JP2992323B2 - High molecular weight polyethylene molecular orientation molding - Google Patents

High molecular weight polyethylene molecular orientation molding

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JP2992323B2 JP28374990A JP28374990A JP2992323B2 JP 2992323 B2 JP2992323 B2 JP 2992323B2 JP 28374990 A JP28374990 A JP 28374990A JP 28374990 A JP28374990 A JP 28374990A JP 2992323 B2 JP2992323 B2 JP 2992323B2
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Abstract

PURPOSE:To obtain the subject molecularly oriented molded body, composed of high-molecular weight polyethylene, having a prescribed relation among tensile strength, weight-average molecular weight and size and excellent in strength with hardly any deterioration in tensile strength even when subjected to corona discharge treatment. CONSTITUTION:A molecularly oriented molded body is composed of a molecularly oriented molded body of high-molecular weight polyethylene having 300000-600000 weight-average molecular weight. The aforementioned molded body has <=15 denier size and >=1.7 GPa tensile strength. The tensile strength [S (GPa)], the weight-average molecular weight [M (g/mol)] and the size [D (denier)] thereof satisfy the relation expressed by the formula.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、高分子量ポリエチレンの分子配向成形体に
関する。
Description: TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a molecularly oriented molded product of high molecular weight polyethylene.

発明の技術的背景 従来1.7GPa以上の優れた引張強度を有するポリエチレ
ン繊維を製造する場合には、その原料として分子量が約
1,000,000以上である超高分子量ポリエチレンが用いら
れていた。これは主として、理論的には繊維構造中にお
いて分子の末端部は構造欠陥となって引張特性、特に引
張強度を低下させる原因と考えられているため、分子量
が高ければ高いほど高強度の繊維が得られると考えられ
ていたためである。たとえば、特開昭63−66316号公報
には、分子量が600,000以上である超高分子量ポリエチ
レンの希薄溶液からゲルフィラメントを得、ついで該フ
ィラメントを延伸することにより引張特性に優れるフィ
ラメントを得る方法が開示されている。そしてこの公報
では、具体的には、分子量約1,500,000にも達する超高
分子量ポリエチレンが原料として用いられている。
Technical Background of the Invention Conventionally, when producing polyethylene fibers having excellent tensile strength of 1.7 GPa or more, the molecular weight is about
Ultra-high molecular weight polyethylene of 1,000,000 or more has been used. It is thought that this is mainly due to the fact that the end of the molecule in the fiber structure becomes a structural defect and causes the tensile properties, especially the tensile strength to decrease, so that the higher the molecular weight, the higher the strength of the fiber. It was thought that it could be obtained. For example, JP-A-63-66316 discloses a method of obtaining a gel filament from a dilute solution of ultrahigh molecular weight polyethylene having a molecular weight of 600,000 or more, and then obtaining a filament having excellent tensile properties by stretching the filament. Have been. In this gazette, specifically, ultrahigh molecular weight polyethylene having a molecular weight of about 1,500,000 is used as a raw material.

しかしながら、ポリエチレンの分子量が高くなればな
るほど、その成形性は低下してしまう。たとえば、上記
特開昭63−66316号公報に記載されている方法により、
引張特性に優れるフィラメントを製造しようとする場
合、分子量が高ければ高いほど、溶剤への溶解度が低下
したり、所定の濃度での溶液の粘度が高くなりすぎ、紡
糸工程あるいは延伸工程でフィラメントの破断が起こり
易くなる。したがって、このようなことが起きないよう
にするため、分子量が極めて高いポリエチレンを用いる
場合には、溶液の濃度を低くしたり、紡糸速度や延伸速
度をある程度遅くする必要があった。このように原料ポ
リエチレンの分子量が高くなると優れた引張特性を有す
る繊維を得ることができるが、その反面成形性が悪化す
るため、工業的生産性の低下は免れ得なかった。
However, the higher the molecular weight of polyethylene, the lower its moldability. For example, by the method described in JP-A-63-66316,
When attempting to produce a filament having excellent tensile properties, the higher the molecular weight, the lower the solubility in a solvent or the viscosity of the solution at a given concentration becomes too high, and the filament breaks during the spinning or drawing process. Is more likely to occur. Therefore, in order to prevent such a phenomenon from occurring, when a polyethylene having an extremely high molecular weight is used, it is necessary to lower the concentration of the solution and to lower the spinning speed and the drawing speed to some extent. As described above, when the molecular weight of the raw material polyethylene is increased, a fiber having excellent tensile properties can be obtained, but on the other hand, the moldability is deteriorated, so that a decrease in industrial productivity cannot be avoided.

また、分子量の非常に高い超高分子量ポリエチレン
は、成形時に熱劣化が起こりやすい。そのため原料調製
時、あるいは紡糸時にある程度の分子量の低下は避けら
れないし、さらに熱劣化によってカルボニル基等が生成
し、得られるポリエチレン繊維の耐候性に悪影響を及ぼ
すと考えられる。
Ultra-high molecular weight polyethylene having a very high molecular weight is liable to undergo thermal degradation during molding. Therefore, it is considered that a certain degree of molecular weight reduction is inevitable at the time of raw material preparation or spinning, and carbonyl groups and the like are generated due to thermal deterioration, which adversely affects the weather resistance of the obtained polyethylene fiber.

ところで高強度を有するポリエチレン繊維の主な用途
としては、織布が挙げられる。このような織布は、具体
的には、強化繊維、防弾布、切傷防護衣などに用いられ
るが、複合材強化繊維に用いる場合には、織成時の織密
度、接着性などの観点からさらに細いポリエチレン繊維
の出現が望まれており、また、防弾布、切傷防護衣に用
いる場合には、停弾性、耐切傷性の観点からは、強度に
優れかつ細いポリエチレン繊維の出現が望まれており、
また体感性の観点からは、感触に優れ、かつ細い繊維の
出現が望まれている。
By the way, the main use of polyethylene fiber having high strength is woven fabric. Such a woven fabric is specifically used for a reinforcing fiber, a bulletproof cloth, a cut-off protective garment, and the like, but when used for a composite reinforcing fiber, from the viewpoint of the weaving density at the time of weaving, adhesiveness, and the like. Further appearance of thin polyethylene fibers is desired, and when used for bulletproof cloth and cut protection, from the viewpoint of elasticity and cut resistance, appearance of polyethylene fibers having excellent strength and thinness is desired. Yes,
Further, from the viewpoint of bodily sensation, the appearance of fine fibers having an excellent touch is desired.

ところで従来から高強度を有するポリエチレン繊維を
得るには、上述のように分子量が少なくとも60万以上で
ある超高分子量ポリエチレンを原料として用いなければ
ならないと考えられてきた。たとえば特開昭59−187614
号公報には、ポリエチレン繊維の製造方法が開示されて
いるが、該公報の実施例で得られている最高の強度を有
するポリエチレン繊維は、繊維径が4.2デニールで3.16G
Paである。このようなポリエチレン繊維を得るために
は、極限粘度が8.20dl/gである高分子量ポリエチレンが
用いられており、この高分子量ポリエチレンは、その分
子量を極限粘度から計算すると約75万である。したがっ
て、ポリエチレン繊維の強度が、原料として用いられる
ポリエチレンの分子量に比例するという従来から広く信
じられてきた常識に従うと、重量平均分子量が60万以下
である高分子量ポリエチレンからは、3.16GPa以上の強
度を有する繊維を得ることができないと考えられる。
By the way, conventionally, it has been considered that ultrahigh molecular weight polyethylene having a molecular weight of at least 600,000 or more must be used as a raw material in order to obtain a polyethylene fiber having high strength. For example, JP-A-59-187614
The publication discloses a method for producing polyethylene fibers, but the polyethylene fiber having the highest strength obtained in the examples of the publication has a fiber diameter of 4.2 denier and 3.16 G
Pa. In order to obtain such a polyethylene fiber, a high molecular weight polyethylene having an intrinsic viscosity of 8.20 dl / g is used, and the molecular weight of this high molecular weight polyethylene is about 750,000 when its molecular weight is calculated from the intrinsic viscosity. Therefore, according to the conventionally widely accepted common sense that the strength of polyethylene fiber is proportional to the molecular weight of polyethylene used as a raw material, from a high molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight of 600,000 or less, a strength of 3.16 GPa or more It is considered that a fiber having the following formula cannot be obtained.

