空気バネ用繊維補強材及び空気バネ
【課題】空気バネのゴム膜の耐圧性、耐屈曲性、ゴム／繊維間の耐剥離性、耐疲労性、耐久性を改善する。
【解決手段】ポリケトン繊維を含む空気バネ用繊維補強材。具体的には、ポリケトン繊維コード又はポリケトン繊維と他の繊維との複合繊維コードよりなる。この繊維補強材でゴム膜が補強された空気バネ。ポリケトン繊維は、ゴムとの接着性に優れ、しかも伸びが小さいため、ポリケトン繊維を繊維補強材として用いることにより、空気バネのゴム膜の耐圧性、耐屈曲性、ゴム／繊維間の耐剥離性、耐疲労性、耐久性を向上させることができる。
【解決手段】ポリケトン繊維を含む空気バネ用繊維補強材。具体的には、ポリケトン繊維コード又はポリケトン繊維と他の繊維との複合繊維コードよりなる。この繊維補強材でゴム膜が補強された空気バネ。ポリケトン繊維は、ゴムとの接着性に優れ、しかも伸びが小さいため、ポリケトン繊維を繊維補強材として用いることにより、空気バネのゴム膜の耐圧性、耐屈曲性、ゴム／繊維間の耐剥離性、耐疲労性、耐久性を向上させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車輌や各種産業機器、自動車（乗用車、トラック、バス等）用エアサスペンション等に用いられる空気バネ用の繊維補強材と、この繊維補強材により補強された空気バネに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のサスペンション、トラックのキャビンのサスペンション、座席用シートのサスペンション等に使用される空気バネとしては、図１〜３に示すようなものがある。
【０００３】
図１の空気バネでは、アッパープレート１００とピストン１０１との間に筒状ゴム膜１０２の両端を取付けてこれら三者間内に空気が給排される室１０３を設けてある。筒状ゴム膜１０２としては蛇腹状のベローズを用い、アッパープレート１００の一部分に空気給排用の穴１０４を形成してあり、ピストン１０１側にはストッパゴム１０５を設けてある。このストッパゴム１０５は、空気バネがパンクしたときに応急的に荷重を支え、車両であれば、空気バネを交換するまで走行できるようにし、また空気バネの補助バネとして空気バネの撓みが大きくなったときにバネとしての機能を果たしつつ荷重を支えるためのものである。
【０００４】
図２の空気バネは、トラック用の空気バネであり、上面板２００と下面板２０１と、これらにそれぞれ上端と下端が固定されたゴム膜（ゴムベローズ）２０２とで空気室２０３が画成されており、上面板２００の中央部に設けられた給気孔２００ａより空気を注入し、所定の圧力に設定する。ピストン２０４の上昇により空気室２０３の内圧が高められ、空気バネとして作用する。
【０００５】
図３は、乗用車用の空気バネであり、図２と同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。この空気バネではピストン２０４の上昇により空気室２０３の内圧が高められる。
【０００６】
従来、空気バネのゴム膜１０２，２０２としては、ナイロンやポリエステルからなる多数本の繊維コードをゴム膜本体の周方向に対して傾斜させ、かつ互いに平行に配列してなる繊維コード層（繊維コード織物）で補強されている。通常、繊維コード層は２枚積層されており、１枚目と２枚目は繊維コード方向が左右対称に傾斜して配置される。
【０００７】
しかしながら、ナイロン繊維は、ゴムとの接着性には優れる反面、伸びが大きいため、ゴム膜に十分な耐圧性を付与することができない。伸びの小さい補強繊維としてアラミド繊維があるが、アラミド繊維はゴムとの接着性が低く、ゴム／繊維間で剥離が生じ易い。
【０００８】
なお、空気バネのゴム膜の耐圧性を向上するため、補強繊維コード層のプライ数を多くしたり、繊維コードの配列密度を増大したり、また繊維コードの代わりに炭素繊維コード、スチールコード、ガラス繊維コード等の高強度コードを用いたりすることも行われているが、補強繊維コード層のプライ数を増大した場合は、膜剛性も大きくなって変形抵抗が大きくなり、そのため繰返し屈曲により疲労し易くなって耐久性が阻害され、また、繊維コードの配列密度を増大した場合は、繊維コード相互の隙間にゴムを確保することが不可能になって層間が剥離し易くなり、また高強度コードを使用した場合は、空気バネの補強用としての伸度が不足し、耐屈曲性が乏しくなり、かつ高価になる等の問題があった。
【０００９】
従って、通常の補強繊維コード構成で、空気バネのゴム膜の耐圧性、耐屈曲性、ゴム／繊維間の耐剥離性、耐疲労性、耐久性を改善する技術が望まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記従来の問題点を解決し、空気バネのゴム膜の耐圧性、耐屈曲性、ゴム／繊維間の耐剥離性、耐疲労性、耐久性の向上に有効な空気バネ用繊維補強材と、この繊維補強材を用いることにより、耐圧性、耐屈曲性、ゴム／繊維間の耐剥離性、耐疲労性、耐久性が著しく向上した空気バネを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の空気バネ用繊維補強材は、空気バネに用いられる繊維補強材であって、ポリケトン繊維を含むことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の空気バネ用繊維補強材は、請求項１において、ポリケトン繊維コードよりなることを特徴とする。
【００１３】
請求項３の空気バネ用繊維補強材は、請求項１において、ポリケトンを含む複合繊維コードよりなることを特徴とする。
【００１４】
請求項４の空気バネ用繊維補強材は、請求項３において、該複合繊維コードがポリケトン繊維と他の繊維との複合繊維コードであることを特徴とする。
【００１５】
請求項５の空気バネ用繊維補強材は、請求項４において、該他の繊維がナイロン繊維であることを特徴とする。
【００１６】
請求項６の空気バネ用繊維補強材は、請求項４又は５において、ポリケトン繊維と他の繊維との合計の繊度に対するポリケトン繊維の繊度の割合が３４％以上であることを特徴とする。
【００１７】
請求項７の空気バネ用繊維補強材は、請求項２ないし６のいずれか１項において、該繊維コードは、繊維の複数本を下撚りし、更に上撚りしたものであり、その上撚り係数が１５００以上であることを特徴とする。
【００１８】
請求項８の空気バネ用繊維補強材は、請求項１ないし７のいずれか１項において、ポリケトンが下記一般式（Ｉ）で表されることを特徴とする。
【００１９】
【化２】
（（Ｉ）式中、Ｒはエチレン性不飽和化合物由来の連結基であり、各繰り返し単位において、同一であっても異なっていても良い。）
【００２０】
請求項９の空気バネは、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の空気バネ用繊維補強材で補強されたことを特徴とする。
【００２１】
請求項１０の空気バネは、請求項９において、該繊維補強材で補強されたゴム膜を有することを特徴とする。
【００２２】
請求項１１の空気バネは、請求項１０において、該ゴム膜のマトリックスゴムが、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、エチレンアクリルゴム、及び水素添加ニトリルゴムよりなる群から選ばれる１種又は２種以上を主成分とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
ポリケトン繊維は、ゴムとの接着性に優れ、しかも伸びが小さいため、ポリケトン繊維を繊維補強材として用いることにより、空気バネのゴム膜の耐圧性、耐屈曲性、ゴム／繊維間の耐剥離性、耐疲労性、耐久性を向上させることができる（請求項１）。
【００２４】
