JPH01167340A - 高弾性率の弾性マトリックスを含み、高い異方性を有する複合材料およびその利用 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明がゴム工業において使用される半製品および特に
異方性弾性組成物、即ちある一方向に高い弾性率を示し
、かつこれに直交する方向に大きな柔軟性を示す組成物
に関するものである。

（従来の技術） ゴム製物品の利用は、利用工業の技術的進歩に伴って、
より一層高度の機械的並びに熱的性能を要求するように
なってきた。このような性能の水準は複合系、即ち弾性
マトリックスが、例えば微粉化状充填物、織物または連
続または不連続の金属部材によって補強された材料によ
ってのみ達成し得る程であることは明白である。

事実、弾性マトリックスを有する複合材料は、多年の間
にあらゆる工業分野で著しい飛躍をとげている。という
のは、これらのマトリックスは容易に複雑な形状にし得
る他に、例えば無機または有機充填材（例えばカーボン
ブランク）による補強、織物繊維または金属繊維によっ
て構成される連続または不連続の補強材料の配合によっ
て次第に機械特性が増大することを条件に（例えば空気
タイヤ、管またはコンベアベルトなどにおけるように）
、はどほどの経費であるという興味ある特徴を有する。

この課題に関する刊行物の莫大さを考慮すれば、弾性マ
トリックスをもつ複合体の従来技術の現状を述べること
は殆ど不可能である。

しかし、以下の点は特記するに値しよう。即ち、成分の
混合技術が弾性組成物の中心部に均一に補強充填物を分
散する傾向がある場合、微粉状または短繊維状の補強材
を用いて、弾性組成物のマトリックスに著しい異方性を
付与することは不可能である。

しかし、高弾性率かつ高異方性の弾性マトリックスを有
する複合体はフランス特許第２．１６２．６９１号およ
び追加の特許証（ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔ　ｄ　’　ａｄ
ｄｉｔｉｏｎ）第２．２１１，９４１号（クレベールコ
ロンプ（ＫＬＥＢＥＲＣＯＬＯＭ［１ＢＳ））に記載さ
れている。これらの材料において、初めに粉砕された充
填物は高分子量のポリエチレン顆粒である。カレンダ用
の部間で加熱下に均一混合処理することにより、該ポリ
エチレン粒子はその場で繊維状にされ、かつ選択的方向
に繊維は配向する。この充填物の性質はその結果高い弾
性率を与え、かつカレンダニ程は異方性を誘発する。

同様に、モンサント（ＭＯＮＳＡＮＴＯ）の米国特許第
４．０５６．５９１号は短繊維で補強された弾性マトリ
ックスを有する複合体を用いて、該複合体の押出し作業
中に繊維を配向せしめることにより、異方性管を作製す
ることを提案している。

最終製品の作製にこれら複体を後で使用することは困難
である。というのは、必要とされる熱処理が該材料の異
方性を減する傾向を示すからである。

ある方向における高い弾性率と強い異方性を有する材料
は、繊維撚糸または金属撚糸で構°成される布状の連続
補強材と弾性マトリックスとから容易に作製される。こ
れら材料はゴム加工業において管、空気タイヤ、伝動ベ
ルトまたはコンベアベルトなどの製造において容易に使
用される。

しかし、これらの物質は補強方向に対して直角な方向に
、著しく低い機械特性を示し、これはマトリックスの特
性であり、このことは該材料を多層状で使用することを
余儀なくする。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、周知の如く選択的に補強方向ばかりで
なく、該補強方向に直角な方向においても高い特性を有
し、一方でこれら２方向の高い異方性を保持する、弾性
マトリックスを有する複合材料を提供することにある。

更に、本発明のもう一つの目的は低コストでしかも最終
製品の製造が容易な複合材料を得ることにある。

本発明の開示を簡単化するために、弾性マトリックスを
有する複合材料の緒特性を以下のように規定する。

・“等価引張り弾性率（ｍｏｄｕｌｅ　ｄｅ　ｔｅｎｓ
ｉｏｎ　ｅ　’ｑｕｉｖａｌｅｎｔ）　　”とは（物理
的には達成し得ない）１００％伸びにおける伸び弾性率
の値を意味し、４％伸びで測定した実際の弾性率の値か
ら外挿により計算される。

