JP7268683B2 - Polyethylene fiber and products using it - Google Patents

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Description

本発明は、耐切創性に優れたポリエチレン繊維および該繊維を含む製品に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to polyethylene fibers with excellent cut resistance and products containing such fibers.

従来、天然繊維の綿や一般的な有機繊維が耐切創性素材として用いられてきた。また、それらの繊維などを編みあげた手袋が耐切創性を必要とする分野で多く用いられてきた。そこで耐切創性機能の付与として、アラミド繊維などの高強度繊維の紡績糸からなる編物や織物などが考案されてきた。しかしながら、これらは、毛抜けや耐久性の観点で不満が見受けられた。一方、別の手段として、金属繊維を有機繊維や天然繊維と合わせて用いることにより耐切創性を向上させる試みが行われている。しかしながら、金属繊維を合わせることにより、風合いが堅くなり、柔軟性が損なわれるという問題がある。 Traditionally, cotton, which is a natural fiber, and general organic fibers have been used as cut-resistant materials. In addition, gloves knitted from such fibers have been widely used in fields requiring cut resistance. Therefore, knitted fabrics and woven fabrics made of spun yarns of high-strength fibers such as aramid fibers have been devised to impart cut resistance. However, these were dissatisfied with hair loss and durability. On the other hand, as another means, attempts have been made to improve cut resistance by using metal fibers in combination with organic fibers or natural fibers. However, there is a problem that the combination of metal fibers makes the texture hard and impairs the flexibility.

上記の問題を解決するため、重量平均分子量(Mw)、及び重量平均分子量と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)を規定した、耐切創性に優れるポリエチレン繊維の技術が知られている(例えば、特許文献1を参照)。 In order to solve the above problems, there is known a technology for producing polyethylene fibers with excellent cut resistance, in which the weight-average molecular weight (Mw) and the ratio (Mw/Mn) of the weight-average molecular weight and the number-average molecular weight (Mn) are specified. (See Patent Document 1, for example).

また、硬質繊維を含む糸により耐切創性に優れる超高分子量ポリエチレン繊維の技術が知られている(例えば、特許文献2および3を参照)。 Also, there is known a technique for ultra-high molecular weight polyethylene fibers that are excellent in cut resistance due to yarns containing hard fibers (see Patent Documents 2 and 3, for example).

更に形状が多角状で平均粒子径が1.0μm以下であり、アルミナのような硬質粒子を含む耐切創性に優れたポリエチレン繊維も提案されている(特許文献4を参照)。 Furthermore, a polyethylene fiber having a polygonal shape, an average particle size of 1.0 μm or less, and containing hard particles such as alumina and having excellent cut resistance has also been proposed (see Patent Document 4).

特開2004-019050号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-019050 特表2010-507026号公報Japanese Patent Publication No. 2010-507026 特表2015-518528号公報Japanese translation of PCT publication No. 2015-518528 特開2017-179684号公報JP 2017-179684 A

しかし、特許文献2や3に開示の技術を溶融紡糸に利用すると、添加する硬質繊維が紡糸工程における濾過フィルターを目詰まりさせ、生産性を著しく低下させるという問題がある。 However, when the techniques disclosed in Patent Documents 2 and 3 are used for melt spinning, there is a problem that the added hard fibers clog the filtration filter in the spinning process, resulting in a significant decrease in productivity.

更に本発明者らによる詳細な検討によれば、特許文献4のポリエチレン繊維は、耐切創性評価のバラツキが大きく、安定して高い評価が得られ難い(再現性が悪い)という問題を有することが、新たに判明した。 Furthermore, according to a detailed study by the present inventors, the polyethylene fiber of Patent Document 4 has a problem that the cut resistance evaluation varies greatly and it is difficult to obtain a stable high evaluation (poor reproducibility). was newly discovered.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、安定して高い耐切創性を発揮することができ、硬質粒子の凝集化も抑制されて、且つ、生産性の高い新規なポリエチレン繊維、および該繊維を用いた製品を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and its object is to stably exhibit high cut resistance, suppress agglomeration of hard particles, and improve productivity. An object of the present invention is to provide a high-quality novel polyethylene fiber and a product using the fiber.

本発明者らは上記課題を解決するため、鋭意検討を行った。その結果、ポリエチレン繊維に含まれる硬質粒子の形状(多角度)および比表面積を適切に制御すれば、安定して高い耐切創性と、耐硬質粒子凝集性の両方を兼ね備えたポリエチレン繊維が得られることを見出し、本発明を完成した。 In order to solve the above problems, the inventors of the present invention conducted intensive studies. As a result, by appropriately controlling the shape (multi-angle) and specific surface area of the hard particles contained in polyethylene fibers, it is possible to obtain polyethylene fibers that have both stably high cut resistance and hard particle aggregation resistance. We found that and completed the present invention.

すなわち、本発明は、以下の構成からなる。
1.アスペクト比が3未満、下式で表されるHausnerの表面指数が1.06以上、および比表面積が5.0m2/g以下の硬質粒子を含むことを特徴とするポリエチレン繊維。
Hausnerの表面指数=P2/4πA
式中、
Pは粒子投影像の周長(μm)、
Aは粒子投影像の面積(μm2)である。
2.前記硬質粒子は、珪素化合物である上記1に記載のポリエチレン繊維。
3.前記硬質粒子は、硬質粒子中にSiO2を20質量%以上含む上記1または2に記載のポリエチレン繊維。
4.前記硬質粒子の平均短径は1.0μm以上である上記1~3のいずれかに記載のポリエチレン繊維。
5.前記硬質粒子のモース硬度は4.5以上である上記1~4のいずれかに記載のポリエチレン繊維。
6.ポリエチレンの極限粘度[η]は0.8dL/g以上、4.9dL/g未満である上記1~5のいずれかに記載のポリエチレン繊維。
7.ポリエチレン繊維中に前記硬質粒子を2質量%以上含有する上記1~6のいずれかに記載のポリエチレン繊維。
8.上記1~7のいずれかに記載のポリエチレン繊維を含むことを特徴とする製品。
9.前記製品は耐切創性編織物である上記8に記載の製品。
10.前記製品は手袋である上記8または9に記載の製品。
That is, the present invention consists of the following configurations.
1. A polyethylene fiber comprising hard particles having an aspect ratio of less than 3, a Hausner surface index represented by the following formula of 1.06 or more, and a specific surface area of 5.0 m 2 /g or less.
Hausner's surface index = P 2 /4πA
During the ceremony,
P is the perimeter of the projected particle image (μm),
A is the area (μm 2 ) of the projected image of the particle.
2. 2. The polyethylene fiber according to 1 above, wherein the hard particles are silicon compounds.
3. 3. The polyethylene fiber according to 1 or 2 above, wherein the hard particles contain 20% by mass or more of SiO2 in the hard particles.
4. 4. The polyethylene fiber according to any one of 1 to 3 above, wherein the hard particles have an average short diameter of 1.0 μm or more.
5. 5. The polyethylene fiber according to any one of 1 to 4 above, wherein the hard particles have a Mohs hardness of 4.5 or more.
6. 6. The polyethylene fiber according to any one of 1 to 5 above, wherein the intrinsic viscosity [η] of polyethylene is 0.8 dL/g or more and less than 4.9 dL/g.
7. 7. The polyethylene fiber according to any one of 1 to 6 above, which contains 2% by mass or more of the hard particles in the polyethylene fiber.
8. A product characterized by comprising the polyethylene fiber according to any one of 1 to 7 above.
9. 9. The product of claim 8, wherein said product is a cut resistant knitted fabric.
10. 10. A product according to claim 8 or 9, wherein said product is a glove.

