JP2020114955A - 結節強度保持率に優れたポリエチレンフィラメント - Google Patents

Abstract

【課題】繊度が高く、結節強度保持率に優れたポリエチレンフィラメントを提供する。【解決手段】極限粘度［η］が５．０ｄＬ／ｇ以上４０．０ｄＬ／ｇ以下であり、繰り返し単位が実質的にエチレンであるポリエチレンから成るモノフィラメントから構成されるマルチフィラメントであって、（ａ）単糸繊度が１５ｄｔｅｘ以上であり、（ｂ）引張強度が１８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、（ｃ）結節強度保持率が３０％以上であり、かつ、（ｄ）前記モノフィラメントは、繊維軸方向に垂直の断面の長辺と短辺の比が１．７以上の扁平形状である。【選択図】なし

Description

本発明は、マルチフィラメントおよびモノフィラメントに関する。

従来、超高分子量ポリエチレンと呼ばれる分子量が極めて高いポリエチレンは、耐衝撃性などの特性が良好であることから、多くの用途に利用されている。中でも、超高分子量ポリエチレンを有機溶媒に溶かしたポリエチレン溶液を押出機から押出後急冷することによって繊維状のゲル体とし、このゲル体から有機溶媒を除去しながら連続的に延伸する製造方法（以下、ゲル紡糸法という）によって製造された超高分子量ポリエチレン繊維は、高強度・高弾性率繊維として広く知られている（例えば、特許文献１、特許文献２）。

また、超高分子量ポリエチレンを揮発性の溶剤に均一溶解した紡糸液を用いて紡糸し、紡出したゲル糸中の溶剤を揮発させ、次にゲル糸を不活性ガスを用いて冷却し、最後に高倍率に延伸するといった乾式紡糸法によって高強度・高弾性率繊維を製造できることも知られている（例えば、特許文献３）。

高強度かつ高弾性率なポリエチレン繊維は近年幅広い分野で使用されるようになってきている。しかし、強度、弾性率が向上したポリエチレン繊維を例えばロープや組紐などに使用した場合、より少ない打ち込み本数、或いは低い繊度での設計が可能となり、ロープや組紐などの径を小さくすることが可能となるが、それに伴い耐摩耗性が悪くなるという欠点があった。

そこで、耐摩耗性を改善するため、モノフィラメントの繊度を高くすることで、耐摩耗性を向上させることが知られている（例えば、特許文献４、特許文献５）。

特許第４５６５３２４号公報 特許第４５６５３２５号公報 特許第４１４１６８６号公報 特開２０１５−１９３９６０ 特表２０１６−５０７６６２

一方で、超高分子量ポリエチレン繊維の主な用途である釣糸やロープのような製品では、ポリエチレン繊維は結節あるいは屈曲して使用されるため、引張強度だけでなく、結節強度が高いポリエチレン繊維が望まれている。

しかし、耐摩耗性を改善するためモノフィラメントの繊度を高くすると、繊維の曲げ剛性が大きくなり、結節強度が大幅に低下する。結果としてフィラメントが切れ易くなり、耐久性や操作性が著しく低下するという問題がある。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みなされ、その目的は、繊度が高く、かつ結節強度保持率に優れたポリエチレンフィラメント等を提供することにある。

本発明者らは鋭意検討した結果、遂に本発明を完成するに到った。すなわち本発明は、以下の通りである。
（１）極限粘度［η］が５．０ｄＬ／ｇ以上４０．０ｄＬ／ｇ以下であり、繰り返し単位が実質的にエチレンであるポリエチレンから成るモノフィラメントから構成されるマルチフィラメントであって、（ａ）単糸繊度が１５ｄｔｅｘ以上であり、（ｂ）引張強度が１８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、（ｃ）結節強度保持率が３０％以上であり、かつ、（ｄ）前記モノフィラメントは、繊維軸方向に垂直の断面の長辺と短辺の比が１．７以上の扁平形状であることを特徴とするマルチフィラメント。
（２）初期弾性率が６００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることを特徴とする（１）に記載のマルチフィラメント。
（３）極限粘度［η］が５．０ｄＬ／ｇ以上４０．０ｄＬ／ｇ以下であり、繰り返し単位が実質的にエチレンであるポリエチレンから成るモノフィラメントであって、（ａ）単糸繊度が１５ｄｔｅｘ以上であり、（ｂ）引張強度が１８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、（ｃ）結節強度保持率が４０％以上であり、かつ、（ｄ）繊維軸方向に垂直の断面の長辺と短辺の比が１．７以上の扁平形状であることを特徴とするモノフィラメント。
（４）初期弾性率が６００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることを特徴とする（３）に記載のモノフィラメント。