・１異方性比（ｒａｐｐｏｒｔ　ｄ　’　ａｎｉｓｏｔ
ｒｏｐｉｅ）″とは補強方向における等価引張り弾性率
対直角方向の実際のまたは等価な引張り弾性率の比であ
る。

・“分離応力（ｔｅｎｓｉｏｎ　ｄｅ　ｄａ　’　ｍｏ
ｕｉｌｌａｇｅ）”とは補強材と弾性マトリックスとの
間の接着結合がその作用下で破壊される力を意味する。

該補強材はその効力を失い、そのため該複合材料にかか
るすべての力が弾性マトリックスにかかる。

本発明は高い弾性率および強い異方性を有する、弾性マ
トリックスを含む複合材料だけでなくその利用にも関る
。

（課題を解決するための手段） 本発明の目的とする弾性マトリックスを含む複合材料は
、補強方向に直交する方向において、１００％伸びの下
での伸び弾性率が少なくとも６ＭＰａであり、しかも少
なくとも６に等しい異方性比を有することを特徴とする
。同時に補強方向およびこれに直交する方向における機
械特性の高い水準は、該弾性マトリックス内に、少なく
とも−種の補強材、好ましくは長くとも２０ａｍの長さ
をもつ繊維または金属繊維から構成される補強材および
少なくとも一種の熱硬化性樹脂（架橋剤を含んでいても
含まなくともよい）を配合することにらり達成される。

結局、本発明の意図する複合材料は少なくとも以下の如
き成分を含む。

・該マトリックスの基本となるエラストマーおよびその
架橋剤系、 ・短繊維からなる補強材、および ・熱硬化性樹脂。

（実施例） 本発明の目的、その変更並びに利用は以下の非限定的実
施例および図面を参照することにより、より一層良く理
解される。

・実施例１は異方性複合材料の処方の一例であり、・実
施例２は合成エラストマー、ポリクロロプレン、を主成
分とする処方物およびその機械特性を示し、 ・実施例３はもう一つの合成エラストマー、即ちエチレ
ン−プロピレン−ジエン系モノマーのコポリマーを主成
分とする処方およびその機械特性を示し、 ・実施例４は天然ゴムを主成分とする処方およびその機
械特性を示す。

実施例１は本発明の目的とする、弾性マトリックスを有
する本発明の異方性複合材料の処方例を示し、この複合
材料は以下に示す全成分または一部の成分を含む。従っ
て、各成分の割合はエラストマー１００重量部に対する
重量部で示されている。

・天然または合成エラストマー　　　　　１００・酸化
防止性補助剤系　　　　　　　　　２〜７・開始剤系お
よび／または可塑剤　　３〜１００・エラストマー用架
橋剤　　　　　　　８〜１５・熱硬化性樹脂　　　　　
　　　　　　３〜３０・繊維状補強材　　　　　　　　
　　　５〜５０種々の成分および特に微粉化充填物およ
び開始剤および／または可塑剤の割合は主成分のエラス
トマーの性質の関数であり、特にエチレン−プロピレン
−ターモノマーのターポリマーを主成分とする処方物は
大量の開始剤および／または可塑剤および充填物を必要
とする。

該マトリックスの主成分は少なくとも一種の天然または
合成エラストマー、例えば非限定的例として天然ゴム、
ポリイソプレンまたは上質の同族体、ＳＢＲ、ポリクロ
ロプレン、ハロゲン化ポリエチレン、ブタジェンとアク
リロニトリルとのコポリマーまたはその水素化物、イソ
プレンとインブチレンとのコポリマーまたはそのハロゲ
ン化物、エチレンとプロピレンとのコポリマー、エチレ
ン−プロピレン−ジエン系ターモノマーのコポリマーあ
るいは更にシリコーンエラストマーなどで構成される。

これらの相溶性に従って異るエラストマーを様々な割合
で組合せて、該マトリックスの基材を形成することがで
きる。

酸化防止用補助剤系はゴム加工業で従来から使用されて
いるもの、例えば芳香族アミン化合物を単独でもしくは
他の成分と組合せたものであってよい。

開始剤系および／または可塑剤は、最も一般的にはパラ
フィン系、ナフテン系または芳香族系オイルの少なくと
も一種であり、これらは必要ならぼろうまたは他のあら
ゆる開始剤と組合せもよい。

エラストマー用架橋剤系はエラストマーの性質に依存し
、一般には酸化亜鉛、ステアリン酸、−または複数の促
進剤および架橋剤を含む。有機過酸を主成分とするもの
などの他の架橋剤系も同様に使用できる。

弾性組成物は、更に接着促進剤系、例えばＲＦＳ型のも
のを含んでいて、その場で、補強繊維とこの弾性組成物
との間および／または弾性マトリックスを有する複合体
と、例えば連続的な織り製品などの繊維または金属補強
剤との間の接着を達成することも可能である。

使用する熱硬化性樹脂は、一般にホルモフェノール型お
よび好ましくは尿素／ホルモール、メラミン／ナルモー
ルまたはレゾルシン／ホルモール型の樹脂である。エポ
キシまたはポリエステル型の樹脂も同様に使用できる。

