BR112017027053B1

BR112017027053B1 - Cabo de reforço de borracha e produto de borracha que usa o mesmo

Info

Publication number: BR112017027053B1
Application number: BR112017027053-6A
Authority: BR
Inventors: Shinya KATAGIRI
Original assignee: Nippon Sheet Glass Company, Limited
Priority date: 2015-07-15
Filing date: 2016-07-13
Publication date: 2022-09-13
Also published as: WO2017010098A1; BR112017027053A2; JP6713993B2; JPWO2017010098A1; US10913830B2; EP3323936A1; EP3323936A4; EP3323936B1; CN107709655A; CN107709655B; US20180355129A1

Abstract

CABO DE REFORÇO DE BORRACHA E PRODUTO DE BORRACHA QUE USA O MESMO. Trata-se de um cabo de reforço de borracha (30), de acordo com a presente invenção, que inclui uma fibra de reforço ou um feixe de fibra de reforço (21), um primeiro revestimento (22) fornecido para cobrir a fibra de reforço ou o feixe de fibras de reforço (21) e um segundo revestimento (31) que cobre o primeiro revestimento (22) e que está localizado na superfície externa do cabo de reforço de borracha (30). O primeiro revestimento (22) contém uma primeira borracha que possui borracha à base de borracha nitrílica como um componente principal e um primeiro agente de reticulação. O segundo revestimento (31) é diferente do primeiro revestimento (22) e contém uma segunda borracha substancialmente composta por borracha à base de borracha nitrílica e um segundo agente de reticulação. A borracha à base de borracha nitrílica é de pelo menos um tipo selecionado dentre borracha nitrílica, borracha nitrílica hidrogenada, borracha nitrílica modificada com carboxila e borracha de hidreto de nitrila modificada com carboxila.

Description

Campo da Técnica

[0001] A presente invenção refere-se a um cabo de reforço de borracha e a um produto de borracha que inclui o cabo de reforço de borracha.

Técnica Antecedente

[0002] Uma abordagem amplamente utilizada para aumentar a resistência e a durabilidade de um produto de borracha, como uma correia dentada, é embutir um cabo de reforço que inclui fibras de reforço, como a fibra de vidro ou a fibra química, na borracha matriz do produto de borracha. A superfície da fibra de reforço utilizada no cabo de reforço é geralmente dotada de revestimentos que atuam na proteção da fibra de reforço e no aumento da aderência entre a fibra de reforço e a borracha matriz.

[0003] Sabe-se que, quando a borracha matriz contém borracha nitrílica hidrogenada como um componente principal, um revestimento contendo polietileno clorossulfonado (doravante denominado "CSM") como componente principal é apropriadamente utilizado como um dos revestimentos do cabo de reforço colocado na região mais externa (superfície externa) do cabo de reforço de borracha e que, portanto, deverá estar em contato com a borracha matriz (ver, por exemplo, Literatura de Patente 1).

Lista de Citações Literatura de Patente

[0004] Literatura de Patente 1: WO 2007/129624 A1

Sumário da Invenção Problema da Técnica

[0005] No entanto, se um cabo de reforço de borracha que possui um revestimento que contém CSM está localizado de modo a estar em contato com a borracha matriz do produto de borracha for empregado em um produto de borracha utilizado em um ambiente que envolve exposição a um óleo, a proteção fornecida pelo revestimento à fibra de reforço será insuficiente e a aderência entre a borracha matriz e o cabo de reforço de borracha também será insuficiente. De modo específico, o CSM é susceptível à óleos e partículas de óleo podem ficar presas tão facilmente dentro das moléculas de CSM e entre as mesmas que a exposição do revestimento que contém CSM a um óleo ocasiona a dilatação do revestimento. A dilatação resulta na separação do revestimento tanto da fibra de reforço quanto da borracha matriz, levando a uma proteção insuficiente da fibra de reforço pelo revestimento e aderência insuficiente entre a borracha matriz e a fibra de reforço.

[0006] É, portanto, um objetivo da presente invenção fornecer um cabo de reforço de borracha capaz de garantir uma proteção satisfatória para as fibras de reforço por meio de um revestimento, alcançando alta aderência em relação à borracha matriz mesmo quando empregado, por exemplo, em um produto de borracha cuja borracha matriz contém borracha nitrílica hidrogenada e que é utilizado em ambientes envolvendo exposição a um óleo. Outro objetivo da presente invenção é fornecer um produto de borracha reforçado por tal cabo e que seja capaz de manter alta resistência por longos períodos de tempo.

Solução para o Problema

[0007] A presente invenção fornece um cabo de reforço de borracha para reforçar um produto de borracha o cabo de reforço de borracha inclui: uma fibra de reforço ou um feixe de fibras de reforço; um primeiro revestimento fornecido para cobrir a fibra de reforço ou o feixe de fibras de reforço; e um segundo revestimento fornecido para cobrir o primeiro revestimento e localizar-se na superfície externa do cabo de reforço de borracha, em que o primeiro revestimento inclui: uma primeira borracha que contém borracha baseada em nitrila como um componente principal; e um primeiro agente de reticulação, o segundo revestimento é um revestimento diferente do primeiro e inclui: uma segunda borracha que consiste essencialmente em borracha baseada em nitrila; e um segundo agente de reticulação, e a borracha baseada em nitrila deve ser ao menos uma selecionada dentre borracha nitrílica, borracha nitrílica hidrogenada, borracha nitrílica carboxilada e borracha nitrílica carboxilada e hidrogenada.

[0008] A presente invenção também fornece um produto de borracha reforçado pelo cabo de reforço de borracha descrito acima de acordo com a presente invenção.

Efeitos Vantajosos da Invenção

[0009] Mesmo quando empregado em um produto de borracha cuja borracha matriz contém borracha nitrílica hidrogenada e que é utilizado em um ambiente que envolve exposição a um óleo, o cabo de reforço de borracha de acordo com a presente invenção é capaz de garantir uma proteção satisfatória às fibras de reforço por meio de seus revestimentos e também alcançar forte aderência em relação à borracha matriz. O produto de borracha de acordo com a presente invenção, sendo reforçado por tal cabo de reforço de borracha, pode manter alta resistência durante longos períodos de tempo, mesmo quando usado em um ambiente envolvendo exposição a um óleo.

