JP2011236533A - Carbon fiber for rubber reinforcement - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はゴム補強用炭素繊維に関し、さらに詳しくはタイヤ、ホース、ベルト等のゴム・繊維複合体に好適に用いられるノンエポキシタイプのゴム補強用炭素繊維に関する。 The present invention relates to a carbon fiber for reinforcing rubber, and more particularly to a non-epoxy type rubber fiber for reinforcing rubber that is suitably used for rubber / fiber composites such as tires, hoses, and belts.
炭素繊維は高弾性率、高強度、寸法安定性、耐熱性および耐薬品性等の優れた特性を有しており、この特性を活かしタイヤ、ホース、ベルト等の用途のゴム補強用繊維として期待されている。しかし、炭素繊維はその表面が比較的不活性であることが多く、そのままではゴムや樹脂等のマトリックスとの接着性が不十分であり、炭素繊維の特性を十分に発揮することはできない。 Carbon fiber has excellent properties such as high elastic modulus, high strength, dimensional stability, heat resistance and chemical resistance, and is expected to be used as a rubber reinforcing fiber for tires, hoses, belts, etc. Has been. However, the surface of carbon fibers is often relatively inactive, and as such, the adhesiveness with a matrix such as rubber or resin is insufficient, and the characteristics of carbon fibers cannot be fully exhibited.
このため、繊維の表面をエポキシ化合物とブロックポリイソシアネート化合物等の薬品で処理し、さらにレゾルシン・ホルマリン・ゴムラテックス(RFL)系接着剤で処理する、いわゆる二浴接着処理方法が提案され実用化されている(特許文献1など)。しかし従来よく用いられてきたエポキシ化合物に対し、環境面等から代替技術の開発が求められていた。 For this reason, a so-called two-bath adhesion treatment method in which the fiber surface is treated with a chemical such as an epoxy compound and a block polyisocyanate compound and further treated with a resorcin / formalin / rubber latex (RFL) adhesive has been proposed and put into practical use. (Patent Document 1, etc.). However, the development of alternative technologies has been demanded from the viewpoint of the environment and the like for epoxy compounds that have been frequently used.
本発明は炭素繊維とゴムとの接着において、エポキシ化合物等を使用せず優れた接着性を有するゴム補強用炭素繊維を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a carbon fiber for reinforcing rubber having excellent adhesion without using an epoxy compound or the like in bonding carbon fiber and rubber.
本発明のゴム補強用炭素繊維は、炭素繊維の表面に、水酸基を有するアミン誘導体、ブロックポリイソシアネート、及びゴムラテックスが付着していることを特徴とする。
また、該アミン誘導体の水酸基が脂肪族炭化水素の末端に位置するものであることや、該アミン誘導体がアミンのアルキレンオキサイド付加物であること、該アミン誘導体が、炭素繊維表面に直接接しているものであることが好ましい。また、最表面がレゾルシン・ホルマリン・ラテックス系接着剤であることが好ましい。
The carbon fiber for reinforcing rubber of the present invention is characterized in that an amine derivative having a hydroxyl group, a block polyisocyanate, and a rubber latex are attached to the surface of the carbon fiber.
Further, the hydroxyl group of the amine derivative is located at the end of the aliphatic hydrocarbon, the amine derivative is an alkylene oxide adduct of an amine, and the amine derivative is in direct contact with the carbon fiber surface. It is preferable. The outermost surface is preferably a resorcin / formalin / latex adhesive.
本発明によれば、炭素繊維とゴムとの接着において、エポキシ化合物等を使用せず優れた接着性を有するゴム補強用炭素繊維が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the carbon fiber for rubber reinforcement which has the outstanding adhesiveness without using an epoxy compound etc. in the adhesion | attachment of carbon fiber and rubber | gum is provided.
本発明は、炭素繊維の表面に、水酸基を有するアミン誘導体、ブロックポリイソシアネートまたはそれらの反応生成物、及びゴムラテックスが付着していることを特徴とするゴム補強用の炭素繊維である。 The present invention is a carbon fiber for reinforcing rubber, wherein an amine derivative having a hydroxyl group, a blocked polyisocyanate or a reaction product thereof, and a rubber latex are attached to the surface of the carbon fiber.
ここで用いられる炭素繊維としては、従来公知のものを用いることができるが、特には強度に優れたPAN系炭素繊維であることが好ましい。またゴム補強用として繊維束であることが好ましく、総繊度としては2000dtex以上、さらには5000〜100万dtexの範囲であることが好ましい。またフィラメント数としては500フィラメント以上、特には1万〜50万フィラメントの範囲であることが好ましい。そしてこの本発明のゴム補強用炭素繊維としては、ヤーン、コード、不織布、織編物等種々の繊維集合形態を含むものである。 As the carbon fiber used here, a conventionally known carbon fiber can be used. In particular, a PAN-based carbon fiber excellent in strength is preferable. Moreover, it is preferable that it is a fiber bundle for rubber reinforcement, and it is preferable that the total fineness is 2000 dtex or more, Furthermore, it is the range of 5000-1 million dtex. The number of filaments is preferably 500 filaments or more, particularly in the range of 10,000 to 500,000 filaments. The carbon fiber for reinforcing rubber of the present invention includes various fiber aggregate forms such as yarn, cord, nonwoven fabric, woven or knitted fabric.
