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WO2025100076A1 - ゴム補強用コード及びそれを用いたゴム製品 - Google Patents

ゴム補強用コード及びそれを用いたゴム製品 Download PDF

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Publication number
WO2025100076A1
WO2025100076A1 PCT/JP2024/031929 JP2024031929W WO2025100076A1 WO 2025100076 A1 WO2025100076 A1 WO 2025100076A1 JP 2024031929 W JP2024031929 W JP 2024031929W WO 2025100076 A1 WO2025100076 A1 WO 2025100076A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rubber
reinforcing cord
coating
rubber reinforcing
filament bundle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/JP2024/031929
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
幸正 下川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Sheet Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Sheet Glass Co Ltd filed Critical Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority to JP2025515935A priority Critical patent/JP7761814B2/ja
Publication of WO2025100076A1 publication Critical patent/WO2025100076A1/ja
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/693Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with natural or synthetic rubber, or derivatives thereof
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M2101/00Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
    • D06M2101/40Fibres of carbon

Definitions

  • the present invention relates to a rubber reinforcing cord and a rubber product using the cord.
  • Rubber reinforcing cords made of fibers are widely used as reinforcing materials for rubber products that are repeatedly subjected to bending stress, such as rubber belts and tires. Rubber reinforcing cords are used as tension members to increase the dimensional stability of rubber products, so it is desirable for them to have a high tensile modulus and high tensile strength. Rubber reinforcing cords with a high tensile modulus can be used to realize, for example, rubber belts with high torque and high power transmission.
  • the manufacturing process for rubber reinforcing cords generally includes a step (RFL treatment step) of applying a treatment agent containing resorcinol-formaldehyde-rubber latex (RFL) to the fibers and drying them.
  • the treatment agent applied to the fibers may also include a material that is crosslinked by heat treatment and does not contain resorcinol-formaldehyde condensates.
  • the coating formed by such a treatment improves the adhesion of the rubber reinforcing cord to the rubber composition (matrix rubber) that constitutes the rubber product when it is embedded in the matrix rubber.
  • the fibers used in rubber reinforcing cords have a high tensile modulus.
  • One such fiber is carbon fiber.
  • Patent Document 1 discloses a rubber reinforcing cord that uses carbon fiber.
  • one of the objects of the present invention is to provide a rubber reinforcing cord that contains carbon fiber as a reinforcing fiber and has an improved tensile modulus of elasticity. Furthermore, another object of the present invention is to provide a rubber product that is reinforced with such a rubber reinforcing cord and has a high tensile modulus of elasticity.
  • a rubber reinforcing cord for reinforcing a rubber product comprises at least one strand,
  • the strand includes at least one filament bundle, a first coating provided so as to cover at least a portion of a surface of the filament bundle, and Contains the filament bundle comprises carbon fiber filaments;
  • the first coating includes a rubber component and a crosslinking agent,
  • the rubber reinforcing cord further contains a liquid component, The content of the liquid component in the rubber reinforcing cord is within a range of 0.2 mass% or more and 13 mass% or less.
  • a rubber reinforcing cord is provided.
  • the present invention provides Matrix rubber;
  • the rubber reinforcing cord The present invention provides a rubber product comprising:
  • the present invention provides a method for producing the rubber-reinforcing cord according to the above-mentioned aspect of the present invention,
  • the manufacturing method includes: (a) bundling a plurality of filaments, including carbon fiber filaments, to form at least one filament bundle; (b) forming a first coating over at least a portion of the surface of the filament bundle to form a strand;
  • the present invention provides a method for producing a rubber reinforcing cord, comprising the steps of:
  • the present invention it is possible to provide a rubber reinforcing cord that contains carbon fiber as a reinforcing fiber and has an improved tensile modulus of elasticity. Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a high-strength rubber product that is reinforced with such a rubber reinforcing cord and has a high tensile modulus of elasticity.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a strand in a rubber reinforcing cord according to a first embodiment of the present invention.
  • 1 is a cross-sectional view showing an example of a rubber reinforcing cord according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a rubber reinforcing cord having a plurality of strands, as another example of the rubber reinforcing cord according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a rubber reinforcing cord having a plurality of strands, as yet another example of the rubber reinforcing cord according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a rubber reinforcing cord having a plurality of strands, as yet another example of the rubber reinforcing cord according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a partially exploded perspective view illustrating an example of a rubber product according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the rubber reinforcing cords obtained in Examples 11 to 13 and Comparative Example 3.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the rubber reinforcing cords obtained in Example 21 and Comparative Example 8.
  • carbon fiber is a fiber with a high tensile modulus of elasticity used in rubber reinforcing cords, and is suitable for use as a fiber for reinforcing cords for, for example, rubber belts for power transmission.
  • conventional rubber reinforcing cords using carbon fiber have not been able to achieve the expected tensile modulus of elasticity, despite using fibers with a high tensile modulus of elasticity. Therefore, the present inventors have conducted extensive research into rubber reinforcing cords using carbon fiber and have obtained the following findings.
  • a rubber reinforcing cord using carbon fiber can be obtained, for example, by applying a coating agent to carbon fiber and drying it.
  • the present inventors conducted research focusing on the drying of the coating agent, and discovered that the content of liquid components such as water in the coating affects the tensile modulus of the rubber reinforcing cord.
  • a rubber reinforcing cord having a coating formed with a coating agent containing a material that is cross-linked by heat treatment is usually designed so that a hardening reaction will proceed during heat treatment to cross-link the matrix rubber after the rubber reinforcing cord is placed in the matrix rubber during the manufacture of a rubber product.
  • a hardening reaction also proceeds when the coating agent is dried to form the coating.
  • the coating becomes too hard due to such a hardening reaction, the convergence during twisting, for example, will decrease, leading to a decrease in the tensile modulus of the resulting rubber reinforcing cord.
  • the inventors further investigated means for solving such problems and found that the content of liquid components affects the hardening of the coating, which in turn affects the tensile modulus of the rubber reinforcing cord.
  • the inventors have arrived at the rubber reinforcing cord of the present invention, which is described below, and the rubber product of the present invention, which uses such a rubber reinforcing cord.
  • the rubber reinforcing cord according to the first aspect of the present invention is A rubber reinforcing cord for reinforcing a rubber product,
  • the rubber reinforcing cord comprises at least one strand,
  • the strand includes at least one filament bundle, a first coating provided so as to cover at least a portion of a surface of the filament bundle, and Contains the filament bundle comprises carbon fiber filaments;
  • the first coating includes a rubber component and a crosslinking agent,
  • the rubber reinforcing cord further contains a liquid component, The content of the liquid component in the rubber reinforcing cord is within a range of 0.2% by mass or more and 13% by mass or less.
  • the content of the liquid component in the rubber reinforcing cord may be in the range of 0.2% by mass or more and 5% by mass or less.
  • the rubber component may contain at least one selected from the group consisting of nitrile rubber, hydrogenated nitrile rubber, carboxyl-modified nitrile rubber, and carboxyl-modified hydrogenated nitrile rubber.
  • the crosslinking agent may include at least one selected from the group consisting of maleimide-based crosslinking agents and isocyanate compounds.
  • the first coating may not contain a resorcinol-formaldehyde condensate.
  • the mass of the first coating may be within a range of 5% or more and 35% or less of the mass of the filament bundle.
  • the rubber reinforcing cord according to any one of the first to sixth aspects may further include a second coating provided on the first coating.
  • the thickness of the filament bundle may be 400 tex or more and 3200 tex or less.
  • the thickness of the filament bundle may be 800 tex or more and 1600 tex or less.
  • the rubber reinforcing cord includes a carbon fiber strand as the strand, and a plurality of glass fiber strands arranged around the carbon fiber strand, and the glass fiber strand may include a glass fiber filament bundle including glass fiber filaments.
  • the total cross-sectional area of the carbon fiber strands may be in the range of 20 to 80% of the sum of the total cross-sectional area of the carbon fiber strands and the total cross-sectional area of the glass fiber strands.
  • the rubber product according to the twelfth aspect of the present invention is Matrix rubber; A rubber reinforcing cord according to any one of the first to eleventh aspects; Includes.
  • the rubber reinforcing cord may be embedded in the matrix rubber.
  • the rubber product according to the twelfth or thirteenth aspect may be a rubber belt.
  • a method for producing a rubber reinforcing cord according to a fifteenth aspect of the present invention is a method for producing a rubber reinforcing cord according to any one of the first to eleventh aspects,
  • the manufacturing method includes: (a) bundling a plurality of filaments, including carbon fiber filaments, to form at least one filament bundle; (b) forming a first coating over at least a portion of the surface of the filament bundle to form a strand; Includes.
  • the strand in (b), may be formed by forming the first coating so as to cover at least a portion of the surface of the filament bundle, and then twisting the filament bundle on which the first coating has been formed.
  • the strand in (b), may be formed by twisting the filament bundles and then forming the first coating so as to cover at least a portion of the surface of the twisted filament bundles.
  • the rubber reinforcing cord of this embodiment is a cord for reinforcing rubber products.
  • This rubber reinforcing cord has at least one strand.
  • This strand includes at least one filament bundle and a first coating provided so as to cover at least a portion of the surface of the filament bundle.
  • the filament bundle includes carbon fiber filaments.
  • the first coating includes a rubber component and a crosslinking agent.
  • the rubber reinforcing cord of this embodiment further includes a liquid component, and the content of the liquid component in the rubber reinforcing cord is in the range of 0.2 mass% or more and 13 mass% or less.
  • the liquid component contained in the rubber reinforcing cord is composed of, for example, a solvent contained in the aqueous treatment agent (first coating aqueous treatment agent) used when preparing the first coating, and residual moisture and the like contained in the filament itself.
  • the liquid component may be composed of a liquid having a boiling point equal to or lower than the boiling point of the solvent having the highest boiling point among the solvents contained in the treatment agent used to form the coating, and having a heat of evaporation equal to or lower than the heat of evaporation of the solvent having the highest heat of evaporation among the solvents contained in the treatment agent used to form the coating.
  • the liquid component may be composed of a liquid having a boiling point equal to or lower than the boiling point of xylene, and having a heat of evaporation equal to or lower than the heat of evaporation of water.
  • the liquid component may be, for example, water.
  • the filament bundle constituting the strand includes a plurality of filaments.
  • the proportion of carbon fiber filaments in the cross-sectional area of the filament bundle may be, for example, 30% or more.
  • the filament bundle includes carbon fiber filaments.
  • the filament bundle may include carbon fiber filaments as a main component, or may be substantially composed of only carbon fiber filaments.
  • “the filament bundle includes carbon fiber filaments as a main component” means that the filament that occupies the largest proportion of the cross-sectional area of the filament bundle is carbon fiber filaments.
  • the proportion of carbon fiber filaments in the cross-sectional area of the filament bundle may be, for example, 50% or more.
  • the filament bundle is substantially composed of carbon fiber filaments
  • the proportion of carbon fiber filaments in the cross-sectional area of the filament bundle is 90% or more, and may be, for example, 95% or more or 99% or more.
  • filaments other than carbon fiber filaments filaments of fibers commonly used as reinforcing fibers for rubber reinforcing cords can be used, such as glass fiber filaments.
  • the filament bundle may contain, for example, 1,000 to 48,000 filaments. Preferably, it may contain 6,000 to 48,000 filaments. More preferably, it may contain 12,000 to 24,000 filaments.
  • the thickness of the filament bundle may be, for example, 400 tex or more and 3200 tex or less, or 800 tex or more and 1600 tex or less.
  • the inside of the filament bundle is usually difficult to dry, so the drying temperature during coating formation becomes high or the drying time becomes long, and the surface curing reaction progresses and the cord becomes hard, making it difficult to obtain a rubber reinforcement cord with a high elastic modulus.
  • carbon fiber has a higher elastic modulus than other fibers such as aramid fiber, it is easily affected by the decrease in elastic modulus that occurs when the coating is formed.
  • the rubber reinforcement cord of this embodiment by setting the content of the liquid component within the range of 0.2 mass% or more and 13 mass% or less, even if a filament bundle containing carbon fiber filaments is used in the above thickness range, the decrease in the tensile elastic modulus of the rubber reinforcement cord caused by the formation of the coating can be suppressed or the degree of the decrease can be kept small, thereby realizing a rubber reinforcement cord with a high elastic modulus.
  • the surface of the carbon fiber filament contained in the filament bundle is pretreated to increase the adhesive strength.
  • a preferred example of the pretreatment agent is a compound containing at least one functional group selected from the group consisting of an epoxy group and an amino group.
  • the pretreatment agent include aminosilane, epoxysilane, novolac type epoxy resin, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, brominated epoxy resin, bisphenol AD type epoxy resin, glycidylamine type epoxy resin, etc.
  • Specific examples include the Denacol series of Nagase ChemteX Corporation, the Epiclon series of DIC Corporation, and the Epicoat series of Mitsubishi Chemical Corporation.
  • polyurethane resin and isocyanate compound can also be used as the pretreatment agent.
  • a treatment agent containing at least one selected from the group consisting of an epoxy resin, a urethane resin, and an isocyanate compound may be used as the pretreatment agent.
  • a resin layer containing at least one selected from the group consisting of an epoxy resin, a urethane resin, and an isocyanate compound is further provided between the filament bundle and the first coating.
  • the filament bundle may be a bundle of multiple filament bundles. In this case, each of the multiple filament bundles may or may not be twisted. Also, the multiple filament bundles may or may not be twisted together.
