JP5030380B2

JP5030380B2 - ロッドおよびその製造方法

Info

Publication number: JP5030380B2
Application number: JP2004375153A
Authority: JP
Inventors: 令一波左間; 卓也上野山; 唯行迫部
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2024-12-27
Also published as: JP2006183155A

Description

本発明は、生活資材（食器洗いブラシの軸、ブラジャーなどの下着の枠、バッグの枠など）、建設資材等に用いられるロッドおよびその製造方法に関するものである。

従来、ロッドは、様々な生活資材、建設資材等に多く使用されている。このようなロッドとしては、ワイヤ、針金、プラスチック等からなるものや、合成繊維を複数本合わせた後、樹脂含浸加工を施し表面を固めた繊維集合体からなるもの等がある。ワイヤ、針金からなるものは、強度面では十分であるが、塑性変形しやすい、錆びる、重いといった欠点があり、また、産業廃棄物としての問題がある。合成繊維を複数本合わせた後に樹脂含浸加工を施し表面を固めた繊維集合体では、錆、重さの面では問題ないが、樹脂含浸加工工程が必要であり、樹脂付着量のコントロールの困難さがあり、またコストが高くなる等の問題がある。

このような状況を受け、本発明者らは、芯部の熱可塑性重合体と芯部よりも低い融点を有する鞘部の熱可塑性重合体との重量比が５０／５０〜９０／１０である芯鞘複合繊維を撚糸等により収束した後、芯部の重合体の融点と鞘部の重合体の融点との間の温度で加熱して鞘部の重合体を溶融することで得られる、繊維からなるロッドの製造方法を提供した（特許文献１）。しかしながらこの芯鞘複合繊維のみを収束し加熱溶融して得られたロッドは、さまざまな用途に適用できるものの、例えば相当以上の強度が要求される場合などにおいては、溶融しない芯部分の比率を上げても、折り曲げ強さが必ずしも十分でないことがあった。
特開２００１−２１４３８８号公報

本発明はこのような現状を鑑みてなされたものであり、複合繊維と、この複合繊維中の加熱処理により溶融する重合体よりも高い融点を有する他の重合体により構成された別の繊維とを収束した後に加熱処理することで、折り曲げ強さをより強固なものとするロッドおよびその製造方法を提供することを課題とするものである。

本発明者らは、このような課題を解決するために鋭意検討の結果、本発明に至った。すなわち本発明は、下記を課題解決のための手段とするものである。
１．１０℃以上の融点温度差を有する２成分の重合体で構成され、かつ高い融点を有する重合体ＡＨと低い融点を有する重合体ＡＬとの質量比が、（重合体ＡＨ）／（重合体ＡＬ）＝５０／５０〜９０／１０であり、重合体ＡＬの少なくとも一部が繊維表面に露出した構造を有する複合繊維Ａと、この複合繊維Ａの低い融点を有する重合体ＡＬの融点よりも１０℃以上高い融点を有する重合体Ｂからなる繊維Ｂとが、エアー交絡により繊維の長手方向に収束されるか、合撚により繊維の長手方向に収束されるか、製紐により繊維の長手方向に収束されるか、または繊維Ｂを収束した繊維集合体を芯材とし、複合繊維Ａで繊維Ｂの繊維集合体を覆う構成により繊維の長手方向に収束され、重合体ＡＬの溶融により一体化されていることを特徴とするロッド。

２．１０℃以上の融点温度差を有する２成分の重合体で構成され、かつ高い融点を有する重合体ＡＨと低い融点を有する重合体ＡＬとの質量比が、（重合体ＡＨ）／（重合体ＡＬ）＝５０／５０〜９０／１０であり、重合体ＡＬの少なくとも一部が繊維表面に露出した構造を有する複合繊維Ａと、この複合繊維Ａの低い融点を有する重合体ＡＬの融点よりも１０℃以上高い融点を有する重合体Ｂからなる繊維Ｂとを、エアー交絡により繊維の長手方向に収束するか、合撚により繊維の長手方向に収束するか、製紐により繊維の長手方向に収束するか、または繊維Ｂを収束した繊維集合体を芯材とし、複合繊維Ａで繊維Ｂの繊維集合体を覆う構成により繊維の長手方向に収束し、その後、重合体ＡＬの融点と、重合体ＡＨの融点と重合体Ｂの融点との低い方の融点との間の温度で加熱処理を行い、重合体ＡＬを溶融させて一体化することを特徴とするロッドの製造方法。
３．複合繊維Ａ中の重合体ＡＬが、ε−カプロラクタムを３モル％以上、８０モル未満含有する芳香族ポリエステルであることを特徴とする１．のロッド。