本発明のゴム補強用炭素繊維は、このような炭素繊維の表面にアミン誘導体が付着したものであり、このアミン誘導体は水酸基を有することを必須とする。またアミン誘導体とは、第一アミン、第二アミン、第三アミンのいずれか一つを少なくとも窒素部位として含むアミン誘導体である。また、水酸基としては脂肪族炭化水素の末端の水酸基であることが好ましい。脂肪族ではなく、フェノール性水酸基(OH)の化合物の場合には、反応性の違いから有効な架橋構造を形成しにくい傾向にある。また水酸基の数としては3〜12個が好ましく、特には4個また5個有することが好ましい。水酸基の数は、多すぎる場合には均一な架橋構造を作りにくくなる傾向にあり、少なすぎる場合には、有効な架橋密度を得にくい傾向にある。 The carbon fiber for reinforcing rubber of the present invention is one in which an amine derivative is attached to the surface of such a carbon fiber, and this amine derivative must have a hydroxyl group. The amine derivative is an amine derivative containing at least one of a primary amine, a secondary amine, and a tertiary amine as a nitrogen moiety. The hydroxyl group is preferably a hydroxyl group at the end of the aliphatic hydrocarbon. In the case of a phenolic hydroxyl group (OH) compound rather than an aliphatic compound, there is a tendency that it is difficult to form an effective cross-linked structure due to the difference in reactivity. Further, the number of hydroxyl groups is preferably 3 to 12, particularly preferably 4 or 5. When the number of hydroxyl groups is too large, it tends to be difficult to form a uniform crosslinked structure, and when it is too small, it is difficult to obtain an effective crosslinking density.
さらには全ての窒素部位が炭化水素基等で置換された第三アミンであることも好ましい。このような窒素部位としては、1〜10個、特に好ましくは2〜3個であることが好ましい。アミン誘導体の窒素部位を増加させることにより、もう一つの必須成分であるブロックイソシアネートとの反応性を高めることができる。 Furthermore, it is also preferable that all nitrogen sites are tertiary amines substituted with hydrocarbon groups or the like. Such nitrogen sites are preferably 1 to 10, particularly preferably 2 to 3. By increasing the nitrogen site of the amine derivative, the reactivity with blocked isocyanate which is another essential component can be enhanced.
また、アミン誘導体としてはアミンのアルキレンオキサイド付加物であることが好ましく、さらにはアルキレンオキサイドの末端が水酸基であることが好ましい。アルキレンオキサイドとしては、ポリエチレンオキサイドやポリプロピレンオキサイドが挙げられるがポリエチレンオキサイドであることが最も好ましい。またアルキレンオキサイドの付加モル数は4〜8であることが好ましい。 Further, the amine derivative is preferably an amine alkylene oxide adduct, and more preferably the end of the alkylene oxide is a hydroxyl group. Examples of the alkylene oxide include polyethylene oxide and polypropylene oxide, and polyethylene oxide is most preferable. Moreover, it is preferable that the addition mole number of alkylene oxide is 4-8.
本発明のゴム補強用炭素繊維では、このような水酸基を有するアミン誘導体が後の熱処理によりブロックポリイソシアネートと反応して高次の架橋構造を形成し、繊維表面の接着剤としての凝集構造を強固にする働きが有る。 In the rubber fiber for reinforcing rubber of the present invention, such an amine derivative having a hydroxyl group reacts with the block polyisocyanate by a subsequent heat treatment to form a higher-order cross-linked structure, thereby strengthening the aggregate structure as an adhesive on the fiber surface. There is a work to make.
このアミン誘導体は、次に述べるブロックポリイソシアネート化合物100重量部に対し、0.1〜10重量部の範囲であることが好ましく、さらには1〜5重量部の範囲であることが好ましい。添加量が上記範囲内の場合には有効な架橋密度が得やすく、さらに接着力が向上する傾向にある。 This amine derivative is preferably in the range of 0.1 to 10 parts by weight, more preferably in the range of 1 to 5 parts by weight, with respect to 100 parts by weight of the block polyisocyanate compound described below. When the addition amount is within the above range, an effective crosslinking density can be easily obtained, and the adhesive force tends to be further improved.
