WO2023095808A1 - 金属コード被覆用ゴム組成物及びタイヤ - Google Patents

金属コード被覆用ゴム組成物及びタイヤ Download PDF

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WO2023095808A1
WO2023095808A1 PCT/JP2022/043235 JP2022043235W WO2023095808A1 WO 2023095808 A1 WO2023095808 A1 WO 2023095808A1 JP 2022043235 W JP2022043235 W JP 2022043235W WO 2023095808 A1 WO2023095808 A1 WO 2023095808A1
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rubber composition
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一則 金田
皓介 齋藤
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    • C08L9/00Compositions of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
    • C08L9/06Copolymers with styrene

Definitions

  • the present invention relates to a rubber composition for covering metal cords and a tire.
  • metal bodies such as steel cords plated with zinc, brass (brass: Cu, Zn), etc. are coated with a rubber composition containing sulfur.
  • So-called direct vulcanization adhesion is widely used, in which the rubber composition is cured and simultaneously adhered (bonded by forming a rubber metal adhesion layer (CuxS) or the like).
  • a benzothiazole-based rust inhibitor and/or a benzotriazole-based rust inhibitor is added to 100 parts by mass of the diene rubber.
  • Patent Document 1 a rubber composition containing a metal reinforcing cord such as a brass-plated steel cord embedded by direct vulcanization adhesion - a rubber-metal composite material, and , a pneumatic tire using the rubber-metal composite is known (see, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 2 a specific nitrogen-containing ring compound compounded in rubber suitably controls the formation of a rubber-metal adhesion layer, etc., and protects the surface of the metal material, thereby preventing excessive rubber-metal Techniques have been disclosed for preventing the formation of an adhesive layer and increasing the adhesion to metals.
  • an object of the present invention is to provide a rubber composition for coating metal cords that exhibits excellent adhesiveness even when exposed to a deteriorating environment.
  • Another object of the present invention is to provide a tire comprising a member having excellent adhesiveness between rubber and metal cords.
  • the gist and configuration of the present invention for solving the above problems are as follows.
  • the rubber composition for coating a metal cord of the present invention comprises a rubber component, a nitrogen-containing cyclic compound that does not contain a benzene ring and a mercapto group;
  • the content of the nitrogen-containing cyclic compound containing no benzene ring and mercapto group is 0.02 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component. is preferred. This is because both the initial adhesiveness and the adhesiveness when exposed to a degraded environment can be achieved at a higher level.
  • the nitrogen-containing cyclic compound is preferably at least one selected from the group consisting of triazole, triazole derivatives, imidazole and imidazole derivatives. This is because the adhesion can be further improved when exposed to a degraded environment.
  • the triazole derivative or the imidazole derivative has an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an aminoalkyl group having 1 to 3 carbon atoms or an amino group in a side chain. is preferred. This is because both the initial adhesiveness and the adhesiveness when exposed to a degraded environment can be achieved at a higher level.
  • the content of the amine antioxidant is preferably 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component. This is because both the initial adhesiveness and the adhesiveness when exposed to a degraded environment can be achieved at a higher level.
  • the rubber component preferably contains at least one selected from the group consisting of isoprene skeleton rubber, styrene-butadiene rubber, butadiene rubber and chloroprene rubber. This is because the adhesion can be further improved when exposed to a degraded environment while maintaining good durability.
  • R 1 and R 2 in the general formula (1) are each independently a linear or cyclic saturated carbonized monovalent having 1 to 20 carbon atoms.
  • a hydrogen group is preferred. This is because the adhesion can be further improved when exposed to a degraded environment.
  • the tire of the present invention is characterized by using the rubber composition for metal cord coating of the present invention described above. With the above configuration, it is possible to provide a member having excellent adhesiveness between the rubber and the metal cord.
  • the present invention it is possible to provide a rubber composition for coating metal cords that exhibits excellent adhesiveness even when exposed to a deteriorating environment. Moreover, according to the present invention, it is possible to provide a tire having a member having excellent adhesiveness between rubber and metal cords.
  • the rubber composition for covering metal cords and the tire of the present invention will be described in detail below based on the embodiments thereof.
  • ⁇ Rubber composition for covering metal cord> The rubber composition for coating metal cords of the present invention comprises a rubber component, a nitrogen-containing cyclic compound containing no benzene ring or mercapto group, and an amine anti-aging agent. The constituent components of the rubber composition for coating metal cords of the present invention are described below.
  • the rubber component of the rubber composition for coating metal cords of the present invention is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the required performance.
  • the rubber component include natural rubber (NR), epoxidized natural rubber, deproteinized natural rubber and other modified natural rubbers, polyisoprene rubber (IR), styrene-butadiene copolymer rubber (SBR), Polybutadiene rubber (BR), acrylonitrile-butadiene copolymer rubber (NBR), isoprene-isobutylene copolymer rubber (IIR), ethylene-propylene-diene copolymer rubber (EPDM), halogenated butyl rubber (HR), chloroprene rubber (CR) and diene rubbers such as various synthetic rubbers such as
  • the rubber component can also contain a non-diene rubber as long as it does not impair the effects of the present invention.
  • the rubber component is mainly composed of isoprene skeleton rubber (natural rubber, synthetic isoprene rubber, etc.) as the diene rubber. It preferably contains at least one selected from the group consisting of skeleton rubber), styrene-butadiene rubber, butadiene rubber and chloroprene rubber.
  • the rubber composition for coating metal cords of the present invention contains, in addition to the rubber component, a nitrogen-containing cyclic compound containing no benzene ring or mercapto group.
  • the specific nitrogen-containing ring compound compounded in the rubber suitably controls the formation of a rubber-metal adhesion layer, etc., and protects the surface of the metal material, thereby preventing the formation of an excessively large rubber-metal adhesion layer, Adhesion to metal can be greatly increased.
  • the nitrogen-containing cyclic compound that can be used is not limited as long as it is a nitrogen-containing cyclic compound that does not have a benzene ring and a mercapto group. At least one selected from the group consisting of Here, for triazole derivatives and imidazole derivatives, alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms (methyl group, ethyl group, propyl group) and aminoalkyl groups having 1 to 3 carbon atoms (aminomethyl group, aminoethyl group) are added to the side chains. , an aminopropyl group) or an amino group.
  • triazoles and triazole derivatives include, for example, 1,2,3-triazole, 1,2,4-triazole, 3-amino-1,2,4-triazole, 4-amino-1, 2,4-triazole, 1-methyl-1,2,3-triazole, 2-methyl-1,2,3-triazole, 4-methyl-1,2,3-triazole, 4,5-dimethyl-1, 2,3-triazole, 1-methyl-1,2,4-triazole, 3-methyl-1,2,4-triazole, 3,5-dimethyl-1,2,4-triazole, 3,5-diethyl- 1,2,4-triazole and the like can be mentioned, and these may be used singly or in combination of two or more.
  • imidazole and imidazole derivatives examples include imidazole, 2-aminoimidazole, 4-aminoimidazole, 5-aminoimidazole, 2-methylimidazole, 2-ethylimidazole, 2-methyl-4 -ethylimidazole, etc., and these may be used singly or in combination of two or more.
  • triazoles and triazole derivatives are preferred, and 1,2,3-triazole, 1,2,4-triazole, 3-amino-1,2, It is preferably selected from 4-triazole, 4-amino-1,2,4-triazole and imidazole.
  • the nitrogen-containing cyclic compounds specifically exemplified above are known, and if there are commercially available products (including reagents), the commercially available products may be used, or they may be synthesized by themselves. may be obtained.
  • the method of synthesizing the nitrogen-containing cyclic compound by itself is obvious to those skilled in the art by taking into account the common general knowledge as of the filing of the present application.
  • the nitrogen-containing cyclic compound blended in the rubber suitably controls the formation of the rubber-metal adhesion layer.
  • the nitrogen-containing cyclic compound blended in the rubber suitably controls the formation of the rubber-metal adhesion layer.
  • the nitrogen-containing cyclic compound blended in the rubber suitably controls the formation of the rubber-metal adhesion layer.
  • the nitrogen-containing cyclic compound blended in the rubber suitably controls the formation of the rubber-metal adhesion layer.
  • Nitrogen-containing cyclic compounds having a benzene ring outside the scope of the present invention such as benzotriazoles, are highly compatible with rubber and cannot sufficiently protect the surface of metal materials.
  • —SH for example, 3-mercapto-1,2-triazole, which has a mercapto group (—SH) even in a triazole derivative, has an adverse effect during vulcanization, making it impossible to ensure initial adhesion.
