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CN107709640A - 聚丙烯纤维及该聚丙烯纤维的制造方法 - Google Patents

聚丙烯纤维及该聚丙烯纤维的制造方法 Download PDF

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CN107709640A CN201680038234.2A CN201680038234A CN107709640A CN 107709640 A CN107709640 A CN 107709640A CN 201680038234 A CN201680038234 A CN 201680038234A CN 107709640 A CN107709640 A CN 107709640A
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Abstract

本发明获得选择性地满足以下要件中的任一要件的聚丙烯纤维，所述要件为：非晶取向度为85％以上、结晶取向度为90％以上、结晶度为60％以上75％以下、强度为7cN/dtex以上、初始弹性模量为100cN/dtex以上、断裂伸长率为10％以上30％以下、单纤维纤度为3dtex以上20dtex以下。通过2阶段拉伸法，在维持生产速度的状态下控制最终阶段的拉伸张力，从而制造结晶链和非晶链进行了高取向的、高强度且高初始弹性模量的聚丙烯纤维。

Description

聚丙烯纤维及该聚丙烯纤维的制造方法
技术领域
本发明涉及产业材料用、建筑物/汽车等的内装用、医疗/卫生用、衣料用等所使用的聚丙烯纤维以及该聚丙烯纤维的制造方法。
背景技术
聚丙烯纤维具有拨水性、非吸收性优异，且由于为低比重因此轻，此外耐化学试剂性优异等特性，因此广泛用于产业材料用、建筑物/汽车等的内装用、医疗/卫生用、医疗用等。特别是在产业材料用途中运用轻巧和强度而广泛用于绳索、养护网、水平网等，但要求进一步高强度化。
已知聚丙烯纤维的强度大大依赖于拉伸条件。特别是如果提高拉伸倍率则聚丙烯纤维的强度会大幅提高。但是，如果要以通常的拉伸速度高倍率地进行拉伸则毛刺/断线会频繁发生，因此稳定地生产变得困难。于是尝试了通过减慢拉伸速度而尽可能以高倍率进行拉伸来进行高强度化。
例如，日本专利第5607827号公报(专利文献1)中，提出了一种聚丙烯纤维的制造方法，其包含：将聚丙烯熔融挤出，骤冷到聚丙烯的玻璃化转变温度以上且玻璃化转变温度+15℃以下的温度的纺丝工序；以该温度进行保冷的保冷工序；以及拉伸工序。在该方法中，虽然记载了成为1.6GPa以上的高强度，但是拉伸是用手摇拉伸机以极低速度进行拉伸的，进一步认为以0℃保冷数日等在工业上较困难。
此外，在日本特开2003-293216号公报(专利文献2)中，提出了具有沿着纤维表面的曲面而形成的条纹状粗面结构的、纤维强度为9cN/dtex的混凝土增强用的聚丙烯纤维。但是，这也是以拉伸速度为50m/分钟左右的速度进行的，生产率差。
此外例如，日本特开2002-180347号公报(专利文献3)中，记载了如下方法：使用在两端用加压水进行了密封的容器内填充有0.3～0.5MPa程度的加压饱和水蒸气作为拉伸介质的拉伸槽，对结晶性高分子物质进行拉伸处理。通过该方法，能够制造9.7cN/dtex以上的高强度聚丙烯纤维。但是，该方法与通常的热板拉伸等相比，存在需要特殊且昂贵的加压饱和水蒸气拉伸装置，而且加压饱和水蒸气拉伸中纤维的投入量会受到限制这样的问题，因此不适合大量生产。
进一步日本特开2009-007727号公报(专利文献4)中，记载了一种聚丙烯纤维的制造方法，即：将由全同立构五单元组分率为94％以上的聚丙烯熔融纺丝而获得的未拉伸丝线，在温度120℃～150℃以拉伸倍率3～10倍进行前拉伸后，在温度170℃～190℃以变形速度1.5倍/分钟～15倍/分钟进行拉伸倍率1.2倍～3.0倍的后拉伸，从而制造纤维强度为7cN/dtex以上、表面为凹凸结构的聚丙烯纤维。该技术中后拉伸时的变形速度极其慢，因此难以以高生产率制造高强度的聚丙烯纤维。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5607827号公报
专利文献2：日本特开2003-293216号公报
专利文献3：日本特开2002-180347号公报
专利文献4：日本特开2009-007727号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的目的在于提供结晶链和非晶链进行了高取向的聚丙烯纤维以及该纤维的制造方法。结晶链和非晶链进行了高取向的聚丙烯纤维的强度、初始弹性模量优异。
用于解决课题的方法
本发明是非晶取向度为85％以上的聚丙烯纤维。
本发明的聚丙烯纤维优选由广角X射线衍射测定得到的结晶度为60％以上75％以下。
本发明的聚丙烯纤维优选由DSC测定得到的熔融峰的吸热量为85J/g以上120J/g以下。
本发明的聚丙烯纤维优选单纤维纤度为3dtex以上20dtex以下。
本发明的聚丙烯纤维优选总纤度为90dtex以上900dtex以下。
本发明的聚丙烯纤维优选由小角X射线散射测定得到的子午线方向的散射强度相对于赤道方向的散射强度之比(子午线方向的散射强度/赤道方向的散射强度)为0.5以上0.95以下，结晶取向度为90％以上。
本发明的聚丙烯纤维优选强度为7cN/dtex以上，初始弹性模量为100cN/dtex以上，断裂伸长率为10％以上30％以下。
本发明的聚丙烯纤维的制造方法是下述聚丙烯纤维的制造方法：将结晶结构的比例为30质量％以下的未拉伸丝线以1阶段或2阶段以上的多阶段进行拉伸，使总拉伸倍率为5倍以上15倍以下，使最终拉伸时的拉伸张力为1.5cN/dtex以上5.0cN/dtex以下，使变形速度为1(1/秒)以上10(1/秒)以下。
本发明的聚丙烯纤维的制造方法优选在以2阶段进行拉伸的拉伸工序中，使进行第2阶段拉伸的纤维温度为140℃以上180℃以下，使拉伸倍率为1.01倍以上2.00倍以下。
本发明的聚丙烯纤维的制造方法优选在以2阶段进行拉伸的拉伸工序中，在进行第1阶段拉伸的纤维温度为110℃以上160℃以下、拉伸倍率为4倍以上14倍以下的条件下进行拉伸。
上述未拉伸丝线的双折射值优选为0.1×10-3以上2.5×10-3以下。此外，上述未拉伸丝线优选如下获得：以熔体流动速率为12g/10分钟以上28g/10分钟以下的聚丙烯树脂作为原料，使其在(聚丙烯树脂的熔点+60℃)以上(聚丙烯树脂的熔点+150℃)以下的温度从纺丝喷嘴的排出孔排出，接触10℃以上40℃以下的风而进行冷却固化，以200m/分钟以上1000m/分钟以下的牵引速度进行牵引，从而获得。
发明的效果
根据本发明，通过在维持生产速度的状态下控制最终阶段的拉伸张力，可以提供结晶链和非晶链进行了高取向的聚丙烯纤维。结晶链和非晶链进行了高取向的聚丙烯纤维的强度、初始弹性模量优异。
具体实施方式
以下，基于代表性的实施方式对本发明进行详细说明。
＜聚丙烯纤维原料＞
作为本发明的聚丙烯纤维的原料的聚丙烯树脂的熔体流动速率(以下，称为MFR。)〔依照JIS K 7201，在温度230℃、荷重2.16kg、时间10分钟的条件下测定〕优选为12g/10分钟以上28g/10分钟以下。如果MFR为12g/10分钟以上则熔融粘度不会变得过高，成型加工性变得良好。此外，由于纺丝时的张力不会变高，因此能够抑制取向结晶化，所得的未拉伸丝线的结晶结构的比例不会变高，双折射值也可以低。另一方面，如果MFR为28g/10分钟以下则聚丙烯的分子量不会变得过低，易于获得高强度的聚丙烯纤维。此外，熔融粘度不会过度降低，能够获得必要的纺丝线张力。聚丙烯树脂的MFR优选为14g/10分钟以上25g/10分钟以下，进一步优选为16g/10分钟以上22g/10分钟以下。
＜其他＞
本发明所使用的聚丙烯树脂的全同立构五单元组分率优选为94％以上99％以下。如果为94％以上则聚丙烯纤维易于形成均匀的结晶结构，另一方面，如果为99％以下则能够在工业上获得聚丙烯纤维。
