JPH07243120A

JPH07243120A - 高強度、高弾性率ポリプロピレン繊維、及びその製造方法

Info

Publication number: JPH07243120A
Application number: JP6036097A
Authority: JP
Inventors: Michiharu Uenishi; 理玄上西; Takayuki Hirai; 孝之平井; Jun Kamo; 純加茂
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 1994-03-07
Filing date: 1994-03-07
Publication date: 1995-09-19

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】複合材料のマトリックスとの接着性に優れた
高強度、高弾性率ポリプロピレン繊維を提供する。【構成】繊維表面に平均孔径０．０５〜２μｍ、開孔
率２０〜９０％の多数の微孔１が存在し、５％以上の破
断伸度、０．５ＧＰａ以上の引張り強度及び５ＧＰａ以
上の引張り弾性率、繊維直径１〜５００μｍであり、繊
維重量に対して５０重量％未満のエチレン−酢酸ビニル
共重合体の鹸化物からなる。該繊維２は、メルトフロー
インデックス０．０５〜３０．０、密度０．８９０ｇ／
ｃｍ³以上のアイソタクティクポリプロピレンとエチレ
ン−酢酸ビニル共重合体を混練後、溶融紡糸し、得られ
た未延伸繊維をアニール処理した後、熱延伸時の変形速
度が１分あたり３０％を越える１段以上の熱延伸を総延
伸量で３００％以上に熱延伸するに際して、少なくと
も、混練前、混練後、溶融紡糸後、または延伸後にエチ
レン−酢酸ビニル共重合体の加水分解物で被覆する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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。さらに詳し
くは、マトリックスとの接着性に優れた樹脂複合材料、
セメント複合材料等の複合材料補強用の高強度、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。

【０００２】

【従来の技術】樹脂複合材料、セメント複合材料等の補
強用繊維としては、アラミド繊維、高強力ポリエチレン
繊維等の有機高分子系補強用繊維、ガラス繊維、炭素繊
維、ウィスカー繊維等の無機系補強用繊維がある。この
うち有機高分子系補強用繊維は、無機系補強用繊維に比
べて、低密度であり、複合材料の軽量化が可能である点
において優れている。ポリプロピレン繊維も、ポリエチ
レン繊維と共に汎用素材として知られ、またポリエチレ
ン繊維に比べ耐熱性に優れていることから、高強度、高
弾性率とするならば、有機高分子系補強用繊維として用
い得る繊維である。

【０００３】高強度、高弾性率ポリプロピレン繊維につ
いては、例えば、次に示す（Ｉ），（II）のような製造
方法が提案されている。（Ｉ）ジャーナルアプライドポリマーサイエン
ス（ＪｏｕｒｎａｌＡｐｐｌｉｅｄＰｏｌｙｍｅｒ
Ｓｃｉｅｎｃｅ）Ｖｏｌ．２８、Ｐ．１７９〜１８９
（１９８３）に、ポリプロピレンを、ノズルから溶融押
し出し適切なドラフト比で巻取りながら冷却し高配向結
晶性の未延伸糸とし、この未延伸糸を熱延伸してラメラ
結晶内の分子鎖の折りたたみを解きほぐし分子鎖が繊維
軸方向に伸長された繊維とすることにより、引張り強度
０．７６ＧＰａ（ギガパスカル）及び引張り弾性率１
７．２ＧＰａのポリプロピレン繊維が得られることが報
告されている。

【０００４】（II）ポリマーコミュニケーション
（ＰｏｌｙｍｅｒＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）Ｖ
ｏｌ．２５、Ｐ３９−４２（１９８４）には、超高分子
量のポリプロピレンをデカリンに溶解させ、０．７５〜
１．５重量％のポリマー溶液から溶剤を多量に含むゲル
糸を作製し、このゲル糸を延伸し、繊維軸方向に分子鎖
が伸長された繊維集合体を製造することによって、繊維
軸方向の引張弾性率３６．０ＧＰａ、引張強度１．０３
ＧＰａの性能を得ること報告されている。

【０００５】しかしながら、ポリプロピレン繊維は、複
合材料におけるマトリックスとの接着性が一般に不良で
あり、接着性を改良する方法として代表的なものとして
次の〜が提案されている。ポリプロピレンに石膏針状結晶繊維を混ぜ、溶融紡
糸、延伸し繊維表面に石膏を突き出させる。（特公昭５
７−８７９０号公報）マトリックスとして補強用繊維より低融点のポリマー
を使用し、マトリックスを補強用繊維に熱融着させる。
（特公平４−４１４８号公報）溶媒を用いて紡糸し、紡糸繊維中の溶媒を蒸発させて
繊維表面にボイドを形成し延伸でボイドを引き延ばして
縦長状の溝をつくる。（特開昭６０−１７４６４６号公
報）補強用繊維をエポキシ基或いはカルボン酸基含有ポリ
オレフィンで表面処理する。（特開昭６０−１７４６４
６号公報）補強用繊維表面をプラズマ処理或いはコロナ放電処理
して繊維表面に凹凸をつくる。（特開昭５７−１７７０
３２号、特開昭６０−１４６０７８号、特公昭５３−７
９４号、特公昭５８−５３１４号各公報）

