JP2007321256A - 樹脂補強用繊維 - Google Patents

Abstract

【課題】 樹脂との接着性に優れ、樹脂ホース、樹脂ベルト、樹脂シート等の成形品の補強用繊維として好適なポリエステル系の樹脂補強用繊維を提供する。
【解決手段】（１）樹脂補強に用いるための芯鞘型複合繊維であり、複合繊維の芯部はポリエステル、鞘部は芯部のポリエステルより低融点であって、テレフタル酸成分、エチレングリコール成分、１，４−ブタンジオール成分及び脂肪族ラクトン成分を含有する、融点が１３０〜２００℃の共重合ポリエステルで構成されていることを特徴とする樹脂補強用繊維。（２）芯部のポリエステルはポリエチレンテレフタレートを主成分とし、かつ、切断強度が３．８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、切断伸度が２０％以下である（１）記載の樹脂補強用繊維。
【選択図】なし

Description

本発明は、樹脂ホース、樹脂ベルト、樹脂シート等の成形品の補強用繊維として好適な樹脂補強用繊維に関するものである。

従来、ポリ塩化ビニル樹脂のようなハロゲン含有ポリビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合系樹脂等の熱可塑性樹脂で製造された樹脂ホース、樹脂ベルト、樹脂シート等の成形品は、樹脂の中間層等に補強用繊維を入れて補強し、耐圧性や寸法安定性、強度等を向上させるのが一般的である。

このような樹脂補強用繊維としては、高強度や寸法安定性と樹脂に対する接着性に優れている性能を有するものが望ましいが、寸法安定性に優れたポリエステル繊維が用いられている。特にポリエステルの中でも安価で高強度が得られやすく寸法安定性に優れたポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと称することがある。）が一般的に用いられている。

しかし、ＰＥＴ繊維は、樹脂との接着性が劣り、このため、通常、接着加工前のＰＥＴ繊維の布帛等にイソシアネート系やウレタン系等の接着剤を塗布した後、加熱しながら樹脂との接着加工を行うのが一般的である。しかし、この方法で接着加工を施しても、ＰＥＴ繊維の接着力は不十分なものであった。

このため、特許文献１、特許文献２、特許文献３等では、紡糸時にポリエステル繊維の表面に油剤成分と接着性向上成分を同時に付与し、樹脂との接着性を向上させる方法が提案されている。

しかしながらこの方法も、ＰＥＴ繊維の接着性をある程度向上させる効果はあるものの、十分満足できるものではなかった。
特開平５−５９６０９号公報 特開平７−８２６６６号公報 特開２００５−２４９７号公報

本発明は、上記の問題を解決し、樹脂との接着性に優れ、樹脂ホース、樹脂ベルト、樹脂シート等の成形品の補強用繊維として好適なポリエステル系の樹脂補強用繊維を提供することを技術的な課題とするものである。

本発明者らは、上記の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。

すなわち、本発明は、次の構成を要旨とするものである。
（１）樹脂補強に用いるための芯鞘型複合繊維であり、複合繊維の芯部はポリエステル、鞘部は芯部のポリエステルより低融点であって、テレフタル酸成分、エチレングリコール成分、１，４−ブタンジオール成分及び脂肪族ラクトン成分を含有する、融点が１３０〜２００℃の共重合ポリエステルで構成されていることを特徴とする樹脂補強用繊維。
（２）芯部のポリエステルはポリエチレンテレフタレートを主成分とし、かつ、切断強度が３．８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、切断伸度が２０％以下である請求項１記載の樹脂補強用繊維。
（３）補強する樹脂がポリ塩化ビニル系樹脂である上記（１）又は（２）記載の樹脂補強用繊維。

本発明の樹脂補強用繊維は、鞘部が樹脂との接着性に優れた低融点の共重合ポリエステルで構成され、芯部が補強成分となるポリエステルで構成されているため、樹脂補強用として優れた繊維であり、樹脂ホース、樹脂ベルト、樹脂シート等の成形品の補強用繊維として好適なものである。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明の樹脂補強用繊維は、樹脂ホースや樹脂シート及び樹脂ベルト等の補強用繊維として用いられるものであるため、樹脂との優れた接着力と高強度を有することが必要であり、そのために繊維断面形状は芯部を補強成分、鞘部を樹脂との接着成分とする芯鞘構造を呈するものである。

樹脂補強用繊維の芯成分は寸法安定性が必要であるため、芯部のポリエステルとしてはＰＥＴ、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等を単独で用いたり、あるいは複数併用することができるが、中でも、寸法安定性や耐候性にも優れ、安価で汎用性のあるＰＥＴを主成分として用いることが好ましい。

芯部を構成するポリエステルには本来の性能を損なわない程度に第３成分が共重合されていてもよく、原着繊維とするために着色顔料を含有していてもよい。

また、芯成分の極限粘度〔η〕は０．６〜０．９程度が好ましく、極限粘度〔η〕が０．６より低くなると強度が低下しやすく、また、０．９より高くなると、鞘成分が低融点であり、延伸時に十分な熱処理が行えないため熱収縮率が大きくなり、寸法安定性や加工性が低下しやすくなる。

