JP2002201569A - ゴム補強用コード及び繊維強化ゴム材料 - Google Patents
ゴム補強用コード及び繊維強化ゴム材料Info
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- JP2002201569A JP2002201569A JP2001325060A JP2001325060A JP2002201569A JP 2002201569 A JP2002201569 A JP 2002201569A JP 2001325060 A JP2001325060 A JP 2001325060A JP 2001325060 A JP2001325060 A JP 2001325060A JP 2002201569 A JP2002201569 A JP 2002201569A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、優れた耐疲労性を発現し、タイヤ、
ベルト、ホース等の各種ゴム材料に好ましく使用でき
る、炭素繊維が使用されてなるゴム補強用コードおよび
繊維強化ゴム材料を提供せんとするものである。 【解決手段】本発明のゴム補強用コードは、結節強度が
５００ＭＰａ以上の炭素繊維束に、ゴムラテックスを含
む樹脂組成物が含浸されてなることを特徴とするもので
ある。また、本発明の繊維強化ゴム材料は、かかるゴム
補強用コードにより、ゴムを含んでなる基材が補強され
てなることを特徴とするものである。
ベルト、ホース等の各種ゴム材料に好ましく使用でき
る、炭素繊維が使用されてなるゴム補強用コードおよび
繊維強化ゴム材料を提供せんとするものである。 【解決手段】本発明のゴム補強用コードは、結節強度が
５００ＭＰａ以上の炭素繊維束に、ゴムラテックスを含
む樹脂組成物が含浸されてなることを特徴とするもので
ある。また、本発明の繊維強化ゴム材料は、かかるゴム
補強用コードにより、ゴムを含んでなる基材が補強され
てなることを特徴とするものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、タイヤ、ベルト、
ホース等の各種ゴム材料の補強材として好適に使用でき
るゴム補強用コード及び該ゴム補強用コードにより補強
されてなる繊維強化ゴム材料に関するものである。
ホース等の各種ゴム材料の補強材として好適に使用でき
るゴム補強用コード及び該ゴム補強用コードにより補強
されてなる繊維強化ゴム材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】タイヤ、ベルト、ホース等の各種ゴム材
料には、ナイロン繊維やポリエステル繊維等の有機繊維
とゴムからなる繊維強化ゴム材料が、実用的な耐疲労性
を有することから、広く利用されている。これらの繊維
強化ゴム材料は、ゴムを含んでなる基材が、撚りが付与
された強化繊維束の表層部に接着剤等を付着させてなる
コードにより補強されてなるものである。
料には、ナイロン繊維やポリエステル繊維等の有機繊維
とゴムからなる繊維強化ゴム材料が、実用的な耐疲労性
を有することから、広く利用されている。これらの繊維
強化ゴム材料は、ゴムを含んでなる基材が、撚りが付与
された強化繊維束の表層部に接着剤等を付着させてなる
コードにより補強されてなるものである。
【０００３】この強化繊維には、引張強度、引張弾性
率、耐熱性、耐水性、耐疲労性等の特性が要求される
が、中でも、外力による変形に耐性を持たせるため、耐
疲労性が重視される。
率、耐熱性、耐水性、耐疲労性等の特性が要求される
が、中でも、外力による変形に耐性を持たせるため、耐
疲労性が重視される。
【０００４】炭素繊維は、引張弾性率、引張強度、耐熱
性、耐水性が良好なことから、炭素繊維が用いられた繊
維強化ゴム材料は、寸法安定性、耐候性等に優れている
がが、かかる繊維強化ゴム材料は、単繊維同士の擦過に
よるコードの破断やコードとゴムとの界面において剥離
が生じやすく、耐疲労性に劣りやすい。
性、耐水性が良好なことから、炭素繊維が用いられた繊
維強化ゴム材料は、寸法安定性、耐候性等に優れている
がが、かかる繊維強化ゴム材料は、単繊維同士の擦過に
よるコードの破断やコードとゴムとの界面において剥離
が生じやすく、耐疲労性に劣りやすい。
【０００５】以上のような問題に対して、レゾルシノー
ル−ホルムアルデヒド樹脂、ゴムラテックス及びエポキ
シ樹脂を含む樹脂組成物を炭素繊維束に含浸させる手法
が特開昭５２−５６１８１号公報や特開昭６０−１８１
３６９号公報で開示されている。
ル−ホルムアルデヒド樹脂、ゴムラテックス及びエポキ
シ樹脂を含む樹脂組成物を炭素繊維束に含浸させる手法
が特開昭５２−５６１８１号公報や特開昭６０−１８１
３６９号公報で開示されている。
【０００６】しかしながら、これら手法によっても、ゴ
ム材料の用途に実用上問題のない耐疲労性を有するゴム
補強用炭素繊維コードは、充分に満足されるものが得ら
れていないのが現状である。
ム材料の用途に実用上問題のない耐疲労性を有するゴム
補強用炭素繊維コードは、充分に満足されるものが得ら
れていないのが現状である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
技術の背景に鑑み、優れた耐疲労性を発現し、タイヤ、
ベルト、ホース等の各種ゴム材料に好ましく使用でき
る、炭素繊維が使用されてなるゴム補強用コードおよび