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、これらの方
法では、次のような問題点がある。即ち、では熱延伸
時に糸切れを起こし易い、では接着力が不十分で良好
な機械特性が得られにくい、では残存溶媒により良好
な機械特性が得られにくい、ではマトリックスが限定
される、では強度低下により十分な機械強度が得られ
にくい。本発明の目的は、かかる問題点を解決し、ポリ
プロピレンの溶融紡糸、熱延伸により、複合材料におけ
るマトリックスとの接着性に優れた高強度、高弾性率ポ
リプロピレン繊維を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、繊維表面に平
均孔径０．０５〜２μｍ、開孔率２０〜９０％の多数の
微孔が存在し、５％以上の破断伸度、０．５ＧＰａ以上
の引張り強度及び５ＧＰａ以上の引張り弾性率、繊維直
径１〜５００μｍであり、繊維重量に対して５０重量％
未満のエチレン−酢酸ビニル共重合体の鹸化物からなる
親水性共重合体を含有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を第１の要旨とし、メルトフ
ローインデックス０．０５〜３０．０、密度０．８９０
ｇ／ｃｍ³以上のアイソタクティクポリプロピレンとエ
チレン−酢酸ビニル共重合体を混練後、溶融紡糸し、得
られた未延伸繊維をアニール処理した後、熱延伸時の変
形速度が１分あたり３０％を越える１段以上の熱延伸を
総延伸量で３００％以上に熱延伸するに際して、少なく
とも、混練前、混練後、溶融紡糸後、または延伸後にエ
チレン−酢酸ビニル共重合体を加水分解処理することを
特徴とする上記第１の要旨の高強度、高弾性率ポリプロ
ピレン繊維の製造方法及び、メルトフローインデックス
０．０５〜３０．０、密度０．８９０ｇ／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
た未延伸繊維をアニール処理した後、熱延伸時の変形速
度が１分あたり３０％を越える１段以上の熱延伸を総延
伸量で３００％以上に熱延伸し、次いでエチレン−酢酸
ビニル共重合体の加水分解物で被覆することを特徴とす
る上記第１の要旨の高強度、高弾性率ポリプロピレン繊
維の製造方法を第２の要旨とするものである。

【０００８】本発明のポリプロピレン繊維の形態は、補
強用繊維として適用するのに有効な直径として１〜５０
０μｍ、好ましくは３〜４００μｍの範囲とする以外
は、特に限定はなく、中空部のない中実繊維でもまた前
述したように中空部のある中空繊維であってもよく、ま
た断面形状も円形のみならず円形以外の形状であっても
よい。

【０００９】本発明のポリプロピレン繊維は、その繊維
表面に多数の微孔が存在し、形成されている微孔の平均
孔径は、０．０５〜２μｍである。孔径が０．０５μｍ
未満では、マトリックスとの接着性が不十分であり、２
μｍを超えると、繊維の強度低下を生じる。また、微孔
は、繊維表面において開孔して存在し、開孔した微孔の
アンカー効果によりマトリックスと本発明のポリプロピ
レン繊維とは、強固に接着する。かかる接着性を確保す
るためには、繊維表面での微孔の開孔率、即ち繊維単位
表面積に対する微孔部分の占める総表面積の割合は、２
０〜９０％、好ましくは２５〜８０％である必要があ
る。開孔率が２０％未満では、マトリックスとの接着性
が不十分であり、９０％を超えると、繊維の強度維持が
不十分となる。特に、繊維が中空形状を有する場合に
は、開孔率が７０％以下であることが繊維強度を維持す
る上で好ましい。