聚丙烯树脂的分子量分布优选为5以下。如果分子量分布为5以下，则聚丙烯纤维易于取得均匀的结晶结构，纤维强度不易降低。上述分子量分布更优选为4以下。
本发明所使用的聚丙烯树脂中，在不阻碍本发明效果的范围内，可以适当根据需要进一步添加抗氧化剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、中和剂、成核剂、环氧稳定剂、润滑剂、抗菌剂、阻燃剂、抗静电剂、颜料、增塑剂等添加剂。
＜聚丙烯纤维的制造方法＞
＜未拉伸丝线＞
将上述那样的聚丙烯纤维原料投入到挤出机中进行混炼后，利用齿轮泵定量地从喷嘴排出。纺丝温度只要根据聚丙烯纤维原料的MFR设定即可，将聚丙烯树脂熔融并从纺丝喷嘴的排出孔排出的树脂的温度优选为(聚丙烯树脂的熔点+60℃)以上(聚丙烯树脂的熔点+150℃)以下。如果上述树脂的温度为(聚丙烯树脂的熔点+60℃)以上则聚丙烯原料的熔融粘度不会变高，成型加工性变得良好，易于获得均质的结晶结构的聚丙烯纤维。另一方面，如果上述树脂的温度为(聚丙烯树脂的熔点+150℃)以下，则聚丙烯原料本身的热分解不进行，因此所得的聚丙烯纤维的强度不易降低。上述树脂的温度更优选为(聚丙烯树脂的熔点+80℃)以上(聚丙烯树脂的熔点+130℃)以下，进一步优选为(聚丙烯树脂的熔点+100℃)以上(聚丙烯树脂的熔点+120℃)以下。
从纺丝喷嘴的排出孔(以下，有时称为“孔”。)排出的聚合物的排出量优选每1孔为0.1g/分钟以上3g/分钟以下。如果排出量为0.1g/分钟以上，则不会因为淬火筒中的冷风使丝线摇动变得显著，长丝间的熔接、与导轨的接触不易发生，能够稳定地获得未拉伸丝线。另一方面，如果排出量为3g/分钟以下，则树脂的冷却能够充分，在卷绕时长丝间的熔接难以发生，易于稳定地获得未拉伸丝线。上述排出量优选为1.0g/分钟以上2.5g/分钟以下，进一步优选为1.2g/分钟以上2.0g/分钟以下。
从纺丝喷嘴的排出孔挤出的纤维在淬火筒中接触10℃以上40℃以下的冷风而被骤冷。关于冷风的速度，从纤维的冷却进行，不发生由丝线摇动引起的纤维熔接这样的观点考虑，优选为0.5m/秒以上5m/秒以下的范围。然后，对经冷却固化的纤维适当以给油装置施与油剂。
纺丝牵伸(spinning draft)优选为5倍以上150倍以下。这里纺丝牵伸可以由牵引速度(m/分钟)/排出线速度(m/分钟)求出。如果纺丝牵伸为5倍以上，则在纺丝线上被施与张力，由淬火筒中的冷风影响而引起的丝线摇动不会变得显著，能够稳定地获得未拉伸丝线。另一方面，如果纺丝牵伸为150倍以下，则在纺丝线上张力不会变得过高，抑制取向结晶化的促进，所得的未拉伸丝线不会变得过于高结晶度、高取向，因此拉伸性变得良好。
未拉伸丝线的牵引速度优选为200m/分钟以上1000m/分钟以下。如果上述牵引速度为200m/分钟以上，则生产率变得良好。另一方面，如果为1000m/分钟以下，则所得的未拉伸丝线不会变得过于高结晶度、高取向，拉伸性变得良好。牵引速度更优选为250m/分钟以上800m/分钟以下，进一步优选为300m/分钟以上600m/分钟以下。
本发明中使用的未拉伸丝线的结晶结构的比例优选为30质量％以下。该未拉伸丝线的结晶结构的比例可以使用广角X射线衍射(理学公司制Ultrax18，波长)来确认。已知在聚丙烯的结构中，除了作为结晶结构的α晶、β晶和γ晶以及非晶结构以外，还有作为结晶与非晶的中间结构的介晶结构。与本发明有关的α晶中，在衍射角＝14.1度、16.9度、18.6度、21.6度观测到4个尖锐的峰，在非晶结构中在衍射角＝16度观测到宽的非晶峰，在介晶结构中在衍射角＝15度和21度观测到稍宽的峰(非专利文献“Macromolecules”2005，38，8749-8754)，可以通过进行波形分离来算出各个结构的比例。具体而言，对于未拉伸丝线的广角X射线衍射图案，在衍射角＝14.1度、16.9度、18.6度、21.6度(结晶结构)、16度(非晶结构)、15度、21度(介晶结构)分别设置峰并进行波形分离，以结晶结构的峰积分强度之和除以全部的峰积分强度，从而可以算出结晶结构的比例。
关于本发明中使用的未拉伸丝线的结晶结构的比例，从拉伸性的观点考虑，优选为30质量％以下，更优选为20质量％以下，进一步优选为10质量％以下。一般而言作为结晶结构的α晶采用折叠结构。在以后的拉伸工序中，该折叠结构转变为伸展链，但与介晶结构、非晶结构相比，一次性将形成的折叠结构转变为伸展链在能量上是不利的。因此，在结晶结构多的情况下与介晶结构、非晶结构相比拉伸性降低，因此不易获得高强度、高初始弹性模量的聚丙烯纤维。
本发明的未拉伸丝线的双折射值优选为0.1×10-3以上2.5×10-3以下。双折射值是将聚丙烯分子的取向状态定量化而得的，双折射值越小则表示分子取向越低。如果未拉伸丝线的分子取向小，则在之后的拉伸工序中能够高倍率地进行拉伸，能够获得高强度的聚丙烯纤维。如果未拉伸丝线的双折射值为0.1×10-3以上，则在工业上能够生产，如果双折射值为2.5×10-3以下，则在拉伸工序中能够高倍率地拉伸，能够提高所得的聚丙烯纤维的强度。未拉伸丝线的双折射值更优选为0.3×10-3以上2.0×10-3以下，进一步优选为0.5×10-3以上1.0×10-3以下。
＜未拉伸丝线的拉伸＞
＜拉伸工序＞
未拉伸丝线的拉伸可以将一次性卷绕的未拉伸丝线进行离线拉伸，也可以从纺丝工序暂时不卷绕而直接继续进行。此外，拉伸可以通过热板拉伸、热辊拉伸、热风炉拉伸等公知的方法进行拉伸。从降低变形速度这样的观点考虑，优选通过热板或热风炉进行拉伸。这里，所谓变形速度，可以通过将从牵引辊的速度减去供给辊的速度而得的值除以热板或热风炉的长度而算出。实际上难以求出使用了热辊时的变形速度，但由于在与热辊分离的瞬间被拉伸，因此与热板、热风炉拉伸相比变形速度变快。
本发明的聚丙烯纤维的制造方法可以将未拉伸丝线分成1阶段或2阶段以上来进行。从降低变形速度这样的观点考虑，优选分成2阶段以上进行拉伸。
＜1阶段拉伸＞
优选以1阶段进行拉伸的情况下的拉伸倍率为5倍以上15倍以下进行。如果拉伸倍率为5倍以上，则易于获得高取向的聚丙烯纤维，易于获得高强度的聚丙烯纤维。如果拉伸倍率为15倍以下，则能够减少毛刺、断束的发生，能够稳定地获得聚丙烯纤维。拉伸倍率更优选为6倍以上13倍以下，进一步优选为7倍以上12倍以下。
本发明中获得的未拉伸丝线能够以高倍率拉伸，能够获得高强度化的纤维。优选以拉伸倍率为实际上进行拉伸的温度下的最大断裂拉伸倍率的0.5倍以上0.9倍以下进行。如果拉伸倍率为最大断裂拉伸倍率的0.5倍以上则强度可以高，另一方面，如果为最大断裂拉伸倍率的0.9倍以下则不易发生毛刺、断线，能够稳定地拉伸。上述拉伸倍率更优选为拉伸温度下的最大断裂拉伸倍率的0.55倍以上0.85倍以下，进一步优选为0.6倍以上0.8倍以下。
＜1阶段拉伸的拉伸温度＞
以1阶段进行拉伸的情况下的进行拉伸的未拉伸丝线的拉伸温度优选为110℃以上160℃以下。如果上述拉伸温度为110℃以上，则成为聚丙烯的结晶分散温度以上，因此拉伸性易于变得良好。如果上述拉伸温度为160℃以下，则为聚丙烯未拉伸丝线的熔点以下，因此不会熔融断裂，拉伸稳定。上述拉伸温度更优选为125℃以上155℃以下，进一步优选为130℃以上150℃以下。
可以在拉伸前对纤维进行预加热。拉伸前的预加热可以使用加热辊、热板、热风炉等。进行预加热的丝线温度优选为50℃以上120℃以下，更优选为60℃以上110℃以下。
＜1阶段拉伸的拉伸张力＞
以1阶段进行拉伸的情况下的拉伸张力优选为1.5cN/dtex以上5.0cN/dtex以下。拉伸张力可以通过将用张力计测定的值除以拉伸后的纤维纤度来算出。如果拉伸张力为1.5cN/dtex以上，则易于对拉伸中的分子链传递力，因此结晶链和非晶链易于取向。如果拉伸张力为5.0cN/dtex以下，则分子链不会被强行拉伸，因此可以没有毛刺、断束地稳定地拉伸。从上述观点考虑，拉伸张力更优选为2.0cN/dtex以上4.0cN/dtex以下，进一步优选为2.6cN/dtex以上3.8cN/dtex以下。
＜1阶段拉伸的拉伸速度＞
