(57)【要約】      （修正有）【課題】結晶鎖及び非晶鎖が高配向したポリプロピレン繊維及び同繊維の製造方法の提供。【解決手段】非晶配向度が８５％以上、小角Ｘ線散乱測定による赤道方向の散乱強度に対する子午線方向の散乱強度比（子午線方向の散乱強度／赤道方向の散乱強度）が０．５〜０．９５、結晶配向度が９０％以上、結晶化度が６０〜７５％、強度が７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、初期弾性率が１００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、破断伸度が１０〜３０％、単繊維繊度が１〜２０ｄｔｅｘのいずれかの要件を選択的に満たすポリプロピレン繊維。未延伸糸を、総延伸倍率が５〜１５倍で最終延伸時の延伸張力が１．５０〜５．００ｃＮ／ｄｔｅｘであることが好ましいポリプロピレン繊維の製造方法。２段延伸法により、生産速度を維持したまま最終段の延伸張力を制御して、結晶鎖及び非晶鎖が高配向した高強度でかつ高弾性率を有するポリプロピレン繊維の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
非晶配向度が８５％以上であるポリプロピレン繊維。
【請求項２】
小角Ｘ線散乱測定による赤道方向の散乱強度に対する子午線方向の散乱強度比（子午線方向の散乱強度／赤道方向の散乱強度）が０．５以上０．９５以下である請求項１に記載のポリプロピレン繊維。
【請求項３】
結晶配向度が９０％以上で、結晶化度が６０％以上７５％以下である請求項１又は２に記載のポリプロピレン繊維。
【請求項４】
強度が７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、初期弾性率が１００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である請求項１〜３のいずれか一項に記載のポリプロピレン繊維。
【請求項５】
破断伸度が１０％以上３０％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。
【請求項６】
単繊維繊度が１ｄｔｅｘ以上２０ｄｔｅｘ以下である、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。
【請求項７】
未延伸糸を１段または２段以上の多段で延伸し、総延伸倍率が５倍以上１５倍以下であり、最終延伸時の延伸張力を１．５０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上５．００ｃＮ／ｄｔｅｘ以下とするポリプロピレン繊維の製造方法。
【請求項８】
延伸を２段で行う延伸工程において、２段目の延伸時の糸温度が１４０℃以上１８０℃以下、延伸倍率が１．０１倍以上２．００倍以下及び変形速度が１（１／秒）以上１０（１／秒）以下である、請求項７に記載のポリプロピレン繊維の製造方法。
【請求項９】
延伸を２段で行う延伸工程において、１段目の延伸時の糸温度が１１０℃以上１６０℃以下、延伸倍率が４倍以上１４倍以下で延伸する、請求項７又は８に記載のポリプロピレン繊維の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のポリプロピレン繊維を得る請求項７〜９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。
【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及びそのポリプロピレン繊維の製造方法に関する。
【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、さら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高倍率で延伸することにより高強度化を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℃以下の温度に急冷する紡糸工程、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、さら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倍〜１０倍で前延伸した後、温度１７０℃〜１９０℃で、変形速度１．５倍／分〜１５倍／分で、延伸倍率１．２倍〜３．０倍の後延伸することにより、繊維強度が７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上で、表面が凹凸構造であるポリプロピレン繊維の製造方法について記載されている。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、結晶鎖及び非晶鎖が高配向した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。結晶鎖及び非晶鎖が高配向したポリプロピレン繊維は強度、弾性率に優れる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、非晶配向度が８５％以上であるポリプロピレン繊維である。
本発明のポリプロピレン繊維の小角Ｘ線散乱測定による赤道方向の散乱強度に対する子午線方向の散乱強度比（子午線方向の散乱強度／赤道方向の散乱強度）が０．５以上０．９５以下であることが好ましい。
