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JPS6252070B2 - - Google Patents
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JPS6252070B2 - - Google Patents

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JPS6252070B2
JPS6252070B2 JP58127110A JP12711083A JPS6252070B2 JP S6252070 B2 JPS6252070 B2 JP S6252070B2 JP 58127110 A JP58127110 A JP 58127110A JP 12711083 A JP12711083 A JP 12711083A JP S6252070 B2 JPS6252070 B2 JP S6252070B2
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fibers
coating layer
polymer
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Hiroshi Naito
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は研摩用繊維の製造方法に関する。 研摩用繊維とは、金属、ガラス、セラミツク
ス、宝石、木材、プラスチツクス、樹脂などの表
面を摩擦して研摩、切削、変形（加工）、錆、汚
れ除去、表面仕上などを行なう繊維である。ここ
で繊維とは、連続フイラメント、ステープル、
綿、等の他に、紡績糸、撚糸された糸、紐、編
物、織物、立毛布帛、不織布、紙などの繊維構造
物を包含する。 研摩用繊維は、そのポリマー中に研摩材粒子を
含有せしめて製造することが出来る。研摩能力の
優れた繊維を得るためには、研摩能力の大きい粒
子を多量に含有させる必要があるが、そうすると
繊維の製造工程、例えば、紡糸、延伸、撚糸、紡
績、編機などの工程でガイド類、ローラー類、ト
ラベラ、針、その他繊維に接触する部分が摩耗、
損傷し、製造困難となる。 本発明の第１の目的は製造工程に於ける上記の
ような問題を解決し、高い研摩能力を有する繊維
を容易に製造する方法を提供するにある。他の目
的は以下の説明から明らかにされるであろう。 本発明の方法は粒状研摩材含有ポリマーからな
る研摩層を有し、該研摩層が研摩材を含有しない
ポリマーからなる被覆層によつて実質的に被覆さ
れた複合繊維を、溶剤又は分解剤によつて該被覆
層の少なくとも一部を溶解又は分解除去し、研摩
層を露出させることを特徴とするものである。 本発明に用いる複合繊維は研摩層及び被覆層を
有する。研摩層は研摩材粒子及びそれを結合する
ポリマーからなる。研摩材は目的に応じた硬さ及
び大きさを有する無機粒子で、例えばダイアモン
ド、コランダム、トパズ、スピネル、エメリー、
ガーネツト、フリント、ルビー、水晶、石英、長
石、リンカイ石、蛍石、タルク、粘度などのよう
な鉱物粒子、炭化硅素（カーボランダム）、窒素
硅素、炭化硼素、酸化チタン、酸化アルミニウム
（アルミナ、アランダム）、酸化亜鉛、酸化鉄、酸
化クロム、酸化硅素（シリカ）、ゼオライト、フ
エライトなどのような金属化合物又は類似の化合
物、金属粒子、合金粒子などがあげられる。 研摩材粒子の大きさは、目的によつて変る。切
削や粗仕上げには粒径の大きいものが用いられ、
高精度仕上げには粒径の小さいものが用いられ
る。研摩材粒子の粒径は繊維径の1/2以下、特に
1/5以下が好ましい。通常の繊維は直径（平均）
200μｍ程度以下、特に100μｍ以下であり、最も
多くの場合50μｍ以下である。従つて研摩材の粒
径は100μｍ程度以下が適し、50μｍ以下、特に
20μｍ以下が最も適する。中程度の研摩には粒径
１〜100μｍ程度のものが用いられ高精度の仕上
研摩には粒径５μｍ以下、特に0.01〜３μｍのも
のがよく用いられる。繊維径が200μｍを越える
もの、例えば300〜1500μｍのものは剛毛と呼ば