本発明により、繊度が高く、結節強度に優れたポリエチレンフィラメントを提供することができる。本発明に係るポリエチレンフィラメントは、結節した場合にも高い強度を保持する。これにより、耐久性が著しく向上する。また、本発明に係るポリエチレンフィラメントは、繊度が高いため、耐摩耗性にも優れ、本発明に係るポリエチレンフィラメントを用いた各製品は、加工性や操作性にも優れる。

以下、本発明を詳述する。

〔ポリエチレン〕
本発明に係るフィラメントは、繰り返し単位が実質的にエチレンであるポリエチレンから成り、エチレンの単独重合体からなる超高分子量ポリエチレンであることが好ましい。ここで、本明細書において、フィラメントとは、断らない限り、モノフィラメントおよびマルチフィラメントの両方を指すものとする。
本発明で用いられるポリエチレンは、本発明の効果が得られる範囲で、エチレンの単独重合体ばかりでなく、エチレンと少量の他のモノマーとの共重合体を使用することができる。他のモノマーとしては、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等が挙げられる。本発明で用いられる高分子量ポリエチレンとしては、エチレンの単独重合体からなる超高分子量ポリエチレン、共重合体同士（エチレンと他のモノマー（例えば、α―オレフィン）との共重合体）、あるいはホモポリエチレンとエチレン系共重合体とのブレンド物、更にはホモポリエチレンと他のα−オレフィン等のホモポリマーとのブレンド物であってもよく、部分的な架橋、又は部分的なメチル分岐、エチル分岐、ブチル分岐等を有していてもよい。特にプロピレン、１−ブテンなどのα−オレフィンとの共重合体であって、短鎖あるいは長鎖の分岐が炭素原子１０００個あたり２０個未満の割合で含まれた超高分子量ポリエチレンであってもよい。ある程度の分岐を含有させることは本発明に係るフィラメントを製造する上で、特に紡糸・延伸において安定性を与えることができるが、炭素原子１０００個あたり２０個以上含むようになると、逆に分岐部分が多すぎることが紡糸・延伸時の阻害要因となるため好ましくない。しかし、エチレン以外の他のモノマーの含有量が多すぎると、却って延伸の阻害要因となる。そのため、エチレン以外の他のモノマーは、モノマー単位で５．０ｍｏｌ％以下であることが好ましく、より好ましくは１．０ｍｏｌ％以下、更に好ましくは０．２ｍｏｌ％以下であり、最も好ましいのは０．０ｍｏｌ％、すなわちエチレンのホモポリマーである。なお、本明細書では「ポリエチレン」は、特段の記載がない限り、エチレンのホモポリマーのみならず、エチレンと少量の他のモノマーとの共重合体等も含めるものとする。また、本発明に係るフィラメントの製造には、ポリエチレンに必要に応じて後述する各種添加剤を配合したポリエチレン組成物を用いることもでき、本明細書の「ポリエチレン」にはこのようなポリエチレン組成物も含めるものとする。

また、後述する極限粘度の測定において、その極限粘度が後述の所定の範囲に入るのであれば、数平均分子量や重量平均分子量の異なるポリエチレンをブレンドしてもよいし、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）の異なるポリエチレンをブレンドしてもよい。また、分岐ポリマーと分岐のないポリマーとのブレンド物であってもよい。