以1阶段进行拉伸的情况下的拉伸速度优选为100m/分钟以上1000m/分钟以下。这里所谓拉伸速度，为拉伸时的牵引辊速度。如果拉伸速度为100m/分钟以上则生产率变得良好。另一方面，如果拉伸速度为1000m/分钟以下，则变形速度不会变得过快，可以减少断线。上述拉伸速度更优选为150m/分钟以上800m/分钟以下，进一步优选为200m/分钟以上600m/分钟以下。
在如上述那样以1阶段进行拉伸的情况下，结晶结构的比例低，低取向的未拉伸丝线能够以高倍率拉伸。所得的聚丙烯纤维的强度能够获得超过6.8cN/dtex的强度。
＜多阶段拉伸＞
接下来，对以多阶段进行拉伸的情况进行说明。
在包含在纺丝后以2阶段以上进行拉伸的拉伸工序的聚丙烯纤维的制造工序中，使第1阶段的拉伸结束时刻的工序丝线接近均质的结构是重要的。一般而言第2阶段以后的拉伸中与第1阶段相比在高温下进行拉伸处理。到第1阶段的拉伸为止所形成的伸展链以外的不均质结构，在作为高温拉伸的第2阶段以后的拉伸中发生分子链的旋转运动、非晶链的延长，因此难以有效率地形成伸展链。此外如果第1阶段的拉伸结束时刻的工序丝线为不均质，则第2阶段以后的拉伸中分子链上的张力分布变得不均匀，因此毛刺、断线频繁发生。
即使在多阶段拉伸的情况下，未拉伸丝线的第1阶段中进行拉伸的丝线温度也优选为110℃以上160℃以下。如果拉伸温度为110℃以上，则成为聚丙烯的结晶分散温度以上，因此拉伸性易于变得良好。如果拉伸温度为160℃以下，则为聚丙烯未拉伸丝线的熔点以下，因此不易发生熔融断裂，拉伸稳定。上述拉伸温度更优选为120℃以上155℃以下的丝线温度，进一步优选为130℃以上150℃以下。
可以在拉伸前对纤维进行预加热。拉伸前的预加热可以使用加热辊、热板、热风炉等。进行预加热的温度优选为50℃以上120℃以下，更优选为60℃以上110℃以下。
优选以多阶段拉伸中的第1阶段的拉伸倍率为4倍以上14倍以下进行。如果拉伸倍率为4倍以上，则易于获得高取向的聚丙烯纤维，易于获得高强度的聚丙烯纤维。如果拉伸倍率为14倍以下，则毛刺、断束的发生可以减少，能够稳定地获得聚丙烯纤维。拉伸倍率更优选为5.5倍以上11倍以下，进一步优选为6倍以上10倍以下。
本发明中，在包含将聚丙烯未拉伸丝线以2阶段以上进行拉伸的拉伸工序的聚丙烯纤维的制造方法中，第1阶段的拉伸结束时刻的工序丝线的小角X散射测定中的子午线方向的强度相对于赤道方向的强度之比为1.01以上1.60以下是必要的。在层叠了层状结构的聚丙烯工序丝线中，在小角X射线散射测定中在子午线方向观测到峰。即本发明中获得的第1阶段结束时刻的工序丝线为层状结构的比例少的结构。如果强度比为1.60以下，则上述工序丝线的层状结构的比例少，在第2阶段以后的拉伸中毛刺、断线可以减少，能够稳定地拉伸，易于形成伸展链，易于获得高强度的聚丙烯。第1阶段的拉伸结束时刻的工序丝线的小角X散射测定中的子午线方向的强度相对于赤道方向的强度之比更优选为1.02以上1.40以下，进一步优选为1.03以上1.25以下。
第1阶段的拉伸结束时刻的工序丝线在DSC测定中160℃以上166℃以下的熔融峰相对于168℃以上174℃以下的熔融峰的面积比优选为57.5％以下。可以认为168℃以上174℃以下的熔融峰起因于伸展链的熔融，160℃以上166℃以下的熔融峰起因于层状结构、不能转变为伸展链的结构的熔融。即可以说，160℃以上166℃以下的熔融峰相对于168℃以上174℃以下的熔融峰的面积比越小，则为更均匀的结构。如果在DSC测定中160℃以上166℃以下的熔融峰相对于168℃以上174℃以下的熔融峰的面积比为57.5％以下，则不均质结构的比例低，因此在第2阶段以后的拉伸中毛刺、断线可以少。第2阶段以后的拉伸中易于形成伸展链，因此最终的聚丙烯纤维的强度提高。在DSC测定中160℃以上166℃以下的熔融峰相对于168℃以上174℃以下的熔融峰的上述面积比更优选为57％以下，进一步优选为56.5％以下。
第1阶段和第1阶段以后的拉伸可以在结束第1阶段的拉伸而一次性卷绕后，再次进行之后的拉伸，也可以连续地进行。从生产率的观点考虑，优选将第1阶段和第1阶段以后的拉伸连续进行。
优选以最终阶段的拉伸倍率为1.01倍以上2.00倍以下进行拉伸。如果拉伸倍率为1.01倍以上，则易于获得拉伸的效果，如果为2.00倍以下，则难以发生断线、断束，可以进行稳定的拉伸。最终阶段的拉伸倍率更优选为1.05倍以上1.6倍以下，进一步优选为1.1倍以上1.4倍以下。
＜最终拉伸时的总拉伸倍率＞
总拉伸倍率优选为5倍以上15倍以下。如果总拉伸倍率为5倍以上，则易于获得高取向的聚丙烯纤维，易于获得高强度的聚丙烯纤维。如果总拉伸倍率为15倍以下，则能够减少毛刺、断束的发生，能够稳定地获得聚丙烯纤维。拉伸倍率更优选为6倍以上13倍以下，进一步优选为7倍以上12倍以下。
＜最终拉伸时的拉伸张力＞
最终拉伸时的拉伸张力优选为1.5cN/dtex以上5.0cN/dtex以下。如果拉伸张力为1.5cN/dtex以上，则对拉伸中的分子链传递力，因此结晶链和非晶链充分地取向。如果拉伸张力为5.0cN/dtex以下，则分子链不会被强行拉伸，因此毛刺、断束变少，能够稳定地拉伸。拉伸张力更优选为2.0cN/dtex以上4.0cN/dtex以下，进一步优选为2.6cN/dtex以上3.8cN/dtex以下。
＜最终拉伸时的拉伸温度＞
在最终拉伸时进行拉伸的丝线温度优选为140℃以上180℃以下。如果上述丝线温度为140℃以上，则易于使到前阶段为止形成的结晶结构通过最终阶段的拉伸而进一步变形。因此易于获得为高取向的结晶链、非晶链的聚丙烯纤维。如果上述丝线温度为180℃以下，则不易发生分子弛豫，结晶链和非晶链充分地取向。上述丝线温度更优选为145℃以上175℃以下，进一步优选为150℃以上168℃以下。
在最终拉伸时的拉伸前可以对丝线进行预加热。拉伸前的预加热可以使用加热辊、热板、热风炉等。预加热的丝线温度优选为100℃以上140℃以下，更优选为110℃以上130℃以下。
＜最终拉伸时的变形速度＞
最终拉伸时的变形速度优选为1(1/秒)以上10(1/秒)以下。上述变形速度为1(1/秒)以上时，在拉伸中不易发生分子弛豫，能够获得高取向的结晶链和非晶链。如果上述变形速度为10(1/秒)以下，则不会强行拉伸分子链，因此不易发生断线、断束。上述变形速度更优选为2.5(1/秒)以上7(1/秒)以下，进一步优选为3(1/秒)以上5(1/秒)以下。
＜最终拉伸时的拉伸速度＞
最终拉伸时的拉伸速度优选为100m/分钟以上1000m/分钟以下。这里所谓拉伸速度，为进行拉伸时的牵引辊速度。如果拉伸速度为100m/分钟以上，则可获得高的生产率。另一方面，如果拉伸速度为1000m/分钟以下，则变形速度不会过快，能够减少断线。上述拉伸速度更优选为150m/分钟以上800m/分钟以下，进一步优选为200m/分钟以上600m/分钟以下。
＜聚丙烯纤维＞
本发明的聚丙烯纤维的非晶取向度为85％以上。可以认为非晶链大大有助于应力传递，如果非晶取向度为85％以上，则易于获得强度高的聚丙烯纤维。从上述观点考虑，非晶取向度更优选为88％以上98％以下，进一步优选为90％以上92％以下。
本发明的聚丙烯纤维的由广角X射线衍射测定得到的结晶度优选为60％以上75％以下。
如果结晶度为60％以上，则非晶链适度有助于应力传递因此是优选的，如果结晶度为75％以下，则可以认为非晶链大大有助于应力传递因此是优选的。通常的高强度烯烃纤维的结晶度超过80％(例如，日本特表2008-519180号公报)。如果结晶度超过70％则认为可形成结晶间桥(例如，Polymer，19，683(1978)等)，结晶度越高，则非晶链越不需要承担应力传递。
结晶度更优选为62％以上72％以下，进一步优选为65％以上70％以下。
本发明的聚丙烯纤维的由DSC测定得到的熔融峰的吸热量优选为85J/g以上120J/g以下。
如果由DSC测定得到的熔融峰的吸热量为85J/g以上，则结晶度变高，因此所得的聚丙烯纤维成为高强度，如果为120J/g以下，则非晶链大大有助于应力传递，所得的聚丙烯纤维成为高强度，因此优选。从这些观点考虑，由上述DSC测定得到的熔融峰的吸热量更优选为95J/g以上110J/g以下。
