【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は研摩性、強靭性、耐久性、耐水性およ
び溶融紡糸性がすぐれ、ブラシなどの研摩用途に
適した研摩用モノフイラメントに関するものであ
る。
従来から工業用ブラシなどの分野において、砥
剤粒子を含有する合成樹脂から得られるモノフイ
ラメントを用いることはよく知られており、この
研摩用モノフイラメントの素材としては強靭性や
紡糸性のすぐれたナイロン６、ナイロン66および
ナイロン12などのポリアミドが主として適用され
ている。しかるに工業用ブラシを用いて例えば金
属表面を研摩する場合には研摩による発熱を除去
し、さらには研摩面を清浄に保つために、通常は
研摩面に対し水ないしは酸性液を注ぎながら作業
を行なうが、ポリアミドを主体とする研摩用モノ
フイラメントは湿潤状態での稼動時に、吸水によ
り膨潤ないしは柔軟化してその強靭性を失なうた
め、研摩効果が低下するばかりか、酸性液におか
されて耐久寿命に悪影響を受け易いという問題が
ある。したがつてポリアミドを主体とする研摩用
モノフイラメントを湿潤状態で使用する際には、
ブラシの回転数を増すとか、押圧力を強めるとか
の省エネルギーおよびブラシの耐久性に反する対
策を講ずる必要があり、さらにはブラシの膨潤や
収縮に応じて、ブラシの毛先や運転条件を調整す
る必要があるため、作業が極めて繁雑になる。
一方ポリアミドに比し耐水性のすぐれるポリエ
ステルを研摩用モノフイラメントに適用すること
も知られている。しかしながらポリエステルの中
でもポリエチレンテレフタレートに比較して剛性
が低く、ブラシ特性のすぐれたポリブチレンテレ
フタレートと砥剤粒子からなる組成物を溶融紡糸
する際には、見掛けの溶融粘度が低下して溶融ポ
リマの流出状態が不安定となり、ダイヤムラや糸
切れなどを頻発して研摩用モノフイラメントを安
定に生産することが困難になるばかりか、得られ
るモノフイラメントもポリマと砥剤粒子の接着性
が劣ることに起因して研削力が乏しいため、素材
に対しさらに接着剤を添加しなくてはならないと
いう問題がある。
そこで本発明者らは安定かつ効率的に溶融紡糸
することができ、しかも研摩性、強靭性、耐久性
および耐水性のすぐれた研摩用モノフイラメント
の取得を目的として検討した結果、ベース樹脂と
して特定の溶融粘度を有するポリブチレンテレフ
タレートを用いることにより、上記目的が効果的
に達成できることを見出した。
すなわち本発明は溶融粘度が5000ポイズ以上の
ポリブチレンテレフタレートに対し、砥剤粒子を
15〜50重量％含有せしめ、これを溶融紡糸してな
る研摩用モノフイラメントを提供するものであ
る。
本発明で用いるポリブチレンテレフタレートと
は実質的にテレフタル酸またはそのエステル形成
性誘導体と１・４−ブタンジオールまたはそのエ
ステル形成性誘導体とをエステル化またはエステ
ル交換反応した後重縮合することにより得られる
ポリエステルであり、少割合であればイソフタル
酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸、アジピ
ン酸、セバシン酸などの他のジカルボン酸やエチ
レングリコール、プロピレングリコール、ネオペ
ンチルグリコール、シクロヘキサンジオール、ポ
リアルキレングリコールなどの他のジオールを含
有することができる。
また使用するポリブチレンテレフタレートは熱
安定剤、酸化防止剤、耐候剤、着色剤、滑剤、難
燃剤および帯電防止剤などの通常の添加剤を含有
することができる。
一般にポリブチレンテレフタレートをモノフイ
ラメントに溶融紡糸する際には、溶融粘度が3000
ポイズ以下の比較的低粘度のポリブチレンテレフ
タレートが使用されるが、このような低粘度のポ
リブチレンテレフタレートに砥剤粒子を含有させ
て溶融紡糸を行なうと、上記した如く紡出ノズル
から吐出する溶融ポリマの流出状態が不安定とな
り、ダイヤムラや糸切れを起こすため、安定な溶
融紡糸が遂行し得ない。しかるに本発明は溶融粘
度が5000ポイズ以上、とくに8000ポイズ以上のい
わゆる溶融紡糸用としての基準を大巾に外れた高
粘度ポリブチレンテレフタレートを使用すること
を特徴とするものであり、これにより砥剤粒子と
ポリマとの親和性が向上して接着剤を使用せずと
もすぐれた研削、研摩力を有するモノフイラメン
トを安定にかつ効率的に溶融紡糸できるという効
果が得られる。本発明で用いるポリブチレンテレ
フタレートの溶融粘度の上限にはとくに制限がな
いが、一般に固相重合で得られるポリブチレンテ
レフタレートの溶融粘度の上限は30000ポイズ程
度であり、またあまり高粘度になると溶融紡糸が
困難になるため、25000ポイズ以下のものを用い
るのが好ましい。
なお本発明でいう溶融粘度とは高化式フローテ
スターを用い、圧力20Kg／cm2、口金直径0.5mm、
温度240〜250℃の条件で測定した値である。
本発明で用いる砥剤粒子としてはコークス粉、
ボーキサイト、アルミナ粉などのアルミナ系研摩
剤、白けい石、鋸粉などの炭化けい素系研摩剤、
ダイヤモンド、エメリー、ざくろ石などの天然物
系研摩剤、炭化物系研摩剤、ジルコニア系研摩剤
およびガラス系研摩剤などが挙げられ、これらは