ところでまた高分子ポリエチレン分子配向体を複合材
料強化用繊維として用いることもあるが、このような複
合材料強化用繊維では、繊維とマトリックスとの接着性
に優れていることが望まれている。ところがポリエチレ
ンは一般に接着性にはあまり優れていないため、接着性
を改良する手段が採用されており、その1つの方法とし
て、コロナ放電処理が知られている。
By the way, a polymer polyethylene molecular orientation body may be used as a fiber for reinforcing a composite material. However, such a fiber for reinforcing a composite material is desired to have excellent adhesion between the fiber and the matrix. However, polyethylene is generally not very good in adhesiveness, and therefore, means for improving the adhesiveness has been adopted. As one of the methods, corona discharge treatment is known.

従来知られている高分子量ポリエチレン分子配向体で
は、コロナ放電処理を施すと、接着性は向上するが、引
張強度が大きく低下してしまうことがあった。
In a conventionally known molecular orientation body of high molecular weight polyethylene, when a corona discharge treatment is performed, the adhesiveness is improved, but the tensile strength may be largely reduced.

本発明者らは、上記のような常識を打破るべく鋭意検
討したところ、重量平均分子量が60万以下の成形性に優
れた高分子量ポリエチレンからであっても、繊度(デニ
ール)を小さくすることによって、細くしかもコロナ放
電処理を施しても引張強度がほとんど低下せず、かつ強
度に優れたポリエチレン繊維すなわちポリエチレン分子
配向成形体が得られることを見出して、本発明を完成す
るに至った。
The present inventors have conducted intensive studies to break the above common sense, and found that the fineness (denier) can be reduced even with a high-molecular-weight polyethylene having a weight average molecular weight of 600,000 or less and excellent moldability. As a result, the present inventors have found that a polyethylene fiber having a small thickness and substantially no decrease in tensile strength even when subjected to corona discharge treatment and having excellent strength, that is, a polyethylene molecular oriented molded article, can be obtained, and the present invention has been completed.

発明の目的 本発明は、上記のような点に鑑みてなされたものであ
って、分子配向体を製造する際の成形性に優れ、しかも
コロナ放電処理を施しても引張強度がほとんど低下せ
ず、かつ強度に優れた高分子量ポリエチレン分子配向
体、たとえば高分子量ポリエチレン繊維を提供すること
を目的としている。
Object of the Invention The present invention has been made in view of the above points, and has excellent moldability when producing a molecular alignment body, and hardly decreases the tensile strength even when subjected to corona discharge treatment. It is an object of the present invention to provide a high molecular weight polyethylene oriented body having excellent strength, for example, a high molecular weight polyethylene fiber.

発明の概要 本発明に係る高分子量ポリエチレン分子配向成形体
は、重量平均分子量が300,000〜600,000である高分子量
ポリエチレンからなる高分子配向成形体であって、繊度
が15デニール以下であり、かつ引張強度が少なくとも2.
0GPa以上であり、しかもその引張強度S(GPa)とその
重量平均分子量M(g/mol)およびその繊度D(デニー
ル)が で示される関係を満足する範囲にあることを特徴として
いる。
SUMMARY OF THE INVENTION The high molecular weight polyethylene molecular orientation molded product according to the present invention is a high molecular weight polyethylene molded product comprising a high molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight of 300,000 to 600,000, a fineness of 15 denier or less, and a tensile strength. Is at least 2.
0 GPa or more, and its tensile strength S (GPa), its weight average molecular weight M (g / mol) and its fineness D (denier) It is within a range that satisfies the relationship indicated by.

発明の具体的説明 以下本発明に係る高分子量ポリエチレン分子配向成形
体について具体的に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The high molecular weight polyethylene molecular oriented molded article according to the present invention will be specifically described below.

原料ポリエチレン 本発明により得られる分子配向成形体は、重量平均分
子量が300,000〜600,000、好ましくは350,000〜600,00
0、さらに好ましくは400,000〜600,000である高分子量
ポリエチレンから製造される。高分子量ポリエチレンの
重量平均分子量は、135℃のデカリン溶液で測定される
極限粘度から計算によって求めることができる。
Raw material polyethylene The molecular orientation molded product obtained by the present invention has a weight average molecular weight of 300,000 to 600,000, preferably 350,000 to 600,00.
0, more preferably from high molecular weight polyethylene of 400,000 to 600,000. The weight average molecular weight of the high molecular weight polyethylene can be determined by calculation from the intrinsic viscosity measured with a decalin solution at 135 ° C.

本発明で用いられる高分子量ポリエチレンの重量平均
分子量は、延伸成形性の面から、60万以下であることが
好ましく、また30万未満であると、1.5GPa以上の強度を
有する高分子ポリエチレン分子配向成形体を得ることは
難しく、また得られる分子配向成形体の耐クリープ性あ
るいは耐摩耗性などの性能が劣る傾向が生ずる。なおCh
anigがJournal of Polymer Science(vol.36,91(195
9))に報告した式によれば、分子量が30〜60万である
高分子量ポリエチレンの極限粘度は4.23〜6.87の範囲に
ある。
The weight average molecular weight of the high molecular weight polyethylene used in the present invention is preferably not more than 600,000 from the viewpoint of stretch moldability, and if it is less than 300,000, the molecular orientation of the high molecular weight polyethylene having a strength of 1.5 GPa or more. It is difficult to obtain a molded article, and the resulting molecularly oriented molded article tends to have poor performance such as creep resistance and wear resistance. Note that Ch
anig is published in Journal of Polymer Science (vol. 36, 91 (195
According to the formula reported in 9)), the intrinsic viscosity of high molecular weight polyethylene having a molecular weight of 300,000 to 600,000 is in the range of 4.23 to 6.87.

本発明で用いられる高分子量ポリエチレンは、エチレ
ンの単独重合体であってもよいし、あるいはエチレンと
少量のα−オレフィンとの共重合体であってもよい。こ
のようなエチレンとα−オレフィンとの共重合体を使用
する場合には、エチレン含有量は通常95モル%以上、好
ましくは98モル%以上であることが望ましい。
The high molecular weight polyethylene used in the present invention may be a homopolymer of ethylene or a copolymer of ethylene and a small amount of α-olefin. When such a copolymer of ethylene and α-olefin is used, the ethylene content is usually 95 mol% or more, preferably 98 mol% or more.

このようなα−オレフィンとしては、通常炭素原子数
3〜10のα−オレフィンが使用される。このようなα−
オレフィンとしては、具体的には、プロピレン、1−ブ
テン、3−メチル−1−ブテン、1−ペンテン、4−メ
チル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1
−オクテン等が用いられる。なお、上記α−オレフィン
以外にも、本発明で使用されるエチレンの特性を損なわ
ない範囲内で他の共重合成分、例えば環状オレフィン等
を共重合してもよい。
As such an α-olefin, an α-olefin having 3 to 10 carbon atoms is usually used. Such α-
Specific examples of the olefin include propylene, 1-butene, 3-methyl-1-butene, 1-pentene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene, 1-heptene,
-Octene or the like is used. In addition to the above-mentioned α-olefin, other copolymerization components such as a cyclic olefin may be copolymerized within a range that does not impair the properties of ethylene used in the present invention.

分子配向成形体 本発明に係る高分子量ポリエチレン分子配向成形体
は、重量平均分子量が300,000〜600,000である高分子量
ポリエチレンからなり、繊度が15デニール以下、好まし
くは12デニール以下、さらに好ましくは10デニール以下
であり、かつ引張強度が少なくとも2.0GPa以上であり、
しかもその引張強度S(GPa)とその重量平均分子量M
(g/mol)および、その繊度(デニール)が、式[I] で示される関係を満足している。
The molecularly oriented molded article according to the present invention has a weight average molecular weight of 300,000 to 600,000, and has a fineness of 15 denier or less, preferably 12 denier or less, and more preferably 10 denier or less. And has a tensile strength of at least 2.0 GPa or more,
Moreover, its tensile strength S (GPa) and its weight average molecular weight M
(G / mol) and its fineness (denier) are represented by the formula [I] Satisfies the relationship indicated by.

本発明に係る高分子量ポリエチレン分子配向成形体
は、引張強度に優れるとともに引張弾性率にも優れ、引
張弾性率は20GPa以上好ましくは40GPa以上であることが
望ましい。
The oriented molecular product of high molecular weight polyethylene according to the present invention is excellent not only in tensile strength but also in tensile modulus, and the tensile modulus is desirably 20 GPa or more, preferably 40 GPa or more.

