JP2013249554A - High strength-high modulus polypropylene fiber and method for producing the same - Google Patents

High strength-high modulus polypropylene fiber and method for producing the same Download PDF

Info

Publication number
JP2013249554A
JP2013249554A JP2012124416A JP2012124416A JP2013249554A JP 2013249554 A JP2013249554 A JP 2013249554A JP 2012124416 A JP2012124416 A JP 2012124416A JP 2012124416 A JP2012124416 A JP 2012124416A JP 2013249554 A JP2013249554 A JP 2013249554A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fiber
melt
temperature
extruded
polypropylene
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012124416A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5758847B2 (en
Inventor
Tatsuya Kitagawa
達哉 北川
Tadahisa Iwata
忠久 岩田
Chizuru HONGO
千鶴 本郷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Tokyo NUC
Toyota Motor Corp
Original Assignee
University of Tokyo NUC
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Tokyo NUC, Toyota Motor Corp filed Critical University of Tokyo NUC
Priority to JP2012124416A priority Critical patent/JP5758847B2/en
Publication of JP2013249554A publication Critical patent/JP2013249554A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5758847B2 publication Critical patent/JP5758847B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polypropylene fiber that has high strength and high modulus without using a special raw material and/or special means.SOLUTION: There is provided a method for producing a polypropylene fiber including: a spinning step of a melt and extruded fiber, in which polypropylene is melt and extruded and the melt and extruded fiber is spun while it is drawn at a temperature of the glass-transition temperature of polypropylene or higher and the glass-transition temperature +20°C or lower so that the ratio of the drawing speed to the extruding speed falls in the range of 50 to 400; a temperature maintaining step for maintaining the melt and extruded fiber obtained in the spinning step of a melt and extruded fiber at a temperature of the glass-transition temperature of polypropylene or higher and the glass-transition temperature +20°C or lower; a drawing step for drawing the melt and extruded fiber after the temperature maintaining step; and a heat treating step for heat treating the fiber at a temperature of 110°C or higher and lower than 150°C while applying a stress in the range of 200 to 450 N/mmto the drawn fiber obtained in the drawing step.

Description

本発明は、高強度・高弾性率ポリプロピレン繊維及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a high-strength and high-modulus polypropylene fiber and a method for producing the same.

ポリプロピレン(PP)は、プロピレンを重合させた熱可塑性樹脂である。PPは、比重が小さく、高強度であり、且つ耐熱性及び耐薬品性に優れているという特徴を有する。このため、繊維材料、包装材料、容器及び自動車部品のような種々の用途に広く用いられている。
PP繊維は、通常、PPを溶融紡糸し、この紡出糸を延伸することによって製造される。
Polypropylene (PP) is a thermoplastic resin obtained by polymerizing propylene. PP has the characteristics of low specific gravity, high strength, and excellent heat resistance and chemical resistance. For this reason, it is widely used in various applications such as fiber materials, packaging materials, containers and automobile parts.
PP fibers are usually produced by melt spinning PP and drawing the spun yarn.

特許文献1は、極限粘度[η]が少なくとも5 dl/g以上である超高分子量ポリプロピレン(A)85〜99.5重量部と、極限粘度[η]が少なくとも2 dl/g以上であるポリエチレン(B)0.5〜15重量部とからなる超高分子量PP組成物に、流動性改良剤(C)を加えて溶融混合した後、これをダイより押出し成形し、得られる押出物を延伸することを特徴とする超高分子量PP延伸成形体の製造方法を記載する。当該文献は、超高分子量PPを用いることにより、少なくとも0.8 GPaの引張強度を有するPP繊維が得られることを記載する。   Patent Document 1 discloses that ultra-high molecular weight polypropylene (A) having an intrinsic viscosity [η] of at least 5 dl / g or more is 85 to 99.5 parts by weight, and polyethylene having an intrinsic viscosity [η] of at least 2 dl / g or more (B ) It is characterized by adding a fluidity improver (C) to an ultra-high molecular weight PP composition consisting of 0.5 to 15 parts by weight and melt-mixing it, then extruding it from a die and stretching the resulting extrudate. A method for producing an ultra-high molecular weight PP stretched molded product is described. The document describes that by using ultra high molecular weight PP, PP fibers having a tensile strength of at least 0.8 GPa can be obtained.

特許文献2は、メルトフローインデックス0.05〜30、密度0.890 g/cm3以上のアイソタクティクポリプロピレンを溶融紡糸し、得られた未延伸繊維を熱処理した後、冷延伸を行い延伸量で1〜100%に延伸し、引き続き、熱延伸時の変形速度が1分あたり30%を超える1段以上の熱延伸を行い総延伸量で300%以上に延伸することを特徴とする高強度、高弾性率ポリプロピレン繊維の製造方法を記載する。 Patent Document 2 discloses melt-spun isotactic polypropylene having a melt flow index of 0.05 to 30 and a density of 0.890 g / cm 3 or more, and heat-treating the obtained unstretched fiber, followed by cold stretching and a stretching amount of 1 to 100. High-strength, high-elastic modulus, characterized in that it is stretched to more than 300% in total by performing one-stage or more thermal stretching in which the deformation rate during hot stretching exceeds 30% per minute. A method for producing polypropylene fibers is described.

特許文献3は、非晶質或いは可能な限り低結晶性の原繊維をガラス転移点以上結晶化温度前後までの温度でゾーン延伸し、非晶質或いは低結晶性の高配向繊維となし、ついでこの得られた繊維に高度の緊張を加えつつ結晶化温度以上の温度でゾーン熱処理することを特徴とする高弾性率、高強度繊維の製造法を記載する。   Patent Document 3 describes that an amorphous or low crystalline fibril as possible is zone-stretched at a temperature from the glass transition point to around the crystallization temperature to form an amorphous or low crystalline highly oriented fiber. A method for producing a high elastic modulus and high strength fiber, characterized by subjecting the obtained fiber to zone heat treatment at a temperature higher than the crystallization temperature while applying a high degree of tension, will be described.

特許文献4は、メルトフローレートが3〜100 g/10分でアイソタクチックペンタッド分率が96.5%以上であるPPからなり、スメチカ晶の割合が30%以上の未延伸糸を延伸することを特徴とするPP繊維の製造方法を記載する。   Patent document 4 is made of PP having a melt flow rate of 3 to 100 g / 10 min and an isotactic pentad fraction of 96.5% or more, and stretches an undrawn yarn having a smectic crystal ratio of 30% or more. A method for producing a PP fiber characterized by the following is described.

本発明者らは、PPと同じく熱可塑性樹脂であるポリヒドロキシアルカン酸(PHA)繊維の製造方法として、PHAを溶融押出して溶融押出繊維を作製し、該溶融押出繊維をPHAのガラス転移温度+15℃以下に急冷、固化させて非晶質の繊維を作製し、該非晶質の繊維をガラス転移温度+15℃以下に放置して結晶化繊維を作製し、該結晶化繊維を延伸し、更に緊張熱処理をすることを特徴とする繊維の製造方法(以下、「微結晶核延伸法」とも記載する)を開発した(特許文献5)。   As a method for producing polyhydroxyalkanoic acid (PHA) fiber, which is a thermoplastic resin similar to PP, the inventors of the present invention melt-extruded PHA to produce a melt-extruded fiber, and the melt-extruded fiber was converted to a glass transition temperature of PHA +15. Amorphous fibers are prepared by rapidly cooling to below ℃ and solidifying, and the amorphous fibers are allowed to stand at a glass transition temperature of +15 ℃ or less to produce crystallized fibers. A fiber manufacturing method (hereinafter also referred to as “microcrystalline nucleus stretching method”) characterized by heat treatment has been developed (Patent Document 5).

特開平6-41814号公報JP-A-6-41814 特開平7-166415号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-16415 特開昭56-15430号公報JP-A-56-15430 特開平9-170111号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-701111 国際公開第2006/038373号パンフレットInternational Publication No. 2006/038373 Pamphlet

自動車部品のような高い強度及び剛性が要求される繊維強化プラスチック用途においては、材料となるプラスチック繊維の強度及び弾性率のいずれも高いことが要求される。しかしながら、従来技術のPP繊維の製造方法では、高強度及び高弾性率を兼ね備えるPP繊維を得ることは困難であるという問題点が存在した。例えば、特許文献3に記載の方法では、ゾーン延伸及びゾーン熱処理の工程を含むことにより、高弾性率のPP繊維を得ている。しかしながら、該繊維の破断強度は低い。   In fiber-reinforced plastic applications that require high strength and rigidity, such as automotive parts, both the strength and elastic modulus of the plastic fiber that is the material are required to be high. However, the conventional method for producing PP fibers has a problem that it is difficult to obtain PP fibers having both high strength and high elastic modulus. For example, in the method described in Patent Document 3, PP fibers having a high elastic modulus are obtained by including steps of zone stretching and zone heat treatment. However, the breaking strength of the fiber is low.

特許文献1に記載の方法では、特殊な超高分子量PPを原料に用いることで、高強度及び高弾性率のPP繊維を得ている。しかしながら、かかる特殊な物質を原料として使用することは、製造コストを上昇させることとなる。   In the method described in Patent Document 1, PP fibers having high strength and high elastic modulus are obtained by using special ultra high molecular weight PP as a raw material. However, the use of such a special substance as a raw material increases the manufacturing cost.

本発明者らの開発した特許文献5に記載の方法では、非晶質のPHA繊維をガラス転移温度付近に放置して結晶化繊維を作製する微結晶核延伸法により、結果として得られるPHA繊維の強度を向上させることができる。特許文献5に記載の方法で得られるPHA繊維は、約1.322 GPaの引張強度及び約8.11 GPaのヤング率である。   In the method described in Patent Document 5 developed by the present inventors, the resulting PHA fiber is obtained by a microcrystalline nucleus drawing method in which amorphous PHA fiber is allowed to stand near the glass transition temperature to produce a crystallized fiber. The strength of can be improved. The PHA fiber obtained by the method described in Patent Document 5 has a tensile strength of about 1.322 GPa and a Young's modulus of about 8.11 GPa.

