(57)【要約】【課題】耐油性を向上することにより繰り返し使用でき、使用後においてはリサイクルや焼却が容易に行えるヤーンチューブを提供する。【解決手段】ヤーンチューブ１Bの最外層に巻かれる硫酸紙２に、螺旋状に巻かれるテープ状の段階からヤーンチューブとしての形状に加工されグルーブが形成された段階のいずれかで、オルガノポリシロキサンを含む主剤と珪素のアルコキシドとホウ素イオンとハロゲンを含む硬化触媒液とを含む混合液をコーティングする。【選択図】          図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙管表面のうち少なくとも糸条を巻き取る領域に、アルコキシドから合成された珪素化合物または金属化合物が形成されていることを特徴とするヤーンチューブ。
【請求項２】
前記珪素化合物または金属化合物が、ガラスコーティング液をコーティングすることにより形成されたものであることを特徴とする、請求項１記載のヤーンチューブ。
【請求項３】
前記ガラスコーティング液が、オルガノポリシロキサンを含む主剤および硬化触媒液を少なくとも混合した混合液であって、
前記硬化触媒液が、珪素のアルコキシドまたは金属アルコキシドと、ホウ素イオンと、ハロゲンイオンまたはアンモニウム塩とを含むことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のヤーンチューブ。
【請求項４】
前記紙管表面には、硫酸紙が用いられていることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のヤーンチューブ。
【請求項５】
前記紙管表面には、水酸基を有する多糖類もしくはその誘導体またはポリビニルアルコールがコーティングされた上に、前記珪素化合物または金属化合物が形成されていることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のヤーンチューブ。
【請求項６】
テープ状の紙を複数層積層して形成される糸条巻き取り用のヤーンチューブにおいて、積層されている紙または紙の層間に、アルコキシドから合成された珪素化合物または金属化合物と紙とが混在する混在領域が設けられていることを特徴とするヤーンチューブ。
【請求項７】
前記混在領域は、オルガノポリシロキサンを含む主剤および硬化触媒液を少なくとも混合した混合液をヤーンチューブ端面から染み込ませて形成され、
前記硬化触媒が、珪素のアルコキシドまたは金属アルコキシドと、ホウ素イオンと、ハロゲンイオンまたはアンモニウム塩とを含むことを特徴とする、請求項６記載のヤーンチューブ。
【請求項８】
テープ状の紙を複数層積層して形成される糸条巻き取り用のヤーンチューブにおいて、紙管頭部端面に、アルコキシドから合成された珪素化合物または金属化合物が単体で存在するかまたは、紙と混在することにより硬化された硬化領域が設けられ、該硬化領域が研磨されていることを特徴とするヤーンチューブ。
【請求項９】
前記硬化領域は、紙管表面の端を曲げて形成された紙管頭部端面に設けられていることを特徴とする、請求項８記載のヤーンチューブ。
【請求項１０】
前記硬化領域が、オルガノポリシロキサンを含む主剤および硬化触媒液を少なくとも混合した混合液をヤーンチューブ端面から染み込ませて形成され、
前記硬化触媒液が珪素のアルコキシドまたは金属アルコキシドと、ホウ素イオンと、ハロゲンイオンまたはアンモニウム塩とを含むことを特徴とする、請求項８または請求項９記載のヤーンチューブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリウレタン弾性繊維やポリエステルやナイロンなどの糸条を巻き取る紙製のヤーンチューブに関し、特にテープ状の紙を積層してなる紙製のヤーンチューブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、ポリウレタン弾性繊維用ヤーンチューブの構成を示す斜視図である。ポリウレタン弾性繊維用ヤーンチューブ１には、その表面にポリウレタン弾性繊維を巻き取るときにポリウレタン弾性繊維の端部を把持するためのグルーブ（溝）２０が形成されている。
図２はポリウレタン弾性繊維用ヤーンチューブ１によりポリウレタン弾性繊維２００を巻き取っている様子を示している。
ポリウレタン弾性繊維用ヤーンチューブ１は、ポリウレタン弾性繊維２００を巻き取るために、製造時、ポリウレタン弾性繊維２００に塗布される紡糸油剤がポリウレタン弾性繊維用ヤーンチューブ１に浸透するのを防止する防油性が要求される場合がある。
