JP2002020926A - ポリプロピレンマルチフィラメントの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 養生ネットやロープ等の産業資材用に適した
高強度のポリプロピレンマルチフィラメントを、直接紡
糸・延伸法により、その繊維物性を損なうことなく高速
且つ安定に製造し得る方法を提供する。 【解決手段】 メルトフローレート値が１０〜８０ｇ／
１０分、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによ
り測定される分子量分布Ｑ値（重量平均分子量Ｍｗ／数
平均分子量Ｍｎ）が３．５以下のポリプロピレンを溶融
紡出し、紡出糸を、冷却後引き取り、引き続き表面温度
が７０〜１５０℃の複数のゴデットローラにて延伸する
際、延伸ゾーンを８０〜１６０℃に加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高生産性の直接紡
糸・延伸法による強度の高いポリプロピレンマルチフィ
ラメントの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリプロピレン繊維は、優れた強度、弾
性を有し、比重が小さく、耐薬品性に優れている等の利
点から、カーペットのパイルヤーン等の敷物材、養生ネ
ット等の建築土木資材、シートベルト、椅子張り材等の
自動車内装材等々の用途に、織物、編物或いは不織布と
して広く用いられており、通常、ポリプロピレンを溶融
紡出し、冷却し、一旦未延伸糸として巻き取った後、該
未延伸糸を延伸することにより製造される。しかしなが
ら、ポリプロピレン繊維においても、他の合成繊維と同
様に、生産コストの面から製造時の生産性の向上が要求
されており、特に生産性を向上させる上で、繊維物性を
損なわないで高速で安定に得る方法が求められている。
更に製造時のエネルギーコストや適用できる添加剤の種
類を広げる意味から紡糸温度をできるだけ下げることも
求められている。

【０００３】近年、合成繊維の生産性を上げる方法とし
て、ポリマーの紡糸から延伸までを連続的に行う方法、
いわゆる直接紡糸・延伸法が提案されている。この直接
紡糸・延伸法は、ポリアミド、ポリエステル等において
は、溶融紡糸の際、耐熱性、耐酸化性、粘弾性、結晶化
速度等の特性が曳糸性に適しているため、延伸する際の
高速側のローラの周速が２０００ｍ／分以上の高速での
直接紡糸・延伸を可能にしている。

【０００４】しかしながら、ポリプロピレンの場合、ポ
リアミド、ポリエステル等に比べ結晶性が高く、曳糸性
が劣るため高速での延伸が困難であり、例えば特開平５
−１８６９０８号公報、特開平５−２１４６０９号公
報、特開平６−２００４４２号公報、及び特開平８−９
２８１３号公報等での直接紡糸・延伸法によるポリプロ
ピレン繊維の製造に関する提案においても、いずれも延
伸する際の高速側のローラの周速としては２０００ｍ／
分が限界である。

【０００５】一方、高強力ポリプロピレン繊維に関する
特許は数多く出願されているが、その大半が紡糸した未
延伸糸を一旦巻き取った後延伸する非連続方式により製
造されており、更にその多くは溶融するポリプロピレン
の分子量、分子量分布Ｑ値（重量平均分子量Ｍｗ／数平
均分子量Ｍｎ）、沸騰ｎ−ヘプタン不溶分（ＨＩ）、ア
イソタクチックペンタッド分率（ＩＰＦ）等を規定して
おり、使用するポリプロピレンが制約されている。

【０００６】また、直接紡糸・延伸法によるポリプロピ
レン繊維の製造においては、高速で延伸するとその破断
強度が低下するため、強力の高いポリプロピレン繊維を
得ることは困難である。そのため、例えば特開平６−３
１３２０８号公報には、非連続式と同様、溶融するポリ
プロピレンの分子量、分子量分布Ｑ値、沸騰ｎ−ヘプタ
ン不溶分（ＨＩ）、アイソタクチックペンタッド分率
（ＩＰＦ）等を規定して、破断強度５．３ｃＮ／ｄｔｅ
ｘのポリプロピレン繊維を得る方法が記載され、また特
開平９−１３２８１５号公報には、ポリプロピレンに特
定の高分子量ポリプロピレンを必須成分として混合し、
且つ延伸する際の高速側のローラの周速を２４００ｍ／
分とすることで破断強度６．１ｃＮ／ｄｔｅｘのポリプ
ロピレン繊維を得る方法が記載されている。