Breve Descrição dos Desenhos

[0010] A Figura 1 é uma vista em perspectiva explodida parcial mostrando esquematicamente um exemplo do produto de borracha de acordo com a presente invenção.

[0011] A Figura 2 é uma vista em corte transversal mostrando esquematicamente um modelo de feixe de fibras de reforço incluso no cabo de reforço de borracha de acordo com a presente invenção e tendo o primeiro revestimento formado na sua superfície.

[0012] Figura 3 é uma vista em corte transversal mostrando esquematicamente um exemplo do cabo de reforço de borracha de acordo com a presente invenção.

Descrição das Modalidades

[0013] Doravante, uma modalidade da presente invenção sera descrita.

Cabo de Reforço de Borracha

[0014] Um cabo de reforço de borracha de acordo a presente modalidade é um cabo para reforçar produtos de borracha. Tal cabo de reforço de borracha inclui: uma fibra de reforço ou um feixe de fibras de reforço composto por fibras de reforço agrupadas; um primeiro revestimento fornecido para cobrir a fibra de reforço ou o feixe de fibras de reforço; e um segundo revestimento fornecido para cobrir o primeiro revestimento e que está localizado na superfície externa do cabo de reforço de borracha. O primeiro revestimento inclui: primeira borracha contendo borracha baseada em nitrila como um componente principal; e um primeiro agente de reticulação. O segundo revestimento é um revestimento diferente do primeiro revestimento e inclui: segunda borracha consistindo essencialmente de borracha baseada em nitrila; e um segundo agente de reticulação. A borracha baseada em nitrila, conforme descrita aqui, é ao menos uma selecionada dentre borracha nitrílica (NBR), borracha nitrílica nitrogenada (HNBR), borracha nitrílica carborxilada (X-NBR) e borracha nitrílica carboxilada e hidrogenada (X-HNBR).

[0015] Doravante, um método para produzir o cabo de reforço de acordo com a presente modalidade será descrito em detalhes.

Fibra de Reforço e Feixe de Fibras de Reforço

[0016] A fibra de reforço incluída no cabo de reforço de borracha de acordo com a presente modalidade pode ser qualquer fibra capaz de melhorar a forma, estabilidade e resistência de produtos de borracha; o material e a forma da fibra não são particularmente limitados.

[0017] Exemplos de fibras que podem ser usadas como fibras de reforço incluem: fibra de vidro, fibra de álcool polivinílico tipificada por uma fibra de vinylon; fibra de poliéster; fibras de poliamida como o náilon e a aramida (poliamida aromática); fibra de poliarilato; fibra de policetona; fibra de carbono; e a fibra de poli(p-fenilenobenzoxazol) (PBO). Dentre estas, a fibra de vidro é conveniente utilizada devido a sua superioridade em diversas propriedades como a estabilidade dimensional, a resistência ao calor e a resistência à tração. Por exemplo, quando é necessário que um cabo de reforço de borracha para produtos de borracha possua alta durabilidade, é recomendável utilizar-se uma fibra de vidro com a resistência adequada.

[0018] O tipo de vidro a ser usado em uma fibra de vidro não é particularmente limitado. Um vidro de alta resistência, que possui alta resistência a forças de tração, é preferível a vidros comuns não alcaloides.

[0019] A estrutura da fibra de reforço não é particularmente limitada. Por exemplo, quando a fibra é uma fibra de vidro, é preferível que os filamentos contidos como os menores componentes estruturais da fibra tenham um diâmetro médio de 5 a 13 μm. Por exemplo, 50 a 2.000 desses filamentos são agrupados em feixes com o auxílio de um agente de dimensionamento e, então, um feixe assim formado é utilizado como uma fibra de reforço ou mesmo uma pluralidade de tais feixes é alinhada na forma de uma fibra de reforço. Uma pluralidade de tais fibras de reforço é alinhada em um feixe de fibras de reforço.

[0020] O feixe de fibra de reforço pode ser formado, por exemplo, torcendo-se inicialmente as fibras de reforço mencionadas acima, alinhando-se uma pluralidade de tais fibras de reforço torcidas e torcendo-se o conjunto de tais fibras na direção oposta à direção na qual a torção inicial foi aplicada.

[0021] O método para formação do feixe de fibras de reforço não é limitado ao descrito acima, por exemplo, seguem-se diversos tipos de fibras de reforço que podem ser empregadas: um feixe de fibras de reforço formado sem a torção final; um feixe de fibras de reforço formado executando-se a torção inicial e final na mesma direção; um feixe de fibras de reforço cujas porções centrais e periféricas são constituídas por fibras de materiais diferentes; e um feixe de fibras de reforço em que as direções da torção primária e final variam. Um feixe de fibras de reforço formado através de torção é adequado para o uso em produtos, como cabos de reforço para correias dentadas, que necessitam apresentar resistência à flexão.

[0022] Como descrito acima, um feixe de fibras de reforço é formado agrupando-se uma pluralidade de fibras de reforço juntas. Fibras de reforço cuja superfície é coberta por uma camada de revestimento primária podem ser preparadas antecipadamente e utilizadas para formar um feixe de fibras de reforço.

Primeiro Revestimento

[0023] O primeiro revestimento inclui: primeira borracha contend borracha baseada em nitrila como um componente principal; e um primeiro agente de reticulação. A primeira borracha, conforme descrita aqui, refere-se à totalidade dos componentes de borracha contidos no primeiro revestimento. Afirmar que o primeiro revestimento inclui a primeira borracha contendo borracha baseada em nitrila como componente principal, portanto, significa afirmar que a borracha baseada em nitrila está contida em quantidade tal que corresponde à maior parte do total de componentes de borracha contidos no primeiro revestimento. Afirmar que a primeira borracha que contém borracha baseada em nitrila como um componente principal significa afirmar que o teor de borracha baseada em nitrila corresponde a 50% ou mais da massa total dos componentes de borracha contidos no primeiro revestimento.