本发明的聚丙烯纤维的单纤维纤度优选为3dtex以上20dtex以下。如果单纤维纤度为3tex以上，则加工时的工序通过性易于变得良好。如果上述单纤维纤度为20dtex以下，则纤维内的结构均质性易于变得良好，因此易于获得高强度/高初始弹性模量的聚丙烯纤维。从上述观点考虑，上述单纤维纤度更优选为3.5dtex以上10dtex以下，进一步优选为4.0dtex以上6dtex以下。
本发明的聚丙烯纤维的总纤度优选为90dtex以上900dtex以下。如果上述总纤度为90dtex以上，则在用于绳索、养护网、水平网等的情况下，易于获得必要的强度，如果为900dtex以下，则绳索、养护网、水平网等的轻量化易于实现。从这些观点考虑，总纤度更优选为120dtex以上600dtex以下，进一步优选为140dtex以上300dtex以下。
本发明的聚丙烯纤维的由小角X射线散射测定得到的子午线方向的散射强度相对于赤道方向的散射强度之比(子午线方向的散射强度/赤道方向的散射强度)优选为0.5以上0.95以下，结晶取向度优选为90％以上。
层叠了层状结构的聚丙烯纤维在小角X射线散射测定中在子午线方向(纤维轴方向)观测到峰。即本发明中得到的聚丙烯纤维为层状结构的比例少的结构。层状结构与伸展链结构相比强度弱，因此在聚丙烯纤维中残存的层状结构会成为纤维强度降低因素。
进一步包含孔隙(空隙)的聚丙烯纤维在小角X射线散射测定中，观测到起因于纤维状原纤维与孔隙(空隙)的密度差的、赤道方向的散射(相对于纤维为垂直方向)。即如果赤道方向的散射强度变大，则包含大量孔隙(空隙)，因此会成为纤维强度降低因素。
即如果散射强度比为0.5以上则孔隙(空隙)少，因此纤维强度易于变高，如果为0.95以下则层状结构少，因此纤维强度易于变高。从该观点考虑，散射强度比更优选为0.6以上0.95以下，进一步优选为0.65以上0.95以下。
本发明中获得的聚丙烯纤维的纤维强度优选为7cN/dtex以上13cN/dtex以下。如果纤维强度为7cN/dtex以上，则可以用于绳索、养护网、水平网等，能够轻量化，因此是优选的。另一方面，纤维强度的上限没有限制，但目前在工业上获得超过13cN/dtex的聚丙烯纤维是困难的。从上述观点考虑，本发明的聚丙烯纤维的强度更优选为8cN/dtex以上10cN/dtex以下，进一步优选为8.5cN/dtex以上9.5cN/dtex以下。
本发明的聚丙烯纤维的结晶链和非晶链高度地进行了取向，能够获得纤维强度高的物性。
本发明的聚丙烯纤维的初始弹性模量优选为100cN/dtex以上200cN/dtex以下。如果上述初始弹性模量为100cN/dtex以上，则在用于绳索、养护网、水平网等的情况下，能够使聚丙烯纤维少量，因此易于轻量化。另一方面，如果上述初始弹性模量为200cN/dtex以下，则工业上易于获得。从上述观点考虑，初始弹性模量更优选为120cN/dtex以上180cN/dtex以下，进一步优选为140cN/dtex以上160cN/dtex以下。
＜其他＞
本发明的聚丙烯纤维的断裂伸长率优选为10％以上30％以下。如果本发明的聚丙烯纤维的断裂伸长率为10％以上，则对聚丙烯纤维进行加工处理时工序通过性易于变得良好。另一方面，如果断裂伸长率为30％以下，则所得的加工品的形态稳定性易于变得良好。本发明的聚丙烯纤维的断裂伸长率更优选为11％以上25％以下，进一步优选为12％以上18％以下。
本发明的聚丙烯纤维的结晶取向度优选为90％以上。如果结晶取向度为90％以上，则承担应力传递的分子链在纤维轴方向上的排列充分，纤维强度不易降低。从上述观点考虑，结晶取向度更优选为92％以上，进一步优选为93％以上。
实施例
以下基于实施例1～7和比较例1～3对本发明进行更具体地说明，但本发明不受以下实施例的任何限定。在这些实施例和比较例中，结晶取向度、结晶度、非晶取向度、纤维强度/初始弹性模量、断裂伸长率、单纤维纤度通过以下方法测定。
(聚丙烯的熔点)
聚丙烯树脂的熔点使用DSC装置(SII NanoTechnology公司制DSC220)算出。将聚丙烯树脂颗粒细细切断并在样品盘中投入10mg。在氮气气氛中以升温速度10℃/分钟从室温到240℃进行测定。将所得的DSC曲线的峰顶温度设为熔点。
(未拉伸丝线的双折射值)
未拉伸丝线的双折射值使用偏光显微镜(尼康公司制ECLIPSE E600)来算出。以波长成为546nm的方式放入干涉滤光片，进行延迟测定。通过将所得的延迟除以纤维直径，来算出双折射值。纤维直径由未拉伸丝线的纤度和密度(0.91g/cm3)算出。进行5次测定，使用平均值。
(由小角X射线散射得到的子午线/赤道方向的散射强度比)
第1阶段的拉伸结束时刻的工序丝线的结构解析使用小角X射线散射测定装置(理学公司制Ultrax18，波长)、和DSC测定装置(SII NanoTechnology公司制DSC220)来进行。小角X射线散射测定中将未拉伸丝线切断为约5cm，以成为50mg的方式进行调制。将纤维沿1轴方向拉齐，安装于样品架。在管电压为40kV、管电流为200mA、照射时间为30分钟的条件下进行测定。关于所得的二维衍射图像，在赤道方向，在β＝70度～110度的范围内，关于2θ＝0.2度～2度的范围获得了一维图谱。在子午线方向，在β＝160度～200度的范围内，关于2θ＝0.2度～2度的范围获得了一维图谱。关于各个2θ，将子午线方向的一维图谱除以赤道方向的一维图谱而得的最大值，设为子午线方向的强度相对于赤道方向的强度之比(由小角X射线散射得到的强度比)。
(DSC峰比)
第1阶段的拉伸结束时刻的工序丝线的DSC测定通过将聚丙烯工序丝线细细切断并在样品盘中投入10mg来进行。在氮气气氛中以升温速度10℃/分钟从室温到240℃进行测定。关于所得的DSC图谱，在168℃～174℃之间和160℃～166℃之间分别设置峰而进行波形分离，算出面积比。另外，用于波形分离的函数使用作为高斯函数和洛伦兹函数的组合的伪沃伊特函数(Pseudo Voigt function)，将高斯函数与洛伦兹函数之比固定为1:1。
DSC峰比是将160℃～166℃的熔融峰的面积除以168℃～174℃的熔融峰的面积而得的值。
(结晶结构的比例)
未拉伸丝线的结构解析使用广角X射线衍射测定装置(理学公司制Ultrax18，波长)进行。将未拉伸丝线切断为约5cm，以成为30mg的方式进行调制。将纤维沿1轴方向拉齐，安装于样品架。在管电压为40kV、管电流为200mA、照射时间为30分钟的条件下进行测定。
对于所得的二维衍射图像，针对全方位切出一维图谱后，减去本底，设为最终的一维图谱。关于结晶成分的比例，通过上述方法实施。另外，拟合的峰函数使用作为高斯函数与洛伦兹函数的组合的伪沃伊特函数，将高斯函数与洛伦兹函数之比固定为1:1。
＜结晶取向度、结晶度的测定方法＞
聚丙烯纤维的结晶取向度、结晶度使用广角X射线衍射测定装置(理学公司制Ultrax18，波长)来进行。将拉伸丝线切断为约5cm，以成为30mg的方式进行调制。将纤维沿1轴方向拉齐，安装于样品架。在管电压为40kV、管电流为200mA、照射时间为30分钟的条件下进行测定。
关于所得的二维衍射图像，在β＝175°以上185°以下的范围内切出2θ方向的一维图谱后，减去本底，设为最终的一维图谱。在衍射角＝14.1°、16.9°、18.6°、21.6°(结晶性成分)、16°(非晶性成分)分别设置峰而进行波形分离，将结晶性成分的峰积分强度之和除以全部的峰积分强度，从而算出结晶度。另外，拟合的峰函数使用作为高斯函数与洛伦兹函数的组合的伪沃伊特函数，将高斯函数与洛伦兹函数之比固定为1:1。
此外，对于所得的二维图像，针对2θ＝16°以上17.5°以下的范围切出β方向的一维图谱，从β＝90°的峰的半宽度α算出结晶取向度＝(180-α)×100/180。
＜非晶取向度的测定方法＞
纤维的非晶取向度fa可以使用fa＝〔Δn―Δnc0·fc·χc〕/〔(1-χc)·Δna0〕的式子来求出。Δn为实测的双折射值，Δnc0为结晶固有双折射，插入33.1×10-3。Δna0为非晶固有双折射，插入46.8×10-3。fc为结晶取向度，χc为结晶度，分别使用通过广角X射线衍射测定而获得的值。双折射值使用偏光显微镜(尼康公司制ECLIPSE E600)来算出。以波长成为546nm的方式放入干涉滤光片，进行延迟测定。将所得的延迟除以纤维直径，从而算出双折射值。纤维直径由未拉伸丝线的纤度和密度(0.91g/cm3)算出。进行5次测定，使用平均值。
