JP7636749B2 - Manufacturing method of synthetic resin adhesive fiber - Google Patents
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Description
本発明は、分子中に極性基を有する合成樹脂に接着するための、合成樹脂接着用繊維の製造方法に関し、特に合成繊維にブロックポリイソシアネート化合物を含有する水系接着剤用の処理剤を塗布して製造された合成樹脂接着用繊維の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing synthetic resin-bonded fibers for bonding to synthetic resins having polar groups in the molecule, and in particular to a method for producing synthetic resin-bonded fibers produced by applying a treatment agent for water-based adhesives that contains a blocked polyisocyanate compound to synthetic fibers.
従来から、ゴムや合成樹脂などと布帛やコードなどの繊維材料とを組み合わせて、複合材料として使用することが行われている。これらの複合材料ではその強度を確保するために、合成樹脂と繊維材料とが強固に接着されていることが要求される。その方法として一般には、繊維材料に接着剤を塗布する、RFL処理を行うなどの各種の接着性の表面処理を施すことが行われている(例えば、特許文献1参照)。またその接着層形成時の溶媒には一般的に有機溶剤が用いられている。 Conventionally, rubber or synthetic resin has been combined with fibrous materials such as cloth or cord to be used as a composite material. In order to ensure the strength of these composite materials, it is required that the synthetic resin and fibrous material are firmly bonded. This is generally achieved by applying an adhesive to the fibrous material or by carrying out various adhesive surface treatments such as RFL treatment (see, for example, Patent Document 1). In addition, an organic solvent is generally used as the solvent when forming the adhesive layer.
特許文献1には、ポリエポキシド化合物、ブロックドポリイソシアネート、ゴムラテックスを主成分とする前処理液が付与された後、レゾルシン・ホルマリン・ラテックスを主成分とする樹脂が付与されている繊維を低温プラズマ処理するゴム補強用繊維の製造方法について記載されている。これにより、ゴムに対する接着力の高いゴム補強用繊維を製造することができる。 Patent Document 1 describes a method for manufacturing rubber reinforcing fibers in which a pretreatment liquid containing polyepoxide compounds, blocked polyisocyanates, and rubber latex as main components is applied to the fibers, which are then treated with low-temperature plasma to which a resin containing resorcinol, formalin, and latex as main components is applied. This makes it possible to manufacture rubber reinforcing fibers with high adhesive strength to rubber.
上記特許文献1に記載のゴム補強用繊維の製造方法においては、前処理液に繊維を浸漬させた後に、240℃で熱処理を行っている。つまり、ブロックドポリイソシアネートのブロック剤の解離温度以上で繊維を加熱している。このため、ブロックドポリイソシアネートのブロック剤が解離し、イソシアネート基が再生され、これが反応して熱硬化物が生成される。つまり、ゴム補強用繊維の柔軟性が低下し曲げにくくなる。この結果、当該繊維の取り扱いがし辛くなるという問題が生じる。
また、一般的に、接着層の形成時に有機溶剤を用いることが多々ある。このため、有機溶剤特有の防爆設備の設置や廃液処理が必要となり、作業面での負担が大きいという問題が生じる。
In the method for producing rubber reinforcing fibers described in Patent Document 1, the fibers are immersed in a pretreatment liquid and then heat-treated at 240°C. In other words, the fibers are heated to a temperature equal to or higher than the dissociation temperature of the blocking agent of the blocked polyisocyanate. As a result, the blocking agent of the blocked polyisocyanate is dissociated, and the isocyanate groups are regenerated, which react to produce a thermoset product. In other words, the flexibility of the rubber reinforcing fibers is reduced, making them difficult to bend. As a result, the fibers are difficult to handle.
In addition, organic solvents are often used in forming the adhesive layer, which requires the installation of explosion-proof equipment and waste liquid treatment specific to organic solvents, resulting in a large workload.
そこで、本発明の目的は、柔軟さを有しつつ接着力の向上した合成繊維を製造することが可能であり、且つ作業面での負担を軽減可能な合成樹脂接着用繊維の製造方法を提供することである。 The object of the present invention is to provide a method for producing synthetic resin adhesive fibers that can produce synthetic fibers that are flexible and have improved adhesive strength, and that can reduce the burden on the worker.
本発明の合成樹脂接着用繊維の製造方法は、ブロックポリイソシアネート化合物を含有する水系接着剤用の処理剤を、合成繊維に塗布する処理剤塗布工程と、前記処理剤が塗布された前記合成繊維を熱乾燥させる熱乾燥工程と、前記処理剤塗布工程前及び前記処理剤塗布工程後に、前記合成繊維にプラズマを照射するプラズマ処理工程とを含む。そして、前記熱乾燥工程において、前記合成繊維を加熱する温度が前記ブロックポリイソシアネート化合物のブロック剤の解離温度未満である。 The method for producing a fiber for use with a synthetic resin bond of the present invention includes a treatment-agent application step of applying a treatment agent for an aqueous adhesive containing a blocked polyisocyanate compound to a synthetic fiber, a thermal drying step of thermally drying the synthetic fiber to which the treatment agent has been applied, and a plasma treatment step of irradiating the synthetic fiber with plasma before and after the treatment-agent application step. In the thermal drying step, the synthetic fiber is heated to a temperature lower than the dissociation temperature of the blocking agent of the blocked polyisocyanate compound.