〔重量平均分子量〕
上述のとおり、本発明で用いられるポリエチレンは超高分子量ポリエチレンであることが好ましく、超高分子量ポリエチレンの重量平均分子量は、４９０，０００〜６，２００，０００であることが好ましく、より好ましくは５５０，０００〜５，０００，０００、更に好ましくは８００，０００〜４，０００，０００である。重量平均分子量が４９０，０００未満であると、後述する延伸工程を行ってもフィラメントが、高強度、高弾性率にならないおそれがある。これは、重量平均分子量が小さいために、フィラメントの断面積あたりの分子末端数が多くなり、これが構造欠陥として作用したことによると推定される。また、重量平均分子量が６，２００，０００を超えると、延伸工程時の張力が非常に大きくなることにより破断が発生し、生産することが非常に困難となる。

重量平均分子量は、一般的にＧＰＣ測定法で求められるが、本発明で用いられるポリエチレンのように重量平均分子量が高い場合は、測定時にカラムの目詰まりが発生するなどの理由によりＧＰＣ測定法では容易に求めることができない恐れがある。そこで本発明で用いられるポリエチレンについては、ＧＰＣ測定法に代わって、「ＰＯＬＹＭＥＲ ＨＡＮＤＢＯＯＫ，Ｆｏｕｒｔｈ Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｊ．Ｂｒａｎｄｒｕｐ ａｎｄ Ｅ．Ｈ．Ｉｍｍｅｒｇｕｔ，Ｅ．Ａ．Ｇｒｕｌｋｅ Ｅｄ．，Ａ ＪＯＨＮ ＷＩＬＥＹ ＆ ＳＯＮＳ，Ｉｎｃ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ １９９９」に記載されている以下の式を用いることによって、後述する極限粘度の値から重量平均分子量を算出している。
重量平均分子量＝５．３６５×１０⁴×（極限粘度）^1.37

〔極限粘度〕
本発明で用いられるポリエチレンの極限粘度は、５．０ｄＬ／ｇ以上、好ましくは８．０ｄＬ／ｇ以上であり、４０．０ｄＬ／ｇ以下、好ましくは３０．０ｄＬ／ｇ以下、より好ましくは２５.０ｄＬ／ｇ以下である。極限粘度が５．０ｄＬ／ｇ未満であると、高強度なフィラメントが得られないことがある。一方、極限粘度の上限については、高強度なフィラメントが得られる限り特に問題にならないが、ポリエチレンの極限粘度が高過ぎると、加工性が低下してフィラメントを作製するのが困難になるため上述の範囲であることが好ましい。

〔モノフィラメントの繊度〕
本発明に係るモノフィラメントの繊度（単糸繊度）は、１５ｄｔｅｘ以上、８０ｄｔｅｘ以下であることが好ましく、より好ましくは１６ｄｔｅｘ以上、５０ｄｔｅｘ以下、さらに好ましくは１７ｄｔｅｘ以上、３０ｄｔｅｘ以下である。単糸繊度が１５ｄｔｅｘ未満であると耐摩耗性が低下する。また、単糸繊度が８０ｄｔｅｘを超えるとモノフィラメントの強度が低下してしまうため好ましくない。

〔マルチフィラメントの総繊度〕
本発明に係るマルチフィラメントは、２本以上のモノフィラメントで構成され、その総繊度が１８ｄｔｅｘ以上、５０００ｄｔｅｘ以下であることが好ましく、より好ましくは４０ｄｔｅｘ以上、３０００ｄｔｅｘ以下、さらに好ましくは６０ｄｔｅｘ以上、１０００ｄｔｅｘ以下である。総繊度が１８ｄｔｅｘ未満であると耐摩耗性が著しく低下する。また、総繊度が５０００ｄｔｅｘを超えると柔軟性が低下してしまうため好ましくない。

〔モノフィラメントの断面形状〕
本発明に係るモノフィラメントの断面形状は、アスペクト比が１．７以上の扁平形状である。アスペクト比が１．７以上であると、モノフィラメントおよびマルチフィラメントの曲げ剛性が改善され、結節強度保持率が高くなる。なお、モノフィラメントのアスペクト比の上限は特に限定されず、後段で説明する本発明に係るフィラメントの結節強度保持率が保たれるアスペクト比であればよい。なお、モノフィラメントのアスペクト比は、例えば、延伸工程の倍率または張力によって調整できる。

