JP4163815B2 - 蒸気加硫用ポリエステル繊維コードの処理方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力伝達ベルト等の補強用コードとして好適に使用することのできるポリエステル繊維コードの処理方法に関するものである。さらに詳細には、本発明は、ラップドVベルトの芯線コードとして適し、特に蒸気加硫により成形される際の漏洩蒸気に曝露された場合でも、マトリックスゴムとの接着性が良好で且つ耐久性にも優れたポリエステル繊維コードの処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ポリエステル繊維コードは一般に優れた強力、弾性率、寸法安定性、耐熱性などの特性を有するために、苛酷な条件下で使用されるタイヤ、ベルト、ホースなどのゴム複合体の優れた補強用繊維として有用であり、用途の拡大が期待されている。
【0003】
一般に、ベルトなどのゴム複合体用補強繊維は、撚糸コード状で使用される。このコードにとって重要な特性は、マトリックスゴムとの接着性能、コード強力、荷重伸度と乾熱収縮率のバランス、熱収縮応力などである。例えばベルトの場合、これらの特性のうち接着性能及びコード強力は、でき上がったベルトの耐負荷や耐久性に大きく関与し、また荷重伸度と乾熱収縮率のバランスは、ベルト成形時の寸法安定性(ベルトの長さ)に影響する。さらに熱収縮応力は、ベルト走行時の寸法変化に影響し、ベルトの伝動効率と深い係りを有する。このため、これらの特性にバランスが取れた接着技術及び接着処理条件が望まれている。
【0004】
ポリエステル繊維コードとゴムマトリックスとの接着に関しては、従来多種のレゾルシン・ホルマリン・ラテックス接着剤(RFL接着剤)が提案されている(例えば、特開昭57−187238号公報、特開昭60−110980号公報、特公平8−2971号公報など)。しかし、一般的にポリエステル繊維コードを芯線に用いてベルトを成形する場合には、蒸気加硫法でなされることが多く、直接蒸気がゴム・繊維材料に噴霧される訳ではないが、モールドの隙間などから漏洩した蒸気に直接曝露されることもある。そのため、上記に提案されている方法で得られる繊維コードでは、成形ベルトの内数%が接着不良となることがある。つまり従来の接着技術では、特に多数のプーリーで屈曲運動を行う伝動ベルトの補強繊維ケーブルコードとしての接着性能は不十分であり、十分な耐久性能が得られていないのが現実である。そのため、接着性能の向上を目的に、遊離のイソシアネート基を有する化合物を含む溶剤系処理剤で処理を行うことが主としてなされてきた。しかしながら、かかる溶剤系処理は、廃液処理のコストや作業環境などの点で、水系処理に比べて著しく劣っている。
【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、蒸気に直接曝露された際でもマトリックスゴムとの接着性に優れ、且つ耐久性も良好なゴム複合体、特に伝動ベルトを得るに適したポリエステル繊維コードの処理方法を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記課題は、
「予め製糸段階でエポキシ化合物が付与されたポリエステル繊維に無撚の状態又は撚糸コードの状態で、グリシジルエーテル化合物とジイソシアネートダイマー化合物の水分散液及び増粘剤が添加されてなる第1処理液を該有効成分換算で繊維重量に対して0.5〜1.5重量%付与し、温度180〜240℃で60〜180秒間熱処理した後、無撚糸にあっては撚糸を施し、次いでレゾルシン・ホルマリン・ゴムラテックス(RFL)を含む第2処理液を付与し、温度180〜240℃で60〜180秒間熱処理することを特徴とする、蒸気加硫用ポリエステル繊維コードの処理方法。」
により達成される。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明におけるポリエステル繊維は、繰り返し単位が実質的にエチレンテレフタレートであるポリエステルからなる繊維が好適であるが、少量の第3成分を共重合したポリエチレンテレフタレートなどの他のポリエステルからなる繊維も使用しうる。本発明では、このポリエステル繊維に予め製糸段階でエポキシを付与した、いわゆるエポキシ前処理糸を使用する。