繊維強化ゴム材料を提供せんとするものである。
技術の背景に鑑み、優れた耐疲労性を発現し、タイヤ、
ベルト、ホース等の各種ゴム材料に好ましく使用でき
る、炭素繊維が使用されてなるゴム補強用コードおよび
繊維強化ゴム材料を提供せんとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる課題を
解決するために、次のような手段を採用する。すなわ
ち、本発明のゴム補強用コードは、結節強度が５００Ｍ
Ｐａ以上の炭素繊維束に、ゴムラテックスを含む樹脂組
成物が含浸されてなることを特徴とするものである。
解決するために、次のような手段を採用する。すなわ
ち、本発明のゴム補強用コードは、結節強度が５００Ｍ
Ｐａ以上の炭素繊維束に、ゴムラテックスを含む樹脂組
成物が含浸されてなることを特徴とするものである。
【０００９】また、本発明の繊維強化ゴム材料は、かか
るゴム補強用コードにより、ゴムを含んでなる基材が補
強されてなることを特徴とするものである。
るゴム補強用コードにより、ゴムを含んでなる基材が補
強されてなることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明者らは、結節強度が一定値
以上である炭素繊維束に、ゴムラテックスを含む樹脂組
成物が含浸されてなるゴム補強用コード（以下、単にコ
ードという）でゴムを含んでなる基材を補強することに
より、高弾性率・高強度を有しながら、意外にも従来に
なく、屈曲変形に対する耐疲労性（以下、単に屈曲変形
という）に優れた繊維強化ゴム材料が得られることを見
出したものである。
以上である炭素繊維束に、ゴムラテックスを含む樹脂組
成物が含浸されてなるゴム補強用コード（以下、単にコ
ードという）でゴムを含んでなる基材を補強することに
より、高弾性率・高強度を有しながら、意外にも従来に
なく、屈曲変形に対する耐疲労性（以下、単に屈曲変形
という）に優れた繊維強化ゴム材料が得られることを見
出したものである。
【００１１】本発明において用いる炭素繊維束は、その
結節強度が５００ＭＰａ以上であることが必要であり、
好ましくは６００ＭＰａ以上、より好ましくは７００Ｍ
Ｐａ以上であるのが良い。５００ＭＰａ未満であると、
耐疲労性が不足しがちとなり、タイヤ、ベルト等の用途
に使用できないことがある。特に、結節強度が７５０Ｍ
Ｐａあれば、本発明の効果を奏するに当たり、十分であ
ることが多い。
結節強度が５００ＭＰａ以上であることが必要であり、
好ましくは６００ＭＰａ以上、より好ましくは７００Ｍ
Ｐａ以上であるのが良い。５００ＭＰａ未満であると、
耐疲労性が不足しがちとなり、タイヤ、ベルト等の用途
に使用できないことがある。特に、結節強度が７５０Ｍ
Ｐａあれば、本発明の効果を奏するに当たり、十分であ
ることが多い。
【００１２】本発明による繊維強化ゴム材料が、強化繊
維として炭素繊維を用いるにもかかわらず耐疲労性に優
れたものとなる原因は、上記したような結節強度が特定
値以上の炭素繊維束を用いること及びゴムラテックスを
含有する柔軟な樹脂によって単繊維が保護されることの
組み合わせにより、単繊維同士の摩擦損傷が相乗効果的
に抑えられたことによるものと推定される。
維として炭素繊維を用いるにもかかわらず耐疲労性に優
れたものとなる原因は、上記したような結節強度が特定
値以上の炭素繊維束を用いること及びゴムラテックスを
含有する柔軟な樹脂によって単繊維が保護されることの
組み合わせにより、単繊維同士の摩擦損傷が相乗効果的
に抑えられたことによるものと推定される。
【００１３】本発明において、炭素繊維束は、それを構
成する単繊維の断面形状が、実質的に真円状であるのが
良い。単繊維の断面形状が、それ以外の形状、例えば、
楕円状、空豆状、三つ葉状等であると、単繊維同士の擦
過が生じ易くなり、炭素繊維束の結節強度が不足するこ
とがある。
成する単繊維の断面形状が、実質的に真円状であるのが
良い。単繊維の断面形状が、それ以外の形状、例えば、
楕円状、空豆状、三つ葉状等であると、単繊維同士の擦
過が生じ易くなり、炭素繊維束の結節強度が不足するこ
とがある。
【００１４】ここに「実質的に真円状である」とは、単
繊維の断面の外接円の半径Ｒと内接円の半径ｒの比（＝
Ｒ／ｒ）で定義される断面変形度が、１〜１．１の範囲
内であることをいう。
繊維の断面の外接円の半径Ｒと内接円の半径ｒの比（＝
Ｒ／ｒ）で定義される断面変形度が、１〜１．１の範囲
内であることをいう。
【００１５】また、炭素繊維表面がより平滑である方
が、耐疲労性に優れた炭素繊維強化ゴム材料を得るため
に好ましい。具体的には、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）に
より後述する方法により測定される表面積比が１．００
〜１．１０である炭素繊維を用いることが耐屈曲疲労性
向上のため好ましいことがわかった。かかる表面積比は
炭素繊維の表面の実表面積と投影面積との比で、繊維表
面の粗さの度合いを表しており、表面積比が１に近づく
ほど断面が真円に近いことを示している。炭素繊維表面
に凹凸がまったくない場合に１．００となる。繊維表面
が滑らかであるほど、成形中に繊維間に樹脂が入りやす
く、結果として単繊維が個別に分散されやすくなる。そ
の意味で、表面積比が１．００〜１．０５であれば特に
好ましい。表面積比が１．１０を越えると耐疲労特性が
不十分となりやすい。※また、前記炭素繊維束は、その
