JP6853908B2 - 伝動ベルト用心線の製造方法および伝動ベルトの製造方法、ならびに処理剤および処理用キット - Google Patents
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- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
Description
本発明では、心線は、樹脂成分(A)を含む第1処理剤で伝動ベルト用心線の未処理糸を処理して第1処理糸を得る第1処理工程、レゾルシンとホルムアルデヒドとの縮合物(B1)、未変性ラテックス(B2)および酸変性ジエン系重合体(B3)を含む第2処理剤で該第1処理糸を処理して第2処理糸を得る第2処理工程を経て製造される。
(伝動ベルト用心線の未処理糸)
第1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、ポリテトラ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、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。
第1処理剤(または前処理剤)は、樹脂成分(A)を含む処理剤であればよく、慣用の接着性樹脂を含む処理剤などであってもよいが、心線とエラストマーとの耐熱接着性を向上できる点から、樹脂成分(A)として弾性ポリマーで変性された変性エポキシ樹脂(A1−1)を含む第1処理剤(A1)、または樹脂成分(A)としてレゾルシンとホルムアルデヒドとの縮合物(A2−1)、ラテックス(A2−2)および複数のカルボジイミド基を有するポリカルボジイミド樹脂を含む硬化剤(A2−3)を含む第1処理剤(A2)が好ましい。
第1処理剤(A1)は、弾性ポリマーで変性(強靱化)された変性エポキシ樹脂(A1−1)に加えて、硬化剤(A1−2)および有機溶媒(A1−3)をさらに含むのが好ましい。
前記変性エポキシ樹脂(A1−1)は、分子内に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂由来のエポキシ基(グリシジル基など)を弾性ポリマーで変性したエポキシ樹脂であってもよく、エポキシ樹脂の末端を弾性ポリマーで変性した変性エポキシ樹脂が特に好ましい。
硬化剤(A1−2)は、エポキシ樹脂の硬化剤として慣用的に利用されている硬化剤であってもよい。また、硬化剤は潜在性硬化剤であってもよい。
第1処理剤(A1)は、有機溶媒(A1−3)を含むことにより、処理剤の粘度を低下できるとともに、変性エポキシ樹脂(A1−1)および硬化剤(A1−2)を有機溶媒中に溶解または均一に分散できるため、変性エポキシ樹脂(A1−1)および硬化剤(A1−2)を撚糸コードの繊維間に均一に含浸できる。
第1処理剤(A1)は、本発明の効果を損なわない範囲で、他の添加剤(A1−4)として、弾性ポリマーで変性されていない汎用のエポキシ樹脂(ビスフェノール型エポキシ樹脂など)、反応性希釈剤(硬化促進剤、低粘度のポリグリシジルエーテル、モノグリシジルエーテルなど)、慣用の添加剤(接着性改善剤、充填剤、老化防止剤、滑剤、粘着付与剤、安定剤、カップリング剤、可塑剤、着色剤など)などを含んでいてもよい。
第1処理剤(A2)は、レゾルシンとホルムアルデヒドとの縮合物(A2−1)、ラテックス(A2−2)および複数のカルボジイミド基を有するポリカルボジイミド樹脂を含む硬化剤(A2−3)に加えて、親水性溶媒(A2−4)をさらに含むのが好ましい。
第1処理剤(A2)は、レゾルシン(R)とホルムアルデヒド(F)との縮合物(RF縮合物)(A2−1)を含む。RF縮合物(A2−1)は、ラテックス、特に、カルボキシル変性ラテックスとの相溶性に優れ、柔軟な被膜を形成できる。
ラテックス(A2−2)は、慣用のゴム成分を利用できる。慣用のゴム成分としては、特に限定されず、例えば、ジエン系ゴム[天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム(SBRラテックス)、スチレン−ブタジエン−ビニルピリジン三元共重合体ラテックス(VPラテックス)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBRラテックス)、水素化ニトリルゴム(H−NBRラテックス)など]、オレフィン系ゴム[例えば、エチレン−プロピレン共重合体(EPM)、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体(EPDM)などのエチレン−α−オレフィン系ゴム(エチレン−α−オレフィンエラストマー);ポリオクテニレンゴム;エチレン−酢酸ビニル共重合体ゴム(EAM)などのオレフィン−ビニルエステル共重合体など]、アクリル系ゴム、シリコーン系ゴム、ウレタン系ゴムなどが挙げられる。