本発明のポリプロピレン繊維の結晶配向度は９０％以上で、結晶化度が６０％以上７５％以下であることが好ましい。
本発明のポリプロピレン繊維は、強度が７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、初期弾性率が１００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。
本発明のポリプロピレン繊維の破断伸度は１０％以上３０％以下であることが好ましい。
また、ポリプロピレン繊維の単繊維繊度は１ｄｔｅｘ以上２０ｄｔｅｘ以下であることが好ましい。
【００１１】
本発明のポリプロピレン繊維の製造方法は、１段又は２段以上で延伸を行い、その総延伸倍率が５倍以上１５倍以下であり、最終延伸時の延伸張力を１．５０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上５．００ｃＮ／ｄｔｅｘ以下とする、ポリプロピレン繊維の製造方法である。
【００１２】
本発明のポリプロピレン繊維の製造方法は、２段で行う延伸工程において、２段目の延伸する繊維温度が１４０℃以上１８０℃以下、延伸倍率が１．０１倍以上２．００倍以下及び変形速度が１（１／秒）以上１０（１／秒）以下であることが好ましい。
本発明のポリプロピレン繊維の製造方法は、延伸を２段で行う延伸工程において、１段目の延伸する繊維温度が１１０℃以上１６０℃以下、延伸倍率が４倍以上１４倍以下で延伸することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、生産速度を維持したまま最終段の延伸張力を制御することでボイド（空隙）及びラメラ構造が少なく、結晶鎖及び非晶鎖が高配向したポリプロピレン繊維を提供することができる。ボイド（空隙）及びラメラ構造が少なく、結晶鎖及び非晶鎖が高配向したポリプロピレン繊維は強度、弾性率に優れる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明について代表的な実施形態をもって詳細に説明する。
＜ポリプロピレン繊維原料＞
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、５ｇ／１０分以上２８ｇ／１０分以下であることが好ましい。ＭＦＲが５ｇ／１０分以上であれば溶融粘度が高くなり過ぎず、成形加工性が良好となる。一方、ＭＦＲが２８ｇ／１０分以下であればポリプロピレンの分子量が低くなり過ぎず、高強度のポリプロピレン繊維が得られ易くなる。ポリプロピレン樹脂のＭＦＲは１０ｇ／１０分以上２５ｇ／１０分以下であることが好ましく、１６ｇ／１０分以上２２ｇ／１０分以下であることがさらに好ましい。
【００１５】
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、９９％を超えるポリプロピレンを得ることは工業的に困難である。
【００１６】
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、繊維強度が低下し難くなる。前記分子量分布は４以下がより好ましい。
【００１７】
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。
【００１８】
＜ポリプロピレン繊維の製造方法＞
上記のようなポリプロピレン原料を押出機に投入し混練した後、ギアポンプにて定量的にノズルから吐出させる。紡糸温度はポリプロピレン原料のＭＦＲに合わせて設定すればよく、本発明のポリプロピレン繊維の紡糸温度は２００℃以上３２０℃以下が好ましい。紡糸温度が２００℃以上であればポリプロピレン原料の溶融粘度が高くならず成形加工性が良好となり、均質な結晶構造のポリプロピレン繊維が得られ易い。一方、紡糸温度が３２０℃以下であれば、ポリプロピレン原料自体の熱分解が進行しないため、得られるポリプロピレン繊維の強度が低下し難い。紡糸温度は２２０℃以上３００℃以下がより好ましく、２５０℃以上２９０℃以下がさらに好ましい。
【００１９】
紡糸ノズルの吐出孔（以下、「ホール」という場合がある。）から吐出するポリマーの吐出量は１ホール当たり、０．１ｇ／分以上３ｇ／分以下が好ましい。吐出量が０．１ｇ／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ず、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、樹脂の冷却が十分でき、巻取の際にフィラメント間での融着が起こり難く、安定的に未延伸糸が得られ易い。前記吐出量は１．０ｇ／分以上２．５ｇ／分以下が好ましく、１．２ｇ／分以上２．０ｇ／分以下がさらに好ましい。
【００２０】
紡糸ノズルの吐出孔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。冷風の速度は、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、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もって油剤を付与する。
【００２１】
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）／吐出線速度（ｍ／分）で求めることができる。紡糸ドラフトが５倍以上であれば、紡糸線上で張力が付与され、クエンチ筒での冷風の影響による糸揺れが顕著にならず、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の促進を抑え、得られる未延伸糸は高結晶化度、高配向になり過ぎないため、延伸性が良好になる。
