JP4893959B2 - ゴム補強用芳香族ポリアミド繊維コードとその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は応力−伸び曲線における低弾性域と高弾性域を併せ持ち接着性に優れたゴム補強用芳香族ポリアミド繊維コードとその製造方法に関するものである。
タイヤ、ベルト、ホースなどのゴム補強用繊維としては、脂肪族ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、芳香族ポリアミド繊維、ビニロン繊維、ガラス繊維、スチールコード等が用いられている。特に高強力化を目的とした場合は、芳香族ポリアミド繊維が用いられることが一般的である。
伝動ベルトの特にサーペンタイン駆動においては、ベルトに加わる張力が高く、これに低弾性率繊維コードを芯線に用いた場合には、伸びが大きくベルト張力を保つことができないなどの不具合があるため、高弾性率な芳香族ポリアミド繊維コードの実用化が図られ、これによりベルトの伸びを小さくすることができたが、衝撃的な力がベルトに加わった場合は、その衝撃を吸収、緩和することができず、ベルトが破断するという問題があった。
従来、ゴム補強用繊維コードの高強力、高伸度化を図る方法としては、高弾性繊維（芳香族ポリアミド繊維）と低弾性繊維（脂肪族ポリアミド繊維またはポリエステル繊維）を合撚した複合コード（例えば、特許文献１および２参照）や、高弾性繊維と低弾性繊維を引き揃え撚糸した複合コード（例えば、特許文献３参照）、さらに、低弾性域と高弾性域を有する複合コード（例えば、特許文献４参照）など挙げられるが、これらのコードでは十分な高強力化が図れないという問題があった。
特開平４−１１０２０６号公報
特開２００５−２５６９６１号公報
特許第３４９７０３０号
特開２００３−３２６９１５号公報
そこで、本発明の目的は、上述した従来技術における問題点を解決し、低弾性域と高弾性域を併せ持つ芳香族ポリアミド繊維単一体のゴム補強用繊維コードとその製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するために本発明によれば、一本以上の片撚り（下撚り）または諸撚りの芳香族ポリアミド繊維コード（コア）を中心に配置し、その周りに一本以上の片撚り（下撚り）の芳香族ポリアミド繊維コード（シース）をラセン状に撚り合わせたゴム補強用芳香族ポリアミド繊維コードであって、該コードの応力−伸び曲線が原点から変曲点に至る低弾性域と変曲点をこえる高弾性域を有し、かつ下記式で示される前記それぞれのコードの撚り係数（ＴＭ）が、コア用片撚り（下撚り）コードの撚り係数は５．６〜７．３の範囲、コア用諸撚り（上撚り）コードの撚り係数は７．９〜１０．３の範囲、シース用コードの撚り係数は１．３〜２．０の範囲にそれぞれあると共に、該コードの撚り係数が１．４〜１．９の範囲にあることを特徴とするゴム補強用芳香族ポリアミド繊維コードが提供される。
ＴＭ＝Ｔ×√Ｄ ／ ３０３
〔但し、ＴＭ；撚り係数、Ｔ；撚り数（ｔ／１０ｃｍ）、Ｄ；トータル繊度ｄｔｅｘを示す〕。
ＴＭ＝Ｔ×√Ｄ ／ ３０３
〔但し、ＴＭ；撚り係数、Ｔ；撚り数（ｔ／１０ｃｍ）、Ｄ；トータル繊度ｄｔｅｘを示す〕。
なお、本発明のゴム補強用芳香族ポリアミド繊維コードにおいては、
前記ゴム補強用芳香族ポリアミド繊維コードの原点から０．５％伸び時の応力が１５．０Ｎ以下であり、２．０％伸び時の応力が９８．０から１５０．０Ｎの範囲であること、および
前記ゴム補強用芳香族ポリアミド繊維コードは接着剤が塗布されていること
が、いずれも好ましい条件として挙げられる。
