JP2012219405A - 芯鞘型長短複合紡績糸 - Google Patents

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Abstract

【課題】高強力性を有し、かつゴム接着性に優れる芯鞘型長短複合紡績糸を提供する。
【解決手段】芯部1の繊維が、パラ系アラミド繊維、全芳香族ポリエステル繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維および高強度ポリエチレン繊維から選ばれたフィラメント糸条で構成され、鞘部2の繊維が、パラ系アラミド繊維、全芳香族ポリエステル繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維および高強度ポリエチレン繊維から選ばれた短繊維で構成されている芯鞘型長短複合紡績糸Aであって、鞘部の繊維が芯部の繊維を旋回被覆してなる実質的に無撚りの芯鞘型長短複合紡績糸A。
【選択図】図1

Description

本発明は、高強力性かつゴム接着性に優れた芯鞘型長短複合紡績糸に関する。
アラミドフィラメント糸は、高弾性、高強力、耐熱性などの特性を活かして、ゴムやプラスチックの補強材として用いられている。しかしながら、アラミド繊維自体はゴムとの接着性が悪く、このゴムとの接着性を向上させるために、別途に予め接着性向上処理を行う必要があった。
例えば、ゴムとの接着性が改良されたアラミド繊維を得るため、該繊維を特定の接着剤で被覆するという接着性向上処理法が提案されている(例えば、特許文献1)。しかしながら、接着性向上のための処理を行うことが必要であることから、製造工程が複雑になり、コスト高になるという問題があった。
これに対して、糸表面にループやたるみを有するアラミド混繊糸が提案されており、かかる混繊糸を用いることによって接着処理無しでも優れたゴムとの接着性が得られるとされている(特許文献2)。しかし、ループやたるみを有しないアラミド繊維に比べて接着性は向上するものの、ループやたるみを有することによってアラミド繊維の特徴である高強力性が低下することがわかった。
また、パラ系アラミドフィラメント束を牽切して得たモノフィラメント群を撚り合わせたスパナイズド糸を、ゴムホース用補強糸に用いることも提案されている(特許文献3)。しかしながら、アラミド繊維の特徴である高強力性は確保されやすいものの、ゴムとの接着性が不十分であることがわかった。
さらに、パラ系アラミドフィラメント束が牽切された平均繊維長300〜1200mmの糸条を芯部に配され、平均繊維長20〜100mmのメタ系アラミドステープル繊維が鞘部に配され、芯部の牽切糸条の重量を100とした場合の鞘部のステープル繊維の重量が10〜100であり、両繊維が少なくとも一部で絡み合っている、ゴム補強用繊維コードも提案されている(特許文献4)。この発明によれば、牽切糸条の平均繊維長が前記範囲にあることが肝要であり、芯部にアラミド繊維のフィラメント糸が配されている場合は、鞘部のアラミド繊維との間に十分な絡み合いを形成することができず、コードとしてゴムの補強に用いた際、該ゴムを剥離したとき鞘部のステープル繊維だけが剥離する接着破壊が起こり、十分な接着力が得られないとされている。
上記のように、高強力性を有する繊維にループやタルミを付与したり、芯糸に鞘糸を絡み合わせたりすることで、繊維のゴム接着性を向上させることはできるものの、高強力繊維の特徴である高強力性を保持することは困難であった。
特開2001−146686号公報(特許請求の範囲) 特開2004−169237号公報(特許請求の範囲) 特開2004−332892号公報(特許請求の範囲) 特開2006−161225号公報(特許請求の範囲、段落[0009]、[0013]、[0016]、[0019])
本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、高強力性を有し、かつ、ゴム接着性に優れる芯鞘型長短複合紡績糸を提供せんとするものである。
