(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリプロピレン未延伸糸を２段以上で延伸する延伸工程を含むポリプロピレン繊維の製造方法であって、１段目の延伸終了時点の工程糸を、小角Ｘ散乱測定による赤道方向の強度に対する子午線方向の強度比が１．０１以上１．６０以下の範囲とし、続いて２段目以降の延伸を行うポリプロピレン繊維の製造方法。
【請求項２】
１段目の延伸終了時の前記工程糸を、ＤＳＣ測定による１６８℃以上１７４℃以下の融解ピークに対する、１６０℃以上１６６℃以下の融解ピークの面積比が５０％以上５７．５％以下の範囲とする、請求項１に記載のポリプロピレン繊維の製造方法。
【請求項３】
１段目の延伸倍率を５倍以上１５倍以下とする、請求項１又は２に記載のポリプロピレン繊維の製造方法。
【請求項４】
１段目に延伸する糸温度を１１０℃以上１６０℃以下として延伸する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のポリプロピレン繊維の製造方法。
【請求項５】
前記未延伸糸は、結晶構造の割合が４０質量％以下であり、複屈折値が０．１×１０−３以上２．５×１０−３以下である請求項１〜４のいずれか一項に記載のポリプロピレン繊維の製造方法。
【請求項６】
前記ポリプロピレン未延伸糸は、メルトフローレートが１２ｇ／分以上２８ｇ／分以下のポリプロピレン樹脂を融解し、ポリプロピレン樹脂の融点の８０℃以上１５０℃以下の温度で紡糸ノズルの吐出孔から吐出し、次いで冷却固化して、２００ｍ／分以上５００ｍ／分以下で引取る未延伸糸である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のポリプロピレン繊維の製造方法。
【請求項７】
引張強度が６．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上１０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下、引張弾性率が８５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上１７０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であり、単繊維繊度が３．５ｄｔｅｘ以上２０ｄｔｅｘ以下であるポリプロピレン繊維。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業資材用、建造物や自動車などの内装用、医療・衛生用、衣料用などに用いられるポリプロピレン繊維の製造方法と高強度のポリプロピレン繊維に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリプロピレン繊維は、撥水性、非吸収性に優れ、低比重であるため軽くて、また耐薬品性に優れているなどの特性を有していることから、産業資材用、建造物や自動車などの内装用、医療・衛生用、衣料用などに広く用いられている。特に産業資材用途では軽さと強度を活かしてロープ、養生ネット、水平ネットなど幅広く用いられているが、更なる高強度化が求められている。
【０００３】
ポリプロピレン繊維の強度は延伸条件に大きく依存することが知られている。特に延伸倍率を高くするとポリプロピレン繊維の強度は大きく向上する。しかし、通常の延伸速度で高倍率に延伸しようとすると毛羽・糸切れが頻発してしまうため安定的に生産するのが難しくなる。そこで延伸速度を遅くして可能な限りの高倍率で延伸することにより高強度化する試みがなされている。
【０００４】
例えば、特許第５６０７８２７号公報（特許文献１）ではポリプロピレンを溶融押出し、ポリプロピレンのガラス転移温度以上でかつガラス転移温度＋１５℃以下の温度まで急冷する紡糸工程、該温度で保冷する保冷工程、及び延伸工程を含むポリプロピレン繊維の製造方法が提案されている。この方法では、１．６ＧＰａ以上の高強度になることが記載されているが、延伸は手回し延伸機で極めて低速度で延伸しており、さらに０℃で数日保冷するなど工業的には難しいと考えられる。      
【０００５】
また、特開２００３−２９３２１６号公報（特許文献２）では、繊維表面の曲面に沿って形成された筋状の粗面構造を有する、単繊維強度が９ｃＮ／ｄｔｅｘのコンクリート補強用のポリプロピレン繊維が提案されている。しかし、これも延伸速度は５０ｍ／分程度の速度で行っており生産性に劣る。
【０００６】
また例えば、特開２００２−１８０３４７号公報（特許文献３）では、両端が加圧水でシールされた容器内に、延伸媒体として０．３〜０．５ＭＰａ程度の加圧飽和水蒸気が充填された延伸槽を用いて、結晶性高分子物質を延伸処理する方法が記載されている。この手法では９．７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の高強度ポリプロピレン繊維の製造が可能である。しかし、この手法では通常の熱板延伸などに比べて、特殊で高価な加圧飽和水蒸気延伸装置が必要であり、更に加圧飽和水蒸気延伸では繊維の投入量が制限されてしまうという問題があるため、大量生産には不向きである。
【０００７】
更に特開２００９−００７７２７号公報（特許文献４）では、アイソタクチックペンタッド率が９４％以上のポリプロピレンを溶融紡糸して得られた未延伸糸を、温度１２０℃〜１５０℃で延伸倍率３〜１０倍で前延伸した後、温度１７０℃〜１９０℃、変形速度１．５〜１５倍／分で、延伸倍率１．２〜３．０倍の後延伸することより、繊維強度が７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上で、表面が凹凸構造をもつポリプロピレン繊維の製造方法が記載されている。この技術では後延伸での変形速度が極めて遅いため、高強度のポリプロピレン繊維を高生産で製造することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第５６０７８２７号公報
【特許文献２】特開２００３−２９３２１６号公報
【特許文献３】特開２００２−１８０３４７号公報
【特許文献４】特開２００９−００７７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、延伸途中の糸を均一構造に制御することで、毛羽や束切れが少なく、高強度なポリプロピレン繊維及び同繊維の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のポリプロピレン繊維の製造方法は、ポリプロピレン未延伸糸を２段以上で延伸する延伸工程を含むポリプロピレン繊維の製造方法であって、１段目の延伸終了時点の工程糸を、小角Ｘ散乱測定による赤道方向の強度に対する子午線方向の強度比が１．０１以上１．６０以下の範囲とし、続いて２段目以降の延伸を行うポリプロピレン繊維の製造方法である。
【００１１】
本発明のポリプロピレン繊維の製造方法は、１段目の延伸終了時の前記工程糸を、ＤＳＣ測定による１６８℃以上１７４℃以下の融解ピークに対する、１６０℃以上１６６℃以下の融解ピークの面積比が５０％以上５７．５％以下の範囲とすることが好ましい。
【００１２】
本発明のポリプロピレン繊維の製造方法は、１段目の延伸倍率を５倍以上１５倍以下とすることが好ましい。
【００１３】
本発明のポリプロピレン繊維の製造方法は、１段目に延伸する糸温度を１１０℃以上１６０℃以下として延伸することが好ましい。
【００１４】
本発明のポリプロピレン繊維の製造方法は、前記未延伸糸の結晶構造の割合が４０質量％以下であり、複屈折値が０．１×１０-3以上２．５×１０-3以下であることが好ましい。
【００１５】
本発明のポリプロピレン繊維の製造方法は、前記ポリプロピレン未延伸糸が、メルトフローレートが１２ｇ／分以上２８ｇ／分以下のポリプロピレン樹脂を融解し、ポリプロピレン樹脂の融点の８０℃以上１５０℃以下の温度で紡糸ノズルの吐出孔から吐出し、次いで冷却固化して、２００ｍ／分以上５００ｍ／分以下で引き取る未延伸糸であることが好ましい。
【００１６】
本発明のポリプロピレン繊維は、引張強度が６．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上１０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下、引張弾性率が８５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上１７０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であり、単繊維繊度が３．５ｄｔｅｘ以上２０ｄｔｅｘ以下である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、上記各種条件の下で延伸途中の糸を均一構造に制御することにより、毛羽や束切れが少ない、上述のとおりの高強度でかつ高弾性率をもつポリプロピレン繊維を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明について詳細に説明する。
●未延伸糸構造と延伸性について
紡糸後に延伸を２段以上で行う延伸工程を含むポリプロピレン繊維の製造工程において、１段目の延伸終了時点の工程糸を均質な構造に近づけることが重要である。一般的に２段目以降の延伸では１段目に比べて高温で延伸処理が行われる。１段目の延伸までに形成された伸び切り鎖以外の不均質な構造は、高温延伸である２段目以降の延伸では分子鎖の回転運動や非晶鎖の引き伸ばしが起こるため、効率的に伸び切り鎖を形成させることが難しい。また１段目の延伸終了時点の工程糸が不均質であれば、２段目以降の延伸で分子鎖への張力分布が不均一になるため、毛羽や糸切れが頻発する。
【００１９】
本発明では、ポリプロピレン未延伸糸を２段以上で延伸する延伸工程を含むポリプロピレン繊維の製造方法であって、１段目の延伸終了時点の工程糸は、小角Ｘ散乱測定での赤道方向の強度に対する子午線方向の強度比が１．０１以上１．６０以下であることが必要である。ラメラ構造が積層されたポリプロピレン工程糸では、小角Ｘ線散乱測定において子午線方向にピークが観測される。すなわち本発明で得られる１段目終了時点の工程糸は、ラメラ構造の割合が少ない構造である。強度比が１．６０以下であれば、前記工程糸のラメラ構造の割合が少なく、２段目以降の延伸において毛羽や糸切れが低減でき、安定的に延伸ができ、伸び切り鎖を形成させ易くなり、高強度のポリプロピレンが得られ易くなる。１段目の延伸終了時点の工程糸は、小角Ｘ散乱測定での赤道方向の強度に対する子午線方向の強度比は、１．０２以上１．４０以下であることがより好ましく、１．０３以上１．２５以下がさらに好ましい。
【００２０】
１段目の延伸終了時点の工程糸は、ＤＳＣ測定において１６８℃以上１７４℃以下の融解ピークに対する、１６０℃以上１６６℃以下の融解ピークの面積比が５７．５％以下であることが好ましい。１６８℃以上１７４℃以下の融解ピークは伸び切り鎖の融解に起因し、１６０℃以上１６６℃以下の融解ピークはラメラ構造や伸び切り鎖に転移できなかった構造の融解に起因すると考えられる。すなわち１６８℃以上１７４℃以下の融解ピークに対する、１６０℃以上１６６℃以下の融解ピークの面積比が小さいほど、より均一な構造であるといえる。ＤＳＣ測定において１６８℃以上１７４℃以下の融解ピークに対する、１６０℃以上１６６℃以下の融解ピークの面積比が５７．５％以下であれば、不均質構造の割合が低いため、２段目以降の延伸において毛羽や糸切れが少なくできる。２段目以降の延伸で伸び切り鎖を形成でき易くなるため、最終的なポリプロピレン繊維の強度が向上する。ＤＳＣ測定において１６８℃以上１７４℃以下の融解ピークに対する、１６０℃以上１６６℃以下の融解ピークの前記面積比は５７％以下がより好ましく、５６．５％以下がさらに好ましい。
【００２１】
本発明における紡糸終了時点での未延伸糸の結晶構造の割合は４０質量％以下が好ましい。未延伸糸の結晶構造の割合は、広角Ｘ線回折（リガク社製Ｕｌｔｒａｘ１８、波長λ＝１．５４Å）を用いて確認することができる。ポリプロピレンの構造には、結晶構造であるα晶、β晶及びγ晶と、非晶構造のほかに、結晶と非晶の中間構造であるメゾ構造があることが知られている。本発明に関わるα晶では回折角＝１４．１度、１６．９度、１８．６度、２１．６度に４本の鋭いピークが観測され、非晶構造では回折角＝１６度にブロードなアモルファスピークが、メゾ構造では回折角＝１５度と２１度にややブロードなピークが観測され（非特許文献  Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ  ２００５、３８、８７４９−８７５４）、波形分離することでそれぞれの構造の割合を算出することができる。具体的には未延伸糸の広角Ｘ線回折パターンについて、回折角＝１４．１度、１６．９度、１８．６度、２１．６度（結晶性成分）、１６度（非晶性成分）、１５度、２１度（メゾ構造成分）にそれぞれピークを設置して波形分離を行い、結晶性成分のピーク積分強度の和をすべてのピーク積分強度で除すことで、結晶性成分の割合を算出することができる。
【００２２】
未延伸糸の結晶構造の割合は延伸性の観点から、４０質量％以下であることが好ましく、２０質量％以下がさらに好ましい。一般的に結晶構造であるα晶は折り畳み構造を取る。後の延伸工程でこの折り畳み構造は伸び切り鎖へと変換されるが、メゾ構造や非晶構造に比べて、一度形成された折り畳み構造を伸び切り鎖へと変換するのはエネルギー的に不利である。結果として、メゾ構造や非晶構造に比べて、α晶の場合は延伸性が低下する。
【００２３】
本発明の未延伸糸の複屈折値は０．１×１０-3以上２．５×１０-3以下であることが好ましい。複屈折値はポリプロピレン分子の配向状態を定量化したものであり、複屈折値が小さいほど分子配向が低いことを示している。未延伸糸の分子配向が小さければ、後の延伸工程で高倍率に延伸することが可能であり、高強度なポリプロピレン繊維を得ることができる。複屈折値が２．５×１０-3以下であれば、延伸工程で高倍率に延伸することができ、得られるポリプロピレン繊維の強度が向上し易い。また、複屈折値が０．１×１０-3以上であれば、工業的に得ることが可能である。前記観点から、未延伸糸の複屈折値は０．３×１０-3以上２．２×１０-3以下であることがより好ましく、０．５×１０-3以上２．０×１０-3以下であることがさらに好ましい。
【００２４】
●原料について
本発明のポリプロピレン繊維の原料であるポリプロピレン樹脂のメルトフローレート（以下、ＭＦＲという。) 〔ＪＩＳ  Ｋ  ７２０１に従って温度２３０℃、荷重２．１６ｋｇ、時間１０分間の条件で測定〕は、１２ｇ／分以上２８ｇ／分以下であることが好ましい。ＭＦＲが１２ｇ／分以上であれば、溶融粘度が上昇が少なく、紡糸線上での張力が高くならないため、配向結晶化が抑制される。そのため得られる未延伸糸は結晶構造の割合が高くならず、複屈折値は小さくできる。
【００２５】
一方、ＭＦＲが２８ｇ／分以下であれば、溶融粘度は低下せず、紡糸線張力が低下しない。しかし、一般的にＭＦＲが高いポリプロピレン樹脂は分子量が低いため、ポリプロピレン樹脂の結晶化速度が速くなり、得られる未延伸糸は結晶構造の割合が高くなる。そのため、ポリプロピレン樹脂のＭＦＲは１４ｇ／分以上２５ｇ／分以下であることが好ましく、１６ｇ／分以上２２ｇ／分以下がさらに好ましい。
【００２６】
本発明に用いるポリプロピレン樹脂のアイソタクチックペンタッド率は９４％以上９９％以下であることが好ましい。９４％以上であればポリプロピレン繊維は均一な結晶構造を形成し易くなり、一方で９９％以下であれば工業的にポリプロピレンを得ることができる。
【００２７】
ポリプロピレン樹脂の分子量分布は５以下であることが好ましい。分子量分布が５以下であれば、ポリプロピレン繊維は均一な結晶構造を取り易くなり、繊維強度が向上する。前記観点から、分子量分布は４以下がさらに好ましい。
【００２８】
本発明に用いるポリプロピレン樹脂には、本発明の効果を妨げない範囲内で、更に酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、中和剤、造核剤、エポキシ安定剤、滑剤、抗菌剤、難燃剤、帯電防止剤、顔料、可塑剤などの添加剤を適宜必要に応じて添加してもよい。
【００２９】
●紡糸
上述のようなポリプロピレン原料を押し出し機に投入して混練、融解した後、ギアポンプにて定量的に紡糸ノズルの吐出孔から吐出させる。紡糸温度はポリプロピレン原料の融点から６０℃高い温度以上１５０℃高い温度以下で行うのが好ましい。前記紡糸温度は、ポリプロピレン原料の前記融点から６０℃高い温度以上であれば、紡糸線上の溶融粘度が増加し難く、配向結晶化が抑制されるため、得られる未延伸糸の結晶構造の割合の増加と複屈折値の増加とが抑制できる。そのため延伸性が向上し、繊維強度が向上する。一方、前記紡糸温度は、ポリプロピレン原料の融点よりも１５０℃高い温度以下であれば、原料自体の分解が進行し難いため強度が低下し難い。前記紡糸温度は、融点から８０℃高い温度以上１２０℃高い温度以下がより好ましい。
【００３０】
ノズルから吐出するポリマーの吐出量は１ホール当たり、０．３ｇ／分以上３ｇ／分以下が好ましい。吐出量が０．３ｇ／分以上であれば、クエンチ筒での冷風により糸揺れが顕著にならないため、フィラメント間での融着やガイドへの接触が起こり難く、安定的に未延伸糸を得ることができる。一方、吐出量が３ｇ／分以下であれば、クエンチ筒での冷風の影響を受けにくくなり、また、樹脂の冷却も可能となるため、引取りの際にフィラメント間での融着が起こり難く、所望の未延伸糸が安定して得ることができる。前記吐出量は０．５ｇ／分以上２．５ｇ／分以下が好ましく、１．０ｇ／分以上２．０ｇ／分以下がさらに好ましい。
【００３１】
ノズルから押し出された繊維は、クエンチ筒で１０℃以上４０℃以下の冷風を当てて急冷される。冷風は繊維の冷却が進行して、糸揺れによる繊維の融着が起きないという観点から、クエンチ筒内への冷風の吹出し速度は０．５ｍ／秒以上５ｍ／秒以下の範囲が好ましい。その後、冷却固化した繊維に、適宜オイリング装置を使って油剤を付与する。
【００３２】
紡糸ドラフトは５倍以上１５０倍以下であることが好ましい。ここで紡糸ドラフトは、引取り速度（ｍ／分）を吐出線速度（ｍ／分）で除した値である。紡糸ドラフトが５倍以上であれば、紡糸線上の張力が付与されるため、安定的に未延伸糸を得ることができる。一方、紡糸ドラフトが１５０倍以下であれば、紡糸線上で張力が高くなり過ぎず、配向結晶化が抑制され、得られる未延伸糸は低結晶化度、低配向になるため、延伸性が向上する。
【００３３】
引取り速度は２００ｍ／分以上５００ｍ／分以下が好ましい。２００ｍ／分以上であれば生産性が十分確保できる。一方、巻取速度が５００ｍ／分以下であれば、紡糸線上の張力が高くならず、目的の未延伸構造を得ることができる。引取り速度は２５０ｍ／分以上４５０ｍ／分以下であることがより好ましい。
【００３４】
●延伸
未延伸糸の延伸は、一度巻き取った未延伸糸をオフラインで行っても良いし、紡糸工程から一旦巻き取ることなしにそのまま引き続いて行っても良い。また延伸には熱板延伸、熱ロール延伸、熱風炉延伸など公知の方法で延伸することができる。変形速度を下げるという観点からは、熱板または熱風炉で延伸することが好ましい。ここで変形速度は巻取ロールの速度から供給ロールの速度を引いた値を、熱板または熱風炉の長さで除して算出することができる。熱ロールを用いた際の変形速度を実際に求めることは難しいが、熱ロールから離れた瞬間に延伸されるため、熱板や熱風炉延伸と比較して変形速度が速くなる。延伸は１段で、又は２段以上に分割して行うことができる。変形速度を下げるという観点から２段以上に分割して延伸することが好ましく、工程の簡略化の観点から延伸は２段で行うのがより好ましい。
【００３５】
２段に分割して延伸する際の、１段目の延伸温度は１１０℃以上１６０℃以下であることが好ましい。延伸温度とは、延伸される繊維の温度である。１段目の延伸温度が１１０℃以上であれば、ポリプロピレンの結晶分散温度より高温であるため、延伸性が向上する。前記延伸温度が１６０℃以下であれば、ポリプロピレン未延伸糸の融点以下であるため溶融破断が起こり難く、延伸性が安定する。前記延伸温度は１２０℃以上１５５℃以下がより好ましく、１３０℃以上１５０℃以下がさらに好ましい。
【００３６】
延伸の前に繊維を予備加熱してもよい。延伸前の予備加熱には、加熱ロールや、熱板、熱風炉などを使用することができる。予備加熱する繊維の温度は５０℃以上１２０℃以下が好ましく、６０℃以上１１０℃以下がより好ましい。
１段目の延伸倍率は５倍以上１５倍以下で行うのが好ましい。延伸倍率が５倍以上であれば、高配向したポリプロピレン繊維を得られ易くなり、高強度のポリプロピレン繊維が得られ易い。延伸倍率が１５倍以下であれば、毛羽や束切れが少なくなり、安定的に高強度のポリプロピレン繊維を得ることができる。前記延伸倍率は、５．５倍以上１２倍以下が好ましく、６倍以上１０倍以下がさらに好ましい。
【００３７】
１段目と２段目の延伸は、１段目の延伸を終了して一度巻き取ってから、２段目の延伸を行ってもよいし、連続で行うこともできる。生産性の観点からは、１段目と２段目の延伸を連続して行うのが好ましい。
２段目の延伸倍率は１．０１倍以上２．００倍以下で延伸するのが好ましい。延伸倍率が１．０１倍以上であれば延伸の効果が発現し、２．００倍以下であれば、糸切れや束切れが起こり難く、安定した延伸ができる。最終段の延伸倍率は１．０５倍以上１．６倍以下がより好ましく、１．１倍以上１．４倍以下がさらに好ましい。
【００３８】
２段目の延伸温度は１４０℃以上１８０℃以下が好ましい。延伸温度が１４０℃以上であれば、前段までに形成された結晶構造を、最終段の延伸でさらに変形させることが可能である。そのため高配向した結晶鎖、非晶鎖であるポリプロピレン繊維が得られる。前記延伸温度が１８０℃以下であれば、分子緩和が起こり難く、結晶鎖及び非晶鎖が十分に配向する。前記延伸温度は１４５℃以上１７５℃以下がより好ましく、１５０℃以上１６８℃以下がさらに好ましい。
【００３９】
２段目の延伸の前に繊維を予備加熱してもよい。延伸前の予備加熱は加熱ロールや、熱板、熱風炉などを使用することができる。予備加熱する繊維の温度は１００℃以上１４０℃以下が好ましく、１１０℃以上１３０℃以下がさらに好ましい。
【００４０】
２段目の変形速度は１（１／秒）以上１０（１／秒）以下であることが好ましい。変形速度が１（１／秒）以上であれば、延伸中に分子緩和が起こり難く、高配向な結晶鎖及び非晶鎖を得ることができる。変形速度が１０（１／秒）以下であれば、無理に分子鎖を引き延ばすことがなく、糸切れや束切れが起こり難い。前記変形速度は１．５（１／秒）以上８（１／秒）以下がより好ましく、２（１／秒）以上７（１／秒）以下がさらに好ましい。
【００４１】
２段目の延伸速度は１００ｍ／分以上１０００ｍ／分以下であることが好ましい。ここで延伸速度とは、延伸する際の引取りロール速度のことである。延伸速度が１００ｍ／分以上であれば生産性が十分確保できる。一方、延伸速度が１０００ｍ／分以下であれば、変形速度が速くなり過ぎないため、糸切れが少なくできる。２段目の延伸速度は、１５０ｍ／分以上８００ｍ／分以下が好ましく、２００ｍ／分以上６００ｍ／分以下がさらに好ましい。
【００４２】
●最終糸の物性
本発明で得られるポリプロピレン繊維は毛羽が少なく、破断強度が６．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上１３ｃＮ／ｄｔｅｘ以下と高強度のポリプロピレン繊維が得られる。破断強度が６．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であれば、ロープ、養生ネット、水平ネットなどに用いた場合、強度は十分あるため、ポリプロピレン繊維を多量に用いる必要がなく、軽量にすることができる。一方、１３ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であれば、この強度のポリプロピレン繊維を工業的に得ることが可能である。前記観点から、ポリプロピレン繊維の強度は７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上１３ｃＮ／ｄｔｅｘ以下がより好ましく、８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上１３ｃＮ／ｄｔｅｘ以下がさらに好ましい。
【００４３】
本発明のポリプロピレン繊維の初期弾性率は８５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以下と高弾性率である。初期弾性率が８５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であれば、ロープ、養生ネット、水平ネットなどに用いた場合、ポリプロピレン繊維を多量に用いる必要がなく、軽量にすることができる。一方、２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であればこの初期弾性率のポリプロピレン繊維を工業的に得ることは可能である。前記初期弾性率は１１０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以下がより好ましく、１２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以下がさらに好ましい。
【００４４】
本発明のポリプロピレン繊維の破断伸度は１０％以上３０％以下が好ましい。前記破断伸度が１０％以上であれば、ポリプロピレン繊維を加工処理する際に工程通過性が良好となる。一方破断伸度が３０％以下であれば、得られる加工品の形態安定性が良好となる。本発明のポリプロピレン繊維の破断伸度は１１％以上２５％以下が好ましく、１３％以上２０％以下である。
【００４５】
本発明のポリプロピレン繊維の単繊維繊度は１ｄｔｅｘ以上２０ｄｔｅｘ以下が好ましい。前記単繊維繊度が１ｄｔｅｘ以上であれば、加工する際の工程通過性が良好となり、更に加工品の摩耗性も良好となる。単繊維繊度が２０ｄｔｅｘ以下であれば、繊維内の構造均質性が悪化し難く、高強度・高弾性率のポリプロピレン繊維が得られ易くなる。前記単繊維繊度は３ｄｔｅｘ以上１５ｄｔｅｘ以下がより好ましく、３．５ｄｔｅｘ以上１０ｄｔｅｘ以下がさらに好ましい。
【実施例】
【００４６】
以下、実施例１〜７及び比較例１〜４を参照しながら本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。実施例においてポリプロピレン樹脂の融点、未延伸糸の広角Ｘ線回折、複屈折値、１段目終了時点での工程糸の小角Ｘ線散乱測定、ＤＳＣ測定、最終繊維の繊維強度、単繊維繊度は、以下に述べる方法で測定した。
【００４７】
（ポリプロピレンの融点）
ポリプロピレン樹脂の融点はＤＳＣ装置（エスアイアイ・ナノテクノロジー社製ＤＳＣ２２０）を用いて算出した。ポリプロピレン樹脂ペレットを細かく切断してサンプルパンに１０ｍｇ投入した。窒素雰囲気中で昇温速度１０℃／分で室温から２４０℃で測定を行った。得られたＤＳＣカーブのピークトップの温度を融点とした。
【００４８】
（未延伸糸の広角Ｘ線回折）
未延伸糸の構造解析は広角Ｘ線回折測定装置（リガク社製Ｕｌｔｒａｘ１８、波長λ＝１．５４Å）を用いて行った。未延伸糸を約５ｃｍになるように切断して、３０ｍｇとなるように調製した。繊維を１軸方向に引き揃えて、サンプルホルダーに取り付けた。管電圧は４０ｋＶ、管電流は２００ｍＡ、照射時間は３０分で測定した。
得られた２次元回折像を、全方位について１次元プロファイルを切り出した後、バックグランドを差し引いて、最終的な１次元プロファイルとした。結晶成分の割合については、上述した方法で実施した。なお、フィッティングしたピーク関数は、ガウス関数とローレンツ関数の重ね合わせである疑似フォークト関数を用い、ガウス関数とローレンツ関数の比を１：１に固定した。
【００４９】
（未延伸糸の複屈折値）
未延伸糸の複屈折値は偏光顕微鏡（ニコン社製ＥＣＬＩＰＳＥ  Ｅ６００）を用いて算出した。波長が５４６ｎｍになるように干渉フィルターを入れて、レタデーション測定を行った。得られたレタデーションを繊維直径で除することで、複屈折値を算出した。繊維直径は未延伸糸の繊度と密度（０．９１ｇ／ｃｍ3 ）から算出した。５回測定を行い、平均値を使用した。
【００５０】
（小角Ｘ線散乱による強度比）
１段目終了時点での工程糸の構造解析は小角Ｘ線散乱測定装置（リガク社製Ｕｌｔｒａｘ１８、波長λ＝１．５４Å）と、ＤＳＣ測定装置（エスアイアイ・ナノテクノロジー社製ＤＳＣ２２０）を用いて行った。小角Ｘ線散乱測定では未延伸糸を約５ｃｍになるように切断して、５０ｍｇになるように調製した。繊維を１軸方向に引き揃えて、サンプルホルダーに取り付けた。管電圧は４０ｋＶ、管電流は２００ｍＡ、照射時間は３０分で測定した。得られた２次元回折像について、赤道方向ではβ＝７０度〜１１０度の範囲を２θ＝０．２度〜２度の範囲について１次元プロファイルを得た。子午線方向ではβ＝１６０度〜２００度の範囲を、２θ＝０．２度〜２度の範囲について１次元プロファイルを得た。それぞれの２θについて子午線方向の１次元プロファイルを、赤道方向の１次元プロファイルで除した最大値を、赤道方向の強度に対する子午線方向の強度比（小角Ｘ線散乱による強度比）とした。
【００５１】
（ＤＳＣピーク比）
１段目終了時点での工程糸のＤＳＣ測定は、ポリプロピレン工程糸を細かく切断してサンプルパンに１０ｍｇ投入して行った。窒素雰囲気中で昇温速度１０℃／分で室温から２４０℃で測定を行った。得られたＤＳＣプロファイルについて、１６８℃〜１７４℃の間と、１６０℃〜１６６℃の間とにそれぞれピークを設置して波形分離を行い、面積比を算出した。なお、波形分離に用いた関数は、ガウス関数とローレンツ関数の重ね合わせである疑似フォークト関数を用い、ガウス関数とローレンツ関数の比を１：１に固定した。
ＤＳＣピーク比は、１６０℃〜１６６℃の融解ピークの面積を、１６８℃〜１７４℃の融解ピークの面積で除した値とした。
【００５２】
（単繊維繊度）
単繊維繊度は、ポリプロピレン繊維束の総繊度をフィラメント数で割ることで算出した。ポリプロピレン繊維束の総繊度は、１００ｍをサンプリングしてその質量を１００倍した値を用いた。
【００５３】
（繊維強度、初期弾性率、伸度）
繊維強度、初期弾性率、伸度はＪＩＳ  Ｌ  １０１３に準じて行った。引張試験機（島津社製ＡＧ−ＩＳ）を用い、試料長２００ｍｍ、引張速度１００％／分の条件で歪−応力曲線を雰囲気温度２０℃、相対湿度６５％の条件下で測定し、破断点の値から伸度を、破断点での応力から強度を求めた。初期弾性率は歪―応力曲線の傾きから算出した。５回測定を行い、平均値を使用した。
【００５４】
各実施例１〜７及び比較例１〜４の測定データ及びそれらの評価は全て表１及び表２に示した。
（実施例１）
ポリプロピレン樹脂（プライムポリマー社製  Ｙ２０００ＧＶ、樹脂の融点＝１６９．８℃、ＭＦＲ＝１８ｇ／分（２３０℃、荷重２．１６ｋｇ、１０分））を溶融紡糸装置の押し出し機に投入し、２８０℃で溶融混練し、２８０℃の樹脂を吐出孔径が０．５ｍｍφ、吐出孔数が３６ホールの紡糸ノズルから４５．３ｇ／分の吐出量（１ホール当たり１．２６ｇ／分）で吐出した。２０℃の冷風を繊維に当てて冷却固化したのち、油剤を付着して、３００ｍ／分の引取り速度でボビンに巻き取って未延伸糸を得た。未延伸糸の結晶構造の割合は０％であり、メゾ構造の割合が５３．０％、非晶構造の割合が４７．０％であり、複屈折値は０．８８×１０-3と、低結晶性でかつ低配向であった。得られた未延伸糸を熱ロールで糸温度が８５℃になるように予備加熱を行い、１段目の延伸を糸温度が１４５℃、延伸倍率が６．０倍で熱板延伸を行った。１段目の延伸終了時点での工程糸の構造解析を行ったところ、表１に示すように小角Ｘ散乱測定による赤道方向の強度に対する子午線方向の強度比は１．４５であり、ＤＳＣ測定による１６８℃〜１７４℃の融解ピークに対する、１６０℃〜１６６℃の融解ピークの面積比は５４．６％と、不均質構造の割合が少なかった。連続して更に糸温度が１２０℃になるように熱ロールで予備加熱を行い、２段目の延伸を糸温度が１６５℃、延伸倍率が１．２倍、変形速度が２．７８（１／秒）で熱板延伸を行った。延伸速度は３００ｍ／分で行いポリプロピレン繊維を得た。得られた繊維の強度は６．７ｃＮ／ｄｔｅｘ、初期弾性率は８６．１ｃＮ／ｄｔｅｘと強度、弾性率ともに高く、毛羽が少なかった。伸度は２１．８％、単繊維繊度は５．８ｄｔｅｘだった。これらの結果を表１及び表２に示す。
【００５５】
（実施例２）
２段目の延伸を糸温度が１６５℃、延伸倍率が１．６６倍、変形速度が６．６３（１／秒）とした以外は実施例１と同様にして単繊維繊度が４．２ｄｔｅｘのポリプロピレン繊維を得た。その結果を表１及び表２に示す。得られたポリプロピレン繊維は毛羽が少なかった。
【００５６】
（実施例３）
１段目の延伸を糸温度が１４５℃、延伸倍率が８．０倍とした以外は実施例１と同様にして単繊維繊度は４．４ｄｔｅｘのポリプロピレン繊維を得た。その結果を表１及び表２に示す。得られたポリプロピレン繊維は毛羽が少なかった。
【００５７】
（実施例４）
２段目の延伸を糸温度が１６５℃、延伸倍率が１．５倍、変形速度が５．５６（１／秒）とした以外は実施例１と同様にして単繊維繊度が４．７ｄｔｅｘのポリプロピレン繊維を得た。その結果を表１及び表２に示す。得られたポリプロピレン繊維の毛羽は少なかった。
【００５８】
（実施例５）
１段目の延伸の糸温度を１３５℃、２段目の延伸の延伸倍率を１．５倍、変形速度が５．５６（１／秒）とした以外は実施例１と同様にして単繊維繊度は４．６ｄｔｅｘのポリプロピレン繊維を得た。その結果を表１及び表２に示す。得られたポリプロピレン繊維は毛羽が少なかった。
【００５９】
（実施例６）
１段目の延伸の延伸倍率を８．０倍熱板延伸を行い、２段目の延伸の糸温度が１６５℃、延伸倍率が１．３５倍、変形速度が４．３２（１／秒）で熱板延伸を行った以外は実施例１と同様にして単繊維繊度は３．９ｄｔｅｘのポリプロピレン繊維を得た。その結果を表１及び表２に示す。得られたポリプロピレン繊維は毛羽が少なかった。
【００６０】
（実施例７）
１段目の延伸の糸温度が１５５℃、延伸倍率が８．０倍とした以外は実施例１と同様にして単繊維繊度は４．４ｄｔｅｘのポリプロピレン繊維を得た。その結果を表１及び表２に示す。得られたポリプロピレン繊維は毛羽が少なかった。
【００６１】
（比較例１）
１段目の延伸の延伸倍率を４．０倍とし、２段目の延伸の延伸倍率が１．８倍、変形速度が７．４１（１／秒）とした以外は実施例１と同様にして単繊維繊度は５．８ｄｔｅｘのポリプロピレン繊維を得た。その結果を表１及び表２に示す。得られたポリプロピレン繊維の強度は４．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、初期弾性率は６５．４ｃＮ／ｄｔｅｘと、強度、弾性率ともに低く、毛羽が多かった。
【００６２】
（比較例２）
１段目の延伸の延伸倍率を４．０倍とし、２段目の延伸の延伸倍率を２．０倍、変形速度が８．３３（１／秒）とした以外は実施例１と同様にして単繊維繊度は５．１ｄｔｅｘのポリプロピレン繊維を得た。その結果を表１及び表２に示す。得られたポリプロピレン繊維の強度は５．８ｃＮ／ｄｔｅｘ、初期弾性率は８１．６ｃＮ／ｄｔｅｘと強度、弾性率が低く、毛羽が多かった。
【００６３】
（比較例３）
１段目の延伸の延伸倍率を４．０倍とし、２段目の延伸の延伸倍率を２．５倍、変形速度が１０（１／秒）とした以外は実施例１と同様にしてポリプロピレン繊維を製造しようとしたが、糸切れが発生し最終繊維を得ることができなかった。
【００６４】
（比較例４）
１段目の延伸の糸温度を１５５℃とし、２段目の延伸の延伸倍率を１．５倍、変形速度が５．５６（１／秒）とした以外は実施例１と同様にしてポリプロピレン維繊を製造しようとしたが、糸切れが発生し最終繊維を得ることができなかった。
【００６５】
【表１】
0006597020.tif 000002
【００６６】
【表２】
0006597020.tif 000003