JP2016516918A - 少なくとも2つの互いに撚り合わせられたマルチフィラメント糸製のハイブリッドコード - Google Patents

少なくとも2つの互いに撚り合わせられたマルチフィラメント糸製のハイブリッドコード Download PDF

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Abstract

本発明は、少なくとも2つの互いに撚り合わせられたマルチフィラメント糸製のハイブリッドコードであって、第一のマルチフィラメント糸がビスコースのマルチフィラメント糸であり、且つさらなるマルチフィラメント糸が、第一のマルチフィラメント糸と同一ではない材料からなる非金属のマルチフィラメント糸である、前記ハイブリッドコードに関する。前記ビスコースのマルチフィラメント糸は、DIN EN ISO 139−1:2005による標準環境において状態調節された後、糸の線密度<1100dtexおよび破断強度≧45cN/texを有する。前記ハイブリッドコードは、コードの線密度≦3000dtexを有する。

Description

本発明は、少なくとも2つの互いに撚り合わせられたマルチフィラメント糸製のハイブリッドコードであって、第一のマルチフィラメント糸がビスコースのマルチフィラメント糸であり、且つさらなるマルチフィラメント糸が、第一のマルチフィラメント糸の材料と同一ではない材料からなる非金属のマルチフィラメント糸である、前記ハイブリッドコードに関する。
ハイブリッドコードは、強化された糸状の部品として、例えば産業用ゴム製品および乗り物の(空気式)タイヤにおいて使用される強度部材である。
ハイブリッドコードは当業者に充分に知られており、且つ、このハイブリッドコードの少なくとも2つの糸は異なる材料からなることを特徴とする。そのことにより、ハイブリッドコードの物理的特性を、一方では個々の糸の適切な材料選択によって、および他方ではその構造によって、調節することが可能である。
DE102009003359号A1から、例えば、乗り物の空気式タイヤにおいて使用するためのハイブリッドコードが公知であり、前記コードはレーヨンのマルチフィラメント糸から、およびPETのマルチフィラメント糸からなる。該レーヨンのマルチフィラメント糸の、糸の線密度(Garntiter)は、1840dtex、PETのマルチフィラメント糸の、糸の線密度は1440dtexである。該ハイブリッドコードは従来の慣例的な直径を有する。レーヨンのマルチフィラメント糸は、ビスコースのマルチフィラメント糸に分類される。
しかしながら、コスト削減の理由から、直径の小さい強度部材を使用しようとする努力がなされているが、その際、この強度部材は、慣例的な直径を有する強度部材とほぼ等しい物理的特性を有するべきである。さらには、できるだけ再生原料を使用するべきである。
世界的には、セルロースは最もよくある、且つ最も重要な天然由来のポリマーである。セルロース成形品、例えば紙、インフレートフィルム、セロハンおよびスポンジクロスの他に、セルロース繊維は重要な工業製品とみなされ、それらはとりわけ覆いの目的で、絶縁材料としておよび工業用強度部材として使用される。
セルロース繊維、フィラメントおよびマルチフィラメントは、同様に当業者に公知であり且つ慣例的である多様な手段および種々の形態で得ることができる。最も普及している方法は、いわゆる再生法であり、その際、セルロースはまず化学的に可溶性で不安定な、または容易に鹸化される誘導体に変換され、且つ溶解される。セルロースが再生され得る可溶性の誘導体として、例えば酢酸セルロース、ギ酸セルロースまたはカルバミン酸セルロースが公知である。最も重要な方法であるビスコース法において、不安定な誘導体はキサントゲン酸セルロースであり、且つ、ビスコース法で製造される糸はビスコース糸またはレーヨン糸として公知である。ビスコース法においては、紡糸ノズルを通じて溶液をポンプ輸送し、落下浴中でビスコースフィラメントに再生し、1つまたはそれより多くの後処理段階において洗浄し、且つ、糊付けし(且つ場合により機能性被覆を行い)且つ最終的にエンドレスボビンに巻きとるか、または繊維切断物に加工するかのいずれかである。しかし、より最近では、繊維切断物の形態でのセルロース繊維の、熱可塑性補強における、例えばPP−レーヨン結合材料における、一方向および二方向織物の形態での、デュロマー、例えばエポキシ樹脂の強化のための使用が増加している。
