JPH0782658A - 繊維の表面改質法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、ポリエステル繊維もしくは
アラミド繊維表面に特定波長のエキシマ光を照射し、繊
維表面の化学構造、構成元素、物性に変化を生じせし
め、繊維表面を改質する方法を提供することにある。 【構成】 ポリエステル繊維もしくは芳香族ポリアミド
繊維に、大気圧下、常温雰囲気中でマイクロ波放電によ
る２００〜３１０ｎｍの波長を有するエキシマ光を照射
することを特徴とする繊維の表面改質法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポリエステル繊維、芳
香族ポリアミド繊維（アラミド繊維）の処理方法に関
し、その目的とするところは該繊維の表面の化学構造を
変化させ、活性を高めるための表面改質方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリエチレンテレフタレ−ト繊維で代表
されるポリエステル繊維、パラ型又はメタ型等のアラミ
ド繊維は、その強度、ヤング率等が大きく伸度、クリ−
プが小さく、かつ耐疲労性に優れている等の物理的特性
を有しており、産業資材用途に汎用されている。

【０００３】これらの繊維はゴム、樹脂などのマトリッ
クスの補強繊維に使用されることが多いが、元来表面が
不活性なため、マトリックスとの接着性などに難点があ
り、その優れた特性が充分に発揮されないことがある。

【０００４】そのため、繊維の表面を活性化するための
検討がなされ、例えば、プラズマ放電による改質、エキ
シマレーザー照射による改質などが提案されている。し
かしながら、これらの方法は、前者にあっては、照射雰
囲気を真空状態にする必要があるため、装置自体が大掛
かりになるなど実用化の面で解決すべき問題点が多く、
後者では、照射の面積が極めて小さいため、その効率を
上げるためにハード面で特別の工夫を要する。いずれ
も、工業的にはコストの面で厳しい点がある。

【０００５】

【発明の目的】本発明は以上の事情を背景としてなされ
たものであり、ポリエステル繊維もしくはアラミド繊維
の表面層の化学構造を変化させ、構成元素割合に変化を
生じさせたり、官能基を生成させるなどして活性を高
め、マトリックスとの接着性などを高めるに際し、大気
圧雰囲気中で、安定に大面積での処理が可能な繊維表面
の改質法である。

【０００６】

【発明の構成】すなわち本発明は、「ポリエステル繊維
もしくは芳香族ポリアミド繊維に、大気圧下、常温雰囲
気中でマイクロ波放電による２００〜３１０ｎｍの波長
を有するエキシマ光を照射することを特徴とする繊維の
表面改質法。」である。

【０００７】すなわち、ポリエステル繊維もしくはアラ
ミド繊維に、石英管に一定割合で封入した希ガスおよび
ハロゲンガスを２．４５ＧＨｚのマイクロ波で放電さ
せ、その際に発生する波長２００〜３１０ｎｍの単色性
の高いエキシマ光を大気圧下、常温雰囲気中で１０秒間
ないし１０分間照射することを特徴とする繊維の表面改
質法である。

【０００８】マイクロ波は、波長が短かく光に近い性質
を有しているため、電極を用いなくともエネルギーを小
さな領域に集中させることが出来る。また、無電極のた
め、放電によるガスの劣化を遅らせることができ、結果
としてガスの寿命を延ばすことが可能になる。

【０００９】本発明は、ポリエステル繊維もしくはアラ
ミド繊維のいかなるものにも適用できる。繊維の分子
量、繊度、フィラメント数、断面形状、物性、微細構
造、添加剤含有の有無、ポリマ−性状などはなんら限定
を受けない。

【００１０】本発明で用いる石英管は通常の化学実験に
使用される石英ガラス管で充分であり、その中に封入さ
れるガスは、特に限定されないが、石英のガス腐食性を
考慮するなら、ハロゲンガスとしては塩素ガスが望まし
い。希ガスについても特に限定されない。

【００１１】キセノンガス（Ｘｅ）と塩素ガス（Ｃｌ）
の混合体をマイクロ放電させると、波長３０８ｎｍのエ
キシマ光を得ることができる。クリプトン（Ｋｒ）と塩
素ガス（Ｃｌ）の混合体をマイクロ放電させると、波長
２２２ｎｍのエキシマ光を得ることができる。

【００１２】このエキシマ光は、従来の高電圧により放
電させて発生するエキシマレーザー光に比べ、光子（フ
ォトン）の密度が低いため、高分子材料表面でのエッチ
ング（アブレーション）が起こりにくく、物理構造的に
表面を損傷することがほとんどなく、化学構造的に表面
に変化を起こさせる。従って、材料の有する力学的特性
を損なう懸念がなく、望ましい改質方法である。

