(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
融点が２２０℃以上のポリエステルからなるノークリンプショートカット繊維において、繊維長が１ｍｍ以上１０ｍｍ以下で、繊維径が２０μｍ以上７０μｍ以下であり、かつ水分率が２重量％以上４重量％以下で、油剤付着量が０．０１重量％以上０．４重量％以下であり、さらに数１式の繊維長と繊維径の関係と、数２式の水分率と油剤付着量の関係を満足することを特徴とするゴム練り込み用のポリエステルノークリンプショートカット繊維。
【数１】
0003683050.tif 000007
【数２】
0003683050.tif 000008
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は産業用資材として用いられるゴム（天然ゴム、合成ゴムなど）の改質材として優れた性能を有するゴム練り込み用のポリエステルノークリンプショートカット繊維に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、我々はゴム製品を繊維で強化し、強度、耐圧性、寸法安定性を向上させてきた。このような繊維の材料としてはナイロン、ポリエステル、ビニロンなどの長繊維が挙げられる。ところがショートカットされた短繊維の形態で繊維をゴム製品に練り込んで強化材として用いることはこれまでほとんど行われていない。
【０００３】
これまで、汎用繊維を用いたゴムの強化材としては、特開平２−１１８１１９号公報では高強度・高弾性率のポリエステル繊維を短繊維の形態で混練することが開示されている。しかし、短繊維を高温の溶融ゴムの中に混練すると、短繊維がカールして短繊維同志が絡まり合ってしまうため、ゴムの中にうまく分散しないという欠点があった。また、特開昭６０−６５１１７号公報では油剤成分を規制してゴムとの親和性を高めることで、短繊維がカールする問題を解決しようとする方法が開示されているが、これも問題を完全に解決するに至っていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のショートカットされた繊維がカールする問題を解決し、ゴム用改質材として溶融ゴム中に混練したときに速やかに分散するポリエステルノークリンプショートカット繊維を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記の課題を解決するため鋭意検討を行った結果、次に述べる特徴を持った繊維を用いることが効果的であることを見出し本発明に到達した。すなわち本発明は、融点が２２０℃以上のポリエステルからなるノークリンプショートカット繊維において、繊維長が１ｍｍ以上１０ｍｍ以下で、繊維径が２０μｍ以上７０μｍ以下であり、かつ水分率が２重量％以上４重量％以下で、油剤付着量が０．０１重量％以上０．４重量％以下であり、さらに数１式の繊維長と繊維径の関係と、数２式の水分率と油剤付着量の関係を満足するゴム練り込み用のポリエステルノークリンプショートカット繊維を要旨とするものである。
【０００６】
【数３】
0003683050.tif 000002
【０００７】
【数４】
0003683050.tif 000003
【０００８】
以上のように本発明のポリエステルノークリンプショートカット繊維は、繊維長、繊維径、水分率、油剤付着量を規定することで、溶融ゴム中に混練しても繊維がカールすることなく、単繊維同志の絡みがなくなり、媒体中で良好な分散性を示す。その結果、ゴム中に繊維が均一に分散され、ゴムの改質効果が高くなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のポリエステル繊維の融点は２２０℃以上である必要がある。融点が２２０℃未満であるとポリエステル繊維を高温のゴム中に混練したときに単糸同志が融着したり、繊維物性が大きく変化して好ましくない。
【００１０】
このようなるポリエステル系ポリマーとして、具体的にはポリエチレンテレフレートやポリエチレンナフタレートが好適に用いられる。また、酸化チタンなどの顔料、ヒンダードフェノール系化合物などの抗酸化剤、その他各種添加物を含有していても本発明の効果を妨げない範囲であれば特にかまわない。
【００１１】
