JP2000355882A - アラミド繊維とゴム組成物との接着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】伝動ベルト、タイヤ等に使用されるコード、織
物、編物、スダレ等を構成するアラミド繊維とゴムとの
接着によってなるアラミド繊維−ゴム複合組成物におい
て、アラミド繊維−ゴム間の接着力を改善する。 【解決手段】アラミド繊維を金、銀、銅、白金、パラジ
ウムから選ばれた少なくとも１種の金属微粒子で表面処
理した後、ラテックスで処理することにより、アラミド
繊維を化学的及び物理的に活性化し、該繊維とゴムとの
接着力を向上させる。また、金属微粒子による処理に先
立って、アラミド繊維表面に付着した油剤を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、伝動ベルト、タイ
ヤ等に使用されるアラミド繊維−ゴム複合組成物に係
り、詳しくはアラミド繊維への前処理により、ゴムとの
接着力を向上させたアラミド繊維−ゴム複合組成物に関
わる。

【０００２】

【従来の技術】近年の省エネルギー化、コンパクト化の
社会的要請を背景に、自動車のエンジンルーム周辺の雰
囲気温度は従来に比べて上昇し、伝動ベルトの使用環境
温度も高くなってきている。従来の伝動ベルトには主
に、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ク
ロロプレンゴム（ＣＲ）が使用されてきたが、高温雰囲
気下では圧縮ゴム層に早期に亀裂が生じる欠点があっ
た。

【０００３】このため最近では、耐熱性ゴムとして開発
された水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）がＶリブドベ
ルト、Ｖベルト、あるいは歯付ベルトに使用されてい
る。これに応じて、心線である繊維コードとＨ−ＮＢＲ
との接着方法に関する種々の問題に対して、あらゆる取
り組みがなされてきている。

【０００４】高強力で寸法安定性に優れ、伝動ベルトの
心線に用いられているアラミド繊維は、ナイロン繊維等
に比べてゴムとの接着力に劣る問題がある。そのゴムと
の接着には、エポキシまたはイソシアネート化合物で前
処理した後、レゾルシン−ホルマリン−ラテックス（レ
ゾルシンとホルマリンとの初期縮合物をラテックスに混
合したものであり、以下ＲＦＬ液と略記する）及びゴム
糊で処理する方法が採用されている。

【０００５】また、自動車用オーバーヘッドカムシャフ
ト（ＯＨＣ）駆動用タイミングベルトとして用いられる
歯付ベルトにおいては、高負荷での駆動によるカバー帆
布の耐摩耗性を向上させる目的で、高強力なアラミド繊
維からなるカバー帆布が歯部に貼着され、その際にも、
カバー帆布にＲＦＬ液及びゴム糊処理が施される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方法で
は、高負荷での駆動に長時間耐えるだけの十分な接着力
が得られておらず、心線と接着処理層とが早期に界面剥
離する現象が見られ、実用上接着力が不足していること
が明らかになった。また心線に比較して接着が容易なカ
バー帆布についても、その不十分な接着は、カバー帆布
の歯部からの剥離につながる。

【０００７】本発明はこのような問題点を改善するもの
であり、伝動ベルト、タイヤ等に使用されるコード、織
物、編物、スダレ等を構成するアラミド繊維とゴムとの
接着力が改善されたアラミド繊維とゴムとの接着方法を
提供する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】即ち、本願請求項１記載
の発明は、アラミド繊維とゴム組成物との接着方法にお
いて、アラミド繊維の表面に金属微粒子を付着させた
後、レゾルシン−ホルマリン−ラテックスで処理するこ
とを特徴とするアラミド繊維とゴム組成物との接着方法
である。

【０００９】本願請求項２記載の発明は、アラミド繊維
とゴムとの接着方法において、アラミド繊維の表面に付
着している油剤をあらかじめ除去し、該アラミド繊維の
表面に金属微粒子を付着させた後、レゾルシン−ホルマ
リン−ラテックスで処理することを特徴とするアラミド
繊維とゴム組成物との接着方法である。

