JP6957963B2 - Adhesion condition determination method and pneumatic tire manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、接着状態の判定方法、及び空気入りタイヤの製造方法に関する。 The present invention method for determining the adhesion state relates及Beauty pneumatic tire manufacturing method.
空気入りタイヤには、一般に、スチールコードと、スチールコードを被覆するコートゴムと、を備える補強部材が用いられている。補強部材に用いられるスチールコードの表面には、コートゴムとの接着性を高めるために、例えばブラスめっきが施されており、加硫されることで、ブラスめっきに含まれる銅が、コートゴム中の硫黄と結合して、コートゴムはスチールコードに接着される。 Pneumatic tires generally use a reinforcing member comprising a steel cord and a coated rubber covering the steel cord. The surface of the steel cord used for the reinforcing member is, for example, brass-plated in order to improve the adhesiveness with the coated rubber, and by vulcanization, the copper contained in the brass plating becomes sulfur in the coated rubber. Combined with, the coated rubber is glued to the steel cord.
スチールコードとコートゴムの接着状態が良好でない場合、車両走行中に、接着破壊が生じてスチールコードがコートゴムから剥離し、タイヤがバーストするおそれがある。このため、タイヤの耐久性を向上させる上で、スチールコードとコートゴムの接着状態を良好に保つことは重要である。
従来、銅と硫黄の結合の生成を促進するために、コートゴムとなるゴム組成物に有機コバルト塩を配合することや、ブラスめっき中にコバルトを含ませることが知られている。例えば、特許文献1には、銅、亜鉛及びコバルトを含むめっき層が形成されたスチールフィラメントを所定の条件で伸線することで、めっきの表面がゴムとの接着に好適な組成となり、その結果、ゴムとスチールコードとの接着性を向上させることができることが記載されている。
If the adhesion between the steel cord and the coated rubber is not good, the adhesion may be broken while the vehicle is running, the steel cord may peel off from the coated rubber, and the tire may burst. Therefore, in order to improve the durability of the tire, it is important to maintain a good adhesive state between the steel cord and the coated rubber.
Conventionally, it has been known to add an organic cobalt salt to a rubber composition to be a coated rubber or to include cobalt in brass plating in order to promote the formation of a bond between copper and sulfur. For example, in
ところで、作製されたタイヤにおいて、スチールコードとコートゴムとの接着状態を評価することが行われる場合がある。評価を行う際に、スチールコードとコートゴムがどのような状態である場合に接着状態が良好であるかがわかっていれば、接着状態を簡易に評価することができると考えられる。しかし、スチールコードとコートゴムとの接着状態は、加硫条件や、使用中のゴムの劣化具合によっても変化するため、接着状態が良好である場合のスチールコードとコートゴムがどのような状態であるかを特定することは容易ではない。 By the way, in the produced tire, the adhesive state between the steel cord and the coated rubber may be evaluated. At the time of evaluation, if it is known in what state the steel cord and the coated rubber are in a good adhesive state, it is considered that the adhesive state can be easily evaluated. However, the state of adhesion between the steel cord and the coated rubber changes depending on the vulcanization conditions and the degree of deterioration of the rubber during use, so what is the state of the steel cord and the coated rubber when the state of adhesion is good? Is not easy to identify.
本発明は、金属材料とゴム材料の接着状態の良否を簡易に評価することができる、接着状態の判定方法を提供することを目的とする。また、本発明は、金属材料とゴム材料の接着状態の悪化を抑制できる金属−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を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for determining an adhesive state, which can easily evaluate the quality of the adhesive state between a metal material and a rubber material. Another object of the present invention is to provide a metal-rubber composite, a pneumatic tire, and a method for manufacturing a pneumatic tire, which can suppress deterioration of the adhesive state between the metal material and the rubber material.
本発明の一態様は、金属材料と、前記金属材料を被覆するゴム材料との接着状態を判定する方法であって、
前記金属材料は、真鍮又は亜鉛を主成分とするめっき層を表層に有し、
前記ゴム材料内に、前記金属材料との界面と間隔をあけて前記界面に沿って位置する界面近傍領域で露出させた前記ゴム材料の内部表面、及び、前記金属材料の表面のそれぞれに存在するコバルト量を測定し、
前記金属材料の表面のコバルト量が、前記ゴム材料の内部表面のコバルト量より多い場合に、前記金属材料と前記ゴム材料との接着が良好であると判定する、ことを特徴とする。
One aspect of the present invention is a method for determining an adhesive state between a metal material and a rubber material covering the metal material.
The metal material has a plating layer containing brass or zinc as a main component on the surface layer.
It exists in the rubber material on the inner surface of the rubber material exposed in a region near the interface located along the interface at a distance from the interface with the metal material, and on the surface of the metal material, respectively. Measure the amount of cobalt and
When the amount of cobalt on the surface of the metal material is larger than the amount of cobalt on the inner surface of the rubber material, it is determined that the adhesion between the metal material and the rubber material is good.
本発明の別の一態様は、金属−ゴム複合体であって、
真鍮又は亜鉛を主成分とするめっき層を表層に有する金属材料と、
前記金属材料を被覆するゴム材料と、を備える金属−ゴム複合体であって、
前記金属材料及び前記ゴム材料のうち少なくとも前記金属材料にコバルトが含まれ、
前記ゴム材料内に、前記金属材料との界面と間隔をあけて前記界面に沿って位置する界面近傍領域で露出させた前記ゴム材料の内部表面のコバルト量に対して、前記金属材料の表面のコバルト量が多い、ことを特徴とする。
Another aspect of the present invention is a metal-rubber complex.
A metal material having a plating layer containing brass or zinc as the main component on the surface layer,
A metal-rubber complex comprising a rubber material covering the metal material.
Of the metal material and the rubber material, at least the metal material contains cobalt.
With respect to the amount of cobalt on the inner surface of the rubber material exposed in the rubber material in a region near the interface located along the interface at intervals from the interface with the metal material, the surface of the metal material It is characterized by a large amount of cobalt.
前記ゴム材料は、前記金属材料を被覆したゴム組成物が加硫されてなり、
前記ゴム組成物は、ジエン系ゴム100質量部に対し、カーボンブラックを30〜80質量部、硫黄を3〜10質量部含むことが好ましい。
The rubber material is obtained by vulcanizing a rubber composition coated with the metal material.
The rubber composition preferably contains 30 to 80 parts by mass of carbon black and 3 to 10 parts by mass of sulfur with respect to 100 parts by mass of diene-based rubber.
前記金属材料の表面のコバルト量の前記ゴム材料の内部表面のコバルト量に対する割合は150%以上であることが好ましい。 The ratio of the amount of cobalt on the surface of the metal material to the amount of cobalt on the inner surface of the rubber material is preferably 150% or more.
本発明の別の一態様は、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、前記金属−ゴム複合体の金属材料として、引き揃えられた複数のコードを有し、前記金属−ゴム複合体のゴム材料として、前記コードの表面と接するコートゴムを有している、ことを特徴とする。
Another aspect of the present invention is a pneumatic tire provided with the metal-rubber complex as a reinforcing member for reinforcing the tire structure.
