JPS5914934A - 鋼線で強化されたゴム製品類の製造方法 - 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】 多くの商業用ゴム製品類、例えばコンベア・ベルトまた
は高圧ホースに対しては、しばしば鋼線の形で使用され
ている高い炭素含有量を有する鋼の強化用挿入物が供さ
れている。

良好な効果および製品寿命を確実にするためには、金属
およびゴムの開の強力なそして持続する結合が必要であ
る。

＝３− 鋼線のフイラメン１をα−黄銅の薄層でまたは主成分と
して銅および亜鉛を有する他の合金でまたは純粋な亜鉛
でメッキする場合にのみ、これが容易に得られる。

このように処理された線は、一般に特に接着性促進用添
加物を含有しているゴム混合物中で直接加硫される。

黄銅−メッキされた鋼線およびゴムの間の接着は一般に
、加硫しようとするゴムの中に加硫剤として存在してい
る硫黄により生じる。加硫条件下でこの硫黄は黄銅また
は合金層と反応して硫化銅類および／または硫化亜鉛類
を生成し、そしてこの方法により鋼線が交叉結合された
ゴムと接着する。

過酸化物類を用いて交叉結合可能なゴム類を使用するな
ら、硫黄は接着剤として利用できないため］１記の接着
方法は生しない。ゴムの交叉結合の相当な崩壊をもたら
す望ましくない反応が硫黄および過酸化物類の間で起き
るため、硫黄を混合物４− 成分として過酸化物で交叉結合可能なゴム類に加えるこ
とも不可能である。

この技術においては、強化用の鋼挿入物がはいった過酸
化物で交叉結合可能なゴムを供することが要望されてお
り、そして鋼とゴムの間には良好な接着性が供されなけ
ればならない。

この要望は下記の本発明に従う教示により満たされる。

硫黄が過酸化物による交叉結合方法を大とく妨害すると
いう事実か呟硫黄および過酸化物類の両者が同一ゴム混
合物中に存在していてはならないという結論が導びかれ
る。従って、硫黄および過酸化物類をそれぞれ２種の別
々の混合物中で使用することが必要であり、その結果そ
れらは各場合とも互いに悪影響を学えずに加硫温度で反
応可能となる。

第１図は鋼線で強化されたゴムを示している。

このゴムは、過酸化物で交叉結合されているゴム混合物
Ａからなる外装（１）および（５）、並びに硫５− 黄または硫黄給体を含有しておりそして硫黄と黄銅また
は合金との反応により黄銅−メッキされたもしくはその
他の合金状の鋼線（３）に対する接着性を生じるような
ゴム混合物Ｂからなる下張り層（２）および（４）から
構成されている。

層ＡおよびＢの開の結合は混合物Ａから混合物Ｂ中への
過酸化物の泳動により生じ、それにより過酸化物による
交叉結合工程が両混合物中で生じる。

図面中の強化材入りゴムが有効であるためには、下記の
条件が必要である： ａ）重合体中に少なくとも部分的に可溶性でありそして
それの分解温度が硫黄が黄銅と反応する温度より高いよ
うな過酸化物（または過酸化物系）を選択すること。そ
の結果、混合物Ｂおよび銅線が接着したと外だけ混合物
Ａの交叉結合作用が生じる。

ｂ）　　過剰量では混合物Ｂのその後の交叉結合を妨害
するであろう硫黄または硫黄給体を正確に計量６一 すること。

Ｃ）混合物Ｂを適度に交叉結合させるための過酸化物を
正確に計量すること。

ｄ）過酸化物の最適な浸透を可能にしそして層の１７さ
全体に確実に規則的な交叉結合を生じるに充分な薄層（
フィルム状もしくは溶液状）中で混合物１３を調節する
こと。

従って、本発明は、鋼線を、ゴム混合物Ｂ中の１００重
量部のゴムを基にして０．５〜１０重鼠部の硫黄または
対応する量の硫黄給体を含有しているＡ３　ｍ＋ｎの層
厚さを有するゴム混合物Ｂで外装し；ゴム混合物Ａ中の
１００重量部のゴムを基にして１〜１５重量部の１３０
℃以−ヒの分解点を有する過酸化物を含有しているゴム
混合物Ａをゴムｉｆｆ、合物Ｂに適用し；そして次に層
を一緒に１３０〜２２　（’）　’Ｃ以上の温度におい
て加硫することを特徴とする黄銅メッキされた鋼線もし
くは合金層が設けられた鋼線および過酸化物で交叉結合
可能なゴ１３からなる強化材入りゴム製品類の製造方法
を＝７− 提供するものである。