これによると、熱乾燥工程において合成繊維を加熱する温度がブロック剤の解離温度未満であるため、処理剤の硬化を抑制しつつ処理剤中の水分を蒸発させることが可能となる。このため、合成繊維の柔軟性が保たれる。また、プラズマ処理工程が、処理剤塗布工程前及び処理剤塗布工程後に行われることで、合成繊維の処理剤(接着剤)に対する親和性が高くなり、合成繊維を合成樹脂に接着したときの接着力が向上する。つまり、柔軟さを有しつつ接着力の向上した合成繊維を製造することが可能となる。また、処理剤が水系接着剤用であるため、有機溶剤特有の防爆設備の設置や廃液処理の必要がなくなり、作業面での負担を軽減することが可能となる。 According to this, since the temperature to which the synthetic fiber is heated in the thermal drying step is lower than the dissociation temperature of the blocking agent, it is possible to evaporate the moisture in the treatment agent while suppressing the hardening of the treatment agent. Therefore, the flexibility of the synthetic fiber is maintained. In addition, since the plasma treatment step is performed before and after the treatment application step, the affinity of the synthetic fiber to the treatment agent (adhesive) is increased, and the adhesive strength when the synthetic fiber is bonded to a synthetic resin is improved. In other words, it is possible to manufacture synthetic fiber that has flexibility and improved adhesive strength. In addition, since the treatment agent is for water-based adhesives, there is no need to install explosion-proof equipment or dispose of waste liquid, which are specific to organic solvents, and it is possible to reduce the burden on the work side.
本発明において、前記処理剤は、ポリエポキシド化合物を含有することが好ましい。これにより、処理剤にポリエポキシド化合物を含有されたものを使用することが可能となる。 In the present invention, it is preferable that the treatment agent contains a polyepoxide compound. This makes it possible to use a treatment agent that contains a polyepoxide compound.
また、本発明において、前記処理剤塗布工程において、前記ブロックポリイソシアネート化合物と前記ポリエポキシド化合物との前記合成繊維への合計塗布量が、前記合成繊維の重量に対して0.5重量%以上5重量%以下の範囲であることが好ましい。これにより、これら化合物の合成繊維への合計塗布量が、0.5重量%以上であるため、合成樹脂に対する接着力が低下するのを抑制することが可能となる。また、これら化合物の合成繊維への合計塗布量が、5重量%以下であるため、製造コストの上昇を抑制することが可能となる。 In addition, in the present invention, it is preferable that in the treatment agent application step, the total amount of the blocked polyisocyanate compound and the polyepoxide compound applied to the synthetic fiber is in the range of 0.5% by weight or more and 5% by weight or less relative to the weight of the synthetic fiber. As a result, since the total amount of these compounds applied to the synthetic fiber is 0.5% by weight or more, it is possible to suppress a decrease in adhesive strength to the synthetic resin. Furthermore, since the total amount of these compounds applied to the synthetic fiber is 5% by weight or less, it is possible to suppress an increase in manufacturing costs.
本発明の合成樹脂接着用繊維の製造方法によると、熱乾燥工程において合成繊維を加熱する温度がブロック剤の解離温度未満であるため、処理剤の硬化を抑制しつつ処理剤中の水分を蒸発させることが可能となる。このため、合成繊維の柔軟性が保たれる。また、プラズマ処理工程が、処理剤塗布工程前、及び、処理剤塗布工程後に行われることで、合成繊維の処理剤(接着剤)に対する親和性が高くなり、合成繊維を合成樹脂に接着したときの接着力が向上する。つまり、柔軟さを有しつつ接着力の向上した合成繊維を製造することが可能となる。また、処理剤が水系接着剤用であるため、溶剤対応設備や作業面での負担を軽減することが可能となる。 According to the method for producing synthetic resin-bonded fibers of the present invention, the temperature to which the synthetic fibers are heated in the thermal drying step is lower than the dissociation temperature of the blocking agent, so that it is possible to evaporate the water in the treatment agent while suppressing hardening of the treatment agent. This maintains the flexibility of the synthetic fibers. Furthermore, by carrying out the plasma treatment step before and after the treatment application step, the affinity of the synthetic fibers to the treatment agent (adhesive) is increased, and the adhesive strength when the synthetic fibers are bonded to the synthetic resin is improved. In other words, it is possible to produce synthetic fibers that are flexible and have improved adhesive strength. Furthermore, because the treatment agent is for water-based adhesives, it is possible to reduce the burden on solvent-compatible equipment and work.
以下、本発明の第1実施形態に係る合成樹脂接着用繊維の製造方法について、図1及び図2を参照しつつ以下に説明する。 The method for producing synthetic resin adhesive fibers according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to Figures 1 and 2.
ここで本実施形態における製造方法において用いられる繊維は合成繊維であれば特に制限はなく、例えば、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、ポリエチレンナフタレートなどの半芳香族ポリエステル、ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンアジペートなどの脂肪族ポリエステル、パラヒドロキシ安息香酸と6ヒドロキシ2ナフトエ酸の共重合体などの全芳香族ポリエステル、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン12等の脂肪族ポリアミド、ナイロン6TやナイロンMXD6などの半芳香族ポリアミド、ポリパラフェニレンテレフタルアミドなどの全芳香族ポリアミド、およびポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンやポリビニルアルコール、ポリフッ化ビニリデンなどの繊維形成性の熱可塑性ポリマーからなる繊維、ポリパラフェニレンベンゾ ビスオキサゾールなどのヘテロ環を含む繊維、アクリル及びアクリル系繊維、ポリウレタン系繊維、またレーヨンやリヨセル、アセテートなどのセルロース系繊維など、公知の紡糸、延伸方法により得られる繊維であることが好ましい。 The fibers used in the manufacturing method of this embodiment are not particularly limited as long as they are synthetic fibers, and are preferably fibers obtained by known spinning and drawing methods, such as semi-aromatic polyesters such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and polyethylene naphthalate, aliphatic polyesters such as polylactic acid, polybutylene succinate, and polyethylene adipate, fully aromatic polyesters such as copolymers of parahydroxybenzoic acid and 6-hydroxy-2-naphthoic acid, aliphatic polyamides such as nylon 6, nylon 66, and nylon 12, semi-aromatic polyamides such as nylon 6T and nylon MXD6, fully aromatic polyamides such as polyparaphenylene terephthalamide, and fibers made of fiber-forming thermoplastic polymers such as polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyvinyl alcohol, and polyvinylidene fluoride, fibers containing heterocycles such as polyparaphenylene benzobisoxazole, acrylic and acrylic fibers, polyurethane fibers, and cellulosic fibers such as rayon, lyocell, and acetate.
