JPH07107103B2 - 繊維強化ゴム成形物 - Google Patents
繊維強化ゴム成形物Info
- Publication number
- JPH07107103B2 JPH07107103B2 JP33384587A JP33384587A JPH07107103B2 JP H07107103 B2 JPH07107103 B2 JP H07107103B2 JP 33384587 A JP33384587 A JP 33384587A JP 33384587 A JP33384587 A JP 33384587A JP H07107103 B2 JPH07107103 B2 JP H07107103B2
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- Japan
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- rubber
- fiber
- pva
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- fibers
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Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は偏平な断面を有し、かつ結晶の幅に対する長さ
の比が大きいポリビニルアルコール系合成繊維（以下PV
A系繊維と略記する）で補強されたゴム成形物に関する
ものである。
の比が大きいポリビニルアルコール系合成繊維（以下PV
A系繊維と略記する）で補強されたゴム成形物に関する
ものである。
〈従来の技術〉 タイヤ・ゴムターポリン・ゴムホース等、一般にゴム製
品は通常、強度向上、形態安定性、耐圧性向上等をはか
る為に繊維で補強されている。
品は通常、強度向上、形態安定性、耐圧性向上等をはか
る為に繊維で補強されている。
最近の軽薄短小化傾向および高機能化傾向は着実に進ん
でおり、ゴム成形物に用いられる補強繊維も従来の有機
繊維よりも高強力・高弾性のものが注目を集める様にな
つてきた。高強力・高弾性の繊維を使うことにより、使
用する繊維量を減らすことができ、さらにゴム使用量も
減らすことができ軽くて取扱い性の優れた、ゴム成形物
が得られるという特徴がある。
でおり、ゴム成形物に用いられる補強繊維も従来の有機
繊維よりも高強力・高弾性のものが注目を集める様にな
つてきた。高強力・高弾性の繊維を使うことにより、使
用する繊維量を減らすことができ、さらにゴム使用量も
減らすことができ軽くて取扱い性の優れた、ゴム成形物
が得られるという特徴がある。
近年、高強力・高弾性繊維としてアラミド繊維がゴム成
形物に使用されるケースが散見されるが、ゴムとの接着
性、耐久性等がいまだ十分でなく、さらに高価格のため
にあまり使用されていないのが現状である。
形物に使用されるケースが散見されるが、ゴムとの接着
性、耐久性等がいまだ十分でなく、さらに高価格のため
にあまり使用されていないのが現状である。
また、汎用繊維の中でPVA系繊維は最も高強度・高弾性
でありゴムとの接着性に優れることから、ゴム資材用の
補強に強く用いられているが、より一層の高強度化・高
弾性化・高耐久性等が求められており、この要求に対し
て現行PVA系繊維では十分に応えることが難しくなつて
いる。特にゴム成形物において高耐久性を得るには繊維
とゴムとの接着力が重要であり、十分に接着して一体化
した動きをしないと、繊維とゴム間あるいは繊維同志の
摩擦が起きて発熱する為、繊維寿命の低下をきたし耐久
性が悪くなる。
でありゴムとの接着性に優れることから、ゴム資材用の
補強に強く用いられているが、より一層の高強度化・高
弾性化・高耐久性等が求められており、この要求に対し
て現行PVA系繊維では十分に応えることが難しくなつて
いる。特にゴム成形物において高耐久性を得るには繊維
とゴムとの接着力が重要であり、十分に接着して一体化
した動きをしないと、繊維とゴム間あるいは繊維同志の
