JPH10183421A - ポリプロピレン繊維の製造方法 - Google Patents

ポリプロピレン繊維の製造方法

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JPH10183421A
JPH10183421A JP34394196A JP34394196A JPH10183421A JP H10183421 A JPH10183421 A JP H10183421A JP 34394196 A JP34394196 A JP 34394196A JP 34394196 A JP34394196 A JP 34394196A JP H10183421 A JPH10183421 A JP H10183421A
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polypropylene
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fiber
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polypropylene fiber
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Katsuhiro Ikeda
克博 池田
Seiji Fujii
征二 藤井
Yasunobu Nakamura
安伸 中村
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Tokuyama Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】8g/d以上の強度をもつポリプロピレン繊維
を、安定して且つケバ立ち等の問題もなく容易に得るこ
とが可能なポリプロピレン繊維の製造方法を提供する。 【解決手段】メルトフローレイト(MFR)が10〜5
0g/10分、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ
ーで測定した重量平均分子量(Mw)と数平均分子量
(Mn)との比Mw/Mnが5以下のポリプロピレンを
溶融紡糸して結晶化度30〜50%、C軸配向係数0.
3〜0.6の未延伸糸を得、該未延伸糸を3〜6倍に延
伸する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、カーペット原糸、
ロープ、不織布等に好適に使用される高強度のポリプロ
ピレン繊維の新規な製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリプロピレン繊維は、ポリプロピレン
を溶融紡糸後、延伸工程を経て製造されるが、得られる
繊維の物性は、用いるポリプロピレンの分子量、分子量
分布の影響を大きく受ける。高強度を発現させるには、
分子量の大きな、即ち、MFRの小さなポリプロピレン
を用いることが考えられるが、分子量が大きくなると紡
糸性が低下し成形時の紡糸切れの原因となり安定生産が
望めない。一方、分子量の小さな、即ち、MFRの大き
なポリプロピレンを用いると紡糸性は向上するものの破
断強度が小さくなり、紡糸性と強度を両立させることは
事実上極めて困難である。
【0003】一方、ポリプロピレン繊維の物性は、繊維
の分子配向の状態に大きく影響されるため、延伸工程に
おいて高倍率延伸を行ない強度を向上させることは広く
知られている。
【0004】例えば、特開平6−313207、特開平
7−118915、特開平8−81953では、未延伸
糸を8倍以上の高倍率に延伸することにより、8g/d
以上の強度が達成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、6倍を
こえる高倍率延伸で未延伸糸を延伸して得られる繊維は
その表面にケバ立ち、白化等が生じやすくなるととも
に、甚だしい場合は、繊維の破断が発生し、安定した生
産は事実上不可能となる場合がある。
【0006】そのため、従来の技術においては、高強度
の繊維を得るための手段として、いかにして高倍率延伸
を可能にするかが開発の中心になっている。
【0007】本発明は、6倍以下の低倍率延伸でも、か
かる従来技術の有する欠点を解消した高強度のポリプロ
ピレン繊維を安定して生産することのできる技術を提供
することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
に対して、特定の特性を有するポリプロピレンを使用す