４．複合繊維Ａ中の重合体ＡＬが、ε−カプロラクタム３モル％以上、８０モル％未満含有する芳香族ポリエステルであることを特徴とする２．のロッドの製造方法。

本発明によると、収束・加熱処理するだけで、塑性変形しにくく、錆びることがない、軽量なロッドを容易に得ることができる。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で用いる複合繊維Ａと、複合繊維Ａにおける低融点の重合体よりも高融点の重合体からなる繊維Ｂとは、長繊維や短繊維、モノフィラメントやマルチフィラメント等の繊維の形態、丸型、三角、Ｌ型、Ｔ型、Ｙ型、Ｗ型、偏平等の繊維の断面、原糸、撚糸、仮撚糸、エアー加工糸、紡績糸等の糸状の形態は、特に限定しない。

本発明で用いる複合繊維Ａの重合体は、１０℃以上の融点差を有する２成分の重合体で構成される。この複合繊維Ａにおいて、高い融点を有する重合体ＡＨと低い融点を有する重合体ＡＬとの融点差が１０℃未満であると、後工程である加熱処理をするに際して、重合体ＡＬが溶融する温度にて重合体ＡＨが熱劣化するので、繊維集合体としての強力が低下する。

本発明で用いられる複合繊維Ａは加熱処理により溶融する重合体ＡＬを含むが、この重合体ＡＬの少なくとも一部が繊維表面に露出していることが必要である。このような繊維構造として、例えば芯鞘構造、サイドバイサイド構造、海島構造等が考えられる。なかでも、重合体ＡＬが均一に溶融する方が製品であるロッドとして性能が均一となるので、芯部に重合体ＡＨ、鞘部に重合体ＡＬを配した構成を有する芯鞘複合構造の繊維が好ましい。

本発明で用いる複合繊維Ａに用いられる重合体の質量比は、（重合体ＡＨ）／（重合体ＡＬ）＝５０／５０〜９０／１０である。重合体ＡＬの質量比が１０％未満になると、加熱処理を施した際の溶融する部分が少なくなりすぎるため、外観も悪く折り曲げ強さが弱いものとなる。また重合体ＡＬの質量比が５０％を越えると、その分だけ重合体ＡＨの質量比が低下して、複合繊維Ａ自体の強度面、製造面での問題が生じる。

芯鞘複合構造の繊維である場合において、芯部の重合体と鞘部の重合体との組み合わせは、互いに接着性のあるものが好ましい。具体的な組み合わせとして、（ｉ）重合体ＡＨとしてポリエチレンテレフタレートまたはエチレンテレフタレートを主体とした共重合ポリエステル、重合体ＡＬとして融点の低い共重合ポリエステルを用いた、ポリエステル／共重合ポリエステルの構成、（ｉｉ）重合体ＡＨとしてナイロン６６、ナイロン４６等の融点の比較的高いナイロン、重合体ＡＬとしてナイロン６、ナイロン６／６６共重合ナイロン等の融点の比較的低いナイロンを用いた、ナイロン／ナイロンの構成、（ｉｉｉ）重合体ＡＨとしてポリエチレンテレフタレート、重合体ＡＬとしてポリエチレン等のポリオレフィンを用いたポリエステル／ポリオレフィンの構成、（ｉｖ）重合体ＡＨとしてポリプロプレン、重合体ＡＬとしてポリエチレンを用いたポリオレフィン／ポリオレフィンの構成、（ｖ）重合体ＡＨとしてナイロン６、重合体ＡＬとしてポリエチレンを用いたナイロン／ポリオレフィンの構成等が考えられる。