摩擦が起きて発熱する為、繊維寿命の低下をきたし耐久
性が悪くなる。
上記問題に対し、本発明者らは鋭意検討した結果、特定
の条件を満足するPVA系繊維を用いることにより、従来
より一層高強度・高弾性・高耐久性に優れかつ低価格の
点をも満足するゴム成形物が得られることを見い出し
た。
の条件を満足するPVA系繊維を用いることにより、従来
より一層高強度・高弾性・高耐久性に優れかつ低価格の
点をも満足するゴム成形物が得られることを見い出し
た。
〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明の目的は、ゴム補強性に優れた特定のPVA系繊維
を補強材とする高性能ゴム成形物を提供することにあ
る。
を補強材とする高性能ゴム成形物を提供することにあ
る。
〈問題点を解決するための手段〉 本発明者らは、優れた性能を有するゴム成形物を開発す
る為に、種々のPVA系繊維の補強効果について検討した
結果、その効果は補強繊維の高強度・高弾性もさること
ながら、なぜかわからないが繊維の結晶の長さ（Ｌ）と
幅（Ｗ）の比（以後L/Wと略記する）の方がより密接に
関係し、高耐久性を得るには、L/Wが2.1以上であり、か
つ以下に説明する断面充実度が65％以下であることが不
可欠であること、好ましくはL/Wが2.3以上であり、そし
て断面充実度が65％以下であることを見い出し本発明に
至つた。
る為に、種々のPVA系繊維の補強効果について検討した
結果、その効果は補強繊維の高強度・高弾性もさること
ながら、なぜかわからないが繊維の結晶の長さ（Ｌ）と
幅（Ｗ）の比（以後L/Wと略記する）の方がより密接に
関係し、高耐久性を得るには、L/Wが2.1以上であり、か
つ以下に説明する断面充実度が65％以下であることが不
可欠であること、好ましくはL/Wが2.3以上であり、そし
て断面充実度が65％以下であることを見い出し本発明に
至つた。
繊維の結晶の長さＬはその繊維の機械的物性および耐久
性とはあまり相関がなく、L/Wとしてはじめて強い相関
が現われるのである。L/Wが2.1未満では屈曲疲労を受け
た時の耐久性が劣り、実用上好ましくない。また断面充
実度が65％を超える場合は繊維の表面積が小さくなり、
十分な接着力が得られず好ましくない。
性とはあまり相関がなく、L/Wとしてはじめて強い相関
が現われるのである。L/Wが2.1未満では屈曲疲労を受け
た時の耐久性が劣り、実用上好ましくない。また断面充
実度が65％を超える場合は繊維の表面積が小さくなり、
十分な接着力が得られず好ましくない。
本発明で用いられるPVA系繊維の有効な製造方法は、硼
酸または硼酸塩を含有するPVA水溶液を紡糸原液とし、
脱水能を有する塩類を含む55〜95℃のアルカリ性凝固浴
に湿式紡糸し、得られた紡糸原糸を17倍以上の延伸倍率
で延伸を行う方法である。かかる方法は、従来20〜50℃
の凝固浴温度で実施されているのに対し、これを55〜95
℃と高温にすることを特徴とするものである。得られる
繊維は、断面が偏平であり、また延伸性が大幅に向上す
るため繊維のL/Wが大きくなつて繊維の機械的性質も著
しく向上する。その理由についてはよくわからないが、
従来の紡糸方法とは凝固機構が全く異なるものと考えら
れる。
酸または硼酸塩を含有するPVA水溶液を紡糸原液とし、
脱水能を有する塩類を含む55〜95℃のアルカリ性凝固浴
に湿式紡糸し、得られた紡糸原糸を17倍以上の延伸倍率
で延伸を行う方法である。かかる方法は、従来20〜50℃
の凝固浴温度で実施されているのに対し、これを55〜95
℃と高温にすることを特徴とするものである。得られる
繊維は、断面が偏平であり、また延伸性が大幅に向上す
るため繊維のL/Wが大きくなつて繊維の機械的性質も著
しく向上する。その理由についてはよくわからないが、
従来の紡糸方法とは凝固機構が全く異なるものと考えら
れる。
以下本発明で用いられるPVA系繊維の製造方法の一例を
詳細に説明する。
詳細に説明する。
用いるPVAの重合度は1500以上、好ましくは2000以上、
更に好ましくは3000以上である。
更に好ましくは3000以上である。
