説明

ダイヤフラム用補強繊維コード並びに該コードで補強されたダイヤフラム

【課題】特に耐久性に優れた、ダイヤフラム用補強繊維コード並びに該コードで補強されたダイヤフラムを提供する。
【解決手段】ダイヤフラムの補強布を構成する補強繊維コードが、繰り返し単位の95モル%以上が、下記式(1)で示されるポリケトンで構成される繊維のマルチフィラメント糸の嵩高加工糸で構成されており、該嵩高加工糸が流体噴射加工糸であることを特徴とするダイヤフラム用補強繊維コード。
【化1】

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はダイヤフラム用補強繊維コード並びに該コードで補強されたダイヤフラムに関するものであり、特に耐久性に優れたダイヤフラム用補強繊維コード並びに該コードで補強されたダイヤフラムに関する。
【背景技術】
【0002】
本出願人は、先に特許文献1において、ポリケトンで構成される繊維(以下、「ポリケトン繊維」という。)の捲縮糸を用いた伸縮性複合糸条が歯付きベルト用として好適であることを提案しているが、ダイヤフラムの特に耐久性の向上については、何ら検討されていなかった。
【0003】
【特許文献1】特開2004−250825号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、特に耐久性に優れた、ダイヤフラム用補強繊維コード並びに該コードで補強されたダイヤフラムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明に到達したものである。
すなわち、本発明は下記の通りである。
(1)ダイヤフラムの補強布を構成する補強繊維コードが繰り返し単位の95モル%以上が下記式(1)で示されるポリケトンで構成される繊維のマルチフィラメント糸の嵩高加工糸で構成されており、該嵩高加工糸が流体噴射加工糸であることを特徴とするダイヤフラム用補強繊維コード。
【化1】

(2)嵩高加工糸の表層部にループ毛羽が形成されていることを特徴とする上記(1)に記載のダイヤフラム用補強繊維コード。
(3)毛羽長0.6mm以上のループ毛羽の個数が5〜100個/mであることを特徴とする上記(1)又は(2)に記載のダイヤフラム用補強繊維コード。
(4)上記(1)〜(3)のいずれかに記載のダイヤフラム用補強繊維コードで補強さていることを特徴とするダイヤフラム。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、特に耐久性に優れた、ダイヤフラム用補強繊維コード並びに該コードで補強されたダイヤフラムが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0007】
本発明について以下に具体的に説明する。
本発明において、ダイヤフラムとは、相対運動を行う内外の2部分に取り付けられ、変形して相対運動に対応する膜状シールのことをいう。用途としては、自動制御機器の操作部や自動車のブレーキチェンバ等に使用される空気圧、油圧操作部用途、サンダース弁等に使用される弁の接液部用途、ポンプ用途、都市ガスやプロパンガスのメーター(計量計)等に使用される計量器用途などが挙げられる。
ダイヤフラムの具体例としては、ハウジング内に狭着されたダイヤフラムに上部センタープレート及び下部センタープレートを介し、作動軸およびスプリングを設置した構造となっており、そして、ダイヤフラムによって、画成された上部室および下部室に流体を交互に流入、流出させることによって、流体の制御を行うものが挙げられる。
かかるダイヤフラムは、補強布の片面又は両面にゴム層を設けた構造が主流となってきているが、本発明のダイヤフラム用補強繊維コードは、補強布の片面又は両面にゴム層を設けた構造のダイヤフラムにおいて、補強布を構成する補強繊維コードに用いられるものであり、該コードで補強されたダイヤフラムを提供するものである。
【0008】
