ロープ
【課題】従来の石油系由来の汎用ポリマーよりなる繊維だけにて構成されたロープでは無く、バイオマス由来ポリマーからなる繊維を、ロープの少なくとも一部に用いることで、二酸化炭素発生量を低減し、かつバイオマス由来ポリマーよりなる繊維が石油系由来の汎用ポリマーよりなる繊維と比較して劣る強度を補うことができるロープを提供する。
【解決手段】複数本のストランド２が撚り合わされるかまたは組み合わされた構成のロープである。各ストランド２は、鞘ヤーン６と芯ヤーン５との二層構造を呈する。鞘ヤーン６の少なくとも一部がバイオマス由来のポリマーからなる繊維にて構成されているか、または芯ヤーン５の少なくとも一部がバイオマス由来のポリマーからなる繊維にて構成されている。
【解決手段】複数本のストランド２が撚り合わされるかまたは組み合わされた構成のロープである。各ストランド２は、鞘ヤーン６と芯ヤーン５との二層構造を呈する。鞘ヤーン６の少なくとも一部がバイオマス由来のポリマーからなる繊維にて構成されているか、または芯ヤーン５の少なくとも一部がバイオマス由来のポリマーからなる繊維にて構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はロープに関し、特に複数本のストランドにて構成されたロープに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来一般的に使用されているロープには撚りロープやクロスロープ等があり、これらのロープは、従来公知の方法で構成されており、土木用途、建築用途、船舶係留用途等に幅広く使用されている。
【０００３】
ロープの使用上における要求性能として、強度、耐摩耗性、クリープ性能等が挙げられる。これらの要求性能を満足するために、ロープに使用される合成繊維には、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリエチレン系等の汎用合成繊維や、いわゆるスーパー繊維などがある(特許文献１)。
【０００４】
ところで、これらの合成繊維は、その大部分が石油などの限りある貴重な化石資源を原料としているが、近年、化石資源は、その資源不足が懸念されるだけでなく、二酸化炭素発生量についても社会に大きな影響を与えている。二酸化炭素の固定化は地球温暖化防止に効果があることが期待され、特に二酸化炭素の削減目標値を課した京都議定書に対し、二酸化炭素固定化物質は非常に注目度が高く、特に二酸化炭素固定化物質としてのバイオマス由来物質の積極的な使用が望まれている。バイオマス由来の合成繊維や合成樹脂を燃焼させた際に出る二酸化炭素は、もともと空気中にあったもので、大気中の二酸化炭素は増加しない。このことをカーボンニュートラルと称し、重要視する傾向となっている。
【０００５】
しかしながら、バイオマス由来の合成繊維の多くは、強度が従来の石油系由来の汎用ポリマーからなる繊維よりも劣っている。また、染色等の湿熱処理による重合度の低下が大きく、これによっても強度の低下が生じるという問題点がある。
【特許文献１】特開２００４−２１１２２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、従来の石油系由来の汎用ポリマーよりなる繊維だけにて構成されたロープでは無く、バイオマス由来ポリマーからなる繊維を、ロープの少なくとも一部に用いることで、二酸化炭素発生量を低減し、かつバイオマス由来ポリマーよりなる繊維が石油系由来の汎用ポリマーよりなる繊維と比較して劣る強度等を補うことができるロープを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、このような課題を解決するために鋭意検討した結果、ロープの少なくとも一部にバイオマス由来ポリマーよりなる繊維を用いたものであると、その強度等が石油系由来の汎用ポリマーからなる繊維だけにて構成されたロープと実質的に同レベルである事実を見出し、本発明に到達した。
【０００８】
すなわち本発明における課題を解決するための手段は、下記の通りである。
１．複数本のストランドが撚り合わされるかまたは組み合わされた構成のロープであって、各ストランドが鞘ヤーンと芯ヤーンとの二層構造を呈しており、前記鞘ヤーンの少なくとも一部がバイオマス由来のポリマーからなる繊維にて構成されていることを特徴とするロープ。
【０００９】
２．芯ヤーンが石油系由来の汎用ポリマーからなる繊維にて構成されていることを特徴とする１．のロープ。
【００１０】
３．中心部の繊維心の周囲に複数のストランドが配置されていることを特徴とする１．または２．のロープ。
【００１１】
４．中心部の繊維心の周囲に複数のストランドが配置されているロープであって、前記ストランドの少なくとも一部がバイオマス由来のポリマーからなるヤーンにて構成されていることを特徴とするロープ。
【００１２】
５．繊維心が石油系由来の汎用ポリマーからなる繊維にて構成されていることを特徴とする４．のロープ。
【００１３】
６．複数本のストランドが撚り合わされるかまたは組み合わされた構成のロープであって、各ストランドが鞘ヤーンと芯ヤーンとの二層構造を呈しており、前記芯ヤーンの少なくとも一部がバイオマス由来のポリマーからなる繊維にて構成されていることを特徴とするロープ。
【００１４】
７．鞘ヤーンが石油系由来の汎用ポリマーからなる繊維にて構成されていることを特徴とする６．のロープ。
【００１５】
８．中心部の繊維心の周囲に複数のストランドが配置されていることを特徴とする６．または７．のロープ。
【００１６】
９．中心部の繊維心の周囲に複数のストランドが配置されているロープであって、前記繊維心の少なくとも一部がバイオマス由来のポリマーからなる繊維にて構成されていることを特徴とするロープ。
【００１７】
１０．各ストランドが石油系由来の汎用ポリマーからなるヤーンにて構成されていることを特徴とする９．のロープ。
【００１８】
１１．バイオマス由来のポリマーがポリ乳酸であることを特徴とする１．から１０．までのいずれかのロープ。
【００１９】
１２．石油系由来の汎用ポリマーがポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする２．、３．、５．、７．、８．、１０．、１１．のいずれかのロープ。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、従来の石油系由来の汎用ポリマーからなる繊維だけで構成されたロープでは無く、バイオマス由来ポリマーよりなる繊維を、ロープの断面における表面部のみに配したものであるため、二酸化炭素発生量を低減し、かつ石油系由来の汎用ポリマーよりなる繊維と比較してバイオマス由来ポリマーよりなる繊維が劣る強度を補うことができるロープを提供することができる。
【００２１】
また本発明によれば、従来の石油系由来の汎用ポリマーなる繊維だけからなるロープでは無く、バイオマス由来ポリマーよりなる繊維を、ロープの断面における内側部のみに配したものであるため、二酸化炭素発生量を低減し、かつ石油系由来の汎用ポリマーよりなる繊維と比較してバイオマス由来ポリマーよりなる繊維が劣る耐摩耗性を補うことができるロープを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１に示すように、本発明のロープ１は複数本のストランド２から構成されており、各ストランド２は複数のヤーンを撚り合わせるか、または組み合わせることによって構成されている。ロープ１の構成の具体例としては、二つ撚りロープ、三つ撚りロープ、四つ撚りロープなどが挙げられるが、本発明はこれらに限定するものではない。たとえば、いわゆるクロスロープとすることも可能である。
【００２３】
各ストランド２は、芯部３を形成する芯ヤーンと、鞘部４を形成する鞘ヤーンとから構成され、たとえば、図２に示すように、芯部３を形成する複数の芯ヤーン５の周囲が、鞘部４を形成する複数の鞘ヤーン６によって覆われている二層構造を呈する。各芯ヤーン５および各鞘ヤーン６は、単体の繊維もしくは複数本の繊維を合撚したもので構成される。
【００２４】
本発明のロープ１は、十分な強度を発揮させる場合は、図１および図２に示すように、芯ヤーン５を構成する繊維に石油系由来の汎用ポリマーよりなる繊維を用い、また鞘ヤーン６の少なくとも一部に、バイオマス由来のポリマーよりなる繊維を用いる。
【００２５】
図１および図２に示すストランド２を構成する芯ヤーン５と鞘ヤーン６とにおける、バイオマス由来のポリマーと石油系由来の汎用ポリマーとの比率は、質量比で２：８〜８：２であることが好ましく、特に好ましくは４：６〜６：４である。バイオマス由来のポリマーの比率が２未満以下となると、本発明の効果、すなわち燃焼させた際の二酸化炭素発生量の低減効果が得られにくくなり、またバイオマス由来のポリマーの比率が８を超えると、ロープの破断強力の低下に繋がる。
