JP4524644B2 - Method for producing high-strength polyethylene fiber - Google Patents

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Description

本発明は、各種スポーツ衣料や防弾・防護衣料・防護手袋や各種安全用品などの高性能テキスタイル、タグロープ・係留ロープ、ヨットロープ、建築用ロープなどの各種ロープ製品、釣り糸、ブラインドケーブルなどの各種組み紐製品、漁網・防球ネットなどの網製品さらには化学フィルター・電池セパレーターなどの補強材あるいは各種不織布、またテントなどの幕材、又はヘルメットやスキー板などのスポーツ用やスピーカーコーン用やプリプレグ、コンクリート補強などのコンポジット用の補強繊維など産業上広範囲に応用可能な新規な高強度ポリエチレン繊維の製造方法に関する更に詳細には、単糸強度のばらつきが小さい高強度ポリエチレン繊維の製造方法に関するものである。 The present invention relates to various sports clothing, high-performance textiles such as bulletproof / protective clothing / protective gloves and various safety goods, various rope products such as tag ropes, mooring ropes, yacht ropes, construction ropes, various braids such as fishing lines and blind cables. Products, net products such as fishing nets and ball-proof nets, reinforcement materials such as chemical filters and battery separators, various non-woven fabrics, curtain materials such as tents, sports such as helmets and skis, speaker cones, prepregs, concrete The present invention relates to a method for producing a novel high-strength polyethylene fiber applicable to a wide range of industries such as a reinforcing fiber for composites such as reinforcement . More specifically, the present invention relates to a method for producing a high-strength polyethylene fiber having a small variation in single yarn strength.

高強度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にし、いわゆる“ゲル紡糸法”により従来にない高強度・高弾性率繊維が得られることが知られており、既に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)。
特公昭60―47922号公報 特公昭64−8732号公報
With regard to high-strength polyethylene fibers, it is known that ultra-high molecular weight polyethylene is used as a raw material, and so-called “gel spinning” can produce unprecedented high-strength and high-modulus fibers, which are already widely used in industry. (For example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
Japanese Patent Publication No. 60-47922 Japanese Patent Publication No. 64-8732

近年高強度ポリエチレン繊維は、上記の用途のみならず幅広い分野でその使用が拡大しており、更なる高強度・高弾性率化だけではなく、該糸物性の均一化が強く求められている。   In recent years, the use of high-strength polyethylene fibers is expanding not only in the above-mentioned applications but also in a wide range of fields, and there is a strong demand not only for higher strength and higher elastic modulus, but also for homogenization of the yarn properties.

これらの広範囲な要求を満足するのに有効な手段は、繊維の内部に存在する欠陥を限りなく少なくすることである。加えて繊維を構成するフィラメントが均一で有ることである。従来のゲル紡糸法では、この内部の欠陥構造が十分低いレベルに押さえられていなかった。また、繊維を構成するそれぞれのフィラメント強度のバラツキも大きかった。これらの原因について、本発明者らは次のように考えている。 An effective means to satisfy these broad requirements is to minimize the number of defects present in the interior of the fiber. In addition, the filaments constituting the fibers are uniform. In the conventional gel spinning method, the internal defect structure has not been suppressed to a sufficiently low level. Further, the variation in the strength of each filament constituting the fiber was also large. The present inventors consider these causes as follows.

従来のゲル紡糸という手法を用いた場合、超延伸操作が可能となり高強度・高弾性率化は達成され、結果として出来てきた繊維の構造は小角X線散乱測定に於いて長周期構造が観察されないほど高度に結晶化・秩序化してしまう反面、後で詳しく説明するように、どうしても消去する事が出来ない欠陥構造が生成するため、この凝集が繊維に応力を与えたとき繊維内部に大きな応力分布が誘引される問題があった。繊維のスキンコア構造などは、この欠陥構造の一つであると考えている。   When using the conventional method called gel spinning, super-stretching operation is possible and high strength and high elastic modulus are achieved, and the resulting fiber structure is observed with a long-period structure in small-angle X-ray scattering measurement. Although it crystallizes and orders so highly that it does not occur, as will be described in detail later, a defect structure that cannot be erased by any means is generated, so when this agglomeration gives stress to the fiber, a large stress is generated inside the fiber. There was a problem that the distribution was attracted. The fiber skin core structure is considered to be one of the defect structures.

発明者らは、モノクリニック由来の結晶サイズを低く抑えることが結節強度を良好な状態に持っていくために最も重要であることを見出した。理由は定かではないが、出来たポリエチレン繊維のX線回折をとるとオルソロンビック結晶系由来の回折点がメインではあるが、若干のモノクリニック回折由来のピークが確認できる。今回検討の結果、モノクリニック回折由来の結晶サイズをある一定以下に抑えることが重要であることを見出した。この理由については正確には明らかではないが、大略以下のとおりであると理解している。すなわち、溶媒の抜けたキセロゲルの状態から延伸したとき、モノクリニック結晶の成長を阻害する溶媒分子が少ないためか、モノクリニック由来結晶のサイズが比較的大きく成長することを見出した。このような、モノクリニック結晶がある限度以上のサイズまで成長した状態になると、繊維が変形を受けたときモノクリニック由来の結晶とオルソロンビック由来の結晶の間に応力集中が生じ破壊の起点となり得る。結果的に結節強度の観点からも不利となり好ましくない。   The inventors have found that it is most important to keep the monoclinic-derived crystal size low in order to bring the knot strength to a good state. The reason is not clear, but when the X-ray diffraction of the resulting polyethylene fiber is taken, the diffraction point derived from the orthorhombic crystal system is the main, but some peaks derived from monoclinic diffraction can be confirmed. As a result of this study, it was found that it is important to keep the crystal size derived from monoclinic diffraction below a certain level. The reason for this is not exactly clear, but I understand that it is roughly as follows. That is, when stretched from the state of the xerogel without the solvent, it was found that the size of the monoclinic-derived crystal grows relatively large, probably because there are few solvent molecules that inhibit the growth of the monoclinic crystal. When the monoclinic crystal grows to a size larger than a certain limit, stress concentration occurs between the monoclinic-derived crystal and the orthorhombic-derived crystal when the fiber is deformed, which can be a starting point for fracture. . As a result, it is disadvantageous from the viewpoint of nodule strength, which is not preferable.

次に発明者らは、結節強度と繊維を構成する微細結晶サイズ、配向、繊維各部位でのこれら構造パラメーターのばらつきとの間に相関関係があることを見出したのである。結節強度を向上させるためには、繊維が微視的に見ても巨視的に見ても、しなやかに任意に曲げ得る状態が理想の状態である。この時、曲げたことが原因による繊維微細構造の破壊の可能性をできる限り低く抑える必要がある。このとき、繊維の結晶配向や結晶サイズはできるだけ高く、大きくする必要があると同時に、あまり大きく高くしすぎると残留するアモルファス領域との対比(コントラスト)がつきすぎるため、かえって結節強度が悪くなる。さらには、繊維の各部位での結晶サイズや配向も大体同じ程度に作りこむことが肝要であることを発明者らは見出したのである。なぜならば、もし微細構造の各部位、特に隣接する部位間に結晶サイズや配向などに構造不均一があれば、変形を与えたときにその不均一個所を起点として応力集中が発生し、結果として結節強度の低下を招くのである。   Next, the inventors have found that there is a correlation between the knot strength and the fine crystal size constituting the fiber, the orientation, and the variation of these structural parameters at each part of the fiber. In order to improve the knot strength, the ideal state is that the fiber can be bent flexibly and arbitrarily regardless of whether it is viewed microscopically or macroscopically. At this time, it is necessary to suppress the possibility of destruction of the fiber microstructure due to the bending as low as possible. At this time, the crystal orientation and crystal size of the fiber must be as high and large as possible. At the same time, if the fiber is too large and too high, the contrast (contrast) with the remaining amorphous region is too high, resulting in poor knot strength. Furthermore, the inventors have found that it is important to make the crystal size and orientation at each part of the fiber approximately the same. This is because if there is structural non-uniformity in the crystal size and orientation between each part of the microstructure, especially between adjacent parts, stress concentration occurs starting from the non-uniform part when deformation is applied. As a result, the nodule strength is reduced.

構造中で生じる応力分布は例えばYoungらが示したようにラマン散乱法を用いて測定することが出来る(Journal of Materials Science, 29, 510 (1994))。ラマンバンド即ち基準振動位置は繊維を構成する分子鎖の力の定数と分子の形(内部座標)から構成される方程式を解くことにより決定されるが(E. B. Wilson, J. C. Decius, P.C. Cross著Molecular Vibrations, Dover Publications (1980))、この現象の理論的な説明として例えばWoolらが説明を与えたように繊維が歪むにつれて該分子も歪み結果として基準振動位置が変化するのである(Macromolecules, 16, 1907 (1983))。   The stress distribution generated in the structure can be measured, for example, using the Raman scattering method as shown by Young et al. (Journal of Materials Science, 29, 510 (1994)). The Raman band, that is, the reference vibration position, is determined by solving an equation composed of the force constant of the molecular chain constituting the fiber and the shape of the molecule (internal coordinates) (E. B. Wilson, J. C. Decius). , PC Cross, Molecular Vibrations, Dover Publications (1980), as a theoretical explanation of this phenomenon, for example, as given by Wool et al. (Macromolecules, 16, 1907 (1983)).

欠陥凝集などの構造不均一が存在すると、外部歪みを与えたときに繊維中の部位により生じる応力が異なることになる。この変化はバンドプロファイルの変化として検出できるため、逆に繊維に応力を与えたとき、その強度とラマンバンドプロファイルの変化の関係を調べることから繊維内部に誘引された応力分布を定量出来るということになる。即ち、構造不均一が小さい繊維は後述するように、ラマンシフトファクターがある領域の値をとるようになるのである。   When structural non-uniformity such as defect aggregation exists, the stress generated by the site in the fiber differs when external strain is applied. This change can be detected as a change in the band profile. Conversely, when stress is applied to the fiber, the stress distribution induced in the fiber can be quantified by examining the relationship between the strength and the change in the Raman band profile. Become. That is, the fiber having a small structure non-uniformity takes a value in a region having a Raman shift factor, as will be described later.

