JP2016223057A - 伝動ベルト用心線の製造方法及び伝動ベルトの製造方法並びに処理剤 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の心線は、伝動ベルト用心線の未処理糸(心線本体)を特定の第1処理剤で処理(被覆処理、浸漬処理、含浸処理、乾燥処理、硬化処理)する工程(第1処理工程)を少なくとも経て、製造される。
(伝動ベルト用心線の未処理糸)
第1の処理剤で処理するための未処理糸を構成する原料繊維としては、例えば、天然繊維(綿、麻など)、再生繊維(レーヨン、アセテートなど)、合成繊維(ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン繊維、ポリスチレンなどのスチレン系繊維、ポリフルオロエチレンなどのフッ素系繊維、アクリル系繊維、ポリビニルアルコールなどのビニルアルコール系繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、全芳香族ポリエステル繊維、アラミド繊維など)、無機繊維(炭素繊維、ガラス繊維など)などが挙げられる。これらの繊維は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
第1処理剤(又は前処理剤)は、カルボキシル基含有ラテックス(カルボキシル変性ラテックス)を含むゴム成分(A1)及びブロック型ポリイソシアネートを含む硬化剤(A2)を含むゴム組成物(A)と親水性溶媒(B)とからなる。
ゴム成分(A1)は、カルボキシル基含有ラテックス(カルボキシル基末端ラテックス)を含む。本発明では、ゴム成分としてカルボキシル基含有ラテックスを用いることにより、反応性のバインダー成分(エポキシ樹脂やレゾルシンとホルマリンとの縮合物など)を用いることなく、第1処理剤による被膜の強度を向上できるとともに、反応性のバインダー成分とは異なり、前記ラテックスの柔軟性により、耐屈曲疲労性も保持できる。
硬化剤(A2)は、ブロック型ポリイソシアネート(ブロックドポリイソシアネート)を含む。本発明では、硬化剤として、加熱によって、前記ラテックスのカルボキシル基と反応するブロック型ポリイソシアネートを用いることにより、反応性のバインダー成分と汎用の硬化剤との組み合わせとは異なり、浸漬処理中には前記ラテックスと硬化剤との反応による粘度上昇が抑制され、前記ラテックスが有する表面張力を低い状態に保持して、繊維(フィラメント)間に第1処理剤を充分に浸透できる。その後、浸漬処理後の熱処理により、ブロック型ポリイソシアネートのブロック剤が解離して、イソシアネート基が再生し、前記ラテックスのカルボキシル基と反応して繊維間を強固に接着できるため、接着処理した心線を埋設した伝動ベルトにおいて、心線とゴムとを引き剥がす力が作用する際に、繊維間の破壊や繊維の切断による剥離を防止できる。また、心線が撚糸コードである場合、カルボキシル基含有ラテックスとブロック型ポリイソシアネートとが反応して撚糸コードの外周に強固な被膜を形成するため、被膜の破壊による剥離を防止できる。さらに、心線とゴムとの剥離力(接着力)は、剥離状態がゴム部の破壊である場合に高く、繊維間の破壊や繊維の切断による剥離や、被膜の破壊による剥離であると、剥離力(接着力)が小さくなるが、本発明における第1処理剤を用いると、剥離状態がゴム部の破壊となり、心線とゴム組成物との接着性を向上できる。
硬化剤(A2)(特にブロック型ポリイソシアネート)の割合は、ゴム成分(A1)(特にカルボキシル基含有ラテックス)100質量部に対して1〜500質量部程度の範囲から選択でき、例えば5〜200質量部、好ましくは10〜150質量部、さらに好ましくは15〜100質量部(特に15〜50質量部)程度であってもよい。硬化剤(A2)(特にブロック型ポリイソシアネート)の割合が少なすぎると、第1処理剤の被膜が柔軟となり、被膜破壊を起こし易くなる上に、第2処理剤又は第3処理剤と反応可能な未反応のイソシアネート基を残存させるのが困難となり、ゴムとの接着性が低下する虞があり、多すぎると、第1処理剤の被膜が剛直になり、耐屈曲疲労性が低下する虞がある。
