JP2018141255A - ポリエチレン繊維、繊維製品、およびポリエチレン繊維の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】組紐の強度利用率が高くなるポリエチレン繊維を提供する。【解決手段】本発明に係るポリエチレン繊維は、４本打ち構成の組紐にした場合、当該組紐のリード（ａ）、当該組紐の直径（ｂ）、当該組紐の引張強度（ｃ）、当該組紐を構成するマルチフィラメントの引張強度（ｄ）とすると、（ｃ／ｄ）×１００で定義される強度利用率ｅの値は、３．５≦ａ／ｂ≦１０．０の範囲にて、ｅ≧７．２（ａ／ｂ）＋７.６を満たす。【選択図】なし

Description

本発明は、引張強度、破断伸度などの機械的特性に優れたポリエチレン繊維等に関する。

高強力ポリエチレン繊維に関しては、超高分子量のポリエチレンを原料とし、いわゆる「ゲル紡糸法」により高強度・高弾性率繊維が得られることが知られており、産業上広く利用されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。このような高強度で高弾性率の繊維であるスーパー繊維は、重量物の牽引、船舶などの係留索用途、漁業の網用途、スポーツ用品のネット、防獣用のネットなど、その高強度が特徴として生かせる用途に展開されている。

しかしながら、スーパー繊維は強度、弾性率は著しく高いものの、伸度が低いものが一般的である為、用途によっては取り扱い性に不都合を生じる場合がある。このような高強度・高弾性率、低伸度の繊維からロープを製造する際、繊維の引き揃えの状態がロープ全体の物性に与える影響は非常に大きく、ロープ製造工程での工程通過性に問題が生じ、生産性が低下する場合がある。

その一方で上記各種製品においては、更なる高強力化に対する要求が強くなっている。例えば、ロープの強度を上げるには、原糸として高強度繊維を用いることが一般的であり、原糸の強度を１０％高くすれば、この原糸を用いたロープの強度も１０％高くなることが期待されるが、実際はロープの強度は５％程度しか高くならない。ここで、原糸の強度がロープの強度にどの程度有効に働いているのかは、以下の強度利用率を用いて評価することができる。
強度利用率（％）＝（ロープの強度／原糸の強度）×１００

従来のロープではこの強度利用率が５０％程度であり、原糸の強度がロープの強度に有効に働いておらず、ロープ全体での強度利用率を高くすることが困難であった（特許文献３）。そこで、ロープの強度利用率を高くする手段として、２種以上の繊維トウが混合された撚糸からなり、該２種の繊維トウＡ、Ｂは伸度の比がＡの伸度／Ｂの伸度＝１．２５〜１０であり、糸長の比がＢの糸長／Ａの糸長＝１．０１５〜１．１５０とすることが提案されている（特許文献４）。また、別の強度利用率を向上させる手段として、合成繊維の縦糸と緯糸により構成された筒状織物と、該筒状織物内に引き揃えられた複数の合成繊維の芯材と、から成るストランドを複数本撚り合わせて、又は組み合わせて構成されるロープが提案されている（特許文献５）。

特公昭６０−４７９２２号公報 特公昭６４−８７３２号公報 特開平９−９５８７７号公報 特開２０１０−１２１２３９号公報 特開２０１４−１１１８５１号公報

しかしながら、繊維トウを撚糸にした場合、両者の伸度差が大きく、強度自体が低い繊維を用いる必要がある。そのため、ロープの強度利用率は高くなるが、ロープの強力が低くなるという問題点がある。また、ストランドからなるロープの場合、この技術は旧来のロープ構成から大きく変化したものであり、複雑な加工工程の追加が必要となることが予想され、生産性の低下が予想される。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みなされ、その目的は、特に、ロープにした場合の組紐の強度利用率が高くなる高強力ポリエチレン繊維を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決する為、鋭意研究を重ねた結果、以下の特徴を有するマルチフィラメントを用いることで組紐時の強度利用率が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、以下の通りである。