例えば、ポリウレタン弾性繊維２００は、数百％も伸びるなど伸縮性に富んでいる。そのため、ポリウレタン弾性繊維２００には、巻取装置のガイドとポリウレタン弾性繊維２００との接触に起因する摩擦抵抗が変わる等の理由から、巻き取る際にポリウレタン弾性繊維２００が伸びてその性質が変化し、染色むらや糸接続ミスなどの不具合が発生し易いという特性がある。
そこで、ポリウレタン弾性繊維２００には、ガイドとの摩擦抵抗を一定に保つために、紡糸油剤が塗布される。
【０００３】
例えば図３に示すように、紙管１は、１枚の上貼紙２と、２枚のライナー３と、数枚の板紙４で構成されている。図２に示す紙管１の上貼紙２は、テープ状に加工されており、螺旋状に巻き付けられ、１周前または１周後に巻かれているテープ同士の繋ぎ目は突合せ５になっている。
なお、図４に示す紙管１Aのように、螺旋状に巻き付けられた上貼紙２の１周前または後に巻かれているテープ同士の繋ぎ目をオーバーラップ６にする場合もある。図４に示すオーバーラップ６は、テープ状の紙の端を削って重ね合わせているが、テープ状の紙の端を加工せずに単に重ね合わせる場合もある。
ところで、ポリウレタン弾性繊維２００を巻き取る弾性繊維用紙管１，１Aは、紙製であるため、上貼紙２に防油加工を施さなければ、紡糸油剤を吸うという性質がある。
従来のポリウレタン弾性繊維用ヤーンチューブ１，１Aには、防油のために、ポリ塩化ビニリデンのコーティングされた紙テープが紙管表面に巻かれたり、ポリエチレンテレフタレートフィルムやサランフィルムやセロハンフィルムが紙管表面に巻き付けられるなどの加工が施されている。あるいは、他の防油加工として、ポリウレタン弾性繊維用ヤーンチューブ１，１Aの製造工程における素管成型後に、所定の長さに素管を切断して上貼紙２にフッ素樹脂をコーティングし、さらに繊維を把持するためのグルーブを刃物で切り設ける場合がある。
例えば、実公平７−４８６２３号公報には、耐油性を向上させるため、ヤーンチューブにフッ素樹脂をコーティングしたものが開示されている（特許文献１）。
【０００４】
また、例えば特公平７−８８０８２号公報には、ヤーンチューブとして使用される紙製筒状体の端部形成方法が開示されている（特許文献２）。
特公平７−８８０８２号公報では、この紙製のボビンは、クラフト紙などの厚紙をマンドレル上に螺旋状に何層にも巻いて積層体とした紙筒から成るものである。したがって、単に所定の長さに輪切りにしたものをボビンとして使用すると、高速回転させた際の遠心力、空気抵抗などの影響や、紙の吸湿作用で、積層間の接着力の弱い部分に剥離が起り、ボビンないしコアの変形、強度低下などを起すと共に、前記剥離などの際に紙筒の材料である紙が細片となって飛散るという問題が指摘されている。
更に、ボビンないしコアが巻取り中に飛散った前記細片は、静電気や気流によって巻取られる糸やフィルムに付着すると、糸の染めむらや、フィルムのコーティングむらや、印刷むらを起すという問題の発生が指摘されている。
【０００５】
【特許文献１】
実公平７−４８６２３号公報
【特許文献２】
特公平７−８８０８２号公報
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のヤーンチューブは、例えばポリウレタン弾性繊維用ヤーンチューブ１，１Aで説明したような構成を有している。例えば、プラスチックフィルムで被膜されているポリウレタン弾性繊維用ヤーンチューブは、パルパーで解繊する場合に溶け難く、紙資源として再利用することが困難であるという問題があり、ポリ塩化ビニリデンやフッ素樹脂をコーティングする場合でも、焼却時にダイオキシンやフッ化水素などの有害物質を発生する可能性があるという問題がある。また、プラスチックスをコーティングされた紙テープを巻きつける場合には、図２に示すようなテープ状の上貼紙２の突合せ５や図３に示すようなオーバーラップ６の上貼紙２の端部から紡糸油剤が染み込むという第１の問題がある。
特に、ポリエステルなどの伸縮性の少ない糸条を巻き取るには、高速ワインダーにより、ヤーンチューブが数千ｒｐｍの回転数で回転するため、更には回転数の制御にフリクションローラーがヤーンチューブに接触する場合があるために、ヤーンチューブを構成する紙の剥離強度や接着強度などが弱いとヤーンチューブが遠心力により引き裂かれて飛散する（以下バーストという）可能性が出てくるという第２の問題がある。
また、パーシャルオリエンテッドヤーン（POY）やダイレクトスピンドロー（DSD）用のヤーンチューブでは、テープ状の紙を積層しているため、ヤーンチューブの頭部端面に凹凸ができていることから糸条が引っかかるなどの理由により、糸条の解じょ性を低下させるという第３の問題がある。