【００２２】
延伸糸の引取り速度は２００ｍ／分以上１０００ｍ／分以下が好ましい。前記引取り速度が２００ｍ／分以上であれば、生産性が良好となる。一方、１０００ｍ／分以下であれば、得られる未延伸糸は高結晶化度、高配向になり過ぎず、延伸性が良好となる。引取り速度は２５０ｍ／分以上８００ｍ／分以下がより好ましく、３００ｍ／分以上６００ｍ／分以下がさらに好ましい。
【００２３】
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あってもよいし、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よい。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、変形速度とは引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すると変形速度が速くなる。
【００２４】
本発明のポリプロピレン繊維の製造方法は、未延伸糸を１段または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い。
１段で延伸する場合の延伸倍率は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易くなり、高強度のポリプロピレン繊維が得られ易くなる。延伸倍率が１５倍以下であれば、毛羽や束切れの発生を少なくでき、安定的にポリプロピレン繊維を得ることができる。延伸倍率は６倍以上１３倍以下がより好ましく、７倍以上１２倍以下がさらに好ましい。
【００２５】
延伸する未延伸糸の延伸温度は１１０℃以上１６０℃以下が好ましい。前記延伸温度が１１０℃以上であれば、ポリプロピレンの結晶分散温度以上となるため、延伸性が良好となり易い。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せず、延伸が安定する。前記延伸温度は１２５℃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。
【００２６】
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。予備加熱する糸温度は５０℃以上１２０℃以下が好ましく、６０℃以上１１０℃以下がより好ましい。
【００２７】
延伸張力は１．５０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上５．００ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であることが好ましい。延伸張力は張力計で測定した値を、延伸後の繊維繊度で除することで算出することができる。延伸張力が１．５０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であれば、延伸中の分子鎖に力が伝達され易いため、結晶鎖及び非晶鎖が配向し易くなる。延伸張力が５．００ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であれば、分子鎖が無理に引き伸ばされることがないために、毛羽や束切れがなく安定的に延伸することができる。前記観点から、延伸張力は、２．００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上４．００ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であることがより好ましく、２．６０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上３．８０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であることがさらに好ましい。
【００２８】
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良好となる。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ず、糸切れを少なくできる。前記延伸速度は、１５０ｍ／分以上８００ｍ／分以下がより好ましく、２００ｍ／分以上６００ｍ／分以下がさらに好ましい。
【００２９】
次に、多段で延伸する場合について説明する。
未延伸糸の１段目の延伸する糸温度は１１０℃以上１６０℃以下であることが好ましい。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以上となるため、延伸性が良好となり易い。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せず、延伸が安定する。前記延伸温度は１３０℃以上１５５℃以下の糸温度がより好ましく、１４０℃以上１５０℃以下がさらに好ましい。
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。
【００３０】
１段目の延伸倍率は４倍以上１４倍以下で行うのが好ましい。延伸倍率が４倍以上であれば高配向したポリプロピレン繊維が得られ易くなり、高強度のポリプロピレン繊維を得易い。延伸倍率が１４倍以下であれば、毛羽や束切れの発生を少なくでき、安定的にポリプロピレン繊維を得ることができる。延伸倍率は５．５倍以上１１倍以下がより好ましく、７倍以上１０倍以下がさらに好ましい。
