JP2004524455A - ポリプロピレン微細モノフィラメントとその製造方法及びその使用法 - Google Patents
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Abstract
80〜99.9重量%の該ポリプロピレンチップ99.9〜80重量%及び20〜0.1重量%の添加剤からなる組成物がエクストルーダーへ投入され、
溶融物が少なくとも速度1200m/分で紡糸され、
繊維が室温、空気浴中で冷却され、更に温度110〜150℃で、繊度5〜20dtex(0.027mm〜0.053mm)まで延伸され、巻き取られる製造方法を提供する。
Description
【0001】
本発明は、2〜16g/10分(230℃/2.16kg荷重)のメルトフローインデックス(MFI)を有するポリプロピレンから、2〜16g/10分(230℃/2.16kg荷重)のメルトフローインデックス(MFI)を有し、改良された耐摩耗性及び繊度5〜20dtex(0.027mm〜0.053mm)を有するポリプロピレンのモノフィラメントを得る、改良された耐摩耗性を有する微細モノフィラメントの製造方法及びその使用法に関する。
【背景技術】
【0002】
ポリプロピレンの工業的繊維製品は、特に他の熱可塑性樹脂材料より軽量で、環境の影響や機械的応力に安定なため、自動車産業において注目を浴びて来ている。又、軽量化を達成できる微細モノフィラメントに対して特に要求が強い。「微細モノフィラメント」とは、30dtex未満、特に25dtex未満の繊度を有するモノフィラメントをいう。
しかし、ポリプロピレンモノフィラメントは、摩耗問題を抱える他の熱可塑性樹脂と同様に純ポリプロピレンの低い耐摩耗性の結果として、製織操作においてひどい粉だちの問題を有する。一方、。例えば、欧州特許EP−A20784107号は、溶融紡糸されたポリアミド、ポリエステル及びポリプロピレンモノフィラメント(monofils)に関して、耐摩耗性フィラメントが、70〜99重量%の繊維形成ポリマー及び1〜30重量%の無水マレイン酸改質ポリエチレン−ポリプロピレンゴム及びその他の添加剤から得られることを示している。しかし、その実施例では、繊維形成ポリマーがナイロン6及びポリエチレンテレフタレート並びにPA66及びPA6のコポリアミドに限られていた。更に紡糸速度は記載されていない。又、例示されている比較的厚いモノフィラメントは、製紙用ワイヤー繊維品(ふるい)及び芝刈り機ワイヤー(繊維品)に有用である。しかし、比較的微少なポリプロピレンモノフィラメントの製造は、記載されていない。
【0003】
欧州特許EP−A−1059370号には、織物用のポリプロピレンマルチフィラメントの製造方法が記載されている。使用される出発原料は、メタロセン触媒系アイソタクチックポリプロピレンであり、目的とする収縮性を達成するため25(g/10分)未満のメルトフローインデックスを有する。低収縮フィラメントは、高いMFI値を有するポリプロピレンチップを使用して好ましく製造される。しかし、製造ヤーンは、一般的なものしか記載されておらず、モノフィラメントは全く記載されていない。
欧州特許EP−A−0028844号には、織物用マルチフィラメントのポリプロピレンフィラメントヤーンが記載されている。出発ポリマーは、約20〜60のメルトフローインデックスを有するポリプロピレンである。微細モノフィラメントの製造プロセスで発生する摩耗問題は、記載された紡糸及び延伸条件及び更なるプロセス中では明らかには観察されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の目的は、ポリプロピレンからなる耐摩耗性微細モノフィラメントの工業的(経済的)製造方法を提供することである。更に本発明の目的は、製織工程における改良された耐摩耗性を有するポリプロピレン微細モノフィラメントを製造することにある。
更に本発明の目的は、工業的繊維製品の製造において、優れた耐摩耗性を有する微細モノフィラメントの使用法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題は、80〜99.9重量%のポリプロピレンチップ及び20〜0.1重量%の添加剤からなる組成物がエクストルーダーへ投入され、溶融物が少なくとも速度1200m/分で紡糸され、繊維が室温、空気浴中で冷却され、更に温度110〜150℃で、繊度5〜20dtex(0.027mm〜0.053mm)まで延伸され、巻き取られる本発明により達成される。本発明では、添加剤がポリプロピレン中に充分に分散され、得られるモノフィラメント中で全く差異が見られない。