The reinforcing member has a plurality of aligned cords as the metal material of the metal-rubber composite, and has a coated rubber in contact with the surface of the cords as the rubber material of the metal-rubber composite. , Characterized by.
本発明の別の一態様は、空気入りタイヤの製造方法であって、
金属材料からなる、引き揃えられた複数のコードと、前記コード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、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、
前記コードは、真鍮又は亜鉛を主成分とするめっき層を表層に有し、
加硫された前記生タイヤにおいて、前記コードに含まれるコバルト量は0原子%を超え10原子%以下であり、前記ゴム組成物が加硫されてなるコートゴムに含まれるコバルト量は0〜1質量%であり、
前記コートゴム内に、前記コードとの前記コートゴムの界面と間隔をあけて前記界面に沿って位置する界面近傍領域で露出させた前記コートゴムの内部表面、及び、前記コードの表面、のそれぞれに存在するコバルト量を測定したときに、前記コードの表面のコバルト量が前記コートゴムの内部表面のコバルト量の150〜400%となるよう、前記生タイヤを作製するステップ、及び、前記生タイヤを加硫するステップを行う、ことを特徴とする。
Another aspect of the present invention is a method for manufacturing a pneumatic tire.
A raw tire is produced which is a sheet-like member having a plurality of aligned cords made of a metal material and a rubber composition covering the cords, and which includes the sheet-like member wound in the circumferential direction. Steps and
The step of vulcanizing the raw tire is provided.
The cord has a plating layer containing brass or zinc as a main component on the surface layer.
In the vulcanized raw tire, the amount of cobalt contained in the cord is more than 0 atomic% and 10 atomic% or less, and the amount of cobalt contained in the coated rubber obtained by vulcanizing the rubber composition is 0 to 1 mass. % And
It exists in the coated rubber on the inner surface of the coated rubber exposed in a region near the interface located along the interface at intervals from the interface of the coated rubber with the cord, and on the surface of the cord. when measured cobalt amount, so that the cobalt content of the surface of the cord is 150% to 400% of the cobalt content of the interior surface of the coating rubber, vulcanizing step, and, the raw tire to produce the raw tire It is characterized by performing steps.
本発明によれば、金属材料とゴム材料の接着状態の良否を簡易に評価することができる。また、本発明によれば、金属材料とゴム材料の接着状態の悪化を抑制できる金属−ゴム複合体、空気入りタイヤが得られる。 According to the present invention, it is possible to easily evaluate the quality of the adhesive state between the metal material and the rubber material. Further, according to the present invention, a metal-rubber composite and a pneumatic tire capable of suppressing deterioration of the adhesive state between the metal material and the rubber material can be obtained.
以下、接着状態の判定方法、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について説明する。 Hereinafter, a method for determining the adhesive state, a metal-rubber composite, a pneumatic tire, and a method for manufacturing the pneumatic tire will be described.
(接着状態の判定方法)
本実施形態の接着状態の判定方法は、金属材料と、金属材料を被覆するゴム材料との接着状態を判定する方法である。
(Method of determining the adhesive state)
The method for determining the adhesive state of the present embodiment is a method for determining the adhesive state between the metal material and the rubber material covering the metal material.
金属材料は、真鍮又は亜鉛を主成分とするめっき層を表層に有している。めっき層は、金属材料の表層(例えば金属材料の表面から0.01〜1μmの深さまでの層)に含まれていれば、金属材料の表面を含む位置にあってもよく、金属材料の表面から間隔をあけた位置にあってもよい。めっき層が、金属材料の表面から間隔をあけた位置にある場合の例としては、後で説明する、めっき層の表面を覆うように形成された、金属元素を含む膜が挙げられる。
真鍮を主成分とするめっき(以下、ブラスめっきともいう)層は、銅(Cu)を主成分とし(50原子%以上含み)、亜鉛(Zn)を20原子%以上含む層である。ブラスめっき層は、銅及び亜鉛から構成されていてもよく、銅及び亜鉛以外の1種以上の金属元素を含んでいてもよい。亜鉛を主成分とするめっき(以下、亜鉛めっきともいう)層は、少なくとも亜鉛を50原子%以上含む層であり、亜鉛以外の1種以上の金属元素を含んでいてもよい。ブラスめっき層及び亜鉛めっき層に含まれる上記金属元素としては、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)等が挙げられる。コバルトは、めっき層に含まれる銅などの金属元素と、後述するゴム組成物中の硫黄との反応を促進する触媒として機能する。めっき層は、めっき層の内側に位置する金属材料の本体の表面に、例えば、電気めっき処理、溶融めっき処理、あるいは、これらの処理と合わせて行われる熱処理、によって形成することができる。めっき層の厚さは、例えば0.05〜0.5μmである。
The metal material has a plating layer containing brass or zinc as a main component on the surface layer. The plating layer may be located at a position including the surface of the metal material as long as it is contained in the surface layer of the metal material (for example, a layer from the surface of the metal material to a depth of 0.01 to 1 μm), and the surface of the metal material. It may be located at a distance from. An example of the case where the plating layer is located at a position spaced from the surface of the metal material includes a film containing a metal element formed so as to cover the surface of the plating layer, which will be described later.
The plating (hereinafter, also referred to as brass plating) layer containing brass as a main component is a layer containing copper (Cu) as a main component (containing 50 atomic% or more) and zinc (Zn) in an amount of 20 atomic% or more. The brass plating layer may be composed of copper and zinc, and may contain one or more metal elements other than copper and zinc. The plating layer containing zinc as a main component (hereinafter, also referred to as zinc plating) is a layer containing at least 50 atomic% or more of zinc, and may contain one or more metal elements other than zinc. Examples of the metal element contained in the brass plating layer and the zinc plating layer include cobalt (Co) and nickel (Ni). Cobalt functions as a catalyst that promotes the reaction between a metal element such as copper contained in the plating layer and sulfur in a rubber composition described later. The plating layer can be formed on the surface of the main body of the metal material located inside the plating layer by, for example, an electroplating treatment, a hot-dip plating treatment, or a heat treatment performed in combination with these treatments. The thickness of the plating layer is, for example, 0.05 to 0.5 μm.
金属材料の本体として、例えば、スチールコードが挙げられるが、これに制限されず、スチール以外の材質のものであってもよく、板状、粒状、塊状等のコード以外の形態のものであってもよい。 Examples of the main body of the metal material include, but are not limited to, steel cords, which may be materials other than steel, and may be in a form other than the cords such as plate-shaped, granular, and lump-shaped. May be good.
ゴム材料は、金属材料を被覆したゴム組成物が加硫されてなる材料である。ゴム組成物については後で詳細に説明する。 The rubber material is a material obtained by vulcanizing a rubber composition coated with a metal material. The rubber composition will be described in detail later.