また、本発明中のブロックポリイソシアネートとは、ポリイソシアネート化合物とブロック化剤との付加反応生成物であり、加熱によりブロック成分が遊離して活性なポリイソシアネート化合物を生ぜしめるものである。このとき末端のイソシアネート基は3個以上であることが好ましい。ポリイソシアネート化合物としては、トリレンジイソシアネート、メタフェニレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート等のポリイソシアネート、あるいはこれらのポリイソシアネートと活性水素原子を1個以上有する化合物とをイソシアネート基(−NCO)と水酸基(−OH)との比が1を越えるモル比で反応させて得られる末端イソシアネート基含有のポリイソシアネートが優れた性能を発現するので好ましい。ブロック化剤としては、例えばフェノール、チオフェノール、クレゾール、レゾルシノール等のフェノール類、ジフェニルアミン、キシリジン等の芳香族第二級アミン類、フタル酸イミド類、カプロラクタム、バレロラクタム等のラクタム類、アセトキシム、メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシム等のオキシム類及び酸性亜硫酸ソーダ等が挙げられる。 The block polyisocyanate in the present invention is an addition reaction product of a polyisocyanate compound and a blocking agent, and the block component is liberated by heating to produce an active polyisocyanate compound. In this case, the number of terminal isocyanate groups is preferably 3 or more. As the polyisocyanate compound, polyisocyanate such as tolylene diisocyanate, metaphenylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, polymethylene polyphenyl isocyanate, triphenylmethane triisocyanate, or one or more of these polyisocyanates and active hydrogen atoms A terminal isocyanate group-containing polyisocyanate obtained by reacting a compound having an isocyanate group (—NCO) and a hydroxyl group (—OH) in a molar ratio exceeding 1 is preferable because it exhibits excellent performance. Examples of the blocking agent include phenols such as phenol, thiophenol, cresol and resorcinol, aromatic secondary amines such as diphenylamine and xylidine, phthalimides, lactams such as caprolactam and valerolactam, acetoxime, methyl ethyl keto Examples include oximes such as oxime and cyclohexanone oxime, and acidic sodium sulfite.
ブロックポリイソシアネート化合物の含有率としては、10〜60重量%の範囲であることが好ましい。含有率が少なすぎると、繊維表面に対する化学的な親和性が不十分となり、接着力が不足する傾向にある。逆に多すぎると接着剤層が硬くなり、コード強力が発現しなくなると共に、含浸ディップならびに加工工程中での接着剤層脱離などの問題が起こる傾向にある。 The content of the block polyisocyanate compound is preferably in the range of 10 to 60% by weight. When the content is too small, the chemical affinity for the fiber surface is insufficient, and the adhesive strength tends to be insufficient. On the other hand, if the amount is too large, the adhesive layer becomes hard and the cord strength does not develop, and there is a tendency that problems such as impregnation dipping and removal of the adhesive layer during the processing process occur.
そして、本発明中の繊維表面に付着するゴムラテックスとしては、例えば、天然ゴムラテックス、スチレン・ブタジエン・コポリマーラテックス、ビニルピリジン・スチレン・ブタジエンターポリマーラテックス(以下Vpラテックスとする)、ニトリルゴムラテックス、クロロブレンゴムラテックス、エチレン・プロピレン・ジエンモノマーラテックス等があり、これらを単独、又は、併用して使用することが出来る。なかでも、Vpラテックスを単独、又は、他のものと併用使用するものが好ましい。併用使用の場合には、該Vpラテックスを全ラテックス重量の1/3量以上使用した場合に特に優れた性能のものが得られる。 The rubber latex adhering to the fiber surface in the present invention includes, for example, natural rubber latex, styrene / butadiene copolymer latex, vinylpyridine / styrene / butadiene terpolymer latex (hereinafter referred to as Vp latex), nitrile rubber latex, There are chlorobrene rubber latex, ethylene / propylene / diene monomer latex and the like, and these can be used alone or in combination. Especially, what uses Vp latex individually or in combination with another thing is preferable. In the case of use in combination, a product with particularly excellent performance is obtained when the Vp latex is used in an amount of 1/3 or more of the total latex weight.
さらに本発明では、ビニルハライド基を有する有機化合物を共重合した重合体が繊維に付着していることも好ましい。本発明で好ましく用いることのできるこのようなビニルハライド基を有する重合体としては、皮膜形成温度が200℃ 以下、より好ましくは、180℃以下のものが好ましい。本発明で好ましく使用されるそのような重合体としては、塩化ビニルの単独、若しくは、各種の共重合を行った化合物であり、塩化ビニルと酢酸ビニル、塩化ビニルと塩化ビニリデン、塩化ビニルとアクリロニトリル、塩化ビニルと酢酸ビニルの共重合化合物、塩化ビニル、酢酸ビニル及び無水マレイン酸の三元重合体、あるいはそれらの混合物を挙げることが出来る。 Furthermore, in this invention, it is also preferable that the polymer which copolymerized the organic compound which has a vinyl halide group has adhered to the fiber. As a polymer having such a vinyl halide group that can be preferably used in the present invention, a film forming temperature of 200 ° C. or lower, more preferably 180 ° C. or lower is preferable. Such a polymer preferably used in the present invention is vinyl chloride alone or a compound obtained by various copolymerizations, such as vinyl chloride and vinyl acetate, vinyl chloride and vinylidene chloride, vinyl chloride and acrylonitrile, A copolymer of vinyl chloride and vinyl acetate, a terpolymer of vinyl chloride, vinyl acetate, and maleic anhydride, or a mixture thereof can be given.
