JP2003301389A - ロープ - Google Patents

ロープ

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JP2003301389A
JP2003301389A JP2002106892A JP2002106892A JP2003301389A JP 2003301389 A JP2003301389 A JP 2003301389A JP 2002106892 A JP2002106892 A JP 2002106892A JP 2002106892 A JP2002106892 A JP 2002106892A JP 2003301389 A JP2003301389 A JP 2003301389A
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勝二 小田
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    • D07ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
    • D07BROPES OR CABLES IN GENERAL
    • D07B1/00Constructional features of ropes or cables
    • D07B1/02Ropes built-up from fibrous or filamentary material, e.g. of vegetable origin, of animal origin, regenerated cellulose, plastics
    • D07B1/025Ropes built-up from fibrous or filamentary material, e.g. of vegetable origin, of animal origin, regenerated cellulose, plastics comprising high modulus, or high tenacity, polymer filaments or fibres, e.g. liquid-crystal polymers
    • DTEXTILES; PAPER
    • D07ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
    • D07BROPES OR CABLES IN GENERAL
    • D07B2205/00Rope or cable materials
    • D07B2205/20Organic high polymers
    • D07B2205/201Polyolefins
    • D07B2205/2014High performance polyolefins, e.g. Dyneema or Spectra

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Ropes Or Cables (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】高強度を有しかつ、湿潤時の強度保持率が高い
新規なポリエチレン繊維ロープ。 【解決手段】主鎖1000炭素あたり0.01〜3.0
個の分岐鎖(炭素数5以上)を含む繊維状態での重量平
均分子量が300,000以下、重量平均分子量と数平
均分子量の比(Mw/Mn)が4.0以下であり、強度
15cN/dtex以上、弾性率500cN/dtex
以上のポリエチレンからなる分子配向高強度ポリエチレ
ン繊維を使用したロープで、ポリエチレン繊維からなる
ロープ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は水産ロープ、係留ロ
ープ、ホーサー、ヨットロープ、登山ロープ、農業用各
種ロープ、土木、電設、建設工事用の各種ロープなど、
種々の産業用、民生用ロープ類、特に船舶、水産関連の
水周り用途に最適な、吸湿、吸水などによる性能の低下
が少なくかつ、細径、高強力で、キンクが起こらず、収
納性の良好な新規な高強度ポリエチレン繊維ロープに関
する。
【0002】
【従来技術の問題点】従来、ロープには、ビニロン、ポ
リエステル繊維、ナイロン等の合成繊維の撚が主として
使用されて来た。近年、フロロカーボンやナイロンのモ
ノフィラメント、更には、ナイロンモノフィラメントの
組紐が使用されるようになったが、ナイロンモノフィラ
メントの組紐構造のロープは、引張強力が不十分で、特
に波の荒い海域では、切断されることもあり、又、耐摩
耗性、耐久性の点でも改善が望まれていた。また、引張
強力が十分でないので、ロープ自体が必然的に太くな
り、収納性や取り扱い性が著しく悪かった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】高強度を有しかつ、湿
潤時の強度保持率が高い新規なポリエチレン繊維ロープ
を提供することが課題である。
【0004】
【課題を解決するための手段】かかる状況を改善するた
めに、本発明者らは鋭意努力し以下の発明に到達した。
すなわち本発明は、下記の構成からなる。 1.繊維状態での重量平均分子量が300,000以
下、重量平均分子量と数平均分子量の比(Mw/Mn)
が4.0以下であり、強度15cN/dtex以上、弾
性率500cN/dtex以上のポリエチレン繊維から
なることを特徴とするロープ。 2.主鎖1000炭素あたり0.01〜3.0個の分岐
鎖を含むポリエチレンからなることを特徴とする上記第
1記載のロープ。 以下本発明を詳述する
【0005】本発明のロープに使用するポリエチレン繊
維の原料ポリエチレンとは、その繰り返し単位が実質的
にエチレンであることを特徴とし、少量の他のモノマー
例えばα−オレフィン,アクリル酸及びその誘導体,メ
タクリル酸及びその誘導体,ビニルシラン及びその誘導
体などとの共重合体であっても良いし、これら共重合物
どうし、あるいはエチレン単独ポリマーとの共重合体、
さらには他のα−オレフィン等のホモポリマーとのブレ
ンド体であってもよい。特にプロピレン,ブテンー1な
どのαオレフィンと共重合体を用いることで長鎖の分岐
をある程度含有させることは本繊維を製造する上で、特
に紡糸・延伸においての製糸上の安定を与えることとな
り、より好ましい。しかしながら、長鎖分岐の量が増加
しすぎると欠陥となり繊維の強度が低下することから、
高強度・高弾性率繊維を得るという観点からは、主鎖1
000炭素あたり炭素数5以上の分岐が主鎖1000炭
素あたり0.01〜3個であることが好ましい、より好
ましくは主鎖1000炭素あたり0.05〜2個であ
り、さらに好ましくは0.1〜1個である。また、繊維
状態での重量平均分子量が300,000以下であり、
重量平均分子量と数平均分子量の比(Mw/Mn)が
4.0以下となる事が重要である。好ましくは、繊維状
態での重量平均分子量が250,000以下であり、重
量平均分子量と数平均分子量の比(Mw/Mn)が3.