目付が０．５〜１．２ｇ／ｍ、好ましくは０．６〜１．
１ｇ／ｍ、より好ましくは０．７〜１．０ｇ／ｍである
のが良い。０．５ｇ／ｍ未満であると、ゴム材料の補強
効果が不足することがあり、１．２ｇ／ｍを越えると、
コードに樹脂組成物が充分に含浸されないことがある。
が、耐疲労性に優れた炭素繊維強化ゴム材料を得るため
に好ましい。具体的には、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）に
より後述する方法により測定される表面積比が１．００
〜１．１０である炭素繊維を用いることが耐屈曲疲労性
向上のため好ましいことがわかった。かかる表面積比は
炭素繊維の表面の実表面積と投影面積との比で、繊維表
面の粗さの度合いを表しており、表面積比が１に近づく
ほど断面が真円に近いことを示している。炭素繊維表面
に凹凸がまったくない場合に１．００となる。繊維表面
が滑らかであるほど、成形中に繊維間に樹脂が入りやす
く、結果として単繊維が個別に分散されやすくなる。そ
の意味で、表面積比が１．００〜１．０５であれば特に
好ましい。表面積比が１．１０を越えると耐疲労特性が
不十分となりやすい。※また、前記炭素繊維束は、その
目付が０．５〜１．２ｇ／ｍ、好ましくは０．６〜１．
１ｇ／ｍ、より好ましくは０．７〜１．０ｇ／ｍである
のが良い。０．５ｇ／ｍ未満であると、ゴム材料の補強
効果が不足することがあり、１．２ｇ／ｍを越えると、
コードに樹脂組成物が充分に含浸されないことがある。
【００１６】本発明においては、前記炭素繊維束にゴム
ラテックスを含む樹脂組成物を含浸せしめてコード形状
の材料とする。ゴムラテックスが含まれないと、屈曲変
形等の応力変形を受けた際に、単繊維同士の擦過による
コードの破断が生じたり、ゴム界面においてコードとの
剥離が生じたりすることがある。
ラテックスを含む樹脂組成物を含浸せしめてコード形状
の材料とする。ゴムラテックスが含まれないと、屈曲変
形等の応力変形を受けた際に、単繊維同士の擦過による
コードの破断が生じたり、ゴム界面においてコードとの
剥離が生じたりすることがある。
【００１７】ゴムラテックスとは、一般に、高分子が水
中に安定に分散しているものであり、コードの耐疲労性
を損なうボイドの発生を防ぐために、樹脂組成物を炭素
繊維束に含浸させた後、コード中に残存する水分を加熱
乾燥等により除去しておくのが好ましい。
中に安定に分散しているものであり、コードの耐疲労性
を損なうボイドの発生を防ぐために、樹脂組成物を炭素
繊維束に含浸させた後、コード中に残存する水分を加熱
乾燥等により除去しておくのが好ましい。
【００１８】ゴムラテックスとしては、アクリロニトリ
ル−ブタジエンゴムラテックス、イソプレンゴムラテッ
クス、ウレタンゴムラテックス、スチレン−ブタジエン
ゴムラテックス、ビニルピリジン−スチレン−ブタジエ
ンゴムラテックス等が使用できる。中でも、ビニルピリ
ジン−スチレン−ブタジエンゴムラテックスは、耐疲労
性の向上に特に効果的であり、好ましく用いられる。
ル−ブタジエンゴムラテックス、イソプレンゴムラテッ
クス、ウレタンゴムラテックス、スチレン−ブタジエン
ゴムラテックス、ビニルピリジン−スチレン−ブタジエ
ンゴムラテックス等が使用できる。中でも、ビニルピリ
ジン−スチレン−ブタジエンゴムラテックスは、耐疲労
性の向上に特に効果的であり、好ましく用いられる。
【００１９】本発明において、コード中の樹脂組成物の
目付けは、乾燥後に０．１〜０．４ｇ／ｍ、好ましくは
０．１２〜０．３５ｇ／ｍ、より好ましくは０．１４〜
０．３ｇ／ｍであるのが良い。０．１ｇ／ｍ未満である
と、単繊維同士の擦過が有効に防止できず、コードの耐
疲労性が不足することがあり、０．４ｇ／ｍを超える
と、いわゆる耐湿熱性が不足することがある。
目付けは、乾燥後に０．１〜０．４ｇ／ｍ、好ましくは
０．１２〜０．３５ｇ／ｍ、より好ましくは０．１４〜
０．３ｇ／ｍであるのが良い。０．１ｇ／ｍ未満である
と、単繊維同士の擦過が有効に防止できず、コードの耐
疲労性が不足することがあり、０．４ｇ／ｍを超える
と、いわゆる耐湿熱性が不足することがある。
【００２０】本発明において、コード中のゴムラテック
スは、樹脂組成物１００重量％に対して、乾燥後、３０
〜７０重量％、好ましくは３５〜６５重量％、より好ま
しくは４０〜６０重量％含まれてなるのが良い。３０重
量％未満であると、コードの柔軟性が低下し、耐疲労性
が不足することがあり、７０重量％を越えると、コード
の粘着性が過剰になり、取り扱い性が悪化することがあ
る。
スは、樹脂組成物１００重量％に対して、乾燥後、３０
〜７０重量％、好ましくは３５〜６５重量％、より好ま
しくは４０〜６０重量％含まれてなるのが良い。３０重
量％未満であると、コードの柔軟性が低下し、耐疲労性
が不足することがあり、７０重量％を越えると、コード
の粘着性が過剰になり、取り扱い性が悪化することがあ
る。
【００２１】本発明では、コードの耐疲労性をさらに向
上させるため、エポキシ樹脂やＲＦＬ接着剤（レゾルシ
ノール−ホルムアルデヒド樹脂とラテックスの混合物）
を炭素繊維束に含浸させる樹脂としてゴムラテックスと
組合わせて用いることが好ましい。
上させるため、エポキシ樹脂やＲＦＬ接着剤（レゾルシ
ノール−ホルムアルデヒド樹脂とラテックスの混合物）
を炭素繊維束に含浸させる樹脂としてゴムラテックスと
組合わせて用いることが好ましい。
