ゴム補強用炭素繊維コードの製造方法およびゴム補強用炭素繊維コード
【課題】製造工程において炭素繊維の損傷を大幅に抑制しつつ、炭素繊維の保有する各特性を十分に発現できるゴム補強用炭素繊維コードの製造方法とゴム補強用炭素繊維コードを提供する。
【解決手段】炭素繊維束１を樹脂組成物処理液４の含浸浴槽５内の含浸ロール６に通して、炭素繊維束１に樹脂組成物処理液４を含浸し、次いで、含浸した直後の湿潤状態にある炭素繊維束１の周囲に、第１カバーリング部７において、炭素繊維以外の他の繊維として例えばポリアミド繊維８を一方向に巻き付け、次いで、第２カバーリング部１５において、ポリアミド繊維８’を反対方向の他方向に巻き付け、しかる後、乾燥炉２０、熱処理炉２１において、乾燥および熱処理を行なう。
【解決手段】炭素繊維束１を樹脂組成物処理液４の含浸浴槽５内の含浸ロール６に通して、炭素繊維束１に樹脂組成物処理液４を含浸し、次いで、含浸した直後の湿潤状態にある炭素繊維束１の周囲に、第１カバーリング部７において、炭素繊維以外の他の繊維として例えばポリアミド繊維８を一方向に巻き付け、次いで、第２カバーリング部１５において、ポリアミド繊維８’を反対方向の他方向に巻き付け、しかる後、乾燥炉２０、熱処理炉２１において、乾燥および熱処理を行なう。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気入りタイヤ、ベルト、ホースなどの分野で使用されているゴム補強用炭素繊維コードに関し、炭素繊維束をベース素材とし、特に炭素繊維自身の保有する各特性を十分に発現することのできるゴム補強用炭素繊維コードの製造方法とゴム補強用炭素繊維コードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ゴム補強用繊維コードは、その発展過程の中でレーヨン繊維、ポリアミド繊維、そしてスチール繊維と進化を遂げ現在に至っている。近年、これまでのゴム補強繊維とは異なるアラミド繊維（芳香族ポリアミド繊維）や炭素繊維などへの展開が図られている。その中でも炭素繊維は、一般に出発原料の違いからＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維に大別され、それぞれの特性も繊維も大きく異なり、補強用材料として活用する場合はその特性面からＰＡＮ系炭素繊維の使用が主である。そのＰＡＮ系炭素繊維は、高強度、高弾性、耐疲労特性等の点で極めて優れた特性を有する。以下の記述で炭素繊維と表示するのはＰＡＮ系炭素繊維を指すこととする。しかしながら、この炭素繊維は、極めて小さい伸び特性や単繊維が非常に脆くて製造工程中におけるガイドロール、ガイドピン等との接触によって非常に損傷を受けやすいことなどの点や、固有の強度特性の発現が難しいことから、汎用性のあるゴム補強用コードとしては実際の使用に至っていないのが実情である。
【０００３】
炭素繊維をゴム補強用繊維として活用することを目指した研究としては、炭素繊維の界面における改質（例えば接着性）に絞られたものが大部分を占めてきた（例えは、特許文献１参照）。
【０００４】
加工面の研究においては、炭素繊維から成る糸にポリマーを含浸して、ポリマーを含浸した糸をノズルに通して、糸を全長にわたって一様な横断面積とし、糸の横断面にポリマーを均質に分散させた高負荷に耐える糸を得る方法が知られている（特許文献２）。しかしながら、ノズルを通すことによって単繊維の損傷を招き、コード特性の発現に悪影響を及ぼし、また、損傷により欠落した単繊維の一部がノズルに詰まるといった製造上の問題もある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−８９８７７号公報
【特許文献２】特表２００２−５４０３００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者は、このような状況の下で、炭素繊維の界面における問題はこれまでの研究開発で一定の水準にまで達しているものと考え、加工面から炭素繊維束のコードの構造に工夫を加えることによって、ゴム補強用繊維コードとしての高強度の発現、耐久性の向上を目指して研究を重ねた。その結果、本発明者は、加工方法の工夫によって、単繊維の損傷を抑制しつつ、炭素繊維の有する高強度、高弾性、耐疲労特性などの機械的特性を高いレベルに引き上げることに成功し、本発明の完成に至ったものである。
【０００７】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、炭素繊維の損傷を大幅に抑制しながら、炭素繊維の有する各特性を十分に発現することのできるゴム補強用炭素繊維コードの製造方法とゴム補強用炭素繊維コードを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係るゴム補強用炭素繊維コードの製造方法は、樹脂組成物処理液を含浸した後の湿潤状態にある炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を巻き付け、しかる後熱処理を行なうことを特徴とするものである。ここで炭素繊維はＰＡＮ系炭素繊維を指す。樹脂組成物処理液としては、例えば、レゾルシン・ホルマリン・ラテックス（以下、「ＲＦＬ」と略する）処理液が用いられる。また、炭素繊維以外の他の繊維としては、レーヨン、ナイロン、ポリエステルなどの合成繊維又は天然繊維を用いることができる。
【０００９】
炭素繊維束は、通常１０００本〜数万本の炭素繊維の単繊維が束の形で一つにまとめられたものである。炭素繊維の固有の特性の向上を図る１つ目の要因は、炭素繊維束の内部の単繊維間に、樹脂組成物をいかに均一に含浸させるかである。また、２つ目の要因は、単繊維毎に掛かる応力負荷を等しく一様にすることである。３つ目の要因は、加工時の単繊維の損傷をできるだけ抑制することである。
【００１０】
炭素繊維の破断伸度は、１．７％程度と極めて小さい。このことは、炭素繊維束の内部で応力の単繊維間伝播が適切に行なわれなければ、炭素繊維束内部で応力が大きく掛かった単繊維から順に徐々に破壊していくことを意味し、本体炭素繊維束が全体として発揮すべき強度の発現まで至らないことになる。これを言い換えると、単繊維にある応力が掛かった場合、各単繊維に等しく同程度の伸びが発生すれば、炭素繊維束全体の破断強度が飛躍的に向上することになる。
【００１１】
請求項１に係るゴム補強用炭素繊維コードの製造方法によれば、樹脂組成物処理液を含浸した後の湿潤状態にある炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を巻き付け、同巻き付け力によって、炭素繊維束中に含浸した樹脂組成物処理液を単繊維間に均一に充填することができる。すなわち、同単繊維間に存在する空間を樹脂組成物処理液で埋め尽くすことができる。また、余分の樹脂組成物処理液は炭素繊維束の内部から外皮表面へ絞出して除去することができる。これによって、適正量の樹脂組成物処理液を炭素繊維束の内部の単繊維間に均一に充填配置することができる。これによって、コード内部における単繊維間にかかる応力負荷を等しく一様にし、応力伝播を理想の形に近付けることができる。
【００１２】
