JP2007023473A

JP2007023473A - コード

Info

Publication number: JP2007023473A
Application number: JP2006192632A
Authority: JP
Inventors: Klaus Peter Schwung; ペーター・シュヴンククラウス; Bernd Wohlmann; ベルンド・ヴォールマン; Maria Gemma Martinus Wilhelmus Peters; ゲンママルティナスヴィヘルマス・ペータースマリア; Johannes Theodorus Petronella Janssen; ゼオドラスペトロネラ・ヤンセンヨハネス
Original assignee: Toho Tenax Europe GmbH; Teijin Twaron BV
Current assignee: Teijin Carbon Europe GmbH; Teijin Aramid BV
Priority date: 2005-07-15
Filing date: 2006-07-13
Publication date: 2007-02-01
Also published as: CN1896352A; DE502005006007D1; EP1743964A1; CN1896352B; KR20070009443A; US20070169458A1; EP1743964B1; PL1743964T3; ATE414807T1

Abstract

【課題】弾性材料を補強するための他の好適なコードを提供すること
【解決手段】コアとシースとで構成されるコードであって、前記コードはマトリクスに埋め込まれた高弾性繊維を含有しかつ前記シースを形成する繊維によって少なくとも大部分が覆われている、ことを特徴とするコード。
【選択図】なし

Description

本発明は、コアとシースとで構成されるコードに関する。

そのようなコードは、例えば、ＥＰ１４１１１５９に記載されている。このコードの場合、芯はガラス繊維でできており、鞘はアラミドヤーンでできている。このコードは、タイヤまたはベルトのごとき弾性材料を補強する役割を果たす。
公知のコードに少なくとも匹敵するかまたはそれよりも優れた特性を有するコードを開発する必要性は未だ存在する。特に、そのようなコードは、強化複合材料の寿命をできるだけ長く確保すべきである。さらに、そのようなコードをベルトに用いる場合、前記コードは、耐油性でありおよび／または加水分解に安定でなければならない。
ＥＰ１４１１１５９

本発明の目的は、弾性材料を補強するための他の好適なコードを提供することである。そのようなコードは、弾性材料を補強することによってその寿命を長く確保すべきである。さらに、良好な加水分解安定性を有するコードが提供されるべきである。さらに、コスト効率良く製造することができるコードが提供されるべきである。

本発明の目的は、コアとシースとで構成されるコードであって、前記コードはマトリクスに埋め込まれた高弾性繊維を含有しかつ前記シースを形成する繊維によって少なくとも大部分が覆われていることを特徴とする前記コードによって達成される。

ここでのコアは、とりわけその高い寸法安定性によって特徴付けられる強度担体として機能する。

そのようなコードは、例えば、高弾性繊維にマトリクス材料を含浸させるといった方法で製造することができる。その後、コアに例えば短繊維を巻き付けることによって、前記短繊維がシースを形成する。
好ましくは、前記コアに巻き付けられる少なくとも１本のマルチフィラメントヤーンが、前記シースを形成する繊維として用いられる。前記巻き付けは、前記コアができるだけ多く覆われるように、すなわち、実質的に見えなくなるように行われることが好ましい。前記シースを製造するのに複数本のマルチフィラメントを用いる場合、これらのヤーンは、同じおよび／または異なる方向へ、前記コアに巻き付けてもよい。また、複数本のマルチフィラメントヤーンを編んでシースを形成することもできる。

本発明によるコードのコアマトリクスが熱可塑性物質であれば非常に有利であることが分かっている。
マトリクスを高弾性繊維に導入するための通常の含浸法に加えて、熱可塑性繊維を高弾性繊維と混ぜ合わせた後、この混合物を加熱して前記熱可塑性繊維を融解させることによって、前記高弾性繊維が埋め込まれたマトリクスを形成することもできる。ここで、前記高弾性繊維は、例えばマルチフィラメントヤーンのごとき長繊維として存在していてもよく、そして前記熱可塑性繊維は、例えばそれ自体が周知である空気を用いた混合法によって、前記高弾性繊維と十分に混ぜ合わせることができる。しかしながら、短繊維または延伸破壊の工程を通じて製造された繊維のごとき有限長繊維を前記高弾性繊維として用いることもできる。この場合、短繊維または延伸破壊繊維でもある熱可塑性繊維を用いることが推奨される。繊維の延伸破壊において、延伸破壊された繊維は様々な長さを示すが、これは繊維の平均長および長分布にある程度影響を及ぼし得る。本発明によるコードのコア中の高弾性繊維の場合、７０〜１７０ｍｍ、好ましくは１１０〜１３０ｍｍ、とりわけ約１２０ｍｍの平均長および４０〜２３０ｃｍの長分布が最適であることが分かっている。そして、そのような繊維は、それ自体が周知である方法で、混ぜ合わされ、撚られていない状態でまたはヤーンの形態で、シースを形成するマルチフィラメントヤーンが巻き付けられるコアとして用いることができる。前記方法において、高弾性繊維と熱可塑性繊維とで構成される混合ヤーンを、マルチフィラメントヤーンでの被覆の前にすでに加熱することによって、前記熱可塑性繊維を融解させて前記高弾性繊維をマトリクスに埋め込ませてもよい。

