JPH03249280A - 耐摩耗性向上処理剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は主として、繊維製品、例えばローブ。

コード、Ｉｌ物等の耐摩耗性、耐屈曲疲労性向上に用い
られる処理剤に関するものである。さらに詳しくは、ベ
ルト状構造、コード状構造、織布構造及びローブ状構造
に編組、又は製織加工された繊維ｌｌｌ！造物、又はフ
ェルト状〈不織布）繊維構造物の耐摩耗性、耐屈曲疲労
性を向上させるために用いられる処理剤に関するもので
ある。

〈従来技術〉 通常、ベルト、コード、ローブ、織布、フェルト等の繊
維構造物に使用される素材としては、ポリエステル、ナ
イロン、ビニロン、全芳香族ポリアミド（アラミド）、
全芳香族ポリエステルなどがあり、さらに特殊な用途と
してガラス繊維やカボン繊維がある。これらのＩｌ維は
通常、単独、かつ無処理で用いられる場合が多いが、用
途によっては耐摩耗性、耐屈曲疲労性が不充分なために
、繊維素材が本来有するすぐれた特性を充分に発現でき
ない状況にある。特に水が介在する用途においてこのよ
うな問題を生じ易い。

従来、この耐摩耗性向上手段として、各種処理剤による
ｌＩ維衣表面被覆含浸加工が多く用いられており、かか
る処理剤としては、ポリウレタン系。

シリコン系樹脂等が広く用いられ、これらの剤で加工さ
れた繊維構造物が市場で使用されている。

たとえばポリウレタン系樹脂を耐摩耗性向上剤として用
いた技術としては、［ポリウレタン、酸化ポリエチレン
およびエチレン尿素化合物を主成分とする混合物で処理
されてなる繊維ローブＪ　（特公昭６２−６０５１１号
公報）あるいは［ウレタンプレポリマーブロック化物を
主成分とする樹脂を繊維ベルト類に付与し、加熱処理す
ることにより耐摩耗性を改善する方法」　（特開昭６０
−１７３１７４号公報）、さらに［シラン系カップリン
グ剤を主成分とする第１処理剤で処理した後、ポリウレ
タン、Ｗ化ポリエチレン、およびエチレン尿素化合物を
主成分とする第２処理剤で処理する方法」　（特公平１
２９９０９号公報）、あるいは［フッ素系樹脂を特定条
件下で処理してなる繊維構造物」　（特願平０１−３０
００５号）などがあげられる（以下、先行技術という）
。確かに上記先行技術に示された処理剤で表面被覆、又
は、含浸処理された繊維構造物は耐摩耗性、耐屈曲疲労
性の改善されることが認められている。しかしながら最
近の市場における用途の拡大、多様化に伴い、製品に対
する要求性能は、ま１ます向上、拡大する傾向にあり、
上述の従来技術では不充分であり、用途によっては充分
対応することができない。例えばパラ系アラミド繊維は
２０グラム／デニ一ル以上の高強度を有するため、最近
、この繊維を使用した種々の繊維構造物が開発され、ベ
ルト、コード、ローブ等の用途分野で活用されつつある
が、ｌ雑／Ｉｌ維間、繊ＩＩ／物体間などの摩擦により
、フィブリル化し易く、これが主因となって強度劣化を
生じ、繊維が本来有するすぐれた高強度特性を充分に発
現できないという欠点を有している。