本発明のゴム補強用炭素繊維は上記のような成分が繊維表面に付着したものであるが、その付着状態としては、特にアミン誘導体が繊維表面に位置するものであることが好ましい。そのように炭素繊維に直接アミン誘導体が接することにより、炭素繊維表面の接着性をより向上させることが可能となる。 The rubber reinforcing carbon fiber of the present invention has the above components attached to the fiber surface. As the attached state, it is particularly preferable that the amine derivative is located on the fiber surface. As such, when the amine derivative is in direct contact with the carbon fiber, the adhesion of the carbon fiber surface can be further improved.
このような付着状態とするためには、炭素繊維をあらかじめ水酸基を有するアミン誘導体を含有する前処理剤で処理し、次いでブロックポリイソシアネート及びゴムラテックスを含む接着剤で処理することにより得ることができる。また、この前処理剤にはブロックポリイソシアネート及び、またはゴムラテックスを含むことが好ましい。接着剤は、いわゆるレゾルシン・ホルマリン・ゴムラテックス系の接着剤(RFL接着剤)を主成分とすることが好ましい。また、前処理剤を付着させる前に、炭素繊維の耐疲労性、または炭素繊維と前処理剤の接着性を向上させるために、各種含浸処理剤を処理した後の炭素繊維を使用することもできる。 In order to achieve such an adhesion state, the carbon fiber can be obtained by treating with a pretreatment agent containing an amine derivative having a hydroxyl group in advance and then treating with an adhesive containing block polyisocyanate and rubber latex. . The pretreatment agent preferably contains block polyisocyanate and / or rubber latex. The adhesive is preferably mainly composed of a so-called resorcin / formalin / rubber latex adhesive (RFL adhesive). In addition, before attaching the pretreatment agent, it is also possible to use the carbon fiber after treating various impregnation treatment agents in order to improve the fatigue resistance of the carbon fiber or the adhesion between the carbon fiber and the pretreatment agent. it can.
この好ましい接着剤成分であるRFL接着剤の配合としては、レゾルシンとホルムアルデヒドのモル比が、1:0.1〜1:8の範囲にあるものが好ましく、より好ましくは1:1〜1:4の範囲であることが好ましい。ホルムアルデヒドの添加量が少なすぎるとレゾルシン・ホルマリンの縮合物の架橋密度が低下すると共に分子量の低下を招くため、接着剤層凝集力が低下することにより接着性が低下する傾向に有り、また逆に多すぎると架橋密度上昇によりレゾルシン・ホルマリン縮合物が硬くなり、被着体ゴムとの共加硫時に接着剤とゴムとの相溶化が阻害され、接着性が低下する傾向にある。RFL接着剤におけるレゾルシン・ホルマリンとゴムラテックスとの配合比率は、固形分量比で、レゾルシン・ホルマリン:ゴムラテックスが1:1〜1:15の範囲にあるものが好ましく使用される。ゴムラテックスの比率が少なすぎると処理された繊維が硬くなって耐疲労性が低下しやすくなる傾向にある。また、前処理剤中のラテックス及び被着体であるゴムとの共加硫が不十分となり、接着性が低くなるおそれがあり、逆に比率が多すぎると接着剤皮膜として充分な強度を得ることが出来ないため、満足な接着力やゴム付着率が得られないおそれがある。 As a blending of the RFL adhesive which is this preferable adhesive component, a molar ratio of resorcin to formaldehyde is preferably in the range of 1: 0.1 to 1: 8, more preferably 1: 1 to 1: 4. It is preferable that it is the range of these. If the amount of formaldehyde added is too small, the crosslink density of the condensate of resorcin / formalin will be reduced and the molecular weight will be lowered.Therefore, the adhesiveness tends to be lowered due to the reduced cohesive force of the adhesive layer. If the amount is too large, the resorcin / formalin condensate becomes hard due to an increase in cross-linking density, and the compatibility between the adhesive and the rubber tends to be impaired during co-vulcanization with the adherend rubber, and the adhesiveness tends to decrease. The blending ratio of resorcin / formalin and rubber latex in the RFL adhesive is preferably a solid content ratio of resorcin / formalin: rubber latex in the range of 1: 1 to 1:15. If the ratio of the rubber latex is too small, the treated fiber becomes hard and the fatigue resistance tends to be lowered. Moreover, co-vulcanization with the latex in the pretreatment agent and the rubber that is the adherend may be insufficient, which may reduce the adhesiveness. Conversely, if the ratio is too large, sufficient strength as an adhesive film is obtained. Therefore, there is a possibility that satisfactory adhesive strength and rubber adhesion rate cannot be obtained.