また、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く、糸、紐、不織布、織編物等の種々の形態に対して適用することができる。 In addition, there are no particular restrictions on the fiber fineness, number of filaments, cross-sectional shape, etc., and it can be applied to various forms such as thread, string, nonwoven fabric, woven fabric, knitted fabric, etc.
本実施形態における糸S(合成樹脂接着用繊維)の製造方法は、図1に示すように、糸送出し工程と、プラズマ処理工程と、処理剤塗布工程と、熱風乾燥工程(熱乾燥工程)と、糸巻取り工程とが順に行われる。本実施形態に採用される糸Sは、ポリエチレンテレフタレート繊維(1100デシテックス/192フィラメント)の2本を撚数100T/Mで合撚した繊維であるが、他の合成繊維から構成されていてもよい。本実施形態における糸Sの製造設備100は、図2に示すように、3つのローラユニットR1~R3、プラズマ処理器20、オイリングローラ30、及び、熱風乾燥機40などを有する。糸Sは、ボビン10に巻回されている。そして、ボビン10から巻出した糸Sを、3つのローラユニットR1~R3を介しつつ、プラズマ処理器20、オイリングローラ30、及び、熱風乾燥機40を通過させ、ボビン11に取り付ける。この後、ボビン10から所定速度(例えば、3m/min)で糸Sを送出し、プラズマ処理器20、オイリングローラ30、及び、熱風乾燥機40を順に通過させて加工処理した糸Sを、ボビン11で巻き取る。こうして、合成樹脂接着用繊維としての糸Sが製造される。
In the present embodiment, the method for manufacturing the yarn S (fiber for synthetic resin bonding) is carried out in the order of a yarn sending out process, a plasma treatment process, a treatment agent application process, a hot air drying process (thermal drying process), and a yarn winding process, as shown in FIG. 1. The yarn S used in this embodiment is a fiber in which two polyethylene terephthalate fibers (1100 decitex/192 filaments) are twisted together with a twist number of 100 T/M, but may be made of other synthetic fibers. As shown in FIG. 2, the
本実施形態における3つのローラユニットR1~R3は、いずれも、駆動ローラRaと従動ローラRbとテンションローラRcとを有している。テンションローラRcは、駆動ローラRaと従動ローラRbとの間に配置され、糸Sに所定のテンションを付与するように構成されている。そして、各ローラユニットR1~R3の駆動ローラRaが駆動されることで、所定の送出速度で糸Sがボビン10から巻出されて送出される(糸送出し工程)。そして、糸送出し工程によって送出され、各工程を経て処理された糸Sが、ボビン11によって巻き取られる(糸巻取り工程)。
In this embodiment, each of the three roller units R1 to R3 has a drive roller Ra, a driven roller Rb, and a tension roller Rc. The tension roller Rc is disposed between the drive roller Ra and the driven roller Rb, and is configured to apply a predetermined tension to the yarn S. Then, by driving the drive roller Ra of each roller unit R1 to R3, the yarn S is unwound and let out from the
本実施形態における製造方法に採用したプラズマ処理器20は、電界中に所望の処理用ガスを導入することで発生させたプラズマを糸Sに照射可能な公知のダイレクト式大気圧プラズマ処理器であるが、これ以外の減圧下で処理する方式のプラズマ処理器などでもよいし、リモート方式でもよい。つまり、糸Sに所望のプラズマを照射してプラズマ処理することが可能であればよい。なお、処理用ガスとしては、窒素ガス、酸素ガス、炭酸ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、アンモニアガス、空気などあるいはこれらを所定の割合で混合したものを用いればよい。このようなプラズマ処理器20によって、処理剤塗布工程前の糸Sにプラズマを照射することで、糸Sに対する所望のプラズマ処理が行われる(プラズマ処理工程)。これにより、糸Sが脱脂されるとともに、その表面のぬれ性が向上し極性官能状態となる。これらにより、糸Sに塗布する処理剤(後述する)の糸Sを構成する繊維フィラメント束内への浸透が容易となり、処理剤に含まれるブロックポリイソシアネート化合物とポリエポキシド化合物の反応生成物が同繊維束内で均一に形成されやすくなる。つまり、硬質の樹脂被膜が繊維表面に偏在して形成されにくくなって、繊維束としての柔軟性を保つために寄与する。また、糸Sの処理剤に対する親和性が高くなり、糸Sを合成樹脂(後述する)に接着したときの接着力が向上する。
The
また、本実施形態におけるプラズマ処理器20のプラズマ照射区間が0.75mとなっている。このため、糸Sを3m/minで送出すると、糸Sはプラズマが約15秒間、照射される。なお、糸Sの送出速度を速くすると、プラズマ照射時間が短くなり、糸Sの送出速度を遅くするとプラズマ照射時間が長くなる。
In addition, the plasma irradiation section of the
本実施形態における製造方法に採用したオイリングローラ30も、公知のものを採用しているが、糸Sに所望量の処理剤を塗布することが可能であれば、計量ポンプとオイリングノズルによる塗布方法など他の塗布装置を用いてもよい。また、オイリングローラ30を適宜調整することで、糸Sへの処理剤の塗布量を制御する。本実施形態においては、処理剤に含まれるブロックポリイソシアネート化合物とポリエポキシド化合物の糸Sへの合計塗布量が、糸Sの重量に対して0.5重量%以上5重量%以下の範囲となるように調整する。これら化合物の糸Sへの合計塗布量が、0.5重量%以上であるため、糸Sに対する接着力が低下するのを抑制することが可能となる。また、これら化合物の糸Sへの合計塗布量が、5重量%以下であるため、これら化合物の使用量が減り、製造コストの上昇を抑制することが可能となる。このようなオイリングローラ30によって糸Sに処理剤を塗布し、ブロックポリイソシアネート化合物とポリエポキシド化合物とが糸Sに付与される(処理剤塗布工程)。
The oiling
本実施形態における処理剤としては、ブロックポリイソシアネート化合物とポリエポキシド化合物のそれぞれが1.5重量%混合分散された水系接着剤用の処理水を用いる。処理剤が水系接着剤用であるため、有機溶剤特有の防爆設備の設置や廃液処理の必要がなくなり、作業面での負担を軽減することが可能となる。また、処理剤中のブロックポリイソシアネート化合物とポリエポキシド化合物の割合は任意である。ブロックポリイソシアネート化合物の繊維への塗布量は、その種類にもよるが、通常は繊維に対する付与量は0.1~5重量%、好ましくは0.2~4.5重量%であることが必要である。0.1重量%未満であると、合成樹脂との接着性能が不足したり、また繊維へのブロックポリイソシアネート化合物の塗布ばらつきが生じ、合成樹脂との接着斑を起こす原因となる場合が多く好ましくない。また塗布量が4.5重量%を超えると製造コストの上昇を招き好ましくない。 In the present embodiment, the treatment agent is a treatment water for water-based adhesives in which a blocked polyisocyanate compound and a polyepoxide compound are mixed and dispersed at 1.5% by weight. Since the treatment agent is for water-based adhesives, there is no need to install explosion-proof equipment or dispose of waste liquid, which is specific to organic solvents, and it is possible to reduce the burden on the work side. In addition, the ratio of the blocked polyisocyanate compound and the polyepoxide compound in the treatment agent is arbitrary. The amount of the blocked polyisocyanate compound applied to the fiber depends on the type, but it is usually necessary that the amount applied to the fiber is 0.1 to 5% by weight, preferably 0.2 to 4.5% by weight. If it is less than 0.1% by weight, the adhesive performance with the synthetic resin is insufficient, and the application of the blocked polyisocyanate compound to the fiber is uneven, which often causes adhesion spots with the synthetic resin, and is not preferable. Also, if the application amount exceeds 4.5% by weight, it is not preferable because it leads to an increase in manufacturing costs.