また、アスペクト比が１．７よりも小さいとモノフィラメントの曲げ剛性が大幅に大きくなるため、その結果フィラメントの結節強度保持率は低下する。結節強度保持率が低下すると、このフィラメントにより製造した製品、例えば釣糸やロープの操作性、耐久性が著しく低下する。しかし、本発明に係るマルチフィラメンを構成するモノフィラメントおよび本発明に係るモノフィラメントの断面形状は、アスペクト比が１．７以上の扁平形状であるため、結節強度保持率が高くなる。

〔引張強度〕
本発明に係るフィラメントは、引張強度が１５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上が好ましく、２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上がより好ましく、２５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上が更に好ましい。本発明に係るフィラメントは、モノフィラメントの繊度を大きくしても上記の引張強度を有し、従来のフィラメントでは展開できなかった耐摩耗性及び寸法安定性が求められる用途にまで展開することができる。引張強度は高い方が好ましく上限は特に限定されないが、例えば、引張強度が８５ｃＮ／ｄｔｅｘを超えるフィラメントは、技術的、工業的に生産が困難である。なお、引張強度の測定方法については後述する。

〔破断伸度〕
本発明に係るフィラメントは、破断伸度が１．５％以上が好ましく、２．０％以上がより好ましく、２．５％以上がさらに好ましく、８％以下が好ましく、６％以下がより好ましく、５％以下がさらに好ましい。破断伸度が１．５％未満になると、製品使用時もしくは製品への加工時にわずかな歪みで単糸切れや毛羽の発生が生じやすくなるため好ましくない。一方、破断伸度が８％を超えると、寸法安定性が損なわれ好ましくない。なお、破断伸度の測定方法については後述する。

〔初期弾性率〕
本発明に係るフィラメントは、初期弾性率が５００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上２４００ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であることが好ましい。フィラメントが、かかる初期弾性率を有していれば、製品使用時や製品への加工工程で受ける外力に対して物性や形状変化が生じ難くなる。初期弾性率は７００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上がより好ましく、更に好ましくは９００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、２０００ｃＮ／ｄｔｅｘ以下がより好ましく、更に好ましくは１８００ｃＮ／ｄｔｅｘ以下である。初期弾性率が２４００ｃＮ／ｄｔｅｘを超えると、高弾性率により糸のしなやかさが損なわれるため好ましくない。なお、初期弾性率の測定方法については後述する。

〔結節強度保持率〕
本発明に係るマルチフィラメントは、結節強度保持率が３０％以上であることが好ましく、３５％以上がより好ましく、４０％以上がさらに好ましい。また、本発明に係るモノフィラメントは、結節強度保持率が４０％以上であることが好ましく、４５％以上がより好ましく、５０％以上がさらに好ましい。結節強度保持率が高いと、フィラメントが結節あるいは屈曲して使用される場合でも、強度が高いため切れ難くなり、耐久性や操作性が向上する。なお、結節強度保持率の測定方法については後述する。

〔製造方法〕
本発明に係るマルチフィラメントを得る製造方法については、ゲル紡糸法を用いるのが好ましい。また、本発明に係るモノフィラメントを得る製造方法については、マルチフィラメントを紡糸し、得られたマルチフィラメントを分繊してもよいし、モノフィラメントとして（１本で）ゲル紡糸法を用いて紡糸してもよい。ゲル紡糸法を用いて本発明に係るフィラメントを製造する方法について、具体的に以下に説明する。なお、本発明に係るフィラメントを製造する方法は、以下の工程や数値に限定されない。

＜溶解工程＞
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。溶剤は、デカリン・テトラリン等の揮発性の有機溶剤や常温固体または非揮発性の溶剤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３０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは２０質量％以下、さらに好ましくは１５質量％以下である。原料のポリエチレンの極限粘度［η］に応じて最適な濃度を選択する必要性がある。

