JPH07207527A - 耐金属摩耗性の改良されたポリアミドモノフィラメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ドライヤーキャンバスや鉄鋼洗浄用ブラシに好
適な強度および湿熱耐久性を維持しながら、耐金属摩耗
性の改良されたポリアミドモノフィラメントを提供する
こと。 【構成】テレフタル酸、イソフタル酸、アジピン酸およ
びヘキサメチレンジアミンからなるポリアミドコポリマ
ーを溶融紡糸して得られるポリアミドモノフィラメント
であって、該コポリマーがアイオノマー樹脂を２〜１５
重量％含有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業用の利用分野】本発明は、ドライヤーキャンバ
ス、鉄鋼洗浄用ブラシ等に有用な、耐金属摩耗性の改良
されたポリアミドモノフィラメントに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ドライヤーキャンバスや鉄鋼洗浄
用ブラシには、ナイロン６６などのポリアミドモノフィ
ラメントが多く使用されているが、耐湿熱性や耐酸性な
どの耐久性が劣るという欠点を有していた。

【０００３】このような欠点を改良するため、例えば特
公平１−１９８０９号公報には、酸成分としてテレフタ
ル酸およびイソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸を用
いたポリアミドコポリマーが開示されている。

【０００４】しかしながら、該ポリマーは結晶性が高
く、ポリマーの流動性が劣るので、射出成形用樹脂など
には何とか使用できるものの、溶融紡糸により強度の高
いモノフィラメントを得ることは極めて困難であるとい
う欠点があった。

【０００５】このような欠点を改良するため、例えば特
公平３−５６５７６号公報には、芳香族ジカルボン酸の
一部をアジピン酸で置き換え、流動性を改良したポリア
ミドコポリマーが開示されており、該コポリマーを用い
て高強力を有するポリアミドモノフィラメントが得られ
ることが示されている。

【０００６】また、本発明者らは先に、特願平５−２６
５０１５号において、上記コポリマーの製糸条件を適性
化することにより、繊維の表面構造を緻密化させて、ド
ライヤーキャンバスや鉄鋼洗浄用ブラシに使用する際に
必要とされる、高い引掛強度や結節強度および湿熱時の
劣化や酸に対する耐久性を具備したポリアミドモノフィ
ラメントを提案した。

【０００７】しかしながら、上記のような芳香族ジカル
ボン酸成分を分子骨格中に含むポリマーは分子鎖が剛直
であるため、繊維化した場合、金属に対する摩耗、特に
曲げ変形を伴う摩耗に弱く、鉄鋼洗浄用ブラシ等に使用
した際の寿命が短いという欠点を有していることが判明
した。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の有する問題点を解消し、ドライヤーキャンバ
スや鉄鋼洗浄用ブラシに好適な強度および湿熱耐久性を
維持しながら、耐金属摩耗性の改良されたポリアミドモ
ノフィラメントを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記目的を
達成するために鋭意検討した結果、テレフタル酸、イソ
フタル酸とアジピン酸および脂肪族ジアミンとから形成
される結晶性ポリアミドコポリマーを溶融紡糸してモノ
フィラメントを得るに際し、該コポリマーにアイオノマ
ーを含有させるとき、繊維表面の緻密性を保持したまま
繊維の可撓性が増し、耐金属摩耗性が向上することを究
明した。

【００１０】かくして本発明によれば、下記（１）〜
（３）の反復構造単位を有するポリアミドコポリマーか
らなるポリアミドモノフィラメントであって、該コポリ
マーがアイオノマー樹脂を２〜１５重量％含有すること
を特徴とする耐金属摩耗性の改良されたポリアミドモノ
フィラメントが提供される。

【００１１】

【化４】

【００１２】

【化５】

【００１３】

【化６】

【００１４】式中、（１）〜（３）の共重合比率は
（１）が６０〜７０モル％、（２）が２０〜３０モル
％、（３）が５〜１５モル％であり、Ｒは６個の炭素原
子からなる直鎖脂肪族炭化水素基である。

【００１５】本発明で使用するポリアミドコポリマー
は、テレフタル酸、イソフタル酸およびアジピン酸とヘ
キサメチレンジアミンとから形成されるポリアミドであ
って、本発明の目的を損なわない範囲で少量の安定剤、
改質剤、艶消剤、着色剤などを含んでいても良い。

