JP2021046661A - 布帛製補強材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 芯成分と鞘成分とが剥離しにくく、布帛中に均一に鞘成分が存在すると共に容器の壁に強固に接着しうる布帛製補強材を製造する方法を提供する。【解決手段】 芯成分がポリアミドよりなり、鞘成分がマレイン酸変性ポリオレフィン及び高密度ポリエチレンよりなる芯鞘型複合繊維よりなるマルチフィラメント糸を複合溶融紡糸法によって得る。このマルチフィラメント糸を冷却した後に、加熱下で延伸処理を施して、延伸マルチフィラメント糸を得る。この延伸マルチフィラメント糸を経糸及び緯糸に用いて織物を製織する。この織物よりなる布帛を樹脂容器の壁に張設し、加熱加圧して、鞘成分のみを軟化又は溶融させて、布帛を樹脂容器の壁に接着させる。以上のようにして、樹脂容器を補強する。【選択図】 図１

Description

本発明は、種々の材料を補強するための布帛製補強材の製造方法に関し、特に樹脂製容器の壁に接着させて容器を補強するのに用いる布帛製補強材の製造方法に関するものである。

従来より、樹脂製容器の壁の外側又は内側に布帛を接着させたり、壁中に布帛を挿入したりして、容器を補強することが行われている。そして、布帛としては、織物、編物又は多軸シート等が用いられている。かかる布帛製補強材としては、芯鞘型複合繊維よりなる糸を構成糸とするものが用いられている。芯鞘型複合繊維は、芯成分が高融点重合体よりなり、鞘成分が低融点重合体よりなるものである。そして、鞘成分のみを軟化又は溶融させて、樹脂製容器の壁に融着することができるので、布帛製補強材の構成繊維として用いられている。

布帛製補強材に用いられる芯鞘型複合繊維の芯成分としては、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリカーボネート、アクリル、ポリフェニレンエーテル及びポリビニルアルコール等の高融点重合体が用いられており、鞘成分としては、ポリエチレン、ポリプロピレン及びエチレン−プロピレン系共重合体等の低融点重合体が用いられている（特許文献１、請求項１〜３）。すなわち、芯成分として高融点重合体であれば種々の重合体を用いることができ、鞘成分として樹脂となじみが良く接着性にすぐれたオレフィン系重合体を用いることが知られている。

しかしながら、補強材の構成繊維として用いられる芯鞘型複合繊維は、その強度及び伸度が高いことが求められる。特に、樹脂製容器の壁に接着させた後に繊維形態を維持して残存している芯成分には、高い強度と伸度が求められる。繊維の強度及び伸度を高めるには、繊維に延伸処理を施せばよい。しかるに、芯鞘型複合繊維の場合、延伸処理を施すと、芯成分と鞘成分とが剥離し、芯鞘型複合繊維よりなる糸を用いて製織又は製編等をする際に、鞘成分が脱離したり切断されたりして、布帛中に鞘成分を均一に存在させにくくなるという欠点があった。また、芯成分と鞘成分が剥離した芯鞘型複合繊維を容器等の壁に接着しても、強固な接着を実現できないという欠点があった。

特開２００３−１９３３３２号公報

本発明の課題は、芯鞘型複合繊維に延伸処理を施しても、芯成分と鞘成分とが剥離しにくく、織物中に均一に鞘成分が存在すると共に容器等の壁に強固に接着しうる布帛製補強材を製造する方法を提供することにある。

本発明は、芯成分と鞘成分に特定の重合体を使用すると共に特定の処理を施すことにより、上記課題を解決したものである。すなわち、本発明は、芯成分がポリアミドよりなり、鞘成分がマレイン酸変性ポリオレフィン及び高密度ポリエチレンよりなる芯鞘型複合繊維よりなるマルチフィラメント糸を複合溶融紡糸法によって製造する工程と、前記マルチフィラメント糸を冷却した後に、加熱下で延伸処理を施して、延伸マルチフィラメント糸を製造する工程と、前記延伸マルチフィラメント糸を経糸及び緯糸に用いて織物を製織する工程とよりなる、樹脂製容器の壁に用いる布帛製補強材の製造方法に関するものである。

まず、芯成分となるポリアミドを準備する。ポリアミドとしては、ナイロン６やナイロン６６等を用いることができる。ポリアミドの融点は、種類によって異なるが、概ね１７０℃〜２７０℃である。芯成分をポリアミドとすることにより、耐薬品性や耐衝撃性にすぐれると共に、延伸処理により高強度及び高伸度の芯成分となる。また、鞘成分となるマレイン酸変性ポリオレフィンを準備する。マレイン酸変性ポリオレフィンとは、ポリオレフィンの側鎖にマレイン酸（無水マレイン酸を含む）を付加させたものである。マレイン酸変性ポリオレフィンとしては、マレイン酸変性ポリエチレンやマレイン酸変性ポリプロピレンを用いることができる。マレイン酸変性ポリオレフィンの融点も、種類によって異なるが、概ね１１０〜１６０℃であり、ポリアミドの融点よりも低融点となっている。鞘成分をマレイン酸変性ポリオレフィンとすることにより、被着物との相溶性が向上し、接着性が良好となる。

