JP2022066607A - ポリプロピレン樹脂組成物、ポリプロピレン樹脂成形体およびポリプロピレン樹脂成形体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ポリプロピレン樹脂組成物は、無変性のポリプロピレンと、前記無変性のポリプロピレンと相溶する無水マレイン酸変性ポリプロピレンとを含む。無変性のポリプロピレン(以下、「無変性PP」とする場合がある)は、プロピレンを重合させた熱可塑性樹脂であり、重縮合の際に何らの変性剤も用いられておらず、改質されていないポリマーである。このような無変性PPであれば、比重が軽いため、例えば繊維や糸等の表面積を大きくしても染料の使用量を低減することが可能であり、染色堅牢性の高い軽量な製品を提供することができる。また、ポリプロピレンの特徴である速乾性、保温性、耐薬品性および強度を繊維等の製品に付与することができる。
Z平均分子量=Σ(Mi・Mi・Hi)/Σ(Mi・Hi) ・・・(1)
ここで、Miはピーク開始点からi番目における分子量、Hiはピーク開始点からi番目におけるベースラインからのピーク高さを意味する。
次に、ポリプロピレン樹脂成形体について説明する。ポリプロピレン樹脂成形体は、無変性のポリプロピレンと無水マレイン酸変性ポリプロピレンとの相溶体を含む。無変性PPは、プロピレンを重合させた熱可塑性樹脂であり、重縮合の際に何らの変性剤も用いられておらず、改質されていないポリマーである。このような無変性PPであれば、比重が軽いため、例えば繊維や糸等の表面積を大きくしても染料の使用量を低減することが可能であり、染色堅牢性の高い軽量なポリプロピレン樹脂成形体とすることができる。また、ポリプロピレンの特徴である速乾性、保温性、耐薬品性および強度をポリプロピレン樹脂成形体に付与することができる。
次に、上記したポリプロピレン樹脂成形体の製造方法について、説明する。当該製造方法は、以下に示す溶融体製造工程と、成形工程と、冷却固化工程とを含む。
本発明のポリプロピレン樹脂組成物の溶融体を得る工程である。例えば、ポリプロピレン樹脂組成物は、加熱や減圧等することにより、溶融させることができる。溶融体は、無変性PPと変性PPが相溶して、均一に溶けて混ざり合った混和物であり、流動性を有する液状である。ポリプロピレン樹脂組成物を加熱や減圧する方法は、通常の方法を採用することができる。例えば、加熱手段を備えたタンク内にポリプロピレン樹脂組成物のペレットを投入し、ペレットを加熱しつつ撹拌羽根等で混練することにより、溶融体を得ることができる。
前記溶融体を成形して予備成形体とする工程である。例えば、ポリプロピレン樹脂組成物として糸を製造する場合には、前記タンクに、紡糸口金等の溶融体をタンクから押し出すことのできる押出口を設け、この押出口から溶融体を押し出すことにより、糸条の流動体としての予備成形体を得ることができる。
前記予備成形体を冷却固化して成形体を得る工程である。予備成形体は溶融した流動体であり、これを冷却することにより、固化させることができる。例えば、ポリプロピレン樹脂組成物として糸を製造する場合には、糸条の流動体を室温条件下にさらすことにより、固化して糸となり得る。
ポリプロピレン樹脂成形体の製造方法は、さらに染色工程を含むことができる。染色工程に用いる染料としては、分散染料、カチオン染料、酸性染料、水溶性染料等が挙げられ、目的に応じて種々の染料を単独または組み合わせて染色することができる。衣料用途としては、特に分散染料を用いることで、ムラが無く均一な染色性を満足する。染色工程は、特に限定されないが、例えば分散染料を溶かした分散液に相溶体を浸漬し、130℃に加熱して30分程度染色処理後、ソーピング剤により相溶体表面の余分な染料を除去して、水洗、脱水、乾燥する等、通常の染色手法を含むことができる。染色工程は、冷却固化工程後に行うことができ、また、上記した各工程の間に行うことや、上記した各工程と共に行うことができる。例えば、ポリプロピレン樹脂組成物の溶融体を得た後に、この溶融体に染料を加えて染色後、溶融体を成形することができる。
表1に示す黒色染料を用いて、無変性のポリプロピレン、無水マレイン酸変性ポリプロピレンおよびポリエステルの染色性について評価した。無変性のポリプロピレンおよび無水マレイン酸変性ポリプロピレンの物性について、表2に示す。なお、染色性の対比用に使用したポリエステルとしては、衣料用途として一般的な、ポリエチレンテレフタレート(MFR(280℃、2.16kg):30g/10min、融点:250℃、比重:1.38、Z平均分子量:160,000)を使用した。
