JPS6363671B2

JPS6363671B2 -

Info

Publication number: JPS6363671B2
Application number: JP27405685A
Authority: JP
Priority date: 1985-12-04
Filing date: 1985-12-04
Publication date: 1988-12-08
Also published as: JPS62133187A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は炭素繊維とゴム配合物との接着方法に
係り、詳しくはゴム中における炭素繊維の耐疲労
性、及び接着性に優れる炭素繊維とゴム配合物と
の接着方法に関する。（従来技術）炭素繊維は高弾性率、高強度、寸法安定性、耐
熱性等の優れた特性を有するため、動力伝動用ベ
ルト等のゴム製品の補強材として注目されている
が、その反面、ゴムとの接着力が劣るため今だ実
用化に至つていない。そのため、従来からこの接
着の改善策が種々提案されており、例えば特公昭
57−46427号公報、特公昭53−33998号公報に開示
されているように炭素繊維を水溶性のエポキシ樹
脂あるいは疎水性のエポキシ樹脂等で処理し、熱
処理した後、レゾルシン―ホルマリン―ゴムラテ
ツクスの接着液またはポリイソシアネートを添加
したゴム糊等で処理する方法が提案されている。（発明が解決しようとする問題点）しかし、上記従来の方法ではゴムとの接着性が
改善された反面、ゴム中での炭素繊維の耐疲労性
あるいは屈曲安定性に欠ける点があつた。本発明
はこのような点を改善するものであり、炭素繊維
とゴム配合物との接着力に優れ、更にゴム中での
炭素繊維の耐疲労性を有する炭素繊維とゴム配合
物との接着方法を提供することを目的とするもの
である。（発明を解決するための手段）即ち、本発明の特徴とするところは炭素繊維を
エポキシウレタン樹脂の溶液に浸漬し熱処理した
後、アクリロイル基とエポキシ基を有するアクリ
レート化合物を含むゴム糊で処理し、これを未加
硫ゴムと密着加硫してなる炭素繊維とゴム配合物
との接着方法にある。本発明では使用する炭素繊維は、PAN（ポリア
クリロニトリル）系、ピツチ系、レーヨン系であ
り、その形状もコード、織物、編物あるいは不織
布である。今日、一般に市販されている炭素繊維
はエポキシ系化合物を含む界面活性剤液でサイシ
ングされており、本発明方法において使用する炭
素繊維もこのように処理されたものが好ましい。また、被着体として用いるゴム配合物として
は、エチレン―プロピレンゴム（EPR）、エチレ
ン―プロピレンタ―ポリマー（EPT）、クロロプ
レンゴム（CR）、スチレン―ブタジエンゴム
（SBR）、クロルスルホン化ポリエチレン
（CSM）、ニトリルゴム（NBR）、水素添加
NBR、イソプレンゴム（IR）等の単独あるいは
これらのブレンド物であつてパーオキサイド加硫
が可能なものであり、そのうちCSM及び水素添
加NBRを用いたゴム配合物が最も好ましい。尚、上記ゴム配合物に添加するパーオキサイド
はジクミルパーオキサイド、ジ―ｔ―ブチルパー
オキサイド、１，１―ビス（ｔ―ブチルパーオキ
シ）―３，３，５―トリメチルシクロヘキサン、
シクロヘキサノンパーオキサイド、トルオイルパ
ーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、メチ
ルエチルケトンパーオキサイド、クメンハイドロ
パーオキサイド、ｔ―ブチルハイドロパーオキサ
イド等を言う。また、本発明の前処理液に使用するエポキシウ
レタン樹脂は分子内に複数個のウレタン結合をも
ち、分子末端にエポキシ基を有する液状体であつ
て、具体的には下記の分子構造を有している。このエポキシウレタン樹脂はイソシアネート基
あるいはブロツクイソシアネートを含んでおら
ず、室温では安定している。しかし、約150℃以
上になるとエポキシ基が開環して種々の活性基と
反応する可能性があり、また他方エポキシウレタ
ン樹脂におけるウレタンのアミノ基は、他のエポ
キシウレタン樹脂のエポキシ基と反応して自己架
橋する特性がある。前処理液は上記エポキシウレタン樹脂を溶剤等
に混入した溶液又は懸濁液もしくは乳濁液等の状
態で使用されるが、この際エポキシウレタン樹脂
の固形分濃度が１〜20％になるようにする。また、前処理液にはエポキシウレタン樹脂の硬
化速度を速めるために３級アミン等の触媒を添加
してもよい。このように調整された前処理液に炭素繊維を浸
漬し、約120〜220℃で乾燥した後、更に120〜220
℃で熱処理するが、炭素繊維が紡糸工程中にエポ
キシ系化合物を含む界面活性液でサイジングされ
ている場合には、エポキシウレタン樹脂を含んだ
前処理液と比較的相溶性にすぐれている。これに
より、エポキシウレタン樹脂は炭素繊維の表面に
付着しやすくなり、炭素繊維に対するエポキシウ
レタン樹脂の付着量は１〜10重量％であり、１重
量％未満では接着力に劣り、また10重量％を越え
ると炭素繊維の表面に硬化したエポキシウレタン
樹脂の厚い皮膜が形成されて耐疲労性に欠ける。また、本発明の後処理に使用するアクリロイル
基とエポキシ基を有するアクリレート化合物は、
下記構造式からなる脂環族ジエポキシサイド部分
アクリレート化合物で通常室温で液状体であり、
加熱あるいはアミンにより硬化する。（ここにおいて、ＸはOH、COOH、