本発明者らは、特許文献5に記載の微結晶核延伸法をポリプロピレン(PP)に適用し、且つ溶融押出繊維を紡糸する際の押出速度に対する引取速度の比(以下、「溶融延伸比」とも記載する)を特定の範囲に調整することにより、特別な原料及び/又は手段を用いることなく高強度のPP繊維を製造することができるPP繊維の製造方法を開発した(PCT/JP2011/062346)。PCT/JP2011/062346には、当該出願に係る方法で得られるPP繊維の引張強度が約1.7 GPaであることは開示されているものの、該繊維の引張弾性率は開示されていない。本発明者らは、当該出願に開示される方法で得られるPP繊維の引張弾性率を調査したところ、約4.6 GPaの引張弾性率であることを見出した。すなわち、PCT/JP2011/062346に開示される方法によって得られるPP繊維は、特許文献1〜3に記載の方法によって得られるPP繊維と比較して、引張強度は高いものの、引張弾性率は低い。それ故、PCT/JP2011/062346に開示される方法によって得られるPP繊維の引張強度を維持しつつ、引張弾性率をさらに向上させる必要があるという課題が存在した。   The present inventors applied the microcrystalline nucleus drawing method described in Patent Document 5 to polypropylene (PP), and the ratio of the take-off speed to the extrusion speed when spinning the melt-extruded fiber (hereinafter referred to as “melt-stretch ratio”). Has been developed to produce high-strength PP fiber without using special raw materials and / or means (PCT / JP2011 / 062346). ). PCT / JP2011 / 062346 discloses that the tensile strength of the PP fiber obtained by the method according to the application is about 1.7 GPa, but does not disclose the tensile modulus of the fiber. The present inventors investigated the tensile modulus of PP fiber obtained by the method disclosed in the application, and found that the tensile modulus was about 4.6 GPa. That is, the PP fiber obtained by the method disclosed in PCT / JP2011 / 062346 has a higher tensile strength but a lower tensile elastic modulus than the PP fiber obtained by the method described in Patent Documents 1 to 3. Therefore, there is a problem that it is necessary to further improve the tensile elastic modulus while maintaining the tensile strength of the PP fiber obtained by the method disclosed in PCT / JP2011 / 062346.

それ故、本発明は、特別な原料及び/又は手段を用いることなく高強度且つ高弾性率のポリプロピレン繊維を製造する方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a method for producing high-strength and high-modulus polypropylene fibers without using special raw materials and / or means.

本発明者は、前記課題を解決するための手段を種々検討した結果、微結晶核延伸法及び溶融延伸比の最適化に加えて、延伸後のPP繊維に所定の応力を付与しながら熱処理することにより、高強度且つ高弾性率のPP繊維を製造できることを見出し、本発明を完成した。   As a result of examining various means for solving the above problems, the present inventor performs heat treatment while applying a predetermined stress to the PP fiber after drawing in addition to the microcrystalline nucleus drawing method and optimization of the melt drawing ratio. Thus, it was found that PP fibers having high strength and high elastic modulus can be produced, and the present invention was completed.

すなわち、本発明の要旨は以下の通りである。
(1) ポリプロピレン繊維の製造方法であって、以下の工程:
ポリプロピレンを溶融押出し、該溶融押出繊維を、ポリプロピレンのガラス転移温度以上且つガラス転移温度+20℃以下の温度において、押出速度に対する引取速度の比が50〜400の範囲となるように引取りながら紡糸する溶融押出繊維紡糸工程;
溶融押出繊維紡糸工程で得られた溶融押出繊維を、ポリプロピレンのガラス転移温度以上且つガラス転移温度+20℃以下の温度に維持する温度維持工程;
温度維持工程後の溶融押出繊維を延伸する延伸工程;及び
延伸工程で得られた延伸繊維に200〜450 N/mm2の範囲の応力を付与しながら、110℃以上且つ150℃未満の温度において、該繊維を熱処理する熱処理工程;
を含む、前記方法。
(2) 前記(1)に記載の方法で製造されるポリプロピレン繊維。
(3) 前記(2)に記載のポリプロピレン繊維を用いて製造される繊維強化樹脂。
That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) A method for producing polypropylene fiber, comprising the following steps:
Polypropylene is melt-extruded, and the melt-extruded fiber is spun while being drawn so that the ratio of the take-off speed to the extrusion speed is in the range of 50 to 400 at a temperature not lower than the glass transition temperature of polypropylene and not higher than glass transition temperature + 20 ° C. Melt extrusion fiber spinning process;
A temperature maintaining step of maintaining the melt-extruded fiber obtained in the melt-extruded fiber spinning step at a temperature not lower than the glass transition temperature of polypropylene and not higher than the glass transition temperature + 20 ° C .;
A drawing step of drawing the melt-extruded fiber after the temperature maintaining step; and a temperature of 110 ° C. or more and less than 150 ° C. while applying a stress in the range of 200 to 450 N / mm 2 to the drawn fiber obtained in the drawing step. A heat treatment step for heat treating the fiber;
Said method.
(2) Polypropylene fiber produced by the method described in (1) above.
(3) A fiber reinforced resin produced using the polypropylene fiber according to (2).

本発明により、特別な原料及び/又は手段を用いることなく高強度且つ高弾性率のポリプロピレン繊維を製造する方法を提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide a method for producing polypropylene fibers having high strength and high elastic modulus without using special raw materials and / or means.

本発明のポリプロピレン繊維の製造方法の一実施形態を示す工程図である。It is process drawing which shows one Embodiment of the manufacturing method of the polypropylene fiber of this invention. 実施例1及び比較例1のPP繊維を製造する際の熱処理工程時の応力と、結果として得られたPP繊維の引張弾性率との関係を示す図である。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the stress during the heat treatment step when producing the PP fibers of Example 1 and Comparative Example 1 and the tensile modulus of the resulting PP fibers. 実施例2及び比較例2のPP繊維を製造する際の熱処理工程時の応力と、結果として得られたPP繊維の引張弾性率及び引張強度との関係を示す図である。A:引張弾性率(GPa);B:引張強度(MPa)。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the stress during the heat treatment step when producing PP fibers of Example 2 and Comparative Example 2, and the tensile modulus and tensile strength of the resulting PP fibers. A: Tensile modulus (GPa); B: Tensile strength (MPa). 実施例3及び比較例3のPP繊維の引張弾性率及び引張強度を示す図である。A:引張弾性率(GPa);B:引張強度(MPa)。FIG. 3 is a view showing the tensile elastic modulus and tensile strength of the PP fibers of Example 3 and Comparative Example 3. A: Tensile modulus (GPa); B: Tensile strength (MPa).

<1.ポリプロピレン繊維の製造方法>
本発明は、ポリプロピレン繊維の製造方法に関する。
本明細書において、「ポリプロピレン」(PP)は、プロピレンのポリマーを意味し、全てのメチル基が同一の立体配置を有するアイソタクチックPP、隣接するメチル基の立体配置が互いに反対となるように該メチル基が結合した不斉炭素が配列されているシンジオタクチックPP、及び隣接するメチル基の立体配置が不規則となるように該メチル基が結合した不斉炭素が配列されているアタクチックPPのいずれのPPをも包含する。また、本発明に係るPPは、前記PPから選択される単独のポリマーの形態であってもよく、前記PPから選択される2以上のPPの混合物の形態であってもよい。本発明に係るPPは、前記のいずれの形態も包含する。例えば、本発明に係るPPは、ペンタッド(五連鎖)立体規則性評価におけるmmmm分率が、0.85以上であることが好ましく、0.9以上であることがより好ましい。なお、mmmm分率は、13C-NMR法によって決定することができる。
<1. Production method of polypropylene fiber>
The present invention relates to a method for producing polypropylene fibers.
In the present specification, “polypropylene” (PP) means a polymer of propylene, so that all methyl groups have the same configuration, isotactic PP, and the configuration of adjacent methyl groups is opposite to each other. Syndiotactic PP in which the asymmetric carbon to which the methyl group is bonded is arranged, and atactic PP in which the asymmetric carbon to which the methyl group is bonded is arranged so that the configuration of the adjacent methyl group is irregular Any PP is included. The PP according to the present invention may be in the form of a single polymer selected from the PP, or may be in the form of a mixture of two or more PP selected from the PP. The PP according to the present invention includes any of the above forms. For example, the PP according to the present invention preferably has a mmmm fraction in a pentad (5-chain) stereoregularity evaluation of 0.85 or more, more preferably 0.9 or more. The mmmm fraction can be determined by 13 C-NMR method.

本発明に係るポリプロピレンは、前記のPP単位のみからなるホモポリマーの形態であってもよく、他のモノマーとの共重合体(コポリマー)の形態であってもよい。或いは、2種以上のホモポリマー及び/又はコポリマーの混合物の形態であってもよい。コポリマーとしては、ブロックコポリマー及びランダムコポリマーを挙げることができる。コポリマーを形成する共重合モノマーとしては、限定するものではないが、例えば、エチレン及び1-ブテン等を挙げることができる。   The polypropylene according to the present invention may be in the form of a homopolymer consisting only of the above-mentioned PP units, or may be in the form of a copolymer (copolymer) with other monomers. Alternatively, it may be in the form of a mixture of two or more homopolymers and / or copolymers. Copolymers can include block copolymers and random copolymers. Examples of the comonomer forming the copolymer include, but are not limited to, ethylene and 1-butene.

通常、PPを繊維状の形態に成形する場合、狭い範囲の分子量分布を有するPP繊維は高い強度を示すことが知られている。それ故、本発明に係るPPは、重量平均分子量(Mw)が200,000〜1,000,000の範囲であることが好ましい。また、数平均分子量(Mn)に対する重量平均分子量(Mw)の比(Mw/Mn)が5以下であることが好ましい。なお、数平均分子量及び重量平均分子量は、GPC法により決定することができる。 Usually, when PP is formed into a fibrous form, PP fibers having a narrow molecular weight distribution are known to exhibit high strength. Therefore, the PP according to the present invention preferably has a weight average molecular weight (M w ) in the range of 200,000 to 1,000,000. In addition, the ratio (M w / M n ) of the weight average molecular weight (M w ) to the number average molecular weight (M n ) is preferably 5 or less. The number average molecular weight and the weight average molecular weight can be determined by the GPC method.

前記特徴を有するポリプロピレンを本発明の方法に用いることにより、従来技術と比較して高強度且つ高弾性率のポリプロピレン繊維を製造することが可能となる。   By using the polypropylene having the above characteristics in the method of the present invention, it is possible to produce polypropylene fibers having higher strength and higher elastic modulus than those of the prior art.