【０００７】
第１の発明に係るヤーンチューブは、第１の問題点を解消するためになされたものであり、使用後のヤーンチューブのリサイクルや焼却が容易に行えるようにすることを目的とする。
第２の発明に係るヤーンチューブは、第２の問題点を解消するためになされたものであり、ヤーンチューブ端部に起因するバーストを防止することを目的とする。
第３の発明に係るヤーンチューブは、第３の問題点を解消するためになされたものであり、ヤーンチューブ端部に糸条が触れてもスムーズな解除が行えるヤーンチューブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係るヤーンチューブは、紙管表面のうち少なくとも糸条を巻き取る領域に、アルコキシドから合成された珪素化合物または金属化合物が形成されているものである。
第１の発明のヤーンチューブにおいて、珪素化合物または金属化合物が、ガラスコーティング液をコーティングすることにより形成されたものであることが好ましい。
第１の発明のヤーンチューブにおいて、ガラスコーティング液が、オルガノポリシロキサンを含む主剤および、珪素のアルコキシドまたは金属アルコキシドと、ホウ素イオンと、ハロゲンイオンまたはアンモニウム塩とを含む硬化触媒液を少なくとも混合した混合液であることが好ましい。
第１の発明のヤーンチューブにおいて、紙管表面には、硫酸紙が用いられることが好ましい。
第１の発明のヤーンチューブにおいて、紙管表面には、水酸基を有する多糖類もしくはその誘導体またはポリビニルアルコールがコーティングされた上に、珪素化合物または金属化合物が形成されることが好ましい。
第２の発明に係るヤーンチューブは、テープ状の紙を複数層積層して形成される糸条巻き取り用のヤーンチューブにおいて、積層されている紙または紙の層間に、アルコキシドから合成された珪素化合物または金属化合物と紙とが混在する混在領域が設けられているものである。
第２の発明のヤーンチューブにおいて、混在領域は、オルガノポリシロキサンを含む主剤および、珪素のアルコキシドまたは金属アルコキシドと、ホウ素イオンと、ハロゲンイオンまたはアンモニウム塩とを含む硬化触媒液を少なくとも混合した混合液をヤーンチューブ端面から染み込ませて形成されることが好ましい。
第３の発明に係るヤーンチューブは、テープ状の紙を複数層積層して形成される糸条巻き取り用のヤーンチューブにおいて、紙管頭部端面に、アルコキシドから合成された珪素化合物または金属化合物が紙と混在することにより硬化された硬化領域が設けられ、該硬化領域が研磨されていることを特徴とするヤーンチューブ。
第３の発明のヤーンチューブにおいて、硬化領域は、紙管表面の端を曲げて形成された紙管頭部端面に設けられていることが好ましい。
第３の発明のヤーンチューブにおいて、硬化領域が、オルガノポリシロキサンを含む主剤および、珪素のアルコキシドまたは金属アルコキシドと、ホウ素イオンと、ハロゲンイオンまたはアンモニウム塩とを含む硬化触媒液を少なくとも混合した混合液をヤーンチューブ端面から染み込ませて形成されることが好ましい。
【発明の実施の形態】
【０００８】
（第１実施形態）
図５は、本発明によるヤーンチューブの製造工程を示す図である。
例えば、図１に示したヤーンチューブ１は、図５に示す素管１００を所定の長さに切断して形成される。
素管１００は、テープ状の上貼紙２やライナー３や板紙４がマンドレル３０で積層しつつ螺旋状に巻かれて形成されている。素管１００の外側には、パーチメント紙２A、いわゆる硫酸紙が用いられる。
板紙４には、例えば、0．5mmの厚みを有するものを8層用いる。
図３のポリウレタン弾性繊維用ヤーンチューブ１において、上貼紙２には、例えば、密度０．８５、坪量５７ｇ／ｍ２のパーチメント紙が用いられる。
【０００９】
図５に示すパーチメント紙２Aには、螺旋状に巻かれるテープ状の段階からヤーンチューブとしての形状に加工されグルーブが形成された段階のいずれかで、オルガノポリシロキサンを含む主剤と珪素のアルコキシドとホウ素イオンとハロゲンを含む硬化触媒液とを含む混合液がコーティングされる。または、オルガノポリシロキサンを含む主剤と金属アルコキシドとホウ素イオンとハロゲンを含む硬化触媒液とを含む混合液がコーティングされる。
混合液としては特許第３０２０９３４号公報、特許第３０４８５６１号公報に記載されているものがあり、オルガノポリシロキサンとしては、例えばメチル基もしくはフェニル基を有するものが用いられる。
