JP2003278047A - ゴム補強用ハイブリッドコード及びゴム製品 - Google Patents
ゴム補強用ハイブリッドコード及びゴム製品Info
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Abstract
ムとの接着性及び寸法安定性を有するゴム補強用ハイブ
リッドコードを提供する。 【解決手段】 中心にPBO繊維等の高弾性率のストラ
ンド2を配置し、その周りにガラス繊維等の低弾性率の
ストランド3を配置したゴム補強用ハイブリッドコード
1。このゴム補強用ハイブリッドコードを含有するゴム
製品。
Description
等のゴム製品の補強用コードとして好適な耐屈曲性及び
寸法安定性に優れたハイブリッドコードと、このゴム補
強用ハイブリッドコードで補強されたゴム製品に関する
ものである。
強度、耐久性を向上させるために、補強材をゴム内に埋
め込むことが広く一般に行われている。
維、ビニロン繊維に代表されるポリビニルアルコール繊
維、ポリエステル繊維、ナイロン、ポリパラフェニレン
テレフタルアミド(以下、「アラミド」と称す。)など
のポリアミド繊維等の補強用繊維が提供されており、こ
れらの中でもガラス繊維、アラミド繊維が広く用いられ
ている。
力を受けるため、屈曲疲労を生じて性能が低下し、補強
用繊維とゴムマトリックスとの間に剥離が生じたり、補
強用繊維が摩耗したりすることにより、強度低下が生じ
易い。また、自動車の内燃機関のカムシャフト駆動に使
われる歯付きベルトでは、適切なタイミングを維持する
ために高度な寸法安定性が要求されているが、更に近年
はカムシャフト駆動だけでなくインジェクションポンプ
等の補助駆動が必要であるため、高負荷に耐える高強
度、高弾性力が要求されている。
に用いられる繊維としては、前述の如く、主に高強度ガ
ラス繊維やアラミド繊維が使用されてきたが、最近で
は、新しい材料として炭素繊維やポリパラフェニレンベ
ンゾビスオキサゾール(以下、「PBO」と略記す
る。)繊維なども提案されている。例えば、特開平8−
174708号公報では歯付ベルトの抗張体として炭素
繊維が、また、特開平11−336847号公報では、
PBO繊維が提案されている。
ゴム補強用コードは、いずれも1種類の補強用繊維のス
トランドを撚ったものである。
は、前述のように高い強度及び曲げに対する柔軟性、寸
法安定性などが要求されるが、従来のように、1種類の
繊維を用いたゴム補強用コードでは、強度と柔軟性との
バランスがとり難く、例えば、PBO繊維を用いた場
合、コードの強度は高いが、圧縮疲労に劣るため、柔軟
性に劣るという問題があった。また、PBO繊維ではマ
トリックスであるゴムとコードとの接着性においても十
分ではなく、より一層の接着性の向上が望まれている。
一方、ガラス繊維を用いたものは寸法安定性には優れる
ものの、長時間屈曲を与えた場合の強度保持率は十分に
高いとは言えない。
労性を有し、ゴムとの接着性及び寸法安定性も良好なゴ
ム補強用ハイブリッドコードと、このゴム補強用コード
で補強されたゴム製品を提供する。
ブリッドコードは、弾性率の異なる2種以上の繊維スト
ランドを撚ったコードであって、弾性率の高い繊維スト
ランドをコードの中心側に配置し、該中心側の繊維スト
ランドよりも弾性率の低い繊維ストランドをコードの周
辺側に配置したことを特徴とする。
持つ繊維ストランドは、その特性により、コードに対し
て高強度と優れた寸法安定性を付与する。一方、コード
の周辺側に配置された低い弾性率を持つ繊維ストランド
は、コード及びコードが補強するマトリックスゴムが屈
曲された場合において、引っ張り、圧縮応力の緩和に機
能する。また、この繊維ストランドとしてゴムとの接着
性に優れた繊維ストランドを選択することも容易であ
る。
の組み合わせにより、強度、寸法安定性、耐屈曲疲労
性、ゴムとの接着性が良好なハイブリッドコードの実現
が可能となる。
る弾性率の高い繊維としては、ポリパラフェニレンベン
ゾビスオキサゾール繊維(PBO繊維)が好ましく、コ
ードの周辺側に配置する弾性率の低い繊維としては、ガ
ラス繊維が好適である。
は、このような本発明のハイブリッドコード自体であっ
てもよいし、その表面を後述するようにゴムでオーバー
コーティングしたものでもよい。
補強用ハイブリッドコードを含有するものであり、高強
度で耐屈曲性、耐久性、寸法安定性に優れる。
施の形態について説明する。図1は実施の形態に係るゴ
ム補強用ハイブリッドコードの断面図、図2はこのハイ
ブリッドコードの製造方法を示す模式的な斜視図であ
る。
ンドとしては、互いに異なる弾性率を持つこと以外は特
に限定されるものではないが、特に好適に使用される繊
維として、PBO繊維、炭素繊維、ガラス繊維、アラミ
ド繊維等が挙げられる。
は、弾性率の異なる2種類以上の繊維ストランドを、弾