また上記のような高分子量ポリエチレン分子配向成形
体における分子配向の程度は、X線回折法、複屈折法、
偏光螢光法等で知ることができる。そして本発明に係る
分子配向成形体は、たとえば呉祐吉、久保輝一郎:化学
工学雑誌、第39巻、992頁(1939)に詳しく述べられて
いる半価幅による配向度、即ち式 (ここでHは赤道線上最強パラトープ面のデバイ環に沿
っての強度分布曲線の半価幅(゜)である。)で定義さ
れる配向度Fが0.98以上、特に0.99以上となるように分
子配向されていることが望ましい。
The degree of molecular orientation in the high molecular weight polyethylene molecular orientation molded article as described above, the X-ray diffraction method, birefringence method,
It can be known by the polarized fluorescence method. The molecular orientation molded product according to the present invention is, for example, the orientation degree according to the half-value width described in detail in Yukichi Kure and Teruichiro Kubo, Journal of Chemical Engineering, Vol. 39, p. (Here, H is the half width (゜) of the intensity distribution curve along the Debye ring of the strongest paratope plane on the equator line.) The molecule is selected so that the orientation degree F is 0.98 or more, particularly 0.99 or more. Desirably, they are oriented.

次いで本発明に係る高分子量ポリエチレン分子配向成
形体の製造方法について説明する。
Next, a method for producing the oriented molecular product of high molecular weight polyethylene according to the present invention will be described.

本発明では、上記分子配向成形体を成形するために、
上記のような高分子量ポリエチレンと稀釈剤とを混合し
て、混練する。
In the present invention, in order to mold the molecular orientation molded article,
The high molecular weight polyethylene as described above and a diluent are mixed and kneaded.

このような稀釈剤としては、高分子量ポリエチレンに
対する溶剤あるいは高分子量ポリエチレンに対して分散
性を有する各種ワックス状物が使用される。
As such a diluent, a solvent for high-molecular-weight polyethylene or various wax-like substances having dispersibility in high-molecular-weight polyethylene is used.

溶剤は、高分子量ポリエチレンの融点以上、さらに好
ましくは融点+20℃以上の沸点を有する溶剤が用いられ
る。
As the solvent, a solvent having a boiling point equal to or higher than the melting point of high molecular weight polyethylene, and more preferably equal to or higher than the melting point + 20 ° C is used.

このような溶剤としては、具体的には、n−ノナン、
n−デカン、n−ウンデカン、n−ドデカン、n−テト
ラデカン、n−オクタデカンあるいは流動パラフィン、
灯油等の脂肪族炭化水素系溶媒、キシレン、ナフタリ
ン、テトラリン、ブチルベンゼン、p−シメン、シクロ
ヘキシルベンゼン、ジエチルベンゼン、ベンチルベンゼ
ン、ドデシルベンゼン、ビシクロヘキシル、デカリン、
メチルナフタリン、エチルナフタリン等の芳香族炭化水
素系溶媒あるいはその水素化誘導体、1,1,2,2−テトラ
クロロエタン、ペンタクロロエタン、ヘキサクロロエタ
ン、1,2,3−トリクロロプロパン、ジクロロベンゼン、
1,2,4−トリクロロベンゼン、ブロモベンゼン等のハロ
ゲン化炭化水素溶媒、パラフィン系プロセスオイル、ナ
フテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイル等の
鉱油などが用いられる。
As such a solvent, specifically, n-nonane,
n-decane, n-undecane, n-dodecane, n-tetradecane, n-octadecane or liquid paraffin,
Aliphatic hydrocarbon solvents such as kerosene, xylene, naphthalene, tetralin, butylbenzene, p-cymene, cyclohexylbenzene, diethylbenzene, benchylbenzene, dodecylbenzene, bicyclohexyl, decalin,
Aromatic hydrocarbon solvents such as methylnaphthalene and ethylnaphthalene or hydrogenated derivatives thereof, 1,1,2,2-tetrachloroethane, pentachloroethane, hexachloroethane, 1,2,3-trichloropropane, dichlorobenzene,
Halogenated hydrocarbon solvents such as 1,2,4-trichlorobenzene and bromobenzene, and mineral oils such as paraffin-based process oils, naphthene-based process oils, and aromatic-based process oils are used.

ワックス状物としては、常温で液体のものを使用する
こともできるが、融点が25℃以上のものを使用すること
が好ましい。このような室温で固体状のワックス状物を
希釈剤として使用することにより、ダイ・ノズルから押
出された直後にワックス状物が固化しはじめ、ダイ内配
向した高分子量ポリエチレンの配向状態が崩れにくくな
り、得られるポリエチレン成形体中に、分子配向が履歴
として残りやすくなるため、良好な配向度を有するポリ
エチレン成形体が得られる。
As the wax-like substance, a liquid substance at room temperature can be used, but a substance having a melting point of 25 ° C. or more is preferably used. By using such a solid wax at room temperature as a diluent, the wax begins to solidify immediately after being extruded from the die nozzle, and the orientation state of the high molecular weight polyethylene oriented in the die is not easily collapsed. Therefore, the molecular orientation tends to remain as a history in the obtained polyethylene molded body, so that a polyethylene molded body having a good degree of orientation can be obtained.

このようなワックス類としては、脂肪族炭化水素化合
物あるいはその誘導体が使用される。
As such waxes, aliphatic hydrocarbon compounds or derivatives thereof are used.

脂肪族炭化水素化合物としては、飽和脂肪族炭化水素
化合物を主体とし、通常分子量が2000以下、好ましくは
1000以下、さらに好ましくは800以下のパラフィン系ワ
ックスが用いられる。これら脂肪族炭化水素化合物とし
ては、具体的にはドコサン、トリコサン、テトラコサ
ン、トリアコンタン等の炭素数22以上のn−アルカンあ
るいはこれらを主成分とした低級n−アルカンとの混合
物、石油から分離精製されたいわゆるパラフィンワック
ス、エチレンあるいはエチレンと他のα−オレフィンと
を共重合して得られる低分子量重合体である中・低圧ポ
リエチレンワックス、高圧法ポリエチレンワックス、エ
チレン共重合ワックスあるいは中・低圧法ポリエチレ
ン、高圧法ポリエチレン等のポリエチレンを熱減成等に
より分子量を低下させたワックスおよびそれらのワック
スの酸化物あるいはマレイン酸変性等の酸化ワックス、
マレイン酸変性ワックス等が用いられる。
As the aliphatic hydrocarbon compound, mainly a saturated aliphatic hydrocarbon compound, usually has a molecular weight of 2000 or less, preferably
1000 or less, more preferably 800 or less paraffinic wax is used. Specific examples of these aliphatic hydrocarbon compounds include n-alkanes having 22 or more carbon atoms, such as docosane, tricosan, tetracosane, and triacontan, or mixtures with lower n-alkanes containing these as main components, and separation and purification from petroleum. -Low-pressure polyethylene wax, high-pressure polyethylene wax, ethylene-copolymerized wax or medium-low pressure polyethylene, which is a so-called paraffin wax, a low-molecular-weight polymer obtained by copolymerizing ethylene or ethylene and another α-olefin. Waxes obtained by reducing the molecular weight of polyethylene such as high-pressure polyethylene by thermal degradation and the like, and oxide waxes of these waxes or oxidized waxes modified with maleic acid,
A maleic acid-modified wax or the like is used.

脂肪族炭化水素化合物誘導体としては、たとえば脂肪
族炭化水素基(アルキル基またはアルケニル基)の末端
もしくは内部に1個またはそれ以上、好ましくは1〜2
個、特に好ましくは1個のカルボキシル基、水酸基、カ
ルバモイル基、エステル基、メルカプト基、カルボニル
基等の官能基を有する化合物である炭素数8以上、好ま
しくは炭素数12〜50または分子量130〜2000、好ましく
は200〜800の脂肪酸、脂肪族アルコール、脂肪酸アミ
ド、脂肪酸エステル、脂肪族メルカプタン、脂肪族アル
デヒド、脂肪族ケトン等が用いられる。
As the aliphatic hydrocarbon compound derivative, for example, one or more, preferably one to two, terminal or internal terminal of an aliphatic hydrocarbon group (alkyl group or alkenyl group)
, More preferably one compound having a functional group such as a carboxyl group, a hydroxyl group, a carbamoyl group, an ester group, a mercapto group, a carbonyl group, etc., having 8 or more carbon atoms, preferably 12 to 50 carbon atoms or 130 to 2000 molecular weight. Preferably, 200 to 800 fatty acids, aliphatic alcohols, fatty acid amides, fatty acid esters, aliphatic mercaptans, aliphatic aldehydes, aliphatic ketones and the like are used.

