JP6676895B2 - ポリプロピレン繊維の製造方法と同製造方法により得られるポリプロピレン繊維 - Google Patents

Description

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同製造方法により得られる高強度で高弾性率のポリプロピレン繊維に関する。

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、医療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。

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。

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ガラス転移温度＋１５℃以下の温度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について提案されている。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。

また、特開２００３−２９３２１６号公報（特許文献２）では、繊維表面の局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が劣る。

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。

更に特開２００９−７７２７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℃、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倍で後延伸することにより、繊維強度が７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上で、表面が凹凸構造をもつポリプロピレン繊維を得る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。

特許第５６０７８２７号公報 特開２００３−２９３２１６号公報 特開２００２−１８０３４７号公報 特開２００９−７７２７号公報

本発明の目的は、格別な冷却装置を使わずに原料・製造条件を制御して特殊な未延伸糸を得て、その未延伸糸を延伸張力を制御して多段で延伸を行うことにより、高強度でかつ高弾性率なポリプロピレン繊維の製造方法と、同製造方法により得られるポリプロピレン繊維とを提供することにある。

本発明のポリプロピレン繊維の製造方法は、結晶構造の割合が３０質量％以下である未延伸糸を、２段以上の多段で延伸して得るものであり、好ましくは前記未延伸糸の複屈折値が０．１×１０^-3以上２．５×１０^-3以下である。

最終段の延伸張力を１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上５．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下で延伸することにより、高強度、高弾性率のポリプロピレン繊維を得ることができる。
また最終段の延伸を１４０℃以上１８０℃以下の糸温度で１．０１倍以上２．００倍以下の延伸倍率、変形速度が１（１／秒）以上１０（１／秒）以下で延伸することにより、高強度、高弾性率のポリプロピレン繊維を得ることができる。
更に、１段目の延伸を１１０℃以上１６０℃以下の糸温度で４倍以上１４倍以下の延伸倍率で延伸を行う。

ここで、上記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原料として、ポリプロピレン樹脂の融点より、８０℃高い温度以上１５０℃高い温度以下でノズルから吐出し、次いで室温で冷却固化して、２００ｍ／分以上５００ｍ／分以下の引取り速度で引取って得られる。

この発明のポリプロピレン繊維は、基本的には引張強度が８．２ｃＮ／ｄｔｅｘ以上１０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であり、引張弾性率が１１０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上１６０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であるが、更には単繊維繊度が２ｄｔｅｘ以上１０ｄｔｅｘ以下、総繊度が５０ｄｔｅｘ以上２００ｄｔｅｘ以下であることが好ましい。

本発明によれば、格別な冷却装置を使わずに原料・製造条件を制御して特殊な未延伸糸を得て、この未延伸糸の延伸張力を制御して多段で延伸を行うことにより、高強度でかつ高弾性率のポリプロピレン繊維を得ることができる。

以下、本発明について代表的な実施の形態に基づいて詳細に説明する。
●未延伸構造と延伸性について
本発明で使用する未延伸糸の結晶構造の割合は３０質量％以下である。この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、結晶と非晶と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（結晶構造）、１６度（非晶構造）、１５度、２１度（メゾ構造）にそれぞれピークを設置して波形分離を行い、結晶構造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、結晶構造の割合を算出することができる。

本発明で使用する未延伸糸の結晶構造の割合は、延伸性の観点から、３０質量％以下であることが好ましく、２０質量％以下がより好ましく、１０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。以降の延伸工程で、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。そのため、結晶構造が多い場合はメゾ構造や非晶構造に比べて延伸性が低下するため、高強度、高弾性率のポリプロピレン繊維が得られにくくなる。

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。未延伸糸の複屈折値が０．１×１０^-3以上であれば、工業的に生産が可能であり、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を向上できる。未延伸糸の複屈折値は０．３×１０^-3以上２．０×１０^-3以下であることがより好ましく、更に好ましくは０．５×１０^-3以上１．０×１０^-3以下である。

