JP6799381B2 - Carbon fiber cord for rubber reinforcement - Google Patents
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Description
本発明はゴム補強用炭素繊維コードに関し、さらに詳しくはベルト補強用に最適なゴム補強用炭素繊維コードに関する。 The present invention relates to a carbon fiber cord for rubber reinforcement, and more particularly to a carbon fiber cord for rubber reinforcement which is most suitable for belt reinforcement.
近年、高弾性率、高強度、寸法安定性、耐熱性および耐薬品性等の優れた特性を有する炭素繊維が、これらの特性を活かしタイヤ、ホース、ベルト等の用途のゴム補強用繊維として期待されている。特に歯付ベルトを始めとする各種ベルトにおいては、伸びが0.1〜0.3%という範囲でも高い弾性率特性の炭素繊維が、高い荷重を負担することが期待されている。
しかし、炭素繊維はその表面が比較的不活性であることが多く、そのままではゴムや樹脂等のマトリックスとの接着性が不十分であり、炭素繊維の特性を十分に発揮することはできないという問題があった。
In recent years, carbon fibers having excellent properties such as high elastic modulus, high strength, dimensional stability, heat resistance and chemical resistance are expected as rubber reinforcing fibers for applications such as tires, hoses and belts by taking advantage of these properties. Has been done. In particular, in various belts such as toothed belts, carbon fibers having high elastic modulus characteristics are expected to bear a high load even when the elongation is in the range of 0.1 to 0.3%.
However, the surface of carbon fiber is often relatively inactive, and as it is, the adhesiveness to a matrix such as rubber or resin is insufficient, and the characteristics of carbon fiber cannot be fully exhibited. was there.
そのため、これまで他の各種ゴム補強用繊維、例えばポリエステルを始めとする有機繊維の処理方法と同様の条件にて、炭素繊維の表面を処理する方法が各種提案されてきた。例えば特許文献1では無撚りの炭素繊維をレゾルシン・ホルマリン・ゴムラテックス(RFL)系接着剤を処理し、その後撚りを施した後に、さらに接着処理する方法が開示されている。しかしこのような繊維を撚る前に処理液に通すことで処理液の含浸性を高める方法は、ガラス繊維を始めとする従来の無機繊維の処理方法としては汎用的な方法の一つではあるが、処理後の糸を撚る工程において、単糸と単糸の間に介在する樹脂部分が破壊され、接着被膜としては弱くなるという問題があった。また特許文献2では、炭素繊維束をウレタン樹脂を主成分とする柔軟な処理液にて前処理する方法が開示されている。しかしこのような処理では結果として処理被膜及びコードが柔らかく、有機繊維に比較して、そもそも剛直な炭素繊維の処理方法としては、結果として不満足なものであった。 Therefore, various methods for treating the surface of carbon fibers have been proposed so far under the same conditions as the treatment methods for other various rubber reinforcing fibers, for example, organic fibers such as polyester. For example, Patent Document 1 discloses a method in which untwisted carbon fibers are treated with a resorcin-formalin-rubber latex (RFL) -based adhesive, then twisted, and then further bonded. However, a method of increasing the impregnation property of the treatment liquid by passing the fiber through the treatment liquid before twisting is one of the general-purpose methods as a conventional treatment method of inorganic fibers such as glass fiber. However, in the process of twisting the yarn after the treatment, there is a problem that the resin portion interposed between the single yarns is destroyed and the adhesive film becomes weak. Further, Patent Document 2 discloses a method of pretreating a carbon fiber bundle with a flexible treatment liquid containing a urethane resin as a main component. However, such treatment results in soft treatment coatings and cords, and as a result, it is unsatisfactory as a treatment method for carbon fibers, which is rigid in the first place as compared with organic fibers.
本発明は、ゴム製品の切断面における繊維コードのホツレ性や、屈曲疲労性が改良されたゴム補強用炭素繊維コードを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a carbon fiber cord for rubber reinforcement having improved fraying property and bending fatigue property of the fiber cord on the cut surface of a rubber product.
本発明のゴム補強用炭素繊維コードは、炭素繊維束の表面に樹脂が付着したゴム補強用炭素繊維コードであって、当該ゴム補強用炭素繊維コードの最表面層に樹脂Cが存在し、樹脂Cがハロゲンを含有するポリマー系接着剤であり、さらに樹脂Cがカーボンブラック
と酸化亜鉛を含有し、当該ゴム補強用炭素繊維コードの外側支点間距離(エッジスパン長)が25mm、試験速度25mm/分の条件下で測定された下記の3点曲げ強さが20MPa以上であることを特徴とする。
3点曲げ強さ=曲げ荷重・8Lv/(π・D 3 )
[但し、Lv:エッジスパン長、D;コードゲージ(コード径)。]
さらには、樹脂が少なくとも2種の層からなり、内層に存在する樹脂Aがエポキシ化合物および/またはイソシアネート化合物を構成成分とし、外層に存在する樹脂Bがゴムラテックス成分を構成成分とし、樹脂Aの固形分付着量が樹脂Bの固形分付着量よりも多いことや、炭素繊維束を構成する繊維が片撚りであることが好ましい。
The carbon fiber cord for rubber reinforcement of the present invention is a carbon fiber cord for rubber reinforcement in which a resin is adhered to the surface of the carbon fiber bundle, and resin C is present on the outermost surface layer of the carbon fiber cord for rubber reinforcement, and the resin. C is a polymer adhesive containing halogen, and resin C is carbon black.
And zinc oxide are contained, the distance between the outer fulcrums (edge span length) of the carbon fiber cord for rubber reinforcement is 25 mm, and the following three-point bending strength measured under the conditions of a test speed of 25 mm / min is 20 MPa or more. It is characterized by being.
3-point bending strength = bending load 8Lv / (π · D 3 )
[However, Lv: edge span length, D; cord gauge (cord diameter). ]
Further, the resin is composed of at least two types of layers, the resin A existing in the inner layer contains an epoxy compound and / or an isocyanate compound as a constituent component, and the resin B existing in the outer layer contains a rubber latex component as a constituent component of the resin A. solid content adhesion quantity is larger than the solid adhered amount of the resin B and, it is preferable that the fibers constituting the carbon Moto繊維束is twisted piece.
本発明によれば、ゴム製品の切断面における繊維コードのホツレ性や、屈曲疲労性が改良されたゴム補強用炭素繊維コードが提供される。 According to the present invention, there is provided a carbon fiber cord for rubber reinforcement having improved fraying property and bending fatigue property of the fiber cord on the cut surface of a rubber product.
本発明のゴム補強用炭素繊維コードは、炭素繊維束の表面に樹脂が付着したゴム補強用炭素繊維コードであって、3点曲げ装置にて測定される曲げ強さが、20MPa以上であるものである。さらには樹脂が少なくとも2種の層からなり、内層に存在する樹脂Aがエポキシ化合物および/またはイソシアネート化合物を構成成分とし、外層に存在する樹脂Bがゴムラテックス成分を構成成分とし、樹脂Aの固形分付着量が樹脂Bの固形分付着量よりも多いことが好ましい。そしてここで本発明の3点曲げ装置にて測定される曲げ強さとは、3点曲げ装置にて支点間距離25mm、試験速度25mm/分の条件にて測定される曲げ強さである。 The carbon fiber cord for rubber reinforcement of the present invention is a carbon fiber cord for rubber reinforcement in which resin is adhered to the surface of a carbon fiber bundle, and the bending strength measured by a three-point bending device is 20 MPa or more. Is. Further, the resin is composed of at least two types of layers, the resin A existing in the inner layer contains an epoxy compound and / or an isocyanate compound as a constituent component, and the resin B existing in the outer layer contains a rubber latex component as a constituent component, and the solid resin A is formed. It is preferable that the amount of the component adhered is larger than the amount of the solid content adhered to the resin B. Here, the bending strength measured by the three-point bending device of the present invention is the bending strength measured by the three-point bending device under the conditions of a distance between fulcrums of 25 mm and a test speed of 25 mm / min.
そして本発明のゴム補強用炭素繊維コードにおいて最も重要な要件は、3点曲げ装置にて測定される曲げ強さが、20MPa以上であることである。この曲げ強さは、炭素繊維束中の各単糸が十分に集束されることで、数値が向上し20MPa以上のコードとすることが可能となる。つまり、炭素繊維束中への樹脂の浸透が充分であることが重要であり、さらには浸透することに加えて、炭素繊維束を構成するそれぞれの単糸と単糸の間を架橋することが好ましい。架橋した場合、炭素繊維コードを曲げた際に、各単糸の応力が分散せずに集合した応力が発生する。そのためコードはすぐには折れ曲がらず、十分な曲げ強さを得ることが可能となる。さらに炭素繊維束の内部に樹脂が浸透することにより、炭素繊維束の表面だけが強く集束された場合に比べ、初期の曲げ剛性(弾性率)こそ若干低下するものの、疲労試験などで表面部分の樹脂が若干が壊れたとしても、初期の剛性を保持し、折れ曲がりにくく、十分な曲げ強さを保持することが可能となる。ちなみに炭素繊維コードの表面だけが集束された場合、例えば最終製品として得られる繊維補強ベルトは、その製造の工程でコード繊維束の中央付近から繊維の方向に沿って切断されることがあるが、その場合に著しいホツレに繋がってしまう。本発明の炭素繊維コードは、繊維束の内部に樹脂が存在し、曲げ硬さを保持することが重要なのである。 The most important requirement in the carbon fiber cord for rubber reinforcement of the present invention is that the bending strength measured by the three-point bending device is 20 MPa or more. This bending strength is improved by sufficiently focusing each single yarn in the carbon fiber bundle, and it becomes possible to obtain a cord of 20 MPa or more. That is, it is important that the resin penetrates sufficiently into the carbon fiber bundle, and in addition to the permeation, it is possible to crosslink between the single yarns constituting the carbon fiber bundle. preferable. In the case of cross-linking, when the carbon fiber cord is bent, the stress of each single yarn is not dispersed and the collective stress is generated. Therefore, the cord does not bend immediately, and it is possible to obtain sufficient bending strength. Furthermore, due to the penetration of the resin into the carbon fiber bundle, the initial flexural rigidity (elastic modulus) is slightly lower than when only the surface of the carbon fiber bundle is strongly focused, but the surface part is subjected to a fatigue test or the like. Even if the resin is slightly broken, the initial rigidity is maintained, it is difficult to bend, and it is possible to maintain sufficient bending strength. By the way, when only the surface of the carbon fiber cord is focused, for example, the fiber reinforced belt obtained as a final product may be cut along the fiber direction from the vicinity of the center of the cord fiber bundle in the manufacturing process. In that case, it leads to remarkable fraying. In the carbon fiber cord of the present invention, it is important that the resin exists inside the fiber bundle and the bending hardness is maintained.
