JPS60134037A - 高強度高モジユラススリツトヤ−ンおよびその製造方法 - 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】 本発明は、熱可塑性重合体からなる高強度高モジユラス
スリットヤーンおよびその製造方法に関するものである
。

熱可塑性重合体からなるフィルムなＭｉ断（■スリッテ
ィング１１）シ、熱延伸した細条物をさらに割繊（Ｉ＋
スプリッティング１１）シてａ１ｍ状の線条体を製造す
ることは、雑誌■繊維と工業Ｉ第２巻第６号（１９６９
年）などに記載されているように公知である。このよう
にして製造される線条体は、細断したものを■スリット
ヤーン１１％さらにフィブリル化させ割繊したものを１
１スプリツトヤーン１１と呼び、そして原料熱可塑性重
合体としては配向性、結晶性が大きく、フィブリル化し
易いポリプロピレンヵ；主として用いられている。この
ボリプｐピレンＩＩスブリットヤーン１１は、繊維１本
１木をノズルから押し出して作る繊維とは異なり、フィ
ルムから切り出して作られるので、例えば３０，０００
＋１）こまでも大繊度化でき、生産性が良く、また原料
のポリプロピレンが安価なことア為ら経済的でもある。

またその性能も引張り強度が４ｇ７６程度であって、撚
りをかけると７〜８　ｇ／ａ程度をこまで向上すること
から、撚りをかけたロープおよび漁網などの産業資材用
途に実用されている。しかしながら、この性能レベルは
、市販されている高強度の各種産業用繊維（たとえばナ
イロン、ホリエステル、ホリビニルアルコールなど）と
較べると低いため、使用できる用途も限られているのが
実状である。

一般に溶融紡糸や溶融製膜により熱可塑性重合体からな
る繊維やフィルムを製造する際には原料ポリマの分子量
が大きいほど、製品の引張強度や引張モジュラスなどが
高くなるという傾向がある。しかるにとくｅこ高い強度
特性が要求される産業用の合成繊維やフィルムの製造に
際し１強度特性を向上させるために原料ポリマの分子量
を上げて行くと、ある分子量ｅこ達した時点で強度特性
向上効果が飽和し、それ以上の分子量ではむしろ溶融紡
糸性や溶融製膜性さらには延伸性が著しく低下して、逆
に製品の強度特性も阻害されることが多い。

従来の１１スリツトヤー７１′や１１スプリツトヤーン
１′は結晶性や配向性の大きな熱可塑性重合体を加熱溶
融して、Ｔダイ法やサーキュラ−法にて押出し、フィル
ムあるいはテープを形成してからこれを細断あるいは割
繊することにより製造されているが、その溶ｗｉ製膜プ
ロセスに２いても上記と同様の傾向があり、とくにポリ
マの分子量が２　Ｘ　１０’を越えると、溶融ポリマの
粘性率が著しく高くなって成形加工性が低下するばかり
か、製品の強度特性やモジュラス特性も上限あるいは低
下を示す。したがってこれまでの１１スリツトヤーン１
１や１１スプリツトヤーｙ　１１はいわゆる高強度産業
用繊維に比し一段低い強度特性しか有し得ないと見做さ
れ、その理由に準じた特定の用途にしか用いられていな
かった。′ そこで木発明者らは従来に比し高強度高モジュラスのス
リットヤーンを取得し、スリットヤーンの産業資材用途
を拡大することを目的として鋭意検討した結果、溶融製
膜が困難なほど著しく高い分子量を有する原料ポリマを
溶媒に溶解した溶液を製膜してフィルムとなし、これを
細断、延伸することにより従来に比しはるかｔこ高強度
高モジュラスの新規特性を有するスリットヤーンが得ら
れることを見出し、本発明に到達した。

すなわち本発明は重量平均分子量が２　Ｘ　１　Ｑ’以
上の熱可塑性重合体からなり、構成線条が下記新規特性
を有する高強度高モジユラススリットヤーン（第１発明
）および重量平均分子量が２　Ｘ　１０’以上の熱可塑
性重合体の溶液をノズルから押し出し、脱溶媒して得ら
れるフィルムを、一旦機械方向に澗断した後、該フィル
ムの融点と該融点より４０℃下の範囲内で、１０倍以上
熱延伸することを特徴とする構成線条が下記特性を有す
る高強度高モジユラススリットヤーンの製造方法（第２
発明）を提供するものである。

