JP2612667B2 - 高強度および高弾性率を有するポリエチレン繊維およびその製造法 - Google Patents
高強度および高弾性率を有するポリエチレン繊維およびその製造法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高強度および高弾性率
を有するポリエチレン繊維およびその製造法に関する。
を有するポリエチレン繊維およびその製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】高強度および高弾性率を有するポリエチ
レン繊維は、低密度、耐薬品性、耐紫外線性、耐摩耗
性、耐衝撃性などにすぐれているため、種々の物品を製
造する際に広く用いられている。
レン繊維は、低密度、耐薬品性、耐紫外線性、耐摩耗
性、耐衝撃性などにすぐれているため、種々の物品を製
造する際に広く用いられている。
【０００３】従来、高強度および高弾性率を有するポリ
エチレン繊維の製造法としては、超高延伸法、固体状態
での押出し法、ゾン延伸法、単結晶の超延伸法、表面成
長法、ゲル紡糸法などの種々の方法が提案されている。
しかしながら、実際に使用可能であると認められ、商業
化されている方法は、これらのうちゲル紡糸法のみであ
る。ゲル紡糸法が高強度および高弾性率を有するポリエ
チレン繊維を製造するのにとくに適しているのは、ポリ
エチレン分子を溶媒に溶解させてきわめて希薄な溶液と
したときに、ポリエチレン分子鎖の絡み合いが少なくな
るので、そののちの延伸が容易となり、ポリエチレンが
伸長された鎖コンホメーションをとって最終的に高強度
で高弾性率を有する繊維を形成しやすくなるという理由
にもとづく。
エチレン繊維の製造法としては、超高延伸法、固体状態
での押出し法、ゾン延伸法、単結晶の超延伸法、表面成
長法、ゲル紡糸法などの種々の方法が提案されている。
しかしながら、実際に使用可能であると認められ、商業
化されている方法は、これらのうちゲル紡糸法のみであ
る。ゲル紡糸法が高強度および高弾性率を有するポリエ
チレン繊維を製造するのにとくに適しているのは、ポリ
エチレン分子を溶媒に溶解させてきわめて希薄な溶液と
したときに、ポリエチレン分子鎖の絡み合いが少なくな
るので、そののちの延伸が容易となり、ポリエチレンが
伸長された鎖コンホメーションをとって最終的に高強度
で高弾性率を有する繊維を形成しやすくなるという理由
にもとづく。
【０００４】ゲル紡糸法で製造された繊維の例として
は、たとえばスペクトラ(spectra) （商標、アライド(A
llied corporation)社製、米国）、ダイニーマ(Dynnem
a) （商標、ＤＳＭ社製、オランダ；東洋紡績（株）
製）、テクミロン(Tekmilon)（商標、三井石油化学
（株）製）などがあげられ、これらはいずれも繊維強度
が30ｇ／デニール以上である。前記市販の製品では、ポ
リエチレン繊維を製造する際のゲル紡糸法は、通常、不
揮発性の溶媒を用いて超高分子量ポリエチレン溶液を調
製し、複数のノズルを通してこの溶液を押出してゲル繊
維を形成し、このゲル繊維を揮発性溶媒で抽出し、抽出
繊維を巻き取り、最後にこの繊維を延伸する工程から構
成される。
は、たとえばスペクトラ(spectra) （商標、アライド(A
llied corporation)社製、米国）、ダイニーマ(Dynnem
a) （商標、ＤＳＭ社製、オランダ；東洋紡績（株）
製）、テクミロン(Tekmilon)（商標、三井石油化学
（株）製）などがあげられ、これらはいずれも繊維強度
が30ｇ／デニール以上である。前記市販の製品では、ポ
リエチレン繊維を製造する際のゲル紡糸法は、通常、不
揮発性の溶媒を用いて超高分子量ポリエチレン溶液を調
製し、複数のノズルを通してこの溶液を押出してゲル繊
維を形成し、このゲル繊維を揮発性溶媒で抽出し、抽出
繊維を巻き取り、最後にこの繊維を延伸する工程から構
成される。
【０００５】ポリエチレンのゲル溶液を調製するにあた
って、もっとも一般的に使用される溶媒は、デカリン、
パラフィン油、ドデカン、キシレン、トルエン、トリク
ロロベンゼンおよびテトラリンである。前記アライド社
と三井石油化学（株）は、ポリエチレンの溶媒としてパ
ラフィンを使用し、他方、ＤＳＭ社と東洋紡績（株）
は、溶媒としてデカリンを使用している。しかしなが
ら、これらの溶媒を用いたばあいには、ポリエチレンの
溶解性が不充分であるうえ、一般にこれらの溶媒のゲル
繊維からの抽出速度は満足しうるものとはいいがたい。
ゲル繊維は、抽出の前および延伸工程の前に巻き取るこ
とによって、比較的ゆっくりとした紡糸速度でゆっくり
と抽出を行なう必要がある。また、かかる従来法では、
紡糸／抽出過程と抽出過程とを２つの別々の工程で行な
う必要があり、その結果、生産効率が低下する原因とな
っていた。
って、もっとも一般的に使用される溶媒は、デカリン、
パラフィン油、ドデカン、キシレン、トルエン、トリク
ロロベンゼンおよびテトラリンである。前記アライド社
と三井石油化学（株）は、ポリエチレンの溶媒としてパ
ラフィンを使用し、他方、ＤＳＭ社と東洋紡績（株）