また本発明のゴム補強用炭素繊維コードは、3点曲げ強さが20MPa以上なのであるが、このように十分な曲げ強さをもつ炭素繊維コードは、各単糸が樹脂によって十分に集束されており、単糸と単糸の摩擦による摩耗が低減されることから、屈曲疲労等の動的疲労性が向上するのである。 Further, the carbon fiber cord for rubber reinforcement of the present invention has a three-point bending strength of 20 MPa or more. In the carbon fiber cord having such a sufficient bending strength, each single yarn is sufficiently focused by the resin. Since the wear caused by the friction between the single yarns is reduced, the dynamic fatigue such as bending fatigue is improved.
ちなみに従来から、ベルト用心線に用いられる汎用されているポリエステル繊維や芳香族ポリアミド繊維(アラミド繊維)等の有機合成繊維は、繊維束が拘束されてコードが硬くなると、曲げられた際に、圧縮部に集中して負荷が掛かることで、有機合成繊維を構成する高分子の結晶部のすべりによってキンクバンドが発生し、著しい強力低下が起こっていた。しかし本発明で用いられる炭素繊維は、そのような有機合成繊維に比べて圧縮特性に優れ、コード硬さ向上によるキンクバンドの発生は、極めて起こりにくい。コードが硬いことによる有機合成繊維が有するデメリットは、炭素繊維束には当てはまらないのである。 By the way, organic synthetic fibers such as polyester fibers and aromatic polyamide fibers (aramid fibers), which have been widely used for belt core wires, are compressed when the cord is hardened when the fiber bundle is restrained. When the load was concentrated on the part, a kink band was generated due to the slip of the crystal part of the polymer constituting the organic synthetic fiber, and a remarkable decrease in strength occurred. However, the carbon fiber used in the present invention has excellent compression characteristics as compared with such an organic synthetic fiber, and the generation of kink band due to the improvement in cord hardness is extremely unlikely to occur. The disadvantages of synthetic organic fibers due to the hardness of the cord do not apply to carbon fiber bundles.
また、このような3点曲げ硬さの硬い本発明の炭素繊維束の内部には、樹脂が充分に浸透している。すると、最終製品として得られる繊維補強ベルトの製造工程でコード繊維束の中央付近から繊維の方向に沿って切断されても、さらにはベルト製造工程のどこで切断されても、優れた耐ホツレ性を示すこととなる。また、各単糸が本来持つ特性がひとまとまりで発現されるため、優れた引張強度、引張弾性率を示す。また、曲げ強度が高い本発明の炭素繊維コードは、曲げ剛性(弾性率)にも優れるのである。特に本発明の炭素繊維コードを伝動ベルト用途等に使用する場合、心線となる炭素繊維コードの曲げ剛性は、ベルト全体の軸方向の曲げ剛性に大きく寄与し、その軸方向の曲げ剛性向上は、スリップテスト等のベルトの伝動性能にも、大きく貢献することとなる。なお曲げ強さが大きすぎる場合、すなわちコードが硬すぎる場合であるが、より高いゴム接着力が必要とされ、ゴム接着力とのバランスが崩れた場合には、使用するゴムとの組み合わせにもよるが動的接着力等が不足し、予期する効果が得られない傾向にあるため注意が必要である。その意味では本発明の炭素繊維コードの3点曲げ硬さは、500MPa以下であることが好ましく、さらには20〜350MPa、特には50〜350MPaの範囲であることが好ましい。 Further, the resin sufficiently permeates the inside of the carbon fiber bundle of the present invention having such a hard three-point bending hardness. Then, even if it is cut along the direction of the fiber from the vicinity of the center of the cord fiber bundle in the manufacturing process of the fiber reinforced belt obtained as the final product, and even if it is cut anywhere in the belt manufacturing process, excellent fray resistance is obtained. It will be shown. In addition, since the characteristics inherent in each single yarn are expressed as a group, it exhibits excellent tensile strength and tensile elastic modulus. Further, the carbon fiber cord of the present invention having high bending strength is also excellent in bending rigidity (elastic modulus). In particular, when the carbon fiber cord of the present invention is used for a transmission belt application, the bending rigidity of the carbon fiber cord as the core wire greatly contributes to the axial bending rigidity of the entire belt, and the improvement of the axial bending rigidity is improved. , It will greatly contribute to the transmission performance of the belt such as slip test. If the bending strength is too large, that is, if the cord is too hard, but a higher rubber adhesive force is required and the balance with the rubber adhesive force is lost, it can be combined with the rubber used. However, it should be noted that the dynamic adhesive strength is insufficient and the expected effect tends not to be obtained. In that sense, the three-point bending hardness of the carbon fiber cord of the present invention is preferably 500 MPa or less, more preferably 20 to 350 MPa, and particularly preferably 50 to 350 MPa.
そしてこのような本発明のゴム補強用炭素繊維コードは、樹脂が少なくとも2種の層からなり、内層に存在する樹脂Aがエポキシ化合物および/またはイソシアネート化合物を構成成分とし、外層に存在する樹脂Bがゴムラテックス成分を構成成分とし、樹脂Aの固形分付着量が樹脂Bの固形分付着量よりも多いことが好ましい。そして樹脂Aが繊維束の内部に十分に含浸しており、後に付与するなどして外層に存在する樹脂Bは、繊維束の外部のみに存在することが好ましい。ここで少なくとも2種の層とは、例えば2浴以上の処理を行うことで得られるものであって、内層とは繊維束の表面に存在することに加えて、繊維束の内部にも存在するように、十分に含浸処理されたものであることが好ましい。 In such a carbon fiber cord for rubber reinforcement of the present invention, the resin is composed of at least two types of layers, the resin A existing in the inner layer is composed of an epoxy compound and / or an isocyanate compound, and the resin B existing in the outer layer. It is preferable that the rubber latex component is a constituent component and the amount of solid content attached to the resin A is larger than the amount of solid content attached to the resin B. It is preferable that the resin A is sufficiently impregnated inside the fiber bundle, and the resin B existing in the outer layer by being applied later is preferably present only outside the fiber bundle. Here, at least two kinds of layers are obtained by performing treatment of, for example, two or more baths, and the inner layer exists not only on the surface of the fiber bundle but also inside the fiber bundle. As described above, it is preferable that the material is sufficiently impregnated.
本発明のゴム補強用炭素繊維コードに用いられる炭素繊維としては、従来公知のものを用いることができるが、特には強度に優れたPAN系炭素繊維であることが好ましい。またこの炭素繊維はフィラメントが集合して束状の糸条となっている繊維束であることが必要であり、このような繊維束の形態であるからこそ、ゴム補強用として耐疲労性に優れたものとなる。この繊維束の総繊度としては500dtex〜16000dtexの範囲であることが好ましい。より好ましくは、4000dtex〜16000dtexの範囲であることが好ましい。またフィラメント数としては1000本〜25000本の範囲であることが好ましい。好ましくは、25000本〜25000本の範囲であることが、特に好ましくは、3000本〜24000本の範囲であることが好ましい。そしてこの炭素繊維束を構成する1本の繊維の直径としては1〜20μm、特には5〜10μmの範囲であることが好ましい。単糸繊度としては、0.4〜1.0dtexの範囲内であることが好ましい。 As the carbon fiber used in the carbon fiber cord for rubber reinforcement of the present invention, conventionally known carbon fibers can be used, but PAN-based carbon fibers having excellent strength are particularly preferable. Further, this carbon fiber needs to be a fiber bundle in which filaments are aggregated to form a bundle of threads, and because of the form of such a fiber bundle, it has excellent fatigue resistance for rubber reinforcement. It will be. The total fineness of this fiber bundle is preferably in the range of 500 dtex to 16000 dtex. More preferably, it is in the range of 4000 dtex to 16000 dtex. The number of filaments is preferably in the range of 1000 to 25000. It is preferably in the range of 25,000 to 25,000, and particularly preferably in the range of 3,000 to 24,000. The diameter of one fiber constituting the carbon fiber bundle is preferably in the range of 1 to 20 μm, particularly preferably 5 to 10 μm. The single yarn fineness is preferably in the range of 0.4 to 1.0 dtex.
また本発明に用いられる炭素繊維束としては、炭素繊維束のモジュラス(弾性率)が100GPa以上であることが好ましく、より好ましくは230GPa以上であることが好ましい。炭素繊維束のモジュラスの上限としては1000GPa以下であることが、さらには400GPa以下であることが通常の範囲である。炭素繊維束のモジュラスを高めることによって、本発明のゴム補強用炭素繊維コードで補強した繊維強化ゴム材料は、特に寸法安定性が優れたものとなる。また炭素繊維束の強度としては2000〜10000MPaであることが、さらには3000〜6000MPaの範囲であることが好ましく、また破断時の伸度は0.2〜3.0%であることが、さらには1.5〜2.5%であることが好ましい。このような範囲とすることにより、疲労性をより向上させることが可能となる。また、該繊維には予め製糸段階あるいは製糸後にエポキシ樹脂、ウレタン樹脂などによって前処理が施されていても構わない。 Further, as the carbon fiber bundle used in the present invention, the modulus (elastic modulus) of the carbon fiber bundle is preferably 100 GPa or more, more preferably 230 GPa or more. The upper limit of the modulus of the carbon fiber bundle is 1000 GPa or less, and further, 400 GPa or less is a normal range. By increasing the modulus of the carbon fiber bundle, the fiber-reinforced rubber material reinforced with the carbon fiber cord for rubber reinforcement of the present invention becomes particularly excellent in dimensional stability. The strength of the carbon fiber bundle is preferably 2000 to 10000 MPa, more preferably 3000 to 6000 MPa, and the elongation at break is 0.2 to 3.0%. Is preferably 1.5 to 2.5%. Within such a range, fatigue resistance can be further improved. Further, the fiber may be pretreated with an epoxy resin, urethane resin or the like in advance at the silk reeling stage or after the silk reeling.