前記ゴム補強用芳香族ポリアミド繊維コードの原点から０．５％伸び時の応力が１５．０Ｎ以下であり、２．０％伸び時の応力が９８．０から１５０．０Ｎの範囲であること、および
前記ゴム補強用芳香族ポリアミド繊維コードは接着剤が塗布されていること
が、いずれも好ましい条件として挙げられる。
また、本発明のゴム補強用芳香族ポリアミド繊維コードの製造方法は、前記コアおよびシース用芳香族ポリアミド繊維コードを、下撚りコードの形態で接着剤処理した後にコアとシース用コードを引き揃えて加撚するか、またはコア下撚りコードを引き揃えて加撚した後にコードとシース用コードを引き揃えて加撚することを特徴とする。
本発明によれば、以下に説明するとおり、芳香族ポリアミド繊維単一体から構成されてなり、高強力で且つ、低弾性域と高弾性域とを併せて具備し接着性に優れたゴム補強用芳香族ポリアミド繊維コードを得ることができる。
以下、本発明について具体的に説明する。
図１はゴム補強用芳香族ポリアミド繊維コードの応力−伸び曲線における変曲点を示す図である。
本発明のゴム補強用芳香族ポリアミド繊維コードは、一本以上の片撚り（下撚り）または諸撚りの芳香族ポリアミド繊維コード（コア）を中心に配置し、その周りに一本以上の片撚り（下撚り）の芳香族ポリアミド繊維コード（シース）をラセン状に撚り合わせたゴム補強用芳香族ポリアミド繊維コードであって、該コードの応力−伸び曲線が原点から変曲点に至る低弾性域と変曲点をこえる高弾性域を有し、かつ下記式で示される前記それぞれのコードの撚り係数（ＴＭ）が、コア用片撚り（下撚り）コードの撚り係数は５．６〜７．３の範囲、コア用諸撚り（上撚り）コードの撚り係数は７．９〜１０．３の範囲、シース用コードの撚り係数は１．３〜２．０の範囲にそれぞれあると共に、該コードの撚り係数が１．４〜１．９の範囲にあることを特徴とするものである。
ＴＭ＝Ｔ×√Ｄ ／ ３０３
〔但し、ＴＭ；撚り係数、Ｔ；撚り数（ｔ／１０ｃｍ）、Ｄ；トータル繊度ｄｔｅｘを示す〕。
ＴＭ＝Ｔ×√Ｄ ／ ３０３
〔但し、ＴＭ；撚り係数、Ｔ；撚り数（ｔ／１０ｃｍ）、Ｄ；トータル繊度ｄｔｅｘを示す〕。
ここで、ゴム補強用芳香族ポリアミド繊維コードの変曲点とは、図１に示すゴム補強用芳香族ポリアミド繊維コードの応力−伸び曲線Ｓにおいて、伸び０の状態における曲線に接する接線Ｘ１と、破断点Ｅにおける曲線に接する接線Ｘ２とが交わる交点Ｙを応力−伸び曲線の変曲点Ｍとして定義する。
本発明のゴム補強用芳香族ポリアミド繊維コードのそれぞれのコードの撚り係数（ＴＭ）において、コア用片撚り（下撚り）コードの撚り係数が５．６未満では、伸び０から変曲点に至る間の低弾性域が得られず、７．３を超えると、変曲点から破断点に至る間の高弾性域が得られないため好ましくない。
また、コア用諸撚り（上撚り）コードの撚り係数が７．９未満では、伸び０から変曲点に至る間の低弾性域が得られず、１０．３を超えると、変曲点から破断点に至る間の高弾性域が得られないため好ましくない。
さらに、シース用コードの撚り係数が１．３未満では、伸び０から変曲点に至る間の低弾性域が得られず、２．０を超えると、変曲点から破断点に至る間の高弾性域が得られないため好ましくない。
そして、コードの撚り係数が１．４未満では、伸び０から変曲点に至る間の低弾性域が得られず、１．９を超えると、変曲点から破断点に至る間の高弾性域が得られないため好ましくない。
本発明で使用する芳香族ポリアミド繊維とは、芳香族ポリ−Ｐ−フェニレンテレフタルアミドおよびコポリパラフェニレン−３−４’オキシジフェニレンテレフタルアミドを、公知の手段で紡糸、延伸してなる繊維を意味する。