断面偏平度（長径／短径）≦２００ 引張り強度≧１０ｇ／ｄ 引張り弾性率≧２００ｇ／ｄ 本発明の高強度高モジユラススリットヤーンは、従来の
溶融製膜ではほとんど製膜困難な重量平均分子量が２　
Ｘ　ｉ　０’以上の熱可塑性重合体を原料ポリマとする
ものであって、その引張ｇ／ｅＬ以上というすぐれた強
度およびモジュラス特性を有するものである。

次に上記新規特性を有する高強度高モジュラススリット
ヤ−７の製法について説明する。

まず本発明で原料ポリマとして用いる熱可塑性重合体と
しては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ホリビ二ルア
ルコール、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポ
リスチレン、ポリテトラフルオロエチレン８よびポリフ
ッ化ビニリデンなどの付加重合化合物８よびポリ−ε−
カプラミド、ポリヘキサメチレンアジパミド。

ポリエチレンテレフタレートおよびポリブチレンテレフ
タレートなどの縮重合化合物が例として挙げられるが、
これらに限定されるものではない。本発明′においては
延伸・熱処理操作を伴なうので、なかでも高い結晶性、
高い配向性を有する重合体、たとえばポリエチレンやポ
リプロピレンが好ましい。

また上記熱可塑性重合体との溶液を形成する溶媒は、使
用される熱可塑性重合体の種類により適宜選択すること
ができるが、ノズルから押し出したフィルムを、乾燥だ
けで脱溶媒すると。

きには、低沸点１例えば１５０℃以下の沸点を有する溶
媒が好ましく、凝固剤で凝固させる場合ｔこは、適切な
凝固能を有しかつ回収し易いものが選ばれる。これら熱
可塑性重合体の重量平均分子量は光散乱法などの一般的
１こ知られている方法によって測定された値であって、
２×１０１以上、とく１こ７×１０１以上のものが好適
である。ここで重量平均分子量が２　Ｘ　１０’よりも
小さい場合には、高強度で高モジュラスのスリットヤー
ンが得られないため好ましくない。

な８熱可塑性重合体の溶液中には製造されるスリットヤ
ーンの強度、モジュラス以外の特性。

例えば、耐候性、導電性、耐熱性などを向上させるため
の各種添加剤を添加しておくことも可能である。

熱可塑性重合体の溶液の重合体濃度は、該重合体の重量
平均分子量にも依るが、溶液の均一溶解性、溶液粘度、
溶液製膜性などから、１〜１５重量％が適当である。

上記熱可塑性重合体の溶液をノズルから押出すに際して
は、Ｔダイ法などの通常の製膜手段が適用でき、押出温
度は通常１００〜２００℃が適当である。

ノズルから押し出されたフィルム状押し出し物は、溶媒
を加熱により乾燥させるか、あるいは凝固剤により抽出
することにより脱溶媒し、フィルムとする。＋＋スリツ
テインメＩ＋　（細断）は、″スリッティング１１後の
構成線条が乾燥などにより互いに接着しない程度に脱溶
媒した後に実施される。また、■スリッティング１１の
際。

切り裂きの巾は、厚みに対しある比率以下に制限するこ
とが好ましい、″スリッティング１′の巾が厚みに対′
し著しく大きい場合、延伸後の構成線条の物性が低下し
たり、構成線条を集束する。あるいはさらに撚糸する時
の強度、モジュラスの低下が大きくなる傾向が見られる
ため好ましくない、したがってこれを抑える目的で寥−
スリツテイング１′時の線条中は、巾（ａ）２厚み（１
）ｌの比率（ａ／ｂ　”）が２００以下、とくに１００
以下にするのが好ましい。

■スリッティング１１の後１１線条は引き続き。

該線条の融点と該融点より４０℃下の温度との間で１０
倍以上の倍率で熱延伸するが、延伸温度が前記領域より
低いと延伸倍率が上がらず。

また結晶化度も高くならないので、　−１０ｇ／ｄ以上
の強度、　２００　ｇ／ｄ以上のモジュラスを達成でき
ない、延伸温度が前記領域より高い場合には溶けて流れ
てしまうか、配向を伴なわず細く引き伸ばされるだけで
物性は著しく低いものとなる。延伸段数は一段であって
も多段であってもかまわない。

ここで延伸倍率は１０以上２とくｅこ１５以上が好適で
あり、１０未満では高強度、高モジュラスの達成ができ
ないため好ましくない。

また、熱延伸された線条体（スリットヤーン）を引き続
き、さらに細い構成線条体に割繊（“１スプリツテイン
グ１１）すると、割繊する前の線条体に較べ、全体とし
て柔軟になり、撚りをかけたとき強力が大きなスプリッ
トト−ンが得られることから、撚りをかける用途では１
１スプリツテイング１１をかけるのが好ましい、なＭ　
”スプリッティング１１は用いる熱可塑性重合体により
。