本発明の繊維補強材は、より具体的にはポリケトン繊維コード（請求項２）又はポリケトンを含む複合繊維コード（請求項３）よりなり、ポリケトンを含む複合繊維コードとしてはポリケトン繊維と他の繊維との複合繊維コードが挙げられ（請求項４）、この他の繊維としてはナイロン繊維が好ましい（請求項５）。また、この複合繊維コードにおいて、ポリケトン繊維と他の繊維との合計の繊度に対するポリケトン繊維の割合は３４％以上であることが好ましい（請求項６）。また、これらの繊維コードは、繊維の複数本を下撚りし、更に上撚りしたものであり、その上撚り係数が１５００以上であることが好ましい（請求項７）。
【００２５】
本発明において、ポリケトンとしては、下記一般式（Ｉ）で表されるポリケトンが好ましい（請求項８）。
【化３】
（（Ｉ）式中、Ｒはエチレン性不飽和化合物由来の連結基であり、各繰り返し単位において、同一であっても異なっていても良い。）
【００２６】
本発明の空気バネは、このような繊維補強材で補強されたものであり（請求項９）、具体的にはこの繊維補強材で補強されたゴム膜を有する（請求項１０）。
【００２７】
このゴム膜のマトリックスとしては、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）、クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ）、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）、水素添加ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）等の耐熱ゴムを主成分とすることが好ましい（請求項１１）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に本発明の空気バネ用繊維補強材及び空気バネの実施の形態を詳細に説明する。
【００２９】
まず、本発明に係る繊維補強材について説明する。
【００３０】
本発明の繊維補強材は、ポリケトン繊維コード、又はポリケトンを含む複合繊維コード、例えば、ポリケトン繊維と他の繊維との複合繊維コードよりなる。
【００３１】
本発明に係る繊維コードを構成するるポリケトン繊維は、好ましくは下記一般式（Ｉ）で表されるポリケトンを原料として製造される。
【化４】
（（Ｉ）式中、Ｒはエチレン性不飽和化合物由来の連結基であり、各繰り返し単位において、同一であっても異なっていても良い。）
【００３２】
上記ポリケトンは、分子中にＣＯ単位（カルボニル基）とエチレン性不飽和化合物由来の単位とが配列された交互共重合体、即ち、高分子鎖中で各ＣＯ単位の隣に、例えばエチレン単位等のオレフィン単位が一つずつ位置する構造である。このポリケトンは、一酸化炭素と特定のエチレン性不飽和化合物の１種との共重合体であってもよく、一酸化炭素とエチレン性不飽和化合物の２種以上との共重合体であってもよい。
【００３３】
上記（Ｉ）式中のＲを形成するエチレン性不飽和化合物としては、エチレン，プロピレン，ブテン，ペンテン，ヘキセン，ヘプテン，オクテン，ノネン，デセン，ドデセン，スチレン等の不飽和炭化水素化合物、メチルアクリレート，メチルメタクリレート，ビニルアセテート，ウンデセン酸等の不飽和カルボン酸又はその誘導体、更にはウンデセノール，６−クロロヘキセン，Ｎ−ビニルピロリドン，及びスルニルホスホン酸のジエチルエステル等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよいが、特にポリマーの力学特性や耐熱性等の点から、エチレン性不飽和化合物としてエチレンを主体とするものを用いたポリケトンが好ましい。
【００３４】
ポリケトンを構成するエチレン性不飽和化合物として、エチレンと他のエチレン性不飽和化合物とを併用する場合、エチレンは、全エチレン性不飽和化合物に対し、８０モル％以上になるように用いるのが好ましい。この割合が８０モル％未満では得られるポリマーの融点が２００℃以下になり、得られるポリケトン繊維の耐熱性が不充分となる場合がある。ポリケトン繊維の力学特性や耐熱性の点から、エチレンの使用量は、特に全エチレン性不飽和化合物に対し９０モル％以上が好ましい。
【００３５】
前記のポリケトンは、公知の方法、例えばヨーロッパ特許公開第１２１９６５号，同第２１３６７１号，同第２２９４０８号及び米国特許第３９１４３９１号明細書に記載された方法に従って製造することができる。
【００３６】
上記ポリケトンの重合度は、ｍ−クレゾール中、６０℃で測定した溶液粘度が１．０〜１０．０ｄＬ／ｇの範囲にあるのが好ましい。溶液粘度が１．０ｄＬ／ｇ未満では、得られるポリケトン繊維の力学強度が不充分となる場合があり、ポリケトン繊維の力学強度の観点から、溶液粘度が１．２ｄＬ／ｇ以上であるのが更に好ましい。一方、溶液粘度が１０．０ｄＬ／ｇを超えると、繊維化時の溶融粘度や溶液粘度が高くなりすぎて紡糸性が不良となる場合があり、紡糸性の観点から、溶液粘度が５．０ｄＬ／ｇ以下であるのが更に好ましい。繊維の力学強度及び紡糸性などを考慮すると、この溶液粘度は１．３〜４．０ｄＬ／ｇの範囲が特に好ましい。
【００３７】
上記ポリケトンの繊維化方法は、特に限定されないが、一般的には溶融紡糸法又は溶液紡糸法が採用される。溶融紡糸法を採用する場合には、例えば特開平１−１２４６１７号公報に記載の方法に従って、ポリマーを通常、融点より２０℃以上高い温度、好ましくは融点より４０℃程度高い温度で溶融紡糸し、次いで、通常、融点より１０℃以下低い温度、好ましくは融点より４０℃程度低い温度において、好ましくは３倍以上の延伸比で、更に好ましくは７倍以上の延伸比で延伸処理することにより、容易に所望の繊維を得ることができる。
【００３８】
一方、溶液紡糸法を採用する場合、例えば特開平２−１１２４１３号公報に記載の方法に従って、ポリマーを例えばヘキサフルオロイソプロパノール，ｍ−クレゾール等に０．２５〜２０質量％、好ましくは０．５〜１０質量％の濃度で溶解させ、紡糸ノズルより押し出して繊維化し、次いでトルエン，エタノール，イソプロパノール，ｎ−ヘキサン，イソオクタン，アセトン，メチルエチルケトン等の非溶剤浴、好ましくはアセトン浴中で溶剤を除去、洗浄して紡糸原糸を得、更に（融点−１００℃）〜（融点＋１０℃）、好ましくは（融点−５０℃）〜（融点）の範囲の温度で延伸処理することにより、所望のフィラメントを得ることができる。また、このポリケトンには、熱，酸素等に対して十分な耐久性を付与する目的で酸化防止剤を加えることが好ましく、また必要に応じて艶消し剤，顔料，帯電防止剤等も配合することができる。
【００３９】
このようなポリケトン繊維よりなる繊維コードは、ポリケトン繊維の複数本を下撚りし、更に上撚りしたものが好ましく、その上撚り係数は、１５００以上、特に１８００〜２３００の範囲であることが好ましい。上撚り係数が１５００未満であると、得られるゴム膜の耐屈曲疲労性が劣るものとなる。上撚り数が過度に大きいと強度が低下し、伸度、クリープが大きくなるため、２３００以下であることが好ましい。
【００４０】
なお、上撚り係数とは、当該コードを構成する繊維の合計の繊度Ｄ（デシテックス：ｄｔｅｘ）と上撚り数Ｇ（回／１０ｃｍ）とから次のようにして算出される。
【数１】
【００４１】
このポリケトン繊維コードの下撚り数は上撚り数と同程度で良いが必ずしも同じである必要はない。
【００４２】
また、ポリケトン繊維コードを構成するポリケトン繊維の合計の繊度はコードの必要強力により決められるが、例えば、トラック、バス、鉄道用空気バネであれば１８００〜５０１０デシテックス、乗用車用空気バネであれば４００〜１５００デシテックスであることが好ましい。
【００４３】
ポリケトン繊維と他の繊維とを含む複合繊維コード（以下「ポリケトン／他繊維複合繊維コード」と称す。）としては、コードを構成するポリケトン繊維と他の繊維の合計の繊度に対するポリケトン繊維の合計繊度の割合が３４％以上、特に５０〜８０％であるものが好ましい。この範囲よりもポリケトン繊維の繊度が少な過ぎるとポリケトン繊維を用いることによる本発明の効果を十分に得ることができない。逆に、多過ぎると他の繊維を複合したことによる効果を十分に得ることができない。
【００４４】
