JPH04289212A - 着色された高強力ポリエチレン繊維 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は着色繊維に関し、詳しく
は着色された高強力超高分子量ポリエチレン繊維に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から着色繊維としては、原料ポリマ
ーに、各種染料、顔料あるいはカーボンブラック、酸化
チタンなどの無機化合物を混合紡糸する方法により得ら
れた繊維が知られている。この手法は、いわゆる“原着
法”として広く知られている。また、繊維を形成した後
に一般に行われている各種染色の手法によって着色繊維
を得ることも考えられる。しかしながら、原着法による
着色繊維の製造は、製造銘柄の変更、例えば色変更や無
着色繊維への変更を行う場合、時間及び原料ロスを多大
に要すといった欠点が上げられる。また、超高分子量ポ
リエチレン繊維に本手法を適用しようとした場合、溶液
に無機化合物あるいは顔料等を添加するため、その添加
物が高強力を発現するための結晶形成過程等において欠
陥として作用するため、強度が著しく低下し、満足のい
くものは得られない。

【０００３】一方、繊維を形成した後に染色する手法を
高強力超高分子量ポリエチレン繊維に適用しようとした
場合、ポリエチレンが、化学構造的に単純であることや
、結晶化度が非常に高いために、断面方向に均一に着色
されず、十分な色合いが発現しないばかりか、十分な堅
牢度を持った着色高強力ポリエチレン繊維を得る事は困
難であった。

【０００４】

【課題を解決しようとする手段】本発明者らは、十分に
実力に耐え得る堅牢度をもって着色され、かつ強度、弾
性率も極めて高い、高強力ポリエチレン繊維を提供すべ
く、鋭意検討した結果本発明に至った。

【０００５】すなわち本発明は、粘度平均分子量が５０
万以上で引張強度が２５ｇ／ｄ以上、引張弾性率が８０
０ｇ／ｄ以上の超高分子量ポリエチレン繊維であって、
該繊維の断面内層部まで染色されてなることを特徴とす
る高強力ポリエチレン繊維を提供せんとするものである
。

【０００６】高強力ポリエチレン繊維を製造する手法と
しては、特開昭５５−１０７５０６号公報や、特開昭５
６−１５４０８号公報に記載されているような超高分子
量ポリエチレン溶液を溶液紡糸して得られるゲルフイラ
メントを延伸する方法が知られている。本発明において
も、上記の公報に記載されている手法に準じて行われる
。

【０００７】本発明における超高分子量ポリエチレンと
は、単独重合体である必要はなく、例えば、エチレンと
α−オレフィンあるいはアクリル酸エステルなどとの共
重合体をも含まれる。また、単独重合体とこれら共重合
体とのプレンド物、例えばＰＥとＥＥＡあるいはＥＶＡ
とのブレンド物であっても良い。その粘度平均分子量は
、５０万以上、好ましくは１００万以上、更に好ましく
は１５０万以上である。分子量が小さいと、高強度の発
現にとって不利である。

【０００８】ポリエチレン溶液の溶媒としては、オクタ
ン、ノナン、デカン、パラフィンまたはこれらの異性体
などの脂肪族、脂環族炭化水素、石油留分、トルエン、
キシレン、ナフタリン、並びにデカリン、テトラリンな
どこれらの水素化誘導体、ハロゲン化炭化水素などが考
え得るが、これに限定されるものではない。

【０００９】本発明の最も特徴とする断面内層部まで染
色されてなる高強度、高弾性率のポリエチレン繊維は、
たとえば紡出後のゲル状態の繊維に染料を付与させ延伸
する手法、あるいは溶媒を含まない中間延伸糸に加熱下
で染料を繊維内へ含浸させた後に延伸する手法によって
達成されるが、その手法について以下詳しく説明する。

