JP2584494B2 - 高弾力性ポリプロピレン繊維およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は高弾力性ポリプロピレン繊維およびその製造
方法に関する。本発明の高弾力性ポリプロピレン繊維
は、エネルギー回生体またはエネルギー吸収体として種
々の用途に用いられる。

［従来の技術及びその問題点］ 弾性回復エネルギー量の高い材料を得るためには、
（イ）破断強度を大きくする、（ロ）弾性回復伸度を大
きくする、（ハ）弾性回復率を大きくすることが考えら
れ、（イ）、（ロ）及び（ハ）を同時に達成できれば、
弾性回復エネルギー量の極めて大きい材料が得られる。

しかし既存の材料のうちで、例えばポリ（ｐ−フェニ
レンテレフタルアミド）繊維や炭素繊維は破断強度と弾
性率は大きいが、伸度が小さく、弾性回復エネルギー量
が満足すべきものが得られなかった。

他方、天然ゴム、合成ゴムおよびスパンデックスは、
弾性回復伸度、弾性回復率は大きいが、破断強度と弾性
率が小さく、充分な弾性回復エネルギー量が得られな
い。

また現在市販されているポリプロピレン強力糸も、通
常、原料メルトイデックス値が８〜30程度のポリプロピ
レンホモポリマーを用いて得られているため、伸度はほ
ぼ満足すべきものであるが、破断強度と弾性回復率が小
さいので、弾性回復エネルギー量が十分ではなかった。

従って本発明の目的は、すぐれた破断強度、弾性回復
伸度および弾性回復率を兼ね備え、その結果、弾性回復
エネルギー量が大きい高弾力性繊維を提供することにあ
る。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記の目的を達成するためになされたもので
あり、本発明の高弾力性ポリプロピレン繊維は、製品メ
ルトインデックス値が１〜５となる結晶性ポリプロピレ
ンを主成分とし、単糸が１〜10デニールの繊度を有し、
破断強度の80％荷重10回繰り返し後の弾性回復エネルギ
ー量が5.0Kgfm/g以上であることを特徴とする。

また、この高弾力性ポリプロピレン繊維を製造するた
めの本発明の方法は、製品メルトインデックス値が１〜
５となる結晶性ポリプロピレンを紡糸して得られる未延
伸糸をその軟化温度近傍の温度で最大延伸倍率近傍の延
伸倍率で延伸することを特徴とする。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明の高弾力性ポリプロピレン繊維は、製品メルト
インデックス値が１〜５となる結晶性ポリプロピレンを
主成分とすることを第１の特徴とする。製品メルトイン
デックス値の上限を５に限定した理由は、製品メルトイ
ンデックス値が５を超えると、得られるポリプロピレン
繊維の弾性回復エネルギー量（正確には破断強度の80％
荷重10回繰り返し後の弾性回復エネルギー量）が5.0Kgf
m/g未満となるのに対し、製品メルトインデックス値が
５以下であると、5.0Kgfm/g以上の弾性回復エネルギー
量が確保されるからである。また製品メルトインデック
ス値の下限を１に限定した理由は、製品メルトインデッ
クス値が１未満であると、繊維製造時の紡糸性、延伸性
が不安定になり、得られた繊維製品の品質にバラツキを
生じるのに対し、製品メルトインデックス値が１以上で
あるとこのような問題がないからである。

製品メルトインデックス値を上述の１〜５の範囲内に
するには、例えば原料の結晶性ポリプロピレンとして、
原料メルトインデックス値が0.5〜3.0の結晶性ポリプロ
ピレンが単独で用いられる。また原料の結晶性ポリプロ
ピレンとして、原料メルトインデックス値が0.5〜1.0の
結晶性ポリプロピレン60〜99重量％に原料メルトインデ
ックス値が８〜45の結晶性ポリプロピレン40〜１重量％
をブレンドした混合物を用いた場合にも製品メルトイン
デックス値を１〜５の範囲内にすることができる。比較
的に低いメルトインデックス値の結晶性ポリプロピレン
に比較的に高いメルトインデックス値の結晶性ポリプロ
ピレンをブレンドすることにより、繊維製造時の紡糸性
や延伸性が一層安定化するという利点が得られる。ここ
にブレンドされる結晶性ポリプロピレンの好ましい原料
メルトインデックス値を８〜45にしたのは、８未満のも
のを用いると紡糸性が不安定となり、45を超えるものを
使用すると延伸性が不安定となるからである。

