鋼線材包覆用橡膠組合物的製作方法

2023-07-18 07:17:56 2

專利名稱：鋼線材包覆用橡膠組合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種鋼線材包覆用橡膠組合物，更詳細的說，涉及一種雖然配合的是 源自天然產物的化合物，但是與鋼線材的初始粘接性和耐水粘接性卻均可達到現有水平以 上的鋼線材包覆用橡膠組合物。
背景技術：
一般，在充氣輪胎中，用鋼線材增強的胎體層和帶束層，是由將多根鋼簾線併線 (laid out)並在其上包覆橡膠而成的增強的橡膠片構成，該鋼簾線由多根鋼線捻合而成。 而且，胎圈芯由將包覆有橡膠的單根鋼線多條束在一起而成的增強的橡膠複合體構成。用 於這部分的鋼線材包覆用橡膠組合物都需要對於鋼線材具有良好的初始粘接性和耐水粘 接性。專利文獻1中提出的方案是，為了同時改良對於鋼線材的初始粘接性和耐水粘接 性，配合甲酚樹脂、六羥甲基三聚氰胺五甲醚的部分縮合物、有機酸鈷鹽等。但是，甲酚樹脂 和六羥甲基三聚氰胺五甲醚的部分縮合物是石油類材料，從近年來的限制二氧化碳排放等 環境問題的觀點考慮，不宜使用，業者希望用環保的非石油類材料(源自天然產物的化合 物)來代替。但是，目前尚未找到能夠同時提高該初始粘接性和耐水粘接性的源自天然產物的 化合物(粘接輔助劑)來作為包覆鋼線材的橡膠組合物。現有技術文獻專利文獻專利文獻1 日本專利特開平4-39340號公報

發明內容
發明擬解決的問題本發明的目的在於提供一種鋼線材包覆用橡膠組合物，其與源自天然產物的化合 物配混時，該橡膠組合物對於鋼線材的初始粘接性和耐水粘接性均達到或高於現有水平。解決問題的手段為實現所述目的，本發明的鋼線材包覆用橡膠組合物按照以下比例配混每100 重量份的二烯橡膠配混0. 05 10重量份的鹽化合物，該鹽化合物包含源自天然產物的二 羧酸與使源自天然產物的胺基酸脫羧而得的胺。所述胺可使用腐胺或者屍胺，所述二羧酸可使用琥珀酸。所述鋼線材包覆用橡膠組合物適用於構成增強的橡膠片，該增強的橡膠片通過將 多根鋼簾線併線並進行包覆而成。該增強的橡膠片可適合用作充氣輪胎的胎體層和/或帶 束層。所述鋼線材包覆用橡膠組合物還適用於構成增強的橡膠複合體，該增強的橡膠復 合體通過將經包覆的單根鋼線的多條集束而成。該增強的橡膠複合體可適合用作充氣輪胎的胎圈芯。發明的效果本發明的鋼線材包覆用橡膠組合物按照以下比例配混每100重量份二烯橡膠， 配混0. 05 10重量份的鹽化合物，該鹽化合物包含源自天然產物的二羧酸與使源自天然 產物的胺基酸脫羧而得的胺，因此通過胺成分對鋼線材產生作用。使用包括源自天然產物 的二羧酸和源自天然產物的胺基酸脫羧而得的胺，所述橡膠組合物對於鋼線材的初始粘接 性和耐水粘接性均同時到達或超過現有水平。
具體實施例方式本發明的鋼線材包覆用橡膠組合物中，橡膠成分是二烯橡膠，該二烯橡膠選自天 然橡膠、異戊二烯橡膠、丁二烯橡膠、丁苯橡膠以及它們的滷化橡膠中的至少1種。其中優 選天然橡膠。這種二烯橡膠可單獨或將多個混合使用。本發明中，通過配混源自天然產物的二羧酸和使源自天然產物的胺基酸脫羧而得 的胺的鹽化合物，將包覆用橡膠組合物的對於鋼線材的初始粘接性和耐水粘接性提高到現 有水平以上。其作用機理雖然尚不明確，但據推斷，可能是胺成分起到了提高對於鋼線材的 初始粘接性和耐水粘接性的作用，其與二羧酸成分的鹽化合物，起到了消除因添加胺成分 而出現的生膠硫化障礙的作用。每100重量份的二烯橡膠，所述源自天然產物的二羧酸和胺的鹽化合物的配混量 為0. 05 10重量份，優選0. 5 5. 0重量份。如果鹽化合物的配混量不足0. 05重量份， 則無法充分提高對於鋼線材的初始粘接性和耐水粘接性。另外，如果鹽化合物的配混量超 過10重量份，則胺的量過多，影響未硫化物性和加工性。對源自天然產物的二羧酸，並無特別限定，例如，可以列舉出草酸、丙二酸、琥珀 酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、壬二酸、癸二酸等。其中優選琥珀酸、草酸、丙二酸。