JP6384133B2 - ポリオレフィン系繊維及びその製造方法 - Google Patents
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Description
以下に本発明のポリオレフィン系繊維及びその製造方法について詳しく説明する。
<ポリオレフィン系繊維>
本発明で得られるポリオレフィン系繊維はポリオレフィン系ポリマー100重量部に対してフッ素系ポリマーを0.01質量部〜10重量部含むことを特徴とする。
前記フィブリル状は、できるだけ細く、本数が多い方が好ましい。フィブリル径が細く、本数を多くすることによって隣り合うフィブリルの隙間が狭くなり、ポリオレフィンの3次元的な結晶成長を抑制することができるものと考えられる。すなわち、ポリオレフィンの結晶化が促進されて結晶化度が高くなり、かつフッ素系ポリマーのフィブリルに沿ってポリオレフィンの結晶が成長して結晶配向度が向上するために、得られた繊維の引張弾性率が向上すると考えられる。
ポリテトラフルオロエチレンは、テトラフルオロエチレンを主成分とする単量体を公知の方法で重合させて得られるものである。またポリテトラフルオロエチレンの特性を損なわない範囲で、共重合成分としてヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン、フルオロアルキルエチレン、パーフルオロアルキルビニルエーテルなどの含フッ素オレフィンやパーフルオロアルキル(メタ)アクリレートなどの含フッ素アルキル(メタ)アクリレートを含むこともできる。
これらの中でも、フッ素系ポリマーはポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニルなどが挙げることができる。その中でも分子中にフッ素の数が多くフィブリル状になり易いポリテトラフルオロエチレンが好ましい。
前記共重合成分は、フィブリル化の観点から、共重合体に対して10質量%以下であることが好ましい。
本発明のポリオレフィン系繊維の製造方法としては、ポリオレフィン系ポリマー100質量部に対してフッ素系ポリマーを0.01質量部〜10質量部を配合して溶融混合して溶融樹脂を得ること、前記溶融樹脂を溶融紡糸して未延伸糸を得ること、未延伸糸を延伸倍率が16倍〜30倍で延伸することを特徴とする。
前記フッ素系ポリマーに有機重合体を混合すると、有機重合体は前記ポリオレフィン系樹脂と親和性が高く、フッ素系ポリマーをポリオレフィン系樹脂の中に均一に分散させやすくなり好ましい。
前記混合紛体が、前記有機重合体100質量部に対して前記フッ素ポリマーが20質量部以上であれば、繊維物性発現の点で好ましく、300質量部以下であれば、フッ素系ポリマーの分散性の点で好ましい。より好ましくは25質量部〜250質量部であり、さらに好ましくは30質量部〜200質量部である。
有機重合体を含んでいると、フッ素系ポリマーの分散性が向上するため、微細なフィブリル状になり易い。
フィブリル径が0.1nm〜50nmになるように、せん断力の大きさ、せん断力を与える時間等を適宜調整すれば良い。
延伸倍率は16倍以上であれば、高強度高弾性率化の点で好ましく、30倍以下であれば、延伸安定性の点で好ましい。延伸倍率は、より好ましくは16倍〜28倍であり、さらに好ましくは16倍〜25倍である。
前記延伸温度が、100℃以上であれば、延伸性の点で好ましく、190℃以下であれば、溶融破断しない点で好ましい。延伸温度は、より好ましくは100℃〜180℃であり、さらに好ましくは100℃〜170℃である。
ドラフト比は、1.5〜100が好ましい。ドラフト比が100以下であれば、後の延伸工程で十分な延伸性が確保できる。ドラフト比はより好ましくは11〜50であり、さらに好ましくは15〜30である。
引張強度、引張弾性率の測定は、島津製作所社製オートグラフを用いて行った。試験長は20mm、引張速度は20mm/minの条件で測定した。試験回数は5回とし、その平均値を求めた。