【００１０】まず第１の手法について説明する。紡出後
のゲル繊維とは、オリフィスから押し出され、紡出ドラ
フトによる延伸がかけられたものあるいはかけられてい
ないもので実質的な延伸が行われていないものを言うが
、高強力の発現には、適当な紡糸ドラフトがかけられて
いる事が好ましい。また超高分子量ポリエチレン溶液の
溶媒を２０重量％以上、好ましくは４０重量％以上含ん
だゲル状の繊維をいう。染料溶液に用いる溶媒としては
、超高分子量ポリエチレン溶液に用いた溶媒と混合する
もので、引き続き行われる熱延伸工程で揮発可能な揮発
性溶媒であれば基本的に制限はない。しかし、工程上の
溶媒回収を考慮した場合、超高分子量ポリエチレン溶液
に用いた溶媒と同一のものが好ましく、具体的には、オ
クタン、ノナン、デカンまたはこれらの異性体などの脂
肪族、脂環族炭化水素、石油留分、トルエン、キシレン
、デカリン、テトラリン、ハロゲン化炭化水素などがあ
げられる。染料としては、前記の溶媒に実用上十分な染
色が可能な量が溶解可能なものであれば、制限されない
が、例えばカラーインデックスネームで表すと、ソルベ
ントイエロー１６、ソルベントイエロー５６、ソルベン
トブラック７、ソルベントレッド１８、ソルベントレッ
ド４、ソルベントブルー１４、ソルベントブルー２５、
ソルベントグリーン２８、ソルベントバイオレット１３
等の油溶性染料、あるいはディスパースバイオレット３
１、ディスパースイエロー６４等の分散染料、または溶
媒に可溶な一部の塩基性、酸性染料が上げられるがこれ
に限定されるものではない。あるいは上記染料をブレン
ドして用いても良い。

【００１１】染料をゲル状の繊維へ付与する方法として
は、様々な手法を用いることが可能である。ここで言う
付与とは、染料溶液からゲル状の繊維への染料の移動が
可能なように、繊維と染料溶液を接触させることで行わ
れ、たとえばガイドオイリング法として知られているオ
イリング法の適用や、染料溶液を付着させた回転ローラ
ー表面に糸条を接触させる方法、染料溶液バス中を糸条
を通過させる方法によって行うことが出来る。また、超
高分子量ポリエチレンの溶媒として不揮発性の溶媒例え
ばパラフィンなどを用いた場合には、その溶媒抽出工程
において、抽出浴中に染料を溶解することで含浸する事
も可能である。染料溶液の含浸後、溶媒を含んだ繊維を
熱延伸、あるいは溶媒を乾燥工程において、揮発させた
後に熱延伸することによって、着色された超高分子量ポ
リエチレンを得ることが出来る。なお延伸中、あるいは
延伸後に適当な溶剤を用いて表面に付着している染料を
洗浄しても良い。

【００１２】次に第２の手法について説明する。溶媒を
含まない中間延伸糸とは、ノズルから紡出後の溶媒を含
有しない繊維で好ましくはその弾性率が５００ｇ／ｄ以
下の繊維を言う。染料溶媒に用いる溶媒としては、ポリ
エチレンを膨潤させることが可能な溶媒で引き続き行わ
れる乾燥あるいは熱延伸工程で揮発可能な揮発性溶媒で
あれば、基本的に制限はない。具体的には、オクタン、
ノナン、デカンまたはこれらの異性体などの脂肪族、脂
環族炭化水素、石油留分、トルエン、キシレン、デカリ
ン、テトラリン、ハロゲン化炭化水素などがあげられる
。染料としては、第１の手法の説明において述べたよう
に前記の溶媒に実用上十分な染色が可能な量が溶解可能
なものであれば、制限されない。

【００１３】中間延伸糸に染料を加熱下で付与する方法
としては、様々な手法を用いることが可能であるが、た
とえば加熱したローラーに繊維を数回巻き付け繊維を加
熱し染料溶液を接触させる方法、以上の繊維の加熱と染
料溶液との接触を同時に行う方法、あるいは加熱した染
料溶液に繊維を浸すことなどにより可能である。また染
料溶液との接触はガイドオイリング法として知られてい
るオイリング法の適用や、染料溶液を付着させた回転ロ
ーラー表面に糸条を接触させる方法、染料溶液バス中を
糸条を通過させる方法によって行うことが出来る。加熱
する温度としては、染料溶液が含浸可能な程度にポリエ
チレンの分子運動を増大させることが出来る温度でかつ
繊維が溶断しない温度であればよいが、好ましくは６０
℃以上１４０℃未満さらに好ましくは８０℃以上１１０
℃未満である。染料溶液の含浸後、乾燥工程と熱延伸工
程を２段階で、あるいは乾燥と熱延伸を同時に行うこと
により着色された超高分子量ポリエチレンを得ることが
出来る。なお延伸前、あるいは延伸後に適当な溶剤を用
いて表面に付着している染料を洗浄しても良い。