[0024] Borrachas baseadas em nitrila dificilmente absorvem óleos e são altamente resistentes aos mesmos. O fato de o primeiro revestimento incluir uma primeira borracha que contém borracha baseada em nitrila como um componente principal permite que o primeiro revestimento, mesmo quando o cabo de reforço de borracha de acordo com a presente modalidade for empregado em um produto de borracha utilizado em um ambiente que envolva contato com um óleo, mantenha satisfatoriamente a proteção da fibra de reforço ou do feixe de fibras de reforço por um longo período de tempo. Para melhorar a função do primeiro revestimento como camada protetora, a primeira borracha deve, preferencialmente, ser composta por 60% ou mais de borracha baseada em nitrila e, mais preferencialmente, consistir essencialmente de borracha baseada em nitrila. Afirmar que a primeira borracha é essencialmente composta por borracha baseada em nitrila significa afirmar que o teor de borracha baseada em nitrila na primeira borracha é de 80% em massa ou mais, preferencialmente, 90% em massa ou mais e, ainda mais preferencialmente, 95% em massa ou mais. A primeira borracha pode consistir em borracha baseada em nitrila.

[0025] A primeira borracha preferencialmente contém HNBR como um componente principal. Afirmar que a primeira borracha contém NHBR como um componente principal significa afirmar que o teor de NHBR na primeira borracha é de 50% em massa ou mais. A primeira borracha contém, preferencialmente, uma massa de 60% ou mais de HNBR e, ainda mais preferencialmente, consiste essencialmente de HNBR. Afirmar que a primeira borracha consiste essencialmente de HNBR significa afirmar que o teor de HNBR na primeira borracha é de 80% em massa ou mais, preferencialmente, de 90% em massa ou mais e, ainda mais preferencialmente, de 95% em massa ou mais. A primeira borracha pode consistir de HNBR.

[0026] O revestimento primário contém o primeiro agente de reticulação. Este primeiro agente de reticulação pode fazer com que a primeira borracha seja reticulada no primeiro revestimento. Em consequência, as fibras de reforço ou os feixes de fibras de reforço aderem fortemente uns aos outros por meio da ação do primeiro revestimento, e a própria resistência do primeiro revestimento é aumentada através de ligações químicas. Isto posteriormente melhora a proteção fornecida pelo primeiro revestimento à fibra de reforço ou ao feixe de fibras de reforço. Quando o segundo revestimento entra em contato com o primeiro revestimento, a reticulação aumenta a força de aderência na interface entre o primeiro revestimento e o segundo revestimento, levando, assim, a uma excelente função protetora do primeiro revestimento e do segundo revestimento para a fibra de reforço ou feixe de fibras de reforço e a uma alta força de aderência entre o cabo de reforço de borracha e a borracha matriz.

[0027] Exemplos do primeiro agente de reticulação incluem: agentes de reticulação de quinona dioxima como a p-quinona dioxima; agentes de reticulação de metacrilato tais como o metacrilato de laurila e o metacrilato de metila; agentes de reticulação de alila como o DAF( fumarato de dialila) , DAP ( ftalato de dialila) , TAC (cianurato de trialila) e o TAIC (isocianurato de trialila) ; agentes de reticulação de maleimida tais como a bismaleimida, fenilmaleimida e N,N’-m-fenilendimaleimida; compostos de isocianato como di-isocianatos orgânicos alifáticos ou aromáticos, poli-isocianato, isocianato bloqueado, e poli-isocianato bloqueado; compostos aromáticos nitrosos; enxofre e peróxidos. Estes agentes de reticulação podem ser usados sozinhos ou uma variedade dos mesmos pode ser usada em combinações. O primeiro agente de reticulação deve ser ao menos um selecionado do grupo que consiste dos agentes de reticulação de maleimida e dos compostos de isocianato. Os agentes de reticulação de maleimida ou os compostos de isocianato, quando usados em conjunto com látex de borracha, podem aumentar especificamente a aderência entre o primeiro revestimento e o outro revestimento em contato com o primeiro (e a aderência entre o primeiro revestimento e o segundo revestimento caso o segundo revestimento esteja em contato com o primeiro revestimento)

[0028] Quando o primeiro agente de reticulação inclui um agente de reticulação de maleimida, o teor do agente de reticulação de maleimida no primeiro revestimento é, por exemplo, de 10 a 50 partes em massa, preferencialmente de 20 a 40 partes em massa, mais preferencialmente, de 25 a 35 partes em massa e, de modo particularmente preferencial, de 27 a 33 partes em massa em relação a um total de 100 partes em massa da primeira borracha.

[0029] Exemplos de combinações preferidas da primeira borracha e o primeiro agente de reticulação no primeiro revestimento incluem uma combinação da primeira borracha contendo HNBR e do primeiro agente de reticulação contendo um agente de reticulação de maleimida.

[0030] O teor total da primeira borracha e do primeiro agente de reticulação no primeiro revestimento é, por exemplo, de 50% em massa ou mais. O primeiro revestimento pode ser formado, por exemplo, a partir de um primeiro agente de tratamento à base de água contendo a primeira borracha e o primeiro agente de reticulação como componentes principais. O termo "componentes principais" pretende significar que a proporção total dos componentes nos componentes constituintes (excluindo o solvente) do primeiro agente de tratamento à base de água é de 50% ou mais.

[0031] O primeiro revestimento pode ainda incluir um enchimento. O enchimento pode ser um enchimento orgânico ou um enchimento inorgânico. Exemplos de enchimentos incluem o negro de fumo e a sílica. A adição de enchimento pode reduzir o custo de produção do cabo de reforço de borracha e também pode eficientemente aumentar a aderência entre o primeiro revestimento e outro revestimento em contato com o primeiro revestimento (e a aderência entre o primeiro revestimento e o segundo revestimento, caso o segundo revestimento esteja em contato com o primeiro revestimento). Em particular, o negro de fumo é convenientemente utilizado, uma vez que pode aumentar a coesão do agente de tratamento. Para aumentar a adesividade ou melhorar a estabilidade, o primeiro revestimento pode incluir aditivos tais como um plastificante, agente antienvelhecimento, óxido metálico e auxiliar de reticulação.

[0032] A espessura do primeiro revestimento e a proporção do primeiro revestimento em todo o cabo de reforço de borracha não são particularmente limitadas e podem ser adequadamente ajustadas dependendo das propriedades requeridas do cabo ou do tipo de fibra de reforço. Para exemplificar, a proporção do primeiro revestimento em todo o cabo de reforço está na faixa de 5 a 30% em massa, de preferência, na faixa de 10 a 25% em massa e, mais preferencialmente, na faixa de 13 a 19% em massa.