まず初めに高弾性繊維と熱可塑性繊維とで形成される混合物に少なくとも１本のマルチフィラメントヤーンを巻き付けることが特に有利である。温度の影響下において架橋する接着剤、好ましくはＲＦＬ（レゾルシノールホルムアルデヒドラテックス）は、通常、コードが弾性材料中に埋め込まれる前にコードに塗布されるので、前記接着剤の架橋に必要な温度処理を用いて熱可塑性繊維を融解させてマトリクス材料に変えることもできる。

ここで、本発明によるコードのコアマトリクスが、１５０〜４２０℃、好ましくは１８０〜２６０℃の融点を有する熱可塑性物質であれば特に好ましいことが分かっている。ここで、前記熱可塑性物質にとって２００〜２３０℃の融点とは特に好ましい値である。前記コアマトリクス用の熱可塑性材料には、溶融紡糸によって繊維にすることができる実質的にすべての材料、とりわけ熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、ポリエステル（ＰＥＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）またはポリアミド（ＰＡ）が好適である。ポリアミドの場合、ＰＡ４、ＰＡ４．６、ＰＡ６、ＰＡ６．６、ＰＡ６．１０、ＰＡ１０またはＰＡ１２が特に有利であることが分かっている。

本発明によるコードの際立った特徴は、とりわけ、前記コアが、前記シースを除いたコアに対して、１５〜５０容量％、好ましくは２５〜４０容量％のマトリクスを含有するという事実にある。一方では、前記高弾性繊維がマトリクス材料中に完全に埋め込まれている必要はないが、他方では、コードを弾性材料中に埋め込んでいる間に加えられる熱の中で、シースを形成するマルチフィラメントヤーンの相当部分のフィラメントが埋め込まれる過剰なマトリクス材料ができるだけ少なければ有利であることが分かっている。同様に、マトリクス材料がコア内部にできるだけ均一に分散していれば好ましいことが分かった。

また、前記コアは、コア中の高弾性繊維が２００〜５５０ＧＰａ、好ましくは２００〜３５０ＧＰａ、特に好ましくは２００〜２５０ＧＰａの弾性率を有することを特徴とする。これには、炭素繊維が最も好適であると分かっている。

また、前記マルチフィラメントヤーンが前記コアの高弾性繊維よりも低い弾性率を有すれば有利であることも分かった。これには、特に、７０〜１５０ＧＰａ、とりわけ７０〜１２０ＧＰａの弾性率を有するマルチフィラメントヤーンが最適であることが分かっている。アラミドから作られたマルチフィラメントヤーンは、本発明によるコードのコアに巻き付けるのに特に好適なマルチフィラメントヤーンであることが分かっている。

本発明によるコードは、繊維強化弾性材料の製造に最適である。
この点において、本発明の目的は、本発明によるコードを含有するＶベルトおよび歯付ベルトである。

下記実施例に基づいて、本発明をさらに詳しく説明する。
本発明によるコードを製造するために、下記ヤーンを用いた。
ヤーン１：シングルフィラメントが０．６７ｄｔｅｘの線密度と１．７６ｇ／ｃｍ^３の繊維密度とを有する、ＴｅｎａｘＳＴＳ５４１１という名称でＴｏｈｏＴｅｎａｘＥｕｒｏｐｅＧｍｂＨから入手可能な炭素繊維。
ヤーン２：シングルフィラメントが６．９ｄｔｅｘの線密度と１．１４ｇ／ｃｍ^３の繊維密度とを有する、Ｒｈｏｄｉａから入手可能なポリアミド６（ＰＡ６）マルチフィラメントヤーンから作られた熱可塑性繊維。このマルチフィラメントヤーンは２１５〜２２０℃の融点を有する。
ヤーン３：ＴｅｉｊｉｎＴｗａｒｏｎＢＶから入手可能なＴｗａｒｏｎ１，１００ｄｔｅｘｆ１０００

まず、ヤーン１の１２，０００フィラメントおよびヤーン２の３００フィラメントを延伸破壊した後、激しく攪拌することによって、４０〜２３０ｍｍの異なる長さを持つ１２０ｍｍの平均長を有するフィラメントの１０，１００ｄｔｅｘの束を作成した。この束から、梳毛紡績法を用いて、線密度が１０，１００ｄｔｅｘであるコア成分を製造した。このコア成分は、８０重量％の炭素繊維（ヤーン１）と２０重量％のポリアミド６繊維（ヤーン２）とを含有していた。このコア成分にヤーン３を反対方向に２回巻き付けた（すなわち、Ｚ方向に２５０ツイスト／ｍ巻き付け、Ｓ方向に２５０ツイスト／ｍ巻き付けた）。これにより、前記コア成分中にヤーン１および２のフィラメントを含有する未処理のコードが得られた。このコードを以下のようにして２つの工程でＲＦＬディップで処理した。第１の工程では、コードの表面（実質的にヤーン３のフィラメント）を表面処理においてエポキシ化させた。第２の工程では、コードを水性ＲＦＬ溶液に浸し、２３５℃で硬化させることによって、ヤーン２のフィラメントが融解して、ヤーン１のフィラメントのためのマトリクスになった。
以下の特性を求めた。