【００１６】該ポリアミドコポリマーは、一般にはテレ
フタル酸、イソフタル酸、アジピン酸およびヘキサメチ
レンジアミンまたはその機能的誘導体を触媒の存在下
で、適当な反応条件の下に共重合せしめることによって
合成される。

【００１７】該ポリアミドコポリマーは、下記（１）〜
（３）の反復構造単位を有し、その共重合比率は、
（１）が６０〜７０モル％、（２）が２０〜３０モル
％、（３）が５〜１５モル％であることが必要である。

【００１８】

【化７】

【００１９】

【化８】

【００２０】

【化９】

【００２１】上記式中のＲは６個の炭素原子からなる直
鎖脂肪族炭化水素基を示す。

【００２２】ここで、（１）の比率が７０モル％を越え
る場合あるいは（２）の比率が２０モル％未満の場合は
結晶性が高すぎて紡糸が困難となり、一方（１）の比率
が６０モル％未満の場合あるいは（２）の比率が３０モ
ル％を越える場合は、引張強度、耐摩耗性などの機械的
特性や湿熱耐久性が低下する。

【００２３】また、芳香族ジカルボン酸からなるポリア
ミドコポリマーは、ポリマーの分解開始温度が融点に比
べて低いため、（３）を加えて融点を下げることが必要
であるが、１５モル％を越える場合には湿熱耐久性が低
下する。

【００２４】但し、（３）の量が少なすぎると分子鎖が
剛直となり、引掛強度や結節強度の値が低下する上、溶
融時の分解が起こり易くなるので、５モル％以上含有さ
れていることが必要である。

【００２５】また、上記ポリアミドコポリマーの好まし
い融点の範囲は３０５〜３２０℃である。

【００２６】本発明で使用するアイオノマー（イオノマ
ーともいう）樹脂とは、熱可塑性エラストマーの範疇に
属するものであり、（ａ）α−オレフィンまたはスチレ
ンと、（ｂ）少なくとも１個のカルボキシル基を有する
α，β−エチレン系不飽和カルボン酸またはそのアルキ
ルエステルとの共重合体を、１〜３価の原子価を有する
金属イオンにより架橋したものをいう。

【００２７】具体的には、α−オレフィンとしてはエチ
レン、プロピレン、１−ブテンなどが例示され、α，β
−エチレン系不飽和カルボン酸としてはアクリル酸、メ
タクリル酸、マレイン酸など、またα，β−エチレン系
不飽和カルボン酸のアルキルエステルとしてはアクリル
酸メチル、メタクリル酸メチル、エタクリル酸メチル、
マレイン酸メチルなどが例示される。

【００２８】また、１〜３価の原子価を有する金属イオ
ンとしてはＮａ、Ｋ、Ｌｉ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、
Ｓｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｆｅなどが例示され、
中でもＮａ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎが特に好ましい。

【００２９】上記アイオノマー樹脂の、ポリアミドコポ
リマーに対する含有量は、２〜１５重量％であることが
必要である。

【００３０】アイオノマー樹脂の含有量が２重量％未満
の場合は、耐金属摩耗性の向上効果が不充分であり、一
方、１５重量％を越える場合には溶融紡糸時にポリマー
の架橋が起こり、紡糸不能となる場合がある。

【００３１】本発明のポリアミドモノフィラメントは、
例えば上記のアイオノマー樹脂とポリアミドコポリマー
を、チップブレンド法、ドライブレンド法あるいは溶融
混合法など従来公知の方法で混合した後溶融紡糸し、必
要に応じて延伸熱処理することにより得られる。

【００３２】この際、紡糸口金の温度はポリアミドコポ
リマーの融点以下、パック圧力は７０ｋｇ／ｃｍ² 以上
とすることが好ましい。

【００３３】口金温度が融点を超える場合には、ポリマ
ーの分解が起こり易くなり、ボイドが発生したり口金に
異物が付着して紡糸が困難となる上、所望の引掛強度、
結節強度が得られなくなる。より好ましい口金温度の範
囲は、（融点−２℃）〜（融点−１５℃）である。