このようなポリケトン／他繊維複合繊維コードの上撚り係数は、前述のポリケトン繊維コードと同様の理由から、１５００以上、特に１８００〜２３００の範囲であることが好ましい。上撚り係数が１５００未満であると、得られるゴム膜の耐屈曲疲労性が劣るものとなる。上撚り係数が過度に大きいと強度が低下し、伸度、クリープが大きくなるため、２３００以下であることが好ましい。
【００４５】
このポリケトン／他繊維複合繊維コードの下撚り数は必ずしも上撚り数と同じでなくても良く、下撚り数は上撚り数の０．５〜１．５倍の範囲であることが好ましい。
【００４６】
また、ポリケトン／他繊維複合繊維コードを構成するポリケトン繊維と他の繊維との合計の繊度はコードもしくは織物の必要強力により決められるが、例えば、トラック、バス、鉄道用空気バネであれば１８００〜５０１０デシテックス、乗用車用空気バネであれば４００〜１５００デシテックスであることが好ましい。
【００４７】
複合繊維織物を構成する他の繊維としては、ナイロン繊維、ポリエステル繊維等が挙げられる。これらの他の繊維は、１種を単独で用いても良く、２種以上を併用しても良い。他の繊維としては、特にナイロン繊維を用いることが好ましく、ナイロン繊維を併用することにより、伸度が適度に増大し、衝撃吸収性が高まり、乗り心地が良くなるという効果が奏される。
【００４８】
本発明において、ナイロン繊維を構成するナイロンとしては、６，６−ナイロン、６−ナイロン、４，６−ナイロン、ＭＸＤ６ナイロン等を用いることができる。好ましくは６，６−ナイロンである。
【００４９】
通常の場合、繊維コードはゴム膜の一方向に対し所定の角度で並列配置される。このポリケトン繊維コード又はポリケトン／他繊維複合繊維コードの打ち込み本数は、その繊度や得られるゴム膜の要求特性等に応じて適宜決定されるが、例えば、トラック、バス、鉄道用空気バネであれば４０〜８０本／５ｃｍ程度、乗用車用空気バネであれば９０〜１５０本／５ｃｍ程度であることが好ましい。
【００５０】
一方、本発明の空気バネのゴム膜を構成するゴム組成物としては特に制限はなく、主成分となるゴム成分に、加硫剤、促進剤（加硫促進剤）、補強剤としてのカーボン、酸化亜鉛（亜鉛華）等、可塑剤としてのアロマティック系オイル、更に必要に応じて、老化防止剤、離型剤、分散剤、硬化剤、粘着性調整剤等の加工助剤や増量材、着色材といった通常の添加剤が配合された通常のゴム組成物を用いることができる。
【００５１】
ゴム成分としては、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）、クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ）、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）、水素添加ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ハイパロン（ＣＳＭ）、ウレタンゴム（Ｕ）等の１種又は２種以上のブレンドゴムを用いることができる。
【００５２】
高温加硫を行って加硫時間を短縮するためには、ゴム成分としては、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ）、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く用いられる。
【００５３】
ただし、これらの耐熱ゴムの１種又は２種以上と、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）等の汎用のジエン系ゴムの１種又は２種以上とのブレンドゴムであっても良く、また、加硫方法によっては、上記汎用ジエン系ゴムを主成分とするものであっても良い。
【００５４】
前述の耐熱ゴムを主成分とする場合にあっては、加硫剤として、有機過酸化物、樹脂、アミン類を用いて加硫することが好ましい。この有機過酸化物としては、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、１，３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ−イソプロピル）ベンゼン、１，１−ジ−ｔ−ブチルパーオキシ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン等が挙げられる。また、樹脂としては、アルキルフェノール・ホルムアルデヒド樹脂、臭素化アルキルフェノール・ホルムアルデヒド樹脂等が挙げられる。また、アミン類としては、２，２−ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル）プロパン、ジアミノジフェニルメタン、ヘキサメチレンジアミンカーバメイト等のジアミン、トリエチレンテトラミン等が挙げられる。
【００５５】
これらの硫黄以外の加硫剤は１種を単独で用いても良く、２種以上を併用しても良い。
【００５６】
加硫剤の使用量は、多過ぎると脆性的傾向が強くなりゴムがもろくなり、少な過ぎると架橋効果が減り塑性的物性となり適切なゴム物性が得られないことから、ゴム成分１００重量部に対して０．５〜４．０重量部とすることが好ましい。
【００５７】
また、ゴム成分として、前述の汎用ジエン系ゴムを用いる場合には、チウラム系加硫促進剤などの含硫黄化合物により有効加硫するか、Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミド、ジクミルパーオキサイド、１，３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ−イソプロピル）ベンゼン等の有機加硫剤を用いた加硫を行うことが好ましい。
【００５８】
本発明の空気バネのゴム膜は、このようなゴム組成物よりなる未加硫ゴム間に前述の本発明に係る繊維コードを介在させ、常法に従って成形加硫することに容易に製造することができる。
【００５９】
なお、前述の本発明に係る補強繊維コードを未加硫ゴム間に介在させて加硫成形を行う際には、必要に応じて、補強繊維コードに接着剤を含浸させても良い。この接着剤としては、通常のＲＦＬ液（レゾルシン・ホルマリン・ラテックス）等を用いることができ、その付着量は補強繊維コードに対して３．０〜８．０％程度であることが好ましい。
【００６０】
本発明の空気バネのゴム膜の寸法には特に制限はないが、通常、その厚さは、例えば、トラック、バス用空気バネであれば４．０〜７．０ｍｍ、特に５ｍｍ程度、鉄道用空気バネであれば５．０〜１２．０ｍｍ、特に１０ｍｍ程度、乗用車用空気バネであれば２〜３ｍｍ程度であることが好ましい。
【００６１】
本発明の空気バネのゴム膜は、例えば次のようにして製造することができる。ただし、以下に記載するゴム膜の製造方法は、本発明に係るゴム膜の製造方法の一例であって、何ら以下の方法に限定されるものではない。
【００６２】
（１）乗用車用空気バネのゴム膜の製造方法
まず、前述の繊維コードを用いて繊維織物を製造する。この繊維織物は一般的にはすだれ織物である。用いる繊維コードの太さは０．２〜０．４ｍｍ程度が好ましい。即ち、前述の如く、乗用車用空気バネのゴム膜の厚さは２〜３ｍｍ程度とされることから、繊維コードの太さがこの範囲より太いとゴム膜の厚さが厚くなりゴム膜の曲げ剛性が高くなり、耐久性や乗り心地に悪影響を及ぼす。繊維コードの太さがこの範囲よりも細いと十分な強度が得られない。なお、本発明で用いるポリケトン繊維は高強度であることから、比較的細い繊維コードであっても高い強度を得ることができる。
【００６３】
繊維織物には、前述の如く、必要に応じて通常のＲＦＬ液等の接着剤を含浸させる。
【００６４】
このような繊維織物２枚を用い、各々ＣＲ系等の接着ゴムを両面コートし、コーティング反２枚をすだれ織物の縦糸方向が所定の交叉角度で交叉するように、縦糸方向が左右対称となるように積層し、更に、この積層シートの両面にＣＲ系等のカバーゴムを積層して所定の条件で加熱加硫する。上記接着ゴムとしては０．２〜０．２５ｍｍ程度の厚さのものが用いられ、カバーゴムとしては０．６〜０．８ｍｍ程度の厚さのものが用いられる。