また、本発明のゴム補強用炭素繊維コードは、撚りを施されたものであることが好ましい。さらには繊維束にS方向、或いはZ方向の撚り(片撚り)を施すことが好ましい。さらにはその片撚りのコードをさらに複数本引き揃えて、片撚りの方向と反対方向に撚り(諸撚り)を施しても構わないが、炭素繊維に諸撚りを施すのは工程通過性の観点で難しいため、複数本の繊維束を使用する場合でも、繊維束を引き揃えて、同方向への片撚りを行ったものであることがより好ましい。ここで、撚り数は、次式(1)で表せる撚り係数(TM)=0.1〜5.0を満たす範囲が、接着剤の繊維コード内部への浸透性を保ち耐ホツレ性を発揮しつつ引張物性と耐屈曲疲労性を満たす点で好ましく、より好ましくはTM=0.5〜3.0であり、さらに好ましくは、1.0〜2.0である。
TM=T×√D/1150 (数式1)
[但し、TM;撚り係数、T;撚り数(回/m)、D;総繊度(tex)を示す。]
Further, the carbon fiber cord for rubber reinforcement of the present invention is preferably twisted. Further, it is preferable to twist the fiber bundle in the S direction or the Z direction (single twist). Furthermore, a plurality of single-twisted cords may be further aligned and twisted (multi-twisted) in the direction opposite to the single-twisted direction, but the multi-twisting of carbon fibers is from the viewpoint of process passability. Therefore, even when a plurality of fiber bundles are used, it is more preferable that the fiber bundles are aligned and twisted in the same direction. Here, the number of twists in the range satisfying the twist coefficient (TM) = 0.1 to 5.0 expressed by the following formula (1) maintains the permeability of the adhesive into the fiber cord and exhibits fray resistance. At the same time, it is preferable in terms of satisfying tensile properties and bending fatigue resistance, more preferably TM = 0.5 to 3.0, and further preferably 1.0 to 2.0.
TM = T × √D / 1150 (Formula 1)
[However, TM; twist coefficient, T; number of twists (times / m), D; total fineness (tex) are shown. ]
この計算式は、一般的に、綿の紡績糸に使用される計算式、K=t/√N(K:撚係数、t:撚数t/inch、N:綿番手)について、綿の比重を炭素繊維の比重に変換し、綿番手を繊度(tex)に変換して、再計算したものである。TM=1.0に近い時に、単糸が繊維軸方向に約5.5°傾き、繊維束の引き揃えを良くすることで、引張強力が最大限に発揮される。更に撚り係数を高くすると、単糸の傾きが大きくなり、屈曲時の歪を単糸が受けにくくなり、耐屈曲疲労性が向上するが、引張強力は低下する傾向であり、また小さな負荷荷重を受ける際の初期の伸びが増加し、炭素繊維コードに期待される伸びにくい性質、言い換えれば0.3%等の初期の伸びで負担可能な荷重が低下することになる。 This formula is generally used for spun cotton yarn, and has a specific gravity of cotton for K = t / √N (K: twist coefficient, t: twist number t / inch, N: cotton count). Is converted to the specific gravity of carbon fiber, the cotton count is converted to fineness (tex), and recalculated. When the TM is close to 1.0, the single yarn is tilted by about 5.5 ° in the fiber axis direction to improve the alignment of the fiber bundles, so that the tensile strength is maximized. If the twist coefficient is further increased, the inclination of the single yarn becomes large, the single yarn is less likely to receive strain during bending, and the bending fatigue resistance is improved, but the tensile strength tends to decrease, and a small load is applied. The initial elongation at the time of receiving increases, and the hard-to-elongate property expected of the carbon fiber cord, in other words, the load that can be borne by the initial elongation such as 0.3% decreases.
ちなみの本発明の炭素繊維コードは、撚りをかけた後に樹脂を含んだ処理液に浸漬して処理することが好ましい。特に外層に配置されるゴムラテックス成分を構成成分とする樹脂Bを含んだ処理液に関し、撚りをかけた後に処理することが好ましい。そして繊維コードに対する撚り係数が大きすぎる場合には、樹脂の繊維束内部への浸透が阻害され、耐ホツレ性が悪化する傾向にある。また、樹脂の繊維束への浸漬のみを考えた場合、繊維束に樹脂を付着させた後に撚りを施した場合、より繊維束内部に浸透しやすくなるものの、その後の撚りの工程で、単糸と単糸の間に介在する樹脂が破壊および/または剥離してしまい、結果として摩耗低減による屈曲疲労性の向上や、耐ホツレ性向上に十分に貢献しなくなる傾向にある。また、樹脂付着後に撚りをかける場合、既に繊維束が樹脂により拘束されてしまっているため、工程通過性が悪くなるばかりでなく、各単糸の引き揃えが悪くなり、小さな負荷荷重を受ける際の初期の伸びが増加し、炭素繊維コードに期待される伸びにくい性質、言い換えれば初期の伸びで負担可能な荷重が、低下する傾向にある。 By the way, it is preferable that the carbon fiber cord of the present invention is treated by immersing it in a treatment liquid containing a resin after twisting. In particular, it is preferable to treat the treatment liquid containing the resin B containing the rubber latex component arranged in the outer layer after twisting. If the twist coefficient for the fiber cord is too large, the penetration of the resin into the fiber bundle is hindered, and the fray resistance tends to deteriorate. In addition, when considering only immersion of the resin in the fiber bundle, if the resin is attached to the fiber bundle and then twisted, it becomes easier to penetrate into the fiber bundle, but in the subsequent twisting process, a single yarn is used. The resin interposed between the single yarn and the single yarn is broken and / or peeled off, and as a result, it tends not to sufficiently contribute to the improvement of bending fatigue resistance and the improvement of fray resistance due to wear reduction. In addition, when twisting is applied after the resin is attached, the fiber bundle is already restrained by the resin, so that not only the process passability is deteriorated, but also the alignment of each single yarn is deteriorated, and when a small load is applied. The initial elongation of the carbon fiber cord tends to increase, and the stretchable property expected of the carbon fiber cord, in other words, the load that can be borne by the initial elongation, tends to decrease.
本発明の炭素繊維コードは、処理液を浸漬するなどして、少なくとも樹脂が2種の層を形成することが好ましい。そして内層に存在する樹脂Aがエポキシ化合物および/またはイソシアネート化合物を構成成分とすることが好ましい。またここでこの内層とは、繊維コードの内部も含む概念である。そして樹脂Aの固形分付着量が樹脂Bの固形分付着量よりも多いことが好ましい。 In the carbon fiber cord of the present invention, it is preferable that at least two types of resins are formed by immersing the treatment liquid or the like. The resin A present in the inner layer preferably contains an epoxy compound and / or an isocyanate compound as a constituent component. Further, here, the inner layer is a concept including the inside of the fiber cord. The amount of solids attached to the resin A is preferably larger than the amount of solids attached to the resin B.
ここで炭素繊維コードの内層や内部に存在する樹脂Aは、通常集束剤として使用されるものを使用することができる。樹脂Aが繊維束内部に含浸され、炭素繊維の単糸と単糸の間に介在することで、炭素繊維コードが動く際の摩耗による損傷を低減させると共に、単糸と単糸を樹脂Aが接着させることで、繊維束が一体となり、引張特性等において、より本来の炭素繊維の単糸が持つ性能を繊維束として発現することができるようになる。 Here, as the resin A existing in the inner layer or the inside of the carbon fiber cord, those usually used as a sizing agent can be used. Resin A is impregnated inside the fiber bundle and intervenes between the single yarns of the carbon fiber to reduce damage due to wear when the carbon fiber cord moves, and the single yarn and the single yarn are separated by the resin A. By adhering, the fiber bundles are integrated, and in terms of tensile properties and the like, the performance of the original single yarn of carbon fibers can be exhibited as a fiber bundle.
そして本発明ではこの樹脂Aがエポキシ化合物および/またはイソシアネート化合物を構成成分としたものであることが好ましい。このような樹脂Aは、繊維体を浸漬する際には、比較的低分子量で内部に浸透しやすく、その後の熱処理により、自己縮合、或いはその他の分子と架橋し、単糸間を接着させることが可能となる。このような樹脂Aを用いることにより、樹脂Aが繊維束内部に浸透し、かつ繊維束内で単糸と単糸を接着し、強固に集束することが容易となるのである。 In the present invention, it is preferable that the resin A is composed of an epoxy compound and / or an isocyanate compound. Such a resin A has a relatively low molecular weight and easily penetrates into the inside when the fiber body is immersed, and is self-condensed or crosslinked with other molecules by a subsequent heat treatment to bond the single yarns. Is possible. By using such a resin A, the resin A permeates into the fiber bundle, and the single yarn and the single yarn are adhered to each other in the fiber bundle, and it becomes easy to firmly bundle the single yarn.
さらに樹脂Aとしては高靱性を有する樹脂であることが好ましく、イソシアネート樹脂、ポリウレタン樹脂、ウレア樹脂、あるいはイソシアネートとエポキシの架橋体等であることが好ましい。さらに具体的には、イソシアネート樹脂、ウレア樹脂、イソシアネートとエポキシの架橋体であることが好ましい。 Further, the resin A is preferably a resin having high toughness, preferably an isocyanate resin, a polyurethane resin, a urea resin, or a crosslinked product of isocyanate and epoxy. More specifically, it is preferably an isocyanate resin, a urea resin, or a crosslinked product of isocyanate and epoxy.
そして樹脂Aとしてイソシアネート樹脂を用いる場合には、その付与方法としては例えば、イソシアネート化合物をトルエン等の有機溶剤に溶解した液に、繊維束を浸漬後、熱処理によりイソシアネート化合物の自己架橋により繊維集束体を得る方法や、水系ブロックドイソシアネートの水分散体に繊維束を浸漬後、熱処理によりブロック剤が解離したイソシアネート化合物の自己架橋により繊維集束体を得る方法等が挙げられる。作業性としては水系の剤を使用することが好ましく、水系の場合にはブロックドイソシアネートが好ましく使用される。ブロックイソシアネートを用いることにより、水分を揮発させる工程になって初めて水とイソシアネートが反応するため、それまでの浸漬工程等で官能基が失活するのを抑制することが可能になる。 When an isocyanate resin is used as the resin A, for example, the method for applying the isocyanate compound is to immerse the fiber bundle in a solution prepared by dissolving the isocyanate compound in an organic solvent such as toluene, and then self-crosslink the isocyanate compound by heat treatment to obtain a fiber bundle. Examples thereof include a method of immersing a fiber bundle in an aqueous dispersion of an aqueous blocked isocyanate and then self-crosslinking an isocyanate compound in which the blocking agent is dissociated by heat treatment to obtain a fiber bundle. For workability, it is preferable to use an aqueous agent, and in the case of an aqueous agent, blocked isocyanate is preferably used. By using blocked isocyanate, water reacts with isocyanate only after the step of volatilizing water, so that it is possible to suppress the deactivation of functional groups in the previous dipping step or the like.