  • the first coating is provided so as to cover at least a portion of the surface of the filament bundle.
  • the first coating may be provided directly on the surface of the filament bundle, or may cover the surface of the filament bundle via another layer (for example, a coating formed by the above-mentioned filament pretreatment (for example, the above-mentioned resin layer)).
  • the first coating is formed by supplying the first coating aqueous treatment agent described below to at least a portion of the surface of the filament bundle and drying it by heat treatment.
  • Supplying the first aqueous treatment agent to the surface of the filament bundle can be carried out, for example, by impregnating the filament bundle with the first coating aqueous treatment agent, or by applying the first coating aqueous treatment agent to at least a portion of the surface of the filament bundle. Note that the heat treatment at this time removes most of the moisture contained in the filaments themselves and the solvent of the aqueous treatment agent (e.g. water).
  • the first coating contains a rubber component.
  • the rubber component preferably contains at least one selected from the group consisting of nitrile rubber, hydrogenated nitrile rubber, carboxyl-modified nitrile rubber, and carboxyl-modified hydrogenated nitrile rubber.
  • the first coating may contain only one type of the above rubber as the rubber component, or may contain multiple types.
  • nitrile rubber means nitrile rubber (acrylonitrile-butadiene copolymer rubber) that is neither hydrogenated nor carboxyl-modified, unless otherwise specified.
  • the first coating may contain other rubbers in addition to the above rubbers.
  • other rubbers include butadiene-styrene copolymers, dicarboxylated butadiene-styrene copolymers, vinylpyridine-butadiene-styrene copolymers, chloroprene rubber, butadiene rubber, and chlorosulfonated polyethylene.
  • the first coating further contains a crosslinking agent.
  • a crosslinking agent include quinone dioxime crosslinking agents such as P-quinone dioxime, methacrylate crosslinking agents such as lauryl methacrylate and methyl methacrylate, allyl crosslinking agents such as DAF (diallyl fumarate), DAP (diallyl phthalate), TAC (triallyl cyanurate) and TAIC (triallyl isocyanurate), maleimide crosslinking agents such as bismaleimide, phenylmaleimide and N,N'-m-phenylenedimaleimide, aromatic or aliphatic organic diisocyanates, polyisocyanates, blocked isocyanates, and blocked polyisocyanates, and other isocyanate compounds, aromatic nitroso compounds, sulfur, and peroxides.
  • quinone dioxime crosslinking agents such as P-quinone dioxime
  • methacrylate crosslinking agents such as lauryl meth
  • crosslinking agents may be used alone or in combination. These crosslinking agents are preferably selected taking into consideration the type of rubber contained in the first coating and the type of matrix rubber in which the rubber reinforcing cord is embedded. Note that these crosslinking agents are preferably used in the form of an aqueous dispersion in order to ensure that the crosslinking agent is uniformly present in the aqueous treatment agent used to produce the first coating.
  • the crosslinking agent preferably contains at least one selected from the group consisting of maleimide-based crosslinking agents and isocyanate compounds.
  • maleimide-based crosslinking agents 4,4'-bismaleimide diphenylmethane is preferably used because it has good stability when dispersed in water, a high crosslinking effect, and high heat resistance after crosslinking.
  • isocyanate compound for example, blocked isocyanate is used.
  • the first coating may further contain a filler.
  • fillers include fine particles of covalent bond compounds such as carbon black and silica, fine particles of sparingly soluble salts, fine particles of metal oxides, fine particles of metal hydroxides, and fine particles of complex metal oxide salts such as talc. Among these, at least one selected from the group consisting of carbon black and silica is preferred.
  • the average particle size of carbon black is preferably in the range of 5 to 300 nm, for example in the range of 100 to 200 nm, and more preferably in the range of 130 to 170 nm.
  • the average particle size of silica is preferably in the range of 5 to 200 nm, for example in the range of 7 to 100 nm, and more preferably in the range of 7 to 30 nm.
  • the average particle size refers to the value obtained by measuring the particle sizes of 50 or more particles using a transmission electron microscope and dividing the total particle size by the number of particles measured. Note that when the particles are not spherical, the particle size is taken as the average of the longest and shortest diameters of each particle.
  • the fillers when dispersed throughout the rubber, have the effect of improving the tensile strength, tear strength, and other properties of the coating. In addition to this effect, the fillers also improve the adhesive strength between the fibers and coating, and between the coating and the matrix rubber, by increasing the cohesive force of the adhesive components. These effects are greatly influenced by the particle size and amount of filler.
  • the first coating preferably does not contain resorcinol-formaldehyde condensates. In that case, there is no need to use substances that have a large environmental impact, such as formaldehyde and ammonia, when producing the first coating, and therefore no environmental measures for workers are required.
  • the first coating may further contain, in addition to the rubber component and the crosslinking agent, a filler and other components (e.g., a metal oxide other than the metal oxide added as the filler, a resin, etc.).
  • a filler and other components e.g., a metal oxide other than the metal oxide added as the filler, a resin, etc.
  • the content of the rubber component and the cross-linking agent in the first coating is not particularly limited.
  • the content of the rubber component in the first coating can be, for example, 50% by mass or more and 90% by mass or less.
  • the content of the cross-linking agent in the first coating can be, for example, in the range of 10% by mass or more and 50% by mass or less.
  • the mass of the first coating applied to at least the surface of the filament bundle is not particularly limited and may be adjusted as appropriate, but is preferably applied so as to be within the range of 5% to 35% of the mass of the filament bundle.
  • the mass of the first coating may be within the range of 10% to 25% of the mass of the filament bundle, or within the range of 12% to 22%. If the mass of the first coating is too large, problems such as a decrease in the dimensional stability of the rubber reinforcing cord in the rubber product and a decrease in the elastic modulus of the rubber reinforcing cord may occur. On the other hand, if the mass of the first coating is too small, the strands may become more susceptible to fraying and the function of protecting the fibers by the first coating may be reduced, which may result in a decrease in the life of the rubber product.
  • the rubber reinforcing cord of this embodiment may further include a second coating formed on the first coating.
  • the treatment agent forming the second coating may be the same as the aqueous treatment agent for the first coating, or it may be different.
  • the second coating may be formed with a treatment agent whose components and solvents are different from those of the aqueous treatment agent for the first coating.
  • the number of twists in the rubber reinforcing cord of this embodiment is not particularly limited.
  • the number of twists applied to one strand (hereinafter sometimes referred to as the under-twist) may be, for example, in the range of 20 to 160 twists/m, 30 to 120 twists/m, or 40 to 100 twists/m.
  • the number of twists applied to multiple strands (hereinafter sometimes referred to as the top twist) may be, for example, in the range of 20 to 160 twists/m, 30 to 120 twists/m, or 40 to 100 twists/m.
  • the twist may be a Lang twist in which the under-twist direction and the top twist direction are the same, or a Moro twist in which the under-twist direction and the top twist direction are opposite.
  • the twist direction may be the S direction or the Z direction.
  • the content of the liquid component in the rubber reinforcement cord of this embodiment is in the range of 0.2% by mass or more and 13% by mass or less.
  • the liquid component is, for example, the solvent (e.g., water) contained in the aqueous treatment agent used to prepare the coating, or the remaining moisture of the filament itself.
  • the heat amount is adjusted so that the liquid component remains in the rubber reinforcement cord within the range of 0.2% by mass or more and 13% by mass or less, thereby suppressing the temperature rise of the rubber reinforcement cord, i.e., the hardening reaction of the coating.
  • the liquid content is less than 0.2% by mass, i.e., if the heat treatment during film production is carried out so that the solvent of the treatment agent for film production and the moisture contained in the fibers are almost completely removed, the hardening reaction of the film of the obtained rubber reinforcing cord progresses, causing the tensile modulus of the rubber reinforcing cord to decrease, and as a result, the tensile strength of the rubber reinforcing cord to decrease.
  • the liquid content exceeds 13% by mass, it becomes difficult to produce a cord, for example by twisting the strands.
  • the liquid component content in the rubber reinforcing cord is 0.2% by mass or more and 5% by mass or less.
  • the "content of liquid components in rubber reinforcing cord” specified in the present invention is a value obtained as follows. A 5m long cord is taken from the rubber reinforcing cord as a sample, and the sample is measured on an electronic balance, and this value is the mass A of the cord. The sample is placed in a dryer heated to 150°C for 30 minutes to remove the solvent in the sample, and the value measured on the electronic balance after placing it in a desiccator for 30 minutes is taken as mass B, and the difference between mass A and mass B is taken as the mass (A-B) of the liquid components contained in the cord.
  • the percentage ( ⁇ (A-B)/A ⁇ x 100) of the mass (A-B) of the liquid components contained in the cord relative to the mass A of the cord is taken as the liquid component content (%). Note that here, assuming that the solvent of the treatment agent is water, heat treatment at 150°C for 30 minutes is carried out to completely remove water from the sample, but if a solvent other than water is used, an appropriate heating temperature and heating time can be set so that the solvent can be completely removed.
  • An example of a method for producing the rubber reinforcing cord of the present embodiment is as follows: (a) bundling a plurality of filaments, including carbon fiber filaments, to form at least one filament bundle; (b) forming a first coating over at least a portion of the surface of the filament bundle to form a strand; Includes.
  • a filament bundle is produced by bundling a plurality of filaments. Furthermore, for example, an aqueous treatment agent (aqueous treatment agent for the first coating) used in producing the first coating is prepared. Next, for example, the aqueous treatment agent for the first coating is supplied to at least a portion of the surface of the filament bundle, and then a heat treatment is performed to remove the solvent in the aqueous treatment agent for the first coating. As a specific example, first, 12,000 filaments are aligned into one bundle, and the first aqueous treatment agent for the first coating is supplied to the surface of the bundle. Then, the solvent in the aqueous treatment agent for the first coating is removed by heat treatment.
  • the filament bundle includes carbon fiber filaments.
  • FIG. 1 shows a strand 10 including a filament bundle 11 and a first coating 12 covering the surface of the filament bundle 11 as an example of a strand.
  • the strand 10 shown in FIG. 1 may be used as a rubber reinforcing cord. That is, as an example, the rubber reinforcing cord of this embodiment may have a configuration in which the first coating 12 is formed on the surface of one filament bundle 11 as shown in FIG. 1.
  • the rubber reinforcing cord of this embodiment is not limited to this, and a strand may be formed by combining multiple filament bundles and forming a first coating on the surface.
  • the method of supplying the first coating aqueous treatment agent to at least a portion of the surface of the filament bundle may be applied to the surface of the filament bundle, or the filament bundle may be immersed in the first coating aqueous treatment agent.
  • the filament bundle 11 may be fully or partially permeated with the material constituting the first coating 12. That is, the member indicated by the reference numeral 11 in FIG. 1 may include the filament bundle and the material of the first coating.
  • the conditions of the heat treatment for removing the solvent of the first coating aqueous treatment agent are not particularly limited, but the treatment temperature and treatment time are appropriately adjusted so that the liquid component content of the cord obtained after the heat treatment is 0.2 mass% or more and 13 mass% or less.
  • the treatment temperature and treatment time are appropriately adjusted so that the liquid component content of the cord obtained after the heat treatment is 0.2 mass% or more and 5 mass% or less.
  • the treatment temperature is preferably 220°C or less, for example.
  • the treatment time is not particularly limited, and may be appropriately adjusted in consideration of the heat treatment temperature so that the amount of heat applied is such that the liquid component content of the completed rubber reinforcement cord is within the range specified in this embodiment (0.2 mass% or more and 13 mass% or less).
  • an appropriate treatment temperature may be adjusted depending on the liquid to be removed, or the treatment time may be adjusted instead of the treatment temperature. For example, if the processing temperature is set to a temperature suitable for removing water, and the liquid to be removed contains a liquid component with a higher heat of vaporization than water, the processing time can be set longer for the same processing temperature, whereas if the liquid to be removed contains a liquid component with a lower heat of vaporization than water, the processing time can be set shorter for the same processing temperature.
  • the filament bundle on which the first coating is formed may be twisted to form a strand.
  • the filament bundle on which the first coating is formed is twisted in one direction, for example.
  • the twisting direction may be the S direction or the Z direction.
  • the number of filaments contained in the filament bundle and the number of twists of the filament bundle have been described above, so explanations are omitted. In this way, the rubber reinforcing cord of this embodiment can be manufactured. Note that multiple bundles of filaments on which the first coating is formed may be formed, and the multiple filament bundles may be bundled and then twisted.
  • the direction of the final twist may be the same as or different from the twist direction of the filament bundle (direction of the primary twist). Also, multiple filament bundles on which the first coating is formed may be formed, and the filament bundles may not be twisted individually, but the bundle of multiple filament bundles may be twisted.
  • the first coating may be formed after twisting the filament bundle. That is, in step (b) above, after twisting the filament bundle, a strand may be formed by forming a first coating so as to cover at least a portion of the surface of the twisted filament bundle.
  • the type, number, and twist number of filaments are as described above.
  • the filament bundle is coated or impregnated with an aqueous treatment agent for the first coating to form the first coating, and then twisted in one direction to form a rubber reinforcing cord.
  • a treatment agent for forming the second coating is applied on the first coating, and the second coating is formed by removing the solvent in the treatment agent.
  • the type of this second coating can be appropriately selected according to the matrix rubber of the rubber product to which the rubber reinforcing cord is applied, and is preferably selected from the viewpoint of improving adhesion.
  • Figure 2 shows a cross section of an example of a rubber reinforcing cord having a configuration in which a second coating is provided on a first coating.