【００１０】微孔の形態は、特に限定はないが、繊維軸
方向に伸びた楕円形またはスリット状であることがマト
リックスとの接着性の点で好ましい。

【００１１】本発明の高強度、高弾性率ポリプロピレン
繊維においては、微孔の分布としては、繊維表層領域に
存在しても良く、また、繊維内部に存在しても良い。し
かし、表面から繊維中心へ向かう方向への微孔分布は繊
維の強度と相関があり、繊維の機械的強度を確保する上
から、微孔の分布は、繊維が中空部のない中実繊維であ
る場合は、（ａ）微孔が繊維表面のみに存在する場合
は、微孔が、繊維表面から０．２〜５μｍ、好ましくは
０．２〜２μｍの深さまでの表層領域に存在し、かつ繊
維断面における中心部の微孔の存在しない非多孔質部と
微孔の存在する多孔質部の比が、図１で示すように繊維
半径ｒ₂に対する非多孔質部半径ｒ₁の比で６０〜９９．
９２％の範囲に分布して存在することが繊維強度を保持
する上で好ましい、（ｂ）微孔が繊維内部まで存在する
場合は、繊維断面積に対する微孔総断面積の比が２５〜
６０％の範囲であることが繊維強度を保持する上で好ま
しい。

【００１２】繊維が中空繊維である場合は、微孔は、図
２で示すように繊維半径ｒ₂の２０〜７０％、好ましく
は３０〜５０％に相当する繊維膜厚さ（繊維半径ｒ₂−
中空部半径ｒ₃）を有する繊維の表面から０．２〜５μ
ｍ、好ましくは０．２〜２μｍの深さまでの表層領域
に、繊維断面における膜状繊維断面積に対する微孔総断
面積の比で２５〜６０％の範囲で分布して存在すること
により繊維の機械的強度が確保される。

【００１３】本発明のポリプロピレン繊維は、５％以
上、好ましくは１０％以上の破断伸度、０．５ＧＰａ以
上、好ましくは１．５ＧＰａ以上の引張り強度及び５Ｇ
Ｐａ以上、好ましくは１５ＧＰａの引張り弾性率を有
し、補強用繊維として有用でかつ有効な機械的特性を有
する。

【００１４】さらに、本発明においては、繊維重量に対
して５０重量％未満のエチレン−酢酸ビニル共重合体の
鹸化物からなる親水性共重合体を含有することにより、
繊維の親水性または極性度が向上し、マトリックスとの
接着性が向上する。エチレン−酢酸ビニル共重合体の鹸
化物からなる親水性共重合体は繊維表面（図３，図５）
あるいは繊維全体（図４）に存在しても良いが、少なく
とも繊維表面に存在することにより、繊維表面のマトリ
クウスに対する濡れ性を向上させ、マトリックスとの化
学的相互作用を増加させ、マトリックスとの接着性を向
上させることができる。

【００１５】本発明で云う親水性共重合体とは、少なく
とも一部が酢酸ビニル重合体の加水分解により、ポリビ
ニルアルコール成分となり、親水性の官能基（ヒドロオ
キシル基）を有した共重合体のことである。この官能基
とマトリックスが、化学反応（例えば親水性官能基とエ
ポキシ樹脂との反応、親水性官能基と加水分解性珪素化
合物との反応など）により共有結合を生じさせる場合や
マトリックスと繊維界面での水素結合が生じさせる場合
は、特に優れた接着性の向上が図れる。

【００１６】エチレン−酢酸ビニル共重合体の鹸化物か
らなる親水性共重合体が繊維重量に対して５０重量％を
越えて含まれる場合、繊維に微孔が開孔しにくくなり、
マトリックスとのアンカー効果が低下しやすくなった
り、繊維強度が低下したりする。したがって、親水性共
重合体の含有量は５０重量％以下である必要がある。さ
らに好ましい親水性共重合体とポリプロピレンの重量組
成比は１／９９〜５０／５０であり、親水性共重合体が
１％未満では親水性または極性度の発現が不充分で、マ
トリックスとの接着性が低下しやすくなる。

【００１７】本発明の親水性共重合体のエチレン含有量
は特に限定されないが、エチレン，ビニルアルコール，
および酢酸ビニルを主成分とし、好ましい組成比はエチ
レンが１０〜９０モル％で、ビニルアルコール、あるい
は酢酸ビニルが１０〜９０モル％である。ポリプロピレ
ンとの相溶性の点から、ランダム共重合体が好ましく、
又、この三成分以外にも、多孔質繊維の親水性を阻害し
ない範囲で、他の成分を共重合してもさしつかえない。

【００１８】以上のように、本発明では、微孔の存在に
よるアンカー効果によるマトリックス／繊維界面での接
着性の向上とともに、このエチレン−酢酸ビニル共重合
体の鹸化物からなる親水性共重合体が存在による繊維／
マトリックスの化学的な相互作用の向上により、繊維と
マトリックスの接着性を向上させる。