本発明のゴム補強用芳香族ポリアミド繊維コードは、ゴム補強用として用いるため、通常、接着剤処理および熱処理が施されている。
本発明のゴム補強用芳香族ポリアミド繊維コードを製造するに際しては、接着剤処理を、ゴム補強用芳香族ポリアミド繊維の下撚りコードの形態の段階で行った後、加撚してゴム補強用芳香族ポリアミド繊維コードとなすことが好ましい。
芳香族ポリアミド繊維のフィラメント（原糸）の段階で接着剤処理した場合には、接着剤が固着して撚糸工程においてフィラメント切れが多発し、毛羽となりゴム補強用芳香族ポリアミド繊維コードとして供しえないことになるため好ましくない。
また、芳香族ポリアミド繊維コード（コア）を中心に配置し、その周りを芳香族ポリアミド繊維コード（シース）をラセン状に撚り合わせたコードを接着剤処理すると、処理時の張力の影響によりコードが伸ばされ、応力−伸び曲線が原点から変曲点に至る間の低弾性域を得ることができない。
接着剤処理は１回でもよいが、２回以上行うことが好ましい。
本発明で使用する接着剤としては、エポキシ系、ブロックドイソシアネート系、レゾルシン・ホルムアルデヒド・ゴムラテックスの混合（ＲＦＬ）液の組み合わせ、もしくは単独で使用することができるが、接着剤はこれらに限定されるものではない。
また、上記ＲＦＬに含まれるゴムラテックスとしては、ビニルピリジン−スチレン−ブタジエン共重合体ラテックス、スチレン−ブタジエン系ラテックス、アクリロニトリル−ブタジエン系ラテックス、クロロプレン系ラテックス、クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックス、アクリレート系ゴムラテックス、天然ゴムラテックス、および塩化ビニル共重合体ラテックスなどが挙げられるが、なかでもビニルピリジン−スチレン−ブタジエン共重合体ラテックスを用いた場合に最も良好な結果が得られる。
接着剤の固形分濃度は２〜２０．０％の範囲が用いられる。接着剤の粘度調整剤としてアルギン酸ソーダやケイ酸化合物なども添加利用することができる。
芳香族ポリアミド繊維コードのコアおよびシースの接着剤固形分付着量は、それぞれのコードに対し３．０〜１５．０重量％であり、好ましくは５．０〜１０．０重量％である。
熱処理条件としては、乾燥温度１００〜１６０℃、滞留時間０．５〜５．０分、熱処理温度２００〜２６０℃、滞留時間０．５〜５．０分が好ましい。
乾燥が不十分な場合、機械汚れを招き、熱処理が２００℃未満では、ゴムとの接着性が不十分であり、２６０℃を越えると、芳香族ポリアミド繊維自体の特性が阻害されるため好ましくない。
かくして得られる本発明のゴム補強用芳香族ポリアミド繊維コードは、高強力で且つ、低弾性域と高弾性域とを併せて具備し接着性に優れることから、それらの特性を活かして、衝撃力の吸収、緩和を必要とする伝動ベルトやホース等のゴム資材分野に広く利用できる。
次に、実施例により、本発明を具体的に説明する。各測定値は次の方法により求めたものである。
［樹脂付着量（重量％）］
処理前コードおよび処理後コードを１０５℃、２時間乾燥した後重量を測定し、〔（処理後コードの重量−処理前コードの重量）／処理前コードの重量×１００で求めた。
処理前コードおよび処理後コードを１０５℃、２時間乾燥した後重量を測定し、〔（処理後コードの重量−処理前コードの重量）／処理前コードの重量×１００で求めた。
［Ｔ−引抜力（Ｎ／ｃｍ）］
ＪＩＳ Ｌ−１０１７（２００２年）の接着力−Ａ法に準じ、下記条件で処理コードをタイヤカーカス用未加硫ゴムに埋め込み、加圧下で初期引抜力は１５０℃、３０分間加硫を行い、放冷後コードをゴムブロックから３０ｃｍ／分の速度で引き抜き、その引き抜き荷重をＮ／ｃｍで表示した。