  • Figure 2 shows a rubber reinforcing cord 20 as an example of a rubber reinforcing cord, which further includes a second coating 21 formed on the first coating 12 of the strand 10 shown in Figure 1.
  • the conditions for the heat treatment to remove the solvent from the second coating agent are not particularly limited, but it is preferable to adjust the treatment temperature and treatment time appropriately so that the content of liquid components in the cord obtained after heat treatment falls within the above range.
  • the first coating aqueous treatment agent preferably contains at least one rubber latex selected from the group consisting of nitrile rubber, hydrogenated nitrile rubber, carboxyl-modified nitrile rubber, and carboxyl-modified hydrogenated nitrile rubber.
  • the aqueous treatment agent may contain only one of these rubber latexes, or may contain multiple types of these rubber latexes.
  • the aqueous treatment agent for the first coating may contain other rubber latexes in addition to the above-mentioned rubber latexes.
  • examples of other rubber latexes include butadiene-styrene copolymer latexes, dicarboxylated butadiene-styrene copolymer latexes, vinylpyridine-butadiene-styrene terpolymer latexes, chloroprene latexes, butadiene latexes, and chlorosulfonated polyethylene latexes.
  • the aqueous treatment agent may contain multiple types of these rubber latexes.
  • the first coating aqueous treatment agent further contains a crosslinking agent.
  • the crosslinking agent contained in the first coating aqueous treatment agent is the same as the crosslinking agent contained in the first coating described above, so a detailed description is omitted here.
  • the crosslinking agent is preferably used in the form of an aqueous dispersion in order to ensure that it is present homogeneously in the aqueous treatment agent.
  • the first coating aqueous treatment agent may further contain a filler.
  • the filler contained in the first coating aqueous treatment agent is the same as the filler contained in the first coating described above, so a description thereof will be omitted here.
  • the first aqueous coating treatment agent preferably does not contain resorcinol-formaldehyde condensates.
  • the first coating aqueous treatment agent may contain fillers and other components in addition to the rubber latex and crosslinking agent.
  • the first coating aqueous treatment agent may contain resins, plasticizers, antioxidants, stabilizers, metal oxides other than the metal oxides added as the fillers described above, and the like.
  • the aqueous treatment agent may not contain resins.
  • the rubber reinforcing cord of this embodiment may have multiple strands.
  • Figure 3 shows an example of a rubber reinforcing cord with multiple strands as another example of the rubber reinforcing cord of this embodiment.
  • the rubber reinforcing cord 30 shown in FIG. 3 includes a carbon fiber strand 31 and a plurality of glass fiber strands 32 arranged around the carbon fiber strand 31.
  • the carbon fiber strand 31 includes a filament bundle 33 including carbon fiber filaments and a first coating 34 arranged to cover at least a portion of the surface of the filament bundle 33.
  • the glass fiber strand 32 includes a filament bundle 35 including glass fiber filaments and a first coating 36 arranged to cover at least a portion of the surface of the filament bundle 35.
  • the carbon fiber strand 31 arranged at the center of the cord in this manner contributes to high tensile strength and excellent dimensional stability.
  • the glass fiber strand 32 surrounds the carbon fiber strand 31, which can reduce tensile stress and compressive stress, thereby improving the flexural fatigue resistance of the reinforcing cord 30.
  • the filament bundle 33 including carbon fiber filaments may include carbon fiber filaments, but may be formed only from carbon fiber filaments.
  • the filament bundle 35 containing glass fiber filaments may contain glass fiber filaments, but may also be formed only from glass fiber filaments.
  • the total cross-sectional area of the carbon fiber strands 31 is preferably, for example, in the range of 20 to 80% of the sum of the total cross-sectional area of the carbon fiber strands 32 and the total cross-sectional area of the glass fiber strands.
  • the carbon fiber strands 31 arranged on the center side of the cord contribute to high tensile strength and excellent dimensional stability. However, if the proportion of the carbon fiber strands 31 in the cord is too high, the flexibility may decrease.
  • the total cross-sectional area of the carbon fiber strands 31 is preferably 80% or less of the sum of the total cross-sectional area of the carbon fiber strands 31 and the total cross-sectional area of the glass fiber strands 32, and more preferably 70% or less.
  • the total cross-sectional area of the carbon fiber strands 31 is preferably 20% or more of the sum of the total cross-sectional area of the carbon fiber strands 31 and the total cross-sectional area of the glass fiber strands 32, and more preferably 40% or more.
  • the number of carbon fiber strands 31 and the number of glass fiber strands 32 can be selected according to the characteristics required of the cord and the characteristics of the strands.
  • Preferred examples of the ratio of [number of carbon fiber strands]/[number of glass fiber strands] include, for example, [1]/[3-30], [2]/[6-30], and [3]/[10-40].
  • a second coating may be further formed on the first coating. That is, as in the rubber reinforcing cord 40 shown in FIG. 4, the cord may have a configuration in which the carbon fiber strand 31 and a plurality of glass fiber strands 32 arranged around the carbon fiber strand 31 are provided with a second coating 41 on the first coating 35 of the glass fiber strand 32. In this case, as in the rubber reinforcing cord 40 shown in FIG.
  • the plurality of glass fiber strands 32 closely around the carbon fiber strand 31 so that the second coating 41 does not come into contact with the surface of the carbon fiber strand 31 (i.e., the first coating 34 of the carbon fiber strand 31).
  • the above-mentioned arrangement of multiple glass fiber strands 32 densely around the carbon fiber strands 31 includes, for example, a configuration in which the glass fiber strands 32 are arranged around the carbon fiber strands 31 so that the gaps between the glass fiber strands 32 are small enough that the second coating 41 does not come into contact with the surface of the carbon fiber strands 31, or a configuration in which the glass fiber strands 32 are arranged around the carbon fiber strands 31 so that there are no gaps between the glass fiber strands 32.
  • the second coating 41 may contact the surface of the carbon fiber strand 31 through the gaps between the glass fiber strands 32.
  • Second Embodiment As a second embodiment, an embodiment of a rubber product of the present invention will be described.
  • the rubber product of this embodiment includes matrix rubber and the rubber reinforcing cord of the first embodiment.
  • the rubber reinforcing cord of the first embodiment includes carbon fiber as a reinforcing fiber, and has an improved tensile modulus of elasticity compared to conventional rubber reinforcing cords that include carbon fiber.
  • the rubber product of this embodiment can become a high-strength rubber product with a high tensile modulus of elasticity.
  • the rubber product of this embodiment is a rubber product reinforced with the rubber reinforcing cord described in the first embodiment.
  • the rubber product of this embodiment include automobile and bicycle tires, and rubber belts such as transmission belts.
  • transmission belts include interlocking transmission belts and friction transmission belts.
  • interlocking transmission belts include toothed belts such as automotive timing belts.
  • friction transmission belts include flat belts, round belts, V-belts, and V-ribbed belts. That is, the rubber product of this embodiment may be a toothed belt, flat belt, round belt, V-belt, or V-ribbed belt.
  • the rubber product of this embodiment is formed by embedding the rubber reinforcing cord of this embodiment in a rubber composition (matrix rubber).
  • the method for embedding the rubber reinforcing cord in the matrix rubber is not particularly limited, and any known method may be applied.
  • the rubber product of this embodiment e.g., a rubber belt
  • the rubber product of this embodiment has a high tensile elastic modulus. Therefore, the rubber product of this embodiment is particularly suitable for applications requiring a high elastic modulus and strength, such as rear wheel drive belts for two-wheelers, timing belts for vehicle engines, accessory drive belts for vehicles, and large industrial equipment.
  • the rubber contained in the rubber composition in which the rubber reinforcing cord of this embodiment is embedded is not particularly limited, and may be chloroprene rubber, chlorosulfonated polyethylene rubber, ethylene propylene rubber, hydrogenated nitrile rubber, etc.
  • the hydrogenated nitrile rubber may be hydrogenated nitrile rubber in which a zinc acrylate derivative (e.g. zinc methacrylate) is dispersed.
  • At least one rubber selected from hydrogenated nitrile rubber and hydrogenated nitrile rubber in which a zinc acrylate derivative is dispersed is preferable from the viewpoint of water resistance and oil resistance.
  • the matrix rubber may further contain carboxyl-modified hydrogenated nitrile rubber. Note that, from the viewpoint of adhesion, it is preferable that the coating of the rubber reinforcing cord and the rubber composition of the rubber product contain the same type of rubber or are made of the same type of rubber.
  • a toothed belt is shown in Figure 6.
  • the toothed belt 60 shown in Figure 6 includes a belt body 61 and multiple rubber reinforcing cords 62.
  • the belt body 61 includes a belt portion 63 and multiple tooth portions 64 protruding from the belt portion 63 at regular intervals.
  • the rubber reinforcing cord 62 is embedded inside the belt portion 63 so as to be parallel to the longitudinal direction of the belt portion 63.
  • the rubber reinforcing cord 62 is the rubber reinforcing cord of this embodiment.
  • Examples 1 to 10 and Comparative Example 1 12,000 carbon fiber filaments (average diameter about 7 ⁇ m) were bundled and used as a filament bundle.
  • the filament bundle was coated with a first coating aqueous treatment agent having the composition shown in Table 1 below.
  • the retention time in a drying oven set at 150° C. was then adjusted to adjust the content of the liquid component. In this way, a strand was formed on the surface of the filament bundle with a first coating formed thereon.
  • the amount of the first coating aqueous treatment agent applied was adjusted so that the mass of the first coating formed was 20% of the mass of the filament bundle.
  • One strand thus prepared was twisted into a Z-twist at a rate of 60 times/m.
  • a second coating was formed on the surface of the obtained cord.
  • the second coating treatment agent a composition in which Chemlock 233X (manufactured by Lord Japan Inc.) and xylene were mixed in a mass ratio of 1:1 was used.
  • the second coating was formed so that its mass was 5% of the mass of the cord before the second coating was formed (i.e., in this case, the strand having the first coating formed on the surface of the filament bundle).
  • the second coating treatment agent was dried at 130° C. for 1 minute. In this manner, a rubber reinforcing cord was obtained.
  • the obtained rubber reinforcing cord had a cross section similar to that of the reinforcing cord shown in FIG. 2.
  • aqueous treatment agent As the first coating aqueous treatment agent, as shown in Table 1, 50 parts by mass of vinylpyridine modified styrene butadiene latex (Nippon A & L), 50 parts by mass of styrene butadiene latex (Nipol LX110, Nippon Zeon), and 10 parts by mass of resorcin-formaldehyde condensate (Sumikanol 700S, Sumitomo Chemical) were mixed, and the resulting mixture was adjusted with ammonia to a pH of 10.
  • This RFL treatment agent was applied to a filament bundle prepared in the same manner as in Examples 1 to 10 and Comparative Example 1. Then, the filament bundle was treated in a drying oven set at 200 ° C.
  • Examples 11 to 13 and Comparative Example 3 The rubber reinforcing cords of Examples 11 to 13 and Comparative Example 3 were obtained in the same manner as in Examples 1 to 10 and Comparative Example 1, except that a treatment agent having the composition shown in Table 2 was used as the first coating aqueous treatment agent, that in the twisting process, four strands were twisted into a Z-twist at a rate of 40 turns/m, and that a second coating was formed after twisting.
  • the rubber reinforcing cords obtained had a cross section as shown in Figure 7.
  • Figure 7 shows a cross section of a rubber reinforcing cord 70 having a structure in which four carbon fiber strands 73, each having a first coating 72 formed on the surface of a carbon fiber filament bundle 71, are twisted together, and a second coating 74 is further provided thereon.
  • Example 14 Example 15, and Comparative Example 4
  • the rubber reinforcing cords of Examples 14, 15 and Comparative Example 4 were obtained in the same manner as in Examples 1 to 10 and Comparative Example 1, except that the number of carbon fiber filaments bundled to produce one filament bundle was changed to 24,000, a treatment agent having the composition shown in Table 3 was used as the first coating aqueous treatment agent, and one strand was twisted into a Z twist at a rate of 40 turns/m in the twisting process.
  • the obtained rubber reinforcing cords had the same cross section as the reinforcing cord shown in FIG.
  • Example 16 Example 17, and Comparative Example 5
  • a carbon fiber strand having a first coating formed on the surface of a filament bundle made of carbon fiber filaments was used as the strand disposed at the center.
  • a glass fiber strand having a first coating formed on the surface of a filament bundle made of glass fiber filaments was used as the strand disposed at the outer periphery of this carbon fiber strand.
  • the carbon fiber strand was produced in the same manner as the strands produced in Examples 1 to 10 and Comparative Example 1. However, the treatment agent having the composition shown in Table 4 was used as the aqueous treatment agent for the first coating.
  • the glass fiber strand was produced by bundling 600 K-glass filaments (manufactured by Nippon Sheet Glass Co., Ltd.) having an average diameter of 7 ⁇ m to produce a filament bundle, and forming a first coating similar to that of the carbon fiber strand on the surface of this filament bundle to produce a glass fiber strand. 15 pieces of this glass fiber strand were used, which were first twisted at a rate of 80 times/m. The drying conditions for the glass fiber strand during the formation of the first coating were set so that the liquid component content of the glass fiber strand was approximately the same as that of the carbon fiber strand. A second coating was further formed by disposing one carbon fiber strand in the center and disposing 15 glass fiber strands therearound.
  • the second coating was produced in the same manner as in Examples 1 to 10 and Comparative Example 1.
