JP2002088568A - ポリオレフィンモノフィラメントおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 均一な線径および引張強度を均衡して具備
し、ポリオレフィンの持つ優れた特徴を効率よく活用で
きる産業資材用として好適なポリオレフィンモノフィラ
メントおよびその製造方法を提供する。 【解決手段】 直径が０．０５ｍｍ以上、長さ方向の線
経変動率が１００ｍ当たり５％以下、且つ引張強度の変
動率が６％以下であるポリオレフィンモノフイラメン
ト。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリオレフィンか
らなるモノフイラメントおよびその製造方法に関し、さ
らに詳しくは線経および引張強度の均一性に優れ、産業
資材用として有用なポリオレフィンモノフイラメントお
よびその効率的な製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリエチレンやポリプロピレンなどのポ
リオレフィン樹脂からなるモノフィラメントは、その優
れた機械的特性、耐薬品性、耐水性、耐腐食性などを利
用して、水産資材用をはじめ、農業資材用および土木・
建築資材など産業資材用途に加工され広く使用されてい
る。

【０００３】しかしながら、これらポリオレフィンモノ
フィラメントの未延伸糸は、溶融紡糸時の冷却工程にお
いて、ポリマー特有の低比重が災いし、浮力による溶融
線条物の蛇行および浴内ガイド類の抵抗が増大すること
から、長さ方向の線経斑が悪化し易く、また溶融状態と
固体状態の密度差が大きいことに起因して、溶融状態か
ら冷却固化の過程で体積収縮により断面形状がいびつに
なり易いばかりか、溶融線条物内外層の冷却時間差から
生じる応力歪みの緩和により真空ボイドが発生し易いと
いう問題があった。

【０００４】そして、これら未延伸糸段階での問題は、
引き続き行われる延伸工程において延伸斑を招き、断糸
や断糸に至らないまでも、強度斑の大きいポリオレフィ
ンモノフィラメントしか得られなくなるばかりか、編織
物などの最終製品においても、表面に存在する長さ方向
の線経斑やいびつな断面部が光を不規則に反射するいわ
ゆるキラツキとなるため製品の美観を損い、また、真空
ボイドの混入は極端に強度を低化させることから、耐久
性に劣るものとなるなど、製品価値をきわめて低下させ
るという不具合があった。

【０００５】かかる状況から、産業資材用ポリオレフィ
ンモノフィラメントの線経形状に関する品質改良を目指
した種々の検討が従来から行われている。例えば、特開
昭５８−５４０１７号公報には、特定量の脂肪酸アミド
を含有するポリオレフィンモノフィラメントが提案され
ている。しかしながら、この提案は真円性の改良方法に
関するものであり、この点ではそれなりの効果が得られ
ているが、真空ボイドによる問題点については依然とし
て解消できるものではなかった。

【０００６】また、特開昭６１−２８２４１６号公報に
は、ポリオレフィンモノフィラメントを溶融紡糸する際
に空気徐冷することにより、真空ボイドが解消される主
旨の記載がある。しかし、この空気徐冷方法は、空気の
比熱が小さいため十分な冷却固化を行うには長い冷却ゾ
ーンを取らなければならず、これに起因して糸揺れによ
る線経斑の悪化を招き、これまた線経斑に劣るばかり
か、得られるポリオレフィンモノフィラメントの強度斑
が大きくなるという問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来技術における問題点の解決を課題として検討した結
果、達成されたものである。

【０００８】したがって、本発明の目的は、長さ方向の
線経斑、いびつ断面および真空ボイドなどを招くことな
く、線経形状および引張強度の均一性に優れ、産業資材
用として有用なポリオレフィンモノフイラメントおよび
その効率的な製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のポリオレフィンモノフイラメントは、メ
ルトフローレート（以下、ＭＦＲと略称する。）が０．
１〜１５のポリオレフィン樹脂からなり、直径が０．０
５ｍｍ以上のモノフィラメントであって、長さ方向の線
経変動率（以下、Ｄｃｖ％と略称する。）が１００ｍ当
たり５％以下、且つ引張強度の５０回測定変動率（以
下、Ｔｃｖ％と略称する。）が６％以下であることを特
徴とする。