(由小角X射线散射得到的子午线/赤道方向的散射强度比)
聚丙烯纤维的由小角X射线散射测定得到的子午线方向的散射强度相对于赤道方向的散射强度之比由放射光X射线测定(SPrin-8BL03XU，波长)算出。检测器为CCD，相机长度4.0m，使曝光时间为2秒来取得二维散射图像。将聚丙烯纤维切断为约5cm，以成为10mg～50mg的方式进行调制。将纤维沿1轴方向拉齐，安装于样品架。关于解析方法，通过与上述工序丝线的散射强度比同样的方法进行。
＜单纤维纤度、总纤度的测定方法＞
关于总纤度，取样100m的聚丙烯纤维束，将其质量(g)乘以100而得的值设为总纤度。单纤维纤度通过将总纤度除以长丝数来算出。
＜纤维强度、初始弹性模量、断裂伸长率的测定方法＞
纤维强度、初始弹性模量、断裂伸长率按照JIS L 1013来进行。使用拉伸试验机(岛津公司制AG-IS)，在试样长度200mm、拉伸速度100mm/分钟的条件下，在气氛温度20℃、相对湿度65％的条件下测定应变-应力曲线，由断裂点的值求出断裂伸长率，由断裂点的应力求出强度。初始弹性模量从应变-应力曲线的斜率算出。进行5次测定，使用平均值。
另外，将以下的实施例1～7和比较例1～3中的聚丙烯纤维的各种制造条件和特性示于表1中。
(实施例1)
将聚丙烯树脂(Prime Polymer公司制Y2000GV，树脂的熔点169.4℃，MFR＝18g/10分钟(230℃，荷重2.16kg，10分钟))投入到熔融纺丝装置的挤出机中，加热到280℃进行熔融混炼，从排出孔径为0.5mmφ、排出孔数为36孔的纺丝喷嘴以45.3g/分钟的排出量(每1孔1.26g/分钟)排出。接触20℃的冷风而冷却固化之后，施与油剂，以300m/分钟的卷绕速度卷绕于线轴，获得了结晶结构的比例为0质量％、介晶结构的比例为49.1质量％、非晶结构的比例为50.9质量％、双折射值为0.74×10-3的未拉伸丝线。
关于所得的未拉伸丝线，使用热辊以丝线温度成为85℃的方式进行预加热，对于第1阶段的拉伸，以丝线温度为145℃、拉伸倍率为8倍进行热板拉伸。连续地进一步以丝线温度成为120℃的方式用热辊进行预加热，对于第2阶段的拉伸，以丝线温度为155℃、拉伸倍率为1.20倍、拉伸速度为300m/分钟进行热板拉伸，获得了聚丙烯纤维。变形速度、拉伸张力如表1所示。
所得的聚丙烯纤维的强度、初始弹性模量如表1所示，获得了高强度、高初始弹性模量的聚丙烯纤维。该聚丙烯纤维的断裂伸长率、纤度、结晶取向度、非晶取向度、结晶度如表1所示，纤维的结构为高取向。
(实施例2)
如表1所示，在第2阶段的拉伸工序中，使丝线温度为165℃，除此以外，与实施例1同样地操作而获得了聚丙烯纤维。变形速度、拉伸张力如表1所示。所得的聚丙烯纤维的强度、初始弹性模量如表1所示，获得了高强度、高初始弹性模量的纤维。断裂伸长率、纤度、结晶取向度、非晶取向度、结晶度如表1所示，纤维的结构为高取向。
(实施例3)
如表1所示，在第2阶段的拉伸工序中，使丝线温度为165℃、拉伸倍率为1.35倍，除此以外，与实施例1同样地操作而获得了聚丙烯纤维。变形速度、拉伸张力如表1所示。所得的聚丙烯纤维的强度、初始弹性模量如表1所示，获得了高强度、高初始弹性模量的纤维。断裂伸长率、纤度、结晶取向度、非晶取向度、结晶度如表1所示，纤维的结构为高取向。
(实施例4)
如表1所示，在第2阶段的拉伸工序中，使丝线温度为175℃、拉伸倍率为1.35倍，除此以外，与实施例1同样地操作而获得了聚丙烯纤维。变形速度、拉伸张力如表1所示。所得的聚丙烯纤维的强度、初始弹性模量如表1所示，获得了高强度、高初始弹性模量的纤维。断裂伸长率、纤度、结晶取向度、非晶取向度、结晶度如表1所示，纤维的结构为高取向。
(实施例5)
如表1所示，在第1阶段的拉伸工序中，使丝线温度为135℃、拉伸倍率为6倍，在第2阶段的拉伸工序中，使丝线温度为165℃、拉伸倍率为1.66倍，除此以外，与实施例1同样地操作而获得了聚丙烯纤维。变形速度、拉伸张力如表1所示。所得的聚丙烯纤维的强度、初始弹性模量如表1所示，获得了高强度、高初始弹性模量的纤维。断裂伸长率、纤度、结晶取向度、非晶取向度、结晶度如表1所示，纤维的结构为高取向。
(实施例6)
如表1所示，在第2阶段的拉伸工序中，使丝线温度为175℃，除此以外，与实施例1同样地操作而获得了聚丙烯纤维。变形速度、拉伸张力如表1所示。所得的聚丙烯纤维的强度、初始弹性模量如表1所示，获得了高强度、高初始弹性模量的纤维。断裂伸长率、纤度、结晶取向度、非晶取向度、结晶度如表1所示，纤维的结构为高取向。
(实施例7)
如表1所示，在第2阶段的拉伸工序中，使丝线温度为185℃，除此以外，与实施例1同样地操作而获得了聚丙烯纤维。变形速度、拉伸张力如表1所示。所得的聚丙烯纤维的强度、初始弹性模量如表1所示，获得了高强度、高初始弹性模量的纤维。断裂伸长率、纤度、结晶取向度、非晶取向度、结晶度如表1所示，纤维的结构为高取向。
(比较例1)
如表1所示，在第1阶段的拉伸工序中，使丝线温度为135℃、拉伸倍率为6倍，在第2阶段的拉伸工序中，使丝线温度为175℃、拉伸倍率为1.50倍，除此以外，与实施例1同样地操作而获得了聚丙烯纤维。变形速度、拉伸张力如表1所示。所得的聚丙烯纤维的强度、初始弹性模量如表1所示，未得到高强度的纤维。断裂伸长率、纤度、结晶取向度、非晶取向度、结晶度如表1所示，成为非晶取向度低的结果。
(比较例2)
如表1所示，在第1阶段的拉伸工序中，使丝线温度为155℃、拉伸倍率为6倍，在第2阶段的拉伸工序中，使丝线温度为165℃，除此以外，与实施例1同样地操作而获得了聚丙烯纤维。变形速度、拉伸张力如表1所示，第2阶段的拉伸张力低。所得的聚丙烯纤维的强度、初始弹性模量如表1所示，未得到高强度、高初始弹性模量的纤维。断裂伸长率、纤度、结晶取向度、非晶取向度、结晶度如表1所示，成为非晶取向度低的结果。
(比较例3)
如表1所示，在第1阶段的拉伸工序中，使拉伸倍率为4倍，在第2阶段的拉伸工序中，使丝线温度为165℃、拉伸倍率为1.80倍，除此以外，与实施例1同样地操作而获得了聚丙烯纤维。变形速度、拉伸张力如表1所示，第2阶段的拉伸张力低。所得的聚丙烯纤维的强度、初始弹性模量如表1所示，未得到高强度、高初始弹性模量的纤维。断裂伸长率、纤度、结晶取向度、非晶取向度、结晶度如表1所示，成为非晶取向度低的结果。
[表1]
(实施例8)
将聚丙烯树脂(Prime Polymer公司制Y2000GV，树脂的熔点169.4℃，MFR＝18g/10分钟[230℃，荷重2.16kg，10分钟])投入到熔融纺丝装置的挤出机中，在280℃进行熔融混炼，从280℃的喷嘴(0.4mmφ，24孔)以34g/分钟的排出量(每1孔1.4g/分钟)排出。接触20℃的冷风而冷却固化之后，附着油剂，在室温以300m/分钟的牵引速度卷绕于线轴而获得了未拉伸丝线。未拉伸丝线的双折射值为1.30×10-3，结晶结构的比例为0质量％。该未拉伸丝线在155℃时的最大断裂拉伸倍率为11.6倍。在预加热温度85℃、热板温度155℃时以最大断裂拉伸倍率的0.7倍以300m/分钟的速度进行拉伸，结果所得的聚丙烯纤维的强度如表2所示，为7.9cN/dtex。
(实施例9)
将聚丙烯树脂(Prime Polymer公司制Y2000GV，树脂的熔点169.4℃，MFR＝18g/10分钟[230℃，荷重2.16kg，10分钟])投入到熔融纺丝装置的挤出机中，在280℃熔融混炼，从280℃的喷嘴(0.8mmφ，20孔)以30g/分钟的排出量(每1孔1.5g/分钟)排出。接触20℃的冷风而冷却固化之后，附着油剂，在室温以300m/分钟的牵引速度卷绕于线轴而获得了未拉伸丝线。未拉伸丝线的双折射值为0.92×10-3，结晶结构的比例为0质量％。该未拉伸丝线在155℃时的最大断裂拉伸倍率为11.4倍。在预加热温度85℃、热板温度155℃时以最大断裂拉伸倍率的0.7倍以300m/分钟的速度进行拉伸，结果如表2所示，所得的聚丙烯纤维的强度为7.7cN/dtex。
(实施例10)