本発明によれば、安定して高い耐切創性を発揮することができ、硬質粒子の凝集化も抑制されて、且つ、生産性の高い新規なポリエチレン繊維、および該繊維を用いた製品を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the present invention, a novel polyethylene fiber that can stably exhibit high cut resistance, suppresses agglomeration of hard particles, and has high productivity, and a product using the fiber are provided. can do.

まず、本発明に到達した経緯を説明する。
本発明者らは、特許文献4のポリエチレン繊維を提案した後も、耐切創性の更なる向上を図るため、検討を重ねてきた。具体的には、特許文献4に記載された硬質粒子;詳細には、形状が多角状であり、平均粒子径が1.0μm以下であり、モース硬度が4.5以上の硬質粒子を含むポリエチレン繊維の耐切創性を繰返し評価したところ、測定にバラツキが見られて安定して高い評価が得られず、再現性に欠けることが判明した。
First, the details of how the present invention was reached will be described.
After proposing the polyethylene fiber of Patent Literature 4, the present inventors have made repeated studies in order to further improve cut resistance. Specifically, the hard particles described in Patent Document 4; specifically, polyethylene containing hard particles having a polygonal shape, an average particle size of 1.0 μm or less, and a Mohs hardness of 4.5 or more When the cut resistance of the fiber was repeatedly evaluated, it was found that the measurement was inconsistent and a high evaluation could not be obtained stably, resulting in a lack of reproducibility.

そこで本発明者らは、上記問題を解決するため、硬質粒子の形状(多角度)について詳しく検討した。その結果、Hausnerの表面指数で表される多角度(詳細は後述する。)を1.06以上と高くすると、安定して高い耐切創性が得られることが判明した。Hausnerの表面指数によれば、形状が円から外れるにつれて、数値は高くなる。ところが、上記表面指数が高くなり過ぎて、例えば10以上になると、比表面積が増加してしまい、硬質粒子が凝集して紡糸ノズルが詰ることも分った。そこで、本発明者らは、安定して高い耐切創性と、耐硬質粒子凝集性(紡糸ノズルの詰り無し)の両方を兼ね備えたポリエチレン繊維を得るために更に検討を重ねた。その結果、ポリエチレン繊維に含まれる硬質粒子の上記表面指数および比表面積の両方を適切に制御すれば、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。 In order to solve the above problem, the present inventors have made detailed studies on the shape (multiple angles) of the hard particles. As a result, it was found that when the multiple angle represented by the Hausner's surface index (details will be described later) is increased to 1.06 or more, high cut resistance can be stably obtained. According to Hausner's surface index, the more the shape deviates from the circle, the higher the number. However, it has also been found that if the surface index becomes too high, for example, 10 or more, the specific surface area increases, causing the hard particles to agglomerate and clog the spinning nozzle. Therefore, the present inventors made further studies to obtain a polyethylene fiber having both stably high cut resistance and resistance to hard particle agglomeration (no clogging of the spinning nozzle). As a result, the inventors have found that the above problems can be solved by appropriately controlling both the surface index and the specific surface area of the hard particles contained in the polyethylene fibers, and have completed the present invention.

本発明の構成による有用性を、後記する表1の結果に基づいて、より詳しく説明する。 The usefulness of the configuration of the present invention will be described in more detail based on the results shown in Table 1 below.

まず表1の比較例2~4はそれぞれ、上記特許文献4の実施例1~3に対応し、硬質粒子として平均短径が0.5μmのアルミナを用いた例である。これらは、ポリエチレン繊維中に含まれるアルミナの含有量が相違しているが、いずれも比表面積が大きい例である。上記比較例について、後記する実施例に記載の評価方法に基づいて耐切創性、および耐切創性の安定性を評価したところ、いずれも耐切創性に関しては、概ね、良好な結果が得られたが、耐切創性の安定性は著しく低下することが分った。
更に、後記する実施例に記載の評価方法に基づいて上記比較例の耐硬質粒子凝集性を評価したところ、いずれも紡糸ノズルの詰まりが発生した。
First, Comparative Examples 2 to 4 in Table 1 correspond to Examples 1 to 3 of Patent Document 4, respectively, and are examples in which alumina having an average short diameter of 0.5 μm was used as the hard particles. Although these are different in the content of alumina contained in the polyethylene fibers, they are all examples of large specific surface areas. The comparative examples were evaluated for cut resistance and cut resistance stability based on the evaluation method described later in Examples, and generally good results were obtained in terms of cut resistance. However, it was found that the stability of the cut resistance was remarkably lowered.
Furthermore, when the resistance to hard particle agglomeration of the comparative examples was evaluated based on the evaluation method described later in Examples, clogging of the spinning nozzle occurred in all cases.

また、表1の比較例1は、硬質粒子として平均短径が2.0μm、Hausnerの表面指数=1.01のシリカを用いた例である。上記比較例1では、紡糸ノズルの詰まりは生じなかったが、略円形のシリカを用いたため、上記比較例2~4と同様、耐切創性の安定性は著しく低下した。 Comparative Example 1 in Table 1 is an example in which silica having an average short diameter of 2.0 μm and a Hausner surface index of 1.01 is used as the hard particles. In Comparative Example 1, clogging of the spinning nozzle did not occur, but because substantially circular silica was used, the stability of the cut resistance was remarkably lowered as in Comparative Examples 2 to 4 above.

上記比較例の結果は、従来、耐切創性に優れているとして開示されている硬質粒子であっても、耐切創性にバラツキがあり、再現性に劣り、安定した耐切創性が得られないことを明瞭に示している。 The results of the above comparative examples show that even with hard particles that are conventionally disclosed as having excellent cut resistance, there is variation in cut resistance, poor reproducibility, and stable cut resistance cannot be obtained. clearly shows that

なお、上記比較例1と同様の結果は、硬質粒子の材質を変えた場合にも見られた。
すなわち、表1の比較例6は、硬質粒子として平均短径が5.0μm、Hausnerの表面指数=1.02のガラスを用いた例である。上記比較例6では、紡糸ノズルの詰まりは生じなかったが、略円形のガラスを用いたため、上記比較例2~4と同様、耐切創性の安定性は著しく低下した。
また表1の比較例7は、硬質粒子として平均短径が0.3μm、Hausnerの表面指数=1.32のガラスを用いた例である。上記比較例7は、上記比較例2~4と同様、比表面積が大きい材質のものを用いたため、耐切創性の安定性および耐硬質粒子凝集性が著しく低下し、紡糸ノズルの詰まりが発生した。
The same results as in Comparative Example 1 were also observed when the material of the hard particles was changed.
That is, Comparative Example 6 in Table 1 is an example in which glass having an average short diameter of 5.0 μm and a Hausner surface index of 1.02 is used as the hard particles. In Comparative Example 6, clogging of the spinning nozzle did not occur, but the stability of the cut resistance was remarkably lowered, as in Comparative Examples 2 to 4, because the substantially circular glass was used.
Comparative Example 7 in Table 1 is an example in which glass having an average short diameter of 0.3 μm and a Hausner surface index of 1.32 is used as the hard particles. In Comparative Example 7, as in Comparative Examples 2 to 4, a material having a large specific surface area was used, so the stability of cut resistance and resistance to hard particle agglomeration were remarkably lowered, and clogging of the spinning nozzle occurred. .