使源自天然產物的胺基酸脫羧而得的胺，例如，可以列舉出腐胺、屍胺、胍丁胺、 色胺、酪胺、組胺、多巴胺等。其中優選腐胺、屍胺。其中腐胺是通過在存在鳥氨酸脫羥酶的 條件下將2，5-二氨基戊酸(鳥氨酸)脫羧而生成的。另外，屍胺是通過在存在賴氨酸脫羥 酶的條件下使2，6-二氨基己酸(賴氨酸)脫羧而生成的。其他胺也可以通過使相應的源 自天然產物的胺基酸脫羧而加以生成。這些胺可以通過獲得源自天然產物的胺基酸，以通 常的方法使其脫羧的方法進行配製並使用。或者，也可以購買並使用所述胺的上市銷售產品。本發明中使用的鹽化合物，羧基的摩爾數與胺中的氨基的摩爾數通常基本相等。 該鹽化合物可以通過在存在或不存在溶劑的條件下，使源自天然產物的二羧酸與使源自天 然產物的胺基酸脫羧而得的胺發生反應來合成。此時的反應溫度，如果是在存在溶劑的條 件下合成鹽化合物，可以根據二羧酸、胺以及溶劑的揮發性、穩定性以及二羧酸和胺在溶劑 中的溶解性，適當地加以設定即可。如果是在不存在溶劑的條件下合成鹽化合物，根據二羧 酸和胺之間的相互溶解性，適當地加以設定即可。二羧酸和胺的鹽化合物的合成反應中使用的溶劑，只要可溶解二羧酸和胺，並且 能夠從生成的鹽化合物中蒸發而容易分離的即可，例如，可列舉出甲醇、乙醇、丙酮、2-丙 醇、丁酮、己烷、二乙醚、四氫呋喃、苯、甲苯等。
本發明的鋼線材包覆用橡膠組合物，也可以配混有機酸鈷鹽和/或含有硼的有機 酸鈷鹽。通過配混這些有機酸鈷鹽，能夠進一步提高橡膠組合物對於鋼線材的初始粘接性 和耐水粘接性。對有機酸鈷鹽及含有硼的有機酸鈷鹽的配混量，並無特別限定，相對於每100重 量份的二烯橡膠，鈷量優選0. 1 0. 3重量份，更優選0. 15 0. 25重量份。作為有機酸鈷 鹽的鈷量，如果其配混量不足0. 1重量份，則無法充分提高初始粘接性、耐水粘接性。另外， 如果鈷量超過0. 3重量份，則橡膠組合物對於鋼線材的耐水粘接性反而會降低。鋼線材包覆用橡膠組合物中，可以配混炭黑、增強劑(填充料)、硫化或者交聯劑、 防老化劑、可塑劑、樹脂成分等一般用於鋼線材包覆用橡膠組合物的各種添加劑，相關的添 加劑可以通過一般方法進行混煉製成橡膠組合物，用於硫化或者交聯。只要不違反本發明 目的，這些添加劑的配混量可採用現有的一般配混量。對使用本發明的鋼線材包覆用橡膠組合物進行包覆的鋼線材，並無特別限定，例 如，可列舉出鋼線(單根鋼線)或鋼簾線(捻合多根鋼線而成的簾線)等。鋼線材優選經 過鍍黃銅處理的鋼線或者簾線。用本發明的鋼線材包覆用橡膠組合物包覆鋼線材而成的增強的橡膠複合體，可廣 泛用於充氣輪胎、輸送帶等工業產品。該增強的橡膠複合體鋼線材對於包覆橡膠的初始粘 接性和耐水粘接性良好。特別是，多根經過包覆的鍍黃銅鋼線集束而成的增強的橡膠複合 體適合用作充氣輪胎的胎圈芯。而且，將多根鋼簾線併線並包覆橡膠而成的增強的橡膠片 適合用作充氣輪胎的胎體層和/或帶束層。使用了這些胎體層、帶束層、胎圈芯的充氣輪胎，因為包覆橡膠對於鋼線材的初始 粘接性和耐水粘接性優良，所以能夠提高的輪胎耐久性。下面，將通過實施例詳細地說明本發明，但本發明的範圍並不限於這些實施例。 實施例二羧酸和胺的鹽化合物的合成鹽化合物1 (琥珀酸和腐胺的鹽化合物)的合成向1升具塞圓底燒瓶中加入丙酮150ml，接著，加入琥珀酸60g(0.508mol，和光純 藥株式會社產試劑特級)和腐胺44. 8g(0. 508mol，和光純藥株式會社產試劑特級)，在室溫 下使其反應5分鐘後，產生了沉澱物。繼續攪拌5小時直至不再產生反應熱。過濾該沉澱物， 減壓乾燥，獲得粉末狀的淺棕色生成物96. 4g(收率為92% )。利用核磁共振光譜法(1H-NMR 和13C-NMR、BRUKER株式會社產核磁共振光譜分析裝置AV400M (400MHz)，使用氘代二甲基亞 碸作為溶劑)和元素分析(Perkin Elmer株式會社產全自動元素分析裝置240011、用於在 1800°C以上的高溫、氧氣環境中完全燃燒，用迎頭色譜法測量碳、氫、氮、氧等元素的含量) 對該淺棕色生成物進行分析，確認其為琥珀酸與腐胺為1 1的鹽化合物。