ることにより、良好な紡糸性を得るとともに、該ポリプ
ロピレンを特定の条件で紡糸して未延伸糸を得、これを
延伸することにより、低倍率で延伸した場合でも、極め
て高い強度を示すポリプロピレン繊維が得られることを
見い出し、本発明を完成するに至った。
【0009】即ち、本発明は、メルトフローレイト(M
FR)が10〜50g/10分、ゲルパーミエーション
クロマトグラフィーで測定した重量平均分子量(Mw)
と数平均分子量(Mn)との比Mw/Mnが5以下のポ
リプロピレンを溶融紡糸して結晶化度30〜50%、C
軸配向係数0.3〜0.6の未延伸糸を得、該未延伸糸
を延伸することを特徴とするポリプロピレン繊維の製造
方法である。
【0010】本発明において、ポリプロピレンは、プロ
ピレンの単独重合体の他、エチレン、ブテン、ヘキセン
等のプロピレン以外のα−オレフィンを本発明の効果を
著しく低下させない範囲、通常5モル%以下、特に、2
モル%以下で含有するプロピレン−αオレフィン共重合
体が使用される。また、上記ポリプロピレンの2種類以
上のポリプロピレンを混合して使用してもよく、必要に
よりポリエチレンなどの他の樹脂を少量添加してもよ
い。
【0011】上記ポリプロピレンのMFRは10〜50
g/10分であり、好ましくは15〜40g/10分で
ある。MFRが10g/10分未満では溶融紡糸時に糸
切れが発生しやすくなるとともに延伸性も低下する。一
方、MFRが50g/10分をこえると紡糸性は向上す
るものの得られる繊維の破断強度が低下する。
【0012】また、本発明において、ポリプロピレンの
Mw/Mn(分子量分布)は5以下であり、好ましくは
4以下である。分子量分布とは、ゲルパーミエイション
クロマトグラフィーにより測定されるもので重量平均分
子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/M
n)である。
【0013】上記分子量分布が5をこえる場合、本発明
の目的である高強度の繊維は得られない。上記ポリプロ
ピレンの分子量分布は、当該樹脂の製造時の触媒成分や
重合条件により調整できるが、ポリプロピレンを有機過
酸化物等の分解剤の存在下に熱処理して調整することも
できる。好適に用いることのできる有機過酸化物として
は、2.5−ジメチル−2.5−ジ(ターシャリーブチ
ルパーオキシ)ヘキサン、ジクミルパーオキサイド、
1,3−ビス−(ターシャリブチルパーオキシイソプロ
ピル)ベンゼンベン、ゾイルパーオキサイド等が挙げら
れる。
【0014】本発明で使用される上記ポリプロピレンに
は、酸化防止剤、滑剤、核剤、光安定剤、紫外線吸収
剤、無機充填剤、顔料等を必要に応じて添加してもよ
い。
【0015】本発明に係わるポリプロピレン樹脂は、押
出機により溶融され、ノズルから吐出されてフイラメン
トに成形される。上記押出温度はポリプロピレン樹脂が
劣化せずフイラメントの集合体が成形加工できる範囲で
あればよい。通常は200〜300℃であり、210〜
290℃が好ましい。ノズルから吐出されたフイラメン
トは、一般に、冷却ダクトで冷却固化された後、オイリ
ングローラーにより油剤が付与され、ロールにより巻き
取られポリプロピレン未延伸糸が得られる。
【0016】本発明において、上記ポリプロピレンの未
延伸糸の結晶化度が、30〜50%と成るように紡糸条
件を設定することが重要である。即ち、未延伸糸の結晶
化度が30%未満では延伸性は良好であるが所望の破断
強度が得られない。一方、50%をこえると延伸性が低
下するとともにポリプロピレン繊維が白化しやすくな
る。
【0017】また、本発明においては、未延伸糸のC軸
配向係数が0.3〜0.6に調整されることが重要であ
る。即ち、C軸配向係数が0.3未満では延伸性は向上
するが所望の破断強度は得られない。0.6をこえると
延伸性が低下し、繊維の白化やケバが発生し易くなる。
【0018】ここで、結晶化度、C軸配向係数は次の方
法で測定された値である。
【0019】結晶化度とは、X線回折法によって求めら
れる繊維試料中の結晶の割合を表す指標である。詳しく
は、X線による回折強度を測定し、得られた回折強度曲
線を非晶質ピークと結晶質ピークにピーク分離を行な
い、それぞれの回折ピークの積分強度(ピーク面積)か
ら下記式で求められる。
【0020】結晶化度=(結晶質ピークの積分強度/全
積分強度)×100(%) C軸配向係数とは、X線回折法によって求められるポリ
プロピレン結晶C軸(分子鎖軸)の繊維試料の長手方向
(MD)への軸配向の程度を定量的に表す値であり、ポ