【００２２】エポキシ樹脂としては、グリセロールポリ
グリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエー
テル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテ
ル、ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ポリエチ
レングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレン
グリコールジグリシジルエーテル等が使用できる。中で
も、グリセロールポリグリシジルエーテル、ソルビトー
ルポリグリシジルエーテルは、耐疲労性の向上に特に効
果的であり、好ましく用いられる。
グリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエー
テル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテ
ル、ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ポリエチ
レングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレン
グリコールジグリシジルエーテル等が使用できる。中で
も、グリセロールポリグリシジルエーテル、ソルビトー
ルポリグリシジルエーテルは、耐疲労性の向上に特に効
果的であり、好ましく用いられる。
【００２３】また、エポキシ樹脂は、樹脂組成物１００
重量％に対して、乾燥後、２０〜８０重量％、好ましく
は３０〜７０重量％、より好ましくは４０〜６０重量％
含まれているのが良い。２０重量％未満であると、ゴム
界面においてコードとの接着性が不足することがあり、
８０重量％を越えると、コードの柔軟性が低下し、耐疲
労性が不足することがある。
重量％に対して、乾燥後、２０〜８０重量％、好ましく
は３０〜７０重量％、より好ましくは４０〜６０重量％
含まれているのが良い。２０重量％未満であると、ゴム
界面においてコードとの接着性が不足することがあり、
８０重量％を越えると、コードの柔軟性が低下し、耐疲
労性が不足することがある。
【００２４】本発明で用いうるＲＦＬ接着剤は、例え
ば、水酸化ナトリウム等のアルカリ性化合物を含む水溶
液に、レゾルシノールとホルマリンを加えて、室温で数
時間静置し、レゾルシノールとホルムアルデヒドを初期
縮合させた後、ラテックスを加える方法等により製造さ
れるものである。
ば、水酸化ナトリウム等のアルカリ性化合物を含む水溶
液に、レゾルシノールとホルマリンを加えて、室温で数
時間静置し、レゾルシノールとホルムアルデヒドを初期
縮合させた後、ラテックスを加える方法等により製造さ
れるものである。
【００２５】ＲＦＬ接着剤は、樹脂組成物１００重量％
に対して、乾燥後、５〜４０重量％、好ましくは８〜３
０重量％、より好ましくは１０〜２０重量％含まれてい
るのが良い。５重量％未満であると、ゴム界面において
コードとの接着性が不足することがあり、４０重量％を
越えると、コードの柔軟性が低下し、耐疲労性が不足す
ることがある。
に対して、乾燥後、５〜４０重量％、好ましくは８〜３
０重量％、より好ましくは１０〜２０重量％含まれてい
るのが良い。５重量％未満であると、ゴム界面において
コードとの接着性が不足することがあり、４０重量％を
越えると、コードの柔軟性が低下し、耐疲労性が不足す
ることがある。
【００２６】本発明において、ゴム補強用コードは、そ
の柔軟性の指標となる曲げ荷重−たわみ曲線の初期勾配
が１０００Ｎ／ｍ以下であることが良く、好ましくは９
００Ｎ／ｍ以下、さらに好ましくは８００Ｎ／ｍ以下で
ある。１０００Ｎ／ｍを越えると、コードが柔軟性に乏
しくなり、ゴム材料が繰り返し変形を受けた際に、コー
ドに応力集中が生じ易く、耐屈曲疲労性が不充分になる
ことがある。
の柔軟性の指標となる曲げ荷重−たわみ曲線の初期勾配
が１０００Ｎ／ｍ以下であることが良く、好ましくは９
００Ｎ／ｍ以下、さらに好ましくは８００Ｎ／ｍ以下で
ある。１０００Ｎ／ｍを越えると、コードが柔軟性に乏
しくなり、ゴム材料が繰り返し変形を受けた際に、コー
ドに応力集中が生じ易く、耐屈曲疲労性が不充分になる
ことがある。
【００２７】本発明によるコードは、例えば、炭素繊維
束を、ゴムラテックスとエポキシ樹脂等が貯留される樹
脂槽を通過させ、次いで、ＲＦＬ接着剤が貯留される処
理液槽を通過させた後、さらに、加熱炉内を通過させ、
コード中の水分を乾燥除去する方法により製造すること
ができる。
束を、ゴムラテックスとエポキシ樹脂等が貯留される樹
脂槽を通過させ、次いで、ＲＦＬ接着剤が貯留される処
理液槽を通過させた後、さらに、加熱炉内を通過させ、
コード中の水分を乾燥除去する方法により製造すること
ができる。
【００２８】本発明における繊維強化ゴム材料は、前記
したような方法により製造されるコードによりゴムを含
んでなる基材を補強してなるものである。
したような方法により製造されるコードによりゴムを含
んでなる基材を補強してなるものである。
【００２９】ここで基材に含まれるゴムとしては、アク
リルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、イソプ
レンゴム、ウレタンゴム、エチレン−プロピレンゴム、
クロロプレンゴム、シリコーンゴム、スチレン−ブタジ