糸の線密度が低く、低減された糸の直径を有する高強度セルロースマルチフィラメント糸は自体公知である。
例えば、ギ酸セルロース製の、およびホルムアルデヒド変性セルロース製の、低減された合計線密度を有する超高強度糸が公知である。例えば、特許文献US6261689号において、ギ酸セルロース繊維が記載されており、前記はEN ISO 20139 (現在のDIN EN ISO 139)に定義された標準環境により、温度(20±2)℃、および相対湿度(65±2)%で状態調節され、且つ合計線密度460dtexおよび強度76cN/texを有する。特許文献US3388117号は、合計線密度485dtexおよび状態調節された強度78cN/texを有する、ホルムアルデヒドで変性されたセルロース繊維を記載している。
しかしながら、従来技術には、合計線密度<1100dtexを有する高強度のビスコースのマルチフィラメント糸は記載されていない。
GB685631号Bは、たしかにレーヨン糸、つまり、100den(110dtex)の低い合計線密度を有する、100の個々のフィラメントからのビスコースのマルチフィラメント糸を記載しているが状態調節された強度が2.3g/den(20.4cN/tex)しかなく、且つ、オーブン乾燥状態での強度が2.9g/den(25.6cN/tex)である。さらなる例において、GB685631号Bは、260本のフィラメントを用いて糸の線密度400den(440dtex)、および状態調節されたビスコースのマルチフィラメント糸においては4.1g/den(36.2cN/tex)、もしくはオーブン乾燥ビスコースのマルチフィラメント糸においては5.3g/den(46.8cN/tex)である中程度の強度を有する糸を開示している。
本発明は、比較的小さい直径を有するが、その物理的特性は現在慣例的な直径のハイブリッドコードのものにほぼ相応する、環境に優しいハイブリッドコードを提供するという課題に基づいている。
前記の課題は、ビスコースのマルチフィラメント糸が、DIN EN ISO 139−1:2005による標準環境において状態調節された後、糸の線密度<1100dtexおよび破断強度≧45cN/texを有し、且つ該ハイブリッドコードがコードの線密度<3000dtexを有することによって解決される。
従って、低い合計線密度を有する再生セルロース繊維の場合のこの強度のギャップは、DIN EN ISO 139−1:2005による標準環境において状態調節された後、糸の線密度<1100dtexおよび破断強度≧45cN/texを有するビスコースのマルチフィラメント糸によって埋められる。
本発明によれば、ビスコースのマルチフィラメント糸の、糸の線密度が低いことに基づき小さい直径を有する、環境に優しいハイブリッドコードが創出される。それにもかかわらず、「細い」ビスコースのマルチフィラメント糸の高い破断強度によって、ハイブリッドコードは、より太い、従来技術に比較し得るハイブリッドコードとほぼ同じ物理的特性を有する。
本発明によるハイブリッドコードは、2つまたはそれより多くのマルチフィラメント糸からなることができ、その第一のマルチフィラメント糸は常に先述の「細い」ビスコースのマルチフィラメント糸であり、その第二のマルチフィラメント糸は常に第一のマルチフィラメント糸と同一ではない材料からなる。しかしながら、該ハイブリッドコードは、3つまたはそれより多くのマルチフィラメント糸を有してもよく、その際、第三のマルチフィラメント糸またはさらなるマルチフィラメント糸は第一または第二のマルチフィラメント糸の材料と同一であってもよいが、さらなる非金属材料からなってもよい。
