JP4335395B2 - ポリエチレン短繊維及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴム配合用として特に好適なポリエチレン短繊維、及び該ポリエチレン短繊維を効率良く製造し得る方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ポリエチレン短繊維は、ポリエチレンを溶融紡糸した後、それを熱延伸し、切断することにより製造されていた。このポリエチレン短繊維の製造においては、ポリエチレン繊維がばらけるのを防止する目的で、あるいは潤滑目的で、油剤が使用されていた。該ポリエチレン繊維が切断されて得られるポリエチレン短繊維の表面における該油剤の付着量は、該ポリエチレン短繊維当たり１重量％以下であり、該ポリエチレン短繊維は、静電気を帯び易く、分散性に劣っていた。特に、該ポリエチレン短繊維同士を配合させた場合及び該ポリエチレン短繊維をゴムと配合させた場合において、該ポリエチレン短繊維の分散性が悪いという問題が顕著であった。
このため、該ポリエチレン短繊維同士を配合させる場合あるいは該ポリエチレン短繊維を添加材乃至配合材として使用する場合には、該ポリエチレン短繊維から静電気を除去するか、あるいは別の種類の油剤を使用する等の必要があった。
【０００３】
そこで、ポリエチレン短繊維に付着させる油剤の量を増やす目的で、例えば、ポリエチレンを溶融紡糸し、それを熱延伸し、捲縮付与処理等を行った後、油剤中に浸漬することにより該油剤を付着させてから切断してポリエチレン短繊維を製造することも知られている。
しかし、この場合、ポリエチレン短繊維に付着する油剤の量は２２重量％程度と多いため、該ポリエチレン短繊維に付着する余剰分の油剤を遠心分離により除去する必要があり、該ポリエチレン短繊維を低コストで簡便にかつ効率良く製造することができないという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、静電気を帯び難く、分散性に優れ、ゴム配合用として特に好適なポリエチレン短繊維、及び、該ポリエチレン短繊維を低コストで簡便にかつ効率良く製造し得るポリエチレン短繊維の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
＜１＞ ポリエチレンを溶融紡糸して未延伸糸を形成し、該未延伸糸を熱延伸しつつ、該熱延伸により形成されたポリエチレン繊維の表面に、イソトリデシルステアレート、鉱物油、ＰＯＥヒマシ油、ＰＯＥオレイルエーテル、ＰＯＥノニルフェニルエーテル、ラウリルスルホネートナトリウム塩、及びＰＯＥラウリルエーテルホスフェートカリウム塩からなる群より選択される少なくとも１種以上の油分を水で溶解して得た油剤を、ポリエチレン繊維に対し５〜２２重量％付着させる油剤付着手段を用いて該ポリエチレン繊維に油剤を付着させた後、切断することを特徴とするポリエチレン短繊維の製造方法である。
＜２＞ 油剤付着手段が、塗布ローラである前記＜１＞に記載のポリエチレン短繊維の製造方法である。
＜３＞ 前記油剤の付着量が、ポリエチレン繊維に対し、前記油分が１．５〜３３．５重量％であり、前記水分が１．５〜３３．５重量％である前記＜１＞又は＜２＞に記載のポリエチレン短繊維の製造方法である。
＜４＞ 前記＜１＞から＜３＞のいずれか１つに記載のポリエチレン短繊維の製造方法により製造されることを特徴とするポリエチレン短繊維である。
＜５＞ ゴム配合用として使用される前記＜４＞に記載のポリエチレン短繊維である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のポリエチレン短繊維及びその製造方法について説明する。
本発明のポリエチレン短繊維の製造方法においては、ポリエチレンを溶融紡糸して未延伸糸を形成し、該未延伸糸を熱延伸しつつ、該熱延伸により形成されるポリエチレン繊維の表面に油剤を少量付着させる油剤付着手段を用いて該ポリエチレン繊維に油剤を付着させた後、切断する。
