JP2017179635A

JP2017179635A - ゴム補強用糸条の製造方法

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Publication number: JP2017179635A
Application number: JP2016065986A
Authority: JP
Inventors: 芳史鈴木; Yoshiji Suzuki; 謙二大洞; Kenji Ohora
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2016-03-29
Publication date: 2017-10-05
Anticipated expiration: 2036-03-29
Also published as: JP6695189B2

Abstract

【課題】接着性に優れ、しかも十分な耐熱性、耐久性をも有する繊維糸条を提供すること。【解決手段】メタ系芳香族ポリアミドからなる長繊維束を牽切し、仮撚り加工後に、収束剤を付与し、その後実撚りするゴム補強用糸条の製造方法。さらには、実撚り前に合糸することや、収束剤が炭素数６以上のオレフィン系ワックスであることが好ましい。もう一つの本発明の耐熱ゴムホースは、上記のゴム補強用糸条を用いた耐熱ゴムホースである。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車用エアホース、特に過給機（ターボチャージャー）用エアホースなど、極めて高い耐熱性を要求される耐熱ホース用に適したゴム補強用糸条に関するものである。

ディーゼルエンジンは熱効率が高く、ガソリンエンジンに比べて高燃費であり、ＣＯ_２排出量が少ないために、地球環境面からも有効な動力源として注目されている。さらにその中で、エンジンの高効率・高出力化のため、排出ガスエネルギーを再利用するターボチャージャーシステムの需要が急速に高まっている。
このターボチャージャー（ＴＣ）用エアホースは、高温・高圧の空気を大量に輸送するために、ホース耐久テスト条件として例えば２１０℃、２．５Ｂａｒの圧力振動で１５万回以上破壊せずに機能することが要求されるなど、極めて厳しい条件に耐えうる耐久性が求められている。

そしてこのようなＴＣホース用の補強繊維は、従来の脂肪族ポリアミド、ポリエステル等の汎用合成繊維では耐熱性の面で不十分なため、耐熱性に優れるメタ系芳香族ポリアミド（メタアラミド）繊維が用いられてきている。
例えば特許文献１では、ゴムとの接着性が改良されたポリエステル繊維およびアラミド繊維を得るため、該繊維を特定の接着剤で被覆するという接着性向上処理法が提案されている。しかしながら、このような方法は、接着性向上のための処理を行うことが必要であることから製造工程が複雑になり、コスト高になるという問題がある。

そこで特許文献２では、接着処理無しでの接着向上方法として繊維表面にループ、毛羽などを持つアラミド繊維を使用する混繊糸が提案されている。また特許文献３では、通常のフィラメント（長繊維）タイプやスパン（紡績糸）タイプに代わる長繊維束牽切交絡糸が開示されている。しかしこれらはコード表面どうしの接触によってフィブリルが多く発生しやすく、未だ耐久性が十分なレベルに達していない。アラミド繊維のみから構成されている場合には、フィブリルの発生はかなり減少するものの、通常のフィラメントタイプと比べるとどうしても繊維のばらけが多いという問題があったのである。

特開２００１−１４６６８６号公報特開２００４−１６９２３７号公報特開２００８−１６３４８８号公報

本発明は、接着性に優れ、しかも十分な耐熱性、耐久性をも有する繊維糸条を提供することを目的とするものである。さらに、耐熱性、耐久性が要求される耐熱ゴムホースを提供することにある。

本発明のゴム補強用糸条の製造方法は、メタ系芳香族ポリアミドからなる長繊維束を牽切し、仮撚り加工後に、収束剤を付与し、その後実撚りすることを特徴とする。
さらには、実撚り前に合糸することや、収束剤が炭素数６以上のオレフィン系ワックスであることが好ましい。
もう一つの本発明の耐熱ゴムホースは、上記のゴム補強用糸条を用いた耐熱ゴムホースである。

本発明によれば、接着性に優れ、しかも十分な耐熱性、耐久性をも有する繊維糸条提供される。さらに、耐熱性、耐久性が要求される耐熱ゴムホースが提供される。

牽切糸条の製造装置の一例を示す概略図である。

本発明のゴム補強用糸条の製造方法は、メタ系芳香族ポリアミドからなる長繊維束を牽切し、仮撚り加工後に、収束剤を付与し、その後実撚りすることを必須とする製造方法である。