鹽化合物2 (琥珀酸和屍胺的鹽化合物)的合成向1升具塞圓底燒瓶中加入丙酮150ml，接著，加入琥珀酸60g(0.508mol，和光純 藥株式會社產試劑特級)和屍胺51. 9g (0. 508mol,和光純藥株式會社產試劑特級)，在室溫 下使其反應5分鐘後，產生了沉澱物。繼續攪拌5小時直至不再產生反應熱。過濾該沉澱 物，減壓乾燥，獲得粉末狀的淺棕色生成物101. 8g(收率為91% )。利用所述核磁共振光譜法和元素分析對該淺棕色生成物進行分析，確認其為琥珀酸與屍胺為1 1的鹽化合物。鹽化合物3 (琥珀酸和環己胺的鹽化合物)的合成向1升具塞圓底燒瓶中加入丙酮150ml，接著，加入琥珀酸60g(0.508mol，和光純 藥株式會社產試劑特級)和環己胺100. 7g(l. 016mol，和光純藥株式會社產試劑特級)，在 室溫下使其反應5分鐘後，產生了沉澱物。過濾該沉澱物，用丙酮將殘留在濾紙上的沉澱物 清洗兩次，減壓乾燥，獲得粉末狀白色生成物159. lg(收率為99% )。該白色生成物的熔點 為199. 3°C。利用所述核磁共振光譜法和元素分析對該白色生成物進行分析，確認其為琥珀 酸與環己胺12的鹽化合物。實施例1 7根據表1所示的配混而得的9種鋼線材包覆用橡膠組合物(實施例1 7、比較例 1、2)，通過以下方法獲得將除硫黃、硫化促進劑、六羥甲基三聚氰胺五甲醚的部分縮合物、 以及二羧酸和胺的鹽化合物以外的成分，在1. 8L的密閉式混煉機中混煉3 5分鐘，向放 出的熟料中加入硫黃、硫化促進劑、表1所示的六羥甲基三聚氰胺五甲醚的部分縮合物或 者二羧酸和胺的鹽化合物，用8英寸的開放式滾筒機進行混煉。接著，使用由所獲得的鋼線材包覆用橡膠組合物構成的橡膠片，將以12. 7mm的間 隔平行排列的經過鍍黃銅處理的鋼簾線(1X6結構，東京制網株式會社制)夾在中間，使埋 入橡膠片中的長度為12. 7mm，製成未硫化片。在160°C、20分鐘的條件下硫化該未硫化片， 製成符合ASTM D2229標準的粘接試驗片。按照下述方法對所獲得的粘接試驗片的初始粘 接性和耐水粘接性進行評價。初始粘接性使用所獲得的粘接試驗片，依據ASTM D2229實施對鋼簾線進行牽出試驗，測量牽 出的鋼簾線表面的橡膠附著率(附著在簾線表面上的橡膠的面積比例)。按照比較例1的 值為100的指數，將試驗結果示於表1。該指數越大，則表示橡膠附著率越大，初始粘接性越 好。耐水粘接性在溫度70°C、溼度96%的條件下，對所獲得的粘接試驗片實施2周的溼熱劣化處 理。使用溼熱劣化處理後的粘接試驗片，按照上述方法評價橡膠附著率。按照比較例1的 值為100的指數，將試驗結果示於表1。該指數越大，則表示耐水粘接性越好。
權利要求
1.一種鋼線材包覆用橡膠組合物，其相對於每100重量份的二烯橡膠包含0. 05 10 重量份的鹽化合物，該鹽化合物包含源自天然產物的二羧酸與源自天然產物的胺基酸脫羧 而得的胺。
2.根據權利要求1所述的鋼線材包覆用橡膠組合物，其中所述胺是腐胺或者屍胺。
3.根據權利要求1或2所述的鋼線材包覆用橡膠組合物，其中所述二羧酸是琥珀酸。
4.一種增強的橡膠片，其包含用權利要求1、2或3所述的鋼線材包覆用橡膠組合物包 覆成片狀的多根併線的鋼簾線。
5.一種增強的橡膠複合體，其包含用權利要求1、2或3所述的鋼線材包覆用橡膠組合 物包覆的多根鋼線的集束體。
6.一種充氣輪胎，其具有由權利要求4所述的增強的橡膠片構成的胎體層和/或帶束層。
7.一種充氣輪胎，其具有由權利要求5所述的增強的橡膠複合體構成的胎圈芯。
全文摘要
該鋼線材包覆用橡膠組合物按照以下比例配混相對於每100重量份的二烯橡膠包含0.05～10重量份的鹽化合物，該鹽化合物包含源自天然產物的二羧酸與使源自天然產物的胺基酸脫羧而得的胺。目的本發明提供一種鋼線材包覆用橡膠組合物，雖然配合的是源自天然產物的化合物，但是與鋼線材的初始粘接性和耐水粘接性卻均可達到現有水平以上。
文檔編號B60C15/04GK101993553SQ20101023453
公開日2011年3月30日 申請日期2010年7月20日 優先權日2009年8月3日
發明者松田敬 申請人:橫濱橡膠株式會社