金属アルコキシドとしては、Ti(チタン)、Sn(スズ)を含むものやZn(亜鉛)やAl(アルミニウム)を含むものがあり、珪素のアルコキシドとしては、例えばテトラエトキシシランがある。
ホウ素イオン生成物質としては、トリエトキシボラン(B(Et)3)などがある。
アンモニウム塩としては、塩化アンモニウム(NH4Cｌ)などがある。アンモニウム塩の代わりに用いるフッ素化合物としては、フッ化ナトリウム(NaF)などがある。
【００１０】
また、パーチメント紙２Aを混合液に浸してディップコーティングしても良い。
混合液は、イソプロピルアルコールを主溶媒として使用することが好ましい。
予めパーチメント紙２Aに混合液をコーティングしたり、含浸（ディップコーティング）したりする場合には、パーチメント紙２Aの下層の紙への接着力を確保するために、混合液が乾燥する前に、接着剤をパーチメント紙２Aの裏側に塗布する。
【００１１】
マンドレル３０で、螺旋状に巻かれるパーチメント紙２Aにコーティングしつつ素管１００を巻く場合には、パーチメント紙２Aはベルト３４を過ぎた当りから巻き始め、ベルト３４により表面に傷が付かないようにする。
【００１２】
パーチメント紙２Aには、耐油性を向上させると同時に表面を平滑化するため水酸基を有する多糖類もしくはその誘導体またはポリビニルアルコールを水やアルコールなどの溶媒に溶かしてコーティングすることができる。耐油性を向上させるため、多糖類としては、工業用ガムや変成セルロースがあり、水溶性のリン酸化ガーガムやアルギン酸ナトリウム、アルコールに可溶なヒドロキシプロピルセルロースなどがある。
多糖類もしくはその誘導体またはポリビニルアルコールを水やアルコールなどの溶媒に溶かしてコーティングすることにより表面の凹凸を少なくして表面の平滑性を向上させることができる。
多糖類もしくはその誘導体またはポリビニルアルコールの水酸基がアルコキシドの反応に係わることにより、水やアルコールに対する溶解度が低下して、水あるいは溶剤に対して溶解し難くなり、用途が広がる。
【００１３】
（第２実施形態）
図６は、第２実施形態によるヤーンチューブの斜視図である。
ヤーンチューブ１Bの端部を拡大すると、図７に示すように、ヤーンチューブ１Bの表面のパーチメント紙２Aに、水に溶けるがアルコールに難溶な樹脂、例えばポリビニルアルコールを用いて成型した後、その表面からオルガノポリシロキサンを含む主剤と珪素のアルコキシドとホウ素イオンとハロゲンを含む硬化触媒液とを含む混合液でコーティングする。パーチメント紙２Aの表面付近にポリシロキサンを多く含む領域５０が形成される。
ポリビニルアルコールには、多数の水酸基があるが、例えば温度を掛けてコーティングすることにより、混合液中のオルガノポリシロキサントと水酸基を反応を促進させ、ポリビニルアルコールだけを用いる場合に比べ耐水性を向上させることができる。
【００１４】
（第３実施形態）
図８は、第３実施形態によるヤーンチューブの製造工程の一部を示す工程図である。
図８に示すように、ヤーンチューブ１Cの端部に、オルガノポリシロキサンを含む主剤と珪素のアルコキシドとホウ素イオンとハロゲンを含む硬化触媒液とを含む混合液４０に含浸することにより、端部にオルガノポリシロキサンと紙とが混在する混合領域６０を形成する。
混合領域６０を形成することにより、端部の剥離強度を向上させることができる。
ただし、混合領域６０の密度を大きくしすぎると、ヤーンチューブ１Cを回転する際の遠心力が大きくなるので、多量に染み込ませ過ぎないようにすることが重要である。
ヤーンチューブ１Cの端部は、図９に示すように金型６１を押し当てて成形および研摩とともに、ヤーンチューブ１Cの全長を所定の仕様範囲に揃えられる。このとき、端部に混合領域６０が形成されているので、湿度変化に対する寸法安定性が向上する。
【００１５】
（第４実施形態）
図１０は、第４実施形態によるヤーンチューブの製造工程の一部を示す工程図である。
図１０に示すヤーンチューブ１Dの端部は、中グリを行った後、先端を曲げることにより、もともと表面に形成されていたパーチメント紙２Aを端部に移動させる加工が施されている。
このような加工の施されたヤーンチューブ１Dの端部をオルガノポリシロキサンを含む主剤と珪素のアルコキシドとホウ素イオンとハロゲンを含む硬化触媒液とを含む混合液に含浸して、硬化領域７０を形成する。
硬化領域７０を形成することにより、加熱した金型７１を端部に押し当てて回転させ、端部の成型を行うと同時に研磨を行う際、ヤーンチューブ１Dの端部の磨耗量が減少するため、より精度の良い研磨を行うことが可能になる。
また、紙粉の発生を抑えることができる。
