JP4547917B2 - 繊維補強ゴム製品 - Google Patents
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Description
しかしながら、このような有機繊維補強ホースには、カバー材に隣接する補強材として用いられているポリエステル繊維がアミン系加硫促進剤により劣化するという問題があった。ポリエステル繊維のアミン劣化が起こると、EPDM組成物との接着性が低下し、また、ポリエステル繊維自体の強度も低下する。
例えば、廃液コンベヤベルトには、耐薬品性に優れるEPDM組成物が用いられており、その補強層として、初期剛性、クリープ特性等に優れるポリエステル繊維を縦糸とする織物が用いられているが、この廃液コンベヤベルトにおいても、上述したアミン劣化の問題があった。
(1)EPDMと、硫黄系加硫剤と、アミン系加硫促進剤とを含有するEPDM組成物からなる部材と、
ブチルゴムと、ハロゲン化アルキルフェノール樹脂、または、アルキルフェノール樹脂およびハロゲン化合物の両方とを含有し、加硫系として樹脂加硫を用いるブチルゴム組成物からなる部材と、
ポリエステル繊維からなる部材と
を具備する繊維補強ゴム製品であって、
前記ブチルゴム組成物からなる部材が、前記EPDM組成物からなる部材と前記ポリエステル繊維からなる部材との間に配置されている繊維補強ゴム製品。
(2)EPDMと、硫黄系加硫剤と、アミン系加硫促進剤とを含有するEPDM組成物からなる部材と、
ブチルゴムと、ハロゲン化アルキルフェノール樹脂、または、アルキルフェノール樹脂およびハロゲン化合物の両方とを含有し、加硫系として樹脂加硫を用いるブチルゴム組成物からなる部材と、
ポリエステル繊維からなる部材と
を具備する繊維補強ゴム製品であって、
前記エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム組成物からなる部材、前記ブチルゴム組成物からなる部材、前記ポリエステル繊維からなる部材、前記ブチルゴム組成物からなる部材および前記エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム組成物からなる部材がこの順に配置されている繊維補強ゴム製品。
本発明の繊維補強ゴム製品は、EPDMと、硫黄系加硫剤と、アミン系加硫促進剤とを含有するEPDM組成物からなる部材と、ブチルゴムと、ハロゲン化アルキルフェノール樹脂、または、アルキルフェノール樹脂およびハロゲン化合物の両方とを含有するブチルゴム組成物からなる部材と、ポリエステル繊維からなる部材とを具備する。
EPDM組成物に用いられるEPDMは、エチレンとプロピレンとジエンとの共重合体ゴムである。EPDMに用いられるジエンは、特に限定されず、例えば、ジシクロペンタジエン、5−エチリデン−2−ノルボルネン、1,4−ヘキサジエンが挙げられる。これらは2種以上を併用することができる。エチレンとプロピレンとジエンの量比は、特に限定されず、目的に応じて適宜決定することができる。
硫黄系加硫剤は、EPDM100質量部に対して、0.1〜5質量部の割合で用いられるのが好ましい。
アルデヒド・アンモニア類としては、例えば、ヘキサメチレンテトラミンが挙げられる。アルデヒド・アミン類としては、例えば、n−ブチルアルデヒドとアニリンとの反応生成物が挙げられる。グアニジン類としては、例えば、ジフェニルグアニジン、ジオルトトリルグアニジンが挙げられる。チオウレア類としては、例えば、エチレンチオウレア(2−メルカプトイミダゾリン)、ジエチルチオウレア、トリメチルチオウレアが挙げられる。チアゾール類としては、例えば、メルカプトベンゾチアゾール、ジベンゾチアジルジスルフィド、2−メルカプトベンゾチアゾールの亜鉛塩が挙げられる。スルフェンアミド類としては、例えば、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N−t−ブチル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N−オキシジエチレン−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N,N−ジイソプロピル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミドが挙げられる。チウラム類としては、例えば、テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラブチルチウラムジスルフィド、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィドが挙げられる。ジチオカルバミン酸塩類としては、例えば、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛、ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛、ジ−n−ブチルジチオカルバミン酸亜鉛が挙げられる。
これらは、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
