JPH0571077A - 芳香族ポリアミド繊維の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、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に、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、かつ芳香族ポリアミド繊維とマ
トリックス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。 【構成】 本発明は、芳香族ポリアミド繊維を両末端が
水酸基であり、且つ、分子中にエポキシ基を有する分子
量５００〜１０，０００の液状ゴム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
とを含む処理剤で処理し、１００〜２６０℃で３０〜２
１０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、ＲＦＬ（レゾルシン・ホルマリン・
ラテックス）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である。

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
族ポリアミド繊維を得る処理方法に関する。

【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、スチールやワイヤ
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繊維を構成して
いる各単糸がホツレ、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
るための大きな障害となっている。一方、このような芳
香族ポリアミド繊維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が（特開平１―２０７４８０
号公報）、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り、且つ、分子中にエポキシ基を有
する分子量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５００〜１０，０
００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 ）／２８７４，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り、且つ、分子中にエポキシ基
を有する分子量が５００から１０，０００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に含
まれる二重結合の一部もしくは全部を過酢酸または過酸
化水素等で酸化することにより誘導することができる。
また、両末端がイソシアネート基である分子量が５００
〜１０，０００の液状ゴムも両末端が水酸基であり、且
つ、分子中にエポキシ基を含む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】両末端が水酸基であり、且つ分子中にエポ
キシ基を含む液状ゴムと両末端がイソシアネートである
液状ゴムとの混合物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
繊維を構成している各単糸へ液状ゴム混合物を均一に付
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易く、
単糸に均一に付着せず、集束性も不良となり易い。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。

【００１６】前記、両末端が水酸基であり、且つ、分子
中にエポキシ基を含む液状ゴム（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
末端が水酸基であり、且つ、分子中にエポキシ基を含む
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。

【００１７】前記の両末端が水酸基であり、且つ、分子
中にエポキシ基を含む液状ゴム（Ａ）と両末端がイソシ
アネートである液状ゴム（Ｂ）との混合物をトルエン、
テトラヒドロフラン、ジオキサン、メチルエチルケトン
（ＭＥＫ）、酢酸エチル、ジクロルエタン等の溶剤に溶
解して芳香族ポリアミド繊維に付与する。液状ゴム
（Ａ）と液状ゴム（Ｂ）とをそれぞれ活性剤により、予
め乳化もしくは分散して付与することもできる。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。

【００１８】このようにして処理された芳香族ポリアミ
ド繊維は、引き続き 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。

【００１９】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。

【００２０】加撚された芳香族ポリアミド繊維はレゾル
シン・ホルマリン・ラテックス（ＲＦＬ）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。

【００２１】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

【００２２】

【化３】

【００２３】（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
化合物や芳香族もしくは脂肪族イソシアネートとオキシ
ム、フェノール、カプロラクタム等と反応させて得られ
るブロックドイソシアネート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、更にゴムマトリックスと同種類のゴムを含むゴム
糊で処理してもよい。

【００２４】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。

【００２５】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
であり、且つ、分子中にエポキシ基を含む液状ゴムと両
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。

【００２６】

【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。

【００２７】以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説
明する。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。

【００２８】（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―１
５０）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。

【００２９】（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。

【００３０】（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。

【００３１】（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。

【００３２】

【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（登録商標）”タイプＴ―
２００（１５００デニール／１０００フィラメント）を
用いた。両末端が水酸基であり、且つ、分子末端がエポ
キシ基である液状ゴム（Ａ）として、エポキシ当量２０
０、分子量が３０００の液状１，４型ポリブタジエング
リコール（ナガセ化成工業（株）製 Ｒ―４５ＥＰ
Ｉ）、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 ＴＰ１０
０１）をトルエン溶液として濃度２０％の表１に示す処
理液に調整した後、テクノーラ（登録商標）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（登録商標）原糸を２本合糸しなが
ら撚係数１で加撚した。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。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。

【００３６】

【表１】

【００３７】表１から明らかなように、両末端が水酸基
であり、且つ、分子中にエポキシ基を含む液状ポリブタ
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。

【００３８】

【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。

【００３９】

【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)

【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
   であり、分子中にエポキシ基を有する分子量５００〜１
   ０，０００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３０〜２
   １０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。