また、炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を巻き付けることで、コードの製造工程中において、ガイドロール、ガイドピン等との接触から炭素繊維束を保護し、炭素繊維の損傷を抑制することができる。
【００１３】
さらには、炭素繊維束を芯材としてその周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を巻き付けることで、同巻き付け力によって炭素繊維束を実質的に断面真円状に整えることができる。そして、その後の熱処理によって、単繊維間に樹脂組成物が均一に充填配置され、かつ、断面が実質的に真円状の炭素繊維コードが得られる。得られた炭素繊維コードは、ゴムとの接着性が良好であると共に、ゴムとの一体加硫成形により、炭素繊維が保有する高強度、高弾性、耐疲労特性などの固有の特性を最大限に発現させることができる。
【００１４】
巻き付けに必要な繊維の太さは、当該繊維そのものが最終的にコードとしての強度に寄与する必要はなく、炭素繊維束中の単繊維がガイドローラ等との接触による脱落あるいは折損などから保護する観点と、炭素繊維束を周囲から巻き締めるに要する力に耐えられる太さを有すれば良い。例えば、繊度が１０dtex（デシテックス）程度の繊維であれば良い。
【００１５】
本発明の請求項２に係るゴム補強用炭素繊維コードの製造方法は、炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を所定の張力で巻き付けることを特徴とするものである。
【００１６】
所定の張力で巻き付けることで、炭素繊維束を外周からより締め付ける力が発生し、含浸した樹脂組成物処理液が炭素繊維束の内部を移動して、単繊維間の未含浸部分へ確実に浸透する。これにより樹脂組成物処理液が隙間なく充填される。また、余分の樹脂組成物処理液をより効果的に炭素繊維束の内部から表面へ絞出できる。これらによって、より適正量の樹脂組成物処理液を炭素繊維束の内部の単繊維間に均一に充填配置し、また、炭素繊維束全体の断面をより真円状とする。
【００１７】
巻き付け時の張力は、０．１〜５ｍｇ／dtex、好ましくは０．２〜１ｍｇ／dtexである。ここで使用する張力の単位は、糸の大きさで影響を受けるため、糸にその長手方向に掛る張力荷重（ｍｇ）を糸の繊度（dtex）で割った値を使用した。
【００１８】
本発明の請求項３に係るゴム補強用炭素繊維コードの製造方法は、炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を巻き付け密度が粗になるように巻き付けることを特徴とするものである。巻き付け密度が粗になるように巻き付けることで、炭素繊維束コードとゴムとの接着性がより向上する。
【００１９】
巻き付け方向は、左巻き、右巻きのいずれか一方のみの巻き付けと、互いに反対方向の二重巻き付けがあるが、好ましくは反対方向二重巻き付けが良い。なお、二重巻き付けとする場合には、２番目の巻き付け張力を１番目の巻き付け張力と同等とする。
【００２０】
本発明の請求項４に係るゴム補強用炭素繊維コードの製造方法は、炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を巻き付け密度が２００〜２０００回／ｍとなるように巻き付けることを特徴とするものである。
【００２１】
巻き付ける繊維は最終的にコードとしての強度に寄与する必要はないことから、一方向のみの巻き付けの場合は、巻き付け密度を５００〜２０００回／ｍとすること、二方向の巻き付けの場合は、片側の巻き付け密度を２００〜１０００回／ｍとすることが好ましい。
【００２２】
本発明の請求項５に係るゴム補強用炭素繊維コードの製造方法は、炭素繊維以外の他の繊維としてポリアミド繊維を用いることを特徴とするものである。ポリアミド繊維には、使用実績に優れたナイロンなどが含まれる。
【００２３】
本発明の請求項６に係るゴム補強用炭素繊維コードの製造方法は、炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を一方向に巻き付けた後、その上から炭素繊維以外の他の繊維を他方向に巻き付けることを特徴とするものである。
【００２４】
本発明の請求項７に係るゴム補強用炭素繊維コードの製造方法は、炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を巻き付けた後に炭素繊維束の表面に絞出される余分の樹脂組成物処理液を高圧空気で除去することを特徴とするものである。余分の樹脂組成物処理液を高圧空気で除去することにより、単繊維を損傷させることなく、余分の樹脂組成物処理液を効率よく除去することができる。
【００２５】
本発明の請求項８に係るゴム補強用炭素繊維コードは、樹脂組成物が含浸された炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維が巻き付けられていることを特徴とするものである。
【００２６】
樹脂組成物が含浸された炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維が巻き付けられていることにより、炭素繊維束の一体性が向上し、炭素繊維の保有する高強度、高弾性率、耐疲労強度などの固有の特性を最大限に発現することができる。樹脂組成物の含浸量は、炭素繊維束１００重量部に対し、５〜４０重量部、好ましくは１０〜３０重量部の範囲で選択される。
【００２７】
本発明の請求項９に係るゴム補強用炭素繊維コードは、炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維が粗に巻き付けられていることを特徴とするものである。炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維が粗に巻き付けられることにより、炭素繊維とゴムとの接着性、一体性がより一層良好なものとなる。
【００２８】
本発明の請求項１０に係るゴム補強用炭素繊維コードは、炭素繊維束の断面が実質的に真円状であることを特徴とするものである。炭素繊維束の断面が実質的に真円状であることにより、炭素繊維束の一体性が向上し、炭素繊維の保有する高強度、高弾性率、耐疲労強度などの固有の特性を最大限に発現することができる。
【００２９】
本発明の請求項１１に係るゴム補強用炭素繊維コードは、請求項９記載のゴム補強用炭素繊維コードの複数本をそれぞれ下撚りし、下撚りした前記複数本のゴム補強用炭素繊維コードを上撚りしながら合糸して得られることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように、本発明に係るゴム補強用炭素繊維コードの製造方法によれば、樹脂組成物処理液を含浸した後の湿潤状態にある炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を巻き付けるようにしたから、同巻き付け力によって炭素繊維束が外周から締め付けられ、炭素繊維束中に含浸した樹脂組成物処理液を単繊維間に均一に充填すると共に余分な樹脂組成物を炭素繊維束の表面へ絞出して除去することができ、また、同巻き付け力によって炭素繊維束を実質的に断面真円状に形を整え、その後の熱処理によって、単繊維間に樹脂組成物が均一に充填配置され、かつ、断面が実質的に真円状のゴム補強用炭素繊維コードを得ることができる。これによって、コード内部における単繊維間にかかる応力伝播を理想の形に近付けることができ、炭素繊維の保有する高強度、高弾性、耐疲労特性等の固有の特性を最大限に発現させることのできるゴム補強用炭素繊維コードを得ることができる。