この熱硬化性樹脂用の架橋剤は、最も一般的にはアミン
であって、樹脂の量の約１０重量％で使用される。熱縮
合性樹脂の架橋剤の存在はエラストマーを主成分とする
混合物において障害とはならない。

微粉化補強用充填物は好ましくは広範なカーボンブラッ
クまたは透明な充填物、例えばシリカから選ばれる。

繊維状補強剤は長さが２０ｍを越えない天然、人造また
は合成の繊維、金属繊維から構成される。

最も一般的に使用される繊維は天然繊維としては綿また
は絹繊維であり、人造繊維としてはスフまたは再生セル
ロース繊維であり、合成繊維としてはポリアミド、ポリ
エステル、アラミド、ポリアクリロニトリル、ポリビニ
ルアルコールまたはポリオレフィンである。著しく高い
弾性率を得るためには、ガラス、金属、硼素または炭素
繊維を用いることも同様に可能である。

実施例２は組成物２およびその特性を、同様の処方をも
つが熱硬化性樹脂および繊維補強剤を異にする混合物例
、即ち対照２と比較して示す。

この組成物２は合成エラストマー（ポリクロロプレン）
と、マグネシウム化合物、ステアリン酸および酸化亜鉛
を含む古典的な架橋剤系を主体とする処方物であり、開
始剤および／または可塑剤はナフテン系オイルからなり
、微粉化充填剤はカーボンブラックからなり、繊維補強
剤は約５鰭の長さのポリエステル繊維からなり、また熱
硬化性樹脂はホルモ−フェノール系樹脂である。

この複合材料の重量Ｍｉ成を以下に与える。

硫黄変性ポリクロロプレン　　　　ｉ　ｏ　ｏ、　ｏ　
。

ステアリン酸　　　　　　　　　　　　　Ｏ，ＳＯ酸化
亜鉛　　　　　　　　　　　　　　５．００酸化マグネ
シウム　　　　　　　　　　４．００エチレン−チオ尿
素　　　　　　　　　０．６０酸化防止剤　　　　　　
　　　　　　　２．５０ナフテン系オイル　　　　　　
　　　　１０．　ＯＯ黒色ＨＡＦ　　　　　　　　　　
　　　７０．００ホルモフエノール樹脂　　　　　　　
２０．００へキサメチレンテトラミン　　　　　　２，
００ポリエステル繊維　　　　　　　　　２０．００上
記同様の機械特性を補強方向およびこれに直角な方向両
者に対して測定する。これらを、対照２および従来技術
の高弾性率複合体（フランス特許第２．２２１，９４１
号の実施例■）と比較して与える。この複合材は非常に
高い性能を示すが、主成分として同一のポリマーを含ま
ないことを示すためにのみ引用される。

１００％伸び＋、＝おケル４．８　　３５０　　１９　
　　　−　　　５（実測または′Ｊ−４ρ 弾性率（ＭＰａ） ４％伸びにおける　　　−８，２−−−張力（ＭＰａ） 関％伸びにおける　　２．７　　　　　　　　７　　　
　−　　　−張力（ＭＰａ） 分離応力（ＭＰａ）　　　　−２５，７−−−／Ｊ璃Ｕ
申び　（％）−１７−−− 耐破壊性（Ｍｒ’ａ）　　　　１９　　　　−　　７．
１　　１１６　　１２破断点伸び（％）　　４８０　　
　　−　　５８　　　９．７４２０弾性率に従って計算
゛算出 この表の結果は、組成物２による複合体が公知の従来の
複合体のほぼ２倍の高い異方性、３５０ＭＰａという等
価弾性率および公知の従来の複合体のほぼ４倍の、補強
方向に直角な方向における１００％伸びでの弾性率を有
することを示している。対照２と比較すると、弾性率の
比は補強方向において約７３および直角方向において約
４である。

組成物２の補強方向における耐破壊性および破断点伸び
の値は与えられていない。というのはこれらは物理的に
無意味であり、補強繊維の分離は該複合材が破壊する前
かつ２５ＭＰａ以上の高い応力下で生じるからである。

組成物２の機械特性は、勿論複合材がこれら２方向にお
ける高い弾性率を有し、かつ強い異方性をもつことを示
す。

実施例３では、組成物３およびその機械特性を、対照混
合物即ち対照３（この処方は熱硬化性樹脂および補強繊
維を含まない以外は組成物３と同じ）と比較して示す。

この組成物３は合成エラストマー、即ちエチレンとプロ
ピレンとジエン系ターモノマーとのターポリマー（ゴム
ＥＰＤＭと呼ばれる）と硫黄を含有する古典的な促進剤
とを主成分とする処方物である。可塑剤系は全く便宜的
にパラフィン系オイルからなり、微粉化充填材はカーボ
ンブラックであり、補強繊維は長さ８ｍｓのポリアミド
から形成され、熱硬化性樹脂は架橋剤即ちヘキサメチレ
ンテトラミンとホルモフェノール系樹脂である。