硬化剤(A2−3)は、複数のカルボジイミド基を有するポリカルボジイミド樹脂を含む。特に、ラテックス(A2−2)がカルボキシル変性ラテックスである場合、硬化剤として前記ポリカルボジイミド樹脂を用いることにより、ラテックスのカルボキシル基とカルボジイミド基との架橋反応によりラテックスを架橋して補強し、生成する被膜を強靭化できる。さらに、心線がアラミド繊維を含む場合、前記ポリカルボジイミド樹脂とアラミド繊維との間では、以下の化学構造的な密着(化学結合や分子間相互作用)が作用し、アラミド繊維をより強固に固着できる。
(2)ポリカルボジイミド樹脂のカルボジイミド基と、アラミド繊維のアミド結合との分子間相互作用(水素結合)による化学的密着。
(式中、Rは、置換基を有していてもよい二価の炭化水素基を示す)
本発明では、第1処理剤(A2)の溶媒が親水性溶媒(A2−4)であるため、有機溶媒(特に、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(A2−4)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、単独でまた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(A2)は、本発明の効果を損なわない範囲で、他の添加剤(A2−5)として、反応性のバインダー樹脂(エポキシ化合物など)、有機溶媒(モノカルボジイミド化合物などの反応性希釈剤など)、慣用の添加剤(硬化促進剤、接着性改善剤、充填剤、老化防止剤、滑剤、粘着付与剤、安定剤、カップリング剤、可塑剤、着色剤など)などを含んでいてもよい。
第1処理剤の調製方法は、特に限定されず、第1処理剤(A1)および第1処理剤(A2)ともに、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2処理工程では、第1処理糸が撚糸コードである場合、第2処理剤は、第1処理剤の被膜の上に被膜を形成し、撚糸コードの集束性および第1処理糸との密着性を向上するとともに、ベルトを構成するエラストマーとの接着性も向上できる。本発明では、第1処理剤と第2処理剤とを組み合わせる2浴処理であるため、心線とゴムとの弾性率の差をなだらかに繋ぐことができることが、接着力を向上できる1つの要因になっていると推定できる。
第2処理剤は、レゾルシンとホルムアルデヒドとの縮合物(B1)、未変性ラテックス(B2)および酸変性ジエン系重合体(B3)を含む。
レゾルシンとホルムアルデヒドとの縮合物(B1)は、好ましい態様も含め、第1処理剤(A2)のRF縮合物(A2−1)として例示されたRF縮合物から選択できる。
未変性ラテックス(B2)としては、第1処理剤(A2)のラテックス(A2−2)として例示された慣用のゴム成分を利用できる。前記ゴム成分は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。前記ゴム成分のうち、第1処理剤およびエラストマーとの接着性に優れる点から、ジエン系ゴムが好ましく、ビニルピリジン骨格を有するジエン系ゴムが特に好ましい。
第2処理剤は、RF縮合物(B1)および未変性ラテックス(B2)に加えて、酸変性ジエン系重合体(B3)をさらに含み、これらの成分を特定の割合で組み合わせることによって、前記第1処理糸(特に、第1処理剤で形成された被膜)との密着性を向上でき、かつベルトのエラストマーとの接着性も向上できる。
本発明では、第2処理剤の溶媒が親水性溶媒(B4)であってもよく、有機溶媒(特に、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(B4)は、好ましい態様も含め、前記第1処理剤(A2)の親水性溶媒(A2−4)として例示された親水性溶媒から選択できる。
第2処理剤は、本発明の効果を損なわない範囲で、他の添加剤(B5)として、反応性のバインダー樹脂(エポキシ化合物など)、慣用の添加剤(架橋剤、硬化促進剤、共架橋剤、接着性改善剤、充填剤、老化防止剤、滑剤、粘着付与剤、安定剤、カップリング剤、可塑剤、着色剤など)などを含んでいてもよい。
第2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。