本発明のポリケトン繊維を構成するポリケトンは、繰り返し単位の95モル%以上、好ましくは98モル%以上、特に好ましくは99.6モル%以上が、上記式(1)で示されるものである。上記ポリケトンには、5モル%未満の範囲で、上記式(1)以外の繰り返し単位、例えば、下記式(2)に示すもの等を含有していても良い。
【化2】

但し式中、Rは、エチレン以外の炭素数1〜30の有機基であり、例えば、プロピレン、ブチレン、1−フェニルエチレン等の基であり、Rの水素原子の一部または全部が、ハロゲン基、エステル基、アミド基、水酸基、エーテル基で置換されていてもよい。もちろん、Rは二種以上であってもよく、例えば、プロピレン基と1−フェニルエチレン基が混在していてもよい。
【0009】
ポリケトンの固有粘度[η]は、好ましくは1dl/g以上、より好ましくは2dl/g以上、特に好ましくは4dl/g以上であり、好ましくは20dl/g以下、より好ましくは15dl/g以下、特に好ましくは10dl/g以下である。
尚、固有粘度[η]は次の定義式に基づいて求められる値である。
【数1】

式中のt及びTは、それぞれヘキサフルオロイソプロパノール(セントラル硝子(株)社製)及び該ヘキサフルオロイソプロパノールに溶解したポリケトンの希釈溶液の25℃での粘度管の流過時間である。Cは、上記希釈溶液の濃度であり、ヘキサフルオロイソプロパノール100ml中のポリケトンの質量(g)である。
ポリケトンには、必要に応じて、酸化防止剤、ラジカル抑制剤、他のポリマー、艶消し剤、紫外線吸収剤、難燃剤、金属石鹸等の添加剤を含有させてもよい。
【0010】
ポリケトン繊維の形態は、長さ方向に均一なものや太細のあるものでもよく、繊維の断面形状は、丸型、三角、L型、T型、Y型、W型、八葉型、扁平(扁平度1.3〜4程度のもので、W型、I型、ブーメラン型、波型、串団子型、まゆ型、直方体型等がある)、ドッグボーン型等の多角形型、多葉型、中空型や不定形なものでもよい。
次に、ポリケトン繊維の好ましい特性としては、引張強度は5cN/dtex以上、より好ましくは10cN/dtex以上、特に好ましくは15cN/dtex以上であり、30cN/dtex以下であり、引張伸度は3%以上、より好ましくは3.5%以上、特に好ましくは4%以上であり、15%以下、より好ましくは10%以下、さらに好ましくは8%以下、特に好ましくは6%以下であり、引張弾性率は100cN/dtex以上、より好ましくは200cN/dtex以上、特に好ましくは300cN/dtex以上であり、1000cN/dtex以下である。
ポリケトン繊維の糸条形態としては、マルチフィラメント糸であり、好ましい単糸繊度は、0.01〜10dtex、より好ましくは0.1〜3dtex、特に好ましくは0.5〜3dtexであり、好ましい総繊度は10〜3000dtex、より好ましくは30〜2500dtexである。
【0011】
本発明は、かかるポリケトン繊維マルチフィラメント糸の嵩高加工糸を用いたダイヤフラム用補強繊維コードであって、この嵩高加工糸が流体噴射加工糸であることに特徴を有するものである。
本発明では、かかる流体噴射加工糸の表層部には、ループ毛羽が形成されていることが好ましく、特に、かかるループ毛羽の内、毛羽長が0.6mm以上のループ毛羽の個数が5〜100個/mであることが好ましく、より好ましくは10〜80個/mの範囲である。
さらに、かかるループ毛羽の内、毛羽長が0.35mm以上のループ毛羽の個数が10〜1500個/mが好ましく、特に好ましくは50〜1300個/mの範囲である。
【0012】
本発明において、流体噴射加工糸を製造する方法は特に限定されるものではなく、例えば2対のニップローラー間に設置された流体噴射ノズルに、ポリケトン繊維マルチフィラメント糸を過供給し、空気等の流体を高速で噴射してポリケトン繊維マルチフィラメント糸をノズル外に噴出させると同時に急速に減速させることにより、ループ状の毛羽を形成しながらフィラメント同士を絡ませる方法によって製造できる。尚、必要に応じて、2個以上の同種又は異種の流体噴射ノズルを直列に配置して、流体噴射加工を2回以上施してもよい。その際、各々の流体噴射加工条件は、同一条件でも異なる条件でもよい。