れ通常の繊維とは製造や加工方法、装置が異るこ
とが多い。剛毛においても本発明の方法を適用す
ることは可能であるが、本発明の効果（通常の繊
維の製造・加工工程で通常繊維とほゞ同等に取扱
い得る）は通常の太さの繊維において最も著し
い。すなわち本発明の方法は、粗切削用よりも中
程度以上の仕上研摩用の製品を得るに最適であ
る。 研摩材粒子と繊維を形成するポリマーとの接着
性や分散性を改善するために、界面活性剤や分散
剤を応用することが好ましい。親水基又は無機粒
子に親和性又は反応性の基と、親油基又はポリマ
ーに対する親和性又は反応性の基からなる化合物
（界面活性剤）を無機粒子の表面に、例えば単分
子膜や薄膜を形成させることが好ましい。無機粒
子とポリマーとを結合させる所謂カツプリング
剤、例えばシランカツプリング剤、アルミニウム
系カツプリング剤、チタネートカツプリング剤な
ども好適に用いられる。これらの界面活性剤や結
合剤の使用量は目的に応じ選べば良いが、多くの
場合0.1〜10％（対粒子重量）程度である。しか
し粒子が微細になり表面積が大きくなると、10％
以上、例えば30〜100％程度を必要とすることも
ある。 研摩剤の含有率は目的によつて選べばよいが、
通常研摩層の５％（重量）以上、多くの場合10〜
90％、特に20〜80％であり、最も多くの場合30〜
75％程度である。一般に研摩材含有率が大きいほ
ど研摩力が大きいが、繊維の強度が低下する傾向
がある。従つて強度向上のため、研摩層及び被覆
層の他に強化層を持つ繊維を用いることが好まし
い。 研摩層を形成するポリマーは、熱可塑性又は繊
維形成性ポリマーの中から任意に選ぶことが出来
る。複合繊維が被覆層と研摩層のみからなる場合
は、研摩層ポリマーは繊維形成性であることが必
要である。複合繊維が強化層を有する場合は強化
層に強度の優れた繊維形成性ポリマーを用い、研
摩層は繊維形成性の乏しいポリマーを用いること
も出来る。勿論研摩層及び強化層共に繊維形成性
ポリマーを用いることが強度の点から最も好まし
い。複合繊維の被覆層、研摩層、強化層に用いる
熱可塑性又は繊維形成性ポリマーの例としては、
ポリエチレン、ポリプロピレンなどのようなポリ
オレフイン、ナイロン６、ナイロン66、ナイロン
610、ナイロン12などの脂肪族ポリアミド、ポリ
パラフエニレンテレフタラミド、ポリメタフエニ
レンイソフタラミドなどの芳香族ポリアミド、ポ
リエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフ
タレートなどのポリエステル、ポリ塩化ビニル、
ポリアクリロニトリル、ポリビニルアルコールな
どのポリビニル系ポリマー、ポリウレタン、ポリ
カーボネート、ポリエーテル、ポリスルホンなど
があげられ、それらを成分とする共重合体、混合
体、変性体、誘導体も利用可能である。これらの
中で耐摩耗性の優れたもの、例えばポリアミド及
びポリエステルが研摩層及び強化層用に特に好ま
しい。 第１図〜第１１図は本発明に用いることが出来
る複合繊維の横断面の例である。図において多点
部１は研摩層を、斜線部２は被覆層を、３は中空
部を、斜線部４は強化層を示す。第１図は円形の
芯鞘型、第２図は扁平な芯鞘型、第３図は４角形
状の芯鞘型複合の例である。第４図は研摩層１が
被覆層によつて不完全に被覆されているが、研摩
層が外部の物体と接触することは実質的に防止さ
れている（凸部は被覆され、露出しているのは凹
部のみである）。このような場合も研摩層が被覆
層によつて実質的に被覆されていると云う。 第５図は研摩層が放射状部分によつて４個に分
割されたもので、被覆層２が除去されると４個の
研摩用細繊維が生じる。勿論このような被覆の芯
（研摩層）を有する複合繊維は、芯の形を円形、
扁平形その他自由にすることが出来、芯の数も２
以上の任意（例えば３〜100個）とすることが出
来る。第６図は芯が扁平な多芯型の例であり第７
図は中空部３を有する放射状複合の例である。第
５図〜第７図に示すような複数の研摩層を有する
多層繊維は、適当な手段により分割（フイブリル
化）して、多数の微細な研摩繊維が得られる。微
細な繊維からなる研摩繊維（製品）は、例えば精
密仕上用の研摩布として非常に優れた性能を有す