【００３１】
１段目とそれ以降の延伸は、１段目の延伸を終了して一度巻き取ってから、再度次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段目とそれ以降の延伸を連続で行うのが好ましい。
最終段の延伸倍率は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得られ易く、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。
【００３２】
総延伸倍率は５倍以上１５倍以下とすることが好ましい。総延伸倍率が５倍以上であれば、高配向したポリプロピレン繊維を得易くなり、高強度のポリプロピレン繊維が得られ易くなる。総延伸倍率が１５倍以下であれば、毛羽や束切れの発生を少なくでき、安定的にポリプロピレン繊維を得ることができる。延伸倍率は７倍以上１３倍以下がより好ましく、９．５倍以上１２倍以下がさらに好ましい。
【００３３】
最終延伸時の延伸張力は１．５０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上５．００ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であることが好ましい。延伸張力が１．５０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であれば、延伸中の分子鎖に力が伝達されるため、結晶鎖及び非晶鎖が十分に配向する。延伸張力が５．００ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であれば、分子鎖が無理に引き伸ばされることがないために、毛羽や束切れが少なくなり、安定的に延伸することができる。延伸張力は２．００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上４．００ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であることがより好ましく、２．６０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上３．８０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であることがさらに好ましい。
【００３４】
最終延伸時の延伸する糸温度は１４０℃以上１８０℃以下にするのが好ましい。前記糸温度が１４０℃以上であれば、前段までに形成された結晶構造を、最終段の延伸で更に変形させ易い。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易い。前記糸温度が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。前記糸温度は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。
【００３５】
最終延伸時の延伸の前に糸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。予備加熱の糸温度は１００℃以上１４０℃以下が好ましく、１１０℃以上１３０℃以下がより好ましい。
【００３６】
最終延伸時の変形速度は１（１／秒）以上１０（１／秒）以下であることが好ましい。前記変形速度が１（１／秒）以上では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。前記変形速度が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いため、糸切れや束切れが起こり難くなる。前記変形速度は２．５（１／秒）以上７（１／秒）以下がより好ましく、３（１／秒）以上５（１／秒）以下がさらに好ましい。
【００３７】
最終延伸時の延伸速度は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、延伸する際の引取ロール速度のことである。延伸速度が１００ｍ／分以上であれば高い生産性が得られる。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ず、糸切れを少なくできる。前記延伸速度は１５０ｍ／分以上８００ｍ／分以下がより好ましく、２００ｍ／分以上６００ｍ／分以下がさらに好ましい。
【００３８】
＜ポリプロピレン繊維＞
本発明のポリプロピレン繊維は、非晶配向度が８５％以上である。非晶鎖が応力伝達に大きく寄与すると考えられ、非晶配向度は８５％以上であれば、強度の高いポリプロピレン繊維が得られ易くなる。前記観点から、非晶配向度は、８８％以上９８％以下がより好ましく、９０％以上９２％以下がさらに好ましい。
本発明のポリプロピレン繊維は、小角Ｘ線散乱測定による赤道方向の散乱強度に対する子午線方向の散乱強度比（子午線方向の散乱強度／赤道方向の散乱強度）が０．５以上０．９５以下である。
【００３９】
ラメラ構造が積層されたポリプロピレン繊維は、小角Ｘ線散乱測定において子午線方向（繊維軸方向）にピークが観測される。すなわち、本発明で得られるポリプロピレン繊維は、ラメラ構造の割合が少ない構造である。ラメラ構造は伸び切り鎖構造に比べて強度が弱いため、ポリプロピレン繊維中に残存したラメラ構造は繊維強度の低下要因となってしまう。
