JPS63282374A - ゴム補強用芳香族ポリアミド繊維の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、耐屈曲疲労性および耐衝撃破壊特性の大幅に
改良されたゴム補強用芳香族ポリアミド繊維材料を提供
する技術に関するものであり、かかる繊維材料をコンベ
アーベルト、タイミングベルト、ホース、空気入りタイ
ヤ等に適用した場合には従来にない高耐久性の製品を得
ることが可能となる。

（従来の技術） 近年、ゴム補強用繊維材料として芳香族ポリアミド繊維
が種々の製品に使用され始めてきている。

これは、芳香族ポリアミド繊維が高融点、高強度環よび
高モジュラスという大きな特徴を有し、しかもそれら特
性値の温度依存性が極めて良好であり、更に繰り返し応
力刺激に対するクリープ（永久歪）も著しく小さいから
である。すなわち、このような面から芳香族ポリアミド
繊維はコンベアーベルト、タイミングベルト、ホース、
タイヤ等のゴム製品の補強材に適しているからである。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、その適用製品が今−歩汎用性を持ってい
ないのが実情である。その大きな理由は、かかるゴム製
品に加えられる繰り返し歪、特に圧縮歪によって疲労進
行が速いこと、また芳香族ポリアミド繊維の破断伸びが
小さいために衝撃的な入力に弱いことが挙げられる。そ
こで、これらの性質を向上させることができればゴム補
強用繊維としてより一層汎用性が増加し、種々の製品の
耐久性向上、用途の拡大につながるものと考えられる。

従来、かかる見地より上記特性値の向上を図るべく撚り
数の増加とか、各フィラメント間にラテックスや液状ゴ
ム配合物を含浸させる試みがなされできた。しかしこれ
らの方法は自ずと限界があり、また場合によっては本来
の長所である強度を犠牲にしなければならなかった。

そこで本発明の目的は、芳香族ポリアミド繊維が本来有
する長所を損うことな（、耐屈曲疲労性ふよび耐衝撃破
壊特性を大幅に向上させることのできるゴム補強用芳香
族ポリアミド繊維の処理方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、芳香族ポリアミド繊維を有機溶剤で処理
することに着目し当該有機溶剤につき種々檎討した結果
、特定の極性溶剤が優れた効果を発揮し得ることを見い
出し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、芳香族ポリアミドｗＡ維をを機極性
溶媒にて処理した後、接着処理することを特徴とするゴ
ム補強用芳香族ポリアミド＃ｊＡ維に関するものである
。

本発明において使用することのできる有機極性溶媒の例
としては、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチル
スルホキシド（ＤＭＳＯ）　、ジメチルアセトアミド、
Ｎ−メチルピロリドン、ヘキサメチルホスファミドおよ
びこれらの混合液を挙げることができるが、好ましくは
ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）またはジメチルスルホ
キシド（ＤＭＳＯ）を使用する。

また、これら有機溶媒にＣａＣｌ２、ＬｉＣ１、ＣａＢ
ｒ等のアルカリ金属ハロゲン化塩またはアルカリ土類金
属ハロゲン化塩を加えてもよい。

次に、本発明において対象とされる芳香族ポリアミド繊
維は、分子内に酸アミド結合（−ＮＨＣＯ−）と芳香族
基を有するものであり、主なものとしては次式、 で表わされるポリバラフェニレンテレフタルアミド（デ
コポン社製：ケブラー）、次式、で表わされるポリメタ
フェニレンテレフタルアミド、次式 で表わされるポリバラベンズアミド、あるいは次式、 で表わされる１、４−フェニレンテレフタルアミド−３
，４’−ジアミノシフアニルエーテル共重合体（帝人四
社製：テクノーラ）を例示することかできる。

本発明に右いて、これら芳香族ポリアミド繊維を前記有
機極性溶媒を用いて処理する場合、処理温度は室温から
溶媒沸点までの間のいずれの温度でもよく、また処理に
用いる繊維の形態は原糸フィラメントを単に束ねた状態
、フィラメント原糸の１本または多数本を合わせ任意の
撚り数で撚ったコード、あるいはそれを各種の形状に織
った平織状の織布、不織布、編物等のいずれの形態でも
よい。処理に際しては、芳香族ポリアミド繊維材料を極
性溶媒であるＤＭＳＯやＤＭＦに浸漬してもよいし、あ
るいは繊維材料に噴霧してもよいが、繊維材料が撚りコ
ードである場合には内部のフィラメントまで該極性溶媒
が浸透するようにするために、浸漬と同時に超音波分散
させることが好ましい。