【０００７】一方、特開平８−９２８１３号公報には、
延伸する際の高速側のローラの周速が１８００ｍ／分で
破断強度８．２ｃＮ／ｄｔｅｘのポリプロピレン繊維を
得る方法が記載されているが、同公報に記載された方法
では未延伸糸の結晶化度及び複屈折率を制御するために
紡糸された溶融フィラメントを冷風で冷却後、実質０℃
〜−３０℃の冷却ロールで冷却する必要がある。同様
に、紡糸された溶融フィラメントを０〜１０℃の集束剤
付与ローラで急冷することによって、延伸する際の高速
側のローラの周速が２０００ｍ／分で破断強度６．２ｃ
Ｎ／ｄｔｅｘのポリプロピレン繊維を得る方法が特開平
５−２１４６０９号公報に記載されているが、これも紡
糸された溶融フィラメントを急冷することが必要であ
る。

【０００８】また、特開平５−１８６９０８号公報、特
開平６−２００４４２号公報には、直接紡糸・延伸法に
よって各々破断強度７．９ｃＮ／ｄｔｅｘ、７．２ｃＮ
／ｄｔｅｘのポリプロピレン繊維を得る方法が記載され
ているが、これらも紡糸された溶融フィラメントを急冷
することが必要であり、しかも延伸する際の高速側のロ
ーラの周速が３００ｍ／分であって、高生産性の面では
極めて不十分である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
問題点を解消し、養生ネットやロープ等の産業資材用に
適した高強度のポリプロピレンマルチフィラメントを、
直接紡糸・延伸法により、その繊維物性を損なうことな
く高速且つ安定に製造し得る方法の提供を課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、メルト
フローレート値が１０〜８０ｇ／１０分、ゲルパーミエ
ーションクロマトグラフィーにより測定される分子量分
布Ｑ値（重量平均分子量Ｍｗ／数平均分子量Ｍｎ）が
３．５以下のポリプロピレンを溶融紡出し、紡出糸を冷
却後引き取り、引き続き表面温度が７０〜１５０℃の複
数のゴデットローラにて延伸する際、延伸ゾーンを８０
〜１６０℃で加熱することを特徴とするポリプロピレン
マルチフィラメントの製造方法にある。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明で用いるポリプロピレン
は、プロピレンのホモポリマーであっても、プロピレン
と他のα−オレフィンモノマー、例えばエチレン、ブテ
ン−１、４−メチル−１−ペンテン等のモノマーとのコ
ポリマーであってもよいが、メルトフローレート（以下
ＭＦＲと略す）値が１０〜８０ｇ／１０分、好ましくは
１０〜５０ｇ／１０分、ゲルパーミエーションクロマト
グラフィーにより測定される分子量分布Ｑ値が３．５以
下のポリプロピレンを用いることが必要であり、かかる
特定のポリプロピレンを用いることにより、高速での直
接紡糸・延伸法において良好な曳糸性を確保することが
できるのである。

【００１２】ポリプロピレンのＭＦＲ値が１０ｇ／１０
分未満では、溶融張力が適正値より大きくなるため、曳
糸性の面で不安定となり、８０ｇ／１０分を超えると、
分子量が小さくなるため、得られる延伸糸の破断強度が
高くならない。

