KR100648906B1 - 섬유강화 고무재료 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄소섬유가 갖는 내열성, 내수성, 치수안정성이 충분하게 발휘되고, 또 실용적인 문제가 없는 내굴곡 피로성을 갖는 탄소섬유강화 고무재료를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명은 70℃에서 점도가 0.01Paㆍs~100Paㆍs의 범위내에 있고, 또 실질적으로 용매를 함유하지 않는 액상고무가 강화섬유에 함침되어 있는 프리프레그 및 상기 프리프레그중의 액상고무가 가교되어 이루어진 섬유강화 고무재료이다.

또한, 본 발명은 고무성분을 강화섬유에 함침시킨 프리프레그로 이루어진 심재에 의해, 그 고무성분과 동종의 고무성분을 함유하는 기재로 보강시킨 강화섬유 고무재료이다.

Description

섬유강화 고무재료{FIBER-REINFORCED RUBBER MATERIALS}

본 발명은 액상 고무를 가열, 가압 등으로 강화섬유에 함침시켜서 만든 프리프레그 및 프리프레그에 함유되는 액상 고무를 가열 등으로 가교시켜서 만든 섬유강화 고무재료에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 고무성분을 강화섬유에 함침시킨 프리프레그로 이루어지는 심재에 의해, 고무성분을 함유하는 기재를 보강시켜 만든 섬유강화 고무재료에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명은 이러한 섬유강화 고무재료를 사용하는 타이어 및 호스, 이 밖의 자동차나 OA기기 등에 이용되는 동력전달 벨트에 관한 것이다.

강화섬유에 의해 보강되는 섬유강화 고무재료는 종래부터 타이어, 벨트, 호스 등의 산업자재로 폭넓게 사용되고 있다. 이러한 고무자재는 반복변형을 받기 때문에, 특히 내굴곡 피로성이 요구된다.

탄소섬유는 고탄성율, 고감도이고, 또 내열성, 내수성이 우수하기때문에, 이것을 강화섬유에 이용하면 치수안정성, 내후성이 대단히 우수한 섬유강화 고무재료가 얻어진다. 따라서, 탄소섬유는 단섬유끼리의 마찰에 의한 피로에 약해지고, 또한 고무와의 접착성이 저하된다는 결점이 있다. 이 때문에, 탄소섬유를 이용한 섬유강화 고무재료가 굴곡피로를 받게 되면, 단섬유가 파쇄되거나 섬유와 고무의 계면이 분리하게 되는 문제가 있었다.

단섬유끼리의 마찰에 의한 피로를 방지하기 위한 시도로, 특개소 60-85001호 공보에 액상수지 또는 액상고무를 탄소섬유에 함침시키는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 방법으로는 단사의 마찰방지가 충분히 이루어진다고 말할 수 없고, 섬유강화 고무재료의 내굴곡 피로성에 개선의 여지가 남아있다.

고무와의 접착성을 개선하기 위한 시도로, 특개소 62-149977호 공보나 특개소 62-149978호 공보에 탄소섬유속에 액상 부타디엔고무나 액상 아크릴로니트릴-부타디엔고무를 함침시킨 심재에 의해, 기재인 고형 이소프렌 고무와의 접착성을 향상시키는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 방법으로는 접착성의 향상효과가 충분하게 이루어진다고 말할 수 없고, 역시 섬유강화 고무재료의 내굴곡 피로성에도 개선의 여지가 남아있다.

탄소섬유가 갖는 내열성, 내수성, 치수안정성이 충분하게 발휘되고, 또한 실용적으로 문제가 없는 내굴곡 피로성이 있는 탄소섬유 강화고무재료는 아직 발견되고 있지 않은 실정이다.

상기 문제를 해결하기 위해서, 본 발명은 하기 구성을 갖는다. 즉, 70℃에서 점도가 0.01Paㆍs~100Paㆍs의 범위내에 있고, 또 실질적으로 용매를 함유하지 않은 액상 고무를 강화섬유에 함침시킨 프리프레그 및 상기 프리프레그중의 액상고무를 가교시킨 섬유강화 고무재료이다.

또한, 상기 과제를 해결하기위해서 본 발명은 하기 구성을 갖는다. 즉, 고무성분을 강화섬유에 함침시킨 프리프레그로 이루어지는 심재에 의해, 그 고무성분과 동종인 고무성분을 함유한 기재가 보강된 섬유강화 고무재료이다.

본 발명에 사용되는 액상고무는 미가교체가 상온, 상압하(25℃, 1기압)에서 액체상이며, 또 가교체의 유리전이 온도가 25℃이하의, 주로 고무로 이루어지는 화합물을 말한다. 한편, 고형고무로는 미가교체가 상온, 상압하(25℃, 1기압)에서 고체상이고, 또 가교체의 유리전이온도가 25℃ 이하인, 주로 고무로 이루어지는 화합물을 말한다. 액상고무나 고형고무는 고무 분야에 있어서 일반적인 개념의 범주에 속하는 용어이다. 그러나, 참고로 25℃, 1기압에서 점도가 2000Paㆍs 미만이면 액상고무, 2000Paㆍs 이상이면 고형고무라고 판단할 수 있다. 또한, 액상고무 및 고형고무에는 필요에 따라 열가소성 수지, 열가소성 엘라스토머, 무기입자, 산화방지제 등을 배합시켜도 좋다.

본 발명에서는 액상고무의 70℃에서의 점도가 0.01~100Paㆍs일 필요가 있는데, 바람직하게는 0.1~50Paㆍs, 보다 바람직하게는 0.5~25Paㆍs인 것이 좋다. 0.01Paㆍs 미만이면, 함침시에 늘어뜨림등에 의한 액상고무의 결손부가 발생하고, 단섬유끼리의 마찰이 억제될 수 없고, 결과적으로 섬유강화 고무재료의 내굴곡 피로성이 좋지않게 된다. 또한, 100Paㆍs를 초과하면, 함침시에 액상고무의 미함침부가 발생하기 때문에 역시 단섬유끼리의 마찰이 억제될 수 없고, 결과적으로 섬유강화 고무재료의 내굴곡 피로성이 좋지 않게 된다.

본 발명에 있어서 액상고무의 일 예로, 액상 중합체와 가교제를 합한 것을 들 수 있다.

