(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エチレンビスステアリルアミドが繊維重量の０．０１〜１．０重量％となるように添加されているポリアミドからなり、各単糸は繊維の横断面形状において、中心部付近に十字型の架橋部を形成するように４つの中空部を有し、中空率１０〜３５％、強度６．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、伸度１８〜２３％であることを特徴とするロープ用高強力中空繊維。
【請求項２】
ポリアミドが、相対粘度２．８以上のナイロン６を主成分とするものである請求項１記載のロープ用高強力中空繊維。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、十分な強度と耐久性、かつ水に浮くのに十分な浮力を有し、特に船舶繋留用ロープに適した産業資材用高強力中空繊維に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大型船舶、フェリーボート等の係留に使用される船舶用ロープ又は各種の建設現場で使用されるロープは、強力の高さと耐用年数の長さが求められる。また、これらのロープの長さは様々であるが、一般的にその先端部分は対象物との接続に便利なようにアイスプライス加工（さつま加工）と呼ばれる加工が施される。
【０００３】
アイスプライス加工は、ＪＩＳ  Ｌ０２１９で定義されているように、ロープの端部を輪状にした後、その先端部をほぐし、ストランドをロープの間に差し込む端末加工である。しかし、通常、ロープは非常に硬く仕上げられているため、この加工のための作業は困難である。
【０００４】
また、船舶繋留、牽引ロープは、強度や耐久性のみならず、水中に沈まずに水面に長時間浮いていることも作業性において重要である。
例えば、ナイロン６を中心するポリアミド繊維は、その強力の高さと耐用年数の長さから様々な産業資材用の素材に使用されているが、ナイロン６繊維を使用した場合、比重が大きいため、通常のポリアミド繊維からなるロープは水中に沈んでしまい、ロープ自体が水分を吸収して重くなり、作業の労力、特に巻き上げ時の負荷が大きくなる。
【０００５】
特に、タグボート等での船舶牽引用ロープとして用いる場合、ロープを外したときにロープが水中に沈み、船のスクリューに絡まって危険であるという問題がある。
【０００６】
また、特公昭６１−１３０１２号公報には、単糸の横断面に４つの中空部を有するナイロン捲縮糸が記載されている。しかしながら、このナイロン繊維は、カーペット用に適したものであり、防汚性、嵩高性には優れているが、強度、中空率ともに低く、産業資材用には不向きであった。特に、この繊維をロープに用いたとしても、水に殆ど浮くことができず、強度も低いので、船舶を繋留したり、牽引することはできなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した問題点を解決し、十分な強伸度を有し、ロープとしたときに水に浮くことができ、かつアイスプライス加工性にも優れており、船舶繋留や牽引用ロープとして特に好適な産業資材用高強力中空繊維を提供することを技術的な課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は上記課題を解決するために検討した結果、本発明に到達した。すなわち、本発明は、エチレンビスステアリルアミドが繊維重量の０．０１〜１．０重量％となるように添加されているポリアミドからなり、各単糸は繊維の横断面形状において、中心部付近に十字型の架橋部を形成するように４つの中空部を有し、中空率１０〜３５％、強度６．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、伸度１８〜２３％であることを特徴とするロープ用高強力中空繊維を要旨とするものである。
【０００９】
なお、本発明における繊維の中空率とは、単糸の横断面形状における中空部の面積の割合をいい、ニコン社製マイクロフォトＳ光学顕微鏡に顕微鏡写真撮影装置を取り付け、単糸断面の横断面形状を撮影し、図２の本発明の四つ穴断面中空繊維の断面模式図に示すように、面積Ａ（中空部）と面積Ｂ（非中空部）の値を算出し、次式により求めたものであり、５本の単糸についての平均値とする。