【００１９】本発明のポリプロピレン繊維を製造する方
法を以下に説明する。エチレン−酢酸ビニル共重合体の
鹸化物からなる親水性共重合体をポリプロピレン繊維に
含有させる方法としては、大きく分けて次の２通りの方
法がある。（ｉ）第１の方法は、エチレン−酢酸ビニル共重合体を
ポリプロピレンペレットに混ぜ、混練、紡糸後、または
延伸後に、該エチレン−酢酸ビニル共重合体を加水分解
して使用する方法であり、また、混練前にあらかじめエ
チレン−酢酸ビニル共重合体を加水分解して使用する方
法もある。（ii）第２の方法は、ポリプロピレン繊維を作製後、エ
チレン−酢酸ビニル共重合体の鹸化物からなる親水性共
重合体をコーティングする方法である。

【００２０】まず、第１の方法について説明する。ポリ
プロピレン繊維を製造するに用いるアイソタクティクポ
リプロピレンは、そのメルトフローインデックス（ＭＩ
値）が０．０５〜３０の範囲にある必要がある。ＭＩ値
が０．０５未満であると、溶融粘度が高すぎて繊維を得
る際に安定して紡糸することが困難であり、３０を超え
ると、溶融粘度が低く冷却不足を生じ、安定な紡糸が困
難である。なお、ＭＩ値は、ＪＩＳＫ７２１０に準じ
温度１９０℃でのノズル通過量（単位ｇ／１０ｍｉｎ、
荷重２．１６９Ｋｇ）をもって表す。

【００２１】また、アイソタクティクポリプロピレン
は、タクティシティが９６％以上であることが好まし
い。なお、タクティシティは、ｎ−ヘプタン不溶分につ
いてマクロモリキュール（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅ
ｓ）Ｖｏｌ．６，Ｐ．９２５（１９７３）及び同Ｖｏ
ｌ．８、Ｐ．６８７（１９７５）の記載の方法に準じて
測定した値である。

【００２２】タクティシティが９６％よりも小さいポリ
マーを用いた場合、延伸後の繊維の表面には微孔が形成
されない。一般にタクティシティが高いほど、結晶化度
が大きくなり、タクティシティ９６％以上は、結晶化度
では５０％以上に対応する。ポリマーハンドブック
（ＰｏｌｙｍｅｒＨａｎｄｂｏｏｋ）ウイリィ、ニュ
ーヨーク、１９７５、Ｐ．Ｖ−２３による結晶部密度
０．９３６ｇ／ｃｍ3、非晶部密度０．８５０ｇ／ｃｍ³
を用いると、結晶化度５０％以上は、平均密度０．８９
０ｇ／ｃｍ³に対応する。本発明でのポリプロピレンの
密度とは、この平均密度を示し、０．８９０ｇ／ｃｍ³
以上であることが必要である。

【００２３】本発明においては、上記特定のポリプロピ
レンとエチレン−酢酸ビニル共重合体（またはポリプロ
ピレンとエチレン−酢酸ビニル共重合体の鹸化物からな
る親水性共重合体）を混練（溶融混練）した後、繊維製
造用のノズルを用いて溶融紡糸し、高配向結晶性の未延
伸繊維を用意する。中空繊維の場合は、二重管構造を有
するノズルを用いることが偏肉が少ない繊維を得る上で
望ましいが、弧状スリット組合せ構造等のノズルを用い
てもよい。二重管構造のノズルにおいては、繊維中空部
へ中空状態を保持するために供給する気体は、自然吸気
であっても、また強制吸気であってもよい。

【００２４】紡糸においては、紡糸温度は、本発明の繊
維を製造するポリマー（すなわち、プロピレン，エチレ
ン−酢酸ビニル共重合体またはエチレン−酢酸ビニル共
重合体の鹸化物等の親水性共重合体）の融点の内、最も
高い融点より３０℃から８０℃高い温度に設定するのが
望ましい。この温度範囲より低温で紡糸した場合は、ポ
リマーの溶融が不完全となりメルトフラクチャーが起こ
り易く、延伸工程での安定性が低下し、またこの温度範
囲より高温で紡糸した場合は、延伸での微孔の形成が困
難である。

【００２５】ノズルより吐出されたポリマーは、紡糸ド
ラフト比２００〜５０００で引き取り、未延伸繊維とさ
れる。引き取りの際、紡糸ドラフト比が２００未満で
は、高配向の未延伸繊維が得られず、延伸しても微孔の
形成は困難であり、紡糸ドラフト比が５０００を超える
と、３００％以上の総延伸量を得ることが可能な未延伸
繊維が得られない。

【００２６】得られた未延伸繊維は、ラメラ結晶の結晶
面が繊維軸に垂直であり、ラメラ結晶が高度に配向積層
した構造の繊維となる。このラメラ構造の配向積層構造
をより完全なものとするためには、未延伸繊維を１２０
〜１６０℃、好ましくは１４０〜１５５℃で３分以上の
アニール処理ともいわれる熱処理を施すことが有効な手
段である。