【0008】
本発明においては、この前処理糸を無撚のままで、又は撚糸コードとなした後に後述する第1接着処理及び第2接着処理が施される。ここで撚糸コードは、従来公知の方法で製造される。例えば前処理糸からなる糸条を所望の本数引き揃えてまず下撚りをかける。撚り数は任意であるが、次に行う上撚りよりも少ない撚り数をかけるのが一般的である。次いで下撚りのかかった繊維を所望の本数合わせ、下撚りとは逆方向の上撚りを与えて撚糸コード(生コード)とする。
【0009】
本発明においては、得られた生コード又は無撚の状態のポリエステル繊維糸条に、まず第1接着処理を施す。
【0010】
この第1接着処理で用いられる第1処理液には、ジイソシアネートダイマー化合物とグリシジルエーテル化合物が同時に含有されている必要がある。このジイソシアネートダイマー化合物としては、例えばトリレンジイソシアネートダイマー、ジフェニルメタンジイソシアネートダイマー、メタキシリレンジイソシアネートダイマーなどが例示される。これらは通常微粒子状の固体であり、ジアルキルスルホコハク酸エステルナトリウム塩などの分散剤を水に溶解した溶液を用いて分散させた水分散液として使用される。一方、グリシジルエーテル化合物もそのままでは水に分散しないものが多いので、同様にジアルキルスルホコハク酸エステルナトリウム塩などの分散剤を水に溶解した溶液を用いて分散させた水分散液(水溶性の場合は水溶液)として使用される。
【0011】
この際、ジイソシアネートダイマー化合物の均一分散性及び処理液の均一付着性を向上させる等の目的で、増粘剤、特にキサントガムを少量添加するのが好ましい。増粘剤を併用しない場合には、第1処理液の粘度が低くなりすぎてジイソシアネートダイマーの微粒子が処理液中で沈殿を起こしやすくなるため、該処理液中にポリエステル繊維コード等を浸漬処理しても該処理液をコード等に均一に付着させることが困難になり、接着力が低下したりばらつきやすくなる。その結果、十分な接着力を安定して達成するためには、例えば付着量を増加させねばならなくなり、コスト的に好ましくなくなる。
【0012】
第1処理液中のグリシジルエーテル化合物(EP)とジイソシアネートダイマー化合物(DI)の配合重量比率(EP/DI)は、10/90〜30/70(有効成分重量比率)の範囲が適当である。配合重量比率がこの範囲を外れる場合には、接着性が低下したり疲労性(耐久性)が低下しやすくなる。なお、第1処理液中には、本発明の目的を阻害しない範囲内で他の処理剤成分を含有していてもよいが、ゴムラテックスが実質的に含まれないようにするのが望ましい。
【0013】
第1処理液中のジイソシアネートダイマー化合物及びグリシジルエーテル化合物の濃度は特に限定されないが、両者合わせて0.1〜10.0重量%、特に2〜7重量%の範囲が適当である。無撚のポリエステル繊維又は撚糸コードに上記第1処理液を付与する方法は任意であるが、通常は浸漬法が採用される。第1処理液の固形分(有効成分)換算の付着量は、繊維重量に対して0.5〜1.5重量%の範囲にコントロールする必要がある。第1処理液付着後は、180〜240℃、好ましくは210〜235℃で、60〜180秒間、好ましくは90〜150秒間熱処理を施す。この際、ポリエステル繊維又は撚糸コードには、得られるコードの強力を向上させるために、引張応力を負荷しながら(ストレッチ率で1〜4.5%、好ましくは約2.0%のストレッチをかける)熱処理するのが好ましい。
【0014】
第1接着処理を施したポリエステル繊維は、無撚糸の場合には所望の撚りを施した後、レゾルシン・ホルマリン・ゴムラテックス(RFL)を含む第2処理液での第2接着処理を施す。ここで使用されるRFLは、一般的にゴム資材加工に使用されるもので良い。但し、ゴムラテックスの配合比率が高すぎると、第2処理液の粘着性が著しく高くなり、また該接着剤被膜の凝集力も低くなりすぎて得られる繊維コードの接着性に悪影響を与え易い。逆にゴムラテックスの配合比率が低すぎると、得られるポリエステル繊維コードが硬くなり易く、強力や疲労性が低下しやすい。したがって、レゾルシン・ホルマリン縮合物とゴムラテックスとの重量比は、前者/後者で1/1〜1/15、特に1/5〜1/15(固形分重量比)の範囲が適当である。
