(57)【要約】【課題】繊維補強高分子複合体において高分子と繊維間の接着力に優れ、かつ連続処理性が良好な高分子複合体補強用繊維の製造方法を提供することにある。【解決手段】本発明の高分子複合体補強用繊維の製造方法は、繊維を常圧下で第１プラズマ処理した後、次いで常圧のアルケン類またはアルキン類の気体を含む媒体中で第２プラズマ処理することを特徴とする。さらには、第１または第２プラズマ処理時の媒体が窒素を主とするものであること、第２プラズマ処理時のアルケン類またはアルキン類の濃度が０．１〜１５体積％であること、プラズマ処理後に接着剤を付与することが好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維を、常圧下で第１プラズマ処理した後、次いで常圧のアルケン類及び／またはアルキン類の気体を含む媒体中で第２プラズマ処理することを特徴とする高分子複合体補強用繊維の製造方法。
【請求項２】
第１プラズマ処理時の媒体が、窒素を主とするものである請求項１記載の高分子複合体補強用繊維の製造方法。
【請求項３】
第２プラズマ処理時のアルケン類及び／またはアルキン類の濃度が０．１〜１５体積％である請求項１記載の高分子複合体補強用繊維の製造方法。
【請求項４】
第２プラズマ処理時の媒体が、窒素を主とするものである請求項３記載の高分子複合体補強用繊維の製造方法。
【請求項５】
プラズマ処理後に接着剤を付与する請求項１〜４のいずれか１項に記載の高分子複合体補強用繊維の製造方法。
【請求項６】
補強用繊維が、ポリエステル、芳香族ポリアミド、及びポリエチレンからなる群の中から選ばれる少くとも１種の繊維である請求項１〜５のいずれか１項に記載の高分子複合体補強用繊維の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項記載の方法によって製造されることを特徴とする高分子複合体補強用繊維。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高分子複合体補強用繊維の製造方法に関し、さらに詳しくはゴムや樹脂などの高分子を繊維で補強した繊維補強高分子複合体に好適に用いられる補強用繊維の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業資材用途に用いられている高分子複合体は、その物性を強化するために繊維による補強が行われることが多い。このような高分子複合体としては樹脂またはゴムを主構成成分とする繊維補強樹脂やあるいは繊維補強ゴムなどが挙げられるが、このような高分子複合体においては、補強用繊維のマトリックスに対する接着力が強度や疲労性などの物性に大きく影響する。
【０００３】
そこで従来から補強用繊維に対する種々の接着処理方法が知られており、例えばタイヤやホース、ベルトなどのゴムを主構成成分とする場合には、その接着処理方法としてゴム／繊維用の接着処理液であるレゾルシン−ホルマリン−ゴムラテックス（ＲＦＬ）接着剤が用いられている。しかしながら近年補強用繊維として使用される高強度の繊維である例えばポリエステルや、芳香族ポリアミド、高分子量ポリエチレンは、表面に活性基を持たないために接着剤との化学結合が得られず、これまで知られている接着剤だけでは繊維と主構成成分との接着性が不十分であるとの問題があった。
【０００４】
この問題を解決する為の一手法としては、プラズマにより表面改質を行うプラズマ前処理法が知られている。例えば特許文献１には、ポリエステル繊維を減圧下でプラズマ処理し、ついでポリアミド蒸気下でイオンプレーティンングする方法が、特許文献２にはビニル化合物を含有するプラズマ媒体中で織編布を処理する方法が開示されている。しかしながら、これらの方法ではまだ十分な接着力は得られておらず、また減圧下で行っていることから連続処理が困難であり、工業的な生産にはむかないという問題があった。
【０００５】
【特許文献１】特公平３−４６５８７号公報
【特許文献２】特表２００２−５３９３３７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、高分子と繊維間の接着力に優れ、かつ連続処理性が良好な高分子複合体補強用繊維の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の高分子複合体補強用繊維の製造方法は、繊維を常圧下で第１プラズマ処理した後、次いで常圧のアルケン類及び／またはアルキン類の気体を含む媒体中で第２プラズマ処理することを特徴とする。