また、ブロックポリイソシアネート化合物におけるポリイソシアネート種としては、脂肪族ポリイソシアネート系、脂環族ポリイソシアネート系、芳香族ポリイソシアネート系、芳香脂肪族ポリイソシアネート系を採用することが可能である。また、ブロックポリイソシアネート化合物におけるブロック剤種としては、ラクタム系ブロック剤(解離温度が130℃~200℃)、アルコール系ブロック剤(解離温度が150℃~210℃)、オキシム系ブロック剤(解離温度が130℃~190℃)、アミン系ブロック剤(解離温度が140℃~220℃)、活性メチレン系ブロック剤(解離温度が80℃~160℃)、ピラゾール系ブロック剤(解離温度が110℃~180℃)、フェノール系ブロック剤(解離温度が120℃~180℃)、イミダゾール系ブロック剤(解離温度が80℃~150℃)を採用することが可能である。処理剤が糸Sに塗布された後にプラズマ処理工程が行われる場合は、製造方法に採用するブロックポリイソシアネート化合物のブロック剤としては、解離温度が140℃以上のものとする。これは、処理剤が糸Sに塗布された後にプラズマ処理工程が行われた際に、プラズマ処理により糸Sが120℃程度まで加熱されても、ブロック剤を解離させないためである。本実施形態のようにプラズマ処理工程の後に、処理剤塗布工程が行われる場合は、採用するブロックポリイソシアネート化合物のブロック剤としては、解離温度が140℃未満のものであってもよい。
In addition, as the polyisocyanate type in the blocked polyisocyanate compound, aliphatic polyisocyanate-based, alicyclic polyisocyanate-based, aromatic polyisocyanate-based, and araliphatic polyisocyanate-based can be used. In addition, as the blocking agent type in the blocked polyisocyanate compound, lactam-based blocking agents (dissociation temperature 130°C to 200°C), alcohol-based blocking agents (dissociation temperature 150°C to 210°C), oxime-based blocking agents (dissociation temperature 130°C to 190°C), amine-based blocking agents (dissociation temperature 140°C to 220°C), active methylene-based blocking agents (
本実施形態における製造方法に採用した熱風乾燥機40も、公知のものを採用しているが、ブロックポリイソシアネート化合物のブロック剤の解離温度よりも低い温度で糸Sを加熱し、糸Sに塗布された処理剤中の水分を蒸発させることが可能であれば、他の乾燥機を用いてもよい。このような熱風乾燥機40中に処理剤が塗布された糸Sを通過させて、ブロックポリイソシアネート化合物のブロック剤の解離温度未満で糸Sを加熱し熱乾燥させる(熱風乾燥工程:熱乾燥工程)。このように熱風乾燥工程において、糸Sを加熱する温度がブロック剤の解離温度未満であるため、処理剤の硬化を抑制しつつ処理剤中の水分を蒸発させることが可能となる。このため、糸Sの柔軟性が保たれる。
The
また、本実施形態における熱風乾燥機40の熱乾燥区間が2mとなっている。このため、糸Sを3m/minで送出すると、糸Sは約40秒間、熱乾燥される。なお、糸Sの送出速度を速くすると、熱乾燥時間が短くなり、糸Sの送出速度を遅くすると熱乾燥時間が長くなる。
In addition, the thermal drying section of the
以上のような糸S(合成樹脂接着用繊維)の製造方法によると、熱風乾燥工程において糸Sを加熱する温度がブロック剤の解離温度未満であるため、処理剤の硬化を抑制しつつ処理剤中の水分を蒸発させることが可能となる。このため、糸Sの柔軟性が保たれる。また、プラズマ処理工程が、処理剤塗布工程前に行われることで、糸Sの処理剤(接着剤)に対する親和性が高くなり、糸Sを後述するように合成樹脂に接着したときの接着力が向上する。つまり、柔軟さを有しつつ接着力の向上した糸Sを製造することが可能となる。また、処理剤が水系接着剤用であるため、有機溶剤特有の防爆設備の設置や廃液処理の必要がなくなり、作業面での負担を軽減することが可能となる。 According to the above-mentioned manufacturing method of the thread S (fiber for synthetic resin bonding), since the temperature to which the thread S is heated in the hot air drying process is lower than the dissociation temperature of the blocking agent, it is possible to evaporate the moisture in the treatment agent while suppressing the hardening of the treatment agent. This maintains the flexibility of the thread S. Furthermore, since the plasma treatment process is performed before the treatment agent application process, the affinity of the thread S to the treatment agent (adhesive) is increased, and the adhesive strength when the thread S is bonded to the synthetic resin as described below is improved. In other words, it is possible to manufacture a thread S that has flexibility and improved adhesive strength. Furthermore, since the treatment agent is for water-based adhesives, there is no need to install explosion-proof equipment or dispose of waste liquid, which are specific to organic solvents, and it is possible to reduce the burden on the work side.