【００６５】
（２）トラック、バス、鉄道用空気バネのゴム膜の製造方法
まず、前述の繊維コードを用いて繊維織物を製造する。この繊維織物は一般的にはすだれ織物である。用いる繊維コードの太さは特に制限はないが０．５〜１．２ｍｍ程度が好ましい。即ち、前述の如く、トラック、バス、鉄道用空気バネのゴム膜の厚さは５〜１０ｍｍ程度とされることから、ゴム膜の曲げ剛性や強度等の面から、上記範囲とすることが好ましい。
【００６６】
繊維織物には、前述の如く、必要に応じて通常のＲＦＬ液等の接着剤を含浸させる。
【００６７】
このような繊維織物２枚を用い、各々ＮＲ／ＳＢＲ系等の接着ゴムを両面コートし、コーティング反２枚をすだれ織物の縦糸方向が所定の交叉角度で交叉するように、縦糸方向が左右対称となるように積層し、更に、この積層シートの両面にＮＲ／ＳＢＲ系等のカバーゴムを積層して所定の条件で加熱加硫する。上記接着ゴムとしては０．２５〜０．３５ｍｍ程度の厚さのものが用いられ、カバーゴムとしては２〜４ｍｍ程度の厚さのものが用いられる。
【実施例】
【００６８】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００６９】
なお、以下において、ポリケトン繊維としては、前記一般式（Ｉ）において、Ｒがエチレンで、ｍ−クレゾール中、６０℃で測定した溶液粘度が４．０ｄＬ／ｇを示す重合度のポリケトンを繊維化してなるものを用いた。また、ナイロン繊維としては６，６−ナイロン繊維を用いた。
【００７０】
実施例１〜８、比較例１〜６
表１に示すコードを用い、表１に示す打込数としたすだれ織物について、以下の方法で特性の評価を行い、結果を表２に示した。
【００７１】
＜ディップ反の特性＞
すだれ織物を接着剤液（ＲＦＬ液（レゾルシン・ホルマリン・ラテックス））に浸漬して接着剤液（固形分）を６％付着させたものについて、下記（１）〜（４）の方法で評価を行った。
【００７２】
（１） 強力及び伸度
ＪＩＳ Ｌ１０１７に準拠して、コード１本でつかみ間隔２５ｃｍ，引張速度３０ｃｍ／ｍｉｎで測定した。
【００７３】
（２） 熱収縮率
ＪＩＳ Ｌ１０１７（Ｂ法）に準拠して、温度１８０℃に０．５時間加熱した後、３０分間冷却後の値を測定した。
【００７４】
（３） 強度（ｇ／ｄ）
（１）項で測定した強力値をＮからｇ単位に換算し、コードのトータルデニール数（０．９デニール＝１．０ｄｔ（デシテックス））で割った値である。
【００７５】
＜加硫後の特性＞
以下の［１］，［２］のようにして製造された試料について、下記のようにして測定した。
【００７６】
［１］乗用車用空気バネのゴム膜試料の製造方法
ＲＦＬ液で接着処理を施した繊維コードのすだれ織物２枚を用い、各々厚さ０．２ｍｍＣＲ系接着ゴムを両面コートし、コーティング反２枚をすだれ織物の縦糸方向が所定の交叉角度で交叉するように、縦糸方向が左右対称となるように積層し、更に、この積層シートの両面に各々厚さ０．６ｍｍのＣＲ系カバーゴムを積層して１７０℃，０．７５ＭＰａの条件で１５分加硫した。
【００７７】
［２］トラック、バス、鉄道用空気バネのゴム膜の製造方法
ＲＦＬ液で接着処理を施した繊維コードのすだれ織物２枚を用い、各々厚さ０．３ｍｍのＮＲ／ＳＢＲ系接着ゴムを両面コートし、コーティング反２枚をすだれ織物の縦糸方向が所定の交叉角度で交叉するように、縦糸方向が左右対称となるように積層し、更に、この積層シートの両面に各々厚さ２．５ｍｍのＮＲ／ＳＢＲ系カバーゴムを積層して１５５℃，１．５ＭＰａの条件で２０分加硫した。
【００７８】
（１） 強力
加硫試料から補強繊維コードを取り出し、前述のディップ反の強力測定方法と同様にして強力を測定した。
【００７９】
（２） 屈曲後強度保持率（％）
前述の［１］，［２］に準じてコーティング反２枚をすだれ織物の縦糸方向が試料の長手方向になるように積層して作成した幅２５ｍｍ±０．５ｍｍの短冊状の加硫試料をプーリーにかけて、下記条件で屈曲テストを行い、屈曲テスト後、屈曲時の最内層の補強繊維コードを取り出し、前記ディップ反の強力測定方法と同様にして強力を測定し、その保持率（屈曲後強度÷屈曲前強度×１００）を算出した。
プーリー直径：７５ｍｍ
荷重 ：破断時強力の１０％
屈曲回数 ：２０万回
【００８０】
（３） 接着性（剥離試験）
前述の［１］，［２］に準じてコーティング反２枚のすだれ織物の縦糸方向が平行になるように積層して作製した幅２５ｍｍ±０．５ｍｍ、長さ１００ｍｍ短冊状の積層シートを、ＪＩＳ Ｋ６２５６−１９９９に準拠して、この試料から、５０ｍｍ／分の速度で剥離試験を実施した。このとき、剥離に要した力から接着力（Ｎ／２５ｍｍ幅）を求めた。
【００８１】
（４） 耐セパレーション性（乗用車用）
下記条件でピストンを作動させ、エアもれ、ゴム繊維コード間エア入りふくれ、ゴム繊維コード間剥離などの異常が発生するまでのピストンの往復回数を測定した。
内圧：１．２ＭＰａ
空気バネの有効径：９５ｍｍ
ピストンの振幅：±４０ｍｍ
【００８２】
（５） 耐久性（トラック、バス、鉄道用）
下記条件でピストンを作動させ、エアもれ、表面ゴムクラックなどの異常が発生するまでのピストンの往復回数を測定した。
内圧：１．０ＭＰａ
空気バネの有効径：２００ｍｍ
ピストンの振幅：±５０ｍｍ
【００８３】
（６） 耐圧性
ＪＩＳ Ｄ４１０１に準拠して、破壊にいたるまでの最高圧力を測定した。
【００８４】
【表１】
【００８５】
【表２】
【００８６】
表１，２より、本発明によれば、ポリケトン繊維による補強効果で耐圧性、耐屈曲性、ゴム／繊維間の耐剥離性、耐疲労性、耐久性に優れた空気バネが提供されることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】一般的な空気バネを示す一部断面正面図である。
【図２】トラック用空気バネを示す断面図である。
【図３】乗用車用空気バネを示す断面図である。
【符号の説明】
【００８８】
１００ アッパープレート
１０１ ピストン
１０２ ゴム膜
１０５ ストッパゴム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車輌や各種産業機器、自動車（乗用車、トラック、バス等）用エアサスペンション等に用いられる空気バネ用の繊維補強材と、この繊維補強材により補強された空気バネに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のサスペンション、トラックのキャビンのサスペンション、座席用シートのサスペンション等に使用される空気バネとしては、図１〜３に示すようなものがある。
【０００３】
図１の空気バネでは、アッパープレート１００とピストン１０１との間に筒状ゴム膜１０２の両端を取付けてこれら三者間内に空気が給排される室１０３を設けてある。筒状ゴム膜１０２としては蛇腹状のベローズを用い、アッパープレート１００の一部分に空気給排用の穴１０４を形成してあり、ピストン１０１側にはストッパゴム１０５を設けてある。このストッパゴム１０５は、空気バネがパンクしたときに応急的に荷重を支え、車両であれば、空気バネを交換するまで走行できるようにし、また空気バネの補助バネとして空気バネの撓みが大きくなったときにバネとしての機能を果たしつつ荷重を支えるためのものである。
【０００４】
図２の空気バネは、トラック用の空気バネであり、上面板２００と下面板２０１と、これらにそれぞれ上端と下端が固定されたゴム膜（ゴムベローズ）２０２とで空気室２０３が画成されており、上面板２００の中央部に設けられた給気孔２００ａより空気を注入し、所定の圧力に設定する。ピストン２０４の上昇により空気室２０３の内圧が高められ、空気バネとして作用する。
【０００５】
図３は、乗用車用の空気バネであり、図２と同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。この空気バネではピストン２０４の上昇により空気室２０３の内圧が高められる。
【０００６】