【００１０】また、上記の特性を有する本発明のポリオ
レフィンモノフイラメントの製造方法は、メルトフロー
レートが０．１〜１５のポリオレフィン樹脂を紡糸ノズ
ルから溶融押出線条物として溶融押出した後、この溶融
押出線条物を０℃以上１００℃以下、且つ体積メジアン
粒子径（以下、ＭＶＤと略称する。）が前記溶融押出線
条物の外周長の１／１０以下であるミスト雰囲気中に導
き、このミストにより前記溶融押出線条物を冷却固化さ
せることを特徴とする。

【００１１】なお、本発明でいうＭＶＤとは、ある粒子
群を大粒子群と小粒子群に分けた時に大粒子群の総粒子
体積と小粒子群の総粒子体積が等しくなる粒子径のこと
である。また、変動率とは、ＪＩＳ−Ｚ８１０１で定義
される変動係数を１００倍した値である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１３】本発明のポリオレフィンモノフィラメント
を構成するポリマーとしてはＭＦＲが０．１〜１５のポ
リオレフィンであればいかなるものでもよいが、好まし
くはＭＦＲが０．１〜８のポリエチレン（以下、ＰＥと
略称する。）およびＭＦＲが０．５〜１５のポリプロピ
レン（以下、ＰＥと略称する。）である。

【００１４】ＭＦＲは、低くければ低くいほど溶融押出
線条物の成形性が安定するため好適であるが、上記の範
囲未満では紡糸吐出が困難になるため好ましくない。一
方、ＭＦＲが上記の範囲を越えると、溶融押出線条物の
自然落下速度が増大して成形性が不安定となり、本発明
の方法によっても長さ方向の線経変動率がが悪化するこ
とになるため好ましくない。

【００１５】ここで、本発明でいうＭＦＲとは、ＪＩＳ
−Ｋ７２１０によって定められるものであり、例えばＰ
ＥのＭＦＲはＪＩＳ−Ｋ６７６０、またＰＰのＭＦＲは
ＪＩＳ−Ｋ６７５８に従い測定されたものである。

【００１６】なお、本発明のポリオレフィンモノフィラ
メントを構成するポリマーには、少量の酸化チタン、酸
化ケイ素、炭酸カルシウム、チッ化ケイ素、クレー、タ
ルク、カオリンおよびジルコニウム酸などの各種無機粒
子や架橋高分子粒子、各種金属粒子などの粒子類のほか
に、従来公知の抗酸化剤、金属イオン封鎖剤、イオン交
換剤、着色防止剤、耐光剤、難燃剤、各種着色剤、帯電
防止剤、ワックス類、シリコーンオイル、各種界面活性
剤、各種強化繊維類、および各種可塑剤などが添加され
ていてもよい。

【００１７】本発明のポリオレフィンモノフィラメント
は、１本の単糸からなる連続糸であって、直径が０．０
５ｍｍ以上のモノフィラメントである。モノフィラメン
ト直径（以下、糸直径と略称する。）が上記範囲未満の
細物モノフィラメントに本発明の製造方法を適用しても
何等支障は生じないが、細物モノフィラメントは、本発
明の製造方法によらなくても短時間に冷却固化が完了す
るため、浮力、溶融状態と固体状態の密度差および溶融
押出線条物内外層の冷却時間差の影響はなくなり、線径
形状および引張強度が均一なものとなるため、あえて本
発明の適用から除外した。糸直径の上限制限は特にない
が、溶融押出線条物が太くなればなるほど線条物の内外
層に温度勾配が生じ、従来の冷却方法と同様に線径形状
の劣るものとなり易く、また結晶斑が生じ、延伸性が阻
害される傾向となるため、引張強度の均一なモノフィラ
メントが得られにくくなる。糸直径は用途によって適宜
選択することができるが、通常０．０５〜５．０ｍｍの
範囲が最もよく使用される。