【００２６】
また、図１および図２に示した構成以外に、図３に示すように、ロープ１の中心部に繊維心（心綱）７を配するとともに、繊維心７の周囲に複数のストランド２を配した構成とすることも可能である。繊維心７は、単体の繊維、もしくは複数本の繊維を合撚したものであっても良い。繊維心７に用いる繊維は、バイオマス由来のポリマーよりなる繊維と石油系由来の汎用ポリマーよりなる繊維とのどちらでもよい。
【００２７】
図３の構成に代えて、図４に示すように、繊維心７に石油系由来の汎用ポリマーよりなる繊維を配するとともに、この繊維心７の周囲に配される複数のストランド２を構成する全てのヤーン８の繊維がバイオマス由来のポリマーよりなる繊維であるようにすることにより、ロープ１の全体が芯部(繊維心７)と鞘部(ストランド２)とで構成された二層構造であるようにすることも可能である。この時の芯部(繊維心７)と鞘部(ストランド２)との比率は、上述の場合と同様に、質量比で、２：８〜８：２であることが好ましく、特に好ましくは４：６〜６：４である。その理由は、上記の場合と同様である。
【００２８】
図５および図６に示すように、本発明の別の態様のロープ１１として、このロープ１１に十分な耐摩耗性を発揮させる場合は、ストランド１２の芯部１３を形成する複数の芯ヤーン１５の少なくとも一部に、バイオマス由来のポリマーよりなる繊維を用い、またストランド１２の鞘部１４を構成する繊維に石油系由来の汎用ポリマーよりなる繊維を用いる。
【００２９】
図５および図６に示すストランド１２を構成する芯ヤーン１５と鞘ヤーン１６とにおける、バイオマス由来のポリマーと石油系由来の汎用ポリマーとの比率は、質量比で２：８〜８：２であることが好ましく、特に好ましくは４：６〜６：４である。バイオマス由来のポリマーの比率が２未満以下となると、本発明の効果、すなわち燃焼させた際の二酸化炭素発生量の低減効果が得られにくくなり、またバイオマス由来のポリマーの比率が８を超えると、耐摩耗性を発揮させる効果が得られにくくなる。
【００３０】
この場合も、同様に、図５および図６に示した構成以外に、図７に示すように、ロープ１１の中心部に繊維心（心綱）１７を配するとともに、繊維心１７の周囲に複数のストランド１２を配した構成とすることも可能である。繊維心１７は、単体の繊維、もしくは複数本の繊維を合撚したものであっても良い。繊維心１７に用いる繊維は、バイオマス由来のポリマーよりなる繊維と石油系由来の汎用ポリマーよりなる繊維とのどちらでもよい。
【００３１】
図７の構成に代えて、図８に示すように、繊維心１７にバイオマス由来のポリマーよりなる繊維を配するとともに、この繊維心１７の周囲に配される複数のストランド１２を構成する全てのヤーン１８の繊維が石油系由来の汎用ポリマーよりなる繊維であるようにすることにより、ロープ１１の全体が芯部(繊維心１７)と鞘部(ストランド１２)とで構成された二層構造であるようにすることも可能である。この時の芯部(繊維心１７)と鞘部(ストランド１２)との比率は、上述の場合と同様に、質量比で、２：８〜８：２であることが好ましく、特に好ましくは４：６〜６：４である。その理由は、上記の場合と同様である。
【００３２】
次に本発明のロープにおいて使用される繊維について説明する。本発明で用いられる石油系由来の汎用ポリマーよりなる繊維は、溶融紡糸が可能であるものであれば良く、特に制限するものではない。具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレートなどのポリアルキレンテレフタレートに代表されるポリエステル；ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン４６、ナイロン１１およびナイロン１２に代表されるポリアミド；ポリプロピレンやポリエチレンに代表されるポリオレフィン；ポリ塩化ビニルやポリ塩化ビニリデンに代表されるポリ塩化ポリマー；ポリ４フッ化エチレンならびにその共重合体、ポリフッ化ビニリデンなどに代表されるフッ素系繊維などが挙げられる。なかでも、低コストであるポリエステル系のものがよい。
【００３３】
ポリエステル系ポリマーには、その粘度、熱的特性の点から、イソフタル酸、５−スルホイソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸；アジピン酸、コハク酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカン二酸などの脂肪族ジカルボン酸；エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノールなどの脂肪族ジオール；グリコール酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシペンタン酸、ヒドロキシヘプタン酸、ヒドロキシオクタン酸などのヒドロキシカルボン酸；ε−カプロラクトンなどの脂肪族ラクトン等を共重合していてもよい。
【００３４】
本発明で用いられるバイオマス由来のポリマーよりなる繊維も、溶融紡糸が可能であるものであれば良く、特に制限されるものではない。具体的には、ＰＬＡ（ポリ乳酸）、ＰＴＴ（ポリトリメチレンテレフタレート）、ＰＢＳ（ポリブチレンサクシネート）などバイオマスモノマーを化学的に重合してなるポリマー類や、ポリヒドロキシ酪酸等のＰＨＡ（ポリヒドロキシアルカノエート）などの微生物産生系のものを挙げることができる。なかでも、熱的に安定であるために耐熱性を有し、かつ比較的量産化されてきているポリ乳酸が良い。
【００３５】
ポリ乳酸としては、ポリＤ−乳酸、ポリＬ−乳酸、ポリＤ−乳酸とポリＬ−乳酸との共重合体であるポリＤＬ−乳酸、ポリＤ−乳酸とポリＬ−乳酸との混合物（ステレオコンプレックス）、ポリＤ−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体、ポリＬ−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体、ポリＤ−乳酸またはポリＬ−乳酸と脂肪族ジカルボン酸および脂肪族ジオールとの共重合体、あるいはこれらのブレンド体が好ましい。
【００３６】
ポリ乳酸には、上記のようにＬ−乳酸とＤ−乳酸が単独で用いられているものや、両者が併用されているものもあるが、なかでも融点が１２０℃以上、融解熱が１０Ｊ／ｇ以上であるものが、耐熱性の観点から好適である。すなわち、複数本のストランドが撚り合わされるか、または組み合わされたロープは、使用中に緩みが発生しないように、製造工程において、高周波や乾熱や湿熱でセットされる工程を通過することが通例である。このセット工程は、繊維物性を低下させない範囲の高温で行われるため、繊維に上記のような耐熱性を付与することが好適である。またロープとして使用される際に壁やコンクリート等と接触して発生する摩擦熱による損傷を受けにくくするためにも、繊維に上記のような耐熱性を付与することが好適である。
【００３７】
ポリ乳酸のホモポリマーであるＬ−乳酸やＤ−乳酸の融点は約１８０℃であるが、Ｄ−乳酸とＬ−乳酸との共重合体の場合は、いずれかの成分の割合を１０モル％程度とすると、その融点はおよそ１３０℃程度となる。
【００３８】
さらに、共重合体において、Ｄ−乳酸とＬ−乳酸とのいずれかの成分の割合を１８モル％以上とすると、融点は１２０℃未満、融解熱は１０Ｊ／ｇ未満となって、ほぼ完全に非晶性の性質となる。このような非晶性のポリマーとなると、製造工程において特に熱延伸し難くなり、高強度の繊維が得られ難くなるという問題が生じたり、たとえ繊維が得られたとしても、耐熱性、耐摩耗性に劣ったものとなるという問題が生じたりする。そこで、ポリ乳酸としては、ラクチドを原料として重合する時のＬ−乳酸やＤ−乳酸の含有比（モル比）であるＬ／ＤまたはＤ／Ｌが、８２以上／１８以下であるものが好ましく、中でも９０以上／１０以下、さらには９５以上／１５以下であるものが好ましい。
【００３９】
ポリ乳酸とヒドロキシカルボン酸の共重合体である場合において、ヒドロキシカルボン酸の具体例としては、グリコール酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシペンタン酸、ヒドロキシヘプタン酸、ヒドロキシオクタン酸等が挙げられる。中でもヒドロキシカプロン酸またはグリコール酸を用いることが、コスト面から好ましい。ポリ乳酸と脂肪族ジカルボン酸および脂肪族ジオールとの共重合体の場合は、脂肪族ジカルボン酸および脂肪族ジオールとしては、セバシン酸、アジピン酸、ドデカン二酸、トリメチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール等が挙げられる。このようにポリ乳酸に他の成分を共重合させる場合は、ポリ乳酸を８０モル％以上とすることが好ましい。８０モル％未満であると、共重合ポリ乳酸は、融点１２０℃未満、融解熱１０Ｊ／ｇ未満となって、結晶性が低くなりやすい。