【００３１】
また、本発明に係るゴム補強用炭素繊維コードの製造方法によれば、樹脂組成物処理液を含浸した後の湿潤状態にある炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を巻き付けることによって、炭素繊維コードの製造工程中における単繊維の損傷を飛躍的に抑制することができる。これによって、炭素繊維コードとゴムとの接着性を良好なものとすることができる。さらに、単繊維の損傷を抑制するから、損傷した単繊維部分が粉塵となって飛散したり、作業環境が悪化することを良好に防止できる。
【００３２】
また、本発明に係るゴム補強用炭素繊維コードによれば、樹脂組成物が含浸された炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維が巻き付けられるので、炭素繊維コードとゴムとの接着性が飛躍的に高まり、炭素繊維コードのもつ固有の特性を最大限に発現できる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下に、本発明に係る実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は本発明に係るゴム補強用炭素繊維コードを得るための製造ラインを示す説明図である。
【００３４】
本発明に係るゴム補強用炭素繊維コードは、樹脂組成物処理液を含浸した後の湿潤状態にある炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を巻き付けることによって、樹脂組成物処理液を炭素繊維束の内部の単繊維間および炭素繊維束の外皮に対し均一にして最適量を付与せしめ、その後に熱処理を加えることで、高強度と高弾性および耐疲労特性を最大限に発現せんとするものである。
【００３５】
まず、炭素繊維束について説明すると、炭素繊維束１は、図２に示すように、極細状の炭素繊維（単繊維）２を数千本単位で束状にしたもので、ＲＦＬ処理剤（樹脂組成物処理液）を含浸させて、熱処理を加えて一体化させるようになっている。本実施形態の場合、繊度が１０dtex（デシテックス）程度の炭素繊維を３０００本束状にしたものが用いられる。炭素繊維束１には全体に１０回／ｍ程度の撚りが掛けられている。かかる炭素繊維束１は、図１に示すように、ボビン（図示せず）に巻かれた状態でクリールスタンド３にセットされる。そして、ボビン巻きされた炭素繊維束１は、一定張力でボビンから引き出され、ＲＦＬ処理剤４が充填された含浸処理浴槽５内の含浸ロール６に導かれ、炭素繊維束１の内部にＲＦＬ処理剤４が含浸される。
【００３６】
含浸ロール６の凹状のガイド溝６ａに導かれる炭素繊維束１は、含浸ロール６にガイドされる間、断面が扁平状になる。ガイド溝６ａの炭素繊維束１と接触する内周面をフラット面とすることにより、炭素繊維束１中に含まれる各炭素繊維がＲＦＬ処理剤４と十分に接触して、ＲＦＬ処理剤４が炭素繊維束１中に十分に含浸するように工夫されている。
【００３７】
ＲＦＬ処理剤４が含浸された直後の炭素繊維束１は、含浸ロール６により進行方向を上向きに変え、最初の第１カバーリング部７に導かれる。第１カバーリング部７は、炭素繊維以外の他の繊維（図示例ではポリアミド繊維）８をカバーリング糸として炭素繊維束１を中心にしてその周囲に一定の張力および一定のピッチで一方向（図１のＡ方向）に巻き付けるもので、図４に示すように、支持部の上に中空なスピンドル１１が回転自在に支持され、このスピンドル１１にはボビン（いわゆるＨボビン）１２が取り付けられ、ベルト１３によってスピンドル１１およびボビン１２が同時に同一方向に回転するようになっている。ボビン１２にはポリアミド繊維８が巻回されている。そして、スピンドル１１の貫通孔（直径５ｍｍ程度）１１ａを通って炭素繊維束１が上向きに進行するのに合わせて、ボビン１２のポリアミド繊維８がボビン１２の回転と共に炭素繊維束１の周囲に３６０°回転して、炭素繊維束１の周囲にポリアミド繊維８が一定の張力および一定のピッチで一方向に巻き付くようになっている。
【００３８】
図６の（イ）に、炭素繊維束１にポリアミド繊維８が一定のピッチで一方向に巻き付けられた例を示す。本実施形態では、ポリアミド繊維８の、炭素繊維束１に対する巻き付け密度を１０００回／ｍとした。なお、同巻き付け密度は、炭素繊維束１の供給速度、ボビン１２の回転速度のいずれか一方又は両方の設定を変更することによって、自由に変更可能である。
【００３９】
湿潤状態にある炭素繊維束は、加工工程中にガイドローラあるいはガイドピンを経由する度に、ローラ面に炭素繊維束がＲＦＬ処理液を介して付着しやすいことから、繊維束表面において多くの単繊維の損傷が生じるおそれがある。これに対し、本実施形態においては、炭素繊維束１の周囲をポリアミド繊維８により一定のピッチでカバーリングすることから、炭素繊維と次の第１ガイド部１４のローラ面との間にポリアミド繊維８が介在して、第１ガイド部１４のローラ面が炭素繊維そのものに直接接触することが少なくなる。また、炭素繊維束１をカバーリングするポリアミド繊維８が炭素繊維束１の結束力を高めるので、これらの相乗作用によって、炭素繊維束１に含まれる各炭素繊維２を損傷から防護する機能を付与する。この点で、炭素繊維束１の最終のコード特性に大きな利点をもたらすことになる。
【００４０】
なお、ＲＦＬ処理剤４の含浸処理前に炭素繊維束１の各単繊維の表面処理（ＲＦＬ処理剤との接着性を高めるような粗面処理など）を行なう場合は、含浸処理浴槽５内に浸漬する前の工程として、単独で表面処理を完了させておく。あるいは、表面処理とＲＦＬ処理液の含浸処理を同一工程内で連続的に行なうようにすることも可能である。
【００４１】
第１ガイド部１４の直上には、第２カバーリング部１５が配置されている。第２カバーリング部１５は、第１カバーリング部７とは反対方向（図１のＢ方向）に、炭素繊維以外の他の繊維（図示例ではポリアミド繊維）８’をカバーリング糸として炭素繊維束１を中心にしてその周囲に一定の張力および一定のピッチで他方向に巻き付けるようになっている。第２カバーリング部１５の構造は、第１カバーリング部７で説明したように、図４に示すような中空のスピンドル１１、ボビン１２、ベルト１３から構成され、スピンドル１１の貫通孔１１ａを通って炭素繊維束１が図１の上向きに進行するのに合わせて、ボビン１２のポリアミド繊維８’がボビン１２の回転と共に炭素繊維束１の周囲に一定の張力および一定のピッチで、ポリアミド繊維８とは反対方向（図１のＢ方向）に巻き付くようになっている。
【００４２】
図６の（ロ）に、炭素繊維束１にポリアミド繊維８’が一定のピッチで他方向に巻き付けられた例を示す。本実施形態では、ポリアミド繊維８’の、炭素繊維束１に対する巻き付け密度を１０００回／ｍとした。なお、同巻き付け密度は、炭素繊維束１の供給速度、ボビン１２の回転速度のいずれか一方又は両方の設定を変更することによって、自由に変更可能である。また、ポリアミド繊維８’に掛る張力は、炭素繊維束１に含浸されたＲＦＬ処理剤４の残存量に合わせて調整する。