上記に加えてこれまで開示されている“ゲル紡糸法”による高強度ポリエチレン繊維その高度に配向した構造故に、引っ張り強度は非常に強いものの結節強度のように繊維が折れ曲がった状態となると、比較的低い応力で容易に破断してしまう欠点があった。さらに繊維中に例えばスキンコア構造の様な繊維の断面方向に不均一構造が存在すると、折れ曲がった状態では、さらに容易に繊維が破断する。発明者ら鋭意検討し、構造不均一の小さい繊維は、折れ曲がった状態での引っ張り状態に強いことを発見した。即ち構造不均一が小さい繊維は、引っ張り強度に対する結節強度の割合が高くなることを見いだした。   In addition to the above, the high-strength polyethylene fiber by the “gel spinning method” disclosed so far, because of its highly oriented structure, the tensile strength is very strong, but when the fiber is bent like the knot strength, There was a drawback that it was easily broken at low stress. Furthermore, if a non-uniform structure exists in the fiber in the cross-sectional direction of the fiber, such as a skin core structure, the fiber is more easily broken in a bent state. The inventors have intensively studied and found that a small fiber having a non-uniform structure is strong in a pulled state in a bent state. That is, it has been found that fibers having a small structural non-uniformity have a higher ratio of knot strength to tensile strength.

これまで開示されている“ゲル紡糸法”による高強度ポリエチレン繊維の欠点は、通常の溶融紡糸法などによって得られる繊維に比べて、ノズル孔より紡出後の状態によって、単糸繊維間に強度のむらが生じてしまうことである。その為、特にヤーンの平均の繊度と比較して著しく強度の低い単糸が存在してしまう問題点があった。繊維中にこのような平均強度より低い強度を持つ単繊維が存在すると、例えば、繊維が摩擦を受けた場合等。特に、釣り糸・ロープ・防弾・防護衣料などに本繊維を用いる場合、太細むらが存在すると細い部分で応力が集中し破断が生じる。また、製造工程に於いても単糸切れなどによる工程トラブルの原因となり生産性に悪い影響を与える。   The disadvantages of the high-strength polyethylene fibers by the “gel spinning method” disclosed so far are that the strength between single yarn fibers depends on the state after spinning through the nozzle holes, compared to the fibers obtained by the ordinary melt spinning method. This will cause unevenness. For this reason, there is a problem that a single yarn having a significantly lower strength than the average fineness of the yarn exists. When a single fiber having a strength lower than the average strength is present in the fiber, for example, when the fiber is subjected to friction. In particular, when this fiber is used for fishing lines, ropes, bulletproofs, protective clothing, etc., if thick unevenness exists, stress concentrates in the thin part and breaks. In addition, in the manufacturing process, it causes a process trouble due to single yarn breakage, and adversely affects productivity.

本発明はこれらの問題が改善された単糸間強度のばらつきの少ない均一性に優れる高強度ポリエチレン繊維の製造方法を提供することを課題とするものである。 It is an object of the present invention to provide a method for producing a high-strength polyethylene fiber that is excellent in uniformity with less variation in strength between single yarns, in which these problems are improved.

1.極限粘度が5以上である高分子量ポリエチレンを、揮発性の有機溶媒を用いて溶解させ、紡糸口金から吐出された溶液を冷却する紡糸工程、及び得られた未延伸糸を加熱し、溶媒を除去しながら延伸する延伸工程、からなる高強度ポリエチレン繊維の製造方法であって、
紡糸工程において、下記(1)の冷却手段を用いて、モノクリニック由来の結晶サイズが8nm以下である高強度ポリエチレン繊維を製造することを特徴とする高強度ポリエチレン繊維の製造方法。
(1)1000℃/s以上の冷却速度で、かつ冷却媒体とゲル糸条の速度差が、下記式で定義される累積速度差で30m/min以下となるように、冷却媒体を用いて吐出ゲル糸状を均一に冷却すること
累積速度差=∫(糸状の速度−糸状引き取り方向の冷却媒体の速度)
2.前記(1)の冷却手段を用い、紡糸口金から吐出した吐出ゲル糸状が冷却媒体と接触するまでに走行する気体媒質空間を部材で覆うことを特徴とする前記1に記載の高強度ポリエチレン繊維の製造方法。
3.前記(1)の冷却手段を用い、(a)円筒状バスの中心に漏斗を取り付け、液体とゲル糸を同時に引き取る方法、または(b)滝の様に落下している液体にゲル糸を沿わして同時に引き取る方法、のいずれかを用いることを特徴とする前記1に記載の高強度ポリエチレン繊維の製造方法。
4.前記部材が断熱構造を有する材質からなる前記2に記載の高強度ポリエチレン繊維の製造方法。
5.冷却媒体が液体であり、液面変動を1mm以下にすることを特徴とする前記1〜4のいずれかに記載の高強度ポリエチレン繊維の製造方法。
6.冷却手段として、さらに下記の(2)を用いることを特徴とする前記1記載の高強度ポリエチレン繊維の製造方法。
(2)紡糸工程において、ノズルの温度に対してプラスマイナス10℃の範囲に
制御された不活性ガスを、吐出溶液の各々に対して独立に、1m/s以内の
速度で供給して、糸条を均一に冷却する。
7.高強度ポリエチレン繊維がマルチフィラメントである前記1〜6のいずれかに記載の高強度ポリエチレン繊維の製造方法。
8.前記高強度ポリエチレン繊維の平均強度が20cN/dTex以上であることを特徴とする前記1〜7のいずれかに記載の高強度ポリエチレン繊維の製造方法。
9.前記高強度ポリエチレン繊維を構成するモノフィラメントの破断伸度が2.5%以上6.0%以下であることを特徴とする前記7または8に記載の高強度ポリエチレン繊維。
10.前記高強度ポリエチレン繊維を構成するモノフィラメントの結節強度の保持率が40%以上であることを特徴とする前記7〜9いずれかに記載の高強度ポリエチレン繊維の製造方法。」
1. Spinning process in which high-molecular-weight polyethylene having an intrinsic viscosity of 5 or more is dissolved using a volatile organic solvent, the solution discharged from the spinneret is cooled, and the resulting undrawn yarn is heated to remove the solvent. A method for producing a high-strength polyethylene fiber comprising a stretching step of stretching while
In the spinning step, a high-strength polyethylene fiber having a monoclinic-derived crystal size of 8 nm or less is produced using the cooling means (1) below.
(1) Discharge using a cooling medium at a cooling rate of 1000 ° C./s or more and so that the difference in speed between the cooling medium and the gel yarn is 30 m / min or less as a cumulative speed difference defined by the following formula. Cooling the gel yarn uniformly Cumulative speed difference = ∫ (Thread speed-Cooling medium speed in the thread take-up direction)
2. The high-strength polyethylene fiber according to the above 1, wherein the cooling medium of (1) is used to cover the gas medium space that travels until the discharged gel yarn discharged from the spinneret contacts the cooling medium. Production method.
3. Using the cooling means of (1) , (a) a method in which a funnel is attached to the center of a cylindrical bath and the liquid and the gel yarn are drawn simultaneously, or (b) the gel yarn is placed along the falling liquid like a waterfall. The method for producing a high-strength polyethylene fiber as described in 1 above, wherein any one of the methods for simultaneously drawing is used.
4). 3. The method for producing high-strength polyethylene fiber as described in 2 above, wherein the member is made of a material having a heat insulating structure.
5). 5. The method for producing high-strength polyethylene fibers according to any one of 1 to 4, wherein the cooling medium is a liquid and the liquid level fluctuation is 1 mm or less.
6). 2. The method for producing a high-strength polyethylene fiber as described in 1 above, wherein the following (2) is further used as a cooling means .
(2) In the spinning process, within the range of plus or minus 10 ℃ relative to the nozzle temperature.
Controlled inert gas within 1 m / s independently for each of the discharge solutions
Supply at a speed to cool the yarn uniformly.
7). 7. The method for producing high-strength polyethylene fiber according to any one of 1 to 6, wherein the high-strength polyethylene fiber is a multifilament.
8). 8. The method for producing high-strength polyethylene fibers according to any one of 1 to 7, wherein the high-strength polyethylene fibers have an average strength of 20 cN / dTex or more.
9. 9. The high-strength polyethylene fiber as described in 7 or 8 above, wherein the monofilament constituting the high-strength polyethylene fiber has a breaking elongation of 2.5% to 6.0%.
10. 10. The method for producing high-strength polyethylene fiber according to any one of 7 to 9, wherein the knot strength retention of the monofilament constituting the high-strength polyethylene fiber is 40% or more. "

従来のゲル紡糸法では、十分低いレベルに押さえられていなかった繊維の内部に存在する欠陥を限りなく少なくかつマルチフィラメントを構成するフィラメントの強度のバラツキの小さい均一な高強度ポリエチレン繊維を提供することを可能とした。   To provide a uniform high-strength polyethylene fiber with a minimum of defects existing inside the fiber that has not been suppressed to a sufficiently low level in the conventional gel spinning method and a small variation in the strength of the filaments constituting the multifilament. Made possible.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係る繊維を得る手法に関しては、新規な手法が必要であり、例えば以下のような方法が推奨されるが、それに限定されるものでは無い。すなわち本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の極限粘度[η]は5以上であることが必要であり、好ましくは8以上、さらに好ましくは10以上であることが必要である。極限粘度が5未満であると、所望とする強度20cN/dtex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35以下であることが望ましく、より好ましくは30以下、さらに好ましくは25以下である。極限粘度が高過ぎると、加工性が低下して繊維化が困難になる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
Regarding the method for obtaining the fiber according to the present invention, a new method is required. For example, the following method is recommended, but the method is not limited thereto. That is, in the production of this fiber, the intrinsic viscosity [η] of the high molecular weight polyethylene used as the raw material needs to be 5 or more, preferably 8 or more, more preferably 10 or more. . When the intrinsic viscosity is less than 5, a high-strength fiber having a desired strength exceeding 20 cN / dtex may not be obtained. On the other hand, the intrinsic viscosity [η] of polyethylene is desirably 35 or less, more preferably 30 or less, and further preferably 25 or less. If the intrinsic viscosity is too high, processability is lowered and fiberization becomes difficult.