二種以上併用することができる。これら砥剤粒子
の粒径は＃80〜＃2000のものが好ましい。
本発明において砥剤粒子の添加量はプリブチレ
ンテレフタレートに対し15〜50重量％、とくに20
〜40重量％が適当であり、15重量％未満では望ま
しい研摩効果が得られず、50重量％を越えるとモ
ノフイラメントの強靭性や溶融紡糸性が低下する
ため好ましくない。
ポリブチレンテレフタレートと砥剤粒子からな
る組成物の調整方法にはとくに制限がないが、た
とえば両者をドライブレンドして押出機に供し、
ペレツト状で得る方法または直接モノフイラメン
トに成形する方法などが挙げられる。
モノフイラメントの溶融紡糸は通常のポリエス
テルの溶融押出紡糸法に準じて行なうことがで
き、溶融紡糸後のモノフイラメントを適宜延伸お
よび熱固定してさらに強靭性等を付与することも
可能である。
モノフイラメントの直径にもとくに制限がな
く、モノフイラメントの用途に応じて紡出口金直
径の変更や延伸条件の設定等により、自由に選択
できるが、通常は約0.2〜2.0mmの範囲が適当であ
る。なお本発明のモノフイラメントは従来のポリ
アミドと砥剤粒子からなるモノフイラメントに比
し、小径であつても同等の曲げ硬さを有するの
で、従来よりも細く設定できるため、ブラシを使
用する際の押圧力や回転数を減少可能で経済的で
あるばかりか、研摩面が繊細に仕上るという利点
が得られる。
かくして安定で効率的な溶融紡糸により得られ
る本発明の研摩用モノフイラメントは強靭で吸水
による膨張や収縮を起こさず、研摩、研削力の耐
久性にすぐれている。
したがつて本発明の研摩用モノフイラメントは
これを結束、植込み、はり合せ、絡合などにより
ブラシ形態となして、金属、塗装面、木材、石
材、コンクリートなどの表面を研摩、研削するた
めの工業用ブラシや台所用品などの一般家庭用ブ
ラシなどに応用され、すぐれた効果を発揮する。
以下に実施例を挙げて本発明の効果をさらに詳
述する。
実施例 １
第１表に示した種々の溶融粘度を有するポリブ
チレンテレフタレート（PBT）または溶融粘度
が5000ポイズのナイロン６に対し、炭化けい素粉
末（昭和電工(株)製＃240）を25重量％ドライブレ
ンドした。各混合物をφ40mmの溶融押出機に供し
て、樹脂温度280℃、押出圧力50Kg／cm2の条件で
溶融押出し、常温の冷却水浴中で冷却固化後、33
ｍ／minの速度で引取つて80℃の温水浴中で約
3.0倍に延伸し、さらに100ｍ／minの速度で巻取
りながら150℃の熱風式乾燥器に10秒間通過させ、
熱固定することにより、直径1.00mmの砥剤粒子含
有モノフイラメントを得た。
得られたモノフイラメントについて次の特性を
評価した結果を第１表に示す。
(1) 曲げ硬さ
間隔10mmの二支点間に長さ50mmのモノフイラ
メントをのせ、その中央部に引き抜き荷重を与
えた際に、試料が湾曲し、支点間を抜ける時の
最大荷重値。
（乾燥）……20℃、湿度65％の雰囲気中に24時
間放置後測定
（湿潤）……乾燥試料を常温の水中に24時間浸
漬後測定
(2) 温水膨潤率
長さ50cmの試料を20℃、湿度65％の雰囲気中
に放置後の長さ(A)とこれをさらに60℃の温水中
に５時間放置後の長さ(B)を測定、Ｂ−Ａ／Ａ×
100（％）で示す。
(3) 吸水率
約２ｇの試料を20℃、湿度65％の雰囲気中に
放置後の重さ(C)とこれをさらに室温の水浴中に
24時間放置後の重さ(D)を精秤し、Ｄ−Ｃ／Ｃ×
100（％）で示す。
(4) 溶融紡糸性
紡糸時の状態を経験則から判定した。
The present invention relates to an abrasive monofilament that has excellent abrasiveness, toughness, durability, water resistance, and melt spinnability, and is suitable for use in abrasive brushes and the like. It has been well known that monofilaments made from synthetic resins containing abrasive particles are used in the field of industrial brushes, etc., and monofilaments made from synthetic resins containing abrasive particles are suitable for use as materials with excellent toughness and spinnability. Polyamides such as nylon 6, nylon 66 and nylon 12 are mainly applied. However, when using an industrial brush to polish, for example, a metal surface, the work is usually done while pouring water or an acidic