本発明では、第1処理剤の溶媒が親水性溶媒(B)であるため、疎水性溶媒に比べて、環境に対する負荷が小さい。親水性溶媒(B)としては、例えば、水、低級脂肪族アルコール(例えば、エタノール、イソプロパノールなどのC1−4アルキルアルコールなど)、アルキレングリコール類(例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコールなど)、ケトン類(アセトンなど)などが挙げられる。これらの親水性溶媒は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、水を含む親水性溶媒が好ましく、水単独が特に好ましい。
第1処理剤の調製方法は、特に限定されず、例えば、一括して攪拌混合することにより調製してもよく、分割して攪拌混合することにより調製してもよい。
第1処理剤で処理した第1処理糸は、そのまま伝動ベルト用心線として用いてもよいが、通常、さらに、レゾルシンとホルマリンとラテックスとを含む第2処理剤で処理してもよい。このような第2処理剤で処理する工程(第2処理工程)を経ることにより、伝動ベルト用心線と伝動ベルト本体との接着性をより一層向上できる。
第2処理剤で処理した伝動ベルト用心線の第2処理糸は、ゴムを含む第3処理剤(未加硫のゴム組成物又はゴム糊)で処理してもよい。このような第3処理剤で処理する工程(第3処理工程)を経ることにより、第3処理剤による被膜が伝動ベルトのゴム部と強固に接着するため、伝動ベルト用心線(特にアラミド心線)と伝動ベルト本体(特に接着ゴム層)との接着性をより一層向上できる。
本発明の伝動ベルト用心線は、前記製造方法により、表面及び繊維間に樹脂成分が付与された伝動ベルト用心線であり、表面及び繊維間に、少なくとも前記カルボキシル基含有ラテックスとポリイソシアネートとの硬化物を含んでおり、さらに第2処理剤で処理されることにより、RFL液が未反応のイソシアネート基に反応した硬化物を含むのが好ましく、さらに第3処理剤で処理されることにより、硬化ゴムを含むのが特に好ましい。
伝動ベルトは、前記伝動ベルト用心線を含んでいればよく、通常、ベルトの長手方向(又は周方向)に沿って、伝動ベルト用心線(特に複数の伝動ベルト用心線)を埋設したゴム層を備えた伝動ベルトである場合が多い。隣接する心線の間隔(スピニングピッチ)は、例えば、0.5〜4mm、好ましくは0.6〜2.5mm、さらに好ましくは0.7〜2.3mm程度であってもよい。
伝動ベルトは、慣用の方法、例えば、一対の未加硫ゴムシート(未加硫の積層ゴムシートを含む)の間に、特定の処理剤で処理した伝動ベルト用心線を挟持させた円筒状の積層体を加硫して伝動ベルト前駆体(加硫ベルトスリーブ)を作製し、この円筒状の伝動ベルト前駆体を周方向にカッティングすることにより作製できる。このようにカッティングしても、伝動ベルトの側面において、伝動ベルト用心線の毛羽立ちやホツレが生成しない。なお、一対の未加硫ゴムシートは、同一又は異なって、第3処理剤の項で例示した成分を含むゴム組成物で形成されている場合が多い。
(第1処理剤)
(A1)ゴム成分
カルボキシル変性NBRラテックス(COOH変性NBR):日本ゼオン(株)製「Nipol 1571CL」
カルボキシル変性Vpラテックス(COOH変性Vp):日本ゼオン(株)製「Nipol LX603」
未変性NBRラテックス(未変性NBR):日本ゼオン(株)製「Nipol 1562」
未変性Vpラテックス(未変性Vp):日本ゼオン(株)製「Nipol 2518FS」
(A2)硬化剤
ブロック型ポリイソシアネート(解離温度180℃)(ブロック180硬化剤):第一工業製薬(株)製「エラストロンBN−27」
ブロック型ポリイソシアネート(解離温度120℃)(ブロック120硬化剤):第一工業製薬(株)製「エラストロンBN−69」
非ブロック型ポリイソシアネート(非ブロック硬化剤):ポリメリックMDI、東ソー(株)製「MR−200」
(A3)樹脂成分
エポキシ化合物:ナガセケムテックス(株)製「デナコールEX521」
