(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長の金属要素と熱可塑性材料とを含む布地であって、前記熱可塑性材料は前記布地の全容積の少なくとも４０％の容積を占め、前記細長の金属要素の少なくとも一部は、金属コードの破断力の少なくとも１０％の力が付加されたとき、金属コードの最初の長さと比較して、０.３％よりも大きい伸びを有する金属コードであることを特徴とする布地。
【請求項２】
前記布地は、織り構造、編み構造、または編組み構造を有することを特徴とする請求項１に記載の布地。
【請求項３】
前記金属コードはスチールコードであることを特徴とする請求項１または２に記載の布地。
【請求項４】
前記熱可塑性材料は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエステル、ポリアミド（ＰＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、スチレンアクリロニトリル（ＳＡＮ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、熱可塑性ポリオレフィン（ＴＰＯ）、熱可塑性コポリエーテルエステル、およびこれらの共重合体からなる群から選択されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の布地。
【請求項５】
前記布地は金属コードとポリマーフィラメントとを含み、前記ポリマーフィラメントは熱可塑性材料であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の布地。
【請求項６】
前記布地は経糸と緯糸とを含む織り構造を有し、前記経糸と前記緯糸の少なくとも１つは前記ポリマーフィラメントであることを特徴とする請求項５に記載の布地。
【請求項７】
前記布地は熱可塑性材料によって被覆された金属コードを含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の布地。
【請求項８】
前記布地は経糸と緯糸とを含む織り構造を有し、前記経糸と緯糸の少なくとも１つは熱可塑性材料によって被覆された金属コードを含むことを特徴とする請求項７に記載の布地。
【請求項９】
前記布地は細片を含み、前記細片は熱可塑性材料の素地に埋設された少なくとも２つの細長の金属コードを含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の布地。
【請求項１０】
前記布地は経糸と緯糸とを含む織り構造を有し、前記経糸と前記緯糸の少なくとも１つは前記細片を含むことを特徴とする請求項９に記載の布地。
【請求項１１】
熱可塑性材料が前記布地に塗布されていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の布地。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の布地の補強物品の製造への使用。
【請求項１３】
補強物品を製造する方法であって、
請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の布地、または請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の布地を含む層を少なくとも２層備えた層構造物を準備する工程と、
前記布地または前記層構造物に熱および/または圧力を付加して前記補強物品を形成する工程と
を含む方法。
【請求項１４】
補強物品を製造する方法であって、
請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の布地、または請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の布地を含む層を少なくとも２層備えた層構造物を準備する工程と、
前記布地または前記層構造物に熱を付加して前記熱可塑性材料を軟化させる工程と、
前記加熱された布地に力を付加して補強物品を成形する工程と
を含む方法。
【請求項１５】
請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の布地、または請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の布地を含む層を少なくとも２層備えた層構造物に熱および/または圧力を付加することによって得られる補強物品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［発明の分野］
