JP2020200557A - 人工芝生パイル用ポリアミド繊維 - Google Patents

Abstract

【課題】 耐摩耗性が良好で、扁平形状を呈していながらも耐屈曲摩耗性に優れているため、人工芝生のパイルにしたときの摩耗劣化が少ない人工芝生パイル用ポリアミド繊維を提供しようとするものである。【解決手段】 ポリアルキレンオキシド系樹脂を０．５〜１５質量％含有するポリアミド樹脂からなるポリアミド繊維であって、繊維断面の最大長径と最大短径から求める扁平率が０．７以上であることを特徴とする人工芝生パイル用ポリアミド繊維。【選択図】 図１

Description

本発明は、ポリアルキレンオキシド系樹脂を含有するポリアミド樹脂からなり、人工芝生のパイル用に好適なポリアミド繊維に関するものである。

近年、人工芝生は、野球場、テニスコート、ラグビー場，サッカー場、ゲートボール場、ゴルフ練習用マット、プールサイドのマット等のスポーツ用途、学校や幼稚園のようなパブリックスペース、家庭の庭園やベランダに至るまで幅広く利用されている。その素材としては、優れた機械的強度や光沢、感触、染色性等を有することから通常、ナイロン６やナイロン６６等のポリアミド系繊維が多く用いられている。

しかし、これらのポリアミド系原糸からなる人工芝生は、扁平形状の断面を有しているため、摩耗に対して弱く、損傷しやすいという問題があった。さらに、砂入り人工芝生の施工時においては、その途中に砂を投入する工程があるが、その砂の表面で人工芝が削られ、劣化を促進するという問題がある。したがって、上記の問題点を解消するためには、耐摩耗性を向上した人工芝用パイルを要望されている。

摩耗性向上の技術としては、例えば、合成繊維からなるモノフィラメントの表面に特定のシラン系コート剤で被覆する方法（特許文献１）、アミノ変性シリコーンオイルをポリアミド繊維表面に付与する方法（特許文献２）、ポリシラザン透明ハードコート層および紫外線硬化型ハードコート層を有するポリアミド繊維（特許文献３）などが公知である。しかしながら、この方法により得られる繊維は、耐摩耗性はある程度改善されるものの、未だ不十分であり、さらに製造工程が複雑になると共に、コストアップにつながる。

また、ポリアミド樹脂に、他の樹脂を溶融混練したポリマーを用いて繊維を得ることにより耐摩耗性を向上させる技術が知られている。例えば、特許文献４には、柔軟性、ゴム弾性を示すエチレン・１−オクテン共重合体を混合すること、特許文献５には、無水マレイン酸改質ポリエチレン／ポリプロピレンゴムを混合すること、特許文献６には、特定のポリオレフィンを混合することが開示されている。しかしながら、これらの方法により得られる繊維も、耐摩耗性はある程度改善されるものの、異ポリマーを混練することにより強度が上がらない、耐摩耗性と強度のバランスが良くないという問題点がある。

特開２００５−２７３０６６号公報 特開２００８−２４５５３５号公報 特開平０４−２１４４０９号公報

特開２００５−２７３０２５号公報 特開平０９−２０９２１２号公報 特開平０７−００３５２６号公報

本発明は、耐摩耗性が良好で、人工芝生のパイルにしたときの摩耗劣化が少ない人工芝生パイル用ポリアミド繊維を提供しようとするものである。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、ポリアルキレンオキシド系樹脂を特定量含有させたポリアミド樹脂からなるポリアミド繊維を用い、人工芝生のパイルとすることで、この目的が達成できることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、ポリアルキレンオキシド系樹脂を０．５〜１５質量％含有するポリアミド樹脂からなるポリアミド繊維であって、繊維断面の最大長径と最大短径から求める扁平率が０．７以上である人工芝生パイル用ポリアミド繊維を要旨とするものである。

本発明の人工芝生パイル用ポリアミド繊維は、ポリアルキレンオキシド系樹脂を所定量含有するポリアミド樹脂からなり、扁平形状を呈していながらも耐屈曲摩耗性に優れているため、砂入り人工芝生のパイルにも好適に使用することができる。

実施例１と比較例１のモノフィラメントの繊維断面の模式図である。

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の人工芝生パイル用ポリアミド繊維（以下、本発明のポリアミド繊維と略記することがある。）としては、ポリアミド樹脂を主体成分として溶融紡糸した繊維であることが好ましい。本発明におけるポリアミド樹脂としては、分子内にアミド基を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えばナイロン６，ナイロン６６，ナイロン６９、ナイロン４６，ナイロン６１０，ナイロン１０１０、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６Ｔ、ナイロン９Ｔ、ポリメタキシレンアジパミドやこれら各成分を共重合したものやブレンドしたもの等が挙げられる。

