JPH09256218A - 成型構造物補強用短繊維 - Google Patents

成型構造物補強用短繊維

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JPH09256218A
JPH09256218A JP8064512A JP6451296A JPH09256218A JP H09256218 A JPH09256218 A JP H09256218A JP 8064512 A JP8064512 A JP 8064512A JP 6451296 A JP6451296 A JP 6451296A JP H09256218 A JPH09256218 A JP H09256218A
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JP
Japan
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reinforcing
short fibers
modulus
fiber
molded structure
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JP8064512A
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English (en)
Inventor
Fuyuki Terasaka
冬樹 寺阪
Toshio Yamauchi
俊男 山内
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Teijin Ltd
Original Assignee
Teijin Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 補強効果および耐疲労性に優れた成型構造物
補強用短繊維を提供する。 【解決手段】 実質的にエチレン―2,6―ナフタレー
ト単位よりなり、下記(a)〜(d)の特性を同時に満
足することを特徴とする成型構造物補強用短繊維。 (a)極限粘度 η:0.6〜1.0 (b)25℃の初期モジュラス YR :150〜400
g/de (c)120℃の初期モジュラスYH :70〜YR ×
0.6g/de (d)120℃の乾熱収縮率 S:0.5〜3.0

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、成型構造物補強用
短繊維に関するものである。更に詳しくはベルト、ホー
ス、タイヤなどの産業資材用ゴム製品や樹脂製品などの
成型構造物の補強用に使用する短繊維に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】現在、ベルト、ホース、タイヤなどのゴ
ム製品の力学的特性を向上させるため、ビニロン、ナイ
ロン、ポリエステル、アラミドなどの短繊維を配合、補
強する方法が様々検討されている。こうした用途のなか
で、疲労性が重視され、繰り返しの負荷がかかる場合な
どには、添加した短繊維が逆に欠点となり悪影響を及ぼ
すため、短繊維の添加量はできるだけ少ない方がよい
が、逆に添加量が少ないと強度、モジュラスなどを向上
させる補強効果が十分得られない。したがってできる限
り少ない添加量で補強効果が発現することのできるよう
にするには高いモジュラスを有する短繊維が望まれる。
このような理由もあり、アラミド繊維などに代表される
高モジュラス繊維が優れているといわれ、使用されてい
る(例えば特公平5―63656号公報、特開平5―2
62919号公報)。しかしアラミド繊維などは、ゴム
と短繊維との混練時に剪断力で生じる発熱による高温下
でも、高いモジュラスを維持するため、混練時に短繊維
表面とモジュラスが低いゴムとの界面で乖離が起こりや
すく、その部分が欠点として残り、短繊維補強ゴム製品
における繰り返しの負荷がかかる場合、その部分より疲
労特性に影響するクラックが発生しやすくなり、短繊維
の特性を充分に発揮できていない。
【0003】このようなことから比較的低い温度領域で
は高いモジュラスを有し、高温下ではモジュラスがある
程度まで低下する短繊維が望まれる。
【0004】更にまた短繊維補強ゴム製品の使用時、雰
囲気により温度がかかる場合、短繊維の収縮とゴムの熱
膨張による短繊維表面とゴム界面との乖離を減少させ、
