(57)【要約】【課題】耐摩耗性が向上し、製織性に優れたモノフィラメントを製造すること。【解決手段】モノフィラメント表面全体にシラン系コート剤を塗布し、該シラン系コート剤を触媒（反応促進剤）の作用で硬化・固化させる処理により、モノフィラメント表面にコート層を形成させる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成繊維からなる繊度が５ｄｔｅｘ〜７０，０００ｄｔｅｘのモノフィラメントであって、その表面全体に、下記式１で示される化合物を主成分とするシラン系コート剤が塗布され、かつ該シラン系コート剤が触媒（反応促進剤）の作用で硬化・固化されており、さらに硬化・固化後のコート剤のモノフィラメントに対する付着量が１〜１００重量％の範囲にあることを特徴とする耐摩耗性モノフィラメント。
【化１】
2005273066.tif 000010
（式１において、Ｒ1,Ｒ2,Ｒ3およびＲ4はそれぞれ同一または異なり、水素原子または炭素数が１〜４のアルキル基であり、ｎは２〜１０の数を示す。）
【請求項２】
モノフィラメントがパラ系芳香族ポリアミド繊維、ポリアリレート繊維、ポリベンザゾール繊維、ポリエステル繊維、脂肪族ポリアミド繊維、ポリケトン繊維、ポリエチレン繊維、またはポリビニルアルコール繊維である請求項１記載の耐摩耗性モノフィラメント。
【請求項３】
合成繊維からなる繊度が５ｄｔｅｘ〜７０，０００ｄｔｅｘのモノフィラメントの表面全体に、請求項１記載の式１で示される化合物を主成分とするシラン系コート剤を塗布し、該シラン系コート剤の触媒（反応促進剤）の存在下に、温度１００〜２００℃で５〜６０分間、乾燥・熱処理して、該コート剤を硬化・固化させ、硬化・固化後のコート剤のモノフィラメントに対する付着量を１〜１００重量％の範囲になすことを特徴とする耐摩耗性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、耐摩耗性が向上し、製織性に優れたモノフィラメントおよびその製造方法に関する。さらに詳しくは、モノフィラメントにある特定のシラン系コート剤を塗布し、触媒（反応促進剤、以下単に「触媒」ともいう）の作用で硬化・固化させて、表面全体にコート層を形成させた耐摩耗性、製織性に優れたモノフィラメントおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モノフィラメントは、製織し高精度織物としてスクリーン紗や各種フィルターなどの用途に利用されている。一般に、このような用途において、汎用的なものについてはポリアミドやポリエステル、ステンレス細線などが使われているが、より高い寸法精度や耐久性が要求されるスクリーン紗用途、またより過酷な条件で使用されるフィルター用途においては、高い耐熱性や耐薬品性、寸法安定性などが要求されるため、上記のような素材ではこれらの特性を十分に満足させることができない。そのため、このような用途には、高い機械的物性を有し、さらに耐熱性や耐薬品性に優れたパラ系芳香族ポリアミド繊維やポリアリレート繊維などの高強力高弾性率繊維からなるモノフィラメントが使用される。
しかしながら、一般にこのような高強力高弾性率繊維は、分子鎖が繊維軸方向に高度に配向しているために、繊維軸に対して垂直な力に対しては非常に弱く、摩擦などにより繊維が容易にフィブリル化するという欠点がある。そのため、このようなモノフィラメントを製織する際には、経糸と緯糸との摩擦や筬との摩擦により摩耗し、フィブリルやスカムが発生しやすいという問題があった。
【０００３】
そこで、このような欠点を克服するために、特許文献１（特開平８−２６０２４９号公報）には、芯成分が芳香族ポリエステル、鞘成分が屈曲性熱可塑性高分子からなる海成分と芳香族ポリエステルからなる島成分で構成された海島構造である芯鞘構造の複合繊維が開示されている。この方法では、繊維表面のほとんどが屈曲性熱可塑性高分子であるため、優れた耐摩耗性を有しており、また鞘成分に芯成分と同じ芳香族ポリエステルを含んでいるため、芯鞘間での剥離も生じにくい。しかし、かかる方法では、既存の装置をそのまま使用することができず、特殊な紡糸設備を設置するための新たな設備投資が必要となる。
また、鞘成分のマトリックスは熱可塑性高分子であることから、芯成分ほどの機械的物性や耐熱性を有しておらず、そのため芯成分の特性を十分に発揮させることができない。
【０００４】
また、特許文献２（特開平１１−２６９７３７号公報）には、高強力繊維にポリシロキサンおよび／またはフッ素系樹脂を被覆したモノフィラメントが開示されている。この方法では、簡便な処理により樹脂をモノフィラメントの表面に付着させることができ、さらにその樹脂が耐摩耗性に優れるため、製織性が向上することも期待できる。しかし、この報告の中では、ポリシロキサンの最適な重合度や分子構造に対する検討が十分に行われておらず、さらにすでに重合済みのポリシロキサンを付着させているため、十分な強度を持った樹脂層が得られていないことが考えられる。また、金属触媒の添加により架橋反応を起こさせる方法についても報告されているが、架橋度に対する十分な検討が行われておらず、必ずしも最適な樹脂層が付着していないことが考えられる。一方、フッ素樹脂を被覆した場合、フッ素系樹脂の特性を十分に発揮させるためには、３５０℃以上の温度で焼成を行わなければならず、その際にモノフィラメントの劣化が起こる可能性がある。さらに、フッ素系樹脂は表面張力が低いため、乳剤との接着性が悪くなり印刷用スクリーン紗には不適である。