中空率（％）＝〔（面積Ａ）／（面積Ａ＋面積Ｂ）〕×100
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について詳細に説明する。
本発明の中空繊維を構成する熱可塑性ポリマーとしては、ナイロン６、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン４６、ナイロン６６、ナイロン６１０等及びこれらを主成分とするポリアミドが挙げられ、これらを単独、あるいは共重合やブレンドしたものを用いることができる。
そして、本発明の効果を損なわない範囲であれば、ポリアミド中には艶消剤、改質剤、制電剤、顔料等を含んだものでもよい。
【００１１】
中でも安価で優れた強力と耐久性を有する相対粘度が２．８以上のナイロン６が好ましく、特に、相対粘度が３．０以上、さらには３．５以上のものが好ましい。
【００１２】
本発明における相対粘度は、96％硫酸を溶媒とし、濃度１ｇ／dl、温度25℃で測定したものである。相対粘度が２．８未満であると、強度が低下し、産業資材用として適さないものとなりやすい。なお、相対粘度の上限は特に限定するものではないが、紡糸、製糸性が低下しないようにするためには、４．０以下とすることが好ましい。
【００１３】
そして、本発明の中空繊維は、強度６．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、伸度１８〜２３％であることが必要であり、中でも、強度７．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが特に好ましい。これは、産業資材用途として用いる素材であるために必要とされる物性である。
【００１４】
強度が６．５ｃＮ／ｄｔｅｘ未満であると、この繊維を製紐して得られたロープは、船舶を繋留、牽引するための強度が不十分なものになる。また、伸度が１８％未満であると、繊維の配向が進行しすぎて繊維がもろくなって切断しやすくなる。一方、伸度が２３％を超えると、この繊維を製紐して得られたロープは、使用するとさらに伸びてしまい、強度や耐久性が低下する。
【００１５】
次に、本発明の中空繊維を図面を用いて説明する。図１は本発明の中空繊維の単糸断面形状の実施態様を示す断面模式図である。図１は、中心部付近に十字型の架橋部２を形成するように４つの中空部１を配した四つ穴断面形状を呈するものである。
【００１６】
本発明の中空繊維は、各単糸が横断面形状において、架橋部２を介して４つの中空部１を有している。このように中空部と中空部の間に架橋部が存在することで強度を保持することができるとともに、中空部の潰れを防ぐことができ、ロープ等の製品にした際にも中空部を保持し、中空率の低下が生じない。
【００１７】
図１に示すように、中心部付近に十字型の架橋部を形成するように４つの中空部を配した四つ穴断面形状であると、架橋部が十字型であることによって、多方向からの応力に対する耐性が高くなり、より高強度で中空率の低下のない繊維となる。
【００１８】
そして、本発明の中空繊維は、断面積における中空部の面積の割合である、中空率が１０〜３５％であることが必要である。この中空率の範囲とすることで、繊維の強度を保持し、かつこの繊維で作成したロープが水に浮く程度の比重とすることが可能となり、さらには、アイスプライス加工時において繊維に弾性変形を生じさせることができ、アイスプライス加工時の作業性が向上する。
【００１９】
ここで、中空率を考慮した比重とは、次式で算出できるみかけ比重である。ナイロン６を用いた場合は、原糸の比重が１．１４であり、中空率が１０〜３５％であると、みかけ比重は０．７４〜１．０３となり、中でも０．９５以下となるようにすることが好ましい。
みかけ比重＝〔（１００−中空率）／１００〕×原糸の比重
【００２０】
中空率が１０％未満であると、みかけ比重が大きくなり、この繊維からなるロープは水に沈むものとなりやすい。また、繊維の弾性変形が生じにくくなり、アイスプライス加工時の作業性が向上しない。一方、中空率が３５％を超えると、繊維の強度を維持することができず、また、中空部の潰れや破れが生じるようになる。
【００２１】