EPDM以外のゴムとしては、例えば、天然ゴム、エポキシ化天然ゴム、ブタジエンゴム(高シスブタジエンゴム、低シスブタジエンゴム)、イソプレンゴム、ブチルゴム、クロロブチルゴム、ブロモブチルゴム、クロロプレンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、水素化スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合体ゴム、イソプレン−ブタジエン共重合体ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム、水素化アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン共重合体ゴム、クロロスルホン化ポリエチレンが挙げられる。これらは、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
EPDM組成物のゴム全体におけるEPDMの割合は、50〜100質量%であるのが好ましい。
可塑剤としては、例えば、ジオクチルフタレート(DOP)、ジブチルフタレート(DBP)、アジピン酸ジオクチル(DOA)、コハク酸イソデシル、ジエチレングリコールジベンゾエート、ペンタエリスリトールエステル、オレイン酸ブチル、アセチルリシノール酸メチル、リン酸トリクレジル、リン酸トリオクチル、アジピン酸プロピレングリコールポリエステル、アジピン酸ブチレングリコールポリエステルが挙げられる。
酸化防止剤としては、例えば、ブチルヒドロキシトルエン(BHT)、ブチルヒドロキシアニソール(BHA)が挙げられる。
難燃剤としては、例えば、クロロアルキルホスフェート、ジメチル・メチルホスホネート、臭素・リン化合物、アンモニウムポリホスフェート、ネオペンチルブロマイドーポリエーテル、臭素化ポリエーテルが挙げられる。
アミン系加硫促進剤以外の加硫促進剤としては、例えば、キサントゲン酸塩類が挙げられる。
接着助剤としては、例えば、トリアジンチオール系化合物(例えば、2,4,6−トリメルカプト−1,3,5−トリアジン、6−ブチルアミノ−2,4−ジメルカプト−1,3,5−トリアジン)、ナフテン酸コバルト、レゾルシン、クレゾール、レゾルシン−ホルマリンラテックス、モノメチロールメラミン、モノメチロール尿素、エチレンマレイミドが挙げられる。
ブチルゴム組成物に用いられるブチルゴムは、特に限定されず、通常のブチルゴムのほか、例えば、ハロゲン化ブチルゴムが挙げられる。ハロゲン化ブチルゴムとしては、例えば、塩素化ブチルゴム、臭素化ブチルゴムが挙げられる。
ハロゲン化アルキルフェノール樹脂としては、例えば、臭素化フェノール樹脂が挙げられる。
また、アルキルフェノール樹脂としては、例えば、p−t−ブチルフェノール樹脂が挙げられる。アルキルフェノール樹脂と組み合わせて用いられるハロゲン化合物としては、例えば、塩素化ポリエチレン、塩化スズが挙げられる。
ブチルゴム以外のゴムとしては、例えば、EPDM以外のゴムとして上述したゴムを、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
ブチルゴム組成物のゴム全体におけるブチルゴムの割合は、50〜100質量%であるのが好ましい。
ポリエステル繊維は、特に限定されず、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)繊維、ポリブチレンテレフタレート(PBT)繊維、ポリエチレンナフタレート(PEN)繊維、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)繊維が挙げられる。これらは、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
ポリエステル繊維およびそれ以外の有機繊維は、レゾルシン・ホルマリン/ゴムラテックス(RFL)等の処理液で接着処理を施されたものであってもよい。
本発明においては、ブチルゴム組成物からなる部材が、EPDM組成物中のアミン系加硫促進剤がポリエステル繊維の表面および内部に移動していくことを防止し、アミン劣化を防止する。
また、ブチルゴム組成物は、上述したように、加硫系としていわゆる樹脂加硫を用い、アミン系加硫促進剤を用いないため、ブチルゴム組成物からなる部材とポリエステル繊維からなる部材とが直接接触しても、ポリエステル繊維のアミン劣化が起こることがない。
更に、EPDM組成物とブチルゴム組成物との間およびポリエステル繊維とブチルゴム組成物との間の接着性は、いずれも優れている。したがって、アミン劣化によるEPDM組成物とポリエステル繊維との接着性の低下という問題がない。EPDM組成物とブチルゴム組成物との間の接着性が優れたものになる理由は明らかではないが、EPDMとブチルゴムとの相溶性が高いことが理由の一つとして考えられる。
以下、ホースおよびコンベヤベルトを具体例に挙げて、詳細に説明する。
また、繊維補強層の構造は、特に限定されず、例えば、ブレード構造またはスパイラル構造とすることができる。繊維補強層が層間ゴムを含む場合は、層間ゴムとしては、従来公知のものを用いることができる。