本実施形態の判定方法では、ゴム材料内に、金属材料との界面と間隔をあけて界面に沿って位置する界面近傍領域で露出させたゴム材料の内部表面、及び、金属材料の表面、のそれぞれに存在するコバルト量を測定する。そして、金属材料の表面のコバルト量が、内部表面のコバルト量より多い場合に、金属材料とゴム材料との接着が良好であると判定する。 In the determination method of the present embodiment, the inner surface of the rubber material exposed in the rubber material in the region near the interface located along the interface at a distance from the interface with the metal material, and the surface of the metal material. Measure the amount of cobalt present in each. Then, when the amount of cobalt on the surface of the metal material is larger than the amount of cobalt on the inner surface, it is determined that the adhesion between the metal material and the rubber material is good.
ここで、図1を参照して、金属材料の表面、及び、ゴム材料の界面近傍領域、内部表面を説明する。図1は、金属材料の一例である、ブラスめっき層付きスチールコード(以下、ブラスめっきコードという)11、及び、ゴム材料の一例である、ブラスめっきコード11を被覆するコートゴム15の切断面を示す図である。
ブラスめっきコード11のブラスめっきは、ブラスめっきコード11の最表層をなす位置にあり、ブラスめっきコード11の表面11aをなしている。コバルト量の測定対象となる表面11aは、例えば、ブラスめっきコード11に接着されたコートゴム15を、削ぎ落とす、あるいは、引き剥がす等し、さらに、表面11aに残留したコートゴム15をトルエン等の溶剤を用いて膨潤させ、除去することにより得ることができる。
コートゴム15の内部表面は、コートゴム15の界面近傍領域15bの任意の位置で露出させた表面である。界面近傍領域15bは、コートゴム15内に、コートゴム15のブラスめっきコード11との界面15aと間隔をあけて、界面15aに沿って環状に位置する領域であり、図1において2つの一点鎖線で挟まれる領域である。界面近傍領域15bは、具体的には、界面15aから、コートゴム15の厚みの0.1%の長さ離れた、界面15aから遠ざかる方向に0.1〜20%の長さの領域、好ましくは、界面15aから、コートゴム15の厚みの0.5%の長さ離れた、界面15aから遠ざかる方向に0.5〜10%の長さの領域である。コートゴム15の厚みは、図1において、コートゴム15の上下方向の長さである。あるいは、界面近傍領域15bは、界面15aから遠ざかる方向に、界面15aから1μmの長さ離れた、界面15aから遠ざかる方向に1〜1000μmの長さ領域であってもよい。コバルト量の測定対象となるコートゴム15の内表面は、例えば、界面近傍領域15bの任意の位置で、カッター、ナイフ等の器具を用いて、コートゴム15を削ぎ落とす、あるいは、スライスすることによって露出させて得ることができる。
Here, with reference to FIG. 1, the surface of the metal material, the region near the interface of the rubber material, and the inner surface will be described. FIG. 1 shows a cut surface of a steel cord with a brass plating layer (hereinafter referred to as a brass plating cord) 11 which is an example of a metal material, and a
The brass plating of the
The inner surface of the coated
上述したように、金属材料とゴム材料との接着状態は、加硫条件や、ゴム材料の劣化具合によっても変化するため、接着状態が良好となる金属材料とゴム材料の理想的な状態を特定することは容易ではない。本発明者の検討によれば、金属材料の表面のコバルト量が、内部表面のコバルト量より多い場合に、金属材料とゴム材料の接着状態が良好であることが明らかにされた。なお、金属材料とゴム材料の接着状態が良好であるとは、具体的に、金属材料とゴム材料の接着状態の経時的な悪化が抑制されること、あるいは抑制されていることを意味する。本実施形態の判定方法によれば、金属材料の表面及び内部表面のコバルト量を測定し、両者のコバルト量に基づいて、金属材料とゴム材料との接着状態の良否を簡易に評価することができる。例えば、空気入りタイヤのベルト部材を構成する金属材料(コード)とゴム材料(コートゴム)の接着状態を、タイヤの新品時、使用中、使用済みとなった後、において本実施形態の判定方法を行って評価することができる。 As described above, the adhesive state between the metal material and the rubber material changes depending on the vulcanization conditions and the degree of deterioration of the rubber material. Therefore, the ideal state of the metal material and the rubber material having a good adhesive state is specified. It's not easy to do. According to the study of the present inventor, it has been clarified that the adhesive state between the metal material and the rubber material is good when the amount of cobalt on the surface of the metal material is larger than the amount of cobalt on the inner surface. The good adhesive state between the metal material and the rubber material specifically means that the deterioration of the adhesive state between the metal material and the rubber material with time is suppressed or suppressed. According to the determination method of the present embodiment, the amount of cobalt on the surface and the inner surface of the metal material can be measured, and the quality of the adhesive state between the metal material and the rubber material can be easily evaluated based on the amount of cobalt in both. can. For example, the method of determining the present embodiment can be used to determine the state of adhesion between the metal material (cord) and the rubber material (coated rubber) that make up the belt member of a pneumatic tire, when the tire is new, in use, or after it has been used. Can go and evaluate.
コバルト量の測定は、例えば、X線吸収分光(XAS)法を用いて行うことができる。XAS法による測定では、エネルギー量が0.1〜2keVのX線(軟X線)を用いることで、測定対象の表面(表面をなす数nm程度の深さ領域)に存在するコバルト量を測定することができる。具体的には、金属材料の表面、及びゴム材料の内部表面のそれぞれに対し、X線の照射エネルギーを、コバルトと対応するエネルギー領域を含む750〜830eVの範囲で変化させながら照射し、測定対象から放出される光電子の量と対応する電流量を検出することで吸収スペクトルが得られる。この吸収スペクトルの強度I1を、金(Au)を測定試料として、同じ条件でX線を照射して得た吸収スペクトルの強度I0で割ることで、コバルトの規格化された強度、すなわち強度比I1/I0が得られる。図2に、接着処理後(加硫後)の真鍮板の表面の測定結果の例を示す。図2において、縦軸はI1/I0を表し、横軸はX線の照射エネルギーを示す。図2に示す吸収スペクトルでは、778eVの付近にコバルトを示すピークが表れている。
また、ゴム材料の主成分である炭素(C)と対応するエネルギー領域を含む260〜310eVの範囲でX線の照射エネルギーを変化させながら測定し、293eVの炭素のσ結合ピークについて、上記I1/I0を求めたのと同じ要領で、炭素の規格化された強度I1/I0を求め、コバルトのI1/I0を炭素のI1/I0で割った値をコバルト量とし、金属材料の表面のコバルト量と、ゴム材料の内部表面のコバルト量とを比較する。具体的には、金属材料の表面のコバルト量のゴム材料の内部表面のコバルト量に対する比(以下、コバルト量比ともいう)を計算し、評価する。この結果、コバルト量比が100%を超えていれば、金属材料とゴム材料の接着状態が良好であると判定される。一方、コバルト量比が100%以下である場合は、金属材料とゴム材料の接着状態が良好でないと判定される。
このように、軟X線を用いたXAS測定を行うことによって、特定の元素(コバルト)に注目した表面観察を行うことができ、金属材料とゴム材料の接着状態の良否を簡易に評価することができる。また、軟X線を用いたXAS測定を行う場合は、測定対象となる試料の準備や、測定自体を簡易に行うことができる。
The amount of cobalt can be measured, for example, by using X-ray absorption spectroscopy (XAS). In the measurement by the XAS method, the amount of cobalt existing on the surface of the measurement target (the depth region of about several nm forming the surface) is measured by using X-rays (soft X-rays) having an energy amount of 0.1 to 2 keV. can do. Specifically, the surface of the metal material and the inner surface of the rubber material are each irradiated with X-ray irradiation energy while changing in the range of 750 to 830 eV including the energy region corresponding to cobalt, and the measurement target. An absorption spectrum can be obtained by detecting the amount of photoelectrons emitted from and the amount of current corresponding to the amount of photoelectrons emitted from. The intensity I 1 of the absorption spectrum, as measured samples of gold (Au), by dividing the intensity I 0 of the absorption spectrum obtained by irradiating X-rays under the same conditions, the normalized intensity of the cobalt, i.e. strength A ratio of I 1 / I 0 is obtained. FIG. 2 shows an example of the measurement result of the surface of the brass plate after the bonding treatment (after vulcanization). In FIG. 2, the vertical axis represents I 1 / I 0 , and the horizontal axis represents the X-ray irradiation energy. In the absorption spectrum shown in FIG. 2, a peak indicating cobalt appears in the vicinity of 778 eV.
