JPS62169827A - 高弾性率・超延伸線条体の接着方法 - 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 本発明は改良された高弾性率・超延伸線条体の接着方法
に関するものである。さらに詳しくは、強度及び弾性率
が大きく、かつ耐候性にも優れた超延伸線条体同士又は
超延伸線条体と他の素材とを強固に接着させる為の有効
な方法に関するものである。

従来の技術 近年、高強度及び高弾性率を有する素材が次々と開発さ
れ、従来の繊維分野あるいは複合材料分野に使用されは
じめている。例えば、タイヤコード分野においては従来
のポリアミドや、ｄ　ＩＪエステルコーＰに加えて芳香
族ポリアミＰ繊維が用いられるようになり、また複合材
料分野においては、補強用繊維として、これまで高強度
、高弾性率、耐熱性等を有する短繊維状の無機系材料が
多くもちいられている。最近、長繊維状態すなわちスフ
状態にカットしないで使用する用途も数多く見いだされ
始めている。

ところで、高分子の永遠の研究テーマとして、理想強度
を有する素材の開発がある。この理想強度とは、高分子
の分子鎖が伸び切シ鎖の状態で配向高結晶化し、この状
態で理想的に応力が各分子鎖に均等に加わり、分子鎖が
共有結合で切断されると仮定した場合の強度でアシ、高
分子の結晶サイズ、即ち分子断面積と共有結合エネルギ
ーとから計算可能である。各種の高分子化合物について
、その理想強度と現在上布されている繊維状物の強度と
の対比データが報告されているが〔「ポリマーエンジニ
アリング・サイｘ　ン、ｘ、　（Ｐｏｌｙｍ、　Ｅｎｇ
、　５ｃｉ）Ｊ第２３（１３）巻、第６９７ページ（１
９８３年）〕、このデータによると現実には理想強度の
５〜１０％しか達成されていない。

高強度・高弾性率を有する繊維の製造法としては、（１
）剛直な高分子化合物を利用して液晶紡糸により伸び切
り鎖を製造し、高強度を発現する方法（芳香族ポリアミ
ｌ’［維）　、（２）フレキシブルな分子鎖を持つ高分
子化合物を超延伸して、高強度・高弾性率を発現する方
法（ポリエチレン、ポリオキシメチレンなど）がある。

例えばポリエチレンの場合、分子量１００−７００万の
超高分子量のものを用い、ゲル紡糸−熱延伸法により、
約６　ＧＰａに達する高強度の繊維が得られている（特
開昭６０−４５６０７号公報）。

しかし表から、このゲル紡糸・ポリエチレン繊維におい
ては、多量の有機溶媒を使用する必要があり、高強度発
現のためには低歪み速度で高倍率延伸しなければならな
い、低融点である為耐熱性に劣る、繊維径を大きくする
と強度が低下するといった欠点があるため、使用用途が
限定され、かつ安価には入手できない。

これに対し通常の溶融成形・超延伸法による高引張強度
・高弾性率素材も知られている。例えばポリオキシメチ
レンのロンド又はフィルムラ誘電加熱や外部加熱により
、８〜３５倍延伸することによって、引張強度最大１．
７ＧＰａ及び引張弾性率最大６００Ｐａを有する、線径
２冒進の太径ロツＰやフィルムが得られている（特開昭
５７−１４８６１６号公報）。またポリエチレン・ポリ
プロピレンのような高分子素材であっても大径の超延伸
体がゆつくシした速度での超延伸技術によれば同様に製
造可能である。

直径が数十μのようなフィラメントと比較して、直径が
０．５〜２咽のような太い超延伸線条体は、各種用途、
例えば光通信ケーブル用テンションメンノ々−、ロープ
、ワイヤーケーブル等の用途が考えられている。特にロ
ープやワイヤーケーブル用としては、従来のスチールを
素材としたものと比べて、軽く（スチールの数分の１）
かつ、錆びないという特徴を有するために、飛開的な用
途展開が期待できる。

しかしながら、このような用途に、例えば高強度・高弾
性率を有する超延伸線条体を用いる場合には、このもの
は一般に結節強度が小さい欠点を有するので、その端部
を接着剤等によって、超延伸線条体のもつ高強度に見合
う強度で固定する必要がある。しかしながら、現実には
強度に見合う効果的な接着方法が見いだされていないと
いう問題があった。

又、超延伸線条体は一般に締結等の機械的方法でも止め
ることは可能であるが、いずれも締結強度が低く超延伸
線条体の有する引張強度に見合った接合方法が少ない欠
点がある。

このように、超延伸線条体の接着技術については、その
超延伸線条体においては強度に見合う有効な接着方法が
見いだされておらず、超延伸線条体についての接着方法
の開発が望まれていた。

発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、このような事情のもとで、超延伸線条
体の延伸体同士、あるいは該超延伸線条体と他の素材と
を強固に接着させるための有効な方法を提供することに
ある。