イソシアネート化合物としては、芳香族系のジフェニルメタンジイソシアネートや、トルエンジイソシアネート、脂肪族系のヘキサメチレンジイソシアネート等から選択することが好ましい。さらに好ましくは、繊維束内部への浸透性に優れる脂肪族系のイソシアネートの使用が推奨される。より具体的にはブロックドイソシアネートとして、ジメチルピラゾールブロック、メチルエチルケトンオキシムブロック、カプロラクタムブロックのブロックドイソシアネートが好ましく、さらに具体的にはジメチルピラゾールブロックヘキサメチレンジイソシアネートを用いることが好ましい。また、上記の剤を二つ以上を組み合わせて用いても構わない。
また、樹脂Aとしてはウレア樹脂を用いることも好ましい。ここでウレア樹脂とは、アミンとイソシアネート化合物の縮合により得られる樹脂である。
The isocyanate compound is preferably selected from aromatic diphenylmethane diisocyanate, toluene diisocyanate, aliphatic hexamethylene diisocyanate and the like. More preferably, it is recommended to use an aliphatic isocyanate having excellent permeability into the fiber bundle. More specifically, as the blocked isocyanate, dimethylpyrazole block, methylethylketone oxime block, and caprolactam block blocked isocyanate are preferable, and more specifically, dimethylpyrazole block hexamethylene diisocyanate is preferably used. Further, two or more of the above agents may be used in combination.
It is also preferable to use urea resin as the resin A. Here, the urea resin is a resin obtained by condensation of an amine and an isocyanate compound.
本発明において特に好ましい樹脂Aとしては、イソシアネート化合物とエポキシ化合物の架橋体を挙げることができる。これは、比較的低分子量のイソシアネート化合物と、反応性の高い同じく比較的低分子量のエポキシ化合物とを繊維内部に浸透させた後に、熱処理をすることで繊維集束体を得ることができる。このように繊維束内部から架橋させることで、繊維束内部において単糸と単糸を接着させ、強固に集束した繊維集束体を得ることが可能になる。 As a particularly preferable resin A in the present invention, a crosslinked product of an isocyanate compound and an epoxy compound can be mentioned. A fiber bundle can be obtained by infiltrating a relatively low molecular weight isocyanate compound and a highly reactive epoxy compound having a relatively low molecular weight into the fiber and then heat-treating the fiber. By cross-linking from the inside of the fiber bundle in this way, it becomes possible to bond the single yarn and the single yarn inside the fiber bundle and obtain a strongly bundled fiber bundle.
単独で、またはイソシアネート化合物と組み合わせて使用することができるエポキシ化合物としては、繊維表面にエポキシ基を有するエポキシ化合物を付着させ、熱処理等により高分子量化したものであることが好ましく、具体的には、エチレングリコール、グリセロール、ソルビトール、ペンタエリスリトール、ポリエチレングリコール等の多価アルコール類とエピクロルヒドリンの如きハロゲン含有エポキシド類との反応生成物、レゾルシン、ピス(4−ヒドロキシフェニル)ジメチルメタン、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂、レゾルシン・ホルムアルデヒド樹脂等の多価フェノール類と前記ハロゲン含有エポキシド類との反応生成物、過酢酸又は過酸化水素等で不飽和化合物を酸化して得られるポリエポキシド化合物、即ち3,4−エポキシシクロヘキセンエポキシド、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート、ビス(3、4−エポキシ−6−メチル−シクロヘキシルメチル)アジベートなどを挙げることができる。 As the epoxy compound that can be used alone or in combination with an isocyanate compound, it is preferable that an epoxy compound having an epoxy group is attached to the fiber surface and the amount of the epoxy compound is increased by heat treatment or the like. , Reaction products of polyhydric alcohols such as ethylene glycol, glycerol, sorbitol, pentaerythritol, polyethylene glycol and halogen-containing epoxides such as epichlorohydrin, resorcin, pis (4-hydroxyphenyl) dimethylmethane, phenol / formaldehyde resin, A polyepoxide compound obtained by oxidizing an unsaturated compound with a reaction product of a polyhydric phenol such as resorcin / formaldehyde resin and the halogen-containing epoxide, or an unsaturated compound with peracetic acid or hydrogen peroxide, that is, 3,4-epoxycyclohexene epoxide. , 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexene carboxylate, bis (3,4-epoxy-6-methyl-cyclohexylmethyl) adibate and the like.
これらのうち、特に多価アルコールとエピクロルヒドリンとの反応生成物、即ち多価アルコールのポリグリシジルエーテル化合物が優れた性能を発現するので好ましい。特に、水溶性の高いソルビトールポリグリシジルエーテル構造を有するエポキシ化合物の水分散体を使用することが、好ましい。さらに繊維束内部への浸透性に優れる脂肪族ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)構造を有するブロックドイソシアネートと、水溶性の高いソルビトールポリグリシジルエーテル構造を有するエポキシ化合物の水分散体を使用することが、特に好ましい。より具体的にはブロックドイソシアネートとして、ジメチルピラゾールブロックヘキサメチレンジイソシアネートやカプロラクタムブロックジフェニルメタンジイソシアネートを用い、エポキシ化合物としてソルビトールポリグリシジルエーテル系エポキシ化合物を組み合わせて用いることが好ましい。 Of these, a reaction product of a polyhydrin and epichlorohydrin, that is, a polyglycidyl ether compound of the polyhydrin is particularly preferable because it exhibits excellent performance. In particular, it is preferable to use an aqueous dispersion of an epoxy compound having a highly water-soluble sorbitol polyglycidyl ether structure. Further, it is particularly preferable to use an aqueous dispersion of a blocked isocyanate having an aliphatic hexamethylene diisocyanate (HDI) structure having excellent permeability into the fiber bundle and an epoxy compound having a highly water-soluble sorbitol polyglycidyl ether structure. preferable. More specifically, it is preferable to use dimethylpyrazole block hexamethylene diisocyanate or caprolactam block diphenylmethane diisocyanate as the blocked isocyanate, and to use a sorbitol polyglycidyl ether-based epoxy compound in combination as the epoxy compound.
また、本発明の繊維コードを得るためには、繊維集束体の内部に集束剤として用いられる樹脂Aを付着させるのであるが、その具体的な方法としては、単繊維が集まったマルチフィラメント長繊維、さらにはそれを複数本に引き揃えた形状のものやトウ状の長繊維を、ボビンやビームクリールから連続的に送繊されるようにして、集束剤の入った漕の中で含浸させる方法や、ローラータッチ法によって付着させる方法、スプレー方式により該集束剤を噴霧して付着させる方法などが挙げられる。中でも繊維に均一に樹脂Aを付着させるためには、集束剤の入った漕の中で含浸させる方法が好ましく、さらには次いで絞りロールで一定の付着量に調整することが好ましい。 Further, in order to obtain the fiber cord of the present invention, the resin A used as a sizing agent is attached to the inside of the fiber sizing body, and as a specific method thereof, a multifilament long fiber in which single fibers are gathered is attached. In addition, a method in which a plurality of fibers or tow-shaped long fibers are continuously sent from a bobbin or a beam creel and impregnated in a row containing a sizing agent. Examples thereof include a method of adhering by a roller touch method and a method of spraying and adhering the sizing agent by a spray method. Above all, in order to uniformly adhere the resin A to the fibers, a method of impregnating the fibers in a tank containing a sizing agent is preferable, and then it is preferable to adjust the adhesion amount to a certain level with a drawing roll.
また、先に述べたように集束剤をより繊維束内部に含浸、浸透させるためには、集束剤を水系マルション、または有機溶剤に分散、または溶解させ、希釈して使用する方法が好ましい。その際、有機溶剤に溶解させる処理方法を採用する場合には、大量に有機溶剤を用いるために、安全や作業環境負荷が高く、また接着処理設備および回収・廃液処理やその周辺設備にかかるコストが非常に高いため、本発明の実施方法としては水系処理を行うことが好ましい。ちなみに集束剤を溶解させた有機溶剤は粘性が高くなり、繊維束内部への浸透が不十分となりやすい傾向にあり、その観点からも、水溶性を高めた比較的低分子量の化合物を使用することが好ましい。 Further, as described above, in order to impregnate and permeate the sizing agent into the fiber bundle more, a method of dispersing or dissolving the sizing agent in an aqueous marsion or an organic solvent and diluting it is preferable. At that time, when a treatment method of dissolving in an organic solvent is adopted, since a large amount of the organic solvent is used, the safety and work environment load are high, and the cost for the adhesive treatment equipment, the recovery / waste liquid treatment, and the peripheral equipment thereof is high. Is very high, so it is preferable to carry out an aqueous treatment as the method for carrying out the present invention. By the way, the organic solvent in which the sizing agent is dissolved tends to have high viscosity and insufficient penetration into the fiber bundle. From this point of view, a compound having a relatively low molecular weight and improved water solubility should be used. Is preferable.