Further, measurements were made while changing the X-ray irradiation energy in the range of 260 to 310 eV including the energy region corresponding to carbon (C), which is the main component of the rubber material, and the σ bond peak of carbon of 293 eV was measured in the above I 1 / a I 0 in the same way that was determined to obtain the intensity I 1 / I 0 which is standardized carbon, a value obtained by dividing the I 1 / I 0 of cobalt I 1 / I 0 of carbon and the amount of cobalt , Compare the amount of carbon dioxide on the surface of the metal material with the amount of carbon dioxide on the inner surface of the rubber material. Specifically, the ratio of the amount of cobalt on the surface of the metal material to the amount of cobalt on the inner surface of the rubber material (hereinafter, also referred to as the cobalt amount ratio) is calculated and evaluated. As a result, if the cobalt amount ratio exceeds 100%, it is determined that the adhesive state between the metal material and the rubber material is good. On the other hand, when the cobalt amount ratio is 100% or less, it is determined that the adhesive state between the metal material and the rubber material is not good.
By performing XAS measurement using soft X-rays in this way, surface observation focusing on a specific element (cobalt) can be performed, and the quality of the adhesive state between the metal material and the rubber material can be easily evaluated. Can be done. Further, when performing XAS measurement using soft X-rays, it is possible to easily prepare a sample to be measured and perform the measurement itself.
なお、本実施形態の判定方法では、コバルト量の測定対象である金属材料及びゴム材料のうち、少なくともいずれか一方にコバルトが含有されていてもよく、いずれにもコバルトが含有されていなくてもよい。本実施形態の判定方法によれば、いずれの場合にも、金属材料及びゴム材料の接着状態の良否を判定することができる。 In the determination method of the present embodiment, at least one of the metal material and the rubber material whose cobalt amount is to be measured may contain cobalt, and none of them may contain cobalt. good. According to the determination method of the present embodiment, in any case, it is possible to determine whether or not the adhesive state of the metal material and the rubber material is good or bad.
(金属−ゴム複合体)
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、上記説明した、金属材料及びゴム材料を備えている。
(Metal-rubber complex)
Next, the metal-rubber composite of the present embodiment will be described.
The metal-rubber complex comprises the metal and rubber materials described above.
ゴム材料は、金属材料を被覆したゴム組成物が加硫されてなり、ゴム組成物は、ジエン系ゴムと、硫黄と、を含む。 The rubber material is obtained by vulcanizing a rubber composition coated with a metal material, and the rubber composition contains a diene-based rubber and sulfur.
ジエン系ゴムとしては、例えば、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)等、あるいは、これらのゴムのうち2種以上をブレンドしたものを挙げることができる。 Examples of the diene rubber include natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), styrene-butadiene rubber (SBR), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), and the like, or among these rubbers. A blend of two or more types can be mentioned.
硫黄は、ジエン系ゴム100質量部に対して、3〜10質量部含まれていることが好ましい。硫黄の含有量が3質量部未満であると、金属材料の表面の金属元素との反応が十分に行われず、接着状態が良好になり難い場合がある。また、硫黄の含有量が10質量部を超えると、ゴム材料の硬度が高くなりすぎ、空気入りタイヤ等に用いるには不適となる場合がある。 Sulfur is preferably contained in an amount of 3 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the diene rubber. If the sulfur content is less than 3 parts by mass, the reaction with the metal element on the surface of the metal material may not be sufficiently performed, and it may be difficult to improve the adhesive state. Further, if the sulfur content exceeds 10 parts by mass, the hardness of the rubber material becomes too high, which may make it unsuitable for use in pneumatic tires and the like.
ゴム組成物は、さらに、カーボンブラックを含むことが好ましい。カーボンブラックは、ジエン系ゴム100質量部に対して、30〜80質量部含まれていることが好ましい。カーボンブラックの含有量が30質量部未満であると、ゴム材料の硬度が低下し、シリカ等のフィラーを併用しない限り、空気入りタイヤ等に用いるには硬度が不足する場合がある。カーボンブラックの含有量が80質量部を超えると、ゴム材料の硬度が高くなりすぎ、空気入りタイヤ等に用いるには不適となる場合がある。 The rubber composition further preferably contains carbon black. Carbon black is preferably contained in an amount of 30 to 80 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the diene rubber. If the content of carbon black is less than 30 parts by mass, the hardness of the rubber material decreases, and the hardness may be insufficient for use in pneumatic tires and the like unless a filler such as silica is used in combination. If the content of carbon black exceeds 80 parts by mass, the hardness of the rubber material becomes too high, which may make it unsuitable for use in pneumatic tires and the like.