このように、従来の方法では、フィブリル化が起こりやすい繊維に対し、簡便な処理により効率的に耐摩耗性を向上せしめるような方法は知られておらず、かかるモノフィラメントの処理方法が強く求められていた。
【０００５】
【特許文献１】特開平０８−２６０２４９号公報
【特許文献２】特開平１１−２６９７３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、耐摩耗性が向上し、製織性に優れたモノフィラメントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、合成繊維からなる繊度が５ｄｔｅｘ〜７０，０００ｄｔｅｘのモノフィラメントであって、その表面全体に、下記式１で示される化合物を主成分とするシラン系コート剤が塗布され、かつ該シラン系コート剤が触媒の作用で硬化・固化されており、さらに硬化・固化後のコート剤のモノフィラメントに対する付着量が１〜１００重量％の範囲にあることを特徴とする耐摩耗性モノフィラメントに関する。
【０００８】
【化２】
2005273066.tif 000002
【０００９】
（式１において、Ｒ1,Ｒ2,Ｒ3およびＲ4はそれぞれ同一または異なり、水素原子または炭素数が１〜４のアルキル基であり、ｎは２〜１０の数を示す。）
また、本発明は、合成繊維からなる繊度が５ｄｔｅｘ〜７０，０００ｄｔｅｘのモノフィラメントの表面全体に、上記式１で示される化合物を主成分とするシラン系コート剤を塗布し、該シラン系コート剤の触媒の存在下に、温度１００〜２００℃で５〜６０分間、乾燥・熱処理して、該コート剤を硬化・固化させ、硬化・固化後のコート剤のモノフィラメントに対する付着量を１〜１００重量％の範囲になすことを特徴とする耐摩耗性モノフィラメントの処理方法に関する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、モノフィラメント表面全体をシラン系コート剤で処理し、コート層を形成させることにより、耐摩耗性が向上し、製織性に優れたモノフィラメントが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に使用する合成繊維からなるモノフィラメントは特に限定されず、例えばパラ系芳香族ポリアミド繊維、ポリアリレート繊維、ポリベンザゾール繊維、ポリエステル繊維、脂肪族ポリアミド繊維、ポリケトン繊維、ポリエチレン繊維、ポリビニルアルコール繊維などいかなる有機繊維のモノフィラメントにも適用できるが、その中でも高強力高弾性率繊維でフィブリル化しやすいパラ系芳香族ポリアミド繊維やポリアリレート繊維、ポリベンザゾール繊維のモノフィラメントを用いた場合においては特に顕著な効果が見られる。
【００１２】
このうち、芳香族ポリアミド繊維とは、ポリアミドを構成する繰り返し単位の８０モル％以上、好ましくは９０モル％以上が、下記式（１）で表される芳香族ホモポリアミド、または、芳香族コポリアミドからなる繊維である。ここで、Ａｒ1，Ａｒ2は、芳香族基を表し、なかでも下記式（２）から選ばれた同一の、または、相異なる芳香族基からなるものが好ましい。ただし、芳香族基の水素原子は、ハロゲン原子、低級アルキル基、フェニル基などで置換されていてもよい。
−ＮＨＡｒ1−ＮＨＣＯ−Ａｒ2−ＣＯ−    ………（１）
【００１３】
【化３】
2005273066.tif 000003
【００１４】
このような芳香族ポリアミド繊維の製造方法や繊維特性については、例えば、英国特許第１５０１９４８号公報、米国特許第３７３３９６４号明細書、同第３７６７７５６号明細書、同第３８６９４２９号明細書、特開昭４９−１００３２２号公報、特開昭４７−１０８６３号公報、特開昭５８−１４４１５２号公報、特開平４−６５５１３号公報などに記載されているものが使用できる。
【００１５】
また、該芳香族ポリアミド繊維の中で耐熱性の優れたものとして、本発明に用いられるパラ型芳香族ポリアミド繊維が挙げられるが、これは上記芳香族ポリアミドの延鎖結合が共軸または平行で、かつ、反対方向に向いているポリアミドからなる繊維であり、例えば、上記Ａｒ1、Ａｒ2の８０モル％以上がパラ配位の芳香族基である繊維が例示される。
【００１６】