本発明で用いられるメタ系芳香族ポリアミドからなる繊維としては、具体的にはポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維、特に帝人社製Ｔｅｉｊｉｎｃｏｎｅｘ（商品名）が好ましく使用することができる。そして、本発明にて用いられるメタ系芳香族ポリアミドからなる長繊維束は、複数の単繊維長フィラメントからなる糸条であって、牽切前の長繊維束の総繊維度としては１万から１０万ｄｔｅｘの範囲であることが好ましく、フィラメント数としては５００〜５０００本、長繊維束を構成する１本の単繊維フィラメントの繊度としては０．５〜４．０ｄｔｅｘの範囲であることが好ましい。

そして本発明のゴム補強糸条は、このメタ系芳香族ポリアミドからなる長繊維束を牽切し、その牽切された繊維をさらに交絡することによって結束している糸条とする。牽切工程後の糸条を構成する繊維の平均繊維長としては、２０〜５０ｃｍの範囲であることが好ましい。ここで平均繊維長が短すぎる場合は、接着性を向上させる毛羽立ちの点では十分であるが、繊維間の交絡が不十分となり、繰返しの振動に対する耐久性が低下する。一方、平均繊維長が長すぎる場合は、補強糸の形態がフィラメント（長繊維）に類似し、繊維の毛羽立ち効果が得られず接着性が不足するだけでなく、補強糸の均一性が悪くなり該糸の長さ方向に物性のばらつきが生じ、結果的に十分なホース等のゴム製品の耐久性が得られない傾向にある。

その後、牽切された糸条は仮撚り加工されるのであるが、仮撚り加工としては従来公知の方法を用いることができるが、特には、空気ノズルによる抱合が好ましく、より具体的にはインターレース式の空気ノズルによる繊維同士の交絡、あるいは旋回流式の空気ノズルによる繊維端部による捲回によるものであることが好ましい。なお、本発明においては牽切され、構成する単繊維の長さが短くなった糸条に仮撚り加工を施しているため、部分的には一方向への撚りがかかっている場合があっても良い。しかし糸条全体としてみると、Ｓ方向、Ｚ方向等の一方向の撚りでは無く、撚り方向及び撚りの程度に関し、ランダムな交絡が起こっていることが必要である。本発明ではこのような仮撚り工程を経ることによって、その後の収束剤の付与工程後でも十分に必要な毛羽立ちを有する糸条とすることが可能となった。

仮撚り加工された糸条は、さらに収束剤を付与される。収束剤の成分としては、ポリオレフィン系ワックスが好ましく用いられる。ポリオレフィンとしては、ポリエチレンやポリプロピレンあるいはこれらの変性体であることが好ましい。もっともポリオレフィンとしては高分子である必要は無く、炭素数としては６以上であることが好ましい。また、収束剤としては、ポリオレフィン系の高分子またはその変性体から成るエマルジョンを使用することも可能ではあるが、十分な収束性を仮撚りした糸条に与えること、及び収束剤を処理した糸条をさらに実撚りする際に、収束状態を十分に保つためには、水系よりも油性のワックスを使用することが好ましい。

またこの段階での、このような収束剤の付与量としては、繊維重量に対して１．０〜５．０重量％の範囲であることが好ましい。さらにはこの付着量としては２．０〜４．０重量％がより好ましい。付着量が少なすぎる場合は、単糸の集束性を確保することが困難になる傾向にある。補強糸条がばらけ易く、その後の撚り合わせ工程等で、ばらけが多く発生する傾向にある。その場合、最終的にゴム製品に使用する前に、追加的に樹脂による収束性の付与等が必要となるため、コストが高くなる。仮にばらけ等をそのままにした場合には、補強糸条をゴムに巻き付ける編組工程等で、収束剤の脱落や糸の絡まりが発生するなどして、支障が生じやすい傾向となる。一方、付着量が多すぎる場合は、剤付着が多いために、撚り合わせ工程やゴムへの巻き付け工程等でのテンション変動や、剤の脱落によるスカム発生などの不具合が生じやすい傾向にある。