使用される鋼線は標準的直径を有する。使用用途により
、それは単一ストランド状でまたはバンドルで使用でき
る。黄銅が好適な合金である。

ゴノ、混合物Ｂは好適には下記の重合体類を含有してい
るニブタンニンゴム、塩素化されたポリエチレン、クロ
ロスルホン化されたポリエチレン、エチレン−プロピレ
ン−ツエン重合体、エチレン−プロピレン共重合体、エ
チレン−酢酸ビニル、フルオロカーボン重合体類、イン
プレンゴム、完全にもしくは部分的に水素化またはカル
ボキシル化されていても、１．いアクリウニ１リル、ブ
タジェン−共重合体、天然ゴム、シリコーンゴム、カル
ボキシル化されていてもよいスチレン−ブタジェンゴム
、並びに酢酸ビニル、アクリル酢ブチルおよびアクリロ
ニトリルの三元共重合体。

ゴム類は過酸化物で交叉結合可能である。塩素化された
ポリエチレンが好適な重合体である。

ゴム類は、助剤が硫黄と鋼線の表面との間の反８一 応を妨害せずそしてゴムの過酸化物による交叉結合を妨
害しないなら、一般的助剤も含有できる。

下記のものが例として挙げられる：安定剤類、例えばＭ
ｇＯ；充填材類、例えばカーボンブラック、チョークお
よび／または可塑剤類。

ゴム混合物Ｂ中の１００重量部のゴムを基にした硫黄の
量は好適には３〜６重量部、特に４〜５重量部、である
。

鋼線」二のゴム混合物Ｂの層厚さは好適には０゜（）１
〜２ｍｍ、特に０．５〜ｌｖｎ、である。

ゴム混合物Ｂは鋼線−１−に、当技術の専門家に公知の
方法で適用される。例えば、鋼線をＢ（７）浸漬浴中に
導入することができ、またはゴム混合物Ｂの片を鋼線の
周りに巻くこともでき、または線を押し出し機中で押し
出し一コーティングすることもできる。

ゴム混合物Ａはゴム混合物Ｂ用に指定されているのと同
一の重合体類から構成されていてもよい。

しかしながら、これはゴム混合物類ＡおよびＢ９− が常に同一の重合体類を含有しでいることを意味するも
のではなく、その理由は重合体類が完全に異なっていて
もよいからである。従って例えば混合物Ａおよび混合物
Ｂは各場合とも重合体としての塩素化されたポリエチレ
ンからなっていてもよい。しかしながら、混合物Ｂが例
えば塩素化されたポリエチレンからなることもできそし
て混合物ＡＩＪ’ＥＰＤＭゴムからなることもできる。

塩素化されたポリエチレンがゴム混合物Ａ用の好適なゴ
ムである。

ゴム混合物Ａは過酸化物による交叉結合工程を妨害しな
い助剤類も含有できる。下記のものが例として挙げられ
る二充填剤、例えばカーボンブラック又はチョーク；安
定剤類、例えばＭｇＯもしくは酸化鉛；および／または
可塑剤類。

ゴム混合物Ａ中で使用される過酸化物類の例には下記の
ものが包含される：１，１−ビス（ターシャリー−ブチ
ルオキシ）−３，３，５−）リメチルシクロヘキサン、
過安息香酸［−ブチル、３，３−ビス−（Ｅ−１０− フチルベルオキシ）７タンカルボン酸−茅ドブチルエス
テル、過酸化ツクミルおよび１，３−ビス−（ｉ−ブチ
ルペルオキシイソプロビル）−ベンゼン。

活性化剤類、例えばトリアリルシアヌレ−１またはトリ
アリルイソシアヌレートを一般的罹で過酸化物類または
過酸化物混合物に加えることもできる。

ゴム渭、合物Ａ中の過酸化物の量は好適には１０（）重
量部のゴム当り３〜１０重量部、特に５〜８重量部、で
ある。

ゴム混合物Ａはゴム混合物Ｂに一般的方法で、例えば包
囲または押し出しコーティングにより、適用される。

加硫は圧力下で一般的加硫方法、例えば水蒸気、熱空気
または一般的機械中での圧縮、を用いて行なわれる。

適用される加硫温度は好適には１５０〜１９０°Ｃであ
る。

本発明の方法に従って得られる生成物は例えば、コンベ
ア・ベルトとして、例えば中、高もしくは最高圧力用の
ホースとして、■−ベルトとして、歯［１１ベル）と１
−て、駆動ベル１としてまたは緩衝拐として使用できる
。