  • a compound having a carbon chain length of 8 or more has high compatibility with rubber and cannot sufficiently protect the surface of the metal material.
  • the content of the nitrogen-containing cyclic compound is preferably 0.02 to 10 parts by mass, more preferably 0.1 to 5 parts by mass, per 100 parts by mass of the rubber component.
  • the content of the nitrogen-containing cyclic compound is 0.02 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component, the effect of the present invention can be sufficiently obtained. Adhesion may not be ensured when exposed to On the other hand, when the content is 10 parts by mass or less, the initial adhesion is good, and when it exceeds 10 parts by mass, the initial adhesion may deteriorate.
  • the rubber composition for coating metal cords of the present invention further contains an amine anti-aging agent represented by the following general formula (1) in addition to the rubber component and the nitrogen-containing cyclic compound described above. [wherein R 1 and R 2 are each independently a monovalent saturated hydrocarbon group]
  • R 1 and R 2 are each independently a monovalent saturated hydrocarbon group
  • the amine anti-aging agent represented by the above general formula (1) has a phenylenediamine moiety in the same manner as N-phenyl-N'-(1,3-dimethylbutyl)-p-phenylenediamine (antiaging agent 6PPD). Although it contains the phenylenediamine moiety, it does not have double bonds other than the phenylenediamine moiety, which is different from the antiaging agent 6PPD, so that it has less impact on the environment.
  • the amine anti-aging agent represented by the general formula (1) improves the ozone resistance of the rubber composition, and reduces the maintenance rate of elongation at break (EB) and tensile strength (TB) after aging. It also has the effect of suppressing
  • R 1 and R 2 are each independently a monovalent saturated hydrocarbon group.
  • R 1 and R 2 may be the same or different, but are preferably the same from the viewpoint of synthesis.
  • the monovalent saturated hydrocarbon group preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 3 to 10 carbon atoms, and particularly preferably 6 and 7 carbon atoms.
  • the number of carbon atoms in the saturated hydrocarbon group is 20 or less, the number of moles per unit mass is increased, so the anti-aging effect is increased, the decrease in adhesive strength between the rubber and the metal cord can be further suppressed, and the rubber composition is improved. Ozone resistance is also improved.
  • R 1 and R 2 in the general formula (1) are each independently preferably a linear or cyclic monovalent saturated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.
  • the monovalent saturated hydrocarbon group includes an alkyl group and a cycloalkyl group, and the alkyl group may be linear or branched. Furthermore, an alkyl group or the like may be bonded.
  • the alkyl group include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, neopentyl group, 1- methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 3-methylpentyl group, 4-methylpentyl group, 1,2-dimethylpentyl group, 1,3-dimethylpentyl group, 1,4-dimethylpentyl group, 2,3- dimethylpentyl group, 2,4-dimethylpentyl group, 3,4-dimethylpentyl group, n-hexyl group, 1-methylhexyl
  • a 1,4-dimethylpentyl group is preferred.
  • the cycloalkyl group include a cyclopentyl group, a methylcyclopentyl group, a cyclohexyl group, a methylcyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group and the like, and among these, a cyclohexyl group is preferred.
  • amine antioxidant represented by the general formula (1) specifically, N,N'-bis(1,4-dimethylpentyl)-p-phenylenediamine (antiaging agent 77PD), N,N'-bis(1-ethyl-3-methylpentyl)-p-phenylenediamine, N,N'-dicyclohexyl-p-phenylenediamine (antiaging agent CCPD) and the like.
  • N,N'-bis(1,4-dimethylpentyl)-p-phenylenediamine (antiaging agent 77PD) and N,N'-dicyclohexyl-p-phenylenediamine (CCPD) are preferred, and N,N '-Bis(1,4-dimethylpentyl)-p-phenylenediamine (antiaging agent 77PD) is particularly preferred.
  • the amine anti-aging agents may be used singly or in combination of two or more.
  • the content of the amine antioxidant in the rubber composition for coating metal cords of the present invention is not particularly limited, but is 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component. is preferred.
  • the content of the amine antioxidant is 0.1 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component, the ozone resistance of the rubber composition and the adhesion between the rubber and the metal cord are improved. This can be sufficiently ensured, and the deterioration of the elongation at break (EB) and tensile strength (TB) of the rubber composition after aging can also be sufficiently suppressed.
  • the content of the amine anti-aging agent when the content of the amine anti-aging agent is 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the rubber component, adverse effects on rubber physical properties such as heat buildup can be more reliably suppressed, and tire suitable for the application.
  • the content of the amine anti-aging agent should be 1 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component. is more preferable, more preferably 2 parts by mass or more, and particularly preferably 3 parts by mass or more.
  • the content of the amine anti-aging agent is more preferably 4 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the rubber component from the viewpoint of suppressing adverse effects on other rubber physical properties.
  • the content (A) of the nitrogen-containing cyclic compound containing no benzene ring and mercapto group and the content (B) of the amine anti-aging agent are It is characterized by a mass ratio (A/B) of 0.004 to 100 (0.004 ⁇ A/B ⁇ 100).
  • a synergistic effect is obtained with the effect of maintaining the adhesive strength for a long period of time due to the inclusion of the agent, and it is possible to increase the adhesiveness over a long period of time when the rubber and the metal cord are exposed to a degrading environment. That is, by satisfying 0.004 ⁇ A/B ⁇ 100, the metal cord-rubber composite of the present invention can stably achieve adhesiveness when exposed to the environment. From the same point of view, A/B is preferably 0.04 to 10, more preferably 0.2 to 2.
  • the rubber composition for coating a metal cord of the present invention can contain anti-aging agents (other anti-aging agents) other than the amine-based anti-aging agent represented by the general formula (1).
  • anti-aging agents include quinoline-based anti-aging agents.
  • the quinoline anti-aging agent is an anti-aging agent having a quinoline moiety or a derivative thereof (such as a dihydroquinoline moiety).
  • the quinoline anti-aging agent when included in the rubber composition, improves the ozone resistance and suppresses the decrease in the retention rate of elongation at break (EB) and tensile strength (TB) after aging. have.
  • the quinoline antioxidant preferably has a dihydroquinoline moiety, more preferably a 1,2-dihydroquinoline moiety.
  • Specific examples of the quinoline antioxidant include a polymer of 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline (antioxidant TMDQ), 6-ethoxy-2,2,4-trimethyl-1 ,2-dihydroquinoline, 6-anilino-2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline and the like.
  • the quinoline antioxidant preferably contains a polymer of 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline (antiaging agent TMDQ).
  • a quinoline anti-aging agent containing a polymer of 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline is said to be highly effective in improving the ozone resistance of a rubber composition, and is less likely to discolor the rubber composition. It also has advantages.
  • the polymer of 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline includes dimers, trimers and tetramers of 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline. mentioned.
  • the content of the quinoline antioxidant in the rubber composition for coating a metal cord of the present invention is 0.27 to 0 as a mass ratio of the content of the quinoline antioxidant to the content of the amine antioxidant. It is preferably in the range of 0.7.
  • the content of the quinoline antioxidant is preferably 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component.
  • the content of the quinoline antioxidant is 0.1 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component, the ozone resistance of the rubber composition can be sufficiently ensured, and the It is possible to sufficiently suppress deterioration in adhesiveness, elongation at break (EB) and tensile strength (TB) of the rubber composition.
  • the content of the quinoline anti-aging agent is 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the rubber component, adverse effects on rubber physical properties (heat buildup, etc.) are suppressed, and it is suitable for tire applications. can do.
  • the content of the quinoline anti-aging agent in the rubber composition for coating metal cords of the present invention is 0.3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component. It is more preferably 0.5 parts by mass or more, and more preferably 0.5 parts by mass or more. Furthermore, from the viewpoint of more reliably suppressing adverse effects on other rubber physical properties, it is more preferably 4 parts by mass or less, more preferably 3 parts by mass or less per 100 parts by mass of the rubber component.
  • the rubber composition for coating metal cords of the present invention preferably contains sulfur as a vulcanizing agent. Containing sulfur enables vulcanization and improves the durability of the metal cord coating rubber composition.
  • sulfur various types of sulfur can be used, but ordinary sulfur (soluble sulfur (powder sulfur), etc.) is preferable to insoluble sulfur, and oil treated sulfur, etc. are also preferable.
  • insoluble sulfur is sulfur insoluble in carbon disulfide (amorphous polymeric sulfur)
  • soluble sulfur (powder sulfur) is sulfur soluble in carbon disulfide.