【００１０】本願請求項３記載の発明は、アラミド繊維
を溶剤に浸漬し、乾燥して、表面に付着している油剤を
除去するアラミド繊維とゴム組成物との接着方法であ
る。

【００１１】本願請求項４記載の発明は、銅微粒子及び
金微粒子から選ばれた少なくとも１種の金属微粒子を用
いるアラミド繊維とゴム組成物との接着方法である。

【００１２】本願請求項５記載の発明は、ポリエチレン
オキサイドに分散した金属微粒子を用いるアラミド繊維
とゴム組成物との接着方法である。

【００１３】本願請求項６記載の発明は、ゴムとラテッ
クスが水素化ニトリルゴムからなるアラミド繊維とゴム
組成物との接着方法である。

【発明の実施の形態】次に、本発明に係るアラミド繊維
とゴム組成物との接着方法について具体的に説明する。
本願発明では、ＲＦＬ液による処理に先立って、金、
銀、銅、白金、パラジウムから選ばれた少なくとも１種
の金属微粒子を用いる。金属微粒子は、微粒子に特有の
触媒作用によってアラミド繊維を化学的及び物理的に活
性化し、該繊維とゴム組成物との接着力を向上させる。
また、市販のアラミド繊維に付着している油剤をあらか
じめ溶剤で除去した後、上記金属微粒子による処理を施
すことにより、接着力の一層の向上を実現する。

【００１４】金属微粒子は、高分子あるいはオリゴマー
の膜を作製し、この膜上に金属を蒸着することによって
得られる。具体的には、高分子あるいはオリゴマーの官
能基との相互作用により粒成長が抑制された金属が粒径
１〜２０ｎｍの微粒子として高分子あるいはオリゴマー
中に高濃度に補足される。この金属微粒子は高分子ある
いはオリゴマーの良溶媒に溶解させると、安定なコロイ
ドとして存在する。

【００１５】高分子層内に分散された状態での金属微粒
子は、他の方法として、特公平６−９９５８５号公報に
開示されているように、融解後、急速固化することによ
って熱力学的に非平衡状態とした高分子層の表面に金属
層を密着させた後、この高分子層を平衡状態になるまで
緩和させる方法によっても得られる。

【００１６】図１に本発明に関わるアラミド繊維とゴム
組成物の一用途である伝動ベルトのうち、歯付ベルトの
断面斜視図を示す。歯付ベルト１は、ベルト長手方向に
沿って複数の歯部２と心線３を埋設した背部４とからな
り、歯部２の表面にはカバー帆布５が貼着される。歯部
２及び背部４を構成するゴム組成物としては、耐熱性の
改善されたゴム組成物、中でもＨ−ＮＢＲ組成物が好ま
しい。Ｈ−ＮＢＲ組成物は配合剤としてカーボンブラッ
ク、亜鉛華、ステアリン酸、可塑剤、老化防止剤等を、
また加硫剤として硫黄、有機過酸化物を含む。各成分を
混合する方法としては特に制限はなく、例えばバンバリ
ーミキサー、ニーダー等を用い、適宜公知の手段、方法
によって混練することができる。

【００１７】Ｈ−ＮＢＲは、水素添加率８０％以上、耐
熱性及び耐オゾン性の特性を発揮させるために好ましく
は９０％以上がよい。水素添加率８０％未満のＨ−ＮＢ
Ｒは、耐熱性及び耐オゾン性が極度に低下する。結合ア
クリルニトリル量は、耐油性及び耐寒性を考慮すると、
２０〜４５％の範囲が好ましい。

【００１８】心線３は、分子構造中の主鎖中に芳香環を
持つパラ系アラミド、例えば、商品名ケブラー、テクノ
ーラ、トワロン等のアラミド繊維からなり、１〜３デニ
ールのモノフィラメントを１００〜３０００本収束した
トータル１００〜３０００デニ−ルの無撚りの原糸を２
〜５本寄せ集めて下撚りし、これを上撚り数４〜５０回
／１０ｃｍで上撚りして得られる。

【００１９】得られた未処理コードをエポキシまたはイ
ソシアネート化合物で前処理した後、ＲＦＬ液処理し、
ゴム糊を塗布した後、歯部及び背部を形成するゴムと一
体加硫する。