[0033] O primeiro revestimento deve ser colocado apenas para cobrir a fibra de reforço ou o feixe de fibras de reforço. O primeiro revestimento pode ser colocado em contato com a fibra de reforço ou o feixe de fibras de reforço. De forma alternativa, outro revestimento como uma camada de revestimento inferior pode ser posto na fibra de reforço ou no feixe de fibras de reforço, e o primeiro revestimento então pode ser colocado para cobrir a fibra de reforço ou o feixe de fibras de reforço com a camada de revestimento inferior interposta entre estes.

Segundo Revestimento

[0034] O segundo revestimento inclui: segunda borracha consistindo essencialmente em borracha à base de nitrila; e um segundo agente de reticulação. A segunda borracha como aqui descrita refere-se ao componente total de borracha contido no segundo revestimento. Afirmar que o segundo revestimento contém uma segunda borracha constituída essencialmente por borracha à base de nitrila, portanto, significa afirmar que o componente de borracha total contido no segundo revestimento consiste essencialmente de borracha à base de nitrila. Afirmar que a segunda borracha consiste essencialmente de borracha à base de nitrila significa afirmar que a proporção de borracha à base de nitrila no componente de borracha total contido no segundo revestimento é de 80% em massa ou mais, preferencialmente, de 90% em massa ou mais e, ainda mais preferencialmente, de 95 % em massa ou mais. A segunda borracha pode consistir em borracha à base de nitrila

[0035] Conforme descrito anteriormente, a borracha à base de nitrila dificilmente absorve óleos e possui alta resistência aos mesmos. O fato de que o componente de borracha contido no segundo revestimento fornecido na superfície externa do cabo de reforço de borracha consiste essencialmente em borracha à base de nitrila, portanto, permite que o segundo revestimento, mesmo quando o cabo de reforço de borracha de acordo com a presente modalidade é empregado em um produto de borracha utilizado em um ambiente que envolve o contato com um óleo, mantenha uma proteção satisfatória da fibra de reforço ou do feixe de fibras de reforço durante um longo período de tempo e alcance uma forte aderência em relação à borracha da matriz do produto de borracha.

[0036] Além disso, uma vez que o componente de borracha conti do no segundo revestimento consiste essencialmente em borracha à base de nitrila, a formação do segundo revestimento não requer a utilização de um solvente orgânico como o xileno para aplicação de um agente de tratamento para formar o revestimento, ao contrário da formação de revestimentos convencionais que contém CSM como um componente principal. O segundo revestimento tem assim a vantagem de poder ser formado com uso de um agente de tratamento à base de água.

[0037] A segunda borracha contém preferencialmente HNBR como componente principal. Afirmar que a segunda borracha contém HNBR como componente principal significa afirmar que o teor de HNBR na segunda borracha é de 50% em massa ou mais. A segunda borracha, mais preferencialmente, contém 60% de HNBR em massa ou mais e, ainda mais preferencialmente, consiste essencialmente em HNBR. Afirmar que a segunda borracha consiste essencialmente em HNBR significa afirmar que o teor de HNBR na segunda borracha é de 80% em massa ou mais, preferencialmente de 90% em massa ou mais, e ainda mais preferencialmente de 95% em massa ou mais. A segunda borracha pode consistir em HNBR.

[0038] O segundo revestimento inclui o segundo agente de reticu-lação. Este segundo agente de reticulação pode fazer com que a segunda borracha seja reticulada no segundo revestimento. Em consequência, o cabo de reforço de borracha adere fortemente à bor- racha matriz, e a resistência do segundo revestimento em si é aumentada pelas ligações químicas. Quando o segundo revestimento é posto em contato com o primeiro revestimento, a reticulação reforça a aderência na interface entre o primeiro revestimento e o segundo revestimento, conduzindo assim a uma excelente função de proteção do primeiro revestimento e do segundo revestimento para a fibra de reforço ou feixe de fibras de reforço e a uma alta aderência entre o cabo de reforço de borracha e a borracha matriz.

[0039] Os agentes de reticulação mencionados como exemplos do primeiro agente de reticulação podem ser utilizados como um segundo agente de reticulação. Como no caso do primeiro agente de reticula- ção, os agentes de reticulação podem ser utilizados sozinhos ou uma pluralidade dos mesmos pode ser utilizada em combinação. O segundo agente de reticulação deve ser pelo menos um selecionado do grupo que consiste em agentes de reticulação de maleimida e compostos de isocianato. Os agentes de reticulação de maleimida ou os compostos de isocianato, quando utilizados em combinação com a segunda borracha constituída essencialmente por borracha à base de nitrila, podem aumentar de forma específica a aderência entre o segundo re-vestimento e a borracha da matriz.

[0040] Quando o segundo agente de reticulação inclui um agente de reticulação de maleimida, o teor do agente de reticulação de maleimida no segundo revestimento é, por exemplo, de 10 a 50 partes em massa, preferencialmente de 20 a 40 partes em massa, mais preferencialmente de 25 a 35 partes em massa, e de forma particularmente preferencial de 27 a 33 partes em massa, isso, em relação a 100 partes em massa da segunda borracha. Quando o segundo agente de reticulação inclui um composto de isocianato, o teor do composto de isocianato no segundo revestimento é, por exemplo, de 10 a 50 partes em massa, preferencialmente de 20 a 40 partes em massa, mais preferencialmente de 25 a 35 partes em massa, e de forma particularmente preferencial de 27 a 33 partes em massa em relação a 100 partes em massa da segunda borracha. Quando o segundo revestimento contém um agente de reticulação de maleimida e/ou um composto de isocianato como o segundo agente de reticulação numa quantidade dentro dos limites acima, a força de aderência entre o cabo de reforço de borracha e o látex de borracha pode ser aumentada

[0041] Quando o segundo agente de reticulação inclui tanto um agente de reticulação de maleimida como um composto de isocianato, os respectivos teores do agente de reticulação de maleimida e do composto de isocianato são, por exemplo, de 10 a 50 partes em massa, preferencialmente de 20 a 40 partes em massa, mais preferencialmente de 25 a 35 partes em massa, e ainda mais preferencialmente de 27 a 33 partes em massa, em relação a 100 partes em massa da segunda borracha.