ＪＩＳ Ｌ−１０１７（２００２年）の接着力−Ａ法に準じ、下記条件で処理コードをタイヤカーカス用未加硫ゴムに埋め込み、加圧下で初期引抜力は１５０℃、３０分間加硫を行い、放冷後コードをゴムブロックから３０ｃｍ／分の速度で引き抜き、その引き抜き荷重をＮ／ｃｍで表示した。
［コード強力（Ｎ）］
テンシロンを使用して、ＪＩＳ Ｌ−１０１７（２００２年）に準じて測定した。
テンシロンを使用して、ＪＩＳ Ｌ−１０１７（２００２年）に準じて測定した。
［実施例１］
第１処理液として、ソルビトールポリグリシジルエーテルに蒸留水を加えて、ホモジナイザーを用い、エポキシ水溶液を得た。次いで、ジフェニルメタン−ビス−４、４’−カルバモイル・εカプロラクタムの水分散体と、ビニルピリジン−スチレン−ブタジエンラテックスとケイ酸化合物とを、固形分比率１０．０：２０．０：６７．０：３．０で混合し、固形分濃度５．２％の第１処理液を得た。
第１処理液として、ソルビトールポリグリシジルエーテルに蒸留水を加えて、ホモジナイザーを用い、エポキシ水溶液を得た。次いで、ジフェニルメタン−ビス−４、４’−カルバモイル・εカプロラクタムの水分散体と、ビニルピリジン−スチレン−ブタジエンラテックスとケイ酸化合物とを、固形分比率１０．０：２０．０：６７．０：３．０で混合し、固形分濃度５．２％の第１処理液を得た。
第２処理液として、苛性ソーダの存在下でレゾルシン１モルに対しホルムアルデヒドを１．２５モルを反応させて得られたレゾルシン・ホルムアルデヒド初期縮合物（ＲＦ）を、ビニルピリジン−スチレン−ブタジエンラテックス（Ｌ）にＲＦ：Ｌ（固形分重量比）＝１：８．８の割合で混合し、２４時間熟成させた。該混合物の固形分１００重量部に対し、ジフェニルメタン−ビス４，４’−メチルエチルケトンオキシカルパメートの水分散液を１５部（固形分）添加混合し、固形分濃度１５．０％の第２処理液を得た。
デュポン社の芳香族ポリアミド繊維、４４０ｄｔｅｘのマルチフィラメント（商品名：ケブラー）を、リング撚糸機（加地鉄工社製）を用いて、表１に示すコア下撚り係数で撚り方向Ｚのコード２本を得た。
次いで、１６７０ｄｔｅｘのマルチフィラメント（商品名：ケブラー）を、表１に示すシース撚り係数にて撚り方向Ｓのコードを２本用意した。
次いで、１６７０ｄｔｅｘのマルチフィラメント（商品名：ケブラー）を、表１に示すシース撚り係数にて撚り方向Ｓのコードを２本用意した。
これらコアおよびシース用コードを、コンピュートリータ処理機（リッツラー社製）を用いて前記第１処理液に浸漬し、１５０℃で１３３秒間乾燥し、続いで２４０℃で５３秒間熱処理した。次いで、第２処理液に浸漬し、１４０℃で１３３秒間乾燥し、続いて２３０℃で５３秒間熱処理した。
接着剤処理したコア用下撚りコード２本を引き揃えて、表１のコア上撚り係数で撚り方向Ｓのコードを作製した。更に、該コアコードと接着剤処理したシース用コード２本を引き揃えて表１の補強コード撚り係数にて、撚り方向Ｓのゴム補強用芳香族ポリアミド繊維コードを得た。得られたゴム補強用芳香族ポリアミド繊維コードの評価結果を表１に示した。
［実施例２〜４、比較例１〜４］
コア用およびシース用コード並びにゴム補強用芳香族ポリアミド繊維コードの撚り係数として、表１に示す撚り係数を用いた以外は、実施例１と同一条件で処理し評価した。
コア用およびシース用コード並びにゴム補強用芳香族ポリアミド繊維コードの撚り係数として、表１に示す撚り係数を用いた以外は、実施例１と同一条件で処理し評価した。