また、本発明のゴム補強用炭素繊維を得るために、前処理剤と接着剤の2段階処理を行う場合、前処理剤の総固形分濃度は、1〜30重量%、好ましくは1.5〜20重量%、さらに好ましくは、2〜15重量%の範囲であることが好ましい。処理剤の総固形分濃度が低すぎると剤の表面張力が増加し、繊維表面に対する均一付着性が低下すると共に、固形分付着量が低下することにより接着性が低下し、また、一方、処理剤濃度が高すぎると生産コスト的に不利になるだけでなく、固形分付着量が多くなりすぎるため硬くなり耐疲労性が低下しやすいので好ましくない。また、この前処理剤の組成物を水分散物として用いる際の分散剤、すなわち、界面活性剤の適当な量は、前処理剤の全固形分に対し、15重%以下であり、好ましくは10重量%以下で用いることが好ましい。界面活性剤の量が多すぎると接着性が阻害される傾向にある。 Moreover, in order to obtain the carbon fiber for rubber reinforcement of this invention, when performing a two-step process of a pretreatment agent and an adhesive agent, the total solid content concentration of the pretreatment agent is 1 to 30% by weight, preferably 1.5. It is preferably in the range of ˜20% by weight, more preferably in the range of 2 to 15% by weight. If the total solid concentration of the treatment agent is too low, the surface tension of the agent increases and the uniform adhesion to the fiber surface decreases, and the adhesion decreases due to the decrease in the solid adhesion amount. If the concentration of the agent is too high, not only is it disadvantageous in terms of production cost, but the amount of solid content is too large, so it becomes hard and fatigue resistance tends to decrease, which is not preferable. Further, the dispersant used when the pretreatment composition is used as an aqueous dispersion, that is, an appropriate amount of the surfactant is 15% by weight or less based on the total solid content of the pretreatment agent, preferably It is preferably used at 10% by weight or less. When there is too much quantity of surfactant, it exists in the tendency for adhesiveness to be inhibited.
2段階処理を行う場合の炭素繊維に対する前処理剤の固形分付着量は、0.1〜10重量%の範囲で使用することが好ましく、さらには0.3〜7重量%の範囲、最も好ましくは、0.5〜5重量%の範囲で付着せしめることが好ましい。繊維に対する前処理剤の固形分付着量を制御するためには、圧接ローラーによる絞り、スクレバー等によるかき落とし、空気吹きつけによる吹き飛ばし、吸引、ビーターによる叩き等の手段を採用してもよい。また付着量を上げるため、もしくは均一性を確保するために複数回付着せしめてもよい。 The amount of solid content of the pretreatment agent to the carbon fiber when performing the two-stage treatment is preferably used in the range of 0.1 to 10% by weight, more preferably in the range of 0.3 to 7% by weight. Is preferably adhered in the range of 0.5 to 5% by weight. In order to control the solid content of the pretreatment agent on the fiber, means such as squeezing by a pressure roller, scraping by a scrubber, blowing by air blowing, suction, hitting by a beater, etc. may be employed. Moreover, you may make it adhere several times in order to raise the adhesion amount or to ensure uniformity.
好ましい2段階処理の方法としては、アミン誘導体、ブロックポリイソシアネート、ゴムラテックスを含む前処理剤により処理し、ついでブロックポリイソシアネート及びゴムラテックスを含む接着剤で処理する方法が挙げられる。さらには、接着剤としては、ブロックポリイソシアネート、ゴムラテックス及びイソシアネート反応性の熱可塑性エラストマーを含むものであることが好ましく、RFL系接着剤を主とするものが最も好ましい。 As a preferable two-step treatment method, a treatment with a pretreatment agent containing an amine derivative, a blocked polyisocyanate, or a rubber latex, followed by treatment with an adhesive containing a blocked polyisocyanate and a rubber latex can be given. Furthermore, the adhesive preferably contains a block polyisocyanate, a rubber latex, and an isocyanate-reactive thermoplastic elastomer, and most preferably an RFL adhesive.