본 발명의 액상고무에 사용되는 액상 중합체의 구체적인 예로는, 액상 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체, 액상 에틸렌-프로필렌 공중합체, 액상 실리콘, 액상 폴리이소프렌, 액상 폴리에스테르, 액상 폴리에테르, 액상 폴리클로로프렌, 액상 폴리설파이드, 액상 폴리부타디엔, 액상 폴리(옥시프로필렌), 액상 폴리(옥시테트라메틸렌)글리콜, 액상 폴리올레핀글리콜, 및 액상 폴리-ε-카프로락톤 등이 있다.

이러한 액상 중합체중에서도, 특히 액상 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체, 액상 이소프렌, 액상 폴리부타디엔은 탄소섬유속에 대한 함침성이 우수하기 때문에 바람직하게 사용된다.

또한, 본 발명의 액상고무에 사용되는 액상 중합체로는 아미노기, 이소시아네이트기, 에폭시기, 카르복실기, 수산기 등의 반응성 관능기를 분자쇄의 말단에 갖는 소위 테레키릭 중합체를 사용하여도 좋다. 테레키릭 중합체를 사용하면, 가교한 액상고무와 강화섬유 단섬유의 접착성이 좋아져서 바람직하다.

테레키릭 중합체의 구체적인 예로는, 수산기말단 폴리부타디엔, 카르복실기 말단 폴리부타디엔, 에폭시기 말단 폴리부타디엔, 수산기 말단 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체, 카르복실기말단 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체, 에폭시기말단 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체, 수산기 말단 폴리에스테르, 이소시아네이트기 말단 폴리에스테르, 수산기말단 폴리에테르, 이소시아네이트기말단 폴리에테르 등을 들 수 있다.

본 발명의 액상고무에 사용되는 액상 중합체의 수평균분자량은 500~5000이 좋고, 바람직하게는 1000~4000, 보다 바람직하게는 2000~3000이 좋다. 500 미만이면, 저온에서의 섬유강화 고무재료의 유연성이 감소되어, 내한성이 불만족스럽게 되고, 5000을 초과하면 고온에서의 섬유강화 고무재료가 좋지않게 진행되어, 내열성이 불만족스럽게 된다. 수평균분자량이 500~5000이면, 내한성, 내열성이 함께 우수해지고, 광범위한 온도영역에서 사용가능한 섬유강화 고무재료가 얻어진다.

본 발명의 액상고무에 사용되는 가교제의 구체적인 예에는 유황, 과산화물, 아민화합물, 이소시아네이트 화합물, 에폭시 화합물, 카르복실산 화합물 등이 있다. 이러한 가교제는 액상 중합체 100중량부에 대하여, 2~30 중량부, 바람직하게는 5~25중량부, 보다 바람직하게는 10~20중량부로 배합하는 것이 좋다. 2중량부 미만이면, 가교반응이 불충분해지고, 섬유강화 고무재료의 내열성이 감소하게 되며, 30중량부를 초과하면 일부의 가교제가 반응에 기여하지 않은채로 잔존하여 섬유강화 고무재료의 내수성, 내용제성 등이 감소하게 된다.

수산기를 말단에 갖는 테레키릭 중합체와 조합시킨 가교제로는 톨리렌디이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트 등의 이소시아네이트 화합물이 있다.

여기에서, 액상고무를 강화섬유에 함침시키는 온도에서의 점도안정성과 액상고무 즉 매트릭스부분의 섬유강화 고무재료가 성형되는 온도에서의 가교반응성을 양립시키기 위해서는, 페놀류, 옥심류, 락탐류 등에 의해서 미리 이소시아네이트기를 블럭시킨, 소위 블럭 이소시아네이트를 사용하는 것이 바람직하다. 블록 이소시아네이트는 어떤 특정의 온도까지 가열시키면 블럭부분이 괴리되어 이소시아네이트기가 재생하게 되는 화합물이다.

또한, 카르복실기를 말단에 보유하는 테레키릭 중합체와 조합시킨 가교제로는 네오펜틸글리콜디글리시딜에테르, 트리메티롤프로판트리글리시딜에테르 등의 지방족 에폭시화합물이나 디글리시딜에테르비스페놀A, 테트라글리시딜아미노디페닐메탄 등의 방향족 에폭시화합물 등이 있다.

더욱이, 이소시아네이트기나 에폭시기를 말단에 갖는 테레키릭 중합체와 조합시킨 가교제로는 디에틸렌트리아민, 테트라에틸렌펜타민, 이소포론디아민 등의 지방족 아민화합물이나 메타페닐렌디아민, 디아미노디페닐메탄, 디아미노디페닐설폰 등의 방향족아민화합물등이 있다.

본 발명에 있어서 액상고무로는 유연한 골격을 갖는 에폭시수지와 경화제를 함유하고 있는 것도 좋다. 또한, 상기 유연한 골격을 갖는 에폭시수지로는 그 화학구조식중에 벤젠고리, 나프탈렌고리 등의 방향고리를 전혀 보유하지 않는 에폭시화합물을 가리킨다.

본 발명에 사용되는 유연한 골격을 갖는 에폭시수지의 구체적인 예로는, 아릴글리시딜에테르, 에틸헥실글리시딜에테르, 다이머산디글리시딜에스테르, 피마자유의 폴리글리시딜에테르, 부틸글리시딜에테르, 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리글리세롤폴리글리시딜에테르, 폴리프로필렌글리콜디글리시딜에테르 등이 있다.

이러한 에폭시수지중에서도, 특히 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리 프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 다이머산디글리시딜에스테르는 탄소섬유속에 대한 함침성이 우수하기 때문에 바람직하게 사용된다.

일반적으로, 비스페놀A형 에폭시수지 등의 에폭시수지에 경화제를 배합하여 가열처리하면, 실온부근에서 경화하는 가교체가 얻어지지만, 이러한 유연한 골격을 갖는 에폭시수지에 배합제를 배합하여 가열처리하면, 실온부근에서 유연한 가교체가 얻어진다.

본 발명의 액상고무에 사용되는 에폭시수지의 에폭시당량는 250~2500인 것이 좋지만, 바람직하게는 300~2000, 보다 바람직하게는 400~1000인 것이 좋다. 250 미만이면, 저온에서의 섬유강화 고무재료의 유연성이 감소되어 내한성이 만족스럽지 못하게 되고, 2500을 초과하면 고온에서의 섬유강화 고무재료의 열화가 진행되어 내열성이 좋지않게 된다. 에폭시 당량이 500~5000 이면, 내한성, 내열성이 함께 우수해져서 광범위한 온도영역에서 사용가능한 섬유강화 고무재료가 얻어진다.