本発明は金属コードと熱可塑性材料からなる布地に関する。
【０００２】
［発明の背景］
プラスチックの補強に多大の努力が払われているが、高強度と軽量の２つの特性を組み合せた補強物品に対するいっそうの必要性が望まれている。さらに、用途によっては、補強ポリマーが所定の形状に屈曲される性質を有することが望まれている。
【０００３】
熱可塑性材料を金属、例えば、金属棒または金属板で補強する種々の手段が試みられている。ＷＯ９９/１０１７４は、コポリエステル材料と金属ワイヤ、金属ロッドまたは金属バーからなる上側シートとコポリエステル材料からなる下側シートの積層体に熱と圧力を付加することによって、シート形状の熱可塑性物品を得る方法を記載している。
【０００４】
［発明の要約］
本発明の目的は、細長の金属要素と熱可塑性材料からなる布地を提供することにある。この布地は補強物品を製造するのに用いられる。本発明の他の目的は強度/重量比の大きい金属補強物品を形成することにある。本発明のさらに他の目的は金属と熱可塑性材料間の良好な付着性を得ることにある。本発明のさらに他の目的は補強物品を製造する方法を提供することにある。
【０００５】
本発明の第１態様によれば、細長の金属要素と熱可塑性材料からなる布地が提供される。細長の金属要素の少なくとも一部は金属コードからなる。
【０００６】
熱可塑性材料は充填要素として機能する。布地に熱および/または圧力を付加すると、熱可塑性材料は金属コード間の間隙を充填する。このことは、間隙を充填するに十分な容積の熱可塑性材料を布地に含ませる必要があることを意味している。熱可塑性材料の容積は布地の全容積の少なくとも４０％であるとよい。さらに好ましくは、熱可塑性材料の容積は布地の全容積の少なくとも４０％であるとよい。布地の全容積は、布地を形成する金属要素と熱可塑性材料のそれぞれの容積の和と見なしてよい。
【０００７】
どのような熱可塑性材料も充填要素として用いることができる。本発明にも用いられる熱可塑性材料は、どのような熱可塑性材料またはどのような熱可塑性エラストマであってもよい。好適な熱可塑性材料として、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエステル、ポリアミド（ＰＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、スチレンアクリロニトリル（ＳＡＮ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、熱可塑性ポリオレフィン（ＴＰＯ）、熱可塑性コポリエーテルエステル、これらの共重合体、または類似の材料が挙げられる。
【０００８】
ポリマー材料はフィラメントとして布地に含まれるとよい。あるいは、個々の金属コードまたは細片を形成する多数の金属コードの群に施される皮膜として布地に含まれるとよい。フィラメントおよび/または皮膜として布地に含まれる熱可塑性材料の全容積は布地の全容積の少なくとも４０％であるとよい。布地に含まれる熱可塑性材料に加えて、熱可塑性材料を新たに布地に塗布してもよい。
【０００９】
好適なフィラメントとして、例えば、ポリアミドフィラメント、ポリエチレンフィラメント、ポリプロピレンフィラメント、あるいはポリエステルフィラメントが挙げられる。
【００１０】
本発明に用いられるフィラメントは熱可塑性材料からなる細長の要素であり、種々の断面形状、例えば、円、楕円、または矩形形状を有することができる。熱可塑性材料からなる細片も好適に用いられる。異なったフィラメントを互いに重ねることによって、フィラメントヤーンを形成してもよい。
【００１１】
布地は、織り構造、編み構造、または編組み構造を有するとよい。
【００１２】
細長の金属要素を得るのに、どのような金属を用いてもよい。例えば、高炭素鋼、又は、ステンレス鋼を好適に用いることができる。細長の金属要素の少なくとも一部は金属コード、例えば、スチールコードであるとよい。素地に対する機械的な係留効果を増すために大きな粗面を有するスチールコードが用いられるとよい。例として、（３×３）コードまたは（７×３）コードが挙げられる。単一撚りコードよりも多重撚りコードの方が好ましい。また、高い伸びを有するコードおよび高い衝撃値を有するコードが好ましい。
【００１３】
金属コードに加えて、金属ワイヤが布地に含まれてもよい。金属ワイヤは種々の断面形状、例えば、円、楕円、または平面形状（flat）を有することができる。
【００１４】
金属要素の引張り強度は、好ましくは１５００Ｎ／ｍｍ2よりも大きい範囲、例えば、１５００Ｎ／ｍｍ2から３０００Ｎ／ｍｍ2までの範囲、又は、それ以上の値であるとよい。