【発明の効果】
【0006】
本発明により、初めて1200m/分の紡糸速度で微細ポリプロピレンモノフィラメントを製造することが可能となった。また、改質ポリオレフィン及び脂肪族ジエステルから得られる添加剤を使用することが有用であることが明らかになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【0007】
本発明の好ましい添加剤は改質ポリオレフィンであり、更に好ましくは140℃以上の融点を有するポリプロピレン/ポリエチレンであり、好ましくは4.5〜15重量%、更に好ましくは6〜13重量%、特に好ましくは8〜12重量%使用する。140℃未満の融点であると、組成物の配合に問題を生じる。これは、140℃未満の温度であると、エクストルーダー中でチップが互いにつながりあってしまうためである。4.5重量%未満又は15重量%を超えるポリプロピレン/ポリエチレンを使用すると、不充分な耐摩耗性を有するモノフィラメントが製造される。上記で最も好ましい場合は、驚くべきことに、更なる添加剤なしに顕著な耐摩耗性を達成できる。
【0008】
更に、本発明の添加剤として、衝撃改質剤を好ましくは3〜10重量%、更に好ましくは3〜7重量%、特に好ましくは3〜6重量%使用できる。好ましい衝撃改質剤は、100℃までは軟化せず、例えば直鎖状スチレン−エチレン/ブチレン−スチレンブロックコポリマー又は直鎖状スチレン−エチレン/ブチレン−スチレンブロックコポリマー//スチレン−エチレン/ブチレンジブロックの組成物が挙げられる。
更に、本発明では、可塑剤が好ましくは0.1〜0.2重量%使用される。アジピン酸ジイソノニルエステルが好ましい可塑剤として挙げられる。
更に、本発明では、滑剤が好ましくは0.05〜1.0重量%、更に好ましくは0.3〜1.0重量%添加剤として使用できる。好ましい滑剤として、カルボン酸金属塩、直鎖状又は分岐状炭化水素、フッ素系エラストマー、ポリジメチルシロキサンが挙げられる。
更に、本発明では、充填剤を添加剤として使用することが好ましい。特に好ましい充填剤として、アエロジル(Aerosil、超微粒子状無水シリカ)0.01〜0.1重量%及び/又は炭酸カルシウム0.1〜1.0重量%が挙げられる。
更に、本発明では、添加剤は、2〜10重量%の衝撃改質剤、0.1〜0.2重量%の可塑剤、充填剤として0.01〜0.1重量%のアロエジル又は0.1〜1.0重量%の炭酸カルシウム、0.05〜1.0重量%の滑剤及び0.1〜0.5重量%の熱安定剤が配合された組成物でもよい。好ましい熱安定剤として、立体的に混み合った(ヒンダード)フェノール、亜リン酸塩及びホスホン酸塩が挙げられる。
【0009】
本発明のモノフィラメント用主ポリマーは、2〜16g/10分(230℃/2.16kg荷重)のメルトフローインデックス(MFI)及び5〜20dtex(0.027mm〜0.053mm)の繊度を有するポリプロピレンである。2g/10分未満のメルトフローインデックスであると、溶融紡糸操作を、ポリマーが破壊されるほどの非常な高温で行なわなければならない問題がある。16g/10分を超えるメルトフローインデックスでは、不充分な耐摩耗性しか得られない問題がある。2以下の摩耗性値であれば、容易に製織して織編物とすることができ、驚くほどほこりを発生しないモノフィラメントが達成できる。
本発明のモノフィラメントは、47cN/tex以上のテナシティ(引張強度)及び45%未満の破断時伸び率を有することが好ましい。
本発明のモノフィラメントは、285cN/tex以上の機械定数(Constante Mechanique)を有することが好ましい。
本発明を、下記実施例により更に詳細に説明する。
【実施例】
【0010】
実施例1
ポリマー
繊維形成モノフィラメントには、全て12.0g/10分(230℃/2.16kg荷重)のメルトフローインデックス(MFI)を有するポリプロピレンを使用した。
それぞれの試行において、ポリプロピレンチップ5kgをブリキ製容器とタンブルミキサーを使用して混合した。添加剤が異なる三種類の混合方法が行なわれた。個々の方法は、実施例中に記載されている。チップ及び添加剤のブレンドは、直接エクストルーダーへ投入されて溶融された。