パラ系芳香族ポリアミド繊維は、具体的には、ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維［例えば、帝人トワロン(株)製、「トワロン」］、コポリパラフェニレン・３，４’−オキシジフェニレン・テレフタルアミド繊維［例えば、帝人テクノプロダクツ(株)製、「テクノーラ」］などが例示される。
【００１７】
また、上記ポリアリレート繊維としては全芳香族ポリエステル、またポリベンザゾール繊維としてはポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール、ポリパラフェニレンベンゾビスチアゾールなどをそれぞれ挙げることができる。
【００１８】
本発明に使用するモノフィラメントの繊度は、５ｄｔｅｘ〜７０，０００ｄｔｅｘ、好ましくは７ｄｔｅｘ〜１０，０００ｄｔｅｘ、さらに好ましくは１０ｄｔｅｘ〜５，０００ｄｔｅｘのモノフィラメントである。モノフィラメントの繊度が５ｄｔｅｘ未満の場合、シラン系コート剤の処理により耐摩耗性の向上は見られるものの、繊維自体の破断強度が小さいために製織時に糸切れが起こる可能性がある。一方、７０，０００ｄｔｅｘを超える場合、繊度が大きすぎるために製織が困難となる。しかし、製織を行わず、ただモノフィラメントの耐摩耗性を向上させることを目的とする場合においては、上記の範囲外の繊度のモノフィラメントを処理しても差し支えない。
【００１９】
本発明で規定するモノフィラメントとは、１本のフィラメントからなる長繊維であり、断面形状や繊維物性、微細構造、ポリマー性状（末端カルボキシル基濃度、分子量など）、ポリマー中の添加剤の有無などには、なんら限定を受けるものではない。
【００２０】
本発明の耐摩耗性モノフィラメントは、上記モノフィラメントの表面に、上記式１で示される化合物を主成分とするシラン系コート剤が塗布され、触媒の作用で硬化・固化させて、表面形成されていることを特徴とする。
式１におけるＲ1,Ｒ2,Ｒ3およびＲ4は、それぞれ同一または異なっても良い、水素原子または炭素数が１〜４のアルキル基であり、ｎは２〜１０の数である。
【００２１】
式１の化合物をモノフィラメントの表面に塗布することにより、モノフィラメントの柔軟性が維持されるとともに、耐摩耗性、製織性が向上するほか、撥水性、耐熱性が向上する。このように、本発明は、上記目的を達成するため、式１で示される化合物を使用することに特徴を有する。
【００２２】
かかる化合物は、単量体（例えば、メチルトリメトキシシラン）を縮合することにより得ることができる。主鎖の繰り返しがｎ＝２〜１０であるのは、ｎ＝１、すなわち単量体を用いると、ポリマー化に時間が掛かかり、短時間で十分な強度を持ったコート膜を製造することが困難となり、得られるモノフィラメントの耐摩耗性や製織性が向上しないからである。しかしながら、ｎが１１以上となると、逆に、繊維に塗布したときに、繊維上でのポリマー化のためのアルコキシ基などの数が不足して、十分な強度を持ったコート膜を製造することが困難になる。その場合にも最終的に十分な耐摩耗性や製織性が得られない。したがって、本発明において、ｎ＝２〜１０、中でもｎ＝２〜８の縮合体である。
【００２３】
なお、一般に単量体から式１のような縮合体を合成する場合、その重合度を正確に制御することは、技術的にいって、事実上不可能である。したがって、本発明でｎ＝２〜１０、好ましくはｎ＝２〜８のものを使用するとの意味は、重合度の分布から見て、主としてｎが２〜１０、好ましくは主として２〜８のものが含まれているようなコート剤を使用することに他ならず、例えばｎが１１以上である化合物が含まれていたとしても、差し支えない。
【００２４】
式１で示される化合物としては、具体的に、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、エチルトリプロポキシシランなどの縮合体を例示できる。なお、式１の化合物は、かかる単量体の１種類のみを縮合したものであっても、また上記例示した単量体の２種類以上を縮合したものであっても良い。
【００２５】
なお、式１の化合物における加水分解不可能な置換基（Ｒ4）の第一義的な役割は、コート膜に柔軟性を与えることにあるが、同時にコート膜に製織性、さらには撥水性を付与するためには、Ｒ4はアルキル基とすることが好ましい。
一般に有機性置換基は、炭素数が増えるほど、有機性すなわち撥水性が増加するが、炭素数があまり大きくなると、立体障害によりコート膜内に歪が生じて膜の強度低下の原因となる。したがって、アルキル基の炭素数や式１の化合物（縮合体）を構成する各単量体の種類・量は、予備的な製造試験を行うなどして決定することが好ましい。
【００２６】
本発明では、式１の化合物に加え、下記式２の化合物（以下「化合物２」ともいう）および／または下記式３の化合物（以下「化合物３」ともいう）を含むコート剤を用いることができる。
【００２７】
【化４】
2005273066.tif 000004
【００２８】
（式２において、Ｒ5，Ｒ6およびＲ7はそれぞれ同一または異なり、水素原子、アルキル基またはアルケニル基であり、Ｒ8はその分子内にエポキシ基またはグリシジル基を含んでいても良い、アルキル基、アルケニル基またはフェニル基である。）