なかでも原料メルトインデックス値が0.5〜1.0の結晶
性ポリプロピレン90〜99重量％に原料メルトインデック
ス値が８〜30の結晶性ポリプロピレン10〜１重量％をブ
レンドした混合物を用いると、繊維製造時の紡糸性や延
伸性が著しく安定化し、かつ弾性回復エネルギー量が7.
0Kgfm/g以上の高弾性力ポリプロピレンが品質のバラツ
キなく定常的に得られる。

なおブレンドされる樹脂として、上記結晶性ポリプロ
ピレンの代りに、例えば原料メルトインデックス値が３
〜20の結晶性高密度ポリエチレンを用いても良く、この
場合にも、繊維製造時の紡糸性や延伸性が改善される。

本発明の高弾性力ポリプロピレン繊維は、単糸が１〜
10デニールの繊度を有することを第２の特徴とする。１
〜10デニールの範囲に限定した理由は、１デニール未満
の場合、繊維製造時の紡糸性、延伸性が不安定となり、
一方10デニールを超えると、糸の内側と外側とで冷却が
不均一となるために弾性回復エネルギー量が減少するの
に対し、１〜10デニールの場合、これらの問題が生じな
いからである。

メルトインデックスが上述の範囲にあり、単糸繊度
（デニール）も上述の範囲にある本発明の高弾力性ポリ
プロピレン繊維は、その弾性回復エネルギー量が5.0Kgf
m/g以上と極めて高い値を示す。

次に本発明の高弾性力ポリプロピレン繊維の製造方法
について説明すると、この方法は、製品メルトインデッ
クス値が１〜５となる結晶性ポリプロピレンを紡糸して
得られる未延伸糸をその軟化温度近傍の温度で最大延伸
倍率近傍の延伸倍率で延伸することを特徴とするもので
ある。

この方法において、結晶性ポリプロピレンを紡糸して
未延伸糸を得る際の紡糸温度は260〜290℃であり、ドラ
フト率は150以上であるのが好ましく、紡糸後の冷却凝
固は比較的に低温（例えば10〜20℃程度）でかつ比較的
に低流量（例えば0.3〜0.7m/sec程度）の風を当てて行
なうのが好ましい。また未紡伸糸を得た後の延伸操作は
軟化温度近傍の温度で最大延伸倍率近傍の延伸倍率で行
なわれるが、例えば130〜160℃の延伸温度でかつ3.0倍
以上の延伸倍率で実施するのが好ましい。

［実施例］ 以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。

実施例１〜５および比較例１〜２ これらの実施例および比較例は、本発明において製品
メルトインデックス値を１〜５に限定した理由を明らか
にするためのものである。

（実施例１） ベース原料として、原料メルトインデックス値が３の
ポリプロピレンホモポリマー（宇部興産（株）製E103
D）を用いた。このベース原料を、口径0.7mmφ，穴数30
個のノズルを用いて紡糸温度280℃、ドラフト率210（紡
糸速度800m/min）の条件で紡糸し、次いで風温20℃、風
速0.5m/secの風をあてて冷却凝固して未延伸糸を製造し
た。

次にこの未延伸糸を温度140℃で延伸倍率4.6倍で延伸
して製品メルトインデックス値が4.9、単糸デニールが
3.5である、実施例１の高弾力性ポリプロピレン繊維を
得た。

（実施例２〜４） ベース原料であるポリプロピレンホモポリマーとし
て、原料メルトインデックス値が２の宇部興産（株）製
E102D（実施例２）、原料メルトインデックス値が１の
宇部興産（株）製YE101（実施例３）、原料メルトイン
デックス値が0.8の宇部興産（株）製B101H（実施例４）
を用いた以外は実施例１と同様にして、実施例２〜４の
高弾力性ポリプロピレン繊維を得た。

実施例２〜４の高弾力性ポリプロピレン繊維の製品メ
ルトインデックス値および単糸デニールは以下の通りで
あった。

（実施例５） ベース原料であるポリプロピレンホモポリマーとし
て、原料メルトインデックス値が0.5の宇部興産（株）
製RE1205を用いたことおよび紡糸温度を285℃にしたこ
と以外は実施例１と同様にして製品メルトインデックス
値が1.2,単糸デニールが4.0である、実施例５の高弾力
性ポリプロピレン繊維を得た。