  • the obtained rubber reinforcing cords (rubber reinforcing cords of Examples 16, 17, and Comparative Example 5) had the same cross section as the reinforcing cord shown in FIG. 4.
  • Example 18 to 20 Except for using a treatment agent having the composition shown in Table 5 as the first coating aqueous treatment agent and not forming a second coating, rubber reinforcing cords of Examples 18 to 20 and Comparative Example 6 were obtained in the same manner as in Examples 1 to 10 and Comparative Example 1. The obtained rubber reinforcing cords were reinforcing cords not provided with a second coating, and had the same cross section as the reinforcing cord shown in FIG.
  • Comparative Example 7 Except for not forming the second coating, a rubber reinforcing cord of Comparative Example 7 was obtained in the same manner as in Comparative Example 2.
  • the obtained rubber reinforcing cord was a reinforcing cord not provided with a second coating, and had the same cross section as the reinforcing cord shown in FIG.
  • Example 21 and Comparative Example 8 Except for not forming a second coating, rubber reinforcing cords of Example 21 and Comparative Example 8 were obtained in the same manner as in Examples 11 to 13 and Comparative Example 3, using a treatment agent having the composition shown in Table 6 as the first coating aqueous treatment agent.
  • the obtained rubber reinforcing cords had a cross-sectional structure in which the second coating 74 was not provided in the cross section of the reinforcing cord 70 shown in Figure 7. That is, the rubber reinforcing cords of Example 21 and Comparative Example 8 had cross sections as shown in Figure 8.
  • Example 22, Example 23, and Comparative Example 9 The rubber reinforcing cords of Example 22, Example 23, and Comparative Example 9 were obtained in the same manner as in Examples 1 to 10 and Comparative Example 1, except that the number of carbon fiber filaments bundled to prepare one filament bundle was changed to 6000, a treatment agent having the composition shown in Table 7 was used as the first coating aqueous treatment agent, one strand was twisted into an S twist or Z twist at a rate of 80 turns/m in the twisting process (Example 22: S twist, Example 23 and Comparative Example 9: Z twist), and no second coating was formed.
  • the obtained rubber reinforcing cords were reinforcing cords not provided with a second coating, and had the same cross section as the reinforcing cord shown in FIG. 1.
  • Example 24, Example 25, and Comparative Example 10 The rubber reinforcing cords of Example 24, Example 25, and Comparative Example 10 were obtained in the same manner as in Examples 1 to 10 and Comparative Example 1, except that the number of carbon fiber filaments bundled to produce one filament bundle was changed to 3000, a treatment agent having the composition shown in Table 8 was used as the first coating aqueous treatment agent, one strand was twisted into a Z-twist at a rate of 120 turns/m in the twisting process, and a second coating was not formed.
  • the obtained rubber reinforcing cords were reinforcing cords not provided with a second coating, and had the same cross section as the reinforcing cord shown in FIG. 1.
  • Example 26 Example 27, and Comparative Example 11
  • a carbon fiber strand having a first coating formed on the surface of a filament bundle made of carbon fiber filaments was used as the strand disposed at the center.
  • a glass fiber strand having a first coating formed on the surface of a filament bundle made of glass fiber filaments was used as the strand disposed at the outer periphery of this carbon fiber strand.
  • the carbon fiber strand was produced in the same manner as the strand produced in Examples 1 to 10 and Comparative Example 1.
  • a treatment agent for the first coating a treatment agent having the composition shown in Table 9 was used, and the twist direction was S twist in Examples 23 and 27.
  • the glass fiber strand was produced by bundling 600 K glass filaments (manufactured by Nippon Sheet Glass Co., Ltd.) having an average diameter of 7 ⁇ m to produce a filament bundle, and forming a first coating similar to that of the carbon fiber strand on the surface of this filament bundle to produce a glass fiber strand. 15 of these glass fiber strands were used, which were first twisted at a rate of 80 times/m. The drying conditions for forming the first coating were set so that the glass fiber strand had a liquid component content similar to that of the carbon fiber strand. One carbon fiber strand was placed in the center, and 15 glass fiber strands were placed around it. Note that a second coating was not formed.
  • the obtained rubber reinforcing cords (rubber reinforcing cords of Examples 26 and 27, and Comparative Example 11) had the same cross section as the reinforcing cord shown in FIG. 3.
  • the rubber reinforcing cords of Examples 1 to 10 in which the liquid component content of the reinforcing cord is in the range of 0.2 mass% or more and 13 mass% or less, had a larger load at 0.8% elongation and a higher tensile modulus than the rubber reinforcing cord of Comparative Example 1, in which the liquid component content of the reinforcing cord is less than 0.2 mass%, and the rubber reinforcing cord of Comparative Example 2, in which the first coating is formed with an RFL treatment agent and the liquid component content of the reinforcing cord is less than 0.2 mass%.
  • the rubber reinforcing cords of Examples 1 to 10 had the same or higher tensile strength as the rubber reinforcing cords of Comparative Examples 1 and 2.
  • the rubber reinforcing cords of the examples and comparative examples shown in Tables 2 to 4 also had the same results as the rubber reinforcing cords shown in Table 1.
  • the results of the tensile test were also compared for Examples 18 to 27 and Comparative Examples 6 to 11, in which the second coating was not provided, with the same strand configuration.
  • the rubber reinforcing cords of Examples 18 to 20 in which the liquid component content of the reinforcing cord is in the range of 0.2 mass% or more and 13 mass% or less, had a larger load at 0.8% elongation and a higher tensile modulus than the rubber reinforcing cord of Comparative Example 6, in which the liquid component content of the reinforcing cord is less than 0.2 mass%, and the rubber reinforcing cord of Comparative Example 7, in which the first coating is formed by an RFL treatment agent and the liquid component content of the reinforcing cord is less than 0.2 mass%.
  • the rubber reinforcing cords of Examples 18 to 20 had the same or higher tensile strength as the rubber reinforcing cords of Comparative Examples 6 and 7.
  • the rubber reinforcing cords of the Examples and Comparative Examples shown in Tables 6 to 9 also had the same results as the rubber reinforcing cords shown in Table 5.
