JP2017020119A - 耐久性に優れた防護ネット - Google Patents

Abstract

【課題】 他の繊維や樹脂などによる被覆などの工程を経ることなく、長期間使用が可能となる高強度ポリエチレン繊維を含んだ防護ネットを提供すること。【解決手段】 有機繊維からなる防護ネットであって、有機繊維は平均強度が２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上で、極限粘度が５以上であり、防護ネットのキセノンアークランプ５００時間照射後の強力保持率が８５％以上であることを特徴とする防護ネット。【選択図】なし

Description

本発明は、長期耐久性の優れた、高強度ポリエチレン繊維を含む陸上の防護ネットに関する。

一般に防護ネットとしては、斜面での落石や地すべりを防護する落石防止網、野球場、運動場、ゴルフ場およびゴルフ練習場などで使用される防球ネット、または鹿、ウサギ、猪などから農作物や植林された幼木を保護するための防獣ネットなどが知られている。
従来、これらの防護ネットとしては、ワイヤーと呼ばれる金属繊維を用いた、金属製ネットが使用されてきた。それらのネットは重量が重く、設置や山間部に運ぶ際に大きな労力を要することや錆による劣化や落雷の影響、更には廃棄時の環境への悪影響が指摘されていた。

近年、金属ワイヤーの代わりとして、高強度有機繊維が使用され、特に高強度ポリエチレン繊維の使用量が増加している。高強度ポリエチレン繊維は、その優れた力学特性により金属ワイヤー等の代替が可能性であり、かつ軽量なため、施工や運搬時の労力が少なく、また錆や落雷の問題も解消されるメリットを有する。

しかしながら、高強度ポリエチレン繊維は、比較的耐光性が良好ではあるものの、長期間屋外で使用される環境下では、必然的に強度が低下する問題があった。これを防ぐために、高強度ポリエチレン繊維を含む防護ネットが長期間屋外で使用される場合、表面を他の繊維や樹脂で被覆して耐光劣化を抑制する対策を施す必要があったが、このような場合、工程が増えて経済的に不利となると共に、防護ネットが重くなってしまうという問題点があった。

実公平４−４０４５６

本発明の目的は、他の繊維や樹脂などによる被覆などの工程を経ることなく、長期間使用が可能となる高強度ポリエチレン繊維を含んだ防護ネットを提供することにある。

本発明者らは鋭意検討した結果、以下に示す手段により、上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。すなわち、本発明は、以下の構成からなる。
１．有機繊維からなる防護ネットであって、防護ネットのキセノンアークランプ５００時間照射後の強力保持率が８５％以上であることを特徴とする防護ネット。
２．前記有機繊維の単糸繊度が３．０ｄｔｅｘ以下であることを特徴とする、上記１記載の防護ネット。
３．前記有機繊維が、平均強度が２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、極限粘度が５以上である超高分子量ポリエチレン繊維のキセノンアークランプ５００時間照射後の強力保持率が７０％以上を含むことを特徴とする上記１または２記載の防護ネット。

本発明により、従来の高強度ポリエチレン繊維と同程度の強度および弾性率を有しながら、屋外暴露される環境化においても強度低下が少なく、長期間使用可能な防護ネットが得られる。

以下、本発明を詳述する。
本発明の防護ネットは高強度ポリエチレン繊維を含み、高強度ポリエチレン繊維は、繰返し単位が実質的にエチレンである超高分子量ポリエチレンからなる。ここで、繰返し単位が実質的にエチレンである超高分子量ポリエチレンとは、繰返し単位の９９．５ｍｏｌ％以上、好ましくは９９．８ｍｏｌ％以上がエチレンからなる実質的なエチレンホモポリマーである。なお、重合速度の向上や、最終的に得られる繊維のクリープ特性などを改善する目的で、ごく少量のα−オレフィンなどの共重合成分を加えて分岐を導入することも可能である。しかし、共重合成分が多くなると、繊維の耐久性の向上のためには好ましくない。例えば、α−オレフィンを共重合すると、結晶内での分子鎖間の滑りが抑制され、連続的な繰返し変形に対して応力を緩和できなくなると考えられるためである。

超高分子量ポリエチレンは、極限粘度数が５以上、好ましくは８以上、さらに好ましくは１０以上であることが好ましい。極限粘度数が５未満であると、繊維の力学的特性、特に引張強度を達成することが困難である。極限粘度数に上限はないが、製糸上の安定性や生産速度、繊維の耐久性などを考慮すると、極限粘度数は３０以下であることが好ましい。極限粘度数が３０を越えると、例えば、紡出糸の延伸条件によっては耐久性が低下する場合がある。

原料ポリマーの超高分子量ポリエチレンは、最終的に得られる繊維が所定の極限粘度数を満足するものであれば、特に限定されない。繊維の耐久性を極限まで高めるには、分子量分布がより狭い原料ポリマーを用いることが好ましく、メタロセン系触媒などの重合触媒を用いて得られる分子量分布指数Ｍｗ／Ｍｎが５以下の原料ポリマーを用いることがさらに好ましい。

