JP2000506191A - Rfl処理ポリエステル・コードに対するacsmおよびcsmの接着性の改良 - Google Patents

Rfl処理ポリエステル・コードに対するacsmおよびcsmの接着性の改良

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Abstract

(57)【要約】 アルキル化クロロスルフォン化ポリエチレン(ACSM)およびクロロスルフォン化ポリエチレン(CSM)ゴム化合物のレゾルシノール−ホルムアルデヒド・ラテックス(RFL)処理ポリエステル強化部材への接着を従来の熱硬化温度より低い温度で行う改良方法であって、該強化部材をクロロスルフォン化ポリエチレンを含むRFL含浸液に浸漬させる工程と、該強化部材を乾燥させる工程と、該強化部材を緊張下で温度、約149℃(300°F)ないし約218℃(425°F)で加熱硬化させる工程と、該強化部材を上記ゴム化合物に接着させる工程と、該強化部材ならびに上記ゴム化合物を硬化させる工程とを具備してなる。さらに、アミン官能性ポリアクリレートを上記RFL含浸液に添加し、約−40℃(−40°F)での開始温度でのポリエステル・コードの接着不良を防止するようにしてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】 RFL処理ポリエステル・コードに対するACSMおよびCSMの接着性の改 良技術分野 本発明はアルキル化クロロスルフォン化ポリエチレン(ACSM)とクロロス ルフォン化ポリエチレン(CSM)ゴム化合物のレゾルシノール−ホルムアルデ ヒド・ラテックス(RFL)処理ポリエステル強化部材への接着性の改良方法に 係わり、特にACSMまたはCSMポリマーシステムとの関連で用いられるポリ エステル・コードの硬化温度を従来より低い温度で行うことに関する。 動力伝達ベルト、その他の強化ゴム製品などにおいて、ゴムを強化材料に接着 させる場合、従来の一般的な方法は、その強化林料をRFLラテックスに浸漬し ゴムとの接着性を高めるものであった。すなわち、このRFL含浸液はRFLプ レポリマーとラッテクスとを混合することにより作られる。このRFLプレポリ マーは強化材料への接着性を高め、ラッテクスはゴムへの接着性を高める。例え ばポリエステル・コードのように強化材料の表面反応性が低い場合、そのコード は通常、その反応性を改善し得る組成物で前処理される。 この目的で用いられる組成物としてはエポキシ樹脂、イソシアナートなどが挙 げられる。従来、ベルトは二重撚りしたコードをゴムに接着させることにより作 られていた。このコードはRFL含浸液中に浸漬され、さらにネオプレンラテッ クス含浸液中に浸漬されたのち、縦型オーブンを通され、こ こで緊張下で所定時間加熱される。これにより、コードは伸ばされ、ポリエステ ルが再構成される。この方法は「ストレス・エロンゲーション」または「熱硬化 」として知られている。この方法によりコードに塗布されている接着剤が乾燥さ れる。一般的なRFL含浸液システムも、天然ゴム、スチレン・ブタジエン・ゴ ムのような汎用ゴム化合物に対して開発されている。これらのゴムの場合、この RFL含浸液に用いられるラテックスはしばしばスチレン、ブタジエンおよびビ ニルピリジンに基づくターポリマーである。ASCMおよびCSMなどの反応性 の低いゴム化合物の場合、この一般的RFL含浸液システムは適していない。背景技術 ポリエステル・コードのための従来の処理方法の1つとして、ポリエステル・ コードをポリフェニルイソシアナートで最初に処理し、その際、コードに8ない し15ポンドの張力を加え、温度149ないし218℃(300ないし425° F)で120秒間、熱活性化させポリフェニルイソシアナートの官能基をコード の開いた結合部位と反応させることが行われている。RFL接着剤はこの反応し たポリフェニルイソシアナート上に塗布され、ついで好ましくはオーブン中で1 20秒間、温度82ないし135℃(180ないし275°F)で乾燥され、こ れによりRFL中の水分を蒸発させ、コードが熱硬化される前にブリスター(膨 れ)が発生するのを防止するようにしている。このポリエステル・コードの熱硬 化は接着剤適用後、238℃(460°F)で60秒間行わ れる。従って、接着剤はこの高い温度に曝される。 通常のポリエステル・コードの熱処理温度は243ないし246℃(470な いし475°F)である。これらの温度は適正な熱硬化を達成させ、コードの最 良の特性を得るためのものである。