実験は、硫黄を用いて得られた接着力値が例えばｌ’）
　Ｔ　Ｎ　２　Ｏｎ　２２に従う高圧ホースの製造用に
必要な基準よりはるかに高いことを示している。

それらはまた熱老化後および動ひずみ後の接着力はゴム
の現実の引裂き抵抗より良好であることも示している（
接着力試験後に、線の表面はゴムで被覆されていた）。

好ましし弓１裂き輪郭は硫黄の“安定化゛効果に寄与す
るはずであり、それは塩素化されたポリエチレン混合物
類の耐老化性に対する亜鉛の負の影響を黄銅との化学的
結合によりｊ威らす。

擢仙紐城 試験物体類を製造するために使用された混合物ｌｉｔ　
ＡおよびＢの詳細を表Ｉに示す。混合物Ｂ中では安定剤
として（混合物Δ中で使用された塩基性けい酸鉛の代わ
りに）酸化マグネシウムを使用し、その結果接着を生じ
る硫黄および黄銅の間の希望する反応は妨害されなかっ
た。

試荻物体ゑｐ構丞 混合物Ａは成形ドラム」二でフィルム状に３ｍ＋ｎの合
計シート厚さで巻かれた。黄銅−メッキされた鋼線（７
Ｘ３Ｘ０．１５）を、それを混合物Ｂの溶液（、ｆｆＪ
、Ｗパークロロエチレンまたはトルエンの混合物：軽油
１：１；溶腋北１重量部の混合物：５重里部の溶媒）を
含有している前工程の溶液タンク中で延伸した後に、そ
こにしっかりと巻いた。

溶媒の蒸発後に、３枚のシリコーン処理された紙片をド
ラムの軸方向に８％、そして次に混合物Ａで被覆した（
合計厚さ３ｍｍ）。

成形ドラムを木綿の湿った巻き線で包帯した後に、加硫
を水蒸気中で実施した（３０分間／１６０℃）。

１３− 下記の寸法を有する試験物体類を加硫された′“円筒体
゛から切断した： １５　（１「ｎ＋ｎＸ　２５　ｍｍ（静止貯蔵後に分離
抵抗性を試験した） 一３００＋ｎ川Ｘ　２５　ｍｍ（動的疲れ後に分離抵抗
性を試験した）。

試」 得られたゴム−金属結合の実際的適合性に関しでできる
限りたくさんの情報を供するために、試験物体中の接着
力を熱老化の前後並びに熱老化およびその後の動的疲れ
の後に試験した。

分離抵抗性（剥離試験に従う）をＤＴＮ５３５３０に従
って試験した。試験用には老化したおよび未老化の試験
物体類を使用した（２４時間および１６８時間／１５０
℃）。

動的疲れ試験はＡＳＴＭ　Ｄ−４３Ｏ−５９（７３）、
方法Ａ（スコツト・７レキシング・マシーン）に従って
実施された。この方法に従い、実際的用途におけるゴム
ー金属Ｊ＆着力の適合性に関する情報を得１４− るために脈動試験で強化材入りのホースの応力をシュミ
レートするような試みが行なわれた。

この１］的用には、混合物Ｂおよび線の間に両端にシリ
コーン処理された紙片を含有している試験物体類（３０
０Ｘ　２５ｍｍ）を使用した。試験物Ｉ＋蕪を試験装置
中の両端で挟み、その結果中間部分（応力のかかった試
料長さ１３　（ｌ　ｍｍ）だけ力学的に荷重された。力
学的に荷重をかけた部分の特定することにより、存在し
ている分離抵抗性を明白に別の荷重部分と分けることか
できる。

−鯖−」 靜１１−老化の前後の接着力（表２）：９０　Ｎ　／　
ｃ口１で測定された分離抵抗性はｌ：）　Ｔ　Ｎ　２　
＋１（）２２に従う高圧ホース用に必要な最少値よりは
るかに高かった（カバ”、　４０　Ｎ　／ＣＭ＋芯：２
５Ｎ／ｃｍ）。

