芳族聚酰胺芯线、其制造方法、传动带、其制造方法以及芳
族聚酰胺芯线用处理剂
技术领域
[0001] 本
发明涉及用于传动带中的芳族聚酰胺芯线、制造所述芳族聚酰胺芯线的方法、使用所述芳族聚酰胺芯线的传动带、制造所述传动带的方法以及用于处理芳族聚酰胺芯线的处理剂,所述芳族聚酰胺芯线能够防止单纱(single yarn)在所述传动带侧面上的磨损并能够解救所述传动带的弯曲疲劳。
背景技术
[0002] 传动带通常通过如下制造:将至少第一未硫化的
橡胶片、芯线和第二未硫化的橡胶片依次卷绕在圆柱形模具的外周上以由此形成
层压体;将所述层压体硫化以形成硫化的带套筒(belt sleeve);并在圆周方向上将所述硫化的带套筒切割成圆片。广泛地将玻璃芯线、聚酯芯线等用作芯线,但这些芯线不能满足高强度和弹性两者。为此,期望使用芳族聚酰胺芯线。然而,即使使用芳族聚酰胺芯线,与聚酯芯线相比,弹性仍然不足,且单纱会在硫化的带套筒的切割面(传动带的侧面)上突出并易于发生磨损。当传动带在发生磨损的状态下运行时,芯线突然伸出(被拉出)并缠结在
滑轮上,且传动带断裂。结果,传动带的耐久性明显劣化。为此,必须通过
研磨等将单纱在传动带切割面上的磨损物理除去,且这种工作会大大降低生产率。此外,在芳族聚酰胺芯的情况中,即使在运行之前单纱不在传动带的切割面上突出,当传动带运行时,单纱仍会突出并易于发生磨损。为了减少这些劣势,提出了通过利用特定的处理剂对芳族聚酰胺芯线进行处理以防止单纱磨损的方法。 [0003] 例如,
专利文献1提出了一种方法,所述方法包括:将带用绳(cord for a belt)如芳族聚酰胺
纤维绳卷绕在渗透管的外周上,所述渗透管在其外周上设置有许多排出孔;并以卷绕在所述渗透管周围的带用绳浸入在间苯二酚-甲
醛-橡胶胶乳(RFL)液体中的状态将所述RFL液体通过所述排出孔从所述渗透管内部排出,由此将所述RFL液体渗入至所述带用绳中。然而,在这种方法中,芳族聚酰胺纤维的成束性能仍然不足,且不能有效防止单纱的磨损。
[0004] 专利文献2描述了一种方法,所述方法包括:将包含以特定比例混合的环
氧化合物和橡胶胶乳的处理剂施加到基本未加捻(twisted)的芳香族聚酰胺纤维上;在特定条件下对所述纤维进行
热处理;以特定的捻系数对所述纤维进行加捻;并对所述纤维涂布胶粘剂。专利文献3描述了一种方法,所述方法包括:利用包含环氧
树脂或异氰酸酯树脂作为主要成分的预处理剂对由其中分子链在纤维纵向上取向的有机纤维如芳族聚酰胺纤维构成的未加捻或弱加捻的丝(filaments)进行浸渗,任选地随后进行热处理,以形成绳原料;利用RFL液体对所述绳原料进行浸渗,任选地随后进行热处理;以及排列并加捻一个或多个经处理的绳原料。专利文献4描述了一种方法,所述方法包括:预先以基本未加捻的状态将芳族聚酰胺纤维浸入含有具有两个以上环氧基的聚环氧化物的处理液体中;在特定条件下对所述芳族聚酰胺纤维进行热处理;以特定的捻度常数对所述芳族聚酰胺纤维进行加捻以形成芳族聚酰胺纤维绳;在
真空和加压条件下利用含有RFL的处理液体对所述芳族聚酰胺纤维绳进行浸渗;对所述芳族聚酰胺纤维绳进行热处理;以及利用含有RFL的处理剂对所述芳族聚酰胺纤维绳进行进一步处理。然而,在这些方法中,芳族聚酰胺纤维绳变得太硬,从而导致传动带的耐弯曲疲劳性下降。
[0005] 专利文献5提出了一种方法,所述方法包括:利用含有腈橡胶改性的
环氧树脂和烷基
酚醛树脂的预处理液体对用于包含加捻纱绳的传动带的芯线进行处理;随后利用包含腈橡胶胶乳或氢化的腈橡胶胶乳的RFL液体对所述芯线进行处理;以及利用通过将腈橡胶共混物或氢 化的腈橡胶共混物溶于
溶剂中而制备的橡胶
粘合剂对所述芯线进行外涂处理。专利文献6描述了一种方法,所述方法包括:将芳族聚酰胺纤维绳浸入第一处理液体中,所述第一处理液体包含初始RF缩合物和橡胶胶乳的
水性
混合液体以及基本不溶于水的环氧树脂的水分散液,所述基本不溶于水的环氧树脂在常温下是固体并具有300以下的环氧当量;在特定
温度下对具有粘附至其上的第一处理液体的所述芳族聚酰胺纤维绳进行干燥;在特定温度下对所述芳族聚酰胺绳进行热
固化处理;将所述经热固化处理的芳族聚酰胺纤维绳浸入第二处理液体中,所述第二处理液体包含初始RF缩合物和含有特定比例的丙烯腈-丁二烯橡胶的橡胶胶乳;在特定温度下对具有粘附至其上的第二处理剂的所述芳族聚酰胺纤维绳进行干燥;以及在特定温度下对所述芳族聚酰胺纤维绳进行标准化处理,从而提高橡胶产品如
充气轮胎和软管中的橡胶组合物与芳族聚酰胺纤维绳之间的胶粘性。然而,这些方法使用不溶于水的环氧树脂,且不能利用环氧树脂浸渗芳族聚酰胺纤维绳直至其内部。结果,纤维不足以成束,且不能有效防止芳族聚酰胺纤维绳的单纱的磨损。 [0006] 由此,在从使用芳族聚酰胺芯线开始之后的约20年期间进行了反复试验以满足芳族聚酰胺芯线的耐磨损性和耐弯曲疲劳性两者,但尚未得到满足两种特征的芳族聚酰胺芯线。
[0007] 专利文献1:JP-A-2009-74210
[0008] 专利文献2:JP-A-1-207480
[0009] 专利文献3:JP-A-6-57568
[0010] 专利文献4:JP-A-8-100370
[0011] 专利文献5:JP-A-2001-322184
[0012] 专利文献6:JP-A-2006-45703
发明内容
[0013] 因此,本发明的目的是提供一种芳族聚酰胺芯线、制造所述芳族 聚酰胺芯线的方法、使用所述芳族聚酰胺芯线的传动带以及制造所述传动带的方法,所述芳族聚酰胺芯线能够满足传动带侧面上的耐磨损性和传动带的耐弯曲疲劳性两者。
[0014] 本发明的另一个目的是提供一种芳族聚酰胺芯线、制造所述芳族聚酰胺芯线的方法、使用所述芳族聚酰胺芯线的传动带以及制造所述传动带的方法,其中即使所述芳族聚酰胺芯线是加捻纱,其仍能够满足耐磨损性和耐弯曲疲劳性两者。
[0015] 本发明的还另一个目的是提供一种芳族聚酰胺芯线、制造所述芳族聚酰胺芯线的方法、使用所述芳族聚酰胺芯线的传动带以及制造所述传动带的方法,所述芳族聚酰胺芯线能够提高传动带的橡胶层与芳族聚酰胺芯线之间的胶粘性。
[0016] 作为为了实现所述目的而进行的深入研究的结果,本
发明人已经发现了如下事实。当利用包含间苯二酚(R)和甲醛(F)的缩合物(RF缩合物)、胶乳以及
水溶性环氧化合物的处理剂对芳族聚酰胺芯线的原纱进行处理时,所述处理剂能够均匀并有效地渗透在原纱的丝之间,由此使得原纱浸渗有处理剂,且可能是因为芳族聚酰胺纤维的残余的
氨基和/或羧基和RF缩合物的羟基均匀地与水溶性环氧化合物的环氧基反应,所以可以提高丝的成束性能,另外,通过所述胶乳可以赋予合适的柔性。结果,能够满足传动带的侧面上的耐磨损性和传动带的耐弯曲疲劳性两者。基于所述发现而完成了本发明。
[0017] 本发明的方法是制造用于传动带中的芳族聚酰胺芯线的方法,所述方法包括利用第一处理剂对芳族聚酰胺芯的原纱(例如加捻纱)进行处理(
覆盖或浸渗)的步骤,所述第一处理剂含有间苯二酚和甲醛的缩合物、橡胶(或胶乳)以及水溶性环氧化合物(或水溶性环氧树脂)。
[0018] 所述水溶性环氧化合物优选为选自烷
