JP3888704B2 - 樹脂との接着性に優れたポリアルキレンナフタレート繊維 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂接着用ポリアルキレンナフタレート繊維に関する。さらに詳しくは、本発明は、樹脂特にエポキシ系、尿素系、メラミン系、アクリル系等の硬化系樹脂に対して優れた接着性を有し、且つその屈曲耐疲労性等の耐久性も良好な樹脂接着用ポリアルキレンナフタレート繊維に関する。
【0002】
【従来の技術】
ポリアルキレンナフタレート繊維は、その分子骨格が剛直であるため強力、弾性率が高く、また優れた耐熱性、寸法安定性を有する。そしてこれらの特性を生かし、ベルト、ホース等のゴム構造物の補強用繊維の他に一般用途にも広く応用され、例えばロープ、魚網、防護衣料、ドライヤーキャンバス等に使用されている。
【0003】
しかし、これらの用途では繊維の摩耗性改良、剛性付与のため樹脂コートされるのが一般的であるが、ポリアルキレンナフタレート繊維の表面は比較的不活性であるため樹脂との接着性が劣り、得られる製品の耐用年数が短いなどの問題点があった。
【0004】
この様な問題点を解決するためには、ポリアルキレンナフタレート繊維表面に製糸性、撚糸・製編織などの後加工性を改善するために付与されている種々の処理剤の付与量を低減することが効果的であるが、接着性の問題を解決できるまで処理剤を単に低減するのみでは、逆に製糸性及び後加工性が低下して実用性はない。また製編織後に精練して繊維布帛上の処理剤を低減させることも有効であるが、この場合には精練工程が増えてコスト高となるため実用性に乏しい。
【0005】
一方、特開平4−194076号公報には、脂肪族アルコールと脂肪族カルボン酸とのエステルを主体成分とし、アミン成分を1〜20重量%含有する処理剤を付与した繊維が提案され、この繊維は樹脂接着前に通常施される熱セットで該処理剤成分が揮散すると共に、一部のアミン成分が存在することによって接着性能が向上することが開示されている。
【0006】
しかしながら、かかる繊維は熱セット時にその程度は少ないものの黄変が進むため、得られる製品の品位が低下するという問題があり、さらなる改善が要望されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術に鑑みなされたもので、その目的は、着色等の品位の低下がなく、しかも被覆用樹脂との接着性に優れたポリアルキレンナフタレート繊維を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成せんと鋭意検討した結果、エポキシ化合物と油剤成分とからなる処理剤は、接着処理時に該処理剤を除去することなく接着処理しても優れた接着性能及びその耐久性が得られることを見い出し、本発明に到達した。
【0009】
すなわち、本発明によれば、「脂肪族多価アルコールのジ以上のグリシジルエーテル30〜80重量%と、平滑剤を主体とする油剤成分20〜70重量%とから構成された処理剤が付与されてなる樹脂との接着性に優れたポリアルキレンナフタレート繊維」が提供される。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明におけるポリアルキレンナフタレートは、アルキレン−2,6−ナフタレート又はアルキレン−2,7−ナフタレートを繰り返し単位とするポリエステルを主たる対象とするが、これに15モル%未満の第3成分が共重合された共重合体であっても差し支えない。アルキレン基としては、脂肪族アルキレン基、脂環族アルキレン基いずれでもよいが、炭素数2〜4の直鎖状アルキレン基が好ましく、特にポリエチレン−2,6−ナフタレートが好ましい。また該ポリアルキレンナフタレートには不活性な艶消し剤、例えば酸化チタンを3重量%未満添加してもよい。
【0011】
繊維の強度は、ポリアルキレンナフタレート繊維の有する本来の性能を有効に発揮させるためには5g/de以上であることが好ましく、特に7g/de以上であることが望ましい。
【0012】
次に上記繊維に付与される処理剤のエポキシ化合物としては、例えば
(A)グリセリン、プロピレングリコール、エチレングリコール、ヘキサントリオール、ソルビトール、トリメチロールプロパン、ポリエチレングリコール、ポリグリセリンなどの脂肪族多価アルコール類とエピクロルヒドリンとの反応生成物から得られるモノまたはジ以上のグリシジルエーテル
(B)レゾルシン、カテコール、ハイドロキノン、1,3,5−トリヒドロキシベンゼン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタンなどのフェノール類とエピクロルヒドリンとの反応生成物から得られるモノまたはジ以上のグリシジルエーテル
(C)ビニルシクロヘキセンジエポキシド、3’,4’−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキサンカルボキシレート等の過酢酸等で不飽和結合部を酸化して得られるエポキシ化合物
等があげられ、なかでも脂肪族多価アルコールのグリシジルエーテル、例えば(ポリ)グリセリンポリグリシジルエーテルが好ましい。
