JPH09188933A - ポリベンザゾールコードの処理方法 - Google Patents

ポリベンザゾールコードの処理方法

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JPH09188933A
JPH09188933A JP8002421A JP242196A JPH09188933A JP H09188933 A JPH09188933 A JP H09188933A JP 8002421 A JP8002421 A JP 8002421A JP 242196 A JP242196 A JP 242196A JP H09188933 A JPH09188933 A JP H09188933A
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polybenzazole
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和之 矢吹
Hirotsugu Hirahata
裕嗣 平畑
Yukinari Okuyama
幸成 奥山
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ポリベンザゾール繊維からなる双糸コードに
固有の単繊維のマイグレーション乱れによる歪み集中を
防止することにより、素材の優れた力学特性を十分に活
かした耐疲労性の極めて良好なコードを容易に製造す
る。 【構成】 撚係数500以下のポリベンザゾール繊維か
らなるコードを接着剤の接着度指数が50以下の状態で
2g/d以上の応力を与えて接着剤処理を施し、処理後
の強力保持率を80%以上とするコードの処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、従来にない耐疲労性と
強力利用率を有する接着剤処理コードの処理方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】ゴム補強材などに有機繊維が使われ、該
有機繊維が疲労性を改善する目的で撚糸されたコードで
ある構造は一般的である。近年省エネルギーの要求でこ
うしたゴム補強材の軽量化が図られそのため所謂スーパ
ー繊維の使用が増加している。しかしながら従来の有機
繊維は耐疲労性の改善のため撚糸されると、その繊維が
もつ強度・弾性率が顕著に低下する。このため所謂スー
パー繊維の有する物性から期待される軽量化が図られて
いるとは云いがたい現状である。かかる現状を打破する
ため本発明者らが先に提案した特願平7−203463
号においては、従来のスーパー繊維を含む汎用繊維の撚
り数が高いほど疲労性が良いという関係に反し、PBO
繊維の低い撚り係数の片撚りコードは高い疲労性を示す
ことが開示されている。しかしながら生産性を考慮する
と、反物による処理が望ましくその場合片撚りであると
反物がコードの残留トルクによる不都合が発生しやす
い。この対策としてS撚りとZ撚りのコードを交互に配
置するなどの方法があるがその場合はコードが2本ずつ
ペアーとすることを要する点に問題があり、双糸のコー
ドの利用が望まれる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の従来
技術の壁を超え、耐疲労が顕著に改善され、かつ補強材
として繊維の優れた強度・弾性率を補強材として実現す
るポリベンザゾール繊維処理コードを工業的規模で工程
上トラブルなく提供しようとするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】即ち本発明はポリベンザ
ゾール繊維からなる撚りコードを接着剤処理するに際
し、接着剤の粘度が繊維同士を固着させる十分な値に達
する前にコード中の単繊維のマイグレーションを均一に
し、局所的に単繊維に屈曲部を与えることなく処理コー
ドを形成する事によりPBO繊維の場合は疲労性が顕著
に改善される事を見出した。即ち、接着剤の粘度の上昇
によるフィラメント間の接着度指数が50を越さない状
態で2g/d以上の応力を与えることにより顕著に対疲
労性の優れるかつこれまでにない強度・弾性率を有する
補強コードが得られる。
【0005】以下本発明を詳細に説明する。本発明にお
けるポリベンザゾール繊維とは、ポリベンザゾールポリ
マーよりなる繊維をいい、ポリベンザゾール(PBZ)
とは、ポリベンゾオキサゾール(PBO)ホモポリマ
ー、ポリベンゾチアゾール(PBT)ホモポリマー及び
それらPBO、PBTのランダム、シーケンシャルある
いはブロック共重合ポリマーをいう。ここでポリベンゾ
オキサゾール、ポリベンゾチアゾール及びそれらのラン
ダム、シーケンシャルあるいはブロック共重合ポリマー
は、例えば Wolfe等の「Liquid Crystalline Polymer C
ompositions , Process and Products」米国特許第47
03103号(1987年10月27日)、「Liquid C
rystall-ine Polymer Compositions , Process and Pro