1.ゴム組成物の調製
下記の各成分を、第1表に示す組成(質量部)で配合し、ホース用およびコンベヤベルト用のEPDM組成物を得た。また、下記の各成分を、第2表に示す組成(質量部)で配合し、ホース用およびコンベヤベルト用のブチルゴム組成物を得た。
・酸化亜鉛:酸化亜鉛3種、正同化学工業社製
・カーボンブラック:HTC#100、新日化カーボン社製、FEF級
・ステアリン酸:ルナックYA、花王社製
・パラフィン油:マシン22、昭和シェル石油社製
・硫黄:粉末イオウ、軽井沢製錬所社製
・加硫促進剤1:N−シクロヘキシルベンゾチアジル−2−スルフェンアミド、サンセラーCM、三新化学工業社製
・加硫促進剤2:テトラメチルチウラムジスルフィド、サンセラーTT、三新化学工業社製
・ブチルゴム:エクソンブチル268、エクソン社製
・臭素化アルキルフェノール樹脂:タッキロール250−1、田岡化学工業社製
(実施例1−1)
まず、上記で得られたホース用ブチルゴム組成物25質量部をトルエン75質量部に溶解させて得たセメントを、PET繊維コード(1100dtex/3、RFL処理品)の表面に、塗布し、常温下で6時間乾燥させた。
ついで、内径15mmの中空鉄製棒(鉄マンドレル)の上に、厚さ1.0mmの上記で得られた未加硫のホース用EPDM組成物を巻き付け、下面ゴムを形成させた。その後、下面ゴムの上に、上記で得られたセメント塗布後のPET繊維コードを隙間なく巻き付け、その上に、厚さ2.0mmの上記で得られた未加硫のホース用EPDM組成物を巻き付け、上面ゴムを形成させた。
その後、上面ゴムの表面に、ポリエステルフィルムを2巻き巻き付けて固定した後、160℃で70分間加熱し、一体的に加硫されたホース状サンプルを得た。
まず、上記で得られたホース用ブチルゴム組成物を、未加硫の状態のまま、厚さ0.4mmの薄層シートに成形した。
ついで、内径15mmの中空鉄製棒(鉄マンドレル)の上に、厚さ1.0mmの上記で得られた未加硫のホース用EPDM組成物を巻き付け、下面ゴムを形成させた。その後、下面ゴムの上に、上記薄層シートを巻き付け、その上に、PET繊維コード(1100dtex/3、RFL処理品)を隙間なく巻き付け、その上に、上記薄層シートを巻き付け、その上に、厚さ2.0mmの上記で得られた未加硫のホース用EPDM組成物を巻き付け、上面ゴムを形成させた。
その後、上面ゴムの表面に、ポリエステルフィルムを2巻き巻き付けて固定した後、160℃で70分間加熱し、一体的に加硫されたホース状サンプルを得た。
PET繊維コードをセメント塗布せずに用いた以外は、実施例1−1と同様の方法により、ホース状サンプルを得た。
上記で得られた各ホース状サンプルについて、繊維とゴムとの間の接着性およびコードの強力保持率を以下のようにして評価した。
上記で得られたホース状サンプルの上面ゴムのみに、ホース周方向に一周にわたる25mm間隔の切れ込みを入れ、分割された各領域の一つおきの領域で上面ゴムをはく離させて除去し、残った領域において、上面ゴムのみにホース長手方向に切れ込みを入れた。
ついで、この切れ込み部分の上面ゴムをはく離試験機の治具に保持させて、周方向に沿って引張速度50mm/minの条件で、上面ゴムとPET繊維コードとの間で、はく離試験を行った。はく離面におけるゴム付着面積(ゴム付き)の割合を、ゴム付着面積をはく離面の面積で除して求めた。
結果を第3表に示す。ゴム付きの割合は、大きいほど繊維とゴムとの間の接着性に優れることを意味し、実用上問題がないレベルは15%以上である。
上記はく離試験で用いた後の試験片から、PET繊維コードを取り出して、JIS L1017:2002に準じて、その切断強力(破断強度)を測定し、得られた値を、あらかじめ別途測定した加硫前のPET繊維コードの切断強力の値で除して、コードの強力保持率を求めた。
結果を第3表に示す。実用上問題がないレベルは80%以上である。
これに対して、ブチルゴム組成物を用いない場合(比較例1−1)は、繊維とゴムとの間の接着性およびコードの強力保持率のいずれにも劣り、特に、コードの強力保持率は実用上問題があるレベルであった。
(実施例2−1)
まず、縦糸がPET繊維(1670dtex/1、織密度85本/5cm)、横糸がナイロン66繊維(1400dtex/1、織密度30本/5cm)の平織構造を有する織物を、RFL浴に浸せきさせて、RFL処理した。
ついで、上記で得られたコンベヤベルト用ブチルゴム組成物25質量部をトルエン75質量部に溶解させて得たセメントに、上記で得られたRFL処理後の織物を浸せきさせ、その後、130℃の乾燥炉中で滞留時間60秒間、ストレッチ±0%の条件で乾燥させた。
更に、厚さ1.0mmの上記で得られた未加硫のコンベヤベルト用EPDM組成物からなる下面ゴムと、上記で得られたセメント浸せき後の織物4枚と、厚さ2.0mmの上記で得られた未加硫のコンベヤベルト用EPDM組成物からなる上面ゴムとを、この順に積層し、圧力2MPaの加圧下で、温度160℃で60分間加熱し、一体的に加硫されたコンベヤベルトを得た。
まず、上記で得られたコンベヤベルト用ブチルゴム組成物を、未加硫の状態のまま、厚さ0.4mmの薄層シートに成形した。