  • the sulfur content is preferably in the range of 0.1 to 10 parts by mass, more preferably in the range of 1 to 10 parts by mass, and 1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component. is more preferably in the range of
  • the rubber composition for coating metal cords of the present invention can be blended with a filler, if necessary.
  • the filler include carbon black.
  • the carbon black include high-, medium-, or low-structured SAF, ISAF, IISAF, N339, HAF, FEF, GPF, and SRF grade carbon blacks, particularly SAF, ISAF, IISAF, N339, HAF, and FEF grade carbons. It is preferred to use black.
  • silica can also be used as the filler in the rubber composition for coating metal cords of the present invention.
  • the BET specific surface area of silica (measured according to ISO5794/1) is preferably 40 to 350 m 2 /g.
  • Silica having a BET surface area within this range has the advantage of being able to achieve both rubber reinforcing properties and dispersibility in the rubber component. From this point of view, silica with a BET surface area in the range of 80 to 350 m 2 /g is more preferred, and silica with a BET surface area in the range of 120 to 350 m 2 /g is particularly preferred.
  • the silica content is preferably 1 part by mass or more and 20 parts by mass or less, more preferably 1 part by mass or more and 10 parts by mass or less, relative to 100 parts by mass of the rubber component. Furthermore, the total content of the carbon black and silica is preferably 5 parts by mass or more and 100 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the rubber component.
  • the type of silica is not particularly limited, and examples thereof include wet silica, colloidal silica, calcium silicate, and aluminum silicate.
  • the silica is preferably wet silica, and more preferably precipitated silica.
  • These silicas have high dispersibility, can improve low heat build-up, and further improve crack resistance.
  • precipitated silica means that in the early stage of production, the reaction solution is reacted at a relatively high temperature and in a neutral to alkaline pH range to grow primary silica particles, and then controlled to the acidic side to aggregate the primary particles.
  • the silica obtained as a result of The silica may also be a commercial product, for example, Zeosil Premium 200MP (trade name) available from Rhodia.
  • the said silica may use only 1 type, and may use 2 or more types.
  • Silane coupling agents include, for example, bis(3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis(3-triethoxysilylpropyl) trisulfide, bis(3-triethoxysilylpropyl) disulfide, bis(2-triethoxysilyl) ethyl)tetrasulfide, bis(3-trimethoxysilylpropyl)tetrasulfide, bis(2-trimethoxysilylethyl)tetrasulfide, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 2-mercaptoethyltri Methoxysilane, 2-mercaptoethyltriethoxysilane, 3-trimethoxysilylpropyl-N,N-
  • the preferred blending amount of the silane coupling agent is such that the mass ratio (silane coupling agent/silica) is from (1/100) to (20/100). ) is preferred. If it is (1/100) or more, the effect of improving the low heat build-up of rubber will be more suitably exhibited, and if it is (20/100) or less, the cost of rubber for tires will be reduced and economic efficiency will be improved. Because it does. More preferably, the mass ratio is from (3/100) to (20/100), and particularly preferably from (4/100) to (10/100).
  • the rubber composition for coating a metal cord of the present invention further contains a vulcanization accelerator in addition to the rubber component, the nitrogen-containing cyclic compound, the anti-aging agent, and optional filler and silane coupling agent. is preferred.
  • a vulcanization accelerator By containing the vulcanization accelerator, vulcanization can be accelerated and the strength of the metal cord coating rubber composition after vulcanization can be further increased.
  • the type of the vulcanization accelerator is not particularly limited, and guanidine-based, aldehyde-amine-based, aldehyde-ammonia-based, thiazole-based, sulfenamide-based, thiourea-based, dithiocarbamate-based, xanthate-based and other vulcanization accelerators. These vulcanization accelerators may be used alone or in combination of two or more.
  • a sulfenamide-based vulcanization accelerator from the viewpoint of being able to further increase the strength of the rubber composition for coating a metal cord after vulcanization.
  • the sulfenamide vulcanization accelerator include N-cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamide, N,N-dicyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamide, N-tert-butyl-2 -benzothiazolylsulfenamide, N-oxydiethylene-2-benzothiazolylsulfenamide, N-methyl-2-benzothiazolylsulfenamide, N-ethyl-2-benzothiazolylsulfenamide, N- propyl-2-benzothiazolylsulfenamide, N-butyl-2-benzothiazolylsulfenamide, N-pentyl-2-benzothiazoly
  • the content of the vulcanization accelerator is 0.2 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component, from the viewpoint of further improving the low heat build-up and crack resistance of the rubber composition for covering metal cords. is preferably 0.3 parts by mass or more, preferably 2.0 parts by mass or less, more preferably 1.8 parts by mass or less, and 1.6 parts by mass or less More preferred.
  • the rubber composition for coating a metal cord of the present invention contains the rubber component, the nitrogen-containing cyclic compound, the anti-aging agent, and optional components such as a filler, a silane coupling agent, and a vulcanization accelerator. , and other components to the extent that they do not impair the effects of the invention.
  • Other components include additives commonly used in the rubber industry, such as softeners, stearic acid, anti-aging agents, zinc oxide, resins, waxes and oils, as long as they do not impair the object of the present invention. can be included as appropriate within
  • zinc white ZnO
  • the content of the zinc white is not particularly limited, but from the viewpoint of further improving the low heat build-up and crack resistance of the rubber composition for covering metal cords, It is preferably 5 to 13 parts by mass, more preferably 7 to 10 parts by mass.
  • the rubber composition for coating metal cords of the present invention can also contain a cobalt compound from the viewpoint of enhancing adhesion to metal cords.
  • the type of cobalt compound is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the required performance.
  • the rubber composition for coating metal cords of the present invention may be a cobalt-free rubber composition from the viewpoint of environmental load.
  • the method for producing the rubber composition for coating metal cords of the present invention is not particularly limited. For example, it can be produced by blending the respective components described above and kneading using a kneader such as a Banbury mixer, a roll, or an internal mixer. The kneading of each component of the rubber composition for coating metal cords of the present invention may be performed in one step or in two or more steps.
  • the metal cord-rubber composite of the present invention is characterized by comprising the aforementioned rubber composition for coating a metal cord of the present invention and a metal cord coated with the rubber composition for coating a metal cord.
  • the rubber composition for covering a metal cord of the present invention as a coating rubber for a metal cord, the resulting metal cord-rubber composite can achieve both low heat build-up and crack resistance.
  • the method for coating the metal cord with the rubber composition for coating a metal cord of the present invention is not particularly limited, but for example, the following method can be used.
  • a predetermined number of brass-plated metal cords are arranged in parallel at predetermined intervals, and these metal cords are placed on both sides of an unvulcanized rubber sheet having a thickness of about 0.5 mm made of the rubber composition of the present invention.
  • vulcanization treatment is performed at a temperature of, for example, about 160° C. for about 20 minutes.
  • the metal cord-rubber composite thus obtained has excellent metal-rubber adhesion in addition to achieving both low heat build-up and crack resistance.
  • the metal cord may be either a metal monofilament or a multifilament (a twisted cord or a bundled cord), and its shape is not limited.
  • the metal cord is a twisted cord
  • the twisted structure is not particularly limited, and examples thereof include a single twist, a double twist, a layered twist, and a combined twist of a double twist and a layered twist.
  • these metal cords include cords made of metals such as steel, iron, and copper, and from the viewpoint of suitably ensuring adhesion with the rubber composition, the surface is subjected to surface treatment such as plating or adhesive treatment. is preferably done.
  • the surface of the filament may be plated.
  • Types of plating include, for example, zinc (Zn) plating, copper (Cu) plating, tin (Sn plating, brass (copper-zinc (Cu--Zn)) plating, and bronze (copper-tin (Cu--Sn)) plating. , copper, zinc and cobalt, etc.
  • brass plating and ternary plating including copper, zinc and cobalt are preferable.
  • the use of the metal cord-rubber composite of the present invention is not particularly limited.
  • it can be used as a reinforcing material for rubber articles that require strength, such as various automobile tires, hoses, and rubber crawlers.
  • it can be suitably used as a reinforcing member for belts of various automobile radial tires, carcass plies, wire chafers, and the like.
  • the tire of the present invention is characterized by using the rubber composition for metal cord coating of the present invention described above.
  • the metal cord-coating rubber composition of the present invention and thus the metal cord-rubber composite, in the members constituting the tire, a member having excellent adhesion between the rubber and the metal cord can be obtained, and thus the tire. Durability can also be improved.