図1は、本発明のポリプロピレン繊維の製造方法の一実施形態を示す工程図である。以下、図1に基づき、本発明の方法の好ましい実施形態について詳細に説明する。   FIG. 1 is a process diagram showing one embodiment of a method for producing polypropylene fiber of the present invention. Hereinafter, a preferred embodiment of the method of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

[1. 溶融押出繊維紡糸工程]
本発明の方法は、ポリプロピレンを溶融押出し、該溶融押出繊維を、温度Aにおいて、引取りながら紡糸する溶融押出繊維紡糸工程(工程S1)を含む。以下で説明するように、本工程は、溶融押出繊維中のPP樹脂の分子の配向度を向上させる条件で実施される。
[1. Melt extrusion fiber spinning process]
The method of the present invention includes a melt-extruded fiber spinning step (step S1) in which polypropylene is melt-extruded and the melt-extruded fiber is spun while being drawn at a temperature A. As will be described below, this step is performed under conditions that improve the degree of orientation of the PP resin molecules in the melt-extruded fiber.

本工程において、PPを溶融押出する手段としては、当該技術分野で通常使用されるプラスチック繊維の溶融押出技術を使用すればよい。溶融押出する手段としては、限定するものではないが、例えば、原料プラスチックを加熱、溶融した後、該溶融物を加圧押出する押出装置を挙げることができる。前記の押出装置を本工程に使用することにより、結果として得られるPP繊維の繊維径を好適な範囲に調整することが可能となる。   In this step, as a means for melt-extruding PP, a plastic fiber melt-extrusion technique that is usually used in the art may be used. Examples of the melt extrusion means include, but are not limited to, an extrusion apparatus that heats and melts the raw plastic and then presses and extrudes the melt. By using the extrusion apparatus in this step, the fiber diameter of the resulting PP fiber can be adjusted to a suitable range.

本工程において、PPを溶融押出する押出速度は、以下で説明する押出速度に対する引取速度の好適な比を満たす範囲であればよい。また、PPを溶融押出する炉温度は、使用されるPPの融点以上であることが好ましく、融点+10℃以上の温度であることがより好ましく、融点+15〜融点+100℃の範囲の温度であることが特に好ましい。   In this step, the extrusion speed at which PP is melt-extruded may be in a range that satisfies a suitable ratio of the take-up speed to the extrusion speed described below. Further, the furnace temperature for melting and extruding PP is preferably equal to or higher than the melting point of the PP used, more preferably the melting point + 10 ° C or higher, and the temperature in the range of the melting point +15 to the melting point + 100 ° C. Is particularly preferred.

なお、融点は、限定するものではないが、例えば融点測定装置を用いて、使用されるPPの融点を予め測定することにより決定することができる。   In addition, although melting | fusing point is not limited, For example, it can determine by measuring melting | fusing point of PP used previously using a melting | fusing point measuring apparatus.

本発明者らは、特許文献5に記載の方法をPP繊維の製造に適用すると、PHA繊維と同様にPP繊維の強度が向上することを見出した。特許文献5に記載の方法は、PHAの溶融押出繊維をガラス転移温度以上且つガラス転移温度+15℃以下の範囲の温度に急冷することにより、溶融押出繊維を非晶形態とし、さらにこれを前記温度で保冷して溶融押出繊維中に微小結晶核を形成させることを特徴とする。この微小結晶核は、延伸の起点(延伸核)となるため、1段階の延伸でもポリマー分子が高度に配向し、結果として得られる繊維の強度が向上する。それ故、本発明の方法においても、本工程で溶融押出繊維を所定の温度Aに急冷することにより、溶融押出繊維を非晶形態とし、さらにこれを以下で説明する温度維持工程で所定の温度Bに維持することにより、溶融押出繊維中にPPの微小結晶核を形成させることができると推測される。   The present inventors have found that when the method described in Patent Document 5 is applied to the production of PP fibers, the strength of PP fibers is improved in the same manner as PHA fibers. In the method described in Patent Document 5, the molten extruded fiber of PHA is rapidly cooled to a temperature in the range of not less than the glass transition temperature and not more than the glass transition temperature + 15 ° C. It is characterized by forming a microcrystal nucleus in the melt-extruded fiber by keeping it cold. Since these microcrystal nuclei serve as starting points (stretch nuclei) for stretching, polymer molecules are highly oriented even in one stage of stretching, and the strength of the resulting fiber is improved. Therefore, also in the method of the present invention, the melt-extruded fiber is made into an amorphous form by rapidly cooling the melt-extruded fiber to a predetermined temperature A in this step, and this is further processed at a predetermined temperature in the temperature maintaining step described below. By maintaining at B, it is estimated that PP microcrystal nuclei can be formed in the melt-extruded fiber.

本工程において、溶融押出されたPP繊維は、溶融押出手段における加熱温度から所定の温度Aに急冷され、該温度Aにおいて、引取りながら紡糸される。ここで温度Aは、PPのガラス転移温度以上且つガラス転移温度+20℃以下の範囲の温度であることが必要であり、ガラス転移温度以上且つガラス転移温度+10℃以下の範囲の温度であることが好ましい。   In this step, the melt-extruded PP fiber is rapidly cooled from the heating temperature in the melt-extrusion means to a predetermined temperature A, and is spun while being drawn at the temperature A. Here, the temperature A needs to be a temperature in the range of not less than the glass transition temperature of PP and not more than the glass transition temperature + 20 ° C., and should be in the range of not less than the glass transition temperature and not more than the glass transition temperature + 10 ° C. preferable.

なお、本明細書において、「ガラス転移温度(Tg)」は、PPが可塑性を有する状態から硬化状態に転移する温度を意味し、限定するものではないが、例えば示差走査熱量測定(DSC)又は動的粘弾性測定により、決定することができる。   In the present specification, “glass transition temperature (Tg)” means a temperature at which PP transitions from a plastic state to a cured state, and is not limited to, for example, differential scanning calorimetry (DSC) or It can be determined by dynamic viscoelasticity measurement.

本工程において、溶融押出繊維を溶融押出手段における加熱温度から温度Aに急冷する手段は特に限定されない。例えば、溶融押出繊維を、当該技術分野で通常使用される液体又は気体の冷却媒体中に導入すればよい。本工程で使用される冷却媒体としては、限定するものではないが、例えば、水及び氷水、空気、並びに窒素及びヘリウムのような不活性気体を挙げることができる。水又は氷水が好ましい。前記手段を用いて溶融押出繊維を溶融押出手段における加熱温度から温度Aに急冷することにより、該繊維を形成するPPを非晶形態にすることが可能となる。   In this step, the means for rapidly cooling the melt-extruded fiber from the heating temperature in the melt-extrusion means to the temperature A is not particularly limited. For example, the melt-extruded fiber may be introduced into a liquid or gaseous cooling medium commonly used in the art. Examples of the cooling medium used in this step include, but are not limited to, water and ice water, air, and inert gases such as nitrogen and helium. Water or ice water is preferred. By rapidly cooling the melt-extruded fiber from the heating temperature in the melt-extrusion means to the temperature A using the above means, the PP forming the fiber can be made into an amorphous form.

なお、得られたPP繊維の結晶形態は、限定するものではないが、例えばX線回折(XRD)により、決定することができる。   The crystal form of the obtained PP fiber is not limited, but can be determined by, for example, X-ray diffraction (XRD).

本工程において、溶融押出繊維を温度Aにおいて引取る手段は特に限定されない。例えば、前記冷却媒体に導入された溶融押出繊維を、冷却媒体中、当該技術分野で慣用される通常の引取手段を用いて所定の引取速度で巻取軸に巻取り巻糸体を形成させるか、又は冷却媒体中を所定の引取速度で通過させた後、該冷却媒体の外で、通常の引取手段を用いて所定の引取速度で巻取軸に巻取り巻糸体を形成させることによって、溶融押出繊維を温度Aにおいて引取ることができる。或いは、前記冷却媒体で温度Aに急冷された溶融押出繊維を、通常の引取手段を用いて所定の引取速度で引取りながら、予め温度Aに冷却された容器に収容することによって、温度Aにおいて溶融押出繊維を引取ることもできる。いずれの場合も本工程の実施形態に包含される。ここで、前記引取手段としては、限定するものではないが、例えば、ボビンのような巻取軸に繊維を巻取ることで巻糸体を形成させる巻取装置及びローラーを挙げることができる。また、溶融押出繊維は、引取によって付与された該繊維の緊張状態を維持したまま前記手段で回収され、以下で説明する温度維持工程に供されることが好ましい。例えば、溶融押出繊維の巻糸体は、該繊維の両端を巻取軸に固定する等の常法によって、繊維が実質的に弛緩しないようにして温度Aに急冷することが好ましい。また、容器に収容された溶融押出繊維は、該繊維の両端を容器に固定するか、又は一端を容器に、他端を重りに固定する等の常法によって、繊維が実質的に弛緩しないようにして温度Aに急冷することが好ましい。   In this step, the means for pulling the melt-extruded fiber at the temperature A is not particularly limited. For example, whether the melt-extruded fiber introduced into the cooling medium is formed into a wound winding body on the winding shaft at a predetermined take-up speed using a normal take-up means commonly used in the technical field in the cooling medium. Or, after passing through the cooling medium at a predetermined take-up speed, by forming a wound winding body on the take-up shaft at a predetermined take-up speed using a normal take-out means outside the cooling medium, The melt extruded fiber can be taken at temperature A. Alternatively, at a temperature A, the melt-extruded fiber rapidly cooled to the temperature A with the cooling medium is accommodated in a container that has been cooled to a temperature A in advance while being taken at a predetermined take-up speed using a normal take-up means. Melt extruded fibers can also be taken up. Either case is included in the embodiment of this step. Here, examples of the take-up means include, but are not limited to, a winding device and a roller that form a wound body by winding a fiber around a winding shaft such as a bobbin. Further, it is preferable that the melt-extruded fiber is recovered by the above-mentioned means while maintaining the tension state of the fiber applied by take-up, and is subjected to a temperature maintaining step described below. For example, the wound body of the melt-extruded fiber is preferably rapidly cooled to the temperature A so that the fiber does not substantially relax by a conventional method such as fixing both ends of the fiber to the winding shaft. Also, the melt-extruded fiber contained in the container is not loosened by a conventional method such as fixing both ends of the fiber to the container, or fixing one end to the container and the other end to a weight. Thus, it is preferable to rapidly cool to temperature A.