は、溶媒としてデカリンを使用している。しかしなが
ら、これらの溶媒を用いたばあいには、ポリエチレンの
溶解性が不充分であるうえ、一般にこれらの溶媒のゲル
繊維からの抽出速度は満足しうるものとはいいがたい。
ゲル繊維は、抽出の前および延伸工程の前に巻き取るこ
とによって、比較的ゆっくりとした紡糸速度でゆっくり
と抽出を行なう必要がある。また、かかる従来法では、
紡糸／抽出過程と抽出過程とを２つの別々の工程で行な
う必要があり、その結果、生産効率が低下する原因とな
っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術に鑑みてなされたものであり、高強度および高弾性率
を有するポリエチレン繊維を製造するにあたり、ポリエ
チレンの溶媒への溶解性がさらに高く、抽出工程での抽
出をさらに迅速に行なうことができる特定の溶媒を用
い、さらに経済的で、生産効率が高い方法を提供するこ
とを目的とする。
術に鑑みてなされたものであり、高強度および高弾性率
を有するポリエチレン繊維を製造するにあたり、ポリエ
チレンの溶媒への溶解性がさらに高く、抽出工程での抽
出をさらに迅速に行なうことができる特定の溶媒を用
い、さらに経済的で、生産効率が高い方法を提供するこ
とを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、
（Ａ）カレン、フルオレン、カンフェン、メンテン、ジ
ペンテン、アセナフテン、メチルシクロペンタジエン、
トリシクロデカン、１，２，４，５−テトラメチル−
１，４−シクロヘキサジエン、フルオレノン、ナフトイ
ンダン、テトラメチル−ｐ−ベンゾジキノン、エチルフ
ルオレン、フルオランテンおよびナフテノンよりなる群
から選ばれた第１溶媒に、重量平均分子量が２×１０5
〜４×１０6のポリエチレンを溶解させ、 （Ｂ）えられたポリエチレン溶液を１２０℃以上の温度
で紡糸口金に通して押出してゲル繊維を形成させ、 （Ｃ）形成されたゲル繊維から第１溶媒をメタノール、
エタノール、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ア
セトン、シクロヘキサノン、２−メチルペンタノン、ｎ
−ヘキサン、ジクロロメタン、ヘプタン、トリクロロト
リフルオロエタンおよびジオキサンよりなる群から選ば
れた第２溶媒で抽出してポリエチレン繊維を形成させ、 （Ｄ）形成されたポリエチレン繊維を延伸倍率が１０倍
以上となるように延伸することを特徴とする高強度およ
び高弾性率を有するポリエチレン繊維の製造法、ならび
に前記製造法によってえられた繊維強度が１５ｇ／デ
ニール以上、モジュラスが３５０ｇ／デニール以上、破
断時の伸びが６０％以下、結晶化度が６０％以上である
ポリエチレン繊維に関する。
（Ａ）カレン、フルオレン、カンフェン、メンテン、ジ
ペンテン、アセナフテン、メチルシクロペンタジエン、
トリシクロデカン、１，２，４，５−テトラメチル−
１，４−シクロヘキサジエン、フルオレノン、ナフトイ
ンダン、テトラメチル−ｐ−ベンゾジキノン、エチルフ
ルオレン、フルオランテンおよびナフテノンよりなる群
から選ばれた第１溶媒に、重量平均分子量が２×１０5
〜４×１０6のポリエチレンを溶解させ、 （Ｂ）えられたポリエチレン溶液を１２０℃以上の温度
で紡糸口金に通して押出してゲル繊維を形成させ、 （Ｃ）形成されたゲル繊維から第１溶媒をメタノール、
エタノール、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ア
セトン、シクロヘキサノン、２−メチルペンタノン、ｎ
−ヘキサン、ジクロロメタン、ヘプタン、トリクロロト
リフルオロエタンおよびジオキサンよりなる群から選ば
れた第２溶媒で抽出してポリエチレン繊維を形成させ、 （Ｄ）形成されたポリエチレン繊維を延伸倍率が１０倍
以上となるように延伸することを特徴とする高強度およ
び高弾性率を有するポリエチレン繊維の製造法、ならび
に前記製造法によってえられた繊維強度が１５ｇ／デ
ニール以上、モジュラスが３５０ｇ／デニール以上、破
断時の伸びが６０％以下、結晶化度が６０％以上である
ポリエチレン繊維に関する。
【０００８】
【作用および実施例】本発明の高強度および高弾性率を
有するポリエチレン繊維の製造法は、前記したように、 （Ａ）カレン、フルオレン、カンフェン、メンテン、ジ
ペンテン、アセナフテン、メチルシクロペンタジエン、
トリシクロデカン、１，２，４，５−テトラメチル−
１，４−シクロヘキサジエン、フルオレノン、ナフトイ
ンダン、テトラメチル−ｐ−ベンゾジキノン、エチルフ
ルオレン、フルオランテンおよびナフテノンよりなる群
から選ばれた第１溶媒に、重量平均分子量が２×１０5
〜４×１０6のポリエチレンを溶解させ、 （Ｂ）えられたポリエチレン溶液を１２０℃以上の温度
で紡糸口金に通して押出してゲル繊維を形成させ、 （Ｃ）形成されたゲル繊維から第１溶媒をメタノール、
エタノール、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ア
セトン、シクロヘキサノン、２−メチルペンタノン、ｎ