【００４０】
ポリ乳酸の分子量としては、分子量の指標として用いられる、ＡＳＴＭ Ｄ−１２３８法に準じ、温度２１０℃、荷重２１．２Ｎ（２１６０ｇ）で測定したメルトフローレートが、１〜１００［ｇ／１０分］であることが好ましく、より好ましくは５〜５０［ｇ／１０分］である。メルトフローレートをこの範囲とすることにより、強度、湿熱分解性、耐摩耗性が向上する。また、ポリ乳酸の耐久性を高める目的で、ポリ乳酸に脂肪族アルコール、カルボジイミド化合物、オキサゾリン化合物、オキサジン化合物、エポキシ化合物などの末端封鎖剤を添加してもよい。
【００４１】
上述のように、鞘ヤーン６や芯ヤーン１５は、その少なくとも一部がバイオマス由来のポリマーからなる繊維にて構成されていることが必要であるが、その残部を構成する繊維としては、既述の石油系由来の汎用ポリマーを用いることができる。用いる方法としては、芯鞘複合繊維やサイドバイサイド複合繊維のような複合繊維として用いる方法や、バイオマス由来の繊維と共撚して用いる方法などが挙げられる。
【００４２】
上述の石油系由来の汎用ポリマーおよびバイオマス由来のポリマーには、必要に応じて、充填剤、増粘剤、結晶核剤などとして効果を示す公知の各種添加剤を添加することができる。具体的には、カーボンブラック、炭酸カルシウム、酸化ケイ素およびケイ酸塩、亜鉛華、ハイサイトクレー、カオリン、塩基性炭酸マグネシウム、マイカ、タルク、石英粉、ケイ藻土、ドロマイト粉、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アンチモン、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、アルミナ、ケイ酸カルシウム、窒化ホウ素、ベヘン酸アミド等の脂肪族アミド系化合物、脂肪族尿素系化合物、ベンジリデンソルビトール系化合物、架橋高分子ポリスチレン、ロジン系金属塩、ガラス繊維、ウィスカー等があげられる。これらは、そのまま添加してもよいし、ナノコンポジットとするために必要な処理の後に添加することもできる。低価格性や良好な物性バランスを達成するためには、無機の充填剤の配合が好ましい。また、結晶核剤を配合することが好ましい。
【００４３】
さらに、石油系由来の汎用ポリマーおよびバイオマス由来のポリマーには、本発明の目的を損なわない範囲であれば、必要に応じて、顔料、染料などの着色剤；活性炭、ゼオライト等の臭気吸収剤；バニリン、デキストリン等の香料；酸化防止剤、紫外線吸収剤などの安定剤；滑剤；離型剤；撥水剤；抗菌剤；艶消剤；耐光剤；耐候剤；抗菌剤；界面活性剤；難燃剤；表面改質剤；各種無機および有機電解質や、その他の副次的添加剤を配合することができる。
【００４４】
石油系由来の汎用ポリマーおよびバイオマス由来のポリマーには、本発明の効果を阻害しない範囲で可塑剤を併用することも可能である。可塑剤を使用することで、加熱加工時、特に押出加工時の溶融粘度を低下させて、剪断発熱等による分子量の低下を抑制することが可能である。かつ、場合によっては結晶化速度の向上も期待できる。可塑剤としては、特に限定は無いが、以下のものを例示できる。たとえば、バイオマス由来のポリマーが脂肪族ポリエステル系の生分解性ポリエステルである場合には、可塑剤として、エーテル系可塑剤、エステル系可塑剤、フタル酸系可塑剤、リン系可塑剤などが好ましく、ポリエステルとの相溶性に優れる点から、エーテル系可塑剤、エステル系可塑剤がより好ましい。エーテル系可塑剤としては、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなどのポリオキシアルキレングリコール等を挙げることができる。エステル系可塑剤としては、脂肪族ジカルボン酸と脂肪族アルコールとのエステル類等を挙げることができる。このうち、脂肪族ジカルボン酸としては、例えばシュウ酸、コハク酸、セバシン酸、アジピン酸等を挙げることができる。脂肪族アルコールとしては、例えばメタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ヘキサノール、ｎ−オクタノール、２−エチルヘキサノール、ｎ−ドデカノール、ステアリルアルコール等の一価アルコール；エチレングリコール、１、２−プロピレングリコール、１、３−プロピレングリコール、１、３−ブタンジオール、１、５−ペンタンジオール、１、６−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ポリエチレングリコール等の二価アルコール；グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリストール等の多価アルコールを挙げることができる。また、上記エーテル系可塑剤とエステル系可塑剤との２種以上の組み合わせからなる共重合体や、ジ−コポリマー、トリ−コポリマー、テトラ−コポリマーなど、またはこれらのホモポリマー、コポリマー等から選ばれる２種以上のブレンド物が挙げられる。さらにエステル化されたヒドロキシカルボン酸等も挙げられる。上記可塑剤は、少なくとも１種用いることができる。
【実施例】
【００４５】
次に、実施例により本発明を具体的に説明する。なお、以下の実施例および比較例における各種の値の測定および評価は、次のようにして行った。
【００４６】
（１）引張強伸度
ＪＩＳ Ｌ−１０１３に従い、島津製作所社製オートグラフＡＧ−Ｉ型を用い、試料長２５ｃｍ、引張速度３０ｃｍ／分で測定した。
【００４７】
（２）耐摩耗性
ベルト摩耗試験機にて、ＪＩＳ Ｄ４６０４「自動車部品シートベルト」の耐摩耗性試験に準じ、荷重１．９６Ｎ（２００ｇ）、ストローク長３３０±３０ｍｍ、ＳＩＡＮＯＲ＃１６００のサンドペーパーを巻きつけた六角棒（角の半径０．５±０．１mm、二面幅は６．３５±０．０３ｍｍ）に８５±２度の角度で接触させ、ストローク速度３０±１回／ｍｉｎの速度条件で往復摩擦させ、ロープが破断に至るまでの摩擦回数を測定した。
【００４８】
（実施例１）
ポリ乳酸（以下、「ＰＬＡ」と略称する）として、Ｌ−乳酸／Ｄ−乳酸の比率がモル比で９９／１であり、メルトフローレートが７ｇ／１０分であり、融点が１６８℃であり、融解熱が３８Ｊ／ｇである、ポリＬ／Ｄ乳酸（ネイチャーワークス社製）を用いた。これを２００℃で紡出し、延伸することで、繊維化した。
【００４９】
ポリエチレンテレフタレート（以下、「ＰＥＴ」と略称する）として、フェノールと四塩化エタンとの等質量混合物を溶媒として濃度０．５ｇ／デシリットル、温度２０℃での極限粘度が１．０５のエチレンジオールとテレフタル酸との重合物を用いた。これを２９０℃で紡出し、延伸することで、繊維化した。
【００５０】
１１００ｄｔｅｘ／１９２フィラメントのＰＥＴマルチフィラメント３本を、撚数Ｓ−１２０Ｔ／Ｍで合撚して芯ヤーンを形成し、この芯ヤーン１０本を撚数Ｓ−１００Ｔ／Ｍで合撚して芯部を得た。次いで、１１００ｄｔｅｘ／１４０フィラメントのＰＬＡ繊維３本を、撚数Ｓ−１２０Ｔ／Ｍで合撚して鞘ヤーンを形成し、この鞘ヤーン１０本を用いて芯ヤーンの周囲を撚数Ｓ−１００Ｔ／Ｍで覆い、ストランドを得た。このストランドを撚数Ｚ−４０Ｔ／Ｍで３本合撚することによって、外径５ｍｍの実施例１のロープを得た。
【００５１】
（実施例２）
実施例１と同じＰＬＡ、ＰＥＴを用いた。そして、１１００ｄｔｅｘ／１９２フィラメントのＰＥＴマルチフィラメント３本を、撚数Ｓ−１２０Ｔ／Ｍで合撚してヤーンを形成し、このヤーン１２本を撚数Ｓ−１００Ｔ／Ｍで合撚して繊維心を得た。次いで１１００ｄｔｅｘ／１４０フィラメントのＰＬＡマルチフィラメント２本を撚数Ｓ−１２０Ｔ／Ｍで合撚してヤーンを形成し、このヤーン４本を撚数Ｓ−１００Ｔ／Ｍで合撚してストランドを得た。このストランド３本を用いて繊維心の周囲を撚数Ｚ−４０Ｔ／Ｍで覆うことによって、外径５ｍｍの実施例２のロープを得た。
【００５２】
（実施例３）
芯ヤーンのマルチフィラメントを形成するポリマーとして、実施例１のＰＥＴに代えて実施例１と同じＰＬＡを使用した。そして、それ以外は実施例１と同様にして、外径５ｍｍの実施例３のロープを得た。
【００５３】
（実施例４）
