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Patent Searching and Data


Title:
REINFORCEMENT CORD AND RUBBER PRODUCT EMPLOYING THE SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/063952
Kind Code:
A1
Abstract:
A reinforcement cord which is a rubber-reinforcing cord (10) comprising a fiber core (11) and strands (12) disposed around the periphery of the fiber core (11). The fiber core (11) is constituted of one or more highly elastic fibers having a tensile modulus of at least 100 GPa. Each strand (12) is constituted of first-twisted glass fibers, and the strands (12) disposed around the periphery of the core fiber (11) have been upper-twisted. The upper-twisting direction and first-twisting direction for the strands (12) are opposite. The number of upper twists in the strands (12) is 1.0-3.0 per 25 mm, and the ratio of the number of first twists to the number of upper twists in the strands (12) (number of first twists/number of upper twists) is in the range of 1.5-2.5.

Inventors:
FURUSAWA MASAMORI (JP)
IMANISHI HIDEKI (JP)
IIZUKA HIROSHI (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/070711
Publication Date:
May 22, 2009
Filing Date:
November 13, 2008
Export Citation:
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Assignee:
NIPPON SHEET GLASS CO LTD (JP)
FURUSAWA MASAMORI (JP)
IMANISHI HIDEKI (JP)
IIZUKA HIROSHI (JP)
International Classes:
D07B5/00; D02G3/28; D07B1/16
Domestic Patent References:
WO2005061766A12005-07-07
WO2007063686A12007-06-07
WO2007063686A12007-06-07
WO2004090224A12004-10-21
Foreign References:
JP2004011076A2004-01-15
JP3864820B22007-01-10
JP3846236B22006-11-15
JP2004011076A2004-01-15
Other References:
See also references of EP 2221413A4
Attorney, Agent or Firm:
KAMADA, Koichi et al. (UMEDA PLAZA BLDG. ANNEX4-3-25, Nishitenma, Kita-k, Osaka-shi Osaka 47, JP)
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Claims:
 芯繊維と、前記芯繊維の周囲に配置された複数本のストランドとを含むゴム補強用コードであって、
 前記芯繊維は、少なくとも100GPaの引張弾性率を有する1本または複数本の高弾性繊維からなり、
 前記ストランドは、複数本のガラス繊維が下撚りされることによって形成されており、前記複数本のストランドが上撚りされて前記芯繊維の周囲に配置されており、
 前記複数本のストランドにおける上撚り方向と下撚り方向とが逆であり、
 前記複数本のストランドにおける上撚り数が1.0~3.0回/25mmであって、且つ、前記複数本のストランドにおける上撚り数に対する下撚り数の比(下撚り数/上撚り数)が1.5~2.5の範囲内である、補強用コード。
 前記芯繊維は、1本の前記高弾性繊維からなり、
 前記芯繊維の周囲に、8~15本の前記ストランドが配置されている、請求項1に記載の補強用コード。
 前記芯繊維は下撚りされていない、請求項1に記載の補強用コード。
 前記芯繊維は、前記高弾性繊維が下撚りされることによって形成されており、
 前記芯繊維の下撚り数が0.1~3.0回/25mmである、請求項1に記載の補強用コード。
 前記高弾性繊維が炭素繊維である、請求項1に記載の補強用コード。
 前記高弾性繊維がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維である、請求項1に記載の補強用コード。
 前記芯繊維および前記ストランドの表面に設けられた被覆膜をさらに含み、
 前記被覆膜が、ゴムラテックスを主成分として含む処理液を前記芯繊維および前記ストランドに塗布して乾燥させることによって形成されている、請求項1に記載の補強用コード。
 表面を被覆するゴム層をさらに含む、請求項1に記載の補強用コード。
 請求項1に記載の補強用コードを含むゴム製品であって、
 前記補強用コードがゴム組成物に埋め込まれているゴム製品。
 前記ゴム製品が歯付きベルトまたは平ベルトである、請求項9に記載のゴム製品。
Description:
補強用コードおよびそれを用い ゴム製品