−ヘキサン、ジクロロメタン、ヘプタン、トリクロロト
リフルオロエタンおよびジオキサンよりなる群から選ば
れた第２溶媒で抽出してポリエチレン繊維を形成させ、 （Ｄ）形成されたポリエチレン繊維を延伸倍率１０倍以
上となるように延伸することを特徴とする。
有するポリエチレン繊維の製造法は、前記したように、 （Ａ）カレン、フルオレン、カンフェン、メンテン、ジ
ペンテン、アセナフテン、メチルシクロペンタジエン、
トリシクロデカン、１，２，４，５−テトラメチル−
１，４−シクロヘキサジエン、フルオレノン、ナフトイ
ンダン、テトラメチル−ｐ−ベンゾジキノン、エチルフ
ルオレン、フルオランテンおよびナフテノンよりなる群
から選ばれた第１溶媒に、重量平均分子量が２×１０5
〜４×１０6のポリエチレンを溶解させ、 （Ｂ）えられたポリエチレン溶液を１２０℃以上の温度
で紡糸口金に通して押出してゲル繊維を形成させ、 （Ｃ）形成されたゲル繊維から第１溶媒をメタノール、
エタノール、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ア
セトン、シクロヘキサノン、２−メチルペンタノン、ｎ
−ヘキサン、ジクロロメタン、ヘプタン、トリクロロト
リフルオロエタンおよびジオキサンよりなる群から選ば
れた第２溶媒で抽出してポリエチレン繊維を形成させ、 （Ｄ）形成されたポリエチレン繊維を延伸倍率１０倍以
上となるように延伸することを特徴とする。
【０００９】前記ポリエチレンの重量平均分子量（以
下、Ｍｗという）は、あまりにも小さいばあいには、所
望の強度に達しにくくなり、またあまりにも大きいばあ
いには、繊維の形成および延伸が困難となるので、２×
105 〜４×106 、好ましくは７×105 〜３×106 であ
る。
下、Ｍｗという）は、あまりにも小さいばあいには、所
望の強度に達しにくくなり、またあまりにも大きいばあ
いには、繊維の形成および延伸が困難となるので、２×
105 〜４×106 、好ましくは７×105 〜３×106 であ
る。
【００１０】また、前記ポリエチレンは、分子量分布
（Ｍｗ／数平均分量（以下、Ｍｎという）があまりにも
大きいばあいには、高強度がえられなくなるので、該分
子量分布は２〜１５であることが好ましい。
（Ｍｗ／数平均分量（以下、Ｍｎという）があまりにも
大きいばあいには、高強度がえられなくなるので、該分
子量分布は２〜１５であることが好ましい。
【００１１】前記第１溶媒としては、沸点が１００℃以
上のシクロアルカン、シクロアルケンおよびそれらの誘
導体よりなる群から選ばれたものが用いられる。かかる
第１溶媒の具体例としては、たとえばカレン、フルオレ
ン、カンフェン、メンテン、ジペンテン、アセナフテ
ン、メチルシクロペンタジエン、トリシクロデカン、
１，２，４，５−テトラメチル−１，４−シクロヘキサ
ジエン、フルオレノン、ナフトインダン、テトラメチル
−ｐ−ベンゾジキノン、エチルフルオレン、フルオラン
テン、ナフテノンなどがあげられる。
上のシクロアルカン、シクロアルケンおよびそれらの誘
導体よりなる群から選ばれたものが用いられる。かかる
第１溶媒の具体例としては、たとえばカレン、フルオレ
ン、カンフェン、メンテン、ジペンテン、アセナフテ
ン、メチルシクロペンタジエン、トリシクロデカン、
１，２，４，５−テトラメチル−１，４−シクロヘキサ
ジエン、フルオレノン、ナフトインダン、テトラメチル
−ｐ−ベンゾジキノン、エチルフルオレン、フルオラン
テン、ナフテノンなどがあげられる。
【００１２】まず、ポリエチレンを前記第１溶媒に溶解
させるが、該ポリエチレンの濃度は、あまりにも高いば
あいには、粘性が大きすぎて高強度がえられにくくな
り、またあまりにも低いばあいには、粘性が小さすぎて
繊維が形成されがたくなるので、２〜20重量％、なかん
づく２〜15重量％であることが好ましい。
させるが、該ポリエチレンの濃度は、あまりにも高いば
あいには、粘性が大きすぎて高強度がえられにくくな
り、またあまりにも低いばあいには、粘性が小さすぎて
繊維が形成されがたくなるので、２〜20重量％、なかん
づく２〜15重量％であることが好ましい。
【００１３】えられたポリエチレン溶液には、必要によ
り、酸化防止剤を0.5 〜1.5 重量％程度加えてもよい。
り、酸化防止剤を0.5 〜1.5 重量％程度加えてもよい。
【００１４】なお、ポリエチレンを完全に溶解させるた
めに、該ポリエチレン溶液を120 ℃以上、好ましくは13
0 〜200 ℃程度に加熱し、必要により撹拌することが好
ましい。
めに、該ポリエチレン溶液を120 ℃以上、好ましくは13
0 〜200 ℃程度に加熱し、必要により撹拌することが好
ましい。
【００１５】つぎに、えられたポリエチレン溶液を紡糸
口金に通して押出してゲル繊維を形成する。
口金に通して押出してゲル繊維を形成する。
【００１６】なお、抽出、延伸に適したゲル繊維をうる
ために、紡糸口金のノズル径が0.2〜５mm、ノズルの流
れ方向の長さがノズル径の２倍以上、なかんづく５倍以
上であることが好ましく、またノズルの形状は、円、楕
円または十字形とすることが好ましい。
ために、紡糸口金のノズル径が0.2〜５mm、ノズルの流