続いて、本発明の第2実施形態に係る合成樹脂接着用繊維の製造方法について、図3及び図4を参照しつつ以下に説明する。なお、第1実施形態と同様なものについては、同符号を付与し説明を省略する。 Next, a method for producing synthetic resin adhesive fibers according to a second embodiment of the present invention will be described below with reference to Figures 3 and 4. Note that parts similar to those in the first embodiment are given the same reference numerals and will not be described.
本実施形態における糸S(合成樹脂接着用繊維)の製造方法は、図3に示すように、糸送出し工程と、処理剤塗布工程と、プラズマ処理工程と、熱風乾燥工程(熱乾燥工程)と、糸巻取り工程とが順に行われる。つまり、本実施形態の製造方法は、第1実施形態のプラズマ処理工程と処理剤塗布工程との順番が入れ替わっただけである。つまり、プラズマ処理工程が、処理剤塗布工程後に行われる。これ以外はすべて同様である。また、糸Sの製造設備200は、図4に示すように、第1実施形態の製造設備100のプラズマ処理器20とオイリングローラ30との配置が入れ替わっただけで、それ以外は同様の構成である。
As shown in FIG. 3, the method for manufacturing the yarn S (fiber for synthetic resin bonding) in this embodiment includes a yarn sending out process, a treatment agent application process, a plasma treatment process, a hot air drying process (thermal drying process), and a yarn winding process, in that order. In other words, the manufacturing method of this embodiment only swaps the order of the plasma treatment process and the treatment agent application process from the first embodiment. In other words, the plasma treatment process is performed after the treatment agent application process. Everything else is the same. Also, as shown in FIG. 4, the
このような糸S(合成樹脂接着用繊維)の製造方法においても、熱風乾燥工程において糸Sを加熱する温度がブロック剤の解離温度未満であるため、第1実施形態と同様な効果を得ることができる。また、プラズマ処理工程が、処理剤塗布工程後に行われていても、糸Sを後述するように合成樹脂に接着したときの接着力が向上する。つまり、柔軟さを有しつつ接着力の向上した糸Sを製造することが可能となる。また、処理剤が水系接着剤用であるため、有機溶剤特有の防爆設備の設置や廃液処理の必要がなくなり、作業面での負担を軽減することが可能となる。なお、第1実施形態と同様な構成については同じ効果を得ることができる。 In this manufacturing method of thread S (fiber for synthetic resin bonding), the temperature to which thread S is heated in the hot air drying process is lower than the dissociation temperature of the blocking agent, so that the same effect as in the first embodiment can be obtained. Furthermore, even if the plasma treatment process is performed after the treatment agent application process, the adhesive strength is improved when thread S is bonded to synthetic resin as described below. In other words, it is possible to manufacture thread S that has flexibility and improved adhesive strength. Furthermore, since the treatment agent is for water-based adhesives, there is no need to install explosion-proof equipment or dispose of waste liquid, which are specific to organic solvents, and it is possible to reduce the burden on the work side. Note that the same effect can be obtained for a configuration similar to that of the first embodiment.
続いて、本発明の第3実施形態に係る合成樹脂接着用繊維の製造方法について、図5及び図6を参照しつつ以下に説明する。なお、第1及び第2実施形態と同様なものについては、同符号を付与し説明を省略する。 Next, a method for manufacturing synthetic resin adhesive fibers according to a third embodiment of the present invention will be described below with reference to Figures 5 and 6. Note that parts similar to those in the first and second embodiments are given the same reference numerals and will not be described.
本実施形態における糸S(合成樹脂接着用繊維)の製造方法は、図5に示すように、第1実施形態の製造方法における熱風乾燥工程(熱乾燥工程)と糸巻取り工程との間に、プラズマ処理工程が追加されたものである。つまり、プラズマ処理工程が、処理剤塗布工程の前後の両方に実施される。これ以外はすべて同様である。また、糸Sの製造設備300は、図6に示すように、第1実施形態の製造設備100のローラユニットR3に続けて設置されたプラズマ処理器50とローラユニットR4とを有する。プラズマ処理器50は、上述のプラズマ処理器20と同様な構成を有する。また、ローラユニットR4も、上述のローラユニットR1~R3と同様な構成を有する。
As shown in FIG. 5, the manufacturing method of the yarn S (fiber for synthetic resin bonding) in this embodiment is the same as the manufacturing method of the first embodiment, except that a plasma treatment process is added between the hot air drying process (thermal drying process) and the yarn winding process. In other words, the plasma treatment process is carried out both before and after the treatment agent application process. Everything else is the same. As shown in FIG. 6, the
このような糸S(合成樹脂接着用繊維)の製造方法においても、熱風乾燥工程において糸Sを加熱する温度がブロック剤の解離温度未満であるため、第1実施形態と同様な効果を得ることができる。また、プラズマ処理工程が、処理剤塗布工程前後両方において行われているため、第1及び第2実施形態同様に、糸Sを後述するように合成樹脂に接着したときの接着力が向上する。つまり、柔軟さを有しつつ接着力の向上した糸Sを製造することが可能となる。また、処理剤が水系接着剤用であるため、有機溶剤特有の防爆設備の設置や廃液処理の必要がなくなり、作業面での負担を軽減することが可能となる。なお、第1及び第2実施形態と同様な構成については同じ効果を得ることができる。 In this method of manufacturing thread S (fiber for synthetic resin bonding), the temperature to which thread S is heated in the hot air drying process is lower than the dissociation temperature of the blocking agent, so that the same effect as in the first embodiment can be obtained. In addition, since the plasma treatment process is performed both before and after the treatment agent application process, the adhesive strength is improved when thread S is bonded to synthetic resin as described below, as in the first and second embodiments. In other words, it is possible to manufacture thread S that has flexibility and improved adhesive strength. In addition, since the treatment agent is for water-based adhesives, there is no need to install explosion-proof equipment or dispose of waste liquid, which are specific to organic solvents, and it is possible to reduce the burden on the work side. Note that the same effect can be obtained for configurations similar to those of the first and second embodiments.