実施例１と同じＰＬＡを用いた。また、ＰＥＴとして、実施例１のＰＥＴに融点２１７℃のイソフタル酸を１５モル％共重合したものを用いた。そして、それぞれのポリマーのチップを減圧乾燥した後に、同心芯鞘型複合溶融紡糸装置に供給し、ＰＥＴを芯部に配するとともにＰＬＡを鞘部に配し、複合比が質量比で５０／５０となるようにして、２４０℃で溶融紡糸を行った。続いて、得られた複合繊維１００ｄｔｅｘ／９６フィラメントを、撚数Ｓ−１２０Ｔ／Ｍで合撚して芯ヤーンを形成し、この芯ヤーン１０本を撚数Ｓ−１００Ｔ／Ｍで合撚して芯部を得た。次いで、上記の複合繊維３本を撚数１２０Ｔ／Ｍで合撚して鞘ヤーンを形成し、この鞘ヤーン１０本を用いて芯部の周囲を撚数Ｓ−１００Ｔ／Ｍで覆い、ストランドを得た。このストランドを撚数Ｚ−４０Ｔ／Ｍで３本合撚することにより、外径５ｍｍの実施例４のロープを得た。
【００５４】
（実施例５）
実施例１と同じＰＬＡを用いてＰＬＡ繊維１１００ｄｔｅｘ／１４０フィラメントを３本用意し、これを撚数Ｓ−１２０Ｔ／Ｍで合撚して芯ヤーンを形成し、この芯ヤーン１０本を撚数Ｓ−１００Ｔ／Ｍで合撚して芯部を得た。そして、この芯部の周囲を、実施例１で得られたストランドにて２０Ｔ／Ｍで６本合撚することにより、実施例５のロープを得た。
【００５５】
（実施例６）
実施例１と同じＰＥＴを用いてＰＥＴ繊維１００ｄｔｅｘ／１９２フィラメントを３本用意し、これを撚数Ｓ−１２０Ｔ／Ｍで合撚して芯ヤーンを形成し、この芯ヤーン１０本を撚数Ｓ−１００Ｔ／Ｍで合撚して芯部を得た。
【００５６】
また、実施例１と同じＰＬＡを用いて、１１００ｄｔｅｘのＰＬＡ繊維３本を撚数Ｓ−１２０Ｔ／Ｍで合撚して芯ヤーンを形成し、この芯ヤーン１０本を撚数Ｓ−１００Ｔ／Ｍで合撚して芯部を得た。次いで、１１００ｄｔｅｘ／１９２フィラメントのＰＥＴマルチフィラメント３本を撚数Ｓ−１２０Ｔ／Ｍで合撚して鞘ヤーンを形成し、この鞘ヤーン１０本によって、芯ヤーンの周囲を撚数Ｓ−１００Ｔ／Ｍで覆い、ストランドを得た。
【００５７】
上記のＰＥＴ繊維にて構成された芯部の周囲を、上記のＰＬＡ繊維にて構成されたストランドにて２０Ｔ／Ｍで６本合撚することにより、実施例６のロープを得た。
【００５８】
（比較例１）
実施例１と同じＰＥＴを用いて、１１００ｄｔｅｘ／１９２フィラメントのＰＥＴマルチフィラメント６本を、撚数Ｓ−１２０Ｔ／Ｍで合撚してヤーンを形成し、このヤーン１０本を撚数Ｓ−１００Ｔ／Ｍで合撚してストランドを得た。これによって得たストランドを撚数Ｚ−４０Ｔ／Ｍで３本合撚することによって、外径５ｍｍの比較例１のロープを得た。
【００５９】
実施例１〜６および比較例１のロープの特性値を表１に示す。
【００６０】
【表１】
【００６１】
表１に示すように、実施例１〜４のロープの強力は、比較例１のロープの強力には劣るものの、ある程度のレベルを有するものであった。実施例５および実施例６のロープの強力は、比較例１のロープの強力よりも優れたものであった。比較例１のロープは、ロープ強力は優れているものの、ＰＬＡを含まないことから、燃焼させた際の二酸化炭素発生量の低減効果が得られにくく、本発明の効果を発揮しないものであった。
【００６２】
以上を踏まえて、実施例１〜６のロープは、本発明の効果を十分に発揮するものであった。
【００６３】
（実施例７）
実施例６で得たストランドを撚数Ｚ−４０Ｔ／Ｍで３本合撚することによって、外径５ｍｍの実施例７のロープを得た。
【００６４】
（実施例８）
実施例１と同じＰＬＡ、ＰＥＴを用いた。そして、１１００ｄｔｅｘのＰＬＡ繊維２本を撚数Ｓ−１２０Ｔ／Ｍで合撚してヤーンを形成し、このヤーン１２本を撚数Ｓ−１００Ｔ／Ｍで合撚して繊維心を得た。次いで１１００ｄｔｅｘのＰＥＴ繊維２本を撚数Ｓ−１２０Ｔ／Ｍで合撚してヤーンを形成し、このヤーン６本を撚数Ｓ−１００Ｔ／Ｍで合撚してストランドを得た。このストランド３本を用いて繊維心の周囲を撚数Ｚ−４０Ｔ／Ｍで覆うことによって、外径５ｍｍの実施例８のロープを得た。
【００６５】
（実施例９）
実施例１と同じＰＬＡ、ＰＥＴを用いた。そして、１１００ｄｔｅｘのＰＬＡ繊維６本を撚数Ｓ−１２０Ｔ／Ｍで合撚して芯ヤーンを形成し、この芯ヤーン９本を撚数Ｓ−１００Ｔ／Ｍで合撚して芯部を得た。次いで、１１００ｄｔｅｘのＰＥＴ繊維を単体で撚数Ｓ−１２０Ｔ／Ｍで撚糸して鞘ヤーンを形成し、この鞘ヤーン６本を用いて芯ヤーンの周囲を撚数Ｓ−１００Ｔ／Ｍで覆い、ストランドを得た。このストランドを撚数Ｚ−４０Ｔ／Ｍで３本合撚することによって、外径５ｍｍの実施例９のロープを得た。
【００６６】
（実施例１０）
実施例７におけるＰＥＴに代えて、実施例１と同じＰＬＡを使用した。そして、それ以外は実施例７と同様にして、外径５ｍｍの実施例１０のロープを得た。
【００６７】
（比較例２）
実施例１と同じＰＥＴを用いた。そして、１１００ｄｔｅｘのＰＥＴ繊維６本を撚数Ｓ−１２０Ｔ／Ｍで合撚してヤーンを形成し、このヤーン１０本を撚数Ｓ−１００Ｔ／Ｍで合撚してストランドを得た。このストランドを撚数Ｚ−４０Ｔ／Ｍで３本合撚することによって、外径５ｍｍの比較例２のロープを得た。
【００６８】
実施例７〜１０および比較例２のロープの特性値および対磨耗性の評価結果を表２に示す。
【００６９】
【表２】
【００７０】
表２に示すように、実施例７、８のロープは、ＰＬＡ繊維を含むものでありながら、その耐磨耗性は、ＰＥＴ繊維のみにて構成された比較例２のロープと比べて実質的な遜色がなく、同程度のレベルであるといえるものであった。これに対し、ＰＬＡ繊維のみにて形成された実施例１０のロープや、ＰＬＡ繊維の比率の高い実施例９のロープは、耐磨耗性は低いが、燃焼させた際に発生する二酸化炭素発生量の低減効果が大きいものであった。比較例２のロープは、ＰＥＴ繊維のみにて構成されたものであったことから、燃焼させた際に発生する二酸化炭素発生量の低減効果が得られにくく、本発明の効果を発揮しないものであった。
【００７１】
以上を踏まえて、実施例７〜１０のロープは、本発明の効果を十分に発揮するものであった。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施の形態のロープを示す図である。
【図２】図１のロープの断面構造を示す図である。
【図３】本発明の他の実施の形態のロープの断面構造を示す図である。
【図４】本発明のさらに他の実施の形態のロープの断面構造を示す図である。
【図５】本発明のさらに他の実施の形態のロープを示す図である。
【図６】図５のロープの断面構造を示す図である。
【図７】本発明のさらに他の実施の形態のロープの断面構造を示す図である。
【図８】本発明のさらに他の実施の形態のロープの断面構造を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１ ロープ
２ ストランド
３ 芯部
４ 鞘部
５ 芯ヤーン
６ 鞘ヤーン
【技術分野】
【０００１】
本発明はロープに関し、特に複数本のストランドにて構成されたロープに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来一般的に使用されているロープには撚りロープやクロスロープ等があり、これらのロープは、従来公知の方法で構成されており、土木用途、建築用途、船舶係留用途等に幅広く使用されている。
【０００３】
ロープの使用上における要求性能として、強度、耐摩耗性、クリープ性能等が挙げられる。これらの要求性能を満足するために、ロープに使用される合成繊維には、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリエチレン系等の汎用合成繊維や、いわゆるスーパー繊維などがある(特許文献１)。
【０００４】
ところで、これらの合成繊維は、その大部分が石油などの限りある貴重な化石資源を原料としているが、近年、化石資源は、その資源不足が懸念されるだけでなく、二酸化炭素発生量についても社会に大きな影響を与えている。二酸化炭素の固定化は地球温暖化防止に効果があることが期待され、特に二酸化炭素の削減目標値を課した京都議定書に対し、二酸化炭素固定化物質は非常に注目度が高く、特に二酸化炭素固定化物質としてのバイオマス由来物質の積極的な使用が望まれている。バイオマス由来の合成繊維や合成樹脂を燃焼させた際に出る二酸化炭素は、もともと空気中にあったもので、大気中の二酸化炭素は増加しない。このことをカーボンニュートラルと称し、重要視する傾向となっている。
【０００５】
しかしながら、バイオマス由来の合成繊維の多くは、強度が従来の石油系由来の汎用ポリマーからなる繊維よりも劣っている。また、染色等の湿熱処理による重合度の低下が大きく、これによっても強度の低下が生じるという問題点がある。
