(57)【要約】【課題】ポリアセタール樹脂の耐薬品性、機械物性、耐熱性、摺動特性、摩擦・磨耗特性を備えた先端テーパーを施したモノフィラメント及びそれを用いたブラシ用ブリッスルを提供する。【解決手段】  ポリアセタールを５０質量％以上含有するポリアセタール樹脂組成物からなるモノフィラメントの、少なくとも一方の端部に化学薬品処理を施すことによりテーパー形状を形成したモノフィラメント及びブラシ用ブリッスル並びにその製造方法。【選択図】  図１
2014201838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリアセタール樹脂を５０質量％以上含有するポリアセタール樹脂組成物からなるモノフィラメントであって、その少なくともその一方の端部がテーパー状を有するモノフィラメント。
【請求項２】
前記ポリアセタール樹脂組成物がポリ乳酸を含有する請求項1記載のテーパー状を有するモノフィラメント。
【請求項３】
前記ポリアセタール樹脂組成物が、ＩＳＯ１１３３に則ったＭＶＲ（メルトボリュームレート）が１００ｃｍ３／１０分以下である請求項１又は２に記載のテーパー状を有するモノフィラメント。
【請求項４】
前記テーパーのＬ／Ｄが２〜５０である請求項１〜３のいずれかに記載のテーパー状を有するモノフィラメント。
【請求項５】
前記モノフィラメントの引っ張り強度が３ｇ／ｄ以上である請求項１〜４のいずれかに記載のテーパー状を有するモノフィラメント。
【請求項６】
前記モノフィラメントの直径が０．１〜０．５ｍｍである請求項１〜５のいずれかに記載のテーパー状を有するモノフィラメント。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のテーパー状を有するモノフィラメントを使用する、ブラシ用ブリッスル。
【請求項８】
ポリアセタール樹脂を５０質量％以上含有するポリアセタール樹脂組成物からなるモノフィラメントの、少なくともその一方の端部に、化学薬品処理を施すことによりテーパー形状を形成するテーパー状を有するモノフィラメントの製造方法。
【請求項９】
前記化学薬品処理が、モノフィラメントの端部を化学薬品に浸漬し、徐々に引き上げるものである請求項８記載のテーパー状を有するモノフィラメントの製造方法。
【請求項１０】
前記化学薬品が酸である請求項８又は９に記載のテーパー状を有するモノフィラメントの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリアセタール樹脂を用いたテーパー状を有するモノフィラメント及びブラシ用ブリッスル並びにその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジニアリングプラスチックスのポリアセタール樹脂は、優れた機械的性質、摺動特性、摩擦・磨耗特性、耐薬品性などを有し、自動車、OA機器などの基幹部品として多く用いられている。ポリアセタール樹脂は、その規則的な一次構造に由来して高い結晶性を示し、その用途は射出成形分野を中心に拡大してきた。近年、押出用途、特に繊維やフィルムといった用途においてポリアセタール樹脂の有する優れた特長を活かす検討が行われている。プラスチックス繊維及びその繊維集合体からなるものは、これまでナイロンやポリエステルが主流であるが、ナイロンは吸水に伴う弾力、復元力、耐久性といった物性の変化であったり、ポリエステルであれば融点が高く、成形性に多くのエネルギーを必要としたり、得られる繊維のごわつきやしなやかさについて、更なる向上が望まれていた。
【０００３】