【００１３】また、分子量分布Ｑ値は、一般にその数値
が大きくなるにつれて曳糸性が低下する傾向にあり、分
子量分布Ｑ値が３．５を超えると、１０００ｍ／分以上
の紡糸速度では曳糸性が不良となる。これは、ポリマー
の分子量分布が広いものは狭いものに比べ、繊維の断面
方向及び繊維軸方向に外部からの力に対しての耐性の良
好な部位と不良な部位の差が大きくなり、糸切れに寄与
する耐性の不良な部位が必然的に多くなるためであり、
延伸速度が高くなるにつれこの傾向は増大するため、少
なくとも直接紡糸・延伸法においては分子量分布Ｑ値が
３．５以下であることが必要な条件である。

【００１４】更に本発明においては、溶融紡出した紡出
糸を、冷却後引き取り、引き続き複数のゴデットローラ
にて延伸する際、ゴデットローラ間の延伸ゾーンを８０
〜１６０℃、好ましくは９０〜１５０℃で加熱すること
が必要である。加熱温度が８０℃未満では、延伸倍率を
高く取ることができず破断強度の向上が得られず、１６
０℃を超えると、フィラメント切れ、フィラメント間の
融着等が生じ製糸性が低下する。延伸ゾーンを加熱する
ことにより高速での延伸の際、延伸倍率を高く取ること
が可能になり、毛羽立ち、フィラメント切れ等のない破
断強度の高いポリプロピレンマルチフィラメントが得ら
れる。

【００１５】加熱方法はフィラメントに十分な熱量を供
給できるものであれば特に限定しない。例えば、スリッ
トヒーター、加熱ボックス、遠赤外線ヒーター、熱ピ
ン、熱板、レーザー加熱等が挙げられるが、安価で非接
触式という点からスリットヒーター方式が好ましい。

【００１６】以下本発明を図面に基づいて説明する。図
１は本発明の実施に使用する装置の一例を示す側面図
で、同図において、ＭＦＲ値が１０〜８０ｇ／１０分、
分子量分布Ｑ値が３．５以下のポリプロピレンを、紡糸
口金（６）より溶融紡出し、紡出糸を冷却部（７）にて
冷風を当てて冷却後、適宜オイリング装置（８）で油剤
を付与し、未延伸糸（１０）として引取りローラ（４）
により引き取る。引取りローラ（４）による引取速度
は、紡糸速度に相当するものであり、１５０〜１０００
ｍ／分とすることが好ましく、引取速度が１５０ｍ／分
未満では、引き続く延伸工程での高速化が不可能となる
傾向にあり、１０００ｍ／分を超えると、紡出糸の最大
延伸倍率が減少し、高い破断強度を有するマルチフィラ
メントを得ることができなくなる傾向にある。

【００１７】更に、本発明においては、引取りローラ
（４）により引き取られた未延伸糸（１０）を、引き続
き、表面温度が７０〜１５０℃、好ましくは８５〜１５
０℃の複数のゴデットローラ（１）、（２）、（３）に
て、好ましくは延伸倍率４〜８倍で延伸する。延伸する
際には、延伸ゾーンを加熱装置（９）によって加熱す
る。加熱ゴデットローラの表面温度が７０℃未満では、
得られる延伸糸の熱収縮率が著しく大きくなり、１５０
℃を超えると、フィラメント切れ、フィラメント間の融
着が生じ製糸性が低下する。本発明において、ゴデット
ローラは、加熱ローラからなり、引き取った未延伸糸を
連続して延伸するためのものであり、特定条件下で用い
られる。

【００１８】本発明においては、引き取られた未延伸糸
（１０）を、好ましくは、周速が１０００〜３５００ｍ
／分の複数のゴデットローラ間で延伸する。すなわち図
１の例では、第１ゴデットローラ（１）と、それより高
周速の第２ゴデットローラ（２）との間で１段目の延伸
をし、第２ゴデットローラ（２）と、それより高周速の
第３ゴデットローラ（３）との間で２段目の延伸をす
る。第２ゴデットローラ（２）及び第３ゴデットローラ
（３）の周速が１０００ｍ／分未満では、延伸での高速
化の面で好ましくない。また３５００ｍ／分を超えて
も、それ以上の破断強度の向上が望めなくなる傾向にあ
る。