この複合材の重量で表された組成を以下の表に与える。

■虞腹主 一一域一分一　　　　　　　　里景週丘ＥＰＤＭ　　　
　　　　　　　　　　　１００．００黒色ＨＡ　Ｆ　　
　　　　　　　　　　　８０．００ステアリン　　　　
　　　　　　　　　１．５０酸化亜鉛　　　　　　　　
　　　　　　５．００硫　　　黄　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　２．００Ｍ、Ｔ、Ｂ、Ｓ、　　　　
　　　　　　　　１．００Ｔ、Ｍ、Ｔ、Ｄ、　　　　　
　　　　　　　０．５０パラフイン系オイル　　　　　
　　　　５０．００ホルモ−フェノール樹脂　　　　　
　１５．　ＯＯヘキサメチレンテトラミン　　　　　　
１．５０ポリアミド繊維　　　　　　　　　　１５．０
０この処方物は、゛処方物（組成物２および４）に比較
して著しく高率でカーボンブラックおよびパラフィン系
オイルを含んでいる。このような量はゴムＥＰＤＭを主
体とする組成物に関して当業者は馴染みのあるものであ
る。

上記と同様の機械特性を、補強方向およびこれに直角な
方向において測定する。これらは、ポリアミド樹脂およ
び熱硬化性樹脂に関する以外は弾性組成物３と同じ処方
の対照３と比較して与えられる。

同様に、以下の表には前に引用した公知技術（即ちフラ
ンス特許追加特許証）第２．２２１，９４１号の実施例
■；これは極めて高い弾性率の値を持つ組成物に係るこ
とから引用）の高弾性率をもつ複合材の機械特性も併せ
て示した。上記従来技術の複合材は、そのマトリックス
が組成物３とは異った特性の主成分ポリマーを含むこと
を示すためにのみ引用した。

１００％伸びにおける　２．９　　２０８１５．８　　
　　−　　　５（実測また番即面 弾性率（ＭＰａ） ４％伸びにおける　　　−４，９−−−張力（ＭＰａ） ５０％伸びにおける　　１．６　　　−　　　４．８　
　　　−　　　−張力（ＭＰａ） 分離応力（ＭＰａ）　　　　　−２１−−−分傭旧巾び
　（％）−１５−−− 耐破壊性（ＭＰａ）　　　１７．３　　　　−　　９．
３　　１１６　　１２異方性　　約１　　１３　　　９
．７ １００％伸びにおける　耐破壊性に従って弾性率に従っ
て算出　算出 この表から、組成物３による複合材は公知の複合体の１
．３倍の高い異方性、２００　ＭＰａ以上の等価弾性率
および特に公知の複合体の３倍以上に当たる、補強方向
に直角な方向の、１００％伸びにおける弾性率を有する
ことがわかる。対照３に対しては、弾性率の比は補強方
向において約７２および直角方向において５．４である
。

補強方向における組成物３の破断点伸びおよび耐破壊性
は示されていない。なぜならば、これらは物理的意味は
ない、即ち、補強繊維の分離は、該複合材の分離前かつ
２１ＭＰａ以上の高い張力下で生じるからである０組成
物３の機械特性は勿論、該複合体が該両方向において高
い弾性率を有しかつ強い異方性を有することを示してい
る。

実施例４では組成物４およびその機械特性を、対照混合
物、ｌｉｊち対照４（このものの処方は熱硬化性樹脂お
よび強化繊維を明らかに含まない以外は組成物４と同じ
である）と比較して示す。

組成物４は天然ゴムと、硫黄を主成分とする公知の架橋
系とを主成分とする処方物であり、古典的可塑剤系は芳
香族オイルからなり、微粉化充填物はカーボンブラック
であり、この種のエラストマーに対し通常使用されてい
る割合で使われ、補強繊維は芳香族ポリアミドから形成
され、従って高弾性率の長さ５鰭のものであり、かつ熱
硬化性゛樹脂は尿素−ホルモール樹脂およびこれと組合
された架橋剤、即ち一般的に使用されている如（樹脂重
量基準で約１０重量％の量で用いられるヘキサメチレン
テトラミンである。

この複合体の重量組成は以下の表に与える。

天然ゴムＳＭＲＩＯ１００，００ 黒色ＮＡＦ　　　　　　　　　　　　　５５．００ステ
アリン　　　　　　　　　　　　　１．５０酸化亜鉛　
　　　　　　　　　　　　　５．００芳香族オイル　　
　　　　　　　　　　７．００尿素−ホルモール樹脂　
　　　　　　ｉｏ、ｏ。