【０００８】
さらには、第１及び／または第２プラズマ処理時の媒体が窒素を主とするものであること、第２プラズマ処理時のアルケン類及び／またはアルキン類の濃度が０．１〜１５体積％であること、プラズマ処理後に接着剤を付与することが好ましく、補強用繊維が、ポリエステル、芳香族ポリアミド、及びポリエチレンからなる群の中から選ばれる少なくとも１種の繊維であることが好ましい。
【０００９】
またもう一つの本発明の高分子複合体補強用繊維は、上記の製造方法によって製造されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高分子と繊維間の接着力に優れ、かつ連続処理性が良好な高分子複合体補強用繊維の製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は繊維を常圧下で２段階のプラズマ処理を行う高分子複合体補強用繊維の製造方法である。
【００１２】
本発明の製造方法で用いられる繊維としては、強度等の物性に優れる合成繊維であることが好ましく、合成繊維としてはポリエステル繊維、ポリアミド繊維、芳香族ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維などが挙げられる。特に好ましくは、ポリエステル、芳香族ポリアミド、及びポリエチレンからなる群の中から選ばれる少なくとも１種の繊維であることである。このような繊維はポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートに代表されるポリエステル、芳香族ポリアミド、あるいはポリエチレンからなるポリマーを常法により紡糸、延伸することにより得られる、高強力繊維であることが好ましい。さらには、高強力化を図るために、高重合度のポリマーを用い、高延伸倍率で延伸されたものであることが望ましい。また、これら繊維の繊度、フィラメント数、断面形状等には特に制限は無いが、強力利用の点からは短繊維よりも長繊維であることが好ましく、その場合には長繊維を撚糸し、繊維コードとして高分子複合体の補強に用いられる。
【００１３】
本発明の製造方法では、プラズマ処理時に表面に繊維が露出さえしていればその形状は制限されるものではなく、ヤーン、コード、不織布、織編物等種々の繊維集合形態を含むものであるが、連続的に処理できる長い形状を有するものであることが好ましい。
【００１４】
本発明ではまず、繊維を常圧下で第１プラズマ処理を行うが、本発明で常圧とは１万Ｐａ〜１１万Ｐａであることをいい、好ましくは９万〜１０．５万Ｐａのほぼ大気圧下であることが好ましい。このように常圧で処理を行うことにより本発明では装置を小型化でき連続的な処理を行うことができる。
【００１５】
また、この第１プラズマ処理時の媒体は窒素を主とするものであることが好ましい。さらには窒素濃度が５０〜１００％であることが好ましく、さらには９０〜１００％であることが好ましい。窒素ガス濃度が低くなると表面活性の効果が低下する傾向にある。窒素以外のガス媒体としては酸素、二酸化炭素、アルゴンなどの空気中に含まれる成分であることが好ましい。また処理時間としては５〜１２０秒であることが好ましい。それ以下であれば活性化が低下する傾向にあり、それ以上であれば繊維の表面に低分子の積層物が発生し易く接着力の向上が妨げられる傾向にある。
【００１６】
本発明の製造方法は、第１プラズマで処理した後、次いで常圧のアルケン類及び／またはアルキン類の気体を含む媒体中で第２プラズマ処理する方法である。常圧とは１万Ｐａ〜１１万Ｐａであることをいい、好ましくは９万〜１０．５万Ｐａのほぼ大気圧下であることが圧力調整が容易で処理が簡便になるため好ましい。
【００１７】
アルケン類またはアルキン類の例としては例えば、アクリル酸、エチレン、ブタジエン、２−ビニルピリジン、Ｎ−ビニル‐２−ピロリドン、アセチレン等の単体またはそれらの混合物が挙げられる。また反応性等の観点から、アルケン類よりもポリマー化しやすいアルキン類であることが、さらにはブタジエン等の分子量が小さくガス化しやすいものであることが好ましい。
【００１８】
また第２プラズマ処理時のアルケン類及び／またはアルキン類の濃度は０．１〜１５体積％であることが好ましい。安全性の観点から媒体中の他の成分としては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノン等の希ガスや窒素気体であることが好ましい。特にこの第２プラズマ処理時の媒体は窒素を主とするものであることが、本発明の接着力向上効果が大きくなり好ましい。主とするとは、窒素濃度が５０％以上であることである。