【特許文献１】特開２００４−２１１２２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、従来の石油系由来の汎用ポリマーよりなる繊維だけにて構成されたロープでは無く、バイオマス由来ポリマーからなる繊維を、ロープの少なくとも一部に用いることで、二酸化炭素発生量を低減し、かつバイオマス由来ポリマーよりなる繊維が石油系由来の汎用ポリマーよりなる繊維と比較して劣る強度等を補うことができるロープを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、このような課題を解決するために鋭意検討した結果、ロープの少なくとも一部にバイオマス由来ポリマーよりなる繊維を用いたものであると、その強度等が石油系由来の汎用ポリマーからなる繊維だけにて構成されたロープと実質的に同レベルである事実を見出し、本発明に到達した。
【０００８】
すなわち本発明における課題を解決するための手段は、下記の通りである。
１．複数本のストランドが撚り合わされるかまたは組み合わされた構成のロープであって、各ストランドが鞘ヤーンと芯ヤーンとの二層構造を呈しており、前記鞘ヤーンの少なくとも一部がバイオマス由来のポリマーからなる繊維にて構成されていることを特徴とするロープ。
【０００９】
２．芯ヤーンが石油系由来の汎用ポリマーからなる繊維にて構成されていることを特徴とする１．のロープ。
【００１０】
３．中心部の繊維心の周囲に複数のストランドが配置されていることを特徴とする１．または２．のロープ。
【００１１】
４．中心部の繊維心の周囲に複数のストランドが配置されているロープであって、前記ストランドの少なくとも一部がバイオマス由来のポリマーからなるヤーンにて構成されていることを特徴とするロープ。
【００１２】
５．繊維心が石油系由来の汎用ポリマーからなる繊維にて構成されていることを特徴とする４．のロープ。
【００１３】
６．複数本のストランドが撚り合わされるかまたは組み合わされた構成のロープであって、各ストランドが鞘ヤーンと芯ヤーンとの二層構造を呈しており、前記芯ヤーンの少なくとも一部がバイオマス由来のポリマーからなる繊維にて構成されていることを特徴とするロープ。
【００１４】
７．鞘ヤーンが石油系由来の汎用ポリマーからなる繊維にて構成されていることを特徴とする６．のロープ。
【００１５】
８．中心部の繊維心の周囲に複数のストランドが配置されていることを特徴とする６．または７．のロープ。
【００１６】
９．中心部の繊維心の周囲に複数のストランドが配置されているロープであって、前記繊維心の少なくとも一部がバイオマス由来のポリマーからなる繊維にて構成されていることを特徴とするロープ。
【００１７】
１０．各ストランドが石油系由来の汎用ポリマーからなるヤーンにて構成されていることを特徴とする９．のロープ。
【００１８】
１１．バイオマス由来のポリマーがポリ乳酸であることを特徴とする１．から１０．までのいずれかのロープ。
【００１９】
１２．石油系由来の汎用ポリマーがポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする２．、３．、５．、７．、８．、１０．、１１．のいずれかのロープ。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、従来の石油系由来の汎用ポリマーからなる繊維だけで構成されたロープでは無く、バイオマス由来ポリマーよりなる繊維を、ロープの断面における表面部のみに配したものであるため、二酸化炭素発生量を低減し、かつ石油系由来の汎用ポリマーよりなる繊維と比較してバイオマス由来ポリマーよりなる繊維が劣る強度を補うことができるロープを提供することができる。
【００２１】
また本発明によれば、従来の石油系由来の汎用ポリマーなる繊維だけからなるロープでは無く、バイオマス由来ポリマーよりなる繊維を、ロープの断面における内側部のみに配したものであるため、二酸化炭素発生量を低減し、かつ石油系由来の汎用ポリマーよりなる繊維と比較してバイオマス由来ポリマーよりなる繊維が劣る耐摩耗性を補うことができるロープを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１に示すように、本発明のロープ１は複数本のストランド２から構成されており、各ストランド２は複数のヤーンを撚り合わせるか、または組み合わせることによって構成されている。ロープ１の構成の具体例としては、二つ撚りロープ、三つ撚りロープ、四つ撚りロープなどが挙げられるが、本発明はこれらに限定するものではない。たとえば、いわゆるクロスロープとすることも可能である。
【００２３】
各ストランド２は、芯部３を形成する芯ヤーンと、鞘部４を形成する鞘ヤーンとから構成され、たとえば、図２に示すように、芯部３を形成する複数の芯ヤーン５の周囲が、鞘部４を形成する複数の鞘ヤーン６によって覆われている二層構造を呈する。各芯ヤーン５および各鞘ヤーン６は、単体の繊維もしくは複数本の繊維を合撚したもので構成される。
【００２４】
本発明のロープ１は、十分な強度を発揮させる場合は、図１および図２に示すように、芯ヤーン５を構成する繊維に石油系由来の汎用ポリマーよりなる繊維を用い、また鞘ヤーン６の少なくとも一部に、バイオマス由来のポリマーよりなる繊維を用いる。
【００２５】
図１および図２に示すストランド２を構成する芯ヤーン５と鞘ヤーン６とにおける、バイオマス由来のポリマーと石油系由来の汎用ポリマーとの比率は、質量比で２：８〜８：２であることが好ましく、特に好ましくは４：６〜６：４である。バイオマス由来のポリマーの比率が２未満以下となると、本発明の効果、すなわち燃焼させた際の二酸化炭素発生量の低減効果が得られにくくなり、またバイオマス由来のポリマーの比率が８を超えると、ロープの破断強力の低下に繋がる。
【００２６】
また、図１および図２に示した構成以外に、図３に示すように、ロープ１の中心部に繊維心（心綱）７を配するとともに、繊維心７の周囲に複数のストランド２を配した構成とすることも可能である。繊維心７は、単体の繊維、もしくは複数本の繊維を合撚したものであっても良い。繊維心７に用いる繊維は、バイオマス由来のポリマーよりなる繊維と石油系由来の汎用ポリマーよりなる繊維とのどちらでもよい。
【００２７】
図３の構成に代えて、図４に示すように、繊維心７に石油系由来の汎用ポリマーよりなる繊維を配するとともに、この繊維心７の周囲に配される複数のストランド２を構成する全てのヤーン８の繊維がバイオマス由来のポリマーよりなる繊維であるようにすることにより、ロープ１の全体が芯部(繊維心７)と鞘部(ストランド２)とで構成された二層構造であるようにすることも可能である。この時の芯部(繊維心７)と鞘部(ストランド２)との比率は、上述の場合と同様に、質量比で、２：８〜８：２であることが好ましく、特に好ましくは４：６〜６：４である。その理由は、上記の場合と同様である。
【００２８】
図５および図６に示すように、本発明の別の態様のロープ１１として、このロープ１１に十分な耐摩耗性を発揮させる場合は、ストランド１２の芯部１３を形成する複数の芯ヤーン１５の少なくとも一部に、バイオマス由来のポリマーよりなる繊維を用い、またストランド１２の鞘部１４を構成する繊維に石油系由来の汎用ポリマーよりなる繊維を用いる。
【００２９】
図５および図６に示すストランド１２を構成する芯ヤーン１５と鞘ヤーン１６とにおける、バイオマス由来のポリマーと石油系由来の汎用ポリマーとの比率は、質量比で２：８〜８：２であることが好ましく、特に好ましくは４：６〜６：４である。バイオマス由来のポリマーの比率が２未満以下となると、本発明の効果、すなわち燃焼させた際の二酸化炭素発生量の低減効果が得られにくくなり、またバイオマス由来のポリマーの比率が８を超えると、耐摩耗性を発揮させる効果が得られにくくなる。
【００３０】
この場合も、同様に、図５および図６に示した構成以外に、図７に示すように、ロープ１１の中心部に繊維心（心綱）１７を配するとともに、繊維心１７の周囲に複数のストランド１２を配した構成とすることも可能である。繊維心１７は、単体の繊維、もしくは複数本の繊維を合撚したものであっても良い。繊維心１７に用いる繊維は、バイオマス由来のポリマーよりなる繊維と石油系由来の汎用ポリマーよりなる繊維とのどちらでもよい。
【００３１】
図７の構成に代えて、図８に示すように、繊維心１７にバイオマス由来のポリマーよりなる繊維を配するとともに、この繊維心１７の周囲に配される複数のストランド１２を構成する全てのヤーン１８の繊維が石油系由来の汎用ポリマーよりなる繊維であるようにすることにより、ロープ１１の全体が芯部(繊維心１７)と鞘部(ストランド１２)とで構成された二層構造であるようにすることも可能である。この時の芯部(繊維心１７)と鞘部(ストランド１２)との比率は、上述の場合と同様に、質量比で、２：８〜８：２であることが好ましく、特に好ましくは４：６〜６：４である。その理由は、上記の場合と同様である。
【００３２】