【００１５】
好ましくは、構造的な伸びを有する金属コードを用いるとよい。具体的に、破断力の少なくとも１０％の力が付加された金属コードの最初の長さと比較して、０.３%よりも大きい伸び、例えば、１％の伸びを有している金属コードが好ましい。金属コードの伸びはその金属コードの構造的な歪みによる。このような歪みを有する金属コードを用いることによって、布地の曲げ特性を改善することができる。成形プロセスにおいて、構造的な歪みを有する金属コードからなる布地を成形して補強物品を得るために付加される力の一部は金属コードを伸ばすために用いられる。すなわち、力を加えることによって構造的な歪みを部分的に開放させることによって、金属コードを伸ばすことができる。構造的な歪みは、金属コードの一方向または多方向の波状うねりによる。螺旋形状の金属コードを用いることによって、他の構造的な歪みもたらすこともできる。
【００１６】
本発明による布地は、以下に示されるように、種々の形態で実施することが可能である。
【００１７】
第１群の布地は、金属コードおよび熱可塑性材料からなる布地の実施形態である。この布地は、例えば、織り構造、編組み構造、または編み構造を有することができる。
【００１８】
この布地の織り構造物には、次の具体例がある。まず、金属コードが経糸であり、ポリマーフィラメントが緯糸である布地、又はその逆に、ポリマーフィラメントが経糸であり、金属コードが緯糸である布地である。次いで、経糸および/または緯糸が金属コードとポリマーフィラメントの組合せからなる織り構造物が挙げられる。後者の織り構造物の場合、例えば、金属コードとポリマーフィラメントの両方が経糸として用いられる。経糸および緯糸の金属コードまたはポリマーフィラメントの数を変化させてもよい。
【００１９】
第２群の布地は、熱可塑性材料によって被覆された金属コードからなる布地の実施形態である。金属コードの被覆は従来のどのような手段によってなされてもよい。例えば、押出成形によって、金属コードの被覆を行うとよい。本発明によれば、被覆された金属コードは、熱可塑性材料の少なくとも１層によって実質的に包囲された要素である。このことは、金属コードの熱可塑性材料による被覆は金属コードの周囲に熱可塑性材料からなる糸またはフィラメントを巻き付けることによっても実現できることを意味している。
【００２０】
好ましくは、金属コードを熱可塑性材料からなる多数の連続層によって被覆するとよい。金属表面に最近接する熱可塑性材料は金属コードの弾性係数に近い弾性係数を有し、外層の熱可塑性材料は一本または多数の金属コードが埋設されている中間部分の熱可塑性材料の弾性係数に近い弾性係数に設定されるとよい。この場合、最内側層と最外側層間に位置する層の熱可塑性材料の弾性係数を徐々に変化させるとよい。金属コードの周囲にこのような多数の連続層を形成することによって、剥離を避けることができる。
【００２１】
第２群の布地は、例えば、織り構造、編組み構造、または編み構造を有することができる。布地の織り構造として、経糸および/または緯糸が被覆金属コードからなる織り構造、または、経糸および/または緯糸が金属コードと被覆金属コードの組合せあるいはポリマーフィラメントと被覆金属コードの組合せからなる織り構造が挙げられる。
【００２２】
第３群の布地は、細片からなる布地の実施形態である。細片は、熱可塑性材料の素地に埋設される２本以上の金属コードからなる。好ましくは、金属コードは細片の面に対して平行に配置されるとよい。このような細片を製造する１つの方法として、金属コードを熱可塑性材料と共に押出す方法が挙げられる。
【００２３】
第１群、２群、および３群の布地のいずれにおいても、布地に含まれる熱可塑性材料に加えて、熱可塑性材料を新たに布地に塗布してもよい。
【００２４】
布地に含まれるポリマーフィラメントの数、ポリマーフィラメントの径および/または皮膜の厚みを変化させることによって、熱可塑性材料の全量を調整することができる。すでに述べたように、熱可塑性材料の全容積は布地の全容積の少なくとも４０％である。布地が織物の場合、経方向または緯方向の各々における織り構造または織込み係数を変化させるか、または経方向または緯方向の各々における布地の単位長さ当たりのフィラメントまたは金属コードの数を変化させることによって、熱可塑性材料の量をさらに調整することができる。
【００２５】
織込み係数は織り構造の長さに対するフィラメントの長さの比として定義される。
【００２６】
布地はさらにガラス繊維、カーボン繊維のような有機繊維および/または熱可塑性材料によって被覆されたガラス繊維または有機繊維を含むことができる。
【００２７】