 本発明は、特にゴム製品を補強するため 補強用コードと、それを用いたゴム製品と 関する。

 ゴムベルト等のゴム製品を補強するため 補強材として、ガラス繊維等の補強用繊維 用いて形成された補強用コードが提案され きた。ゴムベルト等のゴム製品は、屈曲応 を繰り返し受けるため、屈曲疲労によって 能が低下しやすい。このため、このような ム製品に用いられる補強用コードには、高 耐屈曲疲労性が求められる。また、自動車 内燃機関のカムシャフト駆動などに用いら るタイミングベルトでは、適切なタイミン を維持するために高い寸法安定性が要求さ る。したがって、このようなゴム製品に用 られる補強用コードには、高い引張強度と 張弾性が求められる。

 そこで、高い耐屈曲疲労性と、良好な引 特性(高い引張強度と高い引張弾性)との両 を備えた補強用コードを実現するために、 材(内層)と側材(外層)の2層構造を有するゴム 補強用コードが提案されている。

 例えば、国際公開第2007/063686号(文献1)に 、芯材および側材にガラス繊維を用い、芯 と側材の下撚り数の関係と、側材における 撚り方向と上撚り方向との関係(側材をラン 撚りとすること)とを限定することによって 、高い耐屈曲疲労性と良好な引張特性とを実 現できる補強用コードが開示されている。

 特許第3864820号公報(文献2)には、ポリパラ フェニレンベンゾビスオキサゾール(PBO)繊維 の高い弾性率を有する高弾性繊維ストラン を芯材とし、当該高弾性繊維ストランドよ も弾性率が低いガラス繊維ストランド等を 材として用いるハイブリッドコードが開示 れている。また、特許第3846236号公報(文献3) には、ガラス繊維ストランドを芯材とし、ア ラミド繊維ストランドを側材として用いたハ イブリッドコードが開示されている。また、 国際公開第04/090224号(文献4)には、炭素繊維ス トランドを芯材とし、ガラス繊維ストランド を側材として用いたハイブリッドコードが開 示されている。これらのハイブリッドコード では、芯材や側材の下撚り数や上撚り数を所 定の範囲内で適宜調整することが可能である 。

 特開2004-011076号公報(文献5)には、芯材にPB O繊維、ガラス繊維または炭素繊維等を用い 側材にガラス繊維やPBO繊維を用いた補強用 ードが開示されている。この補強用コード は、側材の下撚りと上撚りを同じ方向とし 芯材と側材の下撚り方向を互いに逆にして る。この構成によって、高い耐屈曲疲労性 良好な引張特性とが得られている。

 しかし、上記文献1~5に開示された補強用 ードでは、高い耐屈曲疲労性と良好な引張 性との両立が未だ不十分であり、さらなる 良が求められている。上記文献1~5には、補 用コードの芯材や側材における好ましい下 り数や上撚り数の範囲等は規定されている のの、より高い耐屈曲疲労性と良好な引張 性との両方を実現するための下撚り数と上 り数の具体的な関係や、撚り方向等が開示 れていない。したがって、上記文献1~5に開 された補強用コードにおいて、単に撚り数 上げると、耐屈曲疲労性は向上するものの 張弾性と引張強度が低下し、単に撚り数を げると、引張弾性と引張強度は向上するも の耐屈曲疲労性が低下するという問題があ た。

 本発明は、このような従来の問題点に着 してなされたものであり、その目的は、高 耐屈曲疲労性と良好な引張特性(高い引張弾 性および高い引張強度)とを両立させること できる補強用コードを提供することにある さらに、本発明は、そのような補強用コー を用いたゴム製品を提供することも目的と る。

 本発明の補強用コードは、芯繊維と、前 芯繊維の周囲に配置された複数本のストラ ドとを含むゴム補強用コードである。前記 繊維は、少なくとも100GPaの引張弾性率を有 る1本または複数本の高弾性繊維からなる。 前記ストランドは、複数本のガラス繊維が下 撚りされることによって形成されている。前 記複数本のストランドが上撚りされて前記芯 繊維の周囲に配置されており、前記複数本の ストランドにおける上撚り方向と下撚り方向 とが逆であり、前記複数本のストランドにお ける上撚り数が1.0~3.0回/25mmであって、且つ、 前記複数本のストランドにおける上撚り数に 対する下撚り数の比(下撚り数/上撚り数)が1.5 ~2.5の範囲内である。