本発明におけるポリアミド樹脂の相対粘度としては、特に限定はされないが、相対粘度が２．５以上であることが好ましく、さらには３．０以上であることが好ましい。

本発明のポリアミド繊維を構成するポリアミド樹脂は、ポリアルキレンオキシド系樹脂を０．５〜１５質量％含有するものであり、中でも２〜１２質量％含有していることが好ましい。ポリアルキレンオキシド系樹脂の含有量が１質量％未満である場合、得られる繊維の耐屈曲摩耗性向上効果が不十分となる。一方、１５質量％を超える場合、紡糸、延伸、巻き取り時に糸切れ等が発生し操業性が悪化するとともに、強伸度等の機械的特性も劣るものとなる。

本発明におけるポリアルキレンオキシド系樹脂としては、例えば、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ブチレンオキシド、または、エチレン、プロピレン、及びブチレンのうち少なくとも２種以上の共重合体が挙げられる。共重合体の場合、ランダム共重合でもブロック共重合体でもよい。ポリアルキレンオキシド系樹脂の中では、ポリエチレンオキシドが好ましい。共重合体の中では、エチレンオキシドとプロピレンオキシドとがランダム共重合してなるエチレンオキシド・プロピレンオキシドランダム共重合体が好ましい。

ポリエチレンオキシドとしては、２９０℃以下で溶融紡糸する場合、平均分子量５万〜５０万のものを用いることが好ましい。平均分子量が５万未満であると耐摩耗性向上効果が不十分となる。一方、平均分子量が５０万を超える場合、ポリエチレンオキシドを溶融するのに過剰の熱量が必要となるため、紡糸、延伸、巻取り時に糸切れ等が発生し、操業性が悪化するとともに、強度等の機械的特性も劣るものとなる。なお、２９０℃を超える高溶融温度で溶融紡糸する場合は、平均分子量１００万〜８００万のものを用いることが好ましく、中でも２００万〜７００万のポリエチレンオキシドを用いることが好ましい。

エチレンオキサイド・プロピレンオキサイドランダム共重合体としては、２９０℃以下で溶融紡糸する場合、平均分子量５万〜１０万のものを用いることが好ましい。平均分子量が５万未満であると耐摩耗性向上効果が不十分となる。一方、平均分子量が１０万を超える場合、エチレンオキサイド・プロピレンオキサイドランダム共重合体を溶融するのに過剰の熱量が必要となるため、紡糸、延伸、巻取り時に糸切れ等が発生し、操業性が悪化するとともに、強度等の機械的特性も劣るものとなる。

本発明のポリアミド繊維は、同様の紡糸・延伸条件にて採取したポリアルキレンオキシド系樹脂を含まない基準ポリエステル繊維に比較して、強度の低下が少なく、その強度比としては、好ましくは６０％以上、より好ましくは７０％以上、さらに好ましくは８０％以上を保持したものである。また、耐屈曲摩耗回数比としては、同様に基準ポリアミド繊維に比較して、好ましくは２．０倍以上、より好ましくは２．５倍以上、さらに好ましくは３．０倍以上である。

なお、本発明のポリアミド繊維において、ポリアルキレンオキシド系樹脂を特定量添加することにより耐屈曲摩耗性が向上する理由については、次のように考えることができる。すなわち、ポリアミド繊維が摩耗する環境において、繊維表面のポリエチレンオキシド系樹脂が皮膜を形成することにより、耐摩耗性が向上していると考えることができる。また、ポリアミド系樹脂とポリアルキレンオキシド系樹脂とを含む繊維の表面に存在するポリアルキレンオキシド系樹脂を溶出することにより、繊維表面に多数の微小孔が形成され、繊維表面がいわゆる平滑な状態ではなく、多数の微小孔（空隙）の存在による凹凸が形成されており、これにより耐摩耗性が向上していると推察される。

本発明におけるポリアミド繊維は人工芝生のパイルに好適であり、ここでパイルとは基布の表面に毛状または、ループ（輪）状の糸を突出させたものである。パイルの太さ、長さ、植毛間隔、植毛形状などを任意に変更する事で、その特性を多用に変化させ様々な態様への展開が可能となる。

本発明のポリアミド繊維は、ポリアミド繊維１本から構成されるモノフィラメント糸の形態であっても、ポリアミド繊維が複数本からなるマルチフィラメント糸の形態であってもよいが、人工芝パイル用とするポリアミド繊維としては、モノフィラメントであることが好ましく、繊度を８０〜１０００ｄｔｅｘとすることが好ましい。

繊維表面の最大長径と最大短径から求める扁平率は０．７以上であり、さらには０．８以上であることが好ましい。扁平率が０．７未満であると、人工芝パイル特有の薄さが足りなくなる。扁平率の上限としては、０．９５であることが好ましい。マルチフィラメントの場合の繊維断面としては、単繊維の断面をいうものである。