本発明によるビスコースのマルチフィラメント糸の状態調節されたテキスタイルのデータの測定は、DIN EN ISO 2062:2009に準拠して、以下の条件下で行われる:
・ 標準環境下で≧16時間の状態調節時間
・ CRE[constant rate of extension=定速伸長]気圧式クランプを用いた引張試験器
・ 保護撚り数100t/m(t/m=turns/m=1メートル当たりの回転数)を有するマルチフィラメント糸を試験
・ 試験片を張る長さ: 500mm
・ 引張速度 (移動速度): 500mm/分 (100%/分)。
上記の基準において言及された状態調節および試験条件は、化学繊維産業の関連する基準(BISFA、“ Testing methods for viscose, cupro, acetate, triacetate and lyocell filament yarns”、2007版)と比較しうる。
ビスコースのマルチフィラメント糸は、意外なことに、GB685631号の実施例2において記載された方法を、以下に記載される複数の技術的特徴に関して変更することによって得られる。
・ コットンリンターの代わりに、針葉樹からのパルプを使用した。
・ 紡糸工程の前に、ビスコース変性剤(例えばアミンエトキシレート、例えばエトキシ化脂肪酸アミンまたはポリエチレングリコール、例えばPEG1500)を、ビスコースに対して0.01〜1.0質量%の範囲の濃度で添加する。
・ 孔径<100μm、有利には孔径40〜80μmの範囲を有する紡糸ノズルを使用する。
・ 第一の巻き取りロールでの紡糸速度が50m/分未満であり、且つ有利には10〜40m/分の範囲である。
・ 紡糸ノズルから凝固浴への糸の輸送を、紡糸管を通じて行い、その際、紡糸管内での糸の輸送は、繊維の引き抜き方向での凝固浴の流れによって補助される。
・ 凝固浴中の硫酸濃度は、15g/リットルより高く、且つ有利には20〜120g/リットルの範囲である。
・ 凝固浴に硫酸ナトリウムおよび硫酸亜鉛を、有利には凝固浴1リットルあたり25〜250gの濃度で添加する。
・ 凝固浴の温度は、30℃より高く、且つ有利には40〜95℃の範囲である。
・ 後にある固化浴が、有利には固化浴1リットル当たり20〜120の範囲の濃度で硫酸を含有し、且つ、キサントゲン酸セルロースのための分解浴としても作用する。
・ 紡糸された糸が、175%より強く延伸され、有利には延伸は180〜220%の範囲である。
・ 本発明によるビスコースのマルチフィラメント糸は、有利には2段階工程において製造され、その際、第一の段階において糸が紡糸され且つ巻き取られ、且つ前記の巻き取られた糸が第二の段階においてほどかれ且つ延伸される。
さらなるマルチフィラメント糸が、≧50〜≦1800dtexの範囲、有利には≧200〜≦1200dtexの範囲、特に好ましくは≧250〜≦800dtexの範囲の糸の線密度を有する場合が有利である。糸が各々低い糸の線密度を有し、ひいては小さい合計の直径を有するが、その物理的特性は現在慣例的な直径を有するハイブリッドコードのものにほぼ相応する、ハイブリッドコードが創出される。
ハイブリッドコードがコードの線密度≦2500dtex、好ましくはコードの線密度≦2000dtexを有する場合が有利である。より細いハイブリッドコードが創出される。
ビスコースのマルチフィラメント糸が≧150dtex〜<1100dtexの範囲の糸の線密度、および≧45cN/tex〜≦60cN/texの範囲の破断強度を有する場合が有利である。1dtexあたりの高い破断強度は、破断力に対して細い糸の線密度を可能にする。
ビスコースのマルチフィラメント糸が≧170dtex〜<900dtex、有利には≧200〜<800dtexの範囲の糸の線密度、および≧45cN/tex〜≦56cN/tex、有利には≧45cN/tex〜≦53cN/texの範囲の破断強度を有する場合が適切である。これによって、本発明によるハイブリッドコードを使用した工業用ゴム製品または乗り物の空気式タイヤの疲労特性に関する、並びに工程の能力に関する利点が達成される。