 本発明の補強用コードでは、芯繊維の周 に配置される側材としてのストランド(以下 、「周辺部ストランド」という場合がある。 )において、上撚り方向と下撚り方向とが逆 なるモロ撚りが用いられている。本発明で 、このような撚り方法が用いられた補強用 ードにおいて、周辺部ストランドにおける 撚り数に対する下撚り数の比(下撚り数/上撚 り数)を1.5~2.5の範囲内とすることにより、引 弾性や引張強度を低下させることなく、耐 曲疲労性を向上させることが可能である。

 本発明のゴム製品は、上記の本発明の補 用コードを含むゴム製品であって、前記補 用コードがゴム組成物に埋め込まれている 本発明のゴム製品としては、例えば、歯付 ベルトや平ベルトが挙げられる。

 本発明のゴム製品によれば、耐屈曲疲労 と引張特性とが高い次元で要求される場合 あっても、その要求を満足し得る。

本発明の補強用コードの一例を模式的 示す断面図である。 本発明のゴム製品の一例を示す分解斜 図である。 屈曲試験の方法を模式的に示す図であ 。

 以下、本発明の実施の形態について、詳 に説明する。

 <補強用コード>
 本発明の補強用コードは、芯繊維と、この 繊維の周囲に配置された複数本のストラン (周辺部ストランド)とを含む。芯繊維は、 なくとも100GPaの引張弾性率を有する1本また 複数本の高弾性繊維からなる。周辺部スト ンドは、複数本のガラス繊維が下撚りされ ことによって形成されており、複数本の周 部ストランドが上撚りされて芯繊維の周囲 配置されている。

 本発明の補強用コードでは、複数本の周 部ストランドにおいて、上撚り方向と下撚 方向とが互いに逆である。すなわち、周辺 ストランドは、モロ撚りとなるように撚ら ている。さらに、複数本の周辺部ストラン における上撚り数は1.0~3.0回/25mmであって、 つ、複数本の周辺部ストランドにおける撚 比(下撚り数/上撚り数)は1.5~2.5の範囲内であ る。周辺部ストランドをモロ撚りとすること により、良好な引張特性を得ることが可能と なる。また、周辺部ストランドにおける撚り 比を1.5~2.5の範囲とすることにより、引張特 を良好に保ちつつ、補強用コード内部のせ 断応力を抑制して良好な耐屈曲疲労性を実 できる。また、周辺部ストランドにおける 撚り数を1.0~3.0回/25mmとすることにより、十 な耐屈曲疲労性および引張特性(特に引張弾 )を維持できる。すなわち、周辺部ストラン ドをこのような撚り比、撚り数および撚り方 向とすることによって、高い耐屈曲疲労性と 良好な引張特性とを共に備えた補強用コード を得ることができる。

 芯繊維として用いる高弾性繊維は、少な とも100GPaの引張弾性率を有している必要が り、好ましくは150~300GPaの引張弾性率を有す ることである。例えば、炭素繊維およびPBO繊 維等を、本発明の補強用コードにおける高弾 性繊維として使用できる。また、芯繊維は、 1本の高弾性繊維から形成されていてもよい 、複数本(例えば2~12本)の高弾性繊維から形 されていてもよい。また、芯繊維は、高弾 繊維が下撚りされることによって形成され いてもよいし、下撚りされていなくてもよ (無撚りの高弾性繊維から形成されていても い)。高弾性繊維が下撚りされることによっ て芯繊維が形成されている場合は、高弾性特 性を維持するために、芯繊維の下撚り数は例 えば0.1~3.0回/25mmが好ましい。

 周辺部ストランドには、後に加えられる 撚り方向と反対方向に下撚りされたガラス 維が用いられる。本発明において用いられ ガラス繊維は、特には限定されないが、例 ばEガラスや高強度ガラスが使用できる。芯 繊維の周囲に配置される周辺部ストランドの 本数は、特には限定されないが、例えば5本~2 4本、好ましくは8~15本等とできる。

