(57)【要約】  【課題】嵩高性と吸水性に優れ、同時に耐久性にも優れたポリプロピレンフィラメントと、同フィラメントを含むマルチフィラメント糸、及び同マルチフィラメント糸を含む吸水性に優れたカーペットを提供する。  【解決手段】ポリプロピレンフィラメントの繊維断面が、渦巻き形状を有している。このような繊維断面は、溶融したポリプロピレン系ポリマーを渦巻き形状の紡糸ノズルから押し出すことにより製造される。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維断面が渦巻き形状を有してなることを特徴とするポリプロピレンフィラメント。
【請求項２】
請求項１記載のポリプロピレンフィラメントを含んでなることを特徴とするマルチフィラメント糸。
【請求項３】
前記ポリプロピレンフィラメントを５０％以上含んでなることを特徴とする請求項２記載のマルチフィラメント糸。
【請求項４】
吸水率が２００％以上、嵩高値が８ｃｍ3 ／ｇ以上であることを特徴とする請求項２又は３記載のマルチフィラメント糸。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれかに記載のマルチフィラメント糸を原糸とすることを特徴とするカーペット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、嵩高性と吸水性を付与したポリプロピレンフィラメントと、同ポリプロピレンフィラメントを含むマルチフィラメント糸と、同マルチフィラメント糸を原糸とするカーペットに関する。
【背景技術】
【０００２】
これまでカーペットのパイルを構成する原糸として、広く合成繊維が使用されてきた。合成繊維の素材としては、ポリエステルやナイロン、或いはアクリル、ポリプロピレン等が使用されてきたが、比較的親水性が高いナイロン等と比較して、ポリプロピレンは親水性が低く、吸水性の乏しい素材であった。
【０００３】
ポリプロピレンは、他の素材と比較して比重が軽く、目付けが同じであれば、カバーリング性に優れるなどの特徴があり、カーペット用途に適した素材の一つとして知られているが、キッチンや水周りで使用されるマットやカーペットには、特に吸水性能が要求されるため、ナイロンやアクリルが使用されることが多く、ポリプロピレンが使用されたものが少なかった。
【０００４】
ポリプロピレン繊維に吸水性を付与するために、様々な方法が提案されてきた。特許文献１（特開昭６０−１９４１１３号公報）或いは特許文献２（特開平５−２７２００６号公報）では、アルコキシ化フェノール、ポリオキシアルキレン脂肪酸エステル、或いはアルキルスルフォネートＮａ塩等の親水性の高い添加剤を、ポリオレフィンに添加して、ポリプロピレン繊維自体を親水化することが開示されている。
【０００５】
しかしながら、これらの方法では、紡糸段階で添加剤の揮発が激しく、紡糸作業環境が悪化することがあり、また親水性の添加剤がポリプロピレンより溶出しやすく、洗濯すると十分な親水性能を維持できないなどの問題があった。さらに、繊維自体が吸湿しやすくなっているため、特有のぬめり感があり、風合の上でも問題が生じた。
【０００６】
特許文献３（特開平１０−１３０９４７号公報）では、電子線照射法、γ線照射法、紫外線照射法、コロナ放電法などの方法で、ポリプロピレン繊維の表面を酸化処理し、酸素官能基を導入して親水化する方法が提案されている。しかしながら、このような方法は、十分な親水性を付与できるまで処理するのに多くの時間が必要であり、使用面積の大きいカーペット等の製品を親水化するには、経済的理由から問題が大きかった。
【０００７】
さらに吸水性を繊維に付与する技術としては、特許文献４（特開平１−２０３１９号公報）に、中空繊維の繊維表面から中空部に貫通する微細孔を形成したポリエステル繊維が提案されている。親水性が比較的高いポリエステルでは、このような繊維構造にすると、水が内部に浸透して吸水性が発現されるが、ポリプロピレンでは、元来疎水性であるので、このような繊維構造であったとしても吸水性は期待できない。また、ポリプロピレンの中空断面繊維をパイル糸として使用したカットパイルカーペットであっても、中空部が吸水するような機能は得られなかった。
【０００８】
カーペット用原糸に嵩高性を上げる方法としては、特許文献５（特開平９−９５８３４号公報）に繊維断面が突起部と中空部を有するものが提案されている。しかしながら、座屈捲縮をつける際に、中空断面が潰れ十分な嵩高性を得ることが出来ない等の問題があり、さらにポリプロピレンでは中空構造にするだけでは、十分な吸水性を付与することが困難であった。
【特許文献１】特開昭６０−１９４１１３号公報
【特許文献２】特開平５−２７２００６号公報
【特許文献３】特開平１０−１３０９４７号公報
【特許文献４】特開平１−２０３１９号公報
【特許文献５】特開平９−９５８３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、嵩高性と吸水性に優れ、同時に耐久性にも優れたポリプロピレンフィラメント、同ポリプロピレンフィラメントを含むマルチフィラメント糸、及び同糸を用いたカーペットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、繊維断面が渦巻き形状を有してなることを特徴とするポリプロピレンフィラメントであり、第２の発明は同ポリプロピレンフィラメントを含んでなることを特徴とするマルチフィラメント糸にあり、更に第３の発明は同マルチフィラメント糸を原糸とするカーペットにある。前記マルチフィラメント糸は前記ポリプロピレンフィラメントを５０％以上含んでいることが望ましく、同マルチフィラメント糸の吸水率は２００％以上、嵩高値が８ｃｍ3 ／ｇ以上であることがより好ましい。
【００１１】
第４の発明である繊維断面が渦巻き形状を有するポリプロピレンフィラメントの製造方法としては、ポリプロピレン系ポリマーを溶融させて渦巻き形状の紡糸ノズルから押出すようにする。この場合、前記ポリマーの測定温度２３０℃、測定荷重２．１６ｋｇにより測定されるメルトフローレートを７〜３５ｇ／ｍｉｎとすることが好ましく、また前記ポリプロピレン系ポリマーがホモポリマーであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の繊維断面が渦巻き形状を有しているポリプロピレンフィラメント及び同ポリプロピレンフィラメントを含むマルチフィラメント糸は、ポリプロピレン特有の軽量感を損なうことなく、嵩高性に優れ、毛細管現象による高い吸水性能を有し、同マルチフィラメント糸を原糸として使ったホームユースカットパイルカーペット、特に水周り用途に使用されたカーペットでは、従来のポリプロピレンのように撥水することが無く、実用に十分満足できる吸水機能を有するようになる。
【００１３】
繊維断面が渦巻き形状を有するポリプロピレンフィラメントを製造するには、ポリプロピレン系ポリマーを溶融させて渦巻き形状の紡糸ノズルから押出すことが好適である。このとき、前記ポリマーを測定温度２３０℃、測定荷重２．１６ｋｇにより測定されるメルトフローレートが７〜３５ｇ／ｍｉｎであれば、繊維断面が渦巻き形状になりやすく、部分的に融着することもなく、紡糸温度を高温に設定することも不要となり、また製糸安定性も向上するため好ましい。
【００１４】
更に、前記ポリプロピレン系ポリマーがホモポリマーであれば、ポリマー融点が下がらず、カーペット製造工程のバッキング等の工程で溶融することもなく、パイルが抜けるなどの問題が起こりにくくなるため好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の最良の形態について図面を参照しながら詳しく説明する。
本発明のマルチフィラメント糸は、図１に示すように断面が渦巻き形状をしているポリプロピレンフィラメントを含むことが必用である。本発明の渦巻き形状とは、図２に示すように、内側の端部Ａが、外側の端部Ｂを超えて内側に巻き込んだ形状をいう。
【００１６】
本発明では、ポリプロピレンフィラメントの断面が渦巻き形状をしていることにより、毛細管現象による優れた吸水性能を有するとともに高い嵩高性が得られる。
【００１７】
なお、渦巻き形状の一部が融着している部分があると、毛細管現象による吸水性が低下しやすいので、渦巻き形状の一部に融着部がないことが好ましい。
【００１８】
該ポリプロピレンフィラメントは本発明のマルチフィラメント糸中に５０％以上含まれていることが、吸水性能と嵩高性の点から好ましい。
【００１９】
さらに本発明のマルチフィラメント糸は吸水率が２００％以上、嵩高値が８ｃｍ3 ／ｇ以上であることが好ましい。吸水率が２００％未満ではカーペットやマットにした際に水をはじきやすくなり、使用感が悪くなる。また除重時の嵩高性が８ｃｍ3 ／ｇ未満では、カーペットやマットにした際に膨らみ感が不足、風合いの劣るものとなりやすい。
【００２０】
また、本発明のマルチフィラメント糸は、カーペット用の原糸として用いることにより、ポリプロピレン特有の軽量感を損なうことなく、嵩高性に優れ、毛細管現象による高い吸水性能を有したカーペットが得られる。
【００２１】
本発明のマルチフィラメント糸の製造方法の一例を示す。
本発明のマルチフィラメント糸の原料となるポリプロピレンのメルトフローレート（以下、ＭＦＲと略称する。）は、７〜３５ｇ／ｍｉｎであることが好ましく、さらに製糸安定性の面から７ｇ／ｍｉｎ以上１５ｇ／ｍｉｎ以下の範囲であることがより好ましい。ここで示されているＭＦＲは、ＪＩＳ  Ｋ  ７２１０に準拠し、測定温度２３０℃、測定荷重２．１６ｋｇにより測定される。
【００２２】
ＭＦＲが７ｇ／ｍｉｎより小さい場合には、紡糸温度を高温に設定することが必要となり、添加剤の熱安定性が懸念される。また延伸特性も低下するために単糸切れが頻発し、製糸安定性も低下する。
【００２３】
ＭＦＲが３５ｇ／ｍｉｎより大きい場合には、断面が渦巻き形状にならず、部分的に融着した断面の生成する割合が高くなるために好ましくない。
【００２４】
本発明に使用されるポリプロピレンのアイソタクチックペンタッド分率（以下、ＩＰＦと略称する。）は、９３％以上９８％以下の範囲にあることが好ましい。ＩＰＦは同位体炭素による核磁気共鳴スペクトル（１３Ｃ−ＮＭＲ）を使用して測定される。１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルで５個連続してアイソタクチック結合したプロピレン単位メチル炭素のピーク強度が、メチル炭素領域の全吸収ピーク強度に対してどれだけの分率を示すかにより計算される値である。ＩＰＦが９８％より大きくなると、ポリプロピレンの結晶化速度が大きくなりすぎ、延伸工程で単糸切れを頻発しやすく、製造工程の安定性を確保する上で好ましくない。  
【００２５】
ＩＰＦが９３％より小さくなる場合には、融点が通常ポリプロピレン繊維より低くなるために、カーペットに加工する際に、バッキング工程などでパイル糸が融着、或いは溶融して落ちてしまう等の問題が起こりやすい。
【００２６】
本発明に使用されるポリプロピレンは、ホモポリマーであることが好ましい。エチレンやブテン−１などを含むランダムコポリマーである場合、ポリマー融点が下がるために、カーペット製造工程のバッキング等の工程で溶融し、パイルが抜けるなどの問題が起こり好ましくない。
【００２７】
本発明のポリプロピレン捲縮繊維の製造は、一般的な溶融紡糸及び延伸方法により行われる。通常紡糸工程で製糸すればよく、１軸或いは２軸押出機により溶融混練された原料を渦巻き形状のノズルから押出し、紡糸油剤を給油し、糸条を巻き取ることより未延伸糸を得る。
【００２８】
未延伸糸はそのまま連続工程で延伸をされてもよく、或いは一旦巻取った後、エージングを行い延伸しても良い。延伸工程は１段或いは２段以上の多段であっても良く、多段延伸における延伸倍率比の設定も特に限定されない。
【００２９】
また延伸工程で接触或いは非接触型の熱源を用いても何ら問題ない。延伸時の延伸ローラー温度は６０℃以上１５５℃以下の範囲が好ましい。延伸ローラー温度が６０℃より低い場合は、延伸時に単糸切れが多発するために好ましくない。ローラー温度が１５５℃を超える場合には、断糸が発生しローラーに原糸が巻きついた時など、ローラー上で原糸が融解し、製糸工程の管理面で不都合が生じる。
【００３０】
延伸倍率についても溶融紡糸されたフィラメントの破断伸度の範囲で任意に設定することが可能である。最終的に繊維の強伸度は特に限定されることはない。
【００３１】
得られたフィラメント糸は、延伸工程から連続で捲縮付与加工を行うことも可能である。捲縮付与は例えば加熱したエアーによる押し込み捲縮加工、所謂エアースタッフィング加工等の一般的なスタッフィング加工で良く、特に限定されるものではない。
【００３２】
ポリプロピレン繊維の捲縮構造は、断面形状だけではなく、製造段階の熱履歴によっても大きく影響されるため、エアーの加熱温度は１４０℃以上１９５℃以下の範囲でなければならず、更に１５０℃以上１７０℃以下の範囲がより好ましい。
【００３３】
エアー温度が１４０℃未満の場合は、捲縮が十分に付与されない場合がある。またエアー温度が１９５℃以上の場合では、断面形状によらずＤＳＣカーブの融点ピークが分離した形状が観察されなくなる。加熱エアー温度はＤＳＣカーブにおいて融点ピークの分離が観察される範囲で、製造する原糸の繊度または断面形状により適時決定されなければならない。
【００３４】
本発明で使用されるポリプロピレン系ポリマーには、その用途に応じて酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、中和剤、可塑剤、抗菌剤、難燃剤等の添加剤が製糸性を損なわない範囲で添加しても良い。特に安定剤としてヒンダードアミン系光安定剤を使用することが経年劣化安定性の点から好ましい。
【００３５】
さらに本発明では原液着色を行ってもよく、配合される顔料は特に限定されず、一般の無機顔料や有機顔料を使用することができる。
【００３６】
有機顔料としてはβナフトール系化合物等のアゾレーキ顔料、フタロシアニン系顔料、塩基性染料レーキ及び酸性染料レーキ等の染付レーキ顔料、または蛍光顔料、金属塩系の顔料等が挙げられ、無機顔料としてはクロム酸塩、硫化物、酸化物、珪酸塩、リン酸塩、シアン化物、金属酸化物、水酸化物、及びカーボンブラック等が挙げられる。また繊維の風合いや後工程を改善するために、酸化チタン、シリカまたはカオリン等の粒子を製糸性が阻害されない範囲で配合していても良い。
【００３７】
本発明に使用される紡糸油剤は特に限定されるものでない。一般的な紡糸油剤は平滑剤、乳化剤、帯電防止剤、その他添加剤などにより構成される。製糸安定性を損なわない範囲で、成分や組成は特に限定されない。本発明で使用される紡糸油剤は、特にその性状が限定されるものではない。広義に低粘度希釈剤併用タイプや原液油剤を直接繊維に給油するタイプなどを含むストレート系油剤であってもよく、油剤成分が水中にエマルジョン状態で分散しているエマルジョン系油剤であっても良い。特に給油時の油剤の性状に限定されるわけではない。
【００３８】
本発明のフィラメント糸の製造工程において付与される油剤量は安定に製糸される範囲であればよく、走行する糸条に対して０．１〜５．０重量％の範囲であればよく、好ましくは０．１〜３．０重量％が良い。付与された油剤は製造工程の中で飛散或いは蒸発してその付着量は減少する。最終的に繊維に付着している油剤の量は、０．１〜５．０重量％の範囲であればよく、後工程のタフトの安定性の面から０．１〜２．０重量％の範囲にあることがより好ましい。
【００３９】
以下、実施例をあげて本発明を説明する。
（断面形状）
サンプルの断面を光学顕微鏡で観察した。
【００４０】
（嵩高値）
測定するポリプロピレン捲縮繊維をラップリールで２５回転サンプリングし、一箇所を縛り、無過重で１昼夜放置した。
放置したポリプロピレン捲縮繊維の糸束を、幅１ｃｍ、長さ４ｃｍ、深さ３ｃｍの金属製の溝に入れる。長さ方向に繊維が５０本並ぶようにした。
初荷重として溝の幅と長さを合わせた鉄製の重り（重量２０ｇ）を乗せ、１分後の重り底辺の高さを読み、糸束の体積を算出した。この時の体積を初荷重における体積としてＸｃｍ3 とした。
次に、初荷重として乗せた重りの上に、更に２００ｇの重りを乗せて正荷重とし、１分後に重りの底辺の高さを読み、糸束の体積を算出した。この時の正荷重における体積としてＹｃｍ3 とした。
更に２００ｇの荷重を取り除き、1 分後の重りの底辺の高さを読み、糸束の体積を算出した。この時の体積を除重時の体積としてＺｃｍ3 とした。
【００４１】
体積測定後、溝の両端でポリプロピレン捲縮繊維の糸束を切断して、溝内に糸束のみを取り出し、重量を測定した。糸束の重量をＰｇとした。
Ｐ値でＸ、Ｙ、Ｚのそれぞれの値を除して、
初荷重の嵩高値  Ｘ／Ｐ（ｃｍ3 ／ｇ）、正荷重の嵩高値  Ｙ／Ｐ（ｃｍ3 ／ｇ）及び除重時嵩高値  Ｚ／Ｐ（ｃｍ3 ／ｇ）の値を算出し、除重持の嵩高値を嵩高性を示す指標とした。
【００４２】
（吸水性の測定方法）
吸水性は、単位時間あたり繊維の垂直方向に水を吸い上げる量を測定することにより求めた。
まず内径６ｍｍの塩ビチューブに、繊維を充填した。塩ビチューブ５ｃｍあたり、充填した繊維の量は約０．２５〜０．３０ｇとした。繊維の方向は、繊維軸方向がチューブの経方向となるように充填した。
繊維を充填した塩ビチューブを長さ５ｃｍにカットして重量を測定し、その重量をＸｇとした。塩ビチューブを垂直にして先端約０．５ｃｍを水中に３０秒間浸漬し、塩ビチューブ内に水を吸い上げた。３０秒間水を吸い上げた塩ビチューブの重さをＷ１ｇとした。その後、塩ビチューブ内に充填している繊維と水を取り除き、その重量をＷ２ｇとして、吸水率（％）＝（Ｙ−Ｘ）／（Ｘ−Ｚ）×１００の式を使って吸水率を算出し、吸水性の目安とした。
【実施例１】
【００４３】
ＭＦＲが９ｇ／ｍｉｎであるポリプロピレンホモポリマー（出光石油化学（株）製９００ＧＶ) を、１軸押出機を使用して紡糸温度２５０℃で、スリット幅０．０７ｍｍの渦巻き型ノズル口を１２０ホール有する紡糸ノズルから溶融吐出し、５００ｍ／ｍｉｎの速度でフィードローラーにより巻き取ることにより未延伸糸を得た。未延伸糸を連続工程で延伸倍率３倍、延伸温度１４０℃により延伸を行い、更に連続工程でエアースタッフィング加工を行って捲縮を付与した。捲縮付与工程で使用した加熱エアーの温度は１６０℃であった。捲縮を付与した後、ワインダーにより巻取り、１３３０ｄｔｅｘ、１２０フィラメントの渦巻き形状のポリプロピレン捲縮繊維を得た。
【００４４】
得られた渦巻き断面ポリプロピレン捲縮繊維の評価結果を表１に示した。嵩高性と吸水性に優れたフィラメント糸が得られた。
【実施例２】
【００４５】
ＭＦＲが９ｇ／ｍｉｎであるポリプロピレンホモポリマー（出光石油化学（株）製９００ＧＶ) を、１軸押出機を使用して紡糸温度２５０℃で、スリット幅０．０７ｍｍの渦巻き型ノズル口を３６ホール有する紡糸ノズルから溶融吐出し、５００ｍ／ｍｉｎの速度でフィードローラーにより巻き取ることにより未延伸糸を得た。未延伸糸を1 昼夜エージングし、未延伸糸を５本合糸して延伸倍率３倍、延伸温度１４０℃により延伸を行い、更に連続工程でエアースタッフィング加工を行って捲縮を付与した。捲縮付与工程で使用した加熱エアーの温度は１６０℃であった。捲縮を付与した後、ワインダーにより巻取り、１３３０ｄｔｅｘ、１８０フィラメントで渦巻き形状のポリプロピレン捲縮繊維を得た。
【００４６】
得られた渦巻き断面ポリプロピレン捲縮繊維の評価結果を表１に示した。嵩高性と吸水性に優れたフィラメント糸が得られた。
【実施例３】
【００４７】
ＭＦＲが３０ｇ／ｍｉｎであるポリプロピレンホモポリマー（日本ポリケム（株）製ＳＡ０３) を使用して、紡糸温度を２２０℃とした以外は実施例１と同様の方法で渦巻き断面ポリプロピレン捲縮繊維を得た。
【００４８】
得られた渦巻き断面ポリプロピレン捲縮繊維の評価結果を表１に示した。嵩高性と吸水性に優れたフィラメント糸が得られた。
【比較例１】
【００４９】
ＭＦＲが９ｇ／ｍｉｎであるポリプロピレンホモポリマー（出光石油化学（株）製９００ＧＶ) を、１軸押出機を使用して紡糸温度２５０℃で、Ｙ型のノズル口を１２０ホール有する紡糸ノズルから溶融吐出し、実施例１と同様の方法で１３３０ｄｔｅｘ、１２０フィラメントのＹ断面ポリプロピレン捲縮繊維を得た。
【００５０】
得られたＹ断面ポリプロピレン捲縮繊維の評価結果を表１に示した。嵩高性、吸水性ともに不十分であった。
【比較例２】
【００５１】
ＭＦＲが３０ｇ／ｍｉｎであるポリプロピレンホモポリマー（日本ポリケム（株）製ＳＡ０３) を、１軸押出機を使用して紡糸温度２２０℃で、三角型のノズル口を１２０ホール有する紡糸ノズルから溶融吐出し、実施例１と同様の方法で１３３０ｄｔｅｘ、１２０フィラメントのＹ断面ポリプロピレン捲縮繊維を得た。
【００５２】
得られたＹ断面ポリプロピレン捲縮繊維の評価結果を表１に示した。嵩高性、吸水性ともに不十分であった。
【比較例３】
【００５３】
ＭＦＲが９ｇ／ｍｉｎであるポリプロピレンホモポリマー（出光石油化学（株）製９００ＧＶ) を、１軸押出機を使用して紡糸温度２５０℃で、丸型中空のノズル口を１２０ホール有する紡糸ノズルから溶融吐出し、実施例１と同様の方法で１３３０ｄｔｅｘ、１２０フィラメントの丸型中空断面ポリプロピレン捲縮繊維を得た。
【００５４】
得られた丸型中空断面ポリプロピレン捲縮繊維の評価結果を表１に示した。嵩高性、吸水性ともに不十分であった。
【００５５】
【表１】
2005146473.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の渦巻き断面を有するポリプロピレンフィラメントの模式的に示す部分立体図である。
【図２】同ポリプロピレンフィラメントの繊維軸線に直交する横断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
Ａ            繊維断面における内側端部
Ｂ            繊維断面における外側端部
【図１】
2005146473.tif 000004
【図２】
2005146473.tif 000005