従来、空気バネのゴム膜１０２，２０２としては、ナイロンやポリエステルからなる多数本の繊維コードをゴム膜本体の周方向に対して傾斜させ、かつ互いに平行に配列してなる繊維コード層（繊維コード織物）で補強されている。通常、繊維コード層は２枚積層されており、１枚目と２枚目は繊維コード方向が左右対称に傾斜して配置される。
【０００７】
しかしながら、ナイロン繊維は、ゴムとの接着性には優れる反面、伸びが大きいため、ゴム膜に十分な耐圧性を付与することができない。伸びの小さい補強繊維としてアラミド繊維があるが、アラミド繊維はゴムとの接着性が低く、ゴム／繊維間で剥離が生じ易い。
【０００８】
なお、空気バネのゴム膜の耐圧性を向上するため、補強繊維コード層のプライ数を多くしたり、繊維コードの配列密度を増大したり、また繊維コードの代わりに炭素繊維コード、スチールコード、ガラス繊維コード等の高強度コードを用いたりすることも行われているが、補強繊維コード層のプライ数を増大した場合は、膜剛性も大きくなって変形抵抗が大きくなり、そのため繰返し屈曲により疲労し易くなって耐久性が阻害され、また、繊維コードの配列密度を増大した場合は、繊維コード相互の隙間にゴムを確保することが不可能になって層間が剥離し易くなり、また高強度コードを使用した場合は、空気バネの補強用としての伸度が不足し、耐屈曲性が乏しくなり、かつ高価になる等の問題があった。
【０００９】
従って、通常の補強繊維コード構成で、空気バネのゴム膜の耐圧性、耐屈曲性、ゴム／繊維間の耐剥離性、耐疲労性、耐久性を改善する技術が望まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記従来の問題点を解決し、空気バネのゴム膜の耐圧性、耐屈曲性、ゴム／繊維間の耐剥離性、耐疲労性、耐久性の向上に有効な空気バネ用繊維補強材と、この繊維補強材を用いることにより、耐圧性、耐屈曲性、ゴム／繊維間の耐剥離性、耐疲労性、耐久性が著しく向上した空気バネを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の空気バネ用繊維補強材は、空気バネに用いられる繊維補強材であって、ポリケトン繊維を含むことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の空気バネ用繊維補強材は、請求項１において、ポリケトン繊維コードよりなることを特徴とする。
【００１３】
請求項３の空気バネ用繊維補強材は、請求項１において、ポリケトンを含む複合繊維コードよりなることを特徴とする。
【００１４】
請求項４の空気バネ用繊維補強材は、請求項３において、該複合繊維コードがポリケトン繊維と他の繊維との複合繊維コードであることを特徴とする。
【００１５】
請求項５の空気バネ用繊維補強材は、請求項４において、該他の繊維がナイロン繊維であることを特徴とする。
【００１６】
請求項６の空気バネ用繊維補強材は、請求項４又は５において、ポリケトン繊維と他の繊維との合計の繊度に対するポリケトン繊維の繊度の割合が３４％以上であることを特徴とする。
【００１７】
請求項７の空気バネ用繊維補強材は、請求項２ないし６のいずれか１項において、該繊維コードは、繊維の複数本を下撚りし、更に上撚りしたものであり、その上撚り係数が１５００以上であることを特徴とする。
【００１８】
請求項８の空気バネ用繊維補強材は、請求項１ないし７のいずれか１項において、ポリケトンが下記一般式（Ｉ）で表されることを特徴とする。
【００１９】
【化２】
（（Ｉ）式中、Ｒはエチレン性不飽和化合物由来の連結基であり、各繰り返し単位において、同一であっても異なっていても良い。）
【００２０】
請求項９の空気バネは、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の空気バネ用繊維補強材で補強されたことを特徴とする。
【００２１】
請求項１０の空気バネは、請求項９において、該繊維補強材で補強されたゴム膜を有することを特徴とする。
【００２２】
請求項１１の空気バネは、請求項１０において、該ゴム膜のマトリックスゴムが、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、エチレンアクリルゴム、及び水素添加ニトリルゴムよりなる群から選ばれる１種又は２種以上を主成分とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
ポリケトン繊維は、ゴムとの接着性に優れ、しかも伸びが小さいため、ポリケトン繊維を繊維補強材として用いることにより、空気バネのゴム膜の耐圧性、耐屈曲性、ゴム／繊維間の耐剥離性、耐疲労性、耐久性を向上させることができる（請求項１）。
【００２４】
本発明の繊維補強材は、より具体的にはポリケトン繊維コード（請求項２）又はポリケトンを含む複合繊維コード（請求項３）よりなり、ポリケトンを含む複合繊維コードとしてはポリケトン繊維と他の繊維との複合繊維コードが挙げられ（請求項４）、この他の繊維としてはナイロン繊維が好ましい（請求項５）。また、この複合繊維コードにおいて、ポリケトン繊維と他の繊維との合計の繊度に対するポリケトン繊維の割合は３４％以上であることが好ましい（請求項６）。また、これらの繊維コードは、繊維の複数本を下撚りし、更に上撚りしたものであり、その上撚り係数が１５００以上であることが好ましい（請求項７）。
【００２５】
本発明において、ポリケトンとしては、下記一般式（Ｉ）で表されるポリケトンが好ましい（請求項８）。
【化３】
（（Ｉ）式中、Ｒはエチレン性不飽和化合物由来の連結基であり、各繰り返し単位において、同一であっても異なっていても良い。）
【００２６】
本発明の空気バネは、このような繊維補強材で補強されたものであり（請求項９）、具体的にはこの繊維補強材で補強されたゴム膜を有する（請求項１０）。
【００２７】
このゴム膜のマトリックスとしては、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）、クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ）、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）、水素添加ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）等の耐熱ゴムを主成分とすることが好ましい（請求項１１）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に本発明の空気バネ用繊維補強材及び空気バネの実施の形態を詳細に説明する。
【００２９】
まず、本発明に係る繊維補強材について説明する。
【００３０】
本発明の繊維補強材は、ポリケトン繊維コード、又はポリケトンを含む複合繊維コード、例えば、ポリケトン繊維と他の繊維との複合繊維コードよりなる。
【００３１】
本発明に係る繊維コードを構成するるポリケトン繊維は、好ましくは下記一般式（Ｉ）で表されるポリケトンを原料として製造される。
【化４】
（（Ｉ）式中、Ｒはエチレン性不飽和化合物由来の連結基であり、各繰り返し単位において、同一であっても異なっていても良い。）
【００３２】
上記ポリケトンは、分子中にＣＯ単位（カルボニル基）とエチレン性不飽和化合物由来の単位とが配列された交互共重合体、即ち、高分子鎖中で各ＣＯ単位の隣に、例えばエチレン単位等のオレフィン単位が一つずつ位置する構造である。このポリケトンは、一酸化炭素と特定のエチレン性不飽和化合物の１種との共重合体であってもよく、一酸化炭素とエチレン性不飽和化合物の２種以上との共重合体であってもよい。
【００３３】
上記（Ｉ）式中のＲを形成するエチレン性不飽和化合物としては、エチレン，プロピレン，ブテン，ペンテン，ヘキセン，ヘプテン，オクテン，ノネン，デセン，ドデセン，スチレン等の不飽和炭化水素化合物、メチルアクリレート，メチルメタクリレート，ビニルアセテート，ウンデセン酸等の不飽和カルボン酸又はその誘導体、更にはウンデセノール，６−クロロヘキセン，Ｎ−ビニルピロリドン，及びスルニルホスホン酸のジエチルエステル等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよいが、特にポリマーの力学特性や耐熱性等の点から、エチレン性不飽和化合物としてエチレンを主体とするものを用いたポリケトンが好ましい。
