JP2006097155A

JP2006097155A - 有機繊維コードの改質方法

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Publication number: JP2006097155A
Application number: JP2004282182A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Yotsumoto; 敏裕四元
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2004-09-28
Filing date: 2004-09-28
Publication date: 2006-04-13

Abstract

【課題】接着剤液の含浸とともに行うコードの改質を、環境面で問題を生ずることなく高効率化することができる有機繊維コードの改質方法、その方法に使用するＣＯ₂レーザー照射装置および改質された有機繊維コードを提供する。
【解決手段】有機繊維を撚糸してコードとなした有機繊維コードに対しＣＯ₂レーザーを照射して有機繊維コードを改質する有機繊維コードの改質方法である。上記改質方法に使用するＣＯ₂レーザー照射装置である。適宜間隔にて対向する２枚の平行な反射板と、その間に反射板に対し所定の角度でＣＯ₂レーザー光を一方から照射するレーザー発信機と、照射されたＣＯ₂レーザー光が反射板間で反射し合い他方から出てきたＣＯ₂レーザー光を所定の角度で反射させ、再度、２枚の平行な反射板同士の間に反射板に対し所定の角度でＣＯ₂レーザー光を反射する補助反射板と、を具備する。
【選択図】なし

Description

本発明は、有機繊維を撚糸してコードとなした有機繊維コード（以下、単に「コード」とも称する）の改質方法、その方法に使用するＣＯ₂レーザー照射装置および改質された有機繊維コードに関し、詳しくは、タイヤ等のゴム物品の補強に用いられるコードを短時間でかつ均一に改質して接着性等の面で高機能化するための有機繊維コードの改質方法、その方法に使用するＣＯ₂レーザー照射装置および改質された有機繊維コードに関する。

タイヤを始めとするゴム物品補強用として用いられるポリエステルやポリアミド（ナイロン）等の有機繊維コードは、通常、ゴムとの接着のためにレゾルシン・ホルマリン／ゴムラテックス（ＲＦＬ）液等の接着剤液を含浸した後、乾燥、熱処理を施すことにより改質されて、補強用コードとしての所望のコード性能を付与される。このコード改質工程は、従来、有機繊維コードに対し張力をかけながら熱延伸していく方法により行われることが一般的である。

この際、従来の熱延伸装置では、内部の熱処理ゾーンを空気加熱により加温して、この熱処理ゾーンにコードを通過させることでタイヤコードを熱延伸している。かかる熱処理の主な目的としては、寸度安定性（高弾性化、低熱収縮化等）および耐疲労性の改善を行うためのコード改質と、コードと接着剤液との接着とを図ることにある。

一方、有機繊維の改質に係る技術として、例えば、特許文献１〜３には、ポリエステル繊維の製造方法において、延伸時にレーザー光を照射する技術が記載されており、また、特許文献４および５には、熱可塑性樹脂に対しレーザー光を照射する工程を含む熱可塑性合成繊維の製造方法、および、熱可塑性合成樹脂からなるフラットヤーンの製造方法が夫々記載されている。
特開昭６１−７５８１１号公報（特許請求の範囲等）特開２００１−３４８７２７号公報（特許請求の範囲等）特開２００２−２４２０４０号公報（特許請求の範囲等）特開２００２−１９４７６１号公報（特許請求の範囲等）特開２００２−３６３８２０号公報（特許請求の範囲等）

従来、有機繊維の改質に係る技術として上述のようにレーザー光の照射を撚糸前の繊維に対し施すことは知られていたが、有機繊維コードに対しては行われておらず、上記のような空気加熱を用いた方法が一般に採用されていた。しかし、空気加熱を用いた方法によりタイヤコードの改質を行う場合には、伝熱媒体が空気であるため、伝熱手段が対流伝熱に限られてしまい、大半の熱エネルギーが大気中に放出されることになり、効率面および環境面で問題があった。そのため、コードに十分な量の熱エネルギーを与えて所望の改質を行い、工業的に大量生産するためには、改質機を大型化することが必要となっていた。

そこで本発明の目的は、接着剤液の含浸とともに行うコードの改質を、環境面で問題を生ずることなく高効率化することができる有機繊維コードの改質方法、その方法に使用するＣＯ₂レーザー照射装置および改質された有機繊維コードを提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、コードの改質手段として所定の条件下でＣＯ₂レーザーを利用することにより、コード改質処理の均一化および高効率化を図ることが可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の有機繊維コードの改質方法は、有機繊維を撚糸してコードとなした有機繊維コードに対しＣＯ₂レーザーを照射して該有機繊維コードを改質することを特徴とするものである。