ここで好ましく用いられるイソシアネート反応性の熱可塑性エラストマーとしては、イソシアネートに反応する基を有するものであれば良く、好ましくはエラストマーのハードセグメントにフェノール性水酸基、ヒドロキシル基、アミノ基のいずれか一つの基を有するものが好ましい。また、ソフトセグメントとしてブタジエン、イソプレンなどゴム成分と共加硫可能な成分を有することが好ましい。特には、熱可塑性エラストマーが、ポリブタジエンとポリウレタンとの共重合物であることが好ましい。また、熱可塑性エラストマーとゴムラテックスとの比は2:1〜1:2であることが、熱可塑性エラストマーとブロックポリイソシアネートの比は100:15〜100:100であることが好ましい。ここで用いられる各種の剤としては、前述の物を使用することが出来る。 The isocyanate-reactive thermoplastic elastomer preferably used here may be any one having a group that reacts with isocyanate. Preferably, the hard segment of the elastomer is any one group of phenolic hydroxyl group, hydroxyl group, and amino group. Those having the following are preferred. The soft segment preferably has a component such as butadiene and isoprene that can be co-vulcanized with a rubber component. In particular, the thermoplastic elastomer is preferably a copolymer of polybutadiene and polyurethane. The ratio of the thermoplastic elastomer to the rubber latex is preferably 2: 1 to 1: 2, and the ratio of the thermoplastic elastomer to the block polyisocyanate is preferably 100: 15 to 100: 100. The above-mentioned thing can be used as various agents used here.
ブロックポリイソシアネート化合物の配合量は、その種類及び被着ゴムの配合によって一定ではないが、例えば前述の接着剤を用いる場合、その固形分に対して5〜40重量%、好ましくは10〜30重量%が適当である。ここで、ブロックポリイソシアネートの添加量が少なすぎる場合、接着剤の凝集エネルギーが十分でなく、接着剤層間破壊を起こす。また、多すぎる場合には、接着剤層が硬くなり、ディップコード強力が発現できなくなるとともに、疲労性の低下などが見られ、実用に適さない。 The blending amount of the block polyisocyanate compound is not constant depending on the type and the blending of the adherent rubber. For example, when the above-mentioned adhesive is used, it is 5 to 40% by weight, preferably 10 to 30% by weight based on the solid content. % Is appropriate. Here, when there is too little addition amount of block polyisocyanate, the cohesive energy of an adhesive agent is not enough and an adhesive interlayer fracture | rupture is caused. On the other hand, when the amount is too large, the adhesive layer becomes hard, the dip cord strength cannot be expressed, and the fatigue property is decreased, which is not suitable for practical use.
このような接着剤は、総固形分濃度が1〜30重量%の範囲にあるものが好適に使用され、さらに好ましくは、2〜25重量%、特には5〜20重量%の範囲となるようにして使用する。接着剤の濃度が低すぎると付着量の低下から接着性が低下し、逆に、濃度が高すぎると固形分付着量が多くなりすぎるため繊維が硬くなって耐疲労性が低下する傾向にある。 Such an adhesive preferably has a total solid content in the range of 1 to 30% by weight, more preferably 2 to 25% by weight, and particularly 5 to 20% by weight. To use. If the concentration of the adhesive is too low, the adhesiveness decreases due to a decrease in the amount of adhesion, and conversely, if the concentration is too high, the amount of solid content increases so that the fiber becomes hard and fatigue resistance tends to decrease. .
接着剤を繊維に付着せしめるには、ローラーとの接触、若しくは、ノズルからの噴霧による塗布、又は、溶液への浸漬などにより行うことが出来る。また、接着剤の繊維に対する固形分付着量は、0.1〜10重量%の範囲であることが好ましく、さらには0.2〜7重量%の範囲、最も好ましくは、0.5〜6重量%の範囲で付着せしめるものがよい。繊維に対する固形分付着量を制御するためには、前記前処理剤と同様に、圧接ローラーによる絞り、スクレバー等によるかき落とし、空気吹きつけによる吹き飛ばし、吸引、ビーターの手段により行うことが出来る。 The adhesive can be adhered to the fiber by contact with a roller, application by spraying from a nozzle, immersion in a solution, or the like. Moreover, it is preferable that the solid content adhesion amount with respect to the fiber of an adhesive agent is the range of 0.1-10 weight%, Furthermore, the range of 0.2-7 weight%, Most preferably, 0.5-6 weight% It is good to adhere in the range of%. In order to control the solid content adhesion amount to the fiber, similarly to the pretreatment agent, it can be carried out by means of squeezing with a pressure roller, scraping with a scrubber, etc., blowing off with air blowing, suction, and beater.
そして上記のような製造方法にて得られる本発明のゴム補強用炭素繊維は、高いゴム接着性を有し、この繊維を用いたタイヤ、ベルト及びホース等の繊維補強ゴム構造物は強度や耐久性に優れた製品となる。 And the carbon fiber for rubber reinforcement of the present invention obtained by the manufacturing method as described above has high rubber adhesion, and fiber reinforced rubber structures such as tires, belts and hoses using this fiber have strength and durability. Product with excellent properties.