また、これらの温度はポリエステル・コード の融点、つまり248ないし254℃(478ないし490°F)に近いもので ある。ポリエステルの最良の分子構造の配列が238℃(460°F)の温度、 8ないし15ポンドの張力(コード)で得られることが経験的に認められている 。ポリエステルのACSMおよびCSMへの接着性は、標準の熱硬化温度、23 8℃(460°F)においては弱くなる。従って、ACSMまたはCSMをRF L処理ポリエステル・コードに接着させる場合に、この標準の熱硬化温度を用い ることには問題がある。このポリエステル・コードのACSMまたはCSMゴム 化合物への接着性はポリエステルの標準的熱硬化温度において著しく減少するこ とが見出された。なぜならば、RFLがそれ自信で激しく反応し、その架橋密度 がほぼ完全な硬化状態となり、ゴムとの結合に有用な部位が殆ど残されていない ためである。 CSMをポリエステル・コードヘ接着させる従来の方法はネオプレン・ラテッ クスおよびビニルピリヂン・ラテックスをRFLラテックス浸漬において使用す ることを含むものである。 米国特許No.3,060,078(Atwell)には、CSMゴム化合物 へのポリエステル・コード繊維の接着方法 として、このコード繊維をレゾルシノール・ホルムアルデヒド・ネオプレン・ラ テックス接着性組成物で予め処理し、その後、この処理されたコードをCSMゴ ム化合物を用い加熱硬化させる方法が記載されている。 米国特許No.3,325,333(Kigane et al)には、CS Mゴム化合物へのポリエステル・コードの接着方法として、このコードをメチロ ール化ブロックト有機ポリイソシアナートと加硫有機ポリマーとを含む水性接着 剤組成物を用い、従来または通常のポリエステル処理温度で処理する方法が記載 されている。 従って、ACSMまたはCSMゴム化合物をRFL処理ポリエステル・コード に対し、従来より低い熱硬化温度で接着させ得る改良された接着方法が要望され ている。発明の開示 本発明は、ACSMまたはCSMゴム化合物をRFL処理ポリエステル強化部 材、特にポリエステル・コードに対し、従来の熱硬化温度より低い温度で接着さ せ得る改良された接着方法を提供する。 その具体的1例として、ポリエステル・コードをACSMまたはCSMゴム化 合物に接着させる方法であって、 該コードをクロロスルフォン化ポリエチレンを含むレゾルシノール・ホルムア ルデヒド・ラテックスに浸漬させる工程と、 該コードを乾燥させる工程と、 該コードを緊張下で温度、約149℃(300°F)ない し約218℃(425°F)で加熱硬化させる工程と、 該コードをACSMまたはCSMゴム化合物に接着させる工程と、 該コードならびにACSMまたはCSMゴム化合物を硬化させる工程と、 を具備してなる方法を提供するものである。 本発明によれば、RFL処理ポリエステル・コードのACSMまたはCSMゴ ム化合物に対する接着性を従来の温度より低い温度で改善することができる。上 記コードをより低い温度で熱硬化させることにより、RFLの架橋を制御するこ とができ、それにより上記コードおよびゴムへの良好な接着が可能となる。また 、これにより上記コード上に十分な開口結合部位がベルトへ接着させるためのA CSMおよびCSMゴム化合物のために利用可能となる。ポリエステル・コード の特性はこの熱硬化温度が下げられ、このコードに対する緊張が増大しても殆ど 悪影響を受けないことが見出された。また、このコードの弾性率も熱硬化温度が 149℃(300°F)に減少されるまでは実質的に悪影響を受けない。 従って、本発明の目的の1つは、RFL処理ポリエステル・コードのACSM またはCSMゴム化合物に対する接着性を改善することである。 本発明の他の具体例において、アミン官能性ポリアクリレートがRFL含浸液 に添加される。従来の熱硬化温度より低い温度において、RFLの架橋密度は十 分なものとならず、RFL自体内部において凝集破壊を生ずることはない。RF Lの内部架橋密度は、ゴムの強度が内部RFL架橋部位のより少ない場合のRF Lの強度よりも大きくなるものとする。 従って、本発明の他の目的は、RFL浸漬液中のアミン官能性ポリアクリレー トを利用することにより従来より低い熱硬化温度においてACSM/RFLまた はCSM/RFLに存在するRFL破壊を減少することである。 アミン官能性ポリアクリレートは意外にもACSMおよびCSMゴム化合物の 架橋密度を増大することにより約−18℃(0°F)ないし−40℃(−40° F)の範囲のより低い出発温度でRFL破壊を防止し得ることが見出された。