●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。) は、ＪＩＳ Ｋ ７２０１に従って、温度２３０℃、荷重２．１６ｋｇ、時間１０分間の条件で測定する。このＭＦＲ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、溶融粘度が高くなり過ぎず紡糸線上での張力が高くならないため、配向結晶化を抑制できる。そのため得られる未延伸糸は結晶構造の割合が低く、さらに複屈折値が小さくなる。
一方、ＭＦＲが２８ｇ／分以下であれば、溶融粘度が低下し過ぎず、紡糸に必要な紡糸線張力が得ることができる。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。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より好ましく、１６ｇ／分以上２２ｇ／分以下がさらに好ましい。

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質量％以上９９質量％以下であることが好ましい。９４質量％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することが容易となり、一方９９質量％以下であればポリプロピレン繊維を工業的に得ることは可能である。

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ることができ、繊維強度が向上する。分子量分布は４以下がより好ましい。

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。

●紡糸
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、紡糸ノズルの吐出孔から吐出させることが好ましい。紡糸温度が融点より６０℃高い温度以上であれば、紡糸線上の溶融粘度が高くなり過ぎず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が低減でき、複屈折値も低くできる。そのため延伸性が良好となり、繊維強度が低下しない。一方、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くなるため強度が低下しない。紡糸温度はポリプロピレン原料の融点から８０℃高い温度以上１２０℃高い温度以下で行うのがより好ましい。

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。前記吐出量が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大きくならず、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、前記吐出量が３ｇ／分以下であれば、クエンチ筒での繊維の冷却が十分でき、引取り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る。前記吐出量は前記観点から１．０ｇ／分〜２．５ｇ／分が好ましく、１．２ｇ／分以上２．０ｇ／分以下がさらに好ましい。

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で油剤を付与する。

紡糸ドラフトは５以上１５０以下であることが好ましい。ここで紡糸ドラフトは吐出線速度（ｍ／分）と引取り速度（ｍ／分）で求めることができる。紡糸ドラフトが５以上であれば、紡糸線上で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。

引取り速度は２００ｍ／分以上５００ｍ／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、引取り速度が５００ｍ／分以下であれば、紡糸線上の張力が高くなり過ぎず、目的の未延伸構造を得易くなる。前記引取り速度は２５０ｍ／分以上４５０ｍ／分以下であることがより好ましく、２８０ｍ／分以上３５０ｍ／分以下であることがさらに好ましい。

●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よいし、紡糸工程から一旦巻き取ることなく、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、熱板又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、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い。
２段以上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。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より低いため溶融破断が起こり難く、延伸安定性が向上する。前記延伸温度は１２０℃以上１５５℃以下の糸温度がより好ましく、１３０℃以上１５０℃以下がさらに好ましい。ここで延伸温度とは、延伸される糸の温度である。
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。予備加熱の糸温度は５０℃以上１２０℃以下が好ましく６０℃以上１１０℃以下がさらに好ましい。

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１４倍以下であれば、毛羽や束切れが起こり難く、安定的にポリプロピレン繊維を得ることができる。１段目の延伸倍率は５．５倍以上１２倍以下がより好ましく、６倍以上１０倍以下がさらに好ましい。
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、連続して行うこともできる。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。

最終延伸時の延伸張力は１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上５．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であることが好ましい。延伸張力が１．５ｃＮ／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５．０ｃＮ／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２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上３．８ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であることがより好ましく、２．６ｃＮ／ｄｔｅｘ以上３．３ｃＮ／ｄｔｅｘ以下がさらに好ましい。

最終段で延伸する糸温度は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、最終段の延伸でさらに変形させ易くなる。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配向し易い。前記糸温度は１５０℃以上１７５℃以下がより好ましく、１６０℃以上１６８℃以下がさらに好ましい。

最終段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。予備加熱した糸温度は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。

最終段の変形速度は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。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。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。