る。繊維が細いために、研摩される相手を損傷す
ることが少なく、しかも接触面積が大きく研摩効
果が高いからである。この目的のためには細繊維
（多層繊維の研摩層）の繊維は2d以下、特に1d以
下が好ましく、0.5d以下が最も好ましい。実際に
多層繊維を用いれば、１〜0.01d程度の極細の研
摩繊維を得ることは容易である。同様に扁平なも
の、特に扁平率（長径／短径比）が２以上のもの
が密着性に優れて好ましく、扁平率が３以上のも
のが最も好ましい。 第８図は研摩層１、被覆層２の他に強化層４を
有する複合繊維の例である。研摩層は一般に強度
が低下する傾向があるから、図のように強化層で
補強すると、研摩繊維の強度、耐久性、寿命が大
巾に改良され極めて効果的である。第８図は研摩
層と強化層が鞘芯型に複合された例であるが第９
図は両者が３層隣接型に複合された例である。勿
論研摩層と強化層の複合形式は任意に選べばよい
が、被覆層を除去した時に研摩層が充分露出する
ように、例えば研摩層の表面積占有率が５％以
上、特に10％以上とすることが好ましく、30％以
上とすることが最も好ましい。第８図の芯鞘型で
は被覆層を除去したときの研摩層の表面積占有率
は100％であり、第９図のそれは約88％である。
第９図において研摩層と強化層を入替えると、被
覆層を除去した場合の研摩層の表面積占有率は約
12％であり、そのような繊維も本発明の目的に有
用である。多層型複合に強化層を応用導入するこ
とも容易である。第１０図〜１１図はその例で研
摩層と強化層を鞘芯型に複合したものを多数個有
するものを第１０図に同じく隣接型（サイドバイ
サイド）に複合したものを多数個有するものを第
１１図に示す。 研摩層と強化層とは充分に接着していることが
好ましい。このため相互接着性の優れたポリマー
を組せることが好ましく、例えば両方のポリマー
が同一又は同種であることが好ましい。 被覆層を形成するポリマーは、容易に溶解又は
分解除去出来るものが好ましい。すなわち研摩層
をほとんど損傷させずに、被覆層を充分に除去出
来ることが好ましい。一般に被覆層は外側にある
から、分解又は溶解速度が等しくても被覆層が早
く分解又は溶解される。しかし、被覆層のポリマ
ーが研摩層のポリマーよりも分解又は溶解速度が
大きいことが好ましい（その逆は不適当）。その
ような溶解又は分解速度の異なるポリマーの選
択、組合せは専問家には容易である。ポリマーの
溶剤としては、水、ジメチルホルマミド、アセト
ン、キシレン、水酸化ナトリウム水溶液、蟻酸、
硫酸、硝酸、フエノール、ジクロルエタン、トリ
クレン、パークレンなどがよく知られており、そ
れらに不溶のものと可溶のものとを組合せること
が出来る。例えばポリアミドの多くは酸に可溶で
ありポリエステルの多くは酸に不溶である。アク
リル系共重合物の多くはジメチルフオルムアミ
ド、アセトンなどに可溶であり、ポリアミド及び
ポリエステルの多くはそれらに不溶である。同様
に多くのポリエステルは強アルカリ水溶液で容易
に分解可能であるが、多くのポリアミドはその条
件下では分解されない。同様に共重合法や混合法
で第３成分を導入した変性ポリマーは未変性のも
のにくらべて溶解性や分解性が高い場合が多いか
ら、その速度差を利用することが出来る。例えば
ポリアクリロニトリルはアセトンに不溶である
が、アクリロニトリルに30モル％の塩化ビニルを
共重合するとアセトンに可溶となる同様に分子量
3500のポリエチレングリコールを20重量％共重合
したポリエチレンテレフタレートは、そのホモポ
リマーに較べて５％NaOH100℃水溶液での分解
速度が50〜100倍である。 複合繊維における被覆層の複合比（体積占有
率）は任意であるが、後工程での除去を考慮する
と出来るだけ小さいことが好ましい。すなわち被
覆層の複合比は50％以下、特に40％以下が好まし
く、30％以下が最も好ましい。第１図は被覆層の
複合比が約23％の例である。 被覆層は研摩層を実質的に被覆し、外部の物体
との接触を防止しなければならない。第１図のよ
うに被覆が完全であることが最も好ましいが、第
４図のように被覆が不完全であつても、繊維の凸
部は被覆されているので、研摩層は実質的に被覆
されているとみなされる。 被覆層の表面積占有率は50％以上が好ましく、