各ポリマーとしては、ペレット状のマスターバッチを使用し、以下の条件にて各ペレット状ポリマーの染色を行った。
・分散染料:130℃に加熱した分散染料中に、ポリマーを30分浸漬。
・カチオン染料:120℃に加熱したカチオン染料中に、ポリマーを30分浸漬。
・酸性染料:100℃に加熱した酸性染料中に、ポリマーを30分浸漬。
・直接染料:90℃に加熱した直接染料中に、ポリマーを30分浸漬。
無変性PPと変性PPとを所定比率に混同した相溶体を作製し、相溶体のMFRの測定、および上記の分散染料を用いた染色性について評価した。結果を表4に示す。表4において、染色性の評価手法は、表3と同様である。
次に、上記の[衣料用途としての染料の選択]の評価結果を踏まえたうえで、以下に示す実施例1~4および比較例1を実施し、ポリプロピレン樹脂組成物を紡糸して筒編み後に染色して、紡糸性、紡糸の染色性、および染色堅牢度について評価を行った。
紡糸機はマルチフィラメント製造装置(株式会社ムサシノキカイ製)を使用した。図1に、紡糸に用いたマルチフィラメント製造装置100を模式的に表す側面図を示す。
マルチフィラメント製造装置100は、原料が投入されるホッパー10、ホッパー10より送られてきた原料を加熱して溶融するシリンダー20、シリンダー20より押し出された溶融した原料を矢印で示す圧力Pで丸孔から押し出して糸条にするノズル30、ノズルから押し出された糸Yを周囲から加熱する加熱筒40、加熱筒40から糸を周囲から冷却する冷却筒50、冷却筒50から送られてきた糸をオイリング処理するオイリングロール60、オイリング処理後の糸に一定荷重を一定時間かけて、初期伸びを除去するプリテンションロール70、糸を延伸処理する延伸ロール80、延伸後の糸を巻き取るボビン90を備える。
ペレット状のポリプロピレン樹脂組成物を原料とし、ホッパー10の開口部11より原料をマルチフィラメント製造装置100へ投入し、シリンダー20で溶融させてノズル30へ送り、未図示のギアポンプからヘッド31へかかる圧力により丸孔から原料を押出し、複数の糸条とした。そして、複数の糸を一本の糸Yに束ねつつ、加熱筒40および冷却筒50を通して糸Yを固化させた。冷却筒50内には、矢印で示す空気Aが送られ、糸Yを冷却した。その後、オイリング処理および延伸処理を行って糸をボビン90に巻取ることで、紡糸処理を終了した。
上記にて製造した紡糸を筒状に試験編みするべく、試験用筒編み機(koikemachine社製)を使用して筒編みした。
得られた筒編みに付着する汚れや油分を精練するため、界面活性剤(北広ケミカル社製スコアロールE13)を1g/Lの割合で添加した洗浄液に筒編みを投入し、60℃にて10分洗浄した。その後、水洗して汚れや油分および界面活性剤を筒編みから除去した。
精錬後の筒編みに対し、表1に示す分散染料を使用して、一般的なポリエステルの染色方法と同様に、130℃に加熱した分散染料中に筒編みを30分浸漬して染色した。染色後、筒編みを室温にて自然乾燥させ、明度の測定および染色堅牢度の評価を行った。
染色後の筒編みが均一に染色されていることを目視にて確認後、分光光度計により筒編みの3か所について明度(L*)を測定し、その平均値が20未満のものを、問題なく黒色に染まっているものと判断し、良好と評価した。また、平均値が20以上のものは、黒色への染色が不十分であり、不良と評価した。
(摩擦堅牢度)
JIS L0849に準じ、摩擦試験機を使用して摩擦堅牢度を評価した。乾摩擦3-4級以上であり、かつ湿摩擦3-4級以上のものを、摩擦堅牢度が良好であると評価した。
JIS L0844(A-2法)に準じ、洗濯堅牢度を測定した。添付布としては綿およびナイロンを使用し、汚染度の大きい添付布が3-4級以上のものを、洗濯堅牢度が良好であると評価した。
表2に示す無変性PP(日本ポリプロ社製ノバテックSA3A)のペレットと、変性PP(化薬アクゾ社製 カヤブリッド006P)のペレットを、質量比90:10として240℃にて混合し、MFR18.8(230℃、2.16kg)、平均分子量(Mz)90000のペレットを得た。このペレットを紡糸して300デシテックス24フィラメントのポリマー繊維を得た。紡糸開始より1時間以上糸切れは発生せず、紡糸性は良好であった。