本発明者らは、本工程の押出速度と引取速度との比を調整して、押出速度に対する引取速度の比(以下「溶融延伸比」とも記載する)を当該技術分野で通常設定される約20より高い範囲に最適化するとともに、溶融押出繊維を温度Aにおいて引取りながら紡糸することにより、結果として得られるPP繊維の強度が、通常の溶融延伸比で製造されるPP繊維と比較して大幅に向上することを見出した。前記効果は、溶融延伸比を従来技術と比較してより高い範囲に最適化し、且つ溶融押出繊維を温度Aに急冷することにより、溶融押出繊維中の非晶形態のPPポリマー分子の配向度が向上し、以下で説明する温度維持工程によって形成される微小結晶核による強度向上効果をさらに向上させるためと推測される。   The inventors adjust the ratio between the extrusion speed and the take-up speed in this step, and set the ratio of the take-off speed to the extrusion speed (hereinafter also referred to as “melt stretch ratio”), which is usually set in the art. By optimizing to a range higher than 20, while spinning the melt extruded fiber at a temperature A, the strength of the resulting PP fiber is compared to that of PP fiber produced at a normal melt draw ratio. It has been found that it improves significantly. The effect is that the degree of orientation of the PP polymer molecules in the amorphous form in the melt-extruded fiber is optimized by optimizing the melt draw ratio in a higher range as compared with the prior art and quenching the melt-extruded fiber to the temperature A. This is presumed to improve and further improve the strength improvement effect by the microcrystal nuclei formed by the temperature maintaining step described below.

本工程において、押出速度に対する引取速度の比(溶融延伸比)は、50〜400の範囲であることが必要であり、180〜220の範囲であることが好ましい。この場合、温度Aにおいて冷却媒体に導入された溶融押出繊維を引取る引取速度は、50〜2,500 mm/秒の範囲であることが好ましく、200〜2,000 mm/秒の範囲であることがより好ましい。押出速度に対する引取速度の比を前記範囲に調整することにより、溶融押出繊維中のPPポリマー分子の配向度を向上させて、結果として得られるPP繊維の強度を向上させることが可能となる。   In this step, the ratio of the take-off speed to the extrusion speed (melt drawing ratio) needs to be in the range of 50 to 400, and preferably in the range of 180 to 220. In this case, the take-up speed at which the melt-extruded fiber introduced into the cooling medium at temperature A is taken is preferably in the range of 50 to 2,500 mm / sec, and more preferably in the range of 200 to 2,000 mm / sec. . By adjusting the ratio of the take-off speed to the extrusion speed within the above range, the degree of orientation of the PP polymer molecules in the melt-extruded fiber can be improved, and the strength of the resulting PP fiber can be improved.

前記条件で本工程を実施することにより、ポリマー分子の配向度が向上した非晶形態を有するPPの溶融押出繊維を形成させることが可能となる。   By carrying out this step under the above conditions, it becomes possible to form a PP melt-extruded fiber having an amorphous form in which the degree of orientation of polymer molecules is improved.

[2. 温度維持工程]
本発明の方法は、溶融押出繊維紡糸工程で得られた溶融押出繊維を、温度Bに維持する温度維持工程(工程S2)を含む。本工程において、溶融押出繊維は、溶融押出繊維中のPP樹脂に微細な結晶核を形成させる条件(温度B)に維持される。
[2. Temperature maintenance process]
The method of the present invention includes a temperature maintaining step (step S2) for maintaining the melt-extruded fiber obtained in the melt-extruded fiber spinning step at the temperature B. In this step, the melt-extruded fiber is maintained under conditions (temperature B) that allow fine crystal nuclei to form in the PP resin in the melt-extruded fiber.

本工程において、溶融押出繊維は、溶融押出繊維紡糸工程で付与された該繊維の緊張状態を維持していることが好ましい。例えば、溶融押出繊維の巻糸体の場合、該繊維の両端を巻取軸に固定する等の常法によって、繊維が実質的に弛緩しないようにして温度Bに維持されることが好ましい。また、容器に収容された溶融押出繊維の場合、該繊維の両端を容器に固定するか、又は一端を容器に、他端を重りに固定する等の常法によって、繊維が実質的に弛緩しないようにして温度Bに維持されることが好ましい。   In this step, it is preferable that the melt-extruded fiber maintains the tension state of the fiber applied in the melt-extruded fiber spinning step. For example, in the case of a wound body of melt-extruded fiber, the temperature is preferably maintained at the temperature B so that the fiber is not substantially relaxed by a conventional method such as fixing both ends of the fiber to a winding shaft. In the case of melt-extruded fiber contained in a container, the fiber is not substantially relaxed by a conventional method such as fixing both ends of the fiber to the container, or fixing one end to the container and the other end to a weight. Thus, the temperature B is preferably maintained.

本工程において、溶融押出繊維を維持する温度Bは、PPのガラス転移温度以上且つガラス転移温度+20℃以下の範囲の温度であることが必要であり、ガラス転移温度以上且つガラス転移温度+10℃以下の範囲の温度であることが好ましい。溶融押出繊維紡糸工程で溶融押出繊維を急冷する温度Aと、本工程で溶融押出繊維を維持する温度Bとは同一であることが特に好ましい。また、溶融押出繊維を温度Bに維持する時間は、3〜72時間の範囲であることが好ましく、12〜48時間の範囲であることがより好ましい。ここで、溶融押出繊維を温度Bに維持する手段は、前工程と同様の手段を用いることが好ましい。   In this step, the temperature B for maintaining the melt-extruded fiber needs to be a temperature in the range of the glass transition temperature of PP and the glass transition temperature + 20 ° C. or less, and the glass transition temperature + 10 ° C. or less. It is preferable that the temperature be in the range. It is particularly preferable that the temperature A at which the melt-extruded fiber is rapidly cooled in the melt-extruded fiber spinning step and the temperature B at which the melt-extruded fiber is maintained in this step are the same. The time for maintaining the melt-extruded fiber at the temperature B is preferably in the range of 3 to 72 hours, and more preferably in the range of 12 to 48 hours. Here, as the means for maintaining the melt-extruded fiber at the temperature B, it is preferable to use the same means as in the previous step.

前記条件で本工程を実施することにより、溶融押出繊維紡糸工程で得られた非晶形態を有するPPの溶融押出繊維に、微細な結晶核を形成させることが可能となる。   By carrying out this step under the above conditions, it becomes possible to form fine crystal nuclei in the melt-extruded fiber of PP having an amorphous form obtained in the melt-extruded fiber spinning step.

[3. 延伸工程]
本発明の方法は、温度維持工程後の溶融押出繊維を延伸する延伸工程(工程S3)を含む。
本工程において、溶融押出繊維を延伸する手段としては、当該技術分野で通常使用されるプラスチック繊維の延伸技術を使用すればよい。延伸する手段としては、限定するものではないが、例えば、巻糸体から溶融押出繊維を引きだし、ローラー等で延伸する手動式又は機械式の延伸装置を挙げることができる。
[3. Stretching process]
The method of the present invention includes a drawing step (step S3) for drawing the melt-extruded fiber after the temperature maintaining step.
In this step, as a means for stretching the melt-extruded fiber, a plastic fiber stretching technique usually used in the technical field may be used. Examples of the stretching means include, but are not limited to, a manual or mechanical stretching apparatus that draws a melt-extruded fiber from a wound body and stretches it with a roller or the like.

本工程において、延伸倍率には特に上限はなく、溶融押出繊維が破断しない程度であればよい。具体的には、延伸倍率は、2倍以上であることが好ましく、10倍以上であることがより好ましい。また、溶融押出繊維を延伸する温度は、PPのガラス転移温度以上であることが好ましく、ガラス転移温度以上且つガラス転移温度+50℃以下の範囲の温度であることがより好ましく、室温(例えば20〜25℃の範囲)であることが特に好ましい。   In this step, there is no particular upper limit to the draw ratio, and it is sufficient that the melt-extruded fiber does not break. Specifically, the draw ratio is preferably 2 times or more, and more preferably 10 times or more. Further, the temperature at which the melt-extruded fiber is stretched is preferably not less than the glass transition temperature of PP, more preferably not less than the glass transition temperature and not less than the glass transition temperature + 50 ° C., and room temperature (for example, 20 to A range of 25 ° C. is particularly preferable.

延伸繊維はその後、通常の引取手段を用いて所定の延伸速度で巻取軸に巻取り巻糸体を形成させるか、又は容器に収容することができる。或いは、延伸された繊維をそのままの状態で、以下で説明する熱処理工程に供してもよい。いずれの場合も本工程の実施形態に包含される。延伸繊維は、延伸によって付与された該繊維の緊張状態を維持したまま前記手段で回収され、以下で説明する熱処理工程に供されることが好ましい。例えば、延伸繊維の巻糸体は、該繊維の両端を巻取軸に固定する等の常法によって、繊維が実質的に弛緩しないようにされることが好ましい。また、容器に収容された延伸繊維は、該繊維の両端を容器に固定するか、又は一端を容器に、他端を重りに固定する等の常法によって、繊維が実質的に弛緩しないようにされることが好ましい。   Thereafter, the drawn fiber can be formed into a wound yarn body on a winding shaft at a predetermined drawing speed by using a usual take-up means, or can be accommodated in a container. Alternatively, the stretched fiber may be subjected to a heat treatment step to be described below as it is. Either case is included in the embodiment of this step. The drawn fiber is preferably collected by the above means while maintaining the tension state of the fiber applied by drawing, and is preferably subjected to a heat treatment step described below. For example, the wound body of drawn fiber is preferably made so that the fiber is not substantially relaxed by a conventional method such as fixing both ends of the fiber to a winding shaft. The drawn fiber contained in the container is not loosened by a conventional method such as fixing both ends of the fiber to the container, or fixing one end to the container and the other end to a weight. It is preferred that

前記条件で本工程を実施することにより、結果として得られるPP繊維の繊維径を減少させることが可能となる。   By carrying out this step under the above conditions, it is possible to reduce the fiber diameter of the resulting PP fiber.