【００１９】延伸工程において、引取りローラ（４）と
実質的に同周速である第１ゴデットローラ（１）と好ま
しくは周速１０００〜２５００ｍ／分の第２ゴデットロ
ーラ（２）との二つのゴデットローラ間で延伸する１段
延伸によっても実用上十分に高い破断強度の延伸糸を得
ることができる。また、３本のゴデットローラを用い
て、第３ゴデットローラ（３）の周速を第２ゴデットロ
ーラ（２）の周速の１．１〜１．４倍とし、且つ第３ゴ
デットローラ（３）を好ましくは周速２５００〜３００
０ｍ／分として延伸する２段延伸によって、より高い破
断強度の延伸糸を高速で得ることができる。なお、ここ
で実質的に同周速とは、引取りローラ（４）と第１ゴデ
ットローラ（１）の間で未延伸糸（１０）がタルミを生
ずることなく且つ延伸されることのない周速を言う。

【００２０】尚、２段延伸を行うに当たっては、第３ゴ
デットローラ（３）の周速を第２ゴデットローラ（２）
の周速の１．１〜１．４倍にすることが好ましく、１．
１倍未満では２段延伸の効果が十分に発揮されない場合
があり、１．４倍を超えると、未延伸糸が延伸張力に耐
えられずフィラメント切れが生ずる傾向にある。

【００２１】また本発明においては、延伸ゾーンを加熱
装置（９）によって加熱温度が８０〜１６０℃で加熱す
ることが必要である。延伸が２段延伸の場合、１段目の
延伸ゾーンを加熱することが必要であるが、より破断強
度の高いポリプロピレンマルチフィラメントを得るため
には、２段目の延伸ゾーンも加熱することが好ましい。

【００２２】加熱装置としては、スリットヒーターが好
適に用いられる。スリットヒーターは、二つのヒーター
面、例えば熱板、遠赤外線ヒーターなどに挟まれた細い
直線状のスリットを有する加熱装置である。スリットの
幅は、マルチフィラメントの幅より広いが、マルチフィ
ラメントが接触しない程度に狭いことが好ましく、マル
チフィラメントの繊度によって適宜変更できる。スリッ
トヒーターの長さは、延伸ゾーンに設置された時、周速
の異なる二つのゴデットローラ間で可能な限りローラと
スリットヒーターの間隔が短くなることが熱効率の点か
ら好ましい。

【００２３】延伸ゾーンを加熱すると破断強度が向上す
る理由は明らかでないが、ポリプロピレンのようにガラ
ス転移点温度が室温以下の熱可塑性高分子は室温中でも
延伸が可能であり、給糸側加熱ローラの出側のみなら
ず、周速の異なる一対の加熱ローラ間でも延伸（ゾーン
延伸）が起こっていると考えられる。このゾーン延伸は
糸条の温度が高いほど、より高い延伸比を可能とする。
即ち、スリットヒーターの効果は、加熱ゴデットローラ
によって加熱されたマルチフィラメントが延伸ゾーンで
放熱によって冷却されることを防ぎ、より高い延伸比を
可能ならしめているためであると推定される。この目的
のためには、加熱ゴデットローラを含めて延伸ゾーン全
体を覆うことも考えられるが、装置が大きくなり操作等
が煩雑となるので好ましくない。

【００２４】本発明においては、ポリプロピレンマルチ
フィラメントの製造に際し、必要に応じ、ポリプロピレ
ンに対し、着色顔料、酸化防止剤、熱安定剤、光安定
剤、紫外線吸収剤、中和剤、分散剤、蛍光増白剤、艶消
剤、滑剤、難燃剤、帯電防止剤、導電防止剤、抗菌剤等
を、ポリプロピレンを溶融する前及び／又は溶融した後
に、添加することもできる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。なお、実施例における各項目の測定は、下記の方法
に拠った。

【００２６】（メルトフローレート（ＭＦＲ）値）ＪＩ
Ｓ Ｋ７２１０に準じ、２３０℃で２．１６ｋｇｆ荷重
下における１０分間あたりの溶融ポリマーの吐出量を重
量（ｇ）で求めた。