ついで、カレンダーを用いて、上記薄層シートを、実施例1と同様の方法により得られたRFL処理後の織物の両面に被覆させた。
更に、厚さ1.0mmの上記で得られた未加硫のコンベヤベルト用EPDM組成物からなる下面ゴムと、上記で得られた薄層シートに両面を被覆された織物4枚と、厚さ2.0mmの上記で得られた未加硫のコンベヤベルト用EPDM組成物からなる上面ゴムとを、この順に積層し、圧力2MPaの加圧下で、温度160℃で60分間加熱し、一体的に加硫されたコンベヤベルトを得た。
RFL処理後の織物をセメント浸せきせずに用いた以外は、実施例2−1と同様の方法により、コンベヤベルトを得た。
コンベヤベルト用ブチルゴム組成物の代わりに、上記で得られたコンベヤベルト用EPDM組成物を用いた以外は、実施例2−1と同様の方法により、コンベヤベルトを得た。
コンベヤベルト用ブチルゴム組成物の代わりに、上記で得られたコンベヤベルト用EPDM組成物を用いた以外は、実施例2−2と同様の方法により、コンベヤベルトを得た。
縦糸がPET繊維(1670dtex/1、織密度85本/5cm)、横糸がナイロン66繊維(1400dtex/1、織密度30本/5cm)の平織構造を有する織物の代わりに、縦糸がナイロン66繊維(1400dtex/1、織密度84本/5cm)、横糸がナイロン66繊維(1400dtex/1、織密度30本/5cm)の平織構造を有する織物を用いた以外は、比較例2−1、実施例2−2および比較例2−3と同様の方法により、それぞれコンベヤベルトを得た。
上記で得られた各コンベヤベルトについて、繊維とゴムとの間の接着性、縦方向織物強力保持率およびクリープ特性を以下のようにして評価した。
コンベヤベルトから、コンベヤベルトの縦方向の長さが400mm、コンベヤベルトの横方向の長さが25mmの試験片を切り出し、この試験片を用いて、引張速度50mm/minの条件で、織物層間で180°はく離試験を行った。はく離面におけるゴム付着面積(ゴム付き)の割合を、ゴム付着面積をはく離面の面積で除して求めた。
結果を第4表に示す。ゴム付きの割合は、大きいほど繊維とゴムとの間の接着性に優れることを意味し、実用上問題がないレベルは60%以上である。
コンベヤベルトから、全層の織物を取り出して、JIS L1096:1999に準じて、縦方向の切断強力を測定し、得られた値を、あらかじめ別途測定した加硫前の織物の縦方向の切断強力の値で除して、織物の縦方向の強力保持率を求めた。
結果を第4表に示す。実用上問題がないレベルは80%以上である。
コンベヤベルトを、42N/mm(公称切断強力の1/15)の負荷で引っ張り、常温下で28日間放置し、伸び率(クリープ率)を測定した。
結果を第4表に示す。実用上問題がないレベルは1.7%以下である。
これに対して、ブチルゴム組成物を用いない場合(比較例2−1〜2−3)は、繊維とゴムとの間の接着性および縦方向織物強力保持率に劣っていた。また、縦糸にナイロン66を用いた場合(比較例2−4〜2−6)は、クリープ特性に劣っていた。
Claims (2)
- エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴムと、硫黄系加硫剤と、アミン系加硫促進剤とを含有するエチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム組成物からなる部材と、
ブチルゴムと、ハロゲン化アルキルフェノール樹脂、または、アルキルフェノール樹脂およびハロゲン化合物の両方とを含有し、加硫系として樹脂加硫を用いるブチルゴム組成物からなる部材と、
ポリエステル繊維からなる部材と
を具備する繊維補強ゴム製品であって、
前記ブチルゴム組成物からなる部材が、前記エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム組成物からなる部材と前記ポリエステル繊維からなる部材との間に配置されている繊維補強ゴム製品。 - エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴムと、硫黄系加硫剤と、アミン系加硫促進剤とを含有するエチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム組成物からなる部材と、
ブチルゴムと、ハロゲン化アルキルフェノール樹脂、または、アルキルフェノール樹脂およびハロゲン化合物の両方とを含有し、加硫系として樹脂加硫を用いるブチルゴム組成物からなる部材と、
ポリエステル繊維からなる部材と
を具備する繊維補強ゴム製品であって、
前記エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム組成物からなる部材、前記ブチルゴム組成物からなる部材、前記ポリエステル繊維からなる部材、前記ブチルゴム組成物からなる部材および前記エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム組成物からなる部材がこの順に配置されている繊維補強ゴム製品。
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