なお、上記各実施形態では、オルガノポリシロキサンを含む主剤と珪素のアルコキシドとホウ素イオンとハロゲンを含む硬化触媒液とを含む混合液を用いたが、一般的なゾルゲル法によるガラスコーティングを行っても良い。即ち、アルコキシシランをアルコール溶媒中で触媒と水の存在下加水分解を起こさせてガラスの形成を行う方法でも、珪素化合物を形成できる。また、アルコキシシランに代えて他の金属アルコキシドを用いることにより、金属化合物を形成しても良い。
【発明の効果】
請求項１記載の発明のヤーンチューブによれば、珪素化合物あるいは金属化合物により耐油性や表面の剛性を向上させられるなど、ヤーンチューブのリユース性やリサイクル性を向上させることができるという効果がある。
請求項２記載の発明のヤーンチューブによれば、ガラスコーティングにより表面に近い領域のみを改質ことができ、少ない量で効果を得ることができ、リサイクルが容易になるという効果がある。
請求項３記載の発明のヤーンチューブによれば、紙の水酸基によって水分を含まないでもオルガノポリシロキサンと珪素のアルコキシドまたは金属アルコキシドの反応を進めることができ、紙と珪素化合物または金属化合物との化合物を形成することができ、紙に水分を含ませないでも済むことからヤーンチューブの表面性を変化させずに表面の形成を行うことができるという効果がある。
請求項４記載の発明のヤーンチューブによれば、硫酸紙と珪素化合物または金属化合物との複合によりさらに耐油性を向上させることができるという効果がある。
請求項５記載の発明のヤーンチューブによれば、多糖類もしくはその誘導体またはポリビニルアルコールと、珪素化合物または金属化合物との結合により表面に水酸基の少ない領域が形成され、多糖類もしくはその誘導体またはポリビニルアルコールの水やアルコールに対する耐性を向上させることができるという効果がある。
請求項６記載の発明のヤーンチューブによれば、アルコキシドが紙のマトリックス中に分布して珪素化合物または金属化合物を形成して、特に紙の層間あるいは紙の剥離し易い部位において、紙の剥離強度を補強することができ、ヤーンチューブのバーストを防止することができるという効果がある。
請求項７記載の発明のヤーンチューブによれば、水の添加が少ない分だけ紙の水酸基が加水分解に寄与し、紙と珪素化合物または金属化合物との結合、あるいは紙とオルガノポリシロキサンの結合を増やして紙の持つ剥離強度をさらに向上させることができるという効果がある。
請求項８記載の発明のヤーンチューブによれば、硬化領域においてヤーンチューブの端部が硬化しているため、研磨後における表面の平滑性を向上できるという効果がある。
請求項９記載の発明のヤーンチューブによれば、紙管表面の粗さが切断直後の端面より小さいので、端部の平滑性をより向上させることができるという効果がある。
請求項１０記載の発明のヤーンチューブによれば、水の添加が少ない分だけ紙の水酸基が加水分解に寄与し、紙と珪素化合物または金属化合物との結合、あるいは紙とオルガノポリシロキサンの結合を増やして紙の持つ強度をさらに向上させて研磨後の平滑性を更に向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】ポリウレタン弾性繊維用ヤーンチューブの構成の一例を模式的に示した斜視図である。
【図２】ポリウレタン弾性繊維用ヤーンチューブにポリウレタン弾性繊維を巻き取る様子を示す側面図である。
【図３】ポリウレタン弾性繊維用ヤーンチューブの原紙構成分を示す部分断面図である。
【図４】他のポリウレタン弾性繊維用ヤーンチューブの原紙構成分を示す部分断面図である。
【図５】ポリウレタン弾性繊維用ヤーンチューブの製造方法を示す工程図である。
【図６】POY用ヤーンチューブの形状の一例を示す斜視図である。
【図７】図６のX領域を拡大した側面図である。
【図８】第３実施形態によるヤーンチューブの製造方法を示す工程図である。
【図９】第３実施形態によるヤーンチューブの製造方法を示す工程図である。
【図１０】第３実施形態によるヤーンチューブの製造方法を示す工程図である。
【符号の説明】
1，１Ａ〜１D  ヤーンチューブ、２A  パーチメント紙、３，５  ライナー、４  板紙、６０  混合領域、７０  硬化領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004203517.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004203517.tif 000011
【図１０】
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