れ方向の長さがノズル径の２倍以上、なかんづく５倍以
上であることが好ましく、またノズルの形状は、円、楕
円または十字形とすることが好ましい。
【００１７】前記ポリエチレン溶液の紡糸口金を通して
の押出しをする際の紡糸温度は、あまりにも低いばあい
には、メルト・フラクチャーが生じ、繊維の品質が劣る
ようになるので、120 ℃以上とされるが、あまりにも高
いばあいには、繊維が劣化するようになるので、好まし
くは120 〜200 ℃、さらに好ましくは120 〜180 ℃であ
る。また、押出し時の圧力は、あまりにも大きいばあい
には、ノズルが膨張するので、15ｋＰａ以下、なかんづ
く1.5 〜３ｋＰａで行なうことが好ましい。
の押出しをする際の紡糸温度は、あまりにも低いばあい
には、メルト・フラクチャーが生じ、繊維の品質が劣る
ようになるので、120 ℃以上とされるが、あまりにも高
いばあいには、繊維が劣化するようになるので、好まし
くは120 〜200 ℃、さらに好ましくは120 〜180 ℃であ
る。また、押出し時の圧力は、あまりにも大きいばあい
には、ノズルが膨張するので、15ｋＰａ以下、なかんづ
く1.5 〜３ｋＰａで行なうことが好ましい。
【００１８】つぎに押出して形成されたゲル繊維をエア
ギャップに通過させる。エアギャップの長さは、とくに
限定がないが、通常２〜45cm程度である。なお、エアギ
ャップを必要に応じて閉鎖し、不活性ガス、たとえばチ
ッ素ガスを充填させてもよい。
ギャップに通過させる。エアギャップの長さは、とくに
限定がないが、通常２〜45cm程度である。なお、エアギ
ャップを必要に応じて閉鎖し、不活性ガス、たとえばチ
ッ素ガスを充填させてもよい。
【００１９】つぎに、形成されたゲル繊維から第１溶媒
を抽出し、ゲル構造に有害な変化をきたすことなく、第
１溶媒を第２溶媒で置換する。
を抽出し、ゲル構造に有害な変化をきたすことなく、第
１溶媒を第２溶媒で置換する。
【００２０】本発明に用いられる第２溶媒は、メタノー
ル、エタノール、ジメチルエーテル、ジエチルエーテ
ル、アセトン、シクロヘキサノン、２−メチルペンタノ
ン、ｎ−ヘキサン、ジクロロメタン、ヘプタン、トリク
ロロトリフルオロエタンおよびジオキサンよりなる群か
ら選ばれたものであるが、これらのなかでもシクロヘキ
サノン、エタノール、ｎ−ヘキサンおよびジクロロメタ
ン、とくにシクロヘキサノンが好ましい。なお、前記第
２溶媒は、単独でまたは２種以上を混合して用いること
ができる。混合溶媒として用いるばあい、たとえばシク
ロヘキサノンと他の前記溶媒との混合溶媒などがあげら
れる。
ル、エタノール、ジメチルエーテル、ジエチルエーテ
ル、アセトン、シクロヘキサノン、２−メチルペンタノ
ン、ｎ−ヘキサン、ジクロロメタン、ヘプタン、トリク
ロロトリフルオロエタンおよびジオキサンよりなる群か
ら選ばれたものであるが、これらのなかでもシクロヘキ
サノン、エタノール、ｎ−ヘキサンおよびジクロロメタ
ン、とくにシクロヘキサノンが好ましい。なお、前記第
２溶媒は、単独でまたは２種以上を混合して用いること
ができる。混合溶媒として用いるばあい、たとえばシク
ロヘキサノンと他の前記溶媒との混合溶媒などがあげら
れる。
【００２１】ゲル繊維から第１溶媒を抽出させる方法と
しては、たとえばゲル繊維を第２溶媒中に浸漬する方法
などがあげられるが、本発明はかかる例示のみに限定さ
れるものではない。
しては、たとえばゲル繊維を第２溶媒中に浸漬する方法
などがあげられるが、本発明はかかる例示のみに限定さ
れるものではない。
【００２２】前記第２溶媒の液温は、とくに限定がな
く、通常室温〜70℃、なかんづく30〜50℃であればよ
い。
く、通常室温〜70℃、なかんづく30〜50℃であればよ
い。
【００２３】ゲル繊維から第１溶媒を抽出したのちに
は、第２溶媒（第１溶媒を少し含んでいる）を除去する
ために、80℃程度に加熱し、溶媒除去率が70％以上、な
かんづく80％以上となるまで乾燥させることが好まし
い。
は、第２溶媒（第１溶媒を少し含んでいる）を除去する
ために、80℃程度に加熱し、溶媒除去率が70％以上、な
かんづく80％以上となるまで乾燥させることが好まし
い。
【００２４】つぎに、えられた繊維を延伸させるが、か
かる延伸は、高強度および高弾性率を有するポリエチレ
ン繊維を製造する際に欠かすことのできない工程であ
る。延伸倍率は、充分な繊維強度および弾性率を有する
繊維をうるためには１０倍以上、好ましくは３０倍以上
とされるが、かかる延伸倍率があまりにも大きいばあい
には、構造上欠陥が生じるようになるので、８０倍以
下、なかんづく６０倍以下とすることが好ましい。延伸
は、２段階以上の工程で行なうこともできる。その一例
としては、たとえば温度８０〜１２０℃で延伸倍率３倍
以上、なかんづく４〜６倍で行なう第１段階、温度１０
０〜１３０℃で延伸倍率２倍以上、なかんづく３〜５倍
で行なう第２段階および温度１２０〜１５０℃で延伸倍
率２倍以上、なかんづく２〜３倍で行なう第３段階より
なる工程があげられる。なお、各延伸工程において、延
伸温度があまりにも低いばあいには、総延伸倍率が小さ
