JP5872809B2 - 刈払機の刈刃用コードの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は雑草、芝等の刈り払いに使用する刈払機の刈刃用コードに関する。
金属の回転刃に比べて安全で取り扱いが容易であることから、合成樹脂製のコードが刈払機の回転刃として用いられる。
例えば、特許文献１には合成樹脂製モノフィラメントからなる刈払機の刈刃用コードが記載されている。特許文献１の刈刃用コードは、ナイロン６を溶融紡糸してなるモノフィラメントをねじって熱セットしてなる刈刃用コードである。
刈刃用コードの材料としては、引用文献１に記載されているように、ナイロンが主流である。ナイロンは耐摩耗性に優れた素材であるが、特許文献１のように切れ味を向上させるためにコードの断面形状を方形にした場合は、使用にともない角部が摩耗して当初の切れ味が失われるという問題があった。
耐摩耗性に優れ、長期間に亘って当初の切れ味が損なわれることのない刈払機の刈刃用コードを提供することを目的とする。
本発明では、ポリアミドと、ポリエチレンとの混合樹脂を溶融紡糸して得られるフィラメントからなる刈払機の刈刃用コードによって上記の課題を解決する。
ここで、ポリアミドと、ポリエチレンとの混合樹脂は、ポリアミド１００重量部に対して、ポリエチレン０．１〜１１．０重量部を添加して溶融紡糸することが好ましく、０．２〜３．５重量部とするとより好ましく、０．３〜１．０重量部とすると特に好ましい。ポリエチレンの添加量が上記範囲を上回ると、耐摩耗性の向上効果が飽和してしまうし、ポリエチレンの添加量が多くなるとコードが脆化して折れやすくなってしまう。また、上記範囲を下回ると、耐摩耗性の向上効果が小さくなってしまう。
ポリアミドとポリエチレンは次の要領で混合樹脂とすることが好ましい。すなわち、ポリアミドをポリエチレンと混合溶融してポリマーアロイとし、次いで該ポリマーアロイをポリアミドの残部と混合するのである。これによりポリアミドとポリエチレンを均一に混合することができる。ポリエチレンに対して２回に分けてポリアミドが添加されることになるのでポリエチレンがポリアミドに対して均一に分散することができる。ここで、ポリマーアロイのポリエチレンは変性ポリエチレンであり、ポリマーアロイのポリアミドはナイロン６であり、ポリアミドの残部はナイロン６／ナイロン６６共重合体であることが好ましい。
本発明の刈払機の刈刃用コードには、高比重の充填材を充填してもよい。例えば、タングステンの粒子や、ガラス繊維を充填することでコードの比重を高め、刈刃用コードの切れ味を向上させることが可能になる。
本発明の刈払機の刈刃用コードは、高い耐摩耗性を有しており、刈刃用コードが摩耗し難いため、刈刃用コードの初期性能を長期間に亘って維持することが可能になる。特にコードの断面形状を方形、三角形、星形等にした異形断面の刈刃用コードの切れ味を長期間にわたって維持することが可能になる。
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明の刈刃用コードはポリアミドと、ポリエチレンとの混合樹脂を溶融紡糸してなるものである。
本発明の刈刃用コードは、溶融紡糸した時点ではモノフィラメントである。複数の細めのモノフィラメントを撚り合わせてマルチフィラメントの刈刃用コードとしてもよいし、太めのモノフィラメントをそのまま刈刃用コードとしてもよい。コードの直径は求められる仕様により適宜変更すればよいが、１〜１０ｍｍが目安である。