さらに、本発明の中空繊維においては、繊維を構成するポリアミドにエチレンビスステアリルアミド（ＥＢ）が添加されている。
【００２３】
中空繊維の中空率は紡糸温度と密接な関わりがあり、中空率を上げるためには紡糸温度を下げていく必要がある。しかし、紡糸温度の低下は同時に溶融斑などの原因になり、繊維の強度低下を引き起こす懸念がある。このため、強度を必要する繊維の製造においては、紡糸温度はある程度の高さを維持することが必要となる。
【００２４】
ＥＢを添加することで、紡糸温度を下げることなく、繊維単糸の形状が保持できるので、高中空率とすることが可能となり、高強度、高中空率の繊維を得ることが容易となる。
【００２５】
ＥＢの添加量は、繊維重量の０．０１〜１．０重量％であり、中でも０．０５〜０．２重量％が好ましい。０．０１重量％未満の場合は、上記の単糸形状の保持の効果が十分に発揮されず、一方、１．０重量％を超えると、強度が低下したり、糸切れなどの紡糸操業性が悪化する懸念がある。
【００２６】
さらに、繊維を構成するポリアミドに珪素化合物を添加することが好ましい。
【００２７】
珪素化合物の添加は、繊維単糸の形状を保持し、中空率を上げる効果に加え、樹脂そのものの比重を小さくする効果もあるため、繊維全体の比重を下げることが可能になり、より水に浮きやすい繊維とすることができる。同時に、繊維の耐摩耗性を向上させる効果もあり、ロープとしての耐久性を向上させることが可能になる。
【００２８】
添加する珪素化合物については、繊維単糸の形状を保持する効果があり、樹脂の比重を小さくできればよく、特に好ましいものとしては、オルガノポリシロキサン（シリコン樹脂）や、層状珪酸塩（ナノコンポジットナイロン）等が挙げられる。
【００２９】
珪素化合物の添加量は、繊維重量の0.01〜1.0重量%であることが好ましく、中でも0.05〜0.2重量%が好ましい。0.01重量%未満では、上記の単糸形状の保持の効果が十分に発揮されず、一方、1.0重量%を超えると、強度が低下したり、糸切れなどの紡糸操業性が悪化する懸念がある。
【００３０】
以上のように、本発明の中空繊維は、防水、撥水等の加工を施さなくてもこの繊維からなるロープは、水に浮かべ続けた場合で、約１カ月以上は水に浮いていることができる。しかしながら、水に触れている部分から徐々に吸水され、用いられる環境にもよるが、撥水されるよりも吸水が進んだり、製紐した繊維や紐間に水が吸収されると、ロープ全体が水に沈むようになる。
そこで、本発明の繊維又はロープとしたときのロープ表面に防水、撥水等の耐水加工を施すことによって、より耐水性に優れ、長期間水に浮くロープを提供することが可能になる。
【００３１】
次に、本発明の中空繊維の製造方法の一例について説明する。
通常の中空糸用紡糸口金を装着した溶融紡糸装置を用いて製造することができ、一旦巻き取ることなく、紡糸に引き続いて延伸を行い、巻き取る一工程法でも、一旦未延伸糸を巻き取った後延伸を行う二工程法のどちらを採用してもよいが、生産性よく製造するためには、一工程法を用いることが望ましい。
【００３２】
また、本発明の中空繊維は、産業資材用途に用いられるため、単糸繊度は４．０〜５０ｄｔｅｘ程度、総繊度６００〜３５００ｄｔｅｘ程度のものとすることが好ましい。
【００３３】
【実施例】
次に、本発明を実施例により具体的に説明する。
なお、実施例中の各種の値の測定、評価は次のようにして行った。
〔強伸度〕
島津製作所（株）製オートグラフS-100 を用い、繊度(d) ×1/20の初荷重(g) をかけ、試料長25ｃｍ、引っ張り速度30ｃｍ／分で測定した。
〔中空率〕
前記の方法で測定し、算出した。
〔みかけ比重〕
前記の式で算出した。
〔水浮上性〕
得られた繊維を製紐機を用いて８本×８本の製紐品を作成し、この製紐品を２０ｃｍに切り取り、両端を結わえて水中に放置した。放置から２４時間、放置から１週間、放置から３週間の状態を観察し、浮いている状態を○、完全に水中に沈んでいる状態を×で示した。
〔アイスプライス加工性〕
得られた繊維を３本引き揃えてＳ方向に120ＴＰＭの撚数を持つ下撚コードを作成し、続いてこの下撚コード４本を引き揃え、Ｚ方向に120ＴＰＭの撚数を与えた引き揃えコードを作成した。さらにこのコードを２２本引き揃え、110ＴＰＭの撚数で撚糸し、ストランドを形成する。最後にストランド３本で３つ打ちし、１６ｍｍロープに仕上げた。このロープのアイスプライス加工時の作業性を○と×の２段階で評価した。