本発明のポリエチレン繊維は、４本打ち構成の組紐にした場合、当該組紐のリードをａ、当該組紐の直径をｂ、当該組紐の引張強度をｃ、当該組紐を構成するマルチフィラメントの引張強度をｄとすると、（ｃ／ｄ）×１００で定義される強度利用率ｅの値は、３．５≦ａ／ｂ≦１０．０の範囲にて、ｅ≧７．２（ａ／ｂ）＋７.６を満たすことを特徴とする。

また、本発明のポリエチレン繊維は、前記組紐に用いる各マルチフィラメントの応力−歪曲線において、歪２．０％での応力値は、変動係数において５．０％以内であるのが好ましい。

また、本発明のポリエチレン繊維では、前記組紐に用いる各マルチフィラメントは、引張強度が１５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、破断伸度が５．０％以上、初期弾性率が８００ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であり、単糸の繊度が０．５ｄｔｅｘ以上１０ｄｔｅｘ以下であり、フィラメント本数が１０〜１００００本であるのが好ましい。

本発明の繊維製品は、上記いずれか１のずれか１つに記載のポリエチレン繊維を用いた繊維製品である。

また、本発明の繊維製品は、組紐、釣糸、ロープ、またはネットである。

本発明のポリエチレン繊維の製造方法は、極限粘度［η］が５〜４０であり、その繰り返し単位が９０モル％以上エチレンからなるポリエチレンを、濃度０．５〜４０質量％となるよう有機溶媒に溶解してポリエチレン溶液にする溶解工程と、前記ポリエチレン溶液を紡糸してポリエチレン繊維状物を得る繊維状物取得工程と、前記ポリエチレン繊維状物を乾燥する乾燥工程と延伸する延伸工程とを含み、前記乾燥工程における前記ポリエチレン繊維状物の通過時間は０．２分以上３０分以下であり、前記乾燥工程および前記延伸工程での合計延伸倍率は２．０倍〜６０倍であり、前記乾燥工程後かつ前記延伸工程前の繊維に含まれる残留溶媒率は１５％以下である、ことを特徴とする。

本発明のポリエチレン繊維を使用することにより、繊維の強度を確保しつつ、ロープを構成する原糸の物性ばらつきを減らすことができる。よって、本発明のポリエチレン繊維は、上述の従来技術での問題が解決でき、従来の超高分子量ポリエチレン繊維を使用した組紐と比較して高い強度利用率を得ることができる。

実施例１の組紐に用いた４本のマルチフィラメントの歪−応力曲を示す図である。 「組紐のリード／組紐の直径」に対する、組紐の強度利用率ｅをプロットしたグラフを示す図である。

（ポリエチレン繊維）
本発明のポリエチレン繊維の実施の一形態について説明する。
本実施形態のポリエチレン繊維は、当該ポリエチレン繊維から成るマルチフィラメントを用いて４本打ち構成の組紐にした場合、当該組紐のリードをａ、当該組紐の直径をｂ、当該組紐の引張強度をｃ、および前記マルチフィラメントの引張強度をｄとすると、（ｃ／ｄ）×１００で定義される強度利用率ｅの値は、３．５≦ａ／ｂ≦１０．０の範囲にて、ｅ≧７．２（ａ／ｂ）＋７.６を満たす。強度利用率ｅの式については、後段の実施例にて説明する。

本実施形態のポリエチレン繊維は、上記のように、３．５≦ａ／ｂ≦１０．０の範囲にて、強度利用率ｅ≧７．２（ａ／ｂ）＋７.６を満たす。例えば、ａ／ｂが５．０の場合、強度利用率は、４３．６％以上であり、より好ましくは５０％以上であり、更に好ましくは５３％以上である。ａ／ｂが５．０における強度利用率が５３％を超えると、組紐を用いて製造されるロープ（最終ロープ）での強力が高くなる。また、強度利用率が４３％よりも低いと最終ロープの強力が低くなってしまうため好ましくない。