 例えば、芯繊維が1本の高弾性繊維からな り、芯繊維の周囲に8~15本の周辺部ストラン が配置されている補強用コードが好ましい 周辺部ストランドの本数をこのような範囲 することによって、より高い引張弾性を備 た補強用コードを実現できるからである。

 本発明の補強用コードでは、芯繊維およ 周辺部ストランドの表面に被覆膜がさらに けられていてもよい。このような被覆膜は 芯繊維および周辺部ストランド同士の接着 、芯繊維および周辺部ストランドの保護に 効である。被覆膜としては、補強用コード 一般的に用いられる被覆膜を適用できる。 の被覆膜は、例えば、ゴムラテックスを主 分として含む処理液を芯繊維および周辺部 トランドに塗布して乾燥させることによっ 形成できる。より具体的には、たとえば、H -NBR(水素化ニトリルゴムラテックス)などのゴ ムラテックス剤、ビスマレイミド、カーボン ブラックおよびレゾルシン・ホルムアルデヒ ド縮合物などを含む処理液を芯繊維や周辺部 ストランドに塗布して乾燥させることによっ て形成できる。ここで、ゴムラテックスを主 成分として含む処理液とは、含まれる成分中 で最も多い成分がゴムラテックスである処理 液のことであり、例えばゴムラテックスを30 量%以上、好ましくは50重量%以上、さらに好 ましくは60重量%以上含む処理液のことである 。

 また、補強用コードの表面を被覆するゴ 層がさらに設けられていてもよい。このよ なゴム層は、たとえば、補強用コードが埋 込まれるマトリクスゴム(ゴム組成物)との 着性を高めるのに有効である。ゴム層の形 には、たとえば、クロロスルホン化ポリエ レン、イソシアネート、カーボンブラック P-ニトロソベンゼン、キシレンおよびトルエ ンなどを含む処理液を好適に用いることがで きる。このような処理液を補強用コードの表 面に塗布して乾燥させることによって、ゴム 層を作製できる。

 本発明の補強用コードの一例を図1に示す 。この補強用コード10は、芯繊維11と、芯繊 11の周囲に配置された複数本の周辺部ストラ ンド12とを含む。さらに、コード10の表面は ゴム層13(図を見やすくするためにハッチン を省略する)で被覆されている。芯繊維11の 面には被覆膜11aが設けられており、各周辺 ストランド12の表面には被覆膜12aが設けられ ている。芯繊維11、周辺部ストランド12、被 膜11a,12a、ゴム層13の材料等の詳細は、上述 たとおりである。

 本発明のゴム補強用コードは、一般的な 法で製造できる。周辺部ストランドは、ガ ス繊維を用いて一般的に用いられている公 の方法で形成できる。撚りを加える方法、 よび接着剤や収束剤の塗布および乾燥の方 も、一般的に用いられている公知の方法を 用できる。

 <ゴム製品>
 本発明の補強用コードは、様々なゴム製品 適用できる。本発明の補強用コードは、た えば、歯付ベルト、平ベルトなどに特に好 しく適用できる。本発明のゴム補強用コー は、ゴム製品のゴム組成物(マトリクスゴム )に埋め込まれてゴム製品を補強する。

 本発明のゴム製品の一例である歯付きベ トを図2に示す。この歯付きベルト20は、本 21と、本体21に埋め込まれた複数の補強用コ ード22とを備える。本体21は、ゴム組成物に って形成されている、補強用コード22は、本 発明の補強用コードである。補強用コード22 、歯付きベルト20の移動方向に並行に配置 れる。補強用コード22を除く部分は、公知の 部材を適用できる。

 以下、本発明について、実施例を用いて らに詳細に説明する。

 (実施例1~5、比較例1~7)
 実施例1~5および比較例1~7では、芯繊維(コア )の高弾性繊維として、引張弾性率が230GPaの 素繊維を用いた。また、周辺部ストランド( キン)のガラス繊維としては、繊維径7μmの 強度ガラス繊維を用いた。実施例1~5および 較例1~7の補強用コードの具体的な構成は、 1に示すとおりである。

 まず、炭素繊維およびガラス繊維に、表5 に示す一次処理液を塗布し、150℃に設定され た乾燥炉で1分間乾燥させた。このようにし 、被覆膜が形成された炭素繊維とガラス繊 を作製した。このように作製された炭素繊 およびガラス繊維を用いて、表1に示すよう 撚り数等の条件を満たす補強用コードを作 した。このときの上撚り数は、全て1.7回/25m mとした。