  • the rubber reinforcing cord of the present invention can achieve a high tensile modulus, making it applicable to reinforcing a variety of rubber products.
  • the rubber products of the present invention can withstand high loads, making them applicable to a variety of uses.

Landscapes

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Abstract

本発明のゴム補強用コード62は、ゴム製品60を補強するためのゴム補強用コードであり、少なくとも1つのストランドを備える。前記ストランドは、少なくとも1つのフィラメント束と、前記フィラメント束の少なくとも表面の一部を覆うように設けられた第1の被膜と、を含む。前記フィラメント束は、炭素繊維フィラメントを含む。前記第1の被膜は、ゴム成分及び架橋剤を含む。ゴム補強用コード62は、液体成分をさらに含んでおり、ゴム補強用コード62における前記液体成分の含有率は、0.2質量%以上かつ13質量%以下の範囲内である。

Description

ゴム補強用コード及びそれを用いたゴム製品
 本発明は、ゴム補強用コードと、それを用いたゴム製品とに関する。
 ゴムベルト及びタイヤなどの屈曲応力を繰り返し受けるゴム製品の補強材として、繊維を用いて形成されるゴム補強用コードが広く用いられている。ゴム補強用コードは、ゴム製品の寸法安定性を高めるための抗張体として用いられるので、高い引張弾性率及び高い引張強度を有することが望ましい。高い引張弾性率を有するゴム補強用コードによれば、例えば、高トルクで、かつ高伝動のゴムベルトを実現することができる。
 ゴム補強用コードの製造工程は、一般に、レゾルシン・ホルムアルデヒド・ゴムラテックス(RFL)を含む処理剤を繊維に塗布して乾燥させる工程(RFL処理工程)を含む。また、繊維に塗布する処理剤としては、熱処理によって架橋される材料を含み、かつレゾルシン-ホルムアルデヒド縮合物を含まない処理剤が用いられることもある。このような処理剤によって形成される被膜により、ゴム補強用コードは、ゴム製品を構成するゴム組成物(マトリックスゴム)に埋め込まれた際のマトリックスゴムとの接着性を向上させることができる。
 高い引張弾性率を実現するために、ゴム補強用コードに用いられる繊維には、高い引張弾性率を有する繊維が用いられる。このような繊維として、炭素繊維が挙げられる。例えば、特許文献1には、炭素繊維を用いたゴム補強用コードが開示されている。
国際公開第2012/169207号
 しかし、高い引張弾性率を有する炭素繊維が用いられているにも関わらず、炭素繊維を用いている従来のゴム補強用コードには、期待されているほどの引張弾性率が未だ実現できていない。
 そこで、本発明の目的の一つは、炭素繊維を補強用の繊維として含み、かつ引張弾性率が向上したゴム補強用コードを提供することである。さらに、本発明の別の目的の一つは、そのようなゴム補強用コードによって補強された、高い引張弾性率を有するゴム製品を提供することである。
 本発明は、その一側面から、
 ゴム製品を補強するためのゴム補強用コードであって、
 前記ゴム補強用コードは、少なくとも1つのストランドを備え、
 前記ストランドは、少なくとも1つのフィラメント束と、前記フィラメント束の少なくとも表面の一部を覆うように設けられた第1の被膜と、
を含んでおり、
 前記フィラメント束は、炭素繊維フィラメントを含み、
 前記第1の被膜は、ゴム成分及び架橋剤を含み、
 前記ゴム補強用コードは、液体成分をさらに含んでおり、
 前記ゴム補強用コードにおける前記液体成分の含有率は、0.2質量%以上かつ13質量%以下の範囲内である、
ゴム補強用コードを提供する。
 本発明は、別の側面から、
 マトリックスゴムと、
 上記のゴム補強用コードと、
を含むゴム製品を提供する。
 本発明は、別の側面から、上記本発明の一側面におけるゴム補強用コードの製造方法であって、
 前記製造方法は、
 (a)炭素繊維フィラメントを含む複数のフィラメントを束ねて、少なくとも1つのフィラメント束を作製することと、
 (b)前記フィラメント束の少なくとも表面の一部を覆うように第1の被膜を形成して、ストランドを作製することと、
を含む、ゴム補強用コードの製造方法を提供する。
 本発明によれば、炭素繊維を補強用の繊維として含み、かつ引張弾性率が向上したゴム補強用コードを提供することができる。さらに、本発明によれば、そのようなゴム補強用コードで補強された、高い引張弾性率を有する高強度のゴム製品を提供することができる。
本発明の第1実施形態に係るゴム補強用コードにおけるストランドの一例を示す断面図である。 本発明の第1実施形態に係るゴム補強用コードの一例を示す断面図である。 本発明の第1実施形態に係るゴム補強用コードの別の例としての、複数のストランドを備えたゴム補強用コードを示す断面図である。 本発明の第1実施形態に係るゴム補強用コードのさらに別の例としての、複数のストランドを備えたゴム補強用コードを示す断面図である。 本発明の第1実施形態に係るゴム補強用コードのさらに別の例としての、複数のストランドを備えたゴム補強用コードを示す断面図である。 本発明の第2実施形態に係るゴム製品の一例を模式的に示す一部分解斜視図である。 実施例11~13及び比較例3で得られたゴム補強用コードを示す断面図である。 実施例21及び比較例8で得られたゴム補強用コードを示す断面図である。
(本発明に至った経緯)
 [背景技術]の欄に記載したとおり、ゴム補強用コードに用いられる繊維として、炭素繊維は高い引張弾性率を有する繊維であり、例えば動力伝達用のゴムベルトの補強用コードに用いられる繊維として適している。しかし、炭素繊維を用いている従来のゴム補強用コードは、高い引張弾性率を有する繊維を用いているにも関わらず、期待されているほどの引張弾性率を実現できていない。そこで、本発明者は、炭素繊維を用いているゴム補強用コードについて鋭意研究を行い、以下の知見を得た。
 炭素繊維を用いているゴム補強用コードは、例えば、炭素繊維に被膜形成用の処理剤を塗布して、これを乾燥させることによって得ることができる。本発明は、被膜形成用の処理剤の乾燥に着目して研究を進めたところ、被膜における水分等の液体成分の含有率が、ゴム補強用コードの引張弾性率に影響を及ぼしている事実をつきとめた。例えば、熱処理によって架橋される材料を含む処理剤で形成された被膜を備えたゴム補強用コードは、通常、ゴム製品を製造する際にゴム補強用コードをマトリックスゴム内に設置された後の、マトリックスゴムを架橋するための熱処理で硬化反応が進むように設計されている。しかし、このような硬化反応は、処理剤を乾燥させて被膜を形成する際にも進んでしまう。このような硬化反応により被膜が硬くなりすぎると、例えば撚り処理する際の収束性が低下して、得られるゴム補強用コードの引張弾性率の低下につながる。このような問題を解決する手段について、本発明者がさらに検討を進めたところ、液体成分の含有率が被膜の硬化に影響し、その結果、ゴム補強用コードの引張弾性率にも影響を及ぼすことが分かった。
 本発明者は、新たに得られた上記知見に基づき、以下に説明する本発明のゴム補強用コードと、そのようなゴム補強用コードを用いた本発明のゴム製品に到達した。
 以下、本発明の詳細を説明するが、以下の説明は、本発明を特定の実施形態に制限する趣旨ではない。
(本発明の一態様)
 本発明の第1態様に係るゴム補強用コードは、
 ゴム製品を補強するためのゴム補強用コードであって、
 前記ゴム補強用コードは、少なくとも1つのストランドを備え、
 前記ストランドは、少なくとも1つのフィラメント束と、前記フィラメント束の少なくとも表面の一部を覆うように設けられた第1の被膜と、
を含んでおり、
 前記フィラメント束は、炭素繊維フィラメントを含み、
 前記第1の被膜は、ゴム成分及び架橋剤を含み、
 前記ゴム補強用コードは、液体成分をさらに含んでおり、
 前記ゴム補強用コードにおける前記液体成分の含有率は、0.2質量%以上かつ13質量%以下の範囲内である。
 本発明の第2態様において、例えば、第1態様に係るゴム補強用コードでは、前記ゴム補強用コードにおける前記液体成分の含有率は、0.2質量%以上かつ5質量%以下の範囲内であってもよい。
 本発明の第3態様において、例えば、第1又は第2態様に係るゴム補強用コードでは、前記ゴム成分が、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、カルボキシル変性されたニトリルゴム、及びカルボキシル変性された水素化ニトリルゴムからなる群より選ばれる少なくとも1つを含んでいてもよい。
 本発明の第4態様において、例えば、第1~第3態様のいずれか1つに係るゴム補強用コードでは、前記架橋剤が、マレイミド系架橋剤及びイソシアネート化合物からなる群より選ばれる少なくとも1つを含んでいてもよい。
 本発明の第5態様において、例えば、第1~第4態様のいずれか1つに係るゴム補強用コードでは、前記第1の被膜は、レゾルシン-ホルムアルデヒド縮合物を含んでいなくてもよい。
 本発明の第6態様において、例えば、第1~第5態様のいずれか1つに係るゴム補強用コードでは、前記第1の被膜の質量は、前記フィラメント束の質量に対して5%以上かつ35%以下の範囲内であってもよい。
 本発明の第7態様において、例えば、第1~第6態様のいずれか1つに係るゴム補強用コードは、前記第1の被膜上に設けられた第2の被膜をさらに含んでいてもよい。
 本発明の第8態様において、例えば、第1~第7態様のいずれか1つに係るゴム補強用コードでは、前記フィラメント束の太さは、400tex以上かつ3200tex以下であってもよい。
 本発明の第9態様において、例えば、第8態様に係るゴム補強用コードでは、前記フィラメント束の太さは、800tex以上かつ1600tex以下であってもよい。
 本発明の第10態様において、例えば、第1~第9態様のいずれか1つに係るゴム補強用コードでは、前記ストランドとしての炭素繊維ストランドと、前記炭素繊維ストランドの周囲に配置された複数のガラス繊維ストランドとを含み、前記ガラス繊維ストランドは、ガラス繊維フィラメントを含むガラス繊維フィラメント束を含んでいてもよい。
 本発明の第11態様において、例えば、第10態様に係るゴム補強用コードでは、前記炭素繊維ストランドの全断面積が、前記炭素繊維ストランドの全断面積と前記ガラス繊維ストランドの全断面積との合計の20~80%の範囲であってもよい。
 本発明の第12態様に係るゴム製品は、
 マトリックスゴムと、
 第1~第11態様のいずれか1つに係るゴム補強用コードと、
を含む。
 本発明の第13態様において、例えば、第12態様に係るゴム製品では、
 前記ゴム補強用コードは、前記マトリックスゴムに埋設されていてもよい。
 本発明の第14態様において、例えば、第12又は第13態様に係るゴム製品は、ゴムベルトであってもよい。
 本発明の第15態様に係るゴム補強用コードの製造方法は、第1~第11態様のいずれか1つに係るゴム補強用コードの製造方法であって、
 前記製造方法は、
 (a)炭素繊維フィラメントを含む複数のフィラメントを束ねて、少なくとも1つのフィラメント束を作製することと、
 (b)前記フィラメント束の少なくとも表面の一部を覆うように第1の被膜を形成して、ストランドを作製することと、
を含む。
 本発明の第16態様において、例えば、第15態様に係るゴム補強用コードの製造方法では、前記(b)において、前記フィラメント束の少なくとも表面の一部を覆うように前記第1の被膜を形成した後に、前記第1の被膜が形成された前記フィラメント束を撚ることによって、前記ストランドを形成してもよい。
 本発明の第17態様において、例えば、第15態様に係るゴム補強用コードの製造方法では、前記(b)において、前記フィラメント束を撚った後に、撚られた前記フィラメント束の少なくとも表面の一部を覆うように前記第1の被膜を形成することによって、前記ストランドを形成してもよい。
(第1実施形態)
 第1実施形態として、本発明のゴム補強用コードの実施形態について説明する。
 本実施形態のゴム補強用コードは、ゴム製品を補強するためのコードである。このゴム補強用コードは、少なくとも1つのストランドを備えている。このストランドは、少なくとも1つのフィラメント束と、フィラメント束の少なくとも表面の一部を覆うように設けられた第1の被膜と、を含んでいる。フィラメント束は、炭素繊維フィラメントを含む。第1の被膜は、ゴム成分及び架橋剤を含む。本実施形態のゴム補強用コードは、液体成分をさらに含んでおり、ゴム補強用コードにおける液体成分の含有率は0.2質量%以上かつ13質量%以下の範囲内である。この構成により、被膜を形成する際のゴム補強用コードの温度上昇、すなわち被膜の硬化反応を抑えて、被膜の形成によって生じるゴム補強用コードの引張弾性率の低下を抑制又は低下の度合を小さく抑えることができる。なお、ゴム補強用コードに含まれる液体成分は、例えば、第1の被膜を作製する際に用いられる水性処理剤(第1の被膜用水性処理剤)に含まれる溶媒や、フィラメント自体が持つ水分などの残存などによって構成される。例えば、上記液体成分は、被膜を形成する際に用いられる処理剤に含まれる溶媒のうち最も高い沸点を有する溶媒の沸点以下の沸点を有し、かつ被膜を形成する際に用いられる処理剤に含まれる溶媒のうち最も高い蒸発熱を有する溶媒の蒸発熱以下の蒸発熱を有する液体によって構成されていてもよい。一例として、被膜として第1の被膜および第2の被膜が設けられ、第1の被膜を形成する処理剤の溶媒として水が用いられ、第2の被膜を形成する処理剤の溶媒としてキシレンが用いられる場合、上記液体成分は、例えば、キシレンの沸点以下の沸点を有し、かつ水の蒸発熱以下の蒸発熱を有する液体で構成されていてもよい。上記液体成分は、例えば水分であってもよい。
 以下、本実施形態の補強用コードの製造方法について、より詳しく説明する。
 本実施形態のゴム補強用コードにおいて、ストランドを構成するフィラメント束は、複数のフィラメントを含む。フィラメント束の断面積に占める炭素繊維フィラメントの割合は、例えば30%以上であってもよい。上記のとおり、フィラメント束は、炭素繊維フィラメントを含む。本実施形態において、フィラメント束は、炭素繊維フィラメントを主成分として含んでいてもよく、実質的に炭素繊維フィラメントのみからなっていてもよい。ここで、「フィラメント束が炭素繊維フィラメントを主成分として含む」とは、フィラメント束の断面積に占める割合が最も大きいフィラメントが炭素繊維フィラメントであることを意味する。この場合、フィラメント束の断面積に占める炭素繊維フィラメントの割合は、例えば50%以上であってもよい。また、「フィラメント束が実質的に炭素繊維フィラメントからなる」とは、フィラメント束の断面積に占める炭素繊維フィラメントの割合が90%以上であることを意味し、例えば95%以上や99%以上であってもよい。炭素繊維フィラメント以外のフィラメントとしては、ゴム補強用コードの補強用の繊維として一般的に用いられている繊維のフィラメントを用いることができ、例えばガラス繊維フィラメントが挙げられる。
 フィラメント束に含まれるフィラメントの数は、特に制限はない。フィラメント束は、例えば1000本~48000本の範囲のフィラメントを含むことができる。好ましくは6000本~48000本の範囲のフィラメントを含むことができる。更に好ましくは12000本~24000本のフィラメントを含むことができる。