本発明は、かかる課題を解決するために鋭意検討した結果、高強力繊維を芯部および鞘部に配し、鞘部の繊維が芯部の繊維を旋回被覆してなる実質的に無撚りの芯鞘型長短複合紡績糸とすることで、ゴムを剥離したとき鞘部のステープル繊維だけが剥離するという接着破壊が起こりにくくなり、しかも高強力性を有する糸が得られることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、以下の通りである。
(1)芯部の繊維が、パラ系アラミド繊維、全芳香族ポリエステル繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維および高強度ポリエチレン繊維から選ばれたフィラメント糸条で構成され、鞘部の繊維が、パラ系アラミド繊維、全芳香族ポリエステル繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維および高強度ポリエチレン繊維から選ばれた短繊維で構成されている芯鞘型長短複合紡績糸であって、鞘部の繊維が芯部の繊維を旋回被覆してなることを特徴とする実質的に無撚りの芯鞘型長短複合紡績糸。
(2)芯部の繊維が50〜85重量%で、鞘部の繊維が15〜50重量%である上記(1)に記載の芯鞘型長短複合紡績糸。
(3)鞘部の繊維の繊維長が25〜1000mmである上記(1)または(2)に記載の芯鞘型長短複合紡績糸。
(4)上記(1)〜(3)いずれかに記載の芯鞘型長短複合紡績糸を用いてなるゴム補強用繊維コード。
本発明の芯鞘型長短複合紡績糸は、従来では得られなかった、高いゴム接着性と高強力性に優れるものであり、ゴム補強用繊維コードとして好適である。
本発明の芯鞘型長短複合紡績糸の一例を示す概略側面図であり、中央部においてその外観として芯鞘型構造を図示しており、その左右の両端側は、鞘部の短繊維の束を描かずに(すなわち、鞘部の短繊維の束を除去した状態)、芯部のフィラメント糸条の形態を露出させて図示したものである。
以下、本発明の芯鞘型長短複合紡績糸について詳細を説明する。図1は、本発明の芯鞘型長短複合紡績糸の一例を示す概略側面図である。該芯鞘型長短複合紡績糸(A)は、芯部であるフィラメント糸条(1)と、鞘部である短繊維(2)とによって構成され、鞘部の繊維が芯部の繊維を旋回被覆しているものである。
本発明の芯鞘型長短複合紡績糸において、芯部を構成する繊維は、芯鞘型長短複合紡績糸に高強力性が付与される点より、パラ系アラミド繊維、全芳香族ポリエステル繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維および高強度ポリエチレン繊維から選ばれたフィラメント糸条で構成されている。これらの繊維はいずれも、原糸の特性として、JIS L 1013 8.5に準じて測定した引張強さが1.75N/tex以上と高強度であり、高強度ポリエチレン繊維以外の繊維は分解開始温度が400℃より高く耐熱性に優れたものである。前記引張強さが1.75N/tex未満の場合は、芯鞘型長短複合紡績糸に高度の耐屈曲性と耐摩耗性を付与することができなくなり、ゴム補強用として不向きなものとなる。好ましくは前記引張強さが1.75〜3.5N/tex程度である。
ここで、パラ系アラミド繊維としては、ポリパラフェニレンテレフタールアミド繊維(東レ・デュポン社製、商品名「ケブラー」)及びコポリパラフェニレン−3,4'−ジフェニルエーテルテレフタルアミド繊維(帝人テクノプロダクツ社製、商品名「テクノーラ」)等がある。また、全芳香族ポリエステル繊維としては、クラレ社製、商品名「ベクトラン」等があり、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維としては、東洋紡績社製、商品名「ザイロン」等がある。高強度ポリエチレン繊維としては、東洋紡績社製、商品名「ダイニーマ」、DSM社製、商品名「ダイニーマ」、ハネウエル社製、商品名「スペクトラ」等がある。これらの繊維の中でも、パラ系アラミド繊維が好ましく、特にポリパラフェニレンテレフタールアミド繊維が好ましい。