性率の高い繊維ストランド(以下、「高弾性率繊維スト
ランド」と称す場合がある。)をコードの中心側に配置
し、弾性率の低い繊維ストランド(以下、「低弾性率繊
維ストランド」と称す場合がある。)をその周りを囲む
ようにコードの周辺側に配置する。
ストランドとしては、弾性率が500g/d(デニー
ル)(1g/d=0.8825985dN/tex(S
I単位))以上、特に1000g/d以上、とりわけ1
000〜1800g/dのものが好ましく、このような
高弾性率繊維ストランドとしては、PBO繊維、炭素繊
維、アラミド繊維等が好適に使用される。
ストランドは、その特性により、コードに対して高強度
と優れた寸法安定性を供与する。ただし、コード内にお
ける高弾性率繊維ストランドが占める割合が高くなる
と、静的強度は向上するが、屈曲性が悪くなるので、高
弾性率繊維ストランドの使用割合は、高弾性率繊維スト
ランドの断面積の合計が、コードの総断面積(オーバー
コーティングをしていない状態。以下同じ。)の40%
以下となるようにするのが好ましい。高弾性率繊維スト
ランドの使用割合が少な過ぎると、高弾性率繊維ストラ
ンドを用いたことによる強度、寸法安定性の向上効果を
十分に得ることができないことから、高弾性率繊維スト
ランドの使用割合は、高弾性率繊維ストランドの断面積
の合計がコードの総断面積の10%以上となるようにす
るのが好ましい。なお、以下において、ハイブリッドコ
ードの総断面積に対する高弾性率繊維ストランドの断面
積の合計の割合の百分率を「占有断面積割合」と称す。
ドには、接着性及び耐ほつれ性向上のための接着剤の塗
布や、撚りが施されていても良い。接着剤としては特に
限定されないが、レゾルシン及びホルマリンの初期縮合
物とゴムラテックスとの混合物を主成分とする処理液
(以下、「RFL」と称す。)や、エポキシ、イソシア
ネート化合物等を使用することができる。また、高弾性
率繊維ストランドの撚り数は0〜2.0回/25mm程
度が好適である。
率繊維ストランドは、中心側の高弾性率繊維ストランド
に比べて低い弾性率を持つ繊維ストランドである。即
ち、コードの外周側にはコード及びコードが補強するマ
トリックスゴムが屈曲された場合、引っ張り、圧縮応力
を緩和する構造が必要となる。本発明によれば、このよ
うな機能をコード外周側に低弾性率繊維ストランドを配
置することにより得ることができる。
が500g/d以下、特に470g/d以下、とりわけ
150〜470g/dのものが好ましく、例えばガラス
繊維やアラミド繊維等が挙げられる。
繊維ストランドの弾性率の差は、200g/d以上、特
に500〜1500g/dであることが好ましい。
あっては、マトリックスゴムに対する接着性も重要であ
り、従って、低弾性率繊維ストランドには通常RFLな
どの接着処理や撚りが施される。低弾性率繊維ストラン
ドの撚り数は1.5〜3.5回/25mm程度が好適で
ある。
ラメントを浸漬した後に熱処理(加熱処理)を施す処理
である。このRFL処理に用いられるゴムラテックスと
しては、アクリルゴム系ラテックス、ウレタン系ラテッ
クス、スチレン・ブタジエンゴム系ラテックス、ニトリ
ルゴム系ラテックス、クロロスルホン化ポリエチレン系
ラテックス、更にそれらの変性ラテックス、またその混
合系などが例示されるが、特に制限はない。
なRFL処理等の処理を施した繊維のフィラメントを束
ねてストランドを形成し、必要に応じて所定本のストラ
ンドを下撚りして得られる。
1に示す如く、中心側に高弾性率繊維ストランドとして
のPBO繊維ストランド2を複数本配置し、その周りに
低弾性率繊維ストランドとしてのガラス繊維ストランド
3を配置したゴム補強用ハイブリッドコード1である。
ス繊維としてはEガラス繊維フィラメント、高強度ガラ
ス繊維フィラメントが挙げられる。
るには、図2の通り、中心部ガイド孔4と外周部ガイド
孔5とを有したガイド6を用いる。外周部ガイド孔5
は、中心部ガイド孔4の中心から略等半径位上に配置さ
れている。
ックにて構成されている。無撚りの或いは下撚りされた
複数本のPBO繊維ストランド2が中心部ガイド孔4に
通され、好ましくは下撚りされたガラス繊維ストランド
3が複数の外周部ガイド孔5に通される。これらのスト
ランド2,3が上撚りされてハイブリッドコード1とさ
れる。この上撚りの撚り数は1.0〜10回/25mm
程度が好ましい。
造するための繊維ストランドの合糸及び撚糸装置は特に
限定されるものではなく、リング撚糸機やフライヤー撚
糸機、撚り線機等、その他各種のものを用いることがで
きる。
との接着強度が不十分な場合、必要により、ハイブリッ
ドコードの表面に更に別の接着剤を塗布したり、ゴム被
膜を形成してゴムとの親和性を高めるオーバーコート処
理を施したりしても良い。オーバーコート処理用のゴム