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。前記観点から、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。

●最終糸の物性
本発明で得られる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、破断強度が７ｃＮ／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、破断強度が１３ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の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破断強度は８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上１３ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であることがより好ましく、８．２ｃＮ／ｄｔｅｘ以上１３ｃＮ／ｄｔｅｘ以下がさらに好ましく、９ｃＮ／ｄｔｅｘ以上１３ｃＮ／ｄｔｅｘ以下がさらに好ましい。

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。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の量が少量にできるため、軽量化でき易い。一方、初期弾性率が２００ｃＮ／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。前記初期弾性率は、１２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以下がより好ましく、１４０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以下がさらに好ましい。

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％以下がより好ましく、１２％以上１８％以下がさらに好ましい。

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、本発明のポリプロピレン繊維を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以下であでれば、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られ易くなる。前記観点から、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。

以下に実施例及び比較例により本発明について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。以下の実施例及び比較例においてポリプロピレン樹脂の融点、広角Ｘ線回折、複屈折値、繊維強度は、以下の方法で測定した。

＜ポリプロピレン樹脂の融点＞
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。

＜結晶化度、結晶配向度＞
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。結晶構造の割合については、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と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。

＜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。

＜単繊維繊度＞
単繊維繊度は、ポリプロピレンマルチフィラメント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の繊度は、１００ｍをサンプリングしてその質量を１００倍した値を用いた。

＜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。

以下、本発明を実施例１〜８及び比較例１〜５に基づいて、より具体的に説明する。
なお、これらの実施例１〜８及び比較例１〜５における各種実施条件は表１に、またそれらの破断強度や初期弾性率などを表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、ＭＦＲ＝１８ｇ／分 [２３０℃、荷重２．１６ｋｇ、１０分] ）を溶融紡糸装置の押出機に投入して、２８０℃まで加熱して溶融混練し、表１に示すように、吐出孔径が０．５ｍｍφ、吐出孔数が２０ホールの紡糸ノズルから３０ｇ／分の吐出量（１ホール当たり１．５ｇ／分）で吐出した。２０℃の冷風を当てて冷却固化したのち、油剤を付着し、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。この未延伸糸の結晶構造の割合は０％、メゾ構造の割合は５７．６％、非晶構造の割合は４２．４％であり、複屈折値は０．８８×１０^-3と、低結晶性かつ低配向であった。
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、表２に示すとおり１段目の延伸を糸温度が１４５℃で９．１倍の熱板延伸を行った。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℃で１．１倍、変形速度が１．５２（１／秒）、延伸張力を２．７９ｃＮ／ｄｔｅｘで熱板延伸を行った。表２に示すように、２段目の延伸速度は３００ｍ／分で行った。得られた繊維の強度は９．４ｃＮ／ｄｔｅｘ、初期弾性率は１４２ｃＮ／ｄｔｅｘと高強度、高弾性率の繊維が得られた。伸度は１６．２％、単繊維繊度は４．４ｄｔｅｘだった。

（実施例２〜５）
実施例１と同様の未延伸糸を使用し、１段目の延伸倍率、２段目の延伸倍率、変形速度、延伸張力を表２に示す通りに変えた以外は、実施例１と同様にしてポリプロピレン繊維を得た。得られたポリプロピレン繊維の物性を表２に示す。

（実施例６）
実施例１と同じポリプロピレン樹脂を吐出孔径が０．５ｍｍφ、吐出孔数が３６ホールの紡糸ノズルから４６ｇ／分の吐出量（１ホールあたり１．３ｇ／分）で吐出した。２０℃の冷風を当てて冷却固化したのち、油剤を付着し、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。表１に示すように、未延伸糸の結晶構造の割合は０％、メゾ構造の割合は５３．０％、非晶構造の割合は４７．０％であり、複屈折値は１．０２×１０^-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段目を糸温度が１３５℃で６．０倍熱板延伸を行った。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段目を糸温度が１６５℃で１．７倍、変形速度が６．６３（１／秒）、延伸張力を２．４６ｃＮ／ｄｔｅｘで熱板延伸を行った。２段目の延伸速度は３００ｍ／分で行った。得られた繊維の強度は８．４ｃＮ／ｄｔｅｘ、初期弾性率は１４０ｃＮ／ｄｔｅｘと高強度、高弾性率の繊維が得られた。伸度は１５．０％、単繊維繊度は４．３ｄｔｅｘだった（表２参照）。