【００４０】
さらにボイド（空隙）が含まれるポリプロピレン繊維は、小角Ｘ線散乱測定において、繊維状フィブリルとボイド（空隙）の密度差に起因した、赤道方向の散乱（繊維に対して垂直方向）が観測される。すなわち赤道方向の散乱強度が大きくなると、ボイド（空隙）が多く含まれるため、繊維強度の低下要因になってしまう。前記観点から、小角Ｘ線散乱測定による赤道方向の散乱強度に対する子午線方向の散乱強度比（子午線方向の散乱強度／赤道方向の散乱強度）が０．６以上０．９０以下がより好ましく、０．６５以上０．８５以下がさらに好ましい。
【００４１】
本発明のポリプロピレン繊維は、結晶配向度が９０％以上であることが好ましい。結晶配向度が９０％以上であれば、応力伝達を担う分子鎖の繊維軸方向への配列が十分あり、繊維強度が低下し難くなる。前記観点から、結晶配向度は９２％以上であることがより好ましく、さらに好ましくは９３％以上である。
本発明のポリプロピレン繊維は、結晶化度が６０％以上７５％以下であることが好ましい。
結晶化度が６０％以上であれば、非晶鎖が応力伝達に適度に寄与するので好ましく、結晶化度が７５％以下であれば、非晶鎖が応力伝達に大きく寄与すると考えられるので好ましい。通常の高強度オレフィン繊維の結晶化度は８０％を超えている（例えば、特表２００８−５１９１８０号公報）。結晶化度が７０％を超えると結晶間ブリッジが形成されると言われており（例えば、Ｐｏｌｙｍｅｒ、１９、６８３（１９７８）など）、結晶化度が高いほど、非晶鎖が応力伝達を担う必要がなくなってくる。
結晶化度は６２％以上７２％以下がより好ましく、さらに好ましくは６５％以上７０％以下である。
【００４２】
本発明で得られるポリプロピレン繊維は、単繊維強度が７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上１３ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であることが好ましい。単繊維強度が７ｃＮ／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ることができ、軽量化ができるので好ましい。一方、単繊維強度の上限に制限はないが、１３ｃＮ／ｄｔｅｘを超えるポリプロピレン繊維を工業的に得ることは、現在のところ困難である。前記観点から、本発明のポリプロピレン繊維の強度は８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上１０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下がより好ましく、さらに好ましくは８．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上９．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以下である。
本発明のポリプロピレン繊維は、結晶鎖及び非晶鎖が高度に配向しており、単繊維強度の高い物性を得ることができる。
【００４３】
本発明のポリプロピレン繊維の初期弾性率は１００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であることが好ましい。前記初期弾性率が１００ｃＮ／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が少量にできるため、軽量化し易い。一方、前記初期弾性率が２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であれば工業的に得易くなる。前記観点から、初期弾性率は１２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上１８０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下がより好ましく、１４０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上１６０ｃＮ／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。本発明のポリプロピレン繊維の破断伸度が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り易い。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り易い。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、さらに好ましくは１２％以上１８％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。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易く、さらに加工品の摩耗性も良好となり易い。前記単繊維繊度が２０ｄｔｅｘ以下であれば、繊維内の構造均質性が良好となり易いため、高強度・高弾性率のポリプロピレン繊維を得易くなる。前記観点から、前記単繊維繊度は３ｄｔｅｘ以上１０ｄｔｅｘ以下がより好ましく、３．５ｄｔｅｘ以上６ｄｔｅｘ以下がさらに好ましい。
本発明のポリプロピレン繊維の総繊度は、１４０ｄｔｅｘ以上１６０ｄｔｅｘ以下が好ましい。前記総繊度が１４０ｄｔｅｘ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、必要な強度が得られ易く、１６０ｄｔｅｘ以下であれば、ロープ、養生ネット、水平ネットなどの軽量化がし易い。