【0013】
エポキシ化合物と併用する平滑剤を主体とする油剤とは、従来公知の繊維用平滑剤成分を50重量%以上含有し、これに必要に応じて帯電防止剤、乳化剤の他に抗酸化剤、接着向上剤、エポキシ化合物の硬化触媒(例えばアミン化合物や酸無水物)等を添加した油剤である。好ましく用いられる繊維用平滑剤としては、例えば鉱物油などの炭化水素、ブチルステアレート、オレイルラウレート、イソステアリルパルミテート、オレイルオレートなどの高級アルコールと高級脂肪酸のエステル、ジオクチルセバケート、ジオクチルアゼレート、ジオレイルアジペートなどの高級アルコールと脂肪族2塩基酸のエステル、ネオペンチルグリコールジラウレート、ジエチレングリコールジラウレート、ジエチレングリコールジオレート、などの2価アルコールと高級脂肪酸のエステル、グリセリントリオレート、トリメチロールプロパンデカネートなどの3価アルコールと高級脂肪酸のエステル、ペンタエリスリトールテトラオレートなどの4価以上のアルコールと高級脂肪酸エステル、ジオレイルフタレート、トリオクチルトリメリテート、テトラオクチルピロメリテートなどの高級アルコールと芳香族カルボン酸とのエステルなどが挙げられる。なお、平滑剤以外の前記の諸成分は、その含有量はできるだけ低くすることが好ましい。
【0014】
エポキシ化合物の処理剤中含有量は、本発明の効果を得るためには30〜80重量%、好ましくは40〜70重量%、特に50〜60重量%とし、油剤の処理在中含有量は70〜20重量%、好ましくは30〜60重量%、特に40〜50重量%とする必要がある。該エポキシ化合物の含有量が30重量%未満の場合には、樹脂接着性能の向上効果はほとんど認められない。一方80重量%を越える場合には、接着性能の向上効果は認められるものの接着処理後のコードや布帛の硬さが増して接着性の耐久性(例えば屈曲疲労性)が低下する。また処理剤の安定性の低下も認められ、製糸、撚糸、製織工程で断糸などのトラブルが発生し易くなるため好ましくない。
【0015】
以上に説明した処理剤をポリアルキレンナフタレート繊維に付与する方法は、特に限定する必要がない。例えば、1〜25重量%の水系エマルジョン液として、ローラー法、浸漬法、スプレー法等の任意の方法により、紡糸延伸等の任意の段階で付与することができる。処理剤の付与量は、繊維に対し0.1〜3.0重量%、特に0.2〜1.0重量%が好ましい。処理剤の付与量が0.1重量%未満の場合には製糸、撚糸、製織工程で断糸などのトラブルが発生し易くなるため好ましくない。また、処理剤の付与量が3.0重量%を越える場合には同様なトラブルが発生しやすくなるとともにコストが高くなるので好ましくない。
【0016】
かくして得られる本発明のポリアルキレンナフタレート繊維は、通常総繊度は500〜1500デニール、総フィラメント数は100〜1000である。これを必要に応じて総繊度が2000〜6000デニールとなるように合糸し、次いで、例えば以下の如くして樹脂に接着処理する。
【0017】
すなわち、まず撚糸工程で、繊維に10〜100回/mの撚を付与する。この際、通常はリング式撚糸機が使用される。
次に該撚糸を経糸に、また目的に応じて同一の撚糸またはデニール、撚数の異なる別の撚糸を緯糸にして製織する。なお、目的に応じて経糸にアラミド繊維、緯糸にポリアルキレンナフタレート繊維、あるいはこの逆の構成をとってもよい。織物の組織は目的に応じて種々異なるが、抄紙用カンバスの場合には厚さが2〜3mmの2重織または3重織が一般的である。
【0018】
この様にして得られた織物には、必要に応じて熱セットを施してもよい。この場合、通常は織物の両端をピンで把持し、熱風の循環している乾燥機中を一定速度で通過させる方式が採られ、180〜200℃以下の温度で1〜5分間セットされる。なお熱セットは織物の強力、伸度、熱収縮率などの機械的特性を調整する目的で行われるものであり、本願のポリアルキレンナフタレート繊維を使用したために必須の工程となるものではない。
【0019】
この様にして得られた織物を、水または溶剤に溶解・分散した樹脂液に浸漬または塗布、乾燥熱処理することにより、繊維と樹脂との接着性に優れた、樹脂被覆織物を得ることができる。
【0020】
【作用】
本発明のポリアルキレンナフタレート繊維が、何故優れた樹脂接着性を有するのかその理由は定かではないが、次のように推定される。
樹脂接着用ポリアルキレンナフタレート繊維は、通常紡糸延伸用の処理剤が付着されたまま、織物の状態で精練されることなく使用される。従って、布帛を構成する繊維上には繊維用処理剤が残留しており、この残留している繊維用処理剤が、その上から塗布される樹脂成分に対して離型剤として作用すれば、樹脂コートされた織物は繊維布帛とコーティング樹脂との界面で容易に接着破壊してしまうことになる。
【0021】