くなったり、物性がわるくなり、あまりにも高いばあい
には繊維が断裂しやすくなるので、各延伸工程における
延伸温度は、前記範囲となるように調整することが好ま
しい。
かる延伸は、高強度および高弾性率を有するポリエチレ
ン繊維を製造する際に欠かすことのできない工程であ
る。延伸倍率は、充分な繊維強度および弾性率を有する
繊維をうるためには１０倍以上、好ましくは３０倍以上
とされるが、かかる延伸倍率があまりにも大きいばあい
には、構造上欠陥が生じるようになるので、８０倍以
下、なかんづく６０倍以下とすることが好ましい。延伸
は、２段階以上の工程で行なうこともできる。その一例
としては、たとえば温度８０〜１２０℃で延伸倍率３倍
以上、なかんづく４〜６倍で行なう第１段階、温度１０
０〜１３０℃で延伸倍率２倍以上、なかんづく３〜５倍
で行なう第２段階および温度１２０〜１５０℃で延伸倍
率２倍以上、なかんづく２〜３倍で行なう第３段階より
なる工程があげられる。なお、各延伸工程において、延
伸温度があまりにも低いばあいには、総延伸倍率が小さ
くなったり、物性がわるくなり、あまりにも高いばあい
には繊維が断裂しやすくなるので、各延伸工程における
延伸温度は、前記範囲となるように調整することが好ま
しい。
【００２５】かくしてえられるポリエチレン繊維は、繊
維強度15ｇ／デニール以上、モジュラス350 ｇ／デニー
ル以上、破断時の伸び60％以下、結晶化度60％以上とい
うすぐれた物性を有するものである。
維強度15ｇ／デニール以上、モジュラス350 ｇ／デニー
ル以上、破断時の伸び60％以下、結晶化度60％以上とい
うすぐれた物性を有するものである。
【００２６】以下、本発明のポリエチレン繊維の製造法
を図面にもとづいて説明する。
を図面にもとづいて説明する。
【００２７】図１は、本発明のポリエチレン繊維の製造
法の一実施態様を示す概略説明図である。図１に示され
るように、溶解容器13に、超高分子量（Ｍｗ２×105 〜
４×106 ）のポリエチレン10および第１溶媒11を供給す
る。この溶解容器13には、撹拌装置12が備えられてい
る。撹拌容器13の温度を所定の温度に調整し、ポリエチ
レン10が第１溶媒11に完全に溶解するようにする。計量
ポンプ16によって、ポリエチレン溶液を溶解容器13から
パイプ14を経て紡糸口金17に供給する。計量ポンプ16
は、紡糸口金17を通してポリエチレン溶液が所定の流量
で押出されるような速度で駆動し、所定の温度で押出し
を行なう。ポリエチレン溶液は、紡糸口金17の複数の孔
（図示せず）を通過してゲル繊維20を形成する。この第
１溶媒を含むゲル繊維20は、エアギャップ22を通過して
抽出容器18に入り、ここでゲル繊維20中に含まれた第１
溶媒11が、第２溶媒19によって抽出される。抽出容器18
中の供給ロール21を作動させ、抽出後の繊維をグリッピ
ングロール23、24、25に供給する。このグリッピングロ
ール23、24、25から繊維を所定温度の加熱区域26に供給
して溶媒を除去し、引取りロール27および遊びロール28
を経て所定温度の第１加熱・延伸領域29へと供給し、所
定の延伸倍率で延伸して引取りロール30および遊びロー
ル31によって巻き取る。この繊維を所定温度の第２加熱
・延伸区域32へと供給し、ここで所定の延伸倍率で延伸
して引取りロール33および遊びロール34によって巻き取
る。つぎに、繊維を所定温度の第３加熱・延伸区域35へ
と供給し、ここで所定の延伸倍率となるように延伸して
引取りロール36および遊びロール37によって巻き取る。
このように３回にわたって延伸したポリエチレン繊維
を、巻き取りスプール38に巻き取る。
法の一実施態様を示す概略説明図である。図１に示され
るように、溶解容器13に、超高分子量（Ｍｗ２×105 〜
４×106 ）のポリエチレン10および第１溶媒11を供給す
る。この溶解容器13には、撹拌装置12が備えられてい
る。撹拌容器13の温度を所定の温度に調整し、ポリエチ
レン10が第１溶媒11に完全に溶解するようにする。計量
ポンプ16によって、ポリエチレン溶液を溶解容器13から
パイプ14を経て紡糸口金17に供給する。計量ポンプ16
は、紡糸口金17を通してポリエチレン溶液が所定の流量
で押出されるような速度で駆動し、所定の温度で押出し
を行なう。ポリエチレン溶液は、紡糸口金17の複数の孔
（図示せず）を通過してゲル繊維20を形成する。この第
１溶媒を含むゲル繊維20は、エアギャップ22を通過して
抽出容器18に入り、ここでゲル繊維20中に含まれた第１
溶媒11が、第２溶媒19によって抽出される。抽出容器18
中の供給ロール21を作動させ、抽出後の繊維をグリッピ
ングロール23、24、25に供給する。このグリッピングロ
ール23、24、25から繊維を所定温度の加熱区域26に供給
して溶媒を除去し、引取りロール27および遊びロール28
を経て所定温度の第１加熱・延伸領域29へと供給し、所
定の延伸倍率で延伸して引取りロール30および遊びロー
ル31によって巻き取る。この繊維を所定温度の第２加熱
・延伸区域32へと供給し、ここで所定の延伸倍率で延伸
して引取りロール33および遊びロール34によって巻き取