そして本発明の製造方法では、収束剤の付与に引き続き、実撚りを与えることが必要である。また、実撚り前に２〜１０本、さらに好ましくは２〜５本を合糸することが好ましい。その後の実撚りの数としては、５０〜１５０回／ｍが好ましく、７５〜１２５回／ｍであることがさらに好ましい。また耐久性を向上させる観点からは、撚り方向としては仮撚りの主とする撚り方向と同じ方向であることが好ましい。撚り数をかかる範囲とすることで、本発明のゴム補強用糸条は、強度及び疲労性を高いレベルで両立させることが可能となった。

より具体的には、本発明のゴム補強用糸条の製造方法としては、次のようにして製造することが好ましい。
例えば、本発明に用いるメタ系芳香族ポリアミドからなる牽切糸条は、図１に示すような工程で製造することが好ましい。すなわち、連続長繊維束１がニップローラー２とニップローラー４の間で連続長繊維束の切断伸度以上に伸張されて牽切され、引き続き該牽切された繊維（以下、牽切繊維と称することがある）がニップローラー４から吸引空気ノズル５によって吸引されて引き取られ、次いで抱合空気ノズル６によって仮撚り、すなわち牽切された短繊維間に交絡およびまたは牽切繊維端部の捲回による結束が付与される。本発明の製造方法ではこの後収束剤を付与するのであるが、別浴で行った方が良いが、図１のようにニップローラー７を通して連続的にローラに繊維を接触させながら収束剤を付与し、巻取り装置（９）で一旦巻き取る方法が効率的である。そして本発明の製造方法は、このようにして表面処理された牽切糸条を、好ましくは２〜１０本、さらに好ましくは２〜５本を合糸し、さらにそれらに実撚りを施す製造方法である。

このような本発明の製造方法にて得られるゴム補強用意糸条は、メタ系芳香族ポリアミドからなる長繊維束を牽切し、その牽切された繊維が交絡することによって結束している糸条からなるが、かかる糸条は、仮撚り加工後、実撚り加工前に糸条の表面に付与された収束剤により、単数撚りまたは複数本撚りの構造の糸条に最終的にした後でも、その糸条表面の毛羽立ちを抑制している。そのため、適度にゴムとの接着を保持し、特にホース用途に用いた場合に、ホース内層ゴムとホース外層ゴムのブリッジ接着性が良好であり、切断面などを追加の収束剤で被覆するなどの処理工程が不要となり、性能及びコスト面において優れている。本発明のゴム補強用糸条を用いることにより、低コストかつ耐久性に優れた、ホース等のゴム製品を得ることができるのである。

特に本発明の製造方法にて得られたゴム補強用糸条は、ホース用途に用いることが好ましく、ホースとしては、内管ゴム層と、その内管ゴム層を取り巻くゴム補強用糸条、及びこれらに接合された１層以上の外管層からなるホースであることが望ましい。ホースの成形においては、このように内管ゴムなどにゴム補強用糸条を巻き付ける工程があり、本発明の製造方法にて得られたゴム補強用糸条は前述したように糸条表面に適度な毛羽立ちを有しているために、ホース内層ゴムとホース外層ゴムのブリッジ接着性が良好となるのである。また、今までの牽切糸条では、ホース補強層に必要な形態に加工するための編組工程において、ニードルガイドとの接触摩耗により樹脂が脱落し、脱落した樹脂を編組工程で巻き込むことによるホース性能の低下や清掃コストが高くなるという問題もあった。しかし本発明の糸条は収束性が高く、接着性、補強効果、工程安定性に優れたものとなって、これらの欠点も解消されるようになったのである。

以下、実施例をあげて本発明を具体的に説明する。なお、実施例中の各評価項目の測定値は下記の測定方法にしたがって求めた。

（１）補強糸の強度
ＪＩＳＬ１０１７に準拠して測定した。

（２）コード毛羽
エイコー測器社製毛羽カウンターを用い、コード１０ｍあたりの表面毛羽カウントが１０００以下を良好、１０００以下を不良とした。

（３）コード／ゴム接着力
コードとゴムとの接着力を示すものである。アクリルゴム（ＡＣＭ）から成る熱可塑性エラストマーシート表層近くに５本のコードを埋め、１５０℃、３０分間、５００Ｎ／ｃｍ^２のプレス圧力で加硫し、次いで、両端のコードを残し３本のコードをゴムシート面に対し９０度の方向へ２００ｍｍ／分の速度で剥離するのに要した力をＮ／５ｃｏｒｄｓで示したものである。