【００３４】
実施例１
相対粘度3.51のナイロン６ペレットにＥＢ0.1重量％を添加し、エクストルーダーに供給し、中空糸用紡糸口金を備えた溶融紡糸装置を用いて紡糸温度278℃で溶融紡糸した。紡糸後の糸条を冷却し、非水系油剤を付与した後、ローラ温度130〜190℃の熱ローラ間で総延伸倍率4.70倍で熱延伸を施し、2500ｍ／分の速度で巻き取り、図１に示すような四つ穴断面形状の中空繊維（９４０ｄｔｅｘ／６８ｆ）を得た。
【００３５】
実施例２
ＥＢの添加量を０．０５重量％、紡糸温度を２８０℃に変更した以外は、実施例１と同様に行った。
【００３６】
実施例３
ナイロン６ペレットに、ＥＢに加えてシリコン樹脂0.1重量％を添加した以外は、実施例１と同様に行った。
【００３７】
実施例４
紡糸口金を変更した以外は実施例１と同様に行い、図３に示すような二つ穴断面形状の中空繊維を得た。
【００３８】
実施例５
紡糸口金を変更した以外は実施例１と同様に行い、図４に示すような三つ穴断面形状の中空繊維を得た。
【００３９】
比較例１
紡糸口金を変更し、各単糸を横断面形状が中空部のない丸断面のものとした以外は、実施例１と同様に行い、丸断面形状の繊維（９４０ｄｔｅｘ／６８ｆ）を得た。
【００４０】
比較例２
ナイロン６ペレットにＥＢの代わりにステアリン酸マグネシウムを０．１重量％添加した以外は実施例１と同様に行った。
【００４１】
比較例３
ＥＢの添加量を０．２重量％にし、紡糸温度を268 ℃とした以外は実施例１と同様に行った。
【００４２】
比較例４
紡糸口金を変更し、各単糸を横断面形状が１つの中空部を有する丸断面のものとした以外は、実施例１と同様に行い、中空繊維を得た。
【００４３】
実施例１〜５、比較例１〜４で得られた繊維の強伸度、中空率、みかけ比重、水浮上性、アイスプライス加工性の評価結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】
0004336010.tif 000002
【００４５】
表１より明らかなように、実施例１〜５の中空繊維は、十分な強伸度を有し、この繊維からなるロープは水浮上性に優れ、撥水加工を施していなくても１か月以上の間水に浮き続けていた。そして、アイスプライス加工時の作業性にも優れるものであった。
一方、比較例１の繊維は、中空部がないために、比重が大きく、この繊維からなるロープは最初から水に浮かず、アイスプライス加工性にも劣るものであった。比較例２の繊維は、中空率が低すぎたためにみかけ比重が大きくなり、その製紐品は水に入れると２４時間以内に水に沈んだ。また、アイスプライス加工性にも劣るものであった。比較例３の繊維は、中空率が大きすぎたため、強伸度の劣ったものであり、また、その紡糸状況は糸切れが多く、操業性が悪かった。比較例４の繊維は、中空部が１つであったため、架橋部が存在せず、強度が低く、またロープとしたときに中空部の潰れも生じたため、みかけ比重は１．０未満であったが、水浮上性に劣り、水に浮かべてから２日程度で水中に沈んだ。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の高強力中空繊維は、十分な強伸度を有し、中空部の潰れが生じにくい高中空率の繊維であるため、特に船舶繋留や牽引用ロープとして好適に用いることができ、この繊維からなるロープは強伸度や耐久性に優れるのはもちろんのこと、長期間水に浮いていることができるので、ロープを外したときに沈んでスクリューに絡まる危険性が極めて少なくなり、作業の安全性が大幅に向上し、同時に作業の労力も軽減することが可能となる。
さらに、アイスプライス加工時に弾性変形を生じさせることが容易であり、アイスプライス加工の作業性にも優れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の中空繊維の単糸断面形状の一実施態様を示す断面模式図である。
【図２】本発明の中空繊維の中空率の算出方法を示す断面模式図である。
【図１】
0004336010.tif 000003
【図２】
0004336010.tif 000004