このような組み合わせのうち、重合体ＡＨとしては、引張強力や生産性の面からポリエチレンテレフタレート系の重合体を用いることが好ましい。ポリエチレンテレフタレート系の重合体としては、ポリエチレンテレフタレートを主たる成分とするものであって、ポリエチレンテレフタレートの特性すなわち特に融点が２４０℃以上を保持する程度に、第三成分や添加剤等を共集合したポリエステルであってよい。ここにいう添加剤は、具体的には、帯電防止剤、難燃剤、耐熱剤、顔料等である。このとき重合体ＡＬとしてもポリエステル系重合体を用いることが好ましく、このような重合体は、２塩基酸またはその誘導体の１種もしくは、２種以上と、グリコール系の１種もしくは２種以上とを反応せしめて得られる。２塩基酸の例としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ｐ−オキシ安息香酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族２塩基酸、シュウ酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカンジカルボン酸等の脂肪族２塩基酸、１，２−シクロブタンジカルボン酸等の脂環族２塩基酸等が挙げられる。一方、グリコール類の例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンタンジオール、ｐ−キシレングリコール等やポリエチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のポリアルキレングリコール類が挙げられる。このような重合体は、熱的に安定であると共に原料が比較的安価に供給されるので、工業的に有利である。

またさらに重合体ＡＬとして、芳香族ポリエステルと脂肪族ラクトンとが共重合した結晶融点が１００℃以上である共重合ポリエステルがより好ましい。例えば、芳香族ポリエステルとしては、エチレンテレフタレート単位及び／又はブチレンテレフタレート単位の重合体、あるいはさらにイソフタル酸、１，６−ナフタレンジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、エチレングリコール、１，６−ヘキサンジオール等を共重合したものであり、共重合される成分の総和はポリエステルの構成成分の単位モル数に対し２０モル％以下程度が好ましい。脂肪族ラクトンとしては、炭素数４〜１１のラクトンを単独で用いても２種以上を混合して用いてもよく、特に良好なラクトンとして、ε−カプロラクトンやδ−パレロラクトン等が挙げられる。脂肪族ラクトンの共重合割合は、ε−カプロラクトンの場合およそ３モル％以上、８０モル％未満であるのが好ましい。ε−カプロラクトンが３モル％に満たない場合、接着強度が不十分でロッドに荷重がかかった時に変形しやすくなることがある。ε−カプロラクトンが８０モル％を越える場合は、得られるポリエステルの融点が低くなり過ぎて、加熱工程での不具合が生じる、高温雰囲気下で使用した場合に変形しやすくなるといった不具合が生じやすくなる。本発明において、重合体ＡＬの融点は１００℃以上であるのが好ましく、１３０℃以上であるのがさらに好ましい。融点が１００℃未満であると、高温雰囲気下での使用時に変形しやすくなり好ましくない。

繊維Ｂは、複合繊維Ａを構成する低融点重合体ＡＬよりも融点が１０℃以上高い重合体Ｂにて構成される。これは複合繊維Ａにおける重合体ＡＬと重合体ＡＨとの関係と同じで、重合体ＡＬと重合体Ｂの融点の差が小さいと、後工程である加熱処理をするに際して、重合体ＡＬが溶融する温度にて重合体Ｂが熱劣化してロッドの強力が低下する。

また重合体Ｂは、重合体ＡＬと互いに接着性のあるものが好ましい。互いに接着性が良い方が、曲げ強さが強固なものに仕上がる。重合体Ｂの具体的な例としては、複合繊維Ａにおける重合体ＡＨと同じものを用いることが好ましい。

複合繊維Ａと繊維Ｂとを収束する方法は、エアー交絡、合撚または製紐である。あるいは、繊維Ｂを収束した繊維集合体を芯材とし、複合繊維Ａで繊維Ｂの繊維集合体を覆う構成である。なかでも、撚糸あるいは製紐するのが好ましい。太いロッドを得る場合には、いったん撚糸あるいは製紐したものをさらに引き揃えて撚糸あるいは製紐することも有効である。