より好適な処理方法としては、前記有機極性溶媒処理前
または後に低温プラズマ処理を施す。以下、この低温プ
ラズマ処理について詳述する。

この処理方法は、内部に放電電極を備えた真空処理槽に
無機ガスを導入して槽内を０．００１−１０　）ルの減
圧雰囲気とし、電極間に芳香族ポリアミド繊維を例えば
コード形態で通過させながらグロー放電させて該無機ガ
スの低温プラズマを発生させることにより行う。プラズ
マ放電の方式としては大別して外部電極型、アフターグ
ロー、内部電極型等があるが、被処理物のできるだけ内
部にまで処理効果を及ぼしめ、しかも短時間の処理で効
果を達成するためには、処理槽内に電極を備えた形式の
もので、かつ処理槽内のガス雰囲気の圧力を上記した０
、　００１〜１０トル、特には０．０１〜１トルの範囲
とすることが好ましい。

真空処理槽内に導入する無機ガスとしては、ヘリウム、
ネオン、アルゴン、窒素、酸素、空気、亜酸化窒素、−
酸化窒素、二酸化窒素、−酸化炭素、二酸化炭素などを
例示することができるが、これらは１種類に限られず２
種以上のものを混合して用いてもよい。本発明の目的に
おいては特に酸素プラズマが有効であり、従って上記無
機ガスとしては酸素ガスもしくは酸素ガスを少なくとも
１０容量％を含むものを用いることが好ましい。尚、こ
れら無機ガスには有機化合物ガスを混入してもよいが、
その混入割合は少量にとどめるべきである。

グロー放電を行わせる条件としては、例えば真空処理槽
内を前記した範囲の減圧に保持し、入力電極とアース電
極との間に周波数１０ｋＨｚ−１００ｋＭＨｚの高周波
で、ＩＯＷ〜１１００ｋの電力を与えればよく、これに
より安定なグロー放電を行わせることができる。尚、放
電周波数帯としては上記高周波のほかに低周波、マイク
ロ波あるいは直流を用いることができる。処理槽内のガ
ス圧力を１０）ル以上とするとグロー放電時の温度上昇
が著しく、処理対象物であるコード、平織状物等の表面
を変質させ処理効果が損われる右それがあるので好まし
くなく、一方０．００１　　）ル以下ではグロー放電が
安定せず、正常な処理を行わせることが困難である。尚
、放電時電極間に放電電圧、放電電流が発生するが、処
理効果をより顕著にするためには放電電圧３０００Ｖ以
上、放電電流５〜３０Ａの範囲に調節することが好まし
い。好ましくは処理時間を数秒ないし数十秒とする。

真空処理槽内に設置される電極の構造については特に制
限がなく、棒状、平板状、リング状等の種々の構造のも
のが使用できるが、熱的影響を除去するためには内部冷
却型の電極を用いることが好ましい。電極の材質として
は、銅、鉄、アルミニウム、ステンレス等が好ましく、
また安定な低温プラズマを維持するためには、入力電極
に耐電圧１０．０００　Ｖ　／　ａｍ以上を有する絶縁
被覆を設けることがよく、この絶縁被覆材料としてはホ
ーローコート、ガラスチューブコート、セラミックコー
トが好ましい。接地（アース）電極については入力電極
と同様に銅、鉄、アルミニウム、ステンレス製の棒状、
平板状、ドラム状等いずれの構造、形状のものでもよい
が、表面をコートする必要性は特になく、例えば金属製
処理槽内壁を接地電極として使用してもよい。いずれに
しても接地側電極は放電の熱的影響を除去するため十分
に冷却されていることが好ましい。

入力電極と接地電極の距離は、グロー放電を安定に行わ
せ、被処理物に十分なる表面改質の効果を付与するため
には１〜３０ｃｍ、好ましくは３〜１５ｃｍの範囲とす
ることがよ＜、３０ｃ１１以上とすると高周波数等の電
源入力の同調がとりにくく十分なる電力を安定して供給
し得す、また改質付与効果も小さい。−刃距離がせます
ぎると熱的影響が大きく、被処理物の表面を変質する。