70％以上が特に好ましく、80％以上が最も好まし
い。 複合繊維は、溶融、乾式、湿式などの方法で周
知の複合紡糸法によつて製造し得る。通常の速度
で紡糸し、延伸、熱処理などを行なうことも出
来、高速紡糸により半配向（POY）又は充分に
配向した繊維を得ることも出来る。被覆層を有す
る複合繊維は、研摩層が直接紡糸口金ガイド、ロ
ーラー、トラベラ等へ接触しないから、それらの
摩耗が少なく製造が容易である。 複合繊維は、巻縮して又は巻縮しないで、連続
フイラメント状又はステープル状で、それ単独で
又は通常繊維と混用して、糸、合撚糸、紐、テー
プ、編物、織物、不織物（スパンボンドを含
む）、紙、皮革状物、シート物、ベルト状物、立
毛製品、など研摩目的に応じた形の構造物とする
ことが出来、更に必要に応じ、ローラー、ブラ
シ、バフ、回転円板などを製造し、他繊維との混
合は紡糸時又はそれ以後の工程での混繊、合糸、
合撚、混綿、混紡、交編、交織、混抄、その他あ
らゆる混合手段を応用出来る。混合率は任意であ
るが、通常５％（重量）以上、特に10％以上であ
り、多くの場合20％以上である。 被覆層の除去は、紡糸延伸以後の任意の工程で
行なえばよいが、勿論繊維を研摩用の構造物とし
た後に行なうことが好ましい。例えば糸、紐、テ
ープ、編物、織物、不織物、立毛製品、紙、シー
ト状物などとした後に、被覆層を除去することが
好ましい。 本発明によつて、従来得ることが出来なかつた
或いは製造が極めて困難であつた研摩材粒子を内
蔵する繊維からなる研摩材料、用具、装置を容易
に得ることが出来る。 以下実施例により本発明方法を説明するが、実
施例中部、％等は特記しない限り重量比率であ
る。 実施例 １ 分子量3500のポリエチレングリコールを20％共
重合したポリエチレンテレフタレートで分子量
18000のものをポリマーP1とする。 分子量16000のナイロン６をポリマーP2とす
る。分子量18000のナイロン６をポリマーP3とす
る。 アルミナを焼成・粉砕した（モランダム型）平
均粒径0.12μｍのαアルミナを研摩材G1とす
る。 ポリマーP2粉末（30メツシユ）120部、研摩材
G180部、ステアリン酸マグネシウム（分散剤）
２部、フエノール系酸化防止剤（チバガイギー社
イルガノツクス＃1098）0.5部を混合し、撹拌し
つつポリビニルピロリドン（粘着剤）2.5％水溶
液を40部を徐々に滴下して混合物を平均粒径３mm
に造粒した。造粒後乾燥し、270℃のスクリユウ
押出機で溶融混練を３回繰返して研摩材混合ポリ
マーPG1を得た。 ポリマーPG1を研摩層１とし、ポリマーP1を被
覆層２として、溶融複合紡糸により両者を第１図
のような構造に複合し（体積複合比3/1）280℃、
直径0.25mmのオリフイスから紡出し、冷却、オイ
リング後1200ｍ／minの速度で巻取つた。更に90
℃で3.2倍に延伸し、160℃のヒータに接触させて
巻取つた。この延伸糸をＹ１とする。Ｙ１は繊度
50d／10f、単糸直径約30μｍである。 ポリマPG1を研摩層１とし、ポリマーP1を被覆
層２とし、ポリマーP3を強化層４とし、３成分
を複合比（体積比）１／１／２で溶融複合し、以
下上記Ｙ１と同様に紡糸、延伸、熱処理して、
50d／10fの延伸糸Ｙ２を得た。 比較のためPG1のみを同じ条件で紡糸しようと
したが、糸切れが頻発し紡糸不能であつた。これ
は研摩材を約50％含有するPG1は曳糸性及び糸の
強度が低いためである。そこで研摩粒子含有率を
20％に低減して紡糸した所、若干糸切れしたが紡
糸、延伸が可能であり、40d／10fの延伸糸Ｙ３を
得た。しかし紡糸オリフイス、紡糸巻取機のトラ
バースガイド、延伸機のガイド及びトラベラの損
傷が著しく、工業生産は相当困難である。これに
対し、前記Ｙ１，Ｙ２は普通糸とほゞ同様に紡
糸、延伸可能であつた。各糸の強度及び伸度を第
１表に示す。
【表】 糸Ｙ１をフロント糸に用い、普通のナイロン６
延伸糸（70d／18f）をバツクに用い、パイルトリ
コツトを編立て、得られた編物を２％NaOH95℃
水溶液で30分間処理（被覆層除去）した後乾燥
し、研摩布Ａ１を得た。Ａ１は金属、ガラス、セ
ラミツク、合成樹脂などの仕上研摩に好適で、例
えば研摩用ベルトやローラの表面に接着して用い