芯部を構成する繊維のフィラメント糸条の繊度は、用途目的に応じ、繊維の強力、伸度等を考慮して適宜選択すればよい。前記フィラメント糸条の繊度は、用途に応じて100〜2000dtexの範囲が好ましく、より好ましくは200〜1700dtexの範囲である。100dtex未満では芯鞘型長短複合紡績糸の強力が不十分となり、2000dtexを超えると芯鞘型長短複合紡績糸の加工性に劣るものとなる。
さらに芯部を構成する繊維のフィラメント糸条の単繊維繊度は、用途に応じて0.1〜10dtexの範囲が好ましく、さらに好ましくは0.4〜5dtexの範囲である。
本発明の芯鞘型長短複合紡績糸において鞘部は、芯部同様、パラ系アラミド繊維、全芳香族ポリエステル繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維および高強度ポリエチレン繊維から選ばれた短繊維で構成されている。かかる短繊維は、前記短繊維の1種類からなっていてもよいし、任意の2種以上の前記短繊維からなっていてもよい。また、鞘部は、芯部と同種の繊維から構成されることが好ましいが、異種の繊維から構成されていてもよい。
短繊維の繊維長は、好ましくは25〜1000mmであり、優れたゴム接着性を得る上では長い方が好ましいが、紡績工程などの加工性の観点から、1000mm以下であるのが望ましい。より好ましくは30〜100mm、特に好ましくは30〜65mmである。
かかる短繊維の単繊維繊度は、用途目的に応じ、表面外観、耐熱性、伸縮性、風合い等を考慮して適宜選択すればよいが、好ましくは0.2〜5dtex、より好ましくは0.5〜3dtexである。かかる単繊維繊度は、紡績などの加工性の観点で、0.2dtex以上であるのが好ましく、優れたゴム接着性を得る上では、5dtex以下であるのが望ましい。
本発明の芯鞘型長短複合紡績糸は、芯部が50〜85重量%、かつ、鞘部が15〜50重量%の割合で構成されることが好ましい。芯部が50重量%未満ではゴム補強用繊維コードへの強力を効果的に付与することができにくくなる。また、芯部が85重量%を超えると鞘部を構成する短繊維の割合が減少することにより、ゴム接着性が不十分となる。
本発明の芯鞘型長短複合紡績糸においては、鞘部の芯部への優れた被覆性と、紡績糸の糸強度を得るために、紡績糸自体が実質的に無撚りであることが重要である。ここで、本発明における実質的に無撚り構造糸とは、撚り等のトルクの作用による撚り戻りの発生がないか、もしくはきわめて小さい状態のものであることをいい、JIS L 1095の試験方法(B法)にて得られるスナール指数が4.5以下、好ましくは3.5〜0となる実撚り等の残留トルクを有しているもの、または無撚り状のものを言う。スナール指数が4.5以下の場合には、撚りのトルクの作用による撚り戻りの発生がないか、もしくはきわめて小さいので、実質的に無撚り構造糸ということができる。
かかる芯鞘型長短複合紡績糸は、旋回気流を用いた紡績機(例えば、村田機械株式会社製、「MVS(ムラタボルテックススピナー)」)を使用して製造することができる。実質的に無撚り構造糸にするため、芯部を構成する繊維のフィラメント糸条としては、無撚り又は原糸からの解舒撚りのような撚り数の少ないものが好ましく用いられる。
芯部のフィラメント糸条と鞘部の短繊維を複合する際には、旋回気流により鞘部の短繊維の一部が芯部のフィラメントの単繊維間の空隙に入り込み、また旋回気流により前記以外の短繊維が芯部のフィラメント糸条を包み込むように絡み、被覆することで、実質的に無撚り構造糸が得られる。これにより、芯部のフィラメント糸条が紡績工程によるダメージを受けにくく、糸強度を大幅に劣化させることなく発揮することができる。また、鞘部の短繊維の一部が、旋回気流により芯部のフィラメント糸条と絡むため、鞘部がずれ難い紡績糸となり、かつ、かかる短繊維がループ状やヒゲ状を形成することで、アンカー効果によりゴムとの接着性が良好となる。これに対し、フィラメント糸条と短繊維束を撚り合せる等の実撚り構造糸では、短繊維がフィラメント糸条の単繊維間の空隙に入り込んでいないため、糸強度は優れるものの、コードとしてゴム補強に用いた際に短繊維だけが剥離してゴム接着性に劣るのではないかと推察する。