本発明をさらに下記実施例により具体的に説明する。またコード剥離接着力は下記の方法により測定した。 The present invention will be further described in the following examples. Moreover, the cord peeling adhesive force was measured by the following method.
(1)コード剥離接着力
処理コードとゴムとの接着力を示すものである。天然ゴムを主成分とするカーカス配合の未加硫ゴムシート表層近くに16本のコードを埋め、150℃の温度で、30分間、50kg/cm2のプレス圧力(初期値)、又は180℃の温度で40分間、50kg/cm2のプレス圧力(耐熱値)で加硫し、次いで、16本のコードをゴムシート面に対し90度の方向へ200mm/分の速度で剥離するのに要した力をN/16本で示したものである。
(1) Cord peeling adhesive strength This indicates the adhesive strength between the treated cord and rubber. 16 cords are buried near the surface layer of a carcass blended unvulcanized rubber sheet mainly composed of natural rubber, at a temperature of 150 ° C. for 30 minutes, a pressing pressure of 50 kg / cm 2 (initial value), or 180 ° C. It was vulcanized at a pressing pressure (heat resistance value) of 50 kg / cm 2 for 40 minutes at a temperature, and then required to peel 16 cords at a rate of 200 mm / min in the direction of 90 degrees with respect to the rubber sheet surface. The force is indicated by N / 16 lines.
[実施例1]
あらかじめ3官能ブロックポリイソシアネート、エチレンジアミンエチレンオキサイド4モル付加物(水酸基を有するアミン誘導体)、Vpラテックス、塩化ビニルラテックスの固体成分を100:1.5:50:50で混合し、全体の固体成分濃度を10%とし、前処理剤用の処理液(1)とした。
また、レゾルシン/ホルマリン(R/F)のモル比が1/0.6、固形分濃度が65重量%である初期縮合物をアルカリ条件下で溶解し9重量%の水溶液とする。この水溶液109重量部を、Vpラテックス、40%水乳化液、180重量部に対し添加する。この液にホルマリン、5重量部、33重量%のメチルエチルケトオキシムブロックドフェニルメタシジイソシアネート分散体を23重量部添加し、48時間熟成した固形分濃度:18重量%の配合液を得て、接着処理用の処理液(2)とした。
[Example 1]
Solid components of trifunctional block polyisocyanate, ethylenediamineethylene oxide 4 mol adduct (amine derivative having a hydroxyl group), Vp latex, and vinyl chloride latex are mixed at a ratio of 100: 1.5: 50: 50 to obtain a total solid component concentration. Was 10%, and a treatment liquid (1) for a pretreatment agent was obtained.
An initial condensate having a resorcin / formalin (R / F) molar ratio of 1 / 0.6 and a solid content concentration of 65% by weight is dissolved under alkaline conditions to obtain a 9% by weight aqueous solution. 109 parts by weight of this aqueous solution is added to 180 parts by weight of Vp latex, 40% aqueous emulsion. To this solution, 23 parts by weight of formalin, 5 parts by weight and 33% by weight of methyl ethyl ketoxime blocked phenylmetasidiisocyanate dispersion were added, and a blended liquid having a solid content concentration of 18% by weight was obtained by aging for 48 hours. A treatment liquid (2) was obtained.
炭素繊維束炭素繊維束(繊度8000dtex)“HTA−12K”(東邦テナックス(株)製)フィラメント数:12000本、単繊維直径7.0μm、引張強度:3920MPa、引張弾性率:235GPa、伸度:1.7%を用い、60T/cmの撚りを施した未処理炭素繊維コードを得た。
この炭素繊維コードをコンビュートリーター処理機(CAリッツラー株式会社製、タイヤコード処理機)を用いて、前記の処理液(1)に浸漬した後、130℃の温度で3分間乾燥し、引き続き、200℃の温度で1分間の熱処理を行い、続いて、処理液(2)に浸漬した後に、130℃の温度で3分間乾燥し、引続いて、200℃の温度で1分間の熱処理を行った。得られたタイヤコードには、処理剤の固形分として、前処理剤が1.3重量%、後処理剤が2.1重量%付着していた。得られた処理コードを天然ゴムを主成分とするカーカス配合の未加硫ゴム中に埋め込み、150℃の温度で30分間、及び180℃ の温度で60 分間加硫し前記の方法により評価した。その結果を表1に示す。
Carbon fiber bundle Carbon fiber bundle (fineness: 8000 dtex) “HTA-12K” (manufactured by Toho Tenax Co., Ltd.) Number of filaments: 12,000, single fiber diameter: 7.0 μm, tensile strength: 3920 MPa, tensile elastic modulus: 235 GPa, elongation: Using 1.7%, an untreated carbon fiber cord subjected to twisting of 60 T / cm was obtained.