[0042] Exemplos de combinações preferidas da segunda borracha e do segundo agente de reticulação no segundo revestimento incluem uma combinação da segunda borracha incluindo HNBR e o segundo agente de reticulação incluindo um agente de reticulação de maleimida e um composto de isocianato.

[0043] O teor total da segunda borracha e o segundo agente de reticulação no segundo revestimento são, por exemplo, de 50% em massa ou mais. O segundo revestimento pode ser formado a partir de um segundo agente de tratamento à base de água incluindo a segunda borracha e o segundo agente de reticulação como componentes principais. O termo "componentes principais" pretende significar que a proporção total dos componentes nos componentes constituintes (excluindo o solvente) do segundo agente de tratamento à base de água é de 50% em massa ou mais.

[0044] O segundo revestimento pode ainda incluir um enchimento.O enchimento pode ser um enchimento orgânico ou um enchimento inorgânico. Exemplos do material de enchimento incluem o negro de fumo e a sílica. A adição do enchimento pode reduzir o custo de produção do cabo de reforço de borracha e aumentar de modo eficaz a adesão entre o cabo de reforço de borracha e a borracha matriz. Particularmente, o negro de fumo é adequadamente utilizado, uma vez que pode aumentar a coesão do agente de tratamento. Quando o segundo revestimento inclui negro de fumo, o teor de negro de fumo no segundo revestimento é, por exemplo, de 2 a 20 partes em massa, de preferência de 5 a 17 partes em massa, e mais preferencialmente de 7 a 15 partes em massa, isso, com respeito a 100 partes em massa da segunda borracha.

[0045] O teor total dos três componentes acima (agente de reticulação de maleimida, composto de isocianato e negro de fumo) no segundo revestimento é de preferência de 100 partes em massa ou menos em relação a 100 partes em massa da segunda borracha. Ajustar o teor total dos três componentes a 100 partes em massa ou menos facilita a formação do revestimento, levando assim ao aprimoramento da função protetora do revestimento para a fibra de reforço ou feixe de fibras de reforço e ao aumento da resistência à fadiga de flexão do cabo de reforço de borracha.

[0046] Para aumentar a adesividade ou melhorar a estabilidade, o segundo revestimento pode ainda incluir aditivos tais como um plastificante, agente antienvelhecimento, óxido metálico e auxiliar de reticulação.

[0047] A espessura do segundo revestimento e a proporção do segundo revestimento em todo o cabo de reforço de borracha não são particularmente limitadas e podem ser adequadamente ajustadas dependendo das propriedades requeridas do cabo de reforço de borracha ou do tipo de fibra de reforço. Para exemplificar, a proporção do segundo revestimento em todo o cabo de reforço de borracha é da ordem de 0,5 a 10% em massa, preferencialmente da ordem de 1 a 7% em massa, e ainda mais preferencialmente da ordem de 1,2 a 5% em massa.

[0048] O segundo revestimento é um revestimento diferente do primeiro revestimento. Os componentes do segundo revestimento e a proporção destes componentes não são, portanto, exatamente idênticas tanto aos componentes do primeiro revestimento quanto à proporção destes. O segundo revestimento deve ser fornecido de modo a estar localizado na superfície externa do cabo de reforço de borracha; ou seja, o segundo revestimento deve ser fornecido na região mais externa do cabo, de forma que a superfície do segundo revestimento esteja exposta ao exterior e envolva o primeiro revestimento. Isso significa que o segundo revestimento não precisa estar em contato com o primeiro revestimento. Por exemplo, outro revestimento pode ser posto entre o primeiro revestimento e o segundo revestimento e o segundo revestimento ainda pode cobrir o primeiro revestimento mesmo com outro revestimento interposto entre estes. No entanto, a aplicação do segundo revestimento em contato com o primeiro revestimento leva a uma forte ligação entre os revestimentos e, portanto, a um aumento da resistência geral dos revestimentos, uma vez que tanto o primeiro revestimento quanto o segundo revestimento incluem borracha à base de nitrila como um componente de suas borrachas e ainda contém agentes de reticulação. Além disso, quando o primeiro e o segundo revestimento, que incluem a borracha à base de nitrila que possui uma elevada resistência ao óleo, são aplicados sem qualquer outro revestimento interposto entre eles, a sua resistência geral a óleos é aumentada. Por estas razões, através do primeiro e segundo revestimentos, uma proteção mais satisfatória das fibras de reforço e uma forte aderência à borracha da matriz podem ser alcançadas.

Exemplo de Método para Produção de Cabo de Reforço de Borracha

[0049] A seguir, será descrito um exemplo do método para produzir o cabo de reforço de borracha de acordo com a presente modalidade. Primeiro, o primeiro revestimento é formado para cobrir uma fibra de reforço ou um feixe de fibras de reforço. A fibra de reforço ou o feixe de fibras de reforço a serem preparados são como os descritos acima. O primeiro revestimento pode ser formado a partir do primeiro agente de tratamento à base de água, incluindo a primeira borracha, e do primeiro agente de reticulação como componentes principais. Especificamente, o primeiro agente de tratamento à base de água é aplicado à fibra de reforço ou ao feixe de fibras de reforço e então é seco para formar o primeiro revestimento. O primeiro agente de tratamento à base de água inclui componentes para formar o primeiro revestimento (a primeira borracha, o primeiro agente de reticulação e um aditivo, como um enchimento, que pode ser adicionado conforme necessário) e um solvente. A aplicação do primeiro agente de tratamento à base de água é seguida pela remoção do solvente, resultando na formação do primeiro revestimento. A água, por exemplo, é utilizada como solvente. Assim, um agente de tratamento preparado por dissolução ou dispersão do látex da primeira borracha e o primeiro agente de reticulação em água pode ser utilizado como o primeiro agente de tratamento à base de água. Um enchimento, plastificante, agente antienvelhecimento, óxido metálico e auxiliar de reticulação podem, se desejado, ser adicionados ao agente de tratamento para aumentar a adesividade do revestimento ou melhorar a estabilidade do mesmo.