（４）外層ゴム／内層ゴム剥離力
アクリルゴム（ＡＣＭ）から成る熱可塑性エラストマーを内層とし、その外側に所定の繊維をブレードした後、ＡＣＭ熱可塑性エラストマーを外層として配置した内径９．５ｍｍ及び外径１７．４ｍｍのホースを製造した。この後、内層ゴムと外層ゴムの１０ｃｍあたりの剥離力を測定し、実施例の値を１００として指数表示とした。

（５）ホース疲労テスト
アクリルゴム（ＡＣＭ）から成る熱可塑性エラストマーを内管とし、その外側に所定の繊維をブレードした後、ＡＣＭ熱可塑性エラストマーを外管として配置した内径９．５ｍｍ及び外径１７．４ｍｍのホースを製造した。このホースにつきＪＩＳＫ６３７５７．７項に準拠した衝撃圧力試験を行った。試験油はＪＩＳＫ２３１３に規定する２種に相当する鉱物油を使用し、油温９３℃で最高圧力２７００Ｎ／ｃｍ２の矩形波を２０万回繰り返した。その結果２０万回でも破断しない場合「◎」、１５万回以上２０万回未満で破断の場合「○」、１５万回未満で破断した場合は「△」と表記した。

［実施例１］
図１に示すような装置を使用して、全繊度３３，０００ｄｔｅｘ、１５０００フィラメントのポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維トウ（商品名Ｔｅｉｊｉｎｃｏｎｅｘ：帝人株式会社製）を、連続長繊維束（１）として装置に投入し、該繊維束をニップローラー（２）と（４）との間で、切断伸度以上の牽切倍率２８．６倍で牽切し、引き続き該牽切繊維束がニップローラー（４）から吸引空気ノズル（５）によって吸引されて引き取られ、次いで該繊維束を主にＺ撚りが掛かる方向の旋回流を有する抱合空気ノズル（６）によって仮撚りを付与した。その後ニップローラー（７）を通して連続的にローラに繊維を接触させながら収束剤を付与し、巻取り装置（９）で一旦巻き取った。この段階の糸条は、総繊度が１１００ｄｔｅｘ、平均繊維長３０ｃｍの牽切糸条であった。この牽切糸条を３本合糸し、さらにＺ方向に１００回／ｍの撚りを施しながら巻取り、最終的に総繊度が３３００ｄｔｅｘ、強度が４．５ｃＮ／ｄｔｅｘのゴム補強用糸条を得た。評価結果を表１に示した。

［比較例１］
実施例１と同様にして、但し収束剤を付与しない条件にて、最終的に総繊度が３３００ｄｔｅｘ、強度が４．４ｃＮ／ｄｔｅｘの糸条を得た。評価結果を表１に併せて示した。

［比較例２］
比較例１で得た総繊度が３３００ｄｔｅｘの糸条を、さらに別工程で、水溶性ポリエステル（商品名プラスコートＺ−４４６、互応化学社製）の１０重量％水溶液にディップし補強糸条を得た。水溶性ポリエステルの付着量は繊維重量に対して２．６重量％であった。評価結果を表１に併せて示した。

本発明のゴム補強用糸条の製造方法は、耐熱性に優れたメタ系芳香族ポリアミド繊維を用いており、低コストで収束性を損なうことなく、しかも十分な耐久性を有している。そして、上記補強用糸条で補強されたホースは、自動車エンジン用エアホース、特にターボチャージャー用エアホースなど、極めて高い耐熱性や耐久性が要求される用途に好適に用いることができる。

１連続長繊維束の巻出し部
２ニップローラー
３ガイド
４ニップローラー
５吸引空気ノズル
６抱合空気ノズル
７ニップローラー
８巻き取られた牽切糸条
９巻取り装置

Claims

メタ系芳香族ポリアミドからなる長繊維束を牽切し、仮撚り加工後に、収束剤を付与し、その後実撚りすることを特徴とするゴム補強用糸条の製造方法。
実撚り前に合糸する請求項１記載のゴム補強用糸条の製造方法。
収束剤が炭素数６以上のオレフィン系ワックスである請求項１または２記載のゴム補強用糸条の製造方法。
請求項１〜３のいずれか１項記載のゴム補強用糸条を用いた耐熱ゴムホース。