次に本発明のロープにおいて使用される繊維について説明する。本発明で用いられる石油系由来の汎用ポリマーよりなる繊維は、溶融紡糸が可能であるものであれば良く、特に制限するものではない。具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレートなどのポリアルキレンテレフタレートに代表されるポリエステル；ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン４６、ナイロン１１およびナイロン１２に代表されるポリアミド；ポリプロピレンやポリエチレンに代表されるポリオレフィン；ポリ塩化ビニルやポリ塩化ビニリデンに代表されるポリ塩化ポリマー；ポリ４フッ化エチレンならびにその共重合体、ポリフッ化ビニリデンなどに代表されるフッ素系繊維などが挙げられる。なかでも、低コストであるポリエステル系のものがよい。
【００３３】
ポリエステル系ポリマーには、その粘度、熱的特性の点から、イソフタル酸、５−スルホイソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸；アジピン酸、コハク酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカン二酸などの脂肪族ジカルボン酸；エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノールなどの脂肪族ジオール；グリコール酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシペンタン酸、ヒドロキシヘプタン酸、ヒドロキシオクタン酸などのヒドロキシカルボン酸；ε−カプロラクトンなどの脂肪族ラクトン等を共重合していてもよい。
【００３４】
本発明で用いられるバイオマス由来のポリマーよりなる繊維も、溶融紡糸が可能であるものであれば良く、特に制限されるものではない。具体的には、ＰＬＡ（ポリ乳酸）、ＰＴＴ（ポリトリメチレンテレフタレート）、ＰＢＳ（ポリブチレンサクシネート）などバイオマスモノマーを化学的に重合してなるポリマー類や、ポリヒドロキシ酪酸等のＰＨＡ（ポリヒドロキシアルカノエート）などの微生物産生系のものを挙げることができる。なかでも、熱的に安定であるために耐熱性を有し、かつ比較的量産化されてきているポリ乳酸が良い。
【００３５】
ポリ乳酸としては、ポリＤ−乳酸、ポリＬ−乳酸、ポリＤ−乳酸とポリＬ−乳酸との共重合体であるポリＤＬ−乳酸、ポリＤ−乳酸とポリＬ−乳酸との混合物（ステレオコンプレックス）、ポリＤ−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体、ポリＬ−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体、ポリＤ−乳酸またはポリＬ−乳酸と脂肪族ジカルボン酸および脂肪族ジオールとの共重合体、あるいはこれらのブレンド体が好ましい。
【００３６】
ポリ乳酸には、上記のようにＬ−乳酸とＤ−乳酸が単独で用いられているものや、両者が併用されているものもあるが、なかでも融点が１２０℃以上、融解熱が１０Ｊ／ｇ以上であるものが、耐熱性の観点から好適である。すなわち、複数本のストランドが撚り合わされるか、または組み合わされたロープは、使用中に緩みが発生しないように、製造工程において、高周波や乾熱や湿熱でセットされる工程を通過することが通例である。このセット工程は、繊維物性を低下させない範囲の高温で行われるため、繊維に上記のような耐熱性を付与することが好適である。またロープとして使用される際に壁やコンクリート等と接触して発生する摩擦熱による損傷を受けにくくするためにも、繊維に上記のような耐熱性を付与することが好適である。
【００３７】
ポリ乳酸のホモポリマーであるＬ−乳酸やＤ−乳酸の融点は約１８０℃であるが、Ｄ−乳酸とＬ−乳酸との共重合体の場合は、いずれかの成分の割合を１０モル％程度とすると、その融点はおよそ１３０℃程度となる。
【００３８】
さらに、共重合体において、Ｄ−乳酸とＬ−乳酸とのいずれかの成分の割合を１８モル％以上とすると、融点は１２０℃未満、融解熱は１０Ｊ／ｇ未満となって、ほぼ完全に非晶性の性質となる。このような非晶性のポリマーとなると、製造工程において特に熱延伸し難くなり、高強度の繊維が得られ難くなるという問題が生じたり、たとえ繊維が得られたとしても、耐熱性、耐摩耗性に劣ったものとなるという問題が生じたりする。そこで、ポリ乳酸としては、ラクチドを原料として重合する時のＬ−乳酸やＤ−乳酸の含有比（モル比）であるＬ／ＤまたはＤ／Ｌが、８２以上／１８以下であるものが好ましく、中でも９０以上／１０以下、さらには９５以上／１５以下であるものが好ましい。
【００３９】
ポリ乳酸とヒドロキシカルボン酸の共重合体である場合において、ヒドロキシカルボン酸の具体例としては、グリコール酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシペンタン酸、ヒドロキシヘプタン酸、ヒドロキシオクタン酸等が挙げられる。中でもヒドロキシカプロン酸またはグリコール酸を用いることが、コスト面から好ましい。ポリ乳酸と脂肪族ジカルボン酸および脂肪族ジオールとの共重合体の場合は、脂肪族ジカルボン酸および脂肪族ジオールとしては、セバシン酸、アジピン酸、ドデカン二酸、トリメチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール等が挙げられる。このようにポリ乳酸に他の成分を共重合させる場合は、ポリ乳酸を８０モル％以上とすることが好ましい。８０モル％未満であると、共重合ポリ乳酸は、融点１２０℃未満、融解熱１０Ｊ／ｇ未満となって、結晶性が低くなりやすい。
【００４０】
ポリ乳酸の分子量としては、分子量の指標として用いられる、ＡＳＴＭ Ｄ−１２３８法に準じ、温度２１０℃、荷重２１．２Ｎ（２１６０ｇ）で測定したメルトフローレートが、１〜１００［ｇ／１０分］であることが好ましく、より好ましくは５〜５０［ｇ／１０分］である。メルトフローレートをこの範囲とすることにより、強度、湿熱分解性、耐摩耗性が向上する。また、ポリ乳酸の耐久性を高める目的で、ポリ乳酸に脂肪族アルコール、カルボジイミド化合物、オキサゾリン化合物、オキサジン化合物、エポキシ化合物などの末端封鎖剤を添加してもよい。
【００４１】
上述のように、鞘ヤーン６や芯ヤーン１５は、その少なくとも一部がバイオマス由来のポリマーからなる繊維にて構成されていることが必要であるが、その残部を構成する繊維としては、既述の石油系由来の汎用ポリマーを用いることができる。用いる方法としては、芯鞘複合繊維やサイドバイサイド複合繊維のような複合繊維として用いる方法や、バイオマス由来の繊維と共撚して用いる方法などが挙げられる。
【００４２】
上述の石油系由来の汎用ポリマーおよびバイオマス由来のポリマーには、必要に応じて、充填剤、増粘剤、結晶核剤などとして効果を示す公知の各種添加剤を添加することができる。具体的には、カーボンブラック、炭酸カルシウム、酸化ケイ素およびケイ酸塩、亜鉛華、ハイサイトクレー、カオリン、塩基性炭酸マグネシウム、マイカ、タルク、石英粉、ケイ藻土、ドロマイト粉、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アンチモン、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、アルミナ、ケイ酸カルシウム、窒化ホウ素、ベヘン酸アミド等の脂肪族アミド系化合物、脂肪族尿素系化合物、ベンジリデンソルビトール系化合物、架橋高分子ポリスチレン、ロジン系金属塩、ガラス繊維、ウィスカー等があげられる。これらは、そのまま添加してもよいし、ナノコンポジットとするために必要な処理の後に添加することもできる。低価格性や良好な物性バランスを達成するためには、無機の充填剤の配合が好ましい。また、結晶核剤を配合することが好ましい。
【００４３】
さらに、石油系由来の汎用ポリマーおよびバイオマス由来のポリマーには、本発明の目的を損なわない範囲であれば、必要に応じて、顔料、染料などの着色剤；活性炭、ゼオライト等の臭気吸収剤；バニリン、デキストリン等の香料；酸化防止剤、紫外線吸収剤などの安定剤；滑剤；離型剤；撥水剤；抗菌剤；艶消剤；耐光剤；耐候剤；抗菌剤；界面活性剤；難燃剤；表面改質剤；各種無機および有機電解質や、その他の副次的添加剤を配合することができる。
【００４４】