[0050] O método para aplicar e secar o primeiro agente de tratamento à base de água não é particularmente limitado.Tipicamente, a fibra de reforço ou o pacote de fibras de reforço é imerso num banho contendo o primeiro agente de tratamento à base de água e depois seco num forno de secagem para remover o solvente e assim formar o primeiro revestimento. As condições de secagem para remoção do solvente não são particularmente limitadas; no entanto, é necessário evitar a realização da secagem sob condições em que a reação do agente de reticulação no revestimento pode prosseguir até se completar. Por conseguinte, é preferível encurtar o tempo de secagem (a 5 minutos ou menos, por exemplo) quando executando a secagem a uma temperatura relativamente elevada (por exemplo, a 80°C ou acima). Quando, por exemplo, a temperatura da atmosfera é de 150°C ou abaixo, o tempo de secagem pode ser de 5 minutos ou menos. Para exemplificar, a secagem pode ser realizada numa atmosfera de 80°C a 280°C durante 0,1 a 2 minutos.

[0051] Uma pluralidade de fibras de reforço ou feixes de fibras de reforço, cada uma tendo o primeiro revestimento formado sobre elas, pode ser preparada e torcida em conjunto. Isso permite que as fibras de reforço ou os feixes de fibras de reforço entrem em contato próximo umas com as outras por meio dos primeiros revestimentos. Nesta fase, a reação do primeiro agente de reticulação ainda não ocorreu, e os primeiros revestimentos são flexíveis e estão em contato próximo uns com os outros de modo que as fibras de reforço ou feixes de fibras de reforço possam aderir umas às outras de modo suficientemente forte.

[0052] O segundo revestimento é então formado quando osegundo revestimento deve ser posto em contato com o primeiro revestimento. Conforme descrito acima, o segundo revestimento pode ser formado a partir do segundo agente de tratamento à base de água contendo a segunda borracha e o segundo agente de reticulação como componentes principais. Especificamente, o segundo agente de tratamento à base de água é aplicado no primeiro revestimento e depois seco para formar o segundo revestimento. O segundo agente de tratamento à base de água inclui componentes para formar o segundo revestimento (a segunda borracha, o segundo agente de reticulação e um aditivo como um enchimento que pode ser adicionado conforme necessário) e um solvente. A aplicação do segundo agente de tratamento à base de água é seguida pela remoção do solvente, resultando na formação do segundo revestimento. A água, por exemplo, é utilizada como solvente. Assim, um agente de tratamento preparado pela dissolução ou dispersão do látex da segunda borracha e o segundo agente de reticulação na água pode ser utilizado como o segundo agente de tratamento à base de água. Um enchimento, plastificante, agente antienvelhecimento, óxido metálico e auxiliar de reticulação podem, se desejado, ser adicionados ao agente de tratamento para aumentar a adesividade do revestimento ou melhorar a estabilidade do revestimento.

[0053] O método para aplicar e secar o segundo agente de tratamento à base de água não é particularmente limitado. Tipicamente, a fibra de reforço ou o feixe de fibras de reforço é imerso num banho contendo o segundo agente de tratamento à base de água e depois seco num forno de secagem para remover o solvente e assim formar o segundo revestimento. As condições de secagem para remoção do solvente não são particularmente limitadas; no entanto, é necessário evitar a realização da secagem sob condições em que a reação do agente de reticulação no revestimento possa prosseguir até ser completada. Por conseguinte, é preferível encurtar o tempo de secagem (a 5 minutos ou menos, por exemplo) ao realizar a secagem a uma temperatura relativamente elevada (por exemplo, a 80°C ou acima). Quando, por exemplo, a temperatura da atmosfera é de 150°C ou abaixo, o tempo de secagem pode ser de 5 minutos ou menos. Para exemplificar, a secagem pode ser realizada numa atmosfera de 80°C a 280°C durante um tempo de 0,1 a 2 minutos.

[0054] Outro revestimento pode ser ainda formado entre a fibra de reforço ou o feixe de fibras de reforço e o primeiro revestimento e / ou entre o primeiro revestimento e o segundo revestimento.

[0055] Um tratamento térmico para induzir a reticulação dos componentes da borracha contidos no primeiro e no segundo revestimentos pode ser realizado antes ou depois da incorporação do cabo de reforço de borracha num produto de borracha.

Produto de Borracha

[0056] Um produto de borracha de acordo com a presente modalidade será descrito. O produto de borracha de acordo com a presente modalidade inclui uma borracha matriz e um cabo de reforço de borracha incorporado na borracha matriz. O cabo de reforço de borracha utilizado é o cabo de reforço de borracha descrito acima de acordo com a presente modalidade.

[0057] A técnica para incorporar o cabo de reforço de borracha na borracha matriz do produto de borracha não é particularmente limitada e uma técnica conhecida pode ser utilizada. Quando se permite que a reticulação do cabo de reforço de borracha de acordo com a presente modalidade ocorra de forma simultânea com a reticulação do produto de borracha, a coesão entre o cabo de reforço de borracha e o produto de borracha pode ser melhorada e as etapas do processo de produção simplificados. O produto de borracha assim obtido apresenta uma alta resistência ao calor que pode ser atribuída às propriedades da borracha matriz, além disso, possui uma alta resistência geral, e também à fadiga por flexão, resultantes da embutidura do cabo de reforço de borracha. O produto de borracha é, portanto, aplicável a várias utilizações e é particularmente adequado para uso, por exemplo, em correias dentadas de motores veiculares.

[0058] O produto de borracha de acordo com a presente modalidade é produzido, por exemplo, como se segue. Em primeiro lugar, o cabo de reforço de borracha de acordo com a presente modalidade é preparado (qualquer tratamento térmico que possa levar a reação de reticulação dos agentes de reticulação nos revestimentos a ser completada deve ser evitada). Em seguida, o cabo de reforço de borracha contendo borrachas e agentes de reticulação é incorporado na borracha matriz. A borracha matriz com o cabo de reforço de borracha embutido é então tratada termicamente sob condições em que a reação dos agentes de reticulação continua até ser completada e, assim, a borracha de cada revestimento do cabo de reforço de borracha e da borracha matriz do produto de borracha são reticuladas simultaneamente.