る。つぎに、繊維を所定温度の第３加熱・延伸区域35へ
と供給し、ここで所定の延伸倍率となるように延伸して
引取りロール36および遊びロール37によって巻き取る。
このように３回にわたって延伸したポリエチレン繊維
を、巻き取りスプール38に巻き取る。
【００２８】つぎに、本発明を実施例にもとづいて説明
するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるもので
はない。
するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるもので
はない。
【００２９】実施例１ 溶解容器に、Ｍｗ約２×１０6、分子量分布（Ｍｗ／Ｍ
ｎ）が５のポリエチレン５．０重量％ジペンテン溶液が
えられるようにポリエチレンとジペンテンを入れ、攪拌
しながら１４０℃に加熱した。溶液温度が１４０℃に達
したのちも攪拌を続けた。
ｎ）が５のポリエチレン５．０重量％ジペンテン溶液が
えられるようにポリエチレンとジペンテンを入れ、攪拌
しながら１４０℃に加熱した。溶液温度が１４０℃に達
したのちも攪拌を続けた。
【００３０】重合体溶液を、直径が1.5mm のノズルを１
個を有する紡糸口金に供給し、1.5ｋＰａの圧力で押出
した。なお、押出時には、紡糸口金の温度を150 ℃に保
った。押出されたゲル繊維を、長さ５cmのエアギャップ
を通過させて、急冷し、抽出溶媒であるシクロヘキサノ
ンが入れられた抽出容器を通過させることによってゲル
状態となるまで抽出した。抽出後の繊維を80℃で加熱乾
燥させることによって溶媒を除去し、３段階の延伸区域
に720 ｍ／分の速度で供給した。この延伸区域において
は、繊維を、第１段階では温度80℃で延伸倍率４倍で、
第２段階では温度115 ℃で延伸倍率３倍で、第３段階で
は温度135 ℃で延伸倍率２倍で延伸した。
個を有する紡糸口金に供給し、1.5ｋＰａの圧力で押出
した。なお、押出時には、紡糸口金の温度を150 ℃に保
った。押出されたゲル繊維を、長さ５cmのエアギャップ
を通過させて、急冷し、抽出溶媒であるシクロヘキサノ
ンが入れられた抽出容器を通過させることによってゲル
状態となるまで抽出した。抽出後の繊維を80℃で加熱乾
燥させることによって溶媒を除去し、３段階の延伸区域
に720 ｍ／分の速度で供給した。この延伸区域において
は、繊維を、第１段階では温度80℃で延伸倍率４倍で、
第２段階では温度115 ℃で延伸倍率３倍で、第３段階で
は温度135 ℃で延伸倍率２倍で延伸した。
【００３１】延伸したポリエチレン繊維は、繊度５デニ
ールを有していた。
ールを有していた。
【００３２】実施例２〜８ 実施例１において、延伸倍率を表１に示すように変更し
たほかは、実施例１と同様にしてポリエチレン繊維を製
造した。
たほかは、実施例１と同様にしてポリエチレン繊維を製
造した。
【００３３】つぎにえられたポリエチレン繊維の物性と
して、破断時の伸び、結晶化度、繊維強度およびモジュ
ラスを調べた。その結果を表１に示す。
して、破断時の伸び、結晶化度、繊維強度およびモジュ
ラスを調べた。その結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】表１に示された結果から、本発明のポリエ
チレン繊維の製造法でえられたポリエチレン繊維は、繊
維強度１５ｇ／デニール以上、モジュラス３５０ｇ／デ
ニール以上、破断時の伸び６０％以下および結晶化度６
０％以上を有することがわかる。
チレン繊維の製造法でえられたポリエチレン繊維は、繊
維強度１５ｇ／デニール以上、モジュラス３５０ｇ／デ
ニール以上、破断時の伸び６０％以下および結晶化度６
０％以上を有することがわかる。
【００３６】また、表１に示された結果にもとづいて、
えられたポリエチレン繊維の繊維強度およびモジュラス
をそれぞれ図２および図３に示した。
えられたポリエチレン繊維の繊維強度およびモジュラス
をそれぞれ図２および図３に示した。
【００３７】図２および３に示された結果から、本発明
のポリエチレン繊維は、高強度および高弾性率を有する
繊維であることがわかる。
のポリエチレン繊維は、高強度および高弾性率を有する
繊維であることがわかる。
【００３８】
【発明の効果】本発明のポリエチレン繊維の製造法によ
れば、従来のように水冷を行なわなくても溶剤抽出を行
なうことができ、しかも第１溶媒が抽出された繊維は、
従来必須とされている中間段階における巻き取りを行な
わなくても、直接延伸を行なうことができる。したがっ
て、本発明の製造法は、選択した溶媒糸の溶解性がすぐ
れており、抽出率が高いことにより、従来と比べていち
じるしくその工程が単純で、かつ効率が高いという効果
が奏される。
れば、従来のように水冷を行なわなくても溶剤抽出を行
なうことができ、しかも第１溶媒が抽出された繊維は、
従来必須とされている中間段階における巻き取りを行な
わなくても、直接延伸を行なうことができる。したがっ
て、本発明の製造法は、選択した溶媒糸の溶解性がすぐ
れており、抽出率が高いことにより、従来と比べていち
じるしくその工程が単純で、かつ効率が高いという効果
が奏される。