 次に、補強用コードの表面にゴム層を作 した。具体的には、補強用コードに表6に示 す二次処理液を塗布し、150℃に設定された乾 燥炉で2分間乾燥させて、ゴム層を作製した

 (実施例6~10、比較例8~14)
 実施例6~10および比較例8~14として、表2に示 ような撚り数等の条件を満たす補強用コー を作製した。上撚り数を2.0とした以外は、 施例1~5、比較例1~7の補強用コードと同様の 法で作製した。

 (実施例11、比較例15、16)
 実施例11および比較例15、16として、表3に示 すような撚り数等の条件を満たす補強用コー ドを作製した。芯繊維に下撚りを施した以外 は、実施例1~5、比較例1~7の補強用コードと同 様の方法で作製した。

 (実施例12、比較例17、18)
 実施例12および比較例17、18として、表4に示 すような撚り数等の条件を満たす補強用コー ドを作製した。芯繊維に引張弾性率が270GPaの PBO繊維を用いた以外は、実施例1~5、比較例1~7 の補強用コードと同様の方法で作製した。

 以上のようにして得られた実施例1~12およ び比較例1~18の補強用コードについて、耐屈 性評価と引張特性評価を行った。

 まず、耐屈曲性の評価に用いる平ベルト( 試験片)を作製した。表7に示す組成を有する トリクスゴムに、補強用コード1本を埋設し て、長さ295mm、幅10mm、厚さ3mmの平ベルトを作 製した。次に、作製した平ベルトの耐屈曲性 を評価した。具体的には、平ベルトを図3に す屈曲試験装置にかけ、ベルト表面に亀裂 発見されるまでの屈曲回数をカウントし、 の回数を屈曲寿命とした。屈曲試験装置30は 、1個の平プーリ31と、モータ(図示せず)と、4 個のガイドプーリ32とを備える。まず、作製 れた補強用コード33を、5個のプーリに架け 。そして、補強用コード33の一端33aにおも をつけて、補強用コード33に10Nの初期張力を 与えた。その状態で、補強用コード33の他端3 3bを図3の矢印の方向に往復運動させて、補強 用コード33を繰り返し屈曲させた。なお、屈 試験は、プーリ半径:5mm、張力:10N、周波数:1 0Hzの条件で行った。

 引張特性の評価は、コード引張用のエア ャックを用いて、引張速度50m/min、標点間距 離500mmの条件で実施した。そして、破断時の 度である引張強度と0.8%伸び時の荷重により 評価を行った。

 以上の結果によれば、撚り比が1.5~2.5を満 たしている実施例1~12の補強用コードは、撚 比が1.5~2.5を満たしていない比較例(比較例1~5 、8~12、15および17)の補強用コードと比較する と、これらの比較例の補強用コードと同程度 の引張特性を維持しつつ、より高い耐屈曲疲 労性を実現できることが確認された。また、 撚り比が1.5~2.5を満たしているものの、周辺 ストランドがモロ撚りではない比較例(比較 6、7、13、14、16および18)の補強用コードは 引張特性が実施例の補強用コードよりも悪 、耐屈曲疲労性も不十分であった。すなわ 、実施例の補強用コードは、引張強度等の 張特性を良好に保ちつつ、その屈曲寿命を 較例の補強用コードよりも延ばすことがで ることが確認された。

 以上の結果から、周辺部ストランドをモ 撚りに限定し、且つ、撚り比を1.5~2.5の範囲 に限定することで、屈曲時に補強用コードに 発生するせん断応力を抑えることができ、被 覆膜のき裂発生を遅らせることができると考 えられる。

 本発明の補強用コードは、高い耐屈曲疲 性と良好な引張特性とを実現できるので、 々なゴム製品の補強に適用可能である。例 ば、耐屈曲疲労性および引張特性が高い次 で要求されるゴム製品の補強用コードとし も好適に利用できる。また、本発明のゴム 品は、高負荷に耐え得ることができるので 様々な用途に適用可能である。