本発明のポリエチレン短繊維は、前記本発明のポリエチレン短繊維の製造方法により製造される。
【０００７】
前記ポリエチレンとしては、特に制限はなく、目的に応じてその分子量、密度等について適宜選択することができ、例えば、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）等のいずれであってもよく、分岐状、直鎖状等のいずれであってもよく、結晶性高分子、非結晶性高分子、結晶性高分子と非結晶性高分子との混合物等のいずれであってもよい。
【０００８】
前記ポリエチレンの溶融紡糸は、公知の紡糸方法、紡糸装置にて行うことができ、紡糸口数、紡糸口径、紡糸温度、紡糸速度、乾式・湿式等の紡糸条件については目的に応じて適宜選択することができる。
なお、前記紡糸速度としては、通常２５００ｍ／分以下であり、該紡糸速度が遅すぎると極めて低配向の未延伸糸しか得られないことがあり、延伸時に切断が生じ易くなり、５００ｍ／分程度が好ましい。
【０００９】
前記ポリエチレンを溶融紡糸する際には、前記ポリエチレンには必要に応じて適宜選択した公知の添加剤が添加されていてもよい。前記添加剤としては、例えば、Ｔｉ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ等の金属の酸化物などが好適に挙げられる。前記ポリエチレンが該金属の酸化物を含有していると、紡糸口から吐出された未延伸糸において、該金属の酸化物が核剤となって結晶化が速くなり、該未延伸糸の配向が進行する点で有利である。
【００１０】
前記ポリエチレンの溶融紡糸により形成された未延伸糸のデシテックスとしては、目的に応じて異なり一概に規定することはできないが、２００〜１５００デシテックス程度が好ましい。
前記未延伸糸は、熱延伸される前に、例えばロール等に巻き取られ、集束されて糸条束を形成していてもよい。
【００１１】
前記熱延伸は、公知の熱延伸方法、熱延伸装置等にて行うことができ、熱延伸温度、熱延伸倍率等の熱延伸条件については、目的に応じて適宜選択することができる。
なお、前記熱延伸温度としては、通常、４０〜１５０℃程度である。該延伸温度が４０℃未満であると、延伸張力が高くなりすぎて延伸性が低下することがある。
前記熱延伸倍率としては、前記未延伸糸の自然延伸倍率（「ＮＤＲ」という）未満であると、未延伸部が多く残り、染色斑が発生したり、後加工で糸切れが多く生ずることがある。
【００１２】
前記熱延伸は、例えば、前記糸条束を第一ローラ（熱ローラ）と第二ローラとの間で、両者の巻き取り速度を変えて巻き取ること等により行うことができる。
【００１３】
本発明においては、前記熱延伸により形成されたポリエチレン繊維に対し、油剤付着手段を使用して油剤を付着させる。
前記油剤付着手段としては、該ポリエチレン繊維の表面に油剤を少量付着させることができる機能を有している限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。ここで、前記「少量」とは、該ポリエチレン繊維に油剤を付着させた際に該油剤の余剰付着分が該ポリエチレン繊維から滴下乃至流下しない程度の量であることを意味する。
【００１４】
前記油剤付着手段の具体例としては、前記ポリエチレン繊維の表面に接触した状態で油剤を少量付着させる接触型のものであってもよいし、前記ポリエチレン繊維の表面には接触せず、これと離間した位置から該ポリエチレン繊維の表面に油剤を少量付着させる離間型のものであってもよい。前記接触型のものとしては、塗布ローラなどが好適に挙げられる。前記離間型のものとしては、塗布スプレーなどが好適に挙げられる。なお、例えば浸漬塗布装置などは前記油剤の「少量」の付着を行うことができないため、本発明においては適さない。
【００１５】