【００２７】（分子量分布Ｑ値）ゲルパーミエーション
クロマトグラフィー法によって求めた重量平均分子量Ｍ
ｗ及び数平均分子量Ｍｎから次式により求めた。 Ｑ値＝ Ｍｗ／Ｍｎ

【００２８】（破断強度、伸度）ＪＩＳ−Ｌ１０１３に
準じて繊維物性を測定し、フィラメントの破断強度（ｃ
Ｎ／ｄｔｅｘ）と破断伸度（％）で示した。

【００２９】（実施例１）ＭＦＲ値３０ｇ／１０分、Ｑ
値２．９のポリプロピレンを用い、溶融温度２３０℃で
孔径０．８ｍｍ、６０ホールの紡糸口金より紡出し、冷
却した後、紡出未延伸糸に油剤を付与し、引取速度２０
０ｍ／分で引き取った。引き続き、未延伸糸を、３本の
ゴデットローラを用い、第１ゴデットローラを表面温度
１３０℃、周速を引取りローラと実質的に同じ２１０ｍ
／分とし、第２ゴデットローラを表面温度１４０℃、周
速１３９０ｍ／分とし、第１ゴデットローラと第２ゴデ
ットローラ間のスリットヒーター温度を１００℃とし
て、１段目の延伸を行い、引き続き、第３ゴデットロー
ラを表面温度１４０℃、周速１６００ｍ／分とし、第２
ゴデットローラと第３ゴデットローラ間のスリットヒー
ター温度を１００℃として、第２ゴデットローラと第３
ゴデットローラとの間で２段目の延伸を行い、ワインダ
ーに巻き取って７６０ｄｔｅｘ／６０フィラメントの延
伸糸を得た。得られた延伸糸の繊維物性を表１に示し
た。このときの製糸安定性は良好であった。

【００３０】（実施例２）実施例１において、スリット
ヒーターの温度を１１０℃に変更した以外は、実施例１
と同様の方法で７６０ｄｔｅｘ／６０フィラメントの延
伸糸を得た。得られた延伸糸の繊維物性を表１に示し
た。このときの製糸安定性は良好であった。

【００３１】（比較例１）実施例１において、スリット
ヒーターを使用しない以外は、実施例１と同様の方法で
７６０ｄｔｅｘ／６０フィラメントの延伸糸を得たが、
得られた延伸糸の破断強度は実施例１及び２に比較して
低いものであった。得られた延伸糸の繊維物性を表１に
示した。

【００３２】（実施例３）実施例１において、ＭＦＲ値
１０ｇ／１０分、Ｑ値３．２のポリプロピレンを用い、
溶融温度を２８０℃、スリットヒーターの温度を１２０
℃に変更した以外は、実施例１と同様の方法で７６０ｄ
ｔｅｘ／６０フィラメントの延伸糸を得た。得られた延
伸糸の繊維物性を表１に示した。このときの製糸安定性
は良好であった。

【００３３】（比較例２）実施例３において、スリット
ヒーターを使用しない以外は、実施例３と同様の方法で
７６０ｄｔｅｘ／６０フィラメントの延伸糸を得たが、
得られた延伸糸の破断強度は実施例３に比較して低いも
のであった。得られた延伸糸の繊維物性を表１に示し
た。

【００３４】（実施例４及び５）実施例１において、引
取速度、第１、第２、第３ゴデットローラの周速、スリ
ットヒーターの温度を表１に示すように変更した以外
は、実施例１と同様の方法で７６０ｄｔｅｘ／６０フィ
ラメントの延伸糸を得た。得られた延伸糸の繊維物性を
表１に示した。このときの製糸安定性は良好であった。

【００３５】（実施例６）実施例５において、ＭＦＲ値
５０ｇ／１０分、Ｑ値２．７のポリプロピレンを用いた
以外は、実施例５と同様の方法で７６０ｄｔｅｘ／６０
フィラメントの延伸糸を得た。得られた延伸糸の繊維物
性を表１に示した。このときの製糸安定性は良好であっ
た。