この欠点を改善するために耐摩耗性の比較的良好なナイ
ロン系繊維等をベルト、コード、ローブ等の表層部に用
い芯体部にアラミド繊維を用いて複合体構造にするなど
の工夫がなされ実用化されている。しかしながら、これ
らの複合体構造の製品でも、まだまだ不充分であり、特
にアラミド繊維のフィブリル化を完全に防止するには至
っていない。また複合する繊維の伸度が異なるために使
用時に受ける応力を芯体のみで受けることになり、例え
ばローブ、コード類では外径の大きさ（太さ）に対する
製品強力の発現程度が小さくなるという欠点を有するば
かりでなく、製品がくりかえし屈曲使用される過程で芯
体繊維相互間の摩擦により、繊維が部分的にフィブリル
化して、その結果、充分な製品強力を長期にわたって維
持できないという欠点も生じる。さらに最近では、この
パラ系アラミド繊維の高強力を生かして水産資材分野へ
展開すべく、種々の検討、開発がおこなわれているが、
特に高張力下で使用される場合、前述のフイプリル化が
水の介在により促進されて強度劣化が著しく、繊維が本
来有するすぐれた高強度特性を充分に発現できない。ま
た、前述の先行技術により処理されたバラ系アラミド繊
維を用いた場合においても、処理剤により形成された被
膜が水の介在により、吸水、膨潤して被膜の強度が劣化
し、被膜性能を充分に発現できず、従って本来目的とす
るところの耐摩耗性、耐屈曲疲労性を充分に向上し得す
、水産資材分野における要求性能を充分満すことができ
ない。

〈発明の目的〉 本発明は、従来技術におけるかかる問題を解決するため
鋭意研究の結果案出されたものであり、その目的は有機
系１１１ｒＨや無機系ｍ雑から構成される繊維構造物に
高度の耐摩耗性、耐屈曲疲労性を付与して、特に水産資
材分野への展開を図ろうとするものである。

本発明者らはかかる目的を達成するために種々の検討を
重ねた結果、ポリウレタン、Ｍ化ポリエチレン、フッ素
樹脂、エチレン尿素化合物を適切な比率で配合すること
により、上述の問題点を解決したすぐれた耐摩耗性向上
処理剤を得ることができることを見出し本発明に至った
ものである。

〈発明の構成〉 すなわち本発明は、 （１）ポリウレタン（Ａ）、酸化ポリエチレン（Ｂ）、
フッ素系樹脂（Ｃ）及びエチレン尿素化合物（Ｄ＞を主
たる成分とする耐摩耗性向上処理剤。

（２）ポリウレタン（Ａ）がポリカーボネートポリオー
ルと脂肪族ポリイソシアネートとからなり、酸化ポリエ
チレン（Ｂ）の分子量が１０００〜７０００からなり、
さらにフッ素系樹脂（Ｃ）が４フッ化エチレン重合体、
３フッ化塩化エチレン重合体、４フッ化エチレン・６フ
ッ化プロピレン共重合体、４フッ化エチレン・パーフロ
０アルキルビニルエーテル共重合体、４フッ化エチレン
・６フッ化プロピレン・パーフロロアルキルビニルエー
テル共重合体、フッ化ビニリデン重合体、エチレン・４
フッ化エチレン共重合体からなる群から選択された１以
上のものを含み、さらにエチレン尿素化合物（Ｄ）が下
記一般式を満足する化合物 ［式中Ｒは芳香族又は脂肪族の炭化水素残基。

ｎは０．１又は２である。ｎ＝ｏのとき末端は水素基で
ある。］ からなる請求項（１）に記載の耐摩耗性向上処理剤。

（３）各有効成分の重量比が （Ａ）／　［’（Ａ）’＋　（Ｂ）＋　（Ｃ）＋　（Ｄ
）］＝　０．３４〜０．７０ （’Ｂ）　　／　　［（Ａ）　　＋　　（Ｂ）　　＋　
　（Ｃ）　　＋　　（Ｄ）　　］＝　０．２４〜０．６
０ （Ｃ）／　［・（Ａ）＋　（、Ｂ−）＋　（Ｃ）＋　（
Ｄ）］＝　０．０３〜０．２０ （Ｄ）／　［（Ａ）＋　（Ｂ）＋　（Ｃ）＋　（Ｄ）　
］−〇、０３　〜０．１５ である請求項（１）または（２に記載の耐摩耗性向上処
理剤である。