ゴム組成物は、さらに、有機コバルト塩を含んでいてもよい。有機コバルト塩中のコバルトは、加硫中に、ゴム材料又は金属材料中に拡散され、ゴム材料及び金属材料中のコバルト源となる。有機コバルト塩を構成する酸としては、バーサチック酸、ナフテン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リシノール酸、リノール酸、リノレイン酸、脱水ひまし油酸、樹脂酸、ネオデカン酸、ナフテン酸、ヒドロキシステアリン酸、アビエチン酸、カブリル酸、2−エチルヘキサン酸、オクチル酸、安息香酸、ビバリン酸、n−ヘプタン酸、2,2−ジメチルペンタン酸、2−エチルペンタン酸、4,4−ジメチルペンタン酸、n−オクタン酸、2,2−ジメチルヘキサン酸、2−エチルヘキサン酸、4,4−ジメチルヘキサン酸、2,4,4−トリメチルペンタン酸、n−ノナン酸、2,2−ジメチルヘプタン酸、6,6−ジメチルペプタン酸、3,5,5−トリメチルヘキサン酸、n−デカン酸、2,2−ジメチルオクタン酸、7,7−ジメチルオクタン酸、n−ウンデカン酸、「ベルサティック」10(登録商標)等が挙げられる。有機コバルト塩は、これらの酸の少なくとも1種を含み、上記酸以外に、他の酸を含んでいてもよい。例えば、上記酸の一部をホウ酸で置き換えた複合塩を有機コバルト塩として用いてもよい。有機コバルト塩としては、ゴム組成物中の分散性が良好である点で、ステアリン酸コバルト、ネオデカン酸コバルト、ナフテン酸コバルトが好ましい。 The rubber composition may further contain an organic cobalt salt. The cobalt in the organic cobalt salt is diffused into the rubber material or the metal material during vulcanization and becomes a cobalt source in the rubber material and the metal material. Acids that make up the organic cobalt salt include versatic acid, naphthenic acid, stearic acid, oleic acid, ricinolic acid, linoleic acid, linoleic acid, dehydrated castor oil, resin acid, neodecanoic acid, naphthenic acid, hydroxystearic acid, and avietic acid. , Cabric acid, 2-ethylhexanoic acid, octyl acid, benzoic acid, bivariic acid, n-heptanoic acid, 2,2-dimethylpentanoic acid, 2-ethylpentanoic acid, 4,4-dimethylpentanoic acid, n-octanoic acid , 2,2-dimethylhexanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, 4,4-dimethylhexanoic acid, 2,4,4-trimethylpentanoic acid, n-nonanoic acid, 2,2-dimethylheptanic acid, 6,6- Dimethylpeptanoic acid, 3,5,5-trimethylhexanoic acid, n-decanoic acid, 2,2-dimethyloctanoic acid, 7,7-dimethyloctanoic acid, n-undecanoic acid, "Versatic" 10® And so on. The organic cobalt salt contains at least one of these acids, and may contain other acids in addition to the above acids. For example, a complex salt in which a part of the above acid is replaced with boric acid may be used as the organic cobalt salt. As the organic cobalt salt, cobalt stearate, cobalt neodecanoate, and cobalt naphthenate are preferable because they have good dispersibility in the rubber composition.
ゴム組成物は、その他、酸化亜鉛、老化防止剤、加硫促進剤、加工助剤、可塑剤、加硫剤等の添加剤を含んでいてもよい。これらの添加剤は、一般的な配合量で含むことができる。 The rubber composition may also contain additives such as zinc oxide, an antioxidant, a vulcanization accelerator, a processing aid, a plasticizer, and a vulcanizing agent. These additives can be included in general blending amounts.
ゴム組成物は、上記各成分を、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等の一般的な混練機を用いて混合して作製される。 The rubber composition is produced by mixing each of the above components using a general kneader such as a Banbury mixer, a kneader, or a roll.
金属材料は、加硫前において、表層にコバルトを含んでいることが好ましい。金属材料の表層にコバルトが含まれていると、コバルト量比を100%を超える大きさにすることが容易になる。コバルトは、めっき層に含まれていてもよく、めっき層の表面に形成された上記膜に含まれていてもよい。
コバルトを含んだ膜は、例えば、コバルト塩を含んだ溶液が、めっき層の表面に塗布され、乾燥してなる膜である。コバルト塩を含んだ溶液は、有機溶剤、コバルト塩を含む。有機溶剤には、例えば、ガソリン、エーテル、トルエン、キシレン、アセトン等が用いられる。コバルト塩には、ゴム組成物に含まれるコバルト塩として上記列挙した酸を構成酸とするものを用いることができる。コバルト塩を含んだ溶液は、さらに、ジエン系ゴムを含んでいてもよい。ジエン系ゴムには、ゴム組成物に含まれるジエン系ゴムとの親和性を向上させる点で、ゴム組成物中のジエン系ゴムと同種のものが用いられることが好ましく、例えば、天然ゴム(NR)、ポリイソプレンゴム(IR)、ポリブタジエンゴム(BR)、及びスチレン−ブタジエンゴム(SBR)等が好ましく用いられる。コバルト塩を含んだ溶液は、金属材料を連続的に浸漬すること、あるいは、金属材料に連続的に吹き付ける又は塗布すること等によって、めっき層の表面に付着され、これを、乾燥して有機溶剤を除去することで、コバルト塩を含んだ膜が形成される。
The metal material preferably contains cobalt in the surface layer before vulcanization. When cobalt is contained in the surface layer of the metal material, it becomes easy to increase the cobalt amount ratio to a size exceeding 100%. Cobalt may be contained in the plating layer, or may be contained in the film formed on the surface of the plating layer.
The cobalt-containing film is, for example, a film obtained by applying a solution containing a cobalt salt to the surface of the plating layer and drying it. The solution containing the cobalt salt contains an organic solvent and a cobalt salt. As the organic solvent, for example, gasoline, ether, toluene, xylene, acetone and the like are used. As the cobalt salt, those having the above-listed acids as constituent acids can be used as the cobalt salt contained in the rubber composition. The solution containing the cobalt salt may further contain a diene-based rubber. As the diene-based rubber, the same type as the diene-based rubber in the rubber composition is preferably used in terms of improving the affinity with the diene-based rubber contained in the rubber composition, for example, natural rubber (NR). ), Polyisoprene rubber (IR), polybutadiene rubber (BR), styrene-butadiene rubber (SBR) and the like are preferably used. The solution containing the cobalt salt is adhered to the surface of the plating layer by continuously immersing the metal material, or continuously spraying or applying it to the metal material, and the solution is dried to dry the organic solvent. By removing the above, a film containing a cobalt salt is formed.
金属−ゴム複合体は、金属材料をゴム組成物で被覆し、加硫することで作製される。例えば、金属−ゴム複合体が、空気入りタイヤのベルト部材である場合、引き揃えた複数のコードを挟む両側からゴム組成物を供給して、コードを被覆し、この被覆物を備える生タイヤごと加硫することで作製される。また、金属材料の形態が板状である場合は、金属−ゴム複合体は、板状の金属材料の一方の表面にゴム組成物を載置し、あるいは、板状の金属材料の両表面をゴム組成物で挟み込み、加硫することで作製される。また、金属材料の形態が粒状である場合は、金属−ゴム複合体は、粒状の金属材料をゴム組成物中に混合し、加硫することで作製される。 The metal-rubber complex is produced by coating a metal material with a rubber composition and vulcanizing it. For example, when the metal-rubber composite is a belt member of a pneumatic tire, a rubber composition is supplied from both sides sandwiching a plurality of aligned cords to cover the cords, and for each raw tire provided with this coating. It is produced by vulcanization. When the form of the metal material is plate-shaped, the metal-rubber composite has a rubber composition placed on one surface of the plate-shaped metal material, or both surfaces of the plate-shaped metal material. It is produced by sandwiching it with a rubber composition and vulcanizing it. When the form of the metal material is granular, the metal-rubber composite is produced by mixing the granular metal material in the rubber composition and vulcanizing it.
金属−ゴム複合体において、コバルト量は、例えば、金属材料において、0原子%を超え10原子%以下であり、ゴム材料においてコバルト換算で0〜1質量%である。 In the metal-rubber composite, the amount of cobalt is, for example, more than 0 atomic% and 10 atomic% or less in the metal material, and 0 to 1% by mass in terms of cobalt in the rubber material.