具体的には、脂肪酸としてはカプリン酸、ラウリン
酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレ
イン酸などが用いられ、脂肪族アルコールとしてはラウ
リルアルコール、ミリスチルアルコール、セチルアルコ
ール、ステアリルアルコールなどが用いられ、脂肪族ア
ミドとしてはカプリンアミド、ラウリンアミド、パルミ
チンアミド、ステアリルアミドなどが用いられ、脂肪酸
エステルとしてはステアリル酢酸エステルなどが用いら
れる。
Specifically, capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, oleic acid, etc. are used as fatty acids, and lauryl alcohol, myristyl alcohol, cetyl alcohol, stearyl alcohol, etc. are used as aliphatic alcohols. Examples of the aliphatic amide include caprinamide, laurinamide, palmitamide, and stearylamide, and examples of the fatty acid ester include stearyl acetate.

ポリエチレンと稀釈剤との混合比率(重量比)は、こ
れらの種類によっても相違するが、一般的にいって3:97
〜80:20、好ましくは15:85〜60:40であることが望まし
い。稀釈剤の量が上記範囲よりも低い場合には、溶融粘
度が高くなり過ぎ、溶融混練や溶融成形が困難となると
共に、成形物の肌荒れが著しく、延伸切れなどが生じや
すくなる傾向が生ずる。一方、稀釈剤の量が上記範囲よ
りも多いと、やはり溶融混練が困難となり、また成形品
の延伸成が劣る傾向が生ずる。
The mixing ratio (weight ratio) of polyethylene and diluent varies depending on these types, but generally, it is 3:97.
8080: 20, preferably 15: 85-60: 40. When the amount of the diluent is lower than the above range, the melt viscosity becomes too high, so that melt-kneading and melt-molding become difficult, and the surface of the molded product is extremely rough, and there is a tendency that stretch breakage and the like tend to occur. On the other hand, if the amount of the diluent is more than the above range, it becomes difficult to melt and knead, and the molded article tends to be poor in stretchability.

上記のような溶融混練は、一般に150〜300℃、好まし
くは170〜270℃の温度で行うことが望ましく、上記範囲
よりも低い温度では、溶融粘度が高すぎて、溶融成形が
困難となる傾向が生じ、また上記範囲よりも高い場合に
は、熱減成により超高分子量ポリエチレン重合体の分子
量が低下して高弾性率および高強度の成形体を得ること
が困難となる傾向が生ずる。なお上記のような溶融混練
はヘンシェルミキサー、V型ブレンダー等による乾式ブ
レンドで行ってもよいし、あるいは単軸あるいは多軸押
出機を用いて行ってもよい。
Melt kneading as described above is generally performed at a temperature of 150 to 300 ° C., preferably 170 to 270 ° C. At a temperature lower than the above range, the melt viscosity is too high and the melt molding tends to be difficult. When the temperature is higher than the above range, the molecular weight of the ultrahigh molecular weight polyethylene polymer decreases due to thermal degradation, and it tends to be difficult to obtain a molded article having a high elastic modulus and a high strength. The melt-kneading as described above may be performed by dry blending using a Henschel mixer, a V-type blender, or the like, or may be performed using a single-screw or multi-screw extruder.

上記のような高分子量ポリエチレンと稀釈剤との混練
物を紡糸口金より押出すことにより未延伸状態の高分子
量ポリエチレン成形体が得られる。このとき、強度に優
れた成形体を得るには、紡糸時の高分子量ポリエチレン
の剪断ずり応力を、1.0×105dyn/cm2〜8×105dyn/cm2
好ましくは2×105dyn/cm2〜8×105dyn/cm2とすること
が好ましい。また紡糸された溶融物にドラフト、すなわ
ち溶融状態での引き伸しを加えることもできる。溶融樹
脂のダイ・オリフィス内での押出速度V0と冷却固化した
未延伸物の巻き取り速度Vとの比をドラフト比として次
式で定義することができる。
By extruding the above-mentioned kneaded product of high-molecular-weight polyethylene and a diluent from a spinneret, an undrawn high-molecular-weight polyethylene molded article is obtained. At this time, in order to obtain a molded article having excellent strength, the shearing stress of the high-molecular-weight polyethylene during spinning is adjusted to 1.0 × 10 5 dyn / cm 2 to 8 × 10 5 dyn / cm 2.
Preferably, it is 2 × 10 5 dyn / cm 2 to 8 × 10 5 dyn / cm 2 . The spun melt can also be drafted, that is, stretched in the molten state. The ratio of the extrusion speed V 0 of the molten resin in the die orifice to the winding speed V of the unstretched material that has been cooled and solidified can be defined as a draft ratio by the following formula.

ドラフト比=V/V0 このようなドラフト比は、混合物の温度およびポリエ
チレンの分子量等によるが、通常は3以上、好ましくは
6以上とすることが望ましい。
Draft ratio = V / V 0 such draft ratio depends like the molecular weight of the temperature and the polyethylene of the mixture, usually 3 or more, it is desirable that preferably 6 or more.

また高分子量ポリエチレンと稀釈剤との混練物は、押
出成形のみに限定されず、各種延伸成形容器等の製造の
場合には、射出成形によって延伸ブロー成形用のプリフ
ォームを製造することも可能である。得られた成形物の
冷却固化は、風冷、水冷等の強制冷却手段で行うことが
できる。
Also, the kneaded product of the high-molecular-weight polyethylene and the diluent is not limited to extrusion molding, and in the case of manufacturing various stretch-molded containers, it is possible to produce a preform for stretch blow molding by injection molding. is there. Cooling and solidification of the obtained molded product can be performed by forced cooling means such as air cooling or water cooling.

次にこのようにして得られた高分子量ポリエチレンの
未延伸成形体を延伸処理すると、高分子量ポリエチレン
分子配向成形体が得られる。
Next, when the thus-obtained unstretched molded product of high-molecular-weight polyethylene is subjected to stretching treatment, a high-molecular-weight polyethylene molecularly oriented molded product is obtained.

ポリエチレン成形体の延伸は、一般に40〜160℃、特
に80〜145℃の温度で行うのが望ましい。未延伸成形体
を上記温度に加熱保持するための熱媒体としては、空
気、水蒸気、液体媒体のいづれをも用いることができ
る。しかしながら、熱媒体として、前述した稀釈剤を溶
出除去することができる溶媒で、しかもその沸点が成形
体組成物の融点よりも高いもの、具体的にはデカリン、
デカン、灯油等を使用して、延伸操作を行うと、前述し
た稀釈剤の除去が可能となると共に、延伸時の延伸むら
の解消並びに高延伸倍率の達成が可能となるので好まし
い。
It is desirable that the stretching of the polyethylene molded body is generally performed at a temperature of 40 to 160 ° C, particularly 80 to 145 ° C. As a heat medium for heating and maintaining the unstretched molded body at the above-mentioned temperature, any of air, water vapor, and a liquid medium can be used. However, as a heat medium, a solvent capable of eluting and removing the diluent described above, and having a boiling point higher than the melting point of the molded article composition, specifically, decalin,
It is preferable to perform a stretching operation using decane, kerosene, or the like, because the diluent described above can be removed, and uneven stretching during stretching and a high stretching ratio can be achieved.

もちろん、ポリエチレンから稀釈剤を除去する手段
は、前記方法に限らず、未延伸物をヘキサン、ヘプタ
ン、熱エタノール、クロロホルム、ベンゼン等の溶剤で
処理後延伸する方法、延伸物をヘキサン、ヘプタン、熱
エタノール、クロロホルム、ベンゼン等の溶剤で処理す
る方法によっても行うことができる。このようにして高
弾性率、高強度を有する高分子量ポリエチレン分子配向
成形体を得ることができる。
Of course, the means for removing the diluent from the polyethylene is not limited to the above-described method, but a method in which the unstretched material is stretched after treatment with a solvent such as hexane, heptane, hot ethanol, chloroform, benzene, etc. It can also be performed by a method of treating with a solvent such as ethanol, chloroform or benzene. In this way, a high molecular weight polyethylene molecular oriented molded article having a high elastic modulus and a high strength can be obtained.

延伸操作は、一段あるいは二段以上の多段で行なうこ
とができる。延伸倍率は、所望とする分子配向およびこ
れに伴なう融解温度向上の効果にも依存するが、一般に
5〜100倍、好ましくは10〜80倍の延伸倍率となるよう
に延伸操作を行なうことが望ましい。
The stretching operation can be performed in one stage or in two or more stages. Although the stretching ratio depends on the desired molecular orientation and the effect of improving the melting temperature accompanying the stretching ratio, the stretching operation is generally performed at a stretching ratio of 5 to 100 times, preferably 10 to 80 times. Is desirable.