【００２７】本発明においては、前述のように用意され
た未延伸繊維を次のいずれかの方法で延伸することがで
きる。（イ）冷延伸を行い、引き続き熱延伸を行う。（ロ）冷延伸を行うことなく、熱延伸のみを行う。（イ）の方法における冷延伸では、結晶構造を破壊しミ
クロクレーズを発生させる。結晶ラメラ中の分子鎖の熱
振動による結晶緩和を起こさせることなく、ミクロクレ
ーズを発生させるためには、冷延伸における温度は、４
０℃以下とすることが望ましい。冷延伸は、延伸量で１
〜１００％に延伸することが好ましい。かかる冷延伸を
行った後、熱延伸を行う。熱延伸は、１２０〜１６０℃
で行うことが望ましく、熱延伸における温度が１２０℃
未満では、孔径が０．０５μｍ未満となり、かつ開孔率
が２０％未満となり、目的とする微孔が形成されず、１
６０℃を超えると、繊維が透明化し、望ましい微孔の形
成が困難となる。熱延伸は、１段のみで行っても２段以
上の多段で行ってもよいが、総ての段でそれぞれ変形速
度が１分あたり３０％を超える、好ましくは３５％を超
えるように設定する。変形速度が１分あたり３０％以下
では、繊維表面から５μｍを超える深い領域まで開孔し
繊維の強度低下が生ずる。

【００２８】（ロ）の方法においては、熱延伸は、
（イ）の方法におけると同様、熱延伸温度１２０〜１６
０℃で行うことが望ましく、２段以上の多段で行うが、
各段でそれぞれ変形速度が１分あたり３０％を超えるよ
うに設定し、好ましくは、１段目は、変形速度が１分あ
たり３０％を超え、２段目以降は、変形速度が１分あた
り３５％を超えるよう設定する。なお、本発明における
熱延伸時の変形速度とは、延伸区間における延伸量
（％）を繊維が延伸区間を通過する時間で除して求めた
値である。

【００２９】本発明においては、総延伸量は、冷延伸を
行う場合を含め、３００％以上、好ましくは５００％以
上とすることが微孔の形成上必要である。しかしなが
ら、総延伸量の増大に伴い破断伸度が低下することか
ら、破断伸度を５％以上となすためには、総延伸量の上
限は、約１０００％である。

【００３０】熱延伸された繊維は、ほぼ形態の安定性が
確保されたものであり、必ずしも多数の微孔の存在構造
の固定を目的とする熱セットを必要とはしないが、必要
に応じて、熱延伸温度と同じ温度領域で、応力緊張下で
定長若しくは収縮させつつ熱セットを行う。

【００３１】本発明においては、エチレン−酢酸ビニル
共重合体を加水分解処理するが、この処理は、酸、アル
カリ、アンモニア水溶液中等で行うことができる。アル
カリ水溶液としては、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化
カリウム水溶液などの強塩基性水溶液が望ましいが、炭
酸水素ナトリウム水溶液などの弱塩基性水溶液も使用で
きる。溶質の濃度は、処理温度によっても異なるが、
０．１重量％〜３０重量％、好ましくは５重量％〜２０
重量％が良い。処理温度は、０℃〜１００℃、好ましく
は２５℃〜８０℃の範囲内で適宜設定すれば良い。処理
時間は、鹸化度にもよるが、１分間〜１００時間、好ま
しくは１５分間〜２時間の範囲内で適宜設定すれば良
い。

【００３２】次に、エチレン−酢酸ビニル共重合体の鹸
化物からなる親水性共重合体をポリプロピレン繊維に含
有させる第２の方法（すなわち、（ii）ポリプロピレン
繊維を作製後、エチレン−酢酸ビニル共重合体の鹸化物
からなる親水性共重合体をコーティングする方法）につ
いて説明する。

【００３３】上記特定のポリプロピレンからなる繊維を
第１の方法と同様な方法で、作製する。このようにして
得られた特定のポリプロピレン繊維に、エチレン−酢酸
ビニル共重合体の鹸化物からなる親水性共重合体をコー
ティングする。

【００３４】上記鹸化物からなる親水性共重合体を、水
／アルコール混合溶媒（例えば水／エチルアルコール、
水／メチルアルコール、水／イソプロピルアルコールな
ど）中に溶解させ、溶解液を作製する。この溶解液中に
延伸繊維を浸漬し、取り出した後、乾燥を行い、繊維表
面に上記鹸化物からなる親水性共重合体の被膜を形成す
る（図５参照）。被膜の厚みが厚すぎるとあらかじめ形
成した微孔が、被膜によっておおいかくされてしまいや
すくアンカー効果が十分に発現されない。被膜の厚みが
薄すぎるとマトリックスとの十分な接着補強効果が得ら
れにくい。被膜の厚さとしては、０．０５〜５μｍの範
囲がよい。被膜厚みを上記の範囲とするように溶液濃
度、温度、浸漬時間、乾燥条件を設定する。代表的な条
件としては溶媒として水／エチルアルコール＝６０重量
％／４０重量％を用い、溶液濃度０．５〜１．５重量
％、浸漬時間３０分〜１時間、溶液温度６０℃〜８０
℃、乾燥条件６０℃、３０分〜１時間が挙げられる。