かかる芯鞘型長短複合紡績糸の糸番手は、用途目的に応じて、英式綿番手で1〜40の範囲が好ましく、より好ましくは1.5〜20の範囲である。1未満では芯鞘型長短複合紡績糸の加工性に劣るものとなり、40を超えると芯鞘型長短複合紡績糸の強力が不十分となる。
ここで英式綿番手は、453.6g(1ポンド)あたりの糸の長さが768.10m(840ヤード)のものを1番手といい、糸が細くなると番手数が大きくなる。
本発明の芯鞘型長短複合紡績糸は、コード等に加工してゴム資材の補強材用途に用いるのが適しており、高強力性かつゴム接着性が良好である。ゴム資材としては、各種ホース、ベルト、タイヤ、シートなどのゴム製品が挙げられる。特に利点が大きいのは、NR系、SBR系、EPDM系のゴムや、耐熱ゴムであるアクリル系のゴムや、フッ素系のゴムに用いた場合であり、耐熱性を要求されるターボホースなどの自動車用ホースに好ましく適用することができる。
以下、実施例および比較例を用いて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。なお、以下の実施例および比較例における各特性値の測定方法は次の通りである。
[スナール指数]
JIS L 1095(2010)記載の9.17.2 B法 一般紡績糸試験方法「スナール指数」に基づき測定した。
[コード構造]
JIS L 1017(1995)記載の4.2 化学繊維タイヤコード試験法「コード構造の表示方法」に基づき表示した。
[糸の強力および伸度]
JIS L 1017(1995)記載の7.5 化学繊維タイヤコード試験法「引っ張り強さ及び伸び率(1)標準時試験」に基づき測定した。
[ゴム接着性]
タイヤコードで使用することを想定して、コード7本を未加硫のゴムブロックに、コードが重ならないように表層部に埋め、160℃で20分間加硫を行ってコードとゴムとを接着した。次に両端を除くコード5本を同時にゴムブロックから引き剥がす時にかかる力を引っ張り試験機で測定した。この時の引っ張り速度は300mm/分とし、接着力はコード1本あたりの力(N/cord)として表した。なお、ゴムは表1に示した組成のものを用いた。
[実施例1]
芯部として、総繊度440dtex、単繊維繊度1.7dtex、引張強度2.03N/texのポリパラフェニレンテレフタールアミド繊維(以下PPTAと記す)(東レ・デュポン株式会社製、商品名「ケブラー」(登録商標))のフィラメント糸条の原糸を準備した。
また、鞘部の短繊維として、1.7dtex、繊維長が38mmのPPTA繊維を使用し、通常の紡績方法で1.0g/mの太さのスライバーを作成した。
このスライバーをローラー方式のドラフト機構を有する空気精紡機に仕掛け、フィラメント用のフィードローラー装置と糸道ガイドを介して、前述のPPTA繊維のフィラメント糸条を空気精紡機のフロントトップローラー〜セカンドトップローラー間から短繊維束の幅方向中心位置に供給し、英式綿番手が10(590dtex)、短繊維の結束方向がZ方向となる芯鞘型長短複合紡績糸を得た。紡績性は良好であり、糸切れの発生もなかった。なお、用いた空気精紡機の糸形成部は中空のエアーノズルを有し、短繊維束の中心部にフィラメント糸条が保持された状態で、エアーノズル内の空気流により短繊維束が結束し、実質無撚りの紡績糸を形成する機構となっている。得られた芯鞘型長短複合紡績糸のスナール指数は、ほぼ0であった。
この芯鞘型長短複合紡績糸を3本用いて、通常の撚糸法で、撚り方向がS、撚り回数が10回/10cmとなる条件にて撚り合せて、コードを得た。
[実施例2]
芯部として、総繊度220dtex、単繊維繊度1.7dtex、引張強度2.03N/texのPPTA繊維(東レ・デュポン株式会社製、商品名「ケブラー」(登録商標))のフィラメント糸条の原糸を用いた以外は、実施例1とまったく同様の方法で英式綿番手が10(590dtex)の芯鞘型長短複合紡績糸を得た。得られた芯鞘型長短複合紡績糸のスナール指数は3.1であった。この芯鞘型長短複合紡績糸を3本用いて、通常の撚糸法で、撚り方向がS、撚り回数が10回/10cmとなる条件にて撚り合せて、コードを得た。