一般には、二段以上の多段で延伸を行うことが有利で
あり、一段目では80〜120℃の比較的低い温度で押出成
形体中の稀釈剤を抽出しながら延伸操作を行ない、二段
目以降では120〜160℃の温度でしかも一段目延伸温度よ
りも高い温度で成形体の延伸操作を続行するのがよい。
In general, it is advantageous to perform stretching in two or more stages, and in the first stage, the stretching operation is performed while extracting the diluent in the extruded product at a relatively low temperature of 80 to 120 ° C. After that, it is preferable to continue the stretching operation of the molded body at a temperature of 120 to 160 ° C. and higher than the first-stage stretching temperature.

このようにしてポリエチレン成形体を延伸すると、配
向度が0.95以上、好ましくは0.96以上、さらに好ましく
は0.98以上、特に好ましくは0.99以上であり、上記式
[I]で示される関係を満たす高分子量ポリエチレン分
子配向成形体が得られる。
When the polyethylene molded article is stretched in this manner, the degree of orientation is 0.95 or more, preferably 0.96 or more, more preferably 0.98 or more, and particularly preferably 0.99 or more, and the high molecular weight polyethylene satisfying the relationship represented by the above formula [I]. A molecularly oriented molded article is obtained.

かくして得られる高分子量ポリエチレン分子配向成形
体は、所望により拘束条件下に熱処理することができ
る。この熱処理は、一般に140〜180℃、特に150〜175℃
の温度で、1〜20分間、特に3〜10分間行うことができ
る。熱処理により、配向結晶部の結晶化が一層進行し、
結晶融解温度の高温側移行、強度および弾性率の向上お
よび高温での耐クリープ性の向上がもたらされる。
The thus-obtained oriented molecular product of high-molecular-weight polyethylene can be subjected to a heat treatment under constrained conditions, if desired. This heat treatment is generally performed at 140 to 180 ° C, particularly 150 to 175 ° C.
At a temperature of 1 to 20 minutes, especially 3 to 10 minutes. By the heat treatment, the crystallization of the oriented crystal part further proceeds,
Higher temperatures of the crystal melting temperature, improved strength and modulus, and improved creep resistance at elevated temperatures are provided.

発明の効果 本発明に係るポリエチレン分子配向成形体は、その製
造時に原料高分子量ポリエチレンの成形性に優れ、しか
も機械的性質に優れるとともに細くすることが可能であ
る。この特性を利用して、本発明に係る分子配向成形体
は、高強度マルチフィラメント、ひも、ロープ、織布、
不織布等の産業用紡織材料の他に、梱包用テープ等の包
装材料として有用である。
Effects of the Invention The polyethylene oriented molded article according to the present invention is excellent in the moldability of the raw material high molecular weight polyethylene during its production, and is excellent in mechanical properties and can be made thin. Utilizing this property, the molecularly oriented molded article according to the present invention is a high-strength multifilament, string, rope, woven fabric,
In addition to industrial textile materials such as nonwoven fabrics, they are useful as packaging materials such as packing tapes.

また、フィラメント状の高分子量ポリエチレン分子配
向成形体を、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル等の各
種樹脂や合成ゴム等に対する補強繊維として使用するこ
ともできる。また、このフィラメントは高強度でしかも
密度が小さいため、従来のガラス繊維、炭素繊維、ボロ
ン繊維、芳香族ポリアミド繊維、芳香族ポリイミド繊維
等を用いた成形物に比べ、特に軽量化を計れるので有効
である。ガラス繊維等を用いた複合材料と同様に、UD
(Unit Directional)積層板、SMC(Sheet Molding Com
pound)、BMC(Bulk Molding Compound)等の成形加工
を行うことができ、自動車部品、ボートやヨットの構造
体、電子回路用基板等の軽量、高強度分野での各種複合
材料用途が期待される。
In addition, the filament-shaped high molecular weight polyethylene molecular orientation molded article can also be used as a reinforcing fiber for various resins such as epoxy resin and unsaturated polyester, synthetic rubber and the like. In addition, since this filament has high strength and low density, it is particularly effective because it can reduce the weight compared with conventional molded products using glass fiber, carbon fiber, boron fiber, aromatic polyamide fiber, aromatic polyimide fiber, etc. It is. Like composite materials using glass fibers, etc., UD
(Unit Directional) Laminated plate, SMC (Sheet Molding Com)
It can be used for molding processes such as pounds) and BMC (Bulk Molding Compound), and is expected to be used for various composite materials in the field of lightweight and high strength, such as automotive parts, structures of boats and yachts, and substrates for electronic circuits. .

さらに本発明に係る高分子量ポリエチレン分子配向成
形体は、コロナ放電処理を施すと、接着性は大きく改良
されるが、引張強度はほとんど低下しない。
Furthermore, when the high molecular weight polyethylene molecular oriented molded article according to the present invention is subjected to corona discharge treatment, the adhesiveness is greatly improved, but the tensile strength is hardly reduced.

以下本発明を実施例によって説明するが、本発明はこ
れら実施例に限定されるものではない。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

実施例1 分子量が5.5×105(135℃のデカリン中で測定した極
限粘度が6.5dl/g)であるエチレン−プロピレン共重合
体(エチレン含有量99.9%)とパラフィンワックス(融
点69℃、分子量490)との30:70(重量比)の混合物を以
下の条件で溶融紡糸した。まずこの混合物にプロセス安
定剤として3,5−ジメチル−tert−ブチル−4−ハイド
ロキシトルエンを高分子量エチレン−プロピレン共重合
体100重量部に対して0.1重量部配合した。次いで該混合
物をスクリュー式押出機を用いて、設定温度190℃で溶
融混練を行ない、引続き該溶融物を押出機に付属するオ
リフィス径2mmの紡糸ダイより剪断速度25sec-1、剪断応
力2.8×105dyn/cm2、ダイ温度180℃の条件下で溶融紡糸
した。紡糸繊維を180cmのエアーギャップで33倍のドラ
フト比で引取り、空気中にて冷却、固化し、未延伸繊維
とした。この未延伸繊維の配向度は0.90であった。
Example 1 An ethylene-propylene copolymer (ethylene content 99.9%) having a molecular weight of 5.5 × 10 5 (intrinsic viscosity measured in decalin at 135 ° C. is 6.5 dl / g) and paraffin wax (melting point 69 ° C., molecular weight) 490) was melt-spun under the following conditions. First, 0.1 part by weight of 3,5-dimethyl-tert-butyl-4-hydroxytoluene was added as a process stabilizer to 100 parts by weight of a high-molecular-weight ethylene-propylene copolymer. Next, using a screw type extruder, the mixture was melt-kneaded at a set temperature of 190 ° C., and the melt was continuously passed through a spinning die having an orifice diameter of 2 mm attached to the extruder at a shear rate of 25 sec −1 and a shear stress of 2.8 × 10 Melt spinning was performed under the conditions of 5 dyn / cm 2 and a die temperature of 180 ° C. The spun fiber was taken out at a draft ratio of 33 times with an air gap of 180 cm, cooled and solidified in air to obtain an undrawn fiber. The degree of orientation of this undrawn fiber was 0.90.

さらにこのようにして得られた未延伸糸を以下の条件
で延伸し、配向繊維(試料1〜3)を得た。すなわち上
記のような未延伸糸に四台のコデットロールを用いて三
段延伸を行なった。このとき第一延伸槽および第二延伸
槽の熱媒はn−デカンであり、温度はそれぞれ110℃、1
20℃であり、第三延伸槽の熱媒はトリエチレングリコー
ルであり、温度は143℃であった。槽の有効長はそれぞ
れ50cmであった。延伸に際しては第一コデットロールの
回転速度を0.5m/分として第四コデットロールの回転速
度を変更することにより所望の延伸比の繊維を得た。第
二および第三コデットロールの回転数は安定延伸可能な
範囲で適宜選択した。初期に混合されたパラフィンワッ
クスは大部分が第一延伸槽および第二延伸槽中で抽出さ
れた。延伸比は第一コデットロールと第四コデットロー
ルの回転速度比より計算によって求めた。
Further, the undrawn yarn thus obtained was drawn under the following conditions to obtain oriented fibers (samples 1 to 3). That is, the above-mentioned undrawn yarn was subjected to three-stage drawing using four codet rolls. At this time, the heat medium of the first stretching tank and the second stretching tank was n-decane, and the temperature was 110 ° C. and 1 respectively.
The temperature was 20 ° C., the heat medium of the third stretching tank was triethylene glycol, and the temperature was 143 ° C. The effective length of each tank was 50 cm. At the time of drawing, a fiber having a desired drawing ratio was obtained by changing the rotation speed of the fourth codet roll to 0.5 m / min. The number of rotations of the second and third codet rolls was appropriately selected within a range where stable stretching was possible. Most of the initially mixed paraffin wax was extracted in the first draw tank and the second draw tank. The stretching ratio was determined by calculation from the rotation speed ratio between the first codet roll and the fourth codet roll.