ここにポリウレタンとはポリエーテルポリオールとポリ
イソシアネートとの反応、ポリカーボネートポリオール
とポリイソシアネートとの反応により得られる高分子重
合体であるが、耐水性、耐熱性等の点からポリカーボネ
ートポリオールとポリイソシアネートとの反応により得
られる高分子重合体が好ましい。また、ポリイソシアネ
ートとしては、ヘキサメチレンジイソシアネート、キシ
リレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート
、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソ
シアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、
ナフチレンジイソシアネートなどの脂肪族または芳香族
のポリイソシアネートをあげることが出来るが耐候性の
点から脂肪族ポリインシアネートが好ましい。

酸化ポリエチレンはポリエチレンを酸化して低分子量化
したものであり、水Ｉｌ基及び／又はカルホキシル末端
基を有するものが好ましく、更に好ましくは高密度ポリ
エチレンの酸化物であって分子量がｉ　ｏｏｏ〜７００
０のものである。

エチレン尿素化合物は次に示す一般式で表わされる。

［式中Ｒは芳香族、又は脂肪族の炭化水素残基、ｎは０
．１又は２である。ｎ＝ｏのときＲの末端は水素基であ
るａ］ 代表的化合物としてはオクタデシルイソシアネート、ヘ
キサメチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシア
ネート、イソホロンジイソシアネート、トリレンジイソ
シアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフ
チレンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソ
シアネートなどの芳香族または脂肪族のイソシアネート
とエチレンイミンとの反応生成物があげられ通常水分散
液の形で使用される。

また、フッ素系樹脂とは４フッ化エチレン重合体、３フ
ッ化塩化エチレン重合体、４フッ化エチレン・６フッ化
プロピレン共重合体、４フッ化エチレン・バーフロロア
ルキルビニルエーテル共重合体、４フッ化エチレン・６
フッ化プロピレン・パー７ａロアルキルビニルエーテル
共重合体、ノッ化ビニリデン重合体、フッ化ビニリデン
重合体。

エチレン・４フッ化エチレン共重合体などである。

フッ素系樹脂は通常分散剤を用いて分散媒中に微粒子状
フッ素系樹脂を分散せしめた分散体あるいは乳化剤を用
いて水系媒体中に微粒子状フッ素系樹脂を乳化せしめた
水乳化体の形で使用される。

本発明の処理剤を用いた処理法としてはスプレー沫、コ
ーティング法など従来公知のいかなる方法を用いてもよ
いが、ポリウレタン（Ａ）、ｌｌ化ポリエチレン（Ｂ）
、フッ素系樹脂（Ｃ）及びエチレン尿素化合物（Ｄ＞の
それぞれの水分散液を混合した液に糸条繊維、またはコ
ード状、ローブ状、ベルト状、織布状、およびフェルト
状構造のｌＩ雑構造物を浸漬、含浸させたのち乾燥、熱
処理させる処理法が最も簡単である。もちろん糸状の繊
維形態で前述の方法により処理剤を付与した後に市場の
用途に適する繊維構造物に形成せしめてもよく、市場の
用途に適する繊維構造物に形成した後に前述の方法によ
り処理剤を付与してもよい。

該処理剤における各有効成分の重量比は、ａ＞　（Ａ＞
／　［（Ａ）＋　（Ｂ）＋　（Ｃ）＋　（Ｄ）］＝　０
．３４〜０．７０ ｂ）（Ｂ）／［（Ａ）＋（Ｂ）＋（Ｃ）＋（Ｄ）］＝　
０．２４〜０．６０ ０）（Ｃ）／［（Ａ）＋（Ｂ）＋（Ｃ）＋（Ｄ）］＝０
゜０３〜０．２０ ６）（Ｄ）／　（［Ａ）＋　（８）＋　（Ｃ）＋　（Ｄ
＞］−０，０３〜０．１５ であることが好ましい。前記ａ）の重量比が０゜３４未
満では処理後の繊維又は繊維構造物の表面に形成された
処理剤被膜の強度が充分でなく、かつ、処理剤により形
成された被膜と繊維との界面接着性も不充分となり好ま
しくない。また０、７０を越えると被膜の表面摩擦抵抗
が大きくなり平滑性が不充分となる。