また、本実施形態のポリエチレン繊維は、例えばａ／ｂが１０．０の場合、強度利用率が７９．６％以上であり、より好ましくは８０％以上であり、更に好ましくは８１％以上である。ａ／ｂが１０．０の場合の強度利用率が８１％を超えると最終ロープでの強力が高くなる。また、強度利用率が８０％よりも低いと最終ロープの強力が低くなってしまうため好ましくない。

ここで、本実施形態では、前記組紐に用いる各マルチフィラメントの応力−歪曲線において、歪２．０％での応力値は、変動係数が５．０％以内であるのが好ましい。応力値の変動係数は、標準偏差／平均値×１００、にて算出される。この応力値の変動係数が５．０％よりも大きくなると、複数のマルチフィラメントを引き揃えてロープに加工する際、各マルチフィラメントの引き揃えが悪くなり、弛むマルチフィラメントの単糸が発生する場合がある。その場合、最終ロープでの強度利用率が低くなってしまう。

また、前記各マルチフィラメントは、引張強度が１５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましく、より好ましくは１８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、更に好ましくは２１ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である。引張強度が１５ｃＮ／ｄｔｅｘよりも低いと最終ロープの強力が低くなってしまうため好ましくない。また引張強度の上限は特に限定されないが、引張強度が６０ｃＮ／ｄｔｅｘを超えるポリエチレン繊維を得ることは、技術的、工業生産的に困難である。

また、前記各マルチフィラメントの破断伸度は５．０％以上であることが好ましく、より好ましくは６．０％以上であり、更に好ましくは７．０％以上である。破断伸度が５．０％より低いと複数のマルチフィラメントを引き揃えてロープに加工する際、各マルチフィラメントの引き揃えが悪くなり、単糸が切れるなどのトラブルにより生産性が低下し、得られるロープの強力も低くなってしまう。また破断伸度が７．０％以上で、引張強度が上述の範囲内となるポリエチレン繊維を得ることは、技術的、工業的に困難である。

また、前記各マルチフィラメントの初期弾性率は、８００ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であることが好ましく、より好ましくは７５０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であり、更に好ましくは７００ｃＮ／ｄｔｅｘ以下である。初期弾性率が８００ｃＮ／ｄｔｅｘより高いとロープに加工する際、各マルチフィラメントの引き揃えが悪くなり、単糸が切れるなどのトラブルにより生産性が低下し、得られるロープの強力も低くなってしまうため好ましくない。また、単糸の繊度が０．５ｄｔｅｘ以上、１０ｄｔｅｘ以下であり、フィラメント本数が１０〜１００００本とすることが好ましい。

（製造方法）
次に、本実施形態のポリエチレン繊維の製造方法については説明する。本実施形態のポリエチレン繊維を得るために、ゲル紡糸法を用いることが好ましい。具体的には、本実施形態のポリエチレン繊維の製造方法は、ポリエチレンを溶媒に溶解してポリエチレン溶液とする溶解工程と、前記ポリエチレン溶液を上記ポリエチレンの融点以上の温度でノズルから吐出し、吐出した糸条を冷媒で冷却する紡糸工程と、吐出された未延伸糸から溶媒を除去する乾燥工程と、延伸する延伸工程と、延伸された延伸糸を巻き取る工程と、を含む。それぞれの工程について詳細に説明する。

＜溶解工程＞
本実施形態のポリエチレン繊維の製造に当たっては、その原料となる高分子量のポリエチレンとして超高分子量ポリエチレンを使用する。このようなポリエチレンの極限粘度［η］は５以上であることが好ましく、より好ましくは８以上、さらに好ましくは１０以上である。極限粘度が低すぎると所望とする強度１５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上を超えるような高強度繊維が得られないことがある。一方、ポリエチレンの極限粘度［η］は４０以下が好ましく、より好ましくは３５以下、さらに好ましくは３０以下である。極限粘度が高すぎると加工性が低下して繊維化が困難になることがある。