得られた浸漬コードを、水素化ブタジエンアクリロニトリルゴムに埋め込んだ。さらに、コア中にガラスフィラメントを含有する２本の市販のコードであるガラスＡおよびガラスＢを同じように浸漬させ、水素化ブタジエンアクリロニトリルゴムに埋め込んだ。

コードＡが「ＴｙｐｅＥＣ９、３４、３／１１８０Ｓ、ｂｌａｃｋｄｉｐｐｅｄ」という名称でＮＧＦＥｕｒｏｐｅＬｔｄ．によって供給販売されているのに対し、コードＢは補強コードとしてＳｏｖｏｕｔｒｉによって供給販売されている。

前記３本のコードのすべてについて、コードとゴムの間の接着強度について関連のある特性を測定した。その結果を下記表にまとめた。

ここで、ＳＰＡＦ（ストラップ引き剥がし粘着力）とは、２ｃｍ幅のストリップであるコードを複合材料から引っぱり出すのに必要な力を意味する。この力は、ＡＳＴＭＤ４３９３−００に従って求められる。

これらの値は、本発明によるコードが、破壊強度および前記力に関して、コア中にガラス繊維を有する現在の慣用のコードよりも、測定された弾性率についてかなり高い値を示すことをはっきりと示している。加えて、本発明によるコードは、慣用のコードよりも低い破断点伸びによって特徴付けられる。ゴムへの接着に関しては、本発明によるコードは、今日入手可能なコードに匹敵する特性を示す。この点に関して、本発明によるコードは、明らかな進歩であると見なすことができる。

Claims

コアとシースとで構成されるコードであって、前記コアはマトリクスに埋め込まれた高弾性繊維を含有しかつ前記シースを形成する繊維によって少なくとも大部分が覆われている、ことを特徴とする前記コード。
前記シースを形成する繊維は、前記コアの周りに巻き付けられた少なくとも１本のマルチフィラメントヤーンである、請求項１に記載のコード。
前記コアマトリクスは熱可塑性物質である、請求項１または２に記載のコード。
前記コアマトリクスは、１００〜４２０℃、とりわけ１８０〜２６０℃の融点を有する熱可塑性物質である、請求項３に記載のコード。
前記コアマトリクスは、２００〜２３０℃の融点を有する熱可塑性物質である、請求項４に記載のコード。
前記コアマトリクスは、ポリアミド、とりわけＰＡ４、ＰＡ４．６、ＰＡ６、ＰＡ６．６、ＰＡ６．１０、ＰＡ１０またはＰＡ１２である、請求項３〜５に記載のコード。
前記コアは、シースを除いたコアに対して、１５〜５０容量％のマトリクスを含有する、請求項１〜６の１つに記載のコード。
前記コア中の高弾性繊維は、２００〜５５０ＧＰａの弾性率を有する、請求項１〜７の１つ以上に記載のコード。
前記コア中の高弾性繊維は、２００〜３５０ＧＰａとりわけ２００〜２５０ＧＰａの弾性率を有する、請求項８に記載のコード。
前記シースのマルチフィラメントヤーンは、７０〜１５０ＧＰａ、好ましくは７０〜１２０ＧＰａの弾性率を有する、請求項１〜９の１つ以上に記載のコード。
前記コア中の高弾性繊維は炭素繊維である、請求項１〜１０の１つ以上に記載のコード。
前記コア中の高弾性繊維は有限長を有する、請求項１〜１１の１つ以上に記載のコード。
前記コア中の高弾性繊維は延伸破壊された高弾性繊維である、請求項１２に記載のコード。
前記コア中の高弾性繊維は、７０〜１７０ｍｍの平均長を示す、請求項１２または１３に記載のコード。
前記コア中の高弾性繊維は、４０〜２３０ｍｍの可変長を示す、請求項１２〜１４に記載のコード。
前記シースのマルチフィラメントヤーンはアラミドヤーンである、請求項１〜１５の１つ以上に記載のコード。
繊維強化弾性材料を製造するための、請求項１〜１６の１つ以上に記載のコードの使用。
請求項１〜１６の１つ以上に記載の少なくとも１本のコードを含有するＶベルト。
請求項１〜１６の１つ以上に記載の少なくとも１本のコードを含有する歯付ベルト。