【0011】
紡糸条件
エクストルーダー直径38mm:最大値p=100bar
単位時間当り処理量:1〜10kg/h
加熱区域6箇所
紡糸区域(Spin pack):二系統加熱(Diphyl-heated);1紡糸位置
吐出ポンプ(Titerpumpe):3〜27U/min(rpm)
紡糸口金:外径/内径=85/70mm
クエンチ筒(Blasschacht):450〜1100m3/h;l=1.3m
エクストルーダー温度(1〜5区域):180/230/250/250/265/275℃
紡糸区域(Pack)+紡糸口金:275/275℃
単位時間当り処理量:1.65kg/h
冷却空気:700m3/h
溶融温度:280℃
紡糸巻取速度:1200m/分
延伸条件
延伸は、それぞれゴデット(延伸)ローラ(φ=10cm)及び分離ローラからなる2つの延伸ユニットを備えた実験室的な延伸範囲で行なわれた。延伸操作を受けるモノフィラメントは、下記工程を経た。
ヤーン破断;更に供給ロール又はゴムロールを有する延伸ユニットV1、引き取り(snubbing)ピン無し;長さ20cmで、延伸ユニットから20cm離して設置されたホットプレート;延伸ユニットV2;トラベラーリング軸
更に、延伸率3.6:1で130℃のホットプレート(20cm)を使用して延伸された。延伸ユニットV2の巻取速度は、514m/分であった。
【0012】
実施例2(試行2〜4)
改質ポリオレフィンの場合であり、ポリプロピレン及び改質ポリオレフィン(PP/PE)のチップブレンド(融点は140℃を超える。)を、1時間混合した。
実施例3(試行5〜7)
改質ポリオレフィンの場合であり、ポリプロピレン及び衝撃改質剤のチップブレンドを1時間混合した。これらブレンドの場合、ユニケマ(Uniqema)社製商品名「Atmer110」等の帯電防止剤を0.1%添加することが好ましい。
実施例4(試行8及び9)
可塑剤をポリプロピレンチップに添加し、2時間混合した。
【0013】
実施例5(試行10〜12)
充填剤、滑剤、熱安定剤等の粉状の添加剤の場合、チップは、バイエル(Bayer)AG社製商品名「Basilon M100」等のカップリング剤と、最初に30分タンブル混合され、次に残りの添加剤が添加され、更に1時間30分混合された。この実施例では、上記と同様にポリプロピレンへの炭酸カルシウムの添加が行なわれる。
実施例6(試行13〜16)
この実施例では、数種の量の滑剤をポリマーへ添加した。実施例5と同様に調製した。
実施例7(試行17〜19)
異なる化合物の組み合わせの形で添加剤が使用された場合であり、試行17は、2種の異なる滑剤(0.2及び0.05%)及びアエロジル0.05%を添加した。試行18及び19では、3種の添加剤を使用した。試行18が、0.35%の熱安定剤、0.3%の炭酸カルシウム及び0.15%の滑剤4であり、試行19が、0.5%の熱安定剤、0.2%の滑剤4及び0.01%のアエロジル19である。実施例5と同様に調製した。
結果を表1に示す。
【0014】
【表1】
【0015】
実施例2(試行2〜4);添加剤として140℃を超える融点のPP/PEを添加したポリプロピレンMFI=12.0g/分。
実施例3(試行5〜7);衝撃改質剤を添加したポリプロピレンMFI=12.0g/分。
実施例4(試行8〜9);可塑剤を添加したポリプロピレンMFI=12.0g/分。
実施例5(試行10〜12);充填剤を添加したポリプロピレンMFI=12.0g/分。
実施例6(試行13〜16);滑剤を添加したポリプロピレンMFI=12.0g/分。
実施例7(試行17〜19);添加剤配合物を添加したポリプロピレンMFI=12.0g/分。
【0016】
結果を図に示した。
図1は、実施例2において140℃を超える融点を有する改質ポリプロピレン/ポリエチレンの添加により得られた曲線を示す。ここで、添加剤の添加無しの純ポリプロピレンの摩耗試験値は4であり、織編物として耐摩耗性が不充分である。ところが驚くべきことに、添加剤の添加量が0〜10重量%となるまでは耐摩耗性が改善され、添加量がそれ以上になると再度低下した。
図2は、衝撃改質剤の添加結果の曲線を示す。添加剤添加量が増加するに従い、摩耗は最初減少し、5重量%で最小値となる。しかし、更に添加してもそれ以上の効果は得られなかった。