としては、水素添加ニトリルゴム、クロロスルホン化ポ
リエチレン(CSM)ゴム、クロロプレンゴム、天然ゴ
ム、ウレタンゴム等を架橋剤と共に使用することがで
き、多くの場合、マトリックスゴムの種類に応じて各種
の周知のものから選択使用される。
ードは、弾性率の異なる2種以上の繊維ストランドを用
いるものであり、弾性率の異なる繊維ストランドを3種
或いは4種以上用いても良い。弾性率の異なる3種以上
の繊維ストランドを用いる場合、コードの最も中心側に
最も弾性率の高い繊維ストランドを配置し、外周側へ向
って弾性率の小さい繊維ストランドを配置するようにす
るのが好ましい。
は、ゴム補強用コードとして移動ベルト等のゴムベルト
やゴムクローラ等の補強に用いるのに好適であるが、他
のゴム部材の補強にも適用できる。
ム補強用ハイブリッドコードをゴム製品の重量の10〜
70重量%程度含有することが好ましい。
り具体的に説明する。
製)と、RFLを含浸させて熱処理し、2.0回/25
mmに下撚りしたEガラス繊維(日本板硝子(株)製)
を図3(a)のような配列になるように2.0回/25
mm上撚りしてハイブリッドコードを作成した。このコ
ードのPBO繊維の占有断面積割合及びコードの番手は
表3に示す通りである。このコードに表1に示す組成の
第2処理剤を塗布して乾燥させ、その引張強度と破断時
の伸びを測定した。
示す配合のマトリックスゴムシート(25mm×40m
m×1mm)の上に平行に引き揃え、次いで表裏両面か
らゴムシートを150℃で、20分間プレス加硫した。
コードとゴムシートの端部をクリップで別個に把持し、
上下方向に引っ張ってコードをシートから引き剥がし、
剥離面の接着状態を調べた。
1mmの同じマトリックスゴムシートに対してコードを
一本挟んで同様にプレス加硫し、平板状の試験片を作成
した。
25mmφの1個の平プーリ11と、モータ12と、4
個のガイドプーリ13とからなる屈曲試験機の該プーリ
11,13に架けた。そして、モータ12によって試験
片10を往復動させ、平プーリ11に沿う箇所において
繰り返し屈曲させた。初期張力9.8Nで室温中100
0回屈曲し、屈曲疲労特性評価のために屈曲後の残存引
張強度を測定し、試験前の引張強度に対する比率を引張
強度保持率として求めた。
ックスゴムとの接着状態、上記屈曲試験後の引張強度保
持率の評価結果を表3に示す。
以外は、実施例1と同様の評価を実施した。評価結果を
表3に示す。
された同じEガラス繊維を使用し、すべてのストランド
をRFL処理されたガラス繊維ストランドとしたこと以
外は、実施例1と同様の評価を実施した。評価結果を表
3に示す。
された同じEガラス繊維を使用し、すべてのストランド
をRFL処理されたガラス繊維ストランドとしたこと以
外は、実施例2と同様の評価を実施した。評価結果を表
3に示す。
てのストランドをRFL処理されたPBO繊維ストラン
ドとしたこと以外は、実施例1と同様の評価を実施し
た。評価結果を表3に示す。
ンドのみの比較例1,2ではゴムとの接着性は良好であ
るが、強度が不足し、また引張強度保持率も十分ではな
く、PBO繊維ストランドのみの比較例3では、強度は
高いがゴムとの接着性が悪く、引張強度保持率も低い。
これに対して、コードの中心側にPBO繊維ストランド
を用い、外周側にガラス繊維ストランドを用いた実施例
1,2のハイブリッドコードでは、強度、破断伸び、ゴ
ムとの接着性、引張強度保持率のすべてにおいて優れた
特性を有する。
用コードとして好適な十分な強度を有し、優れた耐屈曲
疲労性、ゴムとの接着性及び寸法安定性を有するゴム補
強用ハイブリッドコードと、このゴム補強用ハイブリッ
ドコードによって補強されたゴム製品が提供される。
ドの断面図である。
す模式的な斜視図である。
ブリッドコードのストランド配列を示す断面図であり、
(b)図は実施例2で製造したゴム補強用ハイブリッド
コードのストランド配列を示す断面図であり、(c)図
は比較例3で製造したゴム補強用コードのストランド配
列を示す断面図である。
説明図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 弾性率の異なる2種以上の繊維ストラン
ドを撚ったコードであって、弾性率の高い繊維ストラン
ドをコードの中心側に配置し、該中心側の繊維ストラン
ドよりも弾性率の低い繊維ストランドをコードの周辺側
に配置したゴム補強用ハイブリッドコード。 - 【請求項2】 上記弾性率の高い繊維がポリパラフェニ
レンベンゾビスオキサゾール繊維であり、上記弾性率の
低い繊維がガラス繊維である請求項1に記載のゴム補強
用ハイブリッドコード。 - 【請求項3】 請求項1又は2に記載のゴム補強用ハイ
ブリッドコードを用いたゴム製品。
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