次に、本発明の樹脂補強用繊維の鞘部を形成する共重合ポリエステルとしては、芯部と剥離し難く、樹脂との接着性に優れた、テレフタル酸成分、エチレングリコール成分、１，４−ブタンジオール成分及び脂肪族ラクトン成分を含有する共重合ポリエステルを用いることが必要である。なお、脂肪族ラクトン成分としては、炭素数４〜１１のラクトンが好ましく、特に好ましいラクトンとしては、ε−カプロラクトン（ε−ＣＬ）が挙げられる。

そして、前記共重合ポリエステルの融点は、芯部の主成分であるポリエステルの融点より低く、１３０〜２００℃であり、好ましくは１５０〜１８０℃である。共重合ポリエステルの融点が１３０℃より低いと、本発明の樹脂補強用繊維で補強した樹脂成形品の使用できる範囲が限られるようになり、また、融点が２００℃よりも高いと、予め布帛やメッシュシート等に製織した後、目ずれ防止のための熱接着加工を行って樹脂補強用に用いる場合に熱接着加工温度が高くなり、コスト面で不利益となるばかりでなく、強度が低下するので好ましくない。なお、鞘部を形成する共重合ポリエステルには、本来の性能を損なわない程度に各種添加剤等を添加してもよい。

また、鞘部の共重合ポリエステルの極限粘度は〔η〕は０．６〜０．８であることが好ましい。極限粘度〔η〕が０．６より低いと複合形態の斑が発生しやすく、０．８よりも高いと低伸度化する場合の延伸性が劣るようになる。

前述したように、本発明の樹脂補強用繊維は芯鞘型複合繊維であるが、芯部と鞘部の質量比（芯部：鞘部）は１：３〜５：１、特に１：１〜４：１であることが好ましい。芯部がこの範囲より小さくなると、共重合ポリエステルは一般的に高価なのでコスト面で不利益となるばかりでなく、高強度が得られ難くなる。また、この範囲より大きくなると複合形態の斑が発生しやすくなり、延伸性が劣るようになる。

本発明の樹脂補強用繊維の切断強度は、３．８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましく、より好ましくは４．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である。しかし、延伸性を考慮にいれると４．０〜６．０ｃＮ／ｄｔｅｘとするのが特に好ましい。切断強度が３．８ｃＮ／ｄｔｅｘより低いと、樹脂補強用繊維としての用途が限られるようになり好ましくない。

次に、切断伸度は２０％以下が好ましく、１８％以下がより好ましい。切断伸度が２０％より高いと、樹脂補強用繊維として用いた場合、成形品である樹脂ホースや樹脂シート等の成形品が圧力や衝撃等で変形しやすくて寸法安定性が低下し、使用する用途が限られるようになる。延伸性を考慮にいれると１２〜２０％にすることが好ましい。

本発明の樹脂補強用繊維の形態は、長繊維、短繊維のいずれでもよいが、高強度と寸法安定性が得られやすい長繊維が好ましい。また、長繊維の場合、総繊度は２００〜２０００ｄｔｅｘ程度が好ましく、単糸繊度は製糸性の良好な５〜１５ｄｔｅｘが好ましい。

本発明の樹脂補強用繊維は、上記の構成を有し、鞘部が共重合ポリエステルで構成されていることにより、樹脂との接着性に優れた特性を有するものである。共重合ポリエステルが樹脂との接着性に優れている理由は明確ではないが、樹脂と繊維との加熱接着加工時の温度により鞘部の共重合ポリエステルが軟化、あるいは、一部溶融することにより、樹脂との接着性が向上するものと推察される。

そして、本発明の樹脂補強用繊維は、ポリ塩化ビニル樹脂のようなハロゲン含有ポリビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合系樹脂等の熱可塑性樹脂の補強に用いることができるが、中でも特に接着性に優れるポリ塩化ビニル系樹脂が好ましい。

また、樹脂補強用に用いる場合は、そのまま使用してもよいが、撚糸等の後加工を施したり、他の繊維と混繊や合撚して用いてもよい。

次に、本発明の樹脂補強用繊維の製造方法について、一例を用いて説明する。

常用の溶融複合紡糸装置で製造することができるが、一旦未延伸糸で巻き取ると、鞘部を構成する共重合ポリエステルが低融点であることと、ガラス転移点が低いため、解舒性等の問題が発生しやすいため、一旦巻き取ることなく連続して延伸を行い、配向結晶化を促進させた後に巻き取るスピンドロー法が好ましく、コスト面でも有利である。

スピンドロー法における巻き取り速度は２０００〜４０００ｍ／分程度が好ましく、巻き取り速度が２０００ｍ／分より遅いと生産性が劣り、４０００ｍ／分より速いと製糸性や強度が劣るようになりやすい。