尚、かかる低温プラズマ処理の更に詳細については特開
昭６０−２５００３６号、同６１−１４１７３８号右よ
び同６１−１９８８１号各公報に開示されている。

本発明は、好適例として上記のようにして有機極性溶媒
処理の前又は後に低温プラズマ処理を施した芳香族ポリ
アミド繊維に対し、更にレゾルシン・ホルムアルデヒド
／ラテックス（ＲＦＬ）接着剤を用いて処理することが
必要とされる。この接着剤中のレゾルシン・ホルムアル
デヒド初期縮合物におけるレゾルシンとホルムアルデヒ
ドとのモル比は、通常、１：０．５〜１：４が用いられ
るが、プラズマ処理を施した芳香族ポリアミド繊維に対
しては接着性の観点から１：１〜１：２の範囲のモル比
とすることが好ましい。またゴムラテックスとしてはビ
ニルピリジン・スチレン・ブタジェン共重合ゴムラテッ
クス、スチレン・ブタジェン共重合ゴムラテックス、ア
クリロニトリル・ブタジェン共重合ゴムラテックス、ク
ロロプレンゴムラテックス等を使用し、該初期縮合物と
の混合重量比はゴムラテックス：初期縮合物＝１：０．
０５〜１：０．５（特には１：０．１５〜１：０．３）
の範囲とすることが好ましい。混合物は好ましくはｐ）
１９〜１１のアルカリ性水溶液として使用に供する。

このＲＦＬ接着剤を用いて芳香族ポリアミド繊維を処理
する方法としては、浸漬処理、スプレー処理、塗布処理
等の方法により行えばよい。

（実施例） 次に本発明を実施例右よび比較例により説明する。

芳香族ポリアミド繊維として奇人社製テクノーラおよび
デコポン社製のケプラーを使用し、これら繊維について
以下の処理を施した。

実施例１〜５．比較例１ 先ず比較例１として、通常の原糸状態のテクノーラを撚
糸して撚りコードとし、これをエポキシ系水溶液にて約
２４０℃（２３０〜２５０℃）で処理し、次いでＲＦＬ
系水溶水溶液２４０℃で熱処理した。かかる処理を施し
たコードを、以下に示す実施例１〜５の効果をみるため
のコントロールとした。

実施例１においては、テクノーラの原糸をＤＭＳＯ中に
７０℃で１０分間浸漬した後水洗、乾燥し、これを通常
の方法で撚糸して撚りコードとした。その後、比較例１
と同様の接着剤塗布、熱処理を施した。

また実施例２〜５においては、テクノーラの撚りコード
をＤＭＳＯｌＤＭＦの溶剤中に７０℃で１０分間浸漬し
、水洗、乾燥後にＲＦＬ接着剤処理を施した。

尚、実施例３〜５にあっては有機極性溶媒への浸−潰中
に卓上型超音波発振器を用い発振周波数４７ｋＨｚ　。

出力１２０Ｗで超音波処理を施し、更に実施例５にあっ
てはかかる超音波処理を用いた有機極性溶剤の処理の後
に以下に示すプラズマ処理を行い、しかる後に処理コー
ドに以下に示すエポキシ系−ＲＦＬ接着剤処理を施した
。

低温プラズマ処理方法 ０２ガスを３１／分で真空処理槽内に導入し、減圧にす
ることにより槽内を０．３トルに保持し、コードを連続
的に移動せしめながら入力電極に２００ｋＨｚ、４０ｋ
Ｎの高周波電力を印加しグロー放電させることにより低
温プラズマ処理した。

入力電極にはホーローコート棒状電極を、また接地電極
には水冷ドラム電極をそれぞれ使用し、このドラム電極
とこのまわりに配設された該棒状電極との間を５０■と
じ、ドラム電極上を平均処理時間３０秒となる速さでコ
ードを移動させ、低温プラズマ処理した。

尚、電極間に２００ｋＨｚ、　４０ｋＷの高周波電力を
印加したときの放電電圧は５．０　ｋＶ　（ピーク値）
、また放電電流は２３．９Ａ（ピーク値）であった。

放電電圧および放電電流： 高周波出力の測定においては出力電圧は分圧器−整流器
−直流電圧計の回路を設は出力電圧の波高値を計測し、
出力電流は電流変圧器−電流・電圧変換器−直流電圧計
の回路を設けることにより出力電流の実効値を計測した
（電流・電圧変換器では入力電流によりヒーターを加熱
し入力電流に比例して上昇するヒータニの温度を熱電対
で検出し、ｍＶに変換した。従って計測電流は実効値を
示すことになる）。