ヘキサメチレンテトラミン　　　　　　１．００硫　　
黄　　　　　　　　　　　　　　　　　　１．８０Ｃ，
Ｂ、　　Ｓ、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　０．８０Ｔ、Ｍ、Ｔ、　　Ｄ、　　　　　　　　　　
　　　　　　　０．２０芳香族ポリアミン繊維　　　　
　　　１０．０　Ｏ上記同様の機械特性を補強方向およ
びこれに直角な方向につき測定する。

これら結果を、処方物中に一芳香族ポリアミドの短繊維
からなる補強繊維および熱硬化性樹脂を含まないことを
除き同一の処方をもつ対照４の結果と比較する。

同様に、公知技術の高弾性率複合体（即ちフランス特許
筒２．２２１，９４１号（追加特許証）の実施例Ｉ）の
機械特性も比較のために与えた。このマトリックスは同
様に天然ゴムを主成分とし゛、並びに補強材は同じ性質
ではない。即ち、これは公知の複合材における、箔状に
カレンダ掛けする際にその場でエラストマーマトリック
スの内部に形成された極めて高分子量のポリエチレン繊
維に係るからである。また、該補強材は同じ割合で存在
し得ない。

１００％伸びにおける　３．９　　１８０　１２．７　
　　　−　　５．９（実測また番七引ω 弾性率（ＭＰａ） ４％伸びにおける　　　−３，９−−−張力（ＭＰａ） 団％伸びにおける　　２．１　　　−　　　３．２　　
　　−　　　−勅（ＭＰａ） 分離張力（ＭＰａ）　　　　−１６−−−−分離伸び（
％）−２０−−− 耐破壊性（ＭＰａ）　　２５．５　　　　−　１３．２
　　５８０　２１９破断点伸び（％）　　５２５　　　
　−　１６０　　　５．５　３４０弾性率に従って算出
　算出 この表は、組成物４に相当する複合体が公知の複合体の
５．４倍に当たる高い異方性、１８０ＭＰａという等価
弾性率および特に公知技術の複合材の２倍以上の、補強
方向に直角な方向の高い１００％伸びにおける弾性率を
示すことを立証している。

対照４に対して、弾性率の比は補強方向に対して４６お
よび直角方向に対して３．２５である。

補強方向における組成物４の耐破壊性および破断点伸び
は示されていないが、これはこれらが物理的に重要でな
く、補強繊維の分離が該複合材の破壊前かつ１６ＭＰａ
という高い値で起こるからである。組成物４の機械特性
は、該複合体が両方向において高い弾性率を示しかつ強
い異方性を有することを示している。

本発明の目的とする弾性マトリックスをもつ複合材の製
造は、個々の様々な成分を混合することにより、あるい
は既に弾性マトリックスと短繊維とが結合されている商
業的に自由に処理し得る主混合物から行うことができる
。

出発物質によっては、成分の混合操作はマトリックス内
の短繊維の配向のための操作、例えば複合材を箔状にカ
レンダ掛けするあるいはある形状に押出すなどの操作を
伴う。

複合材の製造法は、従って、例えばゴムの加工業におい
て周知の以下のような操作を含む。

混合操作のためには、内部型混合機内で、低速度で操作
して、温度上昇を出来る限り小さくするように注意しつ
つ行うことを推奨する。

エラストマーに微粉化充填物の一部（約５０％）を加え
、次いで熱硬化性樹脂、該微粉化充填物の残り、短繊維
および最後に架橋剤系を加える。、各成分の添加は、導
入された前の成分がエラストマーと十分に混合した時点
で行う。

カレンダ掛けのためには、この混合物をカレンダ上で再
加熱し、熱時薄い箔に引っ張る。これは弾性組成物の内
部で短繊維を配向するために行う。

非限定例として与えた任意の組成物についてみられた機
械特性は、高弾性率かつ高い異方性率の、弾性マトリッ
クスをもつ複合材が微粉化充填材、熱縮合性樹脂および
強化繊維を、天然または合成エラストマーに加えること
によって得られることを示している。

複合材の機械特性が、補強材成分、即ち微粉化充填材、
強化繊維および樹脂の重量比並びに固有の特性と直接関
連しているので、耐摩耗性、耐熱性または耐油性につき
選択される所定のエラストマーに対し、用途に適した弾
性率並びに異方性を有するあらゆるパレットを得ること
が可能である。

添付第１〜７図は、本発明の異方性複合材のいくつかの
非限定的な特別な例を示すものである。

第１図は伝動ベルトに適用した例に関する。

ベルト１　（ここでは台形断面に図示さ・れているが矩
形断面、丸または六角形断面であってもよく、また包囲
されていても、されていなくとも、歯のあるもしくはな
い、多条痕をもった、歯状突起のあるもしくはないもの
であってよい）は２つの主な構成要素、即ちベース２お
よび骨材３または補強用の長い繊維撚糸または金属ケー
ブルからなる連続要素によって模式的に示されている。