かくして、繰返し単位が実質的にエチレンである超高分子量ポリエチレンからなる本発明のモノフィラ調高強度ポリエチレン繊維は、極限粘度数が５以上であることが好ましい。ここで、繊維の極限粘度数は、１３５℃のデカリン中で粘度測定し、η_ｓｐ／ｃ（η_ｓｐは比粘度、ｃは濃度）を濃度０に補外した値である。実際には、いくつかの濃度で粘度測定を行い、比粘度η_ｓｐの濃度ｃに対するプロットの最小二乗近似で得られる直線の原点への内挿点から極限粘度数を決定する。

本発明の高強度ポリエチレン繊維は、平均強度が２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。好ましくは２５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、より好ましくは３０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である。ここで、平均強度は、引張試験機を用いて、試料長２００ｍｍ（チャック間長さ）、伸長速度１００％／分、雰囲気温度２０℃、相対湿度６５％の条件下で、歪−応力曲線を求め、得られた曲線の破断点での応力から算出した強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）の平均値である（測定回数は１０回）。

以下、本発明の高強度ポリエチレン繊維を含む防護ネットについて説明する。本発明の防護ネットは、高強力ポリエチレン繊維を含み、必要に応じて汎用の有機繊維であるポリエチレン繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維などと撚り合わせて使用される。防護ネットの形態としては、有結節、無結節、ラッセル構造などが挙げられ、用途及び性能に合わせて設計され、ゴルフネット、防球ネットなどの各種スポーツネット、防獣、防鳥などの各種農業ネット、安全ネット、土木、電設、建設工事用の各種ネットなど、産業用・民生用ネット類に有用である。

耐光性を向上させるため、本発明において安定剤を添加することが必要である。安定剤としては、ヒンダードアミン系、ベンゾトリアゾール系、フェノール系、有機フォスファイト系、などとして一般に知られているものが適用可能であり、それらを組み合わせて用いることも可能である。

各種安定剤の添加方法として、多くの方法が可能である。例えば、超高分子量ポリエチレン溶液に安定剤を添加する方法、紡出後の糸状に対し安定剤を付与する方法、紡出糸から溶媒を抽出する際に抽出溶液に安定剤を添加しておき繊維に付加する方法、などが挙げられる。これらの汎用ポリエチレン繊維において公知である紫外線吸収剤や酸化防止剤と呼ばれている安定剤を添加する方法は、例えば特開平２−７７４４７から特開平２−７７４５４号公報に見ることができる。これらの公知の安定剤では熱安定性は改善されるものの、長期耐光性は改善されない問題を有していた。これは安定剤を多く添加すると強度発現における欠陥として作用して強度が下がるために、従来技術として強度の低い汎用ポリエチレン繊維に使用されていた方法がそのまま適用できないことに加えて、高強度ポリエチレン繊維の特殊な構造に基づいていると考えられる。

得られた完成糸の単糸繊度は、３．０ｄｔｅｘ以下、比重０．９７ｇ／ｃｍ３を用いて単糸繊維の断面を円換算した場合の直径は２０μｍ以下であることが好ましい。更に好ましくは、直径が１５μｍ以下である。単糸直径が２０μｍより大きいと、総繊度が同じでも構成する単糸の総表面積が小さくなり、単糸表面に存在する安定剤の脱落が見られ、撚糸、製網工程などの工程を経たあとの長期耐久性が得られない。また長期屋外使用の場合、風雨に晒されて、雨による脱落や糸同士の擦れによる脱落頻度も多くなってしまう。好ましくは２．５ｄｔｅｘ以下、より好ましくは２．０ｄｔｅｘ以下である。

得られた繊維はキセノン５００時間照射後の強度保持率として７０％以上が好ましい。
強度保持率が７０％を下回ると、耐久性が十分でない。好ましくは８０％以上、より好ましくは８５％以上である。

以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。本発明の高強度ポリエチレン繊維として、表１の比較例１〜３、実施例１〜５、高強度ポリエチレン繊維を含む防護ネットとして、表２の比較例４、実施例６を例示する。なお、各実施例および比較例での高強度ポリエチレン繊維と高強度ポリエチレン繊維を使用した防護ネットは、下記の測定法および試験法で物性を測定し、性能を評価した。

（１）繊維の極限粘度数
１３５℃のデカリン中、ウベローデ型毛細粘度管を用いて、様々な濃度の希薄溶液の粘度を測定し、その比粘度の濃度に対するプロットの最小二乗近似で得られる直線の原点への内挿点から極限粘度数を決定した。なお、粘度測定に際して、試料は長さ約５ｍｍに切断し、試料に対して１ｗｔ％の酸化防止剤（商標名「ヨシノックスＢＨＴ」、吉富製薬製）を添加し、１３５℃で４時間攪拌・溶解して、測定溶液を調製した。

（２）繊度の測定方法
ＪＩＳ−Ｌ １０１３ （ａ）法に準じた正量繊度を、枠周１．１２５ｍの検尺機（浅野機械製作所製：ラップリール）にて小かせを作り、重量を測り、正量繊度を算出した。その正量繊度（ｄｔｅｘ）を単糸数で割り返したものを単糸繊度とした。なお、フィラメント数は繊維全体の断面写真から、単糸数を数えることにより求めた。