本発明によるハイブリッドコードを含有する、カーカス層および/またはベルト層および/またはビード補強部(Wulstverstaerker)としての補強層を有する乗り物の空気式タイヤの疲労特性に関して、ビスコースのマルチフィラメント糸が、1.2〜4.0dtex、有利には2.4〜3.0dtexの範囲のフィラメントの線密度を有する場合が有利である。
ビスコースのマルチフィラメント糸が、≧5%〜≦20%、有利には≧6%〜≦15%の範囲の破断点伸びを有する場合が適切である。かかる強度部材を備えた工業用ゴム製品または乗り物のタイヤは、極端な条件に際しても、疲労耐性がより高い。
前記のビスコースのマルチフィラメント糸は、レーヨンのマルチフィラメント糸またはリオセルのマルチフィラメント糸である。
本発明のさらなる態様において、さらなる非金属のマルチフィラメント糸は、ポリアミドマルチフィラメント糸、有利にはPA66のマルチフィラメント糸である。より小さなコード直径の際、例えばコードの構成がPA66 940×2の際に、より高い弾性率およびより低い収縮率並びにより高い安定性が達成される。
本発明の第一の好ましい実施態様において、ハイブリッドコードは2つのマルチフィラメント糸からなり、そのうち第一のマルチフィラメント糸はレーヨンのマルチフィラメント糸であり且つさらなるマルチフィラメント糸はPA−66のマルチフィラメント糸である。前記ハイブリッドコードは、レーヨン780×1 + PA66 700×1、450 tpm S(Z) + 450 tpm S(Z)、450 tpm Z(S)の構成を有する。各々のレーヨンのマルチフィラメント糸のフィラメントは、フィラメントの線密度3dtexを有する。レーヨンのマルチフィラメント糸の破断強度は、≧45cN/tex〜≦53cN/texの範囲である。各々のレーヨンのマルチフィラメント糸は、≧6%〜≦15%の範囲の破断点伸びを有する。ハイブリッドコードは、直径0.48mmを有する。該ハイブリッドコードのさらなるパラメータを表1に示す。
本発明の第二の好ましい実施態様において、ハイブリッドコードは2つのマルチフィラメント糸からなり、そのうち第一のマルチフィラメント糸はレーヨンのマルチフィラメント糸であり且つさらなるマルチフィラメント糸はアラミドのマルチフィラメント糸である。前記ハイブリッドコードは、レーヨン620×1 + アラミド550×1、600 tpm S(Z) + 600 tpm S(Z)、600 tpm Z(S)の構成を有する。各々のレーヨンのマルチフィラメント糸のフィラメントは、フィラメントの線密度2.4dtexを有する。レーヨンのマルチフィラメント糸の破断強度は、≧45cN/tex〜≦53cN/texの範囲である。各々のレーヨンのマルチフィラメント糸は、≧6%〜≦15%の範囲の破断点伸びを有する。ハイブリッドコードは、直径0.40mmを有する。該ハイブリッドコードのさらなるパラメータを表1に示す。
本発明の第三の好ましい実施態様において、ハイブリッドコードは3つのマルチフィラメント糸からなり、そのうち第一のマルチフィラメント糸はレーヨンのマルチフィラメント糸であり、第二のマルチフィラメント糸はアラミドのマルチフィラメント糸であり、且つ第三のマルチフィラメント糸は第一のマルチフィラメント糸と同一のレーヨンのマルチフィラメント糸である。前記ハイブリッドコードは、レーヨン620×1 + アラミド550×1 + レーヨン620×1、600 tpm S(Z) + 600 tpm S(Z)+ 600 tpm S(Z)、600 tpm Z(S)の構成を有する。各々のレーヨンのマルチフィラメント糸のフィラメントは、フィラメントの線密度2.4dtexを有する。レーヨンのマルチフィラメント糸の破断強度は、≧45cN/tex〜≦53cN/texの範囲である。各々のレーヨンのマルチフィラメント糸は、≧6%〜≦15%の範囲の破断点伸びを有する。ハイブリッドコードは、直径0.50mmを有する。ハイブリッドコードのさらなるパラメータを表1に示す。