本発明の炭素繊維コードを得る場合、上記の炭素繊維コードを樹脂Aを含む処理溶液に浸漬させる時間は、集束剤を十分に浸透させるためには重要である。浸漬時間は3秒以上が好ましくは、より好ましくは10秒以上が好ましい。長時間の浸漬は、生産性の観点から好ましくないので60秒以下であることが好ましい。特に好ましくは30秒以下であることが好ましい。また、浸漬時の糸の張力も、集束剤を十分に浸透させるためには重要である。なるべく低い張力で浸漬させることが好ましいが、あまり低すぎると繊維束を構成する単糸と単糸の引き揃え性が悪くなり、最終的に炭素繊維コードの引張特性が低下してしまう。好ましくは0.01〜0.5cN/dtexの範囲で実施することが好ましい。より好ましくは0.03〜0.2cN/dtexの範囲で実施することが好ましい。また、集束剤を付与した繊維束は通常、その後熱処理を施し、集束剤の分散媒を乾燥、時には熱処理により架橋させることが好ましい。処理装置としては特に限定されるものではなく、接触型のホットローラー等も用いることができるが、非接触型の熱風乾燥炉を用いると集束剤による装置への付着や汚れがなく作業しやすいため好ましい。好ましい熱処理条件としては、2段階の加熱処理であることが好ましい。具体的には例えば、80〜150℃の温度で60〜240秒間の乾燥を行い、次いで180〜240℃の温度で60〜240秒間の熱処理を行うことが好ましい。 When obtaining the carbon fiber cord of the present invention, the time for immersing the carbon fiber cord in the treatment solution containing the resin A is important for sufficient penetration of the sizing agent. The immersion time is preferably 3 seconds or longer, more preferably 10 seconds or longer. Immersion for a long time is not preferable from the viewpoint of productivity, and is preferably 60 seconds or less. Particularly preferably, it is 30 seconds or less. The tension of the yarn during immersion is also important for the sizing agent to sufficiently permeate. It is preferable to immerse the fibers with as low a tension as possible, but if the tension is too low, the single yarns constituting the fiber bundle and the single yarns will not be aligned well, and the tensile properties of the carbon fiber cord will eventually deteriorate. It is preferably carried out in the range of 0.01 to 0.5 cN / dtex. More preferably, it is carried out in the range of 0.03 to 0.2 cN / dtex. Further, it is preferable that the fiber bundle to which the sizing agent is applied is usually subjected to a heat treatment thereafter, and the dispersion medium of the sizing agent is dried and sometimes crosslinked by the heat treatment. The processing device is not particularly limited, and a contact type hot roller or the like can be used, but if a non-contact type hot air drying furnace is used, it is easy to work because there is no adhesion or dirt to the device due to the focusing agent. preferable. As a preferable heat treatment condition, a two-step heat treatment is preferable. Specifically, for example, it is preferable to perform drying at a temperature of 80 to 150 ° C. for 60 to 240 seconds, and then heat treatment at a temperature of 180 to 240 ° C. for 60 to 240 seconds.
本発明の炭素繊維コードを得るためには、まず第一段の熱処理により、コード表面およびコード内部の樹脂Aを含む処理液を繊維コード内部に拡散させながら、水分を乾燥させることが好ましい。ここで処理温度が高すぎる場合には、水分が留去する間もなく、水分の揮発が開始されるため、十分な拡散が得られず、集束性が不十分となり、コードは柔らかくなる傾向にある。逆にあまり低温すぎると、乾燥が不十分な樹脂Aが糸導ガイド等に転写され、樹脂がコードから脱落してしまい、十分な付着量が得られない。本発明の炭素繊維コードは外層に後述の樹脂Bが存在するが、樹脂Aを含む処理液の乾燥熱処理に引き続き、第二段の熱処理により、樹脂Aを架橋反応し、強い皮膜とすることが、内層と外層を明確に役割分担する上で好ましい。 In order to obtain the carbon fiber cord of the present invention, it is preferable to first dry the water content by the first-stage heat treatment while diffusing the treatment liquid containing the resin A on the surface of the cord and the inside of the cord into the inside of the fiber cord. If the treatment temperature is too high, volatilization of the water starts shortly after the water is distilled off, so that sufficient diffusion cannot be obtained, the focusing property becomes insufficient, and the cord tends to be soft. On the contrary, if the temperature is too low, the resin A, which is insufficiently dried, is transferred to the thread guide or the like, and the resin falls off from the cord, so that a sufficient amount of adhesion cannot be obtained. In the carbon fiber cord of the present invention, the resin B described later is present in the outer layer, but the resin A can be crosslinked to form a strong film by the second stage heat treatment following the dry heat treatment of the treatment liquid containing the resin A. , It is preferable to clearly divide the roles of the inner layer and the outer layer.
本発明の炭素繊維コードでは、上記の樹脂Aの付着量は、3.0〜20重量%であることが好ましい。付着量が少なすぎると、繊維コードのフィラメントを充分に集束できず屈曲疲労時に単糸間の摩耗による強力低下や、ホツレ性が低下する。一方、多すぎる場合には、接着処理工程でのガムアップなど工程通過性が低下する恐れがある。より好ましくは、5.0〜15重量%の範囲である。この固形分付着量を制御するためには、圧接ローラーによる絞り、スクレバー等によるかき落とし、空気吹きつけによる吹き飛ばし、吸引、ビーターの手段により行うことができ、付着量を多くするためには浸漬時間の増加や、処理液中の樹脂A固形分濃度の向上、複数回の浸漬等で行えばよい。 In the carbon fiber cord of the present invention, the amount of the resin A adhered is preferably 3.0 to 20% by weight. If the amount of adhesion is too small, the filaments of the fiber cord cannot be sufficiently focused, and the strength is reduced due to wear between the single yarns during bending fatigue, and the fraying property is reduced. On the other hand, if the amount is too large, there is a risk that the process passability such as gum-up in the bonding process will be lowered. More preferably, it is in the range of 5.0 to 15% by weight. The solid content can be controlled by squeezing with a pressure welding roller, scraping with a scrubber, blowing off with air, suction, or a beater. To increase the amount of solid, the immersion time can be increased. This may be done by increasing the concentration of the resin A solid content in the treatment liquid, dipping the resin A a plurality of times, or the like.
なお、樹脂Aを含有する処理液は、基本的には撚りをかけた後に繊維コードを処理液に浸漬し処理することが好ましい。さらに樹脂Aの繊維コード内部へ、エポキシ化合物および/またはイソシアネート化合物をより含浸させるためには、撚りをかける前に樹脂Aと同じ、または樹脂Aと異なるエポキシ化合物および/またはイソシアネート化合物を含有する処理液に浸漬し乾燥処理することも好ましい。その後、その無撚の前処理コードに撚りをかけ、再度樹脂Aで処理することも好ましい。 It is preferable that the treatment liquid containing the resin A is basically twisted and then the fiber cord is immersed in the treatment liquid for treatment. Further, in order to further impregnate the inside of the fiber cord of the resin A with the epoxy compound and / or the isocyanate compound, a treatment containing the same epoxy compound and / or the isocyanate compound as the resin A or different from the resin A before twisting is applied. It is also preferable to immerse it in a liquid and dry it. After that, it is also preferable to twist the untwisted pretreatment cord and treat it with the resin A again.
本発明のゴム補強用炭素繊維コードは、上記の内層に存在する樹脂Aの外層に、樹脂Bが存在し、樹脂Aの固形分付着量が樹脂Bの固形分付着量よりも多いことが必要である。
そしてこのような樹脂Bを炭素繊維コードに付与する方法としては、上記のように該繊維コードに樹脂Aからなる集束剤を付着させたのち、その表面にゴムラテックス成分を構成成分とする樹脂Bを付着させる。さらに、ゴムラテックス成分を構成成分とする樹脂Bの組成としては、接着力や耐化学薬品性等の観点からレゾルシン・ホルマリン・ラテックス(RFL)を用いることが好ましい。
The carbon fiber cord for rubber reinforcement of the present invention requires that the resin B is present in the outer layer of the resin A existing in the inner layer, and the solid content of the resin A is larger than the solid content of the resin B. Is.
Then, as a method of applying such a resin B to the carbon fiber cord, as described above, after attaching a sizing agent made of the resin A to the fiber cord, the resin B having a rubber latex component as a constituent component is attached to the surface thereof. To attach. Further, as the composition of the resin B containing the rubber latex component as a constituent component, it is preferable to use resorcin formalin latex (RFL) from the viewpoint of adhesive strength, chemical resistance and the like.
ここで、本発明の炭素繊維コードに好ましくは含有されるレゾルシン・ホルマリン・ゴムラテックス(RFL)としては、レゾルシンとホルムアルデヒドのモル比が、1:0.6〜1:8の範囲にあるものが好ましく使用され、より好ましくは、1:0.8〜1:6の範囲で用いられる。ホルムアルデヒドの添加量が少なすぎるとレゾルシン・ホルマリンの縮合物の架橋密度が低下すると共に分子量の低下を招くため、接着剤層凝集力が低下することにより接着性が低下するとともに屈曲疲労性が低下する恐れがあり、また、ホルムアルデヒドの添加量が多すぎると架橋密度上昇によりレゾルシン・ホルマリン縮合物が硬くなり、被着体ゴムとの共加硫時にRFLとゴムとの相溶化が阻害され、接着性が低下する傾向がある。レゾルシン・ホルマリンとゴムラテックスとの配合比率は、固形分量比で、レゾルシン・ホルマリン:ゴムラテックス(RFL)が1:3〜1:16の範囲にあるものが好ましく使用され、特に、1:4〜1:10の範囲にあるものが好ましく使用される。ゴムラテックスの比率が少なすぎるとゴムとの共加硫成分が少ないため接着力が低下する傾向があり、一方、ゴムラテックスの比率が多すぎると接着剤皮膜として充分な強度を得ることができないため、接着力や耐久性が低下する傾向があるとともに、接着処理した繊維コードの粘着性が著しく高くなり接着処理工程やベルト成型工程でカムアップや取り扱い性などの工程通過性が低下する恐れがある。用いられるレゾルシンとしては、予めオリゴマー化したレゾルシン−ホルマリン初期縮合物やクロロフェノールとレゾルシンをホルマリンとオリゴマー化した多核クロロフェノール系レゾルシン−ホルマリン初期縮合物を必要に応じて単独あるいはそれらを組み合わせて用いても良い。また、ここで用いられるゴムラテックスとしては、例えば水素添加アクリロニトリルーブタジエンゴムラテックス、アクリロニトリル−ブタジエンラテックス、イソプレンゴムラテックス、ウレタンゴムラテックス、スチレン−ブタジエンゴムラテックス、ビニルピリジン−スチレン−ブタジエンゴムラテックス、クロロプレンゴムラテックス、ブタジエンゴムラテックス、クロロスルホン化ポリエチレンラテックス等があり、これらを単独または併用して使用する。特には本発明のゴム補強用炭素繊維コードが、ホースやベルトなどに用いられる場合、水素添加アクリロニトリルーブタジエンゴムラテックス、アクリロニトリル−ブタジエンラテックス、イソプレンゴムラテックス、ウレタンゴムラテックス、クロロプレンゴムラテックス、ビニルピリジン−スチレン−ブタジエンゴムラテックス、クロロスルホン化ポリエチレンラテックスの群から選ばれるいずれか一つ以上のゴムラテックスであることが好ましい。また、このラテックスとしては、繊維強化ゴム材料のマトリックスゴムと同種のものであることが好ましく、たとえば、マトリックスゴムとして水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴムを使用する場合、本発明の製造方法におけるラテックス種類としては、水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴムラテックスを含有することが好ましい。