紡糸原液は、該PVAの５〜30重量％の濃度の水溶液で、
硼酸または硼酸塩を該PVAに対し、0.5〜５重量％含有す
るものでPVAの濃度は好ましくは６〜25重量％、更に好
ましくは７〜18重量％であつて、PVAの重合度に応じて
適宜調節するのが好ましい。
硼酸または硼酸塩を該PVAに対し、0.5〜５重量％含有す
るものでPVAの濃度は好ましくは６〜25重量％、更に好
ましくは７〜18重量％であつて、PVAの重合度に応じて
適宜調節するのが好ましい。
紡糸原液温度は85〜125℃、好ましくは95〜120℃であ
り、低すぎると延伸性を阻害し、高すぎると原液の沸騰
をきたす。また紡糸調子を安定化させるため、酢酸など
の有機酸または硝酸等の無機酸を紡糸原液に適当量添加
することもできる。
り、低すぎると延伸性を阻害し、高すぎると原液の沸騰
をきたす。また紡糸調子を安定化させるため、酢酸など
の有機酸または硝酸等の無機酸を紡糸原液に適当量添加
することもできる。
凝固浴の温度は55〜95℃、好ましくは60〜80℃である。
55℃以下では繊維の断面があまり偏平とならず、また延
伸性が低いためL/Wが大きくならない。一方95℃以上で
は、凝固浴の沸騰及び単繊維間で膠着が生じるため好ま
しくない。
55℃以下では繊維の断面があまり偏平とならず、また延
伸性が低いためL/Wが大きくならない。一方95℃以上で
は、凝固浴の沸騰及び単繊維間で膠着が生じるため好ま
しくない。
凝固浴のアルカリ成分としては水酸化ナトリウム、水酸
化カリウム等の苛性アルカリが用いられ、その濃度は２
〜200g/l、好ましくは５〜50g/lである。また、凝固浴
の塩類成分としては硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウム等
の脱水能を有する塩が用いられ、濃度は100g/l〜飽和濃
度であり、飽和に近い方が好ましい。
化カリウム等の苛性アルカリが用いられ、その濃度は２
〜200g/l、好ましくは５〜50g/lである。また、凝固浴
の塩類成分としては硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウム等
の脱水能を有する塩が用いられ、濃度は100g/l〜飽和濃
度であり、飽和に近い方が好ましい。
紡糸ノズルは通常の円型ノズルあるいはそれに近い形状
のノズルが用いられる。
のノズルが用いられる。
紡糸後の繊維はアルカリの中和、湿熱延伸、水洗、乾
燥、延伸、熱処理を常法に従つて実施すればよいが少な
くとも17倍以上、好ましくは20倍以上の延伸を行なう必
要がある。延伸倍率を大きくする程L/Wが大きくなり、1
7倍未満ではL/Wが2.1に達しない。
燥、延伸、熱処理を常法に従つて実施すればよいが少な
くとも17倍以上、好ましくは20倍以上の延伸を行なう必
要がある。延伸倍率を大きくする程L/Wが大きくなり、1
7倍未満ではL/Wが2.1に達しない。
本発明において用いられるゴムは特に限定されるもので
はなく、天然ゴム（NR）、合成ゴム（スチレン−ブタジ
エンゴム（SBR）、クロロプレンゴム（CR）、ニトリル
ゴム（NBR）、エチレン−プロピレンジエンゴム（EPD
M）、その他の合成ゴム）等を用いることができる。ま
た、それらを併用することも可能であり、ラテツクス状
で使用してもさしつかえない。
はなく、天然ゴム（NR）、合成ゴム（スチレン−ブタジ
エンゴム（SBR）、クロロプレンゴム（CR）、ニトリル
ゴム（NBR）、エチレン−プロピレンジエンゴム（EPD
M）、その他の合成ゴム）等を用いることができる。ま
た、それらを併用することも可能であり、ラテツクス状
で使用してもさしつかえない。
本発明においては、かかるPVA系繊維を織物、あるいは
撚糸状態で使用するが、用途によつては不織布、短繊
維、チヨツプドストランド等の状態で使用してもかまわ
ない。
撚糸状態で使用するが、用途によつては不織布、短繊
維、チヨツプドストランド等の状態で使用してもかまわ
ない。
ゴム成形物の製造方法は、公知のPVA系繊維を単に前述
した繊維に変えるのみで従来と全く同様な方法でよい。
