JP2550242B2 - 芳香族ポリアミド繊維の処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、芳香族ポリアミド繊維
を動力伝達ベルト補強用繊維として適用する場合の処理
方法に関するものである。特に、本発明は、タイミング
ベルト、ローエッジＶベルトなど、ベルトの側面からベ
ルト補強用芳香族ポリアミド繊維が露出した形態を有す
るベルトにおいて、筒状で成形され、加硫された芳香族
ポリアミド繊維補強ゴム複合体から輪切り状にカットし
てベルトを成形する際、繊維軸方向にカットされたベル
ト端面に露出した芳香族ポリアミド繊維から単糸がホツ
レず、且つ、マトリックスゴムとの接着性が良好な芳香
族ポリアミド繊維の処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】芳香族ポリアミド繊維は一般に優れた強
力、弾性率、寸法安定性、耐熱性等の特性を有するため
に、過酷な条件下で使用されるタイヤ、ベルト、ホース
等の複合体の優れた補強用繊維として有用である。特
に、比強度、比弾性率が高いために、スチームやワイヤ
代替の軽量化補強繊維として、芳香族ポリアミド繊維は
ますます期待されている。

【０００３】一般に、芳香族ポリアミド繊維をタイミン
グベルトやローエッジＶベルト用補強繊維として用いる
場合、予め筒状に成形され、加硫された芳香族ポリアミ
ド繊維補強ゴム複合体から輪切り状にカッターでカット
することによりベルトを成形するが、その際に、カット
面に露出した芳香族ポリアミド繊維から各単糸がホツ
レ、ベルトの側面から突出することがあり、その場合、
ベルトとしての品質が著しく低下する。そのまま、ベル
トとしてプーリーにかけて運転すると、この単糸ホツレ
部分がプーリーにこすられホツレた単糸が飛び散った
り、あるいは、このホツレが原因となって、ベルトの耐
久性が低下することもある。

【０００４】これらの欠点は、ベルトを生産する行程に
おいて、前記のホツレた各単糸を機械的に取り除いた
り、切断する作業によって防止されているが、このよう
な作業が加わることによって、ベルトの生産性は著しく
低下し、芳香族ポリアミド繊維をこの分野に適応してい
くための大きな障害となっていた。一方、このような芳
香族ポリアミドの欠点を改良するために、芳香族ポリア
ミド繊維を処理剤で処理し、カット時の単糸のホツレを
防ぐことが試みられた（特開平１―２０７４８０号公
報）が、芳香族ポリアミド繊維の本来有する強力を低下
させたり、接着性や耐久性を損なうなど、別の欠点を生
じることもあり満足な結果が得られていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の事情を
背景としてなされたものであり、その目的は、従来の技
術における課題を解消した動力伝達ベルトを得るための
芳香族ポリアミド繊維の処理方法、すなわち、ベルト成
形時にベルト端面に露出した芳香族ポリアミド繊維の単
糸のホツレを防止し、且つ、マトリックゴムとの接着性
を向上させ、疲労性を低下させない処理方法を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、芳香族ポリア
ミド繊維の処理方法において、芳香族ポリアミド繊維を
両末端が水酸基である分子量５００〜１０，０００の液
状ゴム（Ａ）と両末端がイソシアネート基である分子量
５００〜１０，０００の液状ゴム（Ｂ）とを含む処理剤
で処理し、１００〜２６０℃で３０〜２１０秒間熱処理
し、次いで１≦Ｋ≦５（Ｋ＝（Ｔ×Ｄ^1/2 ）／２８７
４，Ｋ；撚係数、Ｄ；デニール）の範囲内で加撚処理し
た後、接着剤を付与することを特徴とする芳香族ポリア
ミド繊維の処理方法である。

【０００７】本発明における芳香族ポリアミド繊維と
は、芳香族環を有する繰り返し単位が全体の少なくとも
８０％以上を占める重合体からなる繊維を意味する。例
えば、下記の一般式で表わされる繰り返し単位のうちの
１種又は２種以上からなる重合体、または、共重合体か
らなる繊維をあげることができる。