リプロピレン結晶の(110)及び(040)面の配向
分布曲線から、Z、W、Wilchinsky[”Ad
vances in X−Ray Analysis”
Vol.6 Plenum Press,New Y
ork(1963),P.231]により求められる。
【0021】ここで、X線回折は、日本電子社製のX線
回折装置JDX−3500を用いて、次の条件で行なっ
た。
【0022】ターゲット:銅(Cu−Kα線) 管電圧一管電流:40KV−400mA X線入射法:垂直ビーム透過法 単色化:グラファイトモノクロメーター 検出器:シンチレーションカウンター 結晶化度の場合、発散スリットは0.2mm、受光スリ
ットは0.4mm、C軸配向係数では1mmφのユリメ
ーター、受光スリットは2mmφピンホールで測定し
た。
【0023】ポリプロピレン未延伸糸の結晶化度、C軸
配向係数を前記範囲に調整する方法は、特に制限されな
い。一般に、これらの物性はドラフト比に大きく依存す
るため、かかるドラフト比を制御することにより、未延
伸糸の結晶化度、C軸配向係数を前記範囲に調整するこ
とが好ましい。一般に、ドラフト比が大きくなると、未
延伸糸の結晶化度、C軸配向係数は大きくなり、また、
ドラフト比が小さくなると未延伸糸の結晶化度、C軸配
向係数は小さくなる。
【0024】本発明において、未延伸糸の結晶化度、C
軸配向係数を前記範囲に調整するには、ドラフト比は3
00〜1500、好ましくは、500〜1000が推奨
される。
【0025】次に、ポリプロピレン未延伸糸は、延伸工
程にかけられ高強度化される。この際、冷却された未延
伸糸を直ちに延伸工程にかける場合と、一旦ボビンに巻
き取った後に別の工程で延伸を行なう場合があるが、本
発明ではどちらの方法も適用することが可能である。
【0026】本発明の方法は、上記未延伸糸を使用する
ことにより、延伸倍率が低くとも十分高強度の繊維を得
ることが可能であり、繊維の白化やケバ立ちを発生する
ことなく、高強度のポリプロピレン繊維を得ることが可
能である。一般には、該延伸倍率は2.5〜6倍、特に
3〜6倍が好ましい。即ち、2.5倍未満では、十分な
強度が得られない。一方、6倍をこえると繊維の白化や
ケバが発生しやすくなり、甚だしい場合は破断が発生す
る。
【0027】本発明において、上記延伸方法は、公知の
延伸機を使用する方法が特に制限なく採用される。ま
た、繊維を製造後に公知の表面処理を施すことも特に制
限なく実施される。
【0028】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。
【0029】実施例1 MFRが30g/10分、Mw/Mnが3.5のポリプ
ロピレンを、40φ押出機を用いて押出温度250℃の
条件で、0.7φ、198孔からなる紡糸ノズルより8
0g/分の吐出量で押し出した。押し出されたフイラメ
ントを長さ1000mmの冷却筒で冷却後、オイリング
ローラーで油剤を付与した後、ドラフト比450で引き
とり、未延伸糸を得た。次いで、この未延伸糸を150
℃に設定した熱風循環式延伸機に導き、3倍に延伸し
た。
【0030】上記方法において、未延伸糸の結晶化度、
C軸配向係数を測定すると共に、延伸後に得られたポリ
プロピレン繊維の引張試験を行った。
【0031】結果は表1に示す通り、高強度のポリプロ
ピレン繊維が得られると共に、繊維にケバ立ちもみられ
なかった。
【0032】実施例2 MFRが40g/10分、Mw/Mnが3.0のポリプ
ロピレンを用い、ドラフト比を300,450,600
とした以外は実施例1と同様にポリプロピレン繊維を製
造し、未延伸糸の結晶化度、C軸配向係数を測定すると
共に、延伸後に得られたポリプロピレン繊維の引張試験
を行った。結果を表1に示す。
【0033】表1に示す通り、高強度のポリプロピレン
繊維が得られると共に、繊維にケバ立ちもみられなかっ
た。
【0034】実施例3 MFRが20g/10分、Mw/Mnが4.0のポリプ
ロピレンを用い、ドラフト比450とした以外は実施例
1と同様にポリプロピレン繊維を製造し、未延伸糸の結
晶化度、C軸配向係数を測定すると共に、延伸後に得ら
れたポリプロピレン繊維の引張試験を行った。結果を表
1に示す。
【0035】表1に示す通り高強度のポリプロピレン繊
維が得られると共に、繊維にケバ立ちもみられなかっ
た。
【0036】比較例1 MFRが30g/10分、Mw/Mnが3.5のポリプ
ロピレンを用い、ドラフト比を100,200とした以
外は実施例1と同様にポリプロピレン繊維を製造し、未