烃多元醇聚缩水甘油基醚和 聚烷烃多元醇聚缩水甘油基醚中的至少一种。所述水溶性环氧化合物优选具有200g/eq以下的环氧当量。所述水溶性环氧化合物在25℃下对水的溶解率优选为90%以上。
[0019] 所述第一处理剂优选具有5重量%~35重量%的总固体浓度。通过将水溶性环氧化合物的固体成分(solid content)的重量除以间苯二酚与甲醛的缩合物的固体成分的重量、胶乳的固体成分的重量以及水溶性环氧化合物的固体成分的重量的总重量而算得的环氧化合物的固体浓度优选为5重量%~25重量%。然而,可能是因为间苯二酚和甲醛的
反应性高,所以可将间苯二酚和甲醛的缩合物的量看作是作为原料的间苯二酚和甲醛的总量。此外,间苯二酚和甲醛发生脱水缩合。在本
说明书中,将间苯二酚和甲醛的缩合物的量定义为脱水缩合之前的间苯二酚和甲醛的总量,即未反应的间苯二酚和甲醛的总量。 [0020] 根据本发明的制造方法可还包括利用第二处理剂对覆盖或浸渗有第一处理剂的芳族聚酰胺芯线的原纱进行覆盖或浸渗的步骤,所述第一处理剂含有间苯二酚和甲醛的缩合物、胶乳以及水溶性环氧化合物且所述第二处理剂含有间苯二酚与甲醛的缩合物以及胶乳,且所述方法可还包括利用含有烯烃橡胶(或烯烃弹性体)的第三处理剂对覆盖或浸渗有第一处理剂和如果必要的第二处理剂的芳族聚酰胺芯线的原纱进行覆盖或浸渗的步骤。所述第二处理剂可不含环氧化合物(水溶性环氧化合物和水不溶性环氧化合物)。 [0021] 本发明提供通过上述方法得到的芳族聚酰胺芯线。此外,本发明提供一种传动带,所述传动带包含在所述带的纵向上具有嵌入其中的芳族聚酰胺芯线的胶粘剂橡胶层和在所述胶粘剂橡胶层的一个表面上形成的压缩橡胶层。所述胶粘剂橡胶层和所述压缩橡胶层各自优选含有烯烃橡胶。
[0022] 本发明提供一种制造传动带的方法,所述方法包括对具有夹在一 对未硫化的橡胶片之间的芳族聚酰胺芯线的圆柱形层压体进行硫化以形成硫化的带套筒,以及在圆周方向上对所述硫化的圆柱形带套筒进行切割。
[0023] 此外,本发明还提供一种对用于传动带中的芳族聚酰胺芯线进行处理的处理剂(例如,用于提高芳族聚酰胺芯线的耐磨损性和耐弯曲疲劳性的处理剂),其包含间苯二酚和甲醛的缩合物、胶乳以及水溶性环氧化合物。
[0024] 在本发明中,将利用处理剂处理过的芳族聚酰胺芯线用于传动带中,所述处理剂含有间苯二酚和甲醛的缩合物、胶乳以及水溶性环氧化合物。结果,能够防止传动带侧面上的芳族聚酰胺芯线的磨伤和磨损,并能够明显提高传动带的耐弯曲疲劳性。特别地,即使芳族聚酰胺芯线是加捻纱,所述处理剂仍能够均匀并有效地渗入丝之间的狭窄空间,结果,能够实现耐磨损性和耐弯曲疲劳性两者。本发明还能够提高传动带中橡胶层与芳族聚酰胺芯线之间的胶粘性。
附图说明
[0025] 图1是显示本发明传动带的一个实例的示意性横断面视图。
[0026] 图2是显示本发明传动带的另一个实例的示意性横断面视图。
[0027] 图3(a)是显示在
实施例的剥离试验中芯线在试样中的排列的示意图,且图3(b)是显示用于实施例的弯曲疲劳试验中的试验机的示意图。
[0028] 图4是显示在运行实施例的传动带之后对磨损进行评价的试验机的示意图。 [0029] 图5是显示在实施例1、实施例2和比较例1的传动带的侧面上芳族聚酰胺芯线的磨损的照片。
[0030] 附图标记
[0031] 1:芳族聚酰胺芯线
[0032] 2:胶粘剂橡胶层
[0033] 3:压缩橡胶层
[0034] 4:可扩展橡胶层
[0035] 5:楔(rib)
[0036] 6:酰胺短纤维
[0037] 11:试样
[0038] 12a、12b:旋转棒
[0040] 14:负载
[0041] 21:V形多楔带
[0042] 22:传动轮
具体实施方式
[0045] 制造传动带用芳族聚酰胺芯线的方法
[0046] 本发明制造传动带用芳族聚酰胺芯线的方法包括至少利用特定处理剂对芳族聚酰胺芯线的原纱(芳族聚酰胺芯线的主体)进行处理(覆盖或浸渗)的步骤。 [0047] 芳族聚酰胺芯线的原纱没有特别限制,只要其具有能够承受传动带运行的强度即可。原纱的实例包括含有芳族聚酰胺纤维(芳香族聚酰胺纤维)的单丝纱的复丝纱(芳族聚酰胺复丝纱)。
[0048] 芳族聚酰胺纤维的实例包括对芳族聚酰胺纤维和间芳族聚酰胺纤维。对芳族聚酰胺纤维的实例包括聚对苯二甲酰对苯二胺纤维(例如由日本帝人株式会社(Teijin Limited)制造的TWARON和由杜邦东丽株式会社(Du Pont-Toray Co.,Ltd.)制造的KEVLAR)以及聚对苯二甲酰对苯二胺和3,4'-氧二亚苯基对苯二甲酰胺的共聚物(例如由日本帝人株式会社制造的TECHNORA)。间芳族聚酰胺纤维的实例包括聚间苯二甲酰间苯二胺纤维(例如由日本帝人株式会社制造的CONEX)。这些芳族聚 酰胺纤维可单独使用或作为其两种以上的混合物使用。在这些芳族聚酰胺纤维中,从具有高模量考虑,对芳族聚酰胺纤维是优选的。
[0049] 所述芳族聚酰胺复丝纱含有芳族聚酰胺纤维的单丝纱,且如果必要,可含有其他纤维(诸如聚酯纤维)的单丝纱。在本发明中,利用特定处理剂对原纱进行处理。因此,即使原纱是芳族聚酰胺纤维的复丝纱(由芳族聚酰胺纤维的单丝纱构成的复丝纱),仍能够防止在传动带侧面上的磨损,并且另外,能够提高传动带的耐弯曲疲劳性。 [0050] 所述芳族聚酰胺复丝纱含有多个单丝纱,且从传动带的耐久性考虑,优选含有100~5000个单丝纱,更优选500~4000个单丝纱,进一步优选1000~3000个单丝纱。 [0051] 所述单丝纱可具有例如1分特~10分特、优选1.2分特~8分特且更优选1.5分特~5分特的平均细度。
[0052] 所述芳族聚酰胺复丝纱可在单丝纱相互不成束(例如未加捻)的条件下使用,且可通过利用成束手段(例如加捻、缠绕或成束)使多个单丝纱成束来使用。在本发明中,即使芳族聚酰胺复丝纱成束(特别地,即使芳族聚酰胺复丝纱为加捻纱),因为利用特定处理剂对所述复丝纱进行了处理,所以处理剂能够有效渗入单丝纱之间的空间中,并能够实现芳族聚酰胺芯线的耐磨损性和耐弯曲疲劳性两者。由此,在本发明中,能够将芳族聚酰胺芯线的原纱预先成束(诸如加捻)。因此,即使在利用多种处理剂对芳族聚酰胺芯线的原纱进行处理的情况中,这些处理仍能够连续实施,从而导致优异的生产率。
[0053] 所述加捻纱(或绳)可以为单捻纱(绳股(strand)),其中使用多个单丝纱作为单纱,且至少一个单纱是右捻的(S捻)或左捻的(Z捻)。从强度考虑,所述单纱可含有例如10~2000个单丝,优选100~1800个单丝,更优选500~1500个单丝。所述单纱可具有例如500分特~3000分特、 优选1000分特~2500分特且更优选1500分特~2000分特的平均细度。
[0054] 在许多情况中,单捻纱(绳股)通常含有1~6个单纱,优选1~4个单纱,更优选1~3个(例如1~2个)单纱。在单捻纱(绳股)含有多个单纱的情况中,在许多情况中将所述多个单纱成束(排列)并加捻。
[0055] 所述单捻纱(绳股)可以为例如弱捻纱或中捻纱(特别地,弱捻纱)。单捻纱(绳股)的捻度可以为例如20次/m(次/米)~50次/m,优选25次/m~45次/m,更优选30次/m~40次/m。单捻纱(绳股)可具有例如0.1~1并优选0.1~0.8的由下式(1)表示的捻系数(TF)。