[比較例1]
単繊維繊度1.7dtex、繊維長51mmのPPTA繊維(東レ・デュポン株式会社製、商品名「ケブラー」(登録商標))の短繊維を用いて、通常のリング紡績法により、撚り方向がZ、撚り数が13回/25mm、英式綿番手が20(295dtex)の紡績糸を作製し、次いでこの紡績糸を2本引き揃えて、通常の撚糸法により、撚り方向がS、撚り数が8回/25mm、英式綿番手が20/2(590dtex)の紡績糸を得た。この紡績糸を3本用いて、通常の撚糸法で、撚り方向がS、撚り回数が10回/10cmとなる条件にて撚り合せて、コードを得た。
[比較例2]
総繊度1670dtex、単繊維繊度1.7dtex、引張強度2.03N/texのPPTA繊維(東レ・デュポン株式会社製、商品名「ケブラー」(登録商標))のフィラメント糸条を1本準備し、通常の糸加工法(タスラン加工)となる流体乱流ノズルで交絡し嵩高(タスラン)加工糸を得た。この嵩高加工糸を1本用いて、通常の撚糸法で、撚り方向がS、撚り回数が10回/10cmとなる条件にて撚りを加えて、コードを得た。
[比較例3]
総繊度1670dtex、単繊維繊度1.7dtex、引張強度2.03N/texのPPTA繊維(東レ・デュポン株式会社製、商品名「ケブラー」(登録商標))のフィラメント糸条を1本用いて、通常の撚り加工で、撚り方向がS、撚り回数が10回/10cmとなる条件にて撚りを加えて、コードを得た。
実施例、比較例で得られた糸およびコードの構成と評価結果を表2に示す。
表2の結果より、実施例の芯鞘型長短複合紡績糸を用いたコードは、パラ系アラミド繊維の紡績糸(比較例1)、嵩高加工糸(比較例2)およびフィラメント糸(比較例3)を用いたコードに比べてゴム接着性が大きく向上したのみならず、高強力性を有していた。
比較例1のコードは、実施例と同じ590dtexのパラ系アラミド繊維の紡績糸使いのものであるが、実施例のコードと比較して、ゴム接着性が不十分であることが分かる。また、比較例2のコードは、パラ系アラミド糸の嵩高加工糸使いのものであるが、比較例1のコードに比べてゴム接着性は向上するものの、強力が原糸の約1/2まで低下することが分かる。比較例3のコードは、未処理のパラ系アラミドフィラメント糸使いのものであるが、ゴム接着性に劣ることが分かる。
本発明に係る芯鞘型長短複合紡績糸は、各種ホース、ベルト、タイヤ、シートなどのゴム、樹脂資材の補強材として用いることができるだけでなく、ゴムや樹脂をマトリックスとする各種複合材料の補強材として用いることができる。
A:芯鞘型長短複合紡績糸
1:芯部(フィラメント糸条)
2:鞘部(短繊維)

Claims (4)

  1. 芯部の繊維が、パラ系アラミド繊維、全芳香族ポリエステル繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維および高強度ポリエチレン繊維から選ばれたフィラメント糸条で構成され、鞘部の繊維が、パラ系アラミド繊維、全芳香族ポリエステル繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維および高強度ポリエチレン繊維から選ばれた短繊維で構成されている芯鞘型長短複合紡績糸であって、鞘部の繊維が芯部の繊維を旋回被覆してなることを特徴とする実質的に無撚りの芯鞘型長短複合紡績糸。
  2. 芯部の繊維が50〜85重量%で、鞘部の繊維が15〜50重量%である請求項1に記載の芯鞘型長短複合紡績糸。
  3. 鞘部の繊維の繊維長が25〜1000mmである請求項1または2に記載の芯鞘型長短複合紡績糸。
  4. 請求項1〜3いずれかに記載の芯鞘型長短複合紡績糸を用いてなるゴム補強用繊維コード。
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