第3実施形態における製造方法は、熱風乾燥工程に続いてプラズマ処理工程が実行される連続式の製造方法であるが、熱風乾燥工程の後に糸巻き取り工程を行い、一旦ボビンにそこまで処理した糸Sを巻き取った後、その巻き取られた糸Sを、ボビンから送出し、プラズマ処理工程を行った後に、別のボビンに糸Sを巻き取る2ステップの製造方法であってもよい。 The manufacturing method in the third embodiment is a continuous manufacturing method in which a plasma treatment process is carried out following a hot air drying process, but it may also be a two-step manufacturing method in which a yarn winding process is carried out after the hot air drying process, the yarn S that has been treated up to that point is wound onto a bobbin, the wound yarn S is then sent out from the bobbin, the plasma treatment process is carried out, and the yarn S is then wound onto another bobbin.
また、第3実施形態及びその変形例においては、プラズマ処理が熱風乾燥工程の後に行われているが、処理剤塗布工程と熱風乾燥工程との間にプラズマ処理工程が行われていてもよい。これにおいても上述と同様の効果を得ることができる。 In addition, in the third embodiment and its modified example, the plasma treatment is performed after the hot air drying process, but the plasma treatment process may be performed between the treatment agent application process and the hot air drying process. This also provides the same effects as described above.
続いて、実施例1~11及び比較例1~4について以下に説明する。実施例1~11及び比較例1~4の糸の送出速度、処理剤の塗布量、プラズマ処理の時期及び処理ガス、時間、熱乾燥処理の温度及び時間、これら処理後の柔軟性、及び、接着力について表1に示す。
実施例1~11及び比較例1~4に用いる糸は、上述の糸Sと同様な、ポリエチレンテレフタレート繊維(1100デシテックス/192フィラメント)の2本を撚数100T/Mで合撚した繊維である。実施例1~11及び比較例1~3に用いる処理剤は、すべて上述の処理剤(ブロックポリイソシアネート化合物とポリエポキシド化合物のそれぞれが1.5重量%混合分散された水系接着剤用の処理水)と同様のものである。なお、ブロックポリイソシアネート化合物には、明成化学工業社製のε-カプロラクタムブロックジフェニルメタンジイソシアネート(製品名「DM30」)を用いた。このブロック剤の解離温度は約180℃である。また、ポリエポキシド化合物には、ナガセケムテックス社製のソルビトールポリグリシジルエーテル(製品名「デナコールEX-614B」)を用いた。比較例4に用いられる処理剤は、ブロックポリイソシアネート化合物とポリエポキシド化合物とを有機溶媒N-メチルピロリドンに各々1.5重量%濃度で溶解した処理剤も用いた。表1に示すように、実施例1~10及び比較例1~4の糸の送出速度は、いずれも3m/minであり、実施例11の糸の送出速度は、9m/minである。処理剤の塗布量、すなわち処理剤の含まれる2つの化合物の糸への合計塗布量は、実施例1~4、7~10、及び、比較例1、4は糸の重量に対して1重量%であり、実施例5、及び、比較例2,3は糸の重量に対して2重量%であり、実施例11は糸の重量に対して0.5重量%である。 The yarn used in Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 4 is a fiber made by twisting two polyethylene terephthalate fibers (1100 decitex/192 filaments) at a twist rate of 100 T/M, similar to the yarn S described above. The treatment agents used in Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 3 are all similar to the treatment agents described above (treatment water for water-based adhesives in which a blocked polyisocyanate compound and a polyepoxide compound are mixed and dispersed at 1.5% by weight each). The blocked polyisocyanate compound used was ε-caprolactam blocked diphenylmethane diisocyanate (product name "DM30") manufactured by Meisei Chemical Industry Co., Ltd. The dissociation temperature of this blocking agent is about 180°C. The polyepoxide compound used was sorbitol polyglycidyl ether (product name "Denacol EX-614B") manufactured by Nagase ChemteX Corporation. The treatment agent used in Comparative Example 4 was a treatment agent in which a blocked polyisocyanate compound and a polyepoxide compound were each dissolved in an organic solvent, N-methylpyrrolidone, at a concentration of 1.5% by weight. As shown in Table 1, the yarn delivery speeds of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 4 were all 3 m/min, and the yarn delivery speed of Example 11 was 9 m/min. The amount of treatment agent applied, i.e., the total amount of the two compounds contained in the treatment agent applied to the yarn, was 1% by weight relative to the weight of the yarn in Examples 1 to 4, 7 to 10, and Comparative Examples 1 and 4, 2% by weight relative to the weight of the yarn in Example 5 and Comparative Examples 2 and 3, and 0.5% by weight relative to the weight of the yarn in Example 11.