[0059] Um exemplo do produto de borracha de acordo com a presente modalidade será descrito. Figura 1 mostra uma vista em perspectiva explodida de uma correia dentada 10. A correia dentada 10 inclui a borracha matriz 11 e os cabos de reforço para borracha 12 embutidos na borracha matriz 11. A borracha matriz 11 é composta por borracha ou composta por borracha e outro material. Cada um dos cabos de reforço para borracha 12 são cabos de reforço para borracha de acordo com a presente modalidade e estão dispostos paralelamente à direção de movimento da correia dentada 10. Os produtos conhecidos podem ser usados como partes da correia além dos cabos de reforço para borracha 12.

EXEMPLOS

[0060] A seguir, a modalidade da presente invenção será descrita com mais detalhes com Exemplos e Exemplos Comparativos.

EXEMPLO 1 Produção de um Cabo de Reforço de Borracha

[0061] Uma fibra de vidro (fibra de reforço) constituída por um feixe de 200 filamentos de vidro (compostos de vidro E e com um diâmetro médio de 9 um) foi preparada. Três dessas fibras de vidro foram alinhadas em um feixe (feixe de fibras de reforço), e um agente de tratamento à base de água (primeiro agente de tratamento à base de água) como mostrado na Tabela 1 foi aplicado ao feixe e seco em um forno de secagem ajustado a 150°C durante 1 minuto. Assim, foi formado um fio.

[0062] A Figura 2 mostra esquematicamente uma secção transversal de um fio 20 formado como descrito acima. As fibras de vidro 21 são individualmente compostas por um grande número de filamentos. Um primeiro revestimento 22 é formado para cobrir a superfície do feixe das três fibras de vidro 21. As três fibras de vidro 21 são aderidas em conjunto pelo primeiro revestimento 22. Nesta fase, a reação do agente de reticulação no primeiro revestimento ainda não ocorreu, e os componentes do primeiro revestimento estão como mostrados na Tabela 1.

[0063] O fio obtido como descrito acima foi primeiramente torcido em duas voltas/25 mm. Em seguida, 11 desses fios torcidos foram alinhados e finalmente torcidos em duas voltas/25 mm. A proporção do revestimento no fio resultante foi de 20% em massa.

[0064] Um agente de tratamento à base de água (segundo agente de tratamento à base de água) do Exemplo 1 como mostrado na Tabela 2-1 foi aplicado ao cabo para formar um segundo revestimento, que foi seco num forno de secagem a 150°C por 1 minuto. Assim foi obtido o cabo de reforço de borracha do Exemplo 1. A Figura 3 mostra esquematicamente uma seção transversal de um cabo 30 produzido desta forma. Os fios 20 aderem uns aos outros pela ação dos primeiros revestimentos 22. Um segundo revestimento 31 é formado na superfície do cabo 30. Nesta fase, a reação do agente de reticulação no segundo revestimento ainda não ocorreu, os componentes do segundo revestimento são como mostrados na Tabela 2-1.

[0065] O cabo de reforço de borracha do Exemplo 1, obtido como acima, foi submetido aos seguintes testes de avaliação.

Força de Aderência à Borracha Matriz e Tipo de Falha

[0066] Em primeiro lugar, foram preparados dois pedaços de borracha compostos como mostrado na Tabela 3 (cada pedaço possuindo uma largura de 15 mm, um comprimento de 50 mm e uma espessura de 5 mm). Em seguida, o cabo de reforço de borracha foi posto entre as duas peças de borracha de modo a estender-se paralelamente pelo comprimento das peças e, então, o cabo e as peças de borracha aderiram-se por meio do aquecimento a 150°C por 20 minutos. O exemplar assim preparado foi puxado longitudinalmente por um testador de tração para medir a força de descamação (aderência superficial) entre a borracha matriz e o cabo de reforço de borracha do Exemplo 1. Também foi examinado se a falha da amostra foi uma "falha de borracha", que ocorre enquanto a borracha matriz e o cabo de reforço de borracha mantem-se aderidos, uma "descamação interfacial", que ocorre na interface entre a borracha da matriz e o cabo de reforço de borracha, ou uma "mancha" que é uma falha intermediária entre "falha de borracha" e a "descamação interfacial". Especificamente, a "falha de borracha" refere-se a um tipo de falha em que uma fenda aparece dentro da borracha matriz sem descamação na interface entre a borracha da matriz e o cabo de reforço de borracha, nesta, 90% ou mais da superfície cabo de reforço de borracha é coberto pela borracha da matriz na interface de descamação. A "mancha" refere-se a um estado onde 20% ou mais e menos de 90% da superfície do cabo de reforço de borracha é coberto pela borracha matriz na interface de descamação. A "descamação interfacial" refere-se a um tipo de falha em que ocorre a descamação entre a borracha da matriz e o cabo de reforço de borracha sem falha de borracha e em que a percentagem de borracha quebrada na superfície do cabo de reforço de borracha descascado é inferior a 20%. A porcentagem de borracha presente na interface de descamação foi determinada usando uma imagem impressa de uma fotografia de uma interface de descamação. Especificamente, primeiro, uma fotografia da amostra é tirada de modo a incluir toda a interface de descamação, uma porção correspondente a toda a amostra é cortada a partir de uma imagem impressa da fotografia e o peso W do recorte da imagem impressa de toda a amostra é medido. Em seguida, uma porção correspondente à borracha é cortada a partir da imagem impressa de todo o espécime, e o peso w de toda a parte de corte correspondente à borracha é medido. Usando os valores medidos dos pesos W e w, a porcentagem da borracha restante é determinada por ((w / W) x 100%). O resultado é mostrado na Tabela 2-1.