ベース２は最も一般的にベルトの使用の際の応力に応じ
た処方の弾性組成物から構成される。

本発明の異方性複合材による該ベース２の製造は、該材
料の高い弾性率のためにより大きな出力を同一の断面で
伝達することを可能ならしめ、−刃具方性はプーリー上
を通過するのに適した弾性を維持するのに適している。

これらベルトにおいて、本発明の異方性複合材は、補強
繊維の方向が連続的な補強材の方向に対して直角となる
ように使用される。

本発明の異方性複合材はあらゆる型の同期ベルト（ｃｏ
ｕｒｒｏｉｅ’ｓ　５ｙｎｃｈｒｏｎｅｓ）におけるベ
ルト、手すり、条痕または歯状体で使用できる。

第２図は本発明の異方性複合材−層を含むコンベアベル
ト４の構造を模式的に示した図である。

このコンベアベルト４は、ここでは補強材中心を横切る
一層５と長手方向の骨材繊維６とを含むものとして示さ
れ、これら２つの要素は上方被覆７および下方被覆８を
形成する公知の処方の弾性組成物の内部に埋設されてい
る。

高抵抗に関る従来の解決策において、補強中心を横切る
層は最も一般的には金属ケーブルから構成される。

しかるべき位置での異方性複合材の使用および金属ケー
ブルの設置はコンベアベルトの簡略化された製造を可能
とする。

横断する補強材としてのこの異方性複合材はその高い弾
性率のために、該ベルトに張りを与え、かつあらゆる他
の作製並びに使用上の他のパラメータが等しい限り極め
て低い負荷を維持することを可能とする。一方、該複合
材の異方性は該ベルトにドラム上を通過するのに要する
可撓性を与える。

当業者には十分理解されるように、この異方性複合材の
用途は図示したコンベアベルトの補強中心層５に制限さ
れない。

用途に応じて、−または複数層の該異方性複合材を用い
てコンベアベルトを作製して、従来の横方向の補強要素
を、繊維撚糸または織物もしくは金属ケーブルで置換す
ることも可能である。

第３図はタイヤビード部に本発明の異方性複合材を用い
た例を示す図である。

タイヤ９の分解図は側面のバンド１０、回転バンド１１
、バンド１２を構成する層およびクツション１４上に載
せられたカーカ゛ス１３を構成する層を示している。ビ
ード部１５は金属ケーブルで作られており、従来の解決
策を示している。従って、ビード部１６は本発明の異方
性複合体によって作製される。

本発明の複合材の処方によれば、成型によって、従来耐
久性ゴムおよび鋼繊維で作製されていたビード部に代り
得るビード部を作製することが可能となり、同様なタイ
ヤとリムとの結合機能、および加速機トランスミッショ
ン、ブレーキ並びに案内の機能を保証する。

第４図は工業用配管の膨張補償用の可撓継手のビード部
１７に本発明の異方性複合材を使用した例を示し、この
補償継手は対帯金１９を支持するための一体化帯金１８
を少なくとも１つ含む。−体化帯金１８のビード部に対
帯金１９を搭載する様々な方法がある。剛性ビード部と
共に使用するその１例は、加硫前に該補償用継手の製造
中に対帯金１９を取付けることからなり、この方法は対
帯金の大きな補償を保ちかつ与えられた所定の補償板に
対し、同じだけの対帯金の寸法または型の変更を得るこ
とを必要とする。もう一つの方法は製造後対帯金に強制
的に嵌込むための可撓性ビード部を必要とする。

不幸にも、同じビードの可撓性のために、この種の膨張
用継手は高い内部圧の下では使用できない。第３の方法
は、セクタを有す名骨材でビード部を補強することから
なり、該セクタは独立に結合かつ分離でき、これによっ
て組立ての際は対帯金のオリフィスを貫通するように該
、帯金のと一ド部を曲げることを可能とする。

少なくとも一体化帯金のビード部における本発明の異方
性複合材の利用は、その高い弾性率のために剛性骨材の
使用を排除することを可能とし、そのため、その異方性
のおかげて、継手を軽くでき、一方で対帯金のオリフィ
スの貫通を可能とするビード部の折曲げ性を保証し、か
くして膨張補償用継手の作製後の該対帯金の取付けが可
能となり、使用時における高い内部圧に耐えることを可
能とする。

少なくとも膨張補償用継手１７の一体化帯金１８のビー
ド部におけるこの異方性複合材の利用は、かくして高い
内部圧に対する抵抗と対帯金の取付けの容易性とを組合
せることを可能ならしめる。