得られた繊維を電子顕微鏡用のエポキシ樹脂で包埋し、ミクロトームを用いて約80nmの厚さの切片を切り出して透過型電子顕微鏡で観察し、30,000倍に焼き付けした写真上で50本のフィブリルの直径を計測して平均値を求めた。なお、比較例でフィブリルの本数が少ない場合には、10本のフィブリルの直径を計測して平均値を求めた。
ポリプロピレン樹脂(プライムポリマー社製Y2000GV)とフッ素系ポリマー含有混合紛体(三菱レイヨン社製A−3000)とを表1に示す質量比で混合し、その混合物を2軸混練押出機に導入し、200℃、600rpmで20分間溶融混練してストランドを得た。得られたストランドをペレタイザー用いてペレット状に切断した。得られたペレットを溶融紡糸装置に投入して直径0.8mmのノズルから押出し、紡糸温度とドラフト比は表1に示した通りで紡糸し、未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を熱チューブ中で表1に示した延伸倍率、温度で延伸して、単繊維繊度が7dtexのポリプロピレン系繊維を得た。前記ポリプロピレン系繊維の引張強度は1.01GPa、引張弾性率は12.5GPaだった。
また、フィブリル径は約8nmであった。
実施例で得た未延伸糸を、表1に示した延伸倍率、温度で延伸した以外は、実施例1と同じ条件でポリプロピレン系繊維を得た。得られたポリプロピレン系繊維の引張強度、引張弾性率の結果は表1に示す。
ポリプロピレン樹脂(日本ポリプロ株式会社製FY−4)とフッ素系ポリマー含有混合紛体(三菱レイヨン社製A−3000)とを、ポリプロピレン樹脂とフッ素系ポリマーとが表1に示した質量比になるように混合し、その混合物を2軸混練押出機に導入し、250℃、30rpmで10分間溶融混練して、溶融樹脂とし、連続して直径0.75mmのノズルの吐出孔から前記溶融樹脂を押出して繊維状にし、表1に記載のドラフト比で紡糸し未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を熱風炉中で表1に示した延伸倍率、温度で延伸して、単繊維繊度が85dtexのポリプロピレン系繊維を得た。前記ポリプロピレン系繊維の引張強度は0.88GPa、引張弾性率は12.7GPaだった。
ポリプロピレン樹脂(日本ポリプロ株式会社製FY−4)とフッ素系ポリマー含有混合紛体(三菱レイヨン社製A−3750)と、さらにフッ素系ポリマーとしてクレハ社製PVDF(KF−850)とを表1に示す質量比で混合した以外は、実施例7と同じ条件で製造し、単繊維繊度160dtexのポリプロピレン系繊維を得た。得られたポリプロピレン系繊維の物性は表1に示した通りである。
延伸倍率を表1に記載通りにした以外は、実施例8と同様にし、単繊維繊度136dtexのポリプロピレン系繊維を得た。得られたポリプロピレン系繊維の物性は表1に示した通りである。
比較例1〜3ではポリプロピレン樹脂(日本ポリプロ株式会社製FY−4)のみの溶融混練と押出をおこなった。220℃、100rpmで10分間溶融混練して、連続して直径0.75mmのノズルの吐出孔から押出して未延伸糸を得た。紡糸温度とドラフト比は表1に示した通りである。得られた未延伸糸を100℃の熱風炉中で表1に示した延伸倍率で延伸して、最終的なポリプロピレン繊維を得た。最終的なポリプロピレン繊維の物性は表1に示した通りである。
Claims (4)
- ポリオレフィン系ポリマー100質量部に対してフッ素系ポリマーを0.01質量部〜10質量部を含み、引張強度が0.65GPa〜1.6GPaであり、前記フッ素系ポリマーがフィブリル状であるポリオレフィン系繊維。
- 前記フッ素系ポリマーのフィブリル状のフィブリル径が0.1nm〜50nmである請求項1に記載のポリオレフィン系繊維。
- 引張弾性率が12.2GPa〜20GPaである請求項1又は2に記載のポリオレフィン系繊維。
- 前記フッ素系ポリマーがポリテトラフルオロエチレンであり、前記ポリオレフィン系ポリマーがポリプロピレンを80質量%以上含む請求項1から3のいずれか一項に記載のポリオレフィン系繊維。
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