【００４３】
炭素繊維束１に２つのポリアミド繊維８、８’を互いに反対方向に巻き付けることにより、炭素繊維束１の中心に向けて炭素繊維束１を絞る力が均等に作用し、含浸処理浴槽５内で多量に含浸されたＲＦＬ処理剤４の余分な量を炭素繊維束１の表皮に適切に絞出して、図５に示すように、ＲＦＬ処理剤４を炭素繊維束１の内部の単繊維間および外皮に対し均一にして最適量に付与することができる。絞出された余分なＲＦＬ処理剤４は、直上の第２ガイド部１６とその上方のガイドローラ１８との間に配置された高圧空気吹付ノズル１７からの高圧空気の吹き付けにより吹き飛ばされ、炭素繊維束１から除去される。炭素繊維束１の表皮に絞出された余分なＲＦＬ処理剤４をこすり取ろうとすれば、表皮の単繊維に損傷を与えるので、接触せずに、高圧空気を吹き付けて、同余分なＲＦＬ処理剤４を、表皮の単繊維に損傷を与えることなく、除去するようにした。
【００４４】
高圧空気吹付ノズル１７の直上のガイドローラ１８により、炭素繊維束１は、進行方向を水平に変え、乾燥炉１９に導かれる。乾燥炉１９内は、炉内温度が１００〜１２０℃の範囲に設定され、炉内に約１分間滞留させることにより、炭素繊維束１の内部に存在する水分を除去する。その後、引き続き、炭素繊維束１の内部のＲＦＬ処理剤４の熱処理を行なうため、ガイドローラ１８、１８で反転し、熱処理炉２０に導かれる。熱処理炉２０内は、炉内温度が２００〜２４０℃の範囲に保たれ、炉内に約３０秒間滞留させることにより、炭素繊維束１の内部のＲＦＬ処理剤４の熱処理を十分に行なう。
【００４５】
熱処理を終えた炭素繊維束１は、ガイドローラ１８を経て反転し、ゴム補強用炭素繊維コード２１として、巻取りボビン２２に巻取りされる。
【００４６】
かくして、本製造方法によって、ＲＦＬ処理剤４が炭素繊維束１の内部の単繊維間および外皮に対し均一にして最適量に付与され、高強度と高弾性および耐疲労特性を最大限に発現し得るゴム補強用炭素繊維コード２１が得られる。
【００４７】
本製造方法によって得られたゴム補強用炭素繊維コード２１は、最終的にゴムと一体加硫成型することによって、空気入りタイヤやベルトに供される。
【００４８】
最終的にゴムと一体成型されるゴム補強用炭素繊維コードの太さは、本製造方法によって得られたゴム補強用炭素繊維コードを複数本合糸して使用することが考えられる。その場合、各々の炭素繊維コードを予め下撚りを与えて、その後に、下撚りした各々の炭素繊維コードに上撚りを加えて合糸し、コードとすることが考えられる。
【００４９】
また、本製造方法で得られたゴム補強用炭素繊維コードの使用形態としては、これを高次加工した織物や編物の形で使用されることも想定される。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の製造方法で製造されたゴム補強用炭素繊維コードは、タイヤ、ベルト、ホースなどの分野で使用されているゴム補強用の炭素繊維コードとして、あるいは高次加工した織物や編物用の炭素繊維コードとしても、幅広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態を示すもので、ゴム補強用炭素繊維コードの製造ラインを示す説明図である。
【図２】炭素繊維束を示す要部拡大図である。
【図３】図１の製造ラインにおける含浸処理浴槽内の含浸ロールの断面を示す要部断面図である。
【図４】ゴム補強用炭素繊維コードの製造ラインに用いられるカバーリング部を示す正面図である。
【図５】図１の製造ラインで製造されたゴム補強用炭素繊維コードの要部拡大断面図である。
【図６】（イ）は炭素繊維束に炭素繊維以外の他の繊維を一方向に巻き付けた状態を示す要部拡大斜視図、（ロ）は炭素繊維束に炭素繊維以外の他の繊維を一方向およびこれと反対方向にそれぞれ巻き付けた状態を示す要部拡大斜視図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 炭素繊維束
２ 炭素繊維（単繊維）
３ クリールスタンド
４ ＲＦＬ処理剤（樹脂組成物処理液）
５ 含浸処理浴槽
６ 含浸ロール
６ａ ガイド溝
７ 第１カバーリング部
８，８’ ポリアミド繊維（炭素繊維以外の他の繊維）
１１ スピンドル
１２ ボビン
１３ スピンドルの貫通孔
１４ 第１ガイド部
１５ 第２カバーリング部
１６ 第２ガイド部
１７ 高圧空気吹付ノズル
１８ ガイドローラ
１９ 乾燥炉
２０ 熱処理炉
２１ ゴム補強用炭素繊維コード
２２ 巻取りボビン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気入りタイヤ、ベルト、ホースなどの分野で使用されているゴム補強用炭素繊維コードに関し、炭素繊維束をベース素材とし、特に炭素繊維自身の保有する各特性を十分に発現することのできるゴム補強用炭素繊維コードの製造方法とゴム補強用炭素繊維コードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ゴム補強用繊維コードは、その発展過程の中でレーヨン繊維、ポリアミド繊維、そしてスチール繊維と進化を遂げ現在に至っている。近年、これまでのゴム補強繊維とは異なるアラミド繊維（芳香族ポリアミド繊維）や炭素繊維などへの展開が図られている。その中でも炭素繊維は、一般に出発原料の違いからＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維に大別され、それぞれの特性も繊維も大きく異なり、補強用材料として活用する場合はその特性面からＰＡＮ系炭素繊維の使用が主である。そのＰＡＮ系炭素繊維は、高強度、高弾性、耐疲労特性等の点で極めて優れた特性を有する。以下の記述で炭素繊維と表示するのはＰＡＮ系炭素繊維を指すこととする。しかしながら、この炭素繊維は、極めて小さい伸び特性や単繊維が非常に脆くて製造工程中におけるガイドロール、ガイドピン等との接触によって非常に損傷を受けやすいことなどの点や、固有の強度特性の発現が難しいことから、汎用性のあるゴム補強用コードとしては実際の使用に至っていないのが実情である。
【０００３】
炭素繊維をゴム補強用繊維として活用することを目指した研究としては、炭素繊維の界面における改質（例えば接着性）に絞られたものが大部分を占めてきた（例えは、特許文献１参照）。
【０００４】
加工面の研究においては、炭素繊維から成る糸にポリマーを含浸して、ポリマーを含浸した糸をノズルに通して、糸を全長にわたって一様な横断面積とし、糸の横断面にポリマーを均質に分散させた高負荷に耐える糸を得る方法が知られている（特許文献２）。しかしながら、ノズルを通すことによって単繊維の損傷を招き、コード特性の発現に悪影響を及ぼし、また、損傷により欠落した単繊維の一部がノズルに詰まるといった製造上の問題もある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−８９８７７号公報