これに対し、表1の実施例1~7は、硬質粒子として平均短径の異なる種々のガラスを用い、上記表面指数および比表面積を本発明の範囲に制御した例であり、耐切創性の安定性と、耐硬質粒子凝集性(紡糸ノズルの詰り発生なし)の両方が向上している。よって、本発明によれば、安定して高い耐切創性を再現性良く発揮することができ、硬質粒子の凝集化も抑制されたポリエチレン繊維を提供できることが分る。 On the other hand, Examples 1 to 7 in Table 1 are examples in which various glasses having different average short diameters are used as hard particles, and the surface index and specific surface area are controlled within the range of the present invention. Both stability and hard particle agglomeration resistance (no spinning nozzle clogging) are improved. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a polyethylene fiber that can stably exhibit high cut resistance with good reproducibility, and in which agglomeration of hard particles is suppressed.

以下、本発明を詳述する。 The present invention will be described in detail below.

本発明のポリエチレン繊維は、その極限粘度[η]が0.8dL/g以上、4.9dL/g未満であることが好ましく、より好ましくは1.0dL/g以上、4.0dL/g以下、更に好ましくは1.2dL/g以上、2.5dL/g以下である。 The polyethylene fiber of the present invention preferably has an intrinsic viscosity [η] of 0.8 dL/g or more and less than 4.9 dL/g, more preferably 1.0 dL/g or more and 4.0 dL/g or less. It is more preferably 1.2 dL/g or more and 2.5 dL/g or less.

極限粘度を4.9dL/g未満とすることにより、溶融紡糸法での製糸が容易になり、いわゆるゲル紡糸等で製糸する必要がない。そのため、製造コストの抑制、作業工程の簡略化の点で優位である。さらに、製造時に溶剤を用いないため、作業者や環境への影響も小さい。また製品となった繊維中の残留溶剤も存在しないため製品使用者に対する溶媒の悪影響がない。また、極限粘度を0.8dL/g以上とすることにより、ポリエチレンの分子末端基の減少により、繊維中の構造欠陥数を減少させることができる。そのため、強度や弾性率等の繊維の力学物性や耐切創性能を向上させることができる。 By setting the intrinsic viscosity to less than 4.9 dL/g, spinning by a melt spinning method becomes easy, and spinning by so-called gel spinning or the like is unnecessary. Therefore, it is advantageous in terms of suppressing the manufacturing cost and simplifying the work process. Furthermore, since no solvent is used during manufacturing, the effect on workers and the environment is small. In addition, since there is no residual solvent in the product fiber, there is no adverse effect of the solvent on the user of the product. Further, by setting the intrinsic viscosity to 0.8 dL/g or more, the number of structural defects in the fiber can be reduced due to the reduction of molecular terminal groups of polyethylene. Therefore, it is possible to improve the mechanical physical properties of the fiber such as strength and elastic modulus, as well as the cut resistance performance.

また本発明に係るポリエチレン繊維の好ましい重量平均分子量(Mw)は50000~600000である。Mwを50000以上とすることにより、ポリエチレンの分子末端基の減少により、繊維中の構造欠陥数を減少させることができる。そのため、強度や弾性率等の繊維の力学物性や耐切創性能が向上する。一方、Mwを600000以下とすることにより、溶融紡糸法での製糸が容易になり、いわゆるゲル紡糸等で製糸する必要がない。そのため、製造コストの抑制、作業工程の簡略化の点で優位である。さらに、製造時に溶剤を用いないため、作業者や環境への影響も小さい。また製品となった繊維中の残留溶剤も存在しないため製品使用者に対する溶媒の悪影響がない。 Also, the weight average molecular weight (Mw) of the polyethylene fiber according to the present invention is preferably 50,000 to 600,000. By setting Mw to 50,000 or more, the number of structural defects in the fiber can be reduced due to the reduction of molecular end groups of polyethylene. Therefore, the mechanical physical properties of the fiber such as strength and elastic modulus and cut resistance are improved. On the other hand, by setting Mw to 600,000 or less, spinning by melt spinning becomes easy, and spinning by so-called gel spinning or the like is unnecessary. Therefore, it is advantageous in terms of suppressing the manufacturing cost and simplifying the work process. Furthermore, since no solvent is used during manufacturing, the effect on workers and the environment is small. In addition, since there is no residual solvent in the product fiber, there is no adverse effect of the solvent on the user of the product.

また本発明におけるポリエチレンは、その繰り返し単位が実質的にエチレンであればよく、当該エチレンと、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等との共重合体であってもよい。或は、これら共重合体同士、またはエチレン単独ポリマーと上記共重合体との共重合体、更にはエチレン単独ポリマーと他の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-1などのα-オレフィンとの共重合体を用いて短鎖または長鎖の分岐をある程度含有させることは、本発明のポリエチレン繊維を製造する上で、特に紡糸・延伸における製糸上の安定性が付与されるため、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過ぎると逆に延伸の阻害要因となるため、高強度・高弾性率のポリエチレン繊維を得るという観点からは、ポリエチレン繊維全体に占めるエチレン以外の成分の比率はモノマー単位で好ましくは0.2mol%以下、より好ましくは0.1mol%以下である。もちろん、本発明におけるポリエチレンはエチレン単独で構成されていてもよい。 In addition, the polyethylene in the present invention may have a repeating unit that is substantially ethylene, and the ethylene and a small amount of other monomers; It may be a copolymer with a derivative or the like. Alternatively, it may be a blend of these copolymers, a copolymer of ethylene homopolymer and the above copolymer, or a blend of ethylene homopolymer and other homopolymer such as α-olefin. In particular, the use of a copolymer with an α-olefin such as propylene or butene-1 to contain a certain amount of short-chain or long-chain branches is particularly useful in producing the polyethylene fiber of the present invention, particularly in spinning and drawing. It is more preferred because it provides the above stability. However, if the content of components other than ethylene is excessively increased, it becomes a hindrance to stretching. The unit is preferably 0.2 mol % or less, more preferably 0.1 mol % or less. Of course, polyethylene in the present invention may consist of ethylene alone.

本発明のポリエチレン繊維は、複数の硬質粒子を含有する。本発明における硬質粒子はアスペクト比が3未満、下式で表されるHausnerの表面指数が1.06以上、および比表面積が5.0m2/g以下の硬質粒子を少なくとも含む。
Hausnerの表面指数=P2/4πA
式中、
Pは粒子投影像の周長(μm)、
Aは粒子投影像の面積(μm2)である。
The polyethylene fibers of the present invention contain a plurality of hard particles. The hard particles in the present invention include at least hard particles having an aspect ratio of less than 3, a Hausner surface index represented by the following formula of 1.06 or more, and a specific surface area of 5.0 m 2 /g or less.
Hausner's surface index = P 2 /4πA
During the ceremony,
P is the perimeter of the projected particle image (μm),
A is the area (μm 2 ) of the projected image of the particle.

特に本発明に用いられる硬質粒子は、上式で表されるHausnerの表面指数が1.06以上、および比表面積が5.0m2/g以下の両方を満足する点に特徴があり、これにより、所望の効果が発揮される。In particular, the hard particles used in the present invention are characterized by satisfying both the Hausner surface index represented by the above formula of 1.06 or more and the specific surface area of 5.0 m 2 /g or less. , the desired effect is exhibited.

まず本発明に用いられる硬質粒子は、Hausnerの表面指数が1.06以上を満足する。ここで、Hausnerの表面指数は、粒子の多角度を表す指標となるものであり、耐切創性の安定性を評価するための指標として、本発明者らによって初めて採用されたものである。Hausnerの表面指数によれば、円=1、正八角形≒1.055、正六角形≒1.103、正方形≒1.273、正三角形≒1.654と算出され、形状が円から外れるにつれて、数値は高くなる。 First, the hard particles used in the present invention satisfy a Hausner surface index of 1.06 or more. Here, the Hausner surface index is an index representing multiple angles of particles, and was first adopted by the present inventors as an index for evaluating the stability of cut resistance. According to Hausner's surface index, circle = 1, regular octagon ≈ 1.055, regular hexagon ≈ 1.103, square ≈ 1.273, equilateral triangle ≈ 1.654. becomes higher.