[0056]
[0057] 从提高强度考虑,加捻纱可以是其中对作为第一加捻纱的多个单捻纱(绳股)进行了第二加捻的纱(例如,加捻生丝(合股纱)、Koma加捻纱或顺捻纱),且可以为其中对作为第一加捻纱的单捻纱(绳股)和单纱进行了第二加捻的加捻纱(例如螺旋纱)。构成所述加捻纱的第一加捻纱的数量可以为例如2~5,优选2~4且更优选2~3。所述单加捻方向(第一加捻方向)和第二加捻方向可以为同一方向或相反方向。从耐弯曲疲劳性考虑,优选同一方向(顺捻)。
[0058] 第二加捻的捻度没有特别限制,且可以为例如50次/m~200次/m,优选80次/m~180次/m,更优选100次/m~150次/m。在第二加捻中,由式(1)表示的捻系数(TF)可以为例如0.5~6.5,优选0.8~5,更优选1~4。
[0059] 芳族聚酰胺芯线的原纱可以具有例如0.2mm~2.5mm、优选0.4mm~2mm且更优选0.5mm~1.5mm的平均直径。
[0060] 处理剂(未硫化的橡胶组合物或RFL液体)能够对芳族聚酰胺芯线提供耐磨损性和耐弯曲疲劳性。在本发明的制造芳族聚酰胺芯线的方 法中,利用第一处理剂与任选的第二处理剂和第三处理剂对芳族聚酰胺芯线的原纱进行处理(覆盖或浸渗)。所述第一处理剂含有至少间苯二酚(R)和甲醛(F)的缩合物(RF缩合物)、橡胶或胶乳、以及水溶性环氧化合物(或水溶性环氧树脂)。
[0061] 所述RF缩合物没有特别限制,只要其能够提高芳族聚酰胺纤维连同水溶性环氧化合物的成束性能即可,其实例包括酚醛
清漆型、甲阶酚醛树脂型及其组合。从高羟甲基浓度和与环氧化合物的优异反应性考虑,所述RF缩合物优选为甲阶酚醛树脂型。 [0062] 所述RF缩合物可以为通过在例如水和
碱性催化剂(碱金属盐如氢氧化钠;碱土金属盐;氨等)的存在下将间苯二酚与甲醛反应而得到的反应产物(例如初始缩合物或预聚物)。可以将芳族单酚如
苯酚或甲酚与间苯二酚一起使用,只要其不损害本发明的优势即可。此外,可以将芳族二酚或多酚如邻苯二酚或氢醌可与间苯二酚一起使用。作为甲醛,可使用甲醛的缩合物(诸如三 烷或多聚甲醛),且可使用甲醛的水溶液(诸如福尔
马林)。 [0063] 间苯二酚与甲醛的比例(使用比)可以为例如间苯二酚/甲醛(摩尔比)=1/0.5~1/3,优选1/0.7~1/2.5,更优选1/0.8~1/2.2。当以相对于间苯二酚过量的量使用甲醛时,能够有效地得到甲阶酚醛树脂型。
[0064] 构成胶乳的橡胶没有特别限制,只要其能够对芳族聚酰胺芯线提供柔性即可,其实例包括二烯橡胶如天然橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、氯丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶(腈橡胶)或这些二烯橡胶的氢化产物;烯烃橡胶如乙烯-α-烯烃橡胶(乙烯-α-烯烃弹性体)、聚辛烯(polyoctenylene)橡胶、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶或烷基化的氯磺化聚乙烯橡胶、
丙烯酸类橡胶;
硅橡胶;聚氨酯橡胶;环氧氯丙烷橡胶;含氟橡胶;及其组合。
[0065] 根据在下述第三处理剂中所含有的橡胶的种类、其中芯线嵌入z传动带中的橡胶层(胶粘剂橡胶层)的橡胶的种类等,可适当选择构成胶乳的橡胶。例如,在第三处理剂的橡胶或传动带的橡胶层的橡胶含有烯烃橡胶(例如乙烯-α-烯烃橡胶)的情况中,构成胶乳的橡胶优选为腈橡胶、丁二烯橡胶或氯磺化聚乙烯橡胶。
[0066] 就每100重量份RF缩合物的固体成分而言,胶乳的比例可选自例如40重量份~700重量份。相对于每100重量份RF缩合物,所述比例可以为例如为45重量份~600重量份,优选50重量份~500重量份,更优选55重量份~400重量份。
[0067] 在本发明中,所述环氧化合物为水溶性环氧化合物。因此,芳族聚酰胺芯线的原纱能够均匀并有效地浸渗有环氧化合物直至其内部(丝之间的空间)。此外,可能是因为环氧化合物与芳族聚酰胺纤维的残余氨基和/或羧基以及RF缩合物的羟基反应,所以芳族聚酰胺纤维的成束性能明显提高,由此能够有效防止芳族聚酰胺纤维的磨损。另一方面,在环氧化合物为水不溶性颗粒的情况中,芳族聚酰胺芯线的原纱不能被环氧化合物浸渗至其内部。另外,可能是因为颗粒变为易碎的核,导致形成异质性结构,所以纤维易于因切割成带时的撕裂而处于非结合状态,且不能防止在带切割面上的磨损。
[0068] 环氧化合物通常具有2个以上(例如2~6、优选2~4且更优选2或3个)的环氧基。
[0069] 具有2个以上环氧基的环氧化合物没有特别限制,只要其为水溶性的即可。从实现芳族聚酰胺纱的成束性能和柔性两者考虑,广泛使用线性脂族多元醇聚缩水甘油基醚(例如烷烃多元醇聚缩水甘油基醚和聚烷烃多元醇聚缩水甘油基醚)。
[0070] 烷烃多元醇聚缩水甘油基醚的实例包括烷烃二至六元醇聚缩水甘 油基醚,例如C2-4亚烷基二醇二缩水甘油基醚如乙二醇二缩水甘油基醚或丙二醇二缩水甘油基醚;和C3-10烷烃三至六元醇的聚缩水甘油基醚如丙三醇聚缩水甘油基醚、季戊四醇聚缩水甘油基醚和山梨糖醇聚缩水甘油基醚。
[0071] 聚烷烃多元醇聚缩水甘油基醚的实例包括聚烷烃二至四元醇聚缩水甘油基醚,例如聚C2-4亚烷基二醇二缩水甘油基醚如聚乙二醇二缩水甘油基醚和聚丙二醇二缩水甘油基醚;和C6-12聚烷烃三至四元醇聚缩水甘油基醚如二丙三醇聚缩水甘油基醚和二季戊四醇聚缩水甘油基醚。在聚烷烃多元醇聚缩水甘油基醚中,氧化亚烷基的数目(平均加成摩尔数)没有特别限制,且可为例如2~15、优选2~12且更优选2~10。
[0072] 所述环氧化合物可单独使用或作为其两种以上的混合物使用。在所述环氧化合物中,优选使用烷烃三至六元醇聚缩水甘油基醚、聚C2-4亚烷基二醇二缩水甘油基醚以及C6-8聚烷烃三至四元醇聚缩水甘油基醚。
[0073] 在环氧化合物中,
碳原子数与氧原子数之比可以为例如碳原子数/氧原子数=1/2~3/1,优选1/2~2.5/1,更优选1/1.5~2/1(例如1/1~2/1)。环氧化合物的水
溶解度随氧原子的比例的增大而增大,且可以提高环氧化合物对芳族聚酰胺芯线的原纱的含量(浸渗含量)或附着率。结果,能够实现芳族聚酰胺芯线的耐磨损性和耐弯曲疲劳性两者。
[0074] 所述环氧化合物可具有例如300g/eq以下(例如100g/eq~280g/eq)、优选250g/eq以下(例如110g/eq~220g/eq)且更优选200g/eq以下(例如120g/eq~200g/eq)的环氧当量(相对于每一个环氧基的分子量)。当环氧当量太大时,对RF缩合物的反应性下降,且反应位点之间的距离变长。结果,通过第一处理剂形成的涂膜变软,且损失在切割硫化的带套筒时所需要的足够硬度。结果,芳族聚酰胺纱变得易于磨损且对传动带的橡胶层的胶粘力下降。