金属コードの耐食性を改善するために、金属コードを亜鉛または真鍮のような亜鉛合金の金属皮膜層によって被覆するとよい。好適な亜鉛合金として、２〜１０％のＡｌ、０．１〜０．４％のＬａおよび/またはＣｅのような希土類元素を含む合金が挙げられる。
【００２８】
金属と熱可塑性材料間の良好な付着性を確保するために、付着促進剤を金属コードに塗布するとよい。付着促進剤として、シラン化合物のような２官能カップリング剤が挙げられる。このようなカップリング剤の１つの官能群は金属または金属酸化物との結合を担い、他の官能群はポリマーとの反応する。カップリング剤についての詳細はＰＣＴ出願ＷＯ−Ａ−９９／２０６８２に記載されている。他の好適な付着促進剤として、アルミン酸塩、ジルコン酸塩、またはチタン酸塩が挙げられる。
【００２９】
本発明による布地は、最終的に補強物品の製造に用いられる。補強シートまたは補強物品を製造するには、金属コードおよび熱可塑性材料からなる布地に対して、ポリマー材料を流動させて金属コードを構成する各金属フィラメント間の間隙を充填させるに十分な温度および/または圧力を付加する。このような温度および/または圧力の付加は１つの工程または２つ以上の工程で行ってもよい。あるいは、本発明による多数の布地からなる層状構造体を互いに接触させて、熱および/または圧力を付加してもよい。布地あるいは層状構造体は熱可塑性材料が軟化して流動する温度まで加熱される。この温度は金属コードの融点より低い温度に保持される。熱および/または圧力は、例えば、加圧ローラ間に布地を送給することによって、付加されてもよい。
【００３０】
金属コードは高い熱伝導度および電気伝導度を有しているので、金属コード自身が熱可塑性材料の加熱および軟化を促進することができる。金属コードが熱可塑性材料を軟化させる時間を短縮させるので、加熱工程を極めて効率的に行うことができる。
【００３１】
布地または層状構造体に熱および/圧力を付加させると、熱可塑性材料は好ましくは金属コード間の間隙を充填し、もっとも好ましくは、金属コードが熱可塑性材料内に完全に埋設される。
【００３２】
本発明による布地は、補強物品の製造中に、その布地を所定の形状に屈曲させることができるという利点がある。例えば、布地または多数の布地からなる層状構造体をプレス、特に、加熱されたプレス内に載置することによって、布地あるいは層状構造体を屈曲させることができる。あるいは、成形補強物品を、以下の２つの連続する工程によって製造することができる。第１工程において、本発明による布地に熱および/圧力を付加することによって補強シートを得て、第２工程において、その補強シートを変形させて補強物品を成形する。
【００３３】
布地の成形プロセスとして、プレス成形、流動成形、熱折畳み、および膜成形が挙げられる。プレス成形（型押し）は、布地あるいは補強シートを処理温度まで加熱し、２分割加工具内に載置し、圧力を付加して所定の形状に型押しするプロセスである。流動成形は、布地あるいは補強シートを処理温度まで加熱し、２分割加工具に載置し、圧力を付加してポリマー素地を型の各凹部に流動させることによって型キャビティに充填させるプロセスである。熱折畳みは、布地あるいは補強シートを部分的に加熱して、折畳むプロセスである。膜成形は、圧力釜を用いて、予熱された布地あるいは補強シートを工具に被せるように成形するプロセスである。
【００３４】
補強物品はさらに、成形プロセスの前または後のいずれかに、熱可塑性材料の素地に埋設させてもよい。具体的には、布地の片側、すなわち、表側または裏側にポリマーシートを接触させ、次いで、積層構造体を成形する。例えば、積層構造体を加熱されたローラによって加圧することによって、ポリマーシートを布地に結合させる。布地を熱可塑性材料の素地に埋設させる別の方法として、布地に対して熱可塑性材料を射出成形するかまたは押出成形する方法が挙げられる。
【００３５】
［発明の好適な実施例の説明］
以下、添付の図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。
【００３６】
図１ないし図５は、金属コードと熱可塑性材料のポリマーフィラメントからなる第１群の布地を示している。
【００３７】
図１ａは織物１０を示している。金属コード１２は経糸として用いられ、ポリマーフィラメント１４、例えば、ポリアミドフィラメントは緯糸として用いられている。金属コードは、例えば、（７×７×０．１５）構成のスチールコードである。ポリマーの容積は布地の全容積の５０％を占めている。
【００３８】
図１ｂは織物１０の断面を示している。
【００３９】