[4. 熱処理工程]
本発明の方法は、延伸工程で得られた延伸繊維に応力を付与しながら、温度Cにおいて該繊維を熱処理する熱処理工程(工程S4)を含む。
本発明者らは、前記工程で得られた延伸繊維に応力を付与しながら該繊維を熱処理すると、結果として得られるPP繊維の弾性率が向上することを見出した。前記工程で得られた延伸繊維中には、微小結晶核を延伸の起点として、ポリマー分子が高度に配向している。この延伸繊維に応力を付与しながら熱処理することにより、高度に配向したポリマー分子鎖が弛緩することを抑制しながら結晶形成させることができる。それ故、結果として得られるPP繊維は、高い強度を維持しながら弾性率が向上すると推測される。
[4. Heat treatment process]
The method of the present invention includes a heat treatment step (step S4) in which the fiber is heat treated at a temperature C while applying stress to the drawn fiber obtained in the drawing step.
The present inventors have found that when the fiber is heat-treated while applying stress to the drawn fiber obtained in the above step, the resulting elastic modulus of the PP fiber is improved. In the drawn fiber obtained in the above step, polymer molecules are highly oriented with a microcrystal nucleus as a starting point of drawing. By performing heat treatment while applying stress to the drawn fiber, crystals can be formed while suppressing the relaxation of highly oriented polymer molecular chains. Therefore, it is presumed that the resulting PP fiber has improved elastic modulus while maintaining high strength.

本工程において、延伸繊維に付与される応力は、200〜450 N/mm2の範囲であることが必要であり、270〜420 N/mm2の範囲であることが好ましく、390±25 N/mm2の範囲であることがより好ましい。延伸繊維に対し、前記範囲の初期応力を付与し、その後連続的に前記範囲の応力を付与し続けながら、該繊維を熱処理することが好ましい。前記条件で延伸繊維に応力を付与しながら該繊維を熱処理することにより、PPポリマー分子鎖が弛緩することを抑制しながら結晶形成させることができる。 In this process, the stress applied to the drawn fiber is required to be in the range of 200 to 450 N / mm 2, preferably in the range of 270~420 N / mm 2, 390 ± 25 N / A range of mm 2 is more preferable. It is preferable to heat-treat the drawn fiber while applying an initial stress in the above range and then continuously applying the stress in the above range. By heat-treating the drawn fiber while applying stress to the drawn fiber under the above conditions, crystals can be formed while suppressing relaxation of the PP polymer molecular chain.

なお、延伸繊維に付与される応力は、例えば、延伸繊維に付与される荷重及び該繊維の断面積を測定し、それぞれの値に基づき算出することができる。   The stress applied to the drawn fiber can be calculated based on the respective values obtained by measuring the load applied to the drawn fiber and the cross-sectional area of the fiber, for example.

本工程において、延伸繊維に応力を付与する手段は、当該技術分野で公知の様々な手段を適用することができる。本工程の間、延伸繊維に前記範囲の応力を連続的に付与し続けられる手段であれば、特に制限されない。例えば、延伸繊維の一端又は両端を重りのような荷重手段に固定することによって、該繊維に連続的に荷重を作用させる。これにより、延伸繊維に前記範囲の初期応力を付与し、その後連続的に前記範囲の応力を付与し続けることができる。この場合、荷重手段による荷重は、本工程を実施する間、実質的に一定の量であってもよく、延伸繊維に付与される応力に応じて適宜増減させてもよい。或いは、延伸繊維の巻糸体の場合、前記範囲の初期応力を付与して巻取軸に巻き取った後で、該繊維の両端を巻取軸に固定することによって、該繊維に連続的に前記範囲の応力を付与し続けてもよい。   In this step, various means known in the art can be applied as means for applying stress to the drawn fiber. There is no particular limitation as long as it is a means that can continuously apply the stress in the above range to the drawn fiber during this step. For example, by fixing one end or both ends of the drawn fiber to a load means such as a weight, a load is continuously applied to the fiber. Thereby, the initial stress of the said range can be provided to a drawn fiber, and the stress of the said range can be continuously given after that. In this case, the load by the loading means may be a substantially constant amount during the execution of this step, or may be appropriately increased or decreased according to the stress applied to the drawn fiber. Alternatively, in the case of a wound body of drawn fiber, after applying the initial stress in the above range and winding the wound fiber around the winding shaft, the both ends of the fiber are fixed to the winding shaft so that the fiber is continuously continuous. You may continue to give the stress of the said range.

本工程において、延伸繊維を熱処理する温度Cは、110℃以上且つ150℃未満の温度であることが必要であり、120〜140℃の範囲の温度であることが好ましい。温度Cが前記範囲の場合、引張弾性率が向上するため好ましい。また、延伸繊維を温度Cで熱処理する時間は、2〜15分の範囲であることが好ましく、5〜10分の範囲であることがより好ましい。前記条件で熱処理することにより、PPポリマー分子鎖が弛緩することを抑制しながら結晶形成させることができる。   In this step, the temperature C at which the drawn fiber is heat-treated needs to be 110 ° C. or higher and lower than 150 ° C., and is preferably in the range of 120 to 140 ° C. When the temperature C is within the above range, it is preferable because the tensile elastic modulus is improved. The time for heat treating the drawn fiber at temperature C is preferably in the range of 2 to 15 minutes, and more preferably in the range of 5 to 10 minutes. By performing heat treatment under the above conditions, crystals can be formed while suppressing relaxation of the PP polymer molecular chain.

本工程において、延伸繊維のうち、前記範囲の応力を付与されている部分(以下、「応力付与部分」とも記載する)の略全長に亘って温度Cで熱処理することができれば、延伸繊維を加熱する手段は特に制限されない。例えば、延伸繊維の応力付与部分を、当該技術分野で通常使用されるヒーター又はローラーのような加熱装置上に配置し、前記範囲の応力を付与しながら温度Cで熱処理することにより、実施することができる。或いは、延伸繊維の応力付与部分を、当該技術分野で通常使用される液体又は気体の加熱媒体中に導入し、該加熱媒体中で前記範囲の応力を付与しながら温度Cで熱処理することにより、実施することもできる。前記加熱媒体としては、限定するものではないが、例えば、水及びシリコンオイルのような液体、空気、並びに窒素及びヘリウムのような不活性気体を挙げることができる。前記加熱媒体は、当該技術分野で通常使用される恒温槽又はドライオーブンのような加熱装置により、温度Cに維持すればよい。   In this step, the drawn fiber can be heated if it can be heat-treated at a temperature C over substantially the entire length of the stretched fiber to which the stress in the above range is applied (hereinafter also referred to as “stressed portion”). There is no particular limitation on the means to do. For example, the stressed portion of the drawn fiber is placed on a heating device such as a heater or a roller that is usually used in the technical field, and heat treatment is performed at a temperature C while applying the stress in the above range. Can do. Alternatively, by introducing the stress-applying portion of the drawn fiber into a liquid or gas heating medium usually used in the technical field, and heat-treating at a temperature C while applying the stress in the range in the heating medium, It can also be implemented. Examples of the heating medium include, but are not limited to, liquids such as water and silicone oil, air, and inert gases such as nitrogen and helium. The heating medium may be maintained at the temperature C by a heating device such as a constant temperature bath or a dry oven usually used in the technical field.

前記条件で本工程を実施することにより、高強度且つ高弾性率のPP繊維を得ることが可能となる。   By carrying out this step under the above conditions, it is possible to obtain PP fibers having high strength and high elastic modulus.

<2. ポリプロピレン繊維>
すでに述べたように、本発明の方法で得られるPPの溶融押出繊維は、繊維中のPPポリマー分子の配向度が高く、且つ繊維中に延伸の起点(延伸核)となる微小結晶核を有する。また、熱処理工程において延伸繊維に応力を付与しながら該繊維を熱処理することにより、延伸繊維中の高度に配向したポリマー分子鎖は、弛緩することなく結晶形成する。このため、本発明の方法で得られるPP繊維は、従来技術の方法で得られるPP繊維(通常、約0.4 GPaの引張強度及び約5 GPaの引張弾性率を有する)と比較して、極めて高い強度を有するだけでなく、極めて高い弾性率を有する。例えば、本発明の方法で製造されるPP繊維の引張強度は、通常、1.0〜1.8 GPaの範囲であり、典型的には、1.3〜1.8 GPaの範囲である。また、本発明の方法で製造されるPP繊維の引張弾性率は、通常、5.0〜12 GPaの範囲であり、典型的には、8〜12 GPaの範囲である。なお、引張強度及び引張弾性率は、JIS-K-6301に基づき、決定することができる。
<2. Polypropylene fiber>
As described above, the melt-extruded fiber of PP obtained by the method of the present invention has a high degree of orientation of the PP polymer molecules in the fiber and has microcrystalline nuclei that serve as starting points (stretch nuclei) in the fiber. . In addition, by thermally treating the drawn fiber while applying stress to the drawn fiber in the heat treatment step, the highly oriented polymer molecular chain in the drawn fiber forms crystals without relaxing. For this reason, the PP fiber obtained by the method of the present invention is extremely high compared to the PP fiber obtained by the prior art method (usually having a tensile strength of about 0.4 GPa and a tensile modulus of about 5 GPa). Not only has strength, but also has a very high elastic modulus. For example, the tensile strength of PP fibers produced by the method of the present invention is usually in the range of 1.0 to 1.8 GPa, and typically in the range of 1.3 to 1.8 GPa. Moreover, the tensile elastic modulus of the PP fiber produced by the method of the present invention is usually in the range of 5.0 to 12 GPa, and typically in the range of 8 to 12 GPa. The tensile strength and tensile modulus can be determined based on JIS-K-6301.

<3.繊維強化樹脂>
本発明の方法で得られるPP繊維は、従来技術の方法で得られるPP繊維と比較して極めて高い強度及び弾性率を有する。それ故、本発明はまた、本発明のPP繊維を用いて製造される繊維強化樹脂に関する。
<3. Fiber reinforced resin>
The PP fiber obtained by the method of the present invention has extremely high strength and elastic modulus compared to the PP fiber obtained by the prior art method. Therefore, the present invention also relates to a fiber reinforced resin produced using the PP fiber of the present invention.