【００３４】
ポリケトンを構成するエチレン性不飽和化合物として、エチレンと他のエチレン性不飽和化合物とを併用する場合、エチレンは、全エチレン性不飽和化合物に対し、８０モル％以上になるように用いるのが好ましい。この割合が８０モル％未満では得られるポリマーの融点が２００℃以下になり、得られるポリケトン繊維の耐熱性が不充分となる場合がある。ポリケトン繊維の力学特性や耐熱性の点から、エチレンの使用量は、特に全エチレン性不飽和化合物に対し９０モル％以上が好ましい。
【００３５】
前記のポリケトンは、公知の方法、例えばヨーロッパ特許公開第１２１９６５号，同第２１３６７１号，同第２２９４０８号及び米国特許第３９１４３９１号明細書に記載された方法に従って製造することができる。
【００３６】
上記ポリケトンの重合度は、ｍ−クレゾール中、６０℃で測定した溶液粘度が１．０〜１０．０ｄＬ／ｇの範囲にあるのが好ましい。溶液粘度が１．０ｄＬ／ｇ未満では、得られるポリケトン繊維の力学強度が不充分となる場合があり、ポリケトン繊維の力学強度の観点から、溶液粘度が１．２ｄＬ／ｇ以上であるのが更に好ましい。一方、溶液粘度が１０．０ｄＬ／ｇを超えると、繊維化時の溶融粘度や溶液粘度が高くなりすぎて紡糸性が不良となる場合があり、紡糸性の観点から、溶液粘度が５．０ｄＬ／ｇ以下であるのが更に好ましい。繊維の力学強度及び紡糸性などを考慮すると、この溶液粘度は１．３〜４．０ｄＬ／ｇの範囲が特に好ましい。
【００３７】
上記ポリケトンの繊維化方法は、特に限定されないが、一般的には溶融紡糸法又は溶液紡糸法が採用される。溶融紡糸法を採用する場合には、例えば特開平１−１２４６１７号公報に記載の方法に従って、ポリマーを通常、融点より２０℃以上高い温度、好ましくは融点より４０℃程度高い温度で溶融紡糸し、次いで、通常、融点より１０℃以下低い温度、好ましくは融点より４０℃程度低い温度において、好ましくは３倍以上の延伸比で、更に好ましくは７倍以上の延伸比で延伸処理することにより、容易に所望の繊維を得ることができる。
【００３８】
一方、溶液紡糸法を採用する場合、例えば特開平２−１１２４１３号公報に記載の方法に従って、ポリマーを例えばヘキサフルオロイソプロパノール，ｍ−クレゾール等に０．２５〜２０質量％、好ましくは０．５〜１０質量％の濃度で溶解させ、紡糸ノズルより押し出して繊維化し、次いでトルエン，エタノール，イソプロパノール，ｎ−ヘキサン，イソオクタン，アセトン，メチルエチルケトン等の非溶剤浴、好ましくはアセトン浴中で溶剤を除去、洗浄して紡糸原糸を得、更に（融点−１００℃）〜（融点＋１０℃）、好ましくは（融点−５０℃）〜（融点）の範囲の温度で延伸処理することにより、所望のフィラメントを得ることができる。また、このポリケトンには、熱，酸素等に対して十分な耐久性を付与する目的で酸化防止剤を加えることが好ましく、また必要に応じて艶消し剤，顔料，帯電防止剤等も配合することができる。
【００３９】
このようなポリケトン繊維よりなる繊維コードは、ポリケトン繊維の複数本を下撚りし、更に上撚りしたものが好ましく、その上撚り係数は、１５００以上、特に１８００〜２３００の範囲であることが好ましい。上撚り係数が１５００未満であると、得られるゴム膜の耐屈曲疲労性が劣るものとなる。上撚り数が過度に大きいと強度が低下し、伸度、クリープが大きくなるため、２３００以下であることが好ましい。
【００４０】
なお、上撚り係数とは、当該コードを構成する繊維の合計の繊度Ｄ（デシテックス：ｄｔｅｘ）と上撚り数Ｇ（回／１０ｃｍ）とから次のようにして算出される。
【数１】
【００４１】
このポリケトン繊維コードの下撚り数は上撚り数と同程度で良いが必ずしも同じである必要はない。
【００４２】
また、ポリケトン繊維コードを構成するポリケトン繊維の合計の繊度はコードの必要強力により決められるが、例えば、トラック、バス、鉄道用空気バネであれば１８００〜５０１０デシテックス、乗用車用空気バネであれば４００〜１５００デシテックスであることが好ましい。
【００４３】
ポリケトン繊維と他の繊維とを含む複合繊維コード（以下「ポリケトン／他繊維複合繊維コード」と称す。）としては、コードを構成するポリケトン繊維と他の繊維の合計の繊度に対するポリケトン繊維の合計繊度の割合が３４％以上、特に５０〜８０％であるものが好ましい。この範囲よりもポリケトン繊維の繊度が少な過ぎるとポリケトン繊維を用いることによる本発明の効果を十分に得ることができない。逆に、多過ぎると他の繊維を複合したことによる効果を十分に得ることができない。
【００４４】
このようなポリケトン／他繊維複合繊維コードの上撚り係数は、前述のポリケトン繊維コードと同様の理由から、１５００以上、特に１８００〜２３００の範囲であることが好ましい。上撚り係数が１５００未満であると、得られるゴム膜の耐屈曲疲労性が劣るものとなる。上撚り係数が過度に大きいと強度が低下し、伸度、クリープが大きくなるため、２３００以下であることが好ましい。
【００４５】
このポリケトン／他繊維複合繊維コードの下撚り数は必ずしも上撚り数と同じでなくても良く、下撚り数は上撚り数の０．５〜１．５倍の範囲であることが好ましい。
【００４６】
また、ポリケトン／他繊維複合繊維コードを構成するポリケトン繊維と他の繊維との合計の繊度はコードもしくは織物の必要強力により決められるが、例えば、トラック、バス、鉄道用空気バネであれば１８００〜５０１０デシテックス、乗用車用空気バネであれば４００〜１５００デシテックスであることが好ましい。
【００４７】
複合繊維織物を構成する他の繊維としては、ナイロン繊維、ポリエステル繊維等が挙げられる。これらの他の繊維は、１種を単独で用いても良く、２種以上を併用しても良い。他の繊維としては、特にナイロン繊維を用いることが好ましく、ナイロン繊維を併用することにより、伸度が適度に増大し、衝撃吸収性が高まり、乗り心地が良くなるという効果が奏される。
【００４８】
本発明において、ナイロン繊維を構成するナイロンとしては、６，６−ナイロン、６−ナイロン、４，６−ナイロン、ＭＸＤ６ナイロン等を用いることができる。好ましくは６，６−ナイロンである。
【００４９】
通常の場合、繊維コードはゴム膜の一方向に対し所定の角度で並列配置される。このポリケトン繊維コード又はポリケトン／他繊維複合繊維コードの打ち込み本数は、その繊度や得られるゴム膜の要求特性等に応じて適宜決定されるが、例えば、トラック、バス、鉄道用空気バネであれば４０〜８０本／５ｃｍ程度、乗用車用空気バネであれば９０〜１５０本／５ｃｍ程度であることが好ましい。
【００５０】
一方、本発明の空気バネのゴム膜を構成するゴム組成物としては特に制限はなく、主成分となるゴム成分に、加硫剤、促進剤（加硫促進剤）、補強剤としてのカーボン、酸化亜鉛（亜鉛華）等、可塑剤としてのアロマティック系オイル、更に必要に応じて、老化防止剤、離型剤、分散剤、硬化剤、粘着性調整剤等の加工助剤や増量材、着色材といった通常の添加剤が配合された通常のゴム組成物を用いることができる。
【００５１】
ゴム成分としては、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）、クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ）、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）、水素添加ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ハイパロン（ＣＳＭ）、ウレタンゴム（Ｕ）等の１種又は２種以上のブレンドゴムを用いることができる。
【００５２】