問題点を解決するための手段 本発明者らは前記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結
果、あらかじめ５分以上アルゴンプラズマ処理を行った
後接着処理する事により従来よシ飛蹟的に接着強度が増
大する事を見いだし、この知見に基づいて本発明を完成
するに至ったものである。

すなわち、本発明は高弾性率を有する超延伸線条体同士
又は超延伸線条体と他の素材とを接着剤を用いて接着さ
せるに当たり、該超延伸線条体をあらかじめ、５分以上
アルゴンプラズマ処理を行った後接着処理する事を特徴
とする高弾性率・超延伸線条体の接着方法である。

本発明で用いる超延伸線条体としては、ポリオキシメチ
レン、ポリエチレン、ポリプロピレン等を素材とした外
径が例えば０．１　ｒｒａｎ以上の延伸体であって引張
強度０．５ＧＰａ以上、引張弾性率１５　ＧＰａ以上の
ものをいう。例えば本発明方法で用いる前リオギシメチ
レンは原料としてホルムアルデヒＰ又はトリオキサンを
用い、公知の重合方法で得られる。また、ホモポリマー
及びエチレンオキシド等を共重合したコポリマーのいず
れであってもよい。

ポリオキシメチレン・ポリエチレン・ポリプロピレン等
の超延伸線条体とは、例えば押し出し成形品を延伸して
得られる超延伸線条体、あるいは−軸又は、二軸超延伸
フィルムなどを含む。

本発明方法はこのような超延伸線条体同士を接着する場
合及び超延伸線条体と他の素材を接着する場合の何れに
も適用でき、又、接着剤と超延伸線条体の表面間との接
着を対象とするものである。

超延伸線条体同士を接着する場合は予めその両者をアル
ゴンプラズマ処理する必要がある。

プラズマとは物質にエネルギーが加えられて、物質の構
成要素である陰陽の荷電粒子に解績し電離気体となった
もので、通常の気体に比べて高度に励起された不安定状
態である。

系全体が高いエネルギー状態に均一化されたプラズマを
高温プラズマと呼び、低圧電離気体のように電子だけが
高いエネルギー状態を持っている状態を低温プラズマと
呼んでいる。

容器内でプラズマを実現するには、電界を印加して放電
する方法がとられる。通常直流電界と高周波電界に分け
られる。ガス圧と電界強度、高周波の場合は周の圧を低
下させると低温プラズマが生じ、１０−’　ｔｏｒｒ程
度から電流が流れ始め、１Ｏ−２ｔｏｒｒ程度では、放
電電流も増して、封入ガス固有の励起発光が認められる
。放電の担い手は電子で、この電子とガス分子の衝突で
ガス分子を励起もしくはイオン化する。従って、プラズ
マ中には高エネルギー電子、または励起原子、イオン、
ラジカル等が共存する。

プラズマ発生の方法には平板の電極間で行うグロー放電
、針状の電極などと対極間で行うコロナ放電等の電極を
用いる方法と電極を用いない方法がある。一般には高分
子の処理には上記の電極を用いる方法が多く用いられ、
高周波放電が普通である。

本発明においてはプラズマは、いわゆる低温プラズマで
なければならない。高温プラズマでは、エネルギーが大
き過ぎ、高分子材料では処理中に破壊が生じ、表面のみ
の処理は出来ない。低温プラズマでは条件を選択する事
で高分子材料の表面のみを処理する事が出来る。

本発明における低温プラズマの発生方式はいずれの方式
でも良いが、グロー放電及びコロナ放電が好ましい。ま
た用いる電界は高周波電界が好ましく通常１３．５６Ｍ
Ｈｚが用いられる。

第１図にプラズマ処理装置（グロー放電処理装置）の−
例を示す。１が電極、２が試料（超延伸線条体）、３が
支持台、４が真空ポンプ、５が真空計１．６が高周波発
振機（１３，５６ＭＨｚ　）で処理電力、真空度、処理
時間を必要に応じて適宜選んで処理の程度を加減する。

又用いる接着剤としてはエポキシ系あるいはシアノアク
リレート系接着剤が良い。接着強力の向上は通常エポキ
シ系接着剤で形成固着した突起部から超延伸線条体を引
き抜く時の応力から計算し比較する事によりできる。

ここでいう、引き抜き応力は、通常次に示す方法により
求めることができる。すなわち、第１図に示すように超
延伸線条体を接着剤に挿入し固着させて突起部を形成し
、このものを第３図に示すように、通常の引張試験機に
装着して、引き抜き試験を行う。この際、超延伸線条体
１０を上部保持具　２に固定し、下部保持具１１には通
すだけで固定せず、かつ超延伸線条体の突起部を押さえ
るようセットする。第３図はこの部分を示したものであ
る。