  • the tire of the present invention is preferably a pneumatic tire, and the gas to be filled in the pneumatic tire may be normal air or air with adjusted oxygen partial pressure, or an inert gas such as nitrogen, argon or helium. Gas can be used.
  • the method for manufacturing the tire of the present invention is not particularly limited, and the tire can be manufactured according to a conventional method. In general, a rubber composition containing various components is processed into each member in an unvulcanized stage, and then pasted and molded on a tire molding machine by an ordinary method to form a green tire. The raw tire is heated and pressurized in a vulcanizer to produce a tire.
  • a metal cord is rubberized with the obtained rubber composition to laminate an unvulcanized belt, an unvulcanized carcass, and other unvulcanized members, A tire can be obtained by vulcanizing the unvulcanized laminate.
  • Rubber compositions for coating metal cords were prepared according to component compositions A, B and C shown in Table 2. Both sides of the above-mentioned steel cords arranged in parallel at equal intervals are covered with rubber sheets having a thickness of 1 mm made of each of the above rubber compositions, and vulcanized at 145 ° C. for 40 minutes to form a rubber composition and steel. I attached the code. In this way, a steel cord-rubber composite was obtained in which steel cords were embedded in a rubber sheet having a thickness of 2 mm.
  • Type of coated rubber composition, type of steel cord, A (content of nitrogen-containing cyclic compound), and B (amine antioxidant represented by general formula (1)) of the samples of Examples and Comparative Examples content) and A/B are shown in Table 1.
  • the steel cords used in each example and comparative example were produced as follows.
  • a steel wire with a diameter of 1.7 mm was repeatedly plated with 63.0% by mass of copper and 37.0% by mass of zinc in the order of copper and zinc.
  • After obtaining the original plating (normal plating) wire drawing was performed to obtain a steel wire having an average plating thickness of 0.25 ⁇ m and a diameter of 0.30 mm.
  • a steel cord was produced from each of the obtained steel wires through a twisting process.
  • anti-aging agent 1 amine anti-aging agent, N-phenyl-N'-(1,3-dimethylbutyl)-p-phenylenediamine * 2 anti-aging agent 2: amine anti-aging agent, N,N' -Bis(1,4-dimethylpentyl)-p-phenylenediamine *3
  • Nitrogen-containing cyclic compound 1,2,4-triazole *4
  • Cobalt salt Cobalt boron neodecanoate *5
  • Other chemicals Each listed in Table 2 Total amount of ingredients contained other than ingredients

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Abstract

劣化環境に曝された際にも優れた接着性を有する金属コード被覆用ゴム組成物を提供することを目的とする。 前記課題を解決するべく、本発明は、ゴム成分と、ベンゼン環及びメルカプト基を含有しない含窒素環状化合物と、一般式(1):[式中、R1及びR2は、それぞれ独立して一価の飽和炭化水素基である]で表されるアミン系老化防止剤と、を含み、前記ベンゼン環及びメルカプト基を含有しない含窒素環状化合物の含有量(A)と、前記アミン系老化防止剤の含有量(B)と、の質量比(A/B)が、0.004~100であることを特徴とする。

Description

金属コード被覆用ゴム組成物及びタイヤ
 本発明は、金属コード被覆用ゴム組成物及びタイヤに関するものである。
 従来から、自動車用などのタイヤ、工業用ベルト、ゴムクローラ等の強度が要求されるゴム物品には、ゴムを補強して強度及び耐久性を向上させる目的で、ゴム組成物中に金属材料を埋設したゴム- 金属複合体が用いられている。ここで、かかるゴム- 金属複合体が高い補強効果を発揮するためには、金属材料とゴム組成物とを安定かつ強力に接着することが必要である。
 一般に、金属材料とゴム組成物との間の高い接着性を実現するため、亜鉛、ブラス(黄銅:Cu、Zn)等でめっきされたスチールコード等の金属体を、硫黄を含むゴム組成物で被覆し、該ゴム組成物の加硫と同時にこれらを接着〔ゴム金属接着層(CuxS)等を形成して接着〕させる、いわゆる直接加硫接着が広く用いられている。
 例えば、高い耐水接着性を有するゴム- 金属複合材およびそれを用いた空気入りタイヤを提供するために、ジエン系ゴム100質量部に対しベンゾチアゾール系防錆剤及び/又はベンゾトリアゾール系防錆剤を0.05~10質量部配合してなるゴム組成物に、直接加硫接着により、ブラス(黄銅)めっきされたスチールコードなどの金属製補強コードを埋設させてなるゴム-金属複合材、並びに、該ゴム-金属複合材を用いた空気入りタイヤが知られている(例えば、特許文献1参照)。
 ただし、特許文献1のゴム-金属複合材において、ゴム組成物にベンゾチアゾール系防錆剤、ベンゾトリアゾール系防錆剤などを用いると、初期接着に悪影響を及ぼすという問題がある。特に、ベンゾチアゾール系防錆剤、ベンゾトリアゾール系防錆剤などの含窒素環化合物にベンゼン環を有する場合には、ゴムとの相溶性が高く、金属材料表面を十分に保護できない点に課題があり、また、該含窒素環化合物にメルカプト基(-SH)を有すると加硫時に悪影響が生じ、初期接着を確保できなかったり、さらに、長鎖のアルキル基を有するとゴムとの相溶性が高く、金属材料表面を十分に保護できないなどの課題がある。
 そのため、特許文献2には、ゴム中に配合された特定の含窒素環化合物によって、ゴム金属接着層等の形成を好適にコントロールし、金属材料の表面が保護されることによって、過大なゴム金属接着層の形成を防止し、金属との接着力を高める技術が開示されている。
特開2011-241391号公報 特開2014-231580号公報
 特許文献2の技術によれば、良好なゴムとスチールコードとの接着性を得ることができる。
 しかしながら、近年、タイヤのようなゴム物品の高性能化に伴って、ゴムとスチールコードとの接着性については、ますます要求は厳しくなるものと考えられており、スチールコードとコーティングゴムとの接着において要求される性能としては、初期接着性だけでなく、タイヤが実使用時に劣化環境に曝された際に接着界面の劣化に起因する故障を生じないことや、タイヤ製造工程におけるトラブルの防止、配合コストの抑制等、様々な条件を満足することが必要となっている。
 また、環境への負荷の観点から、ゴムやスチールコードに含まれるコバルトは、できるだけ低減することが望ましく、コバルトを使用しない場合やコバルトの使用量が少ない場合であっても、ゴムと金属コードとの接着性に優れる技術の開発が望まれていた。
 そのため、本発明の目的は、劣化環境に曝された際にも優れた接着性を有する金属コード被覆用ゴム組成物を提供することにある。また、本発明の他の目的は、ゴムと金属コードとの接着性に優れた部材を備えるタイヤを提供することにある。
 上記課題を解決する本発明の要旨構成は、以下の通りである。