This carbon fiber cord was immersed in the treatment liquid (1) using a contributor treatment machine (CA Ritzler Co., Ltd., tire cord treatment machine), then dried at a temperature of 130 ° C. for 3 minutes, Heat treatment is performed at a temperature of 200 ° C. for 1 minute, followed by dipping in the treatment liquid (2), followed by drying at a temperature of 130 ° C. for 3 minutes, and subsequently heat treatment at a temperature of 200 ° C. for 1 minute. It was. The resulting tire cord had 1.3% by weight of the pretreatment agent and 2.1% by weight of the posttreatment agent as the solid content of the treatment agent. The obtained treated cord was embedded in an unvulcanized rubber containing carcass containing natural rubber as a main component, vulcanized at a temperature of 150 ° C. for 30 minutes, and at a temperature of 180 ° C. for 60 minutes, and evaluated by the above method. The results are shown in Table 1.
[実施例2]
処理液(1)のエチレンジアミンエチレンオキサイド4モル付加物の代わりに、トリエタノールアミンを用いた処理液(3)を作成し前処理剤とした。処理液(1)の代わりに処理液(3)を用いた以外は実施例1と同様の処理を行い、その結果を表1に併せて示した。
[Example 2]
Instead of the ethylenediamine ethylene oxide 4 mole adduct of the treatment liquid (1), a treatment liquid (3) using triethanolamine was prepared and used as a pretreatment agent. The same treatment as in Example 1 was performed except that the treatment liquid (3) was used instead of the treatment liquid (1), and the results are also shown in Table 1.
[実施例3]
処理液(1)の3官能ブロックポリイソシアネートの代わりに、4官能ブロックポリイソシアネートを用い、また塩化ビニルラテックスを使用せず、Vpラテックスのみを用いた処理液(4)を作成し前処理剤とした。処理液(1)の代わりに処理液(4)を用いた以外は実施例1と同様の処理を行い、その結果を表1に併せて示した。
[Example 3]
In place of the trifunctional block polyisocyanate in the treatment liquid (1), a tetrafunctional block polyisocyanate is used, and a treatment liquid (4) using only Vp latex without using vinyl chloride latex is prepared to prepare a pretreatment agent and did. The same treatment as in Example 1 was performed except that the treatment liquid (4) was used instead of the treatment liquid (1), and the results are also shown in Table 1.
[実施例4]
後処理剤として、ポリブタジエンとポリウレタンとの共重合物である熱可塑性エラストマー(第一工業製薬製、F2008D)、ブロックポリイソシアネート(明成化学工業製、DM6400)、Vpラテックスを固体成分比で50:15:50で混合し、全体の固体成分濃度を20%とした処理液(5)を作成した。処理液(2)の代わりに処理液(5)を用いた以外は実施例3と同様の処理を行い、その結果を表1に併せて示した。
[Example 4]
As a post-treatment agent, thermoplastic elastomer (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., F2008D), block polyisocyanate (manufactured by Meisei Chemical Industry Co., Ltd., DM6400), Vp latex, which is a copolymer of polybutadiene and polyurethane, in a solid component ratio of 50:15 : 50 was mixed to prepare a treatment liquid (5) having a total solid component concentration of 20%. The same treatment as in Example 3 was performed except that the treatment liquid (5) was used instead of the treatment liquid (2), and the results are also shown in Table 1.
[実施例5]
炭素繊維に撚りを施す前に、スチレン系処理剤(マレイン酸変性スチレン-エチレン-ブチレン-スチレン共重合樹脂:βピネン樹脂=5:5の水分散液)で処理し、乾燥させた後、60T/cmの撚りを施したコードを得た。その後、実施例4と同様の処理を行い、その結果を表1に併せて示した。
[Example 5]
Before twisting the carbon fiber, it was treated with a styrene treatment agent (maleic acid-modified styrene-ethylene-butylene-styrene copolymer resin: β-pinene resin = 5: 5 aqueous dispersion), dried, and then treated with 60T. A cord subjected to twisting of / cm was obtained. Then, the process similar to Example 4 was performed and the result was combined with Table 1 and shown.
[比較例1]
処理液(1)のエチレンジアミンエチレンオキサイド4モル付加物の代わりに、ペンタエリスリトールを用いた処理液(6)を作成し前処理剤とした。処理液(1)の代わりに処理液(6)を用いた以外は実施例1と同様の処理を行い、その結果を表1に併せて示した。
[Comparative Example 1]
Instead of the ethylenediamine ethylene oxide 4 mol adduct of the treatment liquid (1), a treatment liquid (6) using pentaerythritol was prepared and used as a pretreatment agent. The same treatment as in Example 1 was performed except that the treatment liquid (6) was used instead of the treatment liquid (1), and the results are also shown in Table 1.
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