原料ポリエチレンは、繰り返し単位の９０モル％以上がエチレンである。エチレンの繰り返し単位は９２モル％以上であるのが好ましく、９４モル％以上であるのがより好まく、最も好ましいのはエチレンの単独重合体である。なお、ポリエチレン繊維の物性に好ましくない影響を与えない範囲であれば、原料ポリエチレンはエチレン以外の成分を含んでいてもよい。例えば、エチレンと少量の他のモノマー、具体的には、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等の他のモノマーとエチレンとの共重合体を原料ポリエチレンとして使用することができる。

本実施形態での製造方法として、以下では、溶剤に高分子量のポリエチレンを溶解してポリエチレン溶液を作製する方法について説明する。

ポリエチレンの溶媒としてはデカリン、テトラリン等の揮発性の有機溶媒やパラフィン等の非揮発性の溶媒であることが好ましい。上記ポリエチレン溶液におけるポリエチレンの濃度は０．５質量％以上、４０質量％以下が好ましく、より好ましくは２．０質量％以上、３０質量％以下、さらに好ましくは３．０質量％以上、２０質量％以下である。ポリエチレンの濃度が０．５質量％以下の場合、生産効率が非常に悪いため好ましくない。一方、ポリエチレンの濃度が３０質量％を超えると、分子量が非常に大きいことに起因し、ゲル紡糸法では後述するノズルから吐出することが困難になり好ましくない。

＜紡糸工程（繊維状物取得工程）＞
上述したポリエチレン溶液を、押出機等を用いて融点よりも１０℃以上、好ましくは２０℃以上、更に好ましくは３０℃以上で均一溶解後に押出しし、定量供給装置を用いて紡糸ノズル（紡糸口金）に供給する。その後、０．２〜３．５ｍｍ、好ましくは０．５〜２．５ｍｍの直径を有するノズルオリフィスより０．１ｇ／ｍｉｎ以上の吐出量で吐出する。

次に吐出したゲル糸状を冷却媒体で冷却しながら８００ｍ／ｍｉｎ以下の速度で引き取ることが好ましく、２００ｍ／ｍｉｎ以下であることがより好ましい。冷却方法としては空気や窒素等の不活性ガスによる乾式クエンチ法でもよいし、混和性の液体、もしくは水等の不混和性の液体を用いた冷却法でもよい。紡糸ノズルから吐出したゲル糸状を急激、かつ均一に冷却することが好ましいため、水を用いた冷却法が好ましい。冷却媒体として液体を用いる場合、液面変動を１ｍｍ以下にすることが重要である。液面変動が１ｍｍを越えると、モノフィラメントの長手方向、及びモノフィラメント間における冷却までの時間変動が顕著になり、モノフィラメントの構造不均一が長手方向、及びモノフィラメント間で顕著になることがある。また、液体の温度は−１０〜６０℃であることが好ましい。

本実施形態の製造方法において、ゲル糸状が冷却媒体を通過する時間は０．１秒以上、３０秒以下が好ましく、より好ましくは０．２秒以上、１５秒以下、更に好ましくは０．３秒以上、１０秒以下である。また、冷却にかかる時間は３０秒以下が好ましく、より好ましくは１０秒以下、更に好ましくは５秒以下である。この冷却媒体を通過する時間及び冷却にかかる時間がこれらの範囲を外れるとマルチフィラメントの強度が大幅に低下、あるいは伸度が低下してしまい好ましくない。この原因は以下のように考えられる。冷却媒体を通過する時間及び冷却にかかる時間が短いと、単糸の断面中心部近傍の冷却が単糸の外表面近傍の冷却に追いつけず、単糸全体の結晶構造が不均一となり所望の繊維物性が得られない。また冷却媒体を通過する時間及び冷却にかかる時間が長いと、冷却するために必要な時間が長くなるため、紡糸された未延伸糸において構造変化が生じ、結果として単糸全体の結晶構造が不均一となり所望の繊維物性が得られない。なお、冷却にかかる時間とは、冷却媒体を通過する間の時間でゲル糸状の温度が冷却媒体と同温度になる時間という意味で用いている。

