JP2015137407A - 亜鉛メッキ基材の表面処理方法、亜鉛メッキコード及び伝動ベルト - Google Patents
亜鉛メッキ基材の表面処理方法、亜鉛メッキコード及び伝動ベルト Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 亜鉛メッキ基材の表面にアルカリ水溶液を接触させることにより、亜鉛メッキ基材表面に水酸基を導入する水酸化処理工程、水酸化処理後の亜鉛メッキ基材の表面にシランカップリング剤水溶液を接触させることにより、シランカップリング剤由来のシラノール基と亜鉛メッキ基材表面の水酸基との水素結合を形成するシランカップリング剤処理工程、及び、シランカップリング剤処理後の亜鉛メッキ基材を加熱して前記シラノール基と前記水酸基との脱水縮合反応により形成されるSiO結合を介して亜鉛メッキ基材表面にシランカップリング剤皮膜を形成する工程を含む亜鉛メッキ基材の表面処理方法。
【選択図】 なし
Description
水酸化処理後の亜鉛メッキ基材の表面にシランカップリング剤水溶液を接触させることにより、シランカップリング剤由来のシラノール基と亜鉛メッキ基材表面の水酸基との水素結合を形成するシランカップリング剤処理工程、及び、
シランカップリング剤処理後の亜鉛メッキ基材を加熱して前記シラノール基と前記水酸基との脱水縮合反応により形成されるSiO結合を介して亜鉛メッキ基材表面にシランカップリング剤皮膜を形成する工程を含む亜鉛メッキ基材の表面処理方法が提供される。
また、本発明の他の形態において、本発明の表面処理方法は、上記水酸化処理工程の前に亜鉛メッキ基材の表面を酸化処理する工程を更に含んでいてもよい。
本発明の一形態において、亜鉛メッキコードは、上述した亜鉛メッキ基材の表面処理方法を用いて表面処理された2本以上の亜鉛線状体を撚り合わせたストランドからなる。
本発明に係る亜鉛メッキ基材の表面処理方法は、亜鉛メッキ基材の表面にアルカリ水溶液を接触させる水酸化処理工程、水酸化処理後の亜鉛メッキ基材表面に、シランカップリング剤水溶液を接触させるシランカップリング剤処理工程、及び、シランカップリング剤処理後の亜鉛メッキ基材を加熱してシランカップリング剤皮膜を形成するシランカップリング剤皮膜の形成工程を含む。
本発明の表面処理方法で処理される金属基材は、亜鉛メッキ基材である。本発明者等による鋭意研究の結果、上述した処理工程を含む表面処理方法は、金属基材の中でも特に亜鉛メッキ基材の表面処理に適用した場合に、エラストマー材料との接着性が飛躍的に向上することが見出された。
本発明の表面処理方法は、亜鉛メッキ基材表面にアルカリ水溶液を接触させる水酸化処理工程を含む。この水酸化処理工程により、アルカリ水溶液中の塩基(OH−)と、基材表面の亜鉛との化学反応で、亜鉛メッキ基材表面は、酸化物(M−O)や水酸化物(M−OH)等の存在により親水性になり、表面に水分が吸着する。すなわち、亜鉛メッキ基材表面に水酸基が導入される。この水酸基に、後述するシランカップリング剤由来のシラノール基が反応して水素結合を形成する。
なお、本発明の表面処理方法は、一形態において、上述した水酸化処理工程の後に、亜鉛メッキ基材表面に付着した過剰のアルカリを除去する洗浄工程を更に含んでいてもよい。このアルカリ除去工程は、例えば、水酸化処理後の亜鉛メッキ基材を水洗いすることにより行うことができる。
本発明の表面処理方法では、アルカリ水溶液を接触させた後の亜鉛メッキ基材の表面に、シランカップリング剤水溶液を接触させる。ここで使用し得るシランカップリング剤としては、特に限定されるものではなく、例えば水溶性の観点からは、アミノ基を含むアミノ系シランカップリング剤が好ましく、具体的には、3−アミノプロピルトリエトシキシラン(CAS No.919−30−2;製品名KEB−003 信越化学社製)、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン(KBM−602)、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン(KBM−603)、3−アミノプロピルトリメトキシシラン(KBM−903)、3−トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメチルブチリデン)プロピルアミン(KBE−9103)、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン(KBM−573)、3−イソシアナートプロピルトリエトキシシラン(KBE−9007)等が挙げられる。
本発明の表面処理方法では、シランカップリング剤水溶液を接触させた後の亜鉛メッキ基材を加熱する。これにより、シランカップリング剤由来のシラノール基と亜鉛メッキ基材表面の水酸基との脱水縮合反応によりSiO結合が形成され、これを介してシランカップリング剤皮膜が亜鉛メッキ基材表面上に固定化される。
<被処理体>
亜鉛メッキ線状体として、72C 高炭素鋼線に電気亜鉛メッキを施し、冷間加工したワイヤ(直径0.15mm)を用い、この亜鉛メッキ線状体を複数撚り合わせてなる4種の亜鉛メッキコードA1、A2、A3及びA4(表1参照)を被処理体(コイル状)として使用した。表1において、例えば、上記亜鉛メッキ線状体(直径0.15mm)を3本撚ったものを、さらに7本撚り合わせてなる亜鉛メッキコードNo.A1の構成を、7×3×0.15と表記する。
[水酸化処理]