図3に、金属−ゴム複合体の一例として、空気入りタイヤのベルト部材7,8の切断面を示す。ベルト部材7,8は、金属材料として、引き揃えられた複数のブラスめっきコード11と、ゴム材料として、これらのコードを被覆するコートゴム15と、を含む。
コード11は、少なくとも1本のワイヤを含む。図3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。
コートゴム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、その厚さは、例えば0.5〜3mmである。
FIG. 3 shows the cut surfaces of the
The
The diameter of the
The thickness of the coated
本実施形態の金属−ゴム複合体は、金属材料の表面のコバルト量が、ゴム材料の内部表面のコバルト量よりも多いため、金属材料とゴム材料との接着状態が良好である。このため、金属−ゴム複合体を、空気入りタイヤのベルト部材7,8として用いた場合に、車両走行中に、コード11とコートゴム15との間で剥離が生じてタイヤがバーストすることを抑制でき、空気入りタイヤの耐久性が向上する。
In the metal-rubber composite of the present embodiment, the amount of cobalt on the surface of the metal material is larger than the amount of cobalt on the inner surface of the rubber material, so that the adhesive state between the metal material and the rubber material is good. Therefore, when the metal-rubber composite is used as the
金属材料の表面のコバルト量のゴム材料の内部表面のコバルト量に対する割合は150%以上であることが好ましい。上記割合が150%以上であると、金属材料とゴム材料の接着状態が、使用に伴って経時的に悪化することを抑制できることがわかった。上記割合の上限値は、特に制限されないが、例えば400%である。 The ratio of the amount of cobalt on the surface of the metal material to the amount of cobalt on the inner surface of the rubber material is preferably 150% or more. It was found that when the above ratio is 150% or more, it is possible to suppress the state of adhesion between the metal material and the rubber material from deteriorating with time with use. The upper limit of the above ratio is not particularly limited, but is, for example, 400%.
本実施形態の金属−ゴム複合体は、空気入りタイヤのベルト部材に用いられるほか、ベルト部材以外の空気入りタイヤの補強部材、あるいは、搬送用ベルト、ホース等の工業用ゴム製品にも用いることができる。 The metal-rubber composite of the present embodiment is used not only for belt members of pneumatic tires, but also for reinforcing members of pneumatic tires other than belt members, or for industrial rubber products such as transport belts and hoses. Can be done.
(空気入りタイヤ)
次に、図4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4は、本実施形態の空気入りタイヤ(以下、タイヤともいう)10の径方向断面を示す図である。
(Pneumatic tire)
Next, the pneumatic tire of the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a radial cross section of the pneumatic tire (hereinafter, also referred to as a tire) 10 of the present embodiment.
タイヤ10は、トレッド部1、サイドウォール部2、ビード部3から構成される。トレッド部1は、その表面にトレッドパターンを備える。左右一対のビード部3間にはカーカス層4が装架されている。このカーカス層4は、タイヤ径方向に延びる複数本の有機繊維コードを含み、各ビード部3に配置されたビードコア5の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されている。また、ビードコア5の外周上にはビードフィラー6が配置され、このビードフィラー6がカーカス層4の本体部と折り返し部とにより包み込まれている。一方、トレッド部1におけるカーカス層4の外周側には複数層(図4では2層)のベルト部材7,8が埋設されている。
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、これらベルト部材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。
The
Each of the
Further, a
本実施形態のタイヤ10は、ベルト部材7,8として、上記金属−ゴム複合体を備えており、コードの表面のコバルト量がコートゴムの内部表面のコバルト量より多いため、コードとコートゴムとの接着状態が良好である。このため、車両走行中に、コード11とコートゴム15の間で剥離が生じてタイヤ10がバーストすることを抑制でき、タイヤ10の耐久性が向上する。一般に、空気入りタイヤでは、車両走行時にタイヤ内に発生した熱や、ゴム中に含まれる水分、あるいは、表面の傷等からタイヤ内に侵入した水分によって、コードは、表面が酸化されやすい環境に晒されている。コード表面が酸化されると、Cu−S等の金属と硫黄の結合が減少し、使用に伴って接着状態が経時的に悪化する。しかし、本実施形態のタイヤ10は、コードの表面のコバルト量がコートゴムの内部表面のコバルト量より多いことによって、金属材料とゴム材料の接着状態の経時的な悪化が抑制される。
The
(空気入りタイヤの製造方法)
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、コートゴム、及びゴム組成物は、上記説明した、コード、コートゴム、及びゴム組成物と同様に構成されている。
(Manufacturing method of pneumatic tires)
Next, a method for manufacturing the pneumatic tire of the present embodiment will be described.
The method for manufacturing a pneumatic tire of the present embodiment includes a step of producing a raw tire and a step of vulcanizing the raw tire. The cord, coated rubber, and rubber composition described here are configured in the same manner as the cord, coated rubber, and rubber composition described above.
生タイヤを作製するステップでは、金属材料からなる、引き揃えられた複数のコードと、コードを被覆するゴム組成物と、を備えるシート状部材であって、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。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、成形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、成形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。 In the step of producing a raw tire, a sheet-like member comprising a plurality of aligned cords made of a metal material and a rubber composition covering the cords, which is wound in the circumferential direction. To produce a raw tire equipped with. In this step, specifically, on the inner liner, the carcass ply, which is a reinforcing member of the pneumatic tire, and the sheet-shaped member, which is a belt member, are wound around the forming drum in this order and connected. Repeat to stack. Further, a band-shaped member serving as a belt reinforcing member which is a reinforcing member of a pneumatic tire is spirally wound in the tire circumferential direction and laminated on the belt member so as to cover the belt member in the tire width direction. The cord included in each member serving as the carcass ply and the belt reinforcing member is an organic fiber cord. The sheet-like member to be the carcass ply is folded around a pair of bead cores and a rubber material to be a bead filler arranged on both sides in the width direction of the forming drum. The rubber material to be the sidewall portion is attached on the sheet-like member to be the carcass ply. A rubber material to be a tread portion is attached onto the laminated reinforcing member to produce a raw tire.
生タイヤを加硫するステップでは、生タイヤを成形用金型内に配置し、加硫を行うことで、加硫済みタイヤ、すなわち、空気入りタイヤを作製する。 In the step of vulcanizing a raw tire, the raw tire is placed in a molding die and vulcanized to produce a vulcanized tire, that is, a pneumatic tire.
本実施形態の製造方法では、コードの表面及びコートゴムの内部表面のそれぞれに存在するコバルト量を測定したときに、コードの表面のコバルト量が内部表面のコバルト量より多くなるよう、生タイヤを作製するステップ、及び、生タイヤを加硫するステップを行う。 In the manufacturing method of the present embodiment, when the amount of cobalt present on the surface of the cord and the inner surface of the coated rubber is measured, the raw tire is manufactured so that the amount of cobalt on the surface of the cord is larger than the amount of cobalt on the inner surface. And the step of vulcanizing the raw tire.