[0075] 所述环氧化合物在25℃下对水的溶解率(水溶解度)可选自例如50%以上的范围。所述溶解率可以为80%以上,优选85%以上,且更优选90%以上(例如90%~100%,特别地95%~100%)。对水的溶解率(水溶解度)为当将10g环氧化合物添加至90g水中并随后进行搅拌时用百分比表示溶解量(g)的值。当环氧化合物对水的溶解率(水溶解度)太小时,形成在第一处理剂中不溶解的大量沉淀物,且环氧化合物不能充分渗入丝之间的空间中。结果,不能抑制芳族聚酰胺芯线的磨损,且对传动带的橡胶层的胶粘力不足。 [0076] 在第一处理剂中可以以例如每100重量份RF缩合物为0.1重量份~200重量份、优选1重量份~190重量份且更优选5重量份~180重量份的量含有水溶性环氧化合物。 [0077] 所述第一处理剂可具有例如0.1重量%~50重量%、优选0.5重量%~40重量%且更优选1重量%~30重量%(例如5重量%~25重量%)的环氧化合物固体成分浓度。通过将水溶性环氧化合物的固体成分的重量除以RF缩合物的固体成分的重量、胶乳的固体成分的重量以及水溶性环氧化合物的固体成分的重量的总重量(或第一处理剂的全部固体成分的总量),得到环氧化合物的固体含量。
[0078] 当水溶性环氧化合物的比例太小时,芳族聚酰胺纤维的丝的成束性能变得不足。结果,芳族聚酰胺芯线变得易于磨损,且对传动带的橡胶层的胶粘性能可能下降。另一方面,当水溶性环氧化合物的比例太大时,第一处理剂的
稳定性劣化,在第一处理剂中进行RF缩合物与水溶性环氧化合物之间的反应,且不溶性沉淀物的量增大。结果,可能难以将第一处理剂涂布至芳族聚酰胺芯线的原纱。
[0079] 第一处理剂通常含有水。此外,如果必要,第一处理剂可含有常规添加剂(例如硫化剂、硫化促进剂、共硫化剂、填料、抗老化剂和润 滑剂)。
[0080] 所述第一处理剂可具有例如5重量%~35重量%、优选10重量%~30重量%且更优选12重量%~28重量%(例如15重量%~25重量%)的总固体成分浓度。通过将水溶性环氧化合物的固体成分的重量、RF缩合物的固体成分的重量和胶乳的固体成分的重量的总重量除以第一处理剂的重量,得到总固体成分浓度。当第一处理剂的总固体成分浓度太小时,芳族聚酰胺纤维的丝纱的成束性能下降,且芳族聚酰胺芯线变得易于磨损。另一方面,当处理剂的总固体成分浓度太大时,第一处理剂不能充分渗入在芳族聚酰胺纤维之间,且芳族聚酰胺芯线变得太硬。结果,耐弯曲疲劳性下降。
[0081] 当按上述对环氧化合物对水的溶解率(水溶解度)、水溶性环氧化合物对RF缩合物(或RF缩合物、胶乳和水溶性环氧化合物全体)的比例以及第一处理剂的总固体成分浓度进行调节时,第一处理剂的稳定性变得优异,且适用期延长。
[0082] 利用第一处理剂对芳族聚酰胺纤维的原纱进行处理的方法没有特别限制,其实例包括喷雾、涂布和浸渍。在这些处理方法中,通常使用浸渍。浸渍时间可以为例如1秒~10秒,优选2秒~5秒。
[0083] 如果必要,可在利用第一处理剂进行处理之后,对芳族聚酰胺纤维的原纱进行干燥。干燥温度可以为例如70℃~150℃,优选80℃~140℃,更优选90℃~130℃。干燥时间可以为例如10秒~30分钟,优选30秒~10分钟,更优选1分钟~5分钟。通过对芳族聚酰胺芯线的原纱施加一定程度的
张力来进行干燥。所述张力可以为例如5N~15N,优选10N~15N。当在张力下对芳族聚酰胺芯线的原纱进行干燥时,第一处理剂变得易于适应(fit in)芳族聚酰胺芯线的原纱。当芳族聚酰胺芯线的原纱为加捻纱时,能够减少不均匀加捻,且能够减小由于不均匀加捻而造成的加捻纱的直径偏差。
[0084] 在通过利用第一处理剂对芳族聚酰胺芯线的原纱进行处理以及如果必要随后进行干燥而得到的所得物中,就固体成分而言,相对于第一处理剂和芳族聚酰胺芯线的原纱的总和每100重量份,第一处理剂的比例(含量或附着率)可以为例如1重量份~20重量份,优选5重量份~15重量份。
[0085] 本发明制造传动带用芳族聚酰胺芯线的方法可还包括利用含有RF缩合物和橡胶或胶乳的第二处理剂(未硫化的橡胶组合物或RFL液体)对利用上述第一处理剂处理过的芳族聚酰胺芯线的原纱进行处理的步骤。
[0086] 第二处理剂中含有的RF缩合物和胶乳的实例包括与第一处理剂中的RF缩合物和胶乳相同的成分,且优选的成分相同。第二处理剂中的RF缩合物和胶乳可以与第一处理剂中的RF缩合物和胶乳为相同种类,且可以为不同种类。第二处理剂中的RF缩合物和胶乳的比例可选自与第一处理剂中的比例相同的范围。
[0087] 除了RF缩合物和胶乳之外,所述第二处理剂可还含有环氧化合物(或环氧树脂)。环氧化合物的实例包括与第一处理剂中所例示的环氧化合物相同的成分。第二处理剂中的环氧化合物的环氧当量可选自与第一处理剂中的环氧化合物的环氧当量相同的范围,且还可选自超过300g/eq的范围(例如350g/eq~1000g/eq)。第二处理剂中的环氧化合物对水的溶解率(水溶解度)可选自与第一处理剂中的环氧化合物的对水的溶解率(水溶解度)相同的范围,且还可选自小于50%的范围(例如0%~40%)。
[0088] 第二处理剂的水溶性环氧化合物的固体成分浓度可与第一处理剂中的相同,或具有比第一处理剂中更小的浓度。例如,所述固体成分浓度可以为30重量%以下,优选25重量%以下(例如10重量%以下)。 当浓度太高时,耐弯曲疲劳性和对传动带的橡胶层的胶粘性能下降。为此,第二处理剂可不含环氧化合物(水溶性环氧化合物和水不溶性环氧化合物)。
[0089] 第二处理剂通常含有水。如果必要,所述第二处理剂可含有常规的添加剂(例如硫化剂、硫化促进剂、共硫化剂、填料、抗老化剂和
润滑剂)。
[0090] 第二处理剂的总固体成分浓度小于第一处理剂的总固体成分浓度,且可以为例如0.1重量%~20重量%,优选0.5重量%~15重量%(例如1重量%~11重量%),更优选
1.5重量%~10重量%(例如2重量%~10重量%)。当第二处理剂的总固体成分浓度太小时,固体成分对芳族聚酰胺芯线的原纱的附着量下降,且不能充分提高芳族聚酰胺芯线的特性。另一方面,当第二处理剂的总固体成分浓度太大时,固体成分对芳族聚酰胺芯线的原纱的附着量提高,芳族聚酰胺芯线变得太硬,且耐弯曲疲劳性下降。
[0091] 第二处理剂的处理方法可以与第一处理剂的处理方法相同,且优选的方法相同。 [0092] 在通过利用第一处理剂和第二处理剂对芳族聚酰胺芯线的原纱进行处理而得到的所得物中,就固体成分而言,相对于第一处理剂、第二处理剂和芳族聚酰胺芯线的原纱的总和每100重量份,第二处理剂的比例(含量或
沉积物比率(deposit ratio))可以为例如0.1重量份~2重量份,优选0.5重量份~1重量份。
[0093] 第一处理剂的附着量和第二处理剂的附着量之比可以为例如第一处理剂的附着量/第二处理剂的量=20/1~5/1,优选15/1~7/1(例如10/1~8/1)。
[0094] 本发明制造传动带用芳族聚酰胺芯线的方法还包括利用含有橡胶(或橡胶胶合剂)的第三处理剂(未硫化的橡胶组合物)对利用第一处理剂和如果必要的第二处理剂处理过的芳族聚酰胺芯线的原纱进行处理的步骤。利用第三处理剂进行的处理,可在利用第一处理剂进行的处理之后进行或可在利用第二处理剂进行的处理之后进行。 [0095] 所述橡胶可根据第一处理剂或第二处理剂中所含有的橡胶的种类、传动带中具有嵌入其中的芳族聚酰胺芯线的橡胶层的橡胶的种类等适当进行选择。橡胶的实例包括在第一处理剂中例示的橡胶,例如烯烃橡胶如乙烯-α-烯烃弹性体(乙烯-α-烯烃橡胶)、氯磺化聚乙烯橡胶或烷基化的氯磺化聚乙烯橡胶;以及二烯橡胶如氯丁二烯橡胶、腈橡胶或氢化的腈橡胶。这些橡胶可单独使用或作为其两种以上的混合物使用。在这些橡胶中,广泛使用烯烃橡胶(例如乙烯-α-烯烃弹性体)。