【００３９】また、本発明の製造法によってえられたポ
リエチレン繊維は、すぐれた繊維強度および弾性率を有
するので、たとえばロープ、ケーブル、魚網、釣り糸、
キャンバス、各種複合材料、加圧容器、ホース、スポー
ツ用品、自動車用機器類、建築材料などに好適に使用し
うるものである。
リエチレン繊維は、すぐれた繊維強度および弾性率を有
するので、たとえばロープ、ケーブル、魚網、釣り糸、
キャンバス、各種複合材料、加圧容器、ホース、スポー
ツ用品、自動車用機器類、建築材料などに好適に使用し
うるものである。
【図１】本発明のポリエチレン繊維の製造法の一実施態
様を示す概略説明図である。
様を示す概略説明図である。
【図２】本発明の実施例でえられたポリエチレン繊維の
延伸倍率と繊維強度との関係を示すグラフである。
延伸倍率と繊維強度との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の実施例でえられたポリエチレン繊維の
延伸倍率とモジュラスとの関係を示すグラフである。
延伸倍率とモジュラスとの関係を示すグラフである。
10 ポリエチレン 11 第１溶媒 17 紡糸口金 19 第２溶媒 20 ゲル繊維
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 陳 聯泰 台湾新竹市光復路２段321號 (56)参考文献 特開 昭60−239508（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−215708（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−167010（ＪＰ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】 （Ａ）カレン、フルオレン、カンフェ
ン、メンテン、ジペンテン、アセナフテン、メチルシク
ロペンタジエン、トリシクロデカン、１，２，４，５−
テトラメチル−１，４−シクロヘキサジエン、フルオレ
ノン、ナフトインダン、テトラメチル−ｐ−ベンゾジキ
ノン、エチルフルオレン、フルオランテンおよびナフテ
ノンよりなる群から選ばれた第１溶媒に、重量平均分子
量が２×１０5〜４×１０6のポリエチレンを溶解させ、 （Ｂ）えられたポリエチレン溶液を１２０℃以上の温度
で紡糸口金に通して押出してゲル繊維を形成させ、 （Ｃ）形成されたゲル繊維から第１溶媒をメタノール、
エタノール、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ア
セトン、シクロヘキサノン、２−メチルペンタノン、ｎ
−ヘキサン、ジクロロメタン、ヘプタン、トリクロロト
リフルオロエタンおよびジオキサンよりなる群から選ば
れた第２溶媒で抽出してポリエチレン繊維を形成させ、 （Ｄ）形成されたポリエチレン繊維を延伸倍率が１０倍
以上となるように延伸することを特徴とする高強度およ
び高弾性率を有するポリエチレン繊維の製造法。 - 【請求項２】 ポリエチレンが重量平均分子量２×１０
5〜４×１０6および分子量分布２〜１５を有するもので
ある請求項１記載のポリエチレン繊維の製造法。 - 【請求項３】 ノズル径が０．２〜５ｍｍの紡糸口金を
用い、ポリエチレン溶液の温度を１２０〜２００℃とす
る請求項１記載のポリエチレン繊維の製造法。 - 【請求項４】 延伸を２段階以上で行なう請求項１記載
のポリエチレン繊維の製造法。 - 【請求項５】 温度８０〜１２０℃で延伸倍率が３倍以
上となるように延伸する第１段階、温度１００〜１３０
℃で延伸倍率が２倍以上となるように延伸する第２段階
および温度１２０〜１５０℃で延伸倍率が２倍以上とな
るように延伸する第３段階からなる請求項４記載のポリ
エチレン繊維の製造法。 - 【請求項６】 （Ａ）カレン、フルオレン、カンフェ
ン、メンテン、ジペンテン、アセナフテン、メチルシク
ロペンタジエン、トリシクロデカン、１，２，４，５−
テトラメチル−１，４−シクロヘキサジエン、フルオレ
ノン、ナフトインダン、テトラメチル−ｐ−ベンゾジキ
ノン、エチルフルオレン、フルオランテンおよびナフテ
ノンよりなる群から選ばれた第１溶媒に、重量平均分子
量が２×１０5〜４×１０6のポリエチレンを溶解させ、 （Ｂ）えられたポリエチレン溶液を１２０℃以上の温度
で紡糸口金に通して押出してゲル繊維を形成させ、 （Ｃ）形成されたゲル繊維から第１溶媒をメタノール、
エタノール、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ア
セトン、シクロヘキサノン、２−メチルペンタノン、ｎ
−ヘキサン、ジクロロメタン、ヘプタン、トリクロロト
リフルオロエタンおよびジオキサンよりなる群から選ば
れた第２溶媒で抽出してポリエチレン繊維を形成させ、 （Ｄ）形成されたポリエチレン繊維を延伸倍率が１０倍
以上となるように延伸してえられた繊維強度が１５ｇ／
デニール以上、モジュラスが３５０ｇ／デニール以上、
破断時の伸びが６０％以下、結晶化度が６０％以上であ