した繊維に変えるのみで従来と全く同様な方法でよい。
例えば、該PVA系繊維を撚糸してコード化した後、必要
に応じて接着処理を行ない製織、製編してゴムと重ね合
せたり、PVA系繊維を製織、製編後必要に応じて接着処
理を行なつてゴムと成形する等の一般的な方法によりゴ
ム成形物とすればよい。
に応じて接着処理を行ない製織、製編してゴムと重ね合
せたり、PVA系繊維を製織、製編後必要に応じて接着処
理を行なつてゴムと成形する等の一般的な方法によりゴ
ム成形物とすればよい。
〈発明の効果〉 本発明のゴム成形物は次の様な特長を有する。
１）従来のPVA系繊維に比べて本発明に用いる繊維はL/W
が大きく、優れた機械的性能を有し、かつ断面充実度が
65％以下というように断面が偏平で表面積が大きい為、
得られるゴム成形物はゴムとの接着が良好で、かつ屈曲
疲労後の強力保持率の良い、高強力・高弾性で高耐久性
のものである。
が大きく、優れた機械的性能を有し、かつ断面充実度が
65％以下というように断面が偏平で表面積が大きい為、
得られるゴム成形物はゴムとの接着が良好で、かつ屈曲
疲労後の強力保持率の良い、高強力・高弾性で高耐久性
のものである。
２）従来のPVA系繊維に比べて少ない糸量で同等の強度
のものを成形できるので成形物を軽量化でき、また、表
面平滑性も改善される。
のものを成形できるので成形物を軽量化でき、また、表
面平滑性も改善される。
以上の優れた性能を生かして、本発明の成形物は各種タ
イヤ用部材、ターポリン、シート、各種ホース類、ダイ
ヤフラム等の用途に適用することができる。
イヤ用部材、ターポリン、シート、各種ホース類、ダイ
ヤフラム等の用途に適用することができる。
以下、実施例によつて更に具体的に説明する。なお、本
発明で規定する断面充実度（断面の偏平さの度合い。数
値の小さいほうが偏平である）、結晶の長さと幅の比
（L/W）及び機械的性質は以下の方法で測定されるもの
である。
発明で規定する断面充実度（断面の偏平さの度合い。数
値の小さいほうが偏平である）、結晶の長さと幅の比
（L/W）及び機械的性質は以下の方法で測定されるもの
である。
○断面充実度 繊維の断面写真を約100mm2に拡大描写しその断面積Ｆを
求める。
求める。
次に断面中最も広い幅Ｂを求め次式により算出した。
尚１本のマルチフイラメントヤーンから任意に取り出し
た20本の単繊維についてこれを求め、その平均値を以て
該マルチフイラメントヤーンを構成する繊維の断面充実
度と規定する。
た20本の単繊維についてこれを求め、その平均値を以て
該マルチフイラメントヤーンを構成する繊維の断面充実
度と規定する。
○結晶の長さと幅の比 公知の広角Ｘ線回折法により次の条件で測定した。
広角Ｘ線 （１）理学電機（株）製回転対陰極形Ｘ線回折装置 （Type RAD−rA）で40kV、100mA CuK α（グラフアイトモノクロメーター） シンチレーションカウンター使用 （２）ゴニオメーター スリツト系:DS1/2°,SS1/2°,RS0.15mm 走査速度:2θ＝1/2°／分 （３）試料（125mgの繊維を長さ2.5cm、巾1.5cmに平行
に並べたもの）を繊維試料台に取り付け、透過法にて面
指数（020），（100）の回折曲線を測定し、各曲線の半
価幅Ｂ（hkl）を得た。
に並べたもの）を繊維試料台に取り付け、透過法にて面
指数（020），（100）の回折曲線を測定し、各曲線の半
価幅Ｂ（hkl）を得た。
結晶サイズの比（L/W） 上記透過法により得られた面指数（020），（100）のピ
ークの半価幅Ｂ（hkl）の値からScherrerの式を用いて
各々の結晶サイズを算出した。
ークの半価幅Ｂ（hkl）の値からScherrerの式を用いて
各々の結晶サイズを算出した。
Ｄ（hkl）＝Ｋλ/Bo（hkl）COSθ（hkl） 但し Ｋ＝0.9 λ＝1.5418（Å） Bo:Jonesの方法によるスリツトの補正 後の回折曲線の広がり（radian） θ（hkl）：ブラツグ角（deg.） L/W＝Ｄ（020）/D（100）として求めた。