【００２９】
【化５】
2005273066.tif 000005
【００３０】
（式３において、Ｒ9およびＲ11はそれぞれ同一または異なった、水素原子、アルキル基またはアルケニル基であり、Ｒ10およびＲ12はその分子内にエポキシ基またはグリシジル基を含んでいても良い、アルキル基、アルケニル基またはフェニル基である。）
【００３１】
ここで、式２の化合物は、かかる単量体の２種以上であっても良い。また、式２の化合物は、かかる単量体の１種または２種以上を縮合した、２分子以上の縮合体であっても良い。ただし、式１に示す化合物は除く。
【００３２】
本発明では、式１の化合物に加え、上記式２の化合物を含むコート剤を使用することにより、これを使用せずに製造したモノフィラメントに比べて、式２の化合物が有する有機性などの性質を新たに付与できる。このため、本発明のモノフィラメントの製織性を大きく向上させる効果を付与することができる。かかる目的で加えられる式２の化合物は、４個の置換基のうち、３個が加水分解可能な置換基であり、残り１個が加水分解不可能な置換基から成り立つ化合物である。
式２において、Ｒ5,Ｒ6およびＲ7は、それぞれ同一または異なっていても良い、水素原子または炭素数１〜１０のアルキル基もしくはアルケニル基であり、Ｒ8は、その分子内にエポキシ基またはグリシジル基を含んでいても良い、炭素数が１〜１０のアルキル基、アルケニル基またはフェニル基である。
【００３３】
式２で示される化合物としては、具体的に、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、γ-（メタクリロキシプロピル）トリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリメトキシシラン、β-（３、４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、γ−（メタクリロキシプロピル）トリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリス（βメトキシエトキシ）シランなどの単量体や、ビニルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、γ-（メタクリロキシプロピル）トリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリメトキシシラン、β-（３、４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、γ−（メタクリロキシプロピル）トリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリス（βメトキシエトキシ）シランなどの２〜１０分子程度の縮合体を例示できる。
【００３４】
また、本発明では、式１の化合物を含むコート剤に加え、また、式１の化合物および式２の化合物の両方を含むコート剤に加え、さらに、上記式３の化合物を添加したコート剤を使用することによって、これを使用せずに製造したモノフィラメントに比べて、式３の化合物が有する有機性などの性質を新たに付与したり、または、有機性などの性質を増加することが可能である。このため、得られるモノフィラメントの柔軟性や製織性を大きく向上させる効果を付与することができる。
【００３５】
式３の化合物は、４個の置換基のうち、２個が加水分解可能な置換基であり、他の２個が加水分解不可能な置換基から成り立つ化合物である。式３において、Ｒ9およびＲ11は、それぞれ同一または異なっていても良い、水素原子または炭素数１〜１０のアルキル基もしくはアルケニル基であり、または、Ｒ9ＯおよびＲ11ＯとＳｉとの結合はシロキサン結合であり、Ｒ10およびＲ12は、その分子内にエポキシ基またはグリシジル基を含んでいても良い、炭素数が１〜１０のアルキル基、アルケニル基またはフェニル基である。
【００３６】
式３で示される化合物としては、具体的に、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、メチルビニルジメトキシシラン、メチルビニルジエトキシシランなどや、これらの２〜１０分子程度の縮合体を例示できる。なお、式３の化合物は、かかる単量体の２種以上であっても良く、また２分子以上の縮合体を使用する場合にも、かかる単量体の２種以上の縮合体であっても良い。
【００３７】
上記したような、式２の化合物または式３の化合物のいずれかをコート剤に添加することで、得られるモノフィラメントの柔軟性や製織性を向上増加させることができるが、式２および式３の化合物の両者をコート剤に添加すれば、コート膜の有機性をさらに向上させ、結果的にモノフィラメントの柔軟性や製織性などをさらに向上できる。
【００３８】