石油系由来の汎用ポリマーおよびバイオマス由来のポリマーには、本発明の効果を阻害しない範囲で可塑剤を併用することも可能である。可塑剤を使用することで、加熱加工時、特に押出加工時の溶融粘度を低下させて、剪断発熱等による分子量の低下を抑制することが可能である。かつ、場合によっては結晶化速度の向上も期待できる。可塑剤としては、特に限定は無いが、以下のものを例示できる。たとえば、バイオマス由来のポリマーが脂肪族ポリエステル系の生分解性ポリエステルである場合には、可塑剤として、エーテル系可塑剤、エステル系可塑剤、フタル酸系可塑剤、リン系可塑剤などが好ましく、ポリエステルとの相溶性に優れる点から、エーテル系可塑剤、エステル系可塑剤がより好ましい。エーテル系可塑剤としては、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなどのポリオキシアルキレングリコール等を挙げることができる。エステル系可塑剤としては、脂肪族ジカルボン酸と脂肪族アルコールとのエステル類等を挙げることができる。このうち、脂肪族ジカルボン酸としては、例えばシュウ酸、コハク酸、セバシン酸、アジピン酸等を挙げることができる。脂肪族アルコールとしては、例えばメタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ヘキサノール、ｎ−オクタノール、２−エチルヘキサノール、ｎ−ドデカノール、ステアリルアルコール等の一価アルコール；エチレングリコール、１、２−プロピレングリコール、１、３−プロピレングリコール、１、３−ブタンジオール、１、５−ペンタンジオール、１、６−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ポリエチレングリコール等の二価アルコール；グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリストール等の多価アルコールを挙げることができる。また、上記エーテル系可塑剤とエステル系可塑剤との２種以上の組み合わせからなる共重合体や、ジ−コポリマー、トリ−コポリマー、テトラ−コポリマーなど、またはこれらのホモポリマー、コポリマー等から選ばれる２種以上のブレンド物が挙げられる。さらにエステル化されたヒドロキシカルボン酸等も挙げられる。上記可塑剤は、少なくとも１種用いることができる。
【実施例】
【００４５】
次に、実施例により本発明を具体的に説明する。なお、以下の実施例および比較例における各種の値の測定および評価は、次のようにして行った。
【００４６】
（１）引張強伸度
ＪＩＳ Ｌ−１０１３に従い、島津製作所社製オートグラフＡＧ−Ｉ型を用い、試料長２５ｃｍ、引張速度３０ｃｍ／分で測定した。
【００４７】
（２）耐摩耗性
ベルト摩耗試験機にて、ＪＩＳ Ｄ４６０４「自動車部品シートベルト」の耐摩耗性試験に準じ、荷重１．９６Ｎ（２００ｇ）、ストローク長３３０±３０ｍｍ、ＳＩＡＮＯＲ＃１６００のサンドペーパーを巻きつけた六角棒（角の半径０．５±０．１mm、二面幅は６．３５±０．０３ｍｍ）に８５±２度の角度で接触させ、ストローク速度３０±１回／ｍｉｎの速度条件で往復摩擦させ、ロープが破断に至るまでの摩擦回数を測定した。
【００４８】
（実施例１）
ポリ乳酸（以下、「ＰＬＡ」と略称する）として、Ｌ−乳酸／Ｄ−乳酸の比率がモル比で９９／１であり、メルトフローレートが７ｇ／１０分であり、融点が１６８℃であり、融解熱が３８Ｊ／ｇである、ポリＬ／Ｄ乳酸（ネイチャーワークス社製）を用いた。これを２００℃で紡出し、延伸することで、繊維化した。
【００４９】
ポリエチレンテレフタレート（以下、「ＰＥＴ」と略称する）として、フェノールと四塩化エタンとの等質量混合物を溶媒として濃度０．５ｇ／デシリットル、温度２０℃での極限粘度が１．０５のエチレンジオールとテレフタル酸との重合物を用いた。これを２９０℃で紡出し、延伸することで、繊維化した。
【００５０】
１１００ｄｔｅｘ／１９２フィラメントのＰＥＴマルチフィラメント３本を、撚数Ｓ−１２０Ｔ／Ｍで合撚して芯ヤーンを形成し、この芯ヤーン１０本を撚数Ｓ−１００Ｔ／Ｍで合撚して芯部を得た。次いで、１１００ｄｔｅｘ／１４０フィラメントのＰＬＡ繊維３本を、撚数Ｓ−１２０Ｔ／Ｍで合撚して鞘ヤーンを形成し、この鞘ヤーン１０本を用いて芯ヤーンの周囲を撚数Ｓ−１００Ｔ／Ｍで覆い、ストランドを得た。このストランドを撚数Ｚ−４０Ｔ／Ｍで３本合撚することによって、外径５ｍｍの実施例１のロープを得た。
【００５１】
（実施例２）
実施例１と同じＰＬＡ、ＰＥＴを用いた。そして、１１００ｄｔｅｘ／１９２フィラメントのＰＥＴマルチフィラメント３本を、撚数Ｓ−１２０Ｔ／Ｍで合撚してヤーンを形成し、このヤーン１２本を撚数Ｓ−１００Ｔ／Ｍで合撚して繊維心を得た。次いで１１００ｄｔｅｘ／１４０フィラメントのＰＬＡマルチフィラメント２本を撚数Ｓ−１２０Ｔ／Ｍで合撚してヤーンを形成し、このヤーン４本を撚数Ｓ−１００Ｔ／Ｍで合撚してストランドを得た。このストランド３本を用いて繊維心の周囲を撚数Ｚ−４０Ｔ／Ｍで覆うことによって、外径５ｍｍの実施例２のロープを得た。
【００５２】
（実施例３）
芯ヤーンのマルチフィラメントを形成するポリマーとして、実施例１のＰＥＴに代えて実施例１と同じＰＬＡを使用した。そして、それ以外は実施例１と同様にして、外径５ｍｍの実施例３のロープを得た。
【００５３】
（実施例４）
実施例１と同じＰＬＡを用いた。また、ＰＥＴとして、実施例１のＰＥＴに融点２１７℃のイソフタル酸を１５モル％共重合したものを用いた。そして、それぞれのポリマーのチップを減圧乾燥した後に、同心芯鞘型複合溶融紡糸装置に供給し、ＰＥＴを芯部に配するとともにＰＬＡを鞘部に配し、複合比が質量比で５０／５０となるようにして、２４０℃で溶融紡糸を行った。続いて、得られた複合繊維１００ｄｔｅｘ／９６フィラメントを、撚数Ｓ−１２０Ｔ／Ｍで合撚して芯ヤーンを形成し、この芯ヤーン１０本を撚数Ｓ−１００Ｔ／Ｍで合撚して芯部を得た。次いで、上記の複合繊維３本を撚数１２０Ｔ／Ｍで合撚して鞘ヤーンを形成し、この鞘ヤーン１０本を用いて芯部の周囲を撚数Ｓ−１００Ｔ／Ｍで覆い、ストランドを得た。このストランドを撚数Ｚ−４０Ｔ／Ｍで３本合撚することにより、外径５ｍｍの実施例４のロープを得た。
【００５４】
（実施例５）
実施例１と同じＰＬＡを用いてＰＬＡ繊維１１００ｄｔｅｘ／１４０フィラメントを３本用意し、これを撚数Ｓ−１２０Ｔ／Ｍで合撚して芯ヤーンを形成し、この芯ヤーン１０本を撚数Ｓ−１００Ｔ／Ｍで合撚して芯部を得た。そして、この芯部の周囲を、実施例１で得られたストランドにて２０Ｔ／Ｍで６本合撚することにより、実施例５のロープを得た。
【００５５】
（実施例６）
実施例１と同じＰＥＴを用いてＰＥＴ繊維１００ｄｔｅｘ／１９２フィラメントを３本用意し、これを撚数Ｓ−１２０Ｔ／Ｍで合撚して芯ヤーンを形成し、この芯ヤーン１０本を撚数Ｓ−１００Ｔ／Ｍで合撚して芯部を得た。
【００５６】
また、実施例１と同じＰＬＡを用いて、１１００ｄｔｅｘのＰＬＡ繊維３本を撚数Ｓ−１２０Ｔ／Ｍで合撚して芯ヤーンを形成し、この芯ヤーン１０本を撚数Ｓ−１００Ｔ／Ｍで合撚して芯部を得た。次いで、１１００ｄｔｅｘ／１９２フィラメントのＰＥＴマルチフィラメント３本を撚数Ｓ−１２０Ｔ／Ｍで合撚して鞘ヤーンを形成し、この鞘ヤーン１０本によって、芯ヤーンの周囲を撚数Ｓ−１００Ｔ／Ｍで覆い、ストランドを得た。
【００５７】
上記のＰＥＴ繊維にて構成された芯部の周囲を、上記のＰＬＡ繊維にて構成されたストランドにて２０Ｔ／Ｍで６本合撚することにより、実施例６のロープを得た。
【００５８】
（比較例１）
実施例１と同じＰＥＴを用いて、１１００ｄｔｅｘ／１９２フィラメントのＰＥＴマルチフィラメント６本を、撚数Ｓ−１２０Ｔ／Ｍで合撚してヤーンを形成し、このヤーン１０本を撚数Ｓ−１００Ｔ／Ｍで合撚してストランドを得た。これによって得たストランドを撚数Ｚ−４０Ｔ／Ｍで３本合撚することによって、外径５ｍｍの比較例１のロープを得た。
【００５９】
実施例１〜６および比較例１のロープの特性値を表１に示す。
【００６０】
【表１】
【００６１】
表１に示すように、実施例１〜４のロープの強力は、比較例１のロープの強力には劣るものの、ある程度のレベルを有するものであった。実施例５および実施例６のロープの強力は、比較例１のロープの強力よりも優れたものであった。比較例１のロープは、ロープ強力は優れているものの、ＰＬＡを含まないことから、燃焼させた際の二酸化炭素発生量の低減効果が得られにくく、本発明の効果を発揮しないものであった。
【００６２】
以上を踏まえて、実施例１〜６のロープは、本発明の効果を十分に発揮するものであった。
【００６３】
（実施例７）
実施例６で得たストランドを撚数Ｚ−４０Ｔ／Ｍで３本合撚することによって、外径５ｍｍの実施例７のロープを得た。
【００６４】
（実施例８）