Hausnerの表面指数が1.06未満の場合、耐切創性の安定性向上効果が有効に発揮されない。一方、Hausnerの表面指数が10を超えると、比表面積が大きくなり、硬質粒子が凝集し易いという問題が新たに生じる。硬質粒子の凝集は、紡糸ノズルのフィルター詰まりを招くため、未延伸糸が得られなくなる。Hausnerの表面指数は、好ましくは1.25以上、より好ましくは1.30以上、更に好ましくは1.40以上である。なお、Hausnerの表面指数が大きくなり過ぎると、上述したとおり比表面積が増加して紡糸ノズルの詰りを招く虞があるため、例えば10以下が好ましく、より好ましくは5以下である。 When the Hausner surface index is less than 1.06, the effect of improving the stability of cut resistance is not effectively exhibited. On the other hand, when the Hausner surface index exceeds 10, the specific surface area becomes large, causing a new problem that the hard particles tend to aggregate. Agglomeration of hard particles leads to filter clogging of spinning nozzles, making it impossible to obtain undrawn yarn. The Hausner surface index is preferably 1.25 or higher, more preferably 1.30 or higher, and even more preferably 1.40 or higher. If the Hausner surface index is too large, the specific surface area increases as described above, which may cause clogging of the spinning nozzle.

更に本発明に用いられる硬質粒子の比表面積は5.0m2/g以下を満足する。上記比表面積の範囲は、硬質粒子の凝集化を抑制する指標として用いられる。比表面積が5.0m2/gを超えると、硬質粒子が凝集し易くなり、紡糸時に詰まりが発生する。比表面積は、好ましくは4.5m2/g以下、より好ましくは3.0m2/g以下、更に好ましくは2.0m2/g以下である。一方、比表面積が小さくなり過ぎると、フィラーサイズが大きくなり糸切れの問題が生じる。比表面積は、好ましくは0.02m2/g以上、より好ましくは0.6m2/g以上である。Furthermore, the specific surface area of the hard particles used in the present invention satisfies 5.0 m 2 /g or less. The above specific surface area range is used as an index for suppressing agglomeration of hard particles. If the specific surface area exceeds 5.0 m 2 /g, the hard particles tend to agglomerate, causing clogging during spinning. The specific surface area is preferably 4.5 m 2 /g or less, more preferably 3.0 m 2 /g or less, still more preferably 2.0 m 2 /g or less. On the other hand, if the specific surface area is too small, the size of the filler becomes too large, causing the problem of thread breakage. The specific surface area is preferably 0.02 m 2 /g or more, more preferably 0.6 m 2 /g or more.

更に本発明に用いられる硬質粒子のアスペクト比は、3未満である。硬質粒子のアスペクト比が3以上になると、紡糸時に濾過フィルターが目詰まりし、繊維の生産性を著しく低下させることが懸念される為、好ましくない。アスペクト比は、好ましくは1以上2以下である。ここで、硬質粒子のアスペクト比とは、JIS8900-1に基づいて算出される値(すなわち、粒子の顕微鏡像において、(最大直径/最大直径に直交する幅)で定義される粒子の形状を表す指数)である。硬質粒子のアスペクト比の測定方法は、後記する実施例の欄で詳述する。 Further, the aspect ratio of the hard particles used in the present invention is less than 3. If the aspect ratio of the hard particles is 3 or more, the filtration filter will clog during spinning, which is not preferable because there is a concern that the productivity of the fiber will be significantly reduced. The aspect ratio is preferably 1 or more and 2 or less. Here, the aspect ratio of hard particles is a value calculated based on JIS8900-1 (that is, in a microscopic image of particles, the shape of the particles defined by (maximum diameter/width perpendicular to the maximum diameter). index). A method for measuring the aspect ratio of the hard particles will be described in detail in the Examples section below.

本発明に用いられる硬質粒子の平均短径は、1.0μm以上であることが好ましい。平均短径が1.0μm未満になると、比表面積が増えて硬質粒子が集合体として凝集してしまい、紡糸時に詰まりが発生する。一方、硬質粒子の平均短径が大きくなると、紡糸時に濾過フィルターが目詰まりし、繊維の生産性を著しく低下させ、特に延伸性を大幅に低下させるため、20μm以下であることが好ましい。硬質粒子の平均粒径は、より好ましくは2μm以上、更に好ましくは3μm以上、より好ましくは10μm以下である。
なお上記硬質粒子の平均短径は、後記する硬質粒子のアスペクト比と同様の方法により硬質粒子10個のそれぞれについて短軸(最大短径)を測定し、その平均値を求めることで算出した。
The hard particles used in the present invention preferably have an average short diameter of 1.0 μm or more. If the average short diameter is less than 1.0 μm, the specific surface area increases and the hard particles agglomerate as aggregates, causing clogging during spinning. On the other hand, when the average short diameter of the hard particles becomes large, the filtration filter is clogged during spinning, and the productivity of the fiber is remarkably reduced, especially the stretchability is greatly reduced. The average particle size of the hard particles is preferably 2 μm or more, still more preferably 3 μm or more, and more preferably 10 μm or less.
The average minor axis of the hard particles was calculated by measuring the minor axis (maximum minor axis) of each of 10 hard particles by the same method as the aspect ratio of the hard particles described later, and calculating the average value.

本発明に用いられる硬質粒子は、珪素化合物であることが好ましい。上記珪素化合物は、珪素を含む化合物であれば特に限定されず、例えば、シリカ、ガラス、炭化珪素などが挙げられる。より好ましくは、硬質粒子中にSiO2を20質量%以上含むものが用いられ、例えばシリカ、ガラスなどが挙げられる。更に好ましくはガラスである。なおシリカとガラスは、主にSiO2の含有量で区別される。シリカは実質的にSiO2のみで構成され、シリカのSiO2含有量は概ね95質量%以上である。これに対し、一般にガラスの主成分はSiO2であり、その他に、アルミナ、B23、P25一般などが含まれ得る。ガラス中のSiO2含有量は概ね50質量%以上である。The hard particles used in the present invention are preferably silicon compounds. The silicon compound is not particularly limited as long as it is a compound containing silicon, and examples thereof include silica, glass, silicon carbide, and the like. More preferably, hard particles containing 20% by mass or more of SiO 2 are used, such as silica and glass. Glass is more preferable. Silica and glass are distinguished mainly by the content of SiO 2 . Silica is substantially composed only of SiO 2 , and the SiO 2 content of silica is generally 95% by mass or more. On the other hand, the main component of glass is generally SiO 2 , and alumina, B 2 O 3 , P 2 O 5 in general, etc. may be included. The SiO 2 content in the glass is approximately 50% by mass or more.

本発明で用いられるガラスの形状は上記要件を満足する限り、特に限定されず、ガラス繊維、ガラスフリットのいずれもが用いられる。ここでガラス繊維とは、平均短径が概ね、4~12μmのものであり、本発明ではグラスファイバー(ガラス長繊維)およびグラスウール(ガラス短繊維)の両方を使用可能である。またガラスフリットは、平均短径が概ね、1.0~5.0μmの、フレーク状または粉末状のものである。 The shape of the glass used in the present invention is not particularly limited as long as it satisfies the above requirements, and either glass fiber or glass frit can be used. Here, the glass fiber has an average short diameter of approximately 4 to 12 μm, and both glass fiber (long glass fiber) and glass wool (short glass fiber) can be used in the present invention. The glass frit is in the form of flakes or powder having an average short diameter of approximately 1.0 to 5.0 μm.