本発明のさらなる実施態様において、第一のマルチフィラメント糸はレーヨンのマルチフィラメント糸であり、且つさらなるマルチフィラメント糸はHMLS PETのマルチフィラメント糸であり、その際、該ハイブリッドコードは、レーヨン620×1 + HMLS PET 550×1、500 tpm S(Z) + 500 tpm S(Z)、500 tpm Z(S)の構成を有する。各々のレーヨンのマルチフィラメント糸のフィラメントは、フィラメントの線密度2.4dtexを有する。レーヨンのマルチフィラメント糸の破断強度は、≧45cN/tex〜≦53cN/texの範囲である。各々のレーヨンのマルチフィラメント糸は、≧6%〜≦15%の範囲の破断点伸びを有する。
それ以外に、セルロース繊維の種類または構造は、何ら限定はない。例えば、そのような、または繊維切断物としてのビスコースのマルチフィラメント糸を、強度部材に、織物または編物に加工することができる。ビスコースのマルチフィラメント糸を含有する強度部材を直接的にタイヤの製造のために使用することも可能である。
以下の表1は、好ましい、本発明によるハイブリッドコードのパラメータについての例示的な概要である。
Figure 2016516918
表1に記載される本発明によるハイブリッドコード1(レーヨン780+PA66 700)および従来技術のコード(PA66 940×2)の力と伸びの曲線を示す図である。 表1に記載される本発明によるハイブリッドコード2および3(レーヨン620 + アラミド550)および(レーヨン620 + アラミド550 + レーヨン620)並びに従来技術のコード(レーヨン1220×2)の力と伸びの曲線を示す図である。
図1は、表1に記載される本発明によるハイブリッドコード1(レーヨン780+PA66 700)および従来技術のコード(PA66 940×2)の力と伸びの曲線を示す。
本発明によるハイブリッドコード1は、例えば好ましくは、乗り物の空気式タイヤのベルトにおいて使用される。該ハイブリッドコードの弾性率は、レーヨンのマルチフィラメント糸によって有利にも比較的高い一方で、PA66はベルト用途のために必須の収縮作用の原因である。
図2は、表1に記載される本発明によるハイブリッドコード2および3(レーヨン620 + アラミド550)および(レーヨン620 + アラミド550 + レーヨン620)並びに従来技術のコード(レーヨン1220×2)の力と伸びの曲線を示す。
本発明によるハイブリッドコード2、3は、たしかに従来技術のコードよりも小さい弾性率を有するのだが、有利なことにコードの直径は小さい。最適化、有利にはこのハイブリッドコードを有する織物層内のコード密度を高めることによって、薄い層厚で望ましい剛性を達成することができる。レーヨンおよびアラミドは安定であり、収縮しない材料である。
力と伸びの測定は、ASTM D885に準拠して実施される。

Claims (13)

  1. 少なくとも2つの互いに撚り合わせられたマルチフィラメント糸製のハイブリッドコードであって、第一のマルチフィラメント糸がビスコースのマルチフィラメント糸であり、且つ、さらなるマルチフィラメント糸が、第一のマルチフィラメント糸と同一ではない材料からなる非金属のマルチフィラメント糸であり、前記ビスコースのマルチフィラメント糸が、DIN EN ISO 139−1:2005による標準環境において状態調節された後、糸の線密度<1100dtexおよび破断強度≧45cN/texを有し、並びに前記ハイブリッドコードがコードの線密度≦3000dtexを有することを特徴とする、前記ハイブリッドコード。
  2. 前記さらなるマルチフィラメント糸が、≧50〜≦1800dtexの範囲、有利には≧200〜≦1200dtexの範囲、特に好ましくは≧250〜≦800dtexの範囲の糸の線密度を有することを特徴とする、請求項1に記載のハイブリッドコード。
  3. 前記ハイブリッドコードが、コードの線密度≦2500dtex、好ましくは≦2000dtexを有することを特徴とする、請求項1または2に記載のハイブリッドコード。