本発明の製造方法によって得られた伝動ベルト用心線は、前記製造方法により、表面およ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、表面および繊維間に、少なくとも樹脂成分(A)と、レゾルシンとホルムアルデヒドとの縮合物(B1)、未変性ラテックス(B2)および酸変性ジエン系重合体(B3)とを含む。
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(または周方向)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である。
(撚りコードの作製)
原糸(帝人(株)製「Twaron1014」、1680dtex、フィラメント数1000本)2本を引き揃え、撚り数15回/10cmでS方向に下撚りして下撚り糸を作製し、下撚り糸3本を引き揃え、撚り数20回/10cmでZ方向に上撚りして、下撚りと上撚りの撚り方向が逆である諸撚り糸を作製した。
変性エポキシ樹脂、硬化剤およびトルエンを表1に示す割合で混合し、室温で10分間攪拌して、第1処理剤A1を調製した。
硬化剤:2,4,6,−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、大都産業(株)製「ダイトクラールHD−Acc43」。
A液およびB液の混合液に、C液を表2に示す割合で混合し、室温で10分間攪拌して、第1処理剤A2を調製した。
カルボジイミド:ポリカルボジイミド分散液、日清紡ケミカル(株)製「カルボジライトE−05」、有効成分40質量%、NCN当量310。
D液とE液とを表3に示す割合で混合し、室温で10分間攪拌してRFL液を調製し、得られたRFL液にマレイン酸変性ポリブタジエン分散液および水を表6〜8に示す割合で加えて、室温で10分間攪拌し、第2処理剤を調製した。
マレイン酸変性ポリブタジエン分散液:クレイ・バレー社製「Ricobond7004」、固形分濃度30質量%。
実施例1〜5、参考例1〜2および比較例1〜2については、得られた撚りコードについて、以下に示すように、第1処理剤A1および第2処理剤の2浴処理を順に行い、処理コードを得た。
接着ゴム層用シートは、表4に示す配合の組成物をバンバリーミキサーで混練し、カレンダーロールで、所定の厚みに圧延して作製した。
カーボンブラックFEF:キャボットジャパン(株)製「N550」
シリカ:エボニックデグサジャパン製「ウルトラシルVN3」、BET比表面積175m2/g
パラフィン系オイル:出光興産(株)製「ダイアナプロセスオイルPW−90」
老化防止剤:4,4'−ビス(α,α-ジメチルベンジル)ジフェニルアミン、大内新興化学工業(株)製「ノクラックCD」
酸化亜鉛:堺化学工業(株)製「酸化亜鉛2種」
有機過酸化物:α,α'−ビス(t−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、日油(株)製「P−40MB(K)」、有効成分40質量%。
圧縮ゴム層および伸張ゴム層用シートは、表5に示す配合の組成物をバンバリーミキサーで混練し、カレンダーロールで、所定の厚みに圧延して作製した。
ポリアミド短繊維:帝人(株)製「トワロン」、平均繊維長3mm
カーボンブラックHAF:キャボットジャパン(株)製「N330」
パラフィン系オイル:出光興産(株)製「ダイアナプロセスオイルPW−90」
老化防止剤:4,4'−ビス(α,α-ジメチルベンジル)ジフェニルアミン、大内新興化学工業(株)製「ノクラックCD」
酸化亜鉛:堺化学工業(株)製「酸化亜鉛2種」
ステアリン酸:日油(株)製「ビーズステアリン酸つばき」
共架橋剤:N,N'−m−フェニレンジマレイミド、大内新興化学工業(株)製「バルノックPM」
有機過酸化物:α,α'−ビス(t−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、日油(株)製「P−40MB(K)」、有効成分40質量%。
補強布(厚み0.5mm、構成2/2綾織りのポリアミド帆布)と圧縮ゴム層用シート(未加硫ゴム)との積層体を、補強布を下にして歯部と溝部とを交互に配した平坦なコグ付き型に設置し、75℃でプレス加圧することによってコグ部を型付けしたコグパッド(完全には加硫しておらず、半加硫状態にある)を作製した。次に、このコグパッドの両端をコグ山部の頂部から垂直に切断した。