得られた高分子量ポリエチレン繊維の弾性率、引張強
度および破断伸度は、オリエンテック社製テンシロンRT
M−100型引張試験機を用い、室温(23℃)にて測定し
た。この時のクランプ間の試料長は100mm、引張速度は1
00mm/分であった。弾性率は初期弾性率で、応力−歪曲
線の接線の傾きから求めた。計算に必要な繊維断面積は
密度を0.960g/ccとして重量から計算で求めた。また延
伸繊維の配向度を求めた。
The modulus of elasticity, tensile strength and elongation at break of the resulting high molecular weight polyethylene fiber were measured by Orientec Tensilon RT.
It measured at room temperature (23 degreeC) using the M-100 type tensile tester. At this time, the sample length between the clamps is 100 mm, and the pulling speed is 1
It was 00 mm / min. The elastic modulus is an initial elastic modulus, which is obtained from a slope of a tangent of a stress-strain curve. The fiber cross-sectional area required for the calculation was calculated from the weight with the density set to 0.960 g / cc. The degree of orientation of the drawn fiber was determined.

結果を表1に示す。 Table 1 shows the results.

実施例2 分子量が5.4×105(135℃のデカリン中で測定した極
限粘度が6.1dl/g)であるエチレン−1−ブテン共重合
体(エチレン含有量99.9%)と実施例1に記載したパラ
フィンワックスとの30:70(重量比)の混合物を実施例
1と同様にして溶融紡糸した。ただし、ダイ温度170℃
であった。得られた未延伸繊維の配向度は0.91であっ
た。
Example 2 An ethylene-1-butene copolymer (ethylene content: 99.9%) having a molecular weight of 5.4 × 10 5 (intrinsic viscosity measured in decalin at 135 ° C. of 6.1 dl / g) was described in Example 1. A 30:70 (weight ratio) mixture with paraffin wax was melt-spun as in Example 1. However, die temperature 170 ℃
Met. The degree of orientation of the obtained undrawn fiber was 0.91.

さらに該未延伸糸を実施例1と同様にして延伸し、延
伸繊維(試料4〜5)を得た。
Further, the undrawn yarn was drawn in the same manner as in Example 1 to obtain a drawn fiber (samples 4 and 5).

結果を表2に示す。 Table 2 shows the results.

実施例3 分子量が4.7×105(135℃のデカリン中で測定した極
限粘度が5.8dl/g)である高分子量ポリエチレンと実施
例1に記載したパラフィンワックスとの30:70(重量
比)の混合物を実施例1と同様にして溶融紡糸し、未延
伸繊維を得た。ただしこの時のドラフトは50倍であっ
た。得られた未延伸繊維の配向度は0.90であった。
Example 3 A 30:70 (weight ratio) of a high molecular weight polyethylene having a molecular weight of 4.7 × 10 5 (intrinsic viscosity measured in decalin at 135 ° C. of 5.8 dl / g) and the paraffin wax described in Example 1 was used. The mixture was melt-spun in the same manner as in Example 1 to obtain an undrawn fiber. However, the draft at this time was 50 times. The degree of orientation of the obtained undrawn fiber was 0.90.

さらに実施例1と同様にして延伸し、延伸繊維(試料
6)を得た。
Further, it was drawn in the same manner as in Example 1 to obtain a drawn fiber (sample 6).

結果を表3に示す。 Table 3 shows the results.

比較例1 分子量が2.5×105(135℃のデカリン中で測定した極
限粘度が3.7dl/g)であるポリエチレンと実施例1に記
載したパラフィンワックスとの30:70(重量比)の混合
物を、実施例1と同様にして溶融紡糸した。得られた未
延伸繊維の配向度は0.85であった。
Comparative Example 1 A 30:70 (weight ratio) mixture of polyethylene having a molecular weight of 2.5 × 10 5 (intrinsic viscosity measured in decalin at 135 ° C. of 3.7 dl / g) and the paraffin wax described in Example 1 was prepared. The melt spinning was performed in the same manner as in Example 1. The degree of orientation of the obtained undrawn fiber was 0.85.

さらに該未延伸糸を実施例1と同様にして延伸し、延
伸繊維(試料7〜9)を得た。
Further, the undrawn yarn was drawn in the same manner as in Example 1 to obtain drawn fibers (samples 7 to 9).

結果を表4に示す。 Table 4 shows the results.

比較例2 実施例2で用いたのと同様のポリエチレンと実施例1
に記載したパラフィンワックスとの30:70(重量比)の
混合物を、オリフィス径4mmの紡糸ダイを用いた以外は
実施例1と同様な条件にて溶融紡糸を行なった。この時
の紡糸ダイの温度は170℃であった。得られた未延伸繊
維の配向度は0.88であった。
Comparative Example 2 Polyethylene similar to that used in Example 2 and Example 1
A 30:70 (weight ratio) mixture with the paraffin wax described in 1) was melt-spun under the same conditions as in Example 1 except that a spinning die having an orifice diameter of 4 mm was used. At this time, the temperature of the spinning die was 170 ° C. The degree of orientation of the obtained undrawn fiber was 0.88.

さらに該未延伸糸を実施例1と同様にして延伸し、延
伸繊維(試料10)を得た。
Further, the undrawn yarn was drawn in the same manner as in Example 1 to obtain a drawn fiber (sample 10).

結果を表5に示す。 Table 5 shows the results.

比較例3 分子量が1.2×106(135℃のデカリン中で測定した極
限粘度が11.2dl/g)であるエチレン−プロピレン共重合
体(エチレン含有量99.9%)と実施例1に記載したパラ
フィンワックスとの混練物を、ダイ温度を190℃とした
以外は、実施例1と同様にして溶融紡糸した。なおダイ
温度が190℃以下の温度では、混練物の粘度が高すぎる
ため紡糸が困難であった。
Comparative Example 3 An ethylene-propylene copolymer (ethylene content: 99.9%) having a molecular weight of 1.2 × 10 6 (intrinsic viscosity measured in decalin at 135 ° C. of 11.2 dl / g) and the paraffin wax described in Example 1 Was melt-spun in the same manner as in Example 1 except that the die temperature was 190 ° C. At a die temperature of 190 ° C. or less, spinning was difficult because the viscosity of the kneaded material was too high.

さらに該未延伸糸を実施例1と同様にして延伸を行な
ったところ、繊維(試料11)は破断しやすく、10倍以上
の定常的延伸は不可能であった。
Further, when the undrawn yarn was drawn in the same manner as in Example 1, the fiber (sample 11) was easily broken, and a regular drawing of 10 times or more was impossible.

上記のような高分子量ポリエチレン繊維における引張
強度Sと、重量平均分子量Mと、その繊維Dとの関係
を、表6に示す。
Table 6 shows the relationship among the tensile strength S, the weight average molecular weight M, and the fiber D of the high molecular weight polyethylene fiber as described above.

また各実施例および比較例において高分子量ポリエチ
レン繊維を製造する際の紡糸性および延伸性について評
価した。
In each of Examples and Comparative Examples, spinnability and stretchability when producing high molecular weight polyethylene fibers were evaluated.

結果を表6に示す。 Table 6 shows the results.

また各実施例(試料1〜6)および比較例(試料7〜
10)で得られた高分子量ポリエチレン繊維について、そ
の繊度(デニール)と強度(GPa)との関係を第1図に
示す。この第1図中、番号は試料番号を示す。
In addition, each Example (Samples 1 to 6) and Comparative Example (Samples 7 to 6)
FIG. 1 shows the relationship between the fineness (denier) and the strength (GPa) of the high molecular weight polyethylene fiber obtained in 10). In FIG. 1, the numbers indicate sample numbers.

実施例4 135℃のデカリン中で測定した極限粘度が5.6dl/gであ
り、分子量が4.5×105であるエチレン−プロピレン共重
合体(エチレン含有量99.9%)とパラフィンワックス
(融点69℃、分子量490)との30:70(重量比)の混合物
を以下の条件で溶融紡糸した。まずこの混合物にプロセ
ス安定剤として3,5−ジメチル−tert−ブチル−4−ハ
イドロキシトルエンを上記エチレン−プロピレン共重合
体100重量部に対して0.1重量部配合した。
Example 4 An ethylene-propylene copolymer (ethylene content: 99.9%) having an intrinsic viscosity of 5.6 dl / g and a molecular weight of 4.5 × 10 5 measured in decalin at 135 ° C. and paraffin wax (melting point: 69 ° C., A mixture having a molecular weight of 490) and a ratio of 30:70 (weight ratio) was melt-spun under the following conditions. First, 0.1 part by weight of 3,5-dimethyl-tert-butyl-4-hydroxytoluene as a process stabilizer was mixed with 100 parts by weight of the ethylene-propylene copolymer.