溶液中のポリエチレン濃度は、溶媒の性質及びポリエチレンの分子量、分子量分布に依存して変えてもよい。特に非常に高い分子量、例えば測定温度１３５℃、溶媒としてデカリンを使用する場合、極限粘度［η］が１４ｄＬ／ｇ以上のポリエチレンを用いると、５０ｗｔ％以上の濃度のポリエチレン溶液は高粘度となるため、紡糸時に脆性破断を生じやすくなり紡糸が非常に困難になる。他方、例えば０．５ｗｔ％未満の濃度のポリエチレン溶液を用いた場合の欠点は、収率が低下し溶媒の分離及び回収の費用が増大することである。

上記ポリエチレン溶液は、種々の方法、例えば、固体ポリエチレンを溶媒中に懸濁させ、ついで高温にて撹拌するか、または該懸濁液を混合及び搬送部を備えた２軸スクリュー押出し機を用いることにより製造できる。

＜紡糸工程＞
高温撹拌や２軸スクリュー押出機によって作製されたポリエチレン溶液は、押出機などを用いてポリエチレンの融点よりも好ましくは１０℃以上高い温度で、より好ましくはポリエチレンの融点よりも２０℃以上高い温度で、さらに好ましくはポリエチレンの融点よりも３０℃以上高い温度で押出しを行い、その後、定量供給装置を用いて紡糸口金（紡糸ノズル）に供給される。紡糸口金のオリフィス内を通過する時間は１秒以上、８分以下であることが好ましい。１秒未満の場合、オリフィス内でのポリエチレン溶液の流れが乱れるため、ポリエチレン溶液を安定して吐出できず好ましくない。また、ポリエチレン溶液の流れの乱れの影響をうけ、単糸全体の構造が不均一となるため好ましくない。他方、８分を超えるとポリエチレン分子がほとんど配向することなく吐出され、単糸あたりの紡糸張力範囲が上記の範囲外となりやすく好ましくない。また、得られる単糸の結晶構造が不均一となってしまうため、結果として耐摩耗性を発現することができず好ましくない。

ポリエチレン溶液を複数のオリフィスが配列してなる紡糸口金を通すことで糸条が形成される。ポリエチレン溶液を紡糸して糸条を製造する際、紡糸口金の温度は、ポリエチレンの溶解温度以上である必要があり、１４０℃以上であることが好ましく、より好ましくは１５０℃以上である。ポリエチレンの溶解温度は、選択した溶媒、ポリエチレン溶液の濃度、及びポリエチレンの質量濃度に依存しており、もちろん、紡糸口金の温度はポリエチレンの熱分解温度未満とする。

ポリエチレン溶液を好ましくは直径０．２〜３．５ｍｍ（より好ましくは直径１．０〜２．５ｍｍ）を有する紡糸口金より、好ましくは１０．０ｇ／分／孔以上の吐出量で吐出する。吐出量が１０．０ｇ／分／孔以下だと、延伸によるモノフィラメント断面の変形影響が小さくなるため、モノフィラメントの扁平率が低くなる。さらに好ましくは１２．０ｇ／分／孔以上である。その際、紡糸口金温度をポリエチレンの融点より１０℃以上高く、かつ用いた溶媒の沸点未満の温度にすることが好ましい。ポリエチレンの融点近傍の温度領域では、ポリマーの粘度が高すぎ、素速い速度で引き取ることが出来ない。また、用いる溶媒の沸点以上の温度では、紡糸口金を出た直後に溶媒が沸騰するため、紡糸口金直下で糸切れが頻繁に発生するので好ましくない。

吐出されたポリエチレン溶液は、予め整流された気体または液体を用いて冷却され糸条となる。冷却された糸条は８００ｍ／分以下の速度で引き取ることが好ましく、２００ｍ／分以下であることがより好ましい。また冷却に用いる気体として空気、もしくは窒素やアルゴン等の不活性ガスを用いる。また、本発明に用いる液体として水等を用いる。このとき冷却に用いる気体もしくは液体の温度は５℃以上６０℃以下であることが好ましく、より好ましくは１０℃以上３０℃以下である。冷却に用いる気体もしくは液体の温度がこの範囲を外れると、フィラメントの引張強度が大幅に低下してしまい、結果として耐摩耗性は低下してしまうため好ましくない。