生タイヤを作製するステップにおいて、ベルト部材となる原料部材に含まれるコードおよびゴム組成物は、少なくとも一方にコバルトが含まれていればよいが、コードの表面のコバルト量をコートゴムの内部表面のコバルト量よりも多くしやすい点で、少なくともコードにコバルトが含まれていることが好ましい。なお、加硫前において、コードに含まれるコバルト量は、ゴム組成物に含まれるコバルト量と比較して、多いことが好ましいが、等しくてもよく、少なくてもよい。 In the step of producing a raw tire, the cord and the rubber composition contained in the raw material member to be the belt member may contain cobalt in at least one of them, but the amount of cobalt on the surface of the cord is adjusted to the cobalt on the inner surface of the coated rubber. It is preferable that the cord contains cobalt at least because it is easy to increase the amount. Before vulcanization, the amount of cobalt contained in the cord is preferably larger than the amount of cobalt contained in the rubber composition, but may be equal or smaller.
生タイヤを加硫するステップにおいて、加硫条件は、例えば、140〜190℃の温度範囲で、3〜60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、金属材料の表層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。加硫温度が高すぎると、コードの表面のコバルト量がコートゴムの内部表面のコバルト量より多いコバルト量の関係が形成される前に、加硫が完了してしまう場合がある。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。 In the step of vulcanizing a raw tire, the vulcanization conditions are, for example, 3 to 60 minutes in a temperature range of 140 to 190 ° C. The vulcanization temperature is preferably in the temperature range of 145 to 180 ° C. When the vulcanization temperature is 190 ° C. or lower, the reaction between the metal element on the surface layer of the metal material and the sulfur in the rubber composition is sufficiently carried out, and the adhesive state between the metal material and the rubber material tends to be good. If the vulcanization temperature is too high, the vulcanization may be completed before a relationship is formed in which the amount of cobalt on the surface of the cord is greater than the amount of cobalt on the inner surface of the coated rubber. Further, in the above temperature range, the vulcanization time is preferably 10 to 40 minutes. When the vulcanization time is 10 minutes or more, the adhesive state tends to be good.
本実施形態の製造方法では、上記説明した判定方法の判定結果に基づいて、ゴム組成物の加硫条件を定めることを行ってもよい。 In the production method of the present embodiment, the vulcanization conditions of the rubber composition may be determined based on the determination result of the determination method described above.
本実施形態の製造方法を用いて、上記説明したタイヤ10を製造することができる。すなわち、ブラスめっきコードの表面のコバルト量が、コートゴムの内部表面のコバルト量より多いベルト部材7,8を備えるタイヤ10を製造することができる。したがって、本実施形態の製造方法によれば、ブラスめっきコードとコートゴムとの接着状態が良好で、耐久性が向上したタイヤ10を得ることができる。
The
(実験例)
本発明の効果を調べるために、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、ゴム付着率を測定するとともに、コバルト量比を求め、金属材料とゴム材料の接着状態を評価した。
(Experimental example)
In order to investigate the effect of the present invention, a test piece of a metal-rubber composite and a test sample of a belt member were prepared, the rubber adhesion rate was measured, and the cobalt amount ratio was obtained to determine the adhesion state between the metal material and the rubber material. Was evaluated.
表1に示す2種類の配合のゴム組成物「ゴム1」及び「ゴム2」となるよう、硫黄、加硫促進剤を除く成分を、1.8Lの密閉型ミキサーで160℃、5分間混練し放出したマスターバッチに、硫黄、加硫促進剤を加えてオープンロールで混練することにより、未加硫ゴム組成物を調製した。
一方、表2に示す2種類の組成比の金属材料「金属1」及び「金属2」を用意した。具体的に、ブラスめっき付き金属材料に見立てた2枚の真鍮板(ニラコ社製、厚さ2mm)を用意し、「金属1」には、一方の真鍮板をそのまま用い、「金属2」には、他方の真鍮板の表面に、コバルト塩を含んだ溶液を塗布、乾燥させ、コバルト塩を含む膜を形成した。溶液としては、ステアリン酸コバルト10質量部、アセトン90質量部の配合比で、アセトンにステアリン酸コバルトを溶解させたものを用いた。この溶液の塗布後、60℃の温風炉内に10秒間静置して有機溶剤を除去し、コバルト塩を含んだ膜を形成した。
次いで、各未加硫ゴム組成物を、表3に示す金属材料及びゴム組成物の組み合わせで、2枚の真鍮板のそれぞれの上に載置し、170℃で、表3に示す加硫時間で金型内で加硫を行い、6種の試験片(実験例1〜6)を作製した。各試験片を、カッターを用いて、界面近傍領域(ゴム材料の真鍮板との界面から10〜500μmの深さ領域)において、真鍮板の一方の表面から削ぎ落とすようにコートゴムを切り出した。一方、真鍮板の表面に残留したゴム材料をトルエンを用いて膨潤させ、除去した。そして、ゴム材料が接着されていた方の真鍮板の表面、および、ゴム材料の内部表面のそれぞれに対し、上記説明した要領でコバルト量を測定し、コバルト量比を求めた。XAS法を用いたコバルト量の測定は、兵庫県立大学のニュースバル BL10にて実施した。
In order to obtain the two types of rubber compositions "
On the other hand, the metal materials "
Next, each unvulcanized rubber composition is placed on each of the two brass plates with the combination of the metal material and the rubber composition shown in Table 3, and the vulcanization time shown in Table 3 is 170 ° C. Vulcanization was carried out in the mold to prepare 6 kinds of test pieces (Experimental Examples 1 to 6). A coated rubber was cut out from each test piece using a cutter so as to be scraped off from one surface of the brass plate in a region near the interface (a region having a depth of 10 to 500 μm from the interface of the rubber material with the brass plate). On the other hand, the rubber material remaining on the surface of the brass plate was swollen with toluene and removed. Then, the amount of cobalt was measured on the surface of the brass plate to which the rubber material was adhered and the inner surface of the rubber material in the manner described above, and the cobalt amount ratio was determined. The amount of cobalt was measured using the XAS method at New SUBARU BL10 of the University of Hyogo.
一方、上記方法で混練したゴム組成物「ゴム1」及び「ゴム2」と、表2に示す組成比の金属材料として、「金属1」と対応するブラスめっきコード、及び、「金属2」と対応する、コバルト塩を含んだ膜を形成したブラスめっきコードと、を表3に示す組み合わせで、それぞれ、ゴム組成物中に複数本のコードを12.5mm間隔で互いに平行に並べて埋め込み、170℃(実験例6では200℃)で、表3に示す加硫時間で金型内で加硫を行った試験サンプルと、加硫後、さらに、老化処理を行った試験サンプルの2種の試験サンプルを作製した。老化処理は、スチームを用いて作った湿度96%、温度70℃の湿熱環境下で、試験サンプルを2週間放置し、劣化させることにより行った。加硫後、老化処理を行わなかった試験サンプル、及び老化処理を行った試験サンプルについて、下記要領でゴム付着率を測定した。各試験サンプルの測定結果を、表3の「加硫後」、「劣化後」の欄に示す。
On the other hand, the rubber compositions "
(ゴム付着率)
ASTM D1871に準拠してコードを引き抜き、コードに残留したゴムの付着率(コードの表面積に対するゴムが付着した部分の面積の割合)を目視で測定した。
(Rubber adhesion rate)
The cord was pulled out according to ASTM D1871, and the adhesion ratio of the rubber remaining on the cord (the ratio of the area of the rubber-adhered portion to the surface area of the cord) was visually measured.