RF縮合物:表1に示す第2処理剤と同一のRF縮合物。
NBRラテックス:日本ゼオン(株)製「Nipol 1562」
(第3処理剤)
クロロプレンゴム:電気化学工業(株)製「PM−40」
シリカ:東ソー・シリカ(株)製「Nipsil VN3」
カーボンブラック:東海カーボン(株)製「シーストS」
ナフテン系オイル:日本サン石油(株)製「SUNTHENE410」
架橋剤(イソシアネート化合物):ポリメリックMDI、東ソー(株)製「MR−200」。
加硫促進剤:テトラメチルチウラム・ジスルフィド(TMTD)
老化防止剤:精工化学(株)製「ノンフレックスOD3」
レゾルシン・ホルマリン縮合物:レゾルシノール20%未満、ホルマリン0.1%未満のレゾルシン・ホルマリン縮合物。
1100dtex(フィラメント数667本)の未処理のアラミド繊維(帝人(株)製「テクノーラ(登録商標)T−2000」)からなる無撚りでリボン状に引き揃えたアラミド繊維フィラメントの束(アラミド繊維単糸という)2本を、下撚り数を70〜80回/mで下撚り(S撚り)し、この下撚り糸を3本束ね、上撚り数を130〜150回/mで下撚りと反対方向に上撚り(Z撚り)し、アラミド繊維コードを作製した。
(第1処理剤)
表4に示す第1処理剤の成分及び水を混合し、室温で10分攪拌し、各種第1処理剤(処理液)を作製した。
表1に第2処理剤(RFL)の構成成分を示す。まず、水にレゾルシンを加えて室温で30分間攪拌して溶解させた後、37質量%ホルマリン及び水酸化ナトリウムを加えて、さらに室温で30分間攪拌して反応させ、A液を得た。
表2に示すゴム組成物と架橋剤とを、固形分濃度6質量%でトルエンに溶解して第3処理剤(ゴム糊)を作製した。
第1処理剤で処理したアラミド繊維の撚糸コード(アラミド撚糸コード)の断面を、走査型電子顕微鏡を用いて観察し、任意の10点の被膜の厚みを測定し、平均値を求めた。
第1処理剤に浸漬処理及び熱処理したアラミド撚糸コードの処理前後の質量を測定し、次式で算出した。
各第1処理剤を平板上に塗布、熱処理して乾燥塗膜を形成し、所定の試験片(幅約5mm、長さ約50mm)に調整して、引張試験を行い、10%伸張時の引張応力を測定した。
表3に示す接着ゴム層用ゴム組成物の未加硫ゴムシート(厚み4mm)の上に、アラミド心線を、幅が25mmとなるように複数本平行に並べ(繊維間隔0.1mm)、プレス板で2.0MPaの圧力をかけ、160℃で30分間加硫して、剥離試験用の短冊試料(幅25mm×長さ150mm×厚み4mm)を作製した。そして、JIS K6256(1999)に従って、引張速度50mm/分で剥離試験を行い、心線と接着ゴムとの接着力(加硫接着力)を室温雰囲気下で測定した。
剥離試験を行った試料の剥離面を目視で観察し、以下の基準で判定した。
△(部分ゴム破壊):部分的にゴム破壊し、心線表面にゴムが部分的に付着した状態で、剥離力はゴム破壊よりやや低くなる
×(界面剥離):心線とゴムとが剥離する際に被膜が破壊して剥離し、心線表面にゴムがほとんど付着していない状態で、剥離力がかなり低い。
アラミド心線の耐屈曲疲労性を評価するため、次の方法で平ベルトを作製した。まず、表3に示す接着ゴム層用ゴム組成物で形成された厚み0.5mmの未加硫ゴムシートを円筒状の金型に巻き付け、この上にアラミド心線をスパイラル状に巻き付け、さらにこの上に表3に示す接着ゴム層用ゴム組成物で形成された厚み0.5mmの未加硫ゴムシートを巻き付け、このゴムシートにジャケットを被せて加熱することよって加硫し、加硫ゴムスリーブを作製した。アラミド心線が2本埋設され、かつカットした側面にアラミド心線が露出しないように加硫ゴムスリーブを周方向にカッターでカットし、幅3mm、長さ50cm、厚み1.5mmの試験片(平ベルト)を作製した。
(評価基準)
◎:強力保持率50%以上
○:強力保持率40%以上50%未満
△:強力保持率30%以上40%未満
×:強力保持率30%未満。