エンゴム、多硫化ゴム、天然ゴム、ブタジエンゴム、フ
ッ素ゴム等が使用できる。
リルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、イソプ
レンゴム、ウレタンゴム、エチレン−プロピレンゴム、
クロロプレンゴム、シリコーンゴム、スチレン−ブタジ
エンゴム、多硫化ゴム、天然ゴム、ブタジエンゴム、フ
ッ素ゴム等が使用できる。
【００３０】なお、基材には、主成分のゴムの他に、材
料の改質等のため、カーボンブラック、シリカ等の無機
充填剤、クマロン樹脂、フェノール樹脂等の有機充填
剤、ナフテン系オイル等の軟化剤を配合しても良い。
料の改質等のため、カーボンブラック、シリカ等の無機
充填剤、クマロン樹脂、フェノール樹脂等の有機充填
剤、ナフテン系オイル等の軟化剤を配合しても良い。
【００３１】本発明による繊維強化ゴム材料は、例え
ば、同一方向に引き揃えたコードを、両面からゴムを含
むシート状の基材で挟み込んだ後、得られたコード／ゴ
ム複合体をプレス機内で加熱・加圧してゴムを加硫さ
せ、成形する方法により製造することができる。
ば、同一方向に引き揃えたコードを、両面からゴムを含
むシート状の基材で挟み込んだ後、得られたコード／ゴ
ム複合体をプレス機内で加熱・加圧してゴムを加硫さ
せ、成形する方法により製造することができる。
【００３２】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明する。実施例では、コード及び繊維強化ゴム材料の
製造に当たり、次に示す原材料を用いた。 ＜原材料＞ （炭素繊維束） ・”M30S-18K-50C”（型番、東レ（株）製）：結節強度
７２０ＭＰａ、目付け０．７５ｇ／ｍ、単繊維の断面変
形度１．０７、ＡＦＭによる表面積比１．０３ ・”T700G-12K-31E”（型番、東レ（株）製）：結節強
度７５０ＭＰａ、目付け０．８０ｇ／ｍ、単繊維の断面
変形度１．０５、ＡＦＭによる表面積比１．０５ ・”T800H-12K-40B”（型番、東レ（株）製）：結節強
度２８０ＭＰａ、目付け０．４４ｇ／ｍ、単繊維の断面
変形度１．３７、ＡＦＭによる表面積比１．０９ ・”T300B-12K-50B”（型番、東レ（株）製）：結節強
度２７０ＭＰａ、目付け０．８０ｇ／ｍ、単繊維の断面
変形度１．２５、ＡＦＭによる表面積比１．１９（ゴム
ラテックス） ・ビニルピリジン−スチレン−ブタジエンゴムラテック
ス：”ニッポール”2518FS（商標、日本ゼオン（株）
製）、固形分濃度４０．５％ ・スチレン−ブタジエンゴムラテックス：”ニッポー
ル”LX110（商標、日本ゼオン（株）製）、固形分濃度
４０．５％ ・アクリロニトリル−ブタジエンゴムラテックス： ”
ニッポール”LX513 固形分濃度４５％ （エポキシ樹脂） ・グリセロールポリグリシジルエーテル：”デナコー
ル”EX-313（商標、ナガセ化成工業（株）製）、エポキ
シ当量１４１ ・ソルビトールポリグリシジルエーテル：”デナコー
ル”EX-614（商標、ナガセ化成工業（株）製）、エポキ
シ当量１６７ ・ポリグリセロールポリグリシジルエーテル：”デナコ
ール”EX-521（商標、ナガセ化成工業（株）製）、エポ
キシ当量１８３ また、本発明において用いる炭素繊維束の評価方法は、
次に示すとおりである。 ＜炭素繊維束の結節強度＞ＪＩＳ Ｌ１０１３−1981に
準じて試料のつかみ間の中央に結節をつくり、引張強度
を測定した。
説明する。実施例では、コード及び繊維強化ゴム材料の
製造に当たり、次に示す原材料を用いた。 ＜原材料＞ （炭素繊維束） ・”M30S-18K-50C”（型番、東レ（株）製）：結節強度
７２０ＭＰａ、目付け０．７５ｇ／ｍ、単繊維の断面変
形度１．０７、ＡＦＭによる表面積比１．０３ ・”T700G-12K-31E”（型番、東レ（株）製）：結節強
度７５０ＭＰａ、目付け０．８０ｇ／ｍ、単繊維の断面
変形度１．０５、ＡＦＭによる表面積比１．０５ ・”T800H-12K-40B”（型番、東レ（株）製）：結節強
度２８０ＭＰａ、目付け０．４４ｇ／ｍ、単繊維の断面
変形度１．３７、ＡＦＭによる表面積比１．０９ ・”T300B-12K-50B”（型番、東レ（株）製）：結節強
度２７０ＭＰａ、目付け０．８０ｇ／ｍ、単繊維の断面
変形度１．２５、ＡＦＭによる表面積比１．１９（ゴム
ラテックス） ・ビニルピリジン−スチレン−ブタジエンゴムラテック
ス：”ニッポール”2518FS（商標、日本ゼオン（株）
製）、固形分濃度４０．５％ ・スチレン−ブタジエンゴムラテックス：”ニッポー
ル”LX110（商標、日本ゼオン（株）製）、固形分濃度
４０．５％ ・アクリロニトリル−ブタジエンゴムラテックス： ”
ニッポール”LX513 固形分濃度４５％ （エポキシ樹脂） ・グリセロールポリグリシジルエーテル：”デナコー
ル”EX-313（商標、ナガセ化成工業（株）製）、エポキ
シ当量１４１ ・ソルビトールポリグリシジルエーテル：”デナコー
ル”EX-614（商標、ナガセ化成工業（株）製）、エポキ
シ当量１６７ ・ポリグリセロールポリグリシジルエーテル：”デナコ
ール”EX-521（商標、ナガセ化成工業（株）製）、エポ
キシ当量１８３ また、本発明において用いる炭素繊維束の評価方法は、
次に示すとおりである。 ＜炭素繊維束の結節強度＞ＪＩＳ Ｌ１０１３−1981に
準じて試料のつかみ間の中央に結節をつくり、引張強度
を測定した。
【００３３】測定する炭素繊維束の両端をチャックに挟