第５図は、上部に対帯金２２を取付けるようになってい
る一体化帯金２１を含む可撓管２０の端部に本発明の異
方性複合材を用いた例を示し、該一体化帯金２１のビー
ド部はここでは本発明の異方性複合材２３によって補強
されている。

この用途は、一体化した帯金を有する膨張補償板につい
て上記したものと同一の利点を示すことは明白である。

第６図は石膏発射に対する高速自動車用空気タイヤサス
ペンシロンの保護体２４において用いた異方性複合材を
示すものである。この図は鉄道用途を記載しており、空
気タイヤサスペンション２５を備えた汽車をプラットホ
ームから見た状態を表している。

ボギー台枠２６はケース２７ａおよび２７ｂの端部を支
持環２８を介して有するように描写されている。支持環
２８は連結を持つ汽車の特殊性をなす。この支持環２８
はサスペンション２５の可撓膜の固定用リム２９によっ
て静止し、ピストン３０などの上で垂直横動遊間内で回
転し、ボギー台枠２６に固定される。リムおよび付属品
例えばこれに固定されたダンパーは石膏の発射に対する
十分なシールドおよび異方性複合材で作られリム２９に
ビス３１で固定された保護板２４のシールドを形成せず
、従って最も傷付き易い方向における膜を保護し、一方
で特に力学的な横方向の横動遊間を自由にする必要があ
る。このような用途における異方性複合材の興味は石の
衝撃による裂けに対する強い抵抗性を与える高い弾性率
および補強繊維の方向に直角な方向において力学的な横
方向の横動遊間をもたらす可撓性を与える異方性にある
。

第７図は、衝撃特に弾導弾の衝撃に対する保護の目的で
使われる多層状複合材３２の構成を示す。

この例にふいて、層状複合材３２は本発明による複合材
の３層３３および極めて緩衝性に富む弾性組成物の２層
３４とで構成されている６必要とされる耐衝撃性の大き
さによっては、多層状複合体に緩衝性の弾性組成物の層
を含める必要がない場合もある。

層３３の複合材の高い弾性率は発射体の侵入に抵抗する
。これらの層３３が貫通された場合には、緩衝層３４が
該発射体の運動エネルギーを吸収し、その結果該発射体
は次の複合材の層までは実際上到達しない。

本発明の目的とする複合材の異方性は、各層毎に異る角
度で層３３を交互に配列することにより等方性の多層複
合材の製造に使用されるにすぎない。

本発明の異方性複合材の用途は、勿論上記の例のみに制
限されない。

上記材料は、同様に均一な弾性組成物、または例えば長
軸に対して±５４°の角度で層が対で使用される種々の
管本体を作るのに使われる強化弾性組成物の代りに用い
ることができ、一方向に強化された弾性マトリックスを
用いるあらゆる用途において、および０〜±９０６の範
囲で変化する角度で層を交互に配列することにより多層
等方性物品において使用できる。

本発明の範囲を逸脱することなしに、当業者は非限定例
として与えた複合材用組成物に種々の変更を与えること
が可能であり、特に補強要素、主成分のエラストマーあ
るいはまた架橋剤系の重量割合および性質に様々な変更
を与えることができるものと理解される。

【図面の簡単な説明】

第１図は伝動ベルトの分野における、高弾性率かつ高度
に異方性の、弾性マトリックスを含む本発明の複合材料
の利用に係り、 第２図は、補強要素として該異方性複合材料を一層含む
コンベアベルトの構造を模式的に示す図であり、 第３図は、空気タイヤビード部に本発明の異方性複合材
料を用いた例を示す図であり、第４図は、一体化された
ツバをもつ膨張用可撓性継手補償板のビード部に本発明
の異方性複合材料を用いた例を示す図であり、 第５図は、一体化されたツバをもつ可撓管のビード部に
本発明の異方性複合材料を用いた例を示す図であり、 第６図は、空気式サスペンションの膜保護体に本発明の
異方性複合材料を用いた例を示す図であり、および 第７図は、衝撃、特に弾導弾による衝撃を保護するため
に用いられる層状（積層）複合材料の構成を示す図であ
る。 （主な参照番号） １・・・ベルト、２・・・ベース、３・・・骨材、４・
・・コンベアベルト、５・・・層、６・・・骨材繊維、
７．８−被覆、９・・・タイヤ、１０・・・バンド、１
１・・・回転バンド、１２・・・バンド、１３・・・カ
ーカス、１４・・・クツション、１５．１６．１７・・
・ビード部、１８・・・−体化帯金、１９・・・対帯金
、２０・・・可撓管、２１・・・一体化帯金、２２・・
・対帯金、２３・・・異方性複合材、２４・・・保護体
、２５・・・サスペンション、２６・・・ボギー台枠、
２８・・・支持環、２９・・・リム、３０・・・ピスト
ン、３１・・・ビス。