エポキシ系−ＲＦＬ接着剤処理 プラズマ処理コードを下記の第１表に示す配合組成のエ
ポキシ化合物接着剤に浸漬させた後、２４０℃の温度で
６０秒間熱処理し、その後見に下記の第２表に示す配合
組成のＲＦＬ接着剤に浸漬させ、その後２４０℃の温度
で６０秒間熱処理した。

第２表 以上のようにして得た各コードに対し以下に示す強伸度
試験、接着試験および圧縮疲労性試験を実施した。

強伸度試験 インストロン引張試験機を用いて前記ディップコードの
切断強力（ｋｇ／本）を測定した。この際、２０．２５
　ｋｇ荷重時のコードの伸度（％）および切断時の伸度
（％）を測定した。

接着試験 上述の処理が施された各繊維コードを長さ２００韻に伸
張した状態で深さ２ｍの金型に張り、その上に補強布で
裏打ちされた下記第３表記載の未加硫ゴム配合物を接合
し、１６０℃の温度で２０分間加熱、加圧して加硫させ
、その加硫ゴムからコードを引張速度３００　ｍｍ７分
で剥離し、ゴムとコードとの剥離接着力を測定した。

第３表 ＲＳＳ　＃３　　　　　　　　ｇｏ、０　ｇＩＲ２０，
０ 亜鉛華　　　　　　　　　　　　　　　　５．ＯＮ−フ
ェニル−Ｎ−イソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン（
老防８１ＯＮ＾）　　　　　１．０ステアリン酸　　　
　　　　　　　　　　２．０ＨＡＦカーボンブラツク　
　　　　　　　　５０．０アロマチツクオイル　　　　
　　　　　　５．０硫黄　　　　　　　　２．５ 合　　　計　　　　　　　　　　　　　　　　　１６６
、５圧縮疲労性試験 ＪＩＳ　Ｌ１０１７圧縮曲げ疲労強さＡ法（ファイヤー
ストーン法）に準拠して評価した。所定の加硫物のベル
トフレックスタイプの試験片に対し、ベルト屈曲試験機
で、プーリー径１００市φおよび２Ｑｍｍφの条件下に
２０万回くり返し屈曲疲労を与えた。次いでかかる試験
片より取り出したコードについて前記と同様にして強力
を測定し、初期強力に対する強力保持率を求めた。結果
はコントロールに対する指数として表示した。数値が大
きい程結果は良好である。

上述の各試験結果を原糸又は撚りコードの処理条件と共
に下記の第４表に示す。

実施例６．比較例２ 比較例２においては、比較例１０代りに第４表に示す撚
り構造を有するケブラーを使用した以外は比較例１と同
様に処理し、これを実施例６に対するコントロールとし
た。

実施例６においては、実施例２０代りに比較例２と同様
のケブラーを使用し、ＤＭＳＯ中での処理時間を２０分
とした以外は実施例２と同様に処理した。

かかる処理により得られたコードに対し前記と同様の各
試験を実施した。得られた結果を第４表に併記する。

上記第４表に示す試験結果より次のことが判明した。

芳香族ポリアミド繊維では、その繊維種ふよび形態に無
関係に有機極性溶媒で処理することにより強伸度および
耐圧縮疲労性が改善され得る。

同種繊維、同種有機極性溶媒を用いて撚りコード形態で
処理する場合には、超音波処理を行う方が好ましく、ま
たその後にプラズマ処理を施すと強伸層及び耐圧縮疲労
性が向上すると同時に接着性おち改善され、より好まし
い。

（発明の効果） 以上説明してきたように本発明の処理方法では、芳香族
ポリアミド繊維に接着処理を施す前に有機極性溶媒で処
理することにより、芳香族ポリアミド繊維が本来有する
高強力という長所を損うことなく、耐屈曲疲労性および
耐衝撃破壊特性を大幅に向上させることができるという
効果が得られる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、芳香族ポリアミド繊維を有機極性溶媒にて処理した
   後、接着処理することを特徴とするゴム補強用芳香族ポ
   リアミド繊維の処理方法。