本発明における超高分子量ポリエチレンとは、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短鎖あるいは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。しかしながらエチレン以外の含有量が増えすぎると却って延伸の阻害要因となるため、高強度・高弾性率繊維を得るという観点からはα−オレフィン等の他のモノマーは、モノマー単位で0.2mol%以下、好ましくは0.1mol%以下であることが望ましい。もちろんエチレン単独のホモポリマーであっても良い。   The ultra high molecular weight polyethylene in the present invention is characterized in that the repeating unit is substantially ethylene, and a small amount of other monomers such as α-olefin, acrylic acid and its derivatives, methacrylic acid and its derivatives, vinylsilane and its It may be a copolymer with a derivative or the like, or may be a copolymer with these copolymers, a copolymer with an ethylene homopolymer, or a homopolymer such as another α-olefin. . In particular, the use of α-olefins such as propylene and butene-1 and a copolymer to add some short-chain or long-chain branching provides stability in spinning, especially in spinning and drawing, in producing this fiber. This is more preferable. However, if the content other than ethylene is excessively increased, it becomes an obstructive factor for stretching. Therefore, from the viewpoint of obtaining a high-strength and high-modulus fiber, other monomers such as α-olefin are 0.2 mol% or less in monomer units. Preferably, the content is 0.1 mol% or less. Of course, it may be a homopolymer of ethylene alone.

本発明の推奨する製造方法においては、このような高分子量のポリエチレンをデカリン・テトラリン等の揮発性の有機溶剤を用いて溶解することが好ましい。常温固体または非揮発性の溶剤では、紡糸での生産性が非常に悪くなる。この理由は、揮発溶媒を用いることで、紡糸の初段階において紡糸口金からの吐出後のゲル糸表面に存在する溶媒が若干蒸発する。この時の溶媒の蒸発に伴う蒸発潜熱による冷却効果により製糸状態が安定するものと推定している。溶解する際の濃度は30wt%以下が好ましく、より好ましくは20wt%以下である。原料超高分子量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。さらに紡糸の段階において紡糸口金温度をポリエチレンの融点から30度以上、用いた溶媒の沸点以下にする事が好ましい。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、素早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。   In the production method recommended by the present invention, it is preferable to dissolve such a high molecular weight polyethylene using a volatile organic solvent such as decalin or tetralin. With a room-temperature solid or non-volatile solvent, the spinning productivity is very poor. The reason for this is that by using a volatile solvent, the solvent present on the surface of the gel yarn after being discharged from the spinneret slightly evaporates in the initial stage of spinning. It is estimated that the spinning state is stabilized by the cooling effect due to the latent heat of evaporation accompanying the evaporation of the solvent at this time. The concentration at the time of dissolution is preferably 30 wt% or less, more preferably 20 wt% or less. There is a need to select an optimum concentration according to the intrinsic viscosity [η] of the raw ultrahigh molecular weight polyethylene. Further, in the spinning stage, the spinneret temperature is preferably 30 ° C. or more from the melting point of polyethylene and below the boiling point of the solvent used. In the temperature range near the melting point of polyethylene, the viscosity of the polymer is too high and cannot be taken up at a rapid rate. Further, a temperature higher than the boiling point of the solvent to be used is not preferable because the solvent boils immediately after leaving the spinneret, and yarn breakage frequently occurs immediately below the spinneret.

用いられる該混合ドープは、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。   The mixed dope used can be prepared by various methods, for example, by suspending solid polyethylene in a solvent and then stirring at a high temperature, or by using a twin screw extruder equipped with a mixing and conveying unit. It can be manufactured by using.

本発明の方法において該混合ドープを複数のオリフィスが配列してなる紡糸口金を通してドープフィラメントとする。ドープフィラメントへの変換の際の温度は、溶解点以上で選択しなければならない。この溶解点は、もちろん選択した溶媒、濃度、及びポリエチレンのwt%に依存しており、少なくとも140℃以上、好ましくは少なくとも150℃以上であることが望ましい。もちろん、この温度は該ポリエチレンの分解温度以下にて選択する。   In the method of the present invention, the mixed dope is formed into a dope filament through a spinneret in which a plurality of orifices are arranged. The temperature during conversion to the dope filament must be selected above the melting point. This melting point will of course depend on the solvent chosen, the concentration and the wt% of the polyethylene, and is preferably at least 140 ° C. or higher, preferably at least 150 ° C. or higher. Of course, this temperature is selected below the decomposition temperature of the polyethylene.

本発明の均一な繊維を製造する方法において重要な因子について記載する。1つ目の因子は、ノズル下でオリフィスから吐出された吐出溶液に各々に対して独立に、予め整流された高温の不活性ガスを供給することである。この時、供給するの不活性ガスの速度は、1m/s以内が好ましい。1m/s以上となると溶媒蒸発速度が速くなり、糸断面方向に不均一な構造ができる。さらには、繊維が破断してしまう可能性がある。
また、該ドープフィラメントの単糸各々を冷却する該気体の速度差の最大値は少なくとも0.5m/秒以下、好ましくは少なくとも0.3m/秒であることが望ましい。0.5m/秒以上になると単糸間の溶媒蒸発速度斑が大きくなるため各ドープフィラメント間の構造の不均一が顕著になる可能性がある。
Factors important in the method for producing uniform fibers of the present invention will be described. The first factor is to supply a pre-rectified high-temperature inert gas independently to each of the discharge solutions discharged from the orifices under the nozzle. At this time, the speed of the inert gas supplied is preferably within 1 m / s. When it is 1 m / s or more, the solvent evaporation rate is increased, and a non-uniform structure can be formed in the yarn cross-sectional direction. Furthermore, the fiber may break.
Further, it is desirable that the maximum value of the velocity difference of the gas for cooling each single filament of the dope filament is at least 0.5 m / second or less, preferably at least 0.3 m / second. If it is 0.5 m / second or more, the solvent evaporation rate unevenness between the single yarns becomes large, so that the structure non-uniformity between the dope filaments may become remarkable.

本発明の方法において上記の不活性ガスの温度は、ノズルの温度に対してプラスマイナス15度以内、好ましくはプラスマイナス10度以内、さらに好ましくはプラスマイナス5度以内の範囲である。温度差が大きい場合、単糸断面方向の温度勾配が大きくなり、単糸断面方向に不均一な構造ができる可能性がある。
また、各々の吐出糸状に対して独立に不活性ガスを供給する事により各々の糸状の冷却状態が均一となり、均一な構造を持つ未延伸糸が得られる。この均一な構造を持つ未延伸糸を均一に延伸することにより、所望の均一な高強度ポリエチレン繊維を得ることが可能となる。
In the method of the present invention, the temperature of the inert gas is within a range of plus or minus 15 degrees, preferably within plus or minus 10 degrees, more preferably within plus or minus 5 degrees with respect to the nozzle temperature. When the temperature difference is large, the temperature gradient in the single yarn cross-sectional direction becomes large, and there is a possibility that a non-uniform structure can be formed in the single yarn cross-sectional direction.
Further, by supplying an inert gas independently to each discharge yarn shape, the cooling state of each yarn shape becomes uniform, and an undrawn yarn having a uniform structure is obtained. By uniformly stretching the unstretched yarn having this uniform structure, it is possible to obtain a desired uniform high-strength polyethylene fiber.

2つ目の因子は、紡糸口金から吐出した吐出ゲル糸状を急激かつ均一に冷却すること及び冷却媒体とゲル糸状の速度差である。その冷却速度は、1000度/s以上が好ましい、さらに好ましくは3000度/s以上である。また、速度差に関しては、速度差の積分値(口金から吐出後の時間で積分)、即ち累積速度差が30m/min以下であることが好ましい。さらに好ましくは、15m/min以下である。以上より、均一性に優れる未延伸糸を得ることが可能となる。ここで、累積速度差は次のように計算することが出来る。
累積速度差=∫(糸状の速度−糸状引き取り方向の冷却媒体の速度)
The second factor is the rapid and uniform cooling of the discharged gel yarn discharged from the spinneret and the speed difference between the cooling medium and the gel yarn. The cooling rate is preferably 1000 degrees / s or more, more preferably 3000 degrees / s or more. Regarding the speed difference, it is preferable that the integrated value of the speed difference (integrated with the time after discharge from the die), that is, the cumulative speed difference is 30 m / min or less. More preferably, it is 15 m / min or less. As described above, an undrawn yarn having excellent uniformity can be obtained. Here, the accumulated speed difference can be calculated as follows.
Cumulative speed difference = ∫ (thread speed-speed of cooling medium in the thread take-up direction)

このように、急激にかつ均一に冷却することにより繊維断面方向が均一な未延伸糸を製造することが可能となる。吐出糸状の冷却速度が遅くなると繊維の内部構造に不均一な状態が発生する。また、多フィラメントの場合、各フィラメントの冷却状態が異なるとフィラメント間での不均一性が増加する。また、引き取り糸状と冷却媒体の速度差が大きいと、引き取り糸状と冷却媒体の間で摩擦力が働く事により十分な紡糸速度で引き取ることが困難となる。
このような冷却速度を得るためには、冷却媒体として熱伝達係数の大きい液体を用いることが推奨される。なかでも、使用する溶媒と非相溶である液体が好ましい。例えば、簡便さから水が推奨される。
Thus, it becomes possible to manufacture an undrawn yarn with a uniform fiber cross-sectional direction by rapidly and uniformly cooling. When the cooling rate of the discharge thread is slow, a non-uniform state occurs in the internal structure of the fiber. In the case of multifilaments, non-uniformity among the filaments increases when the cooling state of each filament is different. Further, if the speed difference between the take-off yarn shape and the cooling medium is large, it becomes difficult to take up at a sufficient spinning speed due to the frictional force acting between the take-up yarn shape and the cooling medium.
In order to obtain such a cooling rate, it is recommended to use a liquid having a large heat transfer coefficient as a cooling medium. Among these, a liquid that is incompatible with the solvent to be used is preferable. For example, water is recommended for simplicity.