 フィラメント束の太さは、例えば、400tex以上かつ3200tex以下であってもよいし、800tex以上かつ1600tex以下であってもよい。このような太いフィラメント束に被膜を形成する場合、通常、フィラメント束の内部が乾燥しにくくなるため、被膜形成時の乾燥温度が高くなったり乾燥時間時間が長くなったりして表面の硬化反応進んで硬くなり、高弾性率のゴム補強用コードを得ることが難しくなる。また、炭素繊維は、例えばアラミド繊維等の他の繊維よりも高弾性率であるため、被膜を形成する際に生じる弾性率の低下の影響を受けやすい。しかし、本実施形態におけるゴム補強用コードは、液体成分の含有率を0.2質量%以上かつ13質量%以下の範囲内とすることにより、炭素繊維フィラメントを含むフィラメント束を上記太さ範囲で用いたとしても、被膜の形成によって生じるゴム補強用コードの引張弾性率の低下を抑制又は低下の度合を小さく抑えて、高弾性率のゴム補強用コードを実現できる。
 フィラメント束に含まれる炭素繊維フィラメントの表面は、接着強度を高めるための前処理が行われていることが好ましい。前処理剤の好ましい一例は、エポキシ基及びアミノ基からなる群より選ばれる少なくともいずれか1つの官能基を含有する化合物である。前処理剤の例には、アミノシラン、エポキシシラン、ノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、臭素化エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂などが含まれる。具体的な例としては、ナガセケムテックス社のデナコールシリーズ、DIC社のエピクロンシリーズ、三菱化学社のエピコートシリーズなどが挙げられる。また、前処理剤として、ポリウレタン樹脂及びイソシアネート化合物も同様に使用できる。例えば、前処理剤として、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂及びイソシアネート化合物からなる群より選択される少なくともいずれか1つを含む処理剤を用いてもよい。このような処理剤を用いて前処理することにより、フィラメント束と第1の被膜との間に、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂及びイソシアネート化合物からなる群より選択される少なくともいずれか1つを含む樹脂層がさらに設けられる。表面が前処理された炭素繊維フィラメントを用いることによって、マトリックスゴムとゴム補強用コードとの接着性を高めることが可能である。フィラメント束に炭素繊維フィラメント以外の他の繊維フィラメント(例えば、ガラス繊維フィラメント)が含まれる場合、その繊維フィラメントの表面も、上記のような接着強度を高めるための前処理が行われていることが好ましい。
 ゴム補強用コードに含まれるフィラメント束の数に限定はなく、1本であってもよいし、複数本であってもよい。フィラメント束は、フィラメント束を複数本束ねたものであってもよい。この場合、複数本のフィラメント束のそれぞれは、撚られていてもよいし、撚られていなくてもよい。また、複数本のフィラメント束が合わせられた状態で撚られていてもよいし、撚られていなくてもよい。
 第1の被膜は、フィラメント束の少なくとも表面の一部を覆うように設けられている。なお、第1の被膜は、フィラメント束の表面上に直接設けられていてもよいし、他の層(例えば、上述のフィラメントの前処理によって形成された被膜(例えば、上記樹脂層))を介してフィラメント束の表面を覆っていてもよい。
 第1の被膜は、フィラメント束の表面の少なくとも一部に、後述の第1の被膜用水性処理剤を供給し、それを熱処理によって乾燥させることによって形成される。フィラメント束の表面への第1の水性処理剤の供給は、例えば、フィラメント束を第1の被膜用水性処理剤に含浸させる、又は、フィラメント束の表面の少なくとも一部に第1の被膜用水性処理剤を塗布することによって実施され得る。なお、この際の熱処理により、フィラメント自体が持つ水分及び水性処理剤の溶媒(例えば水)がほぼ除去される。
 第1の被膜は、ゴム成分を含む。ゴム成分は、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、カルボキシル変性されたニトリルゴム、及びカルボキシル変性された水素化ニトリルゴムからなる群より選ばれる少なくとも1つを含むことが好ましい。第1の被膜は、ゴム成分として上記ゴムを1種類のみ含んでもよいし、複数種含んでもよい。なお、本明細書において、「ニトリルゴム」という用語は、特に記載がない限り、水素化もカルボキシル変性もされていないニトリルゴム(アクリロニトリル-ブタジエン共重合体ゴム)を意味する。
 第1の被膜は、上記ゴム以外に、他のゴムを含んでいてもよい。他のゴムとしては、ブタジエン・スチレン共重合体、ジカルボキシル化ブタジエン・スチレン共重合体、ビニルピリジン・ブタジエン・スチレン共重合体、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、及びクロロスルホン化ポリエチレンなどが挙げられる。
 第1の被膜は、さらに架橋剤を含む。第1の被膜が架橋剤を含むことにより、本実施形態のゴム補強用コードは、マトリックスゴムとの接着性を向上できる。架橋剤の例には、P-キノンジオキシムなどのキノンジオキシム系架橋剤、ラウリルメタアクリレート及びメチルメタアクリレートなどのメタアクリレート系架橋剤、DAF(ジアリルフマレート)、DAP(ジアリルフタレート)、TAC(トリアリルシアヌレート)及びTAIC(トリアリルイソシアヌレート)などのアリル系架橋剤、ビスマレイミド、フェニルマレイミド及びN,N’-m-フェニレンジマレイミドなどのマレイミド系架橋剤、芳香族又は脂肪族の有機ジイソシアネート、ポリイソシアネート、ブロックドイソシアネート、及びブロックドポリイシシアネートなどのイソシアネート化合物、芳香族ニトロソ化合物、硫黄、並びに過酸化物が含まれる。これらの架橋剤は、単独で用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。これらの架橋剤は、第1の被膜に含まれるゴムの種類、及びゴム補強用コードが埋め込まれるマトリックスゴムの種類などを考慮して選択されることが好ましい。なお、これら架橋剤は、水分散体の形態で用いられることが、第1の被膜を作製するための水性処理剤中に架橋剤を均質に存在させるためには好ましい。
 架橋剤は、マレイミド系架橋剤及びイソシアネート化合物からなる群より選ばれる少なくとも1つを含むことが好ましい。マレイミド系架橋剤の中でも、4,4’-ビスマレイミドジフェニルメタンは、水に分散したときの安定性がよく、架橋効果が高く、架橋後の耐熱性も高いので、好適に用いられる。イソシアネート化合物としては、例えば、ブロックドイソシアネートが用いられる。マレイミド系架橋剤及びイソシアネート化合物は、それぞれ、ゴムラテックスと組み合わせることによって、補強用コードとマトリックスゴムとの接着性を特異的に高めることができる。特に、カルボキシル変性された水素化ニトリルゴムのラテックスとマレイミド系架橋剤との組み合わせは、接着性をより高めることができるため好ましい。
 第1の被膜は、さらに充填材を含んでいてもよい。充填材の例には、カーボンブラックやシリカなどの共有結合系化合物の微粒子、難溶性塩の微粒子、金属酸化物の微粒子、金属水酸化物の微粒子、タルクなどの複合金属酸化物塩の微粒子が含まれる。これらの中でも、カーボンブラック及びシリカからなる群より選ばれる少なくとも1つが好ましい。
 カーボンブラックの平均粒径は、5~300nmの範囲にあることが好ましく、例えば100~200nmの範囲あり、より好ましくは130~170nmの範囲にある。シリカの平均粒径は、5~200nmの範囲にあることが好ましく、例えば7~100nmの範囲にあり、より好ましくは7~30nmの範囲にある。ここで平均粒径とは、50個以上の粒子について透過型電子顕微鏡を用いて粒径を測定し、その粒径の合計を測定粒子数で割った値のことである。なお粒子が球形ではない場合には、各粒子の最も長い径と最も短い径の平均を粒径とした。
 充填材は、ゴム中に分散して存在することで、被膜の引張強度や引裂き強度などの特性を向上させる効果を有する。これらの効果に加え、充填材は、繊維と被膜との間、及び、被膜とマトリックスゴムとの間において、接着成分の凝集力を高めることによって接着強度を向上させる効果もある。なお、これらの効果には、充填材の粒径と配合量とが大きく影響する。
 第1の被膜は、レゾルシン-ホルムアルデヒド縮合物を含まないことが好ましい。その場合、第1の被膜を作製する際に、ホルムアルデヒド及びアンモニアなどの環境負荷の大きい物質を使用しなくてもよくなるため、作業者のための環境対策が不要になる。
 第1の被膜は、ゴム成分及び架橋剤に加えて、充填材や、さらに他の成分(例えば、上記充填材として添加される金属酸化物以外の金属酸化物や、樹脂など)をさらに含んでいてもよい。
 第1の被膜におけるゴム成分及び架橋剤の含有率は、特には限定されない。第1の被膜におけるゴム成分の含有率は、例えば50質量%以上かつ90質量%以下とできる。また、第1の被膜における架橋剤の含有率は、例えば10質量%以上かつ50質量%以下の範囲内とできる。
 フィラメント束の少なくとも表面に設けられる第1の被膜の質量は、特には限定されず適宜調整すればよいが、フィラメント束の質量の5%以上かつ35%以下の範囲内となるように設けられることが好ましい。第1の被膜の質量は、フィラメント束の質量の10%以上かつ25%以下の範囲であってもよいし、12%以上かつ22%以下の範囲内であってもよい。第1の被膜の質量が多すぎる場合、ゴム製品内におけるゴム補強用コードの寸法安定性の低下や、ゴム補強用コードの弾性率の低下などの不具合が発生することがある。一方、第1の被膜の質量が少なすぎる場合、ストランドがほつれやすくなったり、第1の被膜により繊維を保護する機能が低下したりして、その結果、ゴム製品の寿命が低下する場合がある。
 マトリックスゴムとの接着性を向上させるために、本実施形態のゴム補強用コードは、第1の被膜上に形成された第2の被膜をさらに備えてもよい。第2の被膜を形成する処理剤は、第1の被膜用水性処理剤と同じでもよいし、異なってもよい。たとえば、成分や溶媒が第1の被膜用水性処理剤とは異なる処理剤で第2の被膜を形成してもよい。マトリックスゴムとの接着性をさらに向上させるために、第2の被膜上にさらなる被膜を設けることも可能である。
 本実施形態のゴム補強用コードの撚り数は、特には限定されない。1本のストランドに加えられる撚り(以下、下撚りということもある)の数は、例えば20~160回/mの範囲、30~120回/mの範囲、又は、40~100回/mの範囲であってよい。さらに、複数のストランドに加えられた撚り(以下、上撚りということもある)の数も同様に、例えば20~160回/mの範囲、30~120回/mの範囲、又は、40~100回/mの範囲であってよい。下撚り方向と上撚り方向が同じラング撚りであってもよく、下撚り方向と上撚り方向が逆方向のモロ撚りでもよい。撚りの方向に限定はなく、S方向であってもよいし、Z方向であってもよい。
 本実施形態のゴム補強用コードにおける液体成分の含有率は、0.2質量%以上かつ13質量%以下の範囲内である。なお、上述したように、この液体成分とは、例えば、被膜を作製する際に用いられる水性処理剤に含まれる溶媒(例えば水)や、フィラメント自体が持つ水分などの残存である。本実施形態のゴム補強用コードでは、第1の被膜を作製する際の熱処理において、0.2質量%以上かつ13質量%以下の範囲内でゴム補強用コード中に液体成分が残存するように熱量を調整して熱処理を行うことにより、ゴム補強用コードの温度上昇、すなわち被膜の硬化反応を抑えることができる。これにより、被膜の硬化反応が進んでゴム補強用コードが硬くなりすぎることを防いで、従来よりもゴム補強用コードの引張弾性率の低下を抑制又は低下の度合を小さく抑えることができる。その結果、従来よりもゴム補強用コードの引張弾性率を向上させて、従来よりも高い引張弾性率を実現できる。液体成分の含有率が0.2質量%未満、すなわち被膜作製時の熱処理が、被膜作製のための処理剤の溶媒、及び、繊維に含まれる水分がほぼ全てなくなるように実施された場合は、得られたゴム補強用コードの被膜の硬化反応が進んでゴム補強用コードの引張弾性率が低下してしまい、その結果、ゴム補強用コードの引張強度も低下する。一方、液体成分の含有率が13質量%を超える場合は、例えばストランドを撚ってコードを作製することが困難になる。
 より高い引張弾性率を有するゴム補強用コードを得るために、ゴム補強用コードにおける液体成分の含有率は、0.2質量%以上かつ5質量%以下であることが好ましい。
 ここで、本発明において特定される「ゴム補強用コードにおける液体成分の含有率」とは、次のように求められる値のことである。ゴム補強用コードから長さ5mのコードを試料として採取し、その試料を電子天秤で計測し、この値をコードの質量Aとする。その試料を150℃に加温した乾燥機に30分間入れて試料中の溶媒を除去し、デシケーターに30分入れた後に電子天秤で計測した値を質量Bとし、質量Aと質量Bとの差をコードに含まれる液体成分の質量(A-B)とする。コードの質量Aに対する、コードに含まれる液体成分の質量(A-B)の百分率({(A-B)/A}×100)を液体成分の含有率(%)とする。なお、ここでは、処理剤の溶媒が水であることを想定して、試料から水を完全に除去するために150℃、30分間の熱処理を実施しているが、水以外の溶媒を用いている場合は、その溶媒を完全に除去できるように適切な加熱温度及び加熱時間を設定すればよい。
 本実施形態のゴム補強用コードの製造方法の一例を以下に説明する。なお、本実施形態のゴム補強用コードについて説明した事項は以下の製造方法に適用できるため、重複する説明を省略する場合がある。また、以下の製造方法で説明した事項は、本実施形態のゴム補強用コードに適用できる。
 本実施形態のゴム補強用コードの製造方法の一例は、
 (a)炭素繊維フィラメントを含む複数のフィラメントを束ねて、少なくとも1つのフィラメント束を作製することと、
 (b)上記フィラメント束の少なくとも表面の一部を覆うように第1の被膜を形成して、ストランドを作製することと、
を含む。
 まず、複数のフィラメントを束ねてフィラメント束を作製する。さらに、例えば、第1の被膜の作製に用いられる水性処理剤(第1の被膜用水性処理剤)を準備する。次に、例えば、フィラメント束の表面の少なくとも一部に第1の被膜用水性処理剤を供給し、その後、第1の被膜用水性処理剤中の溶媒を除去するための熱処理を行う。具体例として、まず12000本のフィラメントを引き揃えて1つの束とし、その束の表面に第1の被膜用水性処理剤を供給する。その後、第1の被膜用水性処理剤中の溶媒を熱処理によって除去する。フィラメント束は、炭素繊維フィラメントを含む。