［比較例５］
芳香族ポリアミド繊維、１６７０ｄｔｅｘのマルチフィラメントの下撚り係数７．４の撚り方向Ｚの下撚りコードを２本作製し、該下撚りコードを２本引き揃え上撚り係数１０．５の撚り方向Ｓの諸撚り構造のコードを作製した後、実施例１と同じ接着処理条件で処理（樹脂付着量は６．４重量％）した後評価した。
芳香族ポリアミド繊維、１６７０ｄｔｅｘのマルチフィラメントの下撚り係数７．４の撚り方向Ｚの下撚りコードを２本作製し、該下撚りコードを２本引き揃え上撚り係数１０．５の撚り方向Ｓの諸撚り構造のコードを作製した後、実施例１と同じ接着処理条件で処理（樹脂付着量は６．４重量％）した後評価した。
［実施例５］
芳香族ポリアミド繊維、４４０ｄｔｅｘのマルチフィラメントを２本引き揃えて表１に示すコア下撚り係数にて撚り方向Ｓの片撚りコード（コア）を１本とした以外は、実施例１と同一条件で処理し評価した。
芳香族ポリアミド繊維、４４０ｄｔｅｘのマルチフィラメントを２本引き揃えて表１に示すコア下撚り係数にて撚り方向Ｓの片撚りコード（コア）を１本とした以外は、実施例１と同一条件で処理し評価した。
本発明のゴム補強用芳香族ポリアミド繊維コードは、高強力で且つ、低弾性域と高弾性域とを併せて具備し接着性に優れることから、それらの特性を活かして、衝撃力の吸収、緩和を必要とする伝動ベルトやホース等のゴム資材分野に広く利用できる。
Ｍ ：変曲点
Ｘ１：原点における曲線の接戦
Ｘ２：破断点における曲線の接戦
Ｙ ：Ｘ１とＸ２との交点
Ｓ ：曲線
Ｅ ：破断点
Ｘ１：原点における曲線の接戦
Ｘ２：破断点における曲線の接戦
Ｙ ：Ｘ１とＸ２との交点
Ｓ ：曲線
Ｅ ：破断点
Claims (4)
- 一本以上の片撚り（下撚り）または諸撚りの芳香族ポリアミド繊維コード（コア）を中心に配置し、その周りに一本以上の片撚り（下撚り）の芳香族ポリアミド繊維コード（シース）をラセン状に撚り合わせたゴム補強用芳香族ポリアミド繊維コードであって、該コードの応力−伸び曲線が原点から変曲点に至る低弾性域と変曲点をこえる高弾性域を有し、かつ下記式で示される前記それぞれのコードの撚り係数（ＴＭ）が、コア用片撚り（下撚り）コードの撚り係数は５．６〜７．３の範囲、コア用諸撚り（上撚り）コードの撚り係数は７．９〜１０．３の範囲、シース用コードの撚り係数は１．３〜２．０の範囲にそれぞれあると共に、該コードの撚り係数が１．４〜１．９の範囲にあることを特徴とするゴム補強用芳香族ポリアミド繊維コード。
ＴＭ＝Ｔ×√Ｄ ／ ３０３
〔但し、ＴＭ；撚り係数、Ｔ；撚り数（ｔ／１０ｃｍ）、Ｄ；トータル繊度ｄｔｅｘを示す〕。 - 前記ゴム補強用芳香族ポリアミド繊維コードの原点から０．５％伸び時の応力が１５．０Ｎ以下であり、２．０％伸び時の応力が９８．０から１５０．０Ｎの範囲であることを特徴とする請求項１記載のゴム補強用芳香族ポリアミド繊維コード。
- 前記ゴム補強用芳香族ポリアミド繊維コードは接着剤が塗布されていることを特徴とする請求項１または２記載のゴム補強用芳香族ポリアミド繊維コード。
- 前記コアおよびシース用芳香族ポリアミド繊維コードを、下撚りコードの形態で接着剤処理した後にコアとシース用コードを引き揃えて加撚するか、またはコア下撚りコードを引き揃えて加撚した後にコードとシース用コードを引き揃えて加撚することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のゴム補強用芳香族ポリアミド繊維コードの製造方法。
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