前記ｂ）の重量比が０．２４未満では処理後の繊維又は
繊維構造物の表面に形成された処理剤被膜の表面摩擦抵
抗の低下が不充分で、目的とする平滑性が得られない。

さらに０．６０を越えると処理剤により形成された被膜
の強度が充分でなくなるばかりか処理剤により形成され
た被膜と繊維との界面接着性も低下して好ましくない。

また前記Ｃ）の重量比が、０．０３未満では処理後の繊
維又は繊維構造物の表面に形成された処理剤被膜の表面
摩擦抵抗の低下が不充分となるばかりでなく、水による
被膜の吸水、膨潤を防止できず、水の介在下における耐
摩耗性、耐屈曲疲労性を充分に発現できなくなる。また
０、２０を越えると処理剤により形成された被膜の強度
が不充分となり、かつ、被膜と繊維との界面接着力も低
下して好ましくない。

さらに前記ｄ）の重量比が０．０３未満では処理剤によ
り形成された被膜の強度が不充分となり、０．１５を越
えると処理剤により形成された被膜の可撓性が不足して
処理後のＩＩＩ又はｌｌｌ１構造物の耐屈曲疲労性が低
下し、所期の目的を遅し得なくなる。

従って、前述のａ）、　　ｂ）、　　ｃン、　　ｄ）に
示した範囲になるように該処理剤を配合し、各有効成分
の重量比をコントロールすることが好ましい。

かかる重量比範囲内で処理された繊維又は繊維構造物は
一般に耐摩耗性、耐屈曲疲労性が大巾に向上するばかり
でなく、水が介在する場合における耐摩耗性、耐屈曲疲
労性の低下も少なく非常に良好である。

処理剤の固形分濃度としては１〜２５重量％が適当であ
り、好ましくは５〜２０重量％である。乾燥温度は１０
０〜１５０℃、乾燥時間は０．５〜２０分間が好ましく
、乾燥温度が１００℃未満では処理剤による被膜の形成
が不充分となり、また、１５０℃を越えると処理剤中の
水分の蒸発が急速に生じるために良好な被膜が形成され
なくなる。

熱処理温度は１６０〜２４０℃、熱処理時間は０．２〜
１０分間が好ましく、熱処理温度が１６０℃未満では形
成された被膜の架橋が不充分で良好な被膜強度を発現し
得なくなり、また２４０℃を越えると被膜が劣化し、強
度低下となる。

なお処理後のｓＨ又はａｎｔ構造物に付着している処理
剤被膜の付着量（処理剤の固形分重量）は１〜１５重量
％が適当であり、好ましくは３〜１０重量％である。１
１量％未満では耐摩耗性、耐屈曲疲労性の向上が不充分
であり実用的効果が発現せず、また、１５重量％を越え
ると処理後の１ｌｌＩＩ又は繊維構造物は著しく粗硬と
なり、耐屈曲疲労性が低下してくる。

本発明の処理剤が耐摩耗性、耐屈曲疲労性にすぐれる理
由は、耐候性、耐水性を兼備しＩＩＮとの接着性が良好
なポリウレタンに低摩擦係数の酸化ポリエチレン及びフ
ッ素系樹脂を併用することにより、柔軟で平滑性を有し
、かつ吸水性が少なく耐水性を有する被膜を繊維表面に
形成させ、更にエチレン尿素化合物の併用により、架橋
反応を生じさせて被膜の凝集力を向上させているためで
ある。従って、この処理剤で処理された繊維又は繊維構
造物は摩擦係数も小さく、単繊維相互間の摩擦及び繊維
／物体間の摩擦を減少させる効果を有するので単！１ｌ
Ｉｉのフィブリル化を防止せしめる結果、耐摩耗性、耐
屈曲疲労性が向上することになる。

