JP6814882B2 - サイジング剤及びその製造方法、並びに、繊維及び繊維トウ - Google Patents
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Description
<原料サイジング剤>
原料サイジング剤としては、一般に市販されているサイジング剤(通常、溶液又はエマルジョンの様な液状品として、そのまま繊維に適用できる)を用いることができるが、前述の効果を得やすくするためにフラーレンが0.001質量%以上、好ましくは0.01質量%以上溶解するサイジング剤が好ましい。原料サイジング剤としては、例えば、樹脂を含むサイジング剤が挙げられ、より具体的には、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、アミド樹脂、エステル樹脂およびエーテル樹脂から選ばれる少なくとも1種を主成分とするサイジング剤が挙げられ、好ましくはエステル樹脂を主成分とするサイジング剤が挙げられる。
<混合工程>
通常、フラーレンの原料サイジング剤への溶解速度は早くない。そのため、前記混合は、フラーレンが十分溶解するまで行うのが好ましい。一般的な回転羽付の攪拌機を用いてフラーレンと原料サイジング剤を混合した場合、混合時間は、1時間以上が好ましく、10時間以上がより好ましく、5日以上がさらに好ましい。ただし、飽和溶解度に近づくと溶解速度は遅くなるので、前記混合時間の上限は10日程度とすることが好ましい。
前記混合工程で得られた混合液には、フラーレンの溶け残りなど、不溶成分が通常含まれる。このような不要成分があると、溶解しているフラーレンが析出しやすい。そのため、前記混合液から不溶成分を除去して、本実施形態のサイジング剤を得る。不溶成分を除去する方法としては、孔径0.1μm以下のフィルターでろ過する方法、遠心分離法、などが挙げられる。装置が簡便なことから前記ろ過が好ましい。また、ろ過をし易くするために、前記混合液を加熱して粘度を下げてもよい。ただし、加熱温度は、後述する温度範囲とすることが好ましい。
さらに、フラーレンの析出をし難くするために、あるいは、サイジング剤中のフラーレンの含有量を所望の濃度に調整するために、不溶成分除去工程で得たサイジング剤を、用いた原料サイジング剤で希釈してもよい。
以上のようにして本実施形態のサイジング剤を得ることができる。フラーレンの溶解度や原料サイジング剤の粘度の観点から、気温が低くても好ましくは10℃以上に、より好ましくは50℃以上、さらに好ましくは100℃以上に加熱して前記各工程を行う。ただし、原料サイジング剤の成分の変性を防ぐためにはより低温の方が良く、好ましくは200℃以下、より好ましくは150℃以下で前記各工程を行う。すなわち、前記各工程は、10〜200℃の範囲内で行うことが好ましい。
サイジング剤中のフラーレンの含有量は、前述の効果を得やすくするために、好ましくは0.001質量%以上、より好ましくは0.01質量%以上である。また、サイジング剤中のフラーレンの含有量は、溶解しているフラーレンの析出を抑えるために、飽和溶解度を超えない範囲で、好ましくは1質量%以下、より好ましくは0.3質量%以下である。
<フラーレン>
本実施形態で用いるフラーレンは特に限定されないが、C60、C70及びC70より高次フラーレンを含む混合物を用いることが好ましい。これは、C60やC70など単一のフラーレンの溶解度よりも、前記混合物の各フラーレン種の合計の溶解度の方が高くなりやすいためである。
<繊維>
本実施形態の繊維は、本実施形態のサイジング剤で被覆されている。原料となる繊維に、前記サイジング剤を塗布または浸漬等することにより、本実施形態の繊維を得ることができる。
<繊維トウ>
本実施形態の繊維トウは、該繊維トウを構成する繊維間に、本実施形態のサイジング剤を含む。原料となる繊維トウに、前記サイジング剤を塗布または浸漬等することにより、本実施形態の繊維トウを得ることができる。あるいは、本実施形態の繊維を束ねて、本実施形態の繊維トウとすることもできる。なお、原料となる繊維トウに用いられる繊維は、前述の本実施形態で用いられる原料となる繊維と同様である。すなわち、繊維トウを構成する繊維は、ガラス繊維、合成繊維または炭素繊維であってもよい。
<フラーレン濃度の測定>
サイジング剤を試料とし、これをトルエンで希釈したものについて、以下の測定を行った。
<対金属高温低速摩擦係数の測定>
繊維の滑り性の試験を対金属高温低速摩擦係数の測定により行った。すなわち、試料の繊維を、東レエンジニアリング(株)製摩擦試験機YF850を使用して、糸速0.5m/分、処理張力1000gで供給し、直径5cmの固定金属ビン摩擦体に270℃、角度540°で接触させて引っ張った張力より、式(1)から摩擦係数を算出し、試行回数5回の平均の値を求めた。
(実施例1〜3)
1gのフラーレン(フロンティアカーボン社製 nanom(登録商標) mix ST)を50gの原料サイジング剤(松本樹脂製薬社製、マーポゾールW−333、アクリル酸エステル系樹脂液)と混合し、3日間マグネチックスターラーで攪拌した。得られた混合液を、孔径0.1μmのメンブランフィルターでろ過し、フラーレン含有量0.3質量%のサイジング剤0を得た。
<繊維へのサイジング処理>
得られた各サイジング剤について、東レ製の66ナイロン糸(470T−72−1781)を20℃で10秒間浸漬し、サイジング処理を行い、滑り性対金属高温低速摩擦係数の測定を行い摩擦係数を求めた。結果を表1に示す。
(比較例1)
サイジング剤1の代わりに、原料サイジング剤(フラーレンを含まないサイジング剤)を用いた以外は、実施例1と同様に操作及び測定を行った。
Claims (11)
- フラーレンと、樹脂とを含み、
前記フラーレンが、析出せずに、溶解しているサイジング剤。 - 前記フラーレンが、0.001〜1質量%含まれる請求項1に記載のサイジング剤。
- 前記のフラーレンが、C60、C70及びC70より高次フラーレンを含む混合物である請求項1または2に記載のサイジング剤。
- 前記樹脂が、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、アミド樹脂、エステル樹脂およびエーテル樹脂から選ばれる少なくとも一種である請求項1〜3のいずれかに記載のサイジング剤。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のサイジング剤の製造方法であって、
フラーレンを含まない原料サイジング剤と、フラーレンとを混合し、混合液を得る工程と、
前記混合液から不溶成分を除去する工程とを有するサイジング剤の製造方法。 - 前記混合液をろ過することにより、前記不溶成分を除去する請求項5に記載のサイジング剤の製造方法。
- さらに、前記不溶成分が除去された混合液を、原料サイジング剤で希釈する工程を有する請求項5または6に記載のサイジング剤の製造方法。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のサイジング剤でサイジング処理された繊維。
- ガラス繊維、合成繊維または炭素繊維である請求項8に記載の繊維。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のサイジング剤でサイジング処理された繊維トウ。
- ガラス繊維トウ、合成繊維トウまたは炭素繊維トウである請求項10に記載の繊維トウ。
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