5以下となる事が重要である。さらに好ましくは、繊維
状態での重量平均分子量が200,000以下であり、
重量平均分子量と数平均分子量の比(Mw/Mn)が
3.0以下となる事が重要である。
【0006】繊維状態のポリエチレンの重量平均分子量
が300、000を越えるような重合度のポリエチレン
を原料と使用した場合では、溶融粘度が極めて高くな
り、溶融成型加工が極めて困難となる。又、繊維状態の
重量平均分子量と数平均分子量の比が4.0以上となる
と同じ重量平均分子量のポリマーを用いた場合と比較し
最高延伸倍率が低く又、得られた糸の強度は低いものと
なる。これは、同じ重量平均のポリエチレンで比較した
場合、緩和時間の長い分子鎖が延伸を行う際に延びきる
事ができずに破断が生じてしまう事と、分子量分布が広
くなる事によって低分子量成分が増加するために分子末
端が増加する事により強度低下が起こると推測してい
る。また、繊維状態での分子量と分子量分布をコントロ
ールする為に溶解・押し出し工程や紡糸工程で意図的に
ポリマーを劣化させても良いし、予め狭い分子量分布を
持つポリエチレンを使っても良い。
【0007】本発明のロープに用いられるポリエチレン
繊維の推奨する製造方法においては、このようなポリエ
チレンを押し出し機で溶融押し出ししギアポンプにて定
量的に紡糸口金を介して吐出させる。その後冷風にて該
糸状を冷却し、所定の速度で引き取る。この時充分素早
く引き取る事が重要である。即ち、吐出線速度と巻き取
り速度の比が100以上で有ることが重要である、好ま
しくは150以上、さらに好ましくは200以上であ
る。吐出線速度と巻き取り速度の比は、口金口径、単孔
吐出量、溶融状態のポリマー密度、巻き取り速度から計
算することが出来る。
【0008】さらに該繊維を以下に示す様な方法で延伸
することが非常に重要である。即ち該繊維を、該繊維の
結晶分散温度以下の温度で延伸を行い、該繊維の結晶分
散温度以上融点以下の温度でさらに延伸を行うことによ
り驚く程繊維の物性が向上する事を見いだした。この時
さらに多段に繊維を延伸しても良い。
【0009】本発明では、延伸に際して、1台目のゴデ
ットロールの速度を5m/minと固定して、その他の
ゴデットロールの速度を変更する事により所定の延伸倍
率の糸を得た。
【0010】上記により得られたポリエチレン繊維を既
存の方法でロープにすることが可能である。本発明のロ
ープは、ロープを構成する原糸の主成分なる繊維のみの
場合はもちろん、他の繊維を混入することを妨げるもの
ではなく、意匠や機能により例えば低分子量のポリオレ
フィンやウレタン樹脂などの別素材で外周を被覆しても
かまわない。
【0011】ロープの形態も三つ打ち、六つ打ち等の撚
り構造、八つ打ち、十二打ち、二重組打索等の編構造、
芯部分の外周をヤーン及びストランド等で螺旋状に被覆
してなるダブルブレード構造等であっても良く、用途と
性能に合わせて理想的なロープが設計される。
【0012】以下に本発明における特性値に関する測定
法および測定条件を説明する。
【0013】(強度・弾性率)本発明における強度,弾
性率は、オリエンテック社製「テンシロン」を用い、試
料長200mm(チャック間長さ)、伸長速度100%
/分の条件で歪ー応力曲線を雰囲気温度20℃、相対湿
度65%条件下で測定し、曲線の破断点での応力を強度
(cN/dtex)、曲線の原点付近の最大勾配を与え
る接線より弾性率(cN/dtex)を計算して求め
た。なお、各値は10回の測定値の平均値を使用した。
【0014】(重量平均分子量Mw、数平均分子量Mn
及びMw/Mn)重量平均分子量Mw、数平均分子量M
n及びMw/Mnは、ゲル・パーミエーション・クロマ
トグラフィー(GPC)によって測定した。GPC装置
としては、Waters製GPC 150C ALC/
GPCを持ち、カラムとしてはSHODEX製GPC
UT802.5を一本UT806Mを2本用いて測定し
た。測定溶媒は、o−ジクロロベンゼンを使用しカラム
温度を145度した。試料濃度は1.0mg/mlと
し、200マイクロリットル注入し測定した。分子量の
検量線は、ユニバーサルキャリブレーション法により分
子量既知のポリスチレン試料を用いて構成されている。
【0015】(分岐の測定)オレフィンポリマーの分岐
の測定は、13C−NMR(125MHz)を用いて決