【特許文献２】特表２００２−５４０３００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者は、このような状況の下で、炭素繊維の界面における問題はこれまでの研究開発で一定の水準にまで達しているものと考え、加工面から炭素繊維束のコードの構造に工夫を加えることによって、ゴム補強用繊維コードとしての高強度の発現、耐久性の向上を目指して研究を重ねた。その結果、本発明者は、加工方法の工夫によって、単繊維の損傷を抑制しつつ、炭素繊維の有する高強度、高弾性、耐疲労特性などの機械的特性を高いレベルに引き上げることに成功し、本発明の完成に至ったものである。
【０００７】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、炭素繊維の損傷を大幅に抑制しながら、炭素繊維の有する各特性を十分に発現することのできるゴム補強用炭素繊維コードの製造方法とゴム補強用炭素繊維コードを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係るゴム補強用炭素繊維コードの製造方法は、樹脂組成物処理液を含浸した後の湿潤状態にある炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を巻き付け、しかる後熱処理を行なうことを特徴とするものである。ここで炭素繊維はＰＡＮ系炭素繊維を指す。樹脂組成物処理液としては、例えば、レゾルシン・ホルマリン・ラテックス（以下、「ＲＦＬ」と略する）処理液が用いられる。また、炭素繊維以外の他の繊維としては、レーヨン、ナイロン、ポリエステルなどの合成繊維又は天然繊維を用いることができる。
【０００９】
炭素繊維束は、通常１０００本〜数万本の炭素繊維の単繊維が束の形で一つにまとめられたものである。炭素繊維の固有の特性の向上を図る１つ目の要因は、炭素繊維束の内部の単繊維間に、樹脂組成物をいかに均一に含浸させるかである。また、２つ目の要因は、単繊維毎に掛かる応力負荷を等しく一様にすることである。３つ目の要因は、加工時の単繊維の損傷をできるだけ抑制することである。
【００１０】
炭素繊維の破断伸度は、１．７％程度と極めて小さい。このことは、炭素繊維束の内部で応力の単繊維間伝播が適切に行なわれなければ、炭素繊維束内部で応力が大きく掛かった単繊維から順に徐々に破壊していくことを意味し、本体炭素繊維束が全体として発揮すべき強度の発現まで至らないことになる。これを言い換えると、単繊維にある応力が掛かった場合、各単繊維に等しく同程度の伸びが発生すれば、炭素繊維束全体の破断強度が飛躍的に向上することになる。
【００１１】
請求項１に係るゴム補強用炭素繊維コードの製造方法によれば、樹脂組成物処理液を含浸した後の湿潤状態にある炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を巻き付け、同巻き付け力によって、炭素繊維束中に含浸した樹脂組成物処理液を単繊維間に均一に充填することができる。すなわち、同単繊維間に存在する空間を樹脂組成物処理液で埋め尽くすことができる。また、余分の樹脂組成物処理液は炭素繊維束の内部から外皮表面へ絞出して除去することができる。これによって、適正量の樹脂組成物処理液を炭素繊維束の内部の単繊維間に均一に充填配置することができる。これによって、コード内部における単繊維間にかかる応力負荷を等しく一様にし、応力伝播を理想の形に近付けることができる。
【００１２】
また、炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を巻き付けることで、コードの製造工程中において、ガイドロール、ガイドピン等との接触から炭素繊維束を保護し、炭素繊維の損傷を抑制することができる。
【００１３】
さらには、炭素繊維束を芯材としてその周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を巻き付けることで、同巻き付け力によって炭素繊維束を実質的に断面真円状に整えることができる。そして、その後の熱処理によって、単繊維間に樹脂組成物が均一に充填配置され、かつ、断面が実質的に真円状の炭素繊維コードが得られる。得られた炭素繊維コードは、ゴムとの接着性が良好であると共に、ゴムとの一体加硫成形により、炭素繊維が保有する高強度、高弾性、耐疲労特性などの固有の特性を最大限に発現させることができる。
【００１４】
巻き付けに必要な繊維の太さは、当該繊維そのものが最終的にコードとしての強度に寄与する必要はなく、炭素繊維束中の単繊維がガイドローラ等との接触による脱落あるいは折損などから保護する観点と、炭素繊維束を周囲から巻き締めるに要する力に耐えられる太さを有すれば良い。例えば、繊度が１０dtex（デシテックス）程度の繊維であれば良い。
【００１５】
本発明の請求項２に係るゴム補強用炭素繊維コードの製造方法は、炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を所定の張力で巻き付けることを特徴とするものである。
【００１６】
所定の張力で巻き付けることで、炭素繊維束を外周からより締め付ける力が発生し、含浸した樹脂組成物処理液が炭素繊維束の内部を移動して、単繊維間の未含浸部分へ確実に浸透する。これにより樹脂組成物処理液が隙間なく充填される。また、余分の樹脂組成物処理液をより効果的に炭素繊維束の内部から表面へ絞出できる。これらによって、より適正量の樹脂組成物処理液を炭素繊維束の内部の単繊維間に均一に充填配置し、また、炭素繊維束全体の断面をより真円状とする。
【００１７】
巻き付け時の張力は、０．１〜５ｍｇ／dtex、好ましくは０．２〜１ｍｇ／dtexである。ここで使用する張力の単位は、糸の大きさで影響を受けるため、糸にその長手方向に掛る張力荷重（ｍｇ）を糸の繊度（dtex）で割った値を使用した。
【００１８】
本発明の請求項３に係るゴム補強用炭素繊維コードの製造方法は、炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を巻き付け密度が粗になるように巻き付けることを特徴とするものである。巻き付け密度が粗になるように巻き付けることで、炭素繊維束コードとゴムとの接着性がより向上する。
【００１９】
巻き付け方向は、左巻き、右巻きのいずれか一方のみの巻き付けと、互いに反対方向の二重巻き付けがあるが、好ましくは反対方向二重巻き付けが良い。なお、二重巻き付けとする場合には、２番目の巻き付け張力を１番目の巻き付け張力と同等とする。
【００２０】
本発明の請求項４に係るゴム補強用炭素繊維コードの製造方法は、炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を巻き付け密度が２００〜２０００回／ｍとなるように巻き付けることを特徴とするものである。
【００２１】
巻き付ける繊維は最終的にコードとしての強度に寄与する必要はないことから、一方向のみの巻き付けの場合は、巻き付け密度を５００〜２０００回／ｍとすること、二方向の巻き付けの場合は、片側の巻き付け密度を２００〜１０００回／ｍとすることが好ましい。
【００２２】
本発明の請求項５に係るゴム補強用炭素繊維コードの製造方法は、炭素繊維以外の他の繊維としてポリアミド繊維を用いることを特徴とするものである。ポリアミド繊維には、使用実績に優れたナイロンなどが含まれる。
【００２３】
本発明の請求項６に係るゴム補強用炭素繊維コードの製造方法は、炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を一方向に巻き付けた後、その上から炭素繊維以外の他の繊維を他方向に巻き付けることを特徴とするものである。
【００２４】
本発明の請求項７に係るゴム補強用炭素繊維コードの製造方法は、炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を巻き付けた後に炭素繊維束の表面に絞出される余分の樹脂組成物処理液を高圧空気で除去することを特徴とするものである。余分の樹脂組成物処理液を高圧空気で除去することにより、単繊維を損傷させることなく、余分の樹脂組成物処理液を効率よく除去することができる。
【００２５】
本発明の請求項８に係るゴム補強用炭素繊維コードは、樹脂組成物が含浸された炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維が巻き付けられていることを特徴とするものである。
【００２６】
樹脂組成物が含浸された炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維が巻き付けられていることにより、炭素繊維束の一体性が向上し、炭素繊維の保有する高強度、高弾性率、耐疲労強度などの固有の特性を最大限に発現することができる。樹脂組成物の含浸量は、炭素繊維束１００重量部に対し、５〜４０重量部、好ましくは１０〜３０重量部の範囲で選択される。
【００２７】
本発明の請求項９に係るゴム補強用炭素繊維コードは、炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維が粗に巻き付けられていることを特徴とするものである。炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維が粗に巻き付けられることにより、炭素繊維とゴムとの接着性、一体性がより一層良好なものとなる。
【００２８】
本発明の請求項１０に係るゴム補強用炭素繊維コードは、炭素繊維束の断面が実質的に真円状であることを特徴とするものである。炭素繊維束の断面が実質的に真円状であることにより、炭素繊維束の一体性が向上し、炭素繊維の保有する高強度、高弾性率、耐疲労強度などの固有の特性を最大限に発現することができる。
【００２９】
本発明の請求項１１に係るゴム補強用炭素繊維コードは、請求項９記載のゴム補強用炭素繊維コードの複数本をそれぞれ下撚りし、下撚りした前記複数本のゴム補強用炭素繊維コードを上撚りしながら合糸して得られることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように、本発明に係るゴム補強用炭素繊維コードの製造方法によれば、樹脂組成物処理液を含浸した後の湿潤状態にある炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を巻き付けるようにしたから、同巻き付け力によって炭素繊維束が外周から締め付けられ、炭素繊維束中に含浸した樹脂組成物処理液を単繊維間に均一に充填すると共に余分な樹脂組成物を炭素繊維束の表面へ絞出して除去することができ、また、同巻き付け力によって炭素繊維束を実質的に断面真円状に形を整え、その後の熱処理によって、単繊維間に樹脂組成物が均一に充填配置され、かつ、断面が実質的に真円状のゴム補強用炭素繊維コードを得ることができる。これによって、コード内部における単繊維間にかかる応力伝播を理想の形に近付けることができ、炭素繊維の保有する高強度、高弾性、耐疲労特性等の固有の特性を最大限に発現させることのできるゴム補強用炭素繊維コードを得ることができる。
【００３１】
また、本発明に係るゴム補強用炭素繊維コードの製造方法によれば、樹脂組成物処理液を含浸した後の湿潤状態にある炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を巻き付けることによって、炭素繊維コードの製造工程中における単繊維の損傷を飛躍的に抑制することができる。これによって、炭素繊維コードとゴムとの接着性を良好なものとすることができる。さらに、単繊維の損傷を抑制するから、損傷した単繊維部分が粉塵となって飛散したり、作業環境が悪化することを良好に防止できる。
【００３２】
また、本発明に係るゴム補強用炭素繊維コードによれば、樹脂組成物が含浸された炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維が巻き付けられるので、炭素繊維コードとゴムとの接着性が飛躍的に高まり、炭素繊維コードのもつ固有の特性を最大限に発現できる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下に、本発明に係る実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は本発明に係るゴム補強用炭素繊維コードを得るための製造ラインを示す説明図である。
【００３４】
本発明に係るゴム補強用炭素繊維コードは、樹脂組成物処理液を含浸した後の湿潤状態にある炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を巻き付けることによって、樹脂組成物処理液を炭素繊維束の内部の単繊維間および炭素繊維束の外皮に対し均一にして最適量を付与せしめ、その後に熱処理を加えることで、高強度と高弾性および耐疲労特性を最大限に発現せんとするものである。
【００３５】
まず、炭素繊維束について説明すると、炭素繊維束１は、図２に示すように、極細状の炭素繊維（単繊維）２を数千本単位で束状にしたもので、ＲＦＬ処理剤（樹脂組成物処理液）を含浸させて、熱処理を加えて一体化させるようになっている。本実施形態の場合、繊度が１０dtex（デシテックス）程度の炭素繊維を３０００本束状にしたものが用いられる。炭素繊維束１には全体に１０回／ｍ程度の撚りが掛けられている。かかる炭素繊維束１は、図１に示すように、ボビン（図示せず）に巻かれた状態でクリールスタンド３にセットされる。そして、ボビン巻きされた炭素繊維束１は、一定張力でボビンから引き出され、ＲＦＬ処理剤４が充填された含浸処理浴槽５内の含浸ロール６に導かれ、炭素繊維束１の内部にＲＦＬ処理剤４が含浸される。
【００３６】
含浸ロール６の凹状のガイド溝６ａに導かれる炭素繊維束１は、含浸ロール６にガイドされる間、断面が扁平状になる。ガイド溝６ａの炭素繊維束１と接触する内周面をフラット面とすることにより、炭素繊維束１中に含まれる各炭素繊維がＲＦＬ処理剤４と十分に接触して、ＲＦＬ処理剤４が炭素繊維束１中に十分に含浸するように工夫されている。
【００３７】
ＲＦＬ処理剤４が含浸された直後の炭素繊維束１は、含浸ロール６により進行方向を上向きに変え、最初の第１カバーリング部７に導かれる。第１カバーリング部７は、炭素繊維以外の他の繊維（図示例ではポリアミド繊維）８をカバーリング糸として炭素繊維束１を中心にしてその周囲に一定の張力および一定のピッチで一方向（図１のＡ方向）に巻き付けるもので、図４に示すように、支持部の上に中空なスピンドル１１が回転自在に支持され、このスピンドル１１にはボビン（いわゆるＨボビン）１２が取り付けられ、ベルト１３によってスピンドル１１およびボビン１２が同時に同一方向に回転するようになっている。ボビン１２にはポリアミド繊維８が巻回されている。そして、スピンドル１１の貫通孔（直径５ｍｍ程度）１１ａを通って炭素繊維束１が上向きに進行するのに合わせて、ボビン１２のポリアミド繊維８がボビン１２の回転と共に炭素繊維束１の周囲に３６０°回転して、炭素繊維束１の周囲にポリアミド繊維８が一定の張力および一定のピッチで一方向に巻き付くようになっている。
【００３８】
図６の（イ）に、炭素繊維束１にポリアミド繊維８が一定のピッチで一方向に巻き付けられた例を示す。本実施形態では、ポリアミド繊維８の、炭素繊維束１に対する巻き付け密度を１０００回／ｍとした。なお、同巻き付け密度は、炭素繊維束１の供給速度、ボビン１２の回転速度のいずれか一方又は両方の設定を変更することによって、自由に変更可能である。
【００３９】
湿潤状態にある炭素繊維束は、加工工程中にガイドローラあるいはガイドピンを経由する度に、ローラ面に炭素繊維束がＲＦＬ処理液を介して付着しやすいことから、繊維束表面において多くの単繊維の損傷が生じるおそれがある。これに対し、本実施形態においては、炭素繊維束１の周囲をポリアミド繊維８により一定のピッチでカバーリングすることから、炭素繊維と次の第１ガイド部１４のローラ面との間にポリアミド繊維８が介在して、第１ガイド部１４のローラ面が炭素繊維そのものに直接接触することが少なくなる。また、炭素繊維束１をカバーリングするポリアミド繊維８が炭素繊維束１の結束力を高めるので、これらの相乗作用によって、炭素繊維束１に含まれる各炭素繊維２を損傷から防護する機能を付与する。この点で、炭素繊維束１の最終のコード特性に大きな利点をもたらすことになる。
【００４０】
なお、ＲＦＬ処理剤４の含浸処理前に炭素繊維束１の各単繊維の表面処理（ＲＦＬ処理剤との接着性を高めるような粗面処理など）を行なう場合は、含浸処理浴槽５内に浸漬する前の工程として、単独で表面処理を完了させておく。あるいは、表面処理とＲＦＬ処理液の含浸処理を同一工程内で連続的に行なうようにすることも可能である。
【００４１】
第１ガイド部１４の直上には、第２カバーリング部１５が配置されている。第２カバーリング部１５は、第１カバーリング部７とは反対方向（図１のＢ方向）に、炭素繊維以外の他の繊維（図示例ではポリアミド繊維）８’をカバーリング糸として炭素繊維束１を中心にしてその周囲に一定の張力および一定のピッチで他方向に巻き付けるようになっている。第２カバーリング部１５の構造は、第１カバーリング部７で説明したように、図４に示すような中空のスピンドル１１、ボビン１２、ベルト１３から構成され、スピンドル１１の貫通孔１１ａを通って炭素繊維束１が図１の上向きに進行するのに合わせて、ボビン１２のポリアミド繊維８’がボビン１２の回転と共に炭素繊維束１の周囲に一定の張力および一定のピッチで、ポリアミド繊維８とは反対方向（図１のＢ方向）に巻き付くようになっている。
【００４２】
図６の（ロ）に、炭素繊維束１にポリアミド繊維８’が一定のピッチで他方向に巻き付けられた例を示す。本実施形態では、ポリアミド繊維８’の、炭素繊維束１に対する巻き付け密度を１０００回／ｍとした。なお、同巻き付け密度は、炭素繊維束１の供給速度、ボビン１２の回転速度のいずれか一方又は両方の設定を変更することによって、自由に変更可能である。また、ポリアミド繊維８’に掛る張力は、炭素繊維束１に含浸されたＲＦＬ処理剤４の残存量に合わせて調整する。
【００４３】
炭素繊維束１に２つのポリアミド繊維８、８’を互いに反対方向に巻き付けることにより、炭素繊維束１の中心に向けて炭素繊維束１を絞る力が均等に作用し、含浸処理浴槽５内で多量に含浸されたＲＦＬ処理剤４の余分な量を炭素繊維束１の表皮に適切に絞出して、図５に示すように、ＲＦＬ処理剤４を炭素繊維束１の内部の単繊維間および外皮に対し均一にして最適量に付与することができる。絞出された余分なＲＦＬ処理剤４は、直上の第２ガイド部１６とその上方のガイドローラ１８との間に配置された高圧空気吹付ノズル１７からの高圧空気の吹き付けにより吹き飛ばされ、炭素繊維束１から除去される。炭素繊維束１の表皮に絞出された余分なＲＦＬ処理剤４をこすり取ろうとすれば、表皮の単繊維に損傷を与えるので、接触せずに、高圧空気を吹き付けて、同余分なＲＦＬ処理剤４を、表皮の単繊維に損傷を与えることなく、除去するようにした。
【００４４】
高圧空気吹付ノズル１７の直上のガイドローラ１８により、炭素繊維束１は、進行方向を水平に変え、乾燥炉１９に導かれる。乾燥炉１９内は、炉内温度が１００〜１２０℃の範囲に設定され、炉内に約１分間滞留させることにより、炭素繊維束１の内部に存在する水分を除去する。その後、引き続き、炭素繊維束１の内部のＲＦＬ処理剤４の熱処理を行なうため、ガイドローラ１８、１８で反転し、熱処理炉２０に導かれる。熱処理炉２０内は、炉内温度が２００〜２４０℃の範囲に保たれ、炉内に約３０秒間滞留させることにより、炭素繊維束１の内部のＲＦＬ処理剤４の熱処理を十分に行なう。
【００４５】
熱処理を終えた炭素繊維束１は、ガイドローラ１８を経て反転し、ゴム補強用炭素繊維コード２１として、巻取りボビン２２に巻取りされる。
【００４６】
かくして、本製造方法によって、ＲＦＬ処理剤４が炭素繊維束１の内部の単繊維間および外皮に対し均一にして最適量に付与され、高強度と高弾性および耐疲労特性を最大限に発現し得るゴム補強用炭素繊維コード２１が得られる。
【００４７】
本製造方法によって得られたゴム補強用炭素繊維コード２１は、最終的にゴムと一体加硫成型することによって、空気入りタイヤやベルトに供される。
【００４８】
最終的にゴムと一体成型されるゴム補強用炭素繊維コードの太さは、本製造方法によって得られたゴム補強用炭素繊維コードを複数本合糸して使用することが考えられる。その場合、各々の炭素繊維コードを予め下撚りを与えて、その後に、下撚りした各々の炭素繊維コードに上撚りを加えて合糸し、コードとすることが考えられる。
【００４９】
また、本製造方法で得られたゴム補強用炭素繊維コードの使用形態としては、これを高次加工した織物や編物の形で使用されることも想定される。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の製造方法で製造されたゴム補強用炭素繊維コードは、タイヤ、ベルト、ホースなどの分野で使用されているゴム補強用の炭素繊維コードとして、あるいは高次加工した織物や編物用の炭素繊維コードとしても、幅広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態を示すもので、ゴム補強用炭素繊維コードの製造ラインを示す説明図である。
【図２】炭素繊維束を示す要部拡大図である。
【図３】図１の製造ラインにおける含浸処理浴槽内の含浸ロールの断面を示す要部断面図である。
【図４】ゴム補強用炭素繊維コードの製造ラインに用いられるカバーリング部を示す正面図である。
【図５】図１の製造ラインで製造されたゴム補強用炭素繊維コードの要部拡大断面図である。
【図６】（イ）は炭素繊維束に炭素繊維以外の他の繊維を一方向に巻き付けた状態を示す要部拡大斜視図、（ロ）は炭素繊維束に炭素繊維以外の他の繊維を一方向およびこれと反対方向にそれぞれ巻き付けた状態を示す要部拡大斜視図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 炭素繊維束
２ 炭素繊維（単繊維）
３ クリールスタンド
４ ＲＦＬ処理剤（樹脂組成物処理液）
５ 含浸処理浴槽
６ 含浸ロール
６ａ ガイド溝
７ 第１カバーリング部
８，８’ ポリアミド繊維（炭素繊維以外の他の繊維）
１１ スピンドル
１２ ボビン
１３ スピンドルの貫通孔
１４ 第１ガイド部
１５ 第２カバーリング部
１６ 第２ガイド部
１７ 高圧空気吹付ノズル
１８ ガイドローラ
１９ 乾燥炉
２０ 熱処理炉
２１ ゴム補強用炭素繊維コード
２２ 巻取りボビン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂組成物処理液を含浸した後の湿潤状態にある炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を巻き付け、しかる後熱処理を行なうことを特徴とするゴム補強用炭素繊維コードの製造方法。
【請求項２】
炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を所定の張力で巻き付けることを特徴とする、請求項１記載のゴム補強用炭素繊維コードの製造方法。
【請求項３】
炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を巻き付け密度が粗になるように巻き付けることを特徴とする、請求項１または請求項２記載のゴム補強用炭素繊維コードの製造方法。
【請求項４】
炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を巻き付け密度が２００〜２０００回／ｍとなるように巻き付けることを特徴とする、請求項１ないし請求項３記載のゴム補強用炭素繊維コードの製造方法。
【請求項５】
炭素繊維以外の他の繊維としてポリアミド繊維を用いることを特徴とする、請求項１ないし請求項４記載のゴム補強用炭素繊維コードの製造方法。
【請求項６】
炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を一方向に巻き付けた後、その上から炭素繊維以外の他の繊維を他方向に巻き付けることを特徴とする、請求項１ないし請求項５記載のゴム補強用炭素繊維コードの製造方法。
【請求項７】
炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を巻き付けた後に、炭素繊維束の表面に絞出される余分の樹脂組成物処理液を高圧空気で除去することを特徴とする、請求項１ないし請求項６記載のゴム補強用炭素繊維コードの製造方法。
【請求項８】
樹脂組成物が含浸された炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維が巻き付けられていることを特徴とするゴム補強用炭素繊維コード。
【請求項９】
炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維が粗に巻き付けられていることを特徴とする請求項９記載のゴム補強用炭素繊維コード。
【請求項１０】
炭素繊維束の断面が実質的に真円状であることを特徴とする請求項８または請求項９記載のゴム補強用炭素繊維コード。
【請求項１１】
請求項８記載のゴム補強用炭素繊維コードの複数本をそれぞれ下撚りし、下撚りした前記複数本のゴム補強用炭素繊維コードを上撚りしながら合糸して得られることを特徴とするゴム補強用炭素繊維コード。
【請求項１】
樹脂組成物処理液を含浸した後の湿潤状態にある炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を巻き付け、しかる後熱処理を行なうことを特徴とするゴム補強用炭素繊維コードの製造方法。
【請求項２】
炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を所定の張力で巻き付けることを特徴とする、請求項１記載のゴム補強用炭素繊維コードの製造方法。
【請求項３】
炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を巻き付け密度が粗になるように巻き付けることを特徴とする、請求項１または請求項２記載のゴム補強用炭素繊維コードの製造方法。
【請求項４】
炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を巻き付け密度が２００〜２０００回／ｍとなるように巻き付けることを特徴とする、請求項１ないし請求項３記載のゴム補強用炭素繊維コードの製造方法。
【請求項５】
炭素繊維以外の他の繊維としてポリアミド繊維を用いることを特徴とする、請求項１ないし請求項４記載のゴム補強用炭素繊維コードの製造方法。
【請求項６】
炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を一方向に巻き付けた後、その上から炭素繊維以外の他の繊維を他方向に巻き付けることを特徴とする、請求項１ないし請求項５記載のゴム補強用炭素繊維コードの製造方法。
【請求項７】
炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維を巻き付けた後に、炭素繊維束の表面に絞出される余分の樹脂組成物処理液を高圧空気で除去することを特徴とする、請求項１ないし請求項６記載のゴム補強用炭素繊維コードの製造方法。
【請求項８】
樹脂組成物が含浸された炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維が巻き付けられていることを特徴とするゴム補強用炭素繊維コード。
【請求項９】
炭素繊維束の周囲に、炭素繊維以外の他の繊維が粗に巻き付けられていることを特徴とする請求項９記載のゴム補強用炭素繊維コード。
【請求項１０】
炭素繊維束の断面が実質的に真円状であることを特徴とする請求項８または請求項９記載のゴム補強用炭素繊維コード。
【請求項１１】
請求項８記載のゴム補強用炭素繊維コードの複数本をそれぞれ下撚りし、下撚りした前記複数本のゴム補強用炭素繊維コードを上撚りしながら合糸して得られることを特徴とするゴム補強用炭素繊維コード。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１３５１２（Ｐ２００９−１３５１２Ａ）
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１７３６０５（Ｐ２００７−１７３６０５）
【出願日】平成１９年６月３０日（２００７．６．３０）
【出願人】（５００１２１４６９）スカラーハイタッチ株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月３０日（２００７．６．３０）
【出願人】（５００１２１４６９）スカラーハイタッチ株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
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