【００１８】本発明のポリオレフィンモノフィラメント
は、丸、三角、四角、多角形、中空などのいかなる断面
形状のものであってもよく、また他の熱可塑性樹脂との
複合モノフィラメントであってもよい。この場合の糸直
径は下記式（１）で求められる相当直径で表される。

【００１９】 Ｄｅｑ＝４Ａ／Ｕ・・・・・・・・・・・（１） 但し、Ｄｅｑ：相当直径（ｍｍ） Ａ：モノフィラメントの横断面積（ｍｍ² ） Ｕ：モノフィラメント横断面の外周長（ｍｍ）を意味す
る。

【００２０】そして、本発明のポリオレフィンモノフィ
ラメントは、Ｄｃｖ％が１００ｍ当たり５％以下と小さ
く、且つＴｃｖが６％以下と小さい新規な特性を発揮す
るものである。

【００２１】かかる特性を有する本発明のポリオレフィ
ンモノフィラメントは、下記の方法により製造すること
ができる。

【００２２】すなわち、本発明のポリオレフィンモノフ
ィラメントは、ポリオレフィンを既知の方法で紡糸ノズ
ルから溶融押出した後、押出線条物を特定の条件下に冷
却固化し、次いで常法により延伸し、要求特性によって
はさらに熱固定する方法を骨子とするが、この冷却方法
の最適条件について以下に説明する。

【００２３】本発明においては、まず溶融押出線条物を
紡糸ノズルから溶融押出するが，溶融押出した後、０．
３秒以上２０秒以内、好ましくは１秒以上１０秒以内
に、溶融押出線条物をミスト中に導くことが望ましい。
このミスト中へ導かれるまでの空気中を通過する時間
（以下Ｔａと略称する。）は、短ければ短いほど効果的
であるが、上記の範囲未満ではモノフィラメントの表面
が荒れ、延伸性が劣るものとなるた。逆に、上記の範囲
を越えると空気ゾーンが長くなり、気体冷却方法と同様
な問題を生じる傾向となる。

【００２４】ミスト温度は０℃以上１００℃以下、好ま
しくは２０℃以上８０℃以下である。ミスト温度が上記
の範囲未満ではミストのＭＶＤ比が本発明の範囲内にあ
っても急冷となり、溶融状態と固体状態の密度差が大き
いことに起因する問題が生じる傾向になるため好ましく
ない。逆に、上記範囲を越える場合は、モノフィラメン
トの表面性に劣るものとなるばかりか、装置および工程
が煩雑となるため好ましくない。この理由については明
らかではないが、冷却不足から糸が高温となり、引取り
ローラーやガイド類との接触による傷や潰れなどが生じ
やすくなるものと考えられる。

【００２５】本発明の冷却に使用するミストの粒径は極
めて重要であり、ミストのＭＶＤと溶融押出線条物の外
周長の比（ＭＶＤ比）を１／１０以下とする必要があ
る。ＭＶＤ比が上記範囲を越える場合は、急冷状態とな
り、これまた線経形状および引張強度が不均一になる傾
向となるため好ましくない。ＭＶＤは小さければ小さい
程好ましいが、ＭＶＤ比が１／２０００以下では冷却不
足の傾向になる。好適には１／１００から１／１０００
の範囲である。

【００２６】ミストによる冷却時間は２秒間以上であれ
ば十分であるが、５秒から３０秒の範囲が好ましく適用
される。

【００２７】溶融押出線条物へのミスト付与方法として
は、ミスト発生機を備えたボックス中を通過させる方
法、および数個のミストノズルから走行溶融線条物へ直
接吹き付ける方法など考えられるが、上記の条件範囲を
満たす限りにおいては、いかなる方法であっても採用す
ることができる。

【００２８】このミスト冷却媒体としては、モノフィラ
メントの表面から容易に除去することができ、しかもモ
ノフィラメントに対し、物理的および化学的な変化を本
質的に与えない液状物であればいかなるものでもよい。
比熱が高く冷却効率がよく経済的な点からは、水、エチ
レングリコール、パラフィン、グリセリンなどの冷却媒
体が好適である。