ア ミン官能性ポリアクリレートはRFLおよびエポキシまたはイソシアナート前処 理を架橋させ、ACSMおよびCSMゴム化合物に非常に強く結合させ、その結 果、RFLが破壊される前にゴムが切り離される。好ましい実施例の記載 本発明によれば、RFL処理ポリエステル強化部材のACSMおよびCSMゴ ム化合物への接着性が、従来より低い熱硬化温度でポリエステル・コードを熱硬 化させることにより改善される。ACSMまたはCSMゴム化合物とRFL処理 ポリエステルコードとの間の接着性を本発明により改善することによりゴムの引 裂き、接着力において予想を超えた良好な結果がもたらされる。 このポリエステル強化部材は、ゴム強化製品の形成に従来用いられているいか なる種類のポリエステル・コードであっ てもよい。このようなコードの例としては、ジュポン(DuPont)社製のダ クロン52、アクゾ(Akzo)ケミカル社製の型番775T、ヘキスト・セラ ニーズ(Hoescht Celanese)コーポレーション社製の型番86 5などがある。 ポリエステル・コードの低表面反応性の結果、このコードを予備浸漬組成物で 前処理し、ポリエステル・コードの低表面反応性を高めることが好ましい。好ま しい予備浸漬組成物の例としては、NR69(アクゾ(Akzo)ケミカル社製 )、Bayhydrol 116(Bayer AG,ドイツ国)、PAPIの ごときポリメチレンポリフェニルイソシアナートから選ばれるイソシアナートを 含むものが挙げられる。PAPIは商標、Mondur MRまたはDesmo dur VK−18(Bayer AG,ドイツ国)として市販されている。予 備浸漬組成物はスプレー法、ブラッシング法、ディッピング法などにより、ポリ エステル・コードに適用することができるが、特にディッピング(浸漬)法が好 ましい。予備浸漬組成物を製造するに際し、溶媒、好ましくはトルエンを用いる ことが望ましい。このようにトルエンは好ましい溶媒であるが、これに均等の溶 媒を代わりに用い得ることは当業者にとって自明であろう。予備浸漬組成物の製 造において、約2ないし15重量%のイソシアナートと約85ないし98重量% のトルエンとを含むものが好ましい。上記コードはこの予備浸漬組成物中に約1 49℃(300°F)ないし238℃(460°F)の温度で約1ないし2分間 、緊張下 で浸漬することが好ましい。 ポリエステル・コードをこの予備浸漬組成物中で前処理したのち、RFL含浸 液に再度浸漬させる。このRFL含浸液は好ましくは、水、水酸化ナトリウム、 レゾルシノールおよびホルムアルデヒドを混合し、プレポリマーを形成し、後に クロロスルフォン化ポリエチレンを添加することにより製造される。RF/CS M比は乾燥重量で0.08ないし0.66の範囲が好ましい。クロロスルフォン 化ポリエチレンはBurke−Palmason・ケミカル社から商標、Hyp alon605として市販されている。 RFL含浸液はさらにアミン官能性ポリアクリレートを含むことが好ましい。 RFL含浸液にアミン官能性ポリアクリレートを添加することにより約−40℃ (−40°F)の出発温度での動力伝達ベルトまたは他の強化ゴム製品における コードの接着不良を防止することができる。また、アミン官能性ポリアクリレー トはRFLとアミン官能性ポリアクリレートを架橋させ、ACSMまたはCSM ゴム化合物へ結合させるものと思われる。アミン官能性ポリアクリレートは分子 量が約5,000ないし20,000の範囲のものであることが好ましい。更に 、アミン官能性ポリアクリレートは総固形分に基づいて約2ないし20%の範囲 で存在することが好ましい。このアミン官能性ポリアクリレートは僅かに水溶性 のものでpHが約5.5ないし7.0であることが好ましい。好ましくは、アミ ン官能性ポリアクリレートは50重量%のポリアクリレートと50重量%の水と の混合物からものであ る。ポリアクリレートの反応はアミン側で生ずるものと思われる。アミン官能性 ポリアクリレートの好ましい例としてはポリアミン−ポリアクリル・コポリマー 、その加水分解コポリマー、ポリアクリルアミド、n−メチロール・アクリルア ミド、n−イソブトキシ−メチルアクリルアミドを挙げることができる。 ポリエステル・コードはRFL含浸液に含浸させた後、約107℃(225° F)の温度で約2分間乾燥させることが好ましい。 ポリエステル・コードはRFL含浸液に含浸させ、さらに乾燥させた後、約1 49℃(300°F)ないし218℃(425°F)の範囲の温度で緊張下で熱 硬化させる。好ましくは、この熱硬化プロセスは約8ないし18ポンドのコード 緊張下で約60ないし180秒間行う。 