 本発明の金属コード被覆用ゴム組成物は、ゴム成分と、
 ベンゼン環及びメルカプト基を含有しない含窒素環状化合物と、
 下記一般式(1):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
[式中、R及びRは、それぞれ独立して一価の飽和炭化水素基である]で表されるアミン系老化防止剤と、を含み、
 前記ベンゼン環及びメルカプト基を含有しない含窒素環状化合物の含有量(A)と、前記アミン系老化防止剤の含有量(B)と、の質量比(A/B)が、0.004~100であることを特徴とする。
 上記構成によって、劣化環境に曝された際にも優れた接着性を実現できる。
 また、本発明の金属コード被覆用ゴム組成物では、前記ベンゼン環及びメルカプト基を含有しない含窒素環状化合物の含有量が、前記ゴム成分100質量部に対して0.02~10質量部であることが好ましい。初期接着性及び劣化環境に曝された際の接着性をより高いレベルで両立できるためである。
 さらに、本発明の金属コード被覆用ゴム組成物では、前記含窒素環状化合物が、トリアゾール、トリアゾール誘導体、イミダゾール及びイミダゾール誘導体からなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましい。劣化環境に曝された際の接着性をより向上できるためである。
 また、本発明の金属コード被覆用ゴム組成物では、前記トリアゾール誘導体又は前記イミダゾール誘導体が、側鎖に炭素数1~3のアルキル基、炭素数1~3のアミノアルキル基又はアミノ基を有することが好ましい。初期接着性及び劣化環境に曝された際の接着性をより高いレベルで両立できるためである。
 さらに、本発明の金属コード被覆用ゴム組成物では、前記アミン系老化防止剤の含有量が、前記ゴム成分100質量部に対して0.1~5質量部であることが好ましい。初期接着性及び劣化環境に曝された際の接着性をより高いレベルで両立できるためである。
 また、本発明の金属コード被覆用ゴム組成物では、前記ゴム成分が、イソプレン骨格ゴム、スチレン-ブタジエンゴム、ブタジエンゴム及びクロロプレンゴムからなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。良好な耐久性を維持しつつ、劣化環境に曝された際の接着性をより向上できるためである。
 さらにまた、本発明の金属コード被覆用ゴム組成物では、前記一般式(1)中のR及びRが、それぞれ独立して炭素数1~20の鎖状又は環状の一価の飽和炭化水素基であることが好ましい。劣化環境に曝された際の接着性をより向上できるためである。
 本発明のタイヤは、上述した本発明の金属コード被覆用ゴム組成物を用いたことを特徴とする。
 上記構成によって、ゴムと金属コードとの接着性に優れた部材を備えることができる。
 本発明によれば、劣化環境に曝された際にも優れた接着性を有する金属コード被覆用ゴム組成物を提供することが可能となる。また、本発明によれば、ゴムと金属コードとの接着性に優れた部材を備えるタイヤを提供することが可能となる。
 以下に、本発明の金属コード被覆用ゴム組成物及びタイヤを、その実施形態に基づいて詳細に説明する。
<金属コード被覆用ゴム組成物>
 本発明の金属コード被覆用ゴム組成物は、ゴム成分と、ベンゼン環及びメルカプト基を含有しない含窒素環状化合物と、アミン系老化防止剤と、を含む。
 以下、本発明の金属コード被覆用ゴム組成物の構成成分について説明する。
(ゴム成分)
 本発明の金属コード被覆用ゴム組成物のゴム成分については、特に限定はされず、要求される性能に応じて適宜選択することができる。
 例えば、前記ゴム成分として、例えば、天然ゴム(NR)、エポキシ化天然ゴム、脱蛋白天然ゴム及びその他の変性天然ゴムの他、ポリイソプレンゴム(IR)、スチレン-ブタジエン共重合ゴム(SBR)、ポリブタジエンゴム(BR)、アクリロニトリル-ブタジエン共重合ゴム(NBR)、イソプレン・イソブチレン共重合ゴム(IIR)、エチレン・プロピレン-ジエン共重合ゴム(EPDM)、ハロゲン化ブチルゴム(HR)、クロロプレンゴム(CR)等の各種合成ゴム等のジエン系ゴムが挙げられる。
 なお、前記ゴム成分は、本発明の効果を損なわない限度において、非ジエン系ゴムを含むこともできる。
 また、前記ゴム成分は、低ロス性等の物性を低下させることなく、耐久性を向上できる観点からは、前記ジエン系ゴムとして、イソプレン骨格ゴム(天然ゴム、合成イソプレンゴム等のイソプレン単位を主たる骨格とするゴム)、スチレン-ブタジエンゴム、ブタジエンゴム及びクロロプレンゴムからなる群より選択される少なくとも一種を含むことが好ましい。
(ベンゼン環及びメルカプト基を含有しない含窒素環状化合物)
 また、本発明の金属コード被覆用ゴム組成物は、前記ゴム成分に加えて、ベンゼン環及びメルカプト基を含有しない含窒素環状化合物を含む。
 ゴム中に配合された特定の含窒素環化合物によって、ゴム金属接着層等の形成を好適にコントロールし、金属材料の表面が保護されることによって、過大なゴム金属接着層の形成を防止し、金属との接着力を大きく増大させることができる。
 用いることができる含窒素環状化合物としては、ベンゼン環及びメルカプト基を有しない含窒素環状化合物であれば制限されないが、コスト、本発明の効果が高い点から、トリアゾール、トリアゾール誘導体、イミダゾール及びイミダゾール誘導体からなる群より選択される少なくとも一種が挙げられる。
 ここで、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体については、側鎖に炭素数1~3のアルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基)、炭素数1~3のアミノアルキル基(アミノメチル基、アミノエチル基、アミノプロピル基)、又は、アミノ基を有することが好ましい。
 具体的に用いることができるトリアゾール及びトリアゾール誘導体としては、例えば、1,2,3-トリアゾール、1,2,4-トリアゾール、3-アミノ-1,2,4-トリアゾール、4-アミノ-1,2,4-トリアゾール、1-メチル-1,2,3-トリアゾール、2-メチル-1,2,3-トリアゾール、4-メチル-1,2,3-トリアゾール、4,5-ジメチル-1,2,3-トリアゾール、1-メチル-1,2,4-トリアゾール、3-メチル-1,2,4-トリアゾール、3,5-ジメチル-1,2,4-トリアゾール、3,5-ジエチル-1,2,4-トリアゾールなどが挙げられ、これらは、一種を単独で用いても良いし、二種以上組み合わせて用いても良い。
 また、具体的に用いることができるイミダゾール及びイミダゾール誘導体としては、例えば、イミダゾール、2-アミノイミダゾール、4-アミノイミダゾール、5-アミノイミダゾール、2-メチルイミダゾール、2-エチルイミダゾール、2-メチル-4-エチルイミダゾールなどが挙げられ、これらは、一種を単独で用いても良いし、二種以上組み合わせて用いても良い。
 これらの中でも、本発明の効果を更に発揮せしめる点などから、トリアゾール及びトリアゾール誘導体が好ましく、特に好ましくは、1,2,3-トリアゾール、1,2,4-トリアゾール、3ーアミノ-1,2,4-トリアゾール、4ーアミノ-1,2,4-トリアゾール、イミダゾールから選択されたものであることが望ましい。
 なお、上記で具体的に例示した含窒素環状化合物は、既知であり、市販品(試薬を含む)が存在する場合には当該市販品を用いてもよいし、また、自ら合成することによりこれを入手してもよい。含窒素環状化合物を自ら合成する製法については、本願出願時の技術常識を参酌することにより、当業者には自明である。
 本発明では、ゴム組成物に上記ベンゼン環及びメルカプト基を有しない含窒素環状化合物を用いることにより、ゴム中に配合された該含窒素環化合物によって、ゴム金属接着層等の形成を好適にコントロールし、金属材料の表面が保護されることによって、過大なゴム金属接着層の形成を防止し、金属との接着力を大幅に増大させ、加硫時に悪影響を及ぼすことなく、目的の金属との初期接着性、劣化環境に曝された際の接着性に優れ、被覆ゴムの耐久性に優れたものすることができる。
 なお、本発明の範囲外となるベンゼン環を有する含窒素環状化合物、例えば、ベンゾトリアゾール類ではゴムとの相溶性が高く、金属材料表面を十分に保護できないものとなり、また、該化合物にメルカプト基(-SH)を有する場合、例えば、トリアゾール誘導体であってもメルカプト基(-SH)を有する3-メルカプト-1,2-トリアゾールなどでは、加硫時に悪影響が生じ、初期接着を確保できなくなったり、さらに、長鎖のアルキル基を有する場合、例えば、炭素鎖長の長さが8以上の化合物などでは、ゴムとの相溶性が高く、金属材料表面を十分に保護できないものとなる。
 また、前記含窒素環状化合物の含有量は、前記ゴム成分100質量部に対して、0.02~10質量部であることが好ましく、0.1~5質量部であることがより好ましい。
この含窒素環状化合物の含有量が、ゴム成分100質量部に対し、0.02質量部以上であることで本発明の効果を十分に得ることができ、0.02質量部未満では、劣化環境に曝された際の接着性が確保できないおそれがある。一方、10質量部以下であることで初期接着が良好となり、10質量部超過では、初期接着が悪化するおそれがある。
(老化防止剤)
 本発明の金属コード被覆用ゴム組成物は、上述したゴム成分及び含窒素環状化合物に加えて、 下記一般式(1)で表されるアミン系老化防止剤をさらに含む。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
[式中、R及びRは、それぞれ独立して一価の飽和炭化水素基である]
 ゴム組成物中に、上記一般式(1)で表されるアミン系老化防止剤を含むことによって、ゴムの金属コードとの接着面の劣化を抑えることができ、優れた接着性を長期間維持することができる。
 上記一般式(1)で表されるアミン系老化防止剤は、N-フェニル-N’-(1,3-ジメチルブチル)-p-フェニレンジアミン(老化防止剤6PPD)と同様にフェニレンジアミン部分を含むものの、該フェニレンジアミン部分以外には二重結合を有しない点で、老化防止剤6PPDと異なるため、環境への負荷が少ない。
 また、一般式(1)で表されるアミン系老化防止剤は、ゴム組成物の耐オゾン性を向上させ、老化後の切断時伸び(EB)及び引張強さ(TB)の維持率の低下を抑制する作用も有する。