〈発明の効果〉 本発明は下記の効果を有する。

（１）本発明の処理剤で処理されたＩＩＮ又は繊維構造
物の大気中、および水の介在下における耐摩耗性は極め
てすぐれている。

（２）本発明の処理剤で処理されたｓｕｉ又は繊維構造
物の大気中、および水の介在下における耐屈曲疲労性は
極めてすぐれている。

〈実施例〉 以下、摩擦によりフィブリル化し易いバラ系アラミド繊
維からなるコード状繊維構造物を取りあげ、本発明処理
剤の効果について、実施例により具体的に説明する。な
お、耐摩耗性、耐屈曲疲労性の評価は下記方法に従って
実施した。

１）耐摩耗性評価方性Ａ 評価装置を第１図に示す。第１図において、１は０．８
ａ＊φ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、コード状サンプル３の一端に０．２９／ｄ
ｅの荷重を取付けた後、該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する。

２）耐摩耗性評価方法Ｂ 評価装置を第２図に示す。第２図において１は自由に回
転する外径２０履φのロール、２は同様に自由回転する
外径１０ａｗｗφのロール、３はコード状形態の評価用
サンプル、４はコード状形態の評価用サンプル３に水を
介在させるためのバット５は水である。

比較評価はコード状サンプル３を１．５回ねじり第１図
に示すように一部、水５に浸漬されたロール１にかけた
後、コード状サンプル３の−端に０．２ｇ／ｄｅの荷重
を取付け、該サンプルの他端を往復運動させ、コード状
サンプル同志がねじられた場所で相互に摩耗し合って切
断するまでの往復回数で比較判定する。

３）耐屈曲疲労性評価方法 ２対の自由に回転する外径３０ａ＊φのロールによるＳ
曲げ法により実施する。コード状評価サンプルをこのロ
ールにＳ字状にかけた後、引張力が２．５グラム／デニ
ールになるように設定し、コード状サンプルを往復運動
させて屈曲疲労させ、該コード状サンプルが切断するま
での往復回数で比較判定する。

実施例１ ポリカーボネートポリオールと脂肪族ポリイソシアネー
トとからなるポリウレタン（Ａ）の水分散液（有効成分
３５重量％）と分子量４５００の酸化ポリエチレン（８
）の水分散液（有効成分２５重量％）と４７フ化エチレ
ン重合体（Ｃ）の水分散液（有効成分６０重量％）およ
びジフェニルメタンジエチレン尿素（Ｄ＞の水分散液（
有効成分２５重量％）を第１表に示した固形分比率（重
量％）になるように、各水分散液を配合して、処理液を
作成した。

処理液の固形分濃度は１０重量％であった。

該処理液に、　１ｓｏｏデニール／　１０００フイラメ
ントからなり紡糸時において実質的に油剤を付けていな
いバラ系アラミド繊維（テクノーラ■、帝人■）を浸漬
して含浸処理した後、１２０℃で２分間乾燥し、さらに
１８０℃で１分間熱処理して繊維表面に形成された処理
剤被膜の架橋反応をおこなった。

この時の処理剤固形分付着量は５．０重量％であった。

得られた処理アラミド長ｔｌＡＮを３本引き揃えて、Ｚ
方向に２０回／１０αの撚数で撚糸した後、さらに、こ
の撚糸量を２本合わせて、Ｓ方向に２０回／１０ａＲの
撚数で合撚し、９０００デニールのコード状繊維構造物
を得た。このコード状１１１ｉ構造物について、耐摩耗
性ＡとＢ及び耐屈曲疲労性とを評価した結果は第１表に
示す通りであった。

