JP6397310B2 - ゴム補強用炭素繊維コード及びその製造方法 - Google Patents
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Description
下記式(1)
TC=T×(D1/2)/3031・・・式(1)
(ただし、Tは撚り数(t/m)であり、Dは炭素繊維の繊度(dtex)である)
で表される撚り係数(TC)が1.5〜3.5であり、
剥離接着力が、100(N/25mm)以上であり、
前記ゴム補強用炭素繊維コードの太さ(mm)を前記炭素繊維の繊度(g/m)で除した値が、0.92以上1.07未満であることを特徴とするノンホルマリンタイプのゴム補強用炭素繊維コード。
TC=T×(D1/2)/3031・・・式(1)
(ただし、Tは撚り数(t/m)であり、Dは炭素繊維の繊度(dtex)である)
で表される撚り係数(TC)が1.5〜3.5である炭素繊維撚糸を得、
前記炭素繊維撚糸に、レーザー光散乱法による体積平均粒子径が0.01μm未満のウレタン樹脂を含んで成る第1処理剤を付与した後、
エポキシ樹脂、ブロックポリイソシアネート及びゴムラテックスを含んで成る第2処理剤を付与し、
次いで、熱可塑性樹脂、ブロックポリイソシアネート及びゴムラテックスを含んで成る第3処理剤を付与することを特徴とする〔1〕に記載のゴム補強用炭素繊維コードの製造方法。
本発明の炭素繊維コードは、炭素繊維束に所定の撚りが形成されてなる炭素繊維撚糸に、熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、ブロックポリイソシアネート及びゴムラテックスが付着して成る。
TC=T×(D1/2)/3031・・・式(1)
(ただし、Tは撚り数(t/m)であり、Dは炭素繊維の繊度(dtex)である)
で表される撚り係数(TC)は1.5〜3.5であり、1.7〜3.3であることが好ましい。撚り係数が1.5未満である場合、炭素繊維コードの耐疲労性が悪くなる傾向にある。撚り係数が3.5を超える場合、強力、弾性率が低下する傾向にある。撚り係数(TC)が1.5〜3.5の範囲内にある炭素繊維コードを用いて製造する繊維補強ゴムは、ゴムと炭素繊維とが強力に接着されている。そのため、この繊維補強ゴムを用いて製造されるタイヤ、ベルト及びホース等の構造物は、強度や耐久性が優れる。
本発明の炭素繊維コードは、以下のように製造される。
TC=T×(D1/2)/3031・・・式(1)
(ただし、Tは撚り数(t/m)であり、Dは炭素繊維の繊度(dtex)である)
で表される撚り係数(TC)が1.5〜3.5である炭素繊維撚糸を得る。
本発明の製造方法に用いられる炭素繊維としては、ポリアクリロニトリル系やピッチ系、レーヨン(セルロース)系等の従来公知の炭素繊維を用いることができる。強度に優れたPAN系炭素繊維であることが好ましい。また、炭素繊維束の繊度は2000dtex以上であることが好ましく、5000〜100万dtexであることがより好ましい。また、フィラメント数は500フィラメント以上であることが好ましく、1万〜50万フィラメントであることがより好ましい。
第1処理剤としては、レーザー光散乱法による体積平均粒子径が0.01μm未満のウレタン樹脂を用いる。このウレタン樹脂は、平均粒子径が小さいため、炭素繊維撚糸の撚りの形状が保持されている状態において、その内部に浸透し易い。内部に浸透したウレタン樹脂は、アンカー効果により剥離接着性を向上させる。
第2処理剤としては、エポキシ樹脂、ブロックポリイソシアネート及びゴムラテックスを用いる。
さらに、エポキシ樹脂は水酸基を有するものであることが好ましく、そのエポキシ樹脂の水酸基としては、脂肪族炭化水素の水素が水酸基に置換されたものであることが好ましい。脂肪族以外の、例えばフェノール性のOH基を有する化合物では、反応性の違いから有効な架橋構造が形成されにくい傾向にある。
第3処理剤としては、熱可塑性樹脂、ブロックポリイソシアネート及びゴムラテックスを用いる。これらのブロックポリイソシアネート及びゴムラテックスについては、既に説明したとおりである。
JIS L1017に基づいて測定を行った。
JIS R7605に基づいて測定を行った。