【００３５】このようにして、樹脂複合材料、セメント
複合材料に用いられる本発明の目的とする、マトリック
スとの接着性が良好な複合材料補強用の高強度、高弾性
率ポリプロピレン繊維が得られる。

【００３６】なお、本発明でいう繊維の強度、弾性率は
引張試験後の繊維断面積当たりについて求めた値であ
る。特に繊維形態が中空状である場合は、繊維断面積の
うち中空部の面積を除いた面積を繊維断面積とした。繊
維断面の膜面積を繊維断面積とした。引張試験は、東洋
ボールドウイン社製テンシロンＵＴＭ−４−１００を用
い、ＪＩＳＬ−１０９６に記載の方法に従って試料長
２０ｍｍの試料を引張速度２０ｍｍ／ｍｉｎで行った。

【００３７】また、本発明でいう開孔率とは繊維単位表
面積に対する微孔部分の表面積の割合を持って表す。

【００３８】さらに、本発明でいう微孔の孔径は水銀圧
入法で測定した値である。測定にはＣＡＲＬＯＥＲＢＡ
社（イタリア）製ＰＯＲＯＳＩＭＥＴＥＲ−２００を用
いた。

【００３９】なお、以下に示す実施例で用いる染め試薬
は、和光純薬（株）製ぬれ指数標準液Ｎｏ．５４であ
り、本薬剤が浸透するものほど、極性度の高いものであ
ることが分かる。

【００４０】

【実施例】以下実施例により本発明を具体的に詳細に説
明する。（実施例１）タクティシティ９８．８％ＭＩ値が８のア
イソタクティックポリプロピレンとエチレン含量４４モ
ル％ＭＩ値が１２のエチレン−酢酸ビニル共重合体を１
０重量部／９０重量部の比率で２３０℃で混練し、５ｍ
ｍφの紡糸ノズルを装着したプランジャー型押し出し機
により２３０℃の樹脂温度で押し出した。この押し出さ
れた溶融物を１００ｃｍのエアーギャップ下、２５℃の
空気中でドラフト比２００でボビンに巻き取り原糸とし
た。この原糸を１４５℃の加熱空気中で８時間熱処理し
た。つづいて室温で初期長さに対して４０％冷延伸した
後１４０℃に加熱した５個の加熱ボックス中で熱延伸時
の各段の変形速度を毎分５０％とし、５段の多段延伸に
より総延伸倍率が３００％になるまで延伸した。続いて
１５０℃に加熱した加熱ボックス中で定長で１分間熱セ
ットを行った。この繊維を８０℃５重量％水酸化ナトリ
ウム水溶液中で１５分間加水分解処理した。この後４０
℃で２４ｈｒ乾燥した。得られた繊維は、直径が４１μ
ｍであり、水銀圧入法で測定した平均孔径は０．５μｍ
であり、最小孔径は０．３μｍ、最大孔径は０．７μｍ
であった。開孔率は４０％であり、繊維断面の電子顕微
鏡写真観察を行うと繊維表面から１．０μｍの深さまで
に微孔が分布していた。この繊維の断面を染め試薬で染
めてみると繊維表面から０．５μｍの深さまで青く染料
によって染色された。この事実から得られた繊維表面に
は、鹸化物からなる親水性共重合体が形成されているこ
とを確認した。この繊維の引張強度は０．７ＧＰａ、引
張弾性率は６ＧＰａであり、破断伸度は１０％であっ
た。

【００４１】（実施例２）実施例１の未延伸繊維をアニ
ール処理した後、室温で初期長さに対して４０％冷延伸
した以外は、同一の工程条件によって繊維を得た。得ら
れた繊維は直径が４５μｍであり、水銀圧入法で測定し
た平均孔径は０．４μｍであり、開孔率は４５％であっ
た。繊維表面から１．５μｍの深さまでに微孔が分布
し、実施例１と同一の染め試薬（５４ｄｙｎ／ｃｍ）で
染色試験を行うと３．０μｍの深さまで青く染料によっ
て染まった。この事実から得られた繊維表面から３．０
μｍの深さの領域にエチレン−酢酸ビニル共重合体の鹸
化物からなる親水性共重合体が存在することを確認し
た。微孔断面積総和／繊維断面積の値は０．４５であっ
た。この繊維の引張強度は０．８ＧＰａ、引張弾性率は
６ＧＰａであり、破断伸度は１０％であった。