（実施例７〜８）
実施例６と同様の未延伸糸を、１段目の延伸温度、延伸倍率、２段目の延伸温度、延伸倍率、変形速度を表２に示す通りにした以外は、実施例６と同様にしてポリプロピレン繊維を得た。得られたポリプロピレン繊維の物性を表２に示す。

（比較例１）
実施例１と同様の未延伸糸を、熱ロールを用いて糸温度８５℃になるように予備加熱を行い、表２に示すとおり、１段で延伸を行った。糸温度が１３５℃で変形速度が１４．４（１／秒）、延伸張力を１．３２ｃＮ／ｄｔｅｘで７．２倍の熱板延伸を行った。延伸速度は３００ｍ／分で行った。表２に示すように、得られた繊維の強度は７．３ｃＮ／ｄｔｅｘ、初期弾性率は９７ｃＮ／ｄｔｅｘと実施例に比べて低かった。伸度は１８．０％、単繊維繊度は６．０ｄｔｅｘだった。

（比較例２）
実施例１と同様の低結晶性でかつ低配向である未延伸糸を、熱ロールを用いて糸温度８５℃になるように予備加熱を行い、表２に示すとおり、１段で延伸を行った。糸温度１５５℃で変形速度が１４．５（１／秒）、延伸張力を１．２８ｃＮ／ｄｔｅｘで７．７倍の熱板延伸を行った。延伸速度は３００ｍ／分で行った。表２に示すように、得られた繊維の強度は７．１ｃＮ／ｄｔｅｘ、初期弾性率は９１ｃＮ／ｄｔｅｘと実施例に比べて低かった。伸度は１６．４％、単繊維繊度は５．７ｄｔｅｘだった。

（比較例３）
実施例１と同様のポリマーを溶融紡糸装置の押出機に投入して、表１に示すとおり、２２０℃で溶融混練し、２２０℃のノズル（０．５ｍｍφ、２０ホール）から３０ｇ／分の吐出量（１ホール当たり１．５ｇ／分）で吐出した。２０℃の冷風を当てて冷却固化したのち、油剤を付着して、室温で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。未延伸糸の結晶分率は４２．４％、メゾ分率は０％、非晶分率は５７．６％であり、複屈折値は３．３２×１０^-3と、結晶構造の割合が高く高配向であった。表２に示すように、得られた未延伸糸について熱ロールを用いて糸温度８５度になるように予備加熱を行い、１段目を糸温度１４５℃で６．３倍熱板延伸を行った。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段目を糸温度が１６５℃で１．２倍、変形速度が２．７８（１／秒）、延伸張力を２．９９ｃＮ／ｄｔｅｘで熱板延伸を行った。延伸速度は３００ｍ／分で行った。得られた繊維の強度は７．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、初期弾性率は１０３ｃＮ／ｄｔｅｘと実施例に比べて強度、弾性率が低かった。伸度は１７．２％、単繊維繊度は６．３ｄｔｅｘだった。