[0096] 乙烯-α-烯烃弹性体的实例包括乙烯-α-烯烃橡胶和乙烯-α-烯烃-二烯橡胶。
[0097] α-烯烃的实例包括链状α-C3-12烯烃如丙烯、丁烯、戊烯、甲基戊烯、己烯和辛烯(octane)。α-烯烃可单独使用或作为其两种以上的混合物使用。在α-烯烃中,优选使用α-C3-4烯烃如丙烯(特别是丙烯)。
[0098] 乙烯与α-烯烃之比可以为例如乙烯/α-烯烃(重量比)=40/60~90/10,优选45/55~85/15(例如50/50~82/18),更优选55/45~80/20(例如55/45~75/25)。 [0099] 所述二烯成分通常为非共轭的二烯
单体,其实例包括C5-15的非共轭的二烯单体如二环戊二烯、亚甲基降
冰片烯、乙叉基降冰片烯、1,4-己二烯和环辛二烯。这些二烯成分可单独使用或作为其两种以上的混合物使用。
[0100] 在乙烯-α-烯烃-二烯橡胶中二烯成分的比例可选自4重量%~15重量%的范围。所述比例可以为例如4.2重量%~13重量%(例如4.3重量%~12重量%),优选4.4重量%~11.5重量%(例如4.5重量%~11重量%)。
[0101] 乙烯-α-烯烃弹性体的代表性实例包括乙烯-α-烯烃橡胶如乙烯-丙烯橡胶(EPR)和乙烯-α-烯烃-二烯橡胶如乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)。
[0102] 乙烯-α-烯烃弹性体可单独使用或作为其两种以上的混合物使用。在乙烯-α-烯烃弹性体中,优选使用乙烯-α-烯烃-二烯橡胶(例如EPDM)。乙烯-α-烯烃-二烯橡胶可具有例如3~40、优选5~30且更优选10~20的碘值。所述碘值可通过使用红外分光光度计来测量。乙烯-α-烯烃-二烯橡胶可具有例如25~120且优选30~110的根据JIS K6300-1(2001)在100℃下测得的
门尼(Mooney)
粘度。
[0103] 如果必要,第三处理剂可含有常规的添加剂如硫化剂(或交联剂)、共硫化剂(或共交联剂)、硫化促进剂(或交联助剂)、硫化延迟剂、胶粘改进剂、填料、抗老化剂、
增粘剂、稳定剂、
偶联剂、
增塑剂、润滑剂、
着色剂和溶剂。所述添加剂可单独使用或作为其两种以上的混合物使用。在添加剂中,广泛使用硫化剂、共硫化剂、硫化促进剂、胶粘改进剂、填料、抗老化剂、润滑剂、溶剂等。
[0104] 硫化剂可分为硫类硫化剂和非硫类硫化剂。硫类硫化剂的实例包括硫(例如粉末硫、沉淀硫、胶体硫、不溶性硫和高分散性硫)和硫化合物(例如硫的氯化物如一氯化硫或二氯化硫)。
[0105] 非硫类硫化剂的实例包括有机过氧化物(例如过氧化二酰、过氧化酯、二烷基过氧化物如二异丙苯基过氧化物、叔丁基异丙苯基过氧化物、1,1-二(丁基过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基 过氧基)己烷和1,3-二(叔丁基过氧基异丙基)苯以及二叔丁基过氧化物)、肟(例如醌二肟)、马来酰亚胺(例如双马来酰亚胺、苯基马来酰亚胺和N-N'-间亚苯基双马来酰亚胺)、烯丙酯(例如富马酸二烯丙酯(DAF)、邻苯二
甲酸二烯丙酯(DAP)、氰尿酸三烯丙酯(TAC)、异氰尿酸三烯丙酯(TAIC)和异氰尿酸三甲代烯丙酯(TMAIC))和(甲基)丙烯酸酯(例如(甲基)丙烯酸烷基酯如(甲基)丙烯酸甲酯);以及烷烃二至四元醇的二至四(甲基)丙烯酸酯如乙二醇二(甲基)丙烯酸酯。
[0106] 所述硫化剂可单独使用或作为其两种以上的混合物使用。在硫化剂中,优选使用硫类硫化剂(例如硫)。相对于每100重量份的橡胶,硫化剂的比例可以为例如30重量份以下,优选0.01重量份~20重量份,更优选0.1重量份~10重量份(例如0.5重量份~5重量份)。
[0107] 共硫化剂的实例包括金属氧化物如氧化锌、氧化镁、
氧化钙、氧化钡、氧化
铁、氧化
铜、氧化
钛和氧化
铝。所述共硫化剂可单独使用或作为其两种以上的混合物使用。相对于每100重量份的橡胶,共硫化剂的比例可以为例如30重量份以下,优选0.1重量份~20重量份,更优选0.5重量份~15重量份(例如1重量份~10重量份)。
[0108] 硫化促进剂的实例包括秋兰姆(thiuram)促进剂(例如一硫化四甲基秋兰姆(TMTM)、二硫化四甲基秋兰姆(TMTD)、二硫化四乙基秋兰姆(TETD)、二硫化四丁基秋兰姆(TBTD)和四硫化二亚戊基秋兰姆(DPTT))、噻唑促进剂(例如2-巯基苯并噻唑及其盐)、亚磺酰胺促进剂(例如N-环己基-2-苯并噻唑基亚磺酰胺)、脲促进剂(例如亚乙基硫脲)及其组合。
[0109] 相对于每100重量份的橡胶,所述硫化促进剂的比例可以为例如30重量份以下,优选0.1重量份~20重量份且更优选0.5重量份~15重量份(例如1重量份~10重量份)。
[0110] 胶粘改进剂的实例包括在第一处理剂中例示的RF缩合物;三聚氰胺与醛的缩合物(例如三聚氰胺-甲醛缩合物和六C1-4烷氧基羟甲基三聚氰胺)、在第一处理剂中例示的环氧树脂、异氰酸酯树脂(例如多亚甲基多亚苯基
多异氰酸酯)及其组合。作为胶粘改进剂,可使用商购获得的胶粘剂如由洛德公司(Lord Corporation)制造的CHEMLOK402。 [0111] 相对于每100重量份的橡胶,所述胶粘改进剂的比例可以为例如50重量份以下,优选0.1重量份~40重量份,更优选0.5重量份~30重量份(例如1重量份~20重量份)。
[0112] 填料(包含增强剂)的实例包括有机或
无机填料如粒状填料(例如碳黑(例如炉黑如SAF、ISAF、HAF、MAF、FEF、GPF或SRF)、
二氧化硅(干二氧化碳或湿二氧化硅)、碳酸钙和滑石)、纤维状填料(例如短纤维如聚酰胺纤维、玻璃纤维或
碳纤维)及其组合。在填料中,广泛使用无机填料(例如粒状填料如
炭黑或二氧化硅)。
[0113] 相对于每100重量份的橡胶,所述填料的比例可以为例如1重量份~80重量份,优选5重量份~50重量份,更优选10重量份~40重量份。
[0114] 抗老化剂的实例包括胺抗老化剂(例如芳族仲胺如N-苯基-1-
萘胺、辛基化的二苯胺、4,4'-二(α,α-二甲基苯甲基)二苯胺、N,N'-二苯基-对亚苯基二胺或N,N'-二萘基-对亚苯基二胺、
酮-胺的反应产物如2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉
聚合物、丙酮和二苯胺的缩合物、或者丙酮和N-苯基-2-萘胺的缩合物)、酚抗老化剂(例如单酚如2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、双酚如2,2'-亚甲基二(4-甲基-6-叔丁基酚))及其组合。 [0115] 相对于每100重量份的橡胶,所述抗老化剂的比例可以为例如30重量份以下,优选0.1重量份~20重量份,更优选0.5重量份~15重量份(例如1重量份~10重量份)。 [0116] 润滑剂的实例包括高级饱和