【0013】
流体噴射加工糸を製造する代表的な方法に、1フィード法と2フィード法がある。
1フィード法の場合はポリケトン繊維のマルチフィラメント糸100%からなる流体噴射加工糸となる。
2フィード法の場合は、2本のマルチフィラメント糸を供給して流体噴射加工を施すが、少なくともその一方のマルチフィラメント糸がポリケトン繊維であればよく、他方はポリケトン繊維でもポリケトン繊維以外の繊維でもよく、例えば、下記に詳述している本発明の流体噴射加工糸と混用する繊維が挙げられる。
2本のマルチフィラメント糸のフィード率に差をつけるか否かは、必要とする流体噴射加工糸の糸構造により適宜選定すればよい。フィード率に差をつけなければ、得られる流体噴射加工糸は2本のマルチフィラメント糸が混ざり合った構造となり、フィード率の差を大きくすればするほど鞘芯構造が明確な流体噴射加工糸となり、必要に応じて、ポリケトン繊維マルチフィラメント糸を鞘部及び又は芯部に配置すればよい。その際、用いる繊維の単繊度や総繊度を変化させてもよく、例えば芯部に配置する繊維の単繊度を大きくしたりしてもよい。
【0014】
その他の流体噴射加工条件として、加工速度は、50〜500m/分の範囲が好ましく、100〜400m/分の範囲がより好ましい。また、流体噴射圧力は、ゲージ圧で250kPa〜1MPaが好ましく、特に400kPa〜1MPaの範囲が好ましい。さらに、流体噴射加工時に適量の水を、繊維に供給・付与することで、マルチフィラメント間の絡みを強固、かつより均一にすることができるので好ましい。フィード率としては、同時フィードの場合は+1%〜+30%、フィード率に差をつける場合は芯糸を+1%〜+20%、鞘糸を+3〜+40%、フィード率の差としては、+1〜+30%とすることが好ましい。さらに、流体噴射加工後に熱セットを施してもよく、熱セット温度はチューブヒーターのヒーター温度で130〜210℃が好ましく、特に好ましくは150〜190℃であり、熱セット時間は0.1〜0.5秒間が好ましく、特に好ましくは0.1〜0.3秒間である。
又、流体噴射加工に供給する前に、予め、供給糸条を例えば、チーズやコーンの糸条形態で熱処理(乾熱又は湿熱)してもよく、好ましい熱処理条件としては、温度は、110〜210℃が好ましく、より好ましくは130〜190℃であり、時間は、0.5〜3時間が好ましく、より好ましくは1〜2.5時間である。
【0015】
本発明では、かかる流体噴射加工糸は、ポリケトン繊維マルチフィラメント糸の流体噴射加工糸が50質量%以上占めておればよく、ポリケトン繊維マルチフィラメント糸100%の流体噴射加工糸が最適であるが、必要に応じて、好ましくは50質量%未満の範囲で、ポリケトン繊維以外の繊維との混用や、同種の繊維同士で異なる糸条形態と組み合わせてもよく、例えば、ポリケトン繊維以外の繊維のマルチフィラメント糸と2フィード等により流体噴射加工した流体噴射加工糸や、ポリケトン繊維マルチフィラメント糸の流体噴射加工糸とポリケトン繊維のマルチフィラメント糸原糸の組み合わせ等が挙げられる。
【0016】
ポリケトン繊維以外の繊維としては、例えば、綿、羊毛等の天然繊維、レーヨン繊維、ライオセル繊維等のセルロース繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維(パラ系、メタ系)、ポリビニルアルコール繊維、全芳香族ポリエステル繊維、ポリ(p−フェニレンベンゾビスオキサゾール)繊維、超高分子量ポリオレフィン繊維、炭素繊維、セラミック繊維、ガラス繊維、金属繊維等公知の各種繊維(これらの繊維の糸条形態は、紡績糸、長繊維の原糸や捲縮加工糸等の嵩高加工糸があり、これらを、必要に応じて適宜選定、又は、組み合わせて用いても良い。)と引き揃え、交撚(双糸、三子等)、混繊、カバリング(シングル又はダブル)、流体噴射加工等公知の糸条複合手段により混用しても良い。