ducts 」米国特許4533692号(1985年8月6
日)、「Liquid Crystalline Poly(2,6-Benzothiazole)
Composition, Process and Products」米国特許第45
33724号(1985年8月6日)、「Liquid Crys
talline Polymer Compositions , Process and Product
s 」米国特許第4533693号(1985年8月6
日)、Evers の「Thermooxidative-ly Stable Articula
ted p-Benzobisoxazole and p-Benzobisthiazole Polym
res 」米国特許第4539567号(1982年11月
16日)、Tasi等の「Method for making Heterocyclic
Block Copolymer」米国特許第4578432号(19
86年3月25日)、等に記載されている。PBZポリ
マーに含まれる構造単位としては、好ましくはライオト
ロピック液晶ポリマーから選択される。モノマー単位は
構造式(a)〜(h)に記載されているモノマー単位か
らなり、さらに好ましくは、本質的に構造式(a)〜
(c)から選択されたモノマー単位からなる。
【0006】
【化1】
【0007】
【化2】
【0008】PBZポリマーのドープを形成するための
好適な溶媒としては、クレゾールやそのポリマーを溶解
し得る非酸化性の酸が含まれる。好適な酸溶媒の例とし
ては、ポリリン酸、メタンスルホン酸および高濃度の硫
酸あるいはそれらの混合物が挙げられる。さらに適する
溶媒はポリリン酸及びメタンスルホン酸である。また最
も適する溶媒は、ポリリン酸である。
【0009】溶媒中のポリマー濃度は好ましくは少なく
とも約7重量%であり、さらに好ましくは少なくとも1
0重量%、最も好ましくは少なくとも14重量%であ
る。最大濃度は、例えばポリノーの溶解性やドープ粘度
といった実際上の取扱い性により限定される。それらの
限界要因のために、ポリマー濃度は通常では20重量%
を超えることはない。
【0010】好適なポリマーやコポリマーあるいはドー
プは公知の手法により合成される。例えば Wolfe等の米
国特許第4533693号(1985年8月6日)、Sy
bert等の米国特許4772678号(1988年9月2
0日)、Harrisの米国特許第4847350号(198
9年7月11日)に記載される方法で合成される。PB
Zポリマーは、Gregory 等の米国特許第5089591
号(1992年2月18日)によると、脱水性の酸溶媒
中での比較的高温、高剪断条件下において高い反応速度
での高分子量化が可能である。
【0011】このようにして重合されるドープから公知
の手段により高強度・高弾性率のポリベンザゾール繊維
が製造される。例えば米国特許第5294390号(1
994年5月15日)などに記載された乾湿式紡糸方法
が好適である。
【0012】該ポリベンザゾール繊維はリング撚糸機な
どを用いて下撚りを与えられ、さらに主として残留トル
クを少なくする目的で下撚りと逆方向の上撚りを与え
る。本発明の場合はコードの上撚り係数は500以下、
好ましくは350以下であることが本発明のコードが持
つ強度・弾性率の達成と同時に耐疲労性を与えるために
重要な要件となる。尚、撚り係数(K)は次式で定義す
る。 K=Tw×(Den/ρ)1/2 TW:上撚り数 (t/10cm) Den:トータルデニール ρ:繊維密度 (g/cm3
【0013】該撚糸コードはゴムとの接着性を向上させ
るため、所謂ディップを施される。処理液としては、
(A) エポキシ樹脂の水分散液、(B) ブロックドイソシア
ネートの水分散液、(C) レゾロシン・ホルムアルデヒド
樹脂ーゴムラテックス混合液、の組み合わせもしくは単
独で、一段または二段以上の多段処理により施される場
合が一般的であるが、その他の処方であっても勿論良
い。特にこの処方に置いては各フィラメントのコード中
でのマイグレーションの均一性が耐疲労性および強度・
弾性率の利用率を高めるためとくに重要である。このた
め、ディップ処理に置いては高張力で処理されることが
望ましく、ディップ剤の配合も繊維内部に浸透するディ
ップ剤については弾性率が低い所謂ソフト処方のものが
好ましい。
【0014】本発明者らによる先願においてPBO繊維
の双糸コードは疲労性が片撚りコードに比較して劣って
いたわけであるが、本発明者らが詳細に疲労現象を検討
した結果、次のような事実が明らかとなった。 (a)双糸コードは上下撚りの交差面において単繊維の
マイグレーションが乱れやすく、撚糸状態で鋭角状に屈
曲した繊維が存在し、疲労後の繊維を観察すると該部分
において多数のキンクバンドが観察された。 (b)同じ撚り係数を有する片撚りコードは交差面が無
いため、かかるマイグレーションの乱れによる歪みの集
中する部分がほとんど無いため、疲労性に優れる。 (c)PBO繊維に限り撚り数が少ないほど疲労性が優
れるのは、撚り係数が低いほどマイグレーションの乱れ
が少ないためである。
【0015】この発見事実に基づき双糸コードの交差面