（比較例４） ポリプロピレン樹脂（日本ポリプロ社製 ＳＡ０１Ａ、樹脂の融点１６８．３℃、ＭＦＲ＝１０ｇ／分（２３０℃、荷重２．１６ｋｇ、１０分））を溶融紡糸装置の押出機に投入して、表１に示すとおり、２８０℃で溶融混練し、２８０℃のノズル（０．４ｍｍφ、２４ホール）から３４ｇ／分の吐出量（１ホール当たり１．４ｇ／分）で吐出した。２０℃の冷風を当てて冷却固化したのち、油剤を付着して、室温で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。この未延伸糸の結晶分率は、表１に示すとおり、４６．０％、メゾ分率は０％、非晶分率は５４．０％であり、複屈折値は２．３６×１０^-3と、実施例に比べて結晶性が高くかつ高配向であった。得られた未延伸糸について熱ロールを用いて糸温度８５℃になるように予備加熱を行い、表２に示すように、１段目の延伸を糸温度１３５℃で６．３倍熱板延伸を行った。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段目を糸温度が１６０℃で１．２倍、変形速度が３．０６（１／秒）、延伸張力を１．９２ｃＮ／ｄｔｅｘで熱板延伸を行った。延伸速度は３００ｍ／分で行った。得られた繊維の強度は８．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、初期弾性率は８５ｃＮ／ｄｔｅｘと実施例に比べて強度、弾性率が低かった。伸度は２４．６％、単繊維繊度は５．６ｄｔｅｘだった（表２参照）。

（比較例５） ポリプロピレン樹脂（日本ポリプロ社製 ＳＡ０３Ａ、樹脂の融点１６８．７℃、ＭＦＲ＝３０ｇ／分（２３０℃、荷重２．１６ｋｇ、１０分））を溶融紡糸装置の押出機に投入して、２８０℃で溶融混練し、２８０℃のノズル（０．４ｍｍφ、２４ホール）から３４ｇ／分の吐出量（１ホールあたり１．４ｇ／分）で吐出した。２０℃の冷風を当てて冷却固化したのち、油剤を付着して、室温で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。未延伸糸の複屈折値は、表１に示すとおり、１．０６×１０^-3と、実施例とほぼ同等の分子配向だったが、結晶分率は４０．１％、メゾ分率は０％、非晶分率は５９．９％と、実施例に比べて結晶性が高かった。得られた未延伸糸について熱ロール
を用いて糸温度８５℃になるように予備加熱を行い、表２に示すように、１段目を糸温度１３５℃で７．９倍熱板延伸を行った。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１６０℃で１．２倍、変形速度が３．０６（１／秒）、延伸張力を１．７２ｃＮ／ｄｔｅｘで熱板延伸を行った。延伸速度は３００ｍ／分で行った。得られた繊維の強度は７．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、初期弾性率は８８ｃＮ／ｄｔｅｘと実施例に比べて強度、弾性率が低かった。伸度は１５．１％、単繊維繊度は４．５ｄｔｅｘだった。

Claims (7)

1. 結晶構造の割合が３０質量％以下である未延伸糸を、２段以上の多段で延伸し、前記未延伸糸を最終段で延伸する延伸張力が１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上５．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であるポリプロピレン繊維の製造方法。
2. 前記未延伸糸の複屈折値が０．１×１０^−３以上２．５×１０^−３以下である、請求項１に記載のポリプロピレン繊維の製造方法。
3. 前記未延伸糸を最終段で延伸する糸温度が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）以下で延伸する、請求項１または２に記載のポリプロピレン繊維の製造方法。
4. １段目の延伸を、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。
5. 前記未延伸糸が、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原料として、ポリプロピレン樹脂の融点よりも８０℃高い温度以上１５０℃高い温度以下の高い温度でノズルから吐出して、室温で冷却固化して、２００ｍ／分以上５００ｍ／分以下の引取り速度で引取って得られる、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。
6. 引張強度が８．２ｃＮ／ｄｔｅｘ以上１０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であり、単繊維繊度が３．５ｄｔｅｘ以上１０ｄｔｅｘ以下であり、総繊度が５０ｄｔｅｘ以上２００ｄｔｅｘ以下であるポリプロピレン繊維。
7. 引張弾性率が１１０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上１６０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下である請求項６に記載のポリプロピレン繊維。