【0017】
本発明では、かかる流体噴射加工糸は、必要に応じて、追撚して用いてもよく、追撚の撚係数(K)としては1000〜10000の範囲で選定すればよい。又、常法によって、例えば、下撚、次いで上撚により双糸や三子にしたりできる。
ここで、撚係数(K)は、下記式で得られる値である。
撚係数(K)=追撚数×流体噴射加工糸の総繊度(dtex)1/2
本発明のダイヤフラム用補強繊維コードは、かかるポリケトン繊維マルチフィラメント糸の流体噴射加工糸で構成されているものであるが、ダイヤフラム用補強繊維コードとして用いるに際しては、RFL処理されていてもよい。
RFL処理とは、レゾルシンとホルマリンとラテックスを含む混合液で処理することをいい、RFL樹脂の好ましい付着量は、繊維に対して1〜10質量%、特に2〜7質量%の範囲がよい。
好ましいホルマリン(F)とレゾルシン(R)とのモル比(F/R)は1.0〜2.2、特に好ましくは1.0〜1.9、全ラテックスの固形分質量(L)に対するレゾルシンおよびホルマリン総質量(RF)の割合(RF/L)は5〜25質量%、特に5〜17質量%が好ましく、さらに、水酸化ナトリウムおよび水酸化アンモニウムの総量とレゾルシン(R)とのモル比(NaOH+NHOH/R)は、0.21以下が好ましい。
【0018】
ラテックスの種類は、ダイヤフラムのゴム膜を構成するゴム組成物に対応したラテックスが好ましく、例えば、ゴム組成物としては、天然ゴム(NR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、クロルスルホン化ポリエチレン(CSM)、クロロプレンゴム(CR)、エチレンプロピレンジエン系ゴム(EPDM)、エチレンプロピレンゴム(EPM、EPT)、フッ素ゴム、シリコンゴム、フロロシリコンゴム、イソプレンゴム、ノルボルネンゴム、ブチルゴム(IIR)、アクリルゴム(ACM、ANM)、エチレンアクリルゴム(AEM)、水素添加アクリロニトリルゴム(HNBR)、アクリロニトリルゴム(NBR)、ウレタンゴム(UR)等の1種又は2種以上のブレンドゴムが用いられ、これらのゴム組成物に対応したラテックスが挙げられる。
又、RFL処理に先立って、エポキシやイソシアネート化合物で前処理してもよい。
RFL処理の方法としては、ポリケトン繊維マルチフィラメント糸の流体噴射加工糸に施してもよいし、又、必要に応じて流体噴射加工糸を撚糸した状態でRFL処理してもよい。
【0019】
撚数は、下記式で示される撚係数(K1)で100〜700が好ましいが、30000程度でもよい。
ここで、撚係数(K)は、下記式で得られる値である。
T1=K1/D1/2
T1=撚数(T/m)、D=RFL処理に供給する糸条の繊度(dtex)
又、ダイヤフラム用補強繊維コードや補強布となした後、RFL処理してもよい。
本発明は、かかる流体噴射加工糸をダイヤフラム用補強繊維コードとして用いるものであり、該補強繊維コードを用いて補強布となし、その片面(加圧側)又は両面にゴム層を設けることによってダイヤフラムとなすものである。
ダイヤフラムは、空気圧では100〜600kPa、油圧では500kPa〜5MPa程度で使用され、ダイヤフラムの厚みとしては、0.25〜4mm程度が一般的であるが、計量器用では、0.15〜0.25mmと薄いものも使用される。
【0020】
補強布は、一般的な編織物が利用できるが、例えば、織物では、平、綾、朱子織物、三軸又は四軸等の多軸織物等が挙げられるが、粗目の補強布例えば、織物では、紗、絽、紗と絽を組み合わせた変則絽(ほら絽)等のからみ織物や模紗等を使用すると布目(布目の空隙率は、10〜40%程度が好ましい。)を通して、補強布の両面のゴム層を一体化させることもできる。