【００４２】（実施例３）実施例１でプランジャ型押し
出し機により押し出した溶融物を１００ｃｍのエアーギ
ャップ下、２５℃の空気中でドラフト比１５０でボビン
に巻き取った。この繊維を８０℃１０重量％水酸化カリ
ウム水溶液中で１０分間加水分解処理した。この後４０
℃で４８ｈｒ乾燥した。得られた繊維を室温で初期長さ
に対して４０％冷延伸した後、１４０℃に加熱した５個
の加熱ボックス中で熱延伸時の各段の変形速度を毎分５
０％とし、５段の多段延伸により総延伸倍率が２５０％
になるまで延伸した。得られた繊維断面の電子顕微鏡観
察では、繊維表面から１．５μｍの深さまでに微孔が分
布していた。この繊維の断面を染め試薬で染めてみると
繊維表面から０．９μｍの深さまで青く染料に染まっ
た。この事実から得られた繊維表面には鹸化物からなる
親水性共重合体が形成されていることを確認した。この
繊維の引張強度は０．８ＧＰａ、引張弾性率は７ＧＰａ
であり、破断伸度は１０％であった。

【００４３】（実施例４）実施例３で加水分解処理した
繊維を、冷延伸せず、１４０℃に加熱した５個の加熱ボ
ックス中で各段の変形速度を毎分３５％とし、５段の多
段延伸により総延伸倍率が２２０％になるまで延伸し
た。得られた繊維断面の電子顕微鏡写真観察では繊維表
面から１．２μｍの深さまでに微孔が分布していた。こ
の繊維の断面を染め試薬で染めてみると繊維表面から
０．８μｍの深さまで青く染料に染まった。この事実か
ら得られた繊維表面には鹸化物からなる親水性共重合体
が形成されており、最小孔径は０．８μｍ、最大孔径は
１．０μｍ、平均孔径は０．９μｍであった。開孔率は
４０％であった。この繊維の引張強度は０．６ＧＰａ、
引張弾性率は６ＧＰａであり、破断伸度は１２％であっ
た。

【００４４】（実施例５）実施例３で加水分解処理した
繊維を室温で初期長さに対して４０％冷延伸した後、１
４０℃に加熱した１１個の加熱ボックス中で熱延伸時の
各段の変形速度を毎分３２％とし、１１段の多段延伸に
より総延伸倍率が３００％になるまで延伸した。得られ
た繊維は直径が４５μｍであり、水銀圧入法で測定した
平均孔径は０．４μｍであり、繊維表面の開孔率は４０
％であり、繊維断面の全体にわたって微孔が分布してい
た。繊維断面を染め試薬で染めてみると繊維表面から２
μｍの深さまで青く染料に染まった。この事実より繊維
表面には鹸化物からなる親水性共重合体が形成されてい
た。この繊維の引張強度は０．８ＧＰａ、引張弾性率は
６ＧＰａであり、破断伸度は１０％であった。

【００４５】（実施例６）タクティシティ９８．８％Ｍ
Ｉ値が８のアイソタクティックポリプロピレンを５ｍｍ
φの紡糸ノズルを装着したプランジャー型押し出し機に
より２３０℃の樹脂温度で押し出した。この押し出され
た溶融物を１００ｃｍのエアーギャップ下、２５℃の空
気中でドラフト比２００でボビンに巻き取り原糸とし
た。この原糸を１４５℃の加熱空気中で８時間熱処理し
た。つづいて室温で初期長さに対して４０％冷延伸した
後、１４０℃に加熱した５個の加熱ボックス中で熱延伸
時の各段の変形速度を毎分５０％とし、５段の多段延伸
により総延伸倍率が３００％になるまで延伸した。続い
て１５０℃に加熱した加熱ボックス中で定長で１分間熱
セットを行い、連続的に多孔質中実繊維を作製した。得
られた繊維は直径が４１μｍであり、水銀圧入法で測定
した平均孔径は０．５μｍであり、最小孔径は０．６μ
ｍ、最大孔径は０．７μｍであった。開孔率は４０％で
あり繊維断面の電子顕微鏡写真観察を行うと繊維表面か
ら１．５μｍの深さまでに微孔が分布していた。この繊
維の引張強度は０．７ＧＰａ、引張弾性率は６ＧＰａで
あり、破断伸度は１０％であった。この繊維をエチレン
−酢酸ビニル共重合体の鹸化物からなる親水性共重合体
〔エチレン含有量３２モル％のエチレンビニルアルコー
ル共重合体〕１．０重量％をエチルアルコール／水＝６
０重量％／４０重量％の混合溶媒に溶解させた溶解液
（７０℃）に１時間浸した後、５０℃の乾燥オーブン中
で２４ｈｒ乾燥させた。乾燥後の繊維は直径が４２μｍ
であり、水銀圧入法で測定した平均孔径は０．３μｍで
あり、最小孔径は０．２μｍ、最大孔径は０．４μｍで
あった。繊維断面を染め試薬で染色すると表面から０．
４μｍの部分が染料によって青く染色していた。この事
実より鹸化物からなる親水性共重合体は約０．４μｍの
厚みで繊維にコーティングされていた。この繊維の引張
強度は０．８ＧＰａ、引張弾性率は７ＧＰａであり、破
断伸度は１１％であった。