liquid onto the polished surface in order to remove the heat generated by polishing and furthermore to keep the polished surface clean. However, when monofilament for polishing, which is mainly made of polyamide, is operated in wet conditions, it swells or becomes flexible due to water absorption and loses its toughness, which not only reduces its polishing effect, but also reduces its durability when exposed to acidic liquid. There is a problem in that the lifespan is likely to be adversely affected. Therefore, when using an abrasive monofilament mainly made of polyamide in a wet state,
It is necessary to take measures that go against energy conservation and brush durability, such as increasing the number of rotations of the brush or increasing the pressing force.Furthermore, the tips of the brush bristles and operating conditions must be adjusted according to swelling and contraction of the brush. This makes the work extremely complicated. On the other hand, it is also known to use polyester, which has better water resistance than polyamide, for polishing monofilaments. However, when melt-spinning a composition consisting of polybutylene terephthalate, which has lower rigidity than polyethylene terephthalate and has excellent brush characteristics, and abrasive particles, the apparent melt viscosity decreases and the molten polymer flows out. The condition becomes unstable, and diamond irregularities and thread breakage occur frequently, making it difficult to stably produce abrasive monofilament, and the resulting monofilament also suffers from poor adhesion between the polymer and abrasive particles. However, since the grinding power is poor, there is a problem in that an adhesive must be added to the material. Therefore, the present inventors investigated the purpose of obtaining an abrasive monofilament that can be stably and efficiently melt-spun and has excellent abrasiveness, toughness, durability, and water resistance, and as a result, identified it as a base resin. It has been found that the above object can be effectively achieved by using polybutylene terephthalate having a melt viscosity of . In other words, the present invention applies abrasive particles to polybutylene terephthalate having a melt viscosity of 5000 poise or more.