 ここで、上記一般式(1)中、R及びRは、それぞれ独立して一価の飽和炭化水素基である。RとRは、同一でも異なってもよいが、合成上の観点から、同一であることが好ましい。
 また、前記一価の飽和炭化水素基の炭素数は、1~20が好ましく、3~10がより好ましく、6及び7が特に好ましい。飽和炭化水素基の炭素数が20以下であると、単位質量当たりのモル数が大きくなるため、老化防止効果が大きくなり、ゴムと金属コードとの接着力低下をより抑制でき、ゴム組成物の耐オゾン性も向上する。同様の観点から、上記一般式(1)中のR及びRは、それぞれ独立して炭素数1~20の鎖状又は環状の一価の飽和炭化水素基であることが好ましい。
 ここで、前記一価の飽和炭化水素基としては、アルキル基、シクロアルキル基が挙げられ、アルキル基は、直鎖状でも、分岐鎖状でもよく、また、シクロアルキル基には、置換基としてさらにアルキル基等が結合していてもよい。
 前記アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、ネオペンチル基、1-メチルペンチル基、2-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基、4-メチルペンチル基、1,2-ジメチルペンチル基、1,3-ジメチルペンチル基、1,4-ジメチルペンチル基、2,3-ジメチルペンチル基、2,4-ジメチルペンチル基、3,4-ジメチルペンチル基、n-ヘキシル基、1-メチルヘキシル基、2-メチルヘキシル基、各種オクチル基、各種デシル基、各種ドデシル基等が挙げられ、これらの中でも、1,4-ジメチルペンチル基が好ましい。
 前記シクロアルキル基としては、例えば、シクロペンチル基、メチルシクロペンチル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等が挙げられ、これらの中でも、シクロヘキシル基が好ましい。
 また、上記一般式(1)で表されるアミン系老化防止剤として、具体的には、N,N’-ビス(1,4-ジメチルペンチル)-p-フェニレンジアミン(老化防止剤77PD)、N,N’-ビス(1-エチル-3-メチルペンチル)-p-フェニレンジアミン、N,N’-ジシクロヘキシル-p-フェニレンジアミン(老化防止剤CCPD)等が挙げられる。これらの中でも、N,N’-ビス(1,4-ジメチルペンチル)-p-フェニレンジアミン(老化防止剤77PD)、N,N’-ジシクロヘキシル-p-フェニレンジアミン(CCPD)が好ましく、N,N’-ビス(1,4-ジメチルペンチル)-p-フェニレンジアミン(老化防止剤77PD)が特に好ましい。前記アミン系老化防止剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 また、本発明の金属コード被覆用ゴム組成物中の前記アミン系老化防止剤の含有量は、特に限定はされないが、前記ゴム成分100質量部に対して0.1~5質量部であることが好ましい。前記アミン系老化防止剤の含有量が、前記ゴム成分100質量部に対して0.1質量部以上である場合には、ゴム組成物の耐オゾン性や、ゴムと金属コードとの接着性を十分に確保することができ、老化後のゴム組成物の切断時伸び(EB)及び引張強さ(TB)の低下も十分に抑制することができる。一方、前記アミン系老化防止剤の含有量が、前記ゴム成分100質量部に対して5質量部以下の場合には、発熱性等のゴム物性への悪影響をより確実に抑えることができ、タイヤ用途に適したものとなる。
 さらに、ゴム組成物の耐オゾン性や、ゴムと金属コードとの接着性の観点から、前記アミン系老化防止剤の含有量は、前記ゴム成分100質量部に対して1質量部以上であることがより好ましく、2質量部以上であることがさらに好ましく、3質量部以上であることが特に好ましい。さらにまた、前記アミン系老化防止剤の含有量は、他のゴム物性へ悪影響を抑える観点から、前記ゴム成分100質量部に対して4質量部以下であることがより好ましい。
 そして、本発明の金属コード被覆用ゴム組成物では、前記ベンゼン環及びメルカプト基を含有しない含窒素環状化合物の含有量(A)と、前記アミン系老化防止剤の含有量(B)と、の質量比(A/B)が、0.004~100であることを特徴とする(0.004≦A/B≦100)。
 前記ベンゼン環及びメルカプト基を含有しない含窒素環状化合物を含むことによる初期接着性及び劣化環境に曝された際の接着性を向上させる効果と、一般式(1)で表されるアミン系老化防止剤を含むことによる接着力を長期間維持する効果との相乗効果が得られ、ゴムと金属コードとの劣化環境に曝された際の接着性を長期間にわたって高めることが可能になる。
 つまり、本発明の金属コード-ゴム複合体は、0.004≦A/B≦100を満たすことによって、環境に曝された際の接着性を安定的に実現できる。同様の観点から、前記A/Bは、0.04~10であることが好ましく、0.2~2であることがより好ましい。
 なお、本発明の金属コード被覆用ゴム組成物は、上記一般式(1)で表されるアミン系老化防止剤以外の老化防止剤(その他の老化防止剤)を含むことができる。前記その他の老化防止剤としては、例えば、キノリン系老化防止剤が挙げられる。該キノリン系老化防止剤は、キノリン部分又はその誘導体部分(ジヒドロキノリン部分等)を有する老化防止剤である。
 前記キノリン系老化防止剤は、ゴム組成物に含まれることによって、耐オゾン性を向上させ、老化後の切断時伸び(EB)及び引張強さ(TB)の維持率の低下を抑制する作用を有する。
 前記キノリン系老化防止剤は、ジヒドロキノリン部分を有することが好ましく、1,2-ジヒドロキノリン部分を有することがより好ましい。
 前記キノリン系老化防止剤として、具体的には、2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリンの重合体(老化防止剤TMDQ)、6-エトキシ-2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン、6-アニリノ-2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン等が挙げられる。
 前記キノリン系老化防止剤は、2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリンの重合体(老化防止剤TMDQ)を含むことが好ましい。2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリンの重合体を含むキノリン系老化防止剤は、ゴム組成物の耐オゾン性を向上させる効果が高く、また、ゴム組成物を変色させ難いという利点も有する。
 なお、2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリンの重合体としては、2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリンの二量体、三量体、四量体等が挙げられる。
 本発明の金属コード被覆用ゴム組成物中のキノリン系老化防止剤の含有量は、前記アミン系老化防止剤の含有量に対する前記キノリン系老化防止剤の含有量の質量比で0.27~0.7の範囲であることが好ましい。
 例えば、ゴム物性への悪影響を抑えつつ、耐オゾン性を十分に確保し、老化後の接着性や、ゴム組成物の切断時伸び(EB)及び引張強さ(TB)の低下を十分に抑制できる観点からは、前記キノリン系老化防止剤の含有量は、前記ゴム成分100質量部に対して0.1~5質量部であることが好ましい。前記キノリン系老化防止剤の含有量が、前記ゴム成分100質量部に対して0.1質量部以上の場合には、ゴム組成物の耐オゾン性を十分に確保することができ、老化後の接着性や、ゴム組成物の切断時伸び(EB)及び引張強さ(TB)の低下を十分に抑制することができる。一方、キノリン系老化防止剤の含有量が、前記ゴム成分100質量部に対して5質量部以下の場合には、ゴム物性(発熱性等)への悪影響を抑え、タイヤ用途に適したものとすることができる。
 また、耐オゾン性や接着性をより高める観点から、本発明の金属コード被覆用ゴム組成物中のキノリン系老化防止剤の含有量は、前記ゴム成分100質量部に対して0.3質量部以上であることがより好ましく、0.5質量部以上であることがさらに好まし。さらに、他のゴム物性へ悪影響をより確実に抑える観点から、前記ゴム成分100質量部に対して4質量部以下であることがより好ましく、3質量部以下であることがさらに好ましい。
(硫黄)
 また、本発明の金属コード被覆用ゴム組成物は、加硫剤として硫黄を含むことが好ましい。硫黄を含むことで、加硫可能となり、金属コード被覆用ゴム組成物の耐久性が向上する。
 前記硫黄としては、種々の硫黄を使用できるが、不溶性硫黄よりも普通の硫黄(可溶性硫黄(粉末硫黄)等)が好ましく、また、オイルトリート硫黄等も好ましい。ここで、不溶性硫黄は、二硫化炭素に対して不溶な硫黄(無定形の高分子硫黄)であり、可溶性硫黄(粉末硫黄)は、二硫化炭素に対して可溶な硫黄である。
 前記硫黄の含有量は、前記ゴム成分100質量部に対して0.1~10質量部の範囲であることが好ましく、1~10質量部の範囲であることがより好ましく、1~5質量部の範囲であることがさらに好ましい。
(充填材)
 さらに、本発明の金属コード被覆用ゴム組成物は、必要に応じて、充填材を配合することができる。前記充填材としては、例えばカーボンブラックが挙げられる。前記カーボンブラックとしては、例えば、高、中又は低ストラクチャーのSAF、ISAF、IISAF、N339、HAF、FEF、GPF、SRFグレードのカーボンブラック、特にSAF、ISAF、IISAF、N339、HAF、FEFグレードのカーボンブラックを用いることが好ましい。
 さらにまた、本発明の金属コード被覆用ゴム組成物は、前記充填材としてシリカを用いることもできる。シリカを用いる場合は、シリカのBET比表面積(ISO5794/1に準拠して測定する)は40~350m/gであることが好ましい。BET表面積がこの範囲であるシリカは、ゴム補強性とゴム成分中への分散性とを両立できるという利点がある。この観点から、BET表面積が80~350m/gの範囲にあるシリカがさらに好ましく、BET表面積が120~350m/gの範囲にあるシリカが特に好ましい。