ポリエステル・コードをACSMまたはCSMゴム化合物に組込み、従来同様 に硬化させ動力伝達ベルトなどのゴム製品を製造することが好ましい。 本発明のより完全な理解のため、特定の使用例を示す実施例について以下記載 する。 実施例 1 予備含浸組成物 予備含浸組成物を5重量%のイソシアナートと95重量%のトルエンとを混合 することにより作成した。 RFL含浸液 RFL含浸液を、水88.6重量%、10%水酸化ナトリ ウム1.2重量%、100%固体レゾルシノール4.2重量%および37%ホル マリン溶液6.0重量%を混合することにより作成した。この溶液におけるレゾ ルシノール・ホルムアルデヒドの乾燥重量は溶液100ポンド当たり6.4ポン ドであった。これら成分は順次、混合し、各添加ごとに撹拌し各成分を十分に溶 解、混合させた。この樹脂を室温で6時間熟成し、時折撹拌し、RFLプレポリ マーを得た。 水34.4%、ハイパロン(Hypalon)45の50%溶液65.6%か らなるクロロスルフォン化ポリエチレン水溶液を作った。このCSMラテックス を水に添加し、均一になるまで撹拌した。上記RFLプレポリマーを撹拌下で、 このCSM水溶液に徐々に添加した。これにより、CSM/水とRFLプレポリ マーとのほぼ等ウエット重量の混合物を得た。この混合物は乾燥RF/CSM重 量比が約0.19であった。この得られたRFL含浸液を使用前に96時間熟成 させた。 幾つかのポリエステル・コードを予備含浸組成物中に177℃(350°F) の温度で2分間、10ポンドのコード緊張下で浸漬した。この予備含浸コードは ついでRFL含浸液に浸漬させたのち、オーブン中で温度107℃(225°F )で2分間、乾燥させた。最後に、これらコードを149℃ないし246℃(3 00°Fないし475°F)の範囲の種々の温度で、かつ、15ポンドの引張り 緊張下で60秒間、熱硬化させた。熱硬化ののち、サンプルをASTM D18 71、方法Bに従って作成した。但し、この場合、熱硬化ポリ エステル・コードはACSMゴムの第1の層に対し密着させ、マンドレルの幅を 横切るようにして巻き付けた。ACSMゴムの第2の層を方法Bに示すようにし て外周面に適用した。このコードサンドイッチの1インチ幅のサンプルをマンド レルから切り取り、方法Bに従ってテストした。テストの結果はピーク剥離強さ (幅1インチ当たりのポンド値として測定)およびコードへの推定ゴム保留率と して記録された。これらの結果は種々の温度で熱硬化させた同一のACSM/R FL処理ポリエステル・コードから採取された10個の同じサンプルの平均値を 示したものである。 表I 熱硬化温度℃(°F) ASTIによるポンド剥離 D1871、方法B(ポンド) 149(300) 36 163(325) 37 177(350) 39 191(375) 42 204(400) 38 218(425) 34 232(450) 18 246(475) 11 実施例 2 数本のポリエステル・コードを上記実施例1に従って作成した。しかし、これ らコードはCSMに対し接着させた。最 終的に得たCSM/RFL処理ポリエステル・コードはついでASTM D18 71、方法Bに従って種々の剥離テストに供し、コードにより保留されたCSM ゴムの残留率を測定することによりCSMのDRFL処理ポリエステル・コード に対する接着性を評価した。これらの結果は同一のCSM/RFL処理ポリエス テル・コードから採取された10個の同じサンプルの平均値を示したものである 。 表II 熱硬化温度℃(°F) ASTIによるポンド剥離 D1871、方法B(ポンド) 149(300) 35 163(325) 34 177(350) 35 191(375) 36 204(400) 34 218(425) 30 232(450) 23 246(475) 11 実施例 3 上記実施例1の手法と同一の手法を繰り返した。さらに、ポリアクリルアミド (アメリカン・シアナミド社製)をRFL含浸液に加えた。ポリアクリルアミド はポリアクリルアミド7%(総固形分に基づいて)と水50重量%とからなる混 合物である。 数本のポリエステル・コードを、予備含浸組成物を用い、10ポンドのコード 引張り緊張下で温度177℃(350°F)で2分間処理した。これらコードを ついで接着組成物中に浸漬し、107℃(225°F)の温度で2分間、乾燥さ せた。最後に、これら処理したコードを177℃ないし218℃(350°Fな いし425°F)の範囲の種々の温度で60秒間、熱硬化させた。