＜延伸工程＞
冷却された糸条は、オリフィスの吐出速度に対して、少なくとも１段階以上の延伸工程を通過し、２０倍以上に４００倍以下に延伸されることが好ましい。また、ポリエチレンの融点以下の温度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のが好ましく、延伸の最後段の延伸温度は、８０℃以上、１６０℃以下が好ましく、より好ましくは９０℃以上、１５８℃以下である。延伸時に糸が上記延伸温度の範囲内となるよう、加熱装置の条件を設定すればよい。このとき糸の温度は例えば赤外線カメラ（ＦＬＩＲ Ｓｙｓｔｅｍｓ社製ＦＬＩＲ ＳＣ６４０）を用いて測定することができる。

該未延伸糸の延伸時間、すなわちフィラメントの変形に要する時間は０．５分間以上２０分間以下であることが好ましく、より好ましくは１５分間以下、さらに好ましくは１０分間以下である。フィラメントの変形時間が２０分間を超えると、延伸時間以外の製造条件を好適な範囲内としても分子鎖が延伸中に緩和してしまうため、フィラメントの強度が低下し好ましくない。

〔その他〕
他の機能を付与するために、本発明に係るフィラメントを製造する際に、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、防黴剤、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。

本発明のフィラメントは、手袋や釣糸、繊維強化樹脂補強材、セメント補強材、繊維強化ゴム補強材、医療用縫合糸、人工腱などに好適に用いられる。また本フィラメントを製編、製織などの加工を行い、テープ、ロープ、ネット、資材防護カバー、シート、カイト用糸、洋弓弦、セールクロス、幕材、防護材、防弾材、人工筋肉、工作機械部品、電池セパレーター、化学フィルターとして好適に用いられる。

以下に、実施例を例示し、本発明を具体的に説明する。しかし、本発明は下記実施例によって限定されるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

まず、後述の実施例および比較例で作製したフィラメント（サンプル）に対して行った特性値の測定及び評価について説明する。

（１）極限粘度
１３５℃のデカリンにてウベローデ型毛細粘度管により、種々の希薄溶液の比粘度を測定し、その比粘度を濃度で除した値の濃度に対するプロットの最小２乗近似で得られる直線の原点への外挿点より極限粘度を決定した。測定に際し、サンプルをポリマーに対して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２４時間攪拌溶解して測定溶液を調整した。

（２）マルチフィラメントの繊度
マルチフィラメントを位置の異なる５箇所で各々１０ｍになるようにカットし、その質量を測定しその平均値を１００００ｍに換算して繊度（ｄｔｅｘ）とした。

（３）モノフィラメントの繊度
モノフィラメントを位置の異なる５箇所で各々２０ｃｍになるようにカットし、その質量を測定しその平均値を１００００ｍに換算して繊度（ｄｔｅｘ）とした。

（４）引張強度、破断伸度、及び初期弾性率
ＪＩＳ Ｌ １０１３ ８．５．１に準拠し、万能試験機（株式会社オリエンテック製、「テンシロン万能材料試験機 ＲＴＦ−１３１０」）を用い、サンプル長２００ｍｍ（チャック間長さ）、伸長速度１００ｍｍ／分の条件で歪−応力曲線を雰囲気温度２０℃、相対湿度６５％条件下で測定した。破断点での応力と伸びから引張強度と破断伸度を、曲線の原点付近の最大勾配を与える接線から初期弾性率を計算して求めた。この時、測定時にサンプルに印加する初荷重をサンプル１００００ｍ当りの質量（ｇ）の１／１０とした。なお、引張強度、破断伸度、及び初期弾性率は１０回の測定値の平均値を使用した。

（５）フィラメントの断面アスペクト比
フィラメントのアスペクト比は、アクリル樹脂に包埋し、ミクロトームを用いて断面を作製し測定した。工業用顕微鏡（Ｎｉｋｏｎ製 ＥＣＬＩＰＳＥ ＬＶ１５０ＮＡ）を対物レンズ２０倍の条件で使用し、顕微鏡用デジタルカメラ（Ｎｉｋｏｎ製 ＤＸＭ１２００)を用いて画像取得を行った。次に画像解析ソフト「ＩｍａｇｅＪ」用いて、繊維断面の長軸と短軸の長さを測定し、その５回の平均値を求めることで、アスペクト比を算出した。