外径150mmの円筒の外周に、処理コードを幅30mmとなるまで隙間なく螺旋状に巻きつけた。巻きつけた処理コードの上に粘着テープを貼り付けた後、長さ150mmとなるように切断した。この粘着テープと処理コードの積層体を、幅30mm、長さ150mm、深さ4mmの金型に、粘着テープの面が下になるように(金型底面に接するように)挿入した。そして、処理コードの上に圧縮ゴム層用の未加硫ゴムシートを、短繊維の長さ方向と処理コードの長さ方向とが平行となるように充填した。その上に補強布を配置し、面圧2MPa、温度170℃で40分間加硫した。加硫後の積層物を幅25mmとなるようにカットし、図3に示すように、幅25mm、長さ150mm、厚み4mmの剥離試験用試料を作製した。
耐久試験は、図5に示すように、駆動プーリ21(外径110mm、V溝上幅35mm、V溝角度26°)と、従動プーリ22(外径240mm、V溝上幅35mm、V溝角度26°)とを備える2軸走行試験機を用いて行った。各プーリにローエッジダブルコグドVベルト23を掛架し、駆動プーリの回転数を6000rpm、従動プーリの負荷を25kW、軸荷重(デッドウェイト)を2000Nとし、雰囲気温度80℃にて70時間走行させた。耐久試験後の圧縮ゴム側面(プーリと接する面)を目視観察して、心線とエラストマー間の剥離の有無を確認し、剥離が観察された場合は、剥離の長さを測定した。剥離の長さとは、ベルトの周長方向に延びる長さを意味する。剥離が複数箇所で確認された場合は、そのうちの最大の長さを剥離の長さとした。
2…接着ゴム層
3…圧縮ゴム層
4…伸張ゴム層
5…リブ
6…短繊維
Claims (9)
- 樹脂成分(A)を含む第1処理剤で伝動ベルト用心線の未処理糸を処理して第1処理糸を得る第1処理工程、レゾルシンとホルムアルデヒドとの縮合物(B1)、未変性ラテックス(B2)および酸変性ジエン系重合体(B3)を含む第2処理剤で該第1処理糸を処理して第2処理糸を得る第2処理工程を含む伝動ベルト用心線の製造方法であって、
前記樹脂成分(A)がゴム変性エポキシ樹脂(A1−1)を含み、かつ前記縮合物(B1)および前記未変性ラテックス(B2)の合計割合(固形分換算)が前記第2処理剤中8〜25質量%であり、前記酸変性ジエン系重合体(B3)の割合(固形分換算)が前記第2処理剤中2.5〜15質量%であるか、または
前記樹脂成分(A)がレゾルシンとホルムアルデヒドとの縮合物(A2−1)、ラテックス(A2−2)および複数のカルボジイミド基を有するポリカルボジイミド樹脂を含む硬化剤(A2−3)を含み、かつ前記縮合物(B1)および前記未変性ラテックス(B2)の合計割合(固形分換算)が前記第2処理剤中5〜25質量%であり、前記酸変性ジエン系重合体(B3)の割合(固形分換算)が前記第2処理剤中1〜15質量%である製造方法。 - 酸変性ジエン系重合体(B3)がカルボン酸変性ポリブタジエンである請求項1記載の製造方法。
- 酸変性ジエン系重合体(B3)の質量(固形分換算)が、縮合物(B1)および未変性ラテックス(B2)の合計質量(固形分換算)に対して0.05〜2倍である請求項1または2記載の製造方法。
- 第1処理剤および第2処理剤がハロゲンを含まない請求項1〜3のいずれか一項に記載の製造方法。
- ゴム糊によってオーバーコート処理する工程を含まない請求項1〜4のいずれか一項に記載の製造方法。
- 伝動ベルト用心線の未処理糸を処理するための処理用キットであり、かつ樹脂成分(A)を含む第1処理剤と、レゾルシンとホルムアルデヒドとの縮合物(B1)、未変性ラテックス(B2)および酸変性ジエン系重合体(B3)を含む第2処理剤とを含む処理用キットであって、
前記樹脂成分(A)がゴム変性エポキシ樹脂(A1−1)を含み、かつ前記縮合物(B1)および前記未変性ラテックス(B2)の合計割合(固形分換算)が前記第2処理剤中8〜25質量%であり、前記酸変性ジエン系重合体(B3)の割合(固形分換算)が前記第2処理剤中2.5〜15質量%であるか、または
前記樹脂成分(A)がレゾルシンとホルムアルデヒドとの縮合物(A2−1)、ラテックス(A2−2)および複数のカルボジイミド基を有するポリカルボジイミド樹脂を含む硬化剤(A2−3)を含み、かつ前記縮合物(B1)および前記未変性ラテックス(B2)の合計割合(固形分換算)が前記第2処理剤中5〜25質量%であり、前記酸変性ジエン系重合体(B3)の割合(固形分換算)が前記第2処理剤中1〜15質量%であるキット。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の製造方法で得られた心線をベルトの長手方向に沿ってゴム層に埋設させる埋設工程を含む伝動ベルトの製造方法。
- ゴム層がエチレン−α−オレフィンエラストマーを含む請求項7記載の製造方法。
- 伝動ベルトがローエッジVベルトである請求項7または8記載の製造方法。
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