クラックの発生要因箇所を減少させるために収縮が低い
短繊維が望まれる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題を解
決するためになされたものであり、補強効果および耐疲
労性に優れた成型構造物補強用短繊維を提供するもので
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、短繊維の特性とし
て室温でのモジュラスが高いにも拘らず高温ではある程
度までモジュラスが低下し、しかも低収縮であることが
有効であることを見いだし、本発明に到達したのであ
る。
【0007】すなわち本発明は実質的にエチレン―2,
6―ナフタレート単位よりなり、下記(a)〜(d)の
特性を同時に満足することを特徴とする成型構造物補強
用短繊維。 (a)極限粘度 η:0.6〜1.0 (b)25℃の初期モジュラス YR :150〜400
g/de (c)120℃の初期モジュラスYH :70〜YR ×
0.6g/de (d)120℃の乾熱収縮率 S:0.5〜3.0
【0008】本発明を構成する短繊維は実質的にエチレ
ン―2,6―ナフタレート単位よりなるポリエチレンナ
フタレート系繊維であることが必要である。ポリエチレ
ンナフタレート系繊維は、繊維補強用ゴム製品として使
用する温度範囲で耐熱性が良好でかつ製糸条件の調整に
より低温では高モジュラスを発現させ、高温ではモジュ
ラス低下させることができるので極めて有用である。ポ
リエチレンナフタレート系繊維はエチレン―2,6―ナ
フタレート単位を90モル%以上含み、10モル%未満
の割合で適当な第3成分を含む重合体であっても差し支
えない。第3成分としては(a)2個のエステル形成性
官能基を有する化合物、例えば、シュウ酸、コハク酸、
アジピン酸、セバシン酸、ダイマー酸などの脂肪族ジカ
ルボン酸;シクロプロパンジカルボン酸、シクロブタン
ジカルボン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸などの脂環族
ジカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、ナフタレン―
2,7―ジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸などの
芳香族ジカルボン酸;ジフェニルエーテルジカルボン
酸、ジフェニルスルホン酸、ジフェノキシエタンジカル
ボン酸、3,5―ジカルボキシベンゼンスルホン酸ナト
リウムなどのカルボン酸;グリコール酸、p―オキシ安
息香酸、p―オキシエトキシ安息香酸などのオキシカル
ボン酸;プロピレングリコール、トリメチレングリコー
ル、ジエチレングリコール、テトラメチレングリコー
ル、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチレングリコ
ール、p―キシレングリコール、1,4―シクロヘキサ
ンジメタノール、ビスフェノールA、p,p′―ジヒド
ロキシジフェニルスルホン、1,4―ビス(β―ヒドロ
キシエトキシ)ベンゼン、2,2―ビス(p―β―ヒド
ロキシエトキシフェニル)プロパン、ポリアルキレング
リコールなどのオキシ化合物;それらの機能的誘導体;
前記カルボン酸、オキシカルボン酸、オキシ化合物また
はそれらの機能的誘導体から誘導される高重合度化合物
や、(b)1個のエステル形成性官能基を有する化合
物、たとえば、安息香酸、ベンジルオキシ安息香酸、メ
トキシポリアルキレングリコールなどが挙げられる。さ
らに(c)3個以上のエステル形成性官能基を有する化
合物、たとえば、グリセリン、ペンタエリスリトール、
トリメチロールプロパンなども、重合体が実質的に線状
である範囲内で使用可能である。
【0009】また、これらのポリエステル中には、二酸
化チタンなどの艶消剤や、リン酸、亜リン酸、それらの
エステルなどの安定剤が含まれてもよいことはいうまで
もない。
【0010】本発明のポリエチレンナフタレート系繊維
の極限粘度は0.6以上1.0以下であること、好まし
くは0.7〜0.9であることが必要である。本発明で
いう極限粘度は繊維をフェノールとオルトジクロロベン
ゼンとの混合溶媒(容積比6:4)に溶解し、35℃で
測定した粘度から求めた値である。極限粘度が0.6未
満では、繊維の強度、タフネスが低下する。極限粘度が
1.0を越えるような繊維は紡糸工程が不良となりやす
く、製造が難しくなる。