式２の化合物および／または式３の化合物は、コート剤の主成分である、上記式１で示される化合物に対し、一般的には総量が５０重量％を超えない範囲にてコート剤に添加することが好ましい。両者（化合物２〜３）の合計添加量がこの範囲を超えると、コート剤をモノフィラメントに塗布したときに、主成分である式１の化合物との間でうまく結合せず、コート膜の強度が不十分となる可能性があるからである。したがって、実際に式２の化合物および／または式３の化合物を添加する場合には、添加量に依存してコート膜の強度が低下することを想定し、本明細書の実施例を参照しつつ、予備的な製造試験を行うなどして、目的を達成し得る添加量の範囲を明らかにしたうえで、添加を最小限に抑えるようにすることが好ましい。
【００３９】
なお、式２の化合物および式３の化合物における加水分解不可能な置換基（Ｒ8,Ｒ10、Ｒ12）の第一義的な役割は、コート膜に柔軟性を与えることにあるが、これらはアルキル基などの有機性置換であるため、同時にコート膜に柔軟性や製織性を付与する役割をも果たす。一般に、有機性置換基は、炭素数が増えるほど、有機性、すなわち撥水性が増加するが、炭素数があまり大きくなると、立体障害によりコート膜内に歪が生じて膜の強度低下の原因となる。したがって、有機性置換基の炭素数や式２および／または式３の化合物（縮合体を含む）を構成する各単量体の種類・量は、本明細書の実施例などを参照しつつ、予備的な製造試験を行うなどして決定することが好ましい。
【００４０】
ところで、耐熱性があり強力の強いシロキサン結合は、一方でいわゆる「硬い」結合でもある。その結合の強さが繊維に耐摩耗性を与えることになる。しかしながら、繊維は、通常、柔軟性を有する必要があり、コート素材には、時としてその素材である繊維と同様な柔軟性が求められる。
従来から一般に用いられているゾル・ゲルコート剤は、出発原料にテトラアルコキシシラン［Ｓｉ（ＯＲ）4］やそのオリゴマー体が用いられる。このものを完全に加水分解反応[下記反応式１における（１）〜（３）]させてコート膜を形成させると、ケイ素原子の４個の結合全てが硬いシロキサン結合のネットワークを形成し、セラミックと同様に硬いが、しかし、柔軟性に欠けた脆い膜となってしまうため、繊維などの柔軟性を生かしたモノフィラメントを製造することは事実上不可能であった。
しかしながら、本発明は、ケイ素原子の４個の置換基のうち、１個が加水分解されない式１の化合物をコート剤の主成分に用いることで、この課題を解決したものである。また、本発明では、加水分解されない置換基を１個または２個有する式２の化合物と式３の化合物をコート剤に添加することにより、さらに柔軟性や撥水性さらには製織性を増すことが可能となる。
【００４１】
以上の式１で示される化合物（化合物２〜３を含む、以下同じ）を硬化・固化させる触媒としては、一般に用いられている触媒が特別の制限なしに使用可能である。例えば、酸触媒であれば、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸、ギ酸または酢酸などを例示できる。塩基触媒であれば、アンモニア、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化２−ヒドロキシエチルトリメチルアンモニウム、エタノールアミン、ジエタノールアミンまたはトリエタノールアミンなどが例示できる。これら通常の触媒を用いる場合は、式１の化合物（化合物２〜３を含む）を硬化・固化させるため、反応水を共存させる。
【００４２】
本発明にて塗布するコート剤は、このように、式１の化合物（化合物２〜３を含む）、触媒および必要に応じて反応水を含むものである。コート剤は、通常、使用する場合には特に問題は生じないが、これを長期保存する場合、反応水によってコート剤がゲル化し易い、という課題を生じる。これを解決するためには、上記したような通常の触媒ではなく、触媒として加水分解可能な有機金属化合物を用いると良い。加水分解可能な有機金属化合物を使用すれば、反応水を共存させる必要はなくなり、長期保存安定性のため好ましくなる。
【００４３】
有機金属化合物を式１の化合物（化合物２〜３を含む）と混合してコート剤とし、これを繊維に塗布すると、繊維上の水分または空気中の水分（湿気）を吸い、有機金属化合物が自ら加水分解するが、このとき、式１の化合物とネットワークを形成し、式１の化合物（化合物２〜３を含む）が硬化・固化する。そのため、例えば、平衡水分率の比較的高い芳香族ポリアミド繊維に処理を行なう際には、繊維の水分で有機金属化合物の加水分解を起こし、式１の化合物を硬化・固化するため、有機金属化合物が加水分解の際に必要な水分が芳香族ポリアミド繊維から取り出されるとともに、繊維表面全体が均一に撥水性のネットワークを形成し、それ以上、吸水・吸湿することがなくなる。このようにして、繊維の低水分率化が可能となる。
【００４４】
