高强度聚丙烯纤维及其制造方法技术

本发明专利技术提供能够不使用特殊的原料和/或手段而制造高强度聚丙烯纤维的聚丙烯纤维的制造方法。所述聚丙烯纤维的制造方法包括熔融挤出纤维纺丝工序、保冷工序和拉伸工序，所述熔融挤出纤维纺丝工序的卷绕速度相对于挤出速度之比为50～750。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供能够不使用特殊的原料和/或手段而制造高强度聚丙烯纤维的聚丙烯纤维的制造方法。所述聚丙烯纤维的制造方法包括熔融挤出纤维纺丝工序、保冷工序和拉伸工序，所述熔融挤出纤维纺丝工序的卷绕速度相对于挤出速度之比为50～750。【专利说明】
本专利技术涉及。
技术介绍
聚丙烯(PP)是使丙烯聚合而得到的热塑性树脂。PP具有比重小、强度高且耐热性和耐化学品性优良的特征。因此，其被广泛用于纤维材料、包装材料、容器和汽车部件等各种用途。通常，PP纤维通过对PP进行熔融纺丝并对该纺出的丝进行拉伸来制造。专利文献I记载了一种高弹性PP的制造方法，其特征在于，将对制品熔融指数值达到I?5的结晶性PP进行纺丝而得到的未拉伸丝在其软化温度附近的温度下以接近最大拉伸倍率的拉伸倍率进行拉伸。该文献记载了:通过上述方法，能够得到单丝具有I?10旦尼尔的纤度、且反复施加10次断裂强度的80%载荷后的弹性回复能量为5.0kgfm/g以上的高弹性PP。专利文献2记载了一种高强度PP纤维的制造方法，其特征在于，以熔体流动速率为5?15、全同立构五单元组分数为95以上、正庚烷不溶成分为98以上、Q值(重均分子量/数均分子量)为4以下的高规整度PP作为原料，在270°C以上的温度下进行熔融纺丝后，以7倍以上的高拉伸倍率进行拉伸，使断裂强度达到8g/d以上。专利文献3记载了一种PP纤维的制造方法，其特征在于，对由熔体流动速率为3?100g/10分钟且全同立构五单元组分数为96.5%以上的PP构成并且近晶的比例为30%以上的未拉伸丝进行拉伸。专利文献4记载了一种超高分子量PP拉伸成形体的制造方法，其特征在于，向由特性粘度至少为5dl/g以上的超高分子量聚丙烯(A)85?99.5重量份和特性粘度至少为2dl/g以上的聚乙烯(B)0.5?15重量份构成的超高分子量PP组合物中添加流动性改良剂(C)并熔融混合后，利用模具对其进行挤出成形，对所得到的挤出物进行拉伸。该文献记载了:通过使用超高分子量PP，能够得到至少具有0.SGPa的抗拉强度的PP纤维。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开平2-41412号公报专利文献2:日本特开平6-313207号公报专利文献3:日本特开平9-170111号公报专利文献4:日本特开平6-41814号公报专利文献5:国际公开第2006/038373号小册子
技术实现思路
专利技术所要解决的问题如上所述，作为PP纤维的制造方法，已开发了各种技术，但在应用于汽车部件等要求高强度的用途中时，这些PP纤维的性能均不充分。另外，专利文献4记载的方法中，使用特殊的超高分子量PP作为原料。这种使用特殊的物质作为原料的方法可能会使制造成本增加，因此不优选。到目前为止，本专利技术人开发了一种纤维的制造方法，其特征在于，对聚羟基烷酸(PHA)进行熔融挤出而制作熔融挤出纤维，将该熔融挤出纤维骤冷至PHA的玻璃化转变温度+15°C以下，使其固化而制作非晶纤维，将该非晶纤维放置至玻璃化转变温度+15°C以下而制作结晶化纤维，将该结晶化纤维拉伸并进一步进行绷紧热处理(专利文献5)。通过该方法，能够使最终得到的PHA纤维的强度提高。但是，在专利文献5记载的方法中，作为对象的塑料被限定为PHA类，对于PP来说是否也能发挥同样的效果并不清楚。另外，通过该文献中记载的方法得到的PHA纤维的强度为约1.3GPa，在汽车部件等高强度的塑料纤维用途方面，需要开发使强度进一步提高的技术。因此，本专利技术的目的在于，提供能够不使用特殊的原料和/或手段而制造高强度聚丙烯纤维的聚丙烯纤维的制造方法。用于解决问题的手段本专利技术人对用于解决上述问题的手段进行了各种研究，结果发现，通过将专利文献5中记载的熔融纺丝纤维的强度提高技术应用于PP纤维并且对利用熔融挤出的纺丝时的挤出速度与卷绕速度之比进行优化，能够制造具有极高强度的PP纤维，从而完成了本专利技术。 