【実施例】
【００４６】
以下に実施例１〜７及び比較例１〜３に基づいて本発明をより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。これらの実施例及び比較例において、結晶配向度、結晶化度、非晶配向度、繊維強度・弾性率、伸度、単繊維繊度は以下の方法で測定した。
【００４７】
＜結晶配向度、結晶化度の測定方法＞
ポリプロピレン繊維の結晶配向度、結晶化度は広角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。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。
【００４８】
得られた２次元回折像についてβ＝１７５°以上１８５°以下の範囲において２θ方向の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。回折角＝１４．１°、１６．９°、１８．６°、２１．６°（結晶性成分）、１６°（非晶性成分）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、結晶化度を算出した。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】
また、得られた２次元画像を２θ＝１６°以上１７．５°以下の範囲についてβ方向の１次元プロファイルを切り出して、β＝９０°のピークの半値幅αから、結晶配向度＝（１８０−α）×１００／１８０を算出した。
【００５０】
＜非晶配向度の測定方法＞
繊維の非晶配向度ｆａは、ｆａ＝〔Δｎ―Δｎｃ０・ｆｃ・χｃ〕／〔（１−χｃ）・Δｎａ０〕の式を用いて求めることができる。Δｎは実測した複屈折値、Δｎｃ０は結晶固有複屈折であり３３．１×１０-3を挿入した。Δｎａ０は非晶固有複屈折で４６．８×１０-3を挿入した。ｆｃは結晶配向度、χｃは結晶化度であり、それぞれ広角Ｘ線回折測定により得た値を用いた。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。
【００５１】
＜小角Ｘ線散乱測定による赤道方向の散乱強度に対する子午線方向の散乱強度比の算出方法＞
ポリプロピレン繊維の小角Ｘ線散乱測定による赤道方向の散乱強度に対する子午線方向の散乱強度比は、放射光Ｘ線測定（ＳＰｒｉｎ−８  ＢＬ０３ＸＵ、波長１Å）にて算出した。検出器はＣＣＤ、カメラ長４．０ｍ、露光時間を２秒にして２次元散乱像を取得した。ポリプロピレン繊維を約５ｃｍになるように切断して、１０ｍｇ〜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。
【００５２】
得られた２次元回折像について、赤道方向（繊維軸に対して垂直方向）ではβ＝７０°〜１１０°の範囲を２θ＝０．２°〜０．５°の範囲について、バックグランド（空気）散乱を差し引いて、１次元プロファイルを得た。子午線方向（繊維軸方向）ではβ＝１６０°〜２００°の範囲を、２θ＝０．２°〜０．５°の範囲について、バックグランド（空気）散乱を差し引いて、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、赤道方向の散乱強度に対する子午線方向の散乱強度比（子午線方向の散乱強度／赤道方向の散乱強度）とした。
【００５３】
＜単繊維繊度、総繊度の測定方法＞
総繊度は、ポリプロピレン繊維束１００ｍをサンプリングして、その質量を１００倍した値を総繊度とした。単繊維繊度は、総繊度をフィラメント数で割ることで算出した。
【００５４】
＜繊維強度、初期弾性率、破断伸度の測定方法＞
繊維強度、初期弾性率、破断伸度はＪＩＳ  Ｌ  １０１３に準じて行った。引張試験機（島津製作所社製ＡＧ−ＩＳ）を用い、試料長２００ｍｍ、引張速度１００ｍ／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。
【００５５】
なお、以下の実施例１〜７及び比較例１〜３におけるポリプロピレン繊維の各種製造条件及び特性を表１に示した。
【００５６】
（実施例１）
ポリプロピレン樹脂〔プライムポリマー社製  Ｙ２０００ＧＶ、ＭＦＲ＝１８ｇ／１０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て、２８０℃まで加熱して溶融混練し、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℃の冷風を当てて冷却固化したのち、油剤を付与し、３００ｍ／分の巻取速度でボビンに巻き取って未延伸糸を得た。得られた未延伸糸について熱ロールを用いて糸温度が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８倍で熱板延伸を行った。連続してさらに糸温度が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１５５℃、延伸倍率が１．２倍、延伸速度が３００ｍ／分として熱板延伸を行なってポリプロピレン繊維を得た。変形速度、延伸張力は、表１に示すとおりであった。
得られたポリプロピレン繊維の強度、初期弾性率は、表１に示すとおりであり、高強度、高弾性率の繊維が得られた。該ポリプロピレン繊維の伸度、繊度、結晶配向度、非晶配向度、結晶化度、小角Ｘ線散乱測定による赤道方向の散乱強度に対する子午線方向の散乱強度比は表１に示すとおりであり、繊維の構造は高配向であった。