優れた耐薬品性、機械物性、耐熱性、摺動特性、摩擦・磨耗特性を有するポリアセタール樹脂についても従来の一般合成繊維と同様に繊維化の検討が行われ、バルク物性と同様に繊維形態においても同様の特性が確認されている（例えば非特許文献１）。またブラシ用ブリッスルに用いられるモノフィラメントについても幾つかの開示がある（例えば特許文献１、２）。しかしながら、ブラシとして使用する場合、先端の加工を行うことで相手の洗浄用に用いる場合には細かな凹凸や隙間に入り込めるようにしたり、ブラッシング時の応力を理想的に分散させたり、当り心地を改善したり、更にはブラシ形状として相手材を支持するような部材に用いる場合には相手材との接触面積を減らして摩擦力を低減させたりすることができるため、ポリアセタール樹脂からなるブラシ用ブリッスルに関しても先端加工に関する技術向上が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２００６／７４８８９  Ａ１
【特許文献２】ＷＯ２００９／１２３０６４  Ａ１
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】大川秀俊，「ジュラコン繊維」，繊維と工業，一般社団法人繊維学会，２００９年，第６５巻，第４号，Ｐ．１３４−１３７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ブラシ用ブリッスルとして最適な、ポリアセタール樹脂を５０質量％以上含有するポリアセタール樹脂組成物からなるモノフィラメントの先端がテーパー状であるモノフィラメントとその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、ポリアセタール樹脂を５０質量％以上含有するポリアセタール樹脂組成物からなるモノフィラメントを用い、その端部に化学薬品処理を施すことにより容易に先端テーパー加工ができることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
即ち本発明は、ポリアセタールを５０質量％以上含有するポリアセタール樹脂組成物からなるモノフィラメントの、少なくともその一方の端部がテーパー状を有することを特徴とするモノフィラメント及びそれを用いたブラシ用ブリッスルに関する。
【０００９】
又本発明の別の態様は、ポリアセタールを５０質量％以上含有するポリアセタール樹脂組成物からなるモノフィラメントの、少なくとも一方の端部に、化学薬品処理を施すことによりテーパー形状を形成するモノフィラメントの製造方法に関する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ポリアセタール樹脂の耐薬品性、機械物性、耐熱性、摺動特性、摩擦・磨耗特性を備え、さらに先端テーパーを施したモノフィラメントが提供される。これはブラシ用ブリッスルとして好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例において、樹脂（ａ）及び樹脂（ｂ）を用いて、テーパー加工を施したモノフィラメント。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明のポリアセタール樹脂組成物からなるモノフィラメントの少なくともその一方の端部にテーパー形状を有するモノフィラメント及びその製造方法について説明する。
【００１３】
本発明におけるポリアセタール樹脂組成物は、ポリアセタール樹脂を５０質量％以上含有する。ポリアセタール樹脂としては、ポリアセタール樹脂のホモポリマー又はコポリマーが挙げられ、コポリマーが好ましい。ポリアセタールコポリマーは、単独で又はコモノマーの種類、含有量の異なるポリアセタールコポリマー同士を混合して使用することができる。本発明に用いるポリアセタールコポリマーは、分子中にオキシメチレン単位以外に、下記一般式（１）で表される構造のオキシアルキレン単位を有する。
【化１】
2014201838.tif 000003
（式中、Ｒ０及びＲ０’は同一又は異なっても良く、水素原子、アルキル基又はフェニル基を示す。ｍは２〜６の整数を示す。）
【００１４】
一般式（１）で表わされるオキシアルキレン単位としては、好ましくはオキシエチレン単位、オキシプロピレン単位、オキシブチレン単位等である。
【００１５】