本発明のポリエステルノークリンプショートカット繊維は、繊維長が１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが必要である。特に好ましくは１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲である。１ｍｍ未満であるとカットするときに摩擦熱によりカールが生じやすくなり好ましくない。また、１０ｍｍより長いとゴム中に混練した際に分散不良が生じやすくなるので好ましくない。
【００１２】
本発明のポリエステルノークリンプショートカット繊維は、繊維径が２０μｍ以上７０μｍ以下であることが必要である。特に好ましくは３０μｍ以上６０μｍ以下の範囲である。単糸径が２０μｍ未満であると単糸分散性が悪く、また曲げに対する剛性が不足しカールしやすくなり好ましくない。また、７０μｍより太いとトウの収束性が著しく悪くなり、生産性が低下するので好ましくない。
【００１３】
本発明のポリエステルノークリンプショートカット繊維は、下記の数５式を満足する必要がある。
【００１４】
【数５】
0003683050.tif 000004
【００１５】
これを満たさない場合、曲げに対する剛性が不足し、繊維がカールしやすくなるので好ましくない。
本発明のポリエステルノークリンプショートカット繊維は水分率が２重量％以上４重量％以下であることが必要である。水分率が２重量％未満であると静電気の発生により繊維がばらけてショートカットする際の作業性が悪くなり好ましくない。水分率が４重量％を超えるとゴム中に混練する際に水蒸気が多量に発生し、製品中に気泡が入ったり、繊維が混練される際にも充分開繊せず、未分散部分が残るので好ましくない。
【００１６】
本発明のポリエステルノークリンプショートカット繊維は、油剤付着量が０．０１重量％以上０．４重量％以下であることが必要である。油剤付着量が０．０１重量％未満であると静電気が発生し、ショートカットする際にトウがばらけるのでカット後の繊維長が不均一になり好ましくない。油剤付着量が０．４重量％を超えると混練後にゴム中に油剤に起因する異物が発生したり、繊維同志が固着してゴム中に未分散部分が残る場合があり好ましくない。
【００１７】
本発明のポリエステルノークリンプショートカット繊維は、下記の数６式を満足する必要がある。
【００１８】
【数６】
0003683050.tif 000005
【００１９】
これを満たさない場合、繊維の分散不良、水蒸気発生、異物発生の問題が起こり、好ましくない。
数６式を満足するように製造する方法は以下の通りである。すなわち、紡糸工程で紡糸油剤を０．０５重量％程度付与する。続いて未延伸糸をトウの状態に収束して延伸し、２００℃程度で熱処理し一旦絶乾状態にする。その後、冷却ローラーもしくは冷却スプレーでトウを冷却し、所定の濃度の仕上油剤を付与した後、ニップローラーで水分量を調整する。水分率はニップローラーの圧力以外に冷却スプレーの噴射量、仕上げ油剤の付着量でも調整できる。
【００２０】
なお、本発明に用いる油剤に配合される成分としては、平滑剤、収束剤、乳化剤、帯電防止剤などがある。平滑剤としては、高級アルコールの硫酸エステル、アルキル燐酸エステルなどが用いられる。その配合量としては組成全体の５〜４０％程度が望ましい。収束剤としてはラウリルホスフェートの金属塩などが好適に用いられる。その配合量としては組成全体の５〜４０％程度が望ましい。乳化剤としてはポリオキシエチレンのアルキルエーテルなどのノニオン系界面活性剤が好適に用いられる。その配合量としては組成全体の５〜４０％程度が望ましい。また帯電防止剤としては、アルキルスルホネート、アルキルホスフェートなどの金属塩あるいは脂肪酸の金属塩が好適に用いられる。その配合量としては組成全体の１〜２０％程度が望ましい。なお、これらの組成以外にも防錆剤、抗菌剤、酸化防止剤その他の改質剤を含んでいても本発明の目的を損なわない範囲であれば差し支えない。
【００２１】
本発明のポリエステルノークリンプショートカット繊維の断面形状は特に規制するものではないが、丸断面、三角断面、中空断面あるいはＨ型断面などが好適に用いられる。
【００２２】
（実施例）
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。なお、実施例における各特性の評価方法は次の通りである。
（１）融点
パーキンエルマー社製の示差走査熱量計ＤＳＣ−２型を使用し、昇温速度２０℃／分で測定した。
（２）極限粘度
フエノールと四塩化エタンとの等重量混合物を溶媒とし、温度２０℃で測定した。
（３）繊維長および繊維径
ＪＩＳ  Ｌ  １０１５  ７．４の方法により測定した。なお繊維径は求めた繊度（デニール）より、次式によって算出した。