【0015】
なお、ゴムラテックスの種類は特に限定しなくてもよい。また、第2処理液には、このRFL有効成分量量に対して10〜20重量%のブロックドポリイソシアネート(例えばε−カプロラクタムでブロックされたジフェニルメタンジイソシアネート)を架橋剤として添加すると、接着性能が向上するのでより好ましい。
【0016】
かかる第2処理液を付与する方法も第1処理液と同様に特に限定されないが、通常は浸漬法が採用される。第2処理液の有効成分(固形分換算)付着量は、繊維重量に対し1.0〜3.0重量%の範囲にコントロールするのが望ましい。第2処理液を付着させたポリエステル繊維コードは、温度150〜180℃で、90〜150秒間、コードがたるまない状態で乾燥させ、次いで温度180〜240℃、好ましくは210〜240℃で、60〜180秒間、好ましくは90〜150秒間熱処理を施す。この際、該ポリエステル繊維コードは、得られる処理コードの熱収縮率を小さくするため、リラックス率で0〜1.5%、好ましくは0.2〜0.5%程度のリラックスを付与しながら弛嬢熱処理するのが好ましい。
【0017】
【実施例】
以下、実例をあげて本発明を具体的に説明する。なお、実施例におけるコード強力、コード剥離接着力、引抜き接着力及び疲労性(強力保持率)は以下の方法により測定したものである。
【0018】
<コード強力>
インストロン5565型引張試験機(インストロン社製)を用い、4Dエアーチャックを使用して、試長(コード長)250mmをとり、引張速度300mm/分でその破断強力を求めた。10回測定し、その平均値をコード強力とした。
【0019】
<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、温度150℃の水蒸気を注入した蒸気加硫缶中に20分間保持し、加硫した。次いで両端の2本のコードを取り除き残りの5本のコードを同時にゴムシートから200mm/分の速度で剥離に要したカ(N)を測定し、N/5本(N/5C)で表示した。
【0020】
<引抜き接着力>
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こみ、温度150℃の水蒸気を注入した蒸気加硫缶中に20分間保持し、加硫した。次いでコードをゴムブロックから200mm/分の速度で引抜き、引抜きに要したカ(N)を測定し、N/cmで表示した。
【0021】
<疲労性(強力保持率)>
ベルト式疲労テスターを用い、厚さ2mmのゴムシート2枚の間にコードをはさみ、50Kg/cm2のプレス圧力加圧下、温度150℃で20分間加硫する。得られたシートを50mm幅×500mm長のベルト形状に切断し、該サンプルに荷重10Kgをかけて直径20mm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、100万回繰り返した後、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。
【0022】
[実施例1]
まず、接着処理剤を次のように調整した.すなわち、界面活性剤としてネオコールSW(ジアルキルスルホコハク酸エステルナトリウム:第一工業製薬株式会社製、濃度30%)2gを75gの水に加え、よくかき混ぜた溶液の中へ、キサントガムの粉末を0.12g添加しさらに攪拌する。そこへトリレンジイソシアネートダイマー(米国TSE社製、微粉末、商品名Thanecure T9、濃度100%)25gを加えよくかき混ぜて25%混合液を得た。次に、グリシジルエーテル化合物(デナコールEX314、ナガセ化成工業製、濃度100%)を25gとり、これを水75gに界面活性剤としてネオコールSW(ジアルキルスルホコハク酸エステルナトリウム:第一工業製薬株式会社製、濃度30%)1.5gを含む液中に分散させる。これらを、イソシアネートダイマー化合物70重量部、グリシジルエーテル化合物30重量部となるように混合し、さらにこれを5倍に希釈し濃度5%の第1処理液とする。
【0023】