【０００８】

【化１】

【０００９】ここで、Ｒ₁ ，Ｒ₂ は同一でも相異なって
もよく、水素原子、炭素数５以下のアルキル基から選ば
れる。炭素数５以下のアルキル基としてはメチル基、エ
チル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基等が挙げら
れるが、好ましくは水素原子である。また、Ａｒとして
は、下記一般式を例示することができる。

【００１０】

【化２】

【００１１】芳香族環としては例えば、１，４―フェニ
レン基、１，３―フェニレン基、４，４′―ビフェニレ
ン基、１，５―ナフチレン基、２，６―ナフチレン基、
２，５―ピリジレン基等を挙げることができるが、好ま
しくは１，４―フェニレン基が選ばれる。

【００１２】芳香族環は、例えばハロゲン基（例えば塩
素、臭素、フッ素）、低級アルキル基（メチル基、エチ
ル基、イソプロピル基、ｎ―プロピル基）、低級アルコ
キシ基（メトキシ基、エトキシ基）、シアノ基、アセチ
ル基、ニトロ基等を置換基として含んでいてもよい。

【００１３】これらの重合体、または、共重合体からな
る繊維の代表例として、ポリパラアミノベンズアミド、
ポリパラフェニレンテレフタラミド、ポリパラアミノベ
ンズヒドラジドテレフタルアミド、ポリテレフタル酸ヒ
ドラジド、ポリメタフェニレンイソフタラミド等、もし
くはこれらの共重合体からなる繊維をあげることができ
る。

【００１４】本発明で用いる液状ゴムは分子末端に官能
基をもつテレキーリック液状ゴムとよばれるものであ
り、両末端が水酸基である分子量が５００から１０，０
００の液状ゴムとしては１，２型、１，４型もしくは両
者の混合型のポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリク
ロロプレン、ポリ―１，３―ペンタジエン、ポリシクロ
ペンタジエンなどを挙げることができる。また、両末端
がイソシアネート基である分子量が５００〜１０，００
０の液状ゴムも両末端が水酸基である液状ゴムと同種類
の基本化学構造を有するものを挙げることができる。水
酸基とイソシアネートとの反応触媒としてジブチルチン
ジラウレートを加えてもよい。

【００１５】また、第３成分として、エポキシ化合物を
混合して用いることもできる。エポキシ化合物として
は、１分子中に少なくとも、２個以上のエポキシ基を該
化合物１００ｇ当り０．２ｇ当量以上含有する化合物で
あり、エチレングリコール、グリセロール、ソルビトー
ル、ペンタエリスリトール、ポリエチレングリコール等
の多価アルコール類とエピクロルヒドリンの如きハロゲ
ン含有エポキシド類との反応生成物、レゾルシン・ビス
（４―ヒドロキシフェニル）ジメチルメタン、フェノー
ル・ホルムアルデヒド樹脂、レゾルシン・ホルムアルデ
ヒド樹脂等の多価フェノール類と前記ハロゲン含有エポ
キシド類との反応生成物、過酢酸または過酸化水素等で
不飽和化合物を酸化して得られるポリエポキシド化合
物、即ち３，４―エポキシシクロヘキセンエポキシド、
３，４―エポキシシクロヘキシルメチル―３，４―エポ
キシシクロヘキセンカルボキシレート、ビス（３，４―
エポキシ―６―メチル―シクロヘキシルメチル）アジペ
ート等を挙げることができる。これらのうち、特に多価
アルコールとエピクロルヒドリンとの反応生成物、即ち
多価アルコールのポリグリシジルエーテル化合物が優れ
た性能を発現するので好ましい。

【００１６】両末端が水酸基である液状ゴムと両末端が
イソシアネートである液状ゴムとの芳香族ポリアミド繊
維への付与は、実質的に無撚の状態で行なうのが好まし
い。これは各単糸へ液状ゴムを均一に付着させるためで
ある。一旦、撚をかけて液状ゴムを付与させると、コー
ド内部への浸透性が不十分となりやすく、単糸に均一に
付着せず、集束性も不良となりやすい。それ故、芳香族
ポリアミド繊維への液状ゴムの付与は実質的に無撚で行
なうのが好ましい。