あるいは構成線条の結晶化、配向の進み具合によりやり
易さが異なるが、従来の１１スプリツテイング１装置で
１１スプリッティング１−可能である。１１スプリツテ
イング１１は各種の方法が存在するが、１０倍以上熱延
伸した線条を割繊するので、できる限り構成線条体ｔこ
損傷を与えない方法が好ましい。すなわち、叩打、摩擦
、ブラッシング、穿孔などによるよりも、捻転（撚り）
あるいはンーザ−による方法が好ましい。

本発明の製造方法によって製造される高強度高モジュラ
ス′のスリットヤーンは種々の用途に有用であり、スリ
ットヤーンの有する物性が著しく高い故に、同等の強さ
を発揮するのに使用量を大巾に減らすことができ、かさ
ばすをなくし、軽量化をはかることが可能となる。例え
ば一般産業用の各種ロープ、水産用の各種ロープ。

ケーブル補強材、係留ロープ、樹脂補強材などの用途で
有用である。

以下に実施例を記述する。

実施例１ 原料熱可塑性重合体として、三井石油化学（株）製高密
度・超高分子量ポリエチレンＨｔｚｅｘＭｉｌｌｉｏｎ
　ｓ　４０　Ｍ　（粘度平均分子量Ｍｖ＝２．７Ｘ１０
’。

重量平均分子量Ｍｗ＝３．ＯＸ　１０’　）、溶媒とし
てデカリンを用い、重合体濃度１．６重量％となるよう
１こ、１５０℃で溶解して、溶液を作製した。該溶液を
１４０℃で巾１ｊｇ＋、長さ５０藺のスリット形ノズル
から、吐出量２００　ｇ／分で２０℃の水の中へ押し出
し、２ｍ／分で引き取った。該溶液は押し出されて冷却
されることにより、溶媒のデカリンを含んだままゲル状
態を形成し、形態保持性が発現し、ローラ上を走行させ
ることが可能であった。次にノズルから押し出され冷却
して形成されたフィルム状の湿潤ゲルを表面温度が８０
℃に設定された乾燥ローラに接触させて乾燥し、乾燥フ
ィルムを得た。

乾燥フィルムは巾４０ｉｌｌ＋、厚み４０Ｉｌの断面を
有している。このフィルムを巾２ｍの線条に゛細断し、
引き続き該線条体を２０α／分で供給して１３５℃の表
面温度を有する熱板上で４０倍に延伸した。得られたス
リットヤーンの構成線条の物性は次の通り、高強度、高
モジュラスであった。

断面〜巾＝　０．３６　ｍ 厚み一１１μ（偏平度−３３） 繊度（Ｄ）＝１７．６ 強度（ｇ／ｄ）　＝　２　ａ　９ 伸度（９６）＝３４ モジュラス（ｇ／ｄ）＝＋１９゜ 実施例２ 実施例１に′於て溶液の重合体濃度を２．０重量％にし
、他の条件は変えないで製膜し、乾燥後１１スリツテイ
ング１１を行なった。

乾燥フィルムは巾４４戚、厚み４６１１（Ｄ断面を有し
ている。このフィルムを巾２龍に■スリッティングｌＩ
シ、引き続き１３５℃の熱板上で３８倍延伸したスリッ
トヤーンの構成線条の物性は下記の通りであった。

断面〜巾＝、０．５２１ＥＩ 厚み＝４，７μ（偏平度＝１１１　） ｍ度（Ｄ）＝２２．１ 強度（ｇ／ａ）　＝　２７．２ 伸度（％＞−Ｓ、Ｓ モジュラス（ｇ／ｄ）　＝　１０５０ 実施例３ 実施例１と同じ溶液を巾１．５　ｍ　、長さ３０顛のス
リットから吐出量３００　Ｅ／分で７℃の水の中へ押し
出し、２ｍ／分で引き取った。これを表面温度が８０℃
の乾燥ローラｅこ接触させ。

乾燥して巾２８藺、厚さ９０μの断面を有する乾燥フィ
ルムとした。該フィルムを巾２＋ａ＋にｌスリッティン
グＩＩ　Ｌ、引き続き１３５℃の熱板上で５０倍延伸し
て、下記特性を有する構成線条からなるスプリトヤーン
ヲ得り。