ラテックス中の水素添加アクリロニトリルブタジエンゴムラテックスの固形分重量比率としては、50重量%以上あることが好ましい。マトリックスゴムと同種のものでなければ、ビニルピリジン−スチレン−ブタジエンゴムラテックスや、アクリロニトリル−ブタジエンゴムを使用することが好ましい。 Here, the resorcin / formalin / rubber latex (RFL) preferably contained in the carbon fiber cord of the present invention has a molar ratio of resorcin to formaldehyde in the range of 1: 0.6 to 1: 8. It is preferably used, and more preferably used in the range of 1: 0.8 to 1: 6. If the amount of formaldehyde added is too small, the crosslink density of the condensate of resorcin formalin decreases and the molecular weight decreases. Therefore, the adhesive layer cohesive force decreases, so that the adhesiveness decreases and the bending fatigue property decreases. In addition, if the amount of formaldehyde added is too large, the crosslink density increases and the resorcin-formalin condensate becomes hard, and the compatibility between RFL and rubber is hindered during co-smelting with the adherend rubber, resulting in adhesiveness. Tends to decrease. The mixing ratio of resorcin / formalin and rubber latex is preferably a solid content ratio of resorcin / formalin: rubber latex (RFL) in the range of 1: 3 to 1:16, particularly 1: 4 to 1:16. Those in the range of 1:10 are preferably used. If the ratio of rubber latex is too small, the co-vulcanization component with rubber is small and the adhesive strength tends to decrease. On the other hand, if the ratio of rubber latex is too large, sufficient strength cannot be obtained as an adhesive film. , Adhesive strength and durability tend to decrease, and the adhesiveness of the bonded fiber cord becomes significantly high, which may reduce process passability such as cam-up and handleability in the adhesive processing process and belt molding process. .. As the resorcin used, a pre-oligomerized resorcin-formalin initial condensate or a polynuclear chlorophenol-based resorcin-formalin initial condensate obtained by oligomerizing chlorophenol and resorcin with formalin is used alone or in combination as necessary. Is also good. Examples of the rubber latex used here include hydrogenated acrylonitrile-butadiene rubber latex, acrylonitrile-butadiene latex, isoprene rubber latex, urethane rubber latex, styrene-butadiene rubber latex, vinyl pyridine-styrene-butadiene rubber latex, and chloroprene rubber. There are latex, butadiene rubber latex, chlorosulfonated polyethylene latex, etc., and these are used alone or in combination. In particular, when the carbon fiber cord for rubber reinforcement of the present invention is used for hoses, belts, etc., hydrogenated acrylonitrile-butadiene rubber latex, acrylonitrile-butadiene latex, isoprene rubber latex, urethane rubber latex, chloroprene rubber latex, vinyl pyridine- It is preferably any one or more rubber latex selected from the group of styrene-butadiene rubber latex and chlorosulfonated polyethylene latex. Further, the latex is preferably of the same type as the matrix rubber of the fiber reinforced rubber material. For example, when hydride acrylonitrile-butadiene rubber is used as the matrix rubber, the latex type in the production method of the present invention is selected. , Hydrogenated acrylonitrile-butadiene rubber latex is preferably contained. The solid content weight ratio of the hydrogenated acrylonitrile butadiene rubber latex in the latex is preferably 50% by weight or more. If it is not the same type as the matrix rubber, it is preferable to use vinylpyridine-styrene-butadiene rubber latex or acrylonitrile-butadiene rubber.
さらには、上記のレゾルシン・ホルマリン・ラテックス(RFL)を使用する際には、架橋剤を併用することも好ましい。好ましく添加される架橋剤としては、アミン、エチレン尿素、ブロックポリイソシアネート化合物などが例示されるが、処理剤の経時安定性、前処理剤との相互作用などを踏まえ、ブロックドポリイソシアネート化合物が好ましく用いることができる。ブロックドポリイソシアネート化合物などの架橋剤の添加率は、レゾルシン・ホルマリン・ゴムラテックス(RFL)に対して0.5〜40重量%、好ましくは、10〜30重量%の範囲であるものが好ましい。添加量を増やすことにより通常は接着力が向上するが、逆に添加量が多すぎると接着剤のゴムに対する相容性が低下し、ゴムとの接着力が低下する傾向があるためである。 Furthermore, when using the above-mentioned resorcin formalin latex (RFL), it is also preferable to use a cross-linking agent in combination. Examples of the cross-linking agent to be preferably added include amines, ethylene ureas, and blocked polyisocyanate compounds, but blocked polyisocyanate compounds are preferable in consideration of the stability of the treatment agent over time and the interaction with the pretreatment agent. Can be used. The addition rate of the cross-linking agent such as the blocked polyisocyanate compound is preferably in the range of 0.5 to 40% by weight, preferably 10 to 30% by weight, based on resorcin, formalin, and rubber latex (RFL). The adhesive strength is usually improved by increasing the addition amount, but conversely, if the addition amount is too large, the compatibility of the adhesive with the rubber tends to decrease, and the adhesive strength with the rubber tends to decrease.
また、ゴムラテックス成分を構成成分とする外層に存在する樹脂Bのさらに外側の最表面層に樹脂Cが存在することが好ましい。この樹脂Cとして、クロロスルホン化ポリエチレンまたはハロゲンを含有するポリマー系接着剤であることが好ましい。また樹脂Cとしては、ゴムを有機溶剤に溶解させたゴム糊や、クロロスルホン化ポリエチレンやハロゲン含有ポリマー系の溶剤系接着剤や水系接着剤を含有するものであることが好ましいが、特には水系の処理剤であることが好ましい。このような樹脂Cに用いることが可能な剤として市販されているもととしては、株式会社東洋化学研究所製の『メタロックF112』や、LORD社の『CHEMLOK CH233X』、『CHEMLOK CH238S』、『CHEMLOK CH8216』等が挙げられる。取扱い性の面から、水系接着剤であり、ハロゲン含有ポリマーとカーボンブラックと酸化亜鉛を含有する『CHEMLOK CH8216』が特に好ましく用いられる。これらの接着剤は、被着体のゴム中に拡散し、ゴムマトリックスの剛性や凝集力を向上させ、炭素繊維コードとの剛性の差異を低減させることで、より炭素繊維コードとゴムマトリックスとを一体化させ、接着力を向上させるものである。特には炭素繊維コードとゴムとの十分な接着力を得ることが困難なゴムマトリックスを使用する際に効果的である。なおこの樹脂Cは樹脂Bの外側に、最表面の層として存在する場合だけでなく、樹脂Bと混合して同じ層に存在する態様であることも好ましい。 Further, it is preferable that the resin C is present in the outermost outermost surface layer of the resin B existing in the outer layer containing the rubber latex component as a constituent component. The resin C is preferably a polymer-based adhesive containing chlorosulfonated polyethylene or halogen. The resin C preferably contains a rubber paste obtained by dissolving rubber in an organic solvent, a chlorosulfonated polyethylene, a halogen-containing polymer-based solvent-based adhesive, or a water-based adhesive, but is particularly water-based. It is preferable that it is a treatment agent for. Commercially available agents that can be used for such resin C include "Metallock F112" manufactured by Toyo Kagaku Kenkyusho Co., Ltd., "CHEMLOK CH233X", "CHEMLOK CH238S", and "CHEMLOK CH238S" manufactured by LORD. CHEMLOK CH8216 ”and the like. From the viewpoint of handleability, "CHEMLOK CH8216", which is a water-based adhesive and contains a halogen-containing polymer, carbon black, and zinc oxide, is particularly preferably used. These adhesives diffuse into the rubber of the adherend, improve the rigidity and cohesive force of the rubber matrix, and reduce the difference in rigidity from the carbon fiber cord, thereby further separating the carbon fiber cord and the rubber matrix. It is integrated to improve the adhesive strength. It is particularly effective when using a rubber matrix in which it is difficult to obtain sufficient adhesive strength between the carbon fiber cord and the rubber. It is preferable that the resin C is present not only on the outer side of the resin B as the outermost layer but also in the same layer mixed with the resin B.
本発明のゴム補強用炭素繊維処理コードを得るためには、樹脂Aに引き続き樹脂Bや樹脂Cを繊維に付着させるために、ローラーとの接触、若しくは、ノズルからの噴霧による塗布、または、溶液への浸漬などの手段を採用することが好ましい。また、繊維コードに対する樹脂Bの固形分付着量は、2.0重量%以上が好ましく、さらに好ましくは2.0〜6.0重量%の範囲にあるものがよい。さらに樹脂Cを用いる場合には、繊維コードに対する樹脂Cの固形分付着量は、3.0重量%以上が好ましく、さらには6〜20重量%、特には6〜18重量%の範囲が好ましく、さらには12重量%以下であることが好ましい。樹脂Bよりも樹脂Cの付着量が多いことが好ましい。 In order to obtain the carbon fiber treatment cord for rubber reinforcement of the present invention, in order to attach the resin B and the resin C to the fibers following the resin A, contact with a roller, application by spraying from a nozzle, or a solution. It is preferable to adopt a means such as immersion in. The amount of the solid content of the resin B attached to the fiber cord is preferably 2.0% by weight or more, more preferably 2.0 to 6.0% by weight. Further, when the resin C is used, the amount of the solid content of the resin C attached to the fiber cord is preferably 3.0% by weight or more, more preferably 6 to 20% by weight, and particularly preferably in the range of 6 to 18% by weight. Further, it is preferably 12% by weight or less. It is preferable that the amount of resin C adhered is larger than that of resin B.