【００２０】ここで使用するＲＦＬ液はレゾルシンとホ
ルマリンの初期縮合物とゴムラテックスとを混合したも
のであり、この場合レゾルシンとホルマリンのモル比は
１：０．５〜３にすることが接着力を高める上で好適で
ある。また、レゾルシンとホルマリンの初期縮合物は、
これをラテックスのゴム分１００重量部に対してその樹
脂分が１０〜１００重量部になるようにラテックスと混
合した上、全固形分濃度が５〜４０％濃度になるように
調節される。

【００２１】上記ラテックスはスチレン−ブタジエン−
ビニルピリジン三元共重合体、ＣＳＭ、Ｈ−ＮＢＲ、エ
ピクロルヒドリン、天然ゴム、ＳＢＲ、ＣＲ、オレフィ
ン−ビニルエステル共重合体等のラテックスであり、歯
部のゴムに合わせて適宜選択される。

【００２２】カバー帆布５は、アラミド繊維、ナイロン
繊維、ポリエステル繊維、ポリビニルアルコール繊維等
の平織物、綾織物、朱子織物等からなり、自動車用ＯＨ
Ｃ駆動用等、高負荷での使用を強いられる用途では、高
強力なアラミド繊維が用いられる。緯糸、経糸のうち少
なくともベルト長手方向の緯糸は、全量の２０〜８０重
量％がパラ系アラミド繊維のマルチフィラメント糸から
なることが好ましい。２０重量％未満ではベルト長手方
向のカバー帆布の引張強さが低下し、高負荷でのベルト
走行時に歯欠けが発生しやすくなり、また一方８０重量
％を越えると、パラ系アラミド繊維のマルチフィラメン
ト糸の打込み方向の剛性が過大になるため、均一な厚み
のカバー帆布を得ることできなくなる。

【００２３】必要によりＲＦＬ液で処理した上でゴム糊
を塗布し、加熱加圧することによって歯部に貼着する。
本願発明では、心線同様カバー帆布にも、ゴム糊塗布に
先立ってその表面に金、銀、銅、白金、パラジウムから
選ばれた少なくとも１種の金属微粒子を付着させる。

【００２４】金属微粒子は、高分子あるいはオリゴマー
の薄膜を作成し、この膜上に金属を蒸着することによっ
て膜中に分散した状態で得られる。高分子あるいはオリ
ゴマーは、その骨格がポリエチレンオキサイド、ポリエ
チレングリコール、ポリビニルアルコール、ナイロン１
１、ナイロン６、ナイロン６，６、ナイロン６,１０、
ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン等からな
り、分子の末端あるいは側鎖もしくはこれらの両方にシ
アノ基、アミノ基、あるいはチオール基から選ばれた少
なくとも１種の官能基を有するものが選ばれる。

【００２５】高分子あるいはオリゴマーの薄膜上に蒸着
された金属は、微粒子としてその一部が膜内に浸入した
状態で膜上に凝集する。この状態の膜を高分子あるいは
オリゴマーの融点や軟化点より５〜１０℃高い温度で加
熱すると、微粒子の膜内への均一分散が起こり、金属の
種類、微粒子の径、高分子あるいはオリゴマーの種類に
より固有の色を呈する膜が得られる。得られた膜を高分
子あるいはオリゴマーの良溶媒に溶解すると、コロイド
として安定化した金属微粒子が得られる。

【００２６】次に、本願発明に用いた銅微粒子あるいは
金微粒子分散ポリマー溶液について具体的に説明する。
分子の末端をジアミノ化した平均分子量２０００（ゲル
パーミュエーションクロマトグラフによる測定）のポリ
エチレンオキサイドをアセトンに溶かして２０重量％の
溶液を作成する。この溶液を基板であるガラス板に塗布
して乾燥させ、数ミクロン厚の薄膜を得る。

【００２７】得られたポリエチレンオキサイド薄膜と、
るつぼに収めた銅あるいは金を電子ビーム蒸発源を持っ
た真空蒸着装置内に設置し、５×１０^-5Ｔｏｒｒ程度の
真空度に調節した後、銅あるいは金を電子ビームを用い
て加熱し、蒸発させる。蒸発した銅あるいは金はポリエ
チレンオキサイド薄膜上に堆積し、ポリエチレンオキサ
イドのアミノ基と化学結合して数ｎｍ径の微粒子として
保持される。