본 발명의 에폭시 수지에 배합되는 경화제의 구체적인 예로는, 지방족 아민, 방향족 아민, 디시안디아미드, 폴리아미드, 산무수물, 페놀, 이미다졸, 및 산히드라디드 등이 있다. 이 중에서도, 지방족 아민이나 폴리아미드는 유연한 섬유강화 고무재료를 얻기 용이하기 때문에, 바람직하게 배합된다.

본 발명에 있어서는, 물, 에탄올, 톨루엔, 아세톤, 메틸에틸케톤 등의 용매를 액상고무중에 실질적으로 함유하지 않는 것이 필요하다. 이들이 액상고무중에 함유되면, 프리프레그중의 액상고무를 가열등으로 가교시키는 경우, 용매가 휘발되기 때문에 섬유강화 고무재료중에 공극이 발생하기 쉽다. 공극내부에는 강화섬유의 단섬유끼리가 마찰하게되어 결과적으로 섬유강화 고무재료의 내굴곡 피로성이 손상된다. 용매가 함유되지 않는 액상고무를 함침시킨 프리프레그를 사용하여, 우선 실용적인 내구성을 보유하는 타이어나 벨트가 얻어진다.

액상고무가 실질적으로 용매를 함유하지 않는다는 것은, 상기 불규합이 발생하지 않는 정도인 것을 의미하는데, 예를 들면 만일 일반적인 개념에 있어서 용매로 분류되어 얻어지는 성분을 함유하고 있는 것으로도, 액상고무에서 그 용매의 함량이 매우 적고, 그 용매의 비점 내지는 분해점이 충분히 높거나 또는 그 용매가 액상고무에 수소결합하는 등의 이유로 인해서, 일반적인 가공의 가열조건에서 액상고무에서 가스성분이 거의 발생하지 않으면, 실질적으로 용매를 함유하지 않는 것을 말한다.

특히 한정되지는 않지만, 액상고무가 실질적으로 용매를 함유하지 않는다는 것은, 전 액상고무중의 상기 용매의 함유량이 1중량% 이하인 것, 또는 그 용매의 비점 내지는 분해점 등의 가스성분이 발생하는 온도가 140℃이상(바람직하게는 160℃ 이상, 보다 바람직하게는 180℃ 이상)의 경우를 가리킨다.

액상고무의 각 원료성분의 제조공정에 있어서는, 자주 용매가 사용되지만 본 발명에서 액상고무중에 잔존하는 용매량은 전 액상고무중 0.8 중량% 이하가 좋고, 보다 바람직하게는 0.5 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.2 중량% 이하이다. 0.8 중량% 이하에 있으면 내굴곡성 피로성이 우수하고, 실용적인 내구성을 갖는 섬유강화 고무재료가 얻어진다.

본 발명에서는 필요에 따라 열가소성 수지, 열가소성 엘라스토머, 무기입자 등을 액상고무에 배합시켜도 좋다. 이들은 가교전 액상고무의 레오로신 제어, 가교후의 액상고무의 내마모성의 향상, 내균열 진전성의 향상 등, 액상고무의 개질에 유효하다.

열가소성 수지의 구체적인 예로는, 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리아릴렌옥시드, 폴리아릴레이트, 폴리이미드, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리카보네이트, 폴리초산비닐, 폴리스티렌, 폴리설폰, 폴리비닐아세탈, 폴리비닐알콜, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐포르말, 폴리페닐렌옥시드, 폴리페닐렌설피드, 폴리프로필렌, 폴리벤즈이미다졸, 폴리메타크릴산메틸 등이 있다. 이러한 열가소성 수지는 단독이나 복수로 혼합하여 배합할 수 있다.

또한, 열가소성 엘라스토머의 구체적인 예로는, 경화분절이 폴리스티렌, 연화분절이 부타디엔 또는 이소프렌인 스티렌계 열가소성 엘라스토머, 경화분절이 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌, 연화분절이 에틸렌-프로필렌 공중합체인 올레핀계 열가소성 엘라스토머, 연화분절이 신디오테틱 1,2-폴리부타디엔, 연화분절이 어태틱 1,2-폴리부타디엔인 부타디엔계 열가소성 엘라스토머, 경화분절이 단쇄 글리콜과 이소시아네이트의 반응에서 얻어지는 폴리우레탄, 연화분절이 장쇄 글리콜과 이소시아네이트의 반응에서 얻어지는 우레탄계 열가소성 엘라스토머, 경화분절이 방향족 폴리에스테르, 연화분절이 지방족 폴리에스테르 또는 폴리에테르인 에스테르계 열가소성 엘라스토머, 경화분절이 폴리아미드, 연화분절이 폴리에스테르 또는 폴리에테르인 아미드계 열가소성 엘라스토머 등이 있다. 이러한 열가소성 엘라스토머는 단독이나 복수로 혼합하여 배합할 수 있다.

또한 본 발명에서 이러한 열가소성 수지와 열가소성 엘라스토머는 혼합하여 배합할 수 있다.

열가소성 수지 및/또는 열가소성 엘라스토머는 액상고무 100 중량%에 대하여, 1~20중량% 배합하는 것이 좋고, 바람직하게는 2~15 중량% 배합하는 것이 좋다. 1중량% 미만이면, 상기 개질효과가 충분하게 발휘되지 않는다. 20 중량%를 초과하면, 액상고무의 점도가 상승하여 프리프레그에 액상고무의 미함침부가 생기게 된다. 이러한 경우는 공극내부에 강화섬유의 단섬유끼리의 마찰에 의해 섬유강화 고무재료의 내굴곡 피로성이 만족스럽지 않게 된다.

더욱이, 무기입자의 구체적인 예로는, 알루미나, 탄소블럭, 카오린, 규산알루미늄, 규산칼슘, 규산마그네슘, 산화티탄, 삼산화안티몬, 실리카, 수산화알루미늄, 수산화칼슘, 수산화마그네슘, 활석, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 벤토나이트, 마이카, 몬모릴로나이트 등이 있다. 이러한 무기입자는 단독이나 복수로 혼합하여 배합할 수 있다. 이중에서도, 카본블랙은 고무재료의 내마모성을 향상시키는 데 유효해서 바람직하다.

여기에서, 무기입자는 액상고무 100 중량%에 대하여 1~20 중량% 배합하는 것이 좋고, 바람직하게는 2~15중량% 배합하는 것이 좋다. 1 중량% 미만이면, 개질효과가 충분하게 발휘되지 않게 되고, 20중량%를 초과하면 액상고무를 강화섬유에 함침시킨 경우에 단섬유의 표면이 무기입자에 의해 손상이 생기고, 내굴곡 피로성이 만족스럽지 못하게 된다.

