JP2537313B2 - ポリプロピレン繊維および複合繊維 - Google Patents

ポリプロピレン繊維および複合繊維

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は従来の製造方法で安価に
製造ができ、かつ従来のポリプロピレン繊維より高強力
なため、強力向上が要求されていたロープ、セメント補
強用短繊維、および不織布などに最適なポリプロピレン
繊維およびこのポリプロピレン繊維を芯としている構造
の鞘芯型複合繊維であって、従来の同種の繊維より高強
力な複合繊維に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のポリプロピレン繊維は、沸騰n−
ヘプタン不溶分(HI)が96〜97重量%、アイソタ
クチックペンタッド分率(IPF;モル%)が93から
94モル%の結晶性ポリプロピレン(PP)を用いて、
通常5〜6g/dの強度であった。また、延伸性を改良
するためQ値が4前後と低いPPを用いて、150℃前
後の乾式延伸を行方法も知られているが、これによっ
ても強力は7.5g/d程度が最大であった。
【0003】高結晶性PPを用いたポリプロピレン繊維
および複合繊維には、特開昭60−59113号公報、
同62−41331号公報、および特公平3−2050
5号公報などがあるが、その実施例では従来のポリプロ
ピレンと同様の破断強度が示されているのみである。な
お、従来高結晶性のPPの主たる用途は射出成型分野で
あり、熱収縮を押さえるためQ値を6以上と広いポリマ
ーのみ市場に流通していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
溶融紡糸方法で作られるポリプロピレン繊維は、低比重
で耐薬品性に優れかつ、安価であるという長所を持ちな
がら、特に近年他の合成繊維が強力の面でアップがなさ
れるなかで、機械的強力の向上の要求がないため、他繊
維との相対的な強力低下が生じ強力を必要とするロー
プ、セメント補強用短繊維などの分野での強力向上の要
求が強まってきた。また、不織布などの分野でも最終商
品のコストダウンのため使用繊維量を減らしかつ不織布
強力向上できる熱接触繊維の要求が強かった。
【0005】前記目的を達成するため、本発明は、高延
伸して高強力とするためQ値が小さく、延伸時の配向性
を向上させるため低結晶性成分が少なく、立体規則性が
極めて高い高結晶性PPを使用し、乾式延伸法など、構
成する成分で融着しない範囲の高い温度で延伸して、延
伸倍率を高くし、高強力糸を得ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的達成するため、
本発明のポリプロピレン繊維は、Q値(Q;重量平均分
子量/数平均分子量の比)が5未満、沸騰n−ヘプタン
不溶分(HI;重量%)が97<H<100、アイソ
タクチックペンタッド分率(IPF;モル%)が94<
IPF<100である高結晶性ポリプロピレンの延伸糸
であって、破断強度が8g/デニールを超える強度を有
するという構成を備えたものである。
【0007】前記構成においては、Q値が4.5以下、
HIが98≦HI、IPFが96≦IPFの高結晶
リプピレンからなり、破断強度が9g/デニールで、
繊度d(デニール)が0.5<d<100の範囲である
ことが好ましい。
【0008】また前記本発明の複合繊維の構成において
は、Q値(Q;重量平均分子量/数平均分子量の比)が
5未満、沸騰n−ヘプタン不溶分(HI;重量%)が9
7<H<100、アイソタクチックペンタッド分率
(IPF;モル%)が94<IPF<100である高結
晶性ポリプロピレンを芯成分とし、Q値が5未満のポリ
オレフィンもしくはオレフィン系共重合体を鞘成分とす
るという構成を備えたものである。
【0009】前記構成においては、ポリ4−メチルペン
テン−1を鞘成分とすることが好ましい。
【0010】
【作用】前記した本発明の構成によれば、延伸による結
晶配向を阻害する低結晶性成分が少なく、沸騰n−ヘプ
タン不溶分(HI)が従来のポリプロピレン(PP)よ
り大きく、また延伸による結晶配向を助長するため立体
規則性に優れた、すなわちアイソタクチックペンタッド
分率(IPF)を従来のPPより大きくかつ、延伸性を
改良を改良するため、重量平均分子量/数平均分子量の
比(Q値)を従来の高結晶性PPより大巾に低くしたの
で、延伸倍率を高くし、高強力糸を得ることできた。
また、従来のPPに比べ高度に配向結晶しやすいPPを
用いる事が特徴であり、また分子のからまりと切断を回
避するよう比較的低い温度で溶融紡糸し、出来るだけ高
い温度で高延伸倍率で延伸して、従来のポリプロピレン