繊維径（μｍ）＝２×（１０００×ｄ／９ρπ）1/2
（ｄ；繊度（デニール）、ρ；繊維の密度（＝1.39））
【００２３】
（４）水分率
繊維を７０℃、３０分で乾燥し、次式により水分率を求めた。
水分率（重量％）＝｛（乾燥前重量−乾燥後重量）／乾燥前重量｝×１００
【００２４】
（５）油剤付着量
ｎ−ヘプタンで油剤を繊維から抽出し、ｎ−ヘプタンを蒸発乾固させた後、重量を測定して算出した。
油剤付着量（重量％）＝（抽出油剤重量／抽出前繊維重量）×１００
【００２５】
（６）カット後の分散性
ポリエステルノークリンプトウを５０万デニールに集束して所定の長さに切断した後の分散状態を目視にて判定した。
１；カールもなく、繊維の絡まりもなく、１本１本が分散している。
２；カールはないが繊維の絡まりが見られる。
３；カールが発生し、繊維も絡まっている。
【００２６】
（７）ゴム中の分散性
１７０℃で溶融したゴム中にポリエステルノークリンプショートカット繊維を５重量％入れて、単軸ニーダで混練した後、金型に入れて固化する。固化した後、縦１０ｃｍ、横１０ｃｍ、厚さ５ｍｍのサンプルを１０枚採取した。サンプルの表面を観察し、繊維の分散性、カールの有無を評価した。
１；カールもなく、繊維の絡まりもなく、１本１本が分散している。
２；カールが発生したり、未分散部分が残ったりして繊維が分散していないかたまりが見られる。
【００２７】
（８）ゴム混練時の異物発生
上記（７）の試験サンプルの表面を顕微鏡で観察し、ゴム中の異物を観察した。
１；異物が全く存在しない。
２；異物の存在が認められる。
【００２８】
実施例１
融点２６０℃、極限粘度０．６３のポリエチレンテレフタレートを、紡糸温度２９０℃、吐出量３００ｇ／分、紡糸速度６００ｍ／分の条件で、孔径０．６φ、ホール数６０の丸型断面のノズルで紡出して未延伸糸を得た。これを集束して１０万デニールのトウにして延伸倍率４．７、温度８０℃で延伸し、続いて２００℃で熱処理を行い、冷却スプレーで冷却後平滑剤・帯電防止剤を主成分とする濃度２．０％の仕上げ油剤を付与し、ニップローラーで水分を調整してノークリンプトウを得た。これを２ｍｍの長さに切断して繊維径５０μｍのポリエステルノークリンプショートカット繊維を得た。この繊維を用い、前記した条件でゴム中の分散性などを調べた。
【００２９】
実施例２〜１０および比較例１〜１１
繊維長、繊維径、水分率、油剤付着量を表１に記載する値に変更した以外は、実施例１と同様な方法でノークリンプショートカット繊維を得た。
【００３０】
実施例１〜１０および比較例１〜１１の特性値を表１に示す。
【００３１】
【表１】
0003683050.tif 000006
【００３２】
表１から明らかなように実施例１〜１０は本発明の要件を満たすものであり、カット後の分散性、ゴム中の分散性、ゴム混練時の異物発生などの評価項目は何れも問題はなく、良好である。
【００３３】
これに対し、比較例１はカット長が短く、また繊維径が細すぎるため、カット時の摩擦のためにカールが発生した。比較例２、６はカット長と繊維径の関係が適正でないため、単糸同志の絡みが激しく、溶融ゴム中で混練したときに分散しなかった。
【００３４】
比較例３は繊維径が太すぎるため集束性が悪く、カット時に乱れが生じて、ミスカットが発生したり糸同志の密着が見られた。比較例４、５は繊維長が短かすぎるためカット時の摩擦が激しく、カールが発生した。
【００３５】
比較例７は水分率が低すぎるため、カット時にトウが乱れ、ばらついた結果ミスカットやカールの発生が見られた。比較例８は油剤付着量が多すぎるため、溶融ゴム中で混練したときに煙が発生し、サンプルを観察したときに異物が認められた。比較例９は水分率が高すぎるため、ゴム混練時に水蒸気が発生しサンプル中に気泡が残ったと同時にサンプル中での分散性も悪かった。比較例１０は油剤付着量が少なすぎるためカット時の摩擦が激しく、カールが発生した。比較例１１は水分率と油剤付着量の関係が適正でないため、カット時にトウが乱れ、ばらついた結果ミスカットやカールの発生が見られた。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように本発明のポリエステルノークリンプショートカット繊維は、繊維長、繊維径、水分率、油剤付着量を規定することで、溶融ゴム中に混練しても繊維がカールすることなく、単繊維同志の絡みがなくなり、媒体中で良好な分散性を示す。その結果、ゴム中に繊維が均一に分散され、ゴムの改質効果が高くなる。