将聚丙烯树脂(Prime Polymer公司制Y2000GV，树脂的熔点169.4℃，MFR＝18g/10分钟[230℃，荷重2.16kg，10分钟])投入到熔融纺丝装置的挤出机中，在280℃进行熔融混炼，从280℃的喷嘴(0.5mmφ，20孔)以46g/分钟的排出量(每1孔2.3g/分钟)排出。接触20℃的冷风而冷却固化之后，附着油剂，在室温以300m/分钟的牵引速度卷绕于线轴而获得了未拉伸丝线。未拉伸丝线的双折射值为0.88×10-3，结晶结构的比例为0质量％。该未拉伸丝线在155℃时的最大断裂拉伸倍率为11.9倍。在预加热温度85℃、热板温度155℃时以最大断裂拉伸倍率的0.7倍以300m/分钟的速度进行拉伸，结果如表2所示，所得的聚丙烯纤维的强度为7.4cN/dtex。
(实施例11)
将聚丙烯树脂(Prime Polymer公司制Y2000GV，树脂的熔点169.4℃，MFR＝18g/10分钟[230℃，荷重2.16kg，10分钟])投入到熔融纺丝装置的挤出机中，在280℃熔融混炼，从280℃的喷嘴(0.5mmφ，20孔)以30g/分钟的排出量(每1孔1.5g/分钟)排出。接触20℃的冷风而冷却固化之后，附着油剂，在室温以300m/分钟的牵引速度卷绕于线轴而获得了未拉伸丝线。未拉伸丝线的双折射值为0.88×10-3，结晶结构的比例为0质量％。该未拉伸丝线在135℃时的最大断裂拉伸倍率为10.3倍。在预加热温度85℃、热板温度135℃时以最大断裂拉伸倍率的0.7倍以300m/分钟的速度进行拉伸，结果如表2所示，所得的聚丙烯纤维的强度为7.3cN/dtex。
(实施例12)
将聚丙烯树脂(Prime Polymer公司制Y2000GV，树脂的熔点169.4℃，MFR＝18g/10分钟[230℃，荷重2.16kg，10分钟])投入到熔融纺丝装置的挤出机中，在280℃熔融混炼，从280℃的喷嘴(0.5mmφ，20孔)以30g/分钟的排出量(每1孔1.5g/分钟)排出。接触20℃的冷风而冷却固化之后，附着油剂，在室温以300m/分钟的牵引速度卷绕于线轴而获得了未拉伸丝线。未拉伸丝线的双折射值为0.88×10-3，结晶结构的比例为0质量％。该未拉伸丝线在155℃时的最大断裂拉伸倍率为10.9倍。在预加热温度85℃、热板温度155℃时以最大断裂拉伸倍率的0.7倍以300m/分钟的速度进行拉伸，结果如表2所示，所得的聚丙烯纤维的强度为7.1cN/dtex。
(实施例13)
将聚丙烯树脂(Prime Polymer公司制Y2000GV，树脂的熔点169.4℃，MFR＝18g/10分钟[230℃，荷重2.16kg，10分钟])投入到熔融纺丝装置的挤出机中，在280℃熔融混炼，从280℃的喷嘴(0.3mmφ，20孔)以46g/分钟的排出量(每1孔2.3g/分钟)排出。接触20℃的冷风而冷却固化之后，附着油剂，在室温以300m/分钟的牵引速度卷绕于线轴而获得了未拉伸丝线。未拉伸丝线的双折射值为0.76×10-3，结晶结构的比例为0质量％。该未拉伸丝线在155℃时的最大断裂拉伸倍率为11.6倍。在预加热温度85℃、热板温度155℃时以最大断裂拉伸倍率的0.7倍以300m/分钟的速度进行拉伸，结果如表2所示，所得的聚丙烯纤维的强度为7.1cN/dtex。
(实施例14)
将聚丙烯树脂(Prime Polymer公司制Y2000GV，树脂的熔点169.4℃，MFR＝18g/10分钟[230℃，荷重2.16kg，10分钟])投入到熔融纺丝装置的挤出机中，在280℃熔融混炼，从280℃的喷嘴(0.4mmφ，24孔)以34g/分钟的排出量(每1孔1.4g/分钟)排出。接触20℃的冷风而冷却固化之后，附着油剂，在室温以300m/分钟的牵引速度卷绕于线轴而获得了未拉伸丝线。该未拉伸丝线的双折射值为1.30×10-3，结晶结构的比例为0质量％。该未拉伸丝线在135℃时的最大断裂拉伸倍率为10.4倍。将未拉伸丝线在预加热温度85℃、热板温度135℃以最大断裂拉伸倍率的0.7倍以300m/分钟的速度进行拉伸，结果如表2所示，所得的聚丙烯纤维的强度为7.1cN/dtex。
(实施例15)
将聚丙烯树脂(Prime Polymer公司制Y2000GV，树脂的熔点169.4℃，MFR＝18g/10分钟[230℃，荷重2.16kg，10分钟])投入到熔融纺丝装置的挤出机中，在280℃进行熔融混炼，从280℃的喷嘴(0.5mmφ，20孔)以46g/分钟的排出量(每1孔2.3g/分钟)排出。接触20℃的冷风而冷却固化之后，附着油剂，在室温以300m/分钟的牵引速度卷绕于线轴而获得了未拉伸丝线。未拉伸丝线的双折射值为0.88×10-3，结晶结构的比例为0质量％。该未拉伸丝线在135℃时的最大断裂拉伸倍率为10.9倍。在预加热温度85℃、热板温度135℃时以最大断裂拉伸倍率的0.7倍以300m/分钟的速度进行拉伸，结果如表2所示，所得的聚丙烯纤维的强度为6.9cN/dtex。
(实施例16)
将聚丙烯树脂(Prime Polymer公司制Y2000GV，树脂的熔点169.4℃，MFR＝18g/10分钟[230℃，荷重2.16kg，10分钟])投入到熔融纺丝装置的挤出机中，在250℃进行熔融混炼，从250℃的喷嘴(0.3mmφ，20孔)以30g/分钟的排出量(每1孔1.5g/分钟)排出。接触20℃的冷风而冷却固化之后，附着油剂，在室温以300m/分钟的牵引速度卷绕于线轴而获得了未拉伸丝线。该未拉伸丝线的双折射值为2.02×10-3，结晶结构的比例为16.0质量％。未拉伸丝线在155℃时的最大断裂拉伸倍率为10.1倍。在预加热温度85℃、热板温度155℃时以最大断裂拉伸倍率的0.7倍以300m/分钟的速度进行拉伸，结果如表2所示，所得的聚丙烯纤维的强度为7.3cN/dtex。
(实施例17)
将聚丙烯树脂(Prime Polymer公司制Y2000GV，树脂的熔点169.4℃，MFR＝18g/10分钟[230℃，荷重2.16kg，10分钟])投入到熔融纺丝装置的挤出机中，在280℃进行熔融混炼，从280℃的喷嘴(0.3mmφ，20孔)以30g/分钟的排出量(每1孔1.5g/分钟)排出。接触20℃的冷风而冷却固化之后，附着油剂，在室温以600m/分钟的牵引速度卷绕于线轴而获得了未拉伸丝线。该未拉伸丝线的双折射值为3.15×10-3，结晶结构的比例为0质量％。未拉伸丝线在135℃时的最大断裂拉伸倍率为9.3倍。在预加热温度85℃、热板温度135℃时以最大断裂拉伸倍率的0.7倍以300m/分钟的速度进行拉伸，结果如表2所示，所得的聚丙烯纤维的强度为6.7cN/dtex。
(比较例4)
将聚丙烯树脂(日本Polypro公司制SA01A，树脂的熔点168.3℃，MFR＝10g/10分钟[230℃，荷重2.16kg，10分钟])投入到熔融纺丝装置的挤出机中，在280℃进行熔融混炼，从280℃的喷嘴(0.4mmφ，24孔)以34g/分钟的排出量(每1孔1.4g/分钟)排出。接触20℃的冷风而冷却固化之后，附着油剂，在室温以300m/分钟的牵引速度卷绕于线轴而获得了未拉伸丝线。该未拉伸丝线的双折射值为2.36×10-3，结晶结构的比例为46.0质量％。该未拉伸丝线在135℃时的最大断裂拉伸倍率为9.3倍。在预加热温度85℃、热板温度135℃时以最大断裂拉伸倍率的0.7倍以300m/分钟的速度进行拉伸，结果所得的聚丙烯纤维的强度如表2所示，低至6.7cN/dtex。可以认为这是因为，MFR低至10g/10分钟，因此熔融粘度高，纺丝线上的张力变高，所得的未拉伸丝线的结晶结构的比例增加，促进了α晶的取向结晶化。
(比较例5)
将聚丙烯树脂(日本Polypro公司制SA03A，树脂的熔点168.7℃，MFR＝30g/10分钟[230℃，荷重2.16kg，10分钟])投入到熔融纺丝装置的挤出机中，在280℃进行熔融混炼，从280℃的喷嘴(0.4mmφ，24孔)以34g/分钟的排出量(每1孔1.4g/分钟)排出。接触20℃的冷风而冷却固化之后，附着油剂，在室温以300m/分钟的牵引速度卷绕于线轴而获得了未拉伸丝线。该未拉伸丝线的双折射值为1.06×10-3，结晶结构的比例为40.1质量％。未拉伸丝线在135℃时的最大断裂拉伸倍率为11.2倍。在预加热温度85℃、热板温度135℃时以最大断裂拉伸倍率的0.7倍以300m/分钟的速度进行拉伸，结果所得的聚丙烯纤维的强度如表2所示，为6.5cN/dtex，比上述的实施例8～17都低。可以认为这是因为，虽然双折射值低，但是结晶结构为α晶，并且MFR极其高，因此未得到所要的强度。