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. （１）架橋系および場合により微粉化状の補強用充填物
   を含む弾性マトリックスを有する複合材料であって、同
   一処方物中に長くとも２０ｍｍの繊維または金属繊維か
   らなる少なくとも一種の補強繊維と、少なくとも一種の
   熱硬化性樹脂をその架橋剤と共にもしくはこれを含まず
   に含有し、かつ該複合材料の補強方向に直角な方向にそ
   の１００％伸びの下での弾性率が少なくとも６ＭＰａに
   等しく、しかも該補強方向と該直角方向との間の該伸び
   弾性率における異方性の比が少なくとも６であることを
   特徴とする上記複合材料。
2. （２）該補強繊維が天然繊維、例えば綿繊維または絹繊
   維である請求項１記載の高弾性率の弾性マトリックスを
   有しかつ高度に異方性の複合材料。
3. （３）該補強繊維が人工繊維、例えばスフまたは再生セ
   ルロース繊維からなる請求項１記載の高弾性率の弾性マ
   トリックスを有しかつ高度に異方性の複合材料。
4. （４）該補強繊維が合成繊維、例えばポリアミド、芳香
   族系ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリ
   ビニルアルコールまたはポリアクロルニトリルからなる
   請求項１記載の高弾性率の弾性マトリックスを有しかつ
   高度に異方性の複合材料。
5. （５）該補強繊維が金属繊維からなる請求項１記載の複
   合材料。
6. （６）該補強繊維がガラス、硼素または炭素繊維からな
   る請求項１記載の複合材料。
7. （７）上記熱硬化性樹脂がホルモフェノール型のもので
   ある請求項１〜６のいずれか一項記載の複合材料。
8. （８）上記熱硬化性樹脂が尿素−ホルモール型のもので
   ある請求項１〜６のいずれか一項記載の複合材料。
9. （９）上記熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂またはポリエス
   テルである請求項１〜６のいずれか１項記載の複合材料
   。
10. （１０）請求項１〜９のいずれか１項記載の、高弾性率
    の弾性マトリックスを有しかつ高度に異方性の複合材料
    の複数の層からなり、該層が、補強方向が平行である場
    合に該層状複合材が異方性を維持するように重ねられて
    いることを特徴とする層状複合材料。
11. （１１）請求項１〜９のいずれか１項記載の、高弾性率
    の弾性マトリックスを有し、かつ高度に異方性の複合材
    料の複数の層で構成され、該層が、補強方向が連続する
    ２つの層間で角度０〜９０°をなすように重ねられてい
    ることを特徴とする層状複合材料。
12. （１２）請求項１〜９のいずれか１項記載の高弾性率の
    弾性マトリックスを有し、かつ高度に異方性の複合材料
    の層を少なくとも一層含み、該複合材料の補強方向がベ
    ルトの長手方向に軸に対して直角であることを特徴とす
    る、改良された出力の伝達能を有する伝動ベルト。
13. （１３）請求項１〜９のいずれか１項記載の高弾性率の
    弾性マトリックスを有し、かつ高度に異方性の複合材料
    の層を少なくとも一層含み、該複合材料の補強方向がコ
    ンベアベルトの長軸に直角であることを特徴とするコン
    ベアベルト。
14. （１４）請求項１〜９のいずれか１項記載の高弾性率の
    弾性マトリックスを有しかつ高度に異方性の複合材料の
    層を少なくとも一層含むことを特徴とする空気タイヤビ
    ード部。
15. （１５）少なくとも一つの一体化帯金をもつ膨張用可撓
    性補償板であって、該帯金のビート部が、請求項１〜９
    のいずれか１項記載の高弾性率の弾性マトリックスを有
    しかつ高い異方性を有する複合材料の少なくとも一層か
    らなることを特徴とする上記補償板。
16. （１６）一体化されたツバを少なくとも一つ有する可撓
    管であって、該ツバのビート部が、請求項１〜９のいず
    れか１項記載の高弾性率の弾性マトリックスをもちかつ
    高い異方性を有する複合材料の層を少なくとも一層有す
    ることを特徴とする上記可撓管。
17. （１７）請求項１〜９のいずれか１項記載の高弾性率の
    弾性マトリックスをもちかつ高い異方性の複合材料の層
    を少なくとも一層含むことを特徴とする空気式サスペン
    ションの膜保護体。
18. （１８）衝撃、特に弾導弾による衝撃からの保護用の可
    撓性材料であって、請求項１〜９のいずれか１項記載の
    高弾性率の弾性マトリックスを有しかつ高度に異方性の
    複合材料を少なくとも一層含むことを特徴とする上記可
    撓性材料。