本発明において好ましく用いられる有機金属化合物としては、例えばチタン、ジルコニウム、アルミニウムまたはスズを含むものを例示できる。より具体的には、テトラプロポキシチタネート、テトラブトキシチタネート、テトラプロポキシジルコネート、テトラブトキシジルコネート、トリプロポキシアルミネート、アルミニウムアセチルアセトナート、ジブチルスズジアセテートまたはジブチルスズジラウレートなどを例示できる。
【００４５】
以上の触媒（有機金属化合物など）の使用量は、式１で表される化合物（化合物２〜３を含む）１００重量部に対し、通常、１〜３０重量部、好ましくは４〜１０重量部である。
【００４６】
また、本発明において、塗布するコート剤には、式１の化合物（化合物２〜３を含む）と触媒を均一に混合させるため、有機溶剤を添加することができる。この目的で使用される有機溶剤としては、アルコール類を例示できる。より具体的には、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ペンタノールまたはヘキサノールなどを例示できる。また、その添加量を制御することによって、コート剤の粘度や乾燥速度の調整も可能である。
【００４７】
このような調整の目的では、特に、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのグリコール類、メトキシエタノール、プロポキシエタノール、ブトキシエタノール、メトキシプロパノール、エトキシプロパノール、プロポキシプロパノールまたはブトキシプロパノールなどのセルソルブ類などの粘度や沸点の高い有機溶剤を単独または２種以上混合して使用することが好ましい。むろん、上記粘度や沸点の高い有機溶媒の１種以上と共に、上記アルコール類を同時に添加しても良い。なお、コート剤の粘度や乾燥速度の調整を目的とする場合は、上記有機溶媒のみならず、界面活性剤によっても同様の効果を達成することができる。
【００４８】
特に、上記したグリコール類やセルソルブ類は、その分子内に水酸基を有しているため、式１の化合物（化合物２〜３を含む）の縮合反応によって形成されるシロキサン結合のネットワーク内に導入されることがある。グリコール類やセルソルブ類は有機性を有しているため、これが導入されることにより、得られるコート膜の有機性が増す、すなわちコートされたモノフィラメントの有機性が増すことになる。また、コート膜の有機性が増すことにより、モノフィラメント表面の柔軟性、製織性、撥水性が向上する。
【００４９】
また、本発明のコート剤（後記する添加剤含有を含む）の固形分濃度は、通常、１０〜９０重量％、好ましくは２０〜６０重量％である。
【００５０】
なお、本発明のコート剤には、顔料、難燃剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、安定剤、充填剤、潤滑剤、硬化剤、消泡剤、防カビ剤などの添加剤を配合することができる。
これらの添加剤は、１種単独で使用することも、また２種以上を併用することもできる。
【００５１】
本発明の耐摩耗性モノフィラメントは、合成繊維、例えばパラ系芳香族ポリアミド繊維などのモノフィラメントの表面に本発明のコート剤を塗布されてなり、かつ該シラン系コート剤が触媒の作用により硬化・固化されているものである。
具体的な塗布の方法は、特に制限されないが、例えば、コート剤にモノフィラメントを浸漬したり、コート剤をモノフィラメントに塗りつけたり、あるいはコート剤をモノフィラメントに吹き付けたりすることにより行い得る。しかしながら、汎用的には、合成繊維からなるモノフィラメントを紡糸および／または延伸する際、いわゆる原糸製造時にオイリングローラなどを用いてコート剤を付与するか、あるいは、製糸され、一旦巻き取られたモノフィラメントをオイリングローラなどを用いて、本発明のコート剤を付与したり、ガイドローラー等を用いてモノフィラメントをコート剤の入った浴に浸漬させるなど、連続的に処理する方法が好ましい。
【００５２】
モノフィラメントにコート剤を塗布後、乾燥・熱処理を施し、該コート剤を硬化・固化させる。
この硬化・固化のための乾燥・熱処理条件は、通常、温度１００〜２００℃、好ましくは１２０〜１６０℃、時間５〜６０分、好ましくは１０〜３０分である。
【００５３】
このようにして得られる本発明の耐摩耗性モノフィラメントにおいて、本発明のコート剤の付与量は、モノフィラメント重量に対して１重量％〜１００重量％、好ましくは５重量％〜８０重量％、さらに好ましくは１０重量％〜５０重量％である。付着量が１重量％未満の場合、モノフィラメント表面全体にコート層を付与することが難しいばかりでなく、コート層自体が薄くなるため、摩耗により容易に剥がれ落ちる可能性がある。一方、付着量が１００重量％を超える場合、コート層が厚くなり、屈曲などによりコート層が容易に破壊するなど、取り扱い性が悪くなる。
このモノフィラメントのコート層の付着量は、コート剤の濃度や濡れ性を調整する方法や、コート剤を塗布したモノフィラメントを、ある直径のダイなどに通過させることにより制御することができる。
【００５４】