また、繊維Ｂをロッドの芯材として用いると、曲げ強さを強固にするために好ましい。このため、繊維Ｂを収束したものを複合繊維Ａで覆う構成であることが好ましい。

複合繊維Ａと繊維Ｂとの混合比率は、特に限定しない。得られるロッドの強度、弾性、耐摩耗性、風合い、質感等を考慮して適宜選定することが可能である。

本発明においては、繊維を収束した後に加熱処理してロッドを得る。この加熱処理は、低融点の重合体ＡＬを溶融して、収束した繊維を一体化させるために行うものである。このときの加熱処理温度は、重合体ＡＬの融点と、重合体ＡＨの融点と重合体Ｂ融点との低い方の融点との間に設定する。この加熱処理は、樹脂加工機、ホットドライヤー、テンターマシン等一般的に熱処理加工に使用されているものを使用して行えばよい。

次に本発明を実施例により具体的に説明する。しかし、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、以下の実施例、比較例におけるロッドの評価は、次の方法で行った。

（１）引張強度
長さ２５ｃｍのロッドを試料として、引張速度２５ｃｍ／分の条件で、オートグラフ試験機を用いて測定した。

（２）曲げ強さ
長さ３ｃｍのロッドを試験片として、この試験片を水平に置き、試験片中央部に加圧くさびにより圧縮速度２ｃｍ／分で上下方向に荷重をかけ、最大荷重を測定し、次式により曲げ強さを求めた。

ｆ＝８ＰＬ／πＤ^３
ここで、ｆ：曲げ強さ（Ｎ／ｃｍ^２)、Ｐ：最大荷重（Ｎ）、Ｌ：試験片の長さ（ｃｍ）、Ｄ：試験片の直径（ｃｍ）、π：円周率である。

実施例１
・複合繊維Ａの製造
芯部にポリエチレンテレフタレート（融点２６０℃）を配し、鞘部に、ポリエチレンテレフタレートとポリブチレンテレフタレート（モル比１／１）のアルキレンテレフタレート単位全体とε−カプロラクトンの総モル数に対し、ε−カプロラクトンを１２モル％共重合した共重合ポリエステル（融点１６１℃）を配し、芯部と鞘部の質量比を５０／５０として複合紡糸して、５６０ｄｔｅｘ／４８ｆ（強度４．０ｃＮ／ｄｔｅｘ）の、同芯型の芯鞘複合繊維を得た（これを複合繊維「Ａ−１」と称する）。

・繊維Ｂの製造
ポリエチレンテレフタレート（融点２６０℃）を溶融紡糸して、５６０ｄｔｅｘ／４８ｆ（強度９．０ｃＮ／ｄｔｅｘ）のポリエステル繊維を得た。

・繊維の収束、加熱処理
複合繊維Ａ−１を４０本、繊維Ｂを２０本の計６０本を引き揃え合糸し、５０Ｔ／Ｍの下撚を行った。この下撚糸３本について１５Ｔ／Ｍの上撚を行い、熱処理加工機を用いて１８０℃で６０分間の加熱処理を行い、本発明の実施例１のロッドを得た。

実施例２
実施例１の繊維を２０本引き揃え合糸し５０Ｔ／Ｍの下撚を行った撚糸を軸とし、複合繊維Ａ−１を４０本引き揃え５０Ｔ／Ｍでシングルカバーを行った。得られたカバーリング糸３本をさらに１５Ｔ／Ｍの上撚をかけ、熱処理加工機を用いて１８０℃で６０分間の加熱処理を行い、本発明による実施例２のロッドを得た。

実施例３
実施例２における、複合繊維Ａ−１の芯鞘の質量比５０／５０に代えて、（芯部）／（鞘部）＝７３／２７（質量比）とした同芯型の芯鞘複合繊維（強度５．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、これを複合繊維「Ａ−２」と称する）を用いた。そして、それ以外は実施例２と同様にして、本発明の実施例３のロッドを得た。

実施例４
実施例２における芯鞘の質量比５０／５０に代えて、（芯部）／（鞘部）＝８９／１１（質量比）とした同芯型の芯鞘複合繊維（強度５．９ｃＮ／ｄｔｅｘ、これを複合繊維「Ａ−３」と称する）を用いた。そして、それ以外は実施例２と同様にして、本発明の実施例３の繊維集合体を得た。

比較例１
複合繊維Ａ−１を６０本引き揃え合糸し、５０Ｔ／Ｍの下撚を行った。この下撚糸３本について１５Ｔ／Ｍの上撚を行い、熱処理加工機を用いて１８０℃で６０分間の加熱処理を行い、比較例１のロッドを得た。