また、累積速度差を小さくする為には、以下のような手法が考えられるが、本発明はそれに限定されるものではない。例えば、円筒状バスの中心に漏斗を取り付け、液体とゲル糸を同時に引き取ったり、滝の様に落下している液体にゲル糸を沿わして同時に引き取ったりする方法が推奨される。このような方法を用いることで、静止している液体を用いてゲル糸を冷却した場合と比較し、累積速度差を小さくすることが可能となる。   In order to reduce the accumulated speed difference, the following method can be considered, but the present invention is not limited thereto. For example, a method in which a funnel is attached to the center of a cylindrical bath and the liquid and the gel yarn are drawn simultaneously, or the gel yarn is taken along the falling liquid like a waterfall at the same time is recommended. By using such a method, it is possible to reduce the cumulative speed difference as compared with the case where the gel yarn is cooled using a stationary liquid.

3つ目の因子は、紡糸口金から吐出した吐出ゲル糸状が冷却媒体と接触するまでに走行する気体媒質空間を部材で覆うことである。該気体媒質空間を外部空間から遮蔽しない場合、外部空間の温度や風速の変動により、該気体媒質空間において、該吐出ゲル糸状の冷却速度や該吐出ゲル糸状からの溶媒蒸発速度がモノフィラメント毎に変動し、モノフィラメント間の構造が不均一になる。さらには、モノフィラメントが破断してしまう可能性がある。部材の材質として断熱構造を有していることが推奨される。該吐出ゲル糸状の様子を視認できる様に、例えば耐熱ガラスが推奨される。該吐出ゲル糸状の様子を視認する必要がない場合は、実質的に真空な部分を介した二重構造を有する金属製の部材を用いてもよい。   The third factor is that the gas medium space that travels until the discharged gel yarn discharged from the spinneret comes into contact with the cooling medium is covered with a member. When the gas medium space is not shielded from the external space, the discharge gel filament cooling rate and the solvent evaporation rate from the discharge gel filament fluctuate for each monofilament in the gas medium space due to fluctuations in the temperature and wind speed of the external space. However, the structure between the monofilaments becomes non-uniform. Furthermore, the monofilament may break. It is recommended that the member has a heat insulating structure. For example, heat-resistant glass is recommended so that the state of the discharged gel yarn can be visually recognized. When it is not necessary to visually recognize the state of the discharged gel yarn, a metal member having a double structure through a substantially vacuum part may be used.

冷却媒体として液体を用いる場合、液面変動を1mm以下にする必要がある。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該気体媒質空間の通過時間の変動が顕著になり、モノフィラメントの構造不均一が長手方向、及びフィラメント間で顕著になる。特に液面変動が酷い場合、該気体媒質空間においてモノフィラメントが破断する。   When a liquid is used as the cooling medium, the liquid level fluctuation must be 1 mm or less. When the liquid level fluctuation exceeds 1 mm, the fluctuation of the passage time of the gas medium space between the longitudinal direction of the monofilaments and between the monofilaments becomes remarkable, and the nonuniform structure of the monofilament becomes remarkable in the longitudinal direction and between the filaments. In particular, when the liquid level fluctuation is severe, the monofilament breaks in the gas medium space.

冷却媒体として溶媒と非相溶で、且つ、溶媒よりも比重が大きい液体を用いる場合、該気体媒質中を通過する間に該吐出ゲル糸状から揮発した溶媒が液化し、経時的に冷却媒体上層に累積する。該累積溶媒を該ゲル糸状が冷却媒体に突入する部位より連続的に除去する必要がある。該累積溶媒を除去しない場合、該ゲル糸状突入部位に累積する溶媒層の厚みが経時的に増加し、該ゲル糸状同士の融着が生じる。該ゲル糸状同士の融着が酷い場合、糸物性が著しく低下する。   When a liquid that is incompatible with the solvent and has a higher specific gravity than the solvent is used as the cooling medium, the solvent volatilized from the discharged gel filaments liquefies while passing through the gas medium, and the upper layer of the cooling medium over time To accumulate. It is necessary to continuously remove the accumulated solvent from the portion where the gel filament enters the cooling medium. When the accumulated solvent is not removed, the thickness of the solvent layer accumulated at the gel thread entry increases with time, and the gel threads are fused. When the gel yarns are severely fused, the yarn physical properties are remarkably lowered.

得られた未延伸糸をさらに加熱し、溶媒を除去しながら数倍に延伸、場合によっては多段延伸することにより前述の内部構造の均一性に優れた高強度ポリエチレン繊維を製造することが可能となる。この時、延伸時の繊維の変形速度が重要なパラメータとして上げられる。繊維の変形速度があまりにも速いと十分な延伸倍率到達する前に繊維の破断が生じてしまい好ましくない。また、繊維の変形速度があまりにも遅いと、延伸中に分子鎖緩和
してしまい延伸により繊維は細くなるものの高い物性の繊維が得られず好ましくない。好ましくは、変形速度で0.005s-1以上0.5s-1以下が好ましい。さらに好ましくは、0.01s-1以上0.1s-1以下である。変形速度は、繊維の延伸倍率、延伸速度及びオーブンの加熱区間長さより計算可能である。つまり、変形速度(s-1)=(1―1/延伸倍率)延伸速度/加熱区間の長さである。また、所望の強度の繊維を得るためには、繊維の延伸倍率は10倍以上、好ましくは12倍以上、さらに好ましくは15倍以上が推奨される。
The obtained unstretched yarn is further heated and stretched several times while removing the solvent, and in some cases, it is possible to produce a high-strength polyethylene fiber excellent in the uniformity of the internal structure described above. Become. At this time, the deformation speed of the fiber at the time of drawing is raised as an important parameter. If the deformation rate of the fiber is too high, the fiber breaks before reaching a sufficient draw ratio, which is not preferable. On the other hand, if the deformation rate of the fiber is too slow, the molecular chain is relaxed during stretching, and the fiber becomes thin by stretching, but a fiber having high physical properties cannot be obtained. Preferably, preferably 0.005 s -1 or 0.5 s -1 or less at a deformation rate. More preferably, at 0.01s -1 or 0.1s -1 or less. The deformation rate can be calculated from the draw ratio of the fiber, the draw rate, and the heating section length of the oven. That is, deformation rate (s −1 ) = (1-1 / stretching ratio) stretching speed / length of heating section. In order to obtain a fiber having a desired strength, it is recommended that the draw ratio of the fiber is 10 times or more, preferably 12 times or more, and more preferably 15 times or more.

モノクリニック由来の結晶サイズは、8nm以下であることが望ましく、さらに望ましくは7nm以下である。結晶サイズが、8nmより大きい場合、繊維を変形させたとき、モノクリニック由来の微結晶とオルソロンビック由来の微結晶の間で応力集中が生じ、破壊の起点となる可能性がある。   The crystal size derived from the monoclinic is desirably 8 nm or less, and more desirably 7 nm or less. When the crystal size is larger than 8 nm, when the fiber is deformed, stress concentration occurs between the monoclinic-derived microcrystals and the orthorhombic-derived microcrystals, which may be a starting point of fracture.

本発明における高強度ポリエチレン繊維のオルソロンビック結晶(200)と(020)回折面由来の結晶サイズの比が0.85以上1.15以下であることが望ましく、さらに望ましくは0.9以上1.1以下である。 ここで、オルソロンビック結晶(200)と(020)回折面由来の結晶サイズの比とは、(200)面に垂直方向の長さに相当する結晶サイズと、(020)面に垂直方向の長さに相当する結晶サイズの非を意味する。
結晶サイズ比が0.85未満の場合、もしくは1.15より大きい場合、結晶の形を考えたとき、1つの軸方向に選択的に成長した形態となるため、繊維を変形させたときに、周りに存在する微結晶同士で衝突が生じ、応力集中や構造破壊につながることが考えられる。
In the present invention, the ratio of the crystal size derived from the ortholonevic crystal (200) and the (020) diffraction plane of the high-strength polyethylene fiber is preferably 0.85 or more and 1.15 or less, more preferably 0.9 or more and 1. 1 or less. Here, the ratio of the crystal size derived from the orthorhombic crystal (200) and the (020) diffraction plane is the crystal size corresponding to the length in the direction perpendicular to the (200) plane and the length in the direction perpendicular to the (020) plane. This means that the crystal size is equivalent.
When the crystal size ratio is less than 0.85 or greater than 1.15, when considering the shape of the crystal, it becomes a form selectively grown in one axial direction, so when the fiber is deformed, It is considered that collisions occur between the microcrystals existing around, leading to stress concentration and structural destruction.

本発明における高強度ポリエチレン繊維の応力ラマンシフトファクターは−4.5cm-1/(cN/dTex)以上であることが望ましい、さらに望ましくは−4.0cm-1/(cN/dTex)以上である。応力ラマンシフトファクターが−4.5cm-1/(cN/dTex)未満の場合、応力集中に起因する応力分布の存在が示唆される。 The stress Raman shift factor of the high-strength polyethylene fiber in the present invention is preferably −4.5 cm −1 / (cN / dTex) or more, more preferably −4.0 cm −1 / (cN / dTex) or more. . When the stress Raman shift factor is less than −4.5 cm −1 / (cN / dTex), the existence of a stress distribution due to stress concentration is suggested.

本発明における高強度ポリエチレン繊維の平均強度は20cN/dTex以上であることが望ましく、さらに望ましくは22cN/dTex以上であり、特に望ましくは24cN/dTex以上である。平均強度は20cN/dTex未満の場合、応用製品を作成したとき、製品としての強度が不足する可能性がある。   The average strength of the high-strength polyethylene fiber in the present invention is preferably 20 cN / dTex or more, more preferably 22 cN / dTex or more, and particularly preferably 24 cN / dTex or more. When the average strength is less than 20 cN / dTex, when an application product is created, the strength as the product may be insufficient.

本発明における高強度ポリエチレン繊維を構成するモノフィラメントの結節強度の保持率は40%以上であることが望ましく、さらに望ましくは43%であり、特に望ましくは45%以上である。結節強度の保持率が40%未満の場合、応用製品を作成するときに、工程通過中に糸がダメージを受ける可能性がある。   In the present invention, the knot strength retention of the monofilament constituting the high-strength polyethylene fiber is desirably 40% or more, more desirably 43%, and particularly desirably 45% or more. When the retention rate of knot strength is less than 40%, the yarn may be damaged during the process when an application product is produced.