【００１４】以上の手法で得られた着色高強力ポリエチ
レン繊維は、断面方向に比較的均一に染色されており繊
維内層部まで染料が取り込まれており、この特徴を言い
替えると、溶剤に可溶な染料を用いているにもかかわり
ず、いったん繊維中に取り込まれると、結晶間に極めて
微細に分散し閉じこめられる事により、水はもちろんの
事、該有機溶媒に対しても優れた堅牢度を有する事であ
り、この物質は全く新規な素材である。具体的には表面
に付着している染料を洗浄した後に、染料が可溶な有機
溶媒に５０℃において３０分浸せきした場合も、実質的
な染料の脱落がないと言う驚くべき特徴を有している。 また超高分子量ポリエチレンの溶媒として揮発性溶媒を
用いた場合、繊維断面が偏平状となるために染料の内部
への拡散に有利である。なお本発明で言う繊維内層部と
は、繊維中心部から繊維表層までの２分の１以下を言う
。

【００１５】以上述べてきた手法は、高強力超高分子量
ポリエチレン繊維に、染料以外の機能性化合物、例えば
酸化防止剤などを添加する場合にも有用であり、そのよ
うな物質を含んでいても良い。着色された高強力超高分
子量ポリエチレン繊維は、ロープ、コード、セールクロ
ス、魚網、各種ネット類、スピーカーコーン等のコンポ
ジット分野あるいは衣料用として用いることが可能であ
る。

【００１６】以下本発明を実施例を上げて具体的に説明
するが、本発明はその要旨を超えない限り、実施例に制
約されるものではない。

【００１７】

【実施例】本発明で使用した測定法、測定条件を以下に
説明する。 粘度平均分子量 １３５℃デカリンにて毛管粘度計法で測定した極限粘度
から次式を用いて便宜的に算出した。 Ｍｖ＝５．３７×１０４　［η］１．３７

【００１８】
強伸度測定 ＪＩＳＬ−１０１３（１９８１）に準じた。すなわち、
オリエンテック社製テンシロンを用いた試長２００ｍｍ
、引っ張り速度１００ｍｍ／分の条件でＳ−Ｓ曲線を測
定し、引っ張り破断強度、引っ張り弾性率を算出した。 引っ張り弾性率は、Ｓ−Ｓ曲線の原点付近の最大勾配よ
り算出した。

【００１９】摩擦堅牢度 ＪＩＳＬ−０８４９（１９７１）に準じて摩擦試験機２
型によって乾燥状態と湿潤状態の摩擦堅牢度を測定した
。

【００２０】実施例 粘度平均分子量２９０万の超高分子量ポリエチレン１０
重量％と９０重量％のデカヒドロナフタリンを溶解して
、１８０℃〜２２０℃に温度設定したスクリュー押し出
し機により混練り溶解して直径０．５ｍｍのオリフィス
から押し出し５０ｍ／ｍｉｎの引き取り速度で引き取り
引き続き連続的に染料溶液中を通過させた後に加熱空気
下のオープンで延伸を行った。

【００２１】染料溶液には、染料として保土谷化学工業
（株）製ＡＩＺＥＮ　　ＳＯＴ　　ＢＩｕｅ　　２（カ
ラーインデックスネーム　　ソルベントブルー１４）０
．２重量％とデカヒドロナフタレン９９．８重量％を混
合したものを用いた。

【００２２】得られた延伸物は、アセトンに洗浄するこ
とによって、表面に付着している染料を除去した。強度
４５ｇ／ｄ、弾性率１７２０ｇ／ｄと高強力を示した。 なお延伸倍率４倍の中間糸の糸断面を光学顕微鏡によっ
て観察した結果、断面方向に均一に着色していることが
わかった。また、この糸を５０℃のデカヒドロナフタリ
ンに３０分浸漬処理したのち、未処理のものと比較する
と目視ではその相違は判定不能であった。湿潤状態と、
乾燥状態の摩擦堅牢度はそれぞれ４〜５級と非常に優れ
ていた。

【００２３】比較例１ 実施例１において、染料溶液と接触させることなく高強
力繊維を得た。その強度及び弾性率は、それぞれ４４ｇ
／ｄ、１６７０ｇ／ｄであった。その繊維を実施例と同
一の染料溶液に１時間浸せきすることで着色繊維を得た
が、表層のみしか着色されず実用に耐える十分な着色は
できなかった。その繊維の摩擦堅牢度は１級と非常に劣
っていた。

【００２４】

【発明の効果】本発明の着色された高強力超高分子量ポ
リエチレン繊維は、十分な強度及び弾性率を示しかつ、
繊維内層部まで比較的均一に着色し、実用上十分な各種
堅牢度を示すことが初めて可能となったものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　粘度平均分子量が５０万以上で引張強
   度が２５ｇ／ｄ以上、引張弾性率が８００ｇ／ｄ以上の
   超高分子量ポリエチレン繊維であって、該繊維の断面内
   層部まで染色されてなることを特徴とする高強力ポリエ
   チレン繊維。