（６）結節強度および結節強度保持率
ＪＩＳ Ｌ １０１３ ８．６．１に準拠し、万能試験機（株式会社オリエンテック製、「テンシロン万能材料試験機 ＲＴＦ−１３１０」）を用い、サンプル長２００ｍｍ（チャック間長さ）、伸長速度１００ｍｍ／分の条件で歪−応力曲線を雰囲気温度２０℃、相対湿度６５％条件下で測定した。破断点での応力から結節強度を計算して求めた。なお、結節強度は１０回の測定値の平均値を使用した。また、結節強度保持率は、以下の計算式により算出した。
結節強度保持率＝（６）で測定した結節強度／（４）で測定した引張強度×１００

（実施例１）
極限粘度１８．０ｄＬ／ｇである超高分子量ポリエチレンとデカリンとの分散液をポリエチレン濃度９．０質量％となるように調製した。このブレンドポリマーを押出機に供給し、１９０℃で加熱してゲル化させ、オリフィス径φ１．５ｍｍ、４Ｈからなる紡糸口金からノズル面温度１７０℃で単孔吐出量１５．５ｇ／ｍｉｎで吐出させた。

吐出された糸条を引き取りつつ、１５℃の水冷バスで冷却し、その後、速度２３ｍ／分の速度で引き取り、４本のモノフィラメントからなる未延伸マルチフィラメントを得た。次に、上記未延伸マルチフィラメントを１２０℃の熱風で加熱乾燥しながら２．４倍に延伸した。続いて、１４０℃の熱風で４．５倍に延伸し、延伸した状態で直ちに中間延伸マルチフィラメントを巻き取った。さらに得られた中間延伸マルチフィラメントを１５０℃の熱風で２．９倍に延伸し、合計３１倍とした。得られたマルチフィラメントの物性及び評価結果を表１に示す。また、得られたマルチフィラメントを手作業で分繊し、モノフィラメントを得た。得られたモノフィラメントの物性及び評価結果を表２に示す。

（実施例２）
実施例１において、糸条の冷却温度を１０℃にし、２段目の延伸の延伸倍率を２．７倍、３段目の延伸倍率を４．５倍とした以外は実施例１と同様にして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の物性及び評価結果を表１に示す。また、得られたマルチフィラメントを手作業で分繊し、モノフィラメントを得た。得られたモノフィラメントの物性及び評価結果を表２に示す。

（比較例１）
極限粘度１８．０ｄＬ／ｇである超高分子量ポリエチレンとデカリンとの分散液をポリエチレン濃度９．０質量％となるように調製した。このブレンドポリマーを押出機に供給し、１９０℃で加熱してゲル化させ、オリフィス径φ１．５ｍｍ、８Ｈからなる紡糸口金からノズル面温度１７０℃で単孔吐出量７．８ｇ／ｍｉｎで吐出させた。

吐出された糸条を引き取りつつ、１５℃の水冷バスで冷却し、その後、速度３０ｍ／分の速度で引き取り、８本のモノフィラメントからなる未延伸マルチフィラメントを得た。次に、上記未延伸マルチフィラメントを１２０℃の熱風で加熱乾燥しながら１．５倍に延伸した。続いて、１４０℃の熱風で４．４倍に延伸し、延伸した状態で直ちに中間延伸マルチフィラメントを巻き取った。さらに得られた中間延伸マルチフィラメントを１５０℃の熱風で２．６倍に延伸し、合計１７倍とした。得られたマルチフィラメントの物性及び評価結果を表１に示す。また、得られたマルチフィラメントを手作業で分繊し、モノフィラメントを得た。得られたモノフィラメントの物性及び評価結果を表２に示す。

（比較例２）
比較例１において、３段目の延伸倍率を３．６倍とした以外は比較例１と同様にして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の物性及び評価結果を表１に示す。また、得られたマルチフィラメントを手作業で分繊し、モノフィラメントを得た。得られたモノフィラメントの物性及び評価結果を表２に示す。