 上記工程によって、フィラメント束の表面の少なくとも一部に第1の被膜が形成され、例えば図1に示すような断面を有するストランドが形成される。図1には、ストランドの一例として、フィラメント束11と、フィラメント束11の表面を覆う第1の被膜12とを含むストランド10が示されている。図1に示されているストランド10が、ゴム補強用コードとして用いられてもよい。すなわち、本実施形態のゴム補強用コードは一例として、図1に示すような、1本のフィラメント束11の表面に第1の被膜12が形成された構成を有していてもよい。ただし、本実施形態のゴム補強用コードはこれに限定されず、複数本のフィラメント束が合わせられて、その表面に第1の被膜が形成されることによってストランドが形成されていてもよい。また、第1の被膜用水性処理剤をフィラメント束の表面の少なくとも一部に供給する方法に限定はなく、たとえば、フィラメント束の表面に第1の被膜用水性処理剤を塗布してもよいし、フィラメント束を第1の被膜用水性処理剤中に浸漬してもよい。フィラメント束11には、第1の被膜12を構成している材料が全体的または部分的に浸透していてもよい。すなわち、図1において符号11で示されている部材には、フィラメント束と、第1の被膜の材料とが含まれていてもよい。
 第1の被膜用水性処理剤の溶媒を除去するための熱処理の条件は、特に限定されないが、熱処理後に得られるコードの液体成分の含有率が0.2質量%以上かつ13質量%以下となるように、処理温度及び処理時間を適宜調整する。好ましくは、熱処理後に得られるコードの液体成分の含有率が0.2質量%以上かつ5質量%以下となるように、処理温度及び処理時間を適宜調整することである。処理温度は、例えば220℃以下が望ましい。処理時間は特に限定されず、熱処理の温度を考慮し、付与される熱量が完成したゴム補強用コードにおける液体成分の含有率が本実施形態で特定する範囲内(0.2質量%以上かつ13質量%以下)を実現できるような熱量となるように、適宜調整するとよい。熱処理においては、除去する液体に応じて適切な処理温度が調整されてもよいし、処理温度ではなく処理時間で調整されてもよい。例えば、処理温度が水の除去に適した温度に設定されている場合において、除去する液体に水よりも蒸発熱が高い液体成分が含まれている場合には、例えば同じ処理温度であれば処理時間を長く設定すればよく、除去する液体に水よりも蒸発熱が低い液体が含まれている場合には、例えば同じ処理温度であれば処理時間を短く設定すればよい。
 上記(b)の工程において、フィラメント束の少なくとも表面の一部を覆うように第1の被膜を形成した後に、第1の被膜が形成されたフィラメント束を撚ることによって、ストランドを形成してもよい。この場合、第1の被膜が形成されたフィラメント束は、例えば、一方向に撚られる。撚る方向は、S方向であってもよいし、Z方向であってもよい。フィラメント束に含まれるフィラメントの数及びフィラメント束の撚り数は、上述したため、説明を省略する。このようにして、本実施形態のゴム補強用コードを製造できる。なお、第1の被膜が形成されたフィラメントの束を複数形成し、それら複数のフィラメント束を束ねて上撚りを加えてもよい。上撚りの方向は、フィラメント束の撚りの方向(下撚りの方向)と同じであってもよいし、異なってもよい。また、第1の被膜が形成されたフィラメント束を複数形成し、フィラメント束それぞれには撚りを与えず、複数のフィラメント束を束ねたものに撚りを加えてもよい。
 なお、フィラメント束に撚りを加えてから第1の被膜を形成してもよい。すなわち、上記(b)の工程において、フィラメント束を撚った後に、撚られたフィラメント束の少なくとも表面の一部を覆うように第1の被膜を形成することによって、ストランドを形成してもよい。この場合のフィラメントの種類、数、及び撚り数は、上述した通りである。
 本実施形態の製造方法の好ましい一例では、フィラメント束に第1の被膜用水性処理剤を塗布又は含浸して第1の被膜を形成した後に、それを一方向に撚ることによって、ゴム補強用コードを形成する。
 第1の被膜の上に第2の被膜を形成する場合には、第1の被膜の上に第2の被膜を形成するための処理剤を塗布し、その処理剤中の溶媒を除去することによって第2の被膜を形成すればよい。この第2の被膜の種類は、ゴム補強用コードが適用されるゴム製品のマトリックスゴムに合わせて適宜選択することができ、特に接着性向上の観点から選択されることが望ましい。図2は、第1の被膜の上に第2の被膜が設けられた構成を有するゴム補強用コードの一例の断面を示す。図2には、ゴム補強用コードの一例として、図1に示されたストランド10の第1の被膜12の上に形成された第2の被膜21をさらに備えたゴム補強用コード20が示されている。
 第2の被膜用処理剤の溶媒を除去するための熱処理の条件は、特に限定されないが、熱処理後に得られるコードの液体成分の含有率が上記範囲を満たすように、処理温度及び処理時間を適宜調整することが好ましい。
 次に、第1の被膜用水性処理剤について説明する。
 第1の被膜用水性処理剤は、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、カルボキシル変性されたニトリルゴム、及びカルボキシル変性された水素化ニトリルゴムからなる群より選ばれる少なくとも1つのゴムのラテックスを含むことが好ましい。水性処理剤は、これらのゴムラテックスの1種類のみを含んでもよいし、これらのゴムラテックスの複数種を含んでもよい。
 第1の被膜用水性処理剤は、上記のゴムラテックス以外に、他のゴムラテックスを含んでもよい。他のゴムラテックスの例には、ブタジエン・スチレン共重合体ラテックス、ジカルボキシル化ブタジエン・スチレン共重合体ラテックス、ビニルピリジン・ブタジエン・スチレンターポリマーラテックス、クロロプレンラテックス、ブタジエンラテックス、クロロスルホン化ポリエチレンラテックスが含まれる。水性処理剤は、これらのゴムラテックスを複数種含んでもよい。
 第1の被膜用水性処理剤は、さらに架橋剤を含む。第1の被膜用水性処理剤に含まれる架橋剤は、第1の被膜に含まれる架橋剤として上記に説明したものと同じであるため、ここでは説明を省略する。なお、架橋剤は、水分散体の形態で用いることが、水性処理剤中に均質に存在させるためには好ましい。
 第1の被膜用水性処理剤は、さらに充填材を含んでいてもよい。第1の被膜用水性処理剤に含まれる充填材は、第1の被膜に含まれる充填材として上記に説明したものと同じであるため、ここでは説明を省略する。
 第1の被膜用水性処理剤は、レゾルシン-ホルムアルデヒド縮合物を含まないことが好ましい。
 第1の被膜用水性処理剤は、ゴムラテックス及び架橋剤に加えて、充填材や、さらに他の成分を含んでもよい。たとえば、第1の被膜用水性処理剤は、樹脂、可塑剤、老化防止剤、安定剤、上記充填材として添加される金属酸化物以外の金属酸化物などを含んでいてもよい。ただし、水性処理剤は、樹脂を含まないものであってもよい。
 上記においては、本実施形態のゴム補強用コードとして、主に、図1および図2に示すような1本のストランドを備えたゴム補強用コードの例が説明されているが、本実施形態のゴム補強用コードはこれに限定されない。以下に、本実施形態のゴム補強用コードの別の例について説明する。
 本実施形態のゴム補強用コードは、複数のストランドを備えていてもよい。図3には、本実施形態のゴム補強用コードの別の例として、複数のストランドを備えたゴム補強用コードの一例が示されている。
 図3に示されたゴム補強用コード30は、炭素繊維ストランド31と、炭素繊維ストランド31の周囲に配置された複数のガラス繊維ストランド32とを備えている。炭素繊維ストランド31は、炭素繊維フィラメントを含むフィラメント束33と、当該フィラメント束33の少なくとも表面の一部を覆うように設けられた第1の被膜34とを含んでいる。ガラス繊維ストランド32は、ガラス繊維フィラメントを含むフィラメント束35と、当該フィラメント束35の少なくとも表面の一部を覆うように設けられた第1の被膜36とを含んでいる。このようにコードの中心側に配置された炭素繊維ストランド31は、高い引張強度と優れた寸法安定性とに寄与する。ガラス繊維ストランド32が炭素繊維ストランド31の周囲を取り巻くことにより、引っ張り応力や圧縮応力を緩和できるため、補強用コード30の耐屈曲疲労性を向上させることができる。なお、炭素繊維フィラメントを含むフィラメント束33は、炭素繊維フィラメントを含んでいればよいが、炭素繊維フィラメントのみから形成されていてもよい。また、ガラス繊維フィラメントを含むフィラメント束35は、ガラス繊維フィラメントを含んでいればよいが、ガラス繊維フィラメントのみから形成されていてもよい。
 炭素繊維ストランド31の全断面積は、例えば、炭素繊維ストランド32の全断面積とガラス繊維ストランドの全断面積との合計の20~80%の範囲であることが好ましい。上述のとおり、コードの中心側に配置された炭素繊維ストランド31は、高い引張強度と優れた寸法安定性とに寄与する。しかし、コード内における炭素繊維ストランド31の割合が高すぎると、屈曲性が低下する場合がある。そのため、炭素繊維ストランド31の全断面積は、炭素繊維ストランド31の全断面積とガラス繊維ストランド32の全断面積との合計の80%以下であることが好ましく、70%以下であることがより好ましい。一方、コード内における炭素繊維ストランド31の割合が低すぎると、炭素繊維ストランド31による効果を十分に得ることができない場合がある。そのため、炭素繊維ストランド31の全断面積は、炭素繊維ストランド31の全断面積とガラス繊維ストランド32の全断面積との合計の20%以上であることが好ましく、40%以上であることがより好ましい。
 炭素繊維ストランド31の数とガラス繊維ストランド32の数とは、コードに要求される特性や、ストランドの特性に応じて選択されることができる。[炭素繊維ストランドの数]/[ガラス繊維ストランドの数]の比の好ましい例としては、たとえば、[1]/[3~30]、[2]/[6~30]および[3]/[10~40]が挙げられる。
 上記のような、炭素繊維ストランドと、炭素繊維ストランドの周囲に配置された複数のガラス繊維ストランドとを備えたゴム補強用コードにおいても、第1の被膜の上に第2の被膜がさらに形成されていてもよい。すなわち、図4に示すゴム補強用コード40のように、炭素繊維ストランド31と、炭素繊維ストランド31の周囲に配置された複数のガラス繊維ストランド32とを備え、ガラス繊維ストランド32の第1の被膜35上に第2の被膜41がさらに設けられた構成を有していてもよい。このとき、図4に示すゴム補強用コード40のように、複数のガラス繊維ストランド32を炭素繊維ストランド31の周りに密に配置して、第2の被膜41が炭素繊維ストランド31の表面(すなわち、炭素繊維ストランド31の第1の被膜34)と接しない構成とすることが好ましい。このような、第2の被膜41が炭素繊維ストランド31の表面と接しない構成により、ゴム補強用コードの耐屈曲疲労度をより向上させることができる。なお、上述の、複数のガラス繊維ストランド32を炭素繊維ストランド31の周りに密に配置するとは、例えば、ガラス繊維ストランド32間の隙間が、第2の被膜41が炭素繊維ストランド31の表面と接しない程度の小さい隙間となるように、ガラス繊維ストランド32を炭素繊維ストランド31の周りに配置する構成や、あるいは、ガラス繊維ストランド32間に隙間がないようにガラス繊維ストランド32を炭素繊維ストランド31の周りに配置する構成を含む。
 図5に示すゴム補強用コード50のように、第2の被膜41は、ガラス繊維ストランド32間の隙間を介して炭素繊維ストランド31の表面と接していてもよい
(第2実施形態)
 第2実施形態として、本発明のゴム製品の実施形態について説明する。
 本実施形態のゴム製品は、マトリックスゴムと、第1実施形態のゴム補強用コードとを含む。第1実施形態において説明したように、第1実施形態のゴム補強用コードは、炭素繊維を補強用の繊維として含み、かつ従来の炭素繊維を含むゴム補強用コードよりも向上した引張弾性率を有する。このようなゴム補強用コードを含むことにより、本実施形態のゴム製品は、高い引張弾性率を有する高強度のゴム製品となりうる。
 本実施形態のゴム製品は、第1実施形態で説明したゴム補強用コードで補強されたゴム製品である。ゴム製品に特に限定はない。本実施形態のゴム製品の例には、自動車や自転車のタイヤ、及び、伝動ベルトなどのゴムベルトが含まれる。伝動ベルトの例には、噛み合い伝動ベルトや摩擦伝動ベルトなどが含まれる。噛み合い伝動ベルトの例には、自動車用タイミングベルトなどに代表される歯付きベルトが含まれる。摩擦伝動ベルトの例には、平ベルト、丸ベルト、Vベルト、Vリブドベルトなどが含まれる。すなわち、本実施形態のゴム製品は、歯付ベルト、平ベルト、丸ベルト、Vベルト、又はVリブドベルトであってもよい。
 本実施形態のゴム製品は、本実施形態のゴム補強用コードをゴム組成物(マトリックスゴム)に埋め込むことによって形成されている。ゴム補強用コードをマトリックスゴム内に埋め込む方法は特に限定されず、公知の方法を適用してもよい。本実施形態のゴム製品(たとえばゴムベルト)には、本実施形態のゴム補強用コードが埋め込まれている。そのため、本実施形態のゴム製品は、高い引張弾性率を備えている。したがって、本実施形態のゴム製品は、二輪の後輪駆動用、車輌用エンジンのタイミングベルトや、車輌用の補機駆動用ベルト、大型産業機器などの、高い弾性率と強度が要求される用途に特に適している。
 本実施形態のゴム補強用コードが埋め込まれるゴム組成物に含まれるゴムは、特に限定されず、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、エチレンプロピレンゴム、水素化ニトリルゴムなどであってもよい。水素化ニトリルゴムは、アクリル酸亜鉛誘導体(たとえばメタクリル酸亜鉛)を分散させた水素化ニトリルゴムであってもよい。水素化ニトリルゴム及びアクリル酸亜鉛誘導体を分散させた水素化ニトリルゴムから選ばれる少なくとも1つのゴムは、耐水性及び耐油性の観点から、好ましい。マトリックスゴムは、さらに、カルボキシル変性された水素化ニトリルゴムを含んでもよい。なお、ゴム補強用コードの被膜とゴム製品のゴム組成物とが同じ種類のゴムを含むか、又は、同じ種類のゴムからなることが、接着性の点で好ましい。
 ゴム製品の一例として、歯付きベルトを図6に示す。図6に示す歯付ベルト60は、ベルト本体61と、複数のゴム補強用コード62とを含む。ベルト本体61は、ベルト部63と、一定間隔でベルト部63から突き出した複数の歯部64とを含む。ゴム補強用コード62は、ベルト部63の内部に、ベルト部63の長手方向と平行となるように埋め込まれている。ゴム補強用コード62は、本実施形態のゴム補強用コードである。
 以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明の実施形態をさらに具体的に説明する。
[ゴム補強用コードの製造]
(実施例1~10及び比較例1)
 炭素繊維フィラメント(平均直径は約7μm)を12000本集束し、これをフィラメント束として用いた。このフィラメント束に、以下の表1に示す組成の第1の被膜用水性処理剤を塗布した。その後、150℃に設定した乾燥炉内の滞留時間を調整して、液体成分の含有率を調整した。このようにして、フィラメント束の表面に第1の被膜が形成されたストランドを形成した。形成される第1の被膜の質量がフィラメント束の質量の20%となるように、第1の被膜用水性処理剤の塗布量が調整された。このように作製されたストランド1本を、60回/mの割合でZ撚りに撚った。得られたコードの表面に、第2の被膜を形成した。第2の被膜用処理剤には、ケムロック233X(ロード・ジャパン・インク社製)とキシレンとが質量比で1:1で混合された組成物が用いられた。第2の被膜は、第2の被膜が形成される前のコード(すなわち、ここでは、フィラメント束の表面に第1の被膜が形成されているストランド)の質量に対して5%となるように形成された。第2の被膜用処理剤の乾燥は、130℃で1分間行われた。このようにして、ゴム補強用コードが得られた。得られたゴム補強用コードは、図2に示されている補強用コードと同様の断面を有していた。
(比較例2)