【００２８】得られた銅微粒子あるいは金微粒子分散ポ
リエチレンオキサイド薄膜をベンゼンに浸漬し、銅微粒
子分散ポリエチレンオキサイドのベンゼン溶液（以下、
Ｃｕ−ＰＥＯと略記する）あるいは金微粒子分散ポリエ
チレンオキサイドのベンゼン溶液（以下、Ａｕ−ＰＥＯ
と略記する）を得る。

【００２９】得られたＣｕ−ＰＥＯあるいはＡｕ−ＰＥ
Ｏにアラミド繊維からなる心線を浸漬し、乾燥する。続
いて、Ｈ−ＮＢＲのラテックスからなるＲＦＬ処理を行
う。さらにＨ−ＮＢＲのゴム糊でコートを行う。続いて
プレス加硫を行い、心線−ゴム間の接着力を評価するた
めに剥離試験用の試料を作成する。Ｔ型剥離試験を行
い、心線−ゴム間の剥離力を測定する。

【００３０】カバー帆布も同様にＣｕ−ＰＥＯあるいは
Ａｕ−ＰＥＯに浸漬し、乾燥する。さらにＨ−ＮＢＲの
ゴム糊でコートを行う。続いてプレス加硫を行い、剥離
試験の試料を作成する。Ｔ型剥離試験を行い、カバー帆
布−ゴム間の剥離力を測定する。

【００３１】ところで、市販のアラミド繊維には通常、
例えば脂肪酸エステルからなる油剤が塗布されている。
これは、紡糸工程あるいは強度付与のための延伸工程に
おける摩擦による繊維の破断を防止するための潤滑油と
しての役割を担うものであり、本願発明は、上記金属微
粒子による処理に先立って上記油剤を除去する工程を有
するアラミド繊維とゴム組成物の接着方法も含むもので
ある。油剤は、アラミド繊維をベンゼン、トルエン、ア
セトン等の溶剤に浸漬し、乾燥することによって除去さ
れる。

【００３２】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
する。まず、伝動ベルトの心線として用いられるアラミ
ド繊維からなるコードとゴム組成物との接着について説
明する。 実施例１〜２、比較例１ パラ系アラミド繊維であるケブラー（デュポン社製）の
モノフィラメントを６６７本収束したトータル１０００
デニールの原糸を３本寄せ集めたコードを心線として用
意し、これをＣｕ−ＰＥＯあるいはＡｕ−ＰＥＯに３０
分間浸漬し、５０℃で１時間乾燥した。続いて表１に示
す成分からなるＨ−ＮＢＲのＲＦＬ液を入れたディップ
槽に張力１０Ｎで３秒間浸漬した後、１００℃で1分間
乾燥し、２００℃で２分の熱処理を施した。さらにＨ−
ＮＢＲを主成分とするゴム糊で２回コートを行った。

【００３３】

【表１】

【００３４】２５ｍｍ幅に隙間なく並べた処理心線と表
２に示すゴムを合わせて、圧力２ＭＰａ、温度１５３℃
で３０分間、平プレス加硫した後、剥離試験の試料を作
製し、５０ｍｍ/分の速度でＴ型剥離試験を行い、処理
心線−ゴム間の剥離力を測定することにより心線−ゴム
間の接着力を評価した。結果を表３に示す。

【００３５】

【表２】

【００３６】

【表３】

【００３７】次に、歯付ベルトの歯部に貼着されるアラ
ミド繊維からなるカバー帆布とゴムとの接着について説
明する。 実施例３、比較例２ １．５デニールのテクノーラのフィラメント原糸を収束
した４００デニールのマルチフィラメント糸１本からな
る経糸と、２００デニールのテクノーラ１本、コーネッ
クス３０番手２本及びスパンデックス２１０Ｄ１本から
なる緯糸との綾織（２／２）からなるカバー帆布を用意
した。カバー帆布をＣｕ−ＰＥＯに３０分間浸漬し、５
０℃で１時間乾燥した。Ｈ−ＮＢＲのゴム糊でコートを
行い、表２に示すゴムを合わせて圧力２ＭＰａ、温度１
５３℃で３０分間、平プレス加硫を行った。剥離試験の
試料を作製し、５０ｍｍ/分の速度でＴ型剥離試験を行
い、カバー帆布−ゴム間の剥離力を測定することにより
カバー帆布−ゴム間の接着力を評価した。結果を表４に
示す。