本発明に用いられる硬質粒子は、モース硬度が4.5以上であることが好ましい。モース硬度が4.5未満では、切削時に硬質粒子が刃に対する障害とならず、耐切削性向上効果が得られ難い。但し、モース硬度が高くなり過ぎると、押出機などの機台が損傷する虞があるため、8.0以下であることが好ましい。
上記の好ましい範囲を満足する硬質粒子としては、例えばガラス(SiO2含有量によっても相違するが、SiO2含有量が約50%の場合、モース硬度は約4.5~5.5)、シリカ(モース硬度約6)、チタン単体(モース硬度約6)等が挙げられる。
なお、チタン酸塩のモース硬度は約4であり、アルミナのモース硬度は約9であり、上記の好ましい範囲を満足しない。
上記硬質粒子のモース硬度の測定方法について、一般的にフィラーでのモース硬度の測定は困難であるが、本発明では、繊維を灰化させ、元素分析から組成を確認して公知の文献に照らし合わせること、及びモース硬度計の標準サンプルにこすりつけることで標準サンプルに傷がつくかどうかによりモース硬度を推定した。
The hard particles used in the present invention preferably have a Mohs hardness of 4.5 or more. If the Mohs hardness is less than 4.5, the hard particles do not interfere with the blade during cutting, making it difficult to obtain the effect of improving cutting resistance. However, if the Mohs hardness becomes too high, there is a risk that the machine base of the extruder or the like may be damaged, so it is preferably 8.0 or less.
Examples of hard particles that satisfy the above preferable range include glass (when the SiO 2 content is about 50%, the Mohs hardness is about 4.5 to 5.5, although it varies depending on the SiO 2 content), silica (Mohs hardness of about 6), titanium alone (Mohs hardness of about 6), and the like.
Titanate has a Mohs hardness of about 4, and alumina has a Mohs hardness of about 9, which do not satisfy the above preferred range.
Regarding the method for measuring the Mohs hardness of hard particles, it is generally difficult to measure the Mohs hardness of fillers, but in the present invention, the fibers are ashed, the composition is confirmed by elemental analysis, and the The Mohs hardness was estimated by matching and rubbing against a standard sample on a Mohs hardness scale to see if the standard sample was scratched.

本発明のポリエチレン繊維が含有する複数の硬質粒子は、そのまま用いてもよいし、表面を修飾したものを用いてもよい。表面修飾としては、ジメチル基、エポキシ基、ヘキシル基、フェニル基、メタクリル基、ビニル基、イソシアネート基等が適用できる。 The plurality of hard particles contained in the polyethylene fiber of the present invention may be used as they are, or may be used after surface modification. A dimethyl group, an epoxy group, a hexyl group, a phenyl group, a methacryl group, a vinyl group, an isocyanate group, or the like can be applied as the surface modification.

本発明のポリエチレン繊維全体に含まれる上記複数の硬質粒子の好ましい含有量は、2質量%以上であり、より好ましくは5質量%以上であり、更に好ましくは10質量%以上であり、好ましくは30質量%以下である。硬質粒子の含有量が2質量%未満であると、繊維中に存在する硬質粒子と刃の接触頻度が少なく、耐切創性向上効果が得られ難い。但し、上記硬質粒子の含有量が多すぎると、紡糸・延伸時における糸切れ等の問題があるため、その上限は、例えば30質量%以下であることが好ましい。 The content of the plurality of hard particles contained in the entire polyethylene fiber of the present invention is preferably 2% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, still more preferably 10% by mass or more, preferably 30% by mass or more. % by mass or less. If the content of the hard particles is less than 2% by mass, the frequency of contact between the hard particles present in the fiber and the blade is low, making it difficult to obtain the effect of improving cut resistance. However, if the content of the hard particles is too high, problems such as yarn breakage may occur during spinning and drawing, so the upper limit is preferably 30% by mass or less, for example.

本発明のポリエチレン繊維を紡糸する際、硬質粒子は、事前にポリエチレンと混練したマスターバッチとして用いてもよいし、単体で用いてもよい。 When spinning the polyethylene fiber of the present invention, the hard particles may be used as a masterbatch that has been kneaded with polyethylene in advance, or may be used alone.

本発明のポリエチレン繊維は、単糸あたりの繊維径が45μm以下であるのが好ましく、37μm以下であるのがより好ましい。単糸あたりの繊維径が45μmよりも太くなると、織物または編物(織編物)に形成した際の風合いが堅くなり、柔軟性が損なわれる。なお、単糸あたりの繊維径は、例えば、dtexと繊維の比重より求める方法や、顕微鏡を用いて求める方法を用いることで求めることができる。その上限は、上記観点からは特に限定されないが、生産性などを考慮すると、おおむね10μm以上であることが好ましい。 The polyethylene fiber of the present invention preferably has a fiber diameter per single yarn of 45 μm or less, more preferably 37 μm or less. If the fiber diameter per single yarn is larger than 45 μm, the woven fabric or knitted fabric (woven or knitted fabric) will have a hard texture and will lose flexibility. The fiber diameter per single yarn can be determined by, for example, a method of determining from dtex and the specific gravity of the fiber, or a method of determining using a microscope. Although the upper limit is not particularly limited from the above viewpoint, it is preferably about 10 μm or more in consideration of productivity and the like.

本発明のポリエチレン繊維の平均強度は、4cN/dtex以上であることが望ましく、好ましくは、6cN/dtex以上である。平均強度が4cN/dtex未満の場合、応用製品を作製したとき、強度が不足する可能性がある。その上限は、上記観点からは特に限定されないが、紡糸性などの生産性を考慮すると、おおむね50cN/dtex以下であることが好ましい。 The polyethylene fiber of the present invention preferably has an average strength of 4 cN/dtex or more, preferably 6 cN/dtex or more. If the average strength is less than 4 cN/dtex, there is a possibility that the strength will be insufficient when an applied product is produced. Although the upper limit is not particularly limited from the above viewpoint, considering productivity such as spinnability, it is preferably about 50 cN/dtex or less.

本発明のポリエチレン繊維は、芯鞘構造を適用してもよく、また星形、三角や、中空等の異形の形状を有していてもよい。 The polyethylene fiber of the present invention may have a core-sheath structure, or may have an irregular shape such as a star shape, a triangle shape, or a hollow shape.

本発明のポリエチレン繊維を得る製造方法については、例えば、溶融紡糸法を用いることができる。ここで、例えば、溶剤を用いて行う超高分子量ポリエチレン繊維の製法の一つであるゲル紡糸法を用いると、高強度のポリエチレン繊維を得られるものの、生産性が低いばかりでなく、溶剤使用による製造作業者の健康や環境への影響、また繊維中に残留する溶剤が製品使用者の健康に与える影響が大きい。 As for the production method for obtaining the polyethylene fiber of the present invention, for example, a melt spinning method can be used. Here, for example, if a gel spinning method, which is one of the methods for producing ultra-high molecular weight polyethylene fibers using a solvent, is used, although high-strength polyethylene fibers can be obtained, the productivity is not only low, but also due to the use of solvents. The impact on the health and environment of manufacturing workers and the impact on the health of product users due to residual solvents in the fibers are significant.