＜乾燥・延伸工程＞
紡糸工程で引き取った未延伸糸を連続的に又は一旦巻き取った後、乾燥・延伸工程を行う。乾燥工程では溶媒を除去することが目的であり、溶媒の除去手段としては揮発性溶媒の場合には熱媒体雰囲気中で行ってもよいし、加熱ローラーを用いて行ってもよい。媒体としては空気、窒素等の不活性ガス、水蒸気、液体媒体等が挙げられる。不揮発性溶媒を用いた場合は、抽出剤等を用いて抽出する方法が挙げられる。抽出剤としては、クロロホルム、ベンゼン、ヘキサン、ヘプタン、ノナン、デカン、エタノール、高級アルコール等を用いることができる。

乾燥工程後かつ延伸工程前のマルチフィラメントに含まれる残留溶媒率は１５％以下が好ましく、より好ましくは１０％以下、更に好ましくは５％以下である。マルチフィラメントに含まれる残留溶媒率がこの範囲を外れるとマルチフィラメント間の繊維物性のばらつきが大きくなることはもとより、マルチフィラメント内の単糸間の繊維物性のばらつきが大きくなり、ロープの強度利用率低下につながる。本発明の重要な工程の１つは乾燥工程での未延伸糸の通過に要する時間は０．２分以上３０分以下が好ましく、より好ましくは０．５分以上１５分以下、さらに好ましくは１．０分以上１０分以下である。通過時間が短いと所望の残留溶媒率の範囲から外れることがある。また、通過時間が長すぎると分子鎖が乾燥中に緩和してしまうため、単糸の強度が低下してしまい組紐にしたときの強度が低くなり好ましくない。また装置のサイズが大きくなり、加工費が高くなりコスト増加につながる。乾燥工程では未延伸糸を延伸しながら実施してもよい。

その後の延伸工程では加熱した状態で数倍に延伸する。延伸は１回のみでも複数回に分けて行ってもよいが、１回以上３回以下であることが好ましい。延伸工程は、熱媒体雰囲気中で行ってもよいし、加熱ローラーを用いて行ってもよい。媒体としては、空気、窒素等の不活性ガス、水蒸気、液体媒体等が挙げられる。

上述の乾燥工程と延伸工程とは別に行ってもよい。該未延伸糸の延伸倍率は、延伸工程が１段の場合でも多段の場合でも合計の延伸倍率は１．５〜６０倍であることが好ましい。より好ましくは３．０倍以上、５０倍以下である。延伸倍率が１．５倍より低いと得られるマルチフィラメントの引張強度が前述の値より低くなってしまう。また、延伸倍率６０倍を超える場合はとは技術的、工業生産的に困難である。また、ポリエチレンの融点以下の高温で延伸を行うことが好ましい。

複数回延伸する場合、後段に進むほど、延伸時の温度を高くすることが好ましく、延伸の最終段の延伸温度は、８０℃以上、１７０℃以下が好ましく、より好ましくは９０℃以上、１６０℃以下である。該未延伸糸の延伸時間、すなわちマルチフィラメントの変形に要する時間は０．５分以上、２０分以下であることが好ましく、より好ましくは１５分以下、さらに好ましくは１０分以下である。マルチフィラメントの変形時間が２０分を越えると、分子鎖が延伸中に緩和してしまうため、単糸の強度が低下してしまい製紐して組紐にしたときの引張強度が低くなり好ましくない。