実施例２〜１０ 実施例２〜１０は、実施例１で用いた（Ａ）。

（Ｂ）、＜Ｃ）および（Ｄ）の各水分散液を、第１表に
示したそれぞれ対応する実施例の固形分比率（有効成分
の重量％比率）になるように配合して処理剤を作成した
以外は実施例１と同様におこなってそれぞれ目的とする
コード状繊維構造物を得、それらについて耐摩耗性Ａと
Ｂ、耐屈曲疲労性を比較評価した。結果は第１表に示す
とおりであった。

比較例１ 比較のために、実施例１で用いたと同一のアフミド繊維
を処理剤で含浸処理せずに、実施例１と同様の方法で撚
糸して９０００デニールのコード状繊維構造物を得、こ
れについて、実施例１と同様に評価した結果を比較例１
として第１表に示した。

比較例２〜１３ 比較例２〜１３は配合処理剤の固形分比率の最適範囲を
実施例との対比で明確にすべく検討したものであり、実
施例１で用いた（Ａ＞、（Ｂ）。

（Ｃ）および（Ｄ）の配合比率を第１表に示した固形分
比率（有効成分の重量％）になるように配合して処理剤
を作成した以外は実施例１と同様におこなって得たコー
ド状繊維構造物について、評価したものである。

第 １ 表

【図面の簡単な説明】

第１図は耐摩耗性評価装置Ａを示す側断面図である。図
において、１は０．８ａ＊φの断面円形のピアノ線、２
は荷重、３は評価サンプルである。 第２図は耐摩耗性評価装置Ｂを示す側断面図である。図
において、１は外径２０履φの自由回転するロール、２
は外径１０履φの自由回転するＯ−ル。 ３は評価サンプル、４はバット、５は水である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリウレタン（Ａ）、酸化ポリエチレン（Ｂ）、
   フッ素系樹脂（Ｃ）及びエチレン尿素化合物（Ｄ）を主
   たる成分とする耐摩耗性向上処理剤。
2. （２）ポリウレタン（Ａ）がポリカーボネートポリオー
   ルと脂肪族ポリイソシアネートとからなり、酸化ポリエ
   チレン（Ｂ）の分子量が１０００〜７０００からなり、
   さらにフッ素系樹脂（Ｃ）が４フッ化エチレン重合体、
   ３フッ化塩化エチレン重合体、４フッ化エチレン・６フ
   ッ化プロピレン共重合体、４フッ化エチレン・パーフロ
   ロアルキルビニルエーテル共重合体、４フッ化エチレン
   ・６フッ化プロピレン・パーフロロアルキルビニルエー
   テル共重合体、フッ化ビニリデン重合体、エチレン・４
   フッ化エチレン共重合体からなる群から選択された１以
   上のものを含み、さらにエチレン尿素化合物（Ｄ）が下
   記一般式を満足する化合物 ▲数式、化学式、表等があります▼ ［式中Ｒは芳香族又は脂肪族の炭化水素残基、ｎは０、
   １又は２である。ｎ＝０のとき末端は水素基である。］ からなる請求項（１）に記載の耐摩耗性向上処理剤。
3. （３）各有効成分の重量比が （Ａ）／［（Ａ）＋（Ｂ）＋（Ｃ）＋（Ｄ）］＝０．３
   ４〜０．７０ （Ｂ）／［（Ａ）＋（Ｂ）＋（Ｃ）＋（Ｄ）］＝０．２
   ４〜０．６０ （Ｃ）／［（Ａ）＋（Ｂ）＋（Ｃ）＋（Ｄ）］＝０．０
   ３〜０．２０ （Ｄ）／［（Ａ）＋（Ｂ）＋（Ｃ）＋（Ｄ）］＝０．０
   ３〜０．１５ である請求項（１）または（２）に記載の耐摩耗性向上
   処理剤。