次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。なお、実施例における各物性値は、次の方法で測定した。
（ａ）ポリエステルの極限粘度
フェノールと四塩化エタンとの等質量混合物を溶媒とし、濃度０．５ｇ／ｄｌ、温度２０℃で測定した。
（ｂ）切断強度、切断伸度
ＪＩＳＬ−１０１３に従い、島津製作所製オートグラフＤＳＳ−５００を用い、つかみ間隔２５ｃｍ、引っ張り速度３０ｃｍ／分で測定した。
（ｃ）融点
パーキンエルマー社製の示差走査熱量計ＤＳＣ−７型を使用し、昇温速度２０℃／分で測定した。
（ｄ）接着力
得られた繊維を２本用意し、各々下撚り４５０Ｔ／ｍのＳ撚りを掛け、その後合糸しながら上撚り３００Ｔ／ｍのＺ撚りで撚糸を行い、コードを得た。
次に、軟質ポリ塩化ビニル系樹脂シート（三菱化成社製アルトロン、厚さ０．２ｍｍ、たて、よこ２０ｃｍ以上）に長さ１５ｃｍのコードを隙間の無いように１０本並べ、その上にもう１枚の前記シートを乗せてコードをサンドイッチにした。その後、プレス機を用いて温度１８０℃、圧力０．０４Ｍｐａで３分間プレス加工を行い、接着シートを得た。
次いで、接着シートの上下のシートをコードの長さと幅に合わせて切断し、さらにシートの長さを１０ｃｍとなるように（コードの長さが１０ｃｍとなるように）切断し、これを測定用サンプルとした。同様にして合計３個の測定用サンプルを作製した。
４８時間常温放置した上記サンプルを用い、オートグラフを使用して引張速度５ｃｍ／分で１８０度剥離接着力（Ｎ／１０本）の測定を行い、サンプル3個の平均値を接着力（Ｎ／１０本）とした。

実施例１
芯成分として極限粘度〔η〕０．７２のＰＥＴ（融点２５５℃）を用いた。鞘成分として、テレフタル酸とエチレングリコールとのエステル化反応で得られたテレフタル酸成分とエチレングリコール成分とのモル比が、１：１．１３のオリゴマーに、ε−カプロラクトンを酸成分に対して１５モル％及び１，４−ブタンジオールをジオール成分に対して５０モル％の割合で共重合して得られた極限粘度〔η〕０．７、融点１６０℃の共重合ポリエステルを用いた。
そして、常用の溶融複合紡糸装置を用い、温度２８０℃、芯鞘質量比（芯：鞘）２：１として紡出した。紡糸した繊維を長さ１５ｃｍ、温度３００℃に加熱された加熱筒内を通過させた後、長さ４０ｃｍの環状吹き付け装置で、冷却風温度１５℃、速度０．７ｍ／秒で冷却した。
次に、常用の非水系油剤（油剤成分がオレイルオレエート：７５質量部、ＰＯＥ硬化ヒマシ油エーテル：１１質量部、ＰＯＥラウリルアミノエーテル：１３質量部、ＰＯＥオレイルホスフェートＮａ：１質量部の組成で１００質量部の油剤を低粘度鉱物油で油剤が５０質量％になるように希釈）を付与して非加熱の第１ローラに引き取り、連続して温度９０℃の第２ローラで１．０２倍の引き揃えを行った。続いて、温度１４５℃の第３ローラで５．７倍の延伸を行い、温度１２０℃の第４ローラで４％の弛緩処理を行い、１％のリラックスを掛けて速度２３００ｍ／分のワインダーに巻き取り、１１１０ｄｔｅｘ／１９２フィラメントの同心芯鞘型で丸断面形状の樹脂補強用繊維を得た。

実施例２〜３
芯鞘質量比（芯：鞘）を表１に示す値に変更した以外は実施例１と同様に行い、樹脂補強用繊維を得た。

比較例１
常用の溶融紡糸装置を用い、実施例１で用いた芯成分と同じＰＥＴのみを用いて溶融紡糸した以外は実施例１と同様に行い、１１１０ｄｔｅｘ／１９２フィラメントの丸断面形状の長繊維を得た。

実施例１〜３、比較例１で得られた繊維の切断強度、切断伸度、接着力の評価結果を表１に示す。

表１から明らかなように、実施例１〜３で得られた樹脂補強用繊維は、切断強度、切断伸度とも樹脂補強用として優れており、樹脂との接着力も優れていた。
一方、比較例１で得られた長繊維は、芯鞘構造を有しないＰＥＴ単一成分のものであったため、切断強度、切断伸度とも優れていたが、樹脂との接着力が劣っていた。

Claims (3)

1. 樹脂補強に用いるための芯鞘型複合繊維であり、複合繊維の芯部はポリエステル、鞘部は芯部のポリエステルより低融点であって、テレフタル酸成分、エチレングリコール成分、１，４−ブタンジオール成分及び脂肪族ラクトン成分を含有する、融点が１３０〜２００℃の共重合ポリエステルで構成されていることを特徴とする樹脂補強用繊維。
2. 芯部のポリエステルはポリエチレンテレフタレートを主成分とし、かつ、切断強度が３．８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、切断伸度が２０％以下である請求項１記載の樹脂補強用繊維。
3. 補強する樹脂がポリ塩化ビニル系樹脂である請求項１又は２記載の樹脂補強用繊維。