○乾破断強伸度、初期弾性率 （１）試料……マルチフイラメントヤーン （２）乾破断強伸度、初期弾性率……温度20℃、相対湿
度65％の雰囲気下でJIS−1017に準拠し、試長20cm引張
り速度10cm/分でインストロン試験機にて測定、初期弾
性率はその伸長〜荷重曲線より求めた。
度65％の雰囲気下でJIS−1017に準拠し、試長20cm引張
り速度10cm/分でインストロン試験機にて測定、初期弾
性率はその伸長〜荷重曲線より求めた。
（３）測定数……10回の測定を行い、その平均値を求め
た。
た。
実施例１〜３ 比較例1,2 重合度3500の完全ケン化PVAを水に９重量％の濃度に溶
解し、これに硼酸をPVAに対して3.5重量％加え紡糸原液
を調整した。次にこの紡糸原液を105℃に加熱し水酸化
ナトリウム15g/l、および硫酸ナトリウム350g/lを含む6
0℃（実施例１）、70℃（実施例２、比較例１）、90℃
（実施例３）、30℃（比較例２）の各温度の水溶液から
なる凝固浴に1000ホールの円形ノズルを有する口金を通
じて紡糸し6m/分の速度で離浴させた。引続き常法に従
つてローラー延伸、中和、湿熱延伸、水洗および乾燥を
行ない、230℃で乾燥延伸をしてヤーンを製造した。全
延伸倍率は22.5（実施例１）、26.8（実施例２）、25.4
（実施例３）、16.2（比較例１）、14.6（比較例２）で
あつた。
解し、これに硼酸をPVAに対して3.5重量％加え紡糸原液
を調整した。次にこの紡糸原液を105℃に加熱し水酸化
ナトリウム15g/l、および硫酸ナトリウム350g/lを含む6
0℃（実施例１）、70℃（実施例２、比較例１）、90℃
（実施例３）、30℃（比較例２）の各温度の水溶液から
なる凝固浴に1000ホールの円形ノズルを有する口金を通
じて紡糸し6m/分の速度で離浴させた。引続き常法に従
つてローラー延伸、中和、湿熱延伸、水洗および乾燥を
行ない、230℃で乾燥延伸をしてヤーンを製造した。全
延伸倍率は22.5（実施例１）、26.8（実施例２）、25.4
（実施例３）、16.2（比較例１）、14.6（比較例２）で
あつた。
次いでヤーンに下撚、上撚共30T/10cmの撚をかけて1800
D/1×２のコードを作製し、これにRFL接着処理を行なつ
て、デイツプコードとし、さらにスダレ状にデイツプコ
ードを並べた後、ゴムを積層して加硫し繊維補強ゴムシ
ートを得た。このものを屈曲疲労試験機により屈曲した
後コードを取り出して残存強力を測定した。以上の結果
を第１表に示す。
D/1×２のコードを作製し、これにRFL接着処理を行なつ
て、デイツプコードとし、さらにスダレ状にデイツプコ
ードを並べた後、ゴムを積層して加硫し繊維補強ゴムシ
ートを得た。このものを屈曲疲労試験機により屈曲した
後コードを取り出して残存強力を測定した。以上の結果
を第１表に示す。
比較例３ 重合度3500の完全ケン化PVAを10重量％の濃度でジメチ
ルスルホキシドに溶解して紡糸原液とし、これを50ホー
ルのノズルから10℃のメタノール凝固浴に乾・湿式紡糸
した。得られた紡糸原液を脱溶媒しつつ、６倍の湿延伸
を行ない乾燥させた。次いで240℃で乾燥延伸を実施
し、全延伸倍率を24倍とした。
ルスルホキシドに溶解して紡糸原液とし、これを50ホー
ルのノズルから10℃のメタノール凝固浴に乾・湿式紡糸
した。得られた紡糸原液を脱溶媒しつつ、６倍の湿延伸
を行ない乾燥させた。次いで240℃で乾燥延伸を実施
し、全延伸倍率を24倍とした。
この繊維を使用し前記実施例と同様にして繊維補強ゴム
シートを作製した。この結果を第１表に示す。
シートを作製した。この結果を第１表に示す。
第１表から明らかなように本発明のPVA系繊維を用いた
ゴムシートは接着性能および屈曲疲労後の強力残存率も
良好である。
ゴムシートは接着性能および屈曲疲労後の強力残存率も
良好である。
接着力性能評価方法……デイツプコードを一定間隔に並
べて生ゴム中に埋め込み加硫後３本のコードを同時に引
き剥す力を測定 屈曲後コード強力保持率評価方法…… ベルト屈曲法により25万回屈曲後、ゴム中よりコードを
取り出して強力を測定し屈曲前コード強力との比で求め
た。