の最終的に得 たACSM/RFL処理ポリエステル・コードを、ASTM D1871、方法 Bに従って温度−18℃(0°F)および22℃(72°F)で種々の剥離テス トに供し、低温におけるACSMのRFL処理ポリエステル・コードに対する接 着性を評価した。これらの結果は同一のACSM/RFL処理ポリエステル・コ ードから採取された10個の同じサンプルの平均値を示したものである。 表III 熱硬化温度 22℃ −18℃ ℃(°F) (72°F) (0°F) (ポンド) (ポンド) 177(350) 39 38 191(375) 58 64 204(400) 34 39 218(425) 18 25 232(450) 14 21 以上、本発明を詳細に説明したが、これらは参考のための 好ましい具体例であり、請求項に記載された範囲において種々変更も当然可能で ある。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. ポリエステル強化部材のクロロスルフォン化ポリエチレンゴム化合物へ の接着性を改良する方法であって、 該強化部材をクロロスルフォン化ポリエチレンを含むレゾルシノール・ホルム アルデヒド・ラテックスに浸漬させる工程と、 該強化部材を乾燥させる工程と、 該強化部材を緊張下で温度、約149℃(300°F)ないし約218℃(4 25°F)で加熱硬化させる工程と、 該強化部材を上記ゴム化合物に接着させる工程と、 該強化部材ならびに上記ゴム化合物を硬化させる工程と、 を具備してなる方法。 2. 該ポリエステル強化部材がポリエステル・コードであることを特徴とす る請求の範囲1に記載の方法。 3. 該強化部材を約2ないし15重量%のポリメチレン・ポリフェニルイソ シアナートと約85ないし98重量%のトルエンとを含む予備含浸組成物で前処 理するとともに、該予備含浸組成物を約149℃(300°F)ないし238℃ (460°F)の温度で約1ないし2分間、緊張下で該強化部材に適用すること を特徴とする請求の範囲1に記載の方法。 4. 該レゾルシノール・ホルムアルデヒド・ラテックスが、レゾルシノール ・ホルムアルデヒド・プレポリマ−ニクロロスルフォン化ポリエチレン比が0. 08ないし0.66 (乾燥重量比)の範囲のものからなることを特徴とする請求の範囲1に記載の方 法。 5. 該熱硬化を約8ないし18ポンドのコード緊張下で約60ないし180 秒間行うことを特徴とする請求の範囲1に記載の方法。 6. 該クロロスルフォン化ポリエチレンゴム化合物がアルキル化クロロスル フォン化ポリエチレンゴム化合物であることを特徴とする請求の範囲1に記載の 方法。 7. ポリエステル強化部材のクロロスルフォン化ポリエチレンゴム化合物へ の接着性を改良する方法であって、 該強化部材をクロロスルフォン化ポリエチレンおよびアミン官能性ポリアクリ レートを含むレゾルシノール・ホルムアルデヒド.ラテックスに浸漬させる工程 と、 該強化部材を乾燥させる工程と、 該強化部材を緊張下で温度、約149℃(300°F)ないし約218℃(4 25°F)で加熱硬化させる工程と、 該強化部材を上記ゴム化合物に接着させる工程と、 該強化部材ならびに上記ゴム化合物を硬化させる工程と、 を具備してなる方法。 8. 該アミン官能性ポリアクリレートが分子量約5,000ないし20.0 00のものであることを特徴とする請求の範囲7に記載の方法。 9. 該アミン官能性ポリアクリレートが約50重量%のポリアクリレートと 約50重量%の水との混合物からなり、 総固形分に基づいて約2ないし20%の範囲で存在することを特徴とする請求の 範囲7に記載の方法。 10. 該クロロスルフォン化ポリエチレンゴム化合物がアルキル化クロロス ルフォン化ポリエチレンゴム化合物であることを特徴とする請求の範囲7に記載 の方法。 11. 請求の範囲1記載の方法で作られたポリエステル強化部材で強化され た硬化クロロスルフォン化ポリエチレンまたはアルキル化ポリエチレンゴム化合 物のマトリックスからなる強化ゴム体。 12. ポリエステル強化部材のクロロスルフォン化ポリエチレンゴム化合物 への接着性を改良する方法であって、 クロロスルフォン化ポリエチレンを含むレゾルシノール・ホルムアルデヒド・ ラテックスを該強化部材に適用する工程と、 該強化部材を緊張下で温度、約149℃(300°F)ないし約218℃(4 25°F)で加熱硬化させる工程と、 該強化部材を上記ゴム化合物に接着させる工程と、 該強化部材ならびに上記ゴム化合物を硬化させる工程と、 を具備してなる方法。
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