【００１９】
本発明では上記２回のプラズマ処理をいずれも常圧下で行うことにより、大型で特殊な装置が不要となり、製造コストが低減できる上、従来困難であった連続処理が可能となり、生産量を大きく増加させることができる。
【００２０】
また、プラズマ処理はグロー放電方式で電流密度５０〜１２０ｍＡ／ｃｍ２の条件とすることが好ましい。常圧下で処理するためには一般にはパルス電界を印加する。
【００２１】
さらには繊維状物を活性化させる第１プラズマ処理と、アルケン類及び／またはアルキン類を含む媒体中でのプラズマ処理との間は連続であることが最も好ましく、最長でも５分以内であることが好ましい。連続とするためには例えば第１プラズマ処理の窒素ガス媒体中にアルケン類及び／またはアルキン類の気体を必要量導入し、連続してプラズマ処理を行えば良い。
【００２２】
本発明では、プラズマ処理後にさらに接着剤を付与することが好ましい。接着剤の種類は、補強用繊維が使用される樹脂又はゴムマトリックスによるので特に規定されるものではないが、ゴムマトリックスの場合、従来公知のレゾルシン−ホルマリン−ラテックス系の接着剤であることが好ましい。
【００２３】
もう一つの本発明である高分子複合体補強用繊維は、上記の製造方法によって製造されることを特徴とするものである。得られた高分子複合体補強用繊維は、樹脂やゴムなどの高分子との接着力に優れ、さまざまな高分子複合体に用いることができる。
【実施例】
【００２４】
以下、実施例を挙げて本発明の構成および効果をさらに詳細に説明する。尚、実施例における各物性は下記方法により求めたものである。
【００２５】
（１）接着力
処理コードの接着力を示す指標であり、天然ゴムを主成分とするカーカス配合の未加硫ゴムシートの表層近くに７本のコードを埋め、１５０℃、３０分間、５００Ｎ／ｃｍ２のプレス圧力で加硫し、次いで、両端のコードを残し５本のコードをゴムシート面に対し９０度の方向へ２００ｍｍ／分の速度で剥離するのに要するカをＮ／５ｃで示したものである。
【００２６】
［実施例１］
常法に従って得た芳香族ポリアミド繊維（帝人テクノプロダクツ株式会社製：テクノーラ）からなる１６７０ｄｔｅｘ／１０００フィラメントのマルチフィラメントを２本合わせ下撚、上撚をそれぞれ逆方向に３０Ｔ／１０ｃｍで撚糸して３３４０ｄｔｅｘの双撚コードを得た。このコードを大気圧下（１０．１万Ｐａ）、窒素１００％で３０秒間のパルス電界により第１プラズマ処理し、連続して処理室にブタジエンガスを導入し、間を空けず連続的に大気圧下（１０．１万Ｐａ）のブタジエンガス０．７％と窒素ガス９９.３％の混合ガス媒体中で、３０秒間のパルス電界により第２プラズマ処理を行った。その後、ゴム用のレゾルシン−ホルマリン−ラテックス系接着剤に浸漬した後、１５０℃で２分間乾燥し、引き続き２４０℃で１分間熱処理した。該高分子複合体補強用繊維の接着性を表１に示す。
【００２７】
［実施例２］
第１プラズマ処理と第２プラズマ処理を連続ではなく、３分間の間隔とした以外は実施例１と同様の処理を行い、高分子複合体補強用の繊維を得た。実施例１と同様に処理した繊維の接着性を表１併せて示す。
【００２８】
［比較例１］
第１プラズマ処理の条件を圧力２６．６Ｐａ（２００ｍＴｏｒｒ）下、Ｏ２／ＣＦ４プラズマで１２０秒間処理し、第２プラズマ処理の条件を圧力３３．３Ｐａ（２５０ｍＴｏｒｒ）下、ブタジエンプラズマでの６０秒間処理とした以外は実施例１と同様の処理を行い、繊維を得た。実施例１と同様に処理した繊維の接着性を表１併せて示す。
【００２９】
［比較例２］
プラズマ処理を１回とし、その条件を、大気圧下、ブタジエンプラズマ０．７％と窒素プラズマ９９．３％の混合プラズマ、３０秒間処理とした以外は実施例１と同様の処理を行い、繊維を得た。実施例１と同様に処理した繊維の接着性を表１併せて示す。
【００３０】
［比較例３］
プラズマ処理を行わなかった以外は実施例１と同様の処理を行い、繊維を得た。実施例１と同様に処理した繊維の接着性を表１併せて示す。
【００３１】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の製造方法によって得られる高分子複合体補強用繊維は、樹脂やゴムなどの高分子と繊維間の接着力に優れ、かつ連続処理性が良好で生産性に優れる。