본 발명에 있어서, 강화섬유로는 장섬유, 직물, 꼬아진 끈, 토우, 니트, 마트로 이루어진 군에서부터 선택되는 1종 이상의 형태를 사용할 수 있다. 강화섬유로는, 아라미드섬유, 글라스섬유, 탄소섬유, 나일론섬유, 폴리에스테르섬유 등이 있다. 이들 중에서도, 탄소섬유는 고강도, 고탄성율을 보유하는 섬유이고, 또 내열성이나 내수성이 우수하기 때문에 바람직하게 사용된다. 또한, 동력전달벨트에 사용하는 경우에는 섬유방향과 벨트의 전동방향을 일치시키도록 하면, 치수안정성이 우수한 동력전달벨트가 얻어지기 때문에 좋다.

탄소섬유는 그 인장강도가 4000MPa 이상인 것이 좋고, 보다 바람직하게는 4400MPa 이상의 것이 좋고, 가장 바람직하게는 4500MPa 이상이 좋다. 강도가 4000MPa 미만이면, 섬유강화 고무재료에 큰 부하가 인가된 경우에 탄소섬유가 파쇄하는 일이 있다. 탄소섬유는 그 인장강도가 5000MPa이면, 본 발명의 효과를 충분하게 발현할 가능성이 많아지게 된다. 또한, 탄소섬유는 그 파단신도가 1.6% 이상인 것이 좋고, 보다 바람직하게는 1.8% 이상인 것이 좋다. 신도가 1.6% 미만이면, 섬유강화 고무재료가 변위가 큰 굴곡변형을 받게되는 경우에 탄소섬유가 파쇄하는 일이 있다. 탄소섬유는 그 파단신도가 2.2% 이면, 본 발명의 효과를 충분하게 발현할 가능성이 많아지게 된다.

더욱이, 탄소섬유는 그 가닥의 단섬유수가 1000~20000이 좋고, 바람직하게는 2000~15000, 보다 바람직하게는 3000~12000이 좋다. 1000 미만이면, 보강효과가 만족스럽지 않게 되고, 20000을 초과하면 강화섬유에 액상 고무의 미함침부가 발생하여, 내굴곡 피로성이 만족스럽지 않게된다.

본 발명의 프리프레그중의 강화섬유의 함유량은 20~80중량%이 좋고, 바람직하게는 30~70중량%가 좋다. 또한, 하한치에 대해서는 50중량% 이상이 더욱 바람직하며, 60중량% 이상이 특히 바람직하다. 20중량% 미만이면, 보강효과가 불충분해지기 때문에, 섬유강화 고무재료의 치수안정성이 만족스럽지 못하게 된다. 그리고, 80중량%를 초과하면, 단섬유끼리의 마찰에 의해 섬유강화 고무재료의 내굴곡 피로성이 좋지 않게된다.

본 발명의 프리프레그는 액상고무를 이형지상에 균일하게 도포하여 필름을 만들고, 강화섬유의 양면을 이 필름에 끼워넣어서 가열, 가압하여 강화섬유에 함침시키는 방법, 특개평 9-255799호 공보에 개시되어 있는 것과 같이 홈이 부착된 롤러를 사용하여 액상고무를 홈부에 유입시키고, 강화섬유를 홈부에 접촉시켜서 액상고무를 함침시키는 방법 등으로 제조할 수 있다.

이 때의 액상고무의 함침온도는 140℃ 이하가 바람직하고, 130℃ 이하가 더욱 바람직하며, 120℃ 이하가 특히 바람직하다. 그러나, 점도안정성과 함침성의 양립을 고려하면 실제적으로는 40~100℃로 하는 것이 좋고, 바람직하게는 50~90℃, 보다 바람직하게는 60~80℃로 하는 것이 좋다. 40℃ 미만이면, 액상고무의 점도가 지나치게 높아서, 미함침부가 발생하게 되고, 140℃를 초과하면 액상고무의 점도가 지나치게 낮아져서 결손부가 발생하게 된다.

본 발명에 있어서 섬유강화 고무재료는 프리프레그중의 고무성분을 가열, 가압등으로 가교시킴으로써 얻어진다. 또한, 고무를 가교시키는 방법으로는 프레스기 등에 의한 가열, 가압하는 것 이외에 전자선 조사, 감마선 조사, 자외선 조사 등이 있다.

본 발명에 있어서 섬유강화 고무재료는 고무성분이 강화섬유에 함침된 프리프레그등으로 이루어진 심재에 의해, 고무성분을 함유한 기재가 보강된 것이 있다. 이러한 섬유강화 고무재료에서, 심재는 기재에 치수안정성을 부여하기 위한 것이고, 기재는 심재를 외부와의 마모 등으로부터 보호하기 위한 것이다. 미리 고무성분이 함침된 프리프레그로 이루어진 심재내에서는 강화섬유의 단섬유끼리의 마찰에 의해 피로가 방지되고 있다. 이 때문에, 섬유강화 고무재료는 내굴곡 피로성이 우수하게 된다.

심재에 함유되는 고무성분에는 액상고무, 고형고무 중 어느 것을 사용할 수 있지만, 강화섬유속으로의 함침성이 우수하다는 이유에서, 액상고무가 바람직하게 사용된다. 또한, 기재에 함유되는 고무성분에는 액상고무, 고형고무 중 어느것을 사용할 수 있지만, 제조시에 시트상 등의 형태로 이용할 수 있고, 취급성이 우수하다는 이유에서 고형고무가 바람직하게 사용된다.

본 발명의 심재 및 기재에 함유되는 고무성분의 구체적인 예로는, 아크릴고무, 아크릴로니트릴-부타디엔고무, 이소프렌고무, 우레탄고무, 에틸렌-프로필렌고무, 에피클로로히드린고무, 클로로프렌고무, 실리콘고무, 스티렌-부타디엔고무, 다황화고무, 부타디엔고무, 부틸고무, 불소고무, 천연고무, 클로로설폰화에틸렌고무 등이 있다.

이러한 고무성분 중에서도, 아크릴로니트릴-부타디엔고무는 내유성이 요구되는 용도에 적당하다. 또한, 아크릴로니트릴-부타디엔고무로는 열화화되기 쉬운 불포화 결합의 일부를 수소첨가로 포화시킨, 소위 수소화 아크릴로니트릴-부타디엔고무를 사용하는 것이 좋다. 한편, 우레탄고무는 내마모성이 요구되는 용도에 적당하고, 클로로프렌고무는 내후성이 요구되는 용도에 적당하다.