本発明のポリアミド繊維を構成するポリアミド樹脂中には、その効果を損なわない範囲であれば、必要に応じて例えば熱安定剤、結晶核剤、艶消し剤、顔料、耐光剤、耐候剤、酸化防止剤、抗菌剤、香料、可塑剤、染料、界面活性剤、表面改質剤、各種無機及び有機電解質、微粉体、難燃剤等の各種添加剤を添加することができる。また、得られる繊維の結節強度を高めるために、脂肪酸アミド類、例えばメタキシリレンビスステアリルアミド、メタキシリレンビスオレイルアミド、キシレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスステアリルアミド、エチレンビスステアリン酸アミド等を添加することができる。

次に、本発明のポリアミド繊維の製造方法について一例を用いて説明する。
例えばモノフィラメントの場合、平均分子量２０万のポリアルキレンオキシド系樹脂とポリアミド樹脂を混合し、ポリマー温度を２４０℃〜３００℃で溶融紡糸する。紡糸した繊維を水浴中で冷却した後、巻き取ることなく引き続き、温浴中で延伸し、さらに乾熱雰囲気中で延伸し、総延伸倍率が３．４倍となるように、延伸を施した後に巻き取る。
本発明におけるポリアルキレンオキシド系樹脂を含有するポリアミド樹脂の溶融温度はポリアルキレンオキシド系樹脂の種類、または、平均分子量によって最適な溶融温度とすることが必要である。

本発明においては、ポリアルキレンオキシド系樹脂を適量用いるため、ポリアミド樹脂への相溶性に優れ、ポリアミド樹脂中に高濃度に添加しても、ポリアミド繊維の強度の低下の割合が少なく、耐屈曲摩耗性と強度とのバランスの優れた繊維となる。

次に、本発明を実施例に基づいて説明する。なお、ポリアミド繊維の特性値は、下記の方法により測定した。

（ａ）耐屈曲摩耗性（回）
得られたモノフィラメントにデシテックス当たり０．６７ｇの荷重をかけ、サンドペーパー＃１５００を巻いた直径１０ｍｍの丸棒を９０度の角度で接触させ、ストローク幅１２０ｍｍ、ストローク速度３５±１回／分で往復摩擦させ、ポリアミド繊維が破断に至るまでの回数を計測した。測定はｎ＝４実施した。また、その中の最低値の回数で基準ポリアミド繊維との比較を行った。
（ｂ）扁平率
得られたモノフィラメントの繊維軸方向に対して垂直に切断し、その繊維断面を写真撮影し、最大長径、最大短径を読み取り、下記式により扁平率を求めた。２０ｃｍ間隔に５箇所を同様に行い、ｎ＝５実施した平均値を扁平率とした。
扁平率＝１−最大短径／最大長径
（ｃ）強度及び伸度
得られたモノフィラメントに対して、ＪＩＳ Ｌ １０１３ に準じて、定速伸長形引張試験機（島津製作所製オートグラフＤＳＳ−５００）を用い、つかみ間隔２５ｃｍ、引張速度３０ｃｍ／分で測定した。測定はｎ＝５実施し、平均値を強度及び伸度とした。

（実施例１）
平均分子量２０万のポリエチレンオキシド（明成化学工業株式会社製、商品名 アルコックス 品番Ｒ−４００）２．５質量％、緑顔料を３２．０質量％含有したポリアミド樹脂３．０質量％、ポリアミド６樹脂（ユニチカ株式会社製、商品名 ＢＲＴ）９４．５質量％を混合し、ポリマー温度を２５０℃で４Ｈの紡糸口金から溶融紡糸した。紡糸した繊維を３０℃の水浴中で冷却した後、速度４９ｍ／分で引き取り、一旦巻き取ることなく、７０℃の温浴中で延伸し、さらに１２０℃の乾熱雰囲気中で、総延伸倍率が３．４倍となるように延伸し、巻き取った。得られたモノフィラメントは、繊度４５２Ｔ、強度３．３９ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度６３．１％、扁平率０．８４、断面形状は図１に示すようなものであった。

（比較例１）
緑顔料を３２．０質量％含有したポリアミド樹脂３．０質量％とポリアミド６樹脂（ユニチカ株式会社製、商品名 ＢＲＴ）９７．０質量％を混合した以外は実施例１と同様にして溶融紡糸、延伸を施し、モノフィラメントを得た。得られたモノフィラメントは、繊度４４５Ｔ、強度３．９５ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度７３．３％、扁平率０．８４、断面形状は図１に示すようなものであった。（基準ポリアミド繊維）

表１から明らかなように、実施例１で得られたモノフィラメントは耐屈曲摩耗性に優れていたため、人工芝生のパイルとして、耐久性に優れたものであった。一方、比較例１で得られたモノフィラメントはポリアルキレンオキシド系樹脂を含有していなかったため、実施例１と比較すると耐摩耗性が大きく劣る結果となった。

１ …最大長径
２ …最大短径

Claims (1)

1. ポリアルキレンオキシド系樹脂を０．５〜１５質量％含有するポリアミド樹脂からなるポリアミド繊維であって、繊維断面の最大長径と最大短径から求める扁平率が０．７以上であることを特徴とする人工芝生パイル用ポリアミド繊維。
   

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