本発明に用いるポリアセタールコポリマーの原料モノマーは、ホルムアルデヒドの３量体からなるトリオキサンであり、コモノマーとしては少なくとも一つの炭素間結合を有する環状エーテル及び／又は環状ホルマールが用いられる。コモノマーとしては、例えば、１，３−ジオキソラン、２−エチル−１，３−ジオキソラン、２−プロピル−１，３−ジオキソラン、２−ブチル−１，３−ジオキソラン、２，２−ジメチル−１，３−ジオキソラン、２−フェニル−２−メチル−１，３−ジオキソラン、４−メチル−１，３−ジオキソラン、２，４−ジメチル−１，３−ジオキソラン、２−エチル−４−メチル−１，３−ジオキソラン、４，４−ジメチル−１，３−ジオキソラン、４，５−ジメチル−１，３−ジオキソラン、２，２，４−トリメチル−１，３−ジオキソラン、４−ヒドロキシメチル−１，３−ジオキソラン、４−ブチルオキシメチル−１，３−ジオキソラン、４−フェノキシメチル−１，３−ジオキソラン、４−クロルメチル−１，３−ジオキソラン、１，３−ジオキカビシクロ[３，４，０]ノナン、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、エピクロルヒドリン、スチレンオキシド、オキシタン、３，３−ビス（クロロメチル）オキセタン、テトラヒドロフラン、及びオキセパン等が挙げられる。これらの中でも１，３−ジオキソランが特に好ましい。
【００１６】
ここで、コポリマーとは、２元共重合体のみならず、多元共重合体も含む。従って、コポリマーとしては、例えば上記ポリアセタールコポリマーに、更にオキシメチレン単位、オキシアルキレン単位以外のブロック構造を有するオキシメチレンブロックコポリマー、又は、架橋、分岐構造を有するポリアセタールコポリマー等を広く用いることができる。
【００１７】
中でも、トリオキサンとコモノマーとの共重合に際して、トリオキサン１００質量部に対し、トリオキサン以外の１種又は２種以上の環状ホルマール及び／又は環状エーテルからなるコモノマーを０．５〜３０質量部、好ましくは１．０〜１５質量部を添加して得られるポリアセタールコポリマーである事が量産性と熱安定性の観点から好ましい。コモノマーが０．５質量部以上であれば、溶融紡糸に必要な耐熱性が十分であり、押出機内部や紡糸ノズル内の滞留部でポリアセタールコポリマーの分解、発泡が生じにくく、加工性に優れる。３０質量部以下であれば、ポリアセタールコポリマーを製造する際の歩留まりが向上する。
【００１８】
本発明に用いるポリアセタール樹脂は、本発明の本来の目的を損なわない範囲内で公知の添加剤及び／又は充填剤を添加することが可能で、その添加量はブリードアウトによる外観不良や、得られるモノフィラメントの機械物性、先端加工時の表面形状を制御したりテーパー部の加工性や形状の制御などを勘案して決定することができ、ポリアセタール樹脂１００質量部に対して各々０〜１０質量部が好ましい。添加剤としては、例えば結晶核剤、酸化防止剤、可塑剤、艶消し剤、発泡剤、潤滑剤、離型剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、熱安定剤、消臭剤、難燃剤、摺動剤、香料、抗菌剤等が挙げられる。また、充填剤としてはガラス繊維、タルク、マイカ、炭酸カルシウム、チタン酸カリウムウィスカー等が挙げられる。さらに、顔料、染料を加えて所望の色目に仕上げることも可能である。また、エステル交換触媒、各種モノマー、カップリング剤（例えば他の多官能イソシアネート化合物やエポキシ化合物、グリシジル化合物、ジアリールカーボネート類などが挙げられる）、末端処理剤、木粉、でんぷんをはじめとする天然由来の有機フィラーを加えて変性することも可能である。
【００１９】
これらの添加剤は、重合触媒の失活を行った粗ポリアセタール樹脂に対して酸化防止剤や窒素含有化合物、アルカリ或いはアルカリ土類金属の水酸化物、酸化物、無機塩といった各種安定剤を単軸や二軸押出機等を用いて溶融混練により練り込む工程において、同時に添加しても良いし、ポリアセタール樹脂に対してコンパウンドにて後添加して得ても良い。またモノフィラメントを製造する際にポリアセタール樹脂ペレットに対して所定量の添加剤、充填剤を添着させる方法や、予め所定量をポリアセタール樹脂や他樹脂に高濃度に添加したマスターバッチとして添加する方法も可能である。