上記のように、モノフィラメントに、コート剤を塗布すると、式１の化合物が加水分解し、下記反応式１の（１）〜（３）に示した反応を経て、シロキサン結合（Ｓｉ-Ｏ-Ｓｉ）が生成する。
【００５５】
反応式１；
（１）Ｓｉ−ＯＲ＋Ｈ2Ｏ  →  Ｓｉ−ＯＨ＋ＲＯＨ
（２）Ｓｉ−ＯＨ＋ＨＯ−Ｓｉ  →  Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ＋Ｈ2Ｏ
（３）Ｓｉ−ＯＨ＋ＲＯ−Ｓｉ  →  Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ＋ＲＯＨ
【００５６】
このようにして生成したシロキサン結合（Ｓｉ-Ｏ-Ｓｉ）内のＳｉ-Ｏの結合エネルギーは１０６ｋｃａｌ／ｍｏｌである。一方、有機化合物の典型的な結合であるＣ-Ｃ結合の結合エネルギーは８２．６ｋｃａｌ／ｍｏｌである。したがって、式１の化合物が加水分解することによって生成する、シロキサン結合を有するガラス質のコート膜は、有機化合物に比べ、はるかに熱的安定な結合を有していることが分かる。この熱的安定な結合により、本発明により形成されるコート膜は耐摩耗性にすぐれたものとなり、また耐熱性に優れたものとなる。また、コート膜中に有機基を有するため、柔軟性、撥水性に優れるとともに、耐摩耗性や製織性に優れたモノフィラメントの製造が可能となる。
【００５７】
また、本発明のコート剤が、触媒として上記した有機金属化合物（例えばテトラブトキシチタニウムなど）を含む場合は、コート剤中に反応水が含まれなくとも、上記の反応式１における（１）〜（３）の反応が進行するのであるが、この場合の反応は、詳しくは下記反応式２における（４）および（５）のようになる。
【００５８】
反応式２；
（４）Ｔｉ−ＯＲ＋Ｈ2Ｏ  →  Ｔｉ−ＯＨ＋ＲＯＨ
（５）Ｔｉ−ＯＨ＋ＲＯ−Ｓｉ  →  Ｔｉ−Ｏ−Ｓｉ＋ＲＯＨ
【００５９】
上記のように、Ｔｉ-Ｏ結合がコート膜内に導入されることにより、シロキサン結合のみのコート膜に比べ、さらに耐熱性および強力を向上することができる。このように、触媒として有機金属化合物を使用すると、反応水を共存させる必要が無いばかりでなく、コート膜の耐熱性・強力をさらに向上させ、そして結果的には得られるモノフィラメントの耐摩耗性及び耐熱性をよりいっそう向上させることできるのである。
【実施例】
【００６０】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。なお、本発明は、これらに限定されるものではない。
【００６１】
実施例１、比較例１〜２
＜アルコキシシラン縮合体の製造＞
以下のようにして、メチルトリメトキシシラン縮合体（ＭＴＭ）、エチルトリメトキシシラン縮合体（ＥＴＭ）およびメチルトリエトキシシラン縮合体（ＭＴＥ）を合成した。
【００６２】
（１）ＭＴＭの合成
５００ml三つ口フラスコに、メチルトリメトキシシラン１８１ｇ、メタノール５０ｇおよび純水１８ｇを加え十分に攪拌した。さらに６１重量％硝酸２ｇを加え攪拌しながら３時間加熱・環流させ、反応終了後、加熱しながら反応容器内を減圧にしメタノールを除去した。このようにして得られたＭＴＭは、ガスクロマトグラフィー分析により３〜４量体が中心であった。
【００６３】
（２）ＥＴＭの合成
５００ml三つ口フラスコに、エチルトリメトキシシラン２００ｇ、メタノール５０ｇおよび純水１８ｇを加え十分に攪拌した。さらに６１重量％硝酸２ｇを加え攪拌しながら７時間加熱・環流させ、反応終了後、加熱しながら反応容器内を減圧にしメタノールを除去した。このようにして得られたＥＴＭは、ガスクロマトグラフィー分析により３〜４量体が中心であった。
【００６４】
（３）ＭＴＥの合成
５００ml三つ口フラスコに、メチルトリエトキシシラン２７３ｇ、エタノール５０ｇおよび純水１８ｇを加え十分に攪拌した。さらに６１重量％硝酸２ｇを加え攪拌しながら１２時間加熱・環流させ、反応終了後、加熱しながら反応容器内を減圧にしエタノールを除去した。このようにして得られたＭＴＥは、ガスクロマトグラフィー分析により３〜４量体が中心であった。
【００６５】
＜コート剤の調製＞
上記のように合成したアルコキシシラン縮合体を用い、これらを主成分として含む、表１〜２に示した本発明のコート剤６種類（以下、表１、２で付した番号を引用し、本コート剤Ｎｏ．１〜６という）を調製した。また、比較のため、表３に示したように、メチルメトキシシラン単量体を主成分として含むコート剤２種類（以下、表３で付した番号を用い、比較コート剤Ｎｏ．１〜２という）、テトラメトキシシラン縮合体（コルコート社製、ＭＳ−５１、平均縮合度３〜４）を主成分として含むコート剤（２種類、以下、表３で付した番号を引用して比較コート剤Ｎｏ．３〜４等という）、そして、テトラエトキシシラン縮合体（コルコート社製、ＥＳ−４０、平均縮合度４〜５）を主成分として含むコート剤（２種類、以下、表３で付した番号を引用して比較コート剤Ｎｏ．５〜６等という）を調製した。
【００６６】
＜使用する繊維＞