【式】―CH₂―CH＝CH₂、

【式】等であり、またｎ＝１〜５である。）そして、後処理液は主として被着体として用い
るゴム配合物と同じく、EPR、EPT、CR、
SBR、CSM、NBR、水素添加NBR、IR等にパ
ーオキサイド化合物を初め、カーボンブラツク、
老化防止剤、充填剤等のゴム配合物と上記アクリ
レート化合物を溶剤に溶かして得られるゴム糊あ
るいは上記アクリレート化合物を種々の配合物を
含んであるSBR、CRのゴムラテツクスに添加し
てなるゴム糊であり、上記アクリレート化合物の
添加量は固形分濃度として10〜100重量％である。このようにして調整された後処理液に既に前処
理液に浸漬して熱処理し終わつた炭素繊維を再度
浸漬した後、180〜240℃で熱処理する。この場
合、炭素繊維に付着する後処理液の固形付着量は
２〜15重量％が適当であり、２重量％未満ではゴ
ムとの接着力が充分でなく、一方15重量％を越え
ると炭素繊維の可撓性に欠ける。上記のように処理された炭素繊維の表面には、
前処理液により付着硬化したエポキシウレタン樹
脂層と後処理液により付着硬化したゴム糊層の２
層が形成され、まずエポキシウレタン樹脂は炭素
繊維と相溶性があつて良好に接着し、また弾性の
あるウレタンを含んでいるため処理繊維の可撓性
を保持している。更に、後処理液のゴム糊はアク
リレート化合物に含まれるエポキシ基が第１層目
のエポキシウレタン樹脂に含まれるウレタンのア
ミノ基と反応する可能性が高く、第１層目と良好
に結合する。その結果、接着処理された炭素繊維
は被着体であるゴムとの接着性が良好になり、し
かも柔軟な被覆層を形成しているため、耐屈曲性
が良好であるところから、動力伝動用ベルト、コ
ンベヤベルト、タイヤ等の動的条件下で使用され
る製品に適用される。以下実施例により本発明を更に具体的に説明す
る。実施例１ 1800D／１×４の構成からなる炭素繊維コード
（東レ(株)製トリカＴ―300）を下記第１表に示され
る前処理液及び熱処理条件にて浸漬し熱処理した
後、第２表に示される後処理液及び熱処理条件に
接着処理を行つた。次に、このように処理した炭素繊維コードをド
ラムに巻かれた粘着テープの上にスピニングし、
その上に第３表に示される厚さ0.5mmのクロスル
ホン化ポリエチレン配合物を積層した後、積層さ
れた試料をカツトして150℃で30分間加硫した。
加硫後、該試料を巾2.5mmにカツトし、剥離試験
機（島津製作所製オートグラフ）で引張速度50
mm／minで剥離接着力を測定した。その結果を第
４表に示す。