高温加硫を行って加硫時間を短縮するためには、ゴム成分としては、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ）、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く用いられる。
【００５３】
ただし、これらの耐熱ゴムの１種又は２種以上と、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）等の汎用のジエン系ゴムの１種又は２種以上とのブレンドゴムであっても良く、また、加硫方法によっては、上記汎用ジエン系ゴムを主成分とするものであっても良い。
【００５４】
前述の耐熱ゴムを主成分とする場合にあっては、加硫剤として、有機過酸化物、樹脂、アミン類を用いて加硫することが好ましい。この有機過酸化物としては、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、１，３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ−イソプロピル）ベンゼン、１，１−ジ−ｔ−ブチルパーオキシ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン等が挙げられる。また、樹脂としては、アルキルフェノール・ホルムアルデヒド樹脂、臭素化アルキルフェノール・ホルムアルデヒド樹脂等が挙げられる。また、アミン類としては、２，２−ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル）プロパン、ジアミノジフェニルメタン、ヘキサメチレンジアミンカーバメイト等のジアミン、トリエチレンテトラミン等が挙げられる。
【００５５】
これらの硫黄以外の加硫剤は１種を単独で用いても良く、２種以上を併用しても良い。
【００５６】
加硫剤の使用量は、多過ぎると脆性的傾向が強くなりゴムがもろくなり、少な過ぎると架橋効果が減り塑性的物性となり適切なゴム物性が得られないことから、ゴム成分１００重量部に対して０．５〜４．０重量部とすることが好ましい。
【００５７】
また、ゴム成分として、前述の汎用ジエン系ゴムを用いる場合には、チウラム系加硫促進剤などの含硫黄化合物により有効加硫するか、Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミド、ジクミルパーオキサイド、１，３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ−イソプロピル）ベンゼン等の有機加硫剤を用いた加硫を行うことが好ましい。
【００５８】
本発明の空気バネのゴム膜は、このようなゴム組成物よりなる未加硫ゴム間に前述の本発明に係る繊維コードを介在させ、常法に従って成形加硫することに容易に製造することができる。
【００５９】
なお、前述の本発明に係る補強繊維コードを未加硫ゴム間に介在させて加硫成形を行う際には、必要に応じて、補強繊維コードに接着剤を含浸させても良い。この接着剤としては、通常のＲＦＬ液（レゾルシン・ホルマリン・ラテックス）等を用いることができ、その付着量は補強繊維コードに対して３．０〜８．０％程度であることが好ましい。
【００６０】
本発明の空気バネのゴム膜の寸法には特に制限はないが、通常、その厚さは、例えば、トラック、バス用空気バネであれば４．０〜７．０ｍｍ、特に５ｍｍ程度、鉄道用空気バネであれば５．０〜１２．０ｍｍ、特に１０ｍｍ程度、乗用車用空気バネであれば２〜３ｍｍ程度であることが好ましい。
【００６１】
本発明の空気バネのゴム膜は、例えば次のようにして製造することができる。ただし、以下に記載するゴム膜の製造方法は、本発明に係るゴム膜の製造方法の一例であって、何ら以下の方法に限定されるものではない。
【００６２】
（１）乗用車用空気バネのゴム膜の製造方法
まず、前述の繊維コードを用いて繊維織物を製造する。この繊維織物は一般的にはすだれ織物である。用いる繊維コードの太さは０．２〜０．４ｍｍ程度が好ましい。即ち、前述の如く、乗用車用空気バネのゴム膜の厚さは２〜３ｍｍ程度とされることから、繊維コードの太さがこの範囲より太いとゴム膜の厚さが厚くなりゴム膜の曲げ剛性が高くなり、耐久性や乗り心地に悪影響を及ぼす。繊維コードの太さがこの範囲よりも細いと十分な強度が得られない。なお、本発明で用いるポリケトン繊維は高強度であることから、比較的細い繊維コードであっても高い強度を得ることができる。
【００６３】
繊維織物には、前述の如く、必要に応じて通常のＲＦＬ液等の接着剤を含浸させる。
【００６４】
このような繊維織物２枚を用い、各々ＣＲ系等の接着ゴムを両面コートし、コーティング反２枚をすだれ織物の縦糸方向が所定の交叉角度で交叉するように、縦糸方向が左右対称となるように積層し、更に、この積層シートの両面にＣＲ系等のカバーゴムを積層して所定の条件で加熱加硫する。上記接着ゴムとしては０．２〜０．２５ｍｍ程度の厚さのものが用いられ、カバーゴムとしては０．６〜０．８ｍｍ程度の厚さのものが用いられる。
【００６５】
（２）トラック、バス、鉄道用空気バネのゴム膜の製造方法
まず、前述の繊維コードを用いて繊維織物を製造する。この繊維織物は一般的にはすだれ織物である。用いる繊維コードの太さは特に制限はないが０．５〜１．２ｍｍ程度が好ましい。即ち、前述の如く、トラック、バス、鉄道用空気バネのゴム膜の厚さは５〜１０ｍｍ程度とされることから、ゴム膜の曲げ剛性や強度等の面から、上記範囲とすることが好ましい。
【００６６】
繊維織物には、前述の如く、必要に応じて通常のＲＦＬ液等の接着剤を含浸させる。
【００６７】
このような繊維織物２枚を用い、各々ＮＲ／ＳＢＲ系等の接着ゴムを両面コートし、コーティング反２枚をすだれ織物の縦糸方向が所定の交叉角度で交叉するように、縦糸方向が左右対称となるように積層し、更に、この積層シートの両面にＮＲ／ＳＢＲ系等のカバーゴムを積層して所定の条件で加熱加硫する。上記接着ゴムとしては０．２５〜０．３５ｍｍ程度の厚さのものが用いられ、カバーゴムとしては２〜４ｍｍ程度の厚さのものが用いられる。
【実施例】
【００６８】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００６９】
なお、以下において、ポリケトン繊維としては、前記一般式（Ｉ）において、Ｒがエチレンで、ｍ−クレゾール中、６０℃で測定した溶液粘度が４．０ｄＬ／ｇを示す重合度のポリケトンを繊維化してなるものを用いた。また、ナイロン繊維としては６，６−ナイロン繊維を用いた。
【００７０】
実施例１〜８、比較例１〜６
表１に示すコードを用い、表１に示す打込数としたすだれ織物について、以下の方法で特性の評価を行い、結果を表２に示した。
【００７１】
＜ディップ反の特性＞
すだれ織物を接着剤液（ＲＦＬ液（レゾルシン・ホルマリン・ラテックス））に浸漬して接着剤液（固形分）を６％付着させたものについて、下記（１）〜（４）の方法で評価を行った。
【００７２】
（１） 強力及び伸度
ＪＩＳ Ｌ１０１７に準拠して、コード１本でつかみ間隔２５ｃｍ，引張速度３０ｃｍ／ｍｉｎで測定した。
【００７３】
（２） 熱収縮率
ＪＩＳ Ｌ１０１７（Ｂ法）に準拠して、温度１８０℃に０．５時間加熱した後、３０分間冷却後の値を測定した。
【００７４】
（３） 強度（ｇ／ｄ）
（１）項で測定した強力値をＮからｇ単位に換算し、コードのトータルデニール数（０．９デニール＝１．０ｄｔ（デシテックス））で割った値である。
【００７５】
＜加硫後の特性＞
以下の［１］，［２］のようにして製造された試料について、下記のようにして測定した。
【００７６】
［１］乗用車用空気バネのゴム膜試料の製造方法
ＲＦＬ液で接着処理を施した繊維コードのすだれ織物２枚を用い、各々厚さ０．２ｍｍＣＲ系接着ゴムを両面コートし、コーティング反２枚をすだれ織物の縦糸方向が所定の交叉角度で交叉するように、縦糸方向が左右対称となるように積層し、更に、この積層シートの両面に各々厚さ０．６ｍｍのＣＲ系カバーゴムを積層して１７０℃，０．７５ＭＰａの条件で１５分加硫した。