これらの油剤付着手段は、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、前記熱延伸されて形成される前記ポリエチレン繊維に対し、連続的にかつ均一に油剤を付着させることができる点で塗布ローラが特に好ましい。
【００１６】
なお、前記塗布ローラの好ましい具体例としては、前記油剤にその周側面の一部が接触可能に配置された回転ローラが好適に挙げられる。
該回転ローラの場合、例えば、前記熱延伸され、ローラ等に巻き取られて移動する前記ポリエチレン繊維の下側に接触するように配置することができる。この場合、例えば該回転ローラの下方に油剤を配置し、該油剤に該ローラおける周側面の一部が接触するようにする。このため、該回転ローラの表面には前記油剤が付着しているが、該回転ローラーの表面における余分な油剤は、重力方向に即ち該回転ローラの下方に流下するので、該回転ローラの表面の油剤の付着量は、常に少量に制御される。該回転ローラは、前記熱延伸され、ローラ等に巻き取られる前記ポリエチレン繊維の移動に伴って回転するので、該ポリエチレン繊維への前記油剤の付着は、連続的に行われ、その付着量は少量でありかつ均一である。
【００１７】
前記油剤付着手段を使用せずに該油剤中に該ポリエチレン繊維を浸漬する浸漬塗布等を行った場合には、該ポリエチレン繊維に該油剤が多量に付着してしまい、その後に遠心分離等の処理を行って余分な油剤を除去しなければならない（工程が増えざるを得ない）点で好ましくない。一方、前記油剤付着手段を使用した場合には、そのようなことはなく、該ポリエチレン繊維に付着させる油剤の量を少なく調整することができる点で好ましい。
【００１８】
前記油剤付着手段による前記油剤の付着は、遅くとも前記切断の前に行う必要があり、前記切断の前に捲縮付与処理等を行う場合には該捲縮付与処理等の前に行うのが好ましい。
前記油剤付着手段による前記油剤の付着は、前記熱延伸を行っている間に行ってもよいし、該熱延伸の後に行ってもよい。前者の場合には、例えば前記第一ローラと前記第二ローラとの間に前記油剤付着手段を配置させることができ、後者の場合には、例えば前記第二ローラの近傍に前記油剤付着手段を配置させることができる。
【００１９】
前記ポリエチレン繊維への油剤の付着量としては、該ポリエチレン繊維に対し５〜２２重量％であり、１２〜２２重量％が更に好ましい。
前記油剤の付着量が、３重量％未満であると該ポリエチレン短繊維に静電気が生じ易くなり、組成物等に配合させた際に毛玉状物を形成し易く、該ポリエチレン短繊維の分散性が悪くなることがあり、３５重量％を超えると油剤量が多過ぎるため、取扱性、作業性等に劣ることがある。
【００２０】
前記油剤は、一般に油剤が油分と水分とを含んでいるが、該ポリエチレン繊維に対し、該油分の付着量としては１．５〜３３．５重量％が好ましく、該水分の付着量としては１．５〜３３．５重量％が好ましい。
【００２１】
前記油剤としては、イソトリデシルステアレート、鉱物油、ＰＯＥヒマシ油、ＰＯＥオレイルエーテル、ＰＯＥノニルフェニルエーテル、ラウリルスルホネートナトリウム塩、ＰＯＥラウリルエーテルホスフェートカリウム塩、等の油分を水等の水分で溶解して得た混合油が挙げられる。これらは、１種単独で含まれていてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２２】
前記ポリエチレン繊維に対し、前記油剤付着手段により前記油剤を付着させた後、該ポリエチレン繊維は切断されるが、本発明においては、該切断の前に、必要に応じて、捲縮付与処理、乾燥処理等の適宜選択した処理を行ってもよい。
【００２３】
前記捲縮付与処理は、例えば、スタッファ型捲縮付与装置、押し込み式クリンパー等の公知の捲縮装置を使用して行うことができる。