繊維に比べて高度に配向結晶した繊維とし、少なくとも
単一繊維では通常のPPでは大量生産では達成しえなか
った破断強度を8g/デニールを超えるポリプロピレン
を得ることができる。
【0011】前記の好ましい延伸条件を用いれば単一繊
維では破断強度を9g/デニール以上にすることも容易
に可能であり、複合繊維にあっても鞘成分の融点、軟化
点等の制限が大きくても、従来のPPを用いるより、破
断強度を大きくなすことが可能であり、公知の従来のP
Pと同様にして延伸条件を選定すれば従来のものに比ら
べ破断強度を少なくとも30%向上させることができ
る。170℃以上の蒸気養生するセメント補強用短繊維
に用いる場合において、ポリ−4−メチルペンテン−1
を鞘として蒸気養生中の形状固定成分としポリプロピレ
ンを芯成分とする複合繊維においても前記と同様に破断
強度を向上させることができる。
【0012】
【実施例】本発明に用いられるポリプロピレンは、延伸
性の点でQ値を5未満、より好ましくは4以下とし、高
配向性確保の点でHIを97<HI<100、より好ま
しくは98以上、IPFを94<IPF<100、より
好ましくは95≦IPFの高結晶性PPを用いる。また
その溶融流動性は溶融紡糸の都合上メルトフローレート
(MFR、g/10分、JIS K7210、加重21
69g、測定温度230℃に準ず)で1<MFR<10
0、より好ましくは5<MFR<30、最も好ましくは
10から20の範囲であり、密度は原料ペレット状態で
は0.905前後で特に通常のPPとは変わりない。な
お、IPFはn−ヘプタン不溶性成分について「マクロ
モレキュラーズ」(Macromoleculer,925(197
3)および,687(1975)に準じ測定した。
【0013】本発明の複合繊維にあっては、その鞘成分
に用いる熱可塑性樹脂は延伸性に優れる事が好ましく、
この理由で一般にQ値は5未満が好ましいが、樹脂の種
類によってはさらに小さい値が望ましい場合がある。上
記本発明に用いる熱可塑性樹脂には、リニアー低密度、
中密度および高密度のポリエチレン(PE)、ポリ4−
メチルペンテン−1などのホモポリマーもしくはコポリ
マーのポリオレフィンおよび、エチレン−ビニルアルコ
ール共重合体(EVHO)、エチレン−酢酸ビニル共重
合体(EVA)または、エチレン−アクリル酸エステル
共重合体(EMA,EEA)、エチレン−アクリル酸エ
ステル−アクリル酸共重合体(E−MA−A)、エチレ
ン−アクリル酸共重合体(EAA)、エチレン−メタア
クリル酸エステル共重合体(EMMA)、メチレン−メ
タアクリル酸共重合体(EMAA)などエチレンと不飽
和カルボン酸系共重合体または、エチレンとプロピレン
とブテン−1などのα−オレフィン共重合体などのポリ
オレフィン系共重合体およびこれらのグラフト変性体を
都合よく用いることができる。
【0014】溶融紡糸温度は、その立体規則性を損なわ
ない範囲の温度であれば良いが分子のからみ、まるまり
を少なくするため比較的低い温度、たとえば単一繊維で
は260〜280℃が好ましい。延伸温度は、延伸性を
少しでも向上させるため、単一にあっては140〜15
0℃、複合繊維にあっては、低融点成分の融点に近い温
度で高延伸することが望ましい。また複合繊維にあって
は鞘成分の選択にはこの点も配慮することが望ましく、
芯成分/鞘成分の複合比も芯成分の比率を大きくするこ
とが本発明の目的から望ましい。また、単に従来の繊維
より高強力とする目的であれば繊維断面における面積複
合比は特に限定はないが70:30〜40:60の範囲
が好ましい。
【0015】繊維の太さは特には限定しないが、用途ご
とに最適なデニール(d)範囲があり、たとえばセメン
ト補強用短繊維としては0.5〜30d、マルチフィラ
メントとして用いる場合は50〜100dが適当であ
る。但し、繊維の太さが1000d以上に極端に太いモ
ノフィラメント等の場合は、延伸時に繊維温度が十分上
がらなく延伸性に劣る場合があり、本発明の高強力繊維
が得られない太さの限界がある。
【0016】本発明の繊維とは、短カットステープル、
マルチフィラメントおよび延伸手法が用いられたスパン
ボンドがあげられる。次に本発明で定義する各ファクタ
ーについて、その測定例を説明する。 (1) 重量平均分子量は、例えば光散乱法、粘度法、超遠
心法を用いて次の数式1によって求める。
【0017】
【数1】
【0018】(2) 数平均分子量は、例えば末端基定量
法、氷点降下法、沸点上昇法、浸透圧法を用いて次の数
式2によって求める。
【0019】
【数2】
【0020】一般的に重量平均分子量/数平均分子量
は、多分散度の尺度として用いられ、この値が1(単分
散)より大きくなるほど分子量分布曲線が幅広く(ブロ
ード)になることを意味する。また枝分れが多いポリマ