また、本発明のＣＯ₂レーザー照射装置は、前記改質方法に使用するＣＯ₂レーザー照射装置であって、適宜間隔にて対向する２枚の平行な反射板と、該２枚の平行な反射板同士の間に該反射板に対し所定の角度でＣＯ₂レーザー光を一方から照射するレーザー発信機と、照射されたＣＯ₂レーザー光が前記反射板間で反射し合い他方から出てきた該ＣＯ₂レーザー光を所定の角度で反射させ、再度、前記２枚の平行な反射板同士の間に該反射板に対し所定の角度でＣＯ₂レーザー光を反射する補助反射板と、を具備することを特徴とするものである。

さらに、本発明の有機繊維コードは、前記改質方法で改質されたことを特徴とするものである。

本発明によれば、如何なる有機繊維コードに対しても、高速で均一な物性改質加工が可能となる。また、接着剤液含浸後においてもそれ以前の撚りコードの強力を極力維持でき、タイヤ等の補強材としての使用に対し適切な物性と接着性が維持される。よって、環境面で問題を生ずることなく、有機繊維コードの改質工程の高効率化を図ることが可能となる。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
本発明の改質方法は、有機繊維を撚糸してコードとなした有機繊維コードに対しＣＯ₂レーザーを照射するＣＯ₂レーザー処理を施すことにより該有機繊維コードを改質するものであり、ゴム物品補強用としての有機繊維コードを接着剤液で含浸処理する含浸処理工程を含む改質方法において特に有用である。例えば、有機繊維コードにＲＦＬによる通常の接着剤液への浸漬または塗布処理を施した後（処理後の有機繊維コードを「ディップコード」と称する）、図１に示すように、ディップコード１を少なくとも乾燥ゾーン２及び熱処理ゾーン３に通して接着熱処理を行うにあたり、この熱処理ゾーン３においてＣＯ₂レーザー処理を好適に施すことができる。図１中、符号３、４および５は夫々駆動ロールである。

レーザーの出力および熱処理工程におけるコードの速度は、必要な付与エネルギー量に合わせ適宜設定することができ、特に制限されるものではないが、例えば、レーザーの出力は２０〜４００Ｗの範囲内とすることができ、また、熱処理工程におけるコードの速度は５〜１０００ｍ／ｍｉｎの範囲内とすることができる。この程度の範囲内とすることにより、コードの改質を、高効率でかつ十分に行うことが可能となる。

本発明に用いることのできるレーザー発信機としては、上記処理条件を満足させるために、処理される有機繊維コードに吸収される波長のもの、即ち、主として赤外線領域のレーザーであって、かつ、１０Ｗ以上程度の出力が得られるものを用いることが必要であり、かかる観点から波長１０６００ｎｍのＣＯ₂レーザーを用いることができる。

ここで、ＣＯ₂レーザーでは照射により加熱対象物を急速に加熱することができるため、エネルギー効率に優れている。従って、これらの特長点より、ＣＯ₂レーザーは、コードの熱延伸装置における熱処理において使用するに際し、従来の加熱空気に比し極めて有効である。

ＣＯ₂レーザーに対するディップコード１の暴露時間は、好ましくは１〜２０秒間である。１秒未満であると熱処理が不十分の場合があり、一方、２０秒あれば十分に所期の目的を達成することができ、それ以上はエネルギー効率面で却って好ましくない。

さらに、ディップコード１に対してＣＯ₂レーザーを対向する２方向から繰り返し照射することが好ましく、また、ディップコード１に対し、多数本同時にＣＯ₂レーザーを照射することが好ましい。これにより、効率的にディップコード１を改質することができる。

本発明の改質方法に好適に使用することができる本発明のＣＯ₂レーザー照射装置は、図２および図３に示すように、適宜間隔にて対向する２枚の平行な反射板１０と、２枚の平行な反射板１０同士の間に反射板１０に対し所定の角度でＣＯ₂レーザーを一方から照射するレーザー発信機１２と、照射されたＣＯ₂レーザーが反射板１０間で反射し合い他方から出てきたＣＯ₂レーザーを所定の角度で反射させ、再度、２枚の平行な反射板１０同士の間に反射板１０に対し所定の角度でＣＯ₂レーザーを反射する補助反射板１１とを具備するものである。