 また、前記シリカの含有量は、前記ゴム成分100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下が好ましく、1質量部以上10質量部以下がさらに好ましい。
 さらに、前記カーボンブラックと前記シリカの総含有量は、前記ゴム成分100質量部に対して、5質量部以上100質量部以下にすることが好ましい。
 前記シリカの種類については、特に制限はなく、例えば、湿式シリカ、コロイダルシリカ、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム等が挙げられる。
 上述した中でも、前記シリカは、湿式シリカであることが好ましく、沈降シリカであることがより好ましい。これらのシリカは、分散性が高く、低発熱性の改善を図り、且つ、耐亀裂性をより向上できる。なお、沈降シリカとは、製造初期に、反応溶液を比較的高温、中性~アルカリ性のpH領域で反応を進めてシリカ一次粒子を成長させ、その後酸性側へ制御することで、一次粒子を凝集させる結果得られるシリカのことである。
 また、前記シリカは、市販品でもよく、例えば、ローディア社のZeosilPremium 200MP(商品名)として、入手することができる。
 なお、前記シリカは、一種のみ用いてもよいし、二種以上を用いてもよい。
 なお、本発明の金属コード被覆用ゴム組成物がシリカ充填する場合、さらにシランカップリッグ剤を配合することができる。シランカップリング剤としては、例えばビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)トリスルフィド、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(2-トリエトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(3-トリメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2-トリメトキシシリルエチル)テトラスルフィド、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、2-メルカプトエチルトリメトキシシラン、2-メルカプトエチルトリエトキシシラン、3-トリメトキシシリルプロピル-N,N-ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3-トリエトキシシリルプロピル-N,N-ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、2-トリエトキシシーリルエチル-N,N-ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3-トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィド、3-トリエトキシシリルプロピルベンゾリルテトラスルフィド、3-トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、3-トリメトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、ビス(3-ジエトキシメチルシリルプロピル)テトラスルフィド、3-メルカプトプロピルジメトキシメチルシラン、ジメトキシメチルシリルプロピル-N,N-ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、ジメトキシメチルシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィド、3-オクタノイルチオプロピルトリエトキシシラン等が挙げられるが、これらの中で補強性改善効果等の点から、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ポリスルフィド、3-オクタノイルチオプロピルトリエトキシシラン及び3-トリメトキシシリルプロピルベンゾチアジルテトラスルフィドが好適である。これらのシランカップリング剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
 さらにまた、前記カップリング剤としての効果及びゲル化防止等の点から、シランカップリング剤の好ましい配合量は、質量比(シランカップリング剤/シリカ)が(1/100)~(20/100)であることが好ましい。(1/100)以上であれば、ゴムの低発熱性向上の効果をより好適に発揮することとなり、(20/100)以下であれば、タイヤ用ゴムのコストが低減し、経済性が向上するからである。さらには好ましくは、質量比(3/100)~(20/100)であり、特に好ましくは、質量比(4/100)~(10/100)である。
(加硫促進剤)
 本発明の金属コード被覆用ゴム組成物は、上述したゴム成分、含窒素環状化合物、老化防止剤、並びに、任意成分としての充填材及びシランカップリング剤に加えて、加硫促進剤をさらに含むことが好ましい。
 前記加硫促進剤を含むことによって、加硫を促進させ、金属コード被覆用ゴム組成物の加硫後の強度をより高めることができる。
 ここで、前記加硫促進剤の種類については、特に限定はされず、グアニジン系、アルデヒド-アミン系、アルデヒド-アンモニア系、チアゾール系、スルフェンアミド系、チオ尿素系、ジチオカルバメート系、ザンテート系等の加硫促進剤が挙げられる。これらの加硫促進剤は、一種のみ用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
 また、上述した加硫促進剤の中でも、金属コード被覆用ゴム組成物の加硫後の強度をより高めることができる観点からは、スルフェンアミド系の加硫促進剤を用いることが好ましい。
 前記スルフェンアミド系の加硫促進剤としては、例えば、N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、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、N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N-オキシジエチレン-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N-メチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N-エチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N-プロピル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N-ペンチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N-ヘキシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N-ヘプチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N-オクチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N-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、N-デシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N-ドデシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N-ステアリル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N-ジメチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N-ジエチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N-ジプロピル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N-ジブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N-ジペンチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N-ジヘキシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N-ジヘプチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N-ジオクチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N-ジ-2-エチルヘキシルベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N-ジデシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N-ジドデシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N-ジステアリル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド等が挙げられる。
 これらの中でも、前記加硫促進剤は、N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミドを少なくとも含むことがより好ましい。
 さらに、前記加硫促進剤の含有量は、金属コード被覆用ゴム組成物の低発熱性と耐亀裂性とをさらに向上する観点から、ゴム成分100質量部に対して、0.2質量部以上が好ましく、0.3質量部以上がより好ましく、また、2.0質量部以下であることが好ましく、1.8質量部以下であることがより好ましく、1.6質量部以下であることがさらに好ましい。
(その他の成分)
 なお、本発明の金属コード被覆用ゴム組成物は、上述したゴム成分、含窒素環状化合物、老化防止剤、並びに、任意成分としての充填材、シランカップリング剤及び加硫促進剤の他にも、その他の成分を、発明の効果を損なわない程度に含むことができる。
 その他の成分としては、例えば、軟化剤、ステアリン酸、老化防止剤、亜鉛華、樹脂、ワックス、オイル等の、ゴム工業界で通常使用されている添加剤を、本発明の目的を害しない範囲内で適宜含むことができる。