また、スミカノール700S(レゾルシン・ホルマリン初期縮合物、R/F=1/0.6(モル比):住友化学株式会社製、濃度65%)20.1gと水426.7gとを撹祥混合し、次いで水酸化ナトリウム水溶液(濃度10%)5.1g、アンモニア水溶液(濃度28%)14.5g、ホルマリン水溶液(濃度37%)17.1gを加え、さらにゆっくり攪拌混合する。次にJSR0652(ビニルピリジン・スチレン・ブタジエンゴムラテックス:武田薬品工業株式会社製、濃度40%)422.8gを加え、最後にε−カプロラクタムでブロックされたジフェニルメタンジイソシアネート水分散液(EMS社製、商品名 Grilbond、濃度50%)61.8gを加え、よくかき混ぜて第2処理液とする。調整後、室温雰囲気中で24時間熟成し、使用する。
【0024】
予め製糸工程でポリグリシジルエーテル化合物を製糸油剤の中に添加し、付与した1000デニール/250フィラメントのエポキシ前処理ポリエステルフィラメント(固有粘度0.85;帝人株式会社製)を3本引き揃え、Z方向に15T/10cmの撚りをかける。ついでこの下撚り糸を3本引き揃え、S方向に9T/10cmの上撚りをかけて、9000デニールの生コードを得た。得られた生コードをコンビュートリーター(CAリッツラー株式会社製タイヤコード処理機)を用い、前記第1処理液に浸漬した後、235℃で150秒間、ストレッチ率を3.5%として熱処理した。
【0025】
次に、前記第2処理液に浸漬した後、定長下170℃で150秒間乾燥させ、引き続いてリラックス率0.5%下230℃で120秒間の熱処理を行い、接着処理コードを得た。なお、各処理液の付着量は1〜2重量%となるように調整した。得られたポリエステル繊維コードを、NR(天然ゴム)を主成分とするNR/SBRゴムを用い、150℃で20分間、水蒸気を吹き込んだ蒸気加硫缶中で加硫を行ってゴム複合体を得た。
【0026】
[実施例2〜3、比較例1]
実施例1において、第1処理液のジイソシアネートダイマーとグリシジルエーテルとの混合重量比(有効成分比)、第2処理液のRF/Lを表1記載の如く変更する以外は実施例1と同様に行ってゴム複合体を得た。これらについて、コード強力、剥離接着力、引抜き接着力、疲労後コード強力保持率を測定した結果を、実施例1と合わせて表1に示す。
【0027】
【表1】
【0028】
【発明の効果】
本発明の方法により得られるポリエステル繊維コードは、強力などのポリエステル繊維が有する優れた力学的特性を維持すると共に、ゴム複合体のマトリックスゴムとの接着性に優れ、しかも該繊維コードで補強されたベルトなどのゴム複合体は寸法安定性に優れ、優れた動力伝達性、耐疲労性を有する。
【0029】
従来、イソシアネート化合物は反応性に富むため、そのままの形では水系処理剤には使用できず、イソシアネート基をブロックし、加熱時にそのブロック剤が遊離してイソシアネートの効果が発現される仕組みをとっていた。しかし、本発明においては、ジイソシアネートダイマーが加熱によりモノマーに分解して、遊離のジイソシアネートとして作用するため、ブロック化を行うことなく良好な接着性能を得ることができるのである。
Claims (4)
- 予め製糸段階でエポキシ化合物が付与されたポリエステル繊維に無撚の状態又は撚糸コードの状態で、グリシジルエーテル化合物とジイソシアネートダイマー化合物の水分散液及び増粘剤が添加されてなる第1処理液を該有効成分換算で繊維重量に対して0.5〜1.5重量%付与し、温度180〜240℃で60〜180秒間熱処理した後、無撚糸にあっては撚糸を施し、次いでレゾルシン・ホルマリン・ゴムラテックス(RFL)を含む第2処理液を付与し、温度180〜240℃で60〜180秒間熱処理することを特徴とする蒸気加硫用ポリエステル繊維コードの処理方法。
- ジイソシアネートダイマー化合物が、トリレンジイソシアネートダイマーである請求項1記載の蒸気加硫用ポリエステル繊維コードの処理方法。
- グリシジルエーテル化合物とジイソシアネートダイマー化合物との有効成分重量比が30/70〜10/90である請求項1又は2記載の蒸気加硫用ポリエステル繊維コードの処理方法。
- 増粘剤がキサントガムである請求項1〜3のいずれか1項記載の蒸気加硫用ポリエステル繊維コードの処理方法。
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