【００４６】

【発明の効果】本発明のポリプロピレン繊維は、多数の
微孔が存在し、本来の低比重に加え多孔質であることか
ら、軽量でありながら、高強度、高弾性率を有する繊維
であり、樹脂複合材料、セメント複合材料等の複合材料
の樹脂、セメント等の広範囲の補強用繊維として極めて
有用なるものであり、また高い破断伸度を有することか
ら複合材料への瞬間的衝撃に対しても繊維の損傷が少な
く、補強用繊維としての機能維持性が高いものである。
しかも、繊維表面に開孔した多数の微孔によるマトリッ
クスとのアンカー効果と親水性共重合体を含有している
ことによるマトリックスとの化学的相互作用の向上によ
り、マトリックスとの接着性に優れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のポリプロピレン繊維（中実繊維）の一
例を示す孔分布模式断面図である。

【図２】本発明のポリプロピレン繊維（中空繊維）の一
例を示す孔分布模式断面図である。

【図３】本発明のポリプロピレン繊維の一例を示すエチ
レン−酢酸ビニル共重合体の鹸化物からなる親水性共重
合体の分布模式断面図である。

【図４】本発明のポリプロピレン繊維の他の一例を示す
エチレン−酢酸ビニル共重合体の鹸化物からなる親水性
共重合体の分布模式断面図である。

【図５】本発明のポリプロピレン繊維（親水性共重合体
をコーティング）の他の一例を示すエチレン−酢酸ビニ
ル共重合体の鹸化物からなる親水性共重合体の分布模式
断面図である。

【符号の説明】

ｒ₁ 非多孔質部分半径ｒ₂ 繊維半径ｒ₃ 中空部分半径１微孔２ポリプロピレン繊維部分３エチレン−酢酸ビニル共重合体の鹸化物からなる
親水性共重合体４エチレン−酢酸ビニル共重合体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維表面に平均孔径０．０５〜２μｍ、
開孔率２０〜９０％の多数の微孔が存在し、５％以上の
破断伸度、０．５ＧＰａ以上の引張り強度及び５ＧＰａ
以上の引張り弾性率、繊維直径１〜５００μｍであり、
繊維重量に対して５０重量％未満のエチレン−酢酸ビニ
ル共重合体の鹸化物からなる親水性共重合体を含有する
ことを特徴とする高強度、高弾性率ポリプロピレン繊
維。
【請求項２】繊維表面にエチレン−酢酸ビニル共重合
体の鹸化物からなる親水性共重合体層が存在する請求項
１記載の高強度、高弾性率ポリプロピレン繊維。
【請求項３】メルトフローインデックス０．０５〜３
０．０、密度０．８９０ｇ／ｃｍ³以上のアイソタクテ
ィクポリプロピレンとエチレン−酢酸ビニル共重合体を
混練後、溶融紡糸し、得られた未延伸繊維をアニール処
理した後、熱延伸時の変形速度が１分あたり３０％を越
える１段以上の熱延伸を総延伸量で３００％以上に熱延
伸するに際して、少なくとも、混練前、混練後、溶融紡
糸後、または延伸後にエチレン−酢酸ビニル共重合体を
加水分解処理することを特徴とする請求項１記載の高強
度、高弾性率ポリプロピレン繊維の製造方法。
【請求項４】メルトフローインデックス０．０５〜３
０．０、密度０．８９０ｇ／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
をアニール処理した後、熱延伸時の変形速度が１分あた
り３０％を越える１段以上の熱延伸を総延伸量で３００
％以上に熱延伸し、次いでエチレン−酢酸ビニル共重合
体の加水分解物で被覆することを特徴とする請求項１記
載の高強度、高弾性率ポリプロピレン繊維の製造方法。
【請求項５】アニール処理した後、冷延伸し、その後
熱延伸する請求項３、または４記載の高強度、高弾性率
ポリプロピレン繊維の製造方法。