図２および図３は、それぞれ、２つの実施例としての織物２０および３０を示している。織物２０において、スチールコード２２が経糸して用いられ、ポリアミドフィラメント２４が緯糸として用いられている。また、織物３０において、スチールコード３２が経糸して用いられ、ポリアミドフィラメント３４が緯糸として用いられている。スチールコードは（７×７×０．１５）構成のスチールコードである。ポリマーフィラメントの数を増すことによって、布地中のポリマーの全量を増すことができる。図３において、経糸を形成する金属コードは広く離間され、ポリマーフィラメント３４の束または群３６が金属コードと直交している。単独のポリマーフィラメントを織り混ぜてもよい。
【００４０】
図４は、金属コードとポリマーフィラメントが経糸として、また緯糸として用いられている織り構造４０を示している。具体的には、スチールフィラメント４２が経糸および緯糸として用いられ、ポリマーフィラメント４４も経糸および緯糸として用いられている。経糸または緯糸のいずれかに用いられる金属コードの数とポリマーフィラメントの数を変えてもよい。
【００４１】
図５は編み構造５０を例示している。ポリマーフィラメント５２とコード５４が互いに編まれている。熱可塑性材料の容積を増すために、熱可塑性材料を布地に塗布してもよい。
【００４２】
図６は熱可塑性材料６６の皮膜が施されたスチールコード６４を示している。
【００４３】
図７は、第２群の布地の実施例を示している。織物７０において、ポリマー材料と共に押出成形されたスチールコード７２が経糸と緯糸の各々に用いられている。
【００４４】
図８は、熱可塑性材料８４に素地に埋設された多数の細長金属コードからなる細片８０を示している。
【００４５】
図９は、第３群の布地の実施例を示している。図９に示されるように、織り構造９０はポリマー材料と共に押出成形されたスチール細片９２からなる。
【００４６】
金属コードと熱可塑性材料間の付着性を引き抜き試験によって測定することができる。この試験は、短い一端部が熱可塑性材料に埋設された金属コードに力を付加し、金属コードが熱可塑性材料から引き抜かれたときの力によって付着性を測定する。熱可塑性材料に埋設される金属コードの一端部の長さは適切に選択されるとよい。以下の試験において、熱可塑性材料に埋設される金属コードの一端部の長さは１２．７ｍｍに設定されている。
【００４７】
種々の熱可塑性材料からなる素地に埋設された２種類のスチールコード、具体的には、（７×３×０．１５）構成および（２×０．３）構成のスチールコードを用いて、試験を行った。熱可塑性材料として、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、および熱可塑性ポリウレタンを用いた。
【００４８】
ＰＡ、ＰＣ、またはＰＥＴの素地に埋設された（７×３×０．１５）構成のスチールコードの場合、良好な付着性が得られた。引抜き力は（７×３×０．１５）コードの引張り強度と同等である。１００％のスチールコードが引き抜かれると同時に破断した。
【００４９】
真鍮または亜鉛のメッキをコードに施すことによって、熱可塑性材料に対する付着性をさらに改善させることができる。
【００５０】
（２×０．３）構成のスチールコードの場合、最も良好な付着性はＰＥＴの素地との組合せにおいて得られた。
【００５１】
２種類のスチールコードの試験結果を比較することによって、（７×３×０．１５）構成のスチールコードの方が良好な付着性を示すことが判明した。
【００５２】
表面粗度の大きいコードは素地に対して良好な係留効果を有し、その結果、良好な付着性を示すと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  金属コードと熱可塑性材料のフィラメントからなる布地の各実施例を示す図である。
【図２】  金属コードと熱可塑性材料のフィラメントからなる布地の各実施例を示す図である。
【図３】  金属コードと熱可塑性材料のフィラメントからなる布地の各実施例を示す図である。
【図４】  金属コードと熱可塑性材料のフィラメントからなる布地の各実施例を示す図である。
【図５】  金属コードと熱可塑性材料のフィラメントからなる布地の各実施例を示す図である。
【図６】  被覆された金属コードを示す図である。
【図７】  被覆された金属コードからなる織物を示す図である。
【図８】  熱可塑性材料の素地に埋設された多数の細長の金属部材からなる細片を示す図である。
【図９】  細片からなる織物を示す図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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