【００３４】また、溶融紡糸時のパック圧力が７０ｋｇ
／ｃｍ² 未満の場合は、ポリマーの分解が起こって紡糸
が困難となる。ただ、あまりパック圧力が高くなると紡
糸調子が不良となるので、１６０ｋｇ／ｃｍ² 程度に止
めるのが好ましい。

【００３５】また、口金直下に加熱筒を設け、遅延冷却
を行なっても良い。

【００３６】上記紡出糸は次いで９０℃以上の加熱浴中
で冷却され、１０〜５０ｍ／分の速度で引き取られる。

【００３７】加熱浴の熱媒としては、温水の他、シリコ
ンオイル等任意の媒体が使用できるが、該加熱浴の温度
が９０℃未満の場合は冷却が速すぎてモノフィラメント
の断面形状が不均一となる。

【００３８】ただ、あまり冷却温度が高すぎるとモノフ
ィラメントの結晶化が進み、延伸性が不良となるので、
１２０℃程度に止めるのが好ましい。

【００３９】また、紡糸巻取速度が１０ｍ／分未満の場
合は得られるモノフィラメントの構造がルーズになるの
で湿熱耐久性が低下し、一方５０ｍ／分を越える場合に
は、伸度が下がり過ぎて引掛強度や結節強度が低下す
る。

【００４０】上記未延伸糸は、必要に応じ、紡糸後一旦
巻取るかあるいは巻取らずに連続的に延伸工程に供給さ
れ、２００〜２３０℃で延伸された後、引き続き延伸温
度以上の温度で熱処理される。

【００４１】延伸温度が２００℃未満の場合には、充分
な強度を得ることができず、一方、２３０℃を超える場
合には引掛強度、結節強度あるいは湿熱耐久性が低下す
る。また、延伸倍率は所望とするモノフィラメントの特
性に応じて適宜設定すればよい。

【００４２】熱処理は、得られるモノフィラメントの特
性に応じて、弛緩、定長、緊張のいずれの状態で実施し
ても良く、その伸長率は０．９５〜１．１５倍であるこ
とが好ましい。

【００４３】熱処理は、延伸温度以上の温度で行なわな
いとその効果が充分に発現しないが、あまり高すぎると
断糸が起こるので、２６０℃程度に止めるのが好まし
い。

【００４４】また、熱処理時の伸長率が１．１５倍を超
える場合には伸度が低下し、引掛強度や結節強度が低く
なる。一方、伸長率が０．９５倍未満の場合にはモノフ
ィラメントが脆化する。

【００４５】モノフィラメントの断面形状や繊度には特
に制限はなく、所望とする用途に応じて任意に設定すれ
ばよい。

【００４６】かくして得られたポリアミドモノフィラメ
ントは強度や湿熱耐久性に優れている上、改良された耐
金属摩耗性を有しているので、ドライヤーキャンバスや
鉄鋼洗浄用ブラシ等に好適に使用できる。

【００４７】

【作用】本発明においては、芳香族ジカルボン酸を主た
る酸成分とするポリアミドコポリマーを合成するに際
し、芳香族ジカルボン酸の一部を脂肪族ジカルボン酸で
置き換えることにより分子鎖の剛直性を緩和し、溶融紡
糸時のポリマーの流動性を向上させて繊維の表面構造を
緻密化させている。

【００４８】しかもこの際、架橋構造を有するアイオノ
マー樹脂を併用することにより、繊維表面の緻密性を保
持したまま繊維の可撓性を増すことができるので、耐金
属摩耗性が大きく向上する。

【００４９】一般に、熱可塑性エラストマーは耐熱性が
低く、本発明の目的とする用途には使用できないものが
ほとんどであるが、アイオノマー樹脂は架橋構造を有し
ているため耐熱性が優れており、しかも前記ポリアミド
コポリマーとの相溶性が良好であるので本発明の効果が
顕著に発揮できる。