次いで該混合物をスクリュー式押出機を用いて、設定
温度190℃で溶融混練を行ない、引き続き該溶融物を押
出機に付属するオリフィス径2mmの紡糸ダイより、剪断
速度25sec-1、剪断応力2.6×105dyn/cm2、ダイ温度180
℃の条件で溶融防止した。この際、紡糸繊維を180cmの
エアーギャップで33倍のドラフト比で引き取り、空気中
にて冷却、固化し、未延伸繊維とした。この未延伸繊維
の配向度Fは0.9であった。
Next, using a screw type extruder, the mixture was melt-kneaded at a set temperature of 190 ° C., and the melt was continuously passed through a spinning die having an orifice diameter of 2 mm attached to the extruder, at a shear rate of 25 sec −1 and a shear stress of 2.6 ×. 10 5 dyn / cm 2 , die temperature 180
Melting was prevented under the condition of ° C. At this time, the spun fiber was taken out at a draft ratio of 33 times with an air gap of 180 cm, cooled and solidified in air to obtain an undrawn fiber. The degree of orientation F of the undrawn fiber was 0.9.

さらに該未延伸繊維を実施例1と同様にして延伸し繊
維を得た。
The undrawn fiber was drawn in the same manner as in Example 1 to obtain a fiber.

表7に得られた延伸繊維(試料12〜14)の引張り特性
を示す。
Table 7 shows the tensile properties of the obtained drawn fibers (samples 12 to 14).

実施例5 実施例4に記載したものと同様の溶融混合物を、剪断
速度41sec-1、剪断応力3.1×105dyn/cm2、ダイ温度170
℃とした以外は実施例4と同様な方法により紡糸、延伸
を行なった。未延伸繊維の配向度Fは0.93であった。
Example 5 A molten mixture similar to that described in Example 4 was subjected to a shear rate of 41 sec -1 , a shear stress of 3.1 × 10 5 dyn / cm 2 and a die temperature of 170.
Spinning and stretching were performed in the same manner as in Example 4 except that the temperature was changed to ° C. The degree of orientation F of the undrawn fiber was 0.93.

表8に得られた延伸繊維(試料15〜19)の引張り特性
を示す。
Table 8 shows the tensile properties of the obtained drawn fibers (samples 15 to 19).

実施例6 135℃のデカリン中で測定した極限粘度が5.7dl/gであ
り、分子量が4.6×105であるエチレン−1−ブテン共重
合体(エチレン含有量99.8%)と実施例4で用いたパラ
フィンワックスとの30:70(重量比)の混合物を実施例
4と同様な方法により溶融紡糸した。ただしこのときの
剪断速度は33sec-1、剪断応力は2.9×105dyn/cm2、ダイ
温度は170℃であった。この未延伸繊維の配向度Fは0.9
1であった。さらに該未延伸繊維を実施例4に記載の方
法で延伸して、延伸繊維を得た。
Example 6 An ethylene-1-butene copolymer having an intrinsic viscosity of 5.7 dl / g measured in decalin at 135 ° C. and a molecular weight of 4.6 × 10 5 (ethylene content: 99.8%) was used in Example 4. A 30:70 (weight ratio) mixture with the paraffin wax was melt-spun in the same manner as in Example 4. However, at this time, the shear rate was 33 sec −1 , the shear stress was 2.9 × 10 5 dyn / cm 2 , and the die temperature was 170 ° C. The degree of orientation F of the undrawn fiber is 0.9.
Was one. Further, the undrawn fiber was drawn by the method described in Example 4 to obtain a drawn fiber.

表9に得られた延伸繊維(試料18〜19)の引張り特性
を示す。
Table 9 shows the tensile properties of the obtained drawn fibers (samples 18 to 19).

上記のような高分子量ポリエチレン繊維における引張
強度Sと、重量平均分子量Mと、その繊度Dとの関係
を、表10に示す。
Table 10 shows the relationship among the tensile strength S, the weight average molecular weight M, and the fineness D of the above high molecular weight polyethylene fibers.

また各実施例および比較例において、高分子量ポリエ
チレン繊維を製造する際の紡糸性および延伸性について
評価した。
In each of Examples and Comparative Examples, spinnability and stretchability when producing high molecular weight polyethylene fibers were evaluated.

結果を表10に示す。 Table 10 shows the results.

また各実施例(試料12〜19)で得られた高分子量ポリ
エチレン繊維について、その繊度(デニール)と強度
(GPa)との関係を第1図に示す。この第1図中、番号
は試料番号を示す。
FIG. 1 shows the relationship between the fineness (denier) and the strength (GPa) of the high molecular weight polyethylene fibers obtained in each of the examples (samples 12 to 19). In FIG. 1, the numbers indicate sample numbers.

実施例7 実施例1で製造した試料−3を、巴工業社製のコロナ
放電処理で、バー状電極間を1.0mmに設定し、照射量75W
/m2・minで1回コロナ放電処理を行った。処理後の繊維
の引張強度は、3.16GPa(保持率95%)であった。
Example 7 Sample-3 manufactured in Example 1 was subjected to corona discharge treatment manufactured by Tomoe Kogyo Co., Ltd. to set the distance between the bar-shaped electrodes to 1.0 mm, and the irradiation amount was 75 W.
The corona discharge treatment was performed once at / m 2 · min. The tensile strength of the fiber after the treatment was 3.16 GPa (95% retention).

比較例4 分子量2.2×106(135℃のデカリン中で測定した極限
粘度で17.0dl/g)であるポリエチレンとデカリンとの5:
95(重量比)の混合物を、以下の条件で紡糸した。
Comparative Example 4 Polyethylene having a molecular weight of 2.2 × 10 6 (17.0 dl / g in intrinsic viscosity measured in decalin at 135 ° C.) and decalin 5:
A 95 (weight ratio) mixture was spun under the following conditions.

まず該混合物100重量部に対し、プロセス安定剤とし
て3,5−ジメチル−tert−ブチル−4−ハイドロキシト
ルエンを0.1重量部配合し、窒素シールしたセプラブル
フラスコに投入し、180℃の加熱下に1時間撹拌し、均
一な溶液とした。
First, 0.1 part by weight of 3,5-dimethyl-tert-butyl-4-hydroxytoluene was blended as a process stabilizer with respect to 100 parts by weight of the mixture, and charged into a nitrogen-sealed separable flask, and heated at 180 ° C. Stir for 1 hour to form a homogeneous solution.

次いで該溶液を紡糸筒に投入し、窒素雰囲気下180℃
の温度にて2時間静置し、溶液の脱泡を行った。該溶液
を直径2mmの紡糸ダイよりドラフトを2倍以上かけるこ
となく30cm下に位置する凝固槽(水浴)に押出し、ゲル
状フィラメントとした。このゲル状フィラメントを1m/
分の速度でボビンに巻取った後、ボビンをn−ヘキサン
槽に室温で浸漬し、ゲル状フィラメントの液成分である
デカリンをn−ヘキサンに置換した。さらに、n−ヘキ
サン槽から取出し50℃の真空下で充分乾燥した。
Next, the solution was put into a spinning cylinder, and was heated to 180 ° C under a nitrogen atmosphere.
At room temperature for 2 hours to defoam the solution. The solution was extruded from a spinning die having a diameter of 2 mm into a coagulation tank (water bath) located 30 cm below without applying a draft twice or more to obtain a gel-like filament. 1m /
After winding on a bobbin at a speed of minutes, the bobbin was immersed in an n-hexane bath at room temperature to replace decalin, which is a liquid component of the gel filament, with n-hexane. Furthermore, it was taken out of the n-hexane tank and sufficiently dried under a vacuum of 50 ° C.