（比較例３）
比較例１において、３段目の延伸倍率を５．２倍とした以外は比較例１と同様にして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の物性及び評価結果を表１に示す。また、得られたマルチフィラメントを手作業で分繊し、モノフィラメントを得た。得られたモノフィラメントの物性及び評価結果を表２に示す。

（比較例４）
比較例１において、３２Ｈからなる紡糸口金にし、単孔吐出量を７．０ｇ／ｍｉｎ、引き取り速度を９０ｍ／分、２段目の延伸倍率を３．１倍、３段目の延伸倍率を４．３倍とした以外は比較例１と同様にして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の物性及び評価結果を表１に示す。また、得られたマルチフィラメントを手作業で分繊し、モノフィラメントを得た。

（比較例５）
比較例１において、４８Ｈからなる紡糸口金にし、単孔吐出量を１．６ｇ／ｍｉｎ、引き取り速度を９０ｍ／分、２段目の延伸倍率を２．７倍、３段目の延伸倍率を３．８倍とした以外は比較例１と同様にして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の物性及び評価結果を表１に示す。また、得られたマルチフィラメントを手作業で分繊し、モノフィラメントを得た。

表１からわかるように、実施例１、２はモノフィラメントの断面のアスペクト比が１．７以上と高くなっている。そのため、実施例１，２は曲げ剛性が改善され、モノフィラメントの繊度が１９ｄｔｅｘでも、構成されるマルチフィラメントの結節強度保持率は３０％以上を保持している。一方で、比較例１、２、３、４、５は、モノフィラメントの断面のアスペクト比が１．２と低くなっている。そのため、モノフィラメントの繊度が高くなるほど曲げ剛性が大きくなり、モノフィラメントの繊度が１４ｄｔｅｘの時点で、マルチフィラメントの結節強度保持率が３０％以下になっている。

表２からわかるように、実施例１、２はモノフィラメントの断面のアスペクト比が１．７以上と高くなっている。そのため、実施例１、２は曲げ剛性が改善され、モノフィラメントの繊度が１９ｄｔｅｘでも、モノフィラメントの結節強度保持率が４５％以上を保持している。一方で、比較例１、２、３は、モノフィラメントの断面のアスペクト比が１．２と低くなっている。そのため、そのため、モノフィラメントの繊度が高くなるほど曲げ剛性が大きくなり、モノフィラメントの繊度が１４ｄｔｅｘの時点で、モノフィラメントの結節強度保持率が４５％以下になっている。

本発明に係るフィラメントは、例えば、防護用織編物や、テープ、ロープ、ネット、釣糸、資材防護カバー、シート、カイト用糸、洋弓弦、セールクロス、幕材、防護材、防弾材、医療用縫合糸、人工腱、人工筋肉、繊維強化樹脂補強材、セメント補強材、繊維強化ゴム補強材、工作機械部品、電池セパレーター、化学フィルター等の産業用資材に利用可能である。

Claims (4)

1. 極限粘度［η］が５．０ｄＬ／ｇ以上４０．０ｄＬ／ｇ以下であり、繰り返し単位が実質的にエチレンであるポリエチレンから成るモノフィラメントから構成されるマルチフィラメントであって、（ａ）単糸繊度が１５ｄｔｅｘ以上であり、（ｂ）引張強度が１８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、（ｃ）結節強度保持率が３０％以上であり、かつ、（ｄ）前記モノフィラメントは、繊維軸方向に垂直の断面の長辺と短辺の比が１．７以上の扁平形状である、ことを特徴とするマルチフィラメント。
2. 初期弾性率が６００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である、ことを特徴とする請求項１に記載のマルチフィラメント。
3. 極限粘度［η］が５．０ｄＬ／ｇ以上４０．０ｄＬ／ｇ以下であり、繰り返し単位が実質的にエチレンであるポリエチレンから成るモノフィラメントであって、（ａ）単糸繊度が１５ｄｔｅｘ以上であり、（ｂ）引張強度が１８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、（ｃ）結節強度保持率が４０％以上であり、かつ、（ｄ）繊維軸方向に垂直の断面の長辺と短辺の比が１．７以上の扁平形状である、ことを特徴とするモノフィラメント。
4. 初期弾性率が６００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である、ことを特徴とする請求項３に記載のモノフィラメント。