【００２９】冷却固化成形された未延伸モノフィラメン
トは、引き続き常法に従い１段ないし多段延伸される。
さらに要求特性によっては緊張ないし弛緩で熱固定され
巻き取られる。

【００３０】かくして得られる本発明のポリオレフィン
モノフィラメントは、Ｄｃｖ％が５％以下、且つＴｃｖ
％が６％以下であり、線経斑が小さく、しかも均一な物
性を有しているため、ポリオレフィンの優れた特性をよ
り有効に利用し得るものであり、産業資材用モノフィラ
メントとして極めて有用である。

【００３１】本発明のポリオレフィンモノフィラメント
が適用し得る産業用資材としては、ロープ、漁網などの
水産資材用途、防虫網、防風網、遮光ネット、各種スポ
ーツ用ネットなどの陸上ネット類用途、建築・土木用シ
ート、フィルター、フレキシブルコンテナなどの産業布
帛用途およびペイントブラシ、歯ブラシなどのブラシ用
途などを挙げることができる。

【００３２】

【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
するが、本発明はその主旨を越えない限り、以下の実施
例に限定されるものではない。

【００３３】なお、以下に述べる実施例における各特性
の測定、評価は、次の基準に従って行った。 （１）ミスト温度 熱電対式温度計のセンサーをミスト雰囲気中に直接挿入
し、測定した。 （２）ＭＶＤ 英国マルバーン社製ＭＡＳＴＥＲ ＳＩＺＥＲ−Ｓで測
定した。 （３）Ｄｃｖ％ 長さ１００ｍのモノフィラメントをランダムに６０〜７
０箇所、繊維軸と垂直に切断し、それらの断面を顕微鏡
拡大写真に撮り、その内５０箇の糸断面直径を計測して
ＪＩＳ−Ｚ８１０１に従い変動係数を算出し、１００倍
した。 （４）Ｔｃｖ％ ＪＩＳ Ｌ１０１３ 引張強さの標準時試験法で繰り返
し５０回測定した引張強度データーの変動係数をＪＩＳ
−Ｚ８１０１に従い算出し、１００倍した。 ［実施例１］ＭＦＲ０．３５のポリエチレン（三井化学
（株）製ハイゼックス５０００ＳＲ）を常法によりエク
ストルーダーで３２０℃に溶融し、ギヤポンプを経て紡
糸パック内の濾過層を通して、ノズルから紡出された溶
融線条物に、スプレーィングシステムジャパン（株）製
ミスト装置、ＳＵＪＦ１ノズルから噴射する水ミストを
直接吹き付け冷却固化した。このときのミスト吹き付け
冷却時間は２０秒であった。次いで冷却工程に連続し
て、１３０℃の熱風乾熱炉で５倍に延伸し、さらに１３
５℃の熱風乾熱炉で２倍に延伸した後、１４０℃の熱風
乾熱炉で熱風乾熱炉で定長熱固定を行い、糸直径０、５
ｍｍ、引張強度６．８ｃＮ／ｄｔｅｘのポリエチレンモ
ノフィラメントを製造した。この時のＴａ、水ミストの
温度、ＭＶＤ比および得られたモノフィラメントのＤｃ
ｖ％、Ｔｃｖ％の評価結果を表１に併記した。 ［実施例２］ＭＦＲ３．４のポリプロピレン（チッソ
（株）製チッソポリプロＡ５０１４）を常法によりエク
ストルーダーで２３０℃に溶融し、ギヤポンプを経て紡
糸パック内の濾過層を通して、ノズルから紡出し、実施
例１と同一条件で冷却固化し、次いで冷却工程に連続し
て、１４５℃熱風乾熱炉で８倍に延伸し、さらに１４５
℃の熱風乾熱炉で３％弛緩熱固定を行い、直径０、５ｍ
ｍ、引張強度６．５ｃＮ／ｄｔｅｘのポリプロピレンモ
ノフィラメントを製造した。この時のＴａ、ミスト温
度、ＭＶＤ比および得られたモノフィラメントのＤｃｖ
％、Ｔｃｖ％の評価結果を表１に併記した。 ［実施例３］実施例２と同様の条件により、長辺０．６
ｍｍ、短辺０．４ｍｍ、相当直径０．４８ｍｍである長
方形断面のポリプロピレンモノフィラメントを製造し
た。得られたモノフィラメントの引張強度は６．３ｃＮ
／ｄｔｅｘであった。この時のＴａ、ミスト温度、ＭＶ
Ｄ比および得られたモノフィラメントのＤｃｖ％、Ｔｃ
ｖ％の評価結果を表１に併記した。 ［実施例４］実施例１において、糸直径を６ｍｍにした
ところ、１０倍延伸では断糸が散発するため、９倍に変
更してポリエチレンモノフィラメントを製造した。得ら
れたモノフィラメントの引張強度は５．８ｃＮ／ｄｔｅ
ｘであった。この時のＴａ、ミスト温度、ＭＶＤ比およ
び得られたモノフィラメントのＤｃｖ％、Ｔｃｖ％の評
価結果を表１に併記した。 ［実施例５］実施例２において、ミスト装置を調節し、
ＭＶＤを１．８μｍにしたところ、第一延伸ニップロー
ラーで糸潰れが生じ、僅かではあるが、真円性を悪化さ
せるものとなった。この時のＴａ、ミスト温度、ＭＶＤ
比および得られたポリプロピレンモノフィラメントのＤ
ｃｖ％、Ｔｃｖ％の評価結果を表１に併記した。なお、
モノフィラメントの引張強度は６．１ｃＮ／ｄｔｅｘで
あった。 ［実施例６］糸直径を０．０４ｍｍにし、ＭＶＤを１．
２μｍに調節した以外は、実施例１と同一の条件でポリ
エチレンモノフィラメントを製造した。得られたモノフ
ィラメントの引張強度は７．２ｃＮ／ｄｔｅｘであっ
た。この時得られたモノフィラメントのＤｃｖ％、Ｔｃ
ｖ％の評価結果を表１に併記した。なお、ミスト噴射を
停止しても、溶融押出線条物は冷却工程に続く延伸工程
に到達するまでには自然冷却で固化されることが確認さ
れたため、ミスト噴射を停止し、得られたモノフィラメ
ントの引張強度、Ｄｃｖ％およびＴｃｖ％評価したとこ
ろいずれの品質項目も上記ミスト冷却品と同等であっ
た。 ［比較例１］実施例１において、樹脂原料をＭＦＲ０．
０３のポリエチレン（三井化学（株）製ハイゼックス８
０００Ｆ）に変更したところ、紡糸吐出不良のためモノ
フィラメントの製造を中断した。 ［比較例２］実施例１において、Ｔａを０．２秒に変更
したところ、未延伸糸の表面が荒れ、延伸工程で断糸が
多発したため、ポリエチレンモノフィラメントの製造を
中止した。 ［比較例３］樹脂原料をＭＦＲ２３のポリプロピレン
（チッソ（株）製チッソポリプロＳ５０４０）に変更し
た以外は、実施例２と同一の条件でポリプロピレンモノ
フィラメントを製造した。この時のＴａは０．２秒とな
り、未延伸糸の成形性が不安定となったが、モノフィラ
メントの製造を続行した。得られたモノフィラメントの
引張強度は５．２ｃＮ／ｄｔｅｘであった。得られたモ
ノフィラメントのＤｃｖ％、Ｔｃｖ％の評価結果を表１
に併記した。 ［比較例４］Ｔａを２５秒に変更した以外は、実施例１
と同様の条件でポリエチレンモノフィラメントを製造し
た。この時のＴａ、ミスト温度、ＭＶＤ比および得られ
たモノフィラメントのＤｃｖ％、Ｔｃｖ％の評価結果を
表１に併記した。 ［比較例５］ミスト冷却媒体としてエチレングリコール
を用い、ミスト温度を−３℃とした以外は、実施例１と
同様の条件でポリエチレンモノフィラメントを製造し
た。この時のＴａ、ミスト温度、ＭＶＤ比および得られ
たモノフィラメントのＤｃｖ％、Ｔｃｖ％の評価結果を
表１に併記した。 ［比較例６］ミスト冷却媒体としてパラフィン液を用
い、ミスト温度を１２０℃とした以外は、実施例２と同
様の条件でポリプロピレンモノフィラメントを製造し
た。この時のＴａ、ミスト温度、ＭＶＤ比および得られ
たモノフィラメントのＤｃｖ％、Ｔｃｖ％の評価結果を
表１に併記した。 ［比較例７］実施例２において、ミスト装置を調節し、
ＭＶＤ比を１／５にしたところ、冷却ゾーン内ガイドで
ビビリが生じ、その糸揺れが口金押し出し部まで伝播す
ることが観察された。この時のＴａ、ミスト温度および
得られたモノフィラメントのＤｃｖ％、Ｔｃｖ％の評価
結果を表１に併記した。 ［比較例８］溶融押出線条物を２５℃の水浴に導いて冷
却した以外は、実施例２と同様の条件でポリプロピレン
モノフィラメントを製造した。水浴内を走行する線条物
に真空ボイドの発生および断面形状のいびつ変形が観察
され、また水浴内での蛇行のため引取りが不安定であっ
たが、モノフィラメントの製造を続行した。得られたモ
ノフィラメントのＤｃｖ％、Ｔｃｖ％の評価結果を表１
に併記した。 ［比較例９］実施例２において、溶融押出線条物の冷却
を２０℃の空冷で実施したところ、走糸温度が１００℃
以下に到達するまでに６ｍもの空冷距離を要し、大きな
走糸揺れが観察された。得られたポリプロピレンモノフ
ィラメントのＤｃｖ％およびＴｃｖ％の評価結果を表１
に併記した。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のポリオレ
フィンモノフィラメントは、長さ方向の線経斑、いびつ
断面および真空ボイドなどを招くことなく、線経形状お
よび引張強度の均一性に優れており、産業資材用として
きわめて有用である。

【００３６】また、本発明の製造方法によれば、上記の
優れた特性を有するポリオレフィンモノフイラメントを
効率的に製造することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 兵藤 修久 愛知県岡崎市昭和町字河原１番地 東レ・ モノフィラメント株式会社内 Ｆターム(参考） 4L035 BB31 BB54 BB57 BB89 BB91 DD14 EE08 HH10 MA01 4L045 AA05 BA02 DA10

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 メルトフローレートが０．１〜１５のポ
   リオレフィン樹脂からなり、直径が０．０５ｍｍ以上の
   モノフィラメントであって、長さ方向の線経変動率が１
   ００ｍ当たり５％以下、且つ引張強度の５０回測定変動
   率が６％以下であることを特徴とするポリオレフィンモ
   ノフィラメント。
2. 【請求項２】 モノフィラメントを構成するポリオレフ
   ィン樹脂が、メルトフローレート０．１〜８のポリエチ
   レンからなることを特徴とする請求項１記載のポリオレ
   フィンモノフィラメント。
3. 【請求項３】 モノフィラメントを構成するポリオレフ
   ィン樹脂が、メルトフローレート０．５〜１５のポリプ
   ロピレンからなることを特徴とする請求項１記載のポリ
   オレフィンモノフィラメント。
4. 【請求項４】 メルトフローレートが０．１〜１５のポ
   リオレフィン樹脂を紡糸ノズルから溶融押出線条物とし
   て溶融押出した後、この溶融押出線条物を０℃以上１０
   ０℃以下、且つ体積メジアン粒子径が前記溶融押出線条
   物の外周長の１／１０以下であるミスト雰囲気中に導
   き、このミストにより前記溶融押出線条物を冷却固化さ
   せることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載
   のポリオレフィンモノフィラメントの製造方法。
5. 【請求項５】 前記溶融押出線条物を、紡糸ノズルから
   溶融押出した後０．３秒以上２０秒以内に前記ミスト雰
   囲気中に導くことを特徴とする請求項４記載のポリオレ
   フィンモノフィラメントの製造方法。