繊維コードに対する固形分付着量を制御するためには、前記と同様に、圧接ローラーによる絞り、スクレバー等によるかき落とし、空気吹きつけによる吹き飛ばし、吸引、ビーターの手段により行うことができ、付着量を多くするためには複数回付着させてもよい。また処理条件としては、樹脂Bを含む溶液に浸漬させた後、100℃〜250℃の温度で60〜300秒間の乾燥、熱処理を行うことが好ましい。より好ましくは、100〜180℃の温度範囲で60〜240秒間乾燥し、次いで200〜245℃の温度で60〜240秒間の熱処理を行う。この乾燥・熱処理温度が低すぎるとゴム類との接着が不十分となる傾向にあり、また、乾燥・熱処理温度が高すぎるとRFLが高温下での空気酸化が促進され、接着活性が低下してしまう傾向がある。また、樹脂Bを含む溶液に浸漬させた後、80〜180℃の温度で60〜300秒間の乾燥、熱処理を行うことが好ましい。この乾燥・熱処理温度が低すぎると乾燥が不十分となり、工程通過性が悪化する傾向にあり、また、乾燥・熱処理温度が高すぎると接着成分が高温下で失活し、接着活性が低下してしまう傾向がある。 In order to control the amount of solids adhering to the fiber cord, it is possible to control the amount of solids adhering to the fiber cord by means of drawing with a pressure welding roller, scraping with a scrubber, blowing off with air blowing, suction, or a beater. In order to do so, it may be attached multiple times. As the treatment conditions, it is preferable to immerse the resin in a solution containing the resin B, and then dry and heat-treat at a temperature of 100 ° C. to 250 ° C. for 60 to 300 seconds. More preferably, it is dried in a temperature range of 100 to 180 ° C. for 60 to 240 seconds, and then heat-treated at a temperature of 200 to 245 ° C. for 60 to 240 seconds. If the drying / heat treatment temperature is too low, the adhesion to rubber tends to be insufficient, and if the drying / heat treatment temperature is too high, the RFL promotes air oxidation under high temperature and the adhesive activity decreases. It tends to end up. Further, it is preferable to perform drying and heat treatment at a temperature of 80 to 180 ° C. for 60 to 300 seconds after immersing in a solution containing the resin B. If the drying / heat treatment temperature is too low, the drying tends to be insufficient and the process passability tends to deteriorate. If the drying / heat treatment temperature is too high, the adhesive component is deactivated at a high temperature and the adhesive activity is lowered. It tends to end up.
最も好ましい使用形態としては、レゾルシン・ホルマリン・ゴムラテックス(RFL)を含む組成物である樹脂Bを2.0〜5.0重量%付着させた後、ハロゲン含有ポリマーとカーボンブラックと酸化亜鉛を含有する水系接着剤を樹脂Cとして、固形分量で3〜20重量%付着させることが好ましい。
このような本発明のゴム補強用炭素繊維コードは、ホツレ性、屈曲疲労性、初期伸びが大幅に改善されたゴム補強用炭素繊維コードであり、本ゴム補強用炭素繊維コードは、補強材として用いることにより物性の非常に優れた炭素繊維強化ゴム材料を得ることが出来る。
The most preferable form of use is to attach 2.0 to 5.0% by weight of resin B, which is a composition containing resorcin, formalin, and rubber latex (RFL), and then contain a halogen-containing polymer, carbon black, and zinc oxide. It is preferable to use the water-based adhesive as the resin C and attach it in an amount of 3 to 20% by weight in terms of solid content.
Such a carbon fiber cord for rubber reinforcement of the present invention is a carbon fiber cord for rubber reinforcement with significantly improved fraying property, bending fatigue property, and initial elongation, and the carbon fiber cord for rubber reinforcement can be used as a reinforcing material. By using it, a carbon fiber reinforced rubber material having very excellent physical properties can be obtained.
このような本発明のゴム補強用炭素繊維コードを補強材として含む炭素繊維強化ゴム材料では、その補強対象となるゴムとしては、アクリルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、水素化アクリロニトリルーブタジエンゴム、イソプレンゴム、ウレタンゴム、エチレン−プロピレンゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、多硫化ゴム、天然ゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム等を挙げることができる。特には本発明の製造方法は、水素化アクリロニトリルーブタジエン(H−NBR)ゴム用途に最適である。また上記ゴムには、主成分のゴムの他に、材料の改質等のため、カーボンブラック、シリカ等の無機充填剤、クマロン樹脂、フェノール樹脂等の有機充填剤、ナフテン系オイル等の軟化剤が含まれていてもよい。 In the carbon fiber reinforced rubber material containing the carbon fiber cord for rubber reinforcement of the present invention as a reinforcing material, the rubbers to be reinforced include acrylic rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, hydride acrylonitrile-butadiene rubber, and isoprene rubber. , Urethane rubber, ethylene-propylene rubber, chloroprene rubber, silicone rubber, styrene-butadiene rubber, polysulfide rubber, natural rubber, butadiene rubber, fluororubber and the like. In particular, the production method of the present invention is most suitable for hydrogenated acrylonitrile-butadiene (H-NBR) rubber applications. In addition to the main component rubber, the above rubber includes inorganic fillers such as carbon black and silica, organic fillers such as kumaron resin and phenol resin, and softeners such as naphthenic oil for modifying the material. May be included.
このような炭素繊維強化ゴム材料は、例えば、上記ゴム補強用炭素繊維コードを必要本数引き揃え、これをゴムで挟み込み、さらにプレス機等で加圧、加熱して成形することができるものであり、得られた炭素繊維強化ゴム材料は、屈曲変形などに対して優れた耐久性を発揮しその炭素繊維強化ゴム材料の具体例としては、ベルト、ホースなどを挙げることができる。 Such a carbon fiber reinforced rubber material can be formed, for example, by arranging the required number of carbon fiber cords for rubber reinforcement, sandwiching them with rubber, and further pressurizing and heating with a press machine or the like. The obtained carbon fiber reinforced rubber material exhibits excellent durability against bending deformation and the like, and specific examples of the carbon fiber reinforced rubber material include belts and hoses.
以下、実施例をあげて本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、本発明の実施例における評価は下記の測定法で行った。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. The evaluation in the examples of the present invention was carried out by the following measurement method.
(1)コードの重量(繊度)、コードの径(コードゲージ)、引張強力、引張伸び率(切断伸度)、0.3%伸長時の荷重
JIS L1017に準じて測定を行った。0.3%伸長時の荷重は、得られる応力―歪曲線から読み取った。
(1) Cord weight (fineness), cord diameter (cord gauge), tensile strength, tensile elongation (cutting elongation), load at 0.3% elongation The measurement was performed according to JIS L1017. The load at 0.3% elongation was read from the resulting stress-strain curve.
(2)曲げ強さ
ASTM D885、Stiffnessのタイヤコード測定方法に準じ、コード1本にて測定を行った。試験片長さは50mm、外側支点間距離(エッジスパン長)25mm、中間部の支点を移動させる試験速度は25mm/分の条件にて、3点曲げ装置を用いて実施した。応力は、以下の式で計算した。
曲げ強さ=曲げ荷重・8Lv/(π・D3) (数式2)
[但し、Lv:エッジスパン長、D;コードゲージ(コード径)を示す。]
(2) Flexural strength Measurement was performed with one cord according to the tire cord measuring method of ASTM D885 and Stiffness. The test piece length was 50 mm, the distance between the outer fulcrums (edge span length) was 25 mm, and the test speed for moving the fulcrum in the middle portion was 25 mm / min, using a three-point bending device. The stress was calculated by the following formula.
Flexural strength = bending load 8Lv / (π · D 3 ) (Formula 2)
[However, Lv: edge span length, D; cord gauge (cord diameter) is shown. ]
(3)コードの剥離接着力
ゴム補強用炭素繊維コードを約30mmの幅に隣接して並べて、ゴムから剥離する際の接着力で評価した。評価用ゴムとしては、下記配合組成で作製したH−NBRゴムを用いて、温度180℃で30分間、1MPaのプレス圧をかけて加硫した。また、剥離させたコードへのゴム付を評価した。
(配合組成)
水素化アクリロニトリルーブタジエンゴム:100部
カーボンブラック:50部
酸化亜鉛:5部
可塑剤TOTM:5部
ステアリン酸:0.5部
抗酸化剤(ナウガード445):1.5部
老化防止剤(ノクラックMBZ):1部
シリカ:8部
(3) Cord Peeling Adhesive Strength The carbon fiber cords for rubber reinforcement were arranged adjacent to each other with a width of about 30 mm, and evaluated by the adhesive strength when peeling from the rubber. As the evaluation rubber, H-NBR rubber prepared with the following composition was used and vulcanized by applying a press pressure of 1 MPa at a temperature of 180 ° C. for 30 minutes. In addition, the attachment of rubber to the peeled cord was evaluated.
(Mixed composition)
Hydrogenated acrylonitrile-butadiene rubber: 100 parts Carbon black: 50 parts Zinc oxide: 5 parts Plasticizer TOTM: 5 parts Stearic acid: 0.5 parts Antioxidant (Nowguard 445): 1.5 parts Anti-aging agent (Nocrack MBZ) ): 1 part silica: 8 parts
(4)コードの屈曲疲労性
接着処理済みの炭素繊維コードを、水素化アクリロニトリルーブタジエンゴムの巾50mm、長さ500mm、厚み2mmの2枚の未加硫ゴムシートに8本等間隔に埋包したのち、180℃の温度で、30分間、1MPaのプレス圧力で加硫し、ベルト状ゴム成型品を得た。次いで該ベルト状ゴム成型品に30kgの荷重をかけて直径50mmのローラーに取り付け、100℃の雰囲気下でローラー屈曲(接触)距離100mmで100rpmの往復運動をさせ、100,000回の繰返し屈曲を行ったのち、コードを取り出して残強力を測定し、屈曲疲労後の強力維持率を求めた。
(4) Flexibility of cords Eight carbon fiber cords that have been subjected to adhesive treatment are embedded in two unvulcanized rubber sheets of hydrogenated acrylonitrile-butadiene rubber with a width of 50 mm, a length of 500 mm, and a thickness of 2 mm at equal intervals. Then, it was vulcanized at a temperature of 180 ° C. for 30 minutes at a press pressure of 1 MPa to obtain a belt-shaped rubber molded product. Next, the belt-shaped rubber molded product is attached to a roller having a diameter of 50 mm by applying a load of 30 kg, and is reciprocated at 100 rpm at a roller bending (contact) distance of 100 mm in an atmosphere of 100 ° C., and is repeatedly bent 100,000 times. After that, the cord was taken out and the residual strength was measured to determine the strength maintenance rate after bending fatigue.
(5)ホツレ性
また、(4)の炭素繊維コードを埋法したベルト状ゴム成型体を1°傾けた状態で、切断し、コード中央で切断された部分の断面に露出した繊維コードの集束状態を目視および光学顕微鏡で観察してホツレ性を評価した。ホツレ性は以下の通り3段階で評価判定した。
[ホツレ性(屈曲疲労試験後)]
○:繊維コードのフィラメントが集束しており外観上の異常は認められず良好。
△:繊維コードの一部のフィラメントに集束不良箇所が見受けられる。
×:繊維コードのフィラメントに集束不良が発生しており、集束していない。
(5) Fraying property In addition, the belt-shaped rubber molded body in which the carbon fiber cord of (4) was embedded was cut at an angle of 1 °, and the fiber cord exposed on the cross section of the cut portion at the center of the cord was focused. The state was visually observed and observed with an optical microscope to evaluate the fraying property. The fraying property was evaluated and judged in three stages as follows.