【００１７】前記、両末端が水酸基である液状ゴム
（Ａ）及び両末端がイソシアネート基である液状ゴム
（Ｂ）との混合比は０．５≦（Ａ）／（Ｂ）≦４（重量
比）の範囲が好ましい。両末端が水酸基である液状ゴム
が多いと芳香族ポリアミド繊維の粘着性が増し、強力は
十分に発現するが、マトリックスゴムとの接着性が発現
しないし、ホツレ防止の効果も不十分である。逆に、両
末端がイソシアネートである液状ゴムが多いと処理され
た芳香族ポリアミド繊維が硬くなり、撚糸の際の強力利
用率が低くなるため、得られるコードは低強力となり好
ましくない。芳香族ポリアミド繊維に対する付着率は、
１〜２５％が好ましい。更に好ましくは５〜２０％であ
る。１％より付着率が低いと芳香族ポリアミド繊維を動
力伝達ベルトの補強繊維として使用した場合にベルト端
面から露出した単糸がホツレてしまうことがあるし、逆
に２５％より多いと、処理した芳香族ポリアミド繊維を
撚糸する際の強力利用率が低くなり十分に強力を発現し
ない。

【００１８】エポキシ化合物（Ｃ）を添加する場合は、
０．０１≦（Ｃ）／（Ａ）＋（Ｂ）≦１．０に調整する
のが好ましい。

【００１９】前記の両末端が水酸基である液状ゴム
（Ａ）と両末端がイソシアネートである液状ゴム（Ｂ）
との混合物を芳香族ポリアミド繊維に付与し、引続き、
１５０〜２５０℃で３０〜２１０秒間処理する。好まし
くは６０〜１８０秒間である。処理温度が１５０℃未満
で３０秒間より短いと反応が十分に進まず集束効果が乏
しく、単糸がホツレる原因となり、ゴムマトリックスと
の接着性も低くなる。また、処理温度が２５０℃を越
え、２１０秒間より長い時間処理すると、反応が進み過
ぎて、芳香族ポリアミド繊維が著しく硬くなるため、撚
糸後のコード強力が低下する原因となり、動力伝達ベル
ト用補強繊維として好ましくない。

【００２０】このようにして処理された芳香族ポリアミ
ド繊維は、引続き １≦Ｋ≦５ （但し、Ｋ＝（Ｔ×Ｄ^1/2 ）／２８７４、Ｋは撚係数で
あり、Ｔは１ｍ当りの撚数、Ｄはデニールを表す）を満
足する条件で加撚処理される。撚係数が１より少ないと
動力伝達ベルト用補強材として使用した場合に、端面が
ホツレることがあり、逆に、５より多いと撚糸による強
力低下が大きく、伸度も大きくなり、動力伝達ベルト用
補強繊維として好ましくない。

【００２１】加撚処理は実質的に無撚糸に下撚を施し、
次いで下撚と逆の方向に上撚を施すのが好ましいが、下
撚だけで上撚なしで補強用繊維として用いることもでき
る。

【００２２】加撚された芳香族ポリアミド繊維はＲＦＬ
（レゾルシン・ホルマリン・ラテックス）を含む接着剤
で処理される。ＲＦＬはレゾルシンとホルムアルデヒド
とのモル比が１：０．１〜１：８が好ましい。更に好ま
しくは１：０．５〜１：５、さらに好ましくは１：１〜
１：４の範囲で用いられる。

【００２３】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、ニトリルゴムラテックス、水素添加
ニトリルゴムラテックス、クロロスルフォン化ポリエチ
レンラテックス、クロロプレンゴムラテックス等があ
り、これらを単独又は併用して使用する。ラテックスの
種類は使用されるゴムマトリックスに合わせて選択され
る。また、ＲＦＬ中に特公昭５７―５３９１２号公報に
示されるように一般式

【００２４】

【化３】

【００２５】（式中Ｒ′は芳香族または脂肪族の炭化水
素残基、ｎは０，１または２）で表されるエチレン尿素
化合物を加えて使用してもよい。エチレン尿素化合物
は、通常水分散液の形で、ＲＦＬに対して０．５〜３０
重量％添加する。ＲＦＬで処理された後、更にゴム糊で
処理してもよい。