延伸糸の結晶化度、C軸配向係数を測定すると共に、延
伸後に得られたポリプロピレン繊維の引張試験を行っ
た。結果を表1に示す。
【0037】表1に示す通り、破断強度は低かった。
【0038】比較例2 MFRが70g/10分、Mw/Mnが4.5のポリプ
ロピレンを用い、ドラフト比200とした以外は実施例
1と同様にポリプロピレン繊維を製造し、未延伸糸の結
晶化度、C軸配向係数を測定すると共に、延伸後に得ら
れたポリプロピレン繊維の引張試験を行った。結果を表
1に示す。
【0039】表1に示すとおり、破断強度は低かった。
【0040】比較例3 MFRが25g/10分、Mw/Mnが5.8のポリプ
ロピレンを用い、ドラフト比200,300,400と
した以外は実施例1と同様にポリプロピレン繊維を製造
し、未延伸糸の結晶化度、C軸配向係数を測定すると共
に、延伸後に得られたポリプロピレン繊維の引張試験を
行った。結果を表1に示す。
【0041】表1に示すとおり、破断強度は低かった。
【0042】実施例4 MFRが30g/10分、Mw/Mnが2.9のポリプ
ロピレンを用い、ドラフト比を600,700,100
0、延伸温度を160℃、延伸倍率を4.5倍とした以
外は実施例1と同様にポリプロピレン繊維を製造し、未
延伸糸の結晶化度、C軸配向係数を測定すると共に、延
伸後に得られたポリプロピレン繊維の引張試験を行っ
た。結果を表1に示す。
【0043】表1に示す通り高強度のポリプロピレン繊
維が得られると共に、繊維にケバ立ちもみられなかっ
た。
【0044】比較例4 実施例3において、ドラフト比を48とし、延伸温度を
160℃、延伸倍率を9倍とした以外は同様にしてポリ
プロピレン繊維を製造し、未延伸糸の結晶化度、C軸配
向係数を測定すると共に、延伸後に得られたポリプロピ
レン繊維の引張試験を行った。結果を表1に示す。
【0045】表1に示す通り高強度のポリプロピレン繊
維が得られるが、繊維にケバ立ちがあった。
【0046】
【表1】
【0047】
【発明の効果】以上の説明より理解されるように、本発
明の製造方法は8g/d以上の強度をもつポリプロピレ
ン繊維を、安定して且つケバ立ち等の問題もなく容易に
製造することが可能となる。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成9年1月10日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正内容】
【0013】上記分子量分布が5をこえる場合、本発明
の目的である高強度の繊維は得られない。上記ポリプロ
ピレンの分子量分布は、当該樹脂の製造時の触媒成分や
重合条件により調整できるが、ポリプロピレンを有機過
酸化物等の分解剤の存在下に熱処理して調整することも
できる。好適に用いることのできる有機過酸化物として
は、2.5−ジメチル−2.5−ジ(ターシャリーブチ
ルパーオキシ)ヘキサン、ジクミルパーオキサイド、
1,3−ビス−(ターシャリブチルパーオキシイソプロ
ピル)ベンゼン、ベンゾイルパーオキサイド等が挙げら
れる。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0022
【補正方法】変更
【補正内容】
【0022】ターゲット:銅(Cu−Kα線) 管電圧一管電流:40KV−400mA X線入射法:垂直ビーム透過法 単色化:グラファイトモノクロメーター 検出器:シンチレーションカウンター 結晶化度の場合、発散スリットは0.2mm、受光スリ
ットは0.4mm、C軸配向係数では1mmφのコリメ
ーター、受光スリットは2mmφピンホールで測定し
た。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メルトフローレイト(MFR)が10〜
    50g/10分、ゲルパーミエーションクロマトグラフ
    ィーで測定した重量平均分子量(Mw)と数平均分子量
    (Mn)との比Mw/Mnが5以下のポリプロピレンを
    溶融紡糸して結晶化度30〜50%、C軸配向係数0.
    3〜0.6の未延伸糸を得、該未延伸糸を延伸すること
    を特徴とするポリプロピレン繊維の製造方法。
  2. 【請求項2】 溶融紡糸におけるドラフト比が300〜
    1500である請求項1記載のポリプロピレン繊維の製
    造方法。
  3. 【請求項3】 延伸倍率が3倍〜6倍である請求項1記
    載のポリプロピレン繊維の製造方法。
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