み込んで固定する。ここで、チャック間のサンプル長は
２５０ｍｍとし、炭素繊維束の結び目が、チャック間の
中央部に位置するようにする。
み込んで固定する。ここで、チャック間のサンプル長は
２５０ｍｍとし、炭素繊維束の結び目が、チャック間の
中央部に位置するようにする。
【００３４】次に、温度２５℃、湿度４０％の環境下、
速度５０ｍｍ／分で、炭素繊維束を引張り、その最大荷
重値を測定する。
速度５０ｍｍ／分で、炭素繊維束を引張り、その最大荷
重値を測定する。
【００３５】次いで、この最大荷重値を炭素繊維束の断
面積（＝炭素繊維束の目付け÷炭素繊維束の密度）で除
した値を結節強度とする。
面積（＝炭素繊維束の目付け÷炭素繊維束の密度）で除
した値を結節強度とする。
【００３６】尚、ここでは、任意に選択した炭素繊維束
についてｎ＝１０（右結びと左結びについて各ｎ＝５）
の平均値を結節強度値とした。 ＜単繊維の断面形状＞測定する炭素繊維を繊維軸と垂直
な方向からカミソリにより切断し、その断面を走査型電
子顕微鏡により、倍率１万倍、加速電圧１５ｋＶの条件
下で写真撮影する。
についてｎ＝１０（右結びと左結びについて各ｎ＝５）
の平均値を結節強度値とした。 ＜単繊維の断面形状＞測定する炭素繊維を繊維軸と垂直
な方向からカミソリにより切断し、その断面を走査型電
子顕微鏡により、倍率１万倍、加速電圧１５ｋＶの条件
下で写真撮影する。
【００３７】得られた断面写真に外接する円と内接する
円をそれぞれ描き、外接円の半径（Ｒ）と内接円の半径
（ｒ）の比（＝Ｒ／ｒ）を、単繊維の断面変形度とす
る。
円をそれぞれ描き、外接円の半径（Ｒ）と内接円の半径
（ｒ）の比（＝Ｒ／ｒ）を、単繊維の断面変形度とす
る。
【００３８】尚、ここでは、任意に選択した炭素繊維束
について、ｎ＝５の平均値を断面変形度とする。 ＜ＡＦＭによる表面積比測定＞炭素繊維の表面積比は次
のように測定する。すなわち、測定に供する炭素繊維を
試料台に固定し、Digital Instruments社製 NanoScope
IIIを用い、下記条件にて３次元表面形状の像を得る。 ・探針：Ｓｉカンチレバー一体型探針（オリンパス光学
工業社製 OMCL-AC120TS） ・測定環境：２５℃大気中 ・観察モード：タッピングモード ・走査速度：０．３〜０．４Ｈｚ ・走査範囲：２．５μｍ×２．５μｍ ・ピクセル数：５１２×５１２ 得られた像全体について、前期装置付属ソフトウエア
（NanoScopeIIIバージョン４．２２ｒ２、１次Flatten
フィルタ、Lowpassフィルタ、３次Plane Fitフィルタ使
用）によりデータ処理し、実表面積と投影面積を算出す
る。なお、投影面積については、繊維断面積の曲率を考
慮し近似した２次曲面への投影面積を算出したものを用
い、表面積比は以下の式で求める。
について、ｎ＝５の平均値を断面変形度とする。 ＜ＡＦＭによる表面積比測定＞炭素繊維の表面積比は次
のように測定する。すなわち、測定に供する炭素繊維を
試料台に固定し、Digital Instruments社製 NanoScope
IIIを用い、下記条件にて３次元表面形状の像を得る。 ・探針：Ｓｉカンチレバー一体型探針（オリンパス光学
工業社製 OMCL-AC120TS） ・測定環境：２５℃大気中 ・観察モード：タッピングモード ・走査速度：０．３〜０．４Ｈｚ ・走査範囲：２．５μｍ×２．５μｍ ・ピクセル数：５１２×５１２ 得られた像全体について、前期装置付属ソフトウエア
（NanoScopeIIIバージョン４．２２ｒ２、１次Flatten
フィルタ、Lowpassフィルタ、３次Plane Fitフィルタ使
用）によりデータ処理し、実表面積と投影面積を算出す
る。なお、投影面積については、繊維断面積の曲率を考
慮し近似した２次曲面への投影面積を算出したものを用
い、表面積比は以下の式で求める。
【００３９】表面積比＝実表面積／投影面積 同様の測定を２回行い、その平均値をその炭素繊維の表
面積比とする。 ＜コード作製・評価＞ （１）樹脂含浸（コード作製）および繊維目付・樹脂目
付評価 炭素繊維束を１０ｍ／分の速度で搬送し、表１に示す組
成のゴムラテックス／エポキシ樹脂が含まれる処理液槽
（１浴目）を通過させ、次いで、表２に示す組成のＲＦ
Ｌ接着剤が含まれる処理液槽（２浴目）を通過させた。
さらに、１７０℃の加熱炉内を通過させ、処理液に含ま
れる水分を除去し、ゴム補強用コードを得た。なお、乾
燥後コードのゴムラテックス／エポキシ樹脂の付着量、
ＲＦＬ接着剤の付着量は、炭素繊維束１００重量部に対
して、それぞれ２２重量部、５重量部を目安とした。実
際の繊維目付、樹脂目付の測定は、一定長さあたりの炭
素繊維束の重量（すなわち炭素繊維束の目付）を予め測
定しておき、樹脂含浸後の同一長さのコード重量（すな
わち炭素繊維コードの目付）を測定することで、差分と
しての樹脂目付、重量部を計算した。 （２）ゴム補強用コードの応力−歪み曲線の初期勾配 ＡＳＴＭ Ｄ８８５−７６に記載の方法に準じ次のよう
に測定した。いわゆる３点曲げにより、コードにかかる
荷重とコードのたわみ量を測定した。前記ゴム補強用コ
ードを長さ１ｍに切り出して、その一端に、金属製フッ
クを結び付け、他端に３００ｇの重りを結び付け、空中
に７２時間吊して、コードを鉛直にせしめ、測定試料を
得た。前記測定試料を長さ２ｃｍに切り出して、スパン
間隔１ｃｍの治具に載せ、金属製フックをスパン間の中