【００２６】ＲＦＬ処理後、８０〜１５０℃で０．５〜
５分間乾燥後、１５０〜２６０℃で０．５〜５分間熱処
理し硬化させるのが望ましい。撚糸コードに対するＲＦ
Ｌの付着量は１〜１０％に調整される。

【００２７】このように芳香族ポリアミド繊維を、本発
明の処理方法で処理することにより、芳香族ポリアミド
繊維補強動力伝達ベルトの端面からの単糸ホツレを防止
することができ、且つ、マトリックスゴムとの接着力を
向上させることが可能となる。これは、両末端が水酸基
である液状ゴムと両末端がイソシアネートである液状ゴ
ムとが反応することにより、凝集力の高いウレタン皮膜
が形成され、この皮膜が芳香族ポリアミド繊維の単糸を
強固に接着させるためにホツレ防止性が良好になるもの
と推定される。一方、接着性はウレタン結合もしくは末
端基にＲＦＬが反応するか、ウレタンに含まれる二重結
合とＲＦＬとの相互架橋、もしくはＲＦＬとの濡れ性が
改良されるために良好な結果が得られるものと推定され
る。

【００２８】

【発明の効果】本発明の方法により処理した芳香族ポリ
アミド繊維は、強力の低下が少なく、また、動力伝達ベ
ルトを成形後にベルト端面からのホツレを生じることな
く、接着性及び疲労性も良好である。

【００２９】以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説
明する。

【００３０】なお、実施例において、ホツレ性、コード
剥離接着力、Ｔ接着力、疲労時強力保持率は次のように
して求めた値である。

【００３１】（１）ホツレ性 厚さ約２mmのゴムシート２枚の間に本発明の処理を施し
た芳香族ポリアミドコードを平行に並べて挟み、１５０
℃で３０分間、５０kg／cm² のプレス圧力で加硫し、ゴ
ムシートを得た。このシートをカッターナイフを用いて
ゴム中に配列したコードの長さ方向に切断し、切断面に
コード端面が現れるようにした。そして、端面からの芳
香族ポリアミド繊維の単糸の飛び出し状態を目視判定し
た。また、この端面をサンドペーパー（＃ＡＡ―１５
０）で摩擦し、単糸のホツレ状態を観察した。評価は
（良好）◎→○→△→×（不良）で判定した。

【００３２】（２）コード剥離接着力 処理コードとゴムとの剥離接着力を示すものである。ゴ
ムシート表層近くに７本のコードを埋め、１５０℃で３
０分間、５０kg／cm² のプレス圧力で加硫し、次いで両
端の２本のコードを取り除き残りの５本のコードをゴム
シートから２００mm／min の速度で剥離するのに要した
力をkg／５本で表示した。

【００３３】（３）Ｔ接着力 処理コードとゴムとの剪断接着力を示すものである。コ
ードをゴムブロック中に埋め込み、１５０℃で３０分
間、５０kg／cm² のプレス圧力で加硫し、次いでコード
をゴムブロックから２００mm／min の速度で引き抜き、
引抜きに要した力をkg／cmで表示した。

【００３４】（４）疲労時強力保持率 耐疲労性をあらわす尺度である。ベルト式疲労テスター
を用い、厚さ２mmのゴムシート２枚の間に、コードを挟
み、１５０℃で３０分間、５０kg／cm² の圧力で加硫し
て得られたシートを５０mm幅×５０mm長のベルト形状に
切断し荷重２５kgをかけ、２０mmφのローラーに取り付
け、１２０℃の雰囲気下で、１２０ｒｐｍで往復運動さ
せ、５０万回繰り返したのち、コードを取り出し残強力
を測定し、疲労時の強力保持率を求めた。