よって、本発明のポリエチレン繊維は溶融紡糸法を用いるのが好ましい。溶融紡糸法を用いて本発明のポリエチレン繊維を製造する方法について、具体的に以下に説明する。なお、本発明のポリエチレン繊維を製造する方法は、以下の工程や数値に限定されない。 Therefore, it is preferable to use the melt spinning method for the polyethylene fiber of the present invention. The method for producing the polyethylene fiber of the present invention using the melt spinning method will be specifically described below. In addition, the method for producing the polyethylene fiber of the present invention is not limited to the following steps and numerical values.

上述したポリエチレン樹脂と粉末状態の硬質粒子とをブレンドし、押出機等を用いて、ポリエチレン樹脂の融点よりも例えば10℃以上、好ましくは50℃以上、更に好ましくは80℃以上高い温度で溶融押出しをして、定量供給装置を用いてポリエチレン樹脂の融点より例えば80℃、好ましくは100℃以上高い温度で紡糸ノズル(紡糸口金)に供給する。この時、押出機内に供給する不活性ガスの圧力は、0.001MPa以上、0.8MPa以下とするのが好ましく、より好ましくは0.05MPa以上、0.7MPa以下、更に好ましくは0.1MPa以上、0.5MPa以下とすることが推奨される。その後、例えば直径0.3mm以上、2.5mm以下、好ましくは直径0.5mm以上、1.5mm以下を有する紡糸ノズルより0.1g/min以上の吐出量で吐出する。紡糸ノズルから溶融樹脂を吐出する際の吐出線速度は、10cm/min以上、120cm/min以下とするのが好ましい。より好ましい吐出線速度は、20cm/min以上、110cm/min以下であり、更に好ましくは30cm/min以上、100cm/min以下である。 The above-mentioned polyethylene resin and hard particles in powder form are blended and melt extruded using an extruder or the like at a temperature higher than the melting point of the polyethylene resin by, for example, 10°C or higher, preferably 50°C or higher, more preferably 80°C or higher. and supplied to a spinning nozzle (spinneret) at a temperature higher than the melting point of the polyethylene resin by, for example, 80° C., preferably 100° C. or more, using a metering supply device. At this time, the pressure of the inert gas supplied into the extruder is preferably 0.001 MPa or more and 0.8 MPa or less, more preferably 0.05 MPa or more and 0.7 MPa or less, and still more preferably 0.1 MPa or more. , 0.5 MPa or less. Thereafter, it is discharged at a discharge rate of 0.1 g/min or more from a spinning nozzle having a diameter of, for example, 0.3 mm or more and 2.5 mm or less, preferably 0.5 mm or more and 1.5 mm or less. The linear velocity of ejection of the molten resin from the spinning nozzle is preferably 10 cm/min or more and 120 cm/min or less. The ejection linear velocity is more preferably 20 cm/min or more and 110 cm/min or less, and more preferably 30 cm/min or more and 100 cm/min or less.

次に、該吐出糸を5~40℃まで冷却した後に50m/min以上で巻き取り、更に得られた該未延伸糸を、少なくとも1回以上の回数で該未延伸糸の融点以下の温度で1.2倍以上延伸する。具体的には、2段階以上に分けて延伸工程を行うことが好ましい。延伸の初期の温度は、上記未延伸糸の結晶分散温度未満が好ましく、より好ましくは80℃以下、更に好ましくは75℃以下である。次いで、上記未延伸糸の結晶分散温度以上、融点以下、好ましくは90℃以上、融点未満で延伸するのが好ましい。 Next, after cooling the extruded yarn to 5 to 40° C., it is wound up at 50 m/min or more, and the obtained undrawn yarn is heated at a temperature below the melting point of the undrawn yarn at least once or more. Stretch 1.2 times or more. Specifically, the stretching process is preferably performed in two or more stages. The temperature at the initial stage of drawing is preferably lower than the crystal dispersion temperature of the undrawn yarn, more preferably 80° C. or lower, and still more preferably 75° C. or lower. Next, the yarn is drawn at a temperature not lower than the crystal dispersion temperature of the undrawn yarn and not higher than the melting point, preferably not lower than 90° C. and lower than the melting point.

ここで結晶分散温度とは、以下の方法によって測定される温度である。
まず固体粘弾性測定装置(T.A.インスツルメント社製、「DMA Q800」)を用いて固体粘弾性率を測定する。測定した固体粘弾性率の解析には、「T.A.Universal Analysis」(T.A.インスツルメント社製)を用いる。ここで測定開始温度を-140℃、測定終了温度を140℃、昇温速度を1.0℃/minとする。また、歪み量を0.04%とし、測定開始時の初荷重0.05cN/dtexとする。また、測定周波数を11Hzとする。次に、得られた固体粘弾性率に基づいて損失弾性率を計算し、温度分散を低温側より求め、損失弾性率の値を対数で縦軸に取り、横軸に温度を取ってプロットし、最も高温側に現れる損失弾性率のピーク値を結晶分散温度とする。
Here, the crystal dispersion temperature is a temperature measured by the following method.
First, the solid viscoelastic modulus is measured using a solid viscoelasticity measuring device (manufactured by TA Instruments, "DMA Q800"). "TA Universal Analysis" (manufactured by TA Instruments) is used for the analysis of the measured solid viscoelastic modulus. Here, the measurement start temperature is −140° C., the measurement end temperature is 140° C., and the temperature increase rate is 1.0° C./min. The strain amount is 0.04%, and the initial load at the start of measurement is 0.05 cN/dtex. Also, the measurement frequency is assumed to be 11 Hz. Next, the loss modulus is calculated based on the obtained solid viscoelastic modulus, the temperature distribution is obtained from the low temperature side, and the logarithm of the loss modulus is plotted on the vertical axis and the temperature on the horizontal axis. , the peak value of the loss modulus appearing on the highest temperature side is defined as the crystal dispersion temperature.

延伸倍率は、合計で6倍以上とするのが好ましく、より好ましくは8倍以上であり、更に好ましくは10倍以上である。また、延伸倍率は、合計で30倍以下とするのが好ましく、より好ましくは25倍以下であり、更に好ましくは20倍以下である。なお、多段延伸を採用する場合、例えば、2段延伸を行う場合であれば、1段階目の延伸倍率は1.05倍以上、4.00倍以下とするのが好ましく、2段階目の延伸倍率は2.5倍以上、15倍以下とするのが好ましい。 The total draw ratio is preferably 6 times or more, more preferably 8 times or more, and still more preferably 10 times or more. The total draw ratio is preferably 30 times or less, more preferably 25 times or less, and still more preferably 20 times or less. In the case of adopting multi-stage stretching, for example, when performing two-stage stretching, the stretching ratio in the first stage is preferably 1.05 times or more and 4.00 times or less, and the stretching in the second stage The magnification is preferably 2.5 times or more and 15 times or less.

本発明のポリエチレン繊維を使用した製品、例えば、織編物は、耐切創性織編物、手袋及びベスト等として好適に用いられる。例えば、手袋は、本発明のポリエチレン繊維を編み機に掛けることで得られる。もしくは、本発明のポリエチレン繊維を織り機に掛けて布帛を得、それを裁断、縫製して手袋とすることもできる。 Products using the polyethylene fiber of the present invention, such as woven and knitted fabrics, are suitably used as cut-resistant woven and knitted fabrics, gloves, vests, and the like. For example, gloves are obtained by knitting the polyethylene fibers of the present invention. Alternatively, the polyethylene fiber of the present invention may be woven on a loom to obtain a cloth, which may be cut and sewn into gloves.

このようにして得られた手袋は、例えば、そのまま手袋として使用することもできるが、必要であれば滑り止め性を付与するために、樹脂を塗布することもできる。ここで用いられる樹脂は、例えば、ウレタン系やエチレン系などが挙げられるが、特に限定されるものではない。 The glove thus obtained can be used, for example, as a glove as it is, or can be coated with a resin to impart anti-slip properties, if necessary. Examples of resins used here include urethane-based and ethylene-based resins, but are not particularly limited.