本発明の繊維強化樹脂は、前記で説明した本発明のPP繊維を含有する。また、本発明の繊維強化樹脂は、所望により、結合剤、可塑剤、着色剤、安定剤、滑剤及び充填剤のような1種類以上の添加剤を含有してもよい。前記添加剤を含有することにより、様々な機能を本発明の繊維強化樹脂に付与することが可能となる。   The fiber reinforced resin of the present invention contains the PP fiber of the present invention described above. Moreover, the fiber reinforced resin of the present invention may contain one or more additives such as a binder, a plasticizer, a colorant, a stabilizer, a lubricant, and a filler, if desired. By containing the additive, various functions can be imparted to the fiber reinforced resin of the present invention.

以上詳細に説明したように、本発明の方法は、特別な原料及び/又は手段を用いることなく高強度且つ高弾性率のPP繊維を製造することができる。また、本発明のPP繊維は、高い引張強度及び引張弾性率を有するため、該PP繊維を用いて製造される強化繊維樹脂は、軽量であるだけでなく、高強度且つ高剛性の特性を有する。そのため、本発明の繊維強化樹脂を用いることにより、自動車部品の軽量化並びに強度及び剛性向上が可能となる。   As described above in detail, the method of the present invention can produce PP fibers having high strength and high elastic modulus without using special raw materials and / or means. In addition, since the PP fiber of the present invention has high tensile strength and tensile modulus, the reinforcing fiber resin produced using the PP fiber is not only lightweight but also has high strength and high rigidity. . Therefore, by using the fiber reinforced resin of the present invention, it is possible to reduce the weight of automobile parts and improve the strength and rigidity.

以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれら実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the technical scope of the present invention is not limited to these examples.

<参考例:微結晶核延伸法及び溶融延伸比の最適化の効果>
[参考例1及び2のポリプロピレン繊維の作製]
PCT/JP2011/062346に開示される方法で得られるPP繊維の例である。
市販のポリプロピレン(PP)(FY6;Mw=5.1×105;Mn=1.2×105;Mw/Mn=4.1;mmmm分率=0.934;日本ポリプロ社)を押出装置に仕込み、種々の押出速度でPPを溶融押出した。ここで、押出装置の溶融温度は190℃の炉温度及び185℃のダイ温度に設定し、押出口のノズル径は0.5 mm(参考例1)又は1 mm(参考例2)とした。溶融押出したPP繊維を、氷浴中にて0℃に急冷し、0℃において種々の引取速度で巻取軸に巻取り、巻取軸に繊維の両端を固定して溶融押出繊維の巻糸体を形成させた(溶融押出繊維紡糸工程)。得られた溶融押出繊維の巻糸体を、氷浴中にて0℃で48時間維持した(温度維持工程)。その後、溶融押出繊維の巻糸体から繊維を引きだし、手回し延伸機を用いて該繊維を室温で10倍に延伸した後(延伸工程)、手回し延伸機に繊維の両端が固定された延伸繊維を、そのままの状態(以下「定長法」とも記載する)で、120℃で5分間熱処理して(熱処理工程)、PP繊維を得た。
<Reference example: Effect of optimization of microcrystal nucleus stretching method and melt stretching ratio>
[Production of polypropylene fibers of Reference Examples 1 and 2]
It is an example of PP fiber obtained by the method disclosed in PCT / JP2011 / 062346.
Commercially available polypropylene (PP) (FY6; M w = 5.1 × 10 5 ; M n = 1.2 × 10 5 ; M w / M n = 4.1; mmmm fraction = 0.934; Nippon Polypro Co., Ltd.) was charged into an extruder. PP was melt extruded at an extrusion speed of Here, the melting temperature of the extruder was set to a furnace temperature of 190 ° C. and a die temperature of 185 ° C., and the nozzle diameter of the extrusion port was set to 0.5 mm (Reference Example 1) or 1 mm (Reference Example 2). The melt-extruded PP fiber is rapidly cooled to 0 ° C in an ice bath, wound around the take-up shaft at various take-up speeds at 0 ° C, and both ends of the fiber are fixed to the take-up shaft, and the melt-extruded fiber is wound. A body was formed (melt extruded fiber spinning process). The wound body of the obtained melt-extruded fiber was maintained at 0 ° C. for 48 hours in an ice bath (temperature maintaining step). Then, after drawing the fiber from the wound body of the melt-extruded fiber and stretching the fiber 10 times at room temperature using a hand-drawing stretcher (stretching step), the stretched fiber having both ends of the fiber fixed to the hand-drawing machine In this state (hereinafter also referred to as “constant length method”), heat treatment was performed at 120 ° C. for 5 minutes (heat treatment step) to obtain PP fibers.

[参考比較例1のポリプロピレン繊維の作製]
特許文献5に記載の方法で得られるPP繊維の例である。溶融延伸比が従来技術の範囲の値(17)となるように押出速度及び引取速度を調整した他は前記と同様の方法で、PP繊維を得た。なお、溶融延伸比は、押出速度に対する引取速度の比として算出される。
[Production of Polypropylene Fiber of Reference Comparative Example 1]
3 is an example of PP fiber obtained by the method described in Patent Document 5. PP fibers were obtained in the same manner as described above except that the extrusion speed and the take-up speed were adjusted so that the melt drawing ratio was a value (17) in the range of the prior art. The melt drawing ratio is calculated as the ratio of the take-up speed to the extrusion speed.

[参考比較例2のポリプロピレン繊維の作製]
従来技術の方法に本発明の溶融延伸比を適用して得られるPP繊維の例である。溶融延伸比が189となるように押出速度及び引取速度を調整して室温で溶融押出繊維を引取り、且つ温度維持工程を省略した他は前記と同様の方法で、PP繊維を得た。
[Preparation of polypropylene fiber of Reference Comparative Example 2]
It is an example of PP fiber obtained by applying the melt drawing ratio of the present invention to the method of the prior art. PP fibers were obtained in the same manner as described above except that the extrusion speed and take-up speed were adjusted so that the melt drawing ratio was 189, the melt-extruded fibers were taken at room temperature, and the temperature maintaining step was omitted.

[ポリプロピレン繊維の引張強度試験]
得られたPP繊維の引張強度を測定した。測定は、JIS-K-6301に基づき、10 mmの繊維長の試料を用いて行った。引張速度は20 mm/秒とした。結果を表1に示す。
[Tensile strength test of polypropylene fiber]
The tensile strength of the obtained PP fiber was measured. The measurement was performed using a 10 mm fiber length sample based on JIS-K-6301. The tensile speed was 20 mm / second. The results are shown in Table 1.

Figure 2013249554
Figure 2013249554

表1に示すように、0.5 mmのノズル径の押出装置を用いて紡糸した参考例1の場合、押出速度及び引取速度を調整して溶融延伸比を高くする程、引張強度が向上した。溶融延伸比が165の参考例1-3の場合、1.40 GPaの引張強度を示した。1.0 mmのノズル径の押出装置を用いて紡糸した参考例2の場合、溶融延伸比が200を超えると引張強度が低下した。参考例2のPP繊維の中で、溶融延伸比が189の参考例2-4の引張強度が最も高く、1.70 GPaの引張強度を示した。   As shown in Table 1, in the case of Reference Example 1 which was spun using an extrusion apparatus having a nozzle diameter of 0.5 mm, the tensile strength was improved as the melt drawing ratio was increased by adjusting the extrusion speed and take-up speed. Reference Example 1-3 having a melt draw ratio of 165 exhibited a tensile strength of 1.40 GPa. In Reference Example 2 in which spinning was performed using an extrusion apparatus having a nozzle diameter of 1.0 mm, the tensile strength decreased when the melt drawing ratio exceeded 200. Among the PP fibers of Reference Example 2, the tensile strength of Reference Example 2-4 having a melt draw ratio of 189 was the highest, and the tensile strength was 1.70 GPa.

これに対し、特許文献5に記載の方法に基づき調製された参考比較例1は、0.82 GPaの引張強度であった。また、参考例2で最も高い引張強度を示した参考例2-4と同じ溶融延伸比を適用して室温で溶融押出繊維を引取り、且つ温度維持工程を省略した参考比較例2は、0.83 GPaの引張強度であった。   In contrast, Reference Comparative Example 1 prepared based on the method described in Patent Document 5 had a tensile strength of 0.82 GPa. Further, Reference Comparative Example 2 in which the same melt drawing ratio as that of Reference Example 2-4 showing the highest tensile strength in Reference Example 2 was applied and the melt-extruded fiber was taken at room temperature and the temperature maintaining step was omitted was 0.83. The tensile strength was GPa.

<試験1:熱処理工程時の付与応力の効果>
[実施例1のポリプロピレン繊維の作製]
市販のポリプロピレン(PP)(FY6;Mw=5.1×105;Mn=1.2×105;Mw/Mn=4.1;mmmm分率=0.934;日本ポリプロ社)を押出装置に仕込み、4.54 mm/秒の押出速度でPPを溶融押出した。ここで、押出装置の溶融温度は、160-210-240-240℃のシリンダー温度及び240℃のダイ温度に設定し、押出口のノズルは1.0 mmの内径の24孔ノズルとした。溶融押出したPP繊維を、9℃の水浴中において、急冷しながら908 mm/秒の引取速度で巻取軸に巻取り、巻取軸に繊維の両端を固定して溶融押出繊維の巻糸体を形成させた(溶融押出繊維紡糸工程)。このとき、押出速度に対する引取速度の比は200だった。得られた溶融押出繊維の巻糸体を、水浴中にて2℃に保冷し、該温度で48時間維持した(温度維持工程)。温度維持工程後の溶融押出繊維の巻糸体から繊維を引きだし、手回し延伸機を用いて該繊維を室温で10倍に延伸した後、巻取軸に巻き取って延伸繊維の巻糸体を形成させた(延伸工程)。延伸工程後の延伸繊維の巻糸体から繊維を引きだし、120℃のドライオーブン中で、繊維の一端を固定し、他端に所定の初期応力に相当する種々の重量の重りを連結することにより、該繊維に所定の応力を付与(以下「荷重法」とも記載する)しながら120℃で5分間熱処理して(熱処理工程)、実施例1-1〜1-4のPP繊維を得た。
<Test 1: Effect of applied stress during heat treatment process>
[Production of polypropylene fiber of Example 1]
Commercially available polypropylene (PP) (FY6; M w = 5.1 × 10 5 ; M n = 1.2 × 10 5 ; M w / M n = 4.1; mmmm fraction = 0.934; Nippon Polypro Co., Ltd.) was charged into an extruder, and 4.54 PP was melt extruded at an extrusion rate of mm / sec. Here, the melting temperature of the extrusion apparatus was set to a cylinder temperature of 160-210-240-240 ° C. and a die temperature of 240 ° C., and the nozzle of the extrusion port was a 24-hole nozzle having an inner diameter of 1.0 mm. The melt-extruded PP fiber is wound on a take-up shaft at a take-up speed of 908 mm / sec while rapidly cooling in a 9 ° C water bath, and both ends of the fiber are fixed to the take-up shaft. (Melt extrusion fiber spinning step). At this time, the ratio of the take-off speed to the extrusion speed was 200. The obtained wound body of the melt-extruded fiber was kept at 2 ° C. in a water bath and maintained at the temperature for 48 hours (temperature maintaining step). After drawing the fiber from the wound body of the melt-extruded fiber after the temperature maintaining step, the fiber is stretched 10 times at room temperature using a hand-drawing machine, and then wound on a take-up shaft to form a wound body of drawn fiber. (Stretching step). By drawing the fiber from the wound body of drawn fiber after the drawing process, fixing one end of the fiber in a dry oven at 120 ° C., and connecting various weights corresponding to a predetermined initial stress to the other end Then, heat treatment was performed at 120 ° C. for 5 minutes (heat treatment step) while applying a predetermined stress to the fibers (hereinafter also referred to as “loading method”) to obtain PP fibers of Examples 1-1 to 1-4.

