(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬化中のゴムのスチールへの接着性を向上させるスチール被覆用接着剤であって、
前記接着剤は、アミノアルコキシ変性シルセスキオキサン、アミノ／メルカプタンｃｏ−アルコキシ変性シルセスキオキサン、アミノ／ブロックメルカプタンｃｏ−アルコキシ変性シルセスキオキサン、及びこれらのいずれかの弱酸で中和された固体または水性溶液、及びこれらのいずれかの混合物からなる群より選ばれるアルコキシ変性シルセスキオキサンを含み、前記アルコキシ変性シルセスキオキサンは、式：
【化１】
0005775821.tif 000012
［式中、ｗ、ｘ、ｙ及びｚはモル分率を示し、ｚはゼロではなく、ｗ、ｘまたはｙのうち少なくとも１つは必ず存在し、かつｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．００であり；
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４のうち少なくとも１つは必ず存在し、かつＲ６Ｚからなる群より選択され（ここで、ＺはＮＨ２、ＨＮＲ７及びＮＲ７２からなる群より選ばれる）、
残りのＲ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は同一であるか、異なっており、（ｉ）Ｈまたは１〜２０の炭素原子を有するアルキル基、（ｉｉ）３〜２０の炭素原子を有するシクロアルキル基、（ｉｉｉ）７〜２０の炭素原子を有するアルキルアリール基、（ｉｖ）Ｒ６Ｘ（ここで、ＸはＣｌ、Ｂｒ、ＳＨ、ＳａＲ７、ＮＲ７２、ＯＲ７、ＣＯ２Ｈ、ＳＣＯＲ７、ＣＯ２Ｒ７、ＯＨ、オレフィン、エポキシド、アミノ基、ビニル基、アクリレート、およびメタクリレートからなる群より選ばれ、ａは１〜８である）、および（ｖ）Ｒ６ＹＲ８Ｘ（ここで、ＹはＯ、Ｓ、ＮＨ及びＮＲ７からなる群より選ばれる）からなる群より選択され、
Ｒ６及びＲ８は、１〜２０の炭素原子を有するアルキレン基、３〜２０の炭素原子を有するシクロアルキレン基、及び単結合からなる群より選ばれ、
Ｒ５及びＲ７は、１〜２０の炭素原子を有するアルキル基、３〜２０の炭素原子を有するシクロアルキル基及び７〜２０の炭素原子を有するアルキルアリール基からなる群より選ばれる］を有し、
前記アルコキシ変性シルセスキオキサンを酸で完全に加水分解する際、前記アルコキシ変性シルセスキオキサンが、０．０５重量％〜１０重量％のアルコールを生成する、
接着剤。
【請求項２】
加硫可能なゴムストック中に埋め込まれたスチールを含むゴム複合体であって、
前記スチールは、接着剤で被覆されており、前記接着剤は、アミノアルコキシ変性シルセスキオキサン、アミノ／メルカプタンｃｏ−アルコキシ変性シルセスキオキサン、アミノ／ブロックメルカプタンｃｏ−アルコキシ変性シルセスキオキサン及びこれらのいずれかの混合物からなる群より選ばれるアルコキシ変性シルセスキオキサンの溶液を含み、前記アルコキシ変性シルセスキオキサンは、式：
【化２】
0005775821.tif 000013
［式中、ｗ、ｘ、ｙ及びｚはモル分率を示し、ｚはゼロではなく、ｗ、ｘまたはｙのうち少なくとも１つは必ず存在し、かつｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．００であり；
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４のうち少なくとも１つは必ず存在し、かつＲ６Ｚからなる群より選択され（ここで、ＺはＮＨ２、ＨＮＲ７及びＮＲ７２からなる群より選ばれる）、
残りのＲ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は同一であるか、異なっており、（ｉ）Ｈまたは１〜２０の炭素原子を有するアルキル基、（ｉｉ）３〜２０の炭素原子を有するシクロアルキル基、（ｉｉｉ）７〜２０の炭素原子を有するアルキルアリール基、（ｉｖ）Ｒ６Ｘ（ここで、ＸはＣｌ、Ｂｒ、ＳＨ、ＳａＲ７、ＮＲ７２、ＯＲ７、ＣＯ２Ｈ、ＳＣＯＲ７、ＣＯ２Ｒ７、ＯＨ、オレフィン、エポキシド、アミノ基、ビニル基、アクリレート、およびメタクリレートからなる群より選ばれ、ａは１〜８である）、および（ｖ）Ｒ６ＹＲ８Ｘ（ここで、ＹはＯ、Ｓ、ＮＨ及びＮＲ７からなる群より選ばれる）からなる群より選択され、
Ｒ６及びＲ８は、１〜２０の炭素原子を有するアルキレン基、３〜２０の炭素原子を有するシクロアルキレン基、及び単結合からなる群より選ばれ、
Ｒ５及びＲ７は、１〜２０の炭素原子を有するアルキル基、３〜２０の炭素原子を有するシクロアルキル基及び７〜２０の炭素原子を有するアルキルアリール基からなる群より選ばれる］を有し、
前記アルコキシ変性シルセスキオキサンを酸で完全に加水分解する際、前記アルコキシ変性シルセスキオキサンが、０．０５重量％〜１０重量％のアルコールを生成する、
ゴム複合体。
【請求項３】
空気入りタイヤ用の構造部材であって、前記構造部材は、加硫ゴム複合体に埋め込まれたスチールワイヤコードを含み、前記スチールワイヤコードは、接着剤コーティングを有し、
前記接着剤コーティングは、アミノアルコキシ変性シルセスキオキサン、アミノ／メルカプタンｃｏ−アルコキシ変性シルセスキオキサン、アミノ／ブロックメルカプタンｃｏ−アルコキシ変性シルセスキオキサン、及びこれらのいずれかの混合物からなる群より選ばれるアルコキシ変性シルセスキオキサンを含み、前記アルコキシ変性シルセスキオキサンは、式：
【化３】
0005775821.tif 000014
［式中、ｗ、ｘ、ｙ及びｚはモル分率を示し、ｚはゼロではなく、ｗ、ｘまたはｙのうち少なくとも１つは必ず存在し、かつｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．００であり；
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４のうち少なくとも１つは必ず存在し、かつＲ６Ｚからなる群より選択され（ここで、ＺはＮＨ２、ＨＮＲ７及びＮＲ７２からなる群より選ばれる）、
残りのＲ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は同一であるか、異なっており、（ｉ）Ｈまたは１〜２０の炭素原子を有するアルキル基、（ｉｉ）３〜２０の炭素原子を有するシクロアルキル基、（ｉｉｉ）７〜２０の炭素原子を有するアルキルアリール基、（ｉｖ）Ｒ６Ｘ（ここで、ＸはＣｌ、Ｂｒ、ＳＨ、ＳａＲ７、ＮＲ７２、ＯＲ７、ＣＯ２Ｈ、ＳＣＯＲ７、ＣＯ２Ｒ７、ＯＨ、オレフィン、エポキシド、アミノ基、ビニル基、アクリレート、およびメタクリレートからなる群より選ばれ、ａは１〜８である）、および（ｖ）Ｒ６ＹＲ８Ｘ（ここで、ＹはＯ、Ｓ、ＮＨ及びＮＲ７からなる群より選ばれる）からなる群より選択され、
Ｒ６及びＲ８は、１〜２０の炭素原子を有するアルキレン基、３〜２０の炭素原子を有するシクロアルキレン基、及び単結合からなる群より選ばれ、
Ｒ５及びＲ７は、１〜２０の炭素原子を有するアルキル基、３〜２０の炭素原子を有するシクロアルキル基及び７〜２０の炭素原子を有するアルキルアリール基からなる群より選ばれる］を有し、
前記アルコキシ変性シルセスキオキサンを酸で完全に加水分解する際、前記アルコキシ変性シルセスキオキサンが、０．０５重量％〜１０重量％のアルコールを生成する、
構造部材。
【請求項４】
構造部材を具える空気入りタイヤであって、前記構造部材は、加硫ゴム複合体を含み、
前記加硫ゴム複合体は、スチールワイヤコード上の接着剤コーティングを有するスチールワイヤコードを含み、
前記接着剤コーティングは、アミノアルコキシ変性シルセスキオキサン、アミノ／メルカプタンｃｏ−アルコキシ変性シルセスキオキサン、アミノ／ブロックメルカプタンｃｏ−アルコキシ変性シルセスキオキサン、及びこれらのいずれかの混合物からなる群より選ばれるアルコキシ変性シルセスキオキサンを含み、前記アルコキシ変性シルセスキオキサンは、式：
【化４】
0005775821.tif 000015
［式中、ｗ、ｘ、ｙ及びｚはモル分率を示し、ｚはゼロではなく、ｗ、ｘまたはｙのうち少なくとも１つは必ず存在し、かつｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．００であり；
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４のうち少なくとも１つは必ず存在し、かつＲ６Ｚからなる群より選択され（ここで、ＺはＮＨ２、ＨＮＲ７及びＮＲ７２からなる群より選ばれる）、
残りのＲ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は同一であるか、異なっており、（ｉ）Ｈまたは１〜２０の炭素原子を有するアルキル基、（ｉｉ）３〜２０の炭素原子を有するシクロアルキル基、（ｉｉｉ）７〜２０の炭素原子を有するアルキルアリール基、（ｉｖ）Ｒ６Ｘ（ここで、ＸはＣｌ、Ｂｒ、ＳＨ、ＳａＲ７、ＮＲ７２、ＯＲ７、ＣＯ２Ｈ、ＳＣＯＲ７、ＣＯ２Ｒ７、ＯＨ、オレフィン、エポキシド、アミノ基、ビニル基、アクリレート、およびメタクリレートからなる群より選ばれ、ａは１〜８である）、および（ｖ）Ｒ６ＹＲ８Ｘ（ここで、ＹはＯ、Ｓ、ＮＨ及びＮＲ７からなる群より選ばれる）からなる群より選択され、
Ｒ６及びＲ８は、１〜２０の炭素原子を有するアルキレン基、３〜２０の炭素原子を有するシクロアルキレン基、及び単結合からなる群より選ばれ、
Ｒ５及びＲ７は、１〜２０の炭素原子を有するアルキル基、３〜２０の炭素原子を有するシクロアルキル基及び７〜２０の炭素原子を有するアルキルアリール基からなる群より選ばれる］を有し、
前記アルコキシ変性シルセスキオキサンを酸で完全に加水分解する際、前記アルコキシ変性シルセスキオキサンが、０．０５重量％〜１０重量％のアルコールを生成する、
空気入りタイヤ。
【請求項５】
硬化中のゴムのスチールへの接着性を向上させるスチール被覆用接着剤の製造方法であって、
前記接着剤は、アミノアルコキシ変性シルセスキオキサン、アミノ／メルカプタンｃｏ−アルコキシ変性シルセスキオキサン、アミノ／ブロックメルカプタンｃｏ−アルコキシ変性シルセスキオキサン、及びこれらのいずれかの混合物からなる群より選ばれるアルコキシ変性シルセスキオキサンを含み、前記アルコキシ変性シルセスキオキサンは、式：
【化５】
0005775821.tif 000016
［式中、ｗ、ｘ、ｙ及びｚはモル分率を示し、ｚはゼロではなく、ｗ、ｘまたはｙのうち少なくとも１つは必ず存在し、かつｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．００であり；
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４のうち少なくとも１つは必ず存在し、かつＲ６Ｚからなる群より選択され（ここで、ＺはＮＨ２、ＨＮＲ７及びＮＲ７２からなる群より選ばれる）、