定される。ランダル(Randall)の方法(Re
v.Macromol.Chem.Phys.,C29
(2&3),P.285−297)の記載されている方
法を用いて測定を行った。
【0016】(動的粘弾弾性測定)本発明における動的
粘度測定は、オリエンテック社製「レオバイブロンDD
V−01FP型」を用いて行った。繊維は全体として1
00デニール±10デニールとなるように分繊あるいは
合糸し、各単繊維ができる限り均一に配列するように配
慮して、測定長(鋏金具間距離)が20mmとなるよう
に繊維の両末端をアルミ箔で包みセルロース系接着剤で
接着する。その際の糊代ろ長さは、鋏金具との固定を考
慮して5mm程度とする。各試験片は、20mmの初期
幅に設定された鋏金具(チャック)に糸が弛んだり捩じ
れたりしないように慎重に設置され、予め60℃の温
度、110Hzの周波数にて数秒、予備変形を与えてか
ら本実験を実施した。本実験では−150℃から150
℃の温度範囲で約1℃/分の昇温速度において110H
zの周波数での温度分散を低温側より求めた。測定にお
いては静的な荷重を5gfに設定し、繊維が弛まない様
に試料長を自動調整させた。動的な変形の振幅は15μ
mに設定した。
【0017】(吐出線速度と紡糸速度の比(ドラフト
比)ドラフト比(Ψ)は、以下の式で与えられる ドラフト比(Ψ)=紡糸速度(Vs)/吐出線速度
(V)
【0018】
【実施例】以下、実施例をもって本発明を説明する。
【0019】(実施例1)重量平均分子量115,00
0、重量平均分子量と数平均分子量の比が2.3、5個
以上の炭素を有する長さの分岐鎖が炭素1,000個あ
たり0.4個である高密度ポリエチレンをφ0.8m
m、390Hからなる紡糸口金から290℃で単孔吐出
量0.5g/minの速度で押し出した。押し出された
繊維は、15cmの保温区間を通りその後20℃、0.
5m/sのクエンチで冷却され、300m/minの速
度で巻き取られる。該未延伸糸を、複数台の温度コント
ロールの可能なネルソンロールにて延伸した。1段延伸
は、25℃で2.8倍の延伸を行った。さらに115℃
まで加熱し5.0倍の延伸を行い、延伸糸を得た。得ら
れた繊維の物性を表1に示した。
【0020】(実施例2)実施例1の延伸糸を125℃
に加熱し、さらに1.3倍の延伸を行った。得られた繊
維の物性を表1に示した。
【0021】(比較例1乃至4)市販のナイロン繊維、
ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン
繊維の特性を表1に合わせて示した。
【0022】
【表1】
【0023】実施例1および2、比較例1乃至4の原糸
を用いて、合糸して繊度調整後に100回/mの撚りを
かけたものを原糸とし、モデル評価用として太さ約10
mmΦの六打ち(ワイヤーロープ構造)ロープを作成
し、各種測定を実施した。評価の結果を表2に示す。比
較例に比べ、実施例はいずれも、力学特性に優れかつ、
湿潤性能も高く単位断面積あたりの強度も高いことがわ
かる。
【0024】
【表2】
【0025】
【発明の効果】高強度を有しかつ、湿潤時の強度保持率
が高い新規なポリエチレン繊維ロープを提供することを
可能とした。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3B153 AA08 BB01 CC13 FF01 FF08 FF17 FF23 FF25 GG01 GG03 GG40 4L035 BB31 BB40 BB53 BB54 BB89 BB91 EE08 FF01 MA01

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】繊維状態での重量平均分子量が300,0
    00以下、重量平均分子量と数平均分子量の比(Mw/
    Mn)が4.0以下であり、強度15cN/dtex以
    上、弾性率500cN/dtex以上のポリエチレン繊
    維からなることを特徴とするロープ。
  2. 【請求項2】主鎖1000炭素あたり0.01〜3.0
    個の分岐鎖を含むポリエチレンからなることを特徴とす
    る請求項1記載のロープ。
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