脂肪酸及其盐(例如
硬脂酸或金属硬脂酸盐)、蜡、
石蜡及其组合。相对于每100重量份的橡胶,所述润滑剂的比例可以为例如30重量份以下,优选0.1重量份~20重量份,更优选0.5重量份~15重量份(例如1重量份~10重量份)。
[0117] 溶剂的实例包括烃(例如芳烃如
甲苯和二甲苯)、卤代烃(例如卤代烷烃如二氯甲烷和氯仿)、醇(例如烷醇如
乙醇、丙醇和异丙醇)、醚(例如环醚如二氧六环和四氢呋喃)、酯(例如乙酸乙酯)、酮(例如链状酮如丙酮和甲基乙基酮,以及环酮如环己酮)、溶纤剂和卡必醇。所述溶剂可以单独使用或作为其两种以上的混合物使用。
[0118] 相对于每100重量份的橡胶,所述溶剂的比例可以为例如0.5重量份~50重量份,优选1重量份~20重量份。
[0119] 第三处理剂的代表性实例包括通过将含有橡胶、RF缩合物和添加剂(例如硫化剂、共硫化剂、硫化促进剂、胶粘改进剂、填料、抗老化剂和润滑剂)的组合物溶于溶剂中而得到的橡胶胶合剂。所述橡胶胶合剂可具有的橡胶浓度没有特别限制,且可以为例如1重量%~15重量%,优选2重量%~10重量%。
[0120] 在通过利用第一处理剂、如果必要的第二处理剂、以及第三处理剂对芳族聚酰胺芯线的原纱进行处理而得到的所得物中,相对于第一处理剂、如果必要的第二处理剂、第三处理剂以及芳族聚酰胺芯线的原纱的总量每100重量份,第三处理剂的比例(含量或沉积物比率)可以为例如1重量份~20重量份,优选5重量份~15重量份。当第三处理剂的比例太小时,传动带中橡胶层与芳族聚酰胺芯线之间的胶粘力下降。另一方面,当第三处理剂的比例太大时,通过第三处理剂形成的涂膜的厚度增大,涂膜易于破裂,且胶粘力易于下降。
[0121] 通过第三处理剂形成的涂膜的平均厚度没有特别限制,且可以为例如1μm~20μm,优选5μm~15μm。
[0122] 芳族聚酰胺芯线
[0123] 本发明的芳族聚酰胺芯线能够满足耐磨损性和耐弯曲疲劳性两者,并因此适合用于传动带中。通常通过嵌入在传动带的橡胶层(例如含有烯烃橡胶如乙烯-α-烯烃弹性体的橡胶层)中而使用芳族聚酰胺芯线。
[0124] 传动带用芳族聚酰胺芯线可以为通过上述制造方法得到的芳族聚酰胺芯线。具体地,传动带用芳族聚酰胺芯线为已经覆盖或浸渗有含有RF缩合物、胶乳和水溶性环氧化合物的第一处理剂以及如果必要的含有RF缩合物和胶乳的第二处理剂和/或含有橡胶(例如烯烃橡胶如乙烯-α-烯烃弹性体)的第三处理剂的芳族聚酰胺复丝纱(例如加捻纱)。 [0125] 所述芳族聚酰胺芯线优选具有例如0.3mm~3mm、优选0.5mm~2.5mm且更优选0.6mm~2mm的平均直径。
[0126] 传动带
[0127] 本发明的传动带含有上述芳族聚酰胺芯线,且在许多情况中,通常为装备有橡胶层的传动带,所述橡胶层在带的纵向(或圆周方向)上具有嵌入其中的多个芳族聚酰胺芯线。相邻的芯线之间的间距(
纺纱间距)可以为例如0.5mm~3mm,优选0.6mm~1.5mm,更优选0.7mm~1.3mm。
[0128] 图1是显示作为本发明传动带的一个实例的V形多楔带的示意性横断面视图。该实例的传动带包含芳族聚酰胺芯线1、在带的纵向上具有嵌入其中的芳族聚酰胺芯线1的胶粘剂橡胶层2、在胶粘剂橡胶层的一个表面(内周)上形成的压缩橡胶层3以及在胶粘剂橡胶层的另一个表面(外周或背面)上形成的可扩展橡胶层4,其中通过在压缩橡胶层3上 进行切割以形成楔5来形成V形凹槽。所述压缩橡胶层3含有聚酰胺短纤维6以提高传动带的耐侧向压力性。在许多情况中,胶粘剂橡胶层2、压缩橡胶层3和可扩展橡胶层4各自通过含有与第三处理剂中所含有的成分相同的成分的橡胶组合物形成(即,含有烯烃橡胶如乙烯-α-烯烃弹性体的橡胶组合物)。此外,在可扩展橡胶层4的背面上,可层压由机织布、
无纺布或针织布形成的增强布。
[0129] 图2是显示作为本发明传动带的另一个实例的切边(raw edge)V形带的示意性横断面视图。除了未在压缩橡胶层3上形成楔5且形状为带宽度从外周向内周减小的梯形之外,图2中所示的带具有与图1中相同的构造。可在带的纵向上在恒定间隔下在压缩橡胶层3上形成多个齿形部(凸起部)。此外,在压缩橡胶层3的表面(内周)和可扩展橡胶层4的表面(外周)上,可以层压由机织布、无纺布或针织布形成的增强布。
[0130] 传动带不限于上述的V形多楔带和切边V形带,且能够用于
齿形带、平带等中。 [0131] 传动带的制造方法
[0132] 通过对具有夹在一对未硫化的橡胶片(包括未硫化的层压体橡胶片)之间的利用特定处理剂处理过的芳族聚酰胺芯线的圆柱形层压体进行硫化以制备圆柱形传动带前体(硫化的带套筒),并在圆周方向上对所述圆柱形传动带前体进行切割,能够制造本发明的传动带。由此,即使以这种方式切割圆柱形传动带前体,在传动带的侧面上也不会产生芳族聚酰胺芯线的磨伤和磨损。在许多情况中,未硫化的橡胶片可以相互相同或不同且可由含有第三处理剂中所例示的成分的橡胶组合物(例如烯烃橡胶如乙烯-α-烯烃弹性体)形成。
[0133] 更具体地,本发明的传动带能够按如下形成。将用于压缩橡胶层的片和用于第一胶粘剂橡胶层的片依次绕圆柱形
成型鼓卷绕,在其上 螺旋纺纱本发明的芳族聚酰胺芯线,随后在其上依次卷绕用于第二胶粘剂橡胶层的片和用于可扩展橡胶层的片,由此形成层压体。将所述层压体硫化以制备硫化的带套筒,并在圆周方向上对硫化的圆柱形带套筒进行切割。在切割时,对在圆周方向上排列或取向的芳族聚酰胺芯线进行切割,并使得芳族聚酰胺芯线在传动带的侧面(切割面)上露出。当芳族聚酰胺芯线在传动带的侧面上露出时,存在如下可能:芳族聚酰胺纱易于散开(raveled out),从由传动带侧面散开的芳族聚酰胺纱开始,发生芳族聚酰胺芯线从传动带的侧面突出这样的突然伸出,突然伸出的芳族聚酰胺芯线绕旋转的轮的轴卷绕,且传动带断裂。然而,在图1和2中所示的传动带中,利用特定处理剂处理过的芳族聚酰胺芯线嵌入在胶粘剂橡胶层中,且芳族聚酰胺芯线的丝之间的粘合性能高。因此,芳族聚酰胺芯线不在传动带的侧面上散开,能够有效防止芳族聚酰胺芯线的突然伸出,并能够明显提高传动带的耐久性。
[0134] 实施例
[0135] 下面参考实施例对本发明进行详细描述,但不能将本发明解释为受限于所述实施例。
[0136] (1)原料
[0137] (1-1)橡胶
[0138] EPDM:IP3640,由杜邦陶氏弹性体日本株式会社(Du Pont DowElastomers Japan)制造,门尼粘度:40(100℃)
[0139] (1-2)环氧化合物
[0140] DENACOL EX313(由长濑
化成株式会社(Nagase ChemtexCorporation)制造,丙三醇聚缩水甘油基醚,二或三官能,环氧当量:141,水溶解度:99%)
[0141] DENACOL EX941(由长濑化成株式会社制造,聚丙二醇二缩水甘油基醚,双官能,氧化丙烯基数(平均加成摩尔数):2,环氧当量:173,水溶解度:89%)
[0142] DENACOL EX614B(由长濑化成株式会社制造,山梨糖醇聚缩水甘油基醚,四以上的多官能,环氧当量:173,水溶解度:94%)