老化後に（７ｄ／１５０°Ｃ）、ゴム−金属接着力は４
６Ｎ／ｃｍの分離抵抗性においてはゴムの破れ伝播抵抗
性より高いままであった。

熱老化後の分離抵抗性の結果は表２のものと匹敵してい
た。

動的疲れ後の破れ輪郭は、鋼線表面が１，４７＋）、　
（’ｌ　（１０回の曲げ後にもゴムで被覆されておりそ
して黄銅中の亜鉛により起こされる早期老化は黄銅に直
接隣接しているゴム層−］二では観られなかったことを
示している。

Ｌｌ−：黄銅−メッキされた鋼線に対する塩素化された
ポリエチレンの接着力 ゴＬ節介−物　　　　　−一一＝へ　　　Ｂ□塩素化さ
れたポリエチレン （バイエルＣＭ３６３０）　　　　　　　　１００．０
　　１００酸化マグネシウム　　　　　　　　　　−１
０，０塩基性けい酸鉛　　　　　　　　　　　１０．０
　　−抗老化剤（Ｖｕｌｋａｎｏｘ　ＨＳ　ｌ　　　　
　　　　０１２０．２カーボンブラツクＮ　７６２　　
　　　　６０゜ｏ　　　ａｏ、。

可塑剤（ＲｅｏＩＩｌｏｌ　ＬＴＭ）　　　　　　　　
２０，０　　２０．０トリアルキルシアヌレート（ＴＡ
Ｃ）　　　４．０　　　４．０ルエステル（Ｔｒｉｇｏ
ｎｏｘ　１７／４０）　　　　　７．０　　−硫黄　　
　　　　　−□■ ２Ｑ１．２　１９８．２ 混線器バッチ温度　　　　　　　　　　１２５℃　　１
２５℃表１（続ｂ） Ｆ（ＭＰａ）、１６０℃　　　　　３０’　　　　１６
．９　　　５．８【）（％）、１６０℃　　　　　　３
０’　　　３９５　　　９９０Ｓ　Ｉ　ＯＯ（ＭＰａ）
、］　６０’Ｃ３０’　　　　３．２　　　　　＋、５
Ｓ　３００（ＭＰｇ＞、１６０℃　３０′＋４．２　　
　３．３１刊シヨアＡ）＋６０’ｃ　　　　３０’　　
　６７　　　６５Ｒ（％）、１６０°Ｃ３０”　　　　
２９　　　　２７−〕３物性質、標準枠ＩＩ Ｆ（ＭＰａ）、１６０℃　　３０’　　＋８．４　　７
．９Ｄ（％）、１６０℃　　　３１）’　　３７５　　
８９０Ｓ　１００（ＭＰａ）、１６０’Ｃ３０′３．４
　　　＋、ＢＳ　３００（ＭＰａ）、１６０℃３０’　
　＋５．２　　３．８密度（＋ｒ／ｃｍ’）　　　　　
　１．ａａ　　１，３５０′カーボンブラツク　　Ｏ′
カーボンブラックＮ−７６２Ｎ−７６２ けい酸鉛＼’　ｕ　ｌ　ｋａｎｏｘ　ＨＳ　　酸化マグ
ネシウムＶ　ｕ　１ｋａｎｏｘ　Ｔ−１ｓ 可塑剤ＢａｙｅｒＣＭ３６３０　　　可塑剤、ＴＡＣ１
１７− Ｂａｙｅｒ　ＣＭ　３６３０ １１／２’　ＴＡＣ，１１７２’空 Ｔｒｉｇｏｎｏｘ１７／４０ ２′空 徂１１ト！Ｌ九温襄 １２５℃　　　　　　　　　　　１２５℃叩ヒ：ローラ
ー６０℃　準備用の混合：ローラー６０°Ｃ Ｏ′完成混合物　　　　　０′バツチ １７２′処理　　　　　　　１／２′硫黄３′処理終了
　　　　　　２′処理 ４′処理終了 老−λ 静止接着力（Ｎ／２０ｍｍ＞および熱老化後の残存接着
力（％） ０値　　　　　　　　　　２２５＋）　（１００％）２
４時間後／１５０°Ｃ１３５＋）　（６０％）１６８時
間後／１５０℃　　　　１］５＋）　（５１％）十）ゴ
ム中の構造破れ 一表」− 接着力（Ｎ／２５ｍｍ）およびベルト屈曲疲れ＋十）後
の残存接着力（％） ＝１８− −９４１、−□−勲的炊れ後　　−一一一−−２２０２
１５（９８％）ｎＪ１１］擦温後（４＋Ｊ２４５，００
０ス）　ａ　−り）２３５　　　２３０（９８％）７２
時開／室温後（約７３５　、０００ストローク）Ｏ値（
約７２　　　・・・　　　　動的疲れ後時間１４０°Ｃ
） ＋３０　　　　１２０（９２％）ｐリケ朋μ（場薄（約
２４５．０００ストローク）＋３２　　　１２０４９１
％〕７２時１ｕｌｌ／室温後（約７３５，０００ストロ
ーク）＋＋）ＡＳＴＭ　　ｒ）−４，３０−５９（７３
）に従うベルト屈曲疲れ 試験物体：層が分離するまでの曲げ回数試験条件１力Ｋ
（Ｎ）　　　　　　　　　　　３３３０−ラー−φｄ（
加ｍ）　　　　　　　　３０ストロ一ク頻度ｎ（１／分
）１７０ （１ス１０−ク＝２曲げ） 圧縮試料長さ　１Ｅ／（帥）１３０ 試　料二幅１）　（ｍｍ）　　　　　　　　　　　　２
５試　料：厚さｌ’＋　（ｍｍ）　　　　（鋼線挿入物
共の合計）試　料：長さｌ　（ｍｍ）　　　　　　　　
　　　３００説明 Ｆ＝ＤｒＮ５３５０４に従う強度（ＭＰａ）ｒ）＝ＤＩ
Ｎ５３５０４に従う破壊時の伸び（％）Ｓ＝ＤｒＮ５３
５０４に従う引張り（ＭＰａ）Ｈ＝ＤＩＮ５３５０５に
従う硬度（ショアＡ）Ｒ＝ＤＩＮ５３５１２に従う衝撃
弾性（％）