央部に掛けた。温度２５℃、相対湿度４０％に調節され
た環境下で、２ｃｍ／分の速度で金属製フックを下降さ
せ、曲げ荷重−たわみ曲線を得た。曲線の初期値におけ
る接線の傾きを、その初期勾配とした。荷重を縦軸、た
わみを横軸にとり、得られた曲線の初期値における接線
の傾きを、曲げ荷重−たわみ曲線の初期勾配とした。 （３）ゴム補強用コードの耐屈曲疲労性 次の２種の方法により測定した。
面積比とする。 ＜コード作製・評価＞ （１）樹脂含浸（コード作製）および繊維目付・樹脂目
付評価 炭素繊維束を１０ｍ／分の速度で搬送し、表１に示す組
成のゴムラテックス／エポキシ樹脂が含まれる処理液槽
（１浴目）を通過させ、次いで、表２に示す組成のＲＦ
Ｌ接着剤が含まれる処理液槽（２浴目）を通過させた。
さらに、１７０℃の加熱炉内を通過させ、処理液に含ま
れる水分を除去し、ゴム補強用コードを得た。なお、乾
燥後コードのゴムラテックス／エポキシ樹脂の付着量、
ＲＦＬ接着剤の付着量は、炭素繊維束１００重量部に対
して、それぞれ２２重量部、５重量部を目安とした。実
際の繊維目付、樹脂目付の測定は、一定長さあたりの炭
素繊維束の重量（すなわち炭素繊維束の目付）を予め測
定しておき、樹脂含浸後の同一長さのコード重量（すな
わち炭素繊維コードの目付）を測定することで、差分と
しての樹脂目付、重量部を計算した。 （２）ゴム補強用コードの応力−歪み曲線の初期勾配 ＡＳＴＭ Ｄ８８５−７６に記載の方法に準じ次のよう
に測定した。いわゆる３点曲げにより、コードにかかる
荷重とコードのたわみ量を測定した。前記ゴム補強用コ
ードを長さ１ｍに切り出して、その一端に、金属製フッ
クを結び付け、他端に３００ｇの重りを結び付け、空中
に７２時間吊して、コードを鉛直にせしめ、測定試料を
得た。前記測定試料を長さ２ｃｍに切り出して、スパン
間隔１ｃｍの治具に載せ、金属製フックをスパン間の中
央部に掛けた。温度２５℃、相対湿度４０％に調節され
た環境下で、２ｃｍ／分の速度で金属製フックを下降さ
せ、曲げ荷重−たわみ曲線を得た。曲線の初期値におけ
る接線の傾きを、その初期勾配とした。荷重を縦軸、た
わみを横軸にとり、得られた曲線の初期値における接線
の傾きを、曲げ荷重−たわみ曲線の初期勾配とした。 （３）ゴム補強用コードの耐屈曲疲労性 次の２種の方法により測定した。
【００４０】１つはＪＩＳ Ｌ１０１７に記載に準じた
方法であり、チューブ試験片を用いるものである。表３
の組成のゴムシートをドラムに捲回し、その上から、前
記ゴム補強用コードを５５本／１０ｃｍの間隔で捲回
し、さらに、その上から、同一のゴムシートを捲回し
た。
方法であり、チューブ試験片を用いるものである。表３
の組成のゴムシートをドラムに捲回し、その上から、前
記ゴム補強用コードを５５本／１０ｃｍの間隔で捲回
し、さらに、その上から、同一のゴムシートを捲回し
た。
【００４１】こうして得たゴムシート／コード／ゴムシ
ートの３層体をドラムから脱型してマンドレルに巻き付
けチューブ状とした。さらに、プレス機内で、ゴムを温
度１６０℃、圧力９．８ＭＰａ、時間３０分の条件で加
硫させ、チューブ試験片を作製した。こうしてゴムチュ
ーブの軸方向とコードの配向が一致した繊維強化ゴム材
料（外径２７ｍｍ、内径１３ｍｍ、長さ２４ｃｍ）を得
た。
ートの３層体をドラムから脱型してマンドレルに巻き付
けチューブ状とした。さらに、プレス機内で、ゴムを温
度１６０℃、圧力９．８ＭＰａ、時間３０分の条件で加
硫させ、チューブ試験片を作製した。こうしてゴムチュ
ーブの軸方向とコードの配向が一致した繊維強化ゴム材
料（外径２７ｍｍ、内径１３ｍｍ、長さ２４ｃｍ）を得
た。
【００４２】前記繊維強化ゴム材料の中央部を９０゜に
折り曲げ、チューブ内に圧力０．３ＭＰａの空気を送り
込み、温度２５℃の雰囲気中でチューブの両端を同一方
向に８５０回／分の速さで回転させた。チューブが破壊
に至るまでの時間（破壊寿命）を、耐屈曲疲労性の指標
とした。
折り曲げ、チューブ内に圧力０．３ＭＰａの空気を送り
込み、温度２５℃の雰囲気中でチューブの両端を同一方
向に８５０回／分の速さで回転させた。チューブが破壊
に至るまでの時間（破壊寿命）を、耐屈曲疲労性の指標
とした。
【００４３】もう１つはシート状試験片を用いるもので
ある。コードを、６．４ｍｍの等間隔にて同一方向に引
き揃え、表３に示す組成のゴムシートにより、両面から
挟み込んだ後、得られたコード／ゴム複合体をプレス機
を用い、温度１６０℃、圧力９．８ＭＰａ、時間３０分
の条件下、ゴムを加硫させ、繊維強化ゴム材料とした。
ある。コードを、６．４ｍｍの等間隔にて同一方向に引
き揃え、表３に示す組成のゴムシートにより、両面から
挟み込んだ後、得られたコード／ゴム複合体をプレス機
を用い、温度１６０℃、圧力９．８ＭＰａ、時間３０分
の条件下、ゴムを加硫させ、繊維強化ゴム材料とした。
【００４４】この繊維強化ゴム材料から、試験片の長軸
方向とコードの配向方向を一致させて、１本の試験片の
中央部に１本のコードが包埋されるようにしつつ、幅
６．４ｍｍ、厚さ６．４ｍｍ、長さ７６．２ｍｍの試験
片を切り出した。
方向とコードの配向方向を一致させて、１本の試験片の
中央部に１本のコードが包埋されるようにしつつ、幅
６．４ｍｍ、厚さ６．４ｍｍ、長さ７６．２ｍｍの試験
片を切り出した。
【００４５】次に、この試験片を、温度６５℃、湿度８
０％の環境下、短軸方向に振幅３０ｍｍ、周波数５Ｈｚ
にて２０万回屈曲させた後、長軸方向の引張強度を測定