前記捲縮付与処理により前記ポリエチレン繊維に付与される捲縮数としては、特に制限はないが、シリンダーへの単糸の沈み込みや、解織不量の原因となり生産性を阻害する傾向を考慮すると、１０〜２０山／２５ｍｍ程度が好ましい。
【００２４】
前記ポリエチレン繊維の切断は、公知のカッター等の切断手段を使用して行うことができる。該切断の結果、ポリエチレン短繊維が製造される。
【００２５】
以上により得られたポリエチレン短繊維のデシテックスとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ゴムに配合させる場合には０．１〜１０００デシテックスが好ましく、２〜８００デシテックスがより好ましい。
【００２６】
前記ポリエチレン短繊維の平均長さ（Ｌ）としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、２〜２０ｍｍが好ましく、４〜１０ｍｍがより好ましい。
前記平均長さ（Ｌ）が２ｍｍ未満であると該ポリエチレン短繊維の性能が十分に発揮されないことがあり、２０ｍｍを超えるとゴムとの混練りする際の該ポリエチレン短繊維の分散性が低下することがある。
【００２７】
以上、本発明のポリエチレン短繊維の製造方法によると、余分な油剤の除去処理等が不要であり、高品質のポリエチレン短繊維を低コストで簡便にかつ効率良く製造することができる。
【００２８】
本発明のポリエチレン短繊維の製造方法により製造された本発明のポリエチレン短繊維は、ゴム製袋等に梱包されて運搬等された場合であっても静電気を帯び難く、添加材等として使用しても該ポリエチレン短繊維同士が絡み合って毛玉状物を形成することがないので、添加材等として好適に使用することができ、分散性に優れ、特にゴム配合用として好適に使用することができる。
【００２９】
なお、前記ゴムとしては、特に制限はないが、例えば、タイヤ用ゴム組成物などが好適に挙げられる。
前記タイヤ用ゴム組成物としては、天然ゴム及びジエン系合成ゴムから選ばれた少なくとも１種を含み、更に必要に応じて、カーボンブラック、プロセスオイル、ステアリン酸、亜鉛華、老化防止剤、加硫促進剤、硫黄等の適宜選択したその他の成分を含有する。なお、前記ジエン系合成ゴムとしては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、ポリイソプレン、ポリブタジエンなどが挙げられる。
【００３０】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これの実施例に何ら限定されるものではない。
【００３１】
（実施例１〜１０及び比較例１〜２）
高密度ポリエチレンチップ（ＨＤＰＥ、重量平均分子量（Ｍｗ）＝１．８×１０⁵、デュポン社製ＤＳＣにより昇温速度１０℃／分でサンプル重量５ｍｇの条件で測定した融点ピーク温度（融点）＝１３５℃）を紡糸装置を用いて溶融紡糸して未延伸糸を形成した。該未延伸糸を熱延伸してポリエチレン繊維を形成し、該ポリエチレン繊維に対し、塗布ローラを使用してその表面に油剤を付着させた。なお、前記塗布ローラは、熱延伸により形成されるポリエチレン繊維の下側に接触するようにかつ回転可能に配置した。該塗布ローラの下方には油剤を配置し、該油剤に該塗布ローラおける周側面の一部が接触するようにした。
該油剤の付着量は、表１に示した通りである。また、該油剤の付着量における油分及び水分の内訳も表１に示した通りである。
【００３２】
なお、前記油剤としては、特開平９−３２４３６８号公報に記載された、イソトリデシルステアレート３５重量％、鉱物油３５重量％、ＰＯＥヒマシ油１２重量％、ＰＯＥオレイルエーテル１０重量％、ＰＯＥノニルフェニルエーテル３重量％、ラウリルスルホネートナトリウム塩３重量％及びＰＯＥラウリルエーテルホスフェートカリウム塩２重量％含有する油分を水で溶解して得た混合油を使用した。
【００３３】