処理コードとゴムとの接着力を示すものである。下記配合組成で作製したH−NBRゴムの未加硫ゴムシート表層近くに最密に引き揃えた。8000dtexの炭素繊維に処理を行った場合、25mm当たり16本であった。その後、180℃の温度で、15分間、50kg/cm2のプレス圧力で加硫し、次いで、16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/25mmで示したものである。
(配合組成)
水素化アクリロニトリルーブタジエンゴム:100部
カーボンブラック:50部
酸化亜鉛:5部
可塑剤TOTM:5部
ステアリン酸:0.5部
抗酸化剤(ナウガード445):1.5部
老化防止剤(ノクラックMBZ):1部
キャプスタン型エアーチャック(インストロン社製 2714-032)を用い、試長500mmでチャッキングし、250mm/minの引張速度で強力測定を行った。
明成化学工業株式会社製のパスコールTK−2(商品名)(水溶性ウレタン(ポリエーテル系)、粒径:0.01μm未満)を用い、全体の固体成分濃度を5.0質量%とし、第1処理剤浴とした。
第1処理剤として、パスコールTK−2に代えて、吉村油化学株式会社製のユカレジンMP−1943−DS改(粒径:0.7μmのマレイン酸変性スチレン系熱可塑性エラストマー)を用いた他は実施例1と同様に炭素繊維コード及び炭素繊維強化ゴム材料を製造した。得られた炭素繊維コードには、処理剤の固形分として、第1処理剤が3.0質量%、第2処理剤が5.0質量%、第3処理剤が10質量%付着していた。評価結果は表2に示した。
撚りを加えていない炭素繊維束をコンビュートリーター処理機(CAリッツラー株式会社製、タイヤコード処理機)を用いて、前記の第1処理剤浴に浸漬し、100℃で3分間乾燥した。その後、この炭素繊維束に表2に記載する撚り数でS撚り、Z撚りをそれぞれ加えて炭素繊維撚糸を作製した。続いて、第2処理剤浴に浸漬し、130℃で3分間乾燥した後、200℃で1分間の熱処理を行った。さらに、第3処理剤浴に浸漬し、130℃で3分間乾燥した後、200℃で1分間の熱処理を行った。得られた炭素繊維コードには、処理剤の固形分として、第1処理剤が2.0質量%、第2処理剤が5.0質量%、第3処理剤が10質量%付着していた。得られた炭素繊維コードをPO加硫H−NBRゴム中に埋め込み、180℃の温度で15分間処理して炭素繊維強化ゴム材料を得た。この炭素繊維強化ゴム材料の評価結果を表2に示した。
第1処理剤を付与しない他は、実施例1と同様に炭素繊維コード及び炭素繊維強化ゴム材料を製造した。得られた炭素繊維コードには、処理剤の固形分として、第2処理剤が5.5質量%、第3処理剤が10質量%付着していた。評価結果は表2に示した。
Claims (4)
- 炭素繊維撚糸に熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、ブロックポリイソシアネート及びゴムラテックスが付着して成るゴム補強用炭素繊維コードであって、
下記式(1)
TC=T×(D1/2)/3031・・・式(1)
(ただし、Tは撚り数(t/m)であり、Dは炭素繊維の繊度(dtex)である)
で表される撚り係数(TC)が1.5〜3.5であり、
剥離接着力が、100(N/25mm)以上であり、
前記ゴム補強用炭素繊維コードの太さ(mm)を前記炭素繊維の繊度(g/m)で除した値が、0.92以上1.07未満であることを特徴とするノンホルマリンタイプのゴム補強用炭素繊維コード。 - 強度が、14(cN/dtex)以上である請求項1に記載のゴム補強用炭素繊維コード。
- ベルト補強用である請求項1に記載のゴム補強用炭素繊維コード。
- 下記式(1)
TC=T×(D1/2)/3031・・・式(1)
(ただし、Tは撚り数(t/m)であり、Dは炭素繊維の繊度(dtex)である)
で表される撚り係数(TC)が1.5〜3.5である炭素繊維撚糸を得、
前記炭素繊維撚糸に、レーザー光散乱法による体積平均粒子径が0.01μm未満のウレタン樹脂を含んで成る第1処理剤を付与した後、
エポキシ樹脂、ブロックポリイソシアネート及びゴムラテックスを含んで成る第2処理剤を付与し、
次いで、熱可塑性樹脂、ブロックポリイソシアネート及びゴムラテックスを含んで成る第3処理剤を付与することを特徴とする請求項1に記載のゴム補強用炭素繊維コードの製造方法。
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