【0011】本発明の短繊維は、25℃でのモジュラス
(YR )が150g/de以上400g/de以下であ
ること、好ましくは200g/de以上350g/de
以下であることが必要である。150g/de未満では
少量の添加量で十分な補強効果を得ることができない。
又400g/deを越えると圧縮、剪断力に対して脆く
なり、フィブリル化破壊し易くなり、耐疲労性が悪くな
る。
【0012】更に120℃の初期モジュラス(YH
は、70g/de以上で、且つ25℃での初期モジュラ
ス(YR )対比0.6以下であることが必要である。7
0g/de未満では、十分な補強効果を得ることができ
ない。25℃での初期モジュラス(YR )対比0.6よ
り大きい場合、ゴムとの混練時に剪断で生じる発熱によ
る高温下でも、高いモジュラスを維持することになり、
混練時に短繊維表面とモジュラスが低いゴムとの界面で
乖離が起こりやすく、その部署が繰り返し疲労の場合、
クラック発生の要因となり耐疲労性を低下させる。
【0013】更に又、本発明の短繊維は、120℃での
乾熱収縮率(S)が0.5〜3%以下であることが必要
である。収縮率が0.5%未満では、ゴムとの混練時、
分散の均一性が不良であり、3%より大きい場合は短繊
維補強ゴム製品の使用時雰囲気により温度がかかる場
合、短繊維の収縮とゴムの熱膨張による短繊維表面とゴ
ム界面との乖離を増加させ、クラックの発生箇所の増加
につながり、耐疲労性を低下させる。
【0014】本発明の短繊維は、前記の諸特性に加え
て、強度は、補強効果を高める上で8.0/de以上で
あることが好ましく、更に好ましくは9.0g/de以
上である。又短繊維の繊度は0.5〜8.0deが好ま
しく、特に2〜7deが望ましい。8.0deより大き
くなると補強効果を十分発現しにくくなる。また0.5
de未満では紡糸工程が不良となりやすく、製造が難し
くなるばかりか、ゴム中での分散不良が生じやすい。更
に又短繊維の繊維長は0.3〜10.0mmとするのが
好ましく、特に0.5〜6.0mmが望ましい。0.3
mm未満では短繊維による補強効果が得られがたく、ま
た10.0mmを越えると短繊維同士のからみが生じ、
混練時、ゴム中での分散不良となりやすい。
【0015】
【発明の効果】本発明の成型構造物補強用短繊維は、た
とえばゴム製品の成型時適度なモジュラスと低収縮を有
するが故に、短繊維表面とゴムとの界面乖離がなく均一
な成型構造物を得ることができる。しかも稼働時高温下
にさらされても、成型構造物の力学的特性や形態的特性
の安定性に勝れ、充分な短繊維による補強効果を有し、
耐久性耐疲労性の良好な成型構造物が得られるのであ
る。
【0016】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明する。なお、各物性値は下記の方法により測定した
ものである。 (1)短繊維の強伸度およびモジュラス 引張荷重測定器(島津製作所製オートグラフ)を用い、
JIS L―1074―64に従って、所定の雰囲気温
度で3分放置後、測定した。 (2)乾熱収縮率 JIS L―1073に従って120℃で測定した。 (3)補強ゴム製品の降伏点引張強さ、破断伸び 短繊維で補強したゴム製品の補強効果と伸びを示すもの
であり、JIS K6301に従い、3号ダンベル状試
験片を500mm/分の引張速度で切断させる際の降伏
点荷重を試験片の断面積で割った値を降伏点引張強さと
し、切断時の標線間伸びを破断伸びとする。 (4)補強ゴム製品の屈折疲労寿命 短繊維で補強したゴム製品の耐疲労性を判定する指標で
あり、東洋製機(株)のデマチア屈曲疲労試験機を用
い、3号ダンベル状試験片を80℃雰囲気下、5Hzの
周期で25%屈曲させ、亀裂が生じるまでの回数で表示
した。
【0017】[実施例1〜2、比較例1〜2]極限粘度
0.7のポリエチレン―2,6―ナフタレートチップを
310℃の温度で溶融後孔径0.6mmの吐出孔を25
0ホール有する紡糸口金から吐出した。吐出量は、紡糸
延伸後の単糸繊度が3.0deになるよう調整した。吐
出された糸条は長さ300mmにわたって370℃に加
熱保持された帯域を通したあと、温度は25℃、風速は
0.3m/秒の冷却風を330mmにわたって吹き付け
冷却固化し、オイリングローラーで油剤を付与した後、
700m/分の速度で巻き取った。
【0018】ついで未延伸糸を160℃の加熱供給ロー
ルと第1段延伸ロールとの間で第1段延伸(倍率5.