ーも高い数値になる。 (3) 沸騰n−ヘプタン不溶分(HI)は、5gのポリプ
ロピレン試料を500mlの沸騰キシレン中に全溶解さ
せ、これらを5リットルのメタノール中に投入して析出
させたものを回収して乾燥した後、沸騰n−ヘプタンで
6時間、ソックスレー抽出した抽出残部をいう。 (4) アイソタクチックペンタッド分率(IPF)は、n
−ヘプタン不溶分について「マクロモレキュラーズ」
(Macromolecules, 6,925(1973) および8,687(1975) に
準じ測定した。 (5) メルトフローレート(MFR)は、温度190℃で
ノズル通過量(単位:g/10分、JISK7210に
準ず、荷加重2.169Kg)で測定した。
【0021】以下具体的実施例を説明する。 実施例1〜10 比較例1〜8 表1〜2に示すポリプロピレンおよびポリオレフィンも
しくはオレフィン共重合体を用い、単一繊維もしくは繊
維断面における面積複合比が1:1のポリプロピレンを
芯とする鞘芯型複合繊維を溶融紡糸し、熱ロールもしく
は熱水中で延伸して延伸糸とし、繊維強伸度を測定し結
果を表1〜2に示す。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】以上の実施例・比較例で説明した通り、本
実施例によれば、高延伸して高強力とするため重量平均
分子量/数平均分子量の比(Q値)が小さく、延伸時の
配向性を向上させるため低晶性成分が少なく、立体規則
性が極めて高い、高結晶性PPを使用し、乾式延伸法な
ど構成する成分で融着しない範囲の高い温度で延伸し
て、延伸倍率を高くすることにより、高強力糸が得られ
ることが確認できた。
【0025】また、本発明の単一繊維をロープに用いる
と従来品にくらべ強力を大巾に向上でき、セメント補強
用短繊維として用い自然養生もしくは160℃で10時
間蒸気養生する手法でスレート板を作ると従来のポリプ
ロピレンまたはビニロン繊維より衝撃シャルピー値(K
gf−cm)を2倍以上の6Kgf−cm前後以上に向
上させることができた。また熱接着性複合繊維として用
いると従来の不織布より繊維配向の強い方向、たとえば
パラレルローラカードを用いた不織布では縦方向の不織
布向上ができた。
【0026】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、延伸によ
る結晶配向を阻害する低結晶性成分が少なく、沸騰n−
ヘプタン不溶分(HI)が従来のポリプロピレン(P
P)より大きく、また延伸による結晶配向を助長するた
め立体規則性に優れた、すなわちアイソタクチックペン
タッド分率(IPF)を従来のPPより大きくかつ、延
伸性を改良を改良するため、重量平均分子量/数平均分
子量の比(Q値)を従来の高結晶性PPより大巾に低く
したので、延伸倍率を高くし、高強力糸を得ること
きた。また分子のからまりと切断を回避するよう比較的
低い温度で溶融紡糸し、出来るだけ高い温度で高延伸倍
率で延伸して、従来のポリプロピレン繊維に比べて高度
に配向結晶した繊維とし、少なくとも単一繊維では通常
のPPでは大量生産では達成しえなかった破断強度を8
g/デニールを超えるポリプロピレンを得ることができ
た。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Q値(Q;重量平均分子量/数平均分子
    量の比)が5未満、沸騰n−ヘプタン不溶分(HI;重
    量%)が97<H<100、アイソタクチックペンタ
    ッド分率(IPF;モル%)が94<IPF<100で
    ある高結晶性ポリプロピレンの延伸糸であって、破断強
    度が8g/デニールを超える強度を有するポリプロピレ
    ン繊維。
  2. 【請求項2】 Q値が4.5以下、HIが98≦HI、
    IPFが96≦IPFの高結晶ポリプピレンからな
    り、破断強度が9g/デニールで、繊度d(デニール)
    が0.5<d<100の範囲の請求項1に記載のポリプ
    ロピレン繊維。
  3. 【請求項3】 Q値(Q;重量平均分子量/数平均分子
    量の比)が5未満、沸騰n−ヘプタン不溶分(HI;重
    量%)が97<H<100、アイソタクチックペンタ
    ッド分率(IPF;モル%)が94<IPF<100で
    ある高結晶性ポリプロピレンを芯成分とし、Q値が5未
    満のポリオレフィンもしくはオレフィン系共重合体を鞘
    成分とする複合繊維。
  4. 【請求項4】 ポリ4−メチルペンテン−1を鞘成分と
    する請求項3に記載の複合繊維。
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