本実施例で使用するモノフィラメントとしては、コポリパラフェニレン−３，４'−オキシジフェニレン−テレフタルアミド繊維である「テクノーラ」（帝人テクノプロダクツ（株）製  22dtex、直径：４５μｍ）を用いた。
【００６７】
＜コート剤による処理＞
まず、上述のモノフィラメントを各コート剤または処理液に５秒間浸漬した。次に、コート剤を塗布したモノフィラメントを、直径が０．０８ｍｍ〜０．２ｍｍのダイへ通過させ、モノフィラメントへの付着量を調整した。その後、このコート剤が塗布されたモノフィラメントを最初に１３０℃で１分、その後２３０℃で１分乾燥させることによりコート剤による処理を完了した。
【００６８】
比較例３
モノフィラメントに対して、コート剤による処理を行うことなくそのまま用いた。
【００６９】
以下に述べる測定方法に従って各種の物性値の測定を実施した。
１．コート層の付着量
まず、ＪＩＳ  Ｌ１０１３に準拠し、モノフィラメントの繊度を測定した。その後、コート剤を塗布し処理を行った後のモノフィラメントの繊度を同様に測定して、その差をコート層の重量とし、モノフィラメント重量に対するコート層の付着量（重量％）を算出した。
【００７０】
２．耐摩耗性の評価
図１に示すような糸摩耗試験機を用いて、耐摩耗性を評価した。
具体的には、まず任意の長さの試験糸３を、図１のように摩擦用金属片ホルダー４に固定されたスチール製の摩擦用金属片５(スチール製、Ｗ×Ｌ×Ｔ＝７０ｍｍ×２０ｍｍ×０．１５ｍｍ)とガイドピン７との間に通した。このとき、摩擦用金属片５とガイドピン７の間に通る糸の角度は約５０°となるように調整した。
続いて、固定滑車１に試験糸３を通し、試験糸３の両端を固定した。次に、フック付き重り２に３０ｇの重りを掛けて糸張力を調整した後、摩擦用金属片ホルダー台８に固定された摩擦用金属片ホルダー４を、長さ１０ｃｍのレール６の間を３００回／分の速さで往復させた。そして、目視でフィブリルが観察されたところで試験を終了し、そこまでの摩擦用金属片ホルダー４が往復した回数を摩耗回数とした。
【００７１】
それぞれのコート剤で処理したモノフィラメントのコート層の付着量ならびに耐摩耗性の評価結果を表１から表４に示す。その結果、処理を行っていないモノフィラメント（比較例３）においては摩耗回数が少なく非常に低い耐摩耗性であったのに対し、処理を行ったモノフィラメントについては軒並み摩耗回数の増加が見られた。特に、コート剤で処理を行ったモノフィラメント(実施例１)において、飛躍的に摩耗回数増加した。これは、モノフィラメント表面にコート層が成型され、これにより摩擦用金属片との耐摩耗性が向上したものと考えられる。
【００７２】
しかし、比較例１においては、実施例１と同様のコート剤を用いたにもかかわらず、実施例１ほどの耐摩耗性は得られなかった。これは、コート層の付着量が極端に小さいために、モノフィラメント表面全体にコート層が形成されておらず、さらにコート層の厚みが薄かったため容易にフィブリルが発生したものと思われる。一方、コート層の付着量が極端に多い場合では、摩擦用金属片５とガイドピン７間でのモノフィラメントの屈曲により付着したコート層が破壊したため高い耐摩耗性が得られなかったものと考えられる。
また、オリゴマーからなるコート剤で処理したモノフィラメント（比較例２）においても、実施例１ほどの耐摩耗性は得られなかった。これは、このコート層が反応後十分な柔軟性を持たないため、試験中の屈曲や摩擦によりコート表面が破壊される部分があり、実質的に未処理となった部分を多く含むため、その未処理部分から容易にフィブリルが発生したものと考えられる。
【００７３】
【表１】
2005273066.tif 000006
【００７４】
【表２】
2005273066.tif 000007
【００７５】
【表３】
2005273066.tif 000008
【００７６】
【表４】
2005273066.tif 000009
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明によれば、モノフィラメント表面全体をシラン系コート剤で処理し、コート層を形成させることにより、耐摩耗性が向上し、製織性に優れたモノフィラメントが製造することができるので、スクリーン紗やエアフィルターなどの分野のほか、釣り糸などの産業資材用途において特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明において、耐摩耗性の評価を行う際に使用した糸摩耗試験機の概略を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７９】
１  固定滑車
２  フック付き重り
３  試験糸
４  摩擦用金属片ホルダー
５  摩擦用金属片
６  レール
７  ガイドピン
８  摩擦用金属片ホルダー台
【図１】
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