比較例２
実施例２における芯鞘の質量比５０／５０に代えて、（芯部）／（鞘部）＝３５／６５（質量比）とした同芯型の芯鞘複合繊維（強度２．６ｃＮ／ｄｔｅｘ、これを複合繊維「Ａ−４」と称する）を用いた。そして、それ以外は実施例２と同様にして、比較例２のロッドを得た。
比較例３
実施例２における芯鞘の質量比５０／５０に代えて、（芯部）／（鞘部）＝９５／５（質量比）とした同芯型の芯鞘複合繊維（強度６．６ｃＮ／ｄｔｅｘ、これを複合繊維「Ａ−５」と称する）を用いた。そして、それ以外は実施例２と同様にして、比較例３のロッドを得た。

得られた実施例１〜４、比較例１〜３のロッドの評価結果を表１に示す。

表１より明らかなように、本発明の実施例１〜４のロッドは、引張強力および曲げ強さが良好であり、ロッドとして十分な物性を有しているものであった。また繊維Ｂを芯材として配した構成の実施例２〜４は、特に優れた曲げ強さを有するものであった。

これに対し、比較例１は、実施例１における繊維Ｂを無くしすべて繊維Ａ−１にしたものであるが、実施例１〜４に比べて曲げ強さの弱いものであった。比較例２は、複合繊維Ａ−４における芯部質量比が小さいためにロッドとして引張強力が劣るものであった。比較例３は、複合繊維Ａ−５の鞘部質量比が小さいため加熱処理を施した際に溶融部分が少なく、ロッドとしての外観も悪く、曲げ強さの点でも劣るものであった。

Claims

１０℃以上の融点温度差を有する２成分の重合体で構成され、かつ高い融点を有する重合体ＡＨと低い融点を有する重合体ＡＬとの質量比が、（重合体ＡＨ）／（重合体ＡＬ）＝５０／５０〜９０／１０であり、重合体ＡＬの少なくとも一部が繊維表面に露出した構造を有する複合繊維Ａと、この複合繊維Ａの低い融点を有する重合体ＡＬの融点よりも１０℃以上高い融点を有する重合体Ｂからなる繊維Ｂとが、エアー交絡により繊維の長手方向に収束されるか、合撚により繊維の長手方向に収束されるか、製紐により繊維の長手方向に収束されるか、または繊維Ｂを収束した繊維集合体を芯材とし、複合繊維Ａで繊維Ｂの繊維集合体を覆う構成により繊維の長手方向に収束され、重合体ＡＬの溶融により一体化されていることを特徴とするロッド。
１０℃以上の融点温度差を有する２成分の重合体で構成され、かつ高い融点を有する重合体ＡＨと低い融点を有する重合体ＡＬとの質量比が、（重合体ＡＨ）／（重合体ＡＬ）＝５０／５０〜９０／１０であり、重合体ＡＬの少なくとも一部が繊維表面に露出した構造を有する複合繊維Ａと、この複合繊維Ａの低い融点を有する重合体ＡＬの融点よりも１０℃以上高い融点を有する重合体Ｂからなる繊維Ｂとを、エアー交絡により繊維の長手方向に収束するか、合撚により繊維の長手方向に収束するか、製紐により繊維の長手方向に収束するか、または繊維Ｂを収束した繊維集合体を芯材とし、複合繊維Ａで繊維Ｂの繊維集合体を覆う構成により繊維の長手方向に収束し、その後、重合体ＡＬの融点と、重合体ＡＨの融点と重合体Ｂの融点との低い方の融点との間の温度で加熱処理を行い、重合体ＡＬを溶融させて一体化することを特徴とするロッドの製造方法。
複合繊維Ａ中の重合体ＡＬが、ε−カプロラクタムを３モル％以上、８０モル未満含有する芳香族ポリエステルであることを特徴とする請求項１に記載のロッド。
複合繊維Ａ中の重合体ＡＬが、ε−カプロラクタム３モル％以上、８０モル％未満含有する芳香族ポリエステルであることを特徴とする請求項２に記載のロッドの製造方法。