【００５０】

【実施例】以下実施例により、本発明を更に具体的に説
明する。なお、実施例における各物性は下記の方法によ
り測定した。

【００５１】(1) 引張強度、引掛強度、結節強度、破断
伸度 ＪＩＳ Ｌ１０１３に準拠し、サンプル長２０ｃｍ、伸
長速度１００％／分で測定を行なった。

【００５２】(2) 湿熱耐久性 ポリアミドモノフィラメントを、オートクレーブを使用
し、１４０℃の飽和水蒸気中で１００時間処理した前後
の引張強度の保持率で表わした。

【００５３】ドライヤーキャンバスや鉄鋼洗浄用ブラシ
等に好適に使用するためには、湿熱耐久性の値は７０％
以上必要である。

【００５４】(3) 耐金属摩耗性 ＪＩＳ Ｌ １０９５ ７．１０．２ Ｂ法で用いられ
る糸摩耗試験機を用い、モノフィラメントに０．２ｇ／
ｄの荷重をかけて下記の条件で摩耗試験を行なってモノ
フィラメントが破断するまでの回数を測定した。 摩擦速度： ６０回／分 摩擦角度：１１０度 往復距離： ６ｃｍ 摩擦子 ：１．０ｍｍφステンレス鋼

【００５５】［実施例１］テレフタル酸６５重量部、イ
ソフタル酸２５重量部、アジピン酸１０重量部およびヘ
キサメチレンジアミンよりなるポリアミドコポリマー
（共重合比率は（１）が６４モル％、（２）が２５モル
％、（３）が１１モル％、融点３１５℃）に対し、エチ
レン−メタクリル酸共重合体をＺｎイオンで架橋してな
るアイオノマー樹脂（三井デュポンポリケミカル (株)
製、ハイミラン１８５５）を５重量％配合したポリマー
組成物を、単孔を有する紡糸口金より吐出した。

【００５６】この際の口金温度は３０３℃、パック圧力
は１４４ｋｇ／ｃｍ² 、吐出量は２７．１ｇ／分で、紡
出糸を９２℃の温水浴で冷却した後、１８．５ｍ／分の
速度で巻き取った。

【００５７】得られた紡出糸を延伸熱処理機を用い、温
度２２０℃で３．０倍に延伸した後、２４０℃で定長熱
処理し、ポリアミドモノフィラメントを得た。得られた
ポリアミドモノフィラメントの物性を表１に示す。

【００５８】［比較例１］実施例１において、アイオノ
マー樹脂を配合しなかった以外は実施例１と同様に実施
した。得られたポリアミドモノフィラメントの物性を表
１に示す。

【００５９】［実施例２］実施例１において、アイオノ
マー樹脂の配合量を１０重量％とした以外は実施例１と
同様に実施した。得られたポリアミドモノフィラメント
の物性を表１に示す。

【００６０】［実施例３］実施例１において、アイオノ
マー樹脂の配合量を１５重量％とした以外は実施例１と
同様に実施した。得られたポリアミドモノフィラメント
の物性を表１に示す。

【００６１】［比較例２］実施例１において、アイオノ
マー樹脂の配合量を２０重量％とした以外は実施例１と
同様に実施したが、溶融時にポリマーが硬化し、ポリア
ミドモノフィラメントは得られなかった。

【００６２】

【表１】

【００６３】表１から明らかなように、本発明のポリア
ミドモノフィラメントは優れた強度と湿熱耐久性を有し
ているとともに、耐金属摩耗性が著しく改良されてい
る。

【００６４】

【発明の効果】本発明によれば、ドライヤーキャンバス
や鉄鋼洗浄用ブラシに好適な強度や湿熱耐久性を維持し
ながら、耐金属摩耗性の改良されたポリアミドモノフィ
ラメントが得られる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記（１）〜（３）の反復構造単位を有
   するポリアミドコポリマーからなるポリアミドモノフィ
   ラメントであって、該コポリマーがアイオノマー樹脂を
   ２〜１５重量％含有することを特徴とする耐金属摩耗性
   の改良されたポリアミドモノフィラメント。 【化１】 【化２】 【化３】 （式中、（１）〜（３）の共重合比率は（１）が６０〜
   ７０モル％、（２）が２０〜３０モル％、（３）が５〜
   １５モル％であり、Ｒは６個の炭素原子からなる直鎖脂
   肪族炭化水素基である。）