[Fraying property (after flexion fatigue test)]
◯: The filament of the fiber cord is focused, and no abnormality in appearance is observed, which is good.
Δ: Poor focusing is observed on some filaments of the fiber cord.
X: The filament of the fiber cord has a poor focusing and is not focused.
[実施例1]
ソルビトールポリグリシジルエーテル構造を有するポリエポキシド化合物(デナコール EX−614B ナガセケムテックス製、濃度100%)55gに、界面活性剤としてジアルキルスルホコハク酸エステルナトリウム塩水溶液(ネオコールSW−C、第一工業製薬製、濃度70%)15gを加えて攪拌し、これを水353gに攪拌添加して溶解させた。ここに、官能基が3以上であるジメチルピラゾールブロック−HDIトリマーの縮合物(Trixene BI201、英国Baxenden製、濃度40%)228.0gを攪拌添加して、樹脂Aの水分散体を調整した。
レゾルシン/ホルマリン(R/F)のモル比が1/0.6であるレゾルシン−ホルマリン初期縮合物(スミカノール700S、住友化学製、濃度65%)19.8gを、水154.5gに10%苛性ソーダ水5.0gと20%アンモニア水19.9gを加えたアルカリ水溶液に溶解し、これにアクリロニトリル−ブタジエンゴムラテックス(NIPOL LX1562、日本ゼオン株式会社製、濃度41%)415gと水368.9gを添加した。この液に、37%ホルマリン水16.8gを添加し、20℃で48時間熟成して固形分濃度19.4%のRFL系接着処理剤を含む樹脂Bの水分散体を調整した。
[Example 1]
55 g of a polyepoxide compound having a sorbitol polyglycidyl ether structure (Denacol EX-614B, manufactured by Nagase ChemteX, concentration 100%) and an aqueous solution of dialkyl sulfosuccinate sodium salt (Neocol SW-C, manufactured by Daiichi Kogyo Pharmaceutical Co., Ltd., concentration) (70%) 15 g was added and stirred, and this was added to 353 g of water with stirring to dissolve it. To this, 228.0 g of a condensate of a dimethylpyrazole block-HDI trimmer having 3 or more functional groups (Trixene BI201, manufactured by Baxenden, UK, concentration 40%) was added with stirring to prepare an aqueous dispersion of resin A.
19.8 g of a resorcin-formalin initial condensate (Sumicanol 700S, manufactured by Sumitomo Chemical, concentration 65%) having a molar ratio of resorcin / formalin (R / F) of 1 / 0.6 was added to 154.5 g of water with 10% caustic soda. Dissolve in an alkaline aqueous solution containing 5.0 g of water and 19.9 g of 20% aqueous ammonia, and add 415 g of acrylonitrile-butadiene rubber latex (NIPOL LX1562, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., concentration 41%) and 368.9 g of water. did. To this solution, 16.8 g of 37% formalin water was added and aged at 20 ° C. for 48 hours to prepare an aqueous dispersion of resin B containing an RFL-based adhesive treatment agent having a solid content concentration of 19.4%.
8000dtex/12000フィラメントの炭素繊維(UTS50、東邦テナックス製)を1本用いて撚数60回/mのZ方向の片撚りを行い、炭素繊維撚糸コードを得た。この繊維コードをコンピュートリーター処理機(CAリッツラー製ディップコード処理機)を用いて5m/分の速度で給糸し、前記の樹脂A水分散体に6秒間浸漬した後、定長で120℃、120秒間の乾燥、次いで定長で235℃、60秒間の熱処理を行い、引き続き前記のRFL系接着処理剤を含む樹脂Bの水分散体に浸漬した後に、定長で160℃、120秒間の乾燥、次いで230℃、150秒間の熱処理を行い、さらにハロゲン含有ポリマーとカーボンブラックと酸化亜鉛を含有する固形分濃度30%の水系分散体(CHEMLOK CH8216、米国LOAD社製)に浸漬した後に、定長で150℃、120秒間の乾燥を行い、炭素繊維コードを得た。この炭素繊維コードには、炭素繊維撚糸コードに対して固形分換算で、エポキシ化合物およびイソシアネート化合物を構成成分とする樹脂Aが8.0重量%、RFL系接着処理剤を含む樹脂Bが3.5重量%、ハロゲン含有ポリマーとカーボンブラックと酸化亜鉛を含有する接着剤である樹脂Cが8.5%付着していた。得られた炭素繊維コードの製造条件と性能評価結果について、表1及び表2にまとめて示す。 A carbon fiber twisted cord was obtained by performing single twisting in the Z direction with a twist number of 60 times / m using one carbon fiber (UTS50, manufactured by Toho Tenax) of 8000 dtex / 12000 filament. This fiber cord was fed at a speed of 5 m / min using a computer processor (CA Ritzler dip cord processor), immersed in the above resin A aqueous dispersion for 6 seconds, and then at a constant length of 120 ° C. Drying for 120 seconds, then heat treatment at a constant length of 235 ° C. for 60 seconds, followed by immersion in the aqueous dispersion of resin B containing the RFL-based adhesive treatment agent, and then drying at a constant length of 160 ° C. for 120 seconds. Then, it is heat-treated at 230 ° C. for 150 seconds, and further immersed in an aqueous dispersion (CHEMLOK CH8216, manufactured by LOAD, USA) containing a halogen-containing polymer, carbon black and zinc oxide and having a solid content of 30%, and then having a constant length. The mixture was dried at 150 ° C. for 120 seconds to obtain a carbon fiber cord. The carbon fiber cord contains 8.0% by weight of resin A containing an epoxy compound and an isocyanate compound as constituents in terms of solid content with respect to the carbon fiber twisted yarn cord, and resin B containing an RFL-based adhesive treatment agent. 5% by weight, 8.5% of resin C, which is an adhesive containing a halogen-containing polymer, carbon black, and zinc oxide, was attached. The production conditions and performance evaluation results of the obtained carbon fiber cord are summarized in Tables 1 and 2.
[実施例2〜4、比較例1〜3]
撚糸条件、樹脂A水分散体の処理条件を表1に示す通り変更して処理した以外は、実施例1と同様に炭素繊維コードの接着処理を行った。得られた炭素繊維処理コードの製造条件と性能評価結果を表1及び表2にまとめて示す。
[Examples 2 to 4, Comparative Examples 1 to 3]
The carbon fiber cord was bonded in the same manner as in Example 1 except that the plying conditions and the treatment conditions for the aqueous resin A dispersion were changed as shown in Table 1. The manufacturing conditions and performance evaluation results of the obtained carbon fiber treatment cord are summarized in Tables 1 and 2.
[実施例5]
樹脂A水分散体の組成物として、ジメチルピラゾールブロック−HDIトリマーの縮合物(「BI201」)の代わりに、ε―カプロラクタムブロック―ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)(DM3031、明成化学工業株式会社製、濃度40%)を用いた以外は、実施例1と同様に炭素繊維コードの接着処理を行った。得られた炭素繊維コードの製造条件と性能評価結果を表1及び表3に示す。
[Example 5]
As the composition of the resin A aqueous dispersion, instead of the condensate of dimethylpyrazole block-HDI trimmer (“BI201”), ε-caprolactam block-diphenylmethane diisocyanate (MDI) (DM3031, manufactured by Meisei Chemical Works, Ltd., concentration 40). %) Was used, and the carbon fiber cord was bonded in the same manner as in Example 1. Tables 1 and 3 show the production conditions and performance evaluation results of the obtained carbon fiber cord.
[実施例6]
樹脂BのRFL系接着処理剤処理の後、ハロゲン含有ポリマーとカーボンブラックと酸化亜鉛を含有する接着剤を処理しなかった以外は、実施例1と同様に炭素繊維コードの接着処理を行った。得られた炭素繊維コードの製造条件と性能評価結果を表1及び表3に示す。
[Example 6]
After the RFL-based adhesive treatment of the resin B, the carbon fiber cord was bonded in the same manner as in Example 1 except that the adhesive containing the halogen-containing polymer, carbon black and zinc oxide was not treated. Tables 1 and 3 show the production conditions and performance evaluation results of the obtained carbon fiber cord.
[比較例4]
樹脂A水分散体の代わりとして、樹脂Bの固形分濃度19.4%のRFL系接着処理剤を用いた以外は、実施例1と同様に炭素繊維コードの製造条件と性能評価結果を表1及び表3に示す。
[Comparative Example 4]
Table 1 shows the production conditions and performance evaluation results of the carbon fiber cords in the same manner as in Example 1 except that an RFL-based adhesive treatment agent having a solid content concentration of resin B of 19.4% was used instead of the aqueous dispersion of resin A. And shown in Table 3.
本発明の実施例1〜6は、比較例に曲げ強さが高く、屈曲疲労性に優れるとともに耐ホツレ性も良好であった。 In Examples 1 to 6 of the present invention, the bending strength was high, the bending fatigue property was excellent, and the fray resistance was also good as compared with the comparative examples.
本発明によれば、ホツレ性が大幅に改良され、ゴムとの接着性、屈曲疲労性、耐久性に優れ、伝動ベルトの心線として好適に用いられる炭素繊維コードを提供することができ、炭素繊維であるにも関わらずホツレ性や屈曲疲労性が良好で、摩擦伝動ベルトや歯付ベルトの心線として好適に用いることができる。 According to the present invention, it is possible to provide a carbon fiber cord which is significantly improved in fraying property, has excellent adhesiveness to rubber, bending fatigue, and durability, and is suitably used as a core wire of a transmission belt. Although it is a fiber, it has good fraying property and bending fatigue property, and can be suitably used as a core wire of a friction transmission belt or a toothed belt.
Claims (4)
3点曲げ強さ=曲げ荷重・8Lv/(π・D 3 )
[但し、Lv:エッジスパン長、D;コードゲージ(コード径)。] A carbon fiber cord for rubber reinforcement in which a resin is adhered to the surface of a carbon fiber bundle, and a polymer adhesive in which resin C is present in the outermost surface layer of the carbon fiber cord for rubber reinforcement and the resin C contains halogen. The following 3 was measured under the conditions that the resin C contained carbon black and zinc oxide, the distance between the outer fulcrums (edge span length) of the carbon fiber cord for rubber reinforcement was 25 mm, and the test speed was 25 mm / min. A carbon fiber cord for rubber reinforcement, characterized in that the point bending strength is 20 MPa or more.
3-point bending strength = bending load 8Lv / (π · D 3 )
[However, Lv: edge span length, D; cord gauge (cord diameter). ]
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