における単繊維のマイグレーション乱れを少なくする方
法につき鋭意検討した結果、接着剤が熱処理により単繊
維を固着する粘度に達する以前に、PBO繊維の場合は
2g/d以上の応力を付与することにより単繊維の交差
面のマイグレーション歪みが減少する事を見出した。
尚、該コードは高強度ではあるもののあまりに高い応力
を付与すると毛羽が発生する恐れがあることから20g/
d以下が好ましく、更に好ましくは、付与応力は2g/
d以上10g/d以下である。また接着剤を付与したコ
ードに熱処理を施し、コードを解体し交差面に認められ
るマイグレーション乱れの等級と熱処理による単糸間接
着度指数の変化の関係から、接着剤の単糸間の接着度指
数が0以上50以下で該応力が付与されなければならな
い事を見出した。
【0016】かくして得られるコードは強度利用率(コ
ード強力/原糸強力)が80%以上と高く、弾性率の利
用率も驚くほど高い。処理後の残留トルクも実用上な
く、また疲労試験においても驚くべきことに、低い撚り
係数のものほど耐疲労性が良好で、従来の有機繊維の撚
り数の高いものほど耐疲労性がよいという常識を打ち破
った新規な特徴を有する。
【0017】<コードの接着度指数の測定方法>撚糸コ
ードをほぐし、撚糸形態が残存する部分を10mm残し
た状態で撚糸コードを切断する。ほぐした繊維から任意
に単糸を選び引き抜き張力の最大値を測定する。5回の
測定の平均値を引き抜き張力とし、下記の式から接着度
指数を求める。 接着度指数=引き抜き張力(g)/10mm当たりの単糸の表面
積(mm2)
【0018】次に実施例を用いて、本発明の効果につい
て説明する。もちろん本発明は実施例に限定されるもの
ではない。
【0019】実施例1 ポリベンズビスオキサゾール繊維を撚糸して双糸コード
を作成した。それぞれの生コードに二段のディップ処理
を施してディップコードを作成した。一段目のディップ
処理液はエポキシ樹脂の水分散液であり処理温度は25
0℃、二段目のディップ処理液はRFL 液であり処理温度
は235℃であった。一段目のディップ液に浸漬する前
にコードに与える応力を変化させた。かくして得られた
コードの疲労試験および双糸コードの場合は交差面単繊
維マイグレーション等級を含む諸特性を表1に示す。双
糸コードでは交差面単繊維マイグレーション等級がコー
ドに付与した応力値に依存する(限界値が存在する)こ
とおよびマイグレーション等級が良いほど疲労性が優
れ、片撚り糸と同等の疲労性を示すようになることが認
められた。表で明かなようにPBO(ポリベンズビスオ
キサゾール)繊維の撚り係数が350以下の本発明のコ
ードは強力利用率および弾性率利用率が極めて高く、か
つ耐疲労性が優れる。
【0020】
【表1】
【0021】実施例2 ポリベンズビスオキサゾール繊維を撚糸して双糸コード
を作成した。それぞれの生コードに三段のディッピング
処理を行った、一段目および三段目で実施例と同じディ
ップ剤を付与し、一段目の熱処理温度を変更して単糸マ
イグレーションの固定条件を求めた。二段目で2.5g/dの
応力を付与し 250℃で熱処理し、三段目は実施例1の二
段目と同じ条件を付与した。得られたディップコードの
特性を表2に示す。マイグレーションの固定と接着度指
数には限界値が存在し、マイグレーションを均一化させ
るための応力は接着度指数50以下で付与されなければな
らないことを示している。
【0022】
【表2】
【0023】
【発明の効果】以上に説明したように、ポリベンザゾー
ル繊維の優れた力学特性を活かして、これまでの素材で
得られなかったレベルの力学特性を、耐疲労性を同時に
満足しながら達成できる。また双糸コードであるので工
業的プロセスで反物流れやカーリングといった問題の生
じない有用な発明である。この発明により、とくにゴム
補強の分野で複合材の嘗てない軽量化が達成でき、省エ
ネルギーに貢献できる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリベンザゾール繊維を撚糸した撚り係
    数が500以下のコードの接着剤処理において下記条件
    で処理することを特徴とするポリベンザゾールコードの
    処理方法。 (1)接着剤の接着度指数が50を越さない状態でコー
    ドに2g/d以上の応力を与える。 (2)処理後の強力保持率を80%以上とする。
  2. 【請求項2】 コードが諸撚であることを特徴とする請
    求項1記載のポリベンザゾールコードの処理方法。
  3. 【請求項3】 コードが双子撚であることを特徴とする
    請求項1記載のポリベンザゾールコードの処理方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004316030A (ja) * 2003-04-17 2004-11-11 Toyobo Co Ltd 有機繊維集束糸の製造方法及びその集束糸

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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