【図面の簡単な説明】

第１図は鋼線で強化されたゴムを示している。 特許出願人　バイエル・アクチェンゲゼルシャフト

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鋼線を、ゴム混合物Ｂ中の１００重量部のゴｌ、を
   基にして０．５〜１０重量部の硫黄または対応する量の
   硫黄給体を含有しているに３ｍｍの層厚さを有するゴム
   混合物Ｂで外装し；ゴム混合物Ａ巾の１００重量部のゴ
   ムを基にして１〜１５重敏部の１３０℃以上の分解点を
   有する過酸化物を含有しているゴム混合物Ａをゴム混合
   物Ｂに適用し；そして次に層を一緒に１３０〜２２０°
   Ｃ以上の温度において加硫することからなる、合金でコ
   ーティングされた鋼線強化材および過酸化物で交叉結合
   可能なゴムからなる強化材入りゴム製品類の製造方法。 ２、合金が黄銅である、特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ３、硫黄の量が３〜６重量部である、特許端１− 求の範囲第１または２項に記載の方法。 ４、硫黄の量が４〜５重量部である、特許請求の範囲第
   １または２項に記載の方法。 ５、鋼線」二のゴム混合物Ｂの層厚さが０．０１〜２ｍ
   ｍである、特許請求の範囲第１〜４項のいずれかに記載
   の方法。 ６、鋼線」二のゴム混合物Ｂの層厚さが（）、５〜１ｍ
   ｍである、特許請求の範囲第１〜４項のいずれかに記載
   の方法。 ？、　ゴム混合物Ａ中の過酸化物の量が３〜１（〉重量
   部である、特許請求の範囲＃１〜６項のいずれかに記載
   の方法。 ８、　ゴム混合物Ａ中の過酸化物の量が５〜８重量部で
   ある、特許請求の範囲第１〜６項のいずれかに記載の方
   法。 ９、　ゴム混合物Ｂのゴムが塩素化されたポリエチレン
   である、特許請求の範囲第１〜８項のいずれかに記載の
   方法。 １０、　　両方ノコム混合物のゴムが塩素化されたー２
   ＝ ポリエチレンである、特許請求の範囲第１〜８項のいず
   れかに記載の方法。 １１、加硫温度が１５０〜１９０　’Ｃである、特許請
   求の範囲第１〜１０項のいずれかに記載の方法。 〕２．実質的に実施例のいずれかに参照されて記されて
   いる如き、強化されたゴム製品類の製造方法。 １３、特許請求の範囲第１〜１２項のいずれかに記載の
   方法により製造された強化材入りゴム製品。