(比较例6)
将聚丙烯树脂(Prime Polymer公司制Y2000GV，树脂的熔点169.4℃，MFR＝18g/10分钟[230℃，荷重2.16kg，10分钟])投入到熔融纺丝装置的挤出机中，在220℃进行熔融混炼，从220℃的喷嘴(0.3mmφ，20孔)以30g/分钟的排出量(每1孔1.5g/分钟)排出。接触20℃的冷风而冷却固化之后，附着油剂，在室温以300m/分钟的牵引速度卷绕于线轴而获得了未拉伸丝线。该未拉伸丝线的双折射值为3.32×10-3，结晶结构的比例为42.4质量％。未拉伸丝线在155℃时的最大断裂拉伸倍率为8.8倍。在预加热温度85℃、热板温度155℃时以最大断裂拉伸倍率的0.7倍以300m/分钟的速度进行拉伸，结果所得的聚丙烯纤维的强度如表2所示，为6.5cN/dtex。可以认为这是因为，虽然MFR在本发明的规定内，但是纺丝温度与其他例相比过低而双折射值变得过大，因此所得的聚丙烯纤维的强度成为与比较例5同样低的值。
[表2]
(实施例18)
将聚丙烯树脂(Prime Polymer公司制Y2000GV，MFR＝18g/10分钟[230℃，荷重2.16kg，10分钟])投入到熔融纺丝装置的挤出机中，加热到280℃进行熔融混炼，如表3所示，从排出孔径为0.5mmφ、排出孔数为20孔的纺丝喷嘴以30g/分钟的排出量(每1孔1.5g/分钟)排出。接触20℃的冷风而冷却固化之后，附着油剂，以300m/分钟的牵引速度卷绕于线轴而获得了未拉伸丝线。该未拉伸丝线的结晶结构的比例为0％，介晶结构的比例为57.6％，非晶结构的比例为42.4％，双折射值为0.88×10-3，为低结晶性并且低取向。
关于所得的未拉伸丝线，使用热辊以丝线温度成为85℃的方式进行预加热，如表4所示，对于第1阶段的拉伸，以丝线温度为145℃进行9.1倍的热板拉伸。连续地进一步以丝线温度成为120℃的方式用热辊进行预加热，对于第2阶段的拉伸，以丝线温度为165℃、变形速度为1.52(1/秒)、拉伸张力为2.79cN/dtex进行1.1倍的热板拉伸。如表4所示那样，以最终阶段的拉伸速度为300m/分钟进行。所得的纤维的强度为9.4cN/dtex，初始弹性模量为142cN/dtex，获得了高强度、高初始弹性模量的纤维。断裂伸长率为16.2％，单纤维纤度为4.4dtex。
(实施例19～22)
使用与实施例18同样的未拉伸丝线，将第1阶段的拉伸倍率、第2阶段的拉伸倍率、变形速度、拉伸张力如表4所示变更，除此以外，与实施例18同样地操作而获得了聚丙烯纤维。将所得的聚丙烯纤维的物性示于表4中。
(实施例23)
将与实施例18相同的聚丙烯树脂从排出孔径为0.5mmφ、排出孔数为36孔的纺丝喷嘴以46g/分钟的排出量(每1孔1.3g/分钟)排出。接触20℃的冷风而冷却固化之后，附着油剂，以300m/分钟的牵引速度卷绕于线轴而获得了未拉伸丝线。如表3所示，未拉伸丝线的结晶结构的比例为0％，介晶结构的比例为53.0％，非晶结构的比例为47.0％，双折射值为1.02×10-3，为低结晶性并且低取向。关于所得的未拉伸丝线，使用热辊以丝线温度成为85℃的方式进行预加热，如表4所示，对于第1阶段，以丝线温度为135℃进行6.0倍热板拉伸。连续地进一步以丝线温度成为120℃的方式用热辊进行预加热，对于第2阶段，以丝线温度为165℃、变形速度为6.63(1/秒)、拉伸张力为2.46cN/dtex进行1.7倍热板拉伸。以第2阶段的拉伸速度为300m/分钟进行。所得的纤维的强度为8.4cN/dtex，初始弹性模量为140cN/dtex，获得了高强度、高初始弹性模量的纤维。断裂伸长率为15.0％，单纤维纤度为4.3dtex(参照表4)。
(实施例24～25)
对于与实施例23同样的未拉伸丝线，使第1阶段的拉伸温度、拉伸倍率、第2阶段的拉伸温度、拉伸倍率、变形速度为表4所示那样，除此以外，与实施例23同样地操作而获得了聚丙烯纤维。将所得的聚丙烯纤维的物性示于表4中。
(比较例7)
对于与实施例18同样的未拉伸丝线，使用热辊以丝线温度成为85℃的方式进行预加热，如表4所示，以1阶段进行拉伸。以丝线温度为135℃、变形速度为14.4(1/秒)、拉伸张力为1.32cN/dtex进行7.2倍的热板拉伸。拉伸速度以300m/分钟进行。如表4所示，所得的纤维的强度为7.3cN/dtex，初始弹性模量为97cN/dtex，比实施例低。断裂伸长率为18.0％，单纤维纤度为6.0dtex。
(比较例8)
对于与实施例18同样的为低结晶性并且低取向的未拉伸丝线，使用热辊以丝线温度成为85℃的方式进行预加热，如表4所示，以1阶段进行拉伸。以丝线温度为155℃、变形速度为14.5(1/秒)、拉伸张力为1.28cN/dtex进行了7.7倍的热板拉伸。拉伸速度以300m/分钟进行。如表4所示，所得的纤维的强度为7.1cN/dtex，初始弹性模量为91cN/dtex，比实施例低。断裂伸长率为16.4％，单纤维纤度为5.7dtex。
(比较例9)
将与实施例18同样的聚合物投入到熔融纺丝装置的挤出机中，如表3所示，在220℃进行熔融混炼，从220℃的喷嘴(0.5mmφ，20孔)以30g/分钟的排出量(每1孔1.5g/分钟)排出。接触20℃的冷风而冷却固化之后，附着油剂，在室温以300m/分钟的牵引速度卷绕于线轴而获得了未拉伸丝线。未拉伸丝线的结晶分率为42.4％，介晶分率为0％，非晶分率为57.6％，双折射值为3.32×10-3，结晶结构的比例高，为高取向。如表4所示，关于所得的未拉伸丝线，使用热辊以丝线温度成为85℃的方式进行预加热，对于第1阶段，以丝线温度145℃进行了6.3倍热板拉伸。连续地进一步以丝线温度成为120℃的方式用热辊进行预加热，对于第2阶段，以丝线温度为165℃、变形速度为2.78(1/秒)、拉伸张力为2.99cN/dtex进行了1.2倍的热板拉伸。以拉伸速度为300m/分钟进行。所得的纤维的强度为7.0cN/dtex，初始弹性模量为103cN/dtex，与实施例相比，强度、初始弹性模量低。断裂伸长率为17.2％，单纤维纤度为6.3dtex。
(比较例10)
将聚丙烯树脂(日本Polypro公司制SA01A，树脂的熔点168.3℃，MFR＝10g/10分钟[230℃，荷重2.16kg，10分钟])投入到熔融纺丝装置的挤出机中，如表3所示，在280℃进行熔融混炼，从280℃的喷嘴(0.4mmφ，24孔)以34g/分钟的排出量(每1孔1.4g/分钟)排出。接触20℃的冷风而冷却固化之后，附着油剂，在室温以300m/分钟的牵引速度卷绕于线轴而获得了未拉伸丝线。该未拉伸丝线的结晶分率如表3所示，为46.0％，介晶分率为0％，非晶分率为54.0％，双折射值为2.36×10-3，与实施例相比结晶性高并且为高取向。关于所得的未拉伸丝线，使用热辊以丝线温度成为85℃的方式进行预加热，如表4所示，对于第1阶段的拉伸，以丝线温度135℃进行了6.3倍热板拉伸。连续地进一步以丝线温度成为120℃的方式用热辊进行预加热，对于第2阶段，以丝线温度为160℃、变形速度为3.06(1/秒)、拉伸张力为1.92cN/dtex进行了1.2倍热板拉伸。拉伸速度以300m/分钟进行。所得的纤维的强度为8.0cN/dtex，初始弹性模量为85cN/dtex，与实施例相比强度、初始弹性模量低。断裂伸长率为24.6％，单纤维纤度为5.6dtex(参照表4)。
(比较例11)
将聚丙烯树脂(日本Polypro公司制SA03A，树脂的熔点168.7℃，MFR＝30g/10分钟[230℃，荷重2.16kg，10分钟])投入到熔融纺丝装置的挤出机中，在280℃进行熔融混炼，从280℃的喷嘴(0.4mmφ，24孔)以34g/分钟的排出量(每1孔1.4g/分钟)排出。接触20℃的冷风而冷却固化之后，附着油剂，在室温以300m/分钟的牵引速度卷绕于线轴而获得了未拉伸丝线(参照表3)。未拉伸丝线的双折射值如表3所示，为1.06×10-3，为与实施例几乎同等的分子取向，但结晶分率为40.1％，介晶分率为0％，非晶分率为59.9％，与实施例相比结晶性高。关于所得的未拉伸丝线，使用热辊以丝线温度成为85℃的方式进行预加热，如表4所示，对于第1阶段，以丝线温度135℃进行了7.9倍的热板拉伸。连续地进一步以丝线温度成为120℃的方式用热辊进行预加热，对于第2阶段的拉伸，以丝线温度为160℃、变形速度为3.06(1/秒)、拉伸张力为1.72cN/dtex进行了1.2倍热板拉伸。拉伸速度以300m/分钟进行。所得的纤维的强度为7.5cN/dtex，初始弹性模量为88cN/dtex，与实施例相比强度、初始弹性模量低。断裂伸长率为15.1％，单纤维纤度为4.5dtex。