残りのＲ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は同一であるか、異なっており、（ｉ）Ｈまたは１〜２０の炭素原子を有するアルキル基、（ｉｉ）３〜２０の炭素原子を有するシクロアルキル基、（ｉｉｉ）７〜２０の炭素原子を有するアルキルアリール基、（ｉｖ）Ｒ６Ｘ（ここで、ＸはＣｌ、Ｂｒ、ＳＨ、ＳａＲ７、ＮＲ７２、ＯＲ７、ＣＯ２Ｈ、ＳＣＯＲ７、ＣＯ２Ｒ７、ＯＨ、オレフィン、エポキシド、アミノ基、ビニル基、アクリレート、およびメタクリレートからなる群より選ばれ、ａは１〜８である）、および（ｖ）Ｒ６ＹＲ８Ｘ（ここで、ＹはＯ、Ｓ、ＮＨ及びＮＲ７からなる群より選ばれる）からなる群より選択され、
Ｒ６及びＲ８は、１〜２０の炭素原子を有するアルキレン基、３〜２０の炭素原子を有するシクロアルキレン基、及び単結合からなる群より選ばれ、
Ｒ５及びＲ７は、１〜２０の炭素原子を有するアルキル基、３〜２０の炭素原子を有するシクロアルキル基及び７〜２０の炭素原子を有するアルキルアリール基からなる群より選ばれる］を有し、
前記アルコキシ変性シルセスキオキサンを酸で完全に加水分解する際、前記アルコキシ変性シルセスキオキサンが、０．０５重量％〜１０重量％のアルコールを生成し、
前記方法は、
（ａ）反応混合物として、
（ｉ）水、
（ｉｉ）水に対する溶剤、
（ｉｉｉ）加水分解及び縮合触媒、
（ｉｖ）任意の弱酸、
（ｖ）アミノトリアルコキシシラン、及び
（ｖｉ）メルカプトアルキルトリアルコキシシラン、ブロックメルカプトアルキルトリアルコキシシラン及びこれらの混合物からなる群よりの任意の選択物、を組み合わせる工程；
（ｂ）前記反応混合物を０．５時間〜２００時間反応させて、前記アルコキシ変性シルセスキオキサンを生成させる工程；
（ｃ）前記アルコキシ変性シルセスキオキサンを前記反応混合物から回収する工程；及び（ｄ）０．０１％〜９８％の前記アルコキシ変性シルセスキオキサンを含有する、溶剤中の前記アルコキシ変性シルセスキオキサンの溶液を形成する工程、
を含む方法。
【請求項６】
スチールが埋め込まれた加硫ゴム組成物であって、
また、前記組成物は、アミノアルコキシ変性シルセスキオキサン、アミノ／メルカプタンｃｏ−アルコキシ変性シルセスキオキサン、アミノ／ブロックメルカプタンｃｏ−アルコキシ変性シルセスキオキサン、及びこれらのいずれかの混合物からなる群より選ばれるアルコキシ変性シルセスキオキサンを含み、前記アルコキシ変性シルセスキオキサンは、
式：
【化６】
0005775821.tif 000017
［式中、ｗ、ｘ、ｙ及びｚはモル分率を示し、ｚはゼロではなく、ｗ、ｘまたはｙのうち少なくとも１つは必ず存在し、かつｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．００であり；
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４のうち少なくとも１つは必ず存在し、かつＲ６Ｚからなる群より選択され（ここで、ＺはＮＨ２、ＨＮＲ７及びＮＲ７２からなる群より選ばれる）、
残りのＲ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は同一であるか、異なっており、（ｉ）Ｈまたは１〜２０の炭素原子を有するアルキル基、（ｉｉ）３〜２０の炭素原子を有するシクロアルキル基、（ｉｉｉ）７〜２０の炭素原子を有するアルキルアリール基、（ｉｖ）Ｒ６Ｘ（ここで、ＸはＣｌ、Ｂｒ、ＳＨ、ＳａＲ７、ＮＲ７２、ＯＲ７、ＣＯ２Ｈ、ＳＣＯＲ７、ＣＯ２Ｒ７、ＯＨ、オレフィン、エポキシド、アミノ基、ビニル基、アクリレート、およびメタクリレートからなる群より選ばれ、ａは１〜８である）、および（ｖ）Ｒ６ＹＲ８Ｘ（ここで、ＹはＯ、Ｓ、ＮＨ及びＮＲ７からなる群より選ばれる）からなる群より選択され、
Ｒ６及びＲ８は、１〜２０の炭素原子を有するアルキレン基、３〜２０の炭素原子を有するシクロアルキレン基、及び単結合からなる群より選ばれ、
Ｒ５及びＲ７は、１〜２０の炭素原子を有するアルキル基、３〜２０の炭素原子を有するシクロアルキル基及び７〜２０の炭素原子を有するアルキルアリール基からなる群より選ばれる］を有し、
前記アルコキシ変性シルセスキオキサンを酸で完全に加水分解する際、前記アルコキシ変性シルセスキオキサンが、０．０５重量％〜１０重量％のアルコールを生成し、
前記ゴム組成物が、スチールへの接着を促進する接着促進金属塩を含まない、
加硫ゴム組成物。
【請求項７】
構造部材を具える空気入りタイヤであって、前記構造部材は、加硫ゴム組成物を含み、
前記加硫ゴム組成物は、接着剤コーティングで被覆されていないスチールが埋め込まれており、
前記加硫ゴム組成物は、アミノアルコキシ変性シルセスキオキサン、アミノ／メルカプタンｃｏ−アルコキシ変性シルセスキオキサン、アミノ／ブロックメルカプタンｃｏ−アルコキシ変性シルセスキオキサン、及びこれらのいずれかの混合物からなる群より選ばれるアルコキシ変性シルセスキオキサンを含み、前記アルコキシ変性シルセスキオキサンは、式：
【化７】
0005775821.tif 000018
［式中、ｗ、ｘ、ｙ及びｚはモル分率を示し、ｚはゼロではなく、ｗ、ｘまたはｙのうち少なくとも１つは必ず存在し、かつｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．００であり；
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４のうち少なくとも１つは必ず存在し、かつＲ６Ｚからなる群より選択され（ここで、ＺはＮＨ２、ＨＮＲ７及びＮＲ７２からなる群より選ばれる）、
残りのＲ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は同一であるか、異なっており、（ｉ）Ｈまたは１〜２０の炭素原子を有するアルキル基、（ｉｉ）３〜２０の炭素原子を有するシクロアルキル基、（ｉｉｉ）７〜２０の炭素原子を有するアルキルアリール基、（ｉｖ）Ｒ６Ｘ（ここで、ＸはＣｌ、Ｂｒ、ＳＨ、ＳａＲ７、ＮＲ７２、ＯＲ７、ＣＯ２Ｈ、ＳＣＯＲ７、ＣＯ２Ｒ７、ＯＨ、オレフィン、エポキシド、アミノ基、ビニル基、アクリレート、およびメタクリレートからなる群より選ばれ、ａは１〜８である）、および（ｖ）Ｒ６ＹＲ８Ｘ（ここで、ＹはＯ、Ｓ、ＮＨ及びＮＲ７からなる群より選ばれる）からなる群より選択され、
Ｒ６及びＲ８は、１〜２０の炭素原子を有するアルキレン基、３〜２０の炭素原子を有するシクロアルキレン基、及び単結合からなる群より選ばれ、
Ｒ５及びＲ７は、１〜２０の炭素原子を有するアルキル基、３〜２０の炭素原子を有するシクロアルキル基及び７〜２０の炭素原子を有するアルキルアリール基からなる群より選ばれる］を有し、
前記アルコキシ変性シルセスキオキサンを酸で完全に加水分解する際、前記アルコキシ変性シルセスキオキサンが、０．０５重量％〜１０重量％のアルコールを生成する、
空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
この発明は、ゴム組成物と、ゴムストック中に埋め込まれたスチールのワイヤ及びケーブルのような金属補強コードとの、接着性及び接着保持性を改善することを目的とする。金属または繊維によって補強された、このようなストックの平坦なシートまたはストリップは、タイヤ、タイヤのリトレッド用の修繕ストック、コンベアベルト、ホースなどの製造においてプライまたは他の部材として利用され、当該技術分野では、ゴムスキムストックと呼ばれている。スキムは、補強フィラメントまたはコードの上の、ゴムの比較的薄い層またはコーティングのことを指す。他の例として、モーターマウントやゴルフクラブのシャフトなど、より厚いゴムを金属上に結合させることもできる。
【０００２】
最新技術のゴム製品の製造において、特にスチールベルトを配したバイアス及びラジアルタイヤの製造において、スチールワイヤまたはスチールケーブルでゴムスキムストック材料を補強することは通常の技術となっている。金属補強ゴムのより重要な使用法の１つとして、ベルトとしての使用が挙げられ、これらのベルトの１以上がトレッドストックの真下において実質周方向に配向して配されて、膨張やそれに続く荷重の間もタイヤの品質と形状を維持している。金属補強ゴムスキムストックが使用される他の領域としては、タイヤのボディプライ、ビードまたはチェーファーが挙げられる。
【０００３】
加硫可能なゴムとスチール補強コードの間の接着を促進する方法としては、公知の方法が存在する。多様な金属塩または複合体または他の添加剤が、金属に対するコーティングとして、またはゴム組成物中の一成分として使用されてきた。例えば、スチール補強コードは、一般的に、ブラス、亜鉛または青銅のような金属でめっきされ、加硫ゴムへの接着性を促進及び保持するように設計されている。また、それをゴム配合物内の接着促進剤と組み合わせることも一般的である。例えば、このような接着促進剤としては、コバルト塩添加剤、ＨＲＨ系（ヘキサメチレンテトラミン、レゾルシノール、水和したシリカ）、シランなどが挙げられる。特に、タイヤ工業において、ワイヤのゴムスキムストックへの接着は、ブラスめっきスチールワイヤと、高濃度の硫黄、樹脂及びコバルト塩を含有する特定の処方のゴムとの使用により何年間も実現されてきた。しかしながら、ゴム内へ接着促進剤を組み込むこと、またはワイヤのコーティングとして接着促進剤を組み込むことで、加硫組成物の作用特性と性能に変化が生じ得、特に、熱及び熱酸化による老化への耐性が実質的に変化し得る。さらに、組成物中にこれらの化合物を組み合わせるとコストがかさみ、また、これら化合物中の金属は時折希少であることもある。これらの系においては、補強材の接着性能は時折十分ではなく、得られる結合力は時間経過とともに減少していき、熱老化及び／または熱酸化老化への耐性に乏しく、特に水の存在下で腐食し易いものであった。
【０００４】
最重要課題として、初期及び老化後の接着性の両方を改善する努力が続けられる中で、アルコキシオルガノシロキサンの化学特性が注目されてきた。近年、我々は、アミノシラン、メルカプトシラン、またはこれらの混合物を含む化合物を、硬化前にゴム組成物に組み合わせることによって、加硫可能なゴム組成物と、めっきされたまたはめっきされていない（例えばブライト）スチールとの間の、金属の接着性及び金属の接着保持性が改善され、かつ、熱及び湿度老化を改善できることを発見した。（例えば、米国特許第7,201,944号）。
【０００５】