Vリブドベルトについて、カッターで周方向(ベルト長さ方向)に切断したベルト側面において露出しているアラミド心線のホツレの状態を評価した。すなわち、図1に示すように、接着ゴム層2と、この接着ゴム層の内周面に形成された圧縮ゴム層3と、前記接着ゴム層の外周面に形成された伸張ゴム層4とを備えたVリブドベルトにおいて、前記接着ゴム層2に埋設されたアラミド心線を切断により露出させ、アラミド心線のホツレの状態を以下の基準で評価した。なお、評価が「△」以上の場合を、製品として許容レベルとして良好と判定した。
△:ベルトカット時に端面に軽微なホツレがある(フィラメントは集束しており、拡がらない程度)
×:ベルトカット時に端面にホツレがある(フィラメント単位でばらけて、花が咲くように拡がる)。
アラミド繊維コード(アラミド撚糸コード)を、表4に示す各種第1処理剤に10秒間浸漬処理し、200℃、2分間の条件で乾燥処理した。
第1処理剤で処理したアラミド撚糸コードを、第2処理剤で処理することなく、第3処理剤で処理すること以外は実施例2と同様にしてアラミド心線を得た。
2…接着ゴム層
3…圧縮ゴム層
4…伸張ゴム層
5…リブ
6…ポリアミド短繊維
21…試験片
22a,22b…回転バー
23…フレーム
24…荷重
Claims (15)
- 伝動ベルト用心線の未処理糸を、カルボキシル基含有ラテックスを含むゴム成分(A1)及びブロック型ポリイソシアネートを含む硬化剤(A2)を含むゴム組成物(A)と親水性溶媒(B)とからなる第1処理剤で処理する第1処理工程を含む伝動ベルト用心線の製造方法。
- 第1処理剤中のゴム組成物(A)の割合が5〜20質量%である請求項1記載の製造方法。
- 伝動ベルト用心線の未処理糸に付着した第1処理剤の付着率が1〜10質量%であり、かつ第1処理剤により形成される被膜の平均厚みが0.001〜25μmである請求項1又は2記載の製造方法。
- 伝動ベルト用心線の未処理糸に付着した第1処理剤の付着率が1〜7質量%であり、かつ第1処理剤により形成される被膜の平均厚みが0.001〜20μmである請求項1又は2記載の製造方法。
- ブロック型ポリイソシアネートの解離温度が120〜180℃である請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法。
- 硬化剤(A2)の割合が、ゴム成分(A1)100質量部に対して15〜100質量部である請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。
- 親水性溶媒(B)が水を含む請求項1〜6のいずれかに記載の製造方法。
- ゴム組成物(A)が、実質的に樹脂成分を含まない請求項1〜7のいずれかに記載の製造方法。
- 第1処理工程で処理された伝動ベルト用心線の第1処理糸を、レゾルシンとホルマリンとラテックスとを含む第2処理剤で処理する第2処理工程を含む請求項1〜8のいずれかに記載の製造方法。
- 第2処理工程でレゾルシンとホルマリンとラテックスとを含む処理剤により処理された伝動ベルト用心線の第2処理糸を、ゴムを含む第3処理剤で処理する第3処理工程を含む請求項9記載の製造方法。
- 第2処理工程を経ることなく、第1処理工程で処理された伝動ベルト用心線の第1処理糸を、ゴムを含む第3処理剤で処理する第3処理工程を含む請求項1〜8のいずれかに記載の製造方法。
- 伝動ベルト用心線の未処理糸が撚糸である請求項1〜11のいずれかに記載の製造方法。
- 伝動ベルト用心線がアラミド心線である請求項1〜12のいずれかに記載の製造方法。
- 一対の未加硫ゴムシートの間に、請求項1〜13のいずれかに記載の製造方法で得られた伝動ベルト用心線を挟持させた円筒状の積層体を加硫して加硫ベルトスリーブを形成し、この円筒状の加硫ベルトスリーブを周方向にカッティングして伝動ベルトを製造する方法。
- 伝動ベルト用心線の未処理糸を処理するための処理剤であって、カルボキシル基含有ラテックスを含むゴム成分(A1)及びブロック型ポリイソシアネートを含む硬化剤(A2)を含むゴム組成物(A)と親水性溶媒(B)とからなる処理剤。
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