これに対して本発明では、繊維上に付与されている処理剤中にはエポキシ化合物が含まれているため、ポリアルキレンナフタレート繊維と処理剤との間の接着性が増すと共に、コーティング用樹脂と処理剤表面との間も何らかの親和性をもつために接着性が増す。また処理剤自身の凝集力はエポキシ基の反応により増大しているが、平滑剤成分をも併用しているので接着製品の硬さはそれ程大きくならない。これらの効果が相俟って、繊維と被覆樹脂との間の耐久接着力が向上し、屈曲摩耗の耐久性が向上するものと推定される。
【0022】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。なお、実施例中の%は全て重量%を示す。
【0023】
接着性は以下の方法により評価した。
処理剤の付着量が0.5%であるポリアルキレンナフタレート繊維(1500デニール/250フィラメント)を合糸して3000デニールとした。このヤーンを撚数6回/10cmで撚糸してコードとなし、これを経40本/5cm、緯36本/5cmとなる密度で製織し、得られた織物をピンテンターにて200℃で2分間熱セットした。熱セット後の織物をメラミン−ホルマリン系樹脂(住友化学株式会社製 Sumitex Resin M−6:90g、住友化学株式会社製有機アミン系触媒 ACX:10gを軟化水100gに溶解)に浸漬した後、ゴムローラー間に挟んで樹脂付着量が15%になるように余分な樹脂液を絞り落とす。次いで未乾燥布帛を互いに接する部分の長さが1インチとなるように重ね合わせ荷重15g/cm2 下100℃で5分間乾燥し、続いて150℃で2分間熱処理を行い硬化させる。これを室温下で24時間放置後巾1インチに切断し、織物間の引張剪断力を引張試験機で測定した。接着力はkg/平方インチの値で示した。
【0024】
また、屈曲摩耗の耐久性(耐摩耗性)は以下の方法により評価した。
処理剤の付着量が0.5%であるポリアルキレンナフタレート繊維(1500デニール/250フィラメント)を3本引き揃えて、Z方向に20回/10cmの撚数になるように撚糸した後、更にこの撚糸品を2本合わせてS方向に20回/10cmの撚数で合撚し、9000デニールのコード状繊維構造物を作製した。これを200℃で2分間セット後メラミン−ホルマリン系樹脂(住友化学株式会社製 Sumitex Resin M−6:90g、住友化学株式会社製有機アミン系触媒 ACX:10gを軟化水100gに溶解)に浸漬した後、樹脂付着量が15%になるように余分な樹脂液を絞り落とす。次いで100℃で5分間乾燥し、続いて200℃で2分間熱処理を行い硬化させる。これを室温で24時間放置後摩耗性評価試料とした。
【0025】
評価装置を図1に示す。図1において、1は直径0.8mmの緊張したピアノ線、2は荷重、3はコード状形態の評価用サンプルである。図において3の一端に0.2g/デニールの荷重を取り付けた後、サンプルの他端を往復運動させ、コード状サンプルがピアノ線1との摩擦により切断するまでの往復回数で比較判定した。
【0026】
[実施例1〜6、比較例1〜3]
固有粘度が0.9のポリエチレンナフタレートを温度300℃で溶融した後、孔数320の紡糸口金から温度315℃で溶融吐出し、該吐出糸条を紡糸口金下50cmにわたって雰囲気温度350℃に保たれた加熱領域を通過させた後に温度25℃の冷却風で冷却固化させ、次いで表1記載の処理剤を0.5%付与してから500m/分の速度で巻き取った。巻き取った未延伸糸を155℃で6.5倍に延伸し、さらに220℃の熱板上で1.15倍に延伸し、引き続いて200℃の加熱ロール上で定長熱処理して1500デニール/250フィラメントのマルチフィラメントヤーンを得た。得られた繊維の評価結果を表1に示す。
【0027】
【表1】
【0028】
表中、Aはグリセリンポリグリシジルエーテル(デナコールEx313:ナガセ化成工業株式会社製)、Bはジグリセリンポリグリシジルエーテル(デナコールEx421:ナガセ化成工業株式会社製)、Cはトリグリセリンポリグリシジルエーテル(デナコールEx512:ナガセ化成工業株式会社製)を表す。
【0029】
[実施例7]
実施例1において、処理剤の付着量を1.0%とする以外は実施例1と同様に行った。結果は剪断接着力8.6kg/平方インチ、耐摩耗性2500回と良好であった。
【0030】
【発明の効果】
本発明のポリアルキレンナフタレート繊維は、被覆樹脂との接着性が増大しているため、繊維表面の屈曲摩耗に対する耐久性に優れ、コーティング樹脂の脱落も著しく減少する。その結果、樹脂被覆製品の寿命を著しく長くすることが可能となり、その工業的意義は極めて大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】耐摩耗性評価装置を示す側断面図である。
【符号の説明】
1 直径0.8mmの断面円形のピアノ線
2 荷重
3 評価サンプル
Claims (2)
- 脂肪族多価アルコールのジ以上のグリシジルエーテル30〜80重量%と、平滑剤を主体とする油剤成分20〜70重量%とから構成された処理剤が付与されてなる樹脂との接着性に優れたポリアルキレンナフタレート繊維。
- 処理剤の付着量が0.1〜3.0重量%である請求項1記載の樹脂との接着性に優れたポリアルキレンナフタレート繊維。
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