【００３５】

【実施例１〜９、比較例１〜３】芳香族ポリアミド繊維
は帝人（株）製“テクノーラ”タイプＴ―２００（１５
００デニール／１０００フィラメント）を用いた。両末
端が水酸基である液状ゴム（Ａ）として、分子量が３０
００の液状１，２か他ポリブタジエングリコール（日本
曹達工業（株）製 Ｇ―３０００）、両末端がイソシア
ネート基である液状ゴム（Ｂ）として、液状１，２型ポ
リブタジエンジイソシアネートのＭＥＫ５０％溶液（日
本曹達工業（株）製 ＴＰ１００１）及びグリセリンジ
グリシジルエーテル（ナガセ化成（株）製 ＥＸ３１
３）をトータルの液状ゴムに対して５％を加え、トルエ
ン溶液として濃度２０％の表１に示す処理液を調整した
後、テクノーラ繊維を浸漬処理した。処理液の繊維に対
する付着率は約１０％になるように絞り圧を調節した。
乾燥は１５０℃で２分間行い、次いで、２５０℃で１分
間硬化させた。その後、処理されたテクノーラ原糸を２
本合糸しながら撚係数１で加撚した。

【００３６】次いで、該撚糸コードをＲＦＬ（Ｆ／Ｆ＝
１／６モル比、ＲＦ／Ｌ＝１／５重量比、Ｌ；ビニルピ
リジン―スチレン―ブタジエン共重合体ゴムラテック
ス）で処理し、撚糸コードに対する付着率が５％になる
ように調整し、１３０℃で２分間乾燥し、２４０℃で２
分間硬化加熱処理した。

【００３７】得られた接着処理コードを厚さ約２mmのク
ロロプレン（ＣＲ）ゴムシート上に平行に並べ、更に該
コード上に同様のＣＲゴムシートを重ね合わせ、１５０
℃で３０分間、５０kg／cm² のプレス圧力で加硫し、ゴ
ムシートを得た。このシートをカッターナイフを用いて
ゴム中に配列したコードの長さ方向に切断し、切断面に
コード端面が現れるようにした。そして、端面からの芳
香族ポリアミド繊維の単糸の飛び出し状態を目視判定し
た。また、この端面をサンドペーパー（＃ＡＡ―１５
０）で摩擦し、単糸のホツレ状態を観察した。評価は
（良好）◎→○→△→×（不良）で判定した。

【００３８】次いで、前述の方法を用いて、剥離接着
力、Ｔ接着力及びベルト疲労テスターによる疲労時強力
を測定した。結果を表１に示す。

【００３９】比較例１として、液状ゴムを含む処理剤で
処理せず、その他は実施例と全く同様にして得られたコ
ードの諸特性を測定した。併せて、その結果を表１に示
す。また液状ゴム（Ａ）のみ（比較例２）、液状ゴム
（Ｂ）のみ（比較例３）の結果を表１に示す。

【００４０】

【表１】 表１から明らかなように、両末端が水酸基からなる液状
ポリブタジエン及び両末端がイソシアネート基からなる
液状ポリブタジエンを含む処理液で処理した芳香族ポリ
アミド繊維の耐ホツレ性、接着性、疲労性は良好である
ことがわかる。

【００４１】

【実施例１０〜１５、比較例４〜５】実施例３の処理液
を用い、熱処理条件を表２に変更した以外は実施例３と
同様の方法で処理した。結果を表２に示す。

【００４２】

【表２】 表２からわかるように、１００〜２６０℃の熱処理温度
で処理することにより接着、疲労性、ホツレ性良好な芳
香族ポリアミド繊維を得ることができる。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 芳香族ポリアミド繊維を両末端が水酸基
   である分子量５００〜１０，０００の液状ゴム（Ａ）と
   両末端がイソシアネート基である分子量５００〜１０，
   ０００の液状ゴム（Ｂ）とを含む処理剤で処理し、１０
   ０〜２６０℃で３０〜２１０秒間熱処理し、次いで１≦
   Ｋ≦５（Ｋ＝（Ｔ×Ｄ^1/2 ）／２８７４，Ｋ；撚係数、
   Ｄ；デニール）の範囲内で加撚処理した後、レゾルシン
   ・ホルマリン・ラテックス（ＲＦＬ）を含む接着剤を付
   与することを特徴とする芳香族ポリアミド繊維の処理方
   法。