また、表1に示すように、実施例1,3,4,5及び比較例2がプラズマ処理工程の時期が処理剤の塗布前のみである。つまり、これら実施例1,3,4,5及び比較例2のプラズマ処理工程の実行タイミングが、上述の第1実施形態の製造方法のプラズマ処理工程のタイミングと同様である。実施例2はプラズマ処理工程の時期が処理剤の塗布後のみである。つまり、実施例2のプラズマ処理工程の実行タイミングが、上述の第2実施形態の製造方法のプラズマ処理工程のタイミングと同様である。実施例6~11はプラズマ処理工程の時期が処理剤の塗布前後の両方である。つまり、これら実施例6~11のプラズマ処理工程の実行タイミングが、上述の第3実施形態の製造方法のプラズマ処理工程のタイミングと同様である。なお、比較例1,3,4はプラズマ処理工程が行われていない。使用した処理ガスは、実施例1,2,5,6,11が窒素ガスのみであり、実施例3が酸素ガスのみであり、実施例4が炭酸ガスのみである。実施例7,8は処理ガスとして酸素ガスと窒素ガスが用いられ、実施例9は処理ガスとして炭酸ガスと窒素ガスが用いられ、実施例10は処理ガスとして空気と窒素ガスが用いられている。また、実施例1~10及び比較例2におけるプラズマ処理時間は一工程において約15秒である。実施例11におけるプラズマ処理時間は一工程において約5秒である。 Also, as shown in Table 1, in Examples 1, 3, 4, 5 and Comparative Example 2, the plasma treatment process is performed only before the application of the treatment agent. In other words, the timing of the plasma treatment process in Examples 1, 3, 4, 5 and Comparative Example 2 is the same as the timing of the plasma treatment process in the manufacturing method of the first embodiment described above. In Example 2, the plasma treatment process is performed only after the application of the treatment agent. In other words, the timing of the plasma treatment process in Example 2 is the same as the timing of the plasma treatment process in the manufacturing method of the second embodiment described above. In Examples 6 to 11, the plasma treatment process is performed both before and after the application of the treatment agent. In other words, the timing of the plasma treatment process in Examples 6 to 11 is the same as the timing of the plasma treatment process in the manufacturing method of the third embodiment described above. Note that the plasma treatment process is not performed in Comparative Examples 1, 3, and 4. The treatment gas used is only nitrogen gas in Examples 1, 2, 5, 6, and 11, only oxygen gas in Example 3, and only carbon dioxide gas in Example 4. In Examples 7 and 8, oxygen gas and nitrogen gas are used as the processing gas, in Example 9, carbon dioxide gas and nitrogen gas are used as the processing gas, and in Example 10, air and nitrogen gas are used as the processing gas. In addition, the plasma processing time in Examples 1 to 10 and Comparative Example 2 is about 15 seconds per process. In Example 11, the plasma processing time is about 5 seconds per process.
また、表1に示すように、熱乾燥処理の温度は、実施例1~11及び比較例1が120℃であり、比較例2~4が210℃である。熱乾燥処理の時間は、実施例1~10及び比較例1~4が40秒であり、実施例11が13秒である。 As shown in Table 1, the temperature of the thermal drying treatment is 120°C for Examples 1 to 11 and Comparative Example 1, and 210°C for Comparative Examples 2 to 4. The time of the thermal drying treatment is 40 seconds for Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 4, and 13 seconds for Example 11.
このような条件で処理されて製造された実施例1~11及び比較例1~4の糸の柔軟性及び接着力について測定した結果も表1に示す。糸の柔軟性については、図7を参照しつつ以下に説明する。 The results of measuring the flexibility and adhesive strength of the yarns of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 4, which were produced by processing under these conditions, are also shown in Table 1. The flexibility of the yarns will be explained below with reference to Figure 7.
まず、各実施例1~11及び各比較例1~4の条件で処理して製造された糸S1のそれぞれを、固定板70に固定する。固定板70は、アクリル樹脂板であり、幅10mm、長さ1200mm、厚み2mmである。糸S1は長さ40mmとする。そして、図7に示すように、糸S1の一端部を固定板の下端部中央の表面に貼り付け、糸S1の他端部を固定板の下端部中央の裏面に貼り付ける。このときの貼り付け長は、ともに10mmである。つまり、20mmの糸S1が固定板70から下方にU字状に垂れ下がった状態となる。この状態において、室温23℃、湿度65%RHで24時間静置させる。この後、固定板70とともに糸S1を1.5mm/sの速度で降下させ、糸S1をロードセル上面80に接触させる。糸S1がロードセル上面80と接触してから2秒後に固定板70の降下を停止する。すなわち、糸S1をロードセル上面80に接触させてから固定板70を3mm降下させて停止する。このときの糸S1の反発力(N)をロードセルで計測する。この計測を1つの糸S1に対して5回実施し、その平均値を柔軟性として評価する。この結果、実施例1~11及び比較例1が、0.03Nとなり、比較例2が0.20N、比較例3が0.21N、比較例4が0.19Nとなった。処理を行っていない未処理の糸はそもそも硬化しないため、曲げやすく柔軟性のあるものとなり、取り扱いしやすい。この未処理の糸で同様の柔軟性を評価した場合、0.03Nとなった。これより、実施例1~11及び比較例1については、未処理の糸と同様に、柔軟性が良好となり、製造ラインにおいて、処理済み糸を用いやすくなる。一方、比較例2~4については、反発力が未処理のものよりも6倍以上となり、柔軟性が大幅に低下する。これより、糸が、熱乾燥処理において、ブロックポリイソシアネート化合物のブロック剤の解離温度未満で加熱され熱乾燥されていることで、柔軟性が保たれることがわかる。
First, each of the threads S1 manufactured by processing under the conditions of each of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 4 is fixed to the fixed
続いて、糸の接着力については、図8を参照しつつ以下に説明する。まず、製造された複数の糸S1を、図8(a)に示すように、合成樹脂シート90に貼り付ける。つまり、複数の糸S1を、合成樹脂シート90の幅方向に沿って互いに離隔させつつ等間隔に配置する。合成樹脂シート90は、熱可塑性ポリウレタンシートであり、幅が100mm、長さ200mm、厚み2mmである。この後、熱プレスを行って複数の糸S1を合成樹脂シートに貼り付ける。このときの熱プレスの条件としては、温度160℃、圧力18kg/cm2、プレス時間5分である。この後、熱プレスした合成樹脂シート90を冷却する。そして、この状態において、室温23℃、湿度65%RHで24時間静置させる。これを各実施例1~11及び比較例1~4の条件で処理して製造された糸S1に対してそれぞれ行う。
Next, the adhesive strength of the thread will be described below with reference to FIG. 8. First, the manufactured multiple threads S1 are attached to a