引き抜き試験は超延伸線条体１０を上方に引き抜く事に
より行われ、その際の引き抜き応力Ｆ（＃）と超延伸線
条体と接着剤の接触面積Ｓ（ｍｍ２）よシ接着強度δ’
　（Ｐ／ｍ２）を次式（１）よシ求める。

δｔ　Ｐ　Ｘ　１０００／Ｓ・・・・・・・・・・・・
・・・（１）超延伸線条体の断面が円形の場合には、そ
の直径ｄ（ｓ＋）及び接着剤と超延伸線条体の接触長Ｌ
（−から、式（１０よシ接着強度Ａ　（９７１ｍ”）を
算出する。

ａｔ　＝＝ＦＸ　１０００／ｙｒ・ｄ　−Ｌ−−・”Ｑ
Ｉ）本発明においてプラズマ発生時に用いるガスはアル
ゴンガスを用いる事が必要である。本発明による超延伸
線条体の接着性改善の場合、特にアルゴンプラズマ処理
を行う事によシ著しい接着強度の増大という効果が顕著
に見られる。

又、処理時間は１〜２分間でもそれ相当の効果が見られ
るが、実用上５分間以上処理が必要である。

実施例 次ぎに実施例により本発明を更に詳細に説明する。なお
、接着強度の測定については第２図に示すような直方体
状の型枠中に接着剤の液を流し込み、その液中に超延伸
線条体７を垂直に挿入した後、接着剤液を固化させて試
料を作成し、このものについて、前記の方法に従って接
着強度を求める。

実施例１、比較例１ 誘電加熱延伸法によって得られｆｃｚｖオキシメチレン
ホモポリマー〔旭化成工業（株）チャック３０１０　）
の超延伸体（引張強度１．５　ＧＰａ、引張弾性率４５
ＧＰａ、外径１．３ｙｍ）のアルシンプラズマ処理を行
った。装置は高滓製作所製ＬＶＯＤ　−２１型で１３．
５６ＭＨｚの高周波を用いたものである。プラズマ処理
条件は次のごとくである。

雰囲気ガス　　　アルゴン ガス流量　　　　１００ｍＪ／分 出　　力　　　　　　　　　２００Ｗ 真空度　　　　　０．２．Ｚｏｒｙ この時処理時間を変えた時の接着強度の変化を第５図に
示す。プラズマ未処理品に比較して明白な接着強度の増
大が見られる。

実施例２、比較例２ 誘電加熱延伸法によシ得られたポリオキシメチレンホモ
ポリマー〔旭化成工業（株）チャック３０１０　）の超
延伸体（引張強度１．３ＧＰａ、引張弾性率２０ＱＰａ
、外径１　、　Ｏｒｔｍ　）を用い、実施例１と同じく
高滓製作所製ＬＶＯＤ　−２１型を用いて雰囲気ガスを
変えてプラズマ処理を行った。処理時間はいずれも３０
分間である。結果を第１表に示す。

第１表 実施例３ 引張強カフ０に９、引張弾性率１８ＧＰａ、外径１．３
簡の外部加熱による超延伸技術によシ得られたポリエチ
レン〔旭化成工業（株）サンチックＱＳ　−３７３］を
用い、実施例１と同じく高滓製作新製ＬＶＯＤ−２１型
を用いてアルゴンプラズマ処理を行った。　処理時間は
３０分間である。この時、アルゴンプラズマ処理した場
合の接着強度は５８０　ｆ／ｒａｎ２であシ未処理のＲ
ｏｔ／ｌｔｒｍ”の７倍の向上効果を示した。

発明の効果 本発明は超延伸体にアルシンプラズマ処理を行う事によ
シ、超延伸線条体同士あるいは超延伸線条体と他の素材
とを強固に接着する方法であって、本発明方法に上ると
、超延伸線条体の接着強度が通常の無処理の場合に比較
して１０倍に向上する。

従って、本発明方法は、例えば超延伸線条体をロープや
ワイヤーケーブルなどに用いる場合、その端部固定方法
として好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図はプラズマ処理装置の１例を示す図である。 第２図は接着力測定を行う試料の形状を示す斜視図であ
シ、図中符号７は超延伸線条体、８は固化後の接着剤で
ある。 第３図は第２図で示される試料を引張試験機に装着した
状態を示す断面図、第４図は第３図の試料の部分の拡大
図であシ、図中符号１０試料、９゜１１は保持具（チャ
ック）である。 第５図は実施例１における接着強度のプラズマ処理時間
の関係を示すグラフである１、特許出願人　旭化成工業
株式会社 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高弾性率を有する超延伸線条体同士又は超延伸線条
   体と他の素材とを接着させるに当たり、該超延伸線条体
   をあらかじめ５分以上アルゴンプラズマ処理を行った後
   、接着処理する事を特徴とする高弾性率・超延伸線条体
   の接着方法 ２、接着剤としてエポキシ系接着剤又はシアノアクリレ
   ート系接着剤を用いる事を特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の方法