尚、補強繊維コードおよび補強布は、本発明のダイヤフラム用補強繊維コード100%で構成するのが好ましいが、必要に応じて、50質量%未満の範囲で、他の補強繊維コード(上記した本発明の流体噴射加工糸と混用する繊維で構成された補強繊維コード)と引き揃え、交撚、交編織等により混用してもよく、例えば、混用する各補強繊維コードを下撚し、次いで、これらの下撚糸を上撚する方法が挙げられ、下撚数と上撚数の比は0.5〜1.5が好ましく、特に0.8〜1.2が好ましい。さらに、織物では、経糸及び又は緯糸において、1〜数本交互に混用してもよく、又、同一の補強繊維コード又は異なる補強繊維コードのS撚糸とZ撚糸を1〜2本交互に混用してもよい。
【0021】
ゴム層を構成するゴム組成物としては、前記したものが挙げられるが、特に高温加硫するには、エチレンプロピレンジエン系ゴム(EPDM)、エチレンプロピレンゴム(EPM、EPT)、ブチルゴム(IIR)、アクリルゴム(ACM)、エチレンアクリルゴム(AEM)、水素添加アクリロニトリルゴム(HNBR)等の耐熱ゴムの1種又は2種以上を主成分とするものが好ましい。又、エチレンプロピレンゴム(EPT)、フッ素ゴム、シリコンゴム、イソプレンゴム、NBR、ノルボルネンゴム等形状記憶性を有するゴム組成物を用いてもよく、形状記憶性を有するゴム組成物の選定は、該ゴム組成物の変態温度とダイヤフラムの使用温度とを考慮して選定すればよい。
【0022】
かかるゴム組成物には、加硫剤(有機過酸化物、樹脂、アミン類)、促進剤(加硫促進剤)、補強剤としてのカーボン、酸化亜鉛等、可塑剤としてのアロマチック系オイル、老化防止剤、離型剤、分散剤、硬化剤、粘着性調整剤、増量剤、着色剤等が必要に応じて添加される。
このようなゴム組成物よりなる未加硫ゴムをトッピングした補強布、又は、補強布と未加硫ゴムを重ね合わせた板状成形品を金型に入れプレス加硫する。さらに、深い皿形や転動形では、成形型を使用して、製品に近い形状にゴムおよび又は補強布を成形する。加硫は、両面金型、片面金型、片面ブラダ、ゴム型等を使用する。
尚、必要に応じて、補強布の片面又は両面に、接着剤をディッピング等により塗布してもよく、接着剤としては、ゴム層を構成するゴム組成物に応じて選定すればよいが、例えば、NBRの場合はメタントリイソシアネート等のイソシアネート系接着剤、フッ素ゴムの場合はアミノシラン接着剤等のシラン系接着剤が挙げられる。
【0023】
尚、例えば屋外で強い紫外線を受けることによってポリケトン繊維の引張強度等の低下を抑制する目的で、繊維又は流体噴射加工糸や編織物の形態で紫外線吸収剤(例えば、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、ヒンダードアミン系の一種又は二種以上の組み合わせがある。)及び/又は紫外線遮蔽剤(例えば、酸化チタン、酸化鉄、酸化セリウム等の微粒子があり、平均粒径は0.01〜0.6μmが好ましい。)を含有させることが好ましい。含有させる方法としては、例えば、繊維又は流体噴射加工糸や編織物に紫外線吸収剤及び/又は紫外線遮蔽剤を含有した樹脂やフィルムを付与又は被覆する方法が挙げられ、紫外線吸収剤及び/又は紫外線遮蔽剤の含有量は、樹脂やフィルムの質量に対して0.001〜10質量%が好ましい。
【実施例】
【0024】
本発明を実施例などに基づいて更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例などにより何ら限定されるものではない。
本発明における測定方法及び評価方法は以下の通りである。
(1)繊維の引張強度、引張伸度、引張弾性率
JIS−L−1013に準じて測定する。
サンプル長:20cm、引張速度:20cm/分で測定し、20回測定した時の平均値を求める。
(2)ループ毛羽の個数
流体噴射加工糸の糸表面から0.35mm以上並びに0.6mm以上突出したループ毛羽の個数を光電型毛羽測定機(TORAY FRAY COUNTER)を用い、糸速度10m/分、走行糸張力0.1g/dの条件で測定する。
【0025】
(3)ダイヤフラムの耐久性テスト