本発明で使用するポリアミドは特に限定されないが、例えば、ポリカプロアミド（ナイロン６）、ポリテトラメチレンアジパミド（ナイロン４６）、ポリヘキサメチレンアジパミド（ナイロン６６）、ポリポリウンデカンアミド（ナイロン１１）、ポリドデカンアミド（ナイロン１２）等と、これらの共重合体を好適に使用することができる。これらの中でもナイロン６と、ナイロン６６との共重合体が好ましい。ポリアミドの分子量は平均分子量で５,０００〜１００,０００であることが好ましく、より好ましくは１０,０００〜５０,０００である。平均分子量が上記範囲を超えると成形性に劣り好ましくない。また、平均分子量が上記範囲を下回ると機械的強度に劣り好ましくない。
本発明で使用するポリエチレンは特に限定されないが、例えば、低密度ないし高密度のポリエチレンを好適に使用することができる。ポリエチレンのメルトフローレート（ＭＦＲ）は、０．１〜２０ｇ／１０分であることが好ましく、より好ましくは０．１〜３．５ｇ／１０分である。ＭＦＲが上記範囲を上回ると、耐摩耗性の向上効果が小さくなる。ＭＦＲが上記範囲を下回ると柔軟性が失われコードが折れやすくなる。
ポリエチレンと、ポリアミドを混合するに際しては、ポリエチレンとポリアミドの共重合体等からなる相溶化剤を別途添加してもよい。また、ポリエチレンとポリアミドとの相溶性を高めるために、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水イタコン酸等の無水有機酸やエポキシによりポリエチレンを変性した変性ポリエチレンを、ポリエチレンに代えて、使用してもよい。このようにすれば、ポリアミドとポリエチレンとの混合樹脂を溶融紡糸する際に、相溶化剤であるポリエチレンとポリアミドの共重合体を合成しつつ紡糸することができる。
上述の通り、ポリエチレンは、ポリアミド１００重量部に対して０．１〜１１．０重量部添加する。ポリエチレンが微量であるため、相溶化剤の存在下であっても、ポリアミドに対してポリエチレンが均一に分散し難い。したがって、まずはポリエチレンをまずポリアミドと混合してポリマーアロイとしておいて、このポリマーアロイをポリアミドの残部と混合すればよい。このようにすることで、ポリエチレンをポリアミドに対して均一に分散させることができる。ポリマーアロイのポリエチレンは変性ポリエチレンであり、ポリマーアロイのポリアミドはナイロン６であり、ポリアミドの残部はナイロン６／ナイロン６６共重合体であることが好ましい。このようにすると、ポリエチレンとポリアミドの相溶性がよく、効率よく溶融紡糸することができ、しかもコードの強度において優れる。
本発明の刈刃用コードには、高比重の充填材を充填してもよい。充填材としては、ガラス繊維、タングステン線、タングステン粒子、ケイ酸ジルコニウム、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、ムライト、コーディライト、チタン酸アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ホウ素、ホウ化チタン等が挙げられる。
次に実施例に基づいて本発明をより具体的に説明する。
表１に示したように、ポリアミド成分１００重量部に対するポリエチレン成分の添加量を０〜１１．１１重量部の間で変化させた比較例１及び実施例１〜４を作製して、これらについてＪＩＳ Ｌ１０９５（９．１０Ａ法）による耐摩耗性とＪＩＳ Ｌ１０９５（９．５．１）による引張強度の評価を行った。
［比較例１］
比較例１は比較実験のためのサンプルであり、ナイロン６／ナイロン６６共重合体からなる刈刃用コードである。その製造は、平均分子量が３０,０００、ナイロン６とナイロン６６の共重合比率（重量比）が８０：２０であるナイロン６／ナイロン６６共重合体の樹脂ペレットを、断面正方形の口金を有する押出成型機に投入して、紡糸温度２５０℃で溶融紡糸し、２８℃の水浴中で冷却した。これを８０℃の温水浴中で延伸倍率３．４倍で延伸して１辺の長さが２．２ｍｍである断面正方形の刈刃用コードとした。