べて生ゴム中に埋め込み加硫後３本のコードを同時に引
き剥す力を測定 屈曲後コード強力保持率評価方法…… ベルト屈曲法により25万回屈曲後、ゴム中よりコードを
取り出して強力を測定し屈曲前コード強力との比で求め
た。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西山 正一 岡山県岡山市海岸通１丁目２番１号 株式 会社クラレ内 (72)発明者 桜木 功 大阪府大阪市北区梅田１丁目12番39号 株 式会社クラレ内 (56)参考文献 特公 昭46−40767（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (1)
- 【請求項１】断面充実度が65％以下であり、かつ結晶の
幅に対する長さの比が2.1以上であるポリビニルアルコ
ール系合成繊維で強化されたゴム成形物。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33384587A JPH07107103B2 (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | 繊維強化ゴム成形物 |
| DE19883854253 DE3854253T2 (de) | 1987-10-22 | 1988-10-21 | Polyvinylalkoholfasern mit dünnem Querschnitt und Anwendung für verstärkte Artikel. |
| ES88117568T ES2077560T3 (es) | 1987-10-22 | 1988-10-21 | Fibras de alcohol polivinilico de seccion transversal fina, y utilizacion para articulos reforzados. |
| EP88117568A EP0313068B1 (en) | 1987-10-22 | 1988-10-21 | Polyvinyl alcohol-based synthetic fibers having a slender cross-sectional configuration and their use for reinforcing shaped articles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33384587A JPH07107103B2 (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | 繊維強化ゴム成形物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01174531A JPH01174531A (ja) | 1989-07-11 |
| JPH07107103B2 true JPH07107103B2 (ja) | 1995-11-15 |
Family
ID=18270587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33384587A Expired - Fee Related JPH07107103B2 (ja) | 1987-10-22 | 1987-12-28 | 繊維強化ゴム成形物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07107103B2 (ja) |
-
1987
- 1987-12-28 JP JP33384587A patent/JPH07107103B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01174531A (ja) | 1989-07-11 |
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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