表2に示す無変性PP(日本ポリプロ社製ノバテックSA3A)のペレットと、変性PP(化薬アクゾ社製 カヤブリッド006P)のペレットを、質量比85:15として240℃にて混合し、MFR22.0(230℃、2.16kg)、平均分子量(Mz)89000のペレットを得た。このペレットを紡糸して300デシテックス24フィラメントのポリマー繊維を得た。紡糸開始より1時間以上糸切れは発生せず、紡糸性は良好であった。
表2に示す無変性PP(日本ポリプロ社製ノバテックSA3A)のペレットと、変性PP(化薬アクゾ社製 カヤブリッド006P)のペレットを、質量比80:20として240℃にて混合し、MFR24.5(230℃、2.16kg)、平均分子量(Mz)89000のペレットを得た。このペレットを紡糸して300デシテックス24フィラメントのポリマー繊維を得た。紡糸開始より1時間以上糸切れは発生せず、紡糸性は良好であった。
表2に示す無変性PP(日本ポリプロ社製ノバテックSA3A)のペレットと、変性PP(化薬アクゾ社製 カヤブリッド006P)のペレットを、質量比75:25として240℃にて混合し、MFR27.3(230℃、2.16kg)、平均分子量(Mz)89000のペレットを得た。このペレットを紡糸して300デシテックス24フィラメントのポリマー繊維を得た。紡糸開始より1時間以上糸切れは発生せず、紡糸性は良好であった。
変性PPは使用せずに、表2に示す無変性PP(日本ポリプロ社製ノバテックSA3A)のペレットを紡糸して、300デシテックス24フィラメントのポリマー繊維を得た。紡糸開始より1時間以上糸切れは発生せず、紡糸性は良好であった。
実施例より明らかなように、本発明のポリプロピレン樹脂組成物であれば、加工性に優れ、分散染料等により染色可能なポリプロピレン樹脂組成物を製造し、提供することができる。よって、衣料製品用の糸や繊維として好適なものであり、また、シートやフィルム等にも適用可能である。
11 開口部
20 シリンダー
21、22、23、24 シリンダー20における部分
30 ノズル
31 ヘッド
40 加熱筒
50 冷却筒
60 オイリングロール
70 プリテンションロール
80、81、82、83 延伸ロール
90 ボビン
100 マルチフィラメント製造装置
A 空気
P 圧力
Y 糸
Claims (8)
- 樹脂として、無変性のポリプロピレンと、
前記無変性のポリプロピレンと相溶する無水マレイン酸変性ポリプロピレンとの相溶体のみを含み、
前記無水マレイン酸変性ポリプロピレンにおける無水マレイン酸のグラフト変性率が1.50~2.50質量%であり、
前記無水マレイン酸変性ポリプロピレンのZ平均分子量が、50000~100000であり、
前記無変性のポリプロピレンのZ平均分子量が、50000~100000である、
ポリプロピレン樹脂組成物。 - 前記無変性のポリプロピレンと前記無水マレイン酸変性ポリプロピレンとの質量比が、50:50~97:3であることを特徴とする、請求項1に記載のポリプロピレン樹脂組成物。
- メルトフローレートが、温度230℃、荷重2.16kgの条件で10~40g/10分であることを特徴とする、請求項1または2に記載のポリプロピレン樹脂組成物。
- 無変性のポリプロピレンと無水マレイン酸変性ポリプロピレンとの相溶体を含み、
前記無水マレイン酸変性ポリプロピレンにおける無水マレイン酸のグラフト変性率が1.50~2.50質量%であり、
前記無水マレイン酸変性ポリプロピレンのZ平均分子量が、50000~100000であり、
前記無変性のポリプロピレンのZ平均分子量が、50000~100000であり、
樹脂として、前記無変性のポリプロピレンと、前記無水マレイン酸変性ポリプロピレンのみを含む、
ポリプロピレン樹脂成形体。 - 前記無変性のポリプロピレンと前記無水マレイン酸変性ポリプロピレンとの質量比が、50:50~97:3であることを特徴とする、請求項4に記載のポリプロピレン樹脂成形体。
- 前記相溶体が、分散染料により染色された染色物であることを特徴とする、請求項4または5に記載のポリプロピレン樹脂成形体。
- 請求項1~3のいずれか1項に記載のポリプロピレン樹脂組成物の溶融体を得る溶融体製造工程と、
前記溶融体を成形して予備成形体とする成形工程と、
前記予備成形体を冷却固化して成形体を得る冷却固化工程と、
を含むことを特徴とする、ポリプロピレン樹脂成形体の製造方法。 - 前記冷却固化工程後の前記成形体を分散染料により染色する染色工程を含む、請求項7に記載のポリプロピレン樹脂成形体の製造方法。
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