しかしながら、他方で、アルコキシオルガノシラン混合物のアルコール溶液を金属めっきされたワイヤコードへ塗布して、薄膜を熱処理すると、接着剤溶液は、湿度硬化に関して、その使用可能な期間が限られてしまう、という問題が生じる。薄層それ自体は水に不溶であるため、溶媒として使用される揮発性有機化合物（VOC）のアルコールの揮発により、環境問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７，２０１，９４４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、いまだ、ワイヤを処理して、硬化中にゴムストックのワイヤへの接着を促進するコーティングをもたらす方法を提供することが望まれている。また、めっきされていない、または金属めっきされたワイヤに対する接着性コーティングの提供にも需要がある。さらに、全ての種類のゴムに使用でき、ゴム加硫物に特別な接着添加剤（コバルト、樹脂、及び高濃度の硫黄（ただし、これらに限定されない））を添加する必要のない、接着促進剤の提供にも需要がある。特に、補強材の接着性能を向上させて、時間経過に伴う分解、特に熱老化及び／または熱酸化老化、特には水存在下での腐食に耐性を有する、十分な結合を実現させることが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
参照してその開示の全体を取り込む、2006年3月23日に出願された「低揮発性有機化合物（VOC）排出量のシリカ補強ゴムの配合」という名称の我々の米国特許出願第11／387,569号において、我々は、従来、ゴムの配合に使用されてきたアルコキシシラン含有のシリカカップリング剤及び／またはシリカ分散剤と比べて、発生するアルコールを減じることができるアルコキシ変性シルセスキオキサン（ＡＭＳ）化合物及びコ−アルコキシ変性シルセスキオキサン（ｃｏ−ＡＭＳ）化合物の調製を開示した。プラント内での環境条件をさらに向上させることに加えて、ＡＭＳ及びｃｏ−ＡＭＳ化合物の使用時に生成するアルコールの量が減ることで、ゴム補強性の向上、ポリマー−充填剤相互作用の向上及び配合物の粘度の低減といった（これらに限定されない）向上した特性を１つ以上有し、湿潤または雪上トラクションが向上し、転がり抵抗が低く、反発弾性が向上し、ヒステリシスが低減されているタイヤを提供する加硫ゴム配合物がもたらされる。
【０００９】
ここで、予想外なことに、アミノアルコキシ変性シルセスキオキサン（アミノＡＭＳ）、及び／またはアミノｃｏ−ＡＭＳ化合物（メルカプトシラン及び／またはブロックメルカプトシランを含有していてもよい）は、ワイヤのゴムストックへの接着に際して、めっきの有無にかかわらず、金属ワイヤの被覆に優れた接着剤であることが分かった。さらに、予想外なことに、アミノｃｏ−ＡＭＳ化合物を含む加硫ゴム組成物が、アミノｃｏ−ＡＭＳを含有しない加硫ゴム組成物と比較して、湿度老化後も、めっきされていないスチールに対する接着性が高いことが発見された。
【００１０】
特に適した構成において、アミノＡＭＳは、アミノ／メルカプタンｃｏ−ＡＭＳを含有する。本開示において使用される「アミノ／メルカプタンｃｏ−ＡＭＳ」との用語は、他に設定がない限りにおいて、アミノ／ブロックメルカプタンｃｏ−ＡＭＳを含むものとする。「アミノＡＭＳ」との用語は、他の分子、特にはゴムと反応可能な基（これに限定されない）を有するものを含み得るアミノｃｏ−ＡＭＳも包含する。このような基としては、特に限定はされないが、アクリレート、メタクリレート、アミノ、ビニル、メルカプト、硫黄及びスルフィド基等が挙げられる。
【００１１】
さらに、アミノＡＭＳ及び／またはアミノ／メルカプタンｃｏ−ＡＭＳ接着剤が、すべての種類のゴムに使用でき、ゴム加硫物に特別な接着添加剤（コバルト、樹脂、及び高濃度の硫黄（ただし、これらに限定されない））を使用することを必要としないことが判明した。特に、予想外なことに、アミノＡＭＳ及び／またはアミノｃｏ−ＡＭＳ化合物の、ワイヤのゴムへの結合のための接着剤としての使用により、補強材の接着性能が向上し、時間経過での分解に対する耐性、特には熱老化及び／または熱酸化老化に対する耐性、特には水存在下での腐食への耐性を有する、十分な結合が得られることが判明した。
【００１２】
本発明は、アミノＡＭＳ化合物及び／またはアミノｃｏ−ＡＭＳ化合物を含む接着剤及び／または接着剤溶液を調製する方法、及び接着剤自体を提供する。本発明はさらに、加硫可能なゴムストック中に埋め込まれたスチールを含み、アミノＡＭＳ及び／またはアミノｃｏ−ＡＭＳ化合物を含む接着剤のコーティングを含む、ゴム複合体を提供する。さらに、加硫ゴム複合体を含み、金属接着性と金属接着保持性が改善された空気入りタイヤ用の構造部材と、前記構造部材を具える空気入りタイヤを提供する。
【００１３】
また、本発明は、めっきされていないスチールが埋め込まれており、かつアミノアルコキシ変性シルセスキオキサンを含む加硫ゴム組成物を提供する。特に、該加硫ゴム組成物は、アミノアルコキシ変性シルセスキオキサンを含有しない加硫ゴム組成物を比べて、湿度老化後のスチールとの接着性が向上していた。本発明は、さらに、加硫ゴム組成物とスチール（特に限定されないが、例えばスチールコード）を含む構成材を具える空気入りタイヤを提供する。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
硬化中のゴムのスチールへの接着性を向上させるスチール被覆用接着剤は、アミノＡＭＳ、アミノ／メルカプタンｃｏ−ＡＭＳ、アミノ／ブロックメルカプタンｃｏ−ＡＭＳ、及びこれらの弱酸で中和された固体またはその水性溶液、及びこれらの混合物からなる群より選ばれる１種以上の化合物を含み、式：
【化１】
0005775821.tif 000002
［式中、ｗ、ｘ、ｙ及びｚはモル分率を示し、ｚはゼロではなく、ｗ、ｘまたはｙのうち少なくとも１つは必ず存在し、かつｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．００であり；
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４のうち少なくとも１つは必ず存在し、かつＲ６Ｚからなる群より選択され（ここで、ＺはＮＨ２、ＨＮＲ７及びＮＲ７２からなる群より選ばれる）、
残りのＲ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は同一であるか、異なっており、（ｉ）Ｈまたは１〜約２０の炭素原子を有するアルキル基、（ｉｉ）３〜約２０の炭素原子を有するシクロアルキル基、（ｉｉｉ）７〜約２０の炭素原子を有するアルキルアリール基、（ｉｖ）Ｒ６Ｘ（ここで、ＸはＣｌ、Ｂｒ、ＳＨ、ＳａＲ７、ＮＲ７２、ＯＲ７、ＣＯ２Ｈ、ＳＣＯＲ７、ＣＯ２Ｒ７、ＯＨ、オレフィン、エポキシド、アミノ基、ビニル基、アクリレート、メタクリレートからなる群より選ばれ、ａは１〜約８である）、（ｖ）Ｒ６ＹＲ８Ｘ（ここで、ＹはＯ、Ｓ、ＮＨ及びＮＲ７よりなる群より選ばれる）からなる群から選択され、
Ｒ６及びＲ８は、１〜約２０の炭素原子を有するアルキレン基、３〜約２０の炭素原子を有するシクロアルキレン基、及び単結合からなる群より選ばれ、
Ｒ５及びＲ７は、１〜約２０の炭素原子を有するアルキル基、３〜約２０の炭素原子を有するシクロアルキル基及び７〜約２０の炭素原子を有するアルキルアリール基からなる群より選ばれる］で表わされるアミノアルコキシ変性シルセスキオキサン（ＡＭＳ）を含む。
【００１５】
接着剤を構成するアミノアルコキシ変性シルセスキオキサンの混合物は、反応性アルコキシシリル基を有する、開放状かご構造または梯子様構造のアミノアルコキシ変性シルセスキオキサンから実質的になり、閉鎖状かご構造化された多面体オルガノシルセスキオキサンを実質的に含まない。理論に拘束されるものではないが、各分子中の、１以上のＲ１シラン原子、Ｒ２シラン原子及びＲ３シラン原子は、アルコキシ（ＯＲ）基を有するシランに結合するものと考えられる。本発明の接着剤におけるアミノＡＭＳ構造とは対照的に、多面体オリゴマー状シルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）等の閉鎖状かご構造は、実質的にＳｉ−ＯＲ（アルコキシシラン）結合を含まず、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合のみを含む。
【００１６】
アミノアルコキシ変性シルセスキオキサン接着剤のＲ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４基のうち、少なくとも１つは、エラストマーに結合可能な基を含む。このような基としては、アクリレート、メタクリレート、アミノ、ビニル、メルカプト、硫黄及びスルフィド基などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。ある実施形態においては、接着性アミノアルコキシ変性シルセスキオキサンのＲ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４基のうち、少なくとも１つが、メルカプトアルキル基、ブロックメルカプト基及び約２〜約８個の硫黄原子を含有する有機基等（これらに限定されない）であってもよい。硬化中のスチールへのゴムの接着性を高める、スチールワイヤ被覆用の接着剤としての使用に特に適した実施形態においては、アミノＡＭＳは、アミノ／メルカプタンｃｏ−ＡＭＳを含有する。
【００１７】
本発明の接着剤の好適な実施形態において、アミノアルコキシ変性シルセスキオキサンは、弱酸で中和された水性溶液であり、そのｐＨは約６．５〜約４．０、より好ましくは約６．０〜約５．０である。弱酸のｐＫａは、約３．５〜約６．５であることが好ましい。例えば、弱酸としては、酢酸、アスコルビン酸、イタコン酸、乳酸、リンゴ酸、ナフタル酸、安息香酸、ｏ−トルイル酸、ｍ−トルイル酸、ｐ−トルイル酸等、及びそれらの混合物等の弱酸のカルボン酸が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１８】
また、接着剤は、水、アルコール、炭化水素、クロロカーボン、エステル、エーテル及びこれらの混合物のような、アミノＡＭＳの溶剤を含むアミノＡＭＳ溶液を含むことができ、この溶液は、約０．０１％〜約９８%のアミノＡＭＳを含有する。非限定的な例として、溶剤は、水、エタノール、ヘキサン、トルエン、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、１，３−ジオキソラン、アセトン、ジエチルエーテル、酢酸エチル、アセトニトリル及びこれらの混合物を、独立して含有することができる。
【００１９】
上述の、硬化中のスチールへのゴムの接着性を高めるためのスチール被覆用の接着剤の製造方法は、（ａ）反応混合物として、（ｉ）水、（ｉｉ）水に対する溶剤、（ｉｉｉ）加水分解及び縮合触媒、（ｉｖ）任意的な弱酸、（ｖ）アミノトリアルコキシシラン、及び（ｖｉ）メルカプロアルキルトリアルコキシシラン、ブロックメルカプトアルキルトリアルコキシシラン、及びこれらの混合物からなる群からの任意の選択物、を組み合わせる工程；（ｂ）反応混合物を約０．５時間〜約２００時間反応させて、アミノアルコキシ変性シルセスキオキサンを生成させる工程；（ｃ）反応混合物からアミノアルコキシ変性シルセスキオキサンを回収する工程、及び（ｄ）溶媒中に約０．０１％〜約９８％のアミノＡＭＳを含む、アミノＡＭＳの接着性の溶剤溶液を形成する工程、を含むことができる。
【００２０】
接着性アミノＡＭＳに対する溶剤としては、水、アルコール、炭化水素、クロロカーボン、エステル、エーテル、及びこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。例えば、好適な溶媒としては、水、エタノール、ヘキサン、トルエン、トトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、１，３−ジオキソラン、アセトン、ジエチルエーテル、酢酸エチル、アセトニトリル及びこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。好適には、接着剤溶液は、約０．０１％〜約９８％のアミノＡＭＳを含み、より好適には、約０．０２％〜約５０％、約０．０２％〜約２０％、約０．５％〜約５％、約０．１％〜約２％、または約０．２％〜約１％のアミノＡＭＳを含む。
【００２１】
接着剤溶液として使用する、好適なアミノＡＭＳとアミノ／メルカプタンｃｏ−ＡＭＳ化合物の製造方法は、2007年12月31日に出願された、我々の米国仮特許出願第61/017,932号及び第61/018,213号、及び下記の実施例に開示されている。しかしながら、これらの例は、発明を限定するものではない。この開示の教示から、化合物の他の製造方法は、当業者にとって明らかとなるであろう。
【００２２】
簡潔に言うと、一般的、かつ、非限定的な例において、本発明の接着剤は、アミノトリアルコキシシランを、加水分解及び縮合触媒存在下で、水性アルコール溶液中で加水分解及び縮合させることで製造された、アミノＡＭＳから製造することができる。反応は、実質的に全ての反応物がアミノＡＭＳまたはアミノｃｏ−ＡＭＳ化合物に変換されるのに十分な時間行われる。反応物の最終生成物への転化率は、反応物の濃度により制御できる。反応物の濃度が高いほど、反応時間は短くなる。反応温度は、溶剤の沸点より低い温度でさえあれば、それほど重要ではなく、但し、反応用の圧力容器を使用すれは、より高温の使用も可能となる。例えば、室温（約２５℃）〜約６０℃〜約１００℃の反応温度で、ほぼ同当量のアミノＡＭＳ生成物が得られる。そして、アミノＡＭＳ生成物は、最初にアミンと触媒の中和を行った後、溶剤の蒸留により、反応混合物から取り除かれる。水による溶媒交換により、安定した水性濃縮溶液が得られる。
【００２３】
全反応物がアミノＡＭＳ生成物へと変換されるまでの時間は、最初の反応物の濃度と、任意に追加された反応物及び／または反応中の温度によって変化する。しかしながら、追加の反応物を使用しない場合、該時間は、約０．５時間〜約２００時間、特には０．７５時間から約１２０時間、または約１時間〜約７２時間の範囲内とすることができる。
【００２４】
加水分解及び縮合触媒は、強酸、強塩基、強有機酸、強有機塩基、固体強カチオン樹脂、及びこれらの混合物とすることができる。接着剤として使用するアミノＡＭＳ化合物の製造に使用する、好適な加水分解及び縮合触媒としては、塩酸、硫酸、リン酸、トルエンスルホン酸等の強酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等の強塩基、及び、ＤＢＵ（１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデカ−７−エン）、ＤＢＮ（１，５−ジアザビシクロ−［４．３．０］ノナ−５−エン）、イミダゾール、グアニジン等の強有機酸または強有機塩基、及びこれらの混合物が知られているが、これらに限定されるものではない。また、加水分解及び縮合触媒としては、2007年12月31日に出願された我々の米国仮特許出願第61/017,932号に記載される樹脂を使用したアミノＡＭＳ化合物の製造方法に特に開示されているような、好適な固体の強カチオン樹脂が挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００２５】
強酸、強有機酸または固体強カチオン樹脂を、加水分解及び縮合触媒として使用する場合、反応混合物に弱酸性緩衝液を添加することが好ましい。アミノＡＭＳの調製中に、反応混合物中の弱酸性緩衝液を用いて、アミン官能基を中和するので、強酸が加水分解及び縮合触媒として機能し得る。また、弱酸緩衝液（ＡＭＳ触媒ではない）は、安定化剤としても働くので、水中のアミン塩が更に縮合して不溶性のゲル構造体を生成することがない。弱酸緩衝液は、約３．５〜約６．５のｐＫａを有する。例えば、好適な弱酸緩衝液としては、酢酸、アスコルビン酸、イタコン酸、乳酸、リンゴ酸、ナフタル酸、安息香酸、ｏ−トルイル酸、ｍ−トルイル酸、ｐ−トルイル酸、及びこれらの混合物等の弱いカルボン酸が挙げられるが、これらに限定されるものではない。反応混合物中の弱酸緩衝液の量は、アミンに対する酸の当量して、約０．５〜約２モル当量の範囲内とすることができる。
【００２６】
さらに、塩酸を使用して調製されたアミノ／メルカプト官能化ｃｏ−ＡＭＳの水性溶液の使用により、スチールコードのゴムへの良好な接着性が見られるが、長期使用を妨げうる顕著な副反応が生じ得る。第一の副反応は、低速のゲル生成であるが、これは、接着剤を蒸留水で希釈する際に、ｐＨが６．２以上になると生じる。この問題を解決するために、上記の酢酸等の弱酸緩衝液を使用して、希釈及び経時変化でのｐＨの上昇を防ぐことができる。時折みられる第二の副反応は、少し濁ったＡＭＳの生成であり、上記のアミン等の強塩基または強有機塩基を酸の代わりに触媒として使用した場合に生じる。生成した溶液の濁りは、塩基で触媒されたｃｏ−ＡＭＳ生成物に少量の水素化ホウ素ナトリウムを加えることで解消し得る。その結果として、アミノ／メルカプトｃｏ−ＡＭＳの透明な水性で安定な溶液を生成させることができる。しかしながら、本発明は、水素化ホウ素ナトリウムの使用に限定されるものではなく、当業者に知られる、Ｓ−Ｓ単結合を解離させてＳＨ結合を生成させる他の還元剤も、本方法に適したものとなろう。
【００２７】
下記に例示する一実施例において、加水分解及び縮合触媒は、固体の強カチオン性加水分解及び縮合触媒を含む。アミノＡＭＳ化合物を生成する本方法においては、弱酸緩衝液を反応混合物中で使用して、アミノＡＭＳの調製の間、アミン官能基を中和するので、固体の強カチオン性樹脂は、加水分解及び縮合触媒として機能することができる。弱酸緩衝液（ＡＭＳ触媒ではない）は、安定化剤としても働くことができるので、水中のアミン塩がさらに縮合して、不溶性のゲル状構造体を生成することがない。本方法においては、固体の強カチオン触媒は、ろ過等により、沈殿物として容易に反応混合物から回収することができ、次の反応に再利用することができる。本方法の使用の利点は、回収したアミノＡＭＳ生成物が、強酸触媒の残渣を含まないか、実質的に含まないことである。本方法は、さらに触媒のリサイクルのために、反応混合物から固体の強カチオン触媒を回収する工程を含むことができる。
【００２８】
アミノＡＭＳの生成に使用される固体の強カチオン性加水分解及び縮合触媒の好適なものとしては、市販の、不溶性重合体材料に結合したスルホン酸基を有するカチオン交換樹脂が挙げられるが、これに限定されるものではない。例えば、これらの固体樹脂は、かなり低いｐＫａ（＜１．０）を呈する強カチオン交換剤である、Ｈ＋カウンターイオンを含む。非限定的な実施例として、このようなカチオン交換樹脂は、約１パーセントから約８パーセントのジビニルベンゼンで架橋したポリスチレンをスルホン化（スルホン酸での処理）することによって調製できる。好適な市販の強カチオン交換樹脂の例としては、Amberlite IR-120、Amberlyst A-15、Purolite C-100、及び any of the Dowex（登録商標）50WXシリーズ樹脂の全てのＨ＋イオン型が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの樹脂は、通常は約４００メッシュから約５０メッシュの粒径を有するゲルビーズである。粒径は、本発明の本方法においては、さほど重要ではない。ポリマーストリップ、ポリマーメンブレン等（ただし、これらに限定されない）の他の種類の強カチオン用の固体担体についても言及し、これらも本発明の範囲内である。固体の強カチオン触媒は、アミノＡＭＳ接着剤またはアミノｃｏ−ＡＭＳ接着剤を抽出した後、反応混合物からろ過等で単純に分離できるように、反応槽の底に沈殿（または沈下）するような、物理的形態であることが好ましい。
【００２９】
一般的に、アミノｃｏ−ＡＭＳ化合物を含む好適な接着剤は、アミノトリアルコキシシランを、例えば、メルカプトアルキル官能基を導入するためにメルカプトアルキルトリアルコキシシランと、または、ブロックメルカプトアルキル官能基を導入するためにブロックメルカプトアルキルトリアルコキシシランと、共加水分解及び共縮合させることで製造できる。他の形態においては、上記で引用する米国特許出願第11/387,569号に開示されるように、ブロック化剤は、縮合反応後のＳＨ基を有するアミノＡＭＳ接着剤に結合させることができる。
【００３０】
好適なアミノトリアルコキシシラン反応物の例としては、３−[Ｎ−（トリメトキシシリル）−プロピル]−エチレンジアミン、３−[Ｎ−（トリエトキシシリル）−プロピル]−エチレンジアミン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。好適な硫黄含有トリアルコキシシランの例としては、メルカプトアルキルトリアルコキシシラン、ブロックメルカプトアルキルトリアルコキシシラン、３−メルカプトプロピルトリアルコキシシラン、３−チオアシルプロピルトリアルコキシシラン、３−チオオクタノイルプロピルトリアルコキシシラン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３１】
本開示において使用される「ブロックメルカプトアルキルトリアルコキシシラン」との用語は、シリカ反応性メルカプトシラン部には影響を与えず、分子のメルカプト部分をブロックする（即ち、メルカプトの水素原子が、他の基（以降「ブロック基」と称する）で置換される）ブロック部を有する、メルカプトシランシリカカップリング剤として定義される。好適なブロックメルカプトシランとしては、米国特許第6,127,468号；第6,204,339号；6,528,673号；6,635,700号；6,649,684号；6,683,135号で開示されているものが挙げられるが、これらに限定されるものではなく、また、開示されている例については、これらの開示を参照して本明細書に取り込む。本開示の目的では、シリカ反応性「メルカプトシラン部」を、３−メルカプトプロピルトリエトキシシランの分子量と等量の分子量と定義することである。脱ブロック化剤は、ゴムの配合中またはゴムの配合後（例えば、硬化中などの製造工程後段）に、シリカ−シラン反応の後で、加えることができ、メルカプトシランの硫黄原子を迅速にゴムに結合させることができる。脱ブロック化剤は、脱ブロック化を要するいかなる混合段階であっても、配合プロセスの間であれば、いつでも単独の成分として添加することができる。脱ブロック化剤の例は、当業者に周知である。
【００３２】
本発明に係る接着剤においては、アミノＡＭＳ及び／またはアミノ／メルカプタンｃｏ−ＡＭＳは、2006年3月23日に出願された米国特許出願第11/387,569号に記載されているもの等のいかなるＡＭＳ及び／またはｃｏ−ＡＭＳとも組み合わせることができる。
【００３３】
アミノＡＭＳまたはアミノｃｏ−ＡＭＳ接着剤のそれぞれの特徴は、反応性アルコキシシリル基の存在量が低レベルであり、生成物の加水分解によって放出されるアルコール量がごく少量なことである。即ち、生成物を実質全体的に酸加水分解で処理する際、ｚのアルコキシシリル基が、約０．０５重量％〜約１０重量％のアルコールしか生成しない。好適には、生成するアルコールの量は、約０．５重量％から約８重量％であり、さらに好適には、生成するアルコールの量は、約１重量％から約６重量％である。
【００３４】
最終的なアミノＡＭＳ接着剤またはアミノｃｏ−ＡＭＳ接着剤生成物の、それぞれの反応性アミノアルコキシシリル残基の量は、Rubber Chemistry & Technology 75, 215 (2001)で発行された方法によって、生成物から回収し得るアルコールの量によって計測することができる。端的にいうと、生成物の試料を、シロキサン加水分解試薬（０．２Ｎ  トルエンスルホン酸／０．２４Ｎ  水／１５％  ｎ−ブタノール／８５％  トルエン）を用いた全量酸加水分解によって処理する。この試薬は、エトキシシラン（ＥｔＯＳｉ）残基またはメトキシシラン（ＭｅＯＳｉ）残基と定量的に反応し、これにより、エタノールまたはメタノールの実質全量が解放され、ヘッドスペース／ガスクロマトグラフィー技術によって、計測され、試料の重量に対するパーセンテージで表示される。
【００３５】
アミノＡＭＳ及び／またはアミノｃｏ−ＡＭＳ生成物は、ゴムに対する、優れた金属接着性と金属接着保持性を有する構造部材に使用する接着剤として、特に有用である。本発明は、加硫可能なゴムストックに埋め込まれたスチールを含むゴム複合体を包含し、前記スチールは、上記の方法に従って調製された、アミノＡＭＳ、アミノ／メルカプタンｃｏ−ＡＭＳ、アミノ／ブロックメルカプタンｃｏ−ＡＭＳ、及びこれらの混合物からなる群より選択されたアミノアルコキシ変性シルセスキオキサン（ＡＭＳ）を含む接着剤のコーティングを有する。
【００３６】
他の実施形態においては、加硫可能なゴムストックは、約０．５ｐｈｒから約２０ｐｈｒのアミノＡＭＳ及び／またはアミノｃｏ−ＡＭＳを含むことができ、アミノＡＭＳ及び／またはアミノｃｏ−ＡＭＳは、配合の間に、特に、ベルトスキムストックに使用されるようなゴムストック（ただし、限定されない）に加えられる。次に、被覆されていない（接着剤を有さない）スチールを、ストック内に埋めこむことができる。下記の実施例に例示するように、このようなゴムストックは、アミノアルコキシ変性シルセスキオキサンを含有しない加硫ゴム組成物と比較して湿度老化の後の金属への接着性が向上していた。
【００３７】
本発明の実施において、従来のスチールはいずれも使用できる。非限定的な例としては、低、中、及び高カーボングレードのスチールが挙げられる。低カーボンスチールが特に好ましい。ゴム複合体にスチールワイヤコードを使用する場合、ワイヤコードとしては、めっきされていないスチールコード、ブラスめっきスチールコード、亜鉛めっきスチールコード、青銅めっきスチールコード、少なくとも一部がブライトスチールであるめっきスチールコード、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されるものではない。スチールワイヤコードは、ゴム工業の分野の通常の知識を有する者によく知られる通常の方法で、加硫可能なゴムストックに埋設することができる。特に、本発明の接着剤を使用する場合、金属のゴムへの接着を促進する特別な添加剤が必要とされないことが判明した。そのため、複合体に使用するゴムは、スチールへの接着性を促進する金属塩、錯体のような添加剤を実質的に含まないことが可能で、任意選択的にレゾルシノールを含まないことも可能である。
【００３８】
金属製補強材を埋め込まれた空気入りタイヤに好適なゴムは、このようなタイヤの作製に適したゴムスキムストックとすることができる。しかしながら、本発明は、スキムストックに限定されるものではない。合成及び天然ゴムの両方を、本発明の加硫可能なゴム組成物中に使用してもよい。これらのゴムは、エラストマーと称してもよく、特に限定されるものではないが、天然または合成のポリ（イソプレン）（天然のポリイソプレンが好ましい）、ポリブタジエン及び共役ジエン単量体と１種以上のモノオレフィン単量体との共重合体等のエラストマー状のジエン重合体が挙げられる。好適なポリブタジエンゴムは、エラストマー状であり、約１〜３％の１，２−ビニル含量、約９６〜９８％のｃｉｓ−１，４含量を有する。約１２％以下の１，２−含量を有する他のブタジエンゴムも、他の成分の量を適宜調整するのに適しており、実質的には、いかなる高ビニルのエラストマー状ポリブタジエンも使用することができる。共重合体は、１，３−ブタジエン、２−メチル−１，３−ブタジエン−（イソプレン）、２，３−ジメチル−１，２−ブタジエン、１，３−ペンタジエン、１，３−ヘキサジエン等の共役ジエン、及び前記ジエンの混合物から得られる。
【００３９】
モノオレフィンの単量体としては、スチレン、アルファ−メチルスチレン、ビニルナフタレン、ビニルピリジン等、及びこれらの混合物のようなビニル芳香族モノマーが挙げられる。共重合体は、共重合体の総重量に対して５０重量％以下のモノオレフィンを含有していてもよい。好適な共重合体は、共役ジエン、特にはブタジエン、及びビニル芳香族炭化水素、特にはスチレンの共重合体である。好適には、ゴム配合物は、約３５重量％以下、より好適には１５〜２５重量％のスチレンブタジエンランダム共重合体を含むことができる。
【００４０】
上記の共役ジエンの共重合体と、その調製方法は、ゴム業界及び重合体業界においてよく知られている。重合体及び共重合体の多くは市販されている。本発明の実施は、上記に記載されるいかなるゴムにも限定されず、またいかなるゴムも除外しない。
【００４１】
本発明の実施において使用されるゴム重合体は、１００重量部の天然ゴムを含有していてもよく、また１００重量部の合成ゴムを含有していてもよく、また、例えば７５重量部の天然ゴムと２５重量部のポリブタジエンのような天然ゴムと合成ゴムの混合物でもよい。しかしながら、重合体の種類は本発明の実施に際して限定されるものではない。
【００４２】
接着剤を被覆したワイヤコードを含む、加硫可能なゴム組成物は、次いで通常のタイヤ製造技術に従って加工できる。同様に、タイヤは、標準的なゴム硬化技術を使って、最終的に製造される。ゴムの配合と、従来より使用されている添加剤についてのさらなる説明のためには、StevensのThe Compounding and Vulcanization of Rubber, Rubber Technology, Second Edition (1973 Van Nostrand Reibold Company)を参照でき、その開示を参照して本明細書に取り込む。補強されたゴム配合物は、約０．１から１０ｐｈｒの公知の加硫剤を使用して、従来からの方法で硬化できる。好適な加硫剤の一般的な開示としては、Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 3rd ed., Wiley Interscience, N. Y. 1982, Vol. 20, pp. 365 to 468、特にはVulcanization Agents and Auxiliary Materials, pp. 390 to 402, 又は Vulcanization by A. Y. Coran, Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Second Edition (1989 John Wiley & Sons, Inc.) を参照することができ、両者の開示を参照して本明細書に取り込む。加硫剤は単独でも、組み合わせても使用できる。好適には、ゴム配合物は、硫黄で硬化される。硬化または架橋された重合体は、本開示の目的のために、加硫物とも称する。
【００４３】
本発明の接着剤組成剤は、タイヤのトレッドストックへの利用を含めて、構造部材を形成するために利用される。空気入りタイヤは、米国特許第5,866,171号、5,876,527号、5,931,211号及び5,971,046号に開示された構造に従って、製造でき、それらの開示を参照して本明細書に取り込む。接着剤組成物は、特に限定されるものではないが、サブトレッド、サイドウォール、ボディプライスキム、ビードフィラーサイドウォール、エペックス、チェーファー、サイドウォールインサート、ワイヤーコート、インナーライナー等の他のエラストマー状のタイヤ部品の形成にも使用できる。
【実施例】
【００４４】
下記の実施例は、硬化ゴムに対する金属の接着性及び接着保持性を向上させるアミノＡＭＳおよびアミノｃｏ−ＡＭＳ接着剤を含む、代表的なアミノＡＭＳとアミノｃｏ−ＡＭＳ生成物の製造方法を例示するものである。しかしながら、実施例は、特に限定的なものではなく、他のアミノＡＭＳ及びアミノｃｏ−ＡＭＳ生成物及び接着剤を、記載の方法で調製してもよい。さらに、この方法は例示に過ぎず、他の反応物を用いた生成物を製造する方法は、本願の明細書及び請求項に記載の発明の範囲から離れることなく、当業者によって選択し得る。
【００４５】
＜実施例１：３−アミノプロピルＡＭＳ塩酸塩の調製＞
１Ｌのフラスコに、３００ｍＬの純エタノール、２４．４２ｇの３−アミノプロピルトリエトキシシラン（１１０ミリモル）、２１．６ｍＬの１２Ｎ塩酸（２５９ミリモルの酸と９００ミリモルの水）、及び１６．６ｍＬの水（９２０ミリモル）を加えた。溶液は、撹拌によりすぐに濁ったが、室温で３日間静置することで、粘稠な半結晶性の物質が生成した。デカンテーションにより溶媒を除き、窒素パージにより、残りの溶媒を除き、真空乾燥をすることで、１６．２８ｇの白色結晶の塩酸塩を得た。理論上の収量（ＴＹ）は、１６．１３ｇであった。固体は、約１２０ｍＬの蒸留水に容易に溶解して、１４９．６９ｇの透明な溶液が生成し、該溶液は、全部で約１０．８％の固体を含み、密度は１．０３５ｇ／ｍＬであった。この溶液は、計算上のＡＭＳ濃度が、シリコーンで０．７６１Ｎであった。ｐＨは約１．０であった。水酸化ナトリウム標準液による滴定により、この溶液は０．００４５Ｎの遊離塩酸を有することが示された。
【００４６】
＜実施例２：３−メルカプトプロピル及び３−アミノプロピルのｃｏ−ＡＭＳ塩酸塩を４５：５５の割合で含むｃｏ−ＡＭＳの調製＞
アルコキシシラン成分を２３．３５ｇの３−アミノプロピルトリエトキシシラン（１０５．２ミリモル）及び１６．２７ｇの３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン（８４．６ミリモル）とした点を除き、実施例１と同様の手順を用いた。初期に濁った溶液が生成し、１８時間たっても変化はなかった。この溶液を窒素パージしながら５０℃〜６０℃に加熱することで、溶媒のほとんどを除去し、白色のワックス状の固体を得たが、この固体は、真空乾燥下でも特に変化しなかった。約１００ｍＬの水を加えることで、少し濁った溶液が生成し、少量の固体（０．５６ｇ）が取り除かれた。１３０．７２ｇの溶液は、さらに静置しても変化しなかった。この溶液の密度は１．０６１ｇ／ｍＬで、ｃｏ−ＡＭＳの計算上の濃度は１．４４Ｎであった。これは、総固体量が１９．４％であることを示す。滴定により、０．８００Ｎの遊離塩酸が存在することが示された。
【００４７】
＜実施例３：３−オクタノイルチオ−１−プロピル及び３−アミノプロピルのｃｏ−ＡＭＳ塩酸塩を３１：６９の割合で含むｃｏ−ＡＭＳの調製＞
アルコキシシラン成分を２８．６ｇの３−アミノプロピルトリエトキシシラン（１２９．２ミリモル）及び２１．４４ｇの３−オクタノイルチオ−１−プロピルトリエトキシシラン（ＮＸＴＴＭ）（５８．８ミリモル）とした点を除き、実施例１と同様の手順を用いた。初期に濁った溶液が生成し、１８時間たっても変化はなかった。この溶液を窒素パージしながら５０℃〜６０℃に加熱することで、溶媒のほとんどが除去され、白色のワックス状の固体が得られ、これを真空乾燥することで３３．６８ｇの白色結晶粉が得られた。撹拌可能な混合物を生成させるのに、約２００ｍＬの水を添加する必要があった。一晩の撹拌により少し濁った液体溶液が得られた。２８５．９ｇの溶液は、さらに静置しても変化せず、この溶液の密度は１．０２９ｇ／ｍＬで、ｃｏ−ＡＭＳの計算上の濃度は０．４７Ｎであった。これは、生成物の理論上の収量に基づいて、総固体量が８．１９％であることを示す。滴定により、０．０２２Ｎの遊離塩酸が存在することが示された。
【００４８】
＜実施例４：ＡＭＳ及びｃｏ−ＡＭＳ化合物の、ゴムへのワイヤ接着のための適用＞
浸漬法を採用して、市販のブラスめっきまたは亜鉛めっきスチールワイヤコードを、実施例１及び２で調製されたＡＭＳ及びｃｏ−ＡＭＳ溶液で被覆した。７本のワイヤからなる長さ３６０ｍｍのワイヤコードを数本、ＡＭＳまたはｃｏ−ＡＭＳ溶液で途中まで満たされた、直径１０ｍｍ、高さ３８０ｍｍの試験用チューブにそれぞれ配置した。浸漬時間は５分間を目標とした；しかしながら、実施例１〜３に示したように、溶液中に存在する遊離塩酸の量により、浸漬時間は３０秒未満としたが、これは、水素の発泡及び発生により、ワイヤ上を酸が攻撃していたことが判明したためである。この浸漬の後、全てのワイヤコードをチューブより取り出し、余分な溶液は清浄な布で拭き取り、ワイヤコードを清浄なアルミニウムトレイ内に置いた。被覆されたワイヤコードを入れたトレイを１００℃の乾熱機内で２０分間乾燥させ、試験用パッドの調製の前に、残った水分を全て除去した。
【００４９】
試験用パッド調製に使用されたスチールコードスキム配合物は、表１に示すように、高濃度の硫黄、樹脂およびコバルトを含有する試験用ベルトスキム配合物である。
【００５０】
【表１】
0005775821.tif 000003
＊  レゾルシノール−ホルムアルデヒド樹脂
＊＊  コバルトボロ−ネオデカノエート
＊＊＊  ヘキサメトキシメチルメラミン
【００５１】
前記のスキムストックの処方は、本発明の実施の評価を可能とするためのみに提示するものである。本発明は、この特定の処方に限定されるものではない。さらに、本発明では、下記により完全に詳細を説明するように、コバルト、高濃度硫黄、及び樹脂（これらに限定されない）のようなゴム結合性材料を含有しないスキムストックにも使用できる。
【００５２】
ブラスめっきスチールワイヤコードは、63％の銅と37％の亜鉛からなるコーティングを具えていた。亜鉛めっきスチールワイヤコードは、100％亜鉛からなるコーティングを具えていた。上記に示したように、試験に使用しためっきスチールコードの具体的な構造は、２本のワイヤのストランドが７本のストランドで囲繞され、さらに７本のストランドが１本のストランドで束ねられたものである。この配置または形式は、一般的には７／２＋１（7 over 2 plus 1）スチールコード形式と称されている。この形式のブラスめっき及び／または亜鉛めっきワイヤコードは、本発明を限定するものではなく、他の形式のブラス−または亜鉛−めっきスチールコードも適用可能である。
【００５３】
スキムゴム配合物は、ＡＭＳで被覆若しくはｃｏ−ＡＭＳで被覆したブラスめっきワイヤコード（それぞれ試料３及び５）、またはＡＭＳで被覆若しくはｃｏ−ＡＭＳで被覆した亜鉛めっきワイヤコード（それぞれ試料２及び４）、またはコントロールとしての未処理のブラスまたは亜鉛めっきワイヤコード（それぞれ試料１及び２）の周りで成形し、次に、試験用パッドを１４９℃で４０分間硬化させた。
【００５４】
試験には、深さ４．０ｍｍ、幅３９ｍｍ、長さ２００ｍｍのキャビティを有するクリッカー機を用いて、標準的な方法により調製されたＴ−接着パッドを使用した。成形用の溝幅は、１又は１．５ｍｍとした。試験用パッドは、それが導入された成形型で直接形成した。パッドの形成の間、成形型は室温に置いた。３５ｍｍ×１９１ｍｍに予め切り取られたマイラーフィルムを、成形型の各キャビティに設置した。スチールコード試料を、成形型のキャビティの９つの溝のそれぞれに配置した。ワイヤ位置固定用のばねのコイルの間に試料を挟み、キャビティの底部にまっすぐに配置されるように引っ張った。予め切り取られたゴムスキム配合物片をキャビティに配置する前に、ゴム片の一方の側からポリエチレンフィルムを取り除いた。配合物をキャビティ中に軽く押しつけた。次いで、残りのプラスチックフィルムを除いた。約３０５ｍｍ×３０５ｍｍの支持用織物シート（正方形の織布）をパッド上に配置し、パッドの上に軽く押しつけた。形成の後、パッドを２時間以内で硬化させた。
【００５５】
試料用パッドを硬化させるために、成形型と、硬化押圧盤の中央に置かれた組立品との上に、トッププレートを配置した。硬化後、各パッドからマイラーフィルムを剥がし、試験用パッドを成形型から取り出した後、少なくとも２４時間室温で平衡化させた。例示したＴ−接着パッドの調製方法は、本発明の特徴を限定するものではなく、特に制限なく、このようなパッドを調製するための他の公知の方法をいずれも使用できる。
【００５６】
コードのゴムへの接着性（ＣＲＡ）を、埋め込まれたワイヤコード試料のそれぞれについて評価した。モデル１１３０インストロン・ユニバーサル・テスターで、クロスヘッド速度２５．４ｃｍ／分、１１０℃の条件で、引き抜き力を計測した。Ｔ−接着パッドは、試験の前に、１１０℃のオーブンで２０分間の予熱を行った。加硫ゴムスキムストックから金属製補強材を引き離す、または取り外すのに必要な力は、ｋｇ／ｃｍで表示され、次いで、金属製補強材の表面上に残存するゴムスキムストックの割合が得られる。金属製補強材の表面上に残存するゴムスキムストックの量は、目視試験で決定し、％ゴム被覆率の形で報告する。特に、引き抜き後の３つのワイヤコードのそれぞれの上に残存するゴムの被覆率は、次の被覆率ランキングで視覚的にランク付けした。
【００５７】
被覆率ランキング
100％                A
75％〜100％          B
50％〜75％           C
25％〜50％           D
0％〜25％            E
【００５８】
試験の結果を表２に示す。コードのゴムへの接着性（ＣＲＡ）の試験及び観察の結果は、ＡＭＳ処理またはｃｏ−ＡＭＳ処理を行ったブラスめっきワイヤコード（試料３及び５）にかかる引き抜き力は、未処理ブラスめっきワイヤコード（試料１）のそれの約５０％〜約３０％であった。理論に拘束されるものではないが、ゴムのブラスめっきワイヤコードへの接着性は、大部分機械的であり、ブラスめっき上に形成された硫化銅によりワイヤが浸食され、ワイヤ表面が粗面となり、ゴムがその凹凸に流れ込み、浸出することで、コードとの物理的結合が生じるので、この発見は、それほど意外なものではない。同じく、理論に拘束されるものではないが、ブラスめっきワイヤのＡＭＳまたはｃｏ−ＡＭＳ接着剤によるコーティングが、コード表面をＡＭＳで覆ってしまい、ゴムとコードの接触を阻害し、前記の物理的結合を妨害したと考えられる。また、実施例１〜２からの希釈されていないＡＭＳ溶液は、乾燥させたときに、コードの個々のワイヤの間に目に見えて厚いコーティングを生じ、これもまた、成形中にゴムスキムストックがワイヤ周辺に浸透し、被覆するのを妨害した。ゴムのブラスめっきワイヤコードへの接着性の減少は、被覆率ランキングの結果にも反映され、未処理のブラスめっきコントロールが、引き抜きにおいて、最も高い残存ゴム被覆率を示した。
【００５９】
未処理のブラスめっきワイヤコードとは対照的に、未処理の亜鉛めっき（コントロール）ワイヤコードは、それほどゴム表面ストックへの接着性を示さないが、これは、ワイヤコード表面上の、凹凸への浸透が形成されないからである。コントロール試料２によって示されるように、未処理の亜鉛めっきワイヤコードに必要とされる引き抜き力は、ゼロに近い値となり、コードに吸着したゴムの残存は、０〜２５％（被覆率ランキングＥ）であった。しかしながら、意外なことに、ＡＭＳまたはｃｏ−ＡＭＳ接着剤溶液（それぞれ試料４及び６）で塗装した亜鉛めっきワイヤにおいては、未処理の亜鉛めっきワイヤコード（試料２）と比較して、引き抜き力が約６６０％増加していた。
【００６０】
【表２】
0005775821.tif 000004
【００６１】
＜実施例５：ＤＢＵを触媒とした、アミノ／メルカプトｃｏ−ＡＭＳの調製＞
塩酸を用いて調製されたアミノ／メルカプト官能化ｃｏ−ＡＭＳの水性溶液を使用すると、スチールコードのゴムへの接着性が良好なものとなるが、長期使用を阻害する副反応が生じ得る。第１の副反応は、低速のゲル生成であるが、これは、接着剤を蒸留水で希釈する際に、ｐＨが６．２以上となると生じる。この問題を解決するために、酢酸緩衝液を使用し、希釈及び経時変化でのｐＨの上昇を防いだ。第２の副反応は、少し濁ったＡＭＳの生成であり、酸の代わりにアミンを触媒として使用する際に生じる。作製した溶液の濁りは、アミンで触媒されたｃｏ−ＡＭＳ生成物に少量の水素化ホウ素ナトリウムを加えることで解消した。その結果、アミノ／メルカプトｃｏ−ＡＭＳの透明な水性で安定な溶液が形成された。しかしながら、本発明は、水素化ウ素ナトリウムの使用に限定されるものではなく、当業者に知られる、Ｓ−Ｓ単結合を解離させてＳＨ結合を生成させる他の適当な還元剤も、本方法に適したものとなろう。
【００６２】
実施例５及び実施例６は、酢酸緩衝液と、水素化ホウ素ナトリウムの使用について実証している。
【００６３】
５００ｍＬの三角フラスコに３４．２１ｇ（１５５ミリモル）の３−アミノプロピルトリエトキシシラン、１２．２５ｇ（６２ミリモル）の３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン（２８．８モル％）及び２４１．６５ｇ（３０８ｍＬ）の純エタノールを加えた。次いで、この混合物に、３０．１ｇ（１．６６モル）の水に溶解させた３．８６ｇ（２５ミリモル）の１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデカ−７−エン（ＤＢＵ）触媒を加えた。得られた透明の溶液は、３０分以内に少し濁った。２４時間後、濁りの微増はあったものの、層分離は生じなかった。生成物の理論上の収量は、２４．９７ｇであった。
【００６４】
このｃｏ−ＡＭＳ溶液（試料Ａ、１５２．２ｇ）の約半量を、４．５１ｇの酢酸ナトリウムと４．１ｇの酢酸から調製した、２５０ｍＬの酢酸ナトリウム／酢酸水性緩衝液に添加した。添加により、ｐＨは、約３．０から９．０まで変化した。２．１２ｇの酢酸を加え、ｐＨを５．７に調製した。０．７２ｇの酢酸を追加して、最終的なｐＨを５．０とした。この溶液を約８０℃まで加熱することで、エタノールを除去し、総容積を２０９ｍＬ（ＡＭＳ ５．９重量％水溶液）まで減少させた。同様に、残りの約半分のｃｏ−ＡＭＳ溶液（試料Ｂ）も、２．５８ｇの酢酸を追加した同じ酢酸緩衝液で中和し、ｐＨを５．８とした。濁りは、ろ過、または水素化ホウ素ナトリウムで除去することはできなかった。試料Ａ及びＢの両方を、ｐＨに顕著な変化が生じないよう、０．７５重量％と同程度に少量の蒸留水（ｐＨ７．２）で希釈した。希釈した溶液は、静置しても、その透明性または粘度に変化は生じなかった。
【００６５】
＜実施例６：ＤＢＵを触媒とし、水素化ホウ素ナトリウムを添加した、アミノ／メルカプトｃｏ−ＡＭＳの調製＞
５００ｍＬの三角フラスコに３２．９８ｇ（１４９ミリモル）の３−アミノプロピルトリエトキシシラン、１２．７３ｇ（６５ミリモル）の３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン（３０．２モル％）及び２４１．６８ｇ（３０８ｍＬ）の純エタノールを加えた。次いで、この混合物に、３２．１５ｇ（１．７７モル）の水に溶解させた３．７９ｇ（２５ミリモル）のＤＢＵ触媒と、１０ｇの水に溶解させた０．２０ｇの水素化ホウ素ナトリウムを加えた。透明な溶液を６６時間撹拌したが、溶液に濁りは生じなかった。この溶液の半量（１６５．９ｇ）を、実施例５に記載した酢酸ナトリウム／酢酸緩衝液に４．４７ｇの酢酸を追加した溶液に加え、実施例５に示したように、加熱してエタノールを除去することにより、得られた透明の溶液を濃縮し、５．９重量％、ｐＨ５．９の安定した水性のアミノ／メルカプトｃｏ−ＡＭＳを２１．３ｇ得た。濃縮手順の間、ｐＨは４．８まで低下した（溶液Ｃ）。残りも同様に処理して、ｐＨ５．５、６．６重量％の溶液を得、１８３．３ｇまで減少させたとき、ｐＨは５．０であった（溶液Ｄ）。試料Ｃ及びＤは、いずれも、蒸留水で希釈しても透明なままであり、濁りもゲルも生じなかった。
【００６６】
＜実施例７：４０．３％  アミノ／メルカプトｃｏ−ＡＭＳ水性溶液の調製＞
５．３ｇ（２３．９ミリモル）の３−[Ｎ−（トリメトキシシリル）−プロピル]−エチレンジアミン、３．９７ｇ（２０．２ミリモル）の３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン）を、３８ｇの純エタノール、５．７４ｇ（３１５．７ミリモル）の水及び０．４０ｇ（２．６０ミリモル）のＤＢＵ触媒の入った５００ｍＬの三角フラスコに添加して、ｃｏ−ＡＭＳを調製した。透明の溶液を１７時間室温で静置した後、５９ｇの水と３．９２ｇ（６５．７ミリモル）の酢酸を添加した。ｐＨの測定値は６．２であった。１時間、窒素パージしながら７０℃〜８０℃で加熱することで、エタノールを除去した。総量５０．３１ｇの溶液が得られた。５４．５６ｇの水で希釈し、ｐＨ６．２、濃度５．６％のアミノ／メルカプトｃｏ−ＡＭＳ溶液を得た。ｃｏ−ＡＭＳ理論上の収量は５．８７ｇであった。この溶液は、水で所望の濃度まで希釈することにより、接着性の試験に利用した。
【００６７】
＜実施例８：熱及び湿度老化の有無における、ゴムの亜鉛めっきスチールワイヤコードへの接着剤としてのアミノ／メルカプトｃｏ−ＡＭＳの試験＞
浸漬法（実施例４に記載）を使用して、７本のワイヤからなる長さ３６０ｍｍのワイヤコードを数本、溶液で途中まで満たされた、直径１０ｍｍ、高さ３８０ｍｍの試験用チューブにそれぞれ配置して、実施例７で調製したアミノ／メルカプトｃｏ−ＡＭＳで亜鉛めっきワイヤコードを被覆した。５分間の浸漬の後、全てのワイヤコードをチューブより取り出し、空気乾燥させ、清浄なアルミニウムトレイ内に置いた。アミノ／メルカプトｃｏ−ＡＭＳで被覆されたワイヤコードを入れたトレイを、１００℃から１６０℃の熱風乾燥機内で２０分間乾燥させ、残った水分を全て除去し、フィルム形成を促進させるために、ｃｏ−ＡＭＳを格子状に再配置した。
【００６８】
下記の表３に列挙された試料は、実施例７に従って調製された試料であり、使用した蒸留水（使用した場合）の体積及びアミノ／メルカプトｃｏ−ＡＭＳ（ＡＭ-ＡＭＳ）の体積も列挙されている。試験用パッドは、実施例４に従って製造したスキムゴム配合物を用い、アミノ／メルカプトｃｏ−ＡＭＳで被覆された亜鉛めっきスチールワイヤコード（試料７〜１２）、被覆されていない亜鉛めっきコントロールワイヤコード、及び被覆されていないブラスめっきコントロールワイヤコードを用いてそれぞれ調製した。１４９℃で４０分間処理してパッドを硬化させた。
【００６９】
硬化した試験用パッドのいくつかを、温度４５℃、相対湿度９５％の条件下で１４日間曝露して、アミノ／メルカプトｃｏ−ＡＭＳで被覆されたワイヤコードのゴムへの接着性の熱及び水分による老化の影響を調査した。
【００７０】
３本のワイヤコードの、それぞれの引き抜き力及び被覆率ランキングは、表３に列挙した通りである。
【００７１】
コードのゴムへの接着性（ＣＲＡ）試験の結果及び観察結果によると、老化させていない（成形したばかりの）ｃｏ−ＡＭＳ被覆亜鉛コードの引き抜き力は、固形分が２．８％以下の全ての溶液に関して、被覆されていないブラスめっきワイヤコードの約３３〜約４６倍であった。最も強い引き抜き力を呈したのは、相対湿度９５％、４５℃の条件で１４日間置かれた後の、アミノ／メルカプトｃｏ−ＡＭＳ被覆亜鉛コードであった。これらの希釈液では、接着性の平均低下は、たった２５％であった。対照的に、相対湿度９５％、５０℃の条件で１４日間置かれた後の、未被覆のブラスめっきコードにおいて、６３％の接着力の低下がみられた。試料７（５．６％溶液より調製した試料）の目視観察では、成形中のスキムストックの浸透が妨げられる、コード間の接着剤層が見られた。
【００７２】
【表３】
0005775821.tif 000005
*  相対湿度
【００７３】
＜実施例９：有機カルボン酸で中和された水性溶液としての、４０．３％アミノ／メルカプトｃｏ−ＡＭＳの調製＞
５．３ｇ（２３．９ミリモル）の３−[Ｎ−（トリメトキシシリル）−プロピル]−エチレンジアミン、３．９７ｇ（２０．２ミリモル）の３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＳ）を、３８ｇの純エタノール、５．７４ｇ（３１５．７ミリモル）の水及び０．４０ｇ（２．６０ミリモル）のＤＢＵ触媒の入った５００ｍＬの三角フラスコに添加して、ｃｏ−ＡＭＳを調製した。この溶液の遊離したメタノールの量を計測することにより、出発物質のシロキサンにおいて、潜在的に存在するアルコールのほぼすべてが、反応の最初の５〜３０分間で遊離することが分かった。透明な溶液を１５〜２４時間室温で静置した後、５９ｇの水と、等量（６５．７ミリモル）の有機カルボン酸を、下記の表４に示した、５種の試料（試料１３〜１７）のそれぞれに添加した。ｐＨの測定値は６．５より低かった。エタノール及び副生物のメタノールを、１時間、窒素パージしながら７０℃〜８０℃で加熱して除去した。これを水で希釈して、ｐＨ６．５未満の５．６％アミノ／メルカプトＡＭＳ溶液を調製し、ＶＯＣを含まない溶液を得た。アミノ／メルカプトｃｏ−ＡＭＳの予測される収量は、５．８７ｇであり、これをもとに、調製した溶液の濃度を計算し、次に使用する浸漬溶液調製のための蒸留水での希釈率に利用した。これらの溶液は、水で所望の濃度まで希釈することにより、接着性の試験に利用した（表５を参照のこと）。
【００７４】
表４は、反応混合物及び生成したアミノ／メルカプトｃｏ−ＡＭＳの５．６％水性溶液中の溶解度に加え、試料番号、使用した有機カルボン酸の種類と重量を示している。
【００７５】
【表４】
0005775821.tif 000006
【００７６】
＜実施例１０：アミノ／メルカプトＡＭＳの、ゴムの亜鉛めっきスチールワイヤコードへの接着剤としての試験＞
実施例４に記載の浸漬法を使用し、７本のワイヤからなる長さ３６０ｍｍのワイヤコードを数本、溶液で途中まで満たされた、直径１０ｍｍ、高さ３８０ｍｍの試験用チューブにそれぞれ配置して、実施例９で調製したアミノ／メルカプトＡＭＳで亜鉛めっきワイヤコードを被覆した。５分間の浸漬の後、全てのワイヤコードをチューブより取り出し、余分な液の拭き取り等をせずに空気乾燥させ、清浄なアルミニウムトレイ内に置いた。アミノ／メルカプトｃｏ−ＡＭＳで被覆されたワイヤコードを入れたトレイを、１００℃〜１６０℃の熱風乾燥機内で１０〜２０分間乾燥させ、残った水分を全て除去し、ｃｏ−ＡＭＳを再配置し、フィルムを形成しやすくした。
【００７７】
試験用パッドは、実施例４の試験用スキムゴム配合物、アミノ／メルカプトＡＭＳで被覆された亜鉛めっきスチールワイヤコード及び被覆されていないブラスめっきコントロールワイヤコードを用いて調製した。１４９℃で４０分間、パッドを硬化した。
【００７８】
調製した試験用パッドのいくつかを、温度４５℃、相対湿度９５℃に曝露し、アミノ／メルカプトｃｏ−ＡＭＳ（ＡＭ−ＡＭＳ）で被覆されたワイヤコードのゴムへの接着性の熱及び水分による老化の影響を調査した。
【００７９】
表５は、試験用パッドに埋め込まれたアミノ／メルカプトＡＭＳ被覆亜鉛めっきスチールワイヤコードの５つの試験例（１８Ａ，Ｂ〜２２Ａ，Ｂ）のＣＲＡ試験の結果を示しており、これらの試験において、アミノ／メルカプトＡＭＳ処理溶液は、水で予め希釈して、１．４％の固体（Ａ）または０．７％の固体（Ｂ）をそれぞれ含むようにした。アミノ／メルカプトＡＭＳ溶液を中和した有機カルボン酸の種類、及び得られた溶液のｐＨとともに、各試料のアミノ／メルカプトＡＭＳ中のメルカプトプロピル部分の量のパーセンテージも表示する。
【００８０】