図3は、異なる滑剤の添加結果の曲線を示す。この場合、少量の添加は、最初摩耗挙動に顕著な改良を示すが、その後添加量が増加しても摩耗挙動の更なる改良は得られなかった。
【0017】
測定方法
メルトフローインデックスは、ASTM D1238に準拠した。
ABTER摩耗試験;
この試験は、横糸挿入無しの試験装置による単純な製織プロセスの模擬実験である。モノフィラメントは、適当な動きをする「おさ」や綜絖等の製織機の主要部材を、一定速度で通過する。モノフィラメント速度は9m/hであり、おさは1分間に525ダブルストローク作動する。
ABTER試験機を使用して行なわれる摩耗挙動の評価は、下記のように行なわれる。
摩耗挙動は、全てのモノフィラメントについて16時間の間模擬実験され、その後、おさが試験機から除かれ撮影された。目視で3人の観察者が、おさ上の付着物を評価して摩耗性値(ABTER値)をつけた。基準は0〜1(付着無し、摩耗無し)から5(かなり付着、摩耗大)までである。
【0018】
繊度は、SN197012及びSN197015に準拠し、補助的にDIN53830によりされた。
引張試験は、DIN53815及びDIN53834に準拠し、補助的にBISFAにより決定された。
機械定数CMは、式CM=(D・F[cN/tex])1/2から計算された。但し、Dは、破断点時伸び率(%)であり、Fは、テナシティ(引張強度、cN/tex)である。
【0019】
本発明の微細モノフィラメントは、摩耗付着物無しに、ろ過用及びスクリーン印刷用等の織編物(スクリーン)繊維製品を製造するために有用である。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】実施例2における添加剤添加の作用による摩耗性挙動を示す。
【図2】実施例3における添加剤添加の作用による摩耗性挙動を示す。
【図3】実施例6における添加剤添加の作用による摩耗性挙動を示す。
Claims (15)
- 2〜16g/10分(230℃/2.16kg荷重)のメルトフローインデックス(MFI)を有するポリプロピレンから得られ、改良された耐摩耗性を有する微細モノフィラメントの製造方法であり、
80〜99.9重量%の該ポリプロピレンチップ99.9〜80重量%及び20〜0.1重量%の添加剤からなる組成物がエクストルーダーへ投入され、
溶融物が少なくとも速度1200m/分で紡糸され、
繊維が室温、空気浴中で冷却され、更に温度110〜150℃で、繊度5〜20dtex(0.027mm〜0.053mm)まで延伸され、巻き取られる製造方法。 - 添加剤として、改質ポリオレフィン及び/又は脂肪族ジエステルが使用される請求項1の製造方法。
- 添加剤として、140℃を超える融点を有するポリプロピレン/ポリエチレンからなるポリオレフィン4.5〜15重量%が使用される請求項1又は2の製造方法。
- 添加剤として、衝撃改質剤3〜10重量%が使用される請求項1〜3いずれか1項の製造方法。
- 添加剤として、可塑剤0.1〜0.2重量%が使用される請求項1〜4いずれか1項の製造方法。
- 添加剤として、滑剤0.05〜1.0重量%が使用される請求項1〜5いずれか1項の製造方法。
- 添加剤として、充填剤0.01〜1.0重量%が使用される請求項1〜6いずれか1項の製造方法。
- 添加剤として、衝撃改質剤、可塑剤、滑剤、充填剤及び熱安定剤を配合した組み合わせが使用される請求項7の製造方法。
- 2〜16g/10分(230℃/2.16kg荷重)のメルトフローインデックス(MFI)を有するポリプロピレンからなり、改良された耐摩耗性を有するモノフィラメントであり、繊度5〜20dtex(0.027mm〜0.053mm)及び摩耗性値が2以下であるモノフィラメント。
- テナシティ(引張強度)47cN/tex以上、破断時伸び率45%未満である請求項9のモノフィラメント。
- 機械定数285cN/tex以上である請求項9又は10のモノフィラメント。
- 破断仕事量(破断点強度)61.5cNcm/dtexを超える請求項9〜11いずれか1項のモノフィラメント。
- 工業的繊維製品を製造する際の、請求項9〜12いずれか1項のモノフィラメントの使用法。
- ろ過用繊維製品を製造する際の、請求項13のモノフィラメントの使用法。
- スクリーン印刷における、請求項9〜12いずれか1項のモノフィラメントの使用法。
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