【表】

【表】実施例２実施例１で処理した各コードを別途ドラム上に
巻かれた厚み1.0mmの第３表のクロルスルホン化
ポリエチレンゴム配合物(1)の上にスピニングし、
その上に同厚、同配合のクロルスルホン化ポリエ
チレンゴム配合物を積層した後、８Kg／cm²、40分
間蒸気加硫を行い、加硫物に２本のコードを埋設
した試料を作製した。この試料を上下方向に位置
する回転屈曲バーに巻き掛け、試料の一端をフレ
ームに固定し、他端に２Kg荷重をかけ、該回転屈
曲バーを上下に５万回往復運動をする屈曲テスト
を行つた。その後、この試料を引張速度50mmで強
力を測定した。その結果は第５表に示す通りであ
る。尚、第５表に示される強力保持率（％）は屈
曲テスト前の強力を屈曲テスト後の強力で除した
値である。実施例３実施例１の後処理液(D)において、アクリロイル
基とエポキシ基を有するアクリレート化合物とク
ロルスルホン化ポリエチレンゴムとの重量比を適
宜変えて処理されたコードを第１表のゴム配合物
(1)を被着体ゴムとして使用し実施例１、実施例２
の方法と同様に処理し、接着テスト、屈曲テスト
を行つた。その結果を第６表に示す。実施例４実施例１の前処理液(A)を用い、また後処理液(D)
のクロルスルホン化ポリエチレンゴムのかわりに
第７表の水素化NBRを用いた処理液を作成し、
これらの処理液により処理されたコードを実施例
１と同様に第７表の水素化NBRゴム配合物を被
着体として用いて試料とし、その試料を実施例１
及び実施例２と同様の条件で接着テスト、屈曲テ
ストを行つた。その結果、接着力は31.2Kg／mm、
強力保持率（％）は89％であつた。

【表】

【表】第７表（重量部）水素化NBR 100 ステアリン酸 1 カーボンブラツク 45 プロセスオイル 10 ZnO 2 MgO 4 ジフエニルアミン誘導体 3 トリメチロールプロパントリメタアクリレート
3 ジクミルパーオキサイド 4 （発明の効果）以上のように、本発明の方法においては、炭素
繊維の表面に前処理液と後処理液が硬化した状態
で付着し、この前処理液が後処理液を炭素繊維に
強固に付着させる機能を担い、しかも前処理液の
エポキシウレタン樹脂が可撓性を有するため炭素
繊維の屈曲性を阻害せず、そして後処理液が被着
体であるゴム配合物と相溶性を有するため、得ら
れるゴム配合物と炭素繊維との接着力が向上し、
更に屈曲テスト後の強力保持率も良好で極めて良
好な耐疲労性を有している。これにより、本発明
では動力伝動用ベルト、コンベヤベルト、タイヤ
等の動的製品の補強体の接着方法に充分適用でき
るものである。

Claims

【特許請求の範囲】１炭素繊維をエポキシウレタン樹脂の溶液に浸
漬し熱処理した後、アクリロイル基とエポキシ基
を有するアクリレート化合物を含んだゴム糊に浸
漬し熱処理した後、これを被着体である未加流の
ゴム配合物と密着加硫してなることを特徴とする
炭素繊維とゴム配合物との接着方法。２上記被着体である未加硫のゴム配合物がパー
オキサイド加硫可能であることを特徴とする特許
請求の範囲の第１項記載の炭素繊維とゴム配合物
との接着方法。