(接着状態)
老化処理を行って劣化させた試験サンプルに関して、ゴム付着率が30%未満である場合をD、30%以上である場合をC、そのうち、特に50%以上である場合をB、80%以上である場合をA、と評価した。
(Adhesive state)
Regarding the test sample deteriorated by aging treatment, D is when the rubber adhesion rate is less than 30%, C is when it is 30% or more, and B is when it is 50% or more, and 80% or more. A case was evaluated as A.
表1に示すゴム1、ゴム2に使用した原材料の種類を下記に示す。表中の数値は質量部(%)を表す。
・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Co: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
The types of raw materials used for
・ NR: Natural rubber,
-CB: Carbon black (HAF-LS), manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd., Seest 300
・ Zinc flower: manufactured by Shodo Chemical Industry Co., Ltd., 3 types of zinc oxide ・ Anti-aging agent: manufactured by Flexis Co., Ltd., Santoflex 6PPD
-Co stearate: manufactured by DIC Corporation-Sulfur: manufactured by AkzoNobel, Cristex HS OT 20
・ Vulcanization accelerator: Noxeller DZ manufactured by Ouchi Shinko Kagaku Kogyo Co., Ltd.
表中の数値は、X線光電子分光法を用いて測定した、金属元素の濃度(原子%)を表す。 The numerical values in the table represent the concentration (atomic%) of the metal element measured by X-ray photoelectron spectroscopy.
実験例1、2、4、5と実験例3、6との比較から、金属材料の表面のコバルト量が、ゴム材料の内部表面のコバルト量より多いと、劣化後のゴム付着率が30%を超えており、劣化による接着状態の経時的な悪化を抑制できていることがわかる。すなわち、金属材料とゴム材料との接着状態が良好であることがわかる。
また、実験例1、2、4と実験例5との比較から、コバルト量比が150%以上であると、劣化後のゴム付着率が50%を超えており、劣化による接着状態の経時的な悪化を抑制する効果が高いことがわかる。
From the comparison between Experimental Examples 1, 2, 4 and 5 and Experimental Examples 3 and 6, when the amount of cobalt on the surface of the metal material is larger than the amount of cobalt on the inner surface of the rubber material, the rubber adhesion rate after deterioration is 30%. It can be seen that the deterioration of the adhesive state over time due to deterioration can be suppressed. That is, it can be seen that the adhesive state between the metal material and the rubber material is good.
Further, from the comparison between Experimental Examples 1, 2 and 4 and Experimental Example 5, when the cobalt amount ratio is 150% or more, the rubber adhesion rate after deterioration exceeds 50%, and the adhesive state due to deterioration over time It can be seen that the effect of suppressing the deterioration is high.
実験例1、5から、ゴム組成物にコバルトが含まれ、金属材料にコバルトが含まれていなくても、加硫によって、一部のコバルトがゴム組成物から金属材料に移動し、コバルト量比が100%を超える場合があることがわかった。
また、実験例4から、ゴム組成物にコバルトが含まれておらず、金属材料にコバルトが含まれている場合に、加硫によって、金属材料中から一部のコバルトがゴム組成物中に移動する場合があることがわかった。
From Experimental Examples 1 and 5, even if the rubber composition contains cobalt and the metal material does not contain cobalt, some cobalt is transferred from the rubber composition to the metal material by vulcanization, and the cobalt amount ratio. It was found that may exceed 100%.
Further, from Experimental Example 4, when the rubber composition does not contain cobalt and the metal material contains cobalt, some cobalt is transferred from the metal material into the rubber composition by vulcanization. It turns out that it may be done.
以上、本発明の接着状態の判定方法、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について説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。 Although the method for determining the adhesive state of the present invention, the metal-rubber composite, the pneumatic tire, and the method for producing the pneumatic tire have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments and examples, and the present invention is not limited to the above embodiments and examples. Of course, various improvements and changes may be made as long as the purpose is not deviated.
1 トレッド部
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
11a ブラスめっきコードの表面
15 コートゴム
15aコートゴムの界面
15b 界面近傍領域
1 Tread
Claims (2)
前記金属材料は、真鍮又は亜鉛を主成分とするめっき層を表層に有し、
前記ゴム材料内に、前記金属材料との界面と間隔をあけて前記界面に沿って位置する界面近傍領域で露出させた前記ゴム材料の内部表面、及び、前記金属材料の表面のそれぞれに存在するコバルト量を測定し、
前記金属材料の表面のコバルト量が、前記ゴム材料の内部表面のコバルト量より多い場合に、前記金属材料と前記ゴム材料との接着が良好であると判定する、ことを特徴とする接着状態の判定方法。 It is a method of determining the adhesive state between a metal material and a rubber material covering the metal material.
The metal material has a plating layer containing brass or zinc as a main component on the surface layer.
It exists in the rubber material on the inner surface of the rubber material exposed in a region near the interface located along the interface at a distance from the interface with the metal material, and on the surface of the metal material, respectively. Measure the amount of cobalt and
When the amount of cobalt on the surface of the metal material is larger than the amount of cobalt on the inner surface of the rubber material, it is determined that the adhesion between the metal material and the rubber material is good. Judgment method.
金属材料からなる、引き揃えられた複数のコードと、前記コード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、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、
前記コードは、真鍮又は亜鉛を主成分とするめっき層を表層に有し、
加硫された前記生タイヤにおいて、前記コードに含まれるコバルト量は0原子%を超え10原子%以下であり、前記ゴム組成物が加硫されてなるコートゴムに含まれるコバルト量は0〜1質量%であり、
前記コートゴム内に、前記コードとの前記コートゴムの界面と間隔をあけて前記界面に沿って位置する界面近傍領域で露出させた前記コートゴムの内部表面、及び、前記コードの表面、のそれぞれに存在するコバルト量を測定したときに、前記コードの表面のコバルト量が前記コートゴムの内部表面のコバルト量の150〜400%となるよう、前記生タイヤを作製するステップ、及び、前記生タイヤを加硫するステップを行う、ことを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。 It ’s a method of manufacturing pneumatic tires.
A raw tire is produced which is a sheet-like member having a plurality of aligned cords made of a metal material and a rubber composition covering the cords, and which includes the sheet-like member wound in the circumferential direction. Steps and
The step of vulcanizing the raw tire is provided.
The cord has a plating layer containing brass or zinc as a main component on the surface layer.
In the vulcanized raw tire, the amount of cobalt contained in the cord is more than 0 atomic% and 10 atomic% or less, and the amount of cobalt contained in the coated rubber obtained by vulcanizing the rubber composition is 0 to 1 mass. % And
It exists in the coated rubber on each of the inner surface of the coated rubber exposed in a region near the interface located along the interface at intervals from the interface of the coated rubber with the cord, and the surface of the cord. when measured cobalt amount, so that the cobalt content of the surface of the cord is 150% to 400% of the cobalt content of the interior surface of the coating rubber, vulcanizing step, and, the raw tire to produce the raw tire A method of manufacturing a pneumatic tire, characterized in that steps are taken.
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