本発明における高強度ポリエチレン繊維を構成するモノフィラメントの単糸強度のばらつきを示すCVは25%以下であることが望ましく、さらに望ましくは23%以下である、特に望ましくは21%以下である。単糸強度のばらつきを示すCVが25%より大きい場合、応用製品を作成したときに、製品としての強度のばらつきが生じる場合があり望ましくない。   The CV showing the variation in the single yarn strength of the monofilaments constituting the high-strength polyethylene fiber in the present invention is preferably 25% or less, more preferably 23% or less, and particularly preferably 21% or less. When the CV indicating the variation in the single yarn strength is greater than 25%, when the application product is produced, the variation in strength as the product may occur, which is not desirable.

本発明における高強度ポリエチレン繊維を構成するモノフィラメントの破断伸度は2.5%以上6.0%以下であることが望ましい、さらに望ましくは3.0%以上5.5%以下であり、特に望ましくは3.5%以上5.0%以下である。破断伸度が2.5%未満の場合、製造時の工程通過中に繊維の単糸が切れることによる操業性の低下を招くためあり望ましくない。破断伸度が6.0%を超える場合、製品として使用したときに永久変形の影響が無視できなくなるため望ましくない。   The breaking elongation of the monofilament constituting the high-strength polyethylene fiber in the present invention is preferably 2.5% or more and 6.0% or less, more preferably 3.0% or more and 5.5% or less, and particularly preferably. Is 3.5% or more and 5.0% or less. When the elongation at break is less than 2.5%, it is not desirable because it leads to a decrease in operability due to breakage of the single yarn of the fiber during the manufacturing process. When the elongation at break exceeds 6.0%, the effect of permanent deformation cannot be ignored when used as a product, which is not desirable.

本発明における高強度ポリエチレン繊維を構成するモノフィラメントの単糸繊度は、10dTex以下であることが望ましく、さらに望ましくは8dTex以下であり、特に望ましくは6dTex以下である。単糸繊度が10dTex以上であると、繊維製造過程において所望の力学物性まで製品性能を高めることが困難になる場合がある。単糸繊度は、小さいことが望ましいが、細すぎると毛羽が立ち易くなるため0.1dTex以上が望ましい。   The monofilament fineness of the monofilament constituting the high-strength polyethylene fiber in the present invention is desirably 10 dTex or less, more desirably 8 dTex or less, and particularly desirably 6 dTex or less. If the single yarn fineness is 10 dTex or more, it may be difficult to improve the product performance to the desired mechanical properties in the fiber production process. The single yarn fineness is desirably small, but if it is too thin, fluff is liable to stand, and it is desirably 0.1 dTex or more.

本発明における高強度ポリエチレン繊維の融点は、145℃以上であることが望ましく、さらに望ましくは148℃以上である。繊維の融点が、145℃以上であると、加温を必要とする工程において、より高い温度に繊維が耐えることが出来るため、処理の省力化の観点から望ましい。   The melting point of the high-strength polyethylene fiber in the present invention is preferably 145 ° C. or higher, more preferably 148 ° C. or higher. When the melting point of the fiber is 145 ° C. or higher, the fiber can withstand higher temperatures in a process that requires heating, which is desirable from the viewpoint of labor saving in processing.

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。   Hereinafter, measurement methods and measurement conditions relating to characteristic values in the present invention will be described.

(マルチフィラメントの強度・伸度・弾性率)
本発明における強度,弾性率は、オリエンティック社製「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−応力曲線を雰囲気温度20℃、相対湿度65%条件下で測定し、破断点での応力と伸びから強度(cN/dTex)、伸度(%)、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。
(Strength / elongation / elastic modulus of multifilament)
For the strength and elastic modulus in the present invention, “Tensilon” manufactured by Orientic Co., Ltd. was used, and the strain-stress curve was set at an ambient temperature of 20 ° C. and relative humidity under the conditions of a sample length of 200 mm (length between chucks) and an elongation rate of 100% / min Measured under 65% condition, and calculate the elastic modulus (cN / dTex) from the tangent that gives the maximum gradient near the origin of the curve, strength (cN / dTex), elongation (%) from the stress and elongation at the breaking point. Asked. In addition, each value used the average value of 10 times of measured values.

(単繊維の強度)
フィラメント(単繊維)の強度、弾性率は、測定対象の1本のマルチフィラメントから無作為に10本の単糸(フィラメント)を抜き取りサンプルとした。フィラメントの構成本数が、10本に満たない場合は、すべての単糸(フィラメント)を測定対象とした。
測定は、単繊維約2mを各々取り出し、該繊維1mを使用し重さを測定し10000mに換算して繊度(dTex)とした。この単糸繊維1mの長さの測定時、単糸繊度の約1/10の荷重を掛けて定長のサンプルを作成した。残りの部分を使用して、繊維の強度と同じ方法で強度を測定した。CVは以下の計算式で計算される。
CV=単糸強度の標準偏差/単糸強度の平均値×100
(Strength of single fiber)
As for the strength and elastic modulus of the filament (single fiber), ten single yarns (filaments) were randomly extracted from one multifilament to be measured. When the number of filaments was less than 10, all single yarns (filaments) were measured.
In the measurement, about 2 m of each single fiber was taken out, 1 m of the fiber was used, the weight was measured, and the fineness (dTex) was converted into 10,000 m. When measuring the length of this single yarn fiber 1 m, a constant length sample was prepared by applying a load of about 1/10 of the single yarn fineness. The remaining part was used to measure the strength in the same way as the strength of the fiber. CV is calculated by the following formula.
CV = standard deviation of single yarn strength / average value of single yarn strength × 100

(単繊維の結節強度保持率)
フィラメント(単繊維)の強度、弾性率は、測定対象の1本のマルチフィラメントから無作為に10本の単糸(フィラメント)を抜き取りサンプルとした。フィラメントの構成本数が、10本に満たない場合は、すべての単糸(フィラメント)を測定対象とした。
測定は、単繊維約2mを各々取り出し、該繊維1mを使用し重さを測定し10000mに換算して繊度(dTex)とした。この単糸繊維1mの長さの測定時、単糸繊度の約1/10の荷重を掛けて定長のサンプルを作成した。さらに該繊維の残りの部分を使用して、単繊維の真ん中に結び目を作成した後、繊維の強度と同じ方法で引っ張り試験を実施した。この時、結び目の作り方は、JIS L1013に記載されている図3に準じて行った。尚結び目の方向は常に同じとし、図3のbとした。
結節強度保持率=単糸結節強度の平均値/単糸強度の平均値×100
(Nodule strength retention rate of single fiber)
As for the strength and elastic modulus of the filament (single fiber), ten single yarns (filaments) were randomly extracted from one multifilament to be measured. When the number of filaments was less than 10, all single yarns (filaments) were measured.
In the measurement, about 2 m of each single fiber was taken out, 1 m of the fiber was used, the weight was measured, and the fineness (dTex) was converted into 10,000 m. When measuring the length of this single yarn fiber 1 m, a constant length sample was prepared by applying a load of about 1/10 of the single yarn fineness. Further, the remaining part of the fiber was used to make a knot in the middle of a single fiber, and then a tensile test was performed in the same manner as the strength of the fiber. At this time, how to make a knot was performed according to FIG. 3 described in JIS L1013. The direction of the knot is always the same, and is b in FIG.
Knot strength retention = average value of single yarn knot strength / average value of single yarn strength × 100

(極限粘度)
135度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、その粘度の濃度にたい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、サンプルを約5mm長の長さにサンプルを分割または切断し、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度で4時間攪拌溶解して測定溶液を調整した。
(Intrinsic viscosity)
The specific viscosity of various dilute solutions is measured with an Ubbelohde capillary viscosity tube at 135 degrees decalin, and the intrinsic viscosity is calculated from the extrapolation point to the origin of the straight line obtained by the least square approximation of the plot for the viscosity concentration. Were determined. When measuring, divide or cut the sample into approximately 5 mm lengths, add 1 wt% antioxidant (trade name “Yoshinox BHT” manufactured by Yoshitomi Pharmaceutical) to the polymer, and stir at 135 ° C. for 4 hours. The measurement solution was prepared by dissolution.

(示差走査熱量計測定)
示差走査熱量計測定はパーキンエルマー社製「DSC7型」を用いた、予め5mm以下に裁断したサンプルをアルミパンに約5mg充填封入し、同様の空のアルミパンをリファレンスにして10度/分の昇温速度で室温から200度まで上昇させ、その吸熱ピークを
求めた。得られた曲線の最も低温側に現れる融解ピークのピークトップの温度を融点とした。
(Differential scanning calorimeter measurement)
Differential scanning calorimetry was measured using a DSC7 model manufactured by PerkinElmer, Inc. and filled with about 5 mg of a sample cut in advance to 5 mm or less in an aluminum pan, and the same empty aluminum pan was used as a reference at 10 ° / min. The temperature was increased from room temperature to 200 degrees at a rate of temperature increase, and the endothermic peak was determined. The temperature at the peak top of the melting peak appearing on the lowest temperature side of the obtained curve was taken as the melting point.