（３）繊維の強度および弾性率
オリエンティック社製「テンシロン」を用いて、試料長２００ｍｍ（チャック間長さ）、伸長速度１００％／分、雰囲気温度２０℃、相対湿度６５％の条件下で、歪−応力曲線を求め、得られた曲線の破断点での応力から強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）を算出し、曲線の原点付近の最大勾配を与える接線から弾性率（ｃＮ／ｄｔｅｘ）を算出した。なお、測定回数は１０回とし、その平均値で表した。

（４）キセノンアークランプ５００時間照射後の強度保持率
ＪＩＳ−Ｂ７７５４に準じた紫外線キセノンアークランプ式耐光性試験機（スガ試験機 低温サイクルキセノンウエザーメーター ＸＬ７５）を用いた。ＪＩＳ−Ｌ１０１３耐光性試験方法、降雨１８分／１２０分において、ブラックパネル温度６３℃における５００時間紫外線照射後の強度保持率（％）を測定した。強度保持率（％）は以下の式（１）で与えられる。なお、各値は１０回の測定値の平均値を使用した。
強度保持率（％）＝（Ａ／Ｂ）×１００・・・・式（１）
Ａ：紫外線照射５００時間後の繊維の強度
Ｂ：紫外線照射前の繊維の強度

（５）ネットの強力測定方法
ネットからＪＩＳ Ｌ１０４３（１９９２年）に準じた一節一脚法の試料を準備し、オリエンティック社製「テンシロン」を用い、つかみ間隔２０〜３０ｃｍ、引っ張り速度２０±１ｃｍ／ｍｉｎとして破断時の強さ（Ｎ）を測定した。

（比較例１〜３、実施例１〜３）
繰返し単位が実質的にエチレンである超高分子量ポリエチレンを溶媒中に安定剤濃度１．０ｗｔ％を添加した後、加熱溶解し、揮発性溶剤を蒸発させながら多段延伸の倍率を変更して表１に示す完成糸（単糸繊度０．７、１．１、２．２）を製糸し、キセノンアークランプ５００時間照射前後の強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）で保持率を算出した。なお、安定剤としては、ヒンダードアミン：ベンゾトリアゾール １：１を用いた。

（実施例４〜５）
実施例１〜３と同様に、多段延伸の倍率を変更して表１に示す完成糸（単糸繊度３．３、４．４）を得た。この繊維に対してキセノンアークランプ５００時間照射前後の強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）測定を行った。

比較例１〜３に示す様に、安定剤を付与せずに多段延伸したのみの原糸強度保持率は、比較例１より比較例２の方が高く、比較例２より比較例３の方がより高い結果となっている。単糸繊度が高くなると幾分かの遮光効果があり強度保持率は向上している結果となっているが、大きな向上ではない。

一方、実施例１〜３の強度保持率は、実施例１が最も高く、実施例２より実施例３の方が低い結果となった。 総繊度が同じでも構成する単糸の総表面積が小さい方が、単糸表面の安定剤が脱落し易い結果となった。

実施例１〜３、４〜５に示す様に、１．０ｗｔ％の安定剤を有する繊維であって総繊度が同じでも構成する単糸の総表面積が小さくなるにつれ、より脱落し易い結果となった。

（比較例４、実施例６）
比較例２と実施例２で得られた、各１７６０ｄｔｅｘ（単糸繊度１．１）４本とポリエチレン繊維４４０ｄｔｅｘ ４５本を合撚糸し無結節編網機にて編網し、防護ネットを得た。その防護ネットを一節一脚法試料とし、キセノンアークランプ５００時間照射前後の強力（Ｎ）で保持率を算出した。

１．０％濃度の安定剤を有する原糸（単糸繊度１．１以下）を使用した防護ネットの初期強力は、編網による影響で約５％低い強力となったが、キセノンアークランプ５００時間照射前後の強力保持率は、実施例６のように１００％近傍の高い強力保持率を示した。 尚、比較例４、実施例６共に、ポリエチレン繊維４４０ｄｔｅｘ ４５本との編網による遮光効果で、原糸より高い強力保持率となった。

本発明により、他の繊維や樹脂などによる被覆などの工程を経ることなく、長期間使用が可能となる高強度ポリエチレン繊維を含んだ防護ネットを提供すること。

Claims (3)

1. 有機繊維からなる防護ネットであって、防護ネットのキセノンアークランプ５００時間照射後の強力保持率が８５％以上であることを特徴とする防護ネット。
2. 前記有機繊維の単糸繊度が３．０ｄｔｅｘ以下であることを特徴とする、請求項１記載の防護ネット。
3. 前記有機繊維が、平均強度が２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、極限粘度が５以上である超高分子量ポリエチレン繊維のキセノンアークランプ５００時間照射後の強力保持率が７０％以上を含むことを特徴とする請求項１または２記載の防護ネット。