The present invention provides an abrasive monofilament containing 15 to 50% by weight of the monofilament, which is melt-spun. The polybutylene terephthalate used in the present invention is essentially obtained by esterifying or transesterifying terephthalic acid or its ester-forming derivative and 1,4-butanediol or its ester-forming derivative, followed by polycondensation. It is a polyester, and in small proportions it can contain other dicarboxylic acids such as isophthalic acid, phthalic acid, naphthalene dicarboxylic acid, adipic acid, and sebacic acid, as well as other dicarboxylic acids such as ethylene glycol, propylene glycol, neopentyl glycol, cyclohexanediol, and polyalkylene glycol. of diols. The polybutylene terephthalate used can also contain customary additives such as heat stabilizers, antioxidants, weathering agents, colorants, lubricants, flame retardants and antistatic agents. Generally, when melt spinning polybutylene terephthalate into monofilament, the melt viscosity is 3000
Polybutylene terephthalate with a relatively low viscosity of less than Poise is used, but when such low viscosity polybutylene terephthalate contains abrasive particles and is melt-spun, the molten material discharged from the spinning nozzle as described above The outflow state of the polymer becomes unstable, causing diaphragm and thread breakage, making it impossible to perform stable melt spinning. However, the present invention is characterized by the use of high-viscosity polybutylene terephthalate, which has a melt viscosity of 5,000 poise or more, particularly 8,000 poise or more, which far exceeds the standards for melt spinning, and this makes it possible to use polybutylene terephthalate as an abrasive. The affinity between the particles and the polymer is improved, and a monofilament having excellent grinding and abrasive power can be stably and efficiently melt-spun without using an adhesive. There is no particular limit to the upper limit of the melt viscosity of polybutylene terephthalate used in the present invention, but the upper limit of the melt viscosity of polybutylene terephthalate obtained by solid phase polymerization is generally about 30,000 poise, and if the viscosity becomes too high, melt spinning Therefore, it is preferable to use one with a value of 25,000 poise or less. In addition, the melt viscosity as used in the present invention is measured using a Koka type flow tester at a pressure of 20 Kg/cm 2 , a mouth diameter of 0.5 mm,
This is a value measured at a temperature of 240 to 250°C. The abrasive particles used in the present invention include coke powder,
Alumina-based abrasives such as bauxite and alumina powder, silicon carbide-based abrasives such as white silica and saw powder,
Examples include natural abrasives such as diamond, emery, and garnet, carbide abrasives, zirconia abrasives, and glass abrasives, and two or more of these can be used in combination. The particle size of these abrasive particles is preferably #80 to #2000. In the present invention, the amount of abrasive particles added is 15 to 50% by weight, especially 20
A suitable amount is 40% by weight. If it is less than 15% by weight, the desired abrasive effect cannot be obtained, and if it exceeds 50% by weight, the toughness and melt spinnability of the monofilament will deteriorate, which is not preferred. There are no particular restrictions on the method of preparing a composition consisting of polybutylene terephthalate and abrasive particles, but for example, dry blending the two and subjecting the composition to an extruder,
Examples include a method of obtaining it in pellet form or a method of directly forming it into a monofilament. Melt spinning of the monofilament can be carried out in accordance with the usual melt extrusion spinning method of polyester, and it is also possible to impart further toughness etc. by appropriately stretching and heat setting the monofilament after melt spinning. There is no particular limit to the diameter of the monofilament, and it can be freely selected by changing the diameter of the spinning orifice or setting the drawing conditions depending on the purpose of the monofilament, but usually a range of about 0.2 to 2.0 mm is appropriate. be. Furthermore, compared to conventional monofilaments made of polyamide and abrasive particles, the monofilament of the present invention has the same bending hardness even if it has a smaller diameter, so it can be made thinner than conventional monofilaments, making it easier to use when using a brush. Not only is it economical because the pressing force and rotational speed can be reduced, but it also has the advantage that the polished surface can be finished finely. Thus, the abrasive monofilament of the present invention obtained by stable and efficient melt spinning is strong, does not expand or contract due to water absorption, and has excellent durability against abrasion and grinding force. Therefore, the abrasive monofilament of the present invention can be made into a brush shape by bundling, implanting, gluing, entangling, etc., and can be used to polish or grind surfaces such as metal, painted surfaces, wood, stone, and concrete. It is applied to industrial brushes and general household brushes such as kitchen utensils, and exhibits excellent effects. The effects of the present invention will be explained in further detail with reference to Examples below. Example 1 25 weight of silicon carbide powder (#240 manufactured by Showa Denko K.K.) was added to polybutylene terephthalate (PBT) having various melt viscosities shown in Table 1 or nylon 6 having a melt viscosity of 5000 poise. % dry blended. Each mixture was melt-extruded using a φ40 mm melt extruder at a resin temperature of 280°C and an extrusion pressure of 50 kg/cm 2 , and after cooling and solidifying in a cooling water bath at room temperature,
It was taken at a speed of m/min and placed in a hot water bath at 80°C.