[比較例1のポリプロピレン繊維の作製]
実施例1の手順において、巻取軸に繊維の両端が固定された延伸繊維の巻糸体を、そのままの状態(以下「定長法」とも記載する)で熱処理した他は前記と同様の手順で、比較例1のPP繊維を得た。比較例1のPP繊維の製造方法は、PCT/JP2011/062346に開示される方法に相当する。定長法によってPP繊維に付与される初期応力は、53 N/mm2に相当する。
[Production of polypropylene fiber of Comparative Example 1]
In the procedure of Example 1, the same procedure as described above except that the wound fiber body of the drawn fiber with both ends of the fiber fixed to the take-up shaft was heat-treated as it was (hereinafter also referred to as “constant length method”). Thus, a PP fiber of Comparative Example 1 was obtained. The PP fiber production method of Comparative Example 1 corresponds to the method disclosed in PCT / JP2011 / 062346. The initial stress applied to the PP fiber by the constant length method corresponds to 53 N / mm 2 .

[実施例2のポリプロピレン繊維の作製]
実施例1の手順において、熱処理工程の温度を140℃に、時間を10分間に変更した他は前記と同様の手順で、実施例2-1〜2-7のPP繊維を得た。
[Production of Polypropylene Fiber of Example 2]
PP fibers of Examples 2-1 to 2-7 were obtained in the same procedure as described above except that the temperature of the heat treatment step was changed to 140 ° C. and the time was changed to 10 minutes in the procedure of Example 1.

[比較例2のポリプロピレン繊維の作製]
実施例2の手順において、巻取軸に繊維の両端が固定された延伸繊維の巻糸体を、そのままの状態で熱処理した他は前記と同様の手順で、比較例2のPP繊維を得た。比較例2のPP繊維の製造方法は、PCT/JP2011/062346に開示される方法に相当する。定長法によってPP繊維に付与される初期応力は、53 N/mm2に相当する。
[Production of polypropylene fiber of Comparative Example 2]
In the procedure of Example 2, the wound fiber body of the drawn fiber having both ends of the fiber fixed to the take-up shaft was heat-treated as it was, and the PP fiber of Comparative Example 2 was obtained in the same procedure as described above. . The PP fiber production method of Comparative Example 2 corresponds to the method disclosed in PCT / JP2011 / 062346. The initial stress applied to the PP fiber by the constant length method corresponds to 53 N / mm 2 .

[ポリプロピレン繊維の性能試験]
得られたPP繊維の引張弾性率及び引張強度を測定した。測定は、JIS-K-6301に基づき、10 mmの繊維長の試料を用いて行った。引張速度は20 mm/秒とした。結果を表2に示す。実施例1及び比較例1のPP繊維を製造する際の熱処理工程時の応力と、結果として得られたPP繊維の引張弾性率との関係を図2に示す。
[Performance test of polypropylene fiber]
The tensile modulus and tensile strength of the obtained PP fiber were measured. The measurement was performed using a 10 mm fiber length sample based on JIS-K-6301. The tensile speed was 20 mm / second. The results are shown in Table 2. FIG. 2 shows the relationship between the stress during the heat treatment step in producing the PP fibers of Example 1 and Comparative Example 1 and the tensile modulus of the resulting PP fibers.

Figure 2013249554
Figure 2013249554

表2に示すように、熱処理工程において、定長法で熱処理した比較例1のPP繊維と比較して、荷重法で熱処理した実施例1-1〜1-3のPP繊維は、付与される応力を高くする程、引張弾性率が向上した。初期応力が368 N/mm2の実施例1-3の場合、7.3 GPaの引張弾性率を示した。初期応力が526 N/mm2の実施例1-4の場合、熱処理工程時に繊維が破断した(図2)。 As shown in Table 2, in the heat treatment step, the PP fibers of Examples 1-1 to 1-3 heat-treated by the load method are given in comparison with the PP fiber of Comparative Example 1 heat-treated by the constant length method. The higher the stress, the higher the tensile modulus. In the case of Example 1-3 having an initial stress of 368 N / mm 2 , the tensile elastic modulus was 7.3 GPa. In Example 1-4 where the initial stress was 526 N / mm 2 , the fiber broke during the heat treatment step (FIG. 2).

同様の傾向は、熱処理工程の温度を140℃に変更した実施例2でも確認された。実施例2及び比較例2のPP繊維を製造する際の熱処理工程時の応力と、結果として得られたPP繊維の引張弾性率及び引張強度との関係を図3に示す。   A similar tendency was confirmed in Example 2 in which the temperature of the heat treatment step was changed to 140 ° C. FIG. 3 shows the relationship between the stress during the heat treatment step when producing the PP fibers of Example 2 and Comparative Example 2, and the tensile modulus and tensile strength of the resulting PP fibers.

<試験2:熱処理工程時の温度及び時間の効果>
[ポリプロピレン繊維の作製]
実施例1の手順において、熱処理工程の温度を120又は140℃に、時間を5又は10分間に、初期応力を368 N/mm2に変更した他は前記と同様の手順で、実施例3-1〜3-4のPP繊維を得た。
<Test 2: Effect of temperature and time during the heat treatment process>
[Production of polypropylene fiber]
In the procedure of Example 1, the temperature of the heat treatment step was changed to 120 or 140 ° C., the time was changed to 5 or 10 minutes, and the initial stress was changed to 368 N / mm 2. 1-3-4 PP fibers were obtained.

実施例3の手順において、巻取軸に繊維の両端が固定された延伸繊維の巻糸体を、そのままの状態で熱処理した他は前記と同様の手順で、比較例3のPP繊維を得た。比較例3のPP繊維の製造方法は、PCT/JP2011/062346に開示される方法に相当する。定長法によってPP繊維に付与される初期応力は、53 N/mm2に相当する。 In the procedure of Example 3, a PP fiber of Comparative Example 3 was obtained in the same procedure as above except that the drawn fiber wound body in which both ends of the fiber were fixed to the winding shaft was heat-treated as it was. . The PP fiber production method of Comparative Example 3 corresponds to the method disclosed in PCT / JP2011 / 062346. The initial stress applied to the PP fiber by the constant length method corresponds to 53 N / mm 2 .

[ポリプロピレン繊維の性能試験]
試験1と同様の手順で、得られたPP繊維の引張弾性率及び引張強度を測定した。結果を表3に示す。また、実施例3-1〜3-4及び比較例3のPP繊維の引張弾性率及び引張強度を図4に示す。
[Performance test of polypropylene fiber]
In the same procedure as in Test 1, the tensile modulus and tensile strength of the obtained PP fiber were measured. The results are shown in Table 3. FIG. 4 shows the tensile elastic modulus and tensile strength of the PP fibers of Examples 3-1 to 3-4 and Comparative Example 3.

Figure 2013249554
Figure 2013249554

図4Aに示すように、熱処理工程時の熱処理の温度及び時間の少なくともいずれかを高くする程、引張弾性率が向上した。また、図4Bに示すように、延伸繊維に応力を付与しながら熱処理工程を実施した実施例3-1〜3-4のPP繊維は、定長法で熱処理工程を実施した比較例3のPP繊維と比較して、略同等の引張強度を維持した。   As shown in FIG. 4A, the tensile modulus increased as the temperature and / or time of the heat treatment during the heat treatment step increased. In addition, as shown in FIG. 4B, the PP fibers of Examples 3-1 to 3-4 that were subjected to the heat treatment step while applying stress to the drawn fiber were the PPs of Comparative Example 3 that were subjected to the heat treatment step by a constant length method. Compared with the fiber, the tensile strength substantially equivalent was maintained.

<試験3:熱処理工程時の温度及び付与応力の効果>
[ポリプロピレン繊維の作製]
実施例1の手順において、熱処理工程の温度を100、110、120、140又は150℃に、時間を10分間に、初期応力を406 N/mm2に変更した他は前記と同様の手順で、実施例4-1〜4-5のPP繊維を得た。
<Test 3: Effect of temperature and applied stress during the heat treatment process>
[Production of polypropylene fiber]
In the procedure of Example 1, the temperature of the heat treatment step was changed to 100, 110, 120, 140, or 150 ° C., the time was changed to 10 minutes, and the initial stress was changed to 406 N / mm 2 . PP fibers of Examples 4-1 to 4-5 were obtained.

[ポリプロピレン繊維の性能試験]
試験1と同様の手順で、得られたPP繊維の引張弾性率及び引張強度を測定した。結果を表4に示す。
[Performance test of polypropylene fiber]
In the same procedure as in Test 1, the tensile modulus and tensile strength of the obtained PP fiber were measured. The results are shown in Table 4.