ＣＯ₂レーザー発信機１２としては、特に制限されるものではなく、市場で入手し得る既知の発信機を用いることができる。また、反射板１０および補助反射板１１もレーザー光を良好に反射し得る鏡面を有するものであればいずれのものを用いることができる。また、レーザー発信機１２から２枚の平行な反射板１０同士の間にレーザー光を照射する際のその照射角度、および反射板１０間で反射し合い他方から出てきたレーザー光を反射さる補助反射板１１の角度は、効率面、処理量およびＣＯ₂レーザー発信機１２のパワーに応じて最適に定めればよい。

図２および図３において、反射板１０の幅ｂもディップコード１の本数に応じて適宜定めればよい。また、幅ａは、ＣＯ₂レーザーに暴露される時間が１〜２０秒間となるように適宜定めることが好ましい。さらに、幅ｃは、走行するディップコード１との接触を生じない程度に狭くすることが好ましい。

本発明の有機繊維コードは、上記改質方法で改質されたコードであり、この繊維材料としてはナイロン、アラミドなどのポリアミド、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル、レーヨン、ポリケトン、ビニロン等、タイヤ、ベルトコンベヤ等に使用できるものは全て適用可能である。

以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明する。
実施例１〜３
ＣＯ₂レーザー発信機として、鬼塚ガラス（株）製Ｌａｓｅｒ１００３０Ｗを使用し、発信するレーザー光を図２および図３に示すＣＯ₂レーザー照射装置の反射板１０間に導入し、所定の時間照射加工した。

改質する有機繊維コードは、ＰＥＴ繊維のディップコード（接着剤液は通常タイヤコードに使用されているＲＦＬ接着液を使用）とし、繊度：１６７０ｄｔｅｘ、撚り構造：１６７０ｄｔｅｘ／２で撚数３９回／１０ｃｍ（上下共）とした。また、エポキシ化合物で表面を改質する前処理を施した。

乾燥ゾーンを１６０℃×４０秒×２．２ｃＮ／ｔｅｘとし、熱処理ゾーンは張力を２．２ｃＮ／ｔｅｘとし、ＣＯ₂レーザー光への暴露時間は実施例１〜３において下記の表１に示すように変化させた。

比較例１〜３
比較例１では、実施例１と同様のＰＥＴ繊維のディップコードに対し、乾燥ゾーンを１６０℃×４０秒×２．２ｃＮ／ｔｅｘとし、かつ熱処理ゾーンを２４０℃×４０秒×２．２ｃＮ／ｔｅｘとする従来法で改質処理した。また、比較例２および３では暴露時間を下記の表１に示すように変化させた以外は比較例１と同様の従来法で改質処理した。

得られたコードに対し以下の物性評価を行った。
１）一定荷重時の伸度、破断強力
撚りコード、ディップコードとも、全てＪＩＳＬ１０１７に従い、島津製作所（株）製オートグラフにて引っ張りテストを行い、一定荷重１９．９ｃＮ／ｔｅｘでの伸び（％）、及び破断強力を求めた。このときの用いるコードのデニールは、原糸についてはＪＩＳＬ１０１７の正量繊度を用いた。

２）熱収縮率
１７７℃のオーブン中に５０ｇの初期荷重をディップコードに加えて、３０分間放置し、縮んだ長さを元の長さで割り、百分率で表した。

３）接着力
得られたディップコードを通常のタイヤ用ゴム中に埋没させ、所定の温度圧力下で加硫し、その後ゴムから引き抜く時の力を接着力とした。値は従来法（比較例１）を１００として指数で表した。数値が大なる程接着力が大きいことを示す。

ディップコードの各評価結果を下記の表１に示す。なお、接着剤処理前の撚りコードは、強力２４０Ｎ、６６Ｎ荷重時の中間伸度１１．８％、熱収縮率７．０％であった。

従来法では乾燥時間３０分以下では接着剤液が乾燥しなかった。未乾燥状態で熱処理をした場合、接着剤液のむら付きが起こり、均一な接着が得られないため、好ましくない。

実施例４
実施例１と同様のＣＯ₂レーザー照射装置を使用し、改質する有機繊維コードは、６，６−ナイロン繊維のディップコード（接着剤液は通常タイヤコードに使用されているＲＦＬ接着液を使用）とし、繊度：１４００ｄｔｅｘ、撚り構造：１４００ｄｔｅｘ／２で撚数３９回／１０ｃｍ（上下共）とした。乾燥ゾーンを１４０℃×６０秒×７．１ｃＮ／ｔｅｘとし、熱処理ゾーンは張力を７．１ｃＮ／ｔｅｘとし、ＣＯ₂レーザー光への暴露時間は下記の表１に示すように１秒とした。