S卩，本专利技术的主旨如下所述。(I) 一种聚丙烯纤维的制造方法，其包括以下工序:熔融挤出纤维纺丝工序，对聚丙烯进行熔融挤出，将该熔融挤出纤维骤冷至聚丙烯的玻璃化转变温度以上且玻璃化转变温度+15°C以下的范围的温度，并在卷绕的同时进行纺丝；保冷工序，将通过熔融挤出纤维纺丝工序得到的熔融挤出纤维在上述玻璃化转变温度以上且玻璃化转变温度+15°C以下的范围的温度下保冷；以及拉伸工序，对通过保冷工序保冷后的熔融挤出纤维进行拉伸，上述熔融挤出纤维纺丝工序的卷绕速度相对于挤出速度之比为50?750的范围。(2)如上述(I)所述的方法，其中，卷绕速度相对于挤出速度之比为180?220的范围。(3) 一种聚丙烯纤维，其通过上述⑴或(2)所述的方法制造且抗拉强度为1.0GPa 以上。(4) 一种高强度聚丙烯纤维，其抗拉强度为1.6GPa?1.87GPa的范围。(5) 一种纤维强化树脂，其通过使用上述(3)或(4)所述的聚丙烯纤维而制造。专利技术效果根据本专利技术，能够提供能不使用特殊的原料和/或手段而制造高强度聚丙烯纤维的聚丙烯纤维的制造方法。【专利附图】【附图说明】图1是表示通过本专利技术的方法得到的聚丙烯纤维的熔融拉伸比与抗拉强度的关系的图。【具体实施方式】< 1.聚丙烯纤维的制造方法>本专利技术涉及聚丙烯纤维的制造方法。在本说明书中，“聚丙烯”(PP)是指丙烯的聚合物，也包括所有甲基具有相同的空间构型的全同立构PP、以使相邻的甲基的空间构型彼此相反的方式排列有键合了该甲基的手性碳的间同立构PP、以及以使相邻的甲基的空间构型为不规整的方式排列有键合了该甲基的手性碳的无规立构PP中任意一种PP。另外,本专利技术的PP可以是从上述PP中选择的一种PP的聚合物的形态，也可以是从上述PP中选择的2种以上PP的混合物的形态。本专利技术的PP也包括上述的任意形态。更具体而言，本专利技术的PP，优选五单元组(五条链)立构规整度评价中~1分数为0.85以上，更优选为0.9以上。需要说明的是，mmmm分数可以通过13C-NMR法确定。本专利技术的聚丙烯可以是仅由上述PP单元形成的均聚物的形态，也可以是与其他单体的共聚物(copolymer)的形态。或者，还可以是2种以上的均聚物和/或共聚物的混合物的形态。作为共聚物，可以列举嵌段共聚物和无规共聚物。作为形成共聚物的共聚单体，没有限定，可以列举例如乙烯和1-丁烯等。通常已知，在将PP成形为纤维状的形态时，具有窄范围分子量分布的PP纤维显示出高强度。因此，本专利技术的PP的重均分子量(Mw)优选为200000?1000000的范围。另外，优选重均分子量(Mw)相对于数均分子量(Mn)之比(Mw/Mn)为5以下。需要说明的是，数均分子量和重均分子量可以通过GPC法确定。通过将上述的聚丙烯用于本专利技术的方法中，能够制造与现有技术相比强度更高的聚丙烯纤维。以下，对本专利技术的方法的优选实施方式进行详细说明。本专利技术的方法包括对聚丙烯进行熔融挤出、对该熔融挤出纤维进行骤冷并在卷绕的同时进行纺丝的熔融挤出纤维纺丝工序。本工序中，作为对PP进行熔融挤出的手段，使用本
中通常使用的塑料纤维的熔融挤出技术即可。作为进行熔融挤出的手段，没有限定，可以列举例如将原料塑料加热、熔融后对该熔融物进行加压挤出的挤出装置。通过将上述的挤出装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚丙烯纤维的制造方法，其包括以下工序：熔融挤出纤维纺丝工序，对聚丙烯进行熔融挤出，将该熔融挤出纤维骤冷至聚丙烯的玻璃化转变温度以上且玻璃化转变温度+15℃以下的范围的温度，并在卷绕的同时进行纺丝；保冷工序，将通过熔融挤出纤维纺丝工序得到的熔融挤出纤维在所述玻璃化转变温度以上且玻璃化转变温度+15℃以下的范围的温度下保冷；以及拉伸工序，对通过保冷工序保冷后的熔融挤出纤维进行拉伸，所述熔融挤出纤维纺丝工序的卷绕速度相对于挤出速度之比为50～750的范围。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：北川达哉，岩田忠久，本乡千鹤，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，国立大学法人东京大学，
类型：
国别省市：