本発明のポリエチレン繊維は、後述の実施例からも分かるように、耐切創性能に優れている。
よって、本発明のポリエチレン繊維を使用した製品は、上記した手袋やベスト等の織編物以外にも、テープ、ロープ、ネット、釣糸、資材防護カバー、シート、カイト用糸、洋弓弦、セールクロス、幕材として好適に用いられる。もちろん、本発明のポリエチレン繊維を用いた製品はこれらに限定されない。
The polyethylene fiber of the present invention has excellent cut resistance, as can be seen from the examples described later.
Therefore, the products using the polyethylene fiber of the present invention include tapes, ropes, nets, fishing lines, material protection covers, sheets, strings for kites, bow strings, sail cloths, etc., in addition to woven and knitted fabrics such as gloves and vests. It is suitably used as a curtain material. Of course, products using the polyethylene fibers of the present invention are not limited to these.

また、本発明のポリエチレン繊維は、高い耐切創性を有するため、該耐切創性を活かした材料、例えば、繊維強化樹脂補強材、セメント補強材、繊維強化ゴム補強材、あるいは環境変化が想定される防護材、防弾材、医療用縫合糸、人工腱、人工筋肉、繊維強化樹脂補強材、セメント補強材、繊維強化ゴム補強材、工作機械部品、電池セパレーター、化学フィルターとして好適に用いられる。もちろん、本発明のポリエチレン繊維は、これらの材料に限定されず、様々な材料として用いることができる。 In addition, since the polyethylene fiber of the present invention has high cut resistance, it is assumed that materials that make use of the cut resistance, such as fiber reinforced resin reinforcing materials, cement reinforcing materials, fiber reinforced rubber reinforcing materials, or environmental changes are expected. protective materials, bulletproof materials, medical sutures, artificial tendons, artificial muscles, fiber-reinforced resin reinforcing materials, cement reinforcing materials, fiber-reinforced rubber reinforcing materials, machine tool parts, battery separators, and chemical filters. Of course, the polyethylene fiber of the present invention is not limited to these materials, and can be used as various materials.

以下に、実施例を例示し、本発明を具体的に説明する。しかし、本発明は下記実施例によって限定されるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below by way of examples. However, the present invention is not limited to the following examples, and it is of course possible to make appropriate modifications within the scope that can be adapted to the gist of the preceding and following descriptions. included in the scope of

まず、後述の実施例および比較例で作製した繊維(繊維サンプル)およびそれを用いた筒編み物(編物サンプル)に対して行った特性値の測定及び評価について説明する。 First, the measurement and evaluation of characteristic values performed on fibers (fiber samples) and tubular knitted fabrics (knitted fabric samples) using the fibers produced in Examples and Comparative Examples to be described later will be described.

(1)極限粘度[η]
極限粘度は、溶媒として135℃に加熱したデカリンを用い、ウベローデ型毛細粘度管を用いて測定した。具体的には、種々の希薄溶液の比粘度を測定し、その粘度の濃度に対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。比粘度の測定に際し、繊維サンプルを約5mm長に分割または切断し、ポリマーに対して1質量%の酸化防止剤(ヨシノックスBHT(登録商標)、吉富製薬製)を添加し、135℃で4時間攪拌溶解して測定溶液を調整した。
(1) Intrinsic viscosity [η]
The intrinsic viscosity was measured using decalin heated to 135° C. as a solvent and using an Ubbelohde-type capillary viscosity tube. Specifically, the specific viscosities of various dilute solutions were measured, and the intrinsic viscosity was determined from the point of extrapolation to the origin of a straight line obtained by least-squares approximation of the plot of the viscosity versus concentration. When measuring the specific viscosity, the fiber sample was divided or cut into pieces of about 5 mm in length, 1% by mass of an antioxidant (Yoshinox BHT (registered trademark), manufactured by Yoshitomi Pharmaceutical Co., Ltd.) was added to the polymer, and the temperature was maintained at 135 ° C. for 4 hours. A measurement solution was prepared by stirring and dissolving.

(2)硬質粒子の多角度(Hausnerの表面指数)
硬質粒子の多角度は、前述したHausnerの表面指数に基づいて算出した。具体的には、以下のようにして、各硬質粒子のP(粒子投影像の周長、μm)およびA(粒子投影像の面積、μm2)を測定して算出した。
(2) Multiple angles of hard particles (Hausner surface index)
The multiple angles of the hard particles were calculated based on the aforementioned Hausner surface index. Specifically, P (perimeter of projected particle image, μm) and A (area of projected particle image, μm 2 ) of each hard particle were measured and calculated as follows.

まず、後記する方法で作製した各繊維サンプルをるつぼの中に入れ、灰と炭素質物質になるまで燃焼した後、電気炉に入れ、ポリエチレンの分解温度(具体的には480℃)以上で加熱した。炭素質物質が完全に灰になったら、デシケータ中で室温まで放冷して灰分を得た。このようにして得られた灰分中に含まれる硬質粒子を、工業用顕微鏡(オリンパス社、BX53M)を用いて500~1500倍にて観察した。これらのうち、無作為に20個の硬質粒子を抽出して、上記工業顕微鏡に付属の解析ソフト(STREAM)を用いて、各硬質粒子の面積Aとその周長Pを測定し、上記式に基づいてHausnerの表面指数を算出した。本実施例では、上記20個の表面指数の平均値を求め、各繊維サンプルの表面指数とした。 First, each fiber sample prepared by the method described later is placed in a crucible and burned until it becomes ash and carbonaceous material, then placed in an electric furnace and heated at a temperature higher than the decomposition temperature of polyethylene (specifically 480 ° C.). bottom. When the carbonaceous material was completely ash, it was allowed to cool to room temperature in a desiccator to obtain ash. The hard particles contained in the ash thus obtained were observed at 500 to 1500 magnifications using an industrial microscope (Olympus, BX53M). Among these, 20 hard particles are randomly extracted, and using the analysis software (STREAM) attached to the industrial microscope, the area A and the perimeter P of each hard particle are measured, and the above formula is obtained. The Hausner surface index was calculated based on In this example, the average value of the 20 surface indices was determined and used as the surface index of each fiber sample.

(3)硬質粒子の比表面積
上記(2)の方法で得られた灰分を10g程度採取し、300℃で10時間真空乾燥した後、秤量した。マイクロメリティックス社製ASAP2020の自動比表面積装置を用いて、液体窒素の沸点(-195.8℃)における窒素ガスの吸着量を相対圧が0.05~0.3の範囲で徐々に高めながら40点測定し、吸着等温線を作製した。上記比表面積装置に付属の解析ソフト(GEMINI-PCW version1.01)にて、BET条件で、表面積解析範囲を0.01~0.15に設定して、BET比表面積[m2/g]を求めた。
(3) Specific Surface Area of Hard Particles About 10 g of the ash obtained by the above method (2) was sampled, vacuum-dried at 300° C. for 10 hours, and then weighed. Using an automatic specific surface area device of Micromeritics ASAP2020, the adsorption amount of nitrogen gas at the boiling point of liquid nitrogen (-195.8 ° C.) is gradually increased in the range of 0.05 to 0.3 relative pressure. While measuring at 40 points, an adsorption isotherm was prepared. Using the analysis software attached to the specific surface area device (GEMINI-PCW version 1.01), under BET conditions, the surface area analysis range is set to 0.01 to 0.15, and the BET specific surface area [m 2 /g] is calculated. asked.