(ラマン散乱測定)
ラマン散乱スペクトルは、下記の方法で測定を行った。ラマン測定装置(分光器)はレニショー社のシステム1000を用いて測定した。光源はヘリウムーネオンレーザー(波長633nm)を用い、偏光方向に繊維軸が平行になるように繊維を設置して測定した。ヤーンから単繊維(モノフィラメント)を分繊し、矩形(縦50mm横10mm)の穴が空いたボール紙の穴の中心線上に、長軸が繊維軸と一致するように貼り、両端をエポキシ系接着剤(アラルダイト)で止めて2日間以上放置した。その後マイクロメーターで長さが調節できる治具に該繊維を取り付け、単繊維を保持するボール紙を注意深く切り取った後所定の荷重を繊維に印加し、該ラマン散乱装置の顕微鏡ステージにのせ、ラマンスペクトルを測定した。このとき、繊維に働く応力と歪を同時に測定した。ラマンの測定はStatic Modeにて測定範囲850cm-1から1350cm-1について1ピクセルあたりの分解能を1cm-1以下にしてデータを収集した。解析に用いたピークはC−C骨格結合の対称伸縮モードに帰属される1128cm-1のバンドを採用した。バンド重心位置と線幅(バンド重心を中心としたプロファイルの標準偏差、2次モーメントの平方根)を正確に求めるために、該プロファイルを2つのガウス関数の合成として近似することで、うまくカーブフィットできることが分かった。歪みをかけると2つのガウス関数のピーク位置が一致せずそれらの距離が遠ざかることが判明した。この様なとき本発明に於いてはバンド位置をピークプロファイルの頂点とは考えず、2つのガウスピークの重心位置でもってバンドピーク位置と定義した。定義を式1(重心位置,<x>)にしめす。バンド重心位置< x >と繊維にかかる応力をプロットしたグラフを作成する。得られたプロットの最小二乗法を用いた原点を通る近似曲線の勾配を応力ラマンシフトファクターと定義した。
(Raman scattering measurement)
The Raman scattering spectrum was measured by the following method. The Raman measuring device (spectrometer) was measured using a Renishaw system 1000. The light source was a helium-neon laser (wavelength 633 nm), and the measurement was performed with the fibers placed so that the fiber axis was parallel to the polarization direction. Single fiber (monofilament) is split from yarn and pasted on the center line of a hole in a cardboard with a rectangular hole (50 mm in length and 10 mm in width) so that the long axis coincides with the fiber axis, and both ends are bonded with epoxy Stopped with an agent (Araldite) and left for more than 2 days. The fiber is then attached to a jig whose length can be adjusted with a micrometer, the cardboard holding the single fiber is carefully cut out, a predetermined load is applied to the fiber, and it is placed on the microscope stage of the Raman scattering device. Was measured. At this time, the stress and strain acting on the fiber were measured simultaneously. Measurement of Raman data was collected by the resolution per one pixel for the 1350 cm -1 from the measurement range 850 cm -1 in Static Mode to 1 cm -1 or less. As the peak used for the analysis, a band of 1128 cm −1 belonging to the symmetrical stretching mode of the C—C skeleton bond was adopted. In order to accurately determine the band centroid position and line width (standard deviation of the profile around the band centroid, square root of the second moment), the curve can be fit well by approximating the profile as a composite of two Gaussian functions. I understood. It was found that when the distortion was applied, the peak positions of the two Gaussian functions did not match and the distance between them increased. In such a case, in the present invention, the band position is not considered as the apex of the peak profile, but is defined as the band peak position by the centroid position of the two Gaussian peaks. The definition is shown in Equation 1 (center of gravity, <x>). A graph is created by plotting the band centroid position <x> and the stress applied to the fiber. The slope of the approximate curve passing through the origin using the least square method of the obtained plot was defined as the stress Raman shift factor.

< x > = ∫x f(x) dx / ∫f(x) dx
f(x) = f1(x−a) + f2(x−b)
ここで fi はガウス関数を表す。
<X> = ∫x f (x) dx / ∫f (x) dx
f (x) = f1 (x−a) + f2 (x−b)
Here, fi represents a Gaussian function.

[結晶サイズ及び配向の評価方法]
結晶サイズおよび配向評価はX線回折法を用いて測定した。X線ソースとしては大型放射光施設SPring8をX線源とし、BL24XUハッチを使用した。使用するX線のエネルギーは10keV(λ=1.2398Å)である。アンジュレーターを通して取り出したX線はモノクロメーター(シリコン結晶の(111)面)を通して単色化したのち、位相ゾーンプレートを用いてサンプル位置で収束するようにセットした。焦点の大きさは、縦横とも径が3μm以下になるように調整する。サンプル繊維はXYZステージに繊維軸が水平になるようにのせる。別に取り付けたトムソン散乱検出器を用いて検出しながらステージを微動せしめトムソン散乱強度を測定し、強度が最大になった点を繊維の中心と判定した。X線強度は非常に強いため、サンプルの露光時間が長すぎるとサンプルにダメージが入る。そこでX線回折測定時の露光時間は2分以内とした。この測定条件にて、繊維のスキン部から中心部にかけて実質的に等間隔な5点以上の部位にビームを当て、それぞれの場所についてのX線回折図形を測定した。X線回折図形はフジ製イメージングプレートを用いて記録した。データの読み出しはフジ製ミクロルミノグラフィーを用いて実施した。記録された画像データはパソコンに転送して、赤道方向および方位角方向のデータを切り出した後線幅を評価した。赤道方向の回折プロファイルの半値幅βから結晶サイズ(ACS)は次式に示すシェラーの式[式1]を用いて算出した。尚、回折ピークの同定はBunnら(Trans Faraday Soc., 35, 482 (1939)) に従った。結晶サイズとしては、5点
以上について測定・評価して得た平均値を採用した。CVは下記の式を用いて算出した。
CV=結晶サイズの標準偏差/結晶サイズの平均値×100
[Evaluation method of crystal size and orientation]
Crystal size and orientation evaluation were measured using an X-ray diffraction method. As an X-ray source, a large synchrotron radiation facility SPring8 was used as an X-ray source, and a BL24XU hatch was used. The energy of the X-ray used is 10 keV (λ = 1.398Å). The X-rays taken out through the undulator were monochromatized through a monochromator (silicon crystal (111) plane) and then set to converge at the sample position using a phase zone plate. The size of the focal point is adjusted so that the diameter is 3 μm or less both vertically and horizontally. The sample fiber is placed on the XYZ stage so that the fiber axis is horizontal. The Thomson scattering intensity was measured by finely moving the stage while detecting using a separately installed Thomson scattering detector, and the point where the intensity reached the maximum was determined as the center of the fiber. Since the X-ray intensity is very high, the sample is damaged if the exposure time of the sample is too long. Therefore, the exposure time during X-ray diffraction measurement was set to be within 2 minutes. Under these measurement conditions, a beam was applied to five or more sites at substantially equal intervals from the skin portion to the center portion of the fiber, and X-ray diffraction patterns were measured for each location. X-ray diffraction patterns were recorded using a Fuji imaging plate. Data reading was performed using Fuji microluminography. The recorded image data was transferred to a personal computer, and the line width was evaluated after cutting out data in the equator direction and the azimuth direction. The crystal size (ACS) was calculated from the half-value width β of the diffraction profile in the equator direction using the Scherrer equation [Equation 1] shown below. The identification of diffraction peaks was in accordance with Bunn et al. (Trans Faraday Soc., 35, 482 (1939)). As the crystal size, an average value obtained by measuring and evaluating 5 points or more was adopted. CV was calculated using the following formula.
CV = standard deviation of crystal size / average value of crystal size × 100

[式1] ACS=0.9λ/βcosθ   [Formula 1] ACS = 0.9λ / βcos θ

ここでλは使用したX線の波長、2θは回折角である。   Here, λ is the wavelength of the X-ray used, and 2θ is the diffraction angle.

配向角OAは得られた2次元回折図形のそれぞれについて、方位角方向に走査して求めたプロファイルの半値幅をとった。5点以上について測定・評価して得た平均値を配向角として採用した。CVは次式を用いて算出した。
CV=配向角の標準偏差/配向角の平均値×100
The orientation angle OA was the half width of the profile obtained by scanning in the azimuth direction for each of the obtained two-dimensional diffraction patterns. An average value obtained by measuring and evaluating five or more points was adopted as the orientation angle. CV was calculated using the following formula.
CV = standard deviation of orientation angle / average value of orientation angle × 100

[モノクリニック結晶サイズの評価方法]
結晶サイズはX線回折法を用いて測定した。測定に供した装置はリガク製リント2500である。X線源として銅対陰極を選択した。運転出力は40kV200mAであった。コリメーターは0.5mmとし繊維を繊維試料台に取り付けて赤道方向および子午線方向にカウンターを走査してX線回折強度分布を測定した。この時受光スリットは縦制限横制限とも1/2°を選択した。回折プロファイルの半値幅βから結晶サイズ(ACS)は次式に示すシェラーの式[式2]を用いて算出した。
[Evaluation method of monoclinic crystal size]
The crystal size was measured using an X-ray diffraction method. The apparatus used for the measurement is Rigaku Lint 2500. A copper counter cathode was selected as the X-ray source. The operation output was 40 kV 200 mA. The collimator was 0.5 mm, the fiber was attached to a fiber sample stage, and the counter was scanned in the equator direction and meridian direction to measure the X-ray diffraction intensity distribution. At this time, the light receiving slit was selected to be 1/2 ° for both the vertical limit and the horizontal limit. The crystal size (ACS) was calculated from the half-value width β of the diffraction profile using the Scherrer equation [Equation 2] shown below.

[式2] ACS=0.9λ/β0cosθ   [Formula 2] ACS = 0.9λ / β0 cos θ

ただし、β0=(β2 −βs)0.5
ここでλは使用したX線の波長、2θは回折角、βsは標準サンプルを用いて測定したX線ビームそのものの半値幅である。
However, β0 = (β2 −βs) 0.5
Here, λ is the wavelength of the X-ray used, 2θ is the diffraction angle, and βs is the half width of the X-ray beam itself measured using a standard sample.

モノクリニックの結晶サイズはモノクリニック(010)由来の回折点の線幅からACSをシェラー式を用いて計算することにより求めた。尚、回折ピークの同定はSetoら(Jap. J. Appl. Phys., 7, 31 (1968))に従った。オルソロンビック結晶サイズの比は、(20
0)回折面由来の結晶サイズを(020)回折面由来の結晶サイズで除して求めた。
The crystal size of the monoclinic was determined by calculating the ACS using the Scherrer equation from the line width of the diffraction point derived from the monoclinic (010). The diffraction peaks were identified according to Seto et al. (Jap. J. Appl. Phys., 7, 31 (1968)). The ratio of orthorhombic crystal size is (20
0) The crystal size derived from the diffraction plane was divided by the crystal size derived from the (020) diffraction plane.