【００５７】
（実施例２）
表１に示すように、２段目の延伸工程において、糸温度を１６５℃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得た。変形速度、延伸張力は、表１に示すとおりであった。得られたポリプロピレン単繊維の強度、初期弾性率は、表１に示すとおりであり、高強度、高弾性率の繊維が得られた。伸度、繊度、結晶配向度、非晶配向度、結晶化度、小角Ｘ線散乱測定による赤道方向の散乱強度に対する子午線方向の散乱強度比は表１に示すとおりであり、繊維の構造は高配向であった。
【００５８】
（実施例３）
表１に示すように、２段目の延伸工程において糸温度を１６５℃、延伸倍率を１．３５倍にした以外は実施例１と同様にしてポリプロピレン繊維を得た。変形速度、延伸張力は表１に示すとおりであった。得られたポリプロピレン繊維の強度、初期弾性率は表１に示すとおりであり、高強度、高弾性率の繊維が得られた。伸度、繊度、結晶配向度、非晶配向度、結晶化度、小角Ｘ線散乱測定による赤道方向の散乱強度に対する子午線方向の散乱強度比は表１に示すとおりであり、繊維の構造は高配向であった。
【００５９】
（実施例４）
表１に示すように、２段目の延伸工程において、糸温度を１７５℃、延伸倍率を１．３５倍にした以外は実施例１と同様にしてポリプロピレン繊維を得た。変形速度、延伸張力は表１に示すとおりであった。得られたポリプロピレン繊維の強度、初期弾性率は表１に示すとおりであり、高強度、高弾性率の繊維が得られた。伸度、繊度、結晶配向度、非晶配向度、結晶化度、小角Ｘ線散乱測定による赤道方向の散乱強度に対する子午線方向の散乱強度比は表１に示すとおりであり、繊維の構造は高配向であった。
【００６０】
（実施例５）
表１に示すように、１段目の延伸工程において、糸温度を１３５℃、延伸倍率を６倍とし２段目の延伸工程において糸温度を１６５℃、延伸倍率を１．６６倍にした以外は実施例１と同様にしてポリプロピレン繊維を得た。変形速度、延伸張力は表１に示すとおりであった。得られたポリプロピレン繊維の強度、初期弾性率は表１に示すとおりであり、高強度、高弾性率の繊維が得られた。伸度、繊度、結晶配向度、非晶配向度、結晶化度、小角Ｘ線散乱測定による赤道方向の散乱強度に対する子午線方向の散乱強度比は表１に示すとおりであり、繊維の構造は高配向であった。
【００６１】
（実施例６）
表１に示すように、２段目の延伸工程において糸温度を１７５℃にした以外は実施例１と同様にしてポリプロピレン繊維を得た。変形速度、延伸張力は表１に示すとおりであった。得られたポリプロピレン繊維の強度、初期弾性率は表１に示すとおりであり、高強度、高弾性率の繊維が得られた。伸度、繊度、結晶配向度、非晶配向度、結晶化度、小角Ｘ線散乱測定による赤道方向の散乱強度に対する子午線方向の散乱強度比は表１に示すとおりであり、繊維の構造は高配向であった。
【００６２】
（実施例７）
表１に示すように、２段目の延伸工程において、糸温度を１８５℃にした以外は実施例１と同様にしてポリプロピレン繊維を得た。変形速度、延伸張力は表１に示すとおりであった。得られたポリプロピレン繊維の強度、初期弾性率は表１に示すとおりであり、高強度、高弾性率の繊維が得られた。伸度、繊度、結晶配向度、非晶配向度、結晶化度、小角Ｘ線散乱測定による赤道方向の散乱強度に対する子午線方向の散乱強度比は表１に示すとおりであり、繊維の構造は高配向であった。
【００６３】
（比較例１）
表１に示すように、１段目の延伸工程において、糸温度を１３５℃、延伸倍率を６倍とし、２段目の延伸工程において、糸温度を１７５℃、延伸倍率を１．５倍にした以外は実施例１と同様にしてポリプロピレン繊維を得た。変形速度、延伸張力は表１に示すとおりであった。得られたポリプロピレン繊維の強度、初期弾性率は表１に示すとおりであり、高強度の繊維は得られなかった。伸度、繊度、結晶配向度、非晶配向度、結晶化度、小角Ｘ線散乱測定による赤道方向の散乱強度に対する子午線方向の散乱強度比は表１に示すとおりであり、非晶配向度が低い結果となった。
【００６４】
（比較例２）
表１に示すように、１段目の延伸工程において、糸温度を１５５℃、延伸倍率を６倍とし、２段目の延伸工程において、糸温度を１６５℃にした以外は実施例１と同様にしてポリプロピレン繊維を得た。変形速度、延伸張力は表１に示すとおりであり、２段目の延伸張力が低いものであった。得られたポリプロピレン繊維の強度、初期弾性率は表１に示すとおりであり、高強度、高弾性率の繊維は得られなかった。伸度、繊度、結晶配向度、非晶配向度、結晶化度、小角Ｘ線散乱測定による赤道方向の散乱強度に対する子午線方向の散乱強度比は表１に示すとおりであり、非晶配向度が低い結果となった。
【００６５】
（比較例３）
表１に示すように、１段目の延伸工程において、延伸倍率を４倍にし、２段目の延伸工程において、糸温度を１６５℃、延伸倍率を１．８倍にした以外は実施例１と同様にしてポリプロピレン繊維を得た。変形速度、延伸張力は表１に示すとおりであり、２段目の延伸張力が低いものであった。得られたポリプロピレン繊維の強度、初期弾性率は表１に示すとおりであり、高強度、高弾性率の繊維は得られなかった。伸度、繊度、結晶配向度、非晶配向度、結晶化度、小角Ｘ線散乱測定による赤道方向の散乱強度に対する子午線方向の散乱強度比は表１に示すとおりであり、非晶配向度が低い結果となった。
【００６６】
【表１】
2017025463.tif 000002