ＣＲＡ試験の結果と観察結果は、アミノ／メルカプトＡＭＳ被覆亜鉛めっきワイヤコードにかかる引き抜き力が、全ての種類の溶液について、未処理の亜鉛めっきワイヤコードの約３３〜約４６倍であったことを示している。予測した通り、未処理の亜鉛めっきワイヤコードにかかる引き抜き力は、未処理のブラスめっきワイヤコードのコントロールのそれを１００％とすると、約６％にすぎなかった。最も強い引き抜き力は、湿度９５％、温度５０℃の条件で１４日間老化させた後のアミノ／メルカプトＡＭＳ被覆亜鉛めっきワイヤコードで観測された。例示された希釈液において、平均引き抜き力は２５％ほど増加し、必要な力は、老化後の未処理のブラスめっきワイヤコードより５６％高いものとなった。対照的に、同様の老化条件で、未処理のブラスめっきコードにおいては、老化前のブラスめっきコントロールと比較して、引き抜き力は６０％減少していた。
【００８１】
全てのケースにおいて、ＡＭ−ＡＭＳ処理亜鉛めっきコード試料の老化後の接着力（引き抜き力）は、未処理の亜鉛めっきコントロール試料の老化後と比較して、５６％大きな値となった。さらに、試料１９，２０及び２２は、ＡＭ−ＡＭＳ接着剤の水性溶液がより希釈される程、成形後の接着性が顕著に向上したことを示した。
【００８２】
処理済み試料の被覆率ランキングは、老化前後にかかわらず、上記の観測された引き抜き力を裏付けるものである。
【００８３】
＜実施例１１：有機カルボン酸で中和する強カチオン性樹脂触媒によるアミノ／メルカプトｃｏ−ＡＭＳの調製。特には、Dowex 50WX2-10OE 強カチオン性樹脂触媒を使用した、３０モル％のメルカプトプロピルシランでのｃｏ−ＡＭＳの調製＞
強カチオン性樹脂触媒を用いて、アミノアルキレンシラン、メルカプトプロピルシラン、及び弱カルボン酸を含有するｃｏ−ＡＭＳを調製した。ｃｏ−ＡＭＳ生成物は、ろ過により不溶性カチオン性樹脂を除いた、アルコール−水溶液として得た。メルカプトアルキレンシランを、アミノアルキレンシランを有するｃｏ−ＡＭＳとして使用する場合は、希釈水溶液を、金属の被覆のために、及び、ゴムへの接着剤として使用した。反応後、回収した強カチオン性樹脂触媒は、次の合成反応で再使用可能であった。
【００８４】
２５０ｍＬの三角フラスコに、１５．７６ｇ（７１．０ミリモル）の３−[Ｎ−（トリメトキシシリル）−プロピル]−エチレンジアミン、５．９７ｇ（３０．４ミリモル）の３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、７７．９５ｇ（１０１．９ｍＬ）の純エタノール、８．６８ｇ（６５．１ミリモル）の酢酸（１．０７当量／アミン）及び１１．９７ｇ（６６４ミリモル）の蒸留水を加えた。この溶液に、水で洗浄後に乾燥させたDowex 50WX2-100E （酸７．０７ミリモル）強カチオン性ポリスチレン樹脂（ＴＧＡで１５．９％の水分を含む、２％ジビニルベンゼンで架橋したもの、１００メッシュの抽出粒子）１．７５ｇを加えた。
【００８５】
【表５】
0005775821.tif 000007
【００８６】
２４時間撹拌した後の溶液は透明なままであり、中度焼結ガラスフィルターを通したろ過により、Dowex樹脂を分離した。２４．００ｇ（塩に基づいて１０２％）の粘着性で粘稠なオイルを乾燥させた後、加熱と窒素パージによって溶媒を蒸発させ、アセテートとしての生成物を回収した。回収したDowex樹脂は、総重量で１．８９ｇであり、樹脂の総回収量に対して、２２．１％の水を含んでいた。アミノ／メルカプトｃｏ−ＡＭＳの潜在的なアルコール濃度は、約３％と計測された。
【００８７】
総量５０ｍＬの２３．３重量％ｃｏ−ＡＭＳ水溶液を調製した。この溶液は、ｐＨ６．０に調製された状態で、透明かつ安定であった。この溶液を、ブラスめっきスチールワイヤ上に接着性コーティングを形成するための希釈溶液調製用の濃縮物として使用した。
【００８８】
＜実施例１２：Dowex 50WX2-100E 強カチオン性樹脂触媒を使用した、３３モル％のメルカプトプロピルシランを有するアミノ／メルカプトｃｏ−ＡＭＳの調製＞
２リットルの三角フラスコに、１１６．０８ｇ（５２２．０ミリモル）の３−[Ｎ−（トリメトキシシリル）−プロピル]−エチレンジアミン、４９．９３ｇ（２５４．３ミリモル）の３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、４００．９３ｇ（５０８．１ｍＬ）の純エタノール、１２９．６４ｇ（１．０６２モル）の安息香酸（１．０２当量／アミン）及び１８．３２ｇ（酸７４．０１ミリモル）の水洗後に乾燥させたDowex 50WX2-100E 強カチオン性ポリスチレン樹脂（２％のジビニルベンゼンで架橋したもの、１００メッシュ粒子）を加えた。
【００８９】
この懸濁液に、１１８．０９ｇ（６．５５モル）の蒸留水を加えて２４時間撹拌したところ、懸濁した触媒由来の若干の濁りを有する、透明な溶液となった。Dowex樹脂を、中度焼結ガラスフィルターを通したろ過により分離した。窒素パージしながら、７０℃〜８５℃に加熱して溶媒を蒸発させ、次いで６０℃、０．１ｍｍＨｇの条件での真空乾燥を行い、安息香酸塩として生成物を得た。
【００９０】
ガラス状生成物の重量は、２４５．１５ｇであった。１．３％の過剰な安息香酸と微量の水の存在があったため、安息香酸塩の真の収量は、２３９．８ｇであった。回収したDowex樹脂は、その総重量が２０．５６ｇであり、樹脂の総回収量に対して、２２．１％の水を含んでいた。この回収した触媒は、次の調製に使用した。生成物について、潜在的なアルコールを計測したところ、１．３８％の使用可能なエタノールが検出された。約０．１ｇの生成物を含有する２５ｍＬの水性溶液のｐＨは５．０８であった。
【００９１】
この調製液（ＥＸ１）を、実施例１５及び１６で、ベルトスキムゴムストックの調製における配合添加剤として使用した。
【００９２】
＜実施例１３：カーボンブラック（ＣＢ）で支持されたアミノ／メルカプトｃｏ−ＡＭＳの調製＞
生成物からDowex樹脂をろ過した後、２４１．９４ｇのＮ３２６カーボンブラックを４００ｍＬのエタノールに懸濁させた液を加えた以外は、実施例１２と同様にして、アミノ／メルカプトｃｏ−ＡＭＳを調製した。次いで、生成物を上記のように乾燥させ、約５０％のＣＢに担持されたアミノ／メルカプトｃｏ−ＡＭＳ生成物を得た。ｐＨは５．８２であり、潜在的なアルコールは１．４２％であった。
【００９３】
この調製液（ＥＸ２）を、実施例１６で、ベルトスキムゴムストックの調製における配合添加剤として使用した。
【００９４】
＜実施例１４：アミノ／ブロックメルカプトｃｏ−ＡＭＳの調製＞
９０．５３ｇ（２４８．３ミリモル）のＳ−（オクタノイル）メルカプトプロピルトリエトキシシラン（NXTTM）を３−メルカプトプロピルトリメトキシシランの代わりに使用した以外は、実施例１２と同様にして、アミノ／メルカプトｃｏ−ＡＭＳを調製した。総量７２９．４９ｇのガラス状生成物を得、上記の方法で計測した生成物のｐＨは６．０３、潜在的なエタノールの含量は０．４３％であった。
【００９５】
この調製液（ＥＸ３）を、実施例１６で、ベルトスキムゴムストックの調製における配合添加剤として使用した。
【００９６】
＜実施例１５：添加剤としてアミノ／メルカプトｃｏ−ＡＭＳを使用した、被覆されていない亜鉛めっきスチールワイヤコードが埋め込まれた、ベルトスキムストック用のゴム配合物の調製及び特性＞
実施例１２のＥＸ１とラベルされたアミノ／メルカプトｃｏ−ＡＭＳを、シリカ（８．０ｐｈｒまたは６．０ｐｈｒ）と組み合わせたカーボンブラック（３０ｐｈｒ）を補強性充填剤として含有するゴム組成物中への添加剤として使用して、ＥＸ４、ＥＸ５、ＥＸ６及びＥＸ７とラベルされた、ベルトスキムゴム配合物を表６に示すように調製した。使用したシリカは、CiptaneTM LP、または有機的に変性されたシリカ（AgilonTM 400, PPG Industries, Pittsburgh, PA）である。
【００９７】
ゴムストックの物理的特性を、標準的な試験方法で計測し、表７に示した。
【００９８】
実施例４に示したように、被覆されていない亜鉛めっきスチールワイヤコードをベルトスキムストックから調製した試験用パッド内に埋め込んだ。調製した試験用パッドのうちのいくつかを、温度１６７°Ｆ、相対湿度９５％の条件下で２日間曝露し、熱及び水分による老化が、未処理のワイヤコードの、実施例１２のアミノ／メルカプトｃｏ−ＡＭＳを含有するゴムへの接着性に与える影響を調査した。
【００９９】
湿度で老化させた試験試料ＥＸ５及びＥＸ７の硬化ゴム接着性（ＣＲＡ）を、老化させていないコントロール試料ＥＸ４及びＥＸ６のＣＲＡと、それぞれ比較した。驚くべきことに、２日間の湿度老化の後、ＥＸ５及びＥＸ７のＣＲＡが向上していた。ＥＸ４とＥＸ６が示すように、実施例１２のアミノメルカプトｃｏ−ＡＭＳ（ＥＸ１）を含有しないベルトスキムゴムにおいて、ＣＲＡは通常、老化により低下することから、この結果は、驚くべきものである。
【０１００】
【表６】
0005775821.tif 000008
【０１０１】
【表７】
0005775821.tif 000009
【０１０２】
＜実施例１６：添加剤としてアミノ／メルカプトｃｏ−ＡＭＳを使用した、被覆されていない亜鉛めっきスチールワイヤコードが埋め込まれた、ベルトスキムストック用のゴム配合物の調製及び特性＞
実施例１２（ＥＸ１）、実施例１３（ＥＸ２）及び実施例１４（ＥＸ３）のアミノ／メルカプトｃｏ−ＡＭＳを、シリカ（８．０ｐｈｒ）と組み合わせたカーボンブラック（３０ｐｈｒ）を補強性充填剤として含有するゴム組成物中への添加剤として使用して、ＥＸ８、ＥＸ９、ＥＸ１０及びＥＸ１１（コントロール、アミノメルカプトｃｏ−ＡＭＳを含まない）とラベルされたベルトスキムゴム配合物を表８に示すように調製した。ゴムストックの物理的特性を表９に示す通り、標準的な試験方法で測定した。
【０１０３】
実施例４に示したように、被覆されていない亜鉛めっきスチールワイヤコードをベルトスキムストックから調製された試験用パッド内に埋め込んだ。調製した試験用パッドのうちのいくつかを、温度１６７°Ｆ、相対湿度９５％の条件下で２日間曝露し、熱及び水分による老化が、未処理のワイヤコードの、アミノ／メルカプトｃｏ−ＡＭＳを含有するゴムへの接着性に与える影響を調査した。
【０１０４】
湿度で老化させた試験試料の硬化ゴム接着性（ＣＲＡ）を、対応する老化させていないコントロール試料のＣＲＡと比較した。試験例ＥＸ８、ＥＸ９及びＥＸ１０の湿度老化後の接着性の低下は、非常に緩やかなものであった。しかしながら、コントロールストック（ＥＸ１１）の接着性試験の平均力は、初期接着性の２５％に低下していた。
【０１０５】
【表８】
0005775821.tif 000010
【０１０６】
【表９】
0005775821.tif 000011
【０１０７】
本文において、本発明は、好適な実施例を参照して開示されているが、開示された形式に限定されないものと理解されるべきである。逆に、本発明は、請求項で示された範囲内における、あらゆる変形例及び代替形式をも包含するものである。