【００３６】（比較例３）実施例３において、ＭＦＲ値
１１ｇ／１０分、Ｑ値１０．５のポリプロピレンを用い
た以外は、実施例３と同様の方法で延伸糸を得ようとし
たが、延伸時にフィラメント切れが多発し、製糸安定性
は極めて不良で、延伸糸を得ることができなかった。

【００３７】（比較例４）実施例１において、ＭＦＲ値
１２６ｇ／１０分、Ｑ値３．１のポリプロピレンを用
い、溶融温度を１９０℃に変更した以外は、実施例１と
同様の方法で７６０ｄｔｅｘ／６０フィラメントの延伸
糸を得たが、破断強度は低いものであった。得られた延
伸糸の繊維物性を表１に示した。

【００３８】（比較例５）実施例１において、スリット
ヒーターの温度を７０℃に変更した以外は、実施例１と
同様の方法で７６０ｄｔｅｘ／６０フィラメントの延伸
糸を得た。得られた延伸糸の破断強度は実施例１に比較
して低いものであった。得られた延伸糸の繊維物性を表
１に示した。このときの製糸安定性は良好であった。

【００３９】（比較例６）実施例１において、スリット
ヒーターの温度を１６５℃に変更した以外は、実施例１
と同様の方法で７６０ｄｔｅｘ／６０フィラメントの延
伸糸を得ようとしたが、延伸時にフィラメント切れが多
発し、製糸安定性は極めて不良で、延伸糸を得ることが
できなかった。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、直接紡糸・延伸法にお
いて、延伸ゾーンを加熱することにより、繊維物性を損
なうことなく強度の高いポリプロピレンマルチフィラメ
ントを高速で且つ極めて安定に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施に使用する装置の一例を示す側面
図である。

【符号の説明】

１ 第１ゴデットローラ ２ 第２ゴデットローラ ３ 第３ゴデットローラ ４ 引き取りローラ ５ ワインダー ６ 紡糸口金 ７ 冷却部 ８ オイリング装置 ９ 加熱装置 １０ 未延伸糸 １１ 延伸糸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂倉 秀夫 愛知県豊橋市牛川通四丁目１番地の２ 三 菱レイヨン株式会社豊橋事業所内 Ｆターム(参考） 4L035 BB32 BB79 BB89 FF01 HH04 HH10 4L036 MA04 MA33 PA01 PA03 PA12 PA18 UA25

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 メルトフローレート値が１０〜８０ｇ／
   １０分、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによ
   り測定される分子量分布Ｑ値（重量平均分子量Ｍｗ／数
   平均分子量Ｍｎ）が３．５以下のポリプロピレンを溶融
   紡出し、紡出糸を、冷却後引き取り、引き続き表面温度
   が７０〜１５０℃の複数のゴデットローラにて延伸する
   際、延伸ゾーンを８０〜１６０℃に加熱することを特徴
   とするポリプロピレンマルチフィラメントの製造方法。
2. 【請求項２】 冷却された紡出糸の引取速度が１５０〜
   １０００ｍ／分である請求項１記載のポリプロピレンマ
   ルチフィラメントの製造方法。
3. 【請求項３】 引き取られた紡出糸を、周速１０００〜
   ３５００ｍ／分の複数のゴデットローラ間で延伸する請
   求項１又は２記載のポリプロピレンマルチフィラメント
   の製造方法。
4. 【請求項４】 ３本のゴデットローラを用いて、第１ゴ
   デットローラと第２ゴデットローラとの間、及び 第２
   ゴデットローラと第３ゴデットローラとの間での２段で
   延伸を行い、且つ第３ゴデットローラの周速を第２ゴデ
   ットローラの周速の１．１〜１．４倍とする請求項１〜
   ３のいずれか１項に記載のポリプロピレンマルチフィラ
   メントの製造方法。