【００３８】

【表４】

【００３９】コード、カバー帆布共に、金属微粒子で前
処理した実施例１、２及び３において、それぞれの比較
例に比べて大きな剥離力が得られた。また、アラミド繊
維−ゴム間の接着界面が剥離する前に、ゴム糊部分を含
めたゴムの破壊が観察され、十分な接着力が得られたこ
とが明らかとなった。

【００４０】続いて、あらかじめアラミド繊維表面の油
剤を除去した後、金属微粒子による処理を施した実施例
について説明する。 実施例４ 上記実施例１〜２及び比較例１と同一のアラミド繊維を
ベンゼンに浸漬、乾燥することにより、繊維表面の油剤
を除去した。続いて、実施例２と同一の手続からなる試
料をそれぞれ作製し、同様に５０ｍｍ/分の速度でＴ型
剥離試験を行い、処理心線−ゴム間の剥離力を測定する
ことにより心線−ゴム間の接着力を評価した。結果を表
５に示す。

【００４１】

【表５】

【００４２】実施例４に明らかなように、アラミド繊維
表面の油剤除去に続いて金微粒子処理を施すことによっ
て、油剤除去及び金微粒子処理の相乗効果が発揮され、
接着力の飛躍的な向上が達成された。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本願各請求項記載の
発明は、アラミド繊維−ゴム複合組成物において、該ア
ラミド繊維の表面を金、銀、銅、白金、パラジウムから
選ばれた少なくとも１種の金属微粒子で処理した後、Ｒ
ＦＬ液で処理することにより、該アラミド繊維−ゴム間
の接着力を向上させるものであり、Ｈ−ＮＢＲを用いた
伝動ベルト、タイヤ等、アラミド繊維−ゴム複合組成物
を構成要素とするゴム製品に広く応用可能である。

【００４４】また、金属微粒子による処理に先立って、
アラミド繊維に付着している油剤を除去することによ
り、金属微粒子によるアラミド繊維の活性化効果が増幅
され、アラミド繊維−ゴム間の接着力の一層の向上が達
成される。

【００４５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るアラミド繊維−ゴム組成物の一用
途である歯付ベルトの断面斜視図である。

【符号の説明】

１ 歯付ベルト ２ 歯部 ３ 心線 ４ 背部 ５ カバー帆布

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｄ０６Ｍ 101:36 Ｆターム(参考） 4J040 CA071 CA072 EB061 EB062 JA03 MA10 MA12 MB02 NA16 PA02 PA11 PA15 4L031 AA20 BA04 CA00 DA00 DA21 4L033 AA08 AB01 AC11 BA12 CA34 CA48 CA68 DA00

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アラミド繊維とゴム組成物との接着方法に
   おいて、アラミド繊維の表面に金属微粒子を付着させた
   後、レゾルシン−ホルマリン−ラテックスで処理するこ
   とを特徴とするアラミド繊維とゴム組成物との接着方
   法。
2. 【請求項２】アラミド繊維とゴムとの接着方法におい
   て、アラミド繊維の表面に付着している油剤をあらかじ
   め除去し、該アラミド繊維の表面に金属微粒子を付着さ
   せた後、レゾルシン−ホルマリン−ラテックスで処理す
   ることを特徴とするアラミド繊維とゴム組成物との接着
   方法。
3. 【請求項３】アラミド繊維を溶剤に浸漬し、乾燥して、
   表面に付着している油剤を除去する請求項２記載のアラ
   ミド繊維とゴム組成物との接着方法。
4. 【請求項４】銅微粒子及び金微粒子から選ばれた少なく
   とも１種の金属微粒子を用いる請求項１、２または３記
   載のアラミド繊維とゴム組成物との接着方法。
5. 【請求項５】ポリエチレンオキサイドに分散した金属微
   粒子を用いる請求項１、２、３または４記載のアラミド
   繊維とゴム組成物との接着方法。
6. 【請求項６】ゴムとラテックスが水素化ニトリルゴムか
   らなる請求項１、２、３、４または５記載のアラミド繊
   維とゴム組成物との接着方法。