5)を行い、引き続き第1段延伸ロールと第2段延伸ロ
ールとの間で320℃の乾熱浴中第2段延伸(倍率1.
1)をおこなったあと、弛緩させず(倍率1.0)32
0℃の乾熱浴中を通し、300m/分の速度で巻き取っ
た。得られた延伸糸は単糸繊度は3.0de、強度は
9.5g/deであった。
【0019】得られた延伸糸をギロチンカッターで3.
0mmの長さにカットして、短繊維を得た。
【0020】この短繊維を、天然ゴム、スチレンブタジ
エンを主成分とする未加硫ゴム中にそれぞれ5容量%配
合し、MS式加圧ニーダー(DS3―10MHHS,森
山製作所(株)製)を使用し、3分間混練した。短繊維
が配向するように適当な厚さにシート出しを行い、プレ
ス加硫によりゴムシートを作り、短繊維の配向方向にサ
ンプルを切り出し、性能を評価した。
【0021】結果は表1に示すとおりであり、25℃で
のモジュラスが150g/de以上、120℃でのモジ
ュラスが25℃でのモジュラス対比0.6以下、120
℃乾熱収縮率が3.0%以下の場合(実施例1、2)補
強性、耐疲労性とも優れた効果が得られた。
【0022】
【表1】
【0023】表中*印は、本発明の特性範囲外を示す。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 実質的にエチレン―2,6―ナフタレー
    ト単位よりなり、下記(a)〜(d)の特性を同時に満
    足することを特徴とする成型構造物補強用短繊維。 (a)極限粘度 η:0.6〜1.0 (b)25℃の初期モジュラス YR :150〜400
    g/de (c)120℃の初期モジュラスYH :70〜YR ×
    0.6g/de (d)120℃の乾熱収縮率 S:0.5〜3.0
  2. 【請求項2】 強度が8.0g/d以上である請求項1
    記載の成型構造物補強用短繊維。
  3. 【請求項3】 単繊維繊度が0.5〜8.0deである
    請求項1又は2記載の成型構造物補強用短繊維。
  4. 【請求項4】 繊維長が0.3〜10.0mmである請
    求項1、2又は3記載の成型構造物補強用短繊維。
JP8064512A 1996-03-21 1996-03-21 成型構造物補強用短繊維 Pending JPH09256218A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008057090A (ja) * 2006-09-04 2008-03-13 Teijin Fibers Ltd ポリエチレンナフタレート短繊維
JP2008274480A (ja) * 2007-04-27 2008-11-13 Teijin Fibers Ltd 耐熱性ウォーターホース補強用ポリエステル繊維
JP2011058125A (ja) * 2009-09-10 2011-03-24 Teijin Fibers Ltd ゴム補強用短繊維及び成形体
JP2016504238A (ja) * 2013-01-09 2016-02-12 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニーE.I.Du Pont De Nemours And Company タイヤオーバーレイ組成物

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008057090A (ja) * 2006-09-04 2008-03-13 Teijin Fibers Ltd ポリエチレンナフタレート短繊維
JP2008274480A (ja) * 2007-04-27 2008-11-13 Teijin Fibers Ltd 耐熱性ウォーターホース補強用ポリエステル繊維
JP2011058125A (ja) * 2009-09-10 2011-03-24 Teijin Fibers Ltd ゴム補強用短繊維及び成形体
JP2016504238A (ja) * 2013-01-09 2016-02-12 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニーE.I.Du Pont De Nemours And Company タイヤオーバーレイ組成物

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