（比較例１） ベース原料として、原料メルトインデックス値が30の
ポリプロピレンホモポリマー（宇部興産（株）製RS121
9）を用い、以下のようにして比較例１のポリプロピレ
ン繊維を得た。すなわち、このベース原料を、口径0.7m
mφ、穴数120個のベースを用いて紡糸温度270℃、ドラ
フト率65（紡糸速度250m/min）の条件で紡糸し、次いで
風温20℃、風速0.6m/secの風をあてて冷却凝固して未延
伸糸を製造した。次にこの未延伸を温度140℃で延伸倍
率7.0倍で延伸して製品メルトインデックス値が30,単糸
デニールが5.6である、比較例１のポリプロピレン繊維
を得た。

（比較例２） ベース原料として、原料メルトインデックス値が８の
ポリプロピレンホモポリマー（宇部興産（株）製J2H−1
453）を用いたことおよび延伸倍率を4.7倍にしたこと以
外は比較例１と同様にして製品メルトインデックス値が
20,単糸デニールが5.5である、比較例２のポリプロピレ
ン繊維を得た。

得られた実施例１〜５の高弾力性ポリプロピレン繊維
および比較例１〜２のポリプロピレン繊維について各種
物性を測定した結果を表−１に示す。表−１より、製品
メルトインデックス値が１〜５の範囲内にある実施例１
〜５のポリプロピレン繊維は、製品メルトインデックス
値がそれぞれ30および20である比較例１および２のポリ
プロピレン繊維に比べて破断強度および弾性回復率が大
きく、その結果、弾性回復エネルギー量も大きいことが
明らかでる。

また第１図は実施例１〜５の高弾力性ポリプロピレン
繊維について、それらの製品メルトインデックス値と弾
性回復エネルギー量との関係を示したものである。同図
より、製品メルトインデックス値が５の時、従来のポリ
プロピレン強力糸の弾性回復エネルギー量（約2.5Kgfm/
g）の２倍に当る弾性回復エネルギー量（約5.0Kgfm/g）
が得られ、製品メルトインデックス値が５からさらに低
下するにつれて、弾性回復エネルギー量は著しく増加
し、製品メルトインデックス値が約２の時に、弾性回復
エネルギー量は極大（＞8Kgfm/g）に達し、その後、弾
性回復エネルギー量は低下するが、製品メルトインデッ
クス値が約１の時でも、弾性回復エネルギー量は約7Kgf
m/gと高い水準を維持することが明らかである。しかし
ながら製品メルトインデックス値が１未満となると、紡
糸性や延伸性が不安定になり、製品の品質にバラツキを
生ずる可能性がある。

従って、得られたポリプロピレン繊維の弾性回復エネ
ルギー量に紡糸性や延伸性を加味すると製品メルトイン
デックス値は１〜５に限定される。

実施例６および比較例３ これらの実施例および比較例は、本発明において単糸
デニールを１〜10に限定した理由を明らかにするための
ものである。

（実施例６） 実施例５の方法に準じて、実施例５のポリプロピレン
繊維と製品メルトインデックス値が同一（1.2）で、単
糸デニールが異なる（実施例５のポリプロピレン繊維の
単糸デニール4.0に対して本実施例のポリプロピレン繊
維の単糸デニールは7.9である）高弾力性ポリプロピレ
ン繊維を得た。

（比較例３） 実施例５の方法に準じて、実施例５のポリプロピレン
繊維と製品メルトインデックス値が同一（1.2）で、単
糸デニールが異なる（実施例５のポリプロピレン繊維の
単糸デニール4.0に対して本比較例のポリプロピレン繊
維の単糸デニールは11.0である）ポリプロピレン繊維を
得た。

得られた実施例６および比較例３のポリプロピレン繊
維について各種物性を測定した結果を、既に測定済の実
施例５のポリプロピレン繊維の各種物性とともに表−２
に示す。表−２より単糸デニールが１〜10の範囲内にあ
る実施例５および６のポリプロピレン繊維は単糸デニー
ルが10を超える比較例３のポリプロピレン繊維に比べ弾
性回復エネルギー量が大きいことが明らかとなった。

従って本発明において単糸デニールは１〜10に限定さ
れる。

実施例７〜12 これらの実施例は、ベース原料として、原料メルトイ
ンデックス値が比較的に低いポリプロピレンホモポリマ
ーに、メルトインデックス値が比較的に高いポリオレフ
ィンホモポリマーをブレンドすると、繊維製造時の紡糸
性や延伸性が向上し、かつ弾性回復エネルギー量の大き
いポリプロピレン繊維が得られることを示すためのもの
である。