Figure 2013249554
Figure 2013249554

表4に示すように、熱処理工程時の熱処理の温度が100℃以下の場合(実施例4-1)、応力を付与しても引張弾性率は向上しなかった。これに対し、熱処理工程時の熱処理の温度が110℃以上且つ150℃未満の場合(実施例4-2〜4-4)、温度が高くなる程、引張弾性率が向上した。しかしながら、150℃で熱処理工程を実施した実施例4-5の場合、熱処理工程時に繊維が破断した。   As shown in Table 4, when the temperature of the heat treatment during the heat treatment step was 100 ° C. or less (Example 4-1), the tensile modulus was not improved even when stress was applied. On the other hand, when the temperature of the heat treatment during the heat treatment step was 110 ° C. or higher and lower than 150 ° C. (Examples 4-2 to 4-4), the tensile modulus increased as the temperature increased. However, in Example 4-5 in which the heat treatment process was performed at 150 ° C., the fiber broke during the heat treatment process.

前記結果は、熱処理工程において進行するPP繊維中のPPの結晶化の速度差に起因すると考えられる。熱処理工程時の熱処理の温度が100℃以下の場合、PPの結晶化が遅く進行するため、10分間の熱処理では結晶の整列が不十分となり、結果として引張弾性率の向上が確認できなかったと考えられる。一方、熱処理工程時の熱処理の温度が150℃以上の場合、熱処理工程時に繊維が破断するため、PP繊維を得ることができない。   This result is considered to be due to the difference in the rate of crystallization of PP in the PP fiber that proceeds in the heat treatment step. When the temperature of the heat treatment during the heat treatment process is 100 ° C. or lower, the crystallization of PP proceeds slowly, so that the heat treatment for 10 minutes results in insufficient crystal alignment, and as a result, the improvement in tensile modulus could not be confirmed. It is done. On the other hand, when the temperature of the heat treatment during the heat treatment step is 150 ° C. or higher, the PP fiber cannot be obtained because the fiber breaks during the heat treatment step.

以上より、高弾性率のPP繊維を製造するためには、熱処理工程時の熱処理の温度は110℃以上且つ150℃未満の温度であることが好ましく、120〜140℃の範囲の温度であることがより好ましい。   From the above, in order to produce PP fiber with a high elastic modulus, the temperature of the heat treatment during the heat treatment step is preferably 110 ° C. or more and less than 150 ° C., and the temperature is in the range of 120 to 140 ° C. Is more preferable.

Claims (3)

ポリプロピレン繊維の製造方法であって、以下の工程:
ポリプロピレンを溶融押出し、該溶融押出繊維を、ポリプロピレンのガラス転移温度以上且つガラス転移温度+20℃以下の温度において、押出速度に対する引取速度の比が50〜400の範囲となるように引取りながら紡糸する溶融押出繊維紡糸工程;
溶融押出繊維紡糸工程で得られた溶融押出繊維を、ポリプロピレンのガラス転移温度以上且つガラス転移温度+20℃以下の温度に維持する温度維持工程;
温度維持工程後の溶融押出繊維を延伸する延伸工程;及び
延伸工程で得られた延伸繊維に200〜450 N/mm2の範囲の応力を付与しながら、110℃以上且つ150℃未満の温度において、該繊維を熱処理する熱処理工程;
を含む、前記方法。
A method for producing polypropylene fiber comprising the following steps:
Polypropylene is melt-extruded, and the melt-extruded fiber is spun while being drawn so that the ratio of the take-off speed to the extrusion speed is in the range of 50 to 400 at a temperature not lower than the glass transition temperature of polypropylene and not higher than glass transition temperature + 20 ° C. Melt extrusion fiber spinning process;
A temperature maintaining step of maintaining the melt-extruded fiber obtained in the melt-extruded fiber spinning step at a temperature not lower than the glass transition temperature of polypropylene and not higher than the glass transition temperature + 20 ° C .;
A drawing step of drawing the melt-extruded fiber after the temperature maintaining step; and a temperature of 110 ° C. or more and less than 150 ° C. while applying a stress in the range of 200 to 450 N / mm 2 to the drawn fiber obtained in the drawing step. A heat treatment step for heat treating the fiber;
Said method.
請求項1に記載の方法で製造されるポリプロピレン繊維。   2. A polypropylene fiber produced by the method according to claim 1. 請求項2に記載のポリプロピレン繊維を用いて製造される繊維強化樹脂。   A fiber-reinforced resin produced using the polypropylene fiber according to claim 2.
JP2012124416A 2012-05-31 2012-05-31 High strength and high modulus polypropylene fiber and method for producing the same Expired - Fee Related JP5758847B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012124416A JP5758847B2 (en) 2012-05-31 2012-05-31 High strength and high modulus polypropylene fiber and method for producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012124416A JP5758847B2 (en) 2012-05-31 2012-05-31 High strength and high modulus polypropylene fiber and method for producing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013249554A true JP2013249554A (en) 2013-12-12
JP5758847B2 JP5758847B2 (en) 2015-08-05

Family

ID=49848519

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012124416A Expired - Fee Related JP5758847B2 (en) 2012-05-31 2012-05-31 High strength and high modulus polypropylene fiber and method for producing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5758847B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015175075A (en) * 2014-03-14 2015-10-05 株式会社クラレ Molten anisotropic aromatic polyester fiber having excellent light resistance
US10870929B2 (en) 2015-07-24 2020-12-22 Mitsubishi Chemical Corporation Polypropylene fiber and method for manufacturing polypropylene fiber

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07118915A (en) * 1993-10-20 1995-05-09 Showa Denko Kk Production of multifilament
JPH0892813A (en) * 1994-09-26 1996-04-09 Showa Denko Kk Production of multifilament
JP2002020926A (en) * 2000-07-04 2002-01-23 Mitsubishi Rayon Co Ltd Method for producing polypropylene multifilament yarn
JP2003278027A (en) * 2002-03-18 2003-10-02 Mitsubishi Rayon Co Ltd Polypropylene fiber and method for producing the same
JP2004232117A (en) * 2003-01-29 2004-08-19 Mitsubishi Rayon Co Ltd Polypropylene fiber and method for producing the same
WO2012164656A1 (en) * 2011-05-30 2012-12-06 トヨタ自動車株式会社 High-strength polypropylene fiber and method for producing same
JP2013136853A (en) * 2011-12-28 2013-07-11 Toyota Motor Corp Method of producing core-sheath fiber

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07118915A (en) * 1993-10-20 1995-05-09 Showa Denko Kk Production of multifilament
JPH0892813A (en) * 1994-09-26 1996-04-09 Showa Denko Kk Production of multifilament
JP2002020926A (en) * 2000-07-04 2002-01-23 Mitsubishi Rayon Co Ltd Method for producing polypropylene multifilament yarn
JP2003278027A (en) * 2002-03-18 2003-10-02 Mitsubishi Rayon Co Ltd Polypropylene fiber and method for producing the same
JP2004232117A (en) * 2003-01-29 2004-08-19 Mitsubishi Rayon Co Ltd Polypropylene fiber and method for producing the same
WO2012164656A1 (en) * 2011-05-30 2012-12-06 トヨタ自動車株式会社 High-strength polypropylene fiber and method for producing same
JP2013136853A (en) * 2011-12-28 2013-07-11 Toyota Motor Corp Method of producing core-sheath fiber

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6015011720; 本郷千鶴,外5名: '微小結晶核延伸法によるポリプロピレン繊維の高強度化と高次構造解析' 高分子討論会 予稿集 60巻2号, 20110913, p.3030-3031, 社団法人 高分子学会 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015175075A (en) * 2014-03-14 2015-10-05 株式会社クラレ Molten anisotropic aromatic polyester fiber having excellent light resistance
US10870929B2 (en) 2015-07-24 2020-12-22 Mitsubishi Chemical Corporation Polypropylene fiber and method for manufacturing polypropylene fiber

Also Published As

Publication number Publication date
JP5758847B2 (en) 2015-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5607827B2 (en) High-strength polypropylene fiber and method for producing the same
JP6649395B2 (en) Method for producing high-strength synthetic fiber and high-strength synthetic fiber produced therefrom
JP3655577B2 (en) Method for producing polyethylene naphthalate fiber
JP6590824B2 (en) High strength and high modulus ultra high molecular weight polyethylene fiber
CN105862152A (en) Production method for high-speed spinning low-stretching high-modulus low-shrinkage polyester industrial filaments
JP5758847B2 (en) High strength and high modulus polypropylene fiber and method for producing the same
KR102127495B1 (en) Poly(ethyleneterephthalate) Yarn, Method for Manufacturing The Same, and Tire Cord Manufactured Using The Same
JP2588579B2 (en) Polyvinyl alcohol fiber excellent in hot water resistance and method for producing the same
JP4337539B2 (en) Polyester fiber production method and spinneret for melt spinning
JP6838282B2 (en) Polypropylene fiber and manufacturing method of polypropylene fiber
WO2017018195A1 (en) Polypropylene fiber and method for manufacturing polypropylene fiber
KR100352222B1 (en) Super Oriented Crystalline Filament and Copper Filament Manufacturing Method
JP5661027B2 (en) Manufacturing method of core-sheath fiber
JP6676895B2 (en) Method for producing polypropylene fiber and polypropylene fiber obtained by the same method
KR101552697B1 (en) Method for manufacturing poly(ethyleneterephthalate) drawn fiber, poly(ethyleneterephthalate) drawn fiber and tire-cord
JP6458873B2 (en) Polyolefin fiber and method for producing the same
KR20170090693A (en) Copolymer comprising hydrophobic group and spinning oil containing same as the ingredient
JP2006188796A (en) Method for producing polyester fiber for rubber reinforcement
JP6597020B2 (en) Polypropylene fiber manufacturing method and high-strength polypropylene fiber
KR102486793B1 (en) Method for manufacturing a polyolefin monofilament yarn using multi-stage stretching of a high temperature tensile tester, the polyolefin monofilament yarn manufactured thereby, and a method for predicting properties of the polyolefin monofilament yarn
WO2023074268A1 (en) High-strength, high-elongation polypropylene fiber and production method thereof
JP6676896B2 (en) Method for producing undrawn polypropylene yarn and method for producing polypropylene fiber
KR20160039929A (en) Nylon yarn for brush and bristle, preparing method of the same and brush containing the same
KR20150055119A (en) Poly(ethyleneterephthalate) drawn fiber and poly(ethyleneterephthalate) drawn fiber and tire-cord
KR20160010514A (en) Compact polymeric gel and fibers made therefrom

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140402

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150312

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150324

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150420

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150519

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150604

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5758847

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees