(57)【要約】改良された製織中の耐摩耗性を有するポリプロピレン微細モノフィラメントを目的として、２〜１６ｇ／１０分（２３０℃／２．１６ｋｇ荷重）のメルトフローインデックス（ＭＦＩ）を有するポリプロピレンから得られ、改良された耐摩耗性を有する微細モノフィラメントの製造方法であり、８０〜９９．９重量％の該ポリプロピレンチップ９９．９〜８０重量％及び２０〜０．１重量％の添加剤からなる組成物がエクストルーダーへ投入され、溶融物が少なくとも速度１２００ｍ／分で紡糸され、繊維が室温、空気浴中で冷却され、更に温度１１０〜１５０℃で、繊度５〜２０ｄｔｅｘ（０．０２７ｍｍ〜０．０５３ｍｍ）まで延伸され、巻き取られる製造方法を提供する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２〜１６ｇ／１０分（２３０℃／２．１６ｋｇ荷重）のメルトフローインデックス（ＭＦＩ）を有するポリプロピレンから得られ、改良された耐摩耗性を有する微細モノフィラメントの製造方法であり、
８０〜９９．９重量％の該ポリプロピレンチップ９９．９〜８０重量％及び２０〜０．１重量％の添加剤からなる組成物がエクストルーダーへ投入され、
溶融物が少なくとも速度１２００ｍ／分で紡糸され、
繊維が室温、空気浴中で冷却され、更に温度１１０〜１５０℃で、繊度５〜２０ｄｔｅｘ（０．０２７ｍｍ〜０．０５３ｍｍ）まで延伸され、巻き取られる製造方法。
【請求項２】
添加剤として、改質ポリオレフィン及び／又は脂肪族ジエステルが使用される請求項１の製造方法。
【請求項３】
添加剤として、１４０℃を超える融点を有するポリプロピレン／ポリエチレンからなるポリオレフィン４．５〜１５重量％が使用される請求項１又は２の製造方法。
【請求項４】
添加剤として、衝撃改質剤３〜１０重量％が使用される請求項１〜３いずれか１項の製造方法。
【請求項５】
添加剤として、可塑剤０．１〜０．２重量％が使用される請求項１〜４いずれか１項の製造方法。
【請求項６】
添加剤として、滑剤０．０５〜１．０重量％が使用される請求項１〜５いずれか１項の製造方法。
【請求項７】
添加剤として、充填剤０．０１〜１．０重量％が使用される請求項１〜６いずれか１項の製造方法。
【請求項８】
添加剤として、衝撃改質剤、可塑剤、滑剤、充填剤及び熱安定剤を配合した組み合わせが使用される請求項７の製造方法。
【請求項９】
２〜１６ｇ／１０分（２３０℃／２．１６ｋｇ荷重）のメルトフローインデックス（ＭＦＩ）を有するポリプロピレンからなり、改良された耐摩耗性を有するモノフィラメントであり、繊度５〜２０ｄｔｅｘ（０．０２７ｍｍ〜０．０５３ｍｍ）及び摩耗性値が２以下であるモノフィラメント。
【請求項１０】
テナシティ（引張強度）４７ｃＮ／ｔｅｘ以上、破断時伸び率４５％未満である請求項９のモノフィラメント。
【請求項１１】
機械定数２８５ｃＮ／ｔｅｘ以上である請求項９又は１０のモノフィラメント。
【請求項１２】
破断仕事量（破断点強度）６１．５ｃＮｃｍ／ｄｔｅｘを超える請求項９〜１１いずれか１項のモノフィラメント。
【請求項１３】
工業的繊維製品を製造する際の、請求項９〜１２いずれか１項のモノフィラメントの使用法。
【請求項１４】
ろ過用繊維製品を製造する際の、請求項１３のモノフィラメントの使用法。
【請求項１５】
スクリーン印刷における、請求項９〜１２いずれか１項のモノフィラメントの使用法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２〜１６ｇ／１０分（２３０℃／２．１６ｋｇ荷重）のメルトフローインデックス（ＭＦＩ）を有するポリプロピレンから、２〜１６ｇ／１０分（２３０℃／２．１６ｋｇ荷重）のメルトフローインデックス（ＭＦＩ）を有し、改良された耐摩耗性及び繊度５〜２０ｄｔｅｘ（０．０２７ｍｍ〜０．０５３ｍｍ）を有するポリプロピレンのモノフィラメントを得る、改良された耐摩耗性を有する微細モノフィラメントの製造方法及びその使用法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリプロピレンの工業的繊維製品は、特に他の熱可塑性樹脂材料より軽量で、環境の影響や機械的応力に安定なため、自動車産業において注目を浴びて来ている。又、軽量化を達成できる微細モノフィラメントに対して特に要求が強い。「微細モノフィラメント」とは、３０ｄｔｅｘ未満、特に２５ｄｔｅｘ未満の繊度を有するモノフィラメントをいう。
しかし、ポリプロピレンモノフィラメントは、摩耗問題を抱える他の熱可塑性樹脂と同様に純ポリプロピレンの低い耐摩耗性の結果として、製織操作においてひどい粉だちの問題を有する。一方、。例えば、欧州特許ＥＰ−Ａ２０７８４１０７号は、溶融紡糸されたポリアミド、ポリエステル及びポリプロピレンモノフィラメント（ｍｏｎｏｆｉｌｓ）に関して、耐摩耗性フィラメントが、７０〜９９重量％の繊維形成ポリマー及び１〜３０重量％の無水マレイン酸改質ポリエチレン−ポリプロピレンゴム及びその他の添加剤から得られることを示している。しかし、その実施例では、繊維形成ポリマーがナイロン６及びポリエチレンテレフタレート並びにＰＡ６６及びＰＡ６のコポリアミドに限られていた。更に紡糸速度は記載されていない。又、例示されている比較的厚いモノフィラメントは、製紙用ワイヤー繊維品（ふるい）及び芝刈り機ワイヤー（繊維品）に有用である。しかし、比較的微少なポリプロピレンモノフィラメントの製造は、記載されていない。
【０００３】
欧州特許ＥＰ−Ａ−１０５９３７０号には、織物用のポリプロピレンマルチフィラメントの製造方法が記載されている。使用される出発原料は、メタロセン触媒系アイソタクチックポリプロピレンであり、目的とする収縮性を達成するため２５（ｇ／１０分）未満のメルトフローインデックスを有する。低収縮フィラメントは、高いＭＦＩ値を有するポリプロピレンチップを使用して好ましく製造される。しかし、製造ヤーンは、一般的なものしか記載されておらず、モノフィラメントは全く記載されていない。
欧州特許ＥＰ−Ａ−００２８８４４号には、織物用マルチフィラメントのポリプロピレンフィラメントヤーンが記載されている。出発ポリマーは、約２０〜６０のメルトフローインデックスを有するポリプロピレンである。微細モノフィラメントの製造プロセスで発生する摩耗問題は、記載された紡糸及び延伸条件及び更なるプロセス中では明らかには観察されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、ポリプロピレンからなる耐摩耗性微細モノフィラメントの工業的（経済的）製造方法を提供することである。更に本発明の目的は、製織工程における改良された耐摩耗性を有するポリプロピレン微細モノフィラメントを製造することにある。
更に本発明の目的は、工業的繊維製品の製造において、優れた耐摩耗性を有する微細モノフィラメントの使用法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題は、８０〜９９．９重量％のポリプロピレンチップ及び２０〜０．１重量％の添加剤からなる組成物がエクストルーダーへ投入され、溶融物が少なくとも速度１２００ｍ／分で紡糸され、繊維が室温、空気浴中で冷却され、更に温度１１０〜１５０℃で、繊度５〜２０ｄｔｅｘ（０．０２７ｍｍ〜０．０５３ｍｍ）まで延伸され、巻き取られる本発明により達成される。本発明では、添加剤がポリプロピレン中に充分に分散され、得られるモノフィラメント中で全く差異が見られない。
【発明の効果】
【０００６】
本発明により、初めて１２００ｍ／分の紡糸速度で微細ポリプロピレンモノフィラメントを製造することが可能となった。また、改質ポリオレフィン及び脂肪族ジエステルから得られる添加剤を使用することが有用であることが明らかになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の好ましい添加剤は改質ポリオレフィンであり、更に好ましくは１４０℃以上の融点を有するポリプロピレン／ポリエチレンであり、好ましくは４．５〜１５重量％、更に好ましくは６〜１３重量％、特に好ましくは８〜１２重量％使用する。１４０℃未満の融点であると、組成物の配合に問題を生じる。これは、１４０℃未満の温度であると、エクストルーダー中でチップが互いにつながりあってしまうためである。４．５重量％未満又は１５重量％を超えるポリプロピレン／ポリエチレンを使用すると、不充分な耐摩耗性を有するモノフィラメントが製造される。上記で最も好ましい場合は、驚くべきことに、更なる添加剤なしに顕著な耐摩耗性を達成できる。
【０００８】
更に、本発明の添加剤として、衝撃改質剤を好ましくは３〜１０重量％、更に好ましくは３〜７重量％、特に好ましくは３〜６重量％使用できる。好ましい衝撃改質剤は、１００℃までは軟化せず、例えば直鎖状スチレン−エチレン／ブチレン−スチレンブロックコポリマー又は直鎖状スチレン−エチレン／ブチレン−スチレンブロックコポリマー／／スチレン−エチレン／ブチレンジブロックの組成物が挙げられる。
更に、本発明では、可塑剤が好ましくは０．１〜０．２重量％使用される。アジピン酸ジイソノニルエステルが好ましい可塑剤として挙げられる。
更に、本発明では、滑剤が好ましくは０．０５〜１．０重量％、更に好ましくは０．３〜１．０重量％添加剤として使用できる。好ましい滑剤として、カルボン酸金属塩、直鎖状又は分岐状炭化水素、フッ素系エラストマー、ポリジメチルシロキサンが挙げられる。
更に、本発明では、充填剤を添加剤として使用することが好ましい。特に好ましい充填剤として、アエロジル（Ａｅｒｏｓｉｌ、超微粒子状無水シリカ）０．０１〜０．１重量％及び／又は炭酸カルシウム０．１〜１．０重量％が挙げられる。
更に、本発明では、添加剤は、２〜１０重量％の衝撃改質剤、０．１〜０．２重量％の可塑剤、充填剤として０．０１〜０．１重量％のアロエジル又は０．１〜１．０重量％の炭酸カルシウム、０．０５〜１．０重量％の滑剤及び０．１〜０．５重量％の熱安定剤が配合された組成物でもよい。好ましい熱安定剤として、立体的に混み合った（ヒンダード）フェノール、亜リン酸塩及びホスホン酸塩が挙げられる。
【０００９】
本発明のモノフィラメント用主ポリマーは、２〜１６ｇ／１０分（２３０℃／２．１６ｋｇ荷重）のメルトフローインデックス（ＭＦＩ）及び５〜２０ｄｔｅｘ（０．０２７ｍｍ〜０．０５３ｍｍ）の繊度を有するポリプロピレンである。２ｇ／１０分未満のメルトフローインデックスであると、溶融紡糸操作を、ポリマーが破壊されるほどの非常な高温で行なわなければならない問題がある。１６ｇ／１０分を超えるメルトフローインデックスでは、不充分な耐摩耗性しか得られない問題がある。２以下の摩耗性値であれば、容易に製織して織編物とすることができ、驚くほどほこりを発生しないモノフィラメントが達成できる。
本発明のモノフィラメントは、４７ｃＮ／ｔｅｘ以上のテナシティ（引張強度）及び４５％未満の破断時伸び率を有することが好ましい。
本発明のモノフィラメントは、２８５ｃＮ／ｔｅｘ以上の機械定数(Constante Mechanique)を有することが好ましい。
本発明を、下記実施例により更に詳細に説明する。
【実施例】
【００１０】
実施例１
ポリマー
繊維形成モノフィラメントには、全て１２．０ｇ／１０分（２３０℃／２．１６ｋｇ荷重）のメルトフローインデックス（ＭＦＩ）を有するポリプロピレンを使用した。
それぞれの試行において、ポリプロピレンチップ５ｋｇをブリキ製容器とタンブルミキサーを使用して混合した。添加剤が異なる三種類の混合方法が行なわれた。個々の方法は、実施例中に記載されている。チップ及び添加剤のブレンドは、直接エクストルーダーへ投入されて溶融された。
【００１１】
紡糸条件
エクストルーダー直径３８ｍｍ：最大値ｐ＝１００ｂａｒ
単位時間当り処理量：１〜１０ｋｇ／ｈ
加熱区域６箇所
紡糸区域（Ｓｐｉｎ  ｐａｃｋ）：二系統加熱（Ｄｉｐｈｙｌ-ｈｅａｔｅｄ）；１紡糸位置
吐出ポンプ（Ｔｉｔｅｒｐｕｍｐｅ）：３〜２７Ｕ／ｍｉｎ（ｒｐｍ）
紡糸口金：外径／内径＝８５／７０ｍｍ
クエンチ筒（Ｂｌａｓｓｃｈａｃｈｔ）：４５０〜１１００ｍ3／ｈ；ｌ＝１．３ｍ
エクストルーダー温度（１〜５区域）：１８０／２３０／２５０／２５０／２６５／２７５℃
紡糸区域（Ｐａｃｋ）＋紡糸口金：２７５／２７５℃
単位時間当り処理量：１．６５ｋｇ／ｈ
冷却空気：７００ｍ3／ｈ
溶融温度：２８０℃
紡糸巻取速度：１２００ｍ／分
延伸条件
延伸は、それぞれゴデット（延伸）ローラ（φ＝１０ｃｍ）及び分離ローラからなる２つの延伸ユニットを備えた実験室的な延伸範囲で行なわれた。延伸操作を受けるモノフィラメントは、下記工程を経た。
ヤーン破断；更に供給ロール又はゴムロールを有する延伸ユニットＶ１、引き取り（ｓｎｕｂｂｉｎｇ）ピン無し；長さ２０ｃｍで、延伸ユニットから２０ｃｍ離して設置されたホットプレート；延伸ユニットＶ２；トラベラーリング軸
更に、延伸率３．６：１で１３０℃のホットプレート（２０ｃｍ）を使用して延伸された。延伸ユニットＶ２の巻取速度は、５１４ｍ／分であった。
【００１２】
実施例２（試行２〜４）
改質ポリオレフィンの場合であり、ポリプロピレン及び改質ポリオレフィン（ＰＰ／ＰＥ）のチップブレンド（融点は１４０℃を超える。）を、１時間混合した。
実施例３（試行５〜７）
改質ポリオレフィンの場合であり、ポリプロピレン及び衝撃改質剤のチップブレンドを１時間混合した。これらブレンドの場合、ユニケマ（Ｕｎｉｑｅｍａ）社製商品名「Ａｔｍｅｒ１１０」等の帯電防止剤を０．１％添加することが好ましい。
実施例４（試行８及び９）
可塑剤をポリプロピレンチップに添加し、２時間混合した。
【００１３】
実施例５（試行１０〜１２）
充填剤、滑剤、熱安定剤等の粉状の添加剤の場合、チップは、バイエル（Ｂａｙｅｒ）ＡＧ社製商品名「Ｂａｓｉｌｏｎ  Ｍ１００」等のカップリング剤と、最初に３０分タンブル混合され、次に残りの添加剤が添加され、更に１時間３０分混合された。この実施例では、上記と同様にポリプロピレンへの炭酸カルシウムの添加が行なわれる。
実施例６（試行１３〜１６）
この実施例では、数種の量の滑剤をポリマーへ添加した。実施例５と同様に調製した。
実施例７（試行１７〜１９）
異なる化合物の組み合わせの形で添加剤が使用された場合であり、試行１７は、２種の異なる滑剤（０．２及び０．０５％）及びアエロジル０．０５％を添加した。試行１８及び１９では、３種の添加剤を使用した。試行１８が、０．３５％の熱安定剤、０．３％の炭酸カルシウム及び０．１５％の滑剤４であり、試行１９が、０．５％の熱安定剤、０．２％の滑剤４及び０．０１％のアエロジル１９である。実施例５と同様に調製した。
結果を表１に示す。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
実施例２（試行２〜４）；添加剤として１４０℃を超える融点のＰＰ／ＰＥを添加したポリプロピレンＭＦＩ＝１２．０ｇ／分。
実施例３（試行５〜７）；衝撃改質剤を添加したポリプロピレンＭＦＩ＝１２．０ｇ／分。
実施例４（試行８〜９）；可塑剤を添加したポリプロピレンＭＦＩ＝１２．０ｇ／分。
実施例５（試行１０〜１２）；充填剤を添加したポリプロピレンＭＦＩ＝１２．０ｇ／分。
実施例６（試行１３〜１６）；滑剤を添加したポリプロピレンＭＦＩ＝１２．０ｇ／分。
実施例７（試行１７〜１９）；添加剤配合物を添加したポリプロピレンＭＦＩ＝１２．０ｇ／分。
【００１６】
結果を図に示した。
図１は、実施例２において１４０℃を超える融点を有する改質ポリプロピレン／ポリエチレンの添加により得られた曲線を示す。ここで、添加剤の添加無しの純ポリプロピレンの摩耗試験値は４であり、織編物として耐摩耗性が不充分である。ところが驚くべきことに、添加剤の添加量が０〜１０重量％となるまでは耐摩耗性が改善され、添加量がそれ以上になると再度低下した。
図２は、衝撃改質剤の添加結果の曲線を示す。添加剤添加量が増加するに従い、摩耗は最初減少し、５重量％で最小値となる。しかし、更に添加してもそれ以上の効果は得られなかった。
図３は、異なる滑剤の添加結果の曲線を示す。この場合、少量の添加は、最初摩耗挙動に顕著な改良を示すが、その後添加量が増加しても摩耗挙動の更なる改良は得られなかった。
【００１７】
測定方法
メルトフローインデックスは、ＡＳＴＭ  Ｄ１２３８に準拠した。
ＡＢＴＥＲ摩耗試験；
この試験は、横糸挿入無しの試験装置による単純な製織プロセスの模擬実験である。モノフィラメントは、適当な動きをする「おさ」や綜絖等の製織機の主要部材を、一定速度で通過する。モノフィラメント速度は９ｍ／ｈであり、おさは１分間に５２５ダブルストローク作動する。
ＡＢＴＥＲ試験機を使用して行なわれる摩耗挙動の評価は、下記のように行なわれる。
摩耗挙動は、全てのモノフィラメントについて１６時間の間模擬実験され、その後、おさが試験機から除かれ撮影された。目視で３人の観察者が、おさ上の付着物を評価して摩耗性値（ABTER値）をつけた。基準は０〜１（付着無し、摩耗無し）から５（かなり付着、摩耗大）までである。
【００１８】
繊度は、ＳＮ１９７０１２及びＳＮ１９７０１５に準拠し、補助的にＤＩＮ５３８３０によりされた。
引張試験は、ＤＩＮ５３８１５及びＤＩＮ５３８３４に準拠し、補助的にＢＩＳＦＡにより決定された。
機械定数ＣＭは、式ＣＭ＝（Ｄ・Ｆ［ｃＮ／ｔｅｘ］）1/2から計算された。但し、Ｄは、破断点時伸び率（％）であり、Ｆは、テナシティ（引張強度、ｃＮ／ｔｅｘ）である。
【００１９】
本発明の微細モノフィラメントは、摩耗付着物無しに、ろ過用及びスクリーン印刷用等の織編物（スクリーン）繊維製品を製造するために有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例２における添加剤添加の作用による摩耗性挙動を示す。
【図２】実施例３における添加剤添加の作用による摩耗性挙動を示す。
【図３】実施例６における添加剤添加の作用による摩耗性挙動を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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