比較例１は比較実験のためのサンプルであり、ナイロン６／ナイロン６６共重合体からなる刈刃用コードである。その製造は、平均分子量が３０,０００、ナイロン６とナイロン６６の共重合比率（重量比）が８０：２０であるナイロン６／ナイロン６６共重合体の樹脂ペレットを、断面正方形の口金を有する押出成型機に投入して、紡糸温度２５０℃で溶融紡糸し、２８℃の水浴中で冷却した。これを８０℃の温水浴中で延伸倍率３．４倍で延伸して１辺の長さが２．２ｍｍである断面正方形の刈刃用コードとした。
［実施例１］
実施例１は、比較例１と同じナイロン６／ナイロン６６共重合体１００重量部に対して、平均分子量２０,０００のナイロン６を５重量部と、変性ポリエチレン１重量部とを添加してなる刈刃用コードである。その製造は、過酸化物の存在下、無水マレイン酸でグラフト変性したＭＦＲ１．０ｇ／１０分（ＪＩＳ Ｋ７２１０、１９０℃、荷重２１６０ｇ）の密度が０.９２０のポリエチレン１重量部に対して、上述のナイロン６を５重量部添加して、２５０℃にて押出成形機から押し出して、ポリマーアロイのストランドを成形し、これを切断して樹脂ペレットにした。このポリマーアロイ６重量部と、上述のナイロン６／ナイロン６６共重合体１００重量部を断面正方形の口金を有する押出成型機に投入して、紡糸温度２７５℃で溶融押出し、２８℃の水浴中で冷却した。これを８０℃の温水浴中で延伸倍率３．４倍で延伸して１辺の長さが２．２ｍｍである断面正方形の刈刃用コードとした。上述のナイロン６／ナイロン６６共重合体と、ナイロン６の合計を１００重量部に換算したときの変性ポリエチレンの添加量は、０．９５重量部である。
実施例１は、比較例１と同じナイロン６／ナイロン６６共重合体１００重量部に対して、平均分子量２０,０００のナイロン６を５重量部と、変性ポリエチレン１重量部とを添加してなる刈刃用コードである。その製造は、過酸化物の存在下、無水マレイン酸でグラフト変性したＭＦＲ１．０ｇ／１０分（ＪＩＳ Ｋ７２１０、１９０℃、荷重２１６０ｇ）の密度が０.９２０のポリエチレン１重量部に対して、上述のナイロン６を５重量部添加して、２５０℃にて押出成形機から押し出して、ポリマーアロイのストランドを成形し、これを切断して樹脂ペレットにした。このポリマーアロイ６重量部と、上述のナイロン６／ナイロン６６共重合体１００重量部を断面正方形の口金を有する押出成型機に投入して、紡糸温度２７５℃で溶融押出し、２８℃の水浴中で冷却した。これを８０℃の温水浴中で延伸倍率３．４倍で延伸して１辺の長さが２．２ｍｍである断面正方形の刈刃用コードとした。上述のナイロン６／ナイロン６６共重合体と、ナイロン６の合計を１００重量部に換算したときの変性ポリエチレンの添加量は、０．９５重量部である。
［実施例２］
実施例１の刈刃用コードにおいて、ポリマーアロイのナイロン６を１０重量部とし、変性ポリエチレンを２重量部としたほかは、実施例１と同様の条件で刈刃用コードを製造した。ナイロン６／ナイロン６６共重合体と、ナイロン６の合計を１００重量部に換算したときの変性ポリエチレンの添加量は、１．８２重量部である。
実施例１の刈刃用コードにおいて、ポリマーアロイのナイロン６を１０重量部とし、変性ポリエチレンを２重量部としたほかは、実施例１と同様の条件で刈刃用コードを製造した。ナイロン６／ナイロン６６共重合体と、ナイロン６の合計を１００重量部に換算したときの変性ポリエチレンの添加量は、１．８２重量部である。
［実施例３］
