm幅×60cm長さのゴムトッピングシートを作製した。このようなトッピングシート2枚の間に厚さ3mmの未加硫配合ゴムシートを挟み、さらにこの上下面にサンプル全体の厚さが15mmになるように未加硫配合ゴムシートを張り合わせ、コード両端を固定して定長下で145℃×40分、20kg/cm2の加圧下に加硫し、耐屈曲疲労性テスト用サンプルを作製した。次に、このサンプルを直径60mmのプーリーに掛け、両端より150kgの荷重を掛けて、120℃の雰囲気温度下で毎時5000回の繰り返し屈曲を加えた。100万回屈曲後に取り外し、2層の繊維コード層のうち、プーリーに接する側(繰り返し圧縮歪を受ける側)のコードを取り出し、その破断強力を測定し、その値の屈曲テスト前の新品の強力に対する保持率(%)でコードの屈曲疲労性を表わした。
(ガラス転移温度;Tg)
第1表に示す(C)成分(b)共重合体ラテックスのゴム成分(固形分)についてのガラス転移温度(Tg)を、デュポン社製910型示差走査熱量計(DSC)を用い、ASTM D3418−82に記載の方法に従って測定し、各共重合体を測定した際の外挿開始温度(extrapolated onset temperature);Tfをもって、対応する共重合体成分のガラス転移温度;Tgとした。
ポリエステルのタイヤコード(ポリエステル製、1670dtex/2、撚り数39×39/10cm:2本の1670dtexのポリエステル繊維を、撚り数39×39/10cmで撚ったもの)を準備した。下記表1に示す配合で、実施例1、比較例1〜5の接着剤組成物を作製し、該接着剤組成物を20質量%含む接着剤水溶液を調整した。接着剤水溶液に、準備したタイヤコードを1分間浸漬して引き上げ、タイヤコードに接着剤水溶液を付着させた。
なお、従来例として、接着剤水溶液として従来のレゾルシン・ホルマリン・ラテックス接着剤を使用して、上記同様にタイヤコードを製造した。その配合組成を第2表に、被覆ゴムの配合組成を第3表に示す。
*1)ブロックドイソシアネート化合物(第一工業製薬(株)製、「エラストロンBN27」、固形分濃度30%、メチレンジフェニルの分子構造を含む熱反応型水性ウレタン樹脂)
*2) エポキシ化合物(ナガセケムテックス(株)製、「デナコールEX614B」、ソルビトール・ポリグリシジルエーテル)
*3)アミン硬化剤:ピペラジン
*4)エチレン系不飽和カルボン酸:アクリル酸
*5)ビニルピリジン・スチレン・ブタジエン共重合ラテックス:日本ゼオン(株)製、商品名「Nipol2518FS」固形分40.5質量%
*6)スチレン・ブタジエン共重合体ラテックス:日本ゼオン(株)製、「NipolLX110」固形分40.3質量%]
また、本発明のゴム補強材は、カーカスやベルト補強層として好ましく用いられる。
Claims (10)
- ブロックドイソシアネート化合物(A)、エポキシ化合物(B)およびゴムラテックス(C)を含む有機繊維コード用接着剤組成物において、前記ゴムラテックス(C)が、ブタジエン系単量体35〜75質量%、ビニルピリジン系単量体15〜30質量%およびスチレン系単量体10〜55質量%を乳化重合して得られる共重合体ゴムラテックス(a)50〜90質量部(固形分換算)とブタジエン系単量体3〜20質量%、スチレン系単量体75〜96.9質量%、エチレン系不飽和カルボン酸0.1〜10質量%および共重合可能な他の単量体0〜20質量%を乳化重合して得られるガラス転移温度が40〜90℃である共重合体ゴムラテックス(b)10〜50質量部(固形分換算)からなり、レゾルシンおよびホルマリンを含まない有機繊維コード用接着剤組成物。
- さらに、アミン硬化剤(D)を含む請求項1に記載の有機繊維コード用接着剤組成物。
- 前記ゴムラテックス(C)の質量に対する、前記(ブロックド)イソシアネート化合物(A)、エポキシ化合物(B)およびアミン硬化剤(D)の合計質量の比率である{(A)+(B)+(D)}/(C)が、0.1以上1.0以下である請求項1又は2に記載の有機繊維コード用接着剤組成物。
- 有機繊維が撚糸されてなるタイヤ補強用の有機繊維コードを、請求項1〜3のいずれかに項記載の有機繊維コード用接着剤組成物で被覆して接着剤層を形成して、前記有機繊維コードとゴムとを前記有機繊維コード用接着剤組成物を介して接着することを特徴とする接着方法。
- 前記有機繊維コードを前記有機繊維コード用接着剤組成物に含浸して、前記接着剤層を形成する請求項4に記載の接着方法。
- 前記接着剤層を形成後、乾燥処理および加熱処理し、さらに、前記有機繊維コードを未加硫ゴムに埋設し、該未加硫ゴムを加硫処理して、前記有機繊維コードとゴムとを前記有機繊維コード用接着剤組成物を介して接着する請求項4又は5に記載の接着方法。
- 前記有機繊維コードが、ポリエステル又はナイロンからなる請求項4〜6のいずれかに記載の接着方法。
- 有機繊維が撚糸されてなるタイヤ補強用の有機繊維コードと、該有機繊維コードを被覆するゴムとからなるゴム補強材であって、前記有機繊維コードと前記ゴムとが、請求項1〜3のいずれかに記載の有機繊維コード用接着剤組成物を用いて接着されてなることを特徴とするゴム補強材。
- 前記有機繊維コードが、ポリエステル又はナイロンからなる請求項8記載のゴム補強材。
- 請求項7又は8記載のゴム補強材を用いたことを特徴とするタイヤ。
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