【００２０】
本発明において、ポリアセタール樹脂組成物はポリアセタール樹脂を５０質量％以上含有し、他の熱可塑性樹脂を５０質量％未満含有する。
【００２１】
本発明に用いるポリアセタール樹脂組成物が含有しうる他の熱可塑性樹脂としては、ブラシ用ブリッスルの用途に必要な耐薬品性、機械物性、耐熱性、摺動特性、摩擦・磨耗特性を著しく低下させないものであれば特に制限はないが、例えば、従来のブラシ用ブリッスルとして用いられているポリオレフィン、ナイロン、ポリエステル及びポリエーテル樹脂等が挙げられる。その中でも、ポリエステル樹脂の例として挙げられる、ポリ乳酸、ポリヒドロキシ酪酸及びポリグリコール酸等や、ポリエーテル樹脂の例として挙げられる、ポリジオキソラン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール及びポリテトラメチレングリコール、更には融点やＭＶＲの異なるポリアセタール樹脂は、ポリアセタール樹脂と親和性が高く、良分散させることで、ブラシ用ブリッスルの諸物性や、先端テーパー部の加工性や形状を制御することができる。一方、ポリアセタール樹脂と親和性の低いナイロンや芳香族系のポリエステル、ポリオレフィンを用いてミクロンオーダー以上の海島構造を形成させ、先端加工時の表面形状を制御したり、繊維軸方向に連続な多層構造として先端テーパー部の加工性や形状を制御することができる。
【００２２】
本発明に用いるポリアセタール樹脂組成物は、ＩＳＯ１１３３に則ったＭＶＲ（メルトボリュームレート）が１００ｃｍ３／１０分以下であることが好ましい。ＭＶＲが小さいほどモノフィラメント製造に適しているが、１００ｃｍ３／１０分以下であれば、機械物性（特に靭性）に優れる。
【００２３】
本発明のポリアセタール樹脂組成物からモノフィラメントを調製するに際しては、例えば一般的な単軸押出機、ギアポンプ、スクリーン、ダイから構成されるモノフィラメントの溶融紡糸装置を用いることができる。溶融紡糸して得た未延伸糸をそのまま用いても良いが、これらを融点以下の温度で加熱し、延伸を行うことで、実用上、十分な引張強度を有するモノフィラメントを得ることができる。引張強度が低い場合には、２次加工を行う際に繊維の強度が足りずに途中で破断、変形してしまったり、２次加工により得られた繊維集合体の強度が低く、実用に堪えない可能性があるため、３ｇ／ｄ以上の引張強度を有することが好ましい。２次加工とは、得られたフィラメントを複数本束にしてブラシにすることが挙げられる。その形式として特に限定は無いが、チャンネルブラシ、植込式ブラシ、筒型・平型・笠型ブラシ、ホイール型ブラシ、ねじりブラシ、カップブラシ、べべル型ブラシ、ホーキ型ブラシなどが挙げられ、清掃用、塗布用、電動機などにおける除電目的、板金などの支持体などの様々な用途で用いることができる。
【００２４】
モノフィラメントの太さは特に制限がないが、歯ブラシを例にとると、通常の歯ブラシと同様に基部直径０．１〜０．５ｍｍ程度が好ましい。また、モノフィラメントの断面形状は単純な円柱状でもよいが、星型、三角型、四角型など、任意の断面をとることができ、特に形状の制限はない。
【００２５】
本発明におけるモノフィラメントのテーパー形状とは、毛先に向かって径が連続的に小さくなっていくものだけには限らず、例えば不連続に段階的に径が小さくなっていく階段状のテーパー形状でもよく、全体的に毛先に向かうに従ってその太さが細くなっていくものである。毛先に行くほどその太さが細くなる形状であれば、その形状を処理条件によって設定することで、例えば隙間の清掃効果を高め、当り心地に優れ、またブラッシングする際の応力を理想的に分散させる、といった優れた効果を付与することができる。
【００２６】
基部直径（Ｄ）とテーパー部の長さ（Ｌ）との比も特に制限はないが、Ｌ／Ｄは２〜５０の範囲が用いられる。
【００２７】