[0143] DENACOL EX521(由长濑化成株式会社制造,聚丙三醇聚缩水甘油基醚,三官能,环氧当量:183,水溶解度:100%)
[0144] DENACOL EX830(由长濑化成株式会社制造,聚乙二醇二缩水甘油基醚,双官能,氧化乙烯基数(平均加成摩尔数):9,环氧当量:268,水溶解度:100%)
[0145] DENACOL EX212(由长濑化成株式会社制造,1,6-己二醇二缩水甘油基醚,双官能,环氧当量:151,水溶解度:0%)
[0146] (1-3)RF缩合物
[0147] 间苯二酚-甲醛共聚物(间苯二酚树脂):含有小于20%的间苯二酚和小于0.1%的甲醛的间苯二酚-甲醛共聚物
[0148] (1-4)添加剂
[0149] 有机过氧化物:PERKADOX14PR,由卡雅库阿克苏株式会社(Kayaku Akzo Corporation)制造
[0150] 硫化促进剂MBTS:2-巯基噻唑林、二苯并噻唑基二硫化物
[0151] 硫化促进剂DM:二(2-苯并噻唑基)二硫化物,水合二氧化硅:NIPSIL VN3,由东2
曹二氧化硅株式会社(Tosoh Silica Corporation)制造,
比表面积:240m/g [0152] 碳HAF:由东海碳素株式会社(Tokai Carbon Co.,Ltd.)制造的SEAST3 [0153] 抗老化剂:由精工化学株式会社(Seiko Chemical Corporation)制造的NONFLEX OD3
[0154] 石蜡
软化剂:由出光兴产株式会社(Idemitsu Kosan Co.,Ltd.)制造的DIANA PROCESS OIL
[0155] 聚酰胺短纤维:由旭化成株式会社(Asahi Kasei Corporation)制造的66NYLON [0156] (2)磨损试验
[0157] 为了评价芳族聚酰胺芯线的磨损性能,以如下方法制备V形多楔带。将橡胶连接的
棉帆布的一个层片(ply)绕具有平滑表面的圆柱形模具的外周卷绕,并将由表1中所示的橡胶组合物形成的用于未硫化的胶粘剂橡胶层的片卷绕在棉帆布的外侧上。通过在用于未硫化的胶粘剂橡胶层的片上进行纺纱对芳族聚酰胺芯线进行卷绕。另外,在其上依次卷绕由表1中所示的橡胶组合物形成的用于未硫化的胶粘剂橡胶片的另一个片和由表2中所示的橡胶组合物形成的用于未硫化的压缩橡胶层的片。以硫化用夹套布置在用于未硫化的压缩橡胶层的片的外侧的状态将模具放入硫化机中,并进行硫化。将通过硫化得到的硫化的圆柱形橡胶套筒从模具中取出,并通过研磨机对硫化的橡胶套筒的压缩橡胶层进行研磨以同时形成多个V形凹槽。然后,通过切割机在圆周方向上对硫化的橡胶套筒进行切割从而以圆形切片,由此得到具有在其上形成的三个楔的V形多楔带。
[0158] 关于上述制备的V形多楔带,基于如下标准对通过切割机在圆周方向上切割的带的侧面上芳族聚酰胺芯线的磨损状态进行评价。将评价为“良好”以上的情况评价为良好。 [0159] 优异:在切割成带之后的端面上未观察到磨损,且即使对端面进行摩擦且运行带,仍不产生磨损。
[0160] 良好:在切割成带之后的端面上未观察到磨损,且即使对端面进行摩擦且运行带,仍几乎不产生磨损。
[0161] 及格:在切割成带之后的端面上未观察到磨损,但当对端面进行摩擦或运行带时,产生磨损。
[0162] 差:在切割成带之后的端面上观察到磨损。
[0163] 在上述评价中,以如下方式对摩擦之后的磨损状态进行评价。在将V形多楔带的切割面在长度方向上的10cm范围内沿一个方向移动的同时,
挤压铁制金属板。将该操作重复10次,并对在带的切割面上 露出的芯线进行观察。
[0164] 以如下方式对运行带之后的磨损状态进行评价。如图4中所示,将V形多楔带21绕传动轮22(直径:60mm)、两个张力轮23(直径:50mm)和两个空转轮24(直径:50mm)卷绕,对传动轮22施加400N/3楔的负载,将传动轮22在3300rpm的旋转速度下旋转并在130℃的大气中运行100小时,其后对带切割面上露出的芯线进行观察。
[0165] 表1
[0166]胶粘剂橡胶层 重量份
EPDM 100
硬脂酸 1
氧化锌 5
碳HAF 35
水合二氧化硅 20
间苯二酚-甲醛共聚物 2
抗老化剂 2
硫化促进剂DM 2
六甲氧基羟甲基三聚氰胺 2
硫 1
合计 170
[0167] 表2
[0168]压缩橡胶层 重量份
EPDN 100
聚酰胺短纤维 15
棉短纤维 25
氧化锌 5
硬脂酸 1
巯基苯并咪唑 1
碳HAF 60
石蜡软化剂 10
有机过氧化物 4
联苯甲酰-醌二肟 2
合计 223
[0169] (3)剥离试验
[0170] 如图3(a)中所示,在具有表1中所示组成的未硫化橡胶片(厚度:4mm)的一个表面上,平行排列各自具有150mm长度的多个芳族聚酰胺芯线以具有25mm的宽度,并将帆布层压在未硫化橡胶片的另一个表面上。通过
压板对所得层压体施加0.2MPa(2kgf/cm2)的压力以挤压所述层压体,并在160℃下进一步将层压体加热30分钟以进行硫化。由此,制备了用于剥离试验的条状试样(宽度:25mm,长度:150mm,厚度:4mm)。使用该试样,根据JIS K6256-1(2006)在50mm/分钟的拉伸速度下进行剥离试验,并在室温的大气中测量芳族聚酰胺芯线与橡胶之间的胶粘力(硫化之后的胶粘力)。将其中胶粘力为500N以上的情况评价为“优异”,将其中胶粘力为400N~小于500N的情况评价为“良好”,将其中胶粘力为250N~小于400N的情况评价为“及格”,并将其中胶粘力为小于250N的情况评价为“差”。
当评价为“良好”以上时,将胶粘性能判定为良好。
[0171] (4)弯曲疲劳试验
[0172] 按如下制备用于弯曲疲劳试验的试样。将具有表1中所示组成的未硫化的橡胶片(厚度:0.5mm)绕圆柱形模具卷绕,在其上螺旋卷绕芳族聚酰胺芯线,并在其上进一步卷绕具有表1中所示组成的另一个未硫化的橡胶片(厚度:0.5mm)。利用夹套覆盖所述橡胶片,随后加热以进行硫化。由此,制备了硫化的橡胶套筒。以使得两个芳族聚酰胺芯线嵌入在其中且芳族聚酰胺芯线不在切割侧面上露出的方式,通过切割机在圆周方向上对硫化的橡胶套筒进行切割以制备试样11。试样11具有3mm的宽度、50cm的长度和1.5mm的厚度。 [0173] 按如下进行弯曲疲劳试验。如图3(b)中所示,将按上述制备的试样11卷绕并以弯曲形状悬挂在上下布置的一对圆柱形旋转棒(直径:30mm)12a和12b上。将试样11的一端固定至框架13,并对试样11的另一端施加2kg的负载14。在将所述一对旋转棒12a和12b的相对距离保持为恒定的同时,将所述一对旋转棒12a和12b垂直往复运动300000次(冲程:100mm,循环:100次/分钟)。由此,重复试样11对旋转棒12a和12b的卷绕和反绕(rewind),并经历弯曲疲劳。使用由岛津制作所(Shimadzu Corporation)制造的自动绘图仪AGS-J10kN,以50mm/分钟的拉伸速度对弯曲之后的试样进行拉伸,并测量试样的断裂强度。另一方面,预先测量弯曲之前的试样的断裂强度,并基于下式计算强度保持率。 [0174] 强度保持率(%)=(弯曲之后的强度)/(弯曲之前的强度)×100