(4)硬質粒子のアスペクト比
硬質粒子のアスペクト比は、SEM写真を用いることによって求めた。詳細には、後記する方法で作製した各繊維サンプルをるつぼの中に入れ、灰と炭素質物質になるまで燃焼した後、電気炉に入れ、ポリエチレンの分解温度以上で加熱した。炭素質物質が完全に灰になったら、デシケータ中で放冷して室温まで灰分を得た。このようにして得られた灰分のSEM写真を撮影し、無作為に選択した硬質粒子10個のそれぞれについて、長軸(最大長径)および最大長径に直交する幅を測定し、最大長径を、最大長径に直交する幅で除して、その平均値を求めることで、アスペクト比を算出した。なお、硬質粒子は硬度が高い為、加熱しても形状が変化しないと考えられる。
(4) Aspect Ratio of Hard Particles The aspect ratio of hard particles was obtained by using SEM photographs. Specifically, each fiber sample prepared by the method described later was placed in a crucible and burned until ash and carbonaceous substances were formed, then placed in an electric furnace and heated to a temperature equal to or higher than the decomposition temperature of polyethylene. Once the carbonaceous material was completely ash, it was allowed to cool in a desiccator to obtain ash to room temperature. An SEM photograph of the ash thus obtained was taken, and for each of 10 randomly selected hard particles, the major axis (maximum major axis) and the width perpendicular to the maximum major axis were measured, and the maximum major axis was The aspect ratio was calculated by dividing by the width orthogonal to the major axis and obtaining the average value. In addition, since the hard particles have high hardness, it is considered that the shape does not change even when heated.

(5)硬質粒子の平均短径
硬質粒子の平均短径は、上記アスペクト比と同様にしてSEM写真を撮影し、無作為に選択した硬質粒子10個について短軸(最大短径)を測定し、その平均値を求めることで算出した。
(5) Average minor axis of hard particles The average minor axis of hard particles is obtained by taking SEM photographs in the same manner as the above aspect ratio, and measuring the minor axis (maximum minor axis) of 10 randomly selected hard particles. , was calculated by obtaining the average value.

(6)硬質粒子の含有量
硬質粒子の含有量は、JIS-2272に基づき、灰分測定を用いることによって求めた。詳細には、後記する方法で作製した各繊維サンプル1.0gをるつぼの中に入れ、灰と炭素質物質になるまで燃焼した後、電気炉に入れ、ポリエチレンの分解温度以上で加熱した。炭素質物質が完全に灰になった後、デシケータ中で室温まで放冷して質量を測定し、灰分を求めた。得られた灰分量と上記繊維サンプル量の合計に対する灰分量の質量比率に基づき、硬質粒子の含有量を求めた。
(6) Content of Hard Particles The content of hard particles was obtained by measuring the ash content based on JIS-2272. Specifically, 1.0 g of each fiber sample prepared by the method described later was placed in a crucible and burned until ash and carbonaceous substances were formed, then placed in an electric furnace and heated to a temperature equal to or higher than the decomposition temperature of polyethylene. After the carbonaceous material completely turned to ash, it was allowed to cool to room temperature in a desiccator, and the mass was measured to determine the ash content. The content of hard particles was determined based on the mass ratio of the ash content to the sum of the obtained ash content and the fiber sample content.

(7)耐切創性
耐切創性は、クープテスター(ソドマット(SODEMAT)社製)の装置を用い、ヨーロッパ規格であるEN388法に基づいて測定を行った。具体的には、後記する方法で作製した各ポリエチレン繊維を用い、島精機製作所社製の丸編み機を用いて、目付が350g/m2±35g/m2の筒編み物を作製した。得られた筒編み物のクープテスターのインデックス値を以下のようにして算出して、耐切創性を評価した。
(7) Cut resistance The cut resistance was measured using a Couptester (manufactured by SODEMAT) based on the EN388 method, which is a European standard. Specifically, using each polyethylene fiber produced by the method described below, a tubular knitted fabric having a basis weight of 350 g/m 2 ±35 g/m 2 was produced using a circular knitting machine manufactured by Shima Seiki Seisakusho. The cut resistance of the tubular knitted fabric obtained was evaluated by calculating the index value of the coup tester as follows.

ここで、上記装置の試料台にはアルミ箔が設けられており、この上に編物サンプルを載置した。次いで、装置に備えられた円形の刃を、走行方向とは逆方向に回転させながら試料の上を走らせた。なお、編物サンプルが切断されると、円形刃とアルミ箔とが接触して通電することで、耐切創性試験が終了したことが検知された。円形刃が作動している間中、装置に取り付けられているカウンターがカウントを行うので、その数値を記録した。 Here, an aluminum foil was provided on the sample stage of the above apparatus, and a knitted fabric sample was placed thereon. Next, a circular blade provided in the device was run over the sample while rotating in a direction opposite to the running direction. When the knitted sample was cut, it was detected that the cut resistance test was completed by contacting the circular blade with the aluminum foil and energizing it. A counter attached to the device counted while the circular blade was in motion and the number was recorded.

この試験では、目付け約380g/m2の平織りの綿布をブランクとし、編物サンプルの切創レベルを評価した。ブランクからテストを開始し、ブランクのテストと編物サンプルのテストとを交互に行い、編物サンプルを5回テストし、最後に6回目のブランクをテストして、1セットの試験を終了した。以上の試験を10セット行い、10セットの平均のIndex値(インデックス値)を耐切創性の代用評価とした。インデックス値が高いほど、耐切創性に優れることを意味する。In this test, a plain weave cotton cloth with a basis weight of about 380 g/m 2 was used as a blank to evaluate the cut level of knitted samples. A set of tests was completed starting with a blank, alternating between testing the blank and testing the knitted sample, testing the knitted sample 5 times, and finally testing the blank 6 times. Ten sets of the above tests were performed, and the average index value (index value) of the ten sets was used as a substitute evaluation of cut resistance. A higher index value means better cut resistance.

インデックス値は、次式により算出される。
K=(サンプルテスト前の綿布のカウント値+サンプルテスト後の綿布のカウント値)/2
インデックス値=(サンプルのカウント値+K)/K
The index value is calculated by the following formula.
K = (count value of cotton fabric before sample test + count value of cotton fabric after sample test) / 2
Index value = (Sample count value + K)/K

耐切創性の評価に使用したカッターは、OLFA株式会社製のロータリーカッターL型用φ45mmである。材質はSKS-7タングステン鋼であり、刃厚0.3ミリ厚であった。また、テスト時にかかる荷重は5Nにして評価を行った。 The cutter used for the evaluation of cut resistance is φ45 mm for rotary cutter L type manufactured by OLFA Corporation. The material was SKS-7 tungsten steel, and the blade thickness was 0.3 mm. Moreover, the load applied at the time of the test was set to 5N, and the evaluation was performed.

本実施例では、比較例1で得られたインデックス値を耐切創性100とし、これを基準値として、それ以外の表1に示す各例は当該比較例11に対する相対比で耐切創性を表した。例えば実施例1の耐切創性は110であるが、これは、比較例1の耐切創性を100%としたとき、110%(1.1倍)もの高い耐切創性が得られたことを意味する。 In this example, the index value obtained in Comparative Example 1 is defined as 100 for cut resistance, and this is used as a reference value, and the other examples shown in Table 1 express the cut resistance as a relative ratio to Comparative Example 11. bottom. For example, the cut resistance of Example 1 is 110, which means that a high cut resistance of 110% (1.1 times) was obtained when the cut resistance of Comparative Example 1 was 100%. means.

(8)耐切