본 발명에 있어서는, 상기 심재와 기재가 동종류의 고무성분을 함유하고 있는 것이 좋다. 상기 심재와 기재에 동종류의 고무성분이 함유되면 심재와 기재의 계면의 접착이 강력하게 되어, 반복 굴곡변형을 부여해도 계면이 박리되기 어렵게 된다. 이 때문에, 내굴곡 피로성이 우수한 섬유강화 고무재료가 얻어진다.

본 발명에 있어서, 고무성분이 「동종류」라는 것은 비교대상인 고무성분이 동일한 종류에 속하는 것을 말한다. 여기에서, 「종류」라는 것은, 고무성분의 화학구조에 의한 분류, 즉 아크릴고무, 아크릴로니트릴-부타디엔고무, 이소프렌고무, 우레탄고무, 에틸렌-프로필렌고무, 에피클로로히드린고무, 클로로프렌고무, 실리콘고무, 스티렌-부타디엔고무, 다황화고무, 부타디엔고무, 부틸고무, 불소고무로 분류된 경우의 각 「종류」를 말한다(또한, 본 분류에서는 천연고무는 이소프렌고무에 함유된다).

바꾸어말하면, 비교대상인 고무성분의 전구체인 중합체 반복단위가 화학식상 동종인 경우에, 비교대상의 고무성분은 「동종류」가 된다. 따라서, 반복단위 입체배좌나 기하배치(시스체, 트랜스체 등), 그 배열순서(랜덤중합, 블럭중합 등), 반복단위의 수(중합도), 반복단위의 비율(중합비)에 따라서는 달라지지 않고, 화학식상 같은 종류로 분류되는 한 「동종류」라고 한다. 그러므로, 이러한 분류는 비교대상인 고무성분이 액상고무인 것과 고형고무인 것에 상관없이 일반적으로 결정된 다.

본 발명에 있어서, 상기 심재에 함유되는 고무성분과 동종류의 고무성분은 상기 기재에 함유되는 전 고무성분 100중량%중, 50중량%이상, 바람직하게는 65중량%이상, 보다 바람직하게는 75중량% 이상, 더욱 바람직하게는 90중량%이상 함유되는 것이 좋다. 50중량% 이상이면, 심재와 기재의 계면이 박리되기 어려워진다. 이 때문에, 내굴곡 피로성이 우수한 섬유강화 고무재료가 얻어진다.

본 발명에 있어서, 상기 기재에 함유되는 고무성분과 동종류의 고무성분은 상기 심재에 함유되는 전고무성분 100중량%중, 50중량% 이상, 바람직하게는 65중량% 이상, 보다 바람직하게는 75중량% 이상, 더욱 바람직하게는 90중량% 이상 함유되는 것이 좋다. 50중량% 이상이면, 심재와 기재의 계면이 박리되기 어려워진다. 이 때문에, 내굴곡 피로성이 우수한 섬유강화 고무재료가 얻어진다.

상기 심재와 기재에 있어서, 단량체 잔기율의 차가 작은 것이 좋다. 특히, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무를 동종류의 고무성분으로 함유시키는 경우에는, 계면의 접착력이 높아지게 된다는 이유에서, 상기 심재에 함유되는 전고무성분 100중량%중(동종류의 고무나 기타종류의 고무를 함유함)의 니트릴기 함유율과 상기 기재에 함유되는 전고무성분 100중량%중의 니트릴기 함유율의 차가 작은 것이 좋다. 이러한 함유율차는 10중량% 이하, 바람직하게는 5중량% 이하, 더욱 바람직하게는 2중량% 이하인 것이 바람직하다. 동종 고무의 공중합 조성율차에 있어서, 상기 함유율차의 상한치를 만족시키는 것이 좋다.

또한, 상기 심재와 기재에 있어서, 아크릴로니트릴-부타디엔고무를 동종류의 고무성분으로 함유시키는 경우에는, 계면의 접착력이 견고하다는 이유에서 양자가 동형에 속하는 것이 바람직하다. 여기에서, 「형」이라는 것은, 아크릴로니트릴-부타디엔고무가 그 결합 니트릴량(중량%)으로, 24% 이하의 저니트릴형, 25~30%의 중니트릴형, 31~35%의 중고니트릴형, 36~42%의 고니트릴형, 43% 이상의 최고니트릴형으로 분류되는 경우의 각 「형」을 말한다.

본 발명에서는, 섬유강화 고무재료를 제조하는 경우, 프리프레그의 표면에 RFL 접착제(레졸시놀-포름알데히드 수지와 고무라텍스의 혼합물)을 미리 도포해 두는 것이 바람직하다. RFL 접착제를 사용하면, 프리프레그로 이루어진 심재와 고무성분을 함유한 기재의 계면의 접착력이 견고하고, 내굴곡 피로성이 우수한 섬유강화 고무재료가 얻어진다.

RFL 접착제는, 예를 들면 수산화나트륨 등으로 알칼리성을 띠는 수용액에 레졸시놀-포름알데히드를 첨가하고, 실온 25℃에서 수시간 정치하여 레졸시놀과 포름알데히드의 초기축합물을 얻은 후, 고무라텍스를 더 배합함으로써 얻을 수 있다.

고무라텍스의 구체적인 예로는, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무라텍스, 클로로프렌 고무라텍스, 스티렌-부타디엔 고무라텍스, 천연고무라텍스, 비닐피리딘-스티렌-부타디엔 고무라텍스, 부타디엔 고무라텍스 등이 있다. 이중에서도, 비닐피리딘-스티렌-부타디엔 고무라텍스는 심재와 기재의 계면의 접착성이 강화되어, 내굴곡 피로성을 향상시키는 것에 유효하다.

RFL 접착제는 수계 접착제이기 때문에, 프리프레그의 표면에 부착된 후, 가열건조에 의해서 수분을 제거하므로 섬유강화 고무재료의 제조에 사용하는 것이 좋다.

수분제거후의 RFL 접착제의 부착량은 프리프레그에 대하여 1~30중량%인 것이 좋고, 바람직하게는 2~20중량%, 보다 바람직하게는 3~10중량%인 것이 좋다. 1중량% 미만이면, 심재와 기재의 계면의 접착력이 별로 개선되지 않으며, 30중량% 이상을 초과하면, 섬유강화 고무재료의 유연성이 만족스럽지 않게된다.

도1은 본 발명의 섬유강화 고무재료의 일 예에 관한 단면도이다.