 第1の被膜用水性処理剤として、表1に示すように、ビニルピリジン変性スチレンブタジエンラテックス(日本エイアンドエル)50質量部、スチレンブタジエンラテックス(Nipol LX110、日本ゼオン)50質量部、レゾルシン-ホルムアルデヒド縮合物(スミカノール700S、住友化学)10質量部を混合し、得られた混合液をpHが10になるようにアンモニアで調整したRFL処理剤が用いられた。このRFL処理剤を、実施例1~10及び比較例1と同様の方法で作製したフィラメント束に塗布した。その後、200℃に設定した乾燥炉で滞留時間2分となるように処理した。このようにしてストランドを形成した。形成される第1の被膜の質量がフィラメント束の質量の20%となるように、RFL処理剤の塗布量が調整された。その後、実施例1~10及び比較例1と同様の方法で、撚り処理及び第2の被膜の形成を行った。
(実施例11~13及び比較例3)
 第1の被膜用水性処理剤として表2に示された組成の処理剤を用いたことと、撚り処理において、ストランド4本を40回/mの割合でZ撚りに撚ったことと、撚った後に第2の被膜を形成したこととを除いては、実施例1~10及び比較例1と同様の方法で、実施例11~13及び比較例3のゴム補強用コードを得た。得られたゴム補強用コードは、図7に示されているような断面を有していた。図7には、炭素繊維フィラメント束71の表面に第1の被膜72が形成された炭素繊維ストランド73が4本で撚られ、さらにその上に第2の被膜74が設けられた構造を有するゴム補強用コード70の断面が示されている。
(実施例14、実施例15、及び比較例4)
 1つのフィラメント束の作製のために集束される炭素繊維フィラメントの数を24000本に変更したことと、第1の被膜用水性処理剤として表3に示された組成の処理剤を用いたことと、撚り処理において、ストランド1本を40回/mの割合でZ撚りに撚ったこととを除いて、実施例1~10及び比較例1と同様の方法で、実施例14、15及び比較例4のゴム補強用コードを得た。得られたゴム補強用コードは、図2に示されている補強用コードと同様の断面を有していた。
(実施例16、実施例17、及び比較例5)
 中心部に配置されるストランドとして、炭素繊維フィラメントからなるフィラメント束の表面に第1の被膜が形成された炭素繊維ストランドが用いられた。この炭素繊維ストランドの外周部に配置されるストランドとして、ガラス繊維フィラメントからなるフィラメント束の表面に第1の被膜が形成されたガラス繊維ストランドが用いられた。炭素繊維ストランドは、実施例1~10及び比較例1で作製されたストランドと同様の方法で作製された。ただし、第1の被膜用水性処理剤には、表4に示される組成の処理剤が用いられた。ガラス繊維ストランドは、平均直径が7μmのKガラスフィラメント(日本板硝子株式会社製)を600本集束してフィラメント束を作製し、このフィラメント束の表面に炭素繊維ストランドと同様の第1の被膜を形成してガラス繊維ストランドを作製した。このガラス繊維ストランドを80回/mの割合で下撚りをしたものを15本使用した。ガラス繊維ストランドは、液体成分の含有率が炭素繊維ストランドと同程度となるように、第1の被膜形成時の乾燥条件が設定された。1本の炭素繊維ストランドを中心部に配置し、その周りに15本のガラス繊維ストランドを配置して、さらに第2の被膜を形成した。第2の被膜は、実施例1~10及び比較例1と同様の方法で作製された。得られたゴム補強用コード(実施例16、実施例17、及び比較例5のゴム補強用コード)は、図4に示されている補強用コードと同様の断面を有していた。
 (実施例18~20、比較例6)
 第1の被膜用水性処理剤として表5に示された組成の処理剤を用いたことと、第2の被膜を形成しなかったことを除いては、実施例1~10及び比較例1と同様の方法で、実施例18~20及び比較例6のゴム補強用コードを得た。得られたゴム補強用コードは、第2の被膜が設けられていない補強用コードであり、図1に示されている補強用コードと同様の断面を有していた。
 (比較例7)
 第2の被膜を形成しなかったことを除いては、比較例2と同様の方法で、比較例7のゴム補強用コードを得た。得られたゴム補強用コードは、第2の被膜が設けられていない補強用コードであり、図1に示されている補強用コードと同様の断面を有していた。
 (実施例21及び比較例8)
 第2の被膜を形成しなかったことを除いては、第1の被膜用水性処理剤として表6に示された組成の処理剤を用いて、実施例11~13及び比較例3と同様の方法で、実施例21及び比較例8のゴム補強用コードを得た。得られたゴム補強用コードは、図7に示されている補強用コード70の断面において、第2の被膜74が設けられていない断面構造を有していた。すなわち、実施例21及び比較例8のゴム補強用コードは、図8に示されているような断面を有していた。
 (実施例22、実施例23、及び比較例9)
 1つのフィラメント束の作製のために集束される炭素繊維フィラメントの数を6000本に変更したことと、第1の被膜用水性処理剤として表7に示された組成の処理剤を用いたことと、撚り処理において、ストランド1本を80回/mの割合でS撚り又はZ撚りに撚ったことと(実施例22:S撚り、実施例23及び比較例9:Z撚り)、第2の被膜を形成しなかったことを除いては、実施例1~10及び比較例1と同様の方法で、実施例22、実施例23、及び比較例9のゴム補強用コードを得た。得られたゴム補強用コードは、第2の被膜が設けられていない補強用コードであり、図1に示されている補強用コードと同様の断面を有していた。
 (実施例24、実施例25、及び比較例10)
 1つのフィラメント束の作製のために集束される炭素繊維フィラメントの数を3000本に変更したことと、第1の被膜用水性処理剤として表8に示された組成の処理剤を用いたことと、撚り処理において、ストランド1本を120回/mの割合でZ撚りに撚ったことと、第2の被膜を形成しなかったことを除いては、実施例1~10及び比較例1と同様の方法で、実施例24、実施例25、及び比較例10のゴム補強用コードを得た。得られたゴム補強用コードは、第2の被膜が設けられていない補強用コードであり、図1に示されている補強用コードと同様の断面を有していた。
 (実施例26、実施例27、及び比較例11)
 中心部に配置されるストランドとして、炭素繊維フィラメントからなるフィラメント束の表面に第1の被膜が形成された炭素繊維ストランドが用いられた。この炭素繊維ストランドの外周部に配置されるストランドとして、ガラス繊維フィラメントからなるフィラメント束の表面に第1の被膜が形成されたガラス繊維ストランドが用いられた。炭素繊維ストランドは、実施例1~10及び比較例1で作製されたストランドと同様の方法で作製された。ただし、第1の被膜用水性処理剤には、表9に示される組成の処理剤が用いられ、実施例23及び27については撚り方向がS撚りであった。ガラス繊維ストランドは、平均直径が7μmのKガラスフィラメント(日本板硝子株式会社製)を600本集束してフィラメント束を作製し、このフィラメント束の表面に炭素繊維ストランドと同様の第1の被膜を形成してガラス繊維ストランドを作製した。このガラス繊維ストランドを80回/mの割合で下撚りをしたものを15本使用した。ガラス繊維ストランドは、液体成分の含有率が炭素繊維ストランドと同程度となるように、第1の被膜形成時の乾燥条件が設定された。1本の炭素繊維ストランドを中心部に配置し、その周りに15本のガラス繊維ストランドを配置した。なお、第2の被膜は形成されなかった。得られたゴム補強用コード(実施例26、実施例27、及び比較例11のゴム補強用コード)は、図3に示されている補強用コードと同様の断面を有していた。
 [液体成分の含有率]
 フィラメント束に第1の被膜用水性処理剤を塗布した後に実施された熱処理後30分以内に、得られたゴム補強用コードから長さ5mのコードを試料として採取した。その試料を電子天秤で計測し、この値をコードの質量Aとした。次にその試料を150℃に加温した乾燥機に30分間入れて試料中の溶媒を除去し、デシケーターに30分入れた後に電子天秤で計測した値を質量Bとした。質量Aと質量Bとの差をコードに含まれる液体成分の質量(A-B)とした。コードの質量Aに対する、コードに含まれる液体成分の質量(A-B)の百分率({(A-B)/A}×100)を求めて、液体成分の含有率(%)とした。表1~表9に、実施例及び比較例のゴム補強用コードの液体成分の含有率を示す。
 [引張試験]
 各実施例及び比較例のゴム補強用コードについて、一般的に用いられる引張試験機と一般的に用いられるコードグリップとを用いて引張試験を実施し、0.8%伸び時の荷重、及び引張強度を測定した。コードの引張試験の条件は、チャック間隔250mm、初期荷重10N、引張速度300mm/分であった。荷重の最大値を引張強度、コードが0.8%(2mm)伸びた時点での荷重を0.8%伸び時の荷重とした。0.8%伸び時の荷重によって、各実施例及び比較例のゴム補強用コードの引張弾性率を評価した。表1~表9に、実施例及び比較例のゴム補強用コードの引張試験の結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
 実施例1~27のゴム補強用コードの液体成分の含有率は、0.2質量%以上かつ13質量%以下の範囲内であった。一方、比較例1~11のゴム補強用コードは、液体成分の含有率は0.2質量%未満であった。
 ストランドの構成が同じである実施例及び比較例同士について、引張試験の結果を対比した。表1に示されているように、補強用コードの液体成分の含有率が0.2質量%以上かつ13質量%以下の範囲内である実施例1~10のゴム補強用コードは、補強用コードの液体成分の含有率が0.2質量%未満である比較例1のゴム補強用コード、さらに第1の被膜がRFL処理剤によって形成され、かつ補強用コードの液体成分の含有率が0.2質量%未満である比較例2のゴム補強用コードと比較して0.8%伸び時の荷重が大きく、引張弾性率が高かった。また、実施例1~10のゴム補強用コードは、比較例1及び2のゴム補強用コードと同程度又はそれ以上の引張強度を有していた。表2~表4に示されている実施例及び比較例のゴム補強用コードも、表1に示されているゴム補強用コードと同様の結果であった。
 第2の被膜が設けられなかった実施例18~27及び比較例6~11についても、ストランドの構成が同じである実施例及び比較例同士について、引張試験の結果を対比した。表5に示されているように、補強用コードの液体成分の含有率が0.2質量%以上かつ13質量%以下の範囲内である実施例18~20のゴム補強用コードは、補強用コードの液体成分の含有率が0.2質量%未満である比較例6のゴム補強用コード、さらに第1の被膜がRFL処理剤によって形成され、かつ補強用コードの液体成分の含有率が0.2質量%未満である比較例7のゴム補強用コードと比較して0.8%伸び時の荷重が大きく、引張弾性率が高かった。また、実施例18~20のゴム補強用コードは、比較例6及び7のゴム補強用コードと同程度又はそれ以上の引張強度を有していた。表6~表9に示されている実施例及び比較例のゴム補強用コードも、表5に示されているゴム補強用コードと同様の結果であった。
 本発明のゴム補強用コードは、高い引張弾性率を実現できるので、様々なゴム製品の補強に適用可能である。また、本発明のゴム製品は、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。

Claims (17)

  1.  ゴム製品を補強するためのゴム補強用コードであって、
     前記ゴム補強用コードは、少なくとも1つのストランドを備え、
     前記ストランドは、少なくとも1つのフィラメント束と、前記フィラメント束の少なくとも表面の一部を覆うように設けられた第1の被膜と、
    を含んでおり、
     前記フィラメント束は、炭素繊維フィラメントを含み、
     前記第1の被膜は、ゴム成分及び架橋剤を含み、
     前記ゴム補強用コードは、液体成分をさらに含んでおり、
     前記ゴム補強用コードにおける前記液体成分の含有率は、0.2質量%以上かつ13質量%以下の範囲内である、
    ゴム補強用コード。
  2.  前記ゴム補強用コードにおける前記液体成分の含有率は、0.2質量%以上かつ5質量%以下の範囲内である、
    請求項1に記載のゴム補強用コード。
  3.  前記ゴム成分が、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、カルボキシル変性されたニトリルゴム、及びカルボキシル変性された水素化ニトリルゴムからなる群より選ばれる少なくとも1つを含む、
    請求項1に記載のゴム補強用コード。
  4.  前記架橋剤が、マレイミド系架橋剤及びイソシアネート化合物からなる群より選ばれる少なくとも1つを含む、
    請求項1に記載のゴム補強用コード。
  5.  前記第1の被膜は、レゾルシン-ホルムアルデヒド縮合物を含まない、
    請求項1に記載のゴム補強用コード。
  6.  前記第1の被膜の質量は、前記フィラメント束の質量に対して5%以上かつ35%以下の範囲内である、
    請求項1に記載のゴム補強用コード。
  7.  前記第1の被膜上に設けられた第2の被膜をさらに含む、
    請求項1に記載のゴム補強用コード。
  8.  前記フィラメント束の太さは、400tex以上かつ3200tex以下である、
    請求項1に記載のゴム補強用コード。
  9.  前記フィラメント束の太さは、800tex以上かつ1600tex以下である、
    請求項8に記載のゴム補強用コード。
  10.  前記ストランドとしての炭素繊維ストランドと、前記炭素繊維ストランドの周囲に配置された複数のガラス繊維ストランドとを含み、
     前記ガラス繊維ストランドは、ガラス繊維フィラメントを含むガラス繊維フィラメント束を含む、
     請求項1に記載のゴム補強用コード。
  11.  前記炭素繊維ストランドの全断面積が、前記炭素繊維ストランドの全断面積と前記ガラス繊維ストランドの全断面積との合計の20~80%の範囲である、
     請求項10に記載のゴム補強用コード。
  12.  マトリックスゴムと、
     請求項1~11のいずれか1項に記載のゴム補強用コードと、
    を含むゴム製品。
  13.  前記ゴム補強用コードは、前記マトリックスゴムに埋設されている、
    請求項12に記載のゴム製品。
  14.  前記ゴム製品は、ゴムベルトである、
    請求項12に記載のゴム製品。
  15.  請求項1~11のいずれか一項に記載のゴム補強用コードの製造方法であって、
     前記製造方法は、
     (a)炭素繊維フィラメントを含む複数のフィラメントを束ねて、少なくとも1つのフィラメント束を作製することと、
     (b)前記フィラメント束の少なくとも表面の一部を覆うように第1の被膜を形成して、ストランドを作製することと、
    を含む、ゴム補強用コードの製造方法。
  16.  前記(b)において、前記フィラメント束の少なくとも表面の一部を覆うように前記第1の被膜を形成した後に、前記第1の被膜が形成された前記フィラメント束を撚ることによって、前記ストランドを形成する、
    請求項15に記載のゴム補強用コードの製造方法。
  17.  前記(b)において、前記フィラメント束を撚った後に、撚られた前記フィラメント束の少なくとも表面の一部を覆うように前記第1の被膜を形成することによって、前記ストランドを形成する、
    請求項15に記載のゴム補強用コードの製造方法。
     
     
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