実施例１と同じＰＬＡ、ＰＥＴを用いた。そして、１１００ｄｔｅｘのＰＬＡ繊維２本を撚数Ｓ−１２０Ｔ／Ｍで合撚してヤーンを形成し、このヤーン１２本を撚数Ｓ−１００Ｔ／Ｍで合撚して繊維心を得た。次いで１１００ｄｔｅｘのＰＥＴ繊維２本を撚数Ｓ−１２０Ｔ／Ｍで合撚してヤーンを形成し、このヤーン６本を撚数Ｓ−１００Ｔ／Ｍで合撚してストランドを得た。このストランド３本を用いて繊維心の周囲を撚数Ｚ−４０Ｔ／Ｍで覆うことによって、外径５ｍｍの実施例８のロープを得た。
【００６５】
（実施例９）
実施例１と同じＰＬＡ、ＰＥＴを用いた。そして、１１００ｄｔｅｘのＰＬＡ繊維６本を撚数Ｓ−１２０Ｔ／Ｍで合撚して芯ヤーンを形成し、この芯ヤーン９本を撚数Ｓ−１００Ｔ／Ｍで合撚して芯部を得た。次いで、１１００ｄｔｅｘのＰＥＴ繊維を単体で撚数Ｓ−１２０Ｔ／Ｍで撚糸して鞘ヤーンを形成し、この鞘ヤーン６本を用いて芯ヤーンの周囲を撚数Ｓ−１００Ｔ／Ｍで覆い、ストランドを得た。このストランドを撚数Ｚ−４０Ｔ／Ｍで３本合撚することによって、外径５ｍｍの実施例９のロープを得た。
【００６６】
（実施例１０）
実施例７におけるＰＥＴに代えて、実施例１と同じＰＬＡを使用した。そして、それ以外は実施例７と同様にして、外径５ｍｍの実施例１０のロープを得た。
【００６７】
（比較例２）
実施例１と同じＰＥＴを用いた。そして、１１００ｄｔｅｘのＰＥＴ繊維６本を撚数Ｓ−１２０Ｔ／Ｍで合撚してヤーンを形成し、このヤーン１０本を撚数Ｓ−１００Ｔ／Ｍで合撚してストランドを得た。このストランドを撚数Ｚ−４０Ｔ／Ｍで３本合撚することによって、外径５ｍｍの比較例２のロープを得た。
【００６８】
実施例７〜１０および比較例２のロープの特性値および対磨耗性の評価結果を表２に示す。
【００６９】
【表２】
【００７０】
表２に示すように、実施例７、８のロープは、ＰＬＡ繊維を含むものでありながら、その耐磨耗性は、ＰＥＴ繊維のみにて構成された比較例２のロープと比べて実質的な遜色がなく、同程度のレベルであるといえるものであった。これに対し、ＰＬＡ繊維のみにて形成された実施例１０のロープや、ＰＬＡ繊維の比率の高い実施例９のロープは、耐磨耗性は低いが、燃焼させた際に発生する二酸化炭素発生量の低減効果が大きいものであった。比較例２のロープは、ＰＥＴ繊維のみにて構成されたものであったことから、燃焼させた際に発生する二酸化炭素発生量の低減効果が得られにくく、本発明の効果を発揮しないものであった。
【００７１】
以上を踏まえて、実施例７〜１０のロープは、本発明の効果を十分に発揮するものであった。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施の形態のロープを示す図である。
【図２】図１のロープの断面構造を示す図である。
【図３】本発明の他の実施の形態のロープの断面構造を示す図である。
【図４】本発明のさらに他の実施の形態のロープの断面構造を示す図である。
【図５】本発明のさらに他の実施の形態のロープを示す図である。
【図６】図５のロープの断面構造を示す図である。
【図７】本発明のさらに他の実施の形態のロープの断面構造を示す図である。
【図８】本発明のさらに他の実施の形態のロープの断面構造を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１ ロープ
２ ストランド
３ 芯部
４ 鞘部
５ 芯ヤーン
６ 鞘ヤーン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本のストランドが撚り合わされるかまたは組み合わされた構成のロープであって、各ストランドが鞘ヤーンと芯ヤーンとの二層構造を呈しており、前記鞘ヤーンの少なくとも一部がバイオマス由来のポリマーからなる繊維にて構成されていることを特徴とするロープ。
【請求項２】
芯ヤーンが石油系由来の汎用ポリマーからなる繊維にて構成されていることを特徴とする請求項１記載のロープ。
【請求項３】
中心部の繊維心の周囲に複数のストランドが配置されていることを特徴とする請求項１または２記載のロープ。
【請求項４】
中心部の繊維心の周囲に複数のストランドが配置されているロープであって、前記ストランドの少なくとも一部がバイオマス由来のポリマーからなるヤーンにて構成されていることを特徴とするロープ。
【請求項５】
繊維心が石油系由来の汎用ポリマーからなる繊維にて構成されていることを特徴とする請求項４記載のロープ。
【請求項６】
複数本のストランドが撚り合わされるかまたは組み合わされた構成のロープであって、各ストランドが鞘ヤーンと芯ヤーンとの二層構造を呈しており、前記芯ヤーンの少なくとも一部がバイオマス由来のポリマーからなる繊維にて構成されていることを特徴とするロープ。
【請求項７】
鞘ヤーンが石油系由来の汎用ポリマーからなる繊維にて構成されていることを特徴とする請求項６記載のロープ。
【請求項８】
中心部の繊維心の周囲に複数のストランドが配置されていることを特徴とする請求項６または７記載のロープ。
【請求項９】
中心部の繊維心の周囲に複数のストランドが配置されているロープであって、前記繊維心の少なくとも一部がバイオマス由来のポリマーからなる繊維にて構成されていることを特徴とするロープ。
【請求項１０】
各ストランドが石油系由来の汎用ポリマーからなるヤーンにて構成されていることを特徴とする請求項９記載のロープ。
【請求項１１】
バイオマス由来のポリマーがポリ乳酸であることを特徴とする請求項１から１０までのいずれか１項記載のロープ。
【請求項１２】
石油系由来の汎用ポリマーがポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする請求項２、３、５、７、８、１０、１１のいずれか１項記載のロープ。
【請求項１】
複数本のストランドが撚り合わされるかまたは組み合わされた構成のロープであって、各ストランドが鞘ヤーンと芯ヤーンとの二層構造を呈しており、前記鞘ヤーンの少なくとも一部がバイオマス由来のポリマーからなる繊維にて構成されていることを特徴とするロープ。
【請求項２】
芯ヤーンが石油系由来の汎用ポリマーからなる繊維にて構成されていることを特徴とする請求項１記載のロープ。
【請求項３】
中心部の繊維心の周囲に複数のストランドが配置されていることを特徴とする請求項１または２記載のロープ。
【請求項４】
中心部の繊維心の周囲に複数のストランドが配置されているロープであって、前記ストランドの少なくとも一部がバイオマス由来のポリマーからなるヤーンにて構成されていることを特徴とするロープ。
【請求項５】
繊維心が石油系由来の汎用ポリマーからなる繊維にて構成されていることを特徴とする請求項４記載のロープ。
【請求項６】
複数本のストランドが撚り合わされるかまたは組み合わされた構成のロープであって、各ストランドが鞘ヤーンと芯ヤーンとの二層構造を呈しており、前記芯ヤーンの少なくとも一部がバイオマス由来のポリマーからなる繊維にて構成されていることを特徴とするロープ。
【請求項７】
鞘ヤーンが石油系由来の汎用ポリマーからなる繊維にて構成されていることを特徴とする請求項６記載のロープ。
【請求項８】
中心部の繊維心の周囲に複数のストランドが配置されていることを特徴とする請求項６または７記載のロープ。
【請求項９】
中心部の繊維心の周囲に複数のストランドが配置されているロープであって、前記繊維心の少なくとも一部がバイオマス由来のポリマーからなる繊維にて構成されていることを特徴とするロープ。
【請求項１０】
各ストランドが石油系由来の汎用ポリマーからなるヤーンにて構成されていることを特徴とする請求項９記載のロープ。
【請求項１１】
バイオマス由来のポリマーがポリ乳酸であることを特徴とする請求項１から１０までのいずれか１項記載のロープ。
【請求項１２】
石油系由来の汎用ポリマーがポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする請求項２、３、５、７、８、１０、１１のいずれか１項記載のロープ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−２２３１７７（Ｐ２００８−２２３１７７Ａ）
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−６４２５８（Ｐ２００７−６４２５８）
【出願日】平成１９年３月１４日（２００７．３．１４）
【出願人】（３９９０６５４９７）ユニチカファイバー株式会社 (190)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１４日（２００７．３．１４）
【出願人】（３９９０６５４９７）ユニチカファイバー株式会社 (190)
【Ｆターム（参考）】
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