Absorção de Óleo

[0067] O agente de tratamento do Exemplo 1 mostrado na Tabela 2-1 foi vertido num molde de Teflon (marca registada) tendo uma seção transversal quadrada de 30 cm x 30 cm com uma profundidade de 5 mm e foi seco a 80°C por 10 horas (primeira secagem) para obter um filme. Este filme foi submetido a uma segunda secagem a 120°C durante 150 minutos e a película resultante foi reticulada a uma temperatura de 160°C e uma pressão de 100 kg/cm2 durante 20 minutos. O filme resultante foi cortado para preparar uma amostra de haltere (amostra de halteres N°. 3, conforme especificado em JIS K 6251). Esta amostra foi imersa em um óleo de motor (Castrol EDGE 5W-30) e deixada em repouso em um forno a 120°C durante 24 horas. Depois disso, o filme foi retirado, então o óleo foi completamente removido com um pano de limpeza e a variação no peso do filme foi determinada. Esta alteração de peso foi calculada como a absorção de óleo pela equação dada abaixo. O resultado é mostrado na Tabela 21.Absorção de óleo (%) = {(Peso após imersão em óleo) - (Peso antes da imersão em óleo)} / (Peso após imersão em óleo) x 100

Exemplos 2 a 12 e Exemplos Comparativos 1 a 12 Produção do Cabo de Reforço de Borracha

[0068] Os cabos de reforço de borracha dos exemplos de 2 a 12 e os exemplos comparativos de 1 a 12 foram produzidos do mesmo modo que no exemplo 1, com exceção da aplicação de agentes de tratamento dos exemplos de 2 a 12 mostrados na Tabela 2-1 e agentes de tratamento dos exemplos comparativos de 1 a 12 mostrados na Tabela 2-2 no lugar do agente de tratamento do Exemplo 1.

Força de Aderência da Borracha Matriz e Interface de Descamação

[0069] As amostras dos exemplos de 2 a 12 e os exemplos comparativos de 1 a 12 foram preparados do mesmo modo que no Exemplo 1, com exceção do uso dos cordões de reforço para borracha dos exemplos de 2 a 12 e dos exemplos comparativos de 1 a 12, no lugar do cabo de reforço do Exemplo 1. As amostras preparadas foram testadas do mesmo modo que no Exemplo 1 para avaliar a força de aderência e a superfície de descamação. Os resultados são apresentados nas Tabelas 2-1 e 2-2.

Absorção de Óleo

[0070] As amostras dos exemplos de 2 a 12 e dos exemplos comparativos de 1 a 12 foram preparadas do mesmo modo que no exemplo 1, com exceção do uso dos agentes de tratamento dos exemplos de 2 a 12 mostrados na Tabela 2-1 e dos agentes de tratamento dos exemplos comparativos de 1 a 12 mostrados na Tabela 2-2 em vez do agente de tratamento do exemplo 1. As amostras preparadas foram testadas do mesmo modo que no exemplo 1 para avaliar a absorção de óleo. Os resultados são apresentados nas Tabelas 2-1 e 2-2 TABELA 1

[0071] Os cabos de reforço de borracha dos exemplos de 1 a 12, em cada um dos quais foi utilizada borracha à base de nitrila como a borracha que compõe o segundo revestimento localizado na superfície externa, produziram menores níveis de absorção de óleo do que os cabos de reforço para borracha dos exemplos comparativos de 1 a 12 em que outros tipos de borracha como a CSM foram utilizados como a borracha que compõe o segundo revestimento. Além disso, os cabos de reforço de borracha dos exemplos de 1 a 12 apresentaram uma aderência mais forte à borracha matriz do que os cabos de reforço para borracha dos exemplos comparativos de 1 a 12. Estes resultados confirmaram que o cabo de reforço de borracha de acordo com a presente invenção é capaz, mesmo quando utilizado num produto de borracha utilizado num ambiente que envolve o contato com um óleo, de assegurar uma proteção satisfatória às fibras de reforço através de seus revestimentos e obter uma forte aderência à borracha matriz do produto de borracha.

Aplicabilidade Industrial

[0072] A presente invenção é aplicável a vários produtos de borracha e a cabos de reforço para borracha utilizados nos produtos de borracha. Em particular, a presente invenção pode ser vantajosamente incorporada como um produto de borracha utilizado em um ambiente que envolve o contato com óleo e como um cabo de reforço de borracha empregado nesse mesmo produto de borracha.

Claims

1. Cabo de reforço de borracha (12, 30) para reforçar um produto de borracha (10), o cabo de reforço de borracha compreendendo: uma fibra de reforço ou um feixe de fibra de reforço (21); um primeiro revestimento (22) fornecido para cobrir a fibra de reforço ou o feixe de fibras de reforço (21); e um segundo revestimento (31) fornecido para cobrir o pri-meiro revestimento (22) e que está localizado em uma superfície externa do cabo de reforço de borracha (12, 30), em que o primeiro revestimento (22) compreende: primeira borracha que compreende borracha à base de nitrila como um componente principal; e um primeiro agente de reticulação, o segundo revestimento (31) é um revestimento diferente do primeiro revestimento e compreende: uma segunda borracha que consiste essencialmente em borracha à base de nitrila; e um segundo agente de reticulação, e a borracha à base de nitrila é uma ou mais selecionada dentre borracha nitrílica, borracha nitrílica hidrogenada, borracha nitrí- lica carboxilada e borracha nitrílica carboxilada e hidrogenada, o cabo de reforço de borracha (12, 30) sendo caracterizado pelo fato de que o segundo agente de reticulação compreende um agente de reticulação de maleimida e um composto isocianato.

2. Cabo de reforço de borracha (12, 30), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira borracha consiste essencialmente na borracha à base de nitrila.

3. Cabo de reforço de borracha (12, 30), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro revestimento (22) é um revestimento formado secando-se um primeiro agente de tratamento à base de água que compreende a primeira borracha e o primeiro agente de reticulação como componentes principais.

4. Cabo de reforço de borracha (12, 30), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo revestimento (31) é um revestimento formado secando-se um segundo agente de tratamento à base de água que compreende a segunda borracha e o segundo agente de reticulação como componentes principais.

5. Cabo de reforço de borracha (12, 30), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o contéudo de agente de reticulação de maleimida no se-gundo revestimento é 10 a 50 partes por massa em relação a 100 partes por massa da segunda borracha.

6. Cabo de reforço de borracha (12, 30), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o contéudo do composto de isocianato no segundo revesti-mento (31) é de 10 a 50 partes em massa em relação a 100 partes em massa da segunda borracha.

7. Produto de borracha (10) caracterizado pelo fato de ser reforçado pelo cabo de reforço de borracha (12, 30) conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6.

8. Produto de borracha (10), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que é uma correia de borracha que com-preende a borracha matriz (11) e o cabo de reforço de borracha (12, 30) incorporado à borracha matriz.