鞘成分であるマレイン酸変性ポリオレフィンに、高密度ポリエチレンを添加する。高密度ポリエチレンの添加量は、マレイン酸変性ポリオレフィン１００重量部に対して５０〜１５０質量部程度である。高密度ポリエチレンを添加する理由は、鞘成分に二つの融点を持たせて融着性を向上させるためである。また、鞘成分のメルトフローレートを調整して、複合溶融紡糸しやすくするためである。

芯成分と鞘成分とを、複合溶融紡糸孔を複数備えた紡糸装置に、溶融状態で導入し、加熱された複合溶融紡糸孔より芯成分と鞘成分を吐出する方法（すなわち、複合溶融紡糸法）によって、芯鞘型複合繊維を得る。各複合溶融紡糸孔より得られた各芯鞘型複合繊維を引き揃えることにより、マルチフィラメント糸を得る。芯成分と鞘成分とを複合溶融紡糸孔より連続して吐出し、芯成分を鞘成分によって良好に被覆するには、芯成分と鞘成分のメルトフローレートを一定の範囲に調整するのが好ましい。具体的には、芯成分のメルトフローレートを５〜４０ｇ／１０分の範囲内にし、鞘成分のメルトフローレートを１５〜６５ｇ／１０分の範囲内にするのがよい。特に、この範囲内で、鞘成分のメルトフローレートを芯成分のメルトフローレートよりも高くし、鞘成分の流動性を高めておくのが好ましい。なお、このメルトフローレートは、複合溶融紡糸する際の温度に近似する温度である２７０℃で、荷重２．１６ｋｇで測定したものである。

得られたマルチフィラメント糸は冷却され、巻き取られる。また、冷却した後に、マルチフィラメント糸に油剤を付与してもよい。油剤を付与することにより、巻き取り性、巻き戻し性及び製織性又は製編製等を向上させることができる。冷却後に、マルチフィラメント糸を加熱下で延伸して、延伸マルチフィラメント糸を得る。加熱方法としては、マルチフィラメント糸に過熱水蒸気を吹き付ける方法や熱風を吹き付ける方法等が挙げられる。加熱温度は、芯成分の結晶化を促進させる温度が好ましく、１００〜２００℃程度である。もちろん、過熱水蒸気や熱風をマルチフィラメント糸に吹き付けても、ただちにマルチフィラメント糸の温度が過熱水蒸気や熱風の温度にはならないので、過熱水蒸気や熱風は２００℃以上の温度のものを吹き付けるのが好ましい。延伸は、二つの一対のローラー間で行われる。たとえば、１００℃程度に加熱された一対の第一ローラー間にマルチフィラメント糸を導入した後、このマルチフィラメント糸を第一ローラーよりも回転速度の速い加熱された一対の第二ローラー間に導入することにより行われる。第一ローラーと第二ローラーに回転速度差を設けることにより、任意の倍率で延伸することができる。たとえば、第一ローラーの回転速度をＸｒｐｍの場合、第二ローラーの回転速度を２Ｘｒｐｍにすると、２倍の延伸倍率で延伸されることになる。本発明では、延伸倍率は、３〜７倍であるのが好ましく、特に４〜６倍であるのが最も好ましい。

得られた延伸マルチフィラメント糸は、芯鞘型複合繊維の繊度が５〜１０デシテックス程度で、芯鞘型複合繊維の本数は１００〜３００本程度である。したがって、延伸マルチフィラメント糸の総繊度は、５００〜３０００デシテックス程度である。この延伸マルチフィラメント糸を経糸及び緯糸に用い、製織して織物を得る。織物の組織は、平織組織、綾織組織又は朱子織組織等の従来公知の組織を採用すればよい。これらの織物を構成する糸が芯鞘型複合繊維よりなっているので、鞘成分のみを軟化又は溶融させて、各糸間を融着させて、目づれが生じにくいようにしておいてもよい。もちろん、各糸を構成している芯鞘型複合繊維同士も融着させて、布帛に剛性を付与しておいてもよい。

以上の方法で得られた織物よりなる布帛は、樹脂製容器の壁の表面に張設して、加熱加圧し、芯鞘型複合繊維の鞘成分のみを軟化又は溶融させて接着して、樹脂製容器の壁を補強することができる。