実施例１の刈刃用コードにおいて、ポリマーアロイのナイロン６を２０重量部とし、変性ポリエチレンを４重量部としたほかは、実施例１と同様の条件で刈刃用コードを製造した。ナイロン６／ナイロン６６共重合体と、ナイロン６の合計を１００重量部に換算したときの変性ポリエチレンの添加量は、３．３３重量部である。
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［実施例４］
実施例１の刈刃用コードにおいて、ポリマーアロイのナイロン６を８０重量部とし、変性ポリエチレンを４重量部としたほかは、実施例１と同様の条件で刈刃用コードを製造した。ナイロン６／ナイロン６６共重合体と、ナイロン６の合計を２０重量部に換算した時の変性ポリエチレンの添加量は、１１．１１重量部である。
実施例１の刈刃用コードにおいて、ポリマーアロイのナイロン６を８０重量部とし、変性ポリエチレンを４重量部としたほかは、実施例１と同様の条件で刈刃用コードを製造した。ナイロン６／ナイロン６６共重合体と、ナイロン６の合計を２０重量部に換算した時の変性ポリエチレンの添加量は、１１．１１重量部である。
上記の比較例１及び実施例１〜４について、ＪＩＳ Ｌ１０９５（９．１０Ａ法）とＪＩＳ Ｌ１０９５（９．５．１）の方法により、刈刃用コードの耐摩耗性と、引張強度について試験を行った。測定結果を、図１のグラフにまとめる。ＪＩＳ Ｌ１０９５（９．１０Ａ法）の耐摩耗性試験においては、規定値では非常に時間かかるため荷重２．２５ｋｇに変更した。引張強度はコードが破断した際の荷重（Ｎ）を示した。
図１のグラフから明らかなように、比較のための比較例１では、刈刃用コードと摩擦子との摩擦回数が８１回でコードが破断した。それに対して実施例１〜４では変性ポリエチレンの添加量が増えるに伴い耐摩耗性が向上し、変性ポリエチレンの添加量が３．５重量部となったときに耐摩耗性の向上効果が飽和した。引張強度については、変性ポリエチレンの添加量が少ない方が、引張強度が大きい傾向がみられた。
次に、上述の比較例１と、実施例１〜４の刈刃用コードを刈払機に取り付けて、草刈を行い、刈刃用コードの耐久性と切れ味を確認した。
比較例１の刈刃用コードは、当初は十分な切れ味であったが、使用するにつれて断面正方形の角部が摩耗し、切れ味が落ちてしまうことが確認された。一方、変性ポリエチレンを添加した実施例１〜４では、比較例１の刈刃用コードに比べて耐久性に優れており、使用により断面正方形の角部が摩耗することが少なく、長期間に亘って当初の切れ味を発揮した。変性ポリエチレンの添加量が増えるにともなって刈刃用コードが脆くなり、実施例４では長期間使用すると刈刃用コードが折れて破断することがあった。しかしながら、実施例４の刈刃用コードは実用上問題なく、比較例１の刈刃用コードよりも製品寿命が延長されることが確認された。
Claims (3)
- ポリアミドと、ポリエチレンとの混合樹脂を溶融紡糸して得られるフィラメントからなる刈払機の刈刃用コードであって、
混合樹脂は、ポリアミドをポリエチレンと混合溶融してポリマーアロイとし、
次いで該ポリマーアロイをポリアミドの残部と混合することで、ポリアミドとポリエチレンを均一に混合してなるものであり、
ポリマーアロイのポリエチレンは変性ポリエチレンであり、ポリマーアロイのポリアミドはナイロン６であり、ポリアミドの残部はナイロン６／ナイロン６６共重合体である刈払機の刈刃用コードの製造方法。 - 混合樹脂は、ポリアミド成分１００重量部に対して、変性ポリエチレン０．１〜１１重量部を添加して溶融紡糸してなるものである請求項１に記載の刈払機の刈刃用コードの製造方法。
- 高比重の充填材を充填してなる請求項１又は２のいずれかに記載の刈払機の刈刃用コードの製造方法。
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