ることが出来る。 糸Ｙ２を用いて上記Ａ１と同様にして研摩布Ａ
２を得た研摩布Ａ２はＡ１に較べて金属を仕上研
摩したときの寿命が約260時間でＡ１のそれの約
2.7倍であつた。 なおＹ３はトリコツト編機の針の摩耗のため編
立不可能であつた。 実施例 ２ 実施例１のＹ２とほゞ同様にして、但し繊度
35dのモノフイラメントＹ４を得た。Ｙ４をステ
ンレス鋼のボビンに巻き、チーズ染色機を用い２
％NaOH95℃水溶液で60分間処理して被覆層を除
去し、乾燥して研摩用モノフイラメントＡ３を得
た。Ａ３を磁器回転ガイドを介して張力20ｇ、
100ｍ／minの速度で走行させつつ、直径10mmの
ガラス丸棒に接触角90゜で接触させる。ガラス丸
棒は毎分100回の速度で回転させる。このフイラ
メントによる研摩でガラス棒は約２時間で切断さ
れた。モノフイラメントＡ３はガラスの他、セラ
ミツクや宝石類の切断や表面加工に利用出来る。 実施例 ３ 平均粒径0.7μｍの炭化硅素を主成分とする
（カーボランダム）研摩材粒子に対しチタネート
カツプリング剤（ケンリツチ社KR−TTS）２％
を付与したもの70部と分子量20000のナイロン12
130部、フエノール系酸化防止剤（イルガノツク
ス＃1098）0.5部を用い実施例１のPG1と同様に
溶融混練して研摩材混合ポリマーPG2を得た。 ポリマーPG2を研摩層１とし、実施例１のポリ
マーP1を被覆層２とし、分子量26000のナイロン
12を強化層４とし、３成分を複合比（体積）１／
１／２で第９図のように溶融複合し、以下実施例
１のＹ１と同様に紡糸、延伸して、250d／10fの
延伸糸Ｙ５を得た。Ｙ５をパイル糸とし、地糸に
ナイロン６ステープル（3d）／綿＝65／35の混
紡糸30番手双糸を用いて植毛密度72ケ所／cm2、パ
イル長25mmのカツトパイル織物を得た。この織物
を２％NaOH95℃水溶液で30分間処理し被覆層を
除去し、乾燥後架橋型アクリル系樹脂でバツキン
グし、直径15cmのロールに巻付けて接着、硬化さ
せた後1800回転／分の速度で回転させながら赤外
線電球で加熱（約160℃）して立毛を直立状態に
熱固定して研摩用ブラシＡ４を得た。Ａ４は金属
セラミツクス、木材、合成樹脂などの仕上研摩用
に好適である。
【図面の簡単な説明】
第１図〜第１１図は本発明に好適な複合繊維の
横断面の例である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 粒状研摩材含有ポリマーからなる研摩層を有
    し、該研摩層が研摩材を含有しないポリマーから
    なる被覆層によつて実質的に被覆された複合繊維
    を溶剤又は分解剤によつて該被覆層の少なくとも
    一部を溶解又は分解除去し、研摩層を露出させる
    ことを特徴とする研摩用繊維の製造方法。 ２ 複合繊維が研摩層を芯とする芯鞘複合構造を
    有する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 研摩層の横断面の扁平率が２以上である特許
    請求の範囲第１項記載の方法。 ４ 被覆層が複合繊維の表面積の50％以上を占め
    る特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５ 複合繊維が、研摩層及び被覆層の他に繊維の
    強度を向上させる強化層を有する特許請求の範囲
    第１項記載の方法。 ６ 複合繊維が複数の研摩層を有するものである
    特許請求の範囲第１項記載の方法。 ７ 複合繊維が繊度1d以下の複数の研摩層を有
    するものである特許請求の範囲第１項記載の方
    法。 ８ 被覆層を水又は水系の溶剤又は分解剤で除去
    する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ９ 被覆層の溶解又は分解速度が研摩層の10倍以
    上である特許請求の範囲第１項記載の方法。 １０ 研摩層が無機研摩材粒子を10重量％以上含
    有するものである特許請求の範囲第１項記載の方
    法。
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