[表3]
[表4]
(实施例26)
如表5所示，将聚丙烯树脂(Prime Polymer公司制Y2000GV，树脂的熔点＝169.8℃，MFR＝18g/10分钟[230℃，荷重2.16kg，10分钟])投入到熔融纺丝装置的挤出机中，在280℃进行熔融混炼，将280℃的树脂从排出孔径为0.5mmφ、排出孔数为36孔的纺丝喷嘴以45.3g/分钟的排出量(每1孔1.26g/分钟)排出。使纤维接触20℃的冷风而冷却固化之后，附着油剂，以300m/分钟的牵引速度卷绕于线轴而获得了未拉伸丝线。未拉伸丝线的结晶结构的比例为0％，介晶结构的比例为53.0％，非晶结构的比例为47.0％，双折射值为0.88×10-3，为低结晶性并且低取向。将所得的未拉伸丝线用热辊以丝线温度成为85℃的方式进行预加热，将第1阶段的拉伸以丝线温度为145℃、拉伸倍率为6.0倍进行了热板拉伸。进行第1阶段的拉伸结束时刻的工序丝线的结构解析，结构如表5所示，由小角X散射测定得到的子午线方向的强度相对于赤道方向的强度之比为1.45，由DSC测定得到的160℃～166℃的熔融峰相对于168℃～174℃的熔融峰的面积比为54.6％，不均质结构的比例少。连续地进一步以丝线温度成为120℃的方式用热辊进行预加热，对于第2阶段的拉伸，以丝线温度为165℃、拉伸倍率为1.2倍、变形速度为2.78(1/秒)进行了热板拉伸。拉伸速度以300m/分钟进行，获得了聚丙烯纤维(参照表6)。所得的聚丙烯纤维的强度如表6所示，纤维强度为6.7cN/dtex，初始弹性模量为86.1cN/dtex，强度、初始弹性模量都高，毛刺少。断裂伸长率为21.8％，单纤维纤度为5.8dtex。
(实施例27)
对于第2阶段的拉伸，使丝线温度为165℃、拉伸倍率为1.66倍、变形速度为6.63(1/秒)，除此以外，与实施例26同样地操作而获得了单纤维纤度为4.2dtex的聚丙烯纤维。将其结果示于表5和表6中。所得的聚丙烯纤维的强度、初始弹性模量都高，毛刺少。
(实施例28)
对于第1阶段的拉伸，使丝线温度为145℃、拉伸倍率为8.0倍，除此以外，与实施例26同样地操作而获得了单纤维纤度为4.4dtex的聚丙烯纤维。将其结果示于表5和表6中。所得的聚丙烯纤维的强度、初始弹性模量都高，毛刺少。
(实施例29)
对于第2阶段的拉伸，使丝线温度为165℃、拉伸倍率为1.5倍、变形速度为5.56(1/秒)，除此以外，与实施例26同样地操作而获得了单纤维纤度为4.7dtex的聚丙烯纤维。将其结果示于表5和表6中。所得的聚丙烯纤维的强度、初始弹性模量都高，毛刺少。
(实施例30)
使第1阶段的拉伸的丝线温度为135℃、第2阶段的拉伸的拉伸倍率为1.5倍、变形速度为5.56(1/秒)，除此以外，与实施例26同样地操作而获得了单纤维纤度为4.6dtex的聚丙烯纤维。将其结果示于表5和表6中。所得的聚丙烯纤维的强度、初始弹性模量都高，毛刺少。
(实施例31)
使第1阶段的拉伸的拉伸倍率为8.0倍进行热板拉伸，使第2阶段的拉伸的丝线温度为165℃、拉伸倍率为1.35倍、变形速度为4.32(1/秒)进行了热板拉伸，除此以外，与实施例26同样地操作而获得了单纤维纤度为3.9dtex的聚丙烯纤维。将其结果示于表5和表6中。所得的聚丙烯纤维的强度、初始弹性模量都高，毛刺少。
(实施例32)
使第1阶段的拉伸的丝线温度为155℃、拉伸倍率为8.0倍，除此以外，与实施例26同样地操作而获得了单纤维纤度为4.4dtex的聚丙烯纤维。将其结果示于表5和表6中。所得的聚丙烯纤维的强度、初始弹性模量都高，毛刺少。
(比较例12)
使第1阶段的拉伸的拉伸倍率为4.0倍、第2阶段的拉伸的拉伸倍率为1.8倍、变形速度为7.41(1/秒)，除此以外，与实施例26同样地操作而获得了单纤维纤度为5.8dtex的聚丙烯纤维。将其结果示于表5和表6中。所得的聚丙烯纤维的强度为4.5cN/dtex，初始弹性模量为65.4cN/dtex，强度、初始弹性模量都低，毛刺多。
(比较例13)
使第1阶段的拉伸的拉伸倍率为4.0倍、第2阶段的拉伸的拉伸倍率为2.0倍、变形速度为8.33(1/秒)，除此以外，与实施例26同样地操作而获得了单纤维纤度为5.1dtex的聚丙烯纤维。将其结果示于表5和表6中。所得的聚丙烯纤维的强度为5.8cN/dtex，初始弹性模量为81.6cN/dtex，强度、初始弹性模量低，毛刺多。
(比较例14)
使第1阶段的拉伸的拉伸倍率为4.0倍、第2阶段的拉伸的拉伸倍率为2.5倍、变形速度为10(1/秒)，除此以外，与实施例26同样地操作，想要制造聚丙烯纤维，但发生断线，最终不能得到纤维。
(比较例15)
使第1阶段的拉伸的丝线温度为155℃、第2阶段的拉伸的拉伸倍率为1.5倍、变形速度为5.56(1/秒)，除此以外，与实施例26同样地操作，想要制造聚丙烯纤维，但发生断线，最终不能获得纤维。
[表5]
[表6]

Claims (13)

1.一种聚丙烯纤维，其非晶取向度为85％以上。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯纤维，由广角X射线衍射测定得到的结晶度为60％以上75％以下。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯纤维，由DSC测定得到的熔融峰的吸热量为85J/g以上120J/g以下。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯纤维，单纤维纤度为3dtex以上20dtex以下。
5.根据权利要求1所述的聚丙烯纤维，总纤度为90dtex以上900dtex以下。
6.根据权利要求1所述的聚丙烯纤维，由小角X射线散射测定得到的子午线方向的散射强度相对于赤道方向的散射强度之比即子午线方向的散射强度/赤道方向的散射强度为0.5以上0.95以下，结晶取向度为90％以上。
7.根据权利要求1所述的聚丙烯纤维，强度为7cN/dtex以上，初始弹性模量为100cN/dtex以上，断裂伸长率为10％以上30％以下。
8.一种聚丙烯纤维的制造方法，将结晶结构的比例为30质量％以下的未拉伸丝线以1阶段或2阶段以上的多阶段进行拉伸，总拉伸倍率为5倍以上15倍以下，使最终拉伸时的拉伸张力为1.5cN/dtex以上5.0cN/dtex以下，使变形速度为1以上10以下，所述变形速度的单位为1/秒。
9.根据权利要求8所述的聚丙烯纤维的制造方法，在以2阶段进行拉伸的拉伸工序中，使第2阶段拉伸时的丝线温度为140℃以上180℃以下，使拉伸倍率为1.01倍以上2.00倍以下。
10.根据权利要求8所述的聚丙烯纤维的制造方法，在以2阶段进行拉伸的拉伸工序中，在第1阶段拉伸时的丝线温度为110℃以上160℃以下、拉伸倍率为4倍以上14倍以下的条件下进行拉伸。
11.根据权利要求8所述的聚丙烯纤维的制造方法，所述未拉伸丝线的双折射值为0.1×10-3以上2.5×10-3以下。
12.根据权利要求8所述的聚丙烯纤维的制造方法，所述未拉伸丝线如下获得：以熔体流动速率为12g/10分钟以上28g/10分钟以下的聚丙烯树脂作为原料，使其在(聚丙烯树脂的熔点+60℃)以上(聚丙烯树脂的熔点+150℃)以下的温度从纺丝喷嘴的排出孔排出，接触10℃以上40℃以下的风而进行冷却固化，以200m/分钟以上1000m/分钟以下的牵引速度进行牵引，从而获得。
13.根据权利要求8～12中任一项所述的聚丙烯纤维的制造方法，其获得权利要求1～7中任一项所述的聚丙烯纤维。
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