 前記その他成分のうち、亜鉛華(ZnO)については、加硫促進助剤として用いられる。
 本発明の金属コード被覆用ゴム組成物が亜鉛華をさらに含むことによって、加硫を促進させ、金属コード被覆用ゴム組成物の加硫後の強度をより高めることができる。
 ここで、前記亜鉛華の含有量については、特に限定はされないが、金属コード被覆用ゴム組成物の低発熱性と耐亀裂性とをさらに向上する観点からは、前記ゴム成分100質量部に対して、5~13質量部であることが好ましく、7~10質量部であることがより好ましい。
 なお、本発明の金属コード被覆用ゴム組成物は、金属コードとの接着性を高める観点からは、コバルト化合物を含むこともできる。コバルト化合物の種類については、特に限定はされず、要求される性能に応じて適宜選択することができる。また、本発明の金属コード被覆用ゴム組成物は、環境への負荷の観点からは、コバルトを含まない(コバルトフリー)のゴム組成物であっても良い。
 本発明の金属コード被覆用ゴム組成物の製造方法は、特に限定はされない。
 例えば、上述した各成分を配合して、バンバリーミキサー、ロール、インターナルミキサー等の混練り機を使用して混練りすることによって製造することができる。
 なお、本発明の金属コード被覆用ゴム組成物の各成分の混練は、全一段階で行ってもよく、二段階以上に分けて行ってもよい。
<金属コード-ゴム複合体>
 本発明の金属コード-ゴム複合体は、上述した本発明の金属コード被覆用ゴム組成物と、該金属コード被覆用ゴム組成物が被覆された金属コードと、を備えることを特徴とする。
 金属コードのコーティングゴムとして、本発明の金属コード被覆用ゴム組成物を用いることによって、得られた金属コード-ゴム複合体は、低発熱性と耐亀裂性との両立が可能となる。
 ここで、前記金属コードを本発明の金属コード被覆用ゴム組成物によって被覆する方法としては、特に限定はされないが、例えば以下に示す方法を用いることができる。
 ブラスめっきされた所定の本数の金属コードを、所定の間隔で平行に並べ、これらの金属コードを上下両側から、本発明のゴム組成物からなる厚さ0.5mm程度の未加硫のゴムシートでコーティングした後、例えば160℃程度の温度で、20分間程度加硫処理する。
 このようにして得られた金属コード-ゴム複合体は、低発熱性と耐亀裂性との両立に加えて、優れた金属-ゴム接着性を有する。
 また、前記金属コードは、金属製のモノフィラメント及びマルチフィラメント(撚りコード又は引き揃えられた束コード)のいずれでも良く、その形状は制限されない。金属コードが撚りコードである場合の撚り構造についても特に制限はなく、単撚り、複撚り、層撚り、複撚りと層撚りの複合撚りなどの撚り構造が挙げられる。これらの金属コードとしては、例えば、スチール、鉄、銅等の金属からなるコードが挙げられ、ゴム組成物との接着性を好適に確保する観点から表面にめっき処理、接着剤処理などの表面処理がなされていることが好ましい。
 前記フィラメントの表面には、めっきが施されていてもよい。めっきの種類としては、例えば、亜鉛(Zn)めっき、銅(Cu)めっき、スズ(Snめっき、ブラス(銅-亜鉛(Cu-Zn))めっき、ブロンズ(銅-スズ(Cu-Sn))めっき、銅、亜鉛及びコバルトを含む3元系めっき等が挙げられる。これらの中でも、ブラスめっきや、銅、亜鉛及びコバルトを含む3元系めっきであることが好ましい。
 なお、本発明の金属コード-ゴム複合体の用途は、特に限定はされない。例えば、各種自動車用タイヤ、ホース、ゴムクローラなど、特に強度が要求されるゴム物品に用いられる補強材として用いることができる。特に、各種自動車用ラジアルタイヤのベルト、カーカスプライ、ワイヤーチェーファーなどの補強部材として好適に用いることができる。
<タイヤ>
 本発明のタイヤは、上述した本発明の金属コード被覆用ゴム組成物を用いたことを特徴とする。
 タイヤを構成する部材中に、本発明の金属コード被覆用ゴム組成物、ひいては金属コード-ゴム複合体を用いることによって、ゴムと金属コードとの接着性に優れた部材が得られ、ひいてはタイヤの耐久性についても改善を図ることができる。
 また、本発明のタイヤは、空気入りタイヤであることが好ましく、該空気入りタイヤに充填する気体としては、通常の或いは酸素分圧を調整した空気の他、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを用いることができる。
 なお、本発明のタイヤの製造方法は特に限定されず、常法に基づき製造することができる。一般に、各種成分を含有させたゴム組成物が未加硫の段階で各部材に加工され、タイヤ成形機上で通常の方法により貼り付け成形され、生タイヤが成形される。この生タイヤを加硫機中で加熱加圧して、タイヤが製造される。例えば、本発明のゴム組成物を混練の上、得られたゴム組成物で金属コードをゴム引きして未加硫のベルト、未加硫のカーカス、及び他の未加硫部材を積層し、未加硫積層体を加硫することでタイヤを得ることができる。
<実施例1、比較例1及び2>
 表2に示す成分組成A、B及びCに従って、金属コード被覆用ゴム組成物を調製した。
 上述したスチールコードを、等間隔で平行配列したものの両面を、上記各ゴム組成物からなる厚さ1mmのゴムシートを用いて被覆し、145℃で40分間加硫して、ゴム組成物とスチールコードとを接着させた。このようにして、厚さ2mmのゴムシートにスチールコードが埋設された、スチールコード-ゴム複合体を得た。
 各実施例及び比較例のサンプルの、被覆したゴム組成物の種類、スチールコードの種類、A(含窒素環状化合物の含有量)、B(一般式(1)で表されるアミン系老化防止剤の含有量)及びA/Bについては、表1に示す。
 なお、各実施例及び比較例の中で用いられるスチールコードは、次の通り作製した。
 銅 63.0質量%、亜鉛 37.0質量%、にて、銅、亜鉛の順に直径1.7 mmのスチールワイヤにめっきを繰り返し、その後 550℃において5秒間熱拡散処理を行い、所望する二元系めっきを得た後(通常めっき)、伸線加工を施し、めっき平均厚み0.25μm、直径0.30mmのスチールワイヤを得た。得られた各スチールワイヤについて、撚線工程を経てスチールコードを作製した。
<評価>
 以下の条件で、各サンプルの金属コード-ゴム複合体の湿熱劣化後の接着性について評価を行った。評価結果を表1に示す。
(1)湿熱劣化後の接着性
 得られたスチールコード-ゴム複合体を、75℃、相対湿度95%雰囲気下で2日間劣化させた後、各サンプルからスチールコードを剥離し、スチールコードに付着しているゴムの被覆率を目視観察にて0~100%で決定し、温熱劣化性の指標とした。得られた被覆率を表1に示す。なお、被覆率は高いほど湿熱接着性に優れることを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
*1 老化防止剤1:アミン系老化防止剤、N-フェニル-N’-(1,3-ジメチルブチル)-p-フェニレンジアミン
*2 老化防止剤2:アミン系老化防止剤、N,N’-ビス(1,4-ジメチルペンチル)-p-フェニレンジアミン
*3 含窒素環状化合物:1,2,4-トリアゾール
*4 コバルト塩:ネオデカン酸コバルトホウ素化合物
*5 その他薬品:表2に記載した各成分以外に含有する成分の合計量
 表1の結果から、実施例のサンプルについては、各比較例のサンプルに比べて、湿熱劣化後の接着性のいずれについても、優れた効果を示すことがわかる。
 本発明によれば、劣化環境に曝された際にも優れた接着性を有する金属コード被覆用ゴム組成物を提供することが可能となる。また、本発明によれば、ゴムと金属コードとの接着性に優れた部材を備えるタイヤを提供することが可能となる。
 

Claims (8)

  1.  ゴム成分と、
     ベンゼン環及びメルカプト基を含有しない含窒素環状化合物と、
     下記一般式(1):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    [式中、R及びRは、それぞれ独立して一価の飽和炭化水素基である]で表されるアミン系老化防止剤と、を含み、
     前記ベンゼン環及びメルカプト基を含有しない含窒素環状化合物の含有量(A)と、前記アミン系老化防止剤の含有量(B)と、の質量比(A/B)が、0.004~100であることを特徴とする、金属コード被覆用ゴム組成物。
  2.  前記ベンゼン環及びメルカプト基を含有しない含窒素環状化合物の含有量が、前記ゴム成分100質量部に対して0.02~10質量部であることを特徴とする、請求項1に記載の金属コード被覆用ゴム組成物。
  3.  前記含窒素環状化合物が、トリアゾール、トリアゾール誘導体、イミダゾール及びイミダゾール誘導体からなる群より選択される少なくとも一種であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の金属コード被覆用ゴム組成物。
  4.  前記トリアゾール誘導体又は前記イミダゾール誘導体が、側鎖に炭素数1~3のアルキル基、炭素数1~3のアミノアルキル基又はアミノ基を有することを特徴とする、請求項3に記載の金属コード被覆用ゴム組成物。
  5.  前記アミン系老化防止剤の含有量が、前記ゴム成分100質量部に対して0.1~5質量部であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の金属コード被覆用ゴム組成物。
    ゴム組成物。
  6.  前記ゴム成分が、イソプレン骨格ゴム、スチレン-ブタジエンゴム、ブタジエンゴム及びクロロプレンゴムからなる群より選択される少なくとも1種を含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載の金属コード被覆用ゴム組成物。
  7.  前記一般式(1)中のR及びRが、それぞれ独立して炭素数1~20の鎖状又は環状の一価の飽和炭化水素基であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の金属コード被覆用ゴム組成物。
  8.  請求項1又は2に記載の金属コード被覆用ゴム組成物を用いたことを特徴とする、タイヤ。
     
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