[0175] (5)处理液体的稳定性
[0176] 通过沉淀的不溶物质的量对处理液体的稳定性进行评价。将即使在经过72小时之后仍不会形成沉淀物的情况评价为“良好”。
[0177] 实施例1~11和比较例1~8
[0178] 制备芳族聚酰胺纤维绳
[0179] 以3.7次/10cm的第一捻度将一束(该束在下文中称为“芳族聚酰胺纤维单纱”)以带形(ribbon shape)排列的、由1670分特的芳族聚酰胺 纤维(TECHNORA,由日本帝人株式会社制造)构成的未加捻芳族聚酰胺纤维丝(丝数:1000)进行第一加捻(Z捻)。将由此得到的两个经第一加捻的纱成束,且在与第一加捻相同的方向上以13.1次/10cm的第二捻度对所述束进行第二加捻(Z捻)。由此制备了芳族聚酰胺纤维绳。
[0180] 制备第一处理液体和第二处理液体
[0181] 将给定量的水溶性环氧化合物与具有表3中所示组成的RFL液体混合,随后在室温下搅拌10分钟。由此,制备了具有表4和5中所示组成的第一处理液体和第二处理液体(RFL1~16)。
[0182] 表3
[0183]
[0184] 表4
[0185]RFL1 RFL2 RFL3 RFL4 RFL5 RFL6 RFL7 RFL8
RFL液体(重量份) 100 100 100 100 100 100 100 100
水(重量份) 4.21 14.12 26.67 14.12 14.12 14.12 14.12 300
DENACOL EX313(重量份) 1.05 3.53 6.67 - - - - -
DENACOL EX941(重量份) - - - 3.53 - - - -
DENACOL EX614B(重量份) - - - - 3.53 - - -
DENACOL EX521(重量份) - - - - - 3.53 - -
DENACOL EX830(重量份) - - - - - - 3.53 -
DENACOL EX212(重量份) - - - - - - - -
环氧化合物的固体成分浓度(重量%) 5 15 25 15 15 15 15 0
总固体成分浓度(重量%) 20 20 20 20 20 20 20 5
合计(重量份) 105.3 117.6 133.3 117.6 117.6 117.6 117.6 400
[0186] 表5
[0187]RFL9 RFL10 RFL11 RFL12 RFL13 RFL14 RFL15 RFL16
RFL液体(重量份) 100 100 100 100 100 100 100 100
水(重量份) 900 100 1900 81.82 14.12 0 426.67 367.06
DENACOL EX313(重量份) - - - - - - 6.67 3.53
DENACOL EX941(重量份) - - - - - - - -
DENACOL EX614B(重量份) - - - - - - - -
DENACOL EX521(重量份) - - - - - - - -
DENACOL EX830(重量份) - - - - - - - -
DENACOL EX212(重量份) - - - - 3.53 - - -
环氧化合物的固体成分浓度(重量%) 0 0 0 0 15 0 25 15
总固体成分浓度(重量%) 2 10 1 11 20 20 5 5
合计(重量份) 1000 200 2000 181.8 117.6 100 533.3 470.6
[0188] 芳族聚酰胺纤维绳的RFL处理
[0189] 将芳族聚酰胺纤维绳浸入第一处理液体中,随后进行干燥处理。通过将芳族聚酰胺纤维绳穿过所述第一处理液体并持续3秒钟以进行浸渍,并且在230℃的条件下进行干燥并持续1.5分钟。在实施例2中,第一处理液体的附着率((处理之后的重量-处理之前的重量)/处理之后的重量×100)为9重量%。将用于各实施例和比较例中的各第一处理液体示于表8~10中。
[0190] 将利用第一处理液体处理过的芳族聚酰胺纤维绳浸入第二处理液体中,随后进行干燥处理。浸渍条件和干燥条件与第一处理液体的情况中相同。将用于各实施例和比较例中的各第二处理液体示于表8~10中。
[0191] 芳族聚酰胺纤维绳的橡胶胶合剂处理
[0192] 将利用第二处理液体处理过的芳族聚酰胺纤维绳浸入橡胶胶合剂中,随后进行干燥处理。由此,得到了芳族聚酰胺芯线(RFL固体成分附着率:10重量%)。作为橡胶胶合剂,使用通过将表6中所示的EPDM共混的橡胶组合物溶于甲苯中并向其中添加聚异氰酸酯而得到的溶液(具有表7中所示组成的溶液)。通过将芳族聚酰胺纤维绳穿过橡胶胶合剂并持续3秒以进行浸渍,并且在170℃的条件下进行干燥并持续1.5分钟。
[0193] 表6
[0194]EPDM共混的橡胶组合物 重量份
EPDM 100
硬脂酸 5
氧化锌 5
碳黑HAF 10
水合二氧化硅 15
间苯二酚-甲醛共聚物 2
抗老化剂 2
硫化促进剂MBTS 2
六甲氧基羟甲基三聚氰胺 2
硫 1
合计 144
[0195] 表7
[0196]溶液制剂 重量份
EPDM共混的橡胶组合物 93
聚异氰酸酯 7
甲苯 900
合计 1000
[0197] 关于在实施例1~12和比较例1~5中得到的芳族聚酰胺芯线,对耐磨损性、剥离试验(胶粘力试验)、弯曲疲劳试验和处理液体的稳定性进行了评价。将得到的结果示于表8~10中。将在实施例1和2以及比较例1中得到的芳族聚酰胺芯线的磨损状态示于图5中。
[0198] 表8
[0199]
[0200] 表9
[0201]
[0202] 表10
[0203]
[0204] 在表8~10中,基于下式计算了环氧化合物的固体成分浓度和处理液体的浓度。 [0205] 环氧化合物的固体成分浓度(重量%)=环氧化合物的量(重量份)/[环氧化合物的量(重量份)+RFL液体的固体成分的量(重量份)]×100
[0206] 处理液体的浓度(重量%)=[环氧化合物的量(重量份)+RFL液体的固体成分的量(重量份)]/处理液体的量(重量份)×100
[0207] 从表8~10可清楚,与比较例相比,在实施例中,能够防止磨损,另外强度保持率高且耐弯曲疲劳性优异。此外,在实施例中,对橡胶的胶粘性能优异。
[0208] 产业实用性
[0209] 本发明的芳族聚酰胺芯线能够满足耐磨损性和耐弯曲疲劳性两者,因此适用于传动带(例如摩擦传动带如平带、V形带或V形多楔带;齿形带如同步齿形带或双面
同步带;以及同步动力传动带如楔形齿皮带(cogged belt))中。此外,除了上述特性之外,本发明的芳族聚酰胺芯线还具有高模量,因此还能够优选用于高负载传动装置构件如印刷机、
自动售货机、加工机和
汽车发动机中。
[0210] 尽管已经参考本发明的具体实施方式对本发明进行了详细说明,但是对本领域技术人员显而易见的是,在不背离本发明的主旨和范围的条件下能够在其中完成各种变化和改变。
[0211] 本
申请以2012年2月22日提交的日本专利申请2012-36225为
基础,通过参考将其完整内容并入本文中。本文中引用的所有文献都以其完整的形式并入。