モノフィラメントをテーパー形状としたうえで、更に毛先を丸めたり、ヘラ状としたり、クリンプを持たせたり、鋭く先端がとがったスーパーテーパー形状にしてもよい。尚、テーパーは、ブラシへの埋め込み態様に応じてフィラメントの両端または一端に形成されるものである。また、フィラメントの毛先先端部には凹状のへこみを入れ、毛先先端部をカップ状としてもよい。
【００２８】
テーパー形状を施す方法としては、まずポリアセタール樹脂組成物からなるモノフィラメント（原糸）を製糸し、これを用途に応じて複数本束ねた後あるいは一本ずつ、直線性を維持しながら定寸にカットし、このカットピースをブラシヘッドに植毛した後、物理的な研磨、もしくは化学薬品処理によってテーパーを形成した後、必要に応じて洗浄、中和、乾燥、研磨、切削処理を施して完成品とする。当然、前記カットピースをブラシヘッドに植毛する前にテーパーを形成した後、ブラシヘッドに植毛してもよい。尚、ブラシヘッドへの植毛は通常の植毛機を用いて行うことができる。
【００２９】
本発明では化学処理方法により容易にテーパー部を形成させることができる。カットピースの端部を化学薬品に浸漬し、浸漬させる際の温度、濃度、浸漬時間（引き抜く速度）等を適宜調整し、テーパー部のＬ／Ｄを調整することができる。
【００３０】
化学処理法で用いる化学薬品としては、ポリアセタール樹脂を室温で溶解させるヘキサフルオロイソプロパノールや、ポリアセタール樹脂の融点以下でポリアセタール樹脂を溶解させる高沸点極性溶媒として、例えばＮ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、グリコール類、ポリアルキレングリコール類、グリコールエーテル類、グリコールエステル類、ベンジルアルコールなどのアルコール類などを用いるか、ポリアセタール樹脂を分解させる酸として塩酸、硫酸、硝酸などの無機酸、各種の有機酸を用いることができる。その中でも硫酸が好適に用いられる。処理する際の温度としては、用いる薬品の凝固点より高く、ポリアセタール樹脂を主成分とするモノフィラメントの融点、用いる薬品の沸点、用いる薬品の分解温度のうち最も低い温度未満で行われ、好ましくは室温からポリアセタール樹脂を主成分とするモノフィラメントの融点以下である。用いる薬品の濃度は単一で１００％として用いてもよいし、水を含む他の薬品と混合して任意の割合としてもよい。処理時間は生産性を考慮し、１秒から１時間の範囲が好ましく、１０秒から１０分間の範囲が好適である。以上、処理温度、濃度、時間については加工精度や速度を勘案し、任意に調整可能なものである。
【実施例】
【００３１】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下に示す実施例に制限されるものではない。
＜実施例及び比較例＞
＜材料＞
樹脂（ａ）：トリオキサンに対して１，３−ジオキソラン（コモノマー）４質量％を共重合してなるアセタールコポリマー「三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製ユピタールＦ１０−０１（ＭＶＲ＝２．２」を用いた。
樹脂（ｂ）：上記ポリアセタールコポリマーＦ１０−０１に、ポリ乳酸「ユニチカ株式会社製ポリ乳酸テラマックＴＰ４０００」３０ｗｔ％を均一に溶融混練したものを用いた（ＭＶＲ＝２．５）。
【００３２】
＜モノフィラメントの調製＞
口径３５ｍｍの単軸押出機のシリンダー、ノズル部の温度を１９０℃に加温し、１ホールの直径が１．６ｍｍ、４ホールを備えたノズルにて１．２ｋｇ／ｈで樹脂を吐出した。巻き取り速度は６ｍ／分とし、樹脂（ａ）では１２０〜１４５℃、樹脂（ｂ）では９０〜１１０℃の熱風加熱を行い約８倍まで延伸し、直径０．３ｍｍのモノフィラメントを得た。この時の引張強度は、樹脂（ａ）７ｇ／ｄ、樹脂（ｂ）４ｇ／ｄであった。
【００３３】
＜テーパー加工＞
前記モノフィラメントをカットし、４０℃に加温した２Ｎ硫酸にモノフィラメントのカットピースの片端を３ｃｍほど浸漬し、５分間かけてゆっくりと引き上げることでテーパー加工を行った。先端テーパー部のＬ／Ｄは、樹脂（ａ）１３、樹脂（ｂ）１５であった。
【図１】
2014201838.tif 000004