比較例４
比較例４では、実施例４と同様の６，６−ナイロン繊維コードに対し、乾燥ゾーンを１４０℃×６０秒×７．１ｃＮ／ｔｅｘとし、熱処理ゾーンを２３５℃×３０秒×７．１ｃＮ／ｔｅｘとする従来法で改質処理した。

得られたコードに対し実施例１と同様の物性評価を行った。ディップコードの各評価結果を下記の表２に示す。なお、接着剤処理前の撚りコードは、強力２３８Ｎ、６６Ｎ荷重時の中間伸度１１．８％、熱収縮率７．０％であった。

実施例５
実施例１と同様のＣＯ₂レーザー照射装置を使用し、改質する有機繊維コードは、レーヨン繊維のディップコード（接着剤液は通常タイヤコードに使用されているＲＦＬ接着液を使用）とし、繊度：１８４０ｄｔｅｘ、撚り構造：１８４０ｄｔｅｘ／２で撚数４７回／１０ｃｍ（上下共）とした。乾燥ゾーンを１４０℃×６０秒×２．２ｃＮ／ｔｅｘとし、熱処理ゾーンは張力を２．２ｃＮ／ｔｅｘとし、ＣＯ₂レーザー光への暴露時間は下記の表１に示すように１秒とした。

比較例５
比較例５では、実施例５と同様のレーヨン繊維コードに対し、乾燥ゾーンを１４０℃×６０秒×２．２ｃＮ／ｔｅｘとし、熱処理ゾーンを１８０℃×３０秒×２．２ｃＮ／ｔｅｘとする従来法で改質処理した。

得られたコードに対し実施例１と同様の物性評価を行った。ディップコードの各評価結果を下記の表３に示す。なお、接着剤処理前の撚りコードは、強力１５３Ｎ、４４Ｎ荷重時の中間伸度３．３％、熱収縮率１．５％であった。

上記結果より、実施例の改質法は、比較例の従来法に対し約８分の１の加工時間で目的とする繊維改質加工と接着加工を施すことができることがわかる。

接着剤処理後の乾燥ゾーンおよび熱処理ゾーンの工程を示す概略図である。本発明の好適実施形態に係るＣＯ₂レーザー照射装置の概略平面図である。図２に示すＣＯ₂レーザー照射装置の断面図である。

符号の説明

１ディップコード
２乾燥ゾーン
３熱処理ゾーン
４，５，６駆動ロール
１０反射板
１１補助反射板
１２ＣＯ₂レーザー発信機

Claims

有機繊維を撚糸してコードとなした有機繊維コードに対しＣＯ₂レーザーを照射して該有機繊維コードを改質することを特徴とする有機繊維コードの改質方法。
前記有機繊維コードに接着剤液を含浸処理した後、該有機繊維コードを少なくとも乾燥ゾーン及び熱処理ゾーンに通して接着熱処理を行うにあたり、前記熱処理ゾーンにおいて前記ＣＯ₂レーザーの照射を行う請求項１記載の改質方法。
前記有機繊維コードに対しＣＯ₂レーザーを１〜２０秒間照射する請求項２記載の改質方法。
前記有機繊維コードに対してＣＯ₂レーザーを対向する２方向から繰り返し照射する請求項１〜３のうちいずれか一項記載の改質方法。
前記有機繊維コードに対し、多数本同時にＣＯ₂レーザーを照射する請求項１〜４のうちいずれか一項記載の改質方法。
請求項１〜５のうちいずれか一項記載の改質方法に使用するＣＯ₂レーザー照射装置であって、適宜間隔にて対向する２枚の平行な反射板と、該２枚の平行な反射板同士の間に該反射板に対し所定の角度でＣＯ₂レーザー光を一方から照射するレーザー発信機と、照射されたＣＯ₂レーザー光が前記反射板間で反射し合い他方から出てきた該ＣＯ₂レーザー光を所定の角度で反射させ、再度、前記２枚の平行な反射板同士の間に該反射板に対し所定の角度でＣＯ₂レーザー光を反射する補助反射板と、を具備することを特徴とするＣＯ₂レーザー照射装置。
請求項１〜５のうちいずれか一項記載の改質方法で改質されたことを特徴とする有機繊維コード。