水酸化ナトリウム水溶液中にコイル状の亜鉛メッキコードを浸漬した。水酸化ナトリウム水溶液の濃度及び温度、処理時間は後掲の表2に示す通りである。
水酸化処理後の各試料について、表面に付着した過剰のアルカリを除去するために、水道水で洗浄した。
シランカップリング剤として、KBE−903 オルガノシラン(信越化学工業社製、3−アミノプロピルトリエトキシシラン CAS No.919−30−2)を使用し、これを用いて2体積%の濃度のシランカップリング剤水溶液を調製した。このシランカップリング剤水溶液を入れたステンレス容器に亜鉛メッキコードを浸漬した。処理条件は、後掲の表2に記載の通りである。
シランカップリング剤処理後の亜鉛メッキコードについて、オーブン内にてコイル状のコードをフックにかけ、表2に記載の条件で加熱処理を施した。
実施例1に対し、水酸化処理におけるNaOH水溶液の濃度を0.01質量%に変更した以外は実施例1と同様の条件で表面処理を施した。これを実施例5として後掲の引抜き試験により接着性を評価した。
実施例1に対し、水酸化処理を行わなかったこと以外は実施例1と同様の条件で表面処理を施した。これを比較例1として後掲の引抜き試験により接着性を評価した。
表面処理後の各試料について、以下に示す引抜き試験を行い、表面処理後の亜鉛メッキコードとウレタン樹脂との接着性を評価した。
表面処理後の各試料にウレタン樹脂を押出被覆した後(被覆厚み3mm)、被覆部の長さが10mmとなるよう被覆部を除去することにより試験サンプルを作製した(図1を参照)。このサンプルについて、表3に示す条件下、亜鉛メッキコードの引抜きに必要な荷重(引抜き力)を3回求め、平均値を表4に示した。
Claims (13)
- 亜鉛メッキ基材の表面にアルカリ水溶液を接触させることにより、亜鉛メッキ基材表面に水酸基を導入する水酸化処理工程、
水酸化処理後の亜鉛メッキ基材の表面にシランカップリング剤水溶液を接触させることにより、シランカップリング剤由来のシラノール基と亜鉛メッキ基材表面の水酸基との水素結合を形成するシランカップリング剤処理工程、及び、
シランカップリング剤処理後の亜鉛メッキ基材を加熱して前記シラノール基と前記水酸基との脱水縮合反応により形成されるSiO結合を介して亜鉛メッキ基材表面にシランカップリング剤皮膜を形成する工程
を含む亜鉛メッキ基材の表面処理方法。 - 前記アルカリ水溶液が水酸化ナトリウム水溶液である、請求項1に記載の亜鉛メッキ基材の処理方法。
- 前記シランカップリング剤がアミノ系シランカップリング剤である、請求項1又は2に記載の亜鉛メッキ基材の表面処理方法。
- 前記亜鉛メッキ基材が亜鉛メッキ線状体である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の亜鉛メッキ基材の表面処理方法。
- 前記亜鉛メッキ基材が2本以上の亜鉛メッキ線状体を撚り合わせたストランドである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の亜鉛メッキ基材の表面処理方法。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の亜鉛メッキ基材の表面処理方法を用いて表面処理された亜鉛メッキ線状体を2本以上撚り合わせたストランドからなる亜鉛メッキコード。
- 2本以上の亜鉛線状体を撚り合わせたストランドからなる亜鉛メッキコードであって、該ストランドが請求項1〜5のいずれか1項に記載の亜鉛メッキ基材の表面処理方法を用いて表面処理された亜鉛メッキコード。
- 2本以上の亜鉛線状体を撚り合わせたコアストランドの周囲に、2本以上の亜鉛線状体を撚り合わせたシースストランドを複数配置してなる亜鉛メッキコードであって、少なくとも、前記シースストランドを構成する亜鉛線状体は、請求項1〜4のいずれか1項に記載の亜鉛メッキ基材の表面処理方法により表面処理されている亜鉛メッキコード。
- 2本以上の亜鉛線状体を撚り合わせたコアストランドの周囲に、2本以上の亜鉛線状体を撚り合わせたシースストランドを複数配置してなる亜鉛メッキコードであって、少なくとも前記シースストランドは、請求項1〜5のいずれか1項に記載の亜鉛メッキ基材の表面処理方法により表面処理されている亜鉛メッキコード。
- 伝動ベルトの補強材として用いられる請求項6〜9のいずれか1項に記載の亜鉛メッキコード。
- 請求項6〜9いずれか1項に記載の亜鉛メッキコードが補強材として、エラストマー材料を含有するベルト本体に埋設されてなる伝動ベルト。
- 前記エラストマー材料としてウレタン樹脂を含有する、請求項11に記載の伝動ベルト。
- 前記伝動ベルトがタイミングベルトである、請求項11又は12に記載の伝動ベルト。
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Citations (2)
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JPH09217287A (ja) * | 1995-10-27 | 1997-08-19 | Bekaert Sa:Nv | マルチストランドスチールコード |
JP2012012685A (ja) * | 2010-07-02 | 2012-01-19 | Bridgestone Corp | 樹脂−金属複合材料及びその製造方法、並びにタイヤ |
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