＜巻き取り工程＞
延伸された糸を好ましくは延伸終了から１０分以内で巻き取ることが好ましい。また、延伸された糸を好ましくは０．００１ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、５ｃＮ／ｄｔｅｘ以下の張力で巻き取ることが好ましい。上記範囲内で巻き取ることで、マルチフィラメント中の断面方向における残留歪みを維持した状態で巻き取ることが可能となる。巻き取り時の張力が０．００１ｃＮ／ｄｔｅｘ未満の場合、残留歪みが小さくなり、断面方向の応力分布が不安定となってしまうため、結果としてマルチフィラメントを構成する各単糸において内層と外層との間で残留歪みの差が発現してしまう。また巻き取り張力を５ｃＮ／ｄｔｅｘよりも大きくするとマルチフィラメントを構成する単糸が切れやすくなるため好ましくない。

＜その他＞
繊維に他の機能を付与するために、上記工程中に酸化防止剤、還元防止剤等の添加剤、ｐＨ調整剤、表面張力低下剤、増粘剤、保湿剤、濃染化剤、防腐剤、帯電防止剤、顔料、鉱物繊維、他の有機繊維、金属繊維、金属イオン封鎖剤等を添加してもよい。

本実施形態のポリエチレン繊維は、特に、ロープに用いられる繊維に適用でき、例えば、船舶用（係留索、タグライン等）ロープ、水産ロープ、農業用各種ロープ、登山ロープ、土木、電設、建設工事用の各種ロープ等の繊維製品に利用できる。よって、これら繊維製品も本発明の範囲に含まれる。

以下に実施例を例示し、本発明に係るポリエチレン繊維を具体的に説明する。しかし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

まず初めに、後段で説明する実施例および比較例で作製したマルチフィラメントおよび組紐についての物性測定および性能評価に用いる手法を説明する。

下記の測定および試験法で物性を測定し、性能を評価する。実施例および比較例では、マルチフィラメントを４本打ちにした組紐を用いて、組紐の物性を測定し、性能を評価する。なお組紐は公知の組紐機（製紐機）を用いて編み上げられる。製紐方法としては特に限定されないが、平打ち、丸打ち、角打ち等が挙げられる。

（１）極限粘度
ウベローデ型毛細粘度管を用い、１３５℃のデカリン中で種々の希薄溶液の比粘度を測定し、その粘度を濃度に対してプロットし、最小二乗近似で得られる直線の原点への外挿点から、極限粘度を決定する。サンプルに対して１質量％の酸化防止剤（エーピーアイコーポレーション社製、「ヨシノックス（登録商標）ＢＨＴ」を添加し、１３５℃で４時間攪拌溶解して測定溶液を調整する。

（２）マルチフィラメントの繊度
位置の異なる５箇所でサンプルを各々１０ｍにカットし、その重量を測定しその平均値を用いて繊度（ｄｔｅｘ）を求める。

（３）マルチフィラメントの強度・伸度・弾性率
マルチフィラメントの強度、伸度、弾性率を、ＪＩＳ Ｌ１０１３ ８．５．１に準拠して測定する。オリエンテック社製「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％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）を算出する。なお、測定回数は１０回とし、その平均値で表す。
また、歪―応力曲線の伸度２．０％における応力を読み取り、組紐に用いたマルチフィラメント４本それぞれについて、歪−応力曲線の歪２．０％における応力値を読み取り、その応力値の変動係数（標準偏差／平均値×１００）を算出する。

（４）乾燥工程後のマルチフィラメントに含まれる溶剤の含有率
乾燥工程を通過したマルチフィラメントを８０℃の真空条件下に投入し、マルチフィラメントの重量が平衡になるまで揮発性溶剤を蒸発させ、マルチフィラメントの乾燥前重量とマルチフィラメントの乾燥後重量から揮発性溶剤の含有率を下記式より求める。
揮発性溶剤含有率（％）＝［（乾燥前重量―乾燥後重量）／乾燥前重量］×１００（％）

（５）組紐の繊度
位置の異なる５箇所でサンプルを各々１ｍにカットし、その重量を測定しその平均値を用いて繊度（ｄｔｅｘ）を求める。

（６）組紐の直径
組紐に荷重（１／１１．１ｇ）を掛けた状態で外径測定器（例えばキーエンス社製の高速・高精度デジタル寸法測定器等）を用いて、組紐の山谷部を各５箇所測定し、その平均値を直径とする。

（７）組紐のリード
組紐に荷重（１／１１．１ｇ）を掛けた状態でストランドの１回の組程を読み取る。

（８）組紐の強度
オリエンテック社製「テンシロン」を用いて、チャックはスプリットドラム式を用いた。試料長５０ｍｍ（チャック間長さ）、伸長速度４００％／分、雰囲気温度２０℃、相対湿度６５％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）を算出する。なお、測定回数は５回とし、その平均値で表す。

（実施例）
極限粘度１９．０ｄｌ／ｇの超高分子量ポリエチレンとデカヒドロナフタレンを重量比９：９１で混合しスラリー状液体を形成させた。該物質を混合及び搬送部を備えた２軸スクリュー押出し機で溶解し、得られたポリエチレン溶液を紡糸口金から紡糸口金表面温度１７５℃で単孔吐出量１．３ｇ／分で吐出した。紡糸口金に形成されたオリフィス数９８個であり、オリフィス直径は０．８ｍｍであった。吐出された糸状を引き取りつつ、２０℃の水冷バスを０．８秒の時間通過させて糸状物を冷却し、その後、速度４０ｍ／分の速度で引き取り、９８本の単糸からなる未延伸マルチフィラメントを得た。

次に該未延伸マルチフィラメントを１１０℃の熱風で１．０分の通過時間（乾燥される時間）で加熱乾燥し、２．０倍で延伸した。乾燥工程後の糸条に含有される残留溶媒率は１７％であった。続いて１４０℃の熱風で約０．５分の通過時間で２．５倍に延伸した。合計延伸倍率を５．０倍とし、マルチフィラメントを得た。得られたマルチフィラメントを３本合糸し、得られた合糸マルチフィラメントを４本用いて製紐機にて角打ちで組紐を作製した。製紐条件を変更し、リード、直径が異なる組紐を４つ作製した（実施例１−１，１−２，１−３，１−４）。これらについて、製造条件及び得られたマルチフィラメントの物性、組紐の物性、評価結果を表１に示す。

また、実施例の組紐に用いた４本のマルチフィラメントの歪−応力曲線の伸度２．０％における応力を読み取ったものを図１に示す。なお、図１では、この４本のマルチフィラメントをそれぞれ原糸１，２，３，４と称している。
また、実施例について、組紐のリードをａ、組紐の直径をｂ、組紐の引張強度をｃ、マルチフィラメントの引張強度をｄ、組紐の強度利用率をｅ＝（ｃ／ｄ）×１００、とした場合の、ａ／ｂに対するｅの値をプロットしたものを、図２に示す。

（比較例）
極限粘度１９．０ｄｌ／ｇの超高分子量ポリエチレンとデカヒドロナフタレンを重量比１０：９０で混合しスラリー状液体を形成させた。該物質を混合及び搬送部を備えた２軸スクリュー押出し機で溶解し、得られたポリエチレン溶液を紡糸口金から紡糸口金表面温度１７０℃で単孔吐出量１．４ｇ／分で吐出した。紡糸口金に形成されたオリフィス数４００個であり、オリフィス直径は０．７ｍｍであった。紡出糸に１００℃の窒素ガスを、紡糸口金の直下に設置したガス供給用のスリット状オリフィスから平均風速１．２ｍ／秒で、できるだけ均等に吹き付けて、繊維表面のデカリンを積極的に蒸発させ、その直後、３０℃に設定した空気流で実質的に冷却し乾燥を行なった。この乾燥工程での糸状物の通過時間（乾燥される時間）は０．０２分であった。その後、速度７５ｍ／分の速度で引き取った。この際、糸条に含有される残留溶媒率は５４％であった。

次に、得られたマルチフィラメントを１００℃の熱風で０．５分の通過時間で加熱し、４．０倍に延伸した。続いて１４９℃の熱風で２．０分の通過時間で加熱し、４．０倍に延伸した。合計延伸倍率を１６．０倍とし、マルチフィラメントを得た。得られたマルチフィラメントを４本合糸し、得られた合糸マルチフィラメントを４本用いて製紐機にて角打ちで組紐を作製した。製紐条件を変更し、リード、直径が異なる組紐を４つ作製した（比較例１−１，１−２，１−３，１−４）。これらについて、マルチフィラメントの製造条件及び得られたマルチフィラメントの物性、組紐の物性、評価結果を表１に示す。また、比較例についても、ａ／ｂに対するｅの値をプロットしたものを、図２に示す。

表１から分かるように、実施例と比較して比較例は、得られたマルチフィラメントの歪−応力曲線の歪２．０％における応力値の変動係数は８．６％と大きくなり、図２に示すように、組紐での強度利用率は低くなった。これは、実施例と比較して比較例は乾燥工程の通過時間が短いためと考えられる。
図２から、実施例では、３．５≦ａ／ｂ≦１０．０の範囲にて、ｅ≧７．２（ａ／ｂ）＋７.６を満たしており、比較例では満たしていないことがわかる。

以上で説明した実施の形態および実施例は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明のポリエチレン繊維は、船舶用（係留索、タグライン等）、水産ロープ、農業用各種ロープ、登山ロープ、土木、電設、建設工事用の各種ロープ等、様々に利用でき、各種産業に大いに貢献できる。

Claims (6)

1. ポリエチレン繊維であって、
   当該ポリエチレン繊維から成るマルチフィラメントを用いて４本打ち構成の組紐にした場合、当該組紐のリードをａ、当該組紐の直径をｂ、当該組紐の引張強度をｃ、および前記マルチフィラメントの引張強度をｄとすると、（ｃ／ｄ）×１００で定義される強度利用率ｅの値は、３．５≦ａ／ｂ≦１０．０の範囲にて、下記式を満たすことを特徴とするポリエチレン繊維。
   ｅ≧７．２（ａ／ｂ）＋７.６
2. 前記組紐に用いる各マルチフィラメントの応力−歪曲線において、歪２．０％での応力値は、変動係数において５．０％以内である、ことを特徴とする請求項1に記載のポリエチレン繊維。
3. 前記組紐に用いる各マルチフィラメントは、引張強度が１５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、破断伸度が５．０％以上、初期弾性率が８００ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であり、単糸の繊度が０．５ｄｔｅｘ以上１０ｄｔｅｘ以下であり、フィラメント本数が１０〜１００００本である、ことを特徴とする請求項１または２に記載のポリエチレン繊維。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のポリエチレン繊維を用いた繊維製品。
5. 組紐、釣糸、ロープ、またはネットである請求項４に記載の繊維製品。
6. ポリエチレン繊維の製造方法において、
   極限粘度［η］が５〜４０であり、その繰り返し単位が９０モル％以上エチレンからなるポリエチレンを、濃度０．５〜４０質量％となるよう有機溶媒に溶解してポリエチレン溶液にする溶解工程と、
   前記ポリエチレン溶液を紡糸してポリエチレン繊維状物を得る繊維状物取得工程と、
   前記ポリエチレン繊維状物を乾燥する乾燥工程と延伸する延伸工程とを含み、
   前記乾燥工程にて前記ポリエチレン繊維状物が乾燥される時間は０．２分以上３０分以下であり、
   前記乾燥工程および前記延伸工程での合計延伸倍率は乾燥前に対して１．５倍〜６０倍であり、
   前記乾燥工程後かつ前記延伸工程前の繊維に含まれる残留溶媒率は１５％以下である、ことを特徴とするポリエチレン繊維の製造方法。