した。試験片の屈曲疲労後の引張強度（Ｔａ）と屈曲疲
労前の引張強度（Ｔｂ）との比を、引張強度保持率（＝
Ｔａ／Ｔｂ）とし、コードの耐屈曲疲労性の指標とした
（ここでは、引張試験機として、インストロン４２０８
（インストロン・ジャパン社製）を用いた）。
０％の環境下、短軸方向に振幅３０ｍｍ、周波数５Ｈｚ
にて２０万回屈曲させた後、長軸方向の引張強度を測定
した。試験片の屈曲疲労後の引張強度（Ｔａ）と屈曲疲
労前の引張強度（Ｔｂ）との比を、引張強度保持率（＝
Ｔａ／Ｔｂ）とし、コードの耐屈曲疲労性の指標とした
（ここでは、引張試験機として、インストロン４２０８
（インストロン・ジャパン社製）を用いた）。
【００４６】各実施例で用いた樹脂の組成、基材のゴム
シート組成及び耐屈曲疲労性の評価結果については、下
表１〜５に纏めて示した。表４、５に示す評価結果から
判るように、本発明によるコードは、屈曲変形の繰り返
しに対して、極めて優れた耐疲労性を発現していること
が判る。
シート組成及び耐屈曲疲労性の評価結果については、下
表１〜５に纏めて示した。表４、５に示す評価結果から
判るように、本発明によるコードは、屈曲変形の繰り返
しに対して、極めて優れた耐疲労性を発現していること
が判る。
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】
【表３】
【００５０】
【表４】
【００５１】
【表５】
【００５２】
【発明の効果】本発明によれば、高弾性率・高強度かつ
優れた耐屈曲疲労性を発現する繊維強化ゴム材料が得ら
れる。
優れた耐屈曲疲労性を発現する繊維強化ゴム材料が得ら
れる。
【００５３】また、本発明による繊維強化ゴム材料は、
タイヤ、ベルト、ホース等の各種ゴム材料に特に好適に
使用できる。
タイヤ、ベルト、ホース等の各種ゴム材料に特に好適に
使用できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4L033 AA09 AB03 AC11 AC15 CA34 CA49 CA68 CA70 4L036 MA04 MA33 MA37 PA21 PA26 RA24
Claims (7)
- 【請求項１】結節強度が５００ＭＰａ以上の炭素繊維束
に、ゴムラテックスを含む樹脂組成物が含浸されてなる
ことを特徴とするゴム補強用コード。 - 【請求項２】前記炭素繊維束を構成する単繊維の断面形
状が、実質的に真円状である請求項１記載のゴム補強用
コード。 - 【請求項３】前記炭素繊維束の目付けが、０．５〜１．
２ｇ／ｍである請求項１又は２記載のゴム補強用コー
ド。 - 【請求項４】前記樹脂組成物の目付けが、０．１〜０．
４ｇ／ｍである請求項１〜３のいずれかに記載のゴム補
強用コード。 - 【請求項５】前記樹脂組成物１００重量％に対して、ゴ
ムラテックスの含有量が、３０〜７０重量％である請求
項１〜４のいずれかに記載のゴム補強用コード。 - 【請求項６】前記樹脂組成物１００重量％中に、エポキ
シ樹脂が２０〜８０重量％含有されてなる請求項１〜５
のいずれかに記載のゴム補強用コード。 - 【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載のゴム補強
用コードによりゴムを含んでなる基材が補強されてなる
ことを特徴とする繊維強化ゴム材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001325060A JP2002201569A (ja) | 2000-11-06 | 2001-10-23 | ゴム補強用コード及び繊維強化ゴム材料 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000-337218 | 2000-11-06 | ||
| JP2000337218 | 2000-11-06 | ||
| JP2001325060A JP2002201569A (ja) | 2000-11-06 | 2001-10-23 | ゴム補強用コード及び繊維強化ゴム材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002201569A true JP2002201569A (ja) | 2002-07-19 |
Family
ID=26603425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001325060A Pending JP2002201569A (ja) | 2000-11-06 | 2001-10-23 | ゴム補強用コード及び繊維強化ゴム材料 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002201569A (ja) |
Cited By (5)
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|---|---|---|---|---|
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-
2001
- 2001-10-23 JP JP2001325060A patent/JP2002201569A/ja active Pending
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