次に、図8(b)に示すように、合成樹脂シート90に貼り付けられた複数の糸S1のうち、隣接する2本の糸S1の一端部を治具95に取り付ける。この後、糸S1がU字状に180°折り返すような格好で2本の糸S1が治具95で合成樹脂シート90から引き剥がす時の強力(接着力)を測定する。測定方法としては、JIS K 6854-2:1999(ISO 8510-2:1990) 「接着剤-はく離接着強さ試験方法-第2部:180度はく離」に準拠して実施する。このときの治具95の移動速度が50mm/min、移動長さが200mmである。この測定により得られた最大値を接着力(N)とする。なお、測定は、各例において、5回実施し、その平均値を接着力として評価する。また、測定時に糸S1(合成繊維)自体が破断した場合は破断と示し、後述の所望接着力20N以上の接着力があって良好であることがわかる。なお、接着力の評価基準としては、例えば、消防ホースとして採用する際の糸と合成樹脂の間の基準である、20N以上であれば、実用上問題ないとして評価する。
Next, as shown in FIG. 8(b), one end of two adjacent threads S1 among the multiple threads S1 attached to the
実施例1~11はいずれも接着力が20N以上もしくは糸S1の破断である。つまり、実用上問題のない接着力を有し、良好である。これは、いずれの実施例1~11においても、プラズマ処理が行われているためである。プラズマ処理が行われることで、柔軟性を保つために、熱乾燥処理における糸S1の加熱温度がブロックポリイソシアネート化合物のブロック剤の解離温度未満であっても、接着力を所望以上とすることが可能になることがわかる。一方、比較例1は、プラズマ処理が行われていないために、接着力が低くなり、所望の接着力を有さない。比較例2~4については、熱乾燥処理における糸S1の加熱温度がブロック剤の解離温度を超えるため、所望の接着力を有する状態となるが、糸S1自体が硬化した状態であるため、柔軟性がない。 In all of Examples 1 to 11, the adhesive strength was 20 N or more or the thread S1 broke. In other words, the adhesive strength was satisfactory and practically acceptable. This is because plasma treatment was performed in all of Examples 1 to 11. It can be seen that the plasma treatment makes it possible to achieve a desired adhesive strength or higher in order to maintain flexibility, even if the heating temperature of the thread S1 in the thermal drying treatment is below the dissociation temperature of the blocking agent of the blocked polyisocyanate compound. On the other hand, in Comparative Example 1, the adhesive strength is low and does not have the desired adhesive strength because no plasma treatment was performed. In Comparative Examples 2 to 4, the heating temperature of the thread S1 in the thermal drying treatment exceeds the dissociation temperature of the blocking agent, so the desired adhesive strength is achieved, but the thread S1 itself is in a hardened state and therefore has no flexibility.
以上の実施例1~11より、処理剤塗布工程前及び/又は処理剤塗布工程後に、プラズマ処理が行われ、熱乾燥工程における糸S1の加熱温度がブロックポリイソシアネート化合物のブロック剤の解離温度未満であることで、柔軟さを有しつつ接着力の向上した糸S1(合成繊維)を製造することが可能であることがわかる。これにより、作業面での負担を軽減可能となる。 From the above Examples 1 to 11, it can be seen that it is possible to manufacture thread S1 (synthetic fiber) that is flexible and has improved adhesive strength by performing plasma treatment before and/or after the treatment agent application process and by setting the heating temperature of thread S1 in the thermal drying process to less than the dissociation temperature of the blocking agent of the blocked polyisocyanate compound. This makes it possible to reduce the workload.
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、上述の第1~第3実施形態の製造方法に採用された処理剤は、ブロックポリイソシアネート化合物とポリエポキシド化合物を含んでいるが、ポリエポキシド化合物以外の化合物を含んでいてもよい。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications are possible within the scope of the claims. For example, the treatment agent used in the manufacturing methods of the first to third embodiments described above contains a blocked polyisocyanate compound and a polyepoxide compound, but may contain a compound other than a polyepoxide compound.
また、処理剤塗布工程における処理剤に含まれる化合物の合成繊維への塗布量は、合成繊維の重量に対して0.5重量%未満であってもよいし、5重量%を超えていてもよい。 The amount of the compound contained in the treatment agent applied to the synthetic fibers in the treatment agent application process may be less than 0.5% by weight or more than 5% by weight relative to the weight of the synthetic fibers.
また、本発明における処理剤を付与しても接着性の向上効果が十分でない合成樹脂を合成繊維に接着させる場合、合成繊維の表面に当該処理剤層を形成した後、その表面に前記処理剤及び前記合成樹脂の両方と良好な接着性を有する他の接着剤を塗布することも可能である。この場合、処理剤は合成繊維と他の接着剤との間の中間層として利用されることとなる。 In addition, when adhering a synthetic resin to which the treatment agent of the present invention does not sufficiently improve adhesion, it is possible to form a layer of the treatment agent on the surface of the synthetic fiber, and then apply to the surface another adhesive that has good adhesion to both the treatment agent and the synthetic resin. In this case, the treatment agent is used as an intermediate layer between the synthetic fiber and the other adhesive.
10,11 ボビン
20 プラズマ処理器
30 オイリングローラ
40 熱風乾燥機
100,200,300 製造設備
R1~R4 ローラユニット
S 糸
10, 11
Claims (3)
前記処理剤が塗布された前記合成繊維を熱乾燥させる熱乾燥工程と、
前記処理剤塗布工程前及び前記処理剤塗布工程後に、前記合成繊維にプラズマを照射するプラズマ処理工程とを含み、
前記熱乾燥工程において、前記合成繊維を加熱する温度が前記ブロックポリイソシアネート化合物のブロック剤の解離温度未満であることを特徴とする合成樹脂接着用繊維の製造方法。 A treatment agent application step of applying a treatment agent for aqueous adhesives containing a blocked polyisocyanate compound to synthetic fibers;
a thermal drying step of thermally drying the synthetic fiber to which the treatment agent has been applied;
a plasma treatment step of irradiating the synthetic fibers with plasma before and after the treatment application step,
2. The method for producing a synthetic resin-bonded fiber, wherein in the thermal drying step, the synthetic fiber is heated to a temperature lower than a dissociation temperature of a blocking agent of the blocked polyisocyanate compound.
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