  4. 前記ビスコースのマルチフィラメント糸が、≧150dtex〜<1100dtexの範囲、好ましくは≧170dtex〜<900dtexの範囲の糸の線密度、および≧45cN/tex〜≦60cN/texの範囲、好ましくは≧45cN/tex〜≦56cN/texの範囲の破断強度を有することを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項に記載のハイブリッドコード。
  5. 前記ビスコースのマルチフィラメント糸が≧200dtex〜<800dtexの範囲の糸の線密度、および≧45cN/tex〜≦53cN/texの範囲の破断強度を有することを特徴とする、請求項4に記載のハイブリッドコード。
  6. 前記ビスコースのマルチフィラメント糸が、1.2〜4.0dtexの範囲、好ましくは2.4〜3.0dtexの範囲のフィラメントの線密度を有することを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項に記載のハイブリッドコード。
  7. 前記ビスコースのマルチフィラメント糸が、≧5%〜≦20%の範囲、好ましくは≧6%〜≦15%の範囲の破断点伸びを有することを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項に記載のハイブリッドコード。
  8. 前記さらなる非金属のマルチフィラメント糸が、アラミドのマルチフィラメント糸および/またはポリアミドのマルチフィラメント糸であり、有利にはPA66のマルチフィラメント糸であることを特徴とする、請求項1から7までのいずれか1項に記載のハイブリッドコード。
  9. 前記さらなる非金属のマルチフィラメント糸が、ポリエステルのマルチフィラメント糸、有利にはPETのマルチフィラメント糸、特に好ましくは高弾性率で低収縮のPETのマルチフィラメント糸であることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項に記載のハイブリッドコード。
  10. 前記さらなる非金属のマルチフィラメント糸が、≧50〜≦1800dtexの範囲、有利には≧250〜≦800dtexの範囲の糸の線密度を有することを特徴とする、請求項1から9までのいずれか1項に記載のハイブリッドコード。
  11. 前記第一のビスコースのマルチフィラメント糸がレーヨンマルチフィラメント糸であり、且つ前記さらなるマルチフィラメント糸がPA66のマルチフィラメント糸であり、前記ハイブリッドコードが、有利には450 tpm S(Z) + 450 tpm S(Z)、450 tpm Z(S)で撚り合わせられた、レーヨン780×1 + PA66 700×1の構成を有することを特徴とする、請求項1から10までのいずれか1項に記載のハイブリッドコード。
  12. 前記第一のビスコースのマルチフィラメント糸がレーヨンのマルチフィラメント糸であり、且つ前記さらなるマルチフィラメント糸がアラミドのマルチフィラメント糸であり、前記ハイブリッドコードが、有利には600 tpm S(Z) + 600 tpm S(Z)、600 tpm Z(S)で撚り合わせられた、レーヨン620×1 + アラミド 550×1の構成を有することを特徴とする、請求項1から11までのいずれか1項に記載のハイブリッドコード。
  13. 前記第一のビスコースのマルチフィラメント糸がレーヨンのマルチフィラメント糸であり、第二のマルチフィラメント糸がアラミドのマルチフィラメント糸であり、且つ第三のマルチフィラメント糸が第一のマルチフィラメント糸と同一のレーヨンのマルチフィラメント糸であり、前記ハイブリッドコードが、有利には600 tpm S(Z) + 600 tpm S(Z)、600 tpm Z(S)で撚り合わせられた、レーヨン620×1 + アラミド 550×1+レーヨン 620×1の構成を有することを特徴とする、請求項1から12までのいずれか1項に記載のハイブリッドコード。
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