【００７７】
［２］トラック、バス、鉄道用空気バネのゴム膜の製造方法
ＲＦＬ液で接着処理を施した繊維コードのすだれ織物２枚を用い、各々厚さ０．３ｍｍのＮＲ／ＳＢＲ系接着ゴムを両面コートし、コーティング反２枚をすだれ織物の縦糸方向が所定の交叉角度で交叉するように、縦糸方向が左右対称となるように積層し、更に、この積層シートの両面に各々厚さ２．５ｍｍのＮＲ／ＳＢＲ系カバーゴムを積層して１５５℃，１．５ＭＰａの条件で２０分加硫した。
【００７８】
（１） 強力
加硫試料から補強繊維コードを取り出し、前述のディップ反の強力測定方法と同様にして強力を測定した。
【００７９】
（２） 屈曲後強度保持率（％）
前述の［１］，［２］に準じてコーティング反２枚をすだれ織物の縦糸方向が試料の長手方向になるように積層して作成した幅２５ｍｍ±０．５ｍｍの短冊状の加硫試料をプーリーにかけて、下記条件で屈曲テストを行い、屈曲テスト後、屈曲時の最内層の補強繊維コードを取り出し、前記ディップ反の強力測定方法と同様にして強力を測定し、その保持率（屈曲後強度÷屈曲前強度×１００）を算出した。
プーリー直径：７５ｍｍ
荷重 ：破断時強力の１０％
屈曲回数 ：２０万回
【００８０】
（３） 接着性（剥離試験）
前述の［１］，［２］に準じてコーティング反２枚のすだれ織物の縦糸方向が平行になるように積層して作製した幅２５ｍｍ±０．５ｍｍ、長さ１００ｍｍ短冊状の積層シートを、ＪＩＳ Ｋ６２５６−１９９９に準拠して、この試料から、５０ｍｍ／分の速度で剥離試験を実施した。このとき、剥離に要した力から接着力（Ｎ／２５ｍｍ幅）を求めた。
【００８１】
（４） 耐セパレーション性（乗用車用）
下記条件でピストンを作動させ、エアもれ、ゴム繊維コード間エア入りふくれ、ゴム繊維コード間剥離などの異常が発生するまでのピストンの往復回数を測定した。
内圧：１．２ＭＰａ
空気バネの有効径：９５ｍｍ
ピストンの振幅：±４０ｍｍ
【００８２】
（５） 耐久性（トラック、バス、鉄道用）
下記条件でピストンを作動させ、エアもれ、表面ゴムクラックなどの異常が発生するまでのピストンの往復回数を測定した。
内圧：１．０ＭＰａ
空気バネの有効径：２００ｍｍ
ピストンの振幅：±５０ｍｍ
【００８３】
（６） 耐圧性
ＪＩＳ Ｄ４１０１に準拠して、破壊にいたるまでの最高圧力を測定した。
【００８４】
【表１】
【００８５】
【表２】
【００８６】
表１，２より、本発明によれば、ポリケトン繊維による補強効果で耐圧性、耐屈曲性、ゴム／繊維間の耐剥離性、耐疲労性、耐久性に優れた空気バネが提供されることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】一般的な空気バネを示す一部断面正面図である。
【図２】トラック用空気バネを示す断面図である。
【図３】乗用車用空気バネを示す断面図である。
【符号の説明】
【００８８】
１００ アッパープレート
１０１ ピストン
１０２ ゴム膜
１０５ ストッパゴム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気バネに用いられる繊維補強材であって、ポリケトン繊維を含むことを特徴とする空気バネ用繊維補強材。
【請求項２】
請求項１において、ポリケトン繊維コードよりなることを特徴とする空気バネ用繊維補強材。
【請求項３】
請求項１において、ポリケトンを含む複合繊維コードよりなることを特徴とする空気バネ用繊維補強材。
【請求項４】
請求項３において、該複合繊維コードがポリケトン繊維と他の繊維との複合繊維コードであることを特徴とする空気バネ用繊維補強材。
【請求項５】
請求項４において、該他の繊維がナイロン繊維であることを特徴とする空気バネ用繊維補強材。
【請求項６】
請求項４又は５において、ポリケトン繊維と他の繊維との合計の繊度に対するポリケトン繊維の繊度の割合が３４％以上であることを特徴とする空気バネ用繊維補強材。
【請求項７】
請求項２ないし６のいずれか１項において、該繊維コードは、繊維の複数本を下撚りし、更に上撚りしたものであり、その上撚り係数が１５００以上であることを特徴とする空気バネ用繊維補強材。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項において、ポリケトンが下記一般式（Ｉ）で表されることを特徴とする空気バネ用繊維補強材。
【化１】
（（Ｉ）式中、Ｒはエチレン性不飽和化合物由来の連結基であり、各繰り返し単位において、同一であっても異なっていても良い。）
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の空気バネ用繊維補強材で補強されたことを特徴とする空気バネ。
【請求項１０】
請求項９において、該繊維補強材で補強されたゴム膜を有することを特徴とする空気バネ。
【請求項１１】
請求項１０において、該ゴム膜のマトリックスゴムが、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、エチレンアクリルゴム、及び水素添加ニトリルゴムよりなる群から選ばれる１種又は２種以上を主成分とすることを特徴とする空気バネ。
【請求項１】
空気バネに用いられる繊維補強材であって、ポリケトン繊維を含むことを特徴とする空気バネ用繊維補強材。
【請求項２】
請求項１において、ポリケトン繊維コードよりなることを特徴とする空気バネ用繊維補強材。
【請求項３】
請求項１において、ポリケトンを含む複合繊維コードよりなることを特徴とする空気バネ用繊維補強材。
【請求項４】
請求項３において、該複合繊維コードがポリケトン繊維と他の繊維との複合繊維コードであることを特徴とする空気バネ用繊維補強材。
【請求項５】
請求項４において、該他の繊維がナイロン繊維であることを特徴とする空気バネ用繊維補強材。
【請求項６】
請求項４又は５において、ポリケトン繊維と他の繊維との合計の繊度に対するポリケトン繊維の繊度の割合が３４％以上であることを特徴とする空気バネ用繊維補強材。
【請求項７】
請求項２ないし６のいずれか１項において、該繊維コードは、繊維の複数本を下撚りし、更に上撚りしたものであり、その上撚り係数が１５００以上であることを特徴とする空気バネ用繊維補強材。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項において、ポリケトンが下記一般式（Ｉ）で表されることを特徴とする空気バネ用繊維補強材。
【化１】
（（Ｉ）式中、Ｒはエチレン性不飽和化合物由来の連結基であり、各繰り返し単位において、同一であっても異なっていても良い。）
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の空気バネ用繊維補強材で補強されたことを特徴とする空気バネ。
【請求項１０】
請求項９において、該繊維補強材で補強されたゴム膜を有することを特徴とする空気バネ。
【請求項１１】
請求項１０において、該ゴム膜のマトリックスゴムが、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、エチレンアクリルゴム、及び水素添加ニトリルゴムよりなる群から選ばれる１種又は２種以上を主成分とすることを特徴とする空気バネ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−６３７３５（Ｐ２００７−６３７３５Ａ）
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３１９６９７（Ｐ２００５−３１９６９７）
【出願日】平成１７年１１月２日（２００５．１１．２）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２日（２００５．１１．２）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
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