(実施例1〜3)
極限粘度21.2dl/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8:92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、得られた透明な均一物質を円状に配列したホール数30個、直径0.8mmのオリフィスから1.8g/min押出した。該押出し溶解物質を長さ10mmのエアギャップを介して、定常流の水で満たされた円筒状の流管(厚さ5mmの耐熱ガラスで覆い外部空間より遮蔽)、を通過させることにより、液面変動を0.5mm以下に抑え、且つ、液面に累積するデカヒドロナフタレンを該押出し溶解物質が水面に突入する部位より連続的に除去しながら均一に冷却し、該押出し溶解物質中の溶媒を該押出し溶解物質から除去することなしに紡糸速度60m/minでゲル糸状を引き取った。この時、繊維の冷却速度は、9667度/sで累積速度差は5m/minであった。ついで、該ゲル繊維を巻き取る事無く窒素加熱オーブン中、3倍の延伸比で延伸し延伸糸を巻き取った。ついで、該繊維を149度で最大6.5倍の延伸倍率で延伸を行い種々の延伸倍率の延伸糸を得た。得られたポリエチレン繊維の諸物性を表1に示した。
(Examples 1-3)
Ultra high molecular weight polyethylene having an intrinsic viscosity of 21.2 dl / g and decahydronaphthalene were mixed at a weight ratio of 8:92 to form a slurry liquid. This material is melted by a twin screw extruder equipped with a mixing and conveying section, and the resulting transparent uniform material is extruded through an orifice having 30 holes and a diameter of 0.8 mm, which is 1.8 g / min. did. By passing the extruded dissolved substance through a 10 mm long air gap through a cylindrical flow tube (covered with heat resistant glass of 5 mm thickness and shielded from the external space) filled with water in a steady flow, liquid The surface fluctuation is suppressed to 0.5 mm or less, and the decahydronaphthalene accumulated on the liquid surface is uniformly cooled while continuously removing from the portion where the extruded dissolved material enters the water surface, and the solvent in the extruded dissolved material The gel yarn was taken up at a spinning speed of 60 m / min without removing from the extruded dissolved material. At this time, the cooling rate of the fiber was 9667 degrees / s, and the cumulative speed difference was 5 m / min. Then, the gel fiber was drawn up at a draw ratio of 3 times in a nitrogen heating oven without taking up the gel fiber, and the drawn yarn was taken up. Next, the fiber was drawn at a draw ratio of up to 6.5 times at 149 degrees to obtain drawn yarns having various draw ratios. Various physical properties of the obtained polyethylene fiber are shown in Table 1.

(実施例4,5)
極限粘度が19.8dl/gの超高分子量ポリエチレンポリマーを10wt%およびデカヒドロナフタレン90wt%のスラリー状の混合物を分散しながら230度の温度に設定したスクリュー型の混練り機で溶解し、177度に設定した直径0.6mmを400ホール有する口金に軽量ポンプにて単孔吐出量1.2g/分供給した。各々のノズル直下に独立に設置したカラー状のクエンチ設備にて、0.1m/sの窒素ガスを整流に気をつけ、できるだけ吐出される糸条に各々に均等に当たるようにして繊維の表面のデカリンを極微量蒸発させ、さらに窒素雰囲気のエアギャップを通したこと意外は実施例1と同様にしてポリエチレン繊維を作製した。尚、2段目の延伸倍率は、4.5及び6.0倍とした。この時、
クエンチに用いた窒素温度は、178度に制御した。また、エアギャップに関しては、温度制御を行わなかった。得られた繊維の物性値を表1に示す。非常に均一性に優れ、高い強度を有していることが判明した。
(Examples 4 and 5)
An ultra-high molecular weight polyethylene polymer having an intrinsic viscosity of 19.8 dl / g was dissolved in a slurry mixture of 10 wt% and decahydronaphthalene 90 wt% with a screw type kneader set at a temperature of 230 ° C. A single-hole discharge amount of 1.2 g / min was supplied to a die having a diameter of 0.6 mm set to 400 degrees by a lightweight pump. In the collar-type quenching equipment installed directly under each nozzle, pay attention to the rectification of 0.1 m / s of nitrogen gas, and evenly strike each thread to be discharged as much as possible. A polyethylene fiber was produced in the same manner as in Example 1 except that a very small amount of decalin was evaporated and further passed through an air gap in a nitrogen atmosphere. In addition, the draw ratio of the second stage was 4.5 and 6.0 times. At this time,
The nitrogen temperature used for quenching was controlled at 178 degrees. Moreover, temperature control was not performed regarding the air gap. Table 1 shows the physical property values of the obtained fibers. It was found to be very uniform and have high strength.

(比較例1)
極限粘度が19.6の超高分子量ポリエチレンを10wt%およびデカヒドロナフタレン90wt%のスラリー状の混合物を分散しながら230度の温度に設定したスクリュー型の混練り機で溶解し、175度に設定した直径0.6mmを400ホール有する口金に軽量ポンプにて単孔吐出量1.6g/分供給した。ノズル直下に設置したスリット状の気体供給オリフィスにて1.2m/sの高速度で100度に調整した窒素ガスを整流に気をつけ、できるだけ糸条に均等に当たるようにして繊維の表面のデカリンを積極的に蒸発させ、さらに115度に設定された窒素流にて繊維に残るデカリンを蒸発させ、ノズル下流に設置されたネルソン状のローラーにて80m/分の速度で引き取らせた。この時、クエンチ区間の長さは1.0mであり、繊維の冷却速度は、100度/s、累積速度差は80m/minであった。引き続き、得られた繊維を125度の加熱オーブン下で4.0倍に延伸した、引き続きこの繊維を149度に設置した加熱オーブン中にて4.1倍で延伸した。途中破断することなく均一な繊維が得る事ができた。得られた繊維の物性値を表1に示した。
(Comparative Example 1)
Dissolve an ultrahigh molecular weight polyethylene having an intrinsic viscosity of 19.6 with a screw-type kneader set at a temperature of 230 ° C. while dispersing a slurry mixture of 10 wt% and decahydronaphthalene 90 wt%, and set the temperature to 175 ° C. A single-hole discharge rate of 1.6 g / min was supplied to a die having 400 holes with a diameter of 0.6 mm by a lightweight pump. Care is taken to rectify nitrogen gas adjusted to 100 degrees at a high speed of 1.2 m / s at a slit-like gas supply orifice installed directly under the nozzle, and decalin on the surface of the fiber so that it strikes the yarn as evenly as possible. The decalin remaining in the fiber was evaporated with a nitrogen flow set at 115 ° C., and was taken up at a speed of 80 m / min with a Nelson-shaped roller installed downstream of the nozzle. At this time, the length of the quench section was 1.0 m, the cooling rate of the fiber was 100 degrees / s, and the cumulative speed difference was 80 m / min. Subsequently, the obtained fiber was stretched 4.0 times in a heating oven at 125 degrees, and this fiber was subsequently stretched 4.1 times in a heating oven set at 149 degrees. Uniform fibers could be obtained without breaking during the process. Table 1 shows the physical property values of the obtained fibers.

(比較例2)
極限粘度が10.6の超高分子量ポリマーの主成分ポリマー(C)を15wt%およびパラフィンワックス85wt%のスラリー状の混合物を分散しながら230度の温度に設定したスクリュー型の混練り機で溶解し、190度に設定した直径1.0mmを400ホール有する口金に軽量ポンプにて単孔吐出量2.0g/分供給した。エアギャップを30mmとして15度のn−ヘキサンを満たした紡糸浴に浸漬した。浸漬した繊維をネルソン状のローラーで50m/分の速度で引き取った。この時の繊維の冷却速度は、4861度/s、累積速度差は50m/minであった。引き続き、得られた繊維を125度の加熱オーブン下で3.0倍に延伸した、さらにこの繊維を149度に設置した加熱オーブン中にて3で延伸した後、もう一度1.5倍で延伸した。途中破断することなく均一な繊維が得る事ができた。得られた繊維の物性値を表1に示す。
(Comparative Example 2)
Dissolve in a screw-type kneader set at a temperature of 230 ° C. while dispersing a slurry mixture of 15 wt% of the ultrahigh molecular weight polymer (C) having an intrinsic viscosity of 10.6 and 85 wt% of paraffin wax. Then, a single hole discharge rate of 2.0 g / min was supplied to a die having a diameter of 1.0 mm set to 190 degrees and 400 holes by a lightweight pump. It was immersed in a spinning bath filled with 15-degree n-hexane with an air gap of 30 mm. The soaked fiber was taken up at a speed of 50 m / min with a Nelson-shaped roller. At this time, the cooling rate of the fiber was 4861 degrees / s, and the cumulative speed difference was 50 m / min. Subsequently, the obtained fiber was stretched 3.0 times in a heating oven at 125 degrees, and the fiber was further stretched by 3 in a heating oven set at 149 degrees and then stretched by 1.5 times again. . Uniform fibers could be obtained without breaking during the process. Table 1 shows the physical property values of the obtained fibers.

(比較例3)
比較例1と同じ条件で作成、巻き取った延伸前の繊維を3日間エタノール中に浸漬して糸中に残留したデカリンを取り除いた後、2日間風乾してキセロゲル繊維を作成した。さらに、該キセロゲル繊維を125℃の加熱オーブン中で4.0倍に延伸した。引き続きこの繊維を155℃に設定した加熱オーブン中にて4.3倍で延伸した。途中破断することなく均一な繊維を得ることができた。
(Comparative Example 3)
The undrawn fiber prepared and wound under the same conditions as in Comparative Example 1 was immersed in ethanol for 3 days to remove decalin remaining in the yarn, and then air-dried for 2 days to produce a xerogel fiber. Further, the xerogel fiber was stretched 4.0 times in a heating oven at 125 ° C. Subsequently, this fiber was stretched 4.3 times in a heating oven set at 155 ° C. Uniform fibers could be obtained without breaking on the way.