断面〜巾＝０３６顛 厚み＝１１μ（偏平度３３） 繊度（１））＝２９．３ 強度（ｇ／ｄ）＝　３０．４ 伸度（％）＝３５ モジュラス（ｇ／ａ）　’＝　１２４０このスリットヤ
ーンなさらｔこ捻転により１１スプリツテイングＩＩを
施すこと１こより下記特性を有するスプリットヤーンを
得た。（但し、ヤーン全体での測定結果） 繊度（Ｄ）＝４２２ 強度（ｇ／ｉ）　＝　２６．４ 伸度（％）＝５９ モジュラス（ｇ／ｄ）　＝　９７０ このスプリットヤーンを１０１当たり２０回の撚りをか
けるとヤーン強度は３３．５ｇ／ｄとなり、スリットヤ
ーンで同様の撚りをかけたらヤーン強度は２７．２ｇ／
ｄで、撚りをかける場合には１１スプリツテイング１１
により強度が向上することがわかった。

比較例１ 実施例１において乾燥フィルムを細断し熱延伸する際ｅ
こ、延伸倍率を９倍ｅこした場合、得られるスリットヤ
ーンの構成線条の物性は下記の通り、低い強度、低いモ
ジュラスとなった。

繊度（Ｄ）−８０，１ 強度（ｇ／ｄ）＝７．２ 伸度（％）　＝　１２．０ モジュラス（ｇ／ｄ）　＝　１４５ 比較例２ 実施例１の溶液製膜で用いた原料熱可塑性重合体Ｈ１ｚ
ｅｘ　Ｍｉｌｌｉｏｎ　５４０　Ｍを、溶媒に溶かして
溶液とすることをしないで、３００〜３５０℃に加熱溶
融してスリット形ノズルから押し出したが、重合体の粘
性が著しく高＜、製膜性が著しく劣り、均一なフィルム
とすることができなかった。

比較例３ 重量平均分子量が４．５Ｘ１０’の三井石油化学（株）
製の高密度ポリエチレンＨ１ｚθｘ　５２００８の１５
重量％デカリン溶液から製膜した。ノズルは巾４．５　
ｗｇ　、長さ３０ａのスリット、吐出量は＋５０６／分
、引き取り速度は２ｍ／分である。

乾燥フィルムの断面は巾３２ｍ、厚さ３５０μとなり、
これをｒｌ］２　ｍに＋１スリツテイング１１し、引き
続き１３５℃の熱板上で３０倍に延伸して得られたスリ
ットヤーンの構成線条は下記の物性となり、原料重合体
としてＨ３−ｚｅｘ　Ｍｊ−１１１ｏｎ３４０Ｍを用い
た場合に較べ、著しく低い結果であった。

断面〜巾＝　０．３８　ｔｎ 厚み＝６０μ（偏平度＝６３） 繊度（Ｄ）＝２０６ 強度（ｇ／＋１＝ａ９ 伸度（％）　＝　６．５ モジュラス（ｇ／ｄ）　＝５８　Ｑ 比較例４ 比較例６と同様のポリエチレンを３００℃の温度で加熱
溶融して製膜したフィルムを１１スリツテイング１１シ
、引き続き１３５℃の熱板上で２０倍に延伸した。得ら
れたスリットヤーンの構成線条は下記物性となり、溶液
製膜法により得られるスリットヤーンよりさらに低い物
性となった。

構成線条の物性： 繊度（Ｄ）＝５３２ 強Ｍ（ｇ／ａ）＝　ｓ、６ 伸度（％）　＝　１０．６ モジュラス（ｇ／ａ）＝　１１３ 特許出願人　東　し　株　式　会　社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　重量平均分子量が２　ｘ　１０８以上の熱可塑
   性重合体からなり、構成線条が下記特性を有する高強度
   高モジユラススリットヤーン。 断面偏平度（長径／短径）≦２００ 引張り強度≧１０ｇ／ｄ 引張り弾性率≧２００ｇ／ｄ
2. （２）　重量平均分子量が２　ｘ’　Ｉ　Ｑ”以上の熱
   可塑性重合体の溶液をノズルから押し出し、脱溶媒して
   得られるフィルムを一旦機械方向に細断した後、該フィ
   ルムの融点と該融点より４０℃下の温度の範囲内で、１
   ０倍以上熱延伸することを特徴とする、植成線条が下記
   特性を有する高強度高モジユラススリットヤーンの製造
   方法。 断面偏平度（長径／短径）≦２００ 引張り強度≧１０　ｇ／ｅＬ 引張り弾性率≧２００　ｇ／ｄ