続いて窒素シールした熱管内に、乾燥繊維を50cm/min
で供給し、4台のコデットロールを用いて三段延伸を行
った。熱管の有効長はそれぞれ50cmで、このとき第1熱
管内温度は110℃、第2熱管内温度は130℃、第3熱管内
温度は140℃であった。延伸比は第1コデットロールと
第4コデットロールの回転比で求め、この時の延伸比は
60倍であった。第2、第3コデットロールの回転速度は
安定運転可能な範囲で適当に選択した。得られたポリエ
チレン繊維の物性は極限粘度14.0dl/g、繊維21デニー
ル、引張強度2.85GPaであった。
Subsequently, dry fiber is placed in a nitrogen sealed heat tube at 50 cm / min.
And three-stage stretching was performed using four codet rolls. The effective length of each of the heat tubes was 50 cm. At this time, the temperature in the first heat tube was 110 ° C., the temperature in the second heat tube was 130 ° C., and the temperature in the third heat tube was 140 ° C. The stretching ratio is determined by the rotation ratio of the first codet roll and the fourth codet roll.
It was 60 times. The rotation speeds of the second and third codet rolls were appropriately selected within a range where stable operation was possible. Physical properties of the obtained polyethylene fiber were an intrinsic viscosity of 14.0 dl / g, a fiber of 21 denier, and a tensile strength of 2.85 GPa.

該ポリエチレン繊維を、実施例3と同一条件下でコロ
ナ放電処理を行った。処理後の繊維の引張強度は、1.75
GPa(保持率61%)であった。
The polyethylene fiber was subjected to a corona discharge treatment under the same conditions as in Example 3. The tensile strength of the treated fiber is 1.75
GPa (retention: 61%).

実施例8 分子量が6.0×105(135℃のデカリン中で測定した極
限粘度が6.9dl/g)であるエチレン−4−メチル−1−
ペンテン共重合体(エチレン含有量99.9%)と実施例1
で用いたと同様のパラフィンワックスとの35:65(重量
比)の混合物を、剪断速度33sec-1、剪断応力5.2×105d
yn/cm2、ダイ温度170℃、ドラフト比60倍とした以外
は、実施例1と同様にして、未延伸繊維を得た。得られ
た未延伸繊維の配向度は0.94であった。
Example 8 Ethylene-4-methyl-1- having a molecular weight of 6.0 × 10 5 (intrinsic viscosity measured in decalin at 135 ° C. of 6.9 dl / g)
Example 1 with pentene copolymer (ethylene content 99.9%)
A 35:65 (weight ratio) mixture with the same paraffin wax as used in Example 1 was applied at a shear rate of 33 sec -1 and a shear stress of 5.2 × 10 5 d
An undrawn fiber was obtained in the same manner as in Example 1 except that yn / cm 2 , the die temperature was 170 ° C, and the draft ratio was 60 times. The degree of orientation of the obtained undrawn fiber was 0.94.

さらに得られた未延伸繊維を実施例1と同様にして延
伸し、延伸繊維(試料20〜22)を得た。
Further, the obtained undrawn fiber was drawn in the same manner as in Example 1 to obtain a drawn fiber (samples 20 to 22).

結果を表11に示す。 Table 11 shows the results.

実施例9 分子量が5.0×105(135℃のデカリン中で測定した極
限粘度が6.0dl/g)であるエチレン−ブテン−1共重合
体(エチレン含有量99.9%)と実施例1で用いたと同様
のパラフィンワックスとの40:60(重量比)の混合物
を、ダイ温度170℃、ドラフト比60倍とした以外は、実
施例1と同様にして、未延伸繊維を得た。得られた未延
伸繊維の配向度は0.91であった。
Example 9 An ethylene-butene-1 copolymer (ethylene content: 99.9%) having a molecular weight of 5.0 × 10 5 (intrinsic viscosity measured in decalin at 135 ° C. of 6.0 dl / g) was used in Example 1. An undrawn fiber was obtained in the same manner as in Example 1 except that a 40:60 (weight ratio) mixture with the same paraffin wax was used, except that the die temperature was 170 ° C. and the draft ratio was 60 times. The degree of orientation of the obtained undrawn fiber was 0.91.

さらに得られた未延伸繊維を実施例1と同様にして延
伸し、延伸繊維(試料23〜25)を得た。
Further, the obtained undrawn fiber was drawn in the same manner as in Example 1 to obtain a drawn fiber (samples 23 to 25).

結果を表12に示す。 Table 12 shows the results.

比較例5 分子量が1.7×105(135℃のデカリン中で測定した極
限粘度が2.8dl/g)であるエチレン重合体と実施例1で
用いたと同様のパラフィンワックスとの50:50(重量
比)の混合物を、剪断速度25sec-1、剪断応力1.9×105d
yn/cm2とした以外は、実施例1と同様にして、未延伸繊
維を得た。得られた未延伸繊維の配向度は0.85であっ
た。
Comparative Example 5 50:50 (weight ratio) of an ethylene polymer having a molecular weight of 1.7 × 10 5 (intrinsic viscosity measured in decalin at 135 ° C. of 2.8 dl / g) and a paraffin wax similar to that used in Example 1 ) At a shear rate of 25 sec -1 and a shear stress of 1.9 × 10 5 d
An undrawn fiber was obtained in the same manner as in Example 1 except that yn / cm 2 was used. The degree of orientation of the obtained undrawn fiber was 0.85.

さらに得られた未延伸繊維を実施例1と同様にして延
伸し、延伸繊維(試料26〜28)を得た。
Further, the obtained undrawn fiber was drawn in the same manner as in Example 1 to obtain a drawn fiber (samples 26 to 28).

結果を表13に示す。 Table 13 shows the results.

上記のような高分子量ポリエチレン繊維における引張
強度Sと、重量平均分子量Mと、その繊度Dとの関係
を、表15に示す。
Table 15 shows the relationship between the tensile strength S, the weight average molecular weight M, and the fineness D of the high molecular weight polyethylene fibers as described above.

また各実施例(試料20〜30)で得られた高分子量ポリ
エチレン繊維について、その繊度(デニール)と強度
(GPa)との関係を第1図に示す。この第1図中、番号
は試料番号を示す。
FIG. 1 shows the relationship between the fineness (denier) and the strength (GPa) of the high molecular weight polyethylene fibers obtained in each of the examples (samples 20 to 30). In FIG. 1, the numbers indicate sample numbers.

比較例6 分子量が4.5×105(135℃のデカリン中で測定した極
限粘度が4.5dl/g)であるエチレン重合体と実施例4で
用いたと同様のパラフィンワックスとの20:80(重量
比)の混合物を、剪断速度10sec-1、剪断応力1.5×105d
yn/cm2とした以外は、実施例1と同様にして、未延伸繊
維を得た。得られた未延伸繊維の配向度は0.88であっ
た。
Comparative Example 6 20:80 (weight ratio) of an ethylene polymer having a molecular weight of 4.5 × 10 5 (intrinsic viscosity measured in decalin at 135 ° C. of 4.5 dl / g) and a paraffin wax similar to that used in Example 4 ) Mixture at a shear rate of 10 sec -1 and a shear stress of 1.5 × 10 5 d
An undrawn fiber was obtained in the same manner as in Example 1 except that yn / cm 2 was used. The degree of orientation of the obtained undrawn fiber was 0.88.

さらに得られた未延伸繊維を実施例1と同様にして延
伸し、延伸繊維(試料29〜30)を得た。
Further, the obtained undrawn fiber was drawn in the same manner as in Example 1 to obtain a drawn fiber (samples 29 to 30).

結果を表14に示す。 Table 14 shows the results.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、実施例(試料1〜6、試料12〜25)および比
較例(試料7〜10、26〜30)で得られた高分子量ポリエ
チレン繊維における繊度と強度との関係を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing the relationship between fineness and strength in high molecular weight polyethylene fibers obtained in Examples (Samples 1 to 6, Samples 12 to 25) and Comparative Examples (Samples 7 to 10, 26 to 30). is there.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−69817(JP,A) 特開 昭63−85107(JP,A) 特開 昭60−167918(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) D01F 6/04,6/46 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-62-69817 (JP, A) JP-A-63-85107 (JP, A) JP-A-60-167918 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 6 , DB name) D01F 6 / 04,6 / 46

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】重量平均分子量が300,000〜600,000である
高分子量ポリエチレンからなる分子配向成形体であっ
て、繊度が15デニール以下であり、かつ引張強度が少な
くとも2.0GPa以上であり、しかもその引張強度S(GP
a)とその重量平均分子量M(g/mol)およびその繊度D
(デニール)が、式[I] で示される関係を満足する範囲にあることを特徴とする
分子配向成形体。
Claims: 1. A molecularly oriented molded article of high molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight of 300,000 to 600,000, having a fineness of 15 denier or less, a tensile strength of at least 2.0 GPa, and a tensile strength of at least 2.0 GPa. S (GP
a) and its weight average molecular weight M (g / mol) and its fineness D
(Denier) has the formula [I] Characterized in that the relationship satisfies the following relationship:
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JP1-310024 1989-11-29
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