（実施例７〜10） ベース原料であるポリプロピレンホモポリマーとし
て、 （Ａ）原料メルトインデックス値が0.8の宇部興産
（株）製B101Hと、 （Ｂ）原料メルトインデックス値が45の宇部興産（株）
製TS226（実施例７）、原料メルトインデックス値が30
の宇部興産（株）製S130MV（実施例８）、原料メルトイ
ンデックス値が15の宇部興産（株）製S115M（実施例
９）及び原料メルトインデックス値が８の三井東圧化学
（株）製J2H−1453（実施例10）のうちのいずれか１種
と、 を（Ａ）／（Ｂ）の重量比90/10で混合したものを用い
た以外は実施例１と同様にして実施例７〜10の高弾力性
ポリプロピレン繊維を得た。

得られた実施例７〜10の高弾力性ポリプロピレン繊維
の製品メルトインデックス値および単糸デニールは下記
の通りであった。

（実施例11〜12） ベース原料として、90重量％の、原料メルトインデッ
クス値が0.5のポリプロピレンホモポリマー宇部興産
（株）製RE1205と、10重量％の、原料メルトインデック
ス値が30のポリプロピレンホモポリマー宇部興産（株）
製S130MVとの混合物（実施例11）又は95重量％の、上記
宇部興産（株）製RE1205と、５重量％の、原料メルトイ
ンデックス値が20の高密度ポリエチレンポリマー旭化成
（株）製J310との混合物（実施例12）を用いた以外は実
施例５と同様にして実施例11〜12の高弾力性ポリプロピ
レン繊維を得た。

得られた実施例11〜12の高弾力性ポリプロピレン繊維
のメルトインデックス値および単糸デニールは下記の通
りであった。

得られた実施例７〜10および11〜12の高弾力性ポリプ
ロピレン繊維について各種物性を測定した結果を表−３
に示す。表−３より、原料メルトインデックス値が0.8
のポリプロピレンホモポリマーに原料メルトインデック
ス値が45〜８のポリプロピレンホモポリマーをブレンド
した場合（実施例７〜10）および原料メルトインデック
ス値が0.5のポリプロピレンホモポリマーにメルトイン
デックス値が30のポリプロピレンホモポリマーをブレン
ドした場合（実施例11）にも、同一の製品メルトインデ
ックス値の非ブレンド品と比べて、同等又はそれ以上の
弾性回復エネルギー量を有する高弾力性ポリプロピレン
繊維が得られた。

実施例８の高弾力性ポリプロピレン繊維について破断
強度の80％荷重10回繰り返し後に得られる強伸度回復曲
線を第２図に示す。この図において、スマッジング領域
が実施例８の高弾力性ポリプロピレン繊維の弾性回復エ
ネルギー量を示しており、これは、同図においてハッチ
ング領域によって示される、比較例２のポリプロピレン
繊維の弾性回復エネルギー量よりもはるかに大きいこと
が明らかである。

また実施例７〜11においては、比較的に高い原料メル
トインデックス値を有するポリプロピレンホモポリマー
をブレンドすることにより、紡糸性、延伸性が安定化
し、品質のバラツキのないポリプロピレン繊維が得られ
るという技術的効果も認められた。

なお、比較的に低い原料メルトインデックス値のポリ
プロピレンホモポリマーに比較的に高い原料メルトイン
デックス値のポリエチレンホモポリマーをブレンドした
実施例12の場合、弾性回復エネルギー量は若干低下する
が、紡糸性、延伸性が安定化する効果が得られた。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、弾性回復エネル
ギー量の大きい高弾力性ポリプリピレン繊維が得られ
た。このポリプロピレン繊維は紡糸性や延伸性を損なう
ことなく安定に製造可能である。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明の高弾力性ポリプロピレン繊維の製品
メルトインデックス値と、破断強度の80％荷重10回繰り
返し後の弾性回復エネルギー量との関係を示すグラフ、
第２図は本発明の高弾力性ポリプロピレン繊維と比較例
のポリプロピレン繊維の強伸度回復曲線図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−4712（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−61719（ＪＰ，Ａ) 特公 昭45−24290（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】製品メルトインデックス値が１〜５となる
   結晶性ポリプロピレンを主成分とし、単糸が１〜10デニ
   ールの繊度を有し、破断強度の80％荷重10回繰り返し後
   の弾性回復エネルギー量が5.0Kgfm/g以上であることを
   特徴とする高弾力性ポリプロピレン繊維。
2. 【請求項２】製品メルトインデックス値が１〜５となる
   結晶性ポリプロピレンを紡糸して得られる未延伸糸をそ
   の軟化温度近傍の温度で最大延伸倍率近傍の延伸倍率で
   延伸することを特徴とする、請求項（１）に記載の高弾
   力性ポリプロピレン繊維の製造方法。