ハウジング内に狭着されたダイヤフラムに上部センタープレート及び下部センタープレートを介し、作動軸およびスプリングを設置した構造で、ダイヤフラムによって、画成された上部室および下部室に流体を交互に流入、流出させることによって、流体の制御を行う圧力応動装置を用いて、ダイヤフラムが破壊されるまでの回数を測定した。上部室および下部室に交互に0.1MPaの圧力を負荷し、温度100℃で、30回/分の速度で測定した。
【0026】
(4)ダイヤフラムの作製
実施例で得られた流体噴射加工糸5本を、各々Z方向に20回/10cmの下撚を施し、合糸してS方向に20回/10cmの上撚を施して補強繊維コードを得る。
この補強繊維コードをRFL処理した後、平織物の経糸及び緯糸に用い(経糸及び緯糸の打ち込み本数55本/5cm)、補強布を作製する。
得られた補強布に、合成有機シリコーンをメタノールで1質量%に希釈した接着剤溶液をディッピングにより塗布した。
次いで、0.3mmに予備成形した未加硫フロロシリコンゴムと積層して170℃、15MPaの条件で加硫してダイヤフラムを作製する。
【0027】
[実施例1]
280dtex/208fのポリケトン繊維マルチフィラメント糸(旭化成せんい
(株)社製;商標サイバロン;引張強度18cN/dtex、引張伸度5%、引張弾性
率350cN/dtex)を村田機械株式会社製のエア加工機335−IIに仕掛けて流
体噴射加工糸を製造した。具体的な製造条件は以下の通りである。
エアノズル:Heberlein社製 Hema jet T−321K
加工速度:100m/分
エア圧力:588kPa(6.0kg/cm
フィード率:+8%
水付与:あり(200cc/分)
得られた流体噴射加工糸のループ毛羽の個数は、0.35mm以上が100個/m、0.6mm以上が50個/mであった。
得られた流体噴射加工糸を用いて補強繊維コードを得、該補強繊維コードを用いたダイヤフラムの耐久性テストの結果は、200万回以上と優れたものであった。
【0028】
[比較例1]
実施例1と同様のポリケトン繊維マルチフィラメント糸を下記条件で仮撚加工して1ヒーター仮撚糸を得た。
<仮撚加工条件>
仮撚機;LS−2(三菱重工社製;ピン仮撚機)
仮撚数T1;1500T/m(仮撚係数K1;25100)
仮撚温度;220℃
フィード率;+1%
仮撚速度;100m/分
得られた仮撚加工糸を用いて実施例1と同様にして補強繊維コードを得、該補強繊維コードを用いたダイヤフラムの耐久性テストの結果は、110万回と実施例1と対比して劣ったものであった。
【産業上の利用可能性】
【0029】
本発明は、特に耐久性に優れた、ダイヤフラム用補強繊維コード並びに該コードで補強されたダイヤフラムを提供するものである。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ダイヤフラムの補強布を構成する補強繊維コードが繰り返し単位の95モル%以上が下記式(1)で示されるポリケトンで構成される繊維のマルチフィラメント糸の嵩高加工糸で構成されており、該嵩高加工糸が流体噴射加工糸であることを特徴とするダイヤフラム用補強繊維コード。
【化1】

【請求項2】
嵩高加工糸の表層部にループ毛羽が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のダイヤフラム用補強繊維コード。
【請求項3】
毛羽長0.6mm以上のループ毛羽の個数が5〜100個/mであることを特徴とする請求項1又は2に記載のダイヤフラム用補強繊維コード。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれかに記載のダイヤフラム用補強繊維コードで補強されていることを特徴とするダイヤフラム。

【公開番号】特開2009−167575(P2009−167575A)
【公開日】平成21年7月30日(2009.7.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−9953(P2008−9953)
【出願日】平成20年1月21日(2008.1.21)
【出願人】(303046303)旭化成せんい株式会社 (548)
【Fターム(参考)】