Figure 0004524644
Figure 0004524644

本発明の製造方法で得られる高強度ポリエチレン繊維は、高強度・高弾性率且つ繊維の内部構造が均一なポリエチレン繊維であるから、各種スポーツ衣料や防弾・防護衣料・防護手袋や各種安全用品などの高性能テキスタイル、タグロープ・係留ロープ、ヨットロープ、建築用ロープなどの各種ロープ製品、釣り糸、ブラインドケーブルなどの各種組み紐製品、漁網・防球ネットなどの網製品さらには化学フィルター・電池セパレーターなどの補強材あるいは各種不織布、またテントなどの幕材、又はヘルメットやスキー板などのスポーツ用やスピーカーコーン用やプリプレグ、コンクリート補強などのコンポジット用の補強繊維など、産業上広範囲に応用可能である。 Since the high-strength polyethylene fiber obtained by the production method of the present invention is a polyethylene fiber having high strength, high elastic modulus and uniform fiber internal structure, various sports clothing, bulletproof / protective clothing, protective gloves, various safety products, etc. High-performance textiles, tag rope, mooring rope, yacht rope, various rope products such as construction rope, various braided products such as fishing line, blind cable, net products such as fishing nets and ball-proof nets, chemical filters, battery separators, etc. It can be applied to a wide range of industries such as reinforcing materials or various non-woven fabrics, curtain materials such as tents, and reinforcing fibers for sports such as helmets and skis, composites such as speaker cones, prepregs, and concrete reinforcements.

Claims (10)

極限粘度が5以上である高分子量ポリエチレンを、揮発性の有機溶媒を用いて溶解させ、紡糸口金から吐出された溶液を冷却する紡糸工程、及び得られた未延伸糸を加熱し、溶媒を除去しながら延伸する延伸工程、からなる高強度ポリエチレン繊維の製造方法であって、
紡糸工程において、下記(1)の冷却手段を用いて、モノクリニック由来の結晶サイズが8nm以下である高強度ポリエチレン繊維を製造することを特徴とする高強度ポリエチレン繊維の製造方法。
(1)1000℃/s以上の冷却速度で、かつ冷却媒体とゲル糸条の速度差が、下記式で定義される累積速度差で30m/min以下となるように、冷却媒体を用いて吐出ゲル糸状を均一に冷却すること
累積速度差=∫(糸状の速度−糸状引き取り方向の冷却媒体の速度)
Spinning process in which high-molecular-weight polyethylene having an intrinsic viscosity of 5 or more is dissolved using a volatile organic solvent, the solution discharged from the spinneret is cooled, and the resulting undrawn yarn is heated to remove the solvent. A method for producing a high-strength polyethylene fiber comprising a stretching step of stretching while
In the spinning step, a high-strength polyethylene fiber having a monoclinic-derived crystal size of 8 nm or less is produced using the cooling means (1) below.
(1) Discharge using a cooling medium at a cooling rate of 1000 ° C./s or more and so that the difference in speed between the cooling medium and the gel yarn is 30 m / min or less as a cumulative speed difference defined by the following formula. Cooling the gel yarn uniformly Cumulative speed difference = ∫ (Thread speed-Cooling medium speed in the thread take-up direction)
前記(1)の冷却手段を用い、紡糸口金から吐出した吐出ゲル糸状が冷却媒体と接触するまでに走行する気体媒質空間を部材で覆うことを特徴とする請求項1に記載の高強度ポリエチレン繊維の製造方法。 2. The high-strength polyethylene fiber according to claim 1, wherein the cooling medium of (1) is used to cover the gas medium space that travels until the discharged gel yarn discharged from the spinneret comes into contact with the cooling medium. Manufacturing method. 前記(1)の冷却手段を用い、(a)円筒状バスの中心に漏斗を取り付け、液体とゲル糸を同時に引き取る方法、または(b)滝の様に落下している液体にゲル糸を沿わして同時に引き取る方法、のいずれかを用いることを特徴とする請求項1に記載の高強度ポリエチレン繊維の製造方法。 Using the cooling means of (1) , (a) a method in which a funnel is attached to the center of a cylindrical bath and the liquid and the gel yarn are drawn simultaneously, or (b) the gel yarn is placed along the falling liquid like a waterfall. The method for producing a high-strength polyethylene fiber according to claim 1, wherein any one of the methods for simultaneously drawing is used. 前記部材が断熱構造を有する材質からなる請求項2に記載の高強度ポリエチレン繊維の製造方法。   The method for producing a high-strength polyethylene fiber according to claim 2, wherein the member is made of a material having a heat insulating structure. 冷却媒体が液体であり、液面変動を1mm以下にすることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の高強度ポリエチレン繊維の製造方法。   The method for producing a high-strength polyethylene fiber according to any one of claims 1 to 4, wherein the cooling medium is a liquid and the liquid level fluctuation is 1 mm or less. 冷却手段として、さらに下記の(2)を用いることを特徴とする請求項1記載の高強度ポリエチレン繊維の製造方法。
(2)紡糸工程において、ノズルの温度に対してプラスマイナス10℃の範囲に
制御された不活性ガスを、吐出溶液の各々に対して独立に、1m/s以内の
速度で供給して、糸条を均一に冷却する。
The method for producing a high-strength polyethylene fiber according to claim 1 , wherein the following (2) is further used as a cooling means .
(2) in the spinning process, the range of ± 10 ° C. relative to the temperature of the nozzle
Controlled inert gas within 1 m / s independently for each of the discharge solutions
Supply at a speed to cool the yarn uniformly.
高強度ポリエチレン繊維がマルチフィラメントである請求項1〜6のいずれか1項に記載の高強度ポリエチレン繊維の製造方法。   The method for producing a high-strength polyethylene fiber according to any one of claims 1 to 6, wherein the high-strength polyethylene fiber is a multifilament. 前記高強度ポリエチレン繊維の平均強度が20cN/dTex以上であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の高強度ポリエチレン繊維の製造方法。   The average strength of the high-strength polyethylene fiber is 20 cN / dTex or more, The method for producing a high-strength polyethylene fiber according to any one of claims 1 to 7. 前記高強度ポリエチレン繊維を構成するモノフィラメントの破断伸度が2.5%以上6.0%以下であることを特徴とする請求項7または8に記載の高強度ポリエチレン繊維。   The high-strength polyethylene fiber according to claim 7 or 8, wherein the breaking elongation of the monofilament constituting the high-strength polyethylene fiber is 2.5% or more and 6.0% or less. 前記高強度ポリエチレン繊維を構成するモノフィラメントの結節強度の保持率が40%以上であることを特徴とする請求項7〜9のいずれか1項に記載の高強度ポリエチレン繊維の製造方法。」   The method for producing high-strength polyethylene fibers according to any one of claims 7 to 9, wherein the knot strength retention of the monofilaments constituting the high-strength polyethylene fibers is 40% or more. "
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE555237T1 (en) * 2006-04-07 2012-05-15 Dsm Ip Assets Bv POLYETHYLENE FIBER AND PRODUCTION PROCESS THEREOF
JP5497255B2 (en) * 2006-04-07 2014-05-21 東洋紡株式会社 High-strength polyethylene fiber and method for producing the same
JPWO2009028590A1 (en) * 2007-08-31 2010-12-02 東洋紡績株式会社 High-productivity high-strength polyethylene fiber, precursor thereof, and method for producing the precursor
JP5597922B2 (en) * 2008-12-26 2014-10-01 東洋紡株式会社 braid
CN101962820B (en) * 2010-10-14 2012-01-18 刘阜东 Superhigh molecular weight polyethylene monofilament and hot drawing processing method thereof
US9169581B2 (en) 2012-02-24 2015-10-27 Honeywell International Inc. High tenacity high modulus UHMW PE fiber and the process of making
JP2014231668A (en) * 2014-08-11 2014-12-11 東洋紡株式会社 Braid

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH073524A (en) * 1993-06-04 1995-01-06 Ind Technol Res Inst Polyethylene fiber with high strength and high elasticity and preparation thereof
WO2001012885A1 (en) * 1999-08-11 2001-02-22 Toyo Boseki Kabushiki Kaisha High strength polyethylene fiber and its use
JP2001303358A (en) * 2000-04-20 2001-10-31 Toyobo Co Ltd High-performance fishline excellent in abrasion resistance
JP2006045752A (en) * 2003-12-12 2006-02-16 Toyobo Co Ltd High-strength polyethylene fiber
JP2006045753A (en) * 2003-12-12 2006-02-16 Toyobo Co Ltd High strength polyethylene fiber

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5971411A (en) * 1973-10-03 1984-04-23 ナシヨナル・リサ−チ・デイベロツプメント・コ−ポレイシヨン Production of macromolecular substance
JPH03260110A (en) * 1990-03-08 1991-11-20 Showa Denko Kk Drawing of high-density polyethylene
JPH0441711A (en) * 1990-06-07 1992-02-12 Unitika Ltd Method for spinning polyester fiber at high speed
JP3036941B2 (en) * 1992-01-09 2000-04-24 昭和電工株式会社 Multifilament manufacturing method
JPH06228809A (en) * 1993-02-03 1994-08-16 Mitsubishi Rayon Co Ltd High strength polyethylene fiber
US5411693A (en) * 1994-01-05 1995-05-02 Hercules Incorporated High speed spinning of multi-component fibers with high hole surface density spinnerettes and high velocity quench
JP3308772B2 (en) * 1995-07-18 2002-07-29 カネボウ株式会社 High multifilament melt spinning equipment
JP3832631B2 (en) * 2001-08-23 2006-10-11 東洋紡績株式会社 High strength polyethylene fiber
CN100376730C (en) * 2002-04-09 2008-03-26 东洋纺织株式会社 Polyethylene fiber and process for producing the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH073524A (en) * 1993-06-04 1995-01-06 Ind Technol Res Inst Polyethylene fiber with high strength and high elasticity and preparation thereof
WO2001012885A1 (en) * 1999-08-11 2001-02-22 Toyo Boseki Kabushiki Kaisha High strength polyethylene fiber and its use
JP2001303358A (en) * 2000-04-20 2001-10-31 Toyobo Co Ltd High-performance fishline excellent in abrasion resistance
JP2006045752A (en) * 2003-12-12 2006-02-16 Toyobo Co Ltd High-strength polyethylene fiber
JP2006045753A (en) * 2003-12-12 2006-02-16 Toyobo Co Ltd High strength polyethylene fiber

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