るポリエチレン繊維。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5134680A JP2612667B2 (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | 高強度および高弾性率を有するポリエチレン繊維およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5134680A JP2612667B2 (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | 高強度および高弾性率を有するポリエチレン繊維およびその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH073524A JPH073524A (ja) | 1995-01-06 |
| JP2612667B2 true JP2612667B2 (ja) | 1997-05-21 |
Family
ID=15134065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5134680A Expired - Fee Related JP2612667B2 (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | 高強度および高弾性率を有するポリエチレン繊維およびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2612667B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
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| JP4565325B2 (ja) * | 2003-12-12 | 2010-10-20 | 東洋紡績株式会社 | 高強度ポリエチレンマルチフィラメント |
| JP4524644B2 (ja) * | 2004-07-08 | 2010-08-18 | 東洋紡績株式会社 | 高強度ポリエチレン繊維の製造方法 |
| JP4565324B2 (ja) * | 2004-08-23 | 2010-10-20 | 東洋紡績株式会社 | 高強度ポリエチレンマルチフィラメント |
| KR20060106058A (ko) * | 2005-04-06 | 2006-10-12 | 동양제강 주식회사 | 초고강도 폴리에틸렌섬유의 제조방법 |
| JP2006342442A (ja) * | 2005-06-07 | 2006-12-21 | Toyobo Co Ltd | 高強度ポリエチレン繊維からなるロープ |
| JP2006342463A (ja) * | 2005-06-09 | 2006-12-21 | Toyobo Co Ltd | 高強度ポリエチレン繊維からなる防護手袋 |
| KR101917164B1 (ko) * | 2013-10-30 | 2018-11-09 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 열전도성 폴리머의 제조방법 |
| CN106637576B (zh) * | 2016-12-16 | 2019-07-19 | 安徽东锦资源再生科技有限公司 | 高强低伸涤纶短纤维高效节能制备工艺 |
| CN114481343A (zh) * | 2020-10-23 | 2022-05-13 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种纤维纺丝方法和聚乙烯纺丝纤维 |
| KR102650123B1 (ko) * | 2022-07-05 | 2024-03-21 | (주) 삼보첨단소재 | 폴리에틸렌 섬유 및 그의 제조방법 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60239508A (ja) * | 1984-05-04 | 1985-11-28 | Toray Ind Inc | 高強度ポリオレフイン系繊維の製造方法 |
| US4663101A (en) * | 1985-01-11 | 1987-05-05 | Allied Corporation | Shaped polyethylene articles of intermediate molecular weight and high modulus |
| JPS61215708A (ja) * | 1985-03-19 | 1986-09-25 | Toray Ind Inc | マルチフイラメントヤ−ンの製造方法 |
-
1993
- 1993-06-04 JP JP5134680A patent/JP2612667B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH073524A (ja) | 1995-01-06 |
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