こうして得られたポリエチレン短繊維を、下記ゴム組成物中に添加、混合し、その際のポリエチレン短繊維の分散性を下記のようにして評価した。即ち、下記ゴム組成物を厚み０．８ｍｍのシート状物にした後、該シート状物で前記ポリエチレン短繊維を包み、これを幅３ｍｍの３インチロールに５回通し、幅０．８ｍｍのロールに２回通し、幅３ｍｍのロールに１回通すことにより、ロール配合したものを評価サンプルとした。
この評価サンプルを切断し、その断面における底面から３ｃｍ以内の部分に存在する毛玉状物（毛玉）の大きさ（直径）と数とを、１０箇所について測定した。その結果を表１に示した。なお、表１における「毛玉」の個数は、１０箇所測定した場合の合計を示している。
【００３４】
なお、前記ゴム組成物は、天然ゴム７０重量％及びブタジエンゴム３０重量％を含有するゴム成分に対し、カーボンブラック５０重量％、プロセスオイル２．０重量％、ステアリン酸１．５重量％、亜鉛華３．０重量％、老化防止剤１．０重量％、加硫促進剤０．７重量％、及び硫黄１．２重量％添加してなるものである。
【００３５】
【表１】

【００３６】
（実施例１１〜１６及び比較例３〜４）
実施例１と同様にして得たポリエチレン短繊維に対し、実施例１と同様にして油剤を付着させ、ポリエチレン短繊維を得た。ただし、該油剤の付着量は、表２に示す通りとした。得られたポリエチレン短繊維について、下記のようにして静電気を測定した。その結果を表２に示した。
即ち、ポリエチレン短繊維１５０ｇをゴム製袋中に入れ、該ゴム製袋を上下に１０回振った後でその表面電位を測定した。なお、該表面電位の測定には、デジタル式静電電位計（春日電気（株）製、ＫＳＤ−０１０２）を使用し、該表面電位は、ポリエチレン短繊維１本当たりのものではなく、バルク当たりのものとした。該表面電位が低い程、静電気が少ないこと、即ち分散性に優れることを意味する。
【００３７】
なお、前記ゴム製袋は、シス−１，４−ポリブタジエン（ジェイ・エス・アール（株）製、ＢＲ０１）、カーボンブラック（旭カーボン（株）製、旭＃８０：カーボンＮ２２０）、老化防止剤（大内新興化学工業（株）製、ノクラック６Ｃ）、ジベンゾチアジルスルフィド、及びＮ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジル−スルフェンアミドを含有するゴム組成物を袋状に成形したものである。
【００３８】
【表２】

【００３９】
【発明の効果】
本発明によると、前記従来における諸問題を解決することができ、静電気を帯び難く、分散性に優れ、ゴム配合用として特に好適なポリエチレン短繊維、及び該ポリエチレン短繊維を低コストで簡便にかつ効率良く製造し得るポリエチレン短繊維の製造方法を提供することができる。

Claims (5)

1. ポリエチレンを溶融紡糸して未延伸糸を形成し、該未延伸糸を熱延伸しつつ、該熱延伸により形成されたポリエチレン繊維の表面に、イソトリデシルステアレート、鉱物油、ＰＯＥヒマシ油、ＰＯＥオレイルエーテル、ＰＯＥノニルフェニルエーテル、ラウリルスルホネートナトリウム塩、及びＰＯＥラウリルエーテルホスフェートカリウム塩からなる群より選択される少なくとも１種以上の油分を水で溶解して得た油剤を、ポリエチレン繊維に対し５〜２２重量％付着させる油剤付着手段を用いて該ポリエチレン繊維に油剤を付着させた後、切断することを特徴とするポリエチレン短繊維の製造方法。
2. 油剤付着手段が、塗布ローラである請求項１に記載のポリエチレン短繊維の製造方法。
3. 前記油剤の付着量が、ポリエチレン繊維に対し、前記油分が１．５〜３３．５重量％であり、前記水分が１．５〜３３．５重量％である請求項１又は２に記載のポリエチレン短繊維の製造方法。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のポリエチレン短繊維の製造方法により製造されることを特徴とするポリエチレン短繊維。
5. ゴム配合用として使用される請求項４に記載のポリエチレン短繊維。