Stretched to 3.0 times, then passed through a hot air dryer at 150℃ for 10 seconds while winding at a speed of 100m/min.
By heat-setting, a monofilament containing abrasive particles with a diameter of 1.00 mm was obtained. Table 1 shows the results of evaluating the following properties of the obtained monofilament. (1) Bending hardness When a monofilament with a length of 50 mm is placed between two fulcrums with a spacing of 10 mm and a pull-out load is applied to the center, the maximum load value when the sample curves and passes between the fulcrums. (Dry)...Measured after being left in an atmosphere of 20℃ and 65% humidity for 24 hours (Wet)...Measured after immersing a dry sample in water at room temperature for 24 hours (2) Hot water swelling rate Samples with a length of 50 cm were measured at 20°C. Measure the length (A) after being left in an atmosphere at 65% humidity and the length (B) after leaving it in warm water at 60°C for 5 hours, B-A/A×
Shown as 100 (%). (3) Water absorption rate The weight (C) after leaving a sample of approximately 2 g in an atmosphere of 20℃ and 65% humidity, and then placing it in a water bath at room temperature.
After leaving it for 24 hours, accurately weigh the weight (D), D-C/C×
Shown as 100 (%). (4) Melt spinnability The state during spinning was determined based on empirical rules.
【表】
第１表の結果から明らかなように、溶融粘度が
3000未満のPBTを用いる場合（No.１、２）は溶
融紡糸性が劣り、安定な連続紡糸ができないばか
りか、得られるモノフイラメントの強靭性も十分
満足できない。これに対し溶融粘度が3000ポイズ
を越えるPBTを用いた本発明のモノフイラメン
ト（No.３〜５）は溶融紡糸性が良好で、強靭性お
よび耐水性がともにすぐれている。一方従来のナ
イロン６を用いたモノフイラメント（No.６）は耐
水性が極めて劣るばかりか、強靭性も十分満足で
きない。
実施例 ２
実施例１で得たNo.４のモノフイラメントを150
本束ねた回転ブラシを作成し、これを1000回／分
の回転速度で回転させ、研摩面に注水しながら錆
びた鉄板の表面に押し当てて研摩した結果、鏡面
の如き美麗な研摩面を得ることができ、ブラシの
耐久性も極めてすぐれていた。[Table] As is clear from the results in Table 1, the melt viscosity is
When using PBT of less than 3000 (Nos. 1 and 2), not only the melt spinnability is poor and stable continuous spinning is not possible, but also the toughness of the obtained monofilament is not sufficiently satisfactory. On the other hand, the monofilaments of the present invention (Nos. 3 to 5) using PBT with a melt viscosity exceeding 3000 poise have good melt spinnability and are excellent in both toughness and water resistance. On the other hand, the conventional monofilament (No. 6) using nylon 6 not only has extremely poor water resistance but also does not have sufficient toughness. Example 2 The No. 4 monofilament obtained in Example 1 was
Create a bundle of rotating brushes, rotate them at a rotation speed of 1000 times per minute, and polish by pressing them against the surface of a rusted iron plate while pouring water onto the polished surface. As a result, a beautiful mirror-like polished surface is obtained. The brush was extremely durable.