本発明に係る方法で得られた布帛製補強材は、それを構成している芯鞘型複合繊維の芯成分と鞘成分とが剥離しておらず、鞘成分が均一に補強材中に存在する。したがって、この布帛製補強材は、樹脂製容器の壁等に強固に接着されるため、補強効果に優れるという効果を奏する。

実施例１
芯成分として、融点が２２５℃でメルトフローレートが１０．６ｇ／１０分のナイロン６を準備した。鞘成分として、以下の混合樹脂を準備した。すなわち、融点が１３１℃でメルトフローレートが５５．８ｇ／１０分の高密度ポリエチレン４０重量部と、融点が１２２℃でメルトフローレートが２５．９ｇ／１０分のマレイン酸変性ポリエチレン６０重量部を均一に混合した混合樹脂を準備した。そして、複合溶融紡糸装置に、孔径０．５ｍｍで孔数１９２個の芯鞘型複合紡糸口金を装着し、口金温度２６５℃で芯成分：鞘成分＝２：１（重量比）となるように両者を供給し、１９２本の芯鞘型複合繊維を紡出した。その後、紡糸口金直下に設けた温度３００℃で長さ２０ｃｍの加熱筒内を通過させ、続いて、横型冷却装置を用いて、温度１６℃で速度が０．８ｍ／秒の冷風を吹き付けて、芯鞘型複合繊維を冷却した。冷却後、油剤を芯鞘型複合繊維表面に付与し、１９２本の芯鞘型複合繊維が引き揃えられたマルチフィラメント糸を巻取ローラーで巻き取った。

巻取ローラーからマルチフィラメント糸を巻き戻して、一対の１００℃に加熱された第一ローラーに導入した後、さらに一対の１１０℃に加熱された第二ローラーに導入した。第一ローラーと第二ローラーの間で、スチーム処理機を用いて、温度３００℃で圧力０．３ＭＰａの過熱水蒸気をマルチフィラメント糸に吹き付けながら、延伸倍率４．８倍で延伸した。延伸後に、常法で弛緩処理及びリラックス処理を行い、１６７０デシテックス／１９２フィラメントの延伸マルチフィラメント糸を得た。

実施例２
混合樹脂の混合割合を、高密度ポリエチレン３０重量部とマレイン酸変性ポリエチレン７０重量部とする他は、実施例１と同一の方法で延伸マルチフィラメント糸を得た。

参考例１
混合樹脂に代えて、マレイン酸変性ポリエチレン１００重量部を用いる他は、実施例１と同一の方法で延伸マルチフィラメント糸を得た。

比較例１
混合樹脂に代えて、高密度ポリエチレン１００重量部を用いる他は、実施例１と同一の方法で延伸マルチフィラメント糸を得た。

実施例１で得られた延伸マルチフィラメント糸の横断面を光学顕微鏡で観察したときの写真を図１に示し、比較例１で得られた延伸マルチフィラメント糸の横断面を光学顕微鏡で観察したときの写真を図２に示した。図１と図２を対比すれば明らかなように、実施例１で得られた延伸マルチフィラメント糸を構成する芯鞘型複合繊維は、芯成分と鞘成分が殆ど剥離していないのに対して、比較例１で得られた芯鞘型複合繊維は、芯成分と鞘成分との剥離が顕著である。

実施例で得られた延伸マルチフィラメント糸を経糸及び緯糸に用いて平織織物を製織し、これを樹脂製容器の壁に加熱加圧して接着させたところ、織物は強固に樹脂製容器の壁に接着し、補強材として好適に使用しうるものであった。

実施例１で得られた延伸マルチフィラメント糸の横断面を光学顕微鏡で観察したときの写真である。 比較例１で得られた延伸マルチフィラメント糸の横断面を光学顕微鏡で観察したときの写真である。

Claims (2)

1. 芯成分がポリアミドよりなり、鞘成分がマレイン酸変性ポリオレフィン及び高密度ポリエチレンよりなる芯鞘型複合繊維よりなるマルチフィラメント糸を複合溶融紡糸法によって製造する工程と、
   前記マルチフィラメント糸を冷却した後に、加熱下で延伸処理を施して、延伸マルチフィラメント糸を製造する工程と、
   前記延伸マルチフィラメント糸を経糸及び緯糸に用いて織物を製織する工程とよりなる、
   樹脂製容器の壁に用いる布帛製補強材の製造方法。
2. 芯成分がポリアミドよりなり、鞘成分がマレイン酸変性ポリオレフィン及び高密度ポリエチレンよりなる芯鞘型複合繊維よりなるマルチフィラメント糸を複合溶融紡糸法によって製造する工程と、
   前記マルチフィラメント糸を冷却した後に、加熱下で延伸処理を施して、延伸マルチフィラメント糸を製造する工程とよりなる、
   請求項１記載の布帛製補強材に用いる延伸マルチフィラメント糸の製造方法。

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