【００１３】本発明においては、該繊維にマイクロ波放
電により励気発生したエキシマ光をエネルギー５０〜５
００ｍＷで、１０秒間ないし１０分間、大気圧中で照射
し、繊維材料表面の構成元素割合、例えば、酸素比率、
窒素比率を変化させ表面の活性化を計ろうとするもので
ある。照射エネルギーが上記範囲未満では，繊維表面の
活性化を図ることができず、またエネルギーが上記範囲
を越えると、材料の光劣化を引き起こし、また照射時間
が上記範囲を越えても同様に光劣化を起こしたり、表面
が黄変するなど品位上の問題を引き起こすことがある。

【００１４】

【発明の作用】本発明によるエキシマ光を、ポリエステ
ル繊維もしくはアラミド繊維に照射すると、表面を構成
する酸素の比率が低下し、水に対する濡れ性が向上す
る。即ち、表面の化学構造が変化すると同時に、物理的
な性質も変化する。従って、例えばエポキシ基を有する
化合物などを処理した時に繊維表面に均一に付着し、一
部は化学結合を形成することにより、マトリックスとの
接着性を改善する。しかも、エキシマレーザーの照射に
見られるような、繊維表面への微細凹凸構造の形成は見
られず、繊維表面は極めてスムースになっているという
特徴を有する。

【００１５】

【発明の効果】本発明の方法により処理した繊維布帛
は、水に対する濡れ性も良好で、ＲＦＬ接着処理後のゴ
ムとの接着性も良好であり、物性の低下は見られず、有
効な表面改質法であることが判る。

【００１６】以下、本発明を実施例を挙げて具体的に説
明する。

【００１７】なお、実施例において布帛／ゴムとの剥離
接着力は、次のようにして求めた値である。

【００１８】＜布帛／ゴム剥離接着力＞接着性評価を行
おうとする布帛と布帛の処理面間に、厚み０．８ｍｍの
天然ゴム、スチレンブタジエンゴムからなる標準的なゴ
ムシートを挟み、油圧熱プレス機で、温度１５０℃、プ
レス圧１０Ｋｇ／ｃｍ2 で３０分間、加硫した後、該サ
ンプルを引張試験機を用い、１００ｍｍ／ｍｉｎの速度
で引き剥がし、そのときの剥離強力を評価した。剥離巾
とそのときの強度で剥離接着力を表した。

【００１９】

【実施例１〜１２、比較例１〜６】ポリエステル繊維と
して、ポリエチレンテレフタレート繊維（帝人株式会社
製、〔η〕＝０．９０）１５００デニール／２５０フィ
ラメントからなるマルチフィラメント１本をタテ、ヨコ
方向共に１インチ間に３２本となるように配列した平織
りの織布を用いた。

【００２０】アラミド繊維として、商品名テクノーラ
（帝人株式会社製）及び商品名ケブラー４９（東レ・デ
ュポン社製、）のそれぞれについて１５００デニール／
１０００フィラメントからなるマルチフィラメント１本
を、上記のポリエステル繊維の場合と同様に配列した平
織りの織布を用いた。

【００２１】これら、平織織布に、キセノンガスと塩素
ガスを封入した石英管（エキシマランプ：新日本無線株
式会社製）をマイクロ波放電により励起させ発生させた
３０８ｎｍの波長を有する短波長紫外線（エキシマ光）
を３００ｍＷの出力で、９０秒間照射した。

【００２２】照射された繊維表面の化学構造変化を、Ｅ
ＳＣＡ（表面分析機：日本電子株式会社製）で解析する
と、酸素元素の存在比率が，未照射繊維の表面に比べ、
４０％減少した。しかも、ポリエステル繊維の場合、繊
維表面へ付着した微小水滴の接触角度は、未照射繊維の
表面での７３度に対し、６５度と減少し、付着し易くな
っていた。

【００２３】また、照射後の織物を、グリシジルエーテ
ルの２％水分散液に浸漬し、マングルで絞り、２３０度
の雰囲気中で２分間熱処理を行い、引き続きレゾルシン
・ホルマリン。ゴムラテックス（ＲＦＬ）からなる、２
０％濃度のＲＦＬ接着剤中に浸漬し、同様にマングルで
絞り、２４０度の雰囲気中で２分間熱処理を行った。

【００２４】このようにして得られた接着処理織物と、
天然ゴム・スチレンブタジエンゴム（７０／３０ 重量
部）からなるゴムとの接着性を検討した。

【００２５】本発明によるエキシマランプの照射効果を
表１、表２にまとめた。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリエステル繊維もしくは芳香族ポリア
   ミド繊維に、大気圧下、常温雰囲気中でマイクロ波放電
   による２００〜３１０ｎｍの波長を有するエキシマ光を
   照射することを特徴とする繊維の表面改質法。