도2는 본 발명의 섬유강화 고무재료의 다른 예에 관한 단면도이다.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

(1), (11): 심재

(2), (12): 기재

(3), (13): 강화섬유의 단섬유

(14): RFL계 접착제

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 섬유 강화고무재료의 실시예를 설명한다.

도1은 본 발명의 섬유강화고무재료의 일예에 관한 단면도를 나타내고, 고무를 함유한 기재(2)가 고무를 강화섬유에 함침시킨 프리프레그로 이루어진 심재(1)로 보강되어 있는 상태를 나타낸다. 강화섬유의 단섬유(3)는 함침시킨 고무에 의해 피복되어 있어서 마찰에 의한 피로가 방지된다.

도2는 본 발명의 섬유강화 고무재료의 다른 일예에 관한 단면도를 나타내고 있는 것으로, 고무를 함유한 기재(12)가 표면이 RFL계 접착제(14)로 피복되어, 고무를 강화섬유에 함침시킨 프리프레그로 이루어진 심재(11)로 보강되어 있는 상태를 나타낸다. 강화섬유의 단섬유(13)는 함침시킨 고무에 의해 피복되어 있어서, 마찰에 의한 피로가 방지된다.

본 발명에 있어서, 동력전달 벨트는 다음과 같은 방법으로 제조할 수 있다.

예를 들면, 금속제드럼에 상기와 같은 제법으로 얻어진 프리프레그를 말아서 부착시키고, 가열, 가압에 의해 가교시킨 후, 원통상의 성형체를 금속제 드럼에서 벗겨내어 둥글게 잘라서 소정의 폭으로 하는 방법, 또는 상기와 같은 고형 고무시트를 금속제 드럼에 말아서 부착한 다음, 그 위에서부터 프리프레그를 말아서 부착하고, 다시 그 위에서부터 고형 고무시트를 말아서 부착하고, 가열, 가압으로 가교시킨 후, 원통상의 성형체를 금속제 드럼에서 벗겨내고, 둥글게 잘라서 소정의 폭으로 하는 방법 등이 있다. 또한, 전자의 방법보다도, 후자의 방법에 의한 쪽이 강화섬유가 외부에서 보호되는, 동력전달 벨트가 얻어지기 때문에 바람직하다.

실시예1~14

본 실시예에서는 이하의 원재료를 사용하였다.

(1) 액상 중합체

(a) 수산기말단 폴리부타디엔:

R-45HT(출광석유화학 주식회사 제품) 수평균분자량 2800

(b) 카르복실기 말단 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체:

CTBN1300*31(우부흥산 주식회사 제품) 수평균분자량 3500

(2) 가교제

(a) 블럭 이소시아네이트(블럭화 디페닐메탄디이소시아네이트):

코로네이트 2512(일본 폴리우레탄 공업 주식회사 제품)

(b) 테트라글리시딜디아미노디페닐메탄:

스미에폭시 ELM434(주우화학공업 주식회사 제품)

(3) 에폭시 수지

(a) 폴리프로필렌글리콜디글리시딜에테르:

데나콜 EX-931(나가세화성공업 주식회사 제품) 에폭시당량 530

(b) 다이머산과 디글리시딜에스테르:

에피코드 871(유화셀 에폭시 주식회사 제품) 에폭시당량 430

(c) 피마자유의 폴리글리시딜에테르:

헤록시 505(유화셀 에폭시 주식회사 제품) 에폭시당량 600

(4) 경화제

(a) 디시안디아미드:

DICY-7(유화셀 에폭시 주식회사 제품)

(b) 폴리옥시프로필렌아민:

D-2000(데파손 케미컬 주식회사 제품)

(5) 경화촉진제

(a) 3-(3,4-디클로로페닐)-1,1-디메틸우레아:

DCMU-99(보토속화학공업 주식회사 제품)

(6) 열가소성 수지

(a) 폴리비닐부티랄:

에스레크 BM-S(적화화학공업 주식회사 제품)

(7) 열가소성 엘라스토머

(a) 스티렌계 열가소성 엘라스토머:

크레이톤 FG1901X(델화학주식회사 제품)

(8) 탄소섬유

(a) 토우카 T700S-12K-50C(도레이 주식회사 제품)

인장강도 4900MPa 파단신도 2.1% 단섬유수 12000

다음의 (1)에서 (3)에 표시된 순서로 섬유강화 고무재료의 제조와 평가를 행하였다.

(1) 액상고무의 제조

각 원료를 표1~4에 표시한 조성비로 혼련기내에서 혼련하여 액상고무를 제조하였다.

또한, 얻어진 액상고무의 점도를 다음에 표시한 방법으로 측정하였다. 즉, 직경이 40mm의 알루미늄으로 만들어진 원형판 2개를 그 간격이 1mm로 평행하게 설정하고, 그 2개의 원형판의 극간을 액상고무로 채웠다. 분위기온도를 70℃로 일정하게 되도록 조절한 후, 주파수 0.5Hz에서 원형판을 왕복회전운동시켰다. 이 때, 원형판에 걸리는 토크값을 검출하고, 이것으로 70℃에서 액상고무의 점도를 산출하였다.

여기에서, 점도의 측정장치로는 " ARES "(Rheometrics Scientific사 제품)를 이용하였다.

(2) 섬유강화 고무재료의 제조

(1)에서 얻은 액상고무를 코터를 이용하여, 이형지상에 두께가 균일하도록 도포하여 필름(압력 52g/㎡)로 하였다.

다음에, 같은 방향으로 끌어서 배치한 탄소섬유(압력 190g/㎡)를 이 필름에 양면에서 끼워넣어 80℃로 가열, 가압하여 액상고무를 함침시킨 프리프레그를 얻었다.

이 프리프레그를 섬유방향과 동일한 방향에 일치하도록 32층 적층시킨 후, 프레스기를 이용하여 온도 140℃, 압력 0.294MPa, 시간 30분의 조건에서 프리프레그중의 액상고무를 가교시켜, 섬유강화 고무재료로 하였다.

(3) 내굴곡 피로성의 평가

(2)에서 얻은 섬유강화 고무재료에서 두께 6.35mm, 폭 6.35mm, 길이 76.2mm의 시험편을 잘라두었다. 이 때, 시험편의 장축방향과 섬유방향이 일치하도록 하였다.

시험편을 실온에서 섬유방향에 수직으로, 진폭 3mm, 주파수 5Hz에서 10만회 굴곡시킨 후, 섬유방향의 인장강도를 측정하였다. 굴곡피로후의 인장강도(Ta)와 굴곡피로전의 인장강도(Tb)의 비를 인장강도 보존율(=Ta/Tb)로 하고, 섬유강화 고무재료의 내굴곡 피로성의 지표로 하였다.

얻어진 결과를 표5~6에 표시하였다. 이것으로, 실시예1~7에 표시한 섬유강화 고무재료는 실시예8~14예에 표시한것 보다도, 내굴곡 피로성이 보다 충분하게 개선되어 있고, 타이어나 벨트용의 재료로 좀더 실용적인 것으로 판명되었다.

실시예15~25

본 실시예에서는 이하의 원료를 사용하였다.

(1) 액상 중합체

(a) 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체:

NIPOL 1312(니폰제온 주식회사 제품)

수평균분자량 2,000, 결합니트릴량 34중량%, 반응성 관능기 없음.

(b) 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체:

NIPOL DN601(니폰제온 주식회사 제품)

수평균분자량 2,000, 결합니트릴량 28중량%, 카르복실기 함유

(c) 폴리이소프렌:

LIR-30(크라레 주식회사 제품)

수평균분자량 2900, 반응성 관능기 없음.

(d) 폴리부타디엔:

R-45HT(출광석유화학주식회사 제품)

수평균분자량 2,800, 수산기 함유

(2) 가교제

(a) 유황:

산펠 EX(삼신화학공업 주식회사 제품)

(b) 산화아연:

활성아연화 AZO(정동화학공업 주식회사 제품)

(c) 스테아린산:

스테아린산 300(신일본이화 주식회사 제품)

(d) 메르캡토벤조티아졸:

산세라-M(삼신화학공업 주식회사 제품)

(e) 테트라글리시딜디아미노디페닐메탄:

스미에폭시 ELM 434(주우화학 주식회사 제품)

(f) 블럭 이소시아네이트(블럭화 헥산디이소시아네이트):

데스모듈 TPLS2759(주우바이엘 우레탄 주식회사 제품)

(3) 열가소성 엘라스토머:

(a) 스티렌계 열가소성 엘라스토머:

크레이톤 G1650(셀 화학주식회사 제품)

(4) 고형고무

(a) 아크릴로니트릴-부타디엔 고무:

NIPOL 1043(니폰제온 주식회사 제품) 결합니트릴량 29중량%

(b) 아크릴로니트릴-부타디엔 고무:

NIPOL DN002(니폰제온 주식회사 제품) 결합니트릴량 53중량%

(c) 이소프렌 고무:

NIPOL IR2200(니폰제온 주식회사 제품)

(d) 부타디엔 고무:

NIPOL BR1200(니폰제온 주식회사 제품)

(e) 유황:

산펠 EX(삼신화학공업 주식회사 제품)

(f) 산화아연:

활성아연화 AZO(정동화학공업 주시고히사 제품)

(g) 스테아린산:

스테아린산 300(신일본이화 주식회사 제품)

(h) 메르캡토벤조티아졸:

산세라-M(삼신화학공업 주식회사 제품)

(4) 탄소섬유

(a) 메르캡토 T700S-12K-50C(도레이 주식회사 제품)

인장강도 4900MPa 파단신도 2.1% 단섬유수 12000

다음의 (1)~(3)에 표시한 순서로 섬유강화 고무재료의 제조와 평가를 행하였다.

(1) 토우 프리프레그의 제조

각 원료를 표7에 표시한 조성비로 혼련기내에서 혼련하여 액상 고무를 제조하였다. 홈이 부착된 회전롤러의 홈내에 70℃의 분위기중에서 예열해둔 액상고무를 유입시키고, 탄소섬유속을 10m/분의 속도로 반송하면서, 홈내에 도입하고 섬유속중에 액상고무를 함침시켜, 소위 토우 프리프레그를 얻었다. 토우 프리프레그중의 액상고무의 함유량은 40중량%였다.

(2) 코드의 제조

(1)에서 얻은 토우 프리프레그에 10회/10cm의 꼬임을 가하여, 표8에 표시한 조성의 RFL계 접착제를 저축한 욕조내를 통과시켜서, 접착제를 표면에 부착시키고, 또 150℃로 온도 조절된 가열건조로내를 통과시켜서, 접착제에 함유되어 있는 수분을 제거한 코드(심재)를 얻었다. 여기에, 토우 프리프레그에 대한 RFL계 접착제의 부착량은 5중량%(수분제거후)였다.

(3) 섬유강화 고무재료의 제조

(2)에서 얻은 코드를 길이 15cm로 잘라두고, 그 코드의 끝 10mm를 표9에 표시한 조성의 세로 3cm, 가로 3cm, 두께 3mm의 고형고무시트(기재)의 양면에 끼워넣었다. 일체화한 코드와 고무시트를 프레스기내에서 온도 150℃, 압력 0.294MPa, 시간 30분간 조건에서 가황하여 시험편으로 하였다.

시험편의 고무시트부를 치구로 끼워넣어서 고정시키고, 인발시험기에서 코드의 끝을 연직방향으로 5mm/s의 속도로 뽑아내었다. 이 때의 인발에 있어서 필요한 외력(kg/10mm)을 기재와 심재의 계면에서의 접착력으로 하였다. 또한, 여기에서는 인발시험기로 INSTRON 4208(INSTRONㆍJAPAN사 제품)을 사용하였다.

얻어진 결과를 표10에 표시하였다. 이것에 의해, 기재(고무시트)와 심재(코드)가 동일한 종류의 고무성분을 함유하는 것이면, 기재와 심재의 계면의 접착력이 보다 우수해지고, 또 아크릴로니트릴-부타디엔 고무를 사용한 경우는 기재와 심재에 있어서 아크릴로니트릴-부타디엔 고무의 결합 니트릴량의 차가 작지 않게 되어 보다 접착력이 향상되는 것으로 판명되었다.

액상고무의 조성

	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4
R-45HT	100	100	-	-
CTBN 1300 * 31	-	-	100	100
코로네이트 2512	18	18	-	-
스미에폭시 ELM 434	-	-	6	6
에스레크 BM-S	5	-	2	-
크레이톤 FG 1901X	-	20	-	10

(표 중 수치의 단위는 중량부수)

액상고무의 조성

	실시예5	실시예6	실시예7
데나콜 EX-931	50	-	-
에피코드 871	50	50	100
헤록시 505	-	50	-
DICY-7	2	2	1
D-2000	-	-	30
DCMU-99	2	2	1
에스레크 BM-S	8	-	5
크레이톤 FG 1901X	-	3	-

(표중 수치의 단위는 중량부수)

액상고무의 조성

	실시예8	실시예9	실시예10	실시예11
R-45HT	100	100	-	-
CTBN 1300 * 31	-	-	100	100
코로네이트 2512	18	18	-	-
스미에폭시 ELM 434	-	-	6	6
에스레크 BM-S	2	-	34	-
크레이톤 FG 1901X	-	38	-	2
톨루엔	20	-	-	25

(표 중 수치의 단위는 중량부수)

액상고무의 조성

	실시예12	실시예13	실시예14
데나콜 EX-931	50	-	-
에피코드 871	50	50	100
헤록시 505	-	50	-
DICY-7	2	2	1
D-2000	-	-	30
DCMU-99	2	2	1
에스레크 BM-S	2	-	25
크레이톤 FG 1901X	-	30	-
톨루엔	15	-	-

(표중 수치의 단위는 중량부수)

내구성 평가결과

	70℃에서의 액상고무조성물의 점도 (Paㆍs)	인장강도 보존율 (Ta/Tb)
실시예1	0.05	0.82
실시예2	83	0.81
실시예3	0.20	0.87
실시예4	41	0.86
실시예5	0.65	0.90
실시예6	1.3	0.96
실시예7	0.95	0.92

내구성 평가결과

	70℃에서의 액상고무조성물의 점도 (Paㆍs)	인장강도 보존율 (Ta/Tb)
실시예8	0.003	0.56
실시예9	150	0.53
실시예10	210	0.48
실시예11	0.005	0.67
실시예12	0.002	0.45
실시예13	170	0.51
실시예14	110	0.69

액상고무 조성

	조성1	조성2	조성3	조성4
NIPOL 1312	100	-	-	-
NIPOL DN 601	-	100	-	-
LIR-30	-	-	100	-
R-45HT	-	-	-	100
산펠 EX	15	-	15	-
활성아연화 AZO	5	-	5	-
스테아린산 300	1	-	1	-
산세라-M	1	-	1	-
ELM 434	-	12	-	-
TPLS 2759	-	-	-	15
크레이톤G1650	3	5	5	10

(표 중의 수치는 중량부수)

RFL조성

	중량부
연수	390
수산화나트륨 수용액 (농도: 10중량%)	6
레졸시놀	25
포름알데히드 수용액 (농도:37중량%)	25
아크릴로니트릴-부타디엔 고무라텍스	540
암모니아 수용액 (농도:28중량%)	14

고형고무 조성

	조성5	조성6	조성7	조성8
NIPOL 1043	100	-	-	-
NIPOL DN 002	-	100	-	-
NIPOL IR 2200	-	-	100	-
NIPOL BR 1220	-	-	-	100
산펠 EX	1.5	1.5	2.5	1.5
활성아연화 AZO	5	5	5	3
스테아린산 300	1	1	2	2
산세라-M	1	1	1	1

(표 중의 수치는 중량부수)

접착성 평가

	액상고무 조성	고형고무 조성	접착력 (kg/10mm)
실시예15	조성1	조성5	24.3
실시예16	조성1	조성6	22.0
실시예17	조성2	조성5	25.1
실시예18	조성2	조성6	21.8
실시예19	조성3	조성7	22.5
실시예20	조성4	조성8	23.5
실시예21	조성1	조성7	13.2
실시예22	조성2	조성8	15.4
실시예23	조성2	조성7	14.5
실시예24	조성3	조성5	13.1
실시예25	조성4	조성7	12.7

본 발명에 있어서는, 적당한 점도의 범위에 있고 또 실질적으로 용매를 함유하지 않는 액상고무를 강화섬유에 함침시키기 때문에, 프리프레그중에 미함침부나 결손부가 없다.

이 때문에, 프리프레그중의 액상고무를 가교시킨 섬유강화 고무재료에 있어서는, 단섬유끼리의 마찰이 방지되고 그 결과 단굴곡 피로성이 대폭 개선된다.

본 발명의 섬유강화 고무재료는 고무성분을 함유한 기재가 그 고무성분과 동일한 종류의 고무성분을 함유하는 심재에 의해 보강되기 때문에, 기재와 심재의 계면의 접착력이 강화된다. 이 때문에, 섬유강화 고무재료가 반복하여 변형되어도, 심재와 기재의 계면이 쉽게 박리되지 않고, 결과적으로 내굴곡 피로성이 대폭 개선된다.

본 발명의 섬유강화 고무재료는 타이어, 벨트, 호스 등의 고무자재로서 실용 적인 내굴곡 피로성을 보유하며, 탄소섬유가 갖는 치수안정성, 내열성, 내수성이 충분하게 발휘된다.

Claims (22)

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12. 고무성분이 강화섬유에 함침되어 있는 프리프레그로 이루어진 심재에 의해, 상기 고무성분과 동일한 종류의 고무성분을 함유하는 기재로 보강되어 있는 것을 특징으로 하는 섬유강화 고무재료.
13. 제12항에 있어서, 상기 동일한 종류의 고무성분은 아크릴로니트릴-부타디엔을 함유하는 것을 특징으로 하는 섬유강화 고무재료.
14. 제13항에 있어서, 상기 동일한 종류의 고무성분은 동형의 아크릴로니트릴-부타디엔고무를 함유하는 것을 특징으로 하는 섬유강화 고무재료.
15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 심재 및 기재의 각각에 있어서 전체 고무성분 100중량%중의 상기 동일한 종류의 고무성분의 함유량이 둘다 50~100중량%인 것을 특징으로 하는 섬유강화 고무재료.
16. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 심재의 고무성분의 단량체 잔기율과 기재의 고무성분의 단량체 잔기율과의 차가 10중량% 이하인 것을 특징으로 하는 섬유강화 고무재료.
17. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 심재에 함유되는 고무성분의 공중합조성비율과 기재에 함유되는 공중합조성비율의 차가 10중량% 이하인 것을 특징으로 하는 섬유강화 고무재료.
18. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 강화섬유는 탄소섬유인 것을 특징으로 하는 섬유강화 고무재료.
19. 제18항에 있어서, 탄소섬유의 인장강도는 4000MPa 이상인 것을 특징으로 하는 섬유강화 고무재료.
20. 제18항에 있어서, 탄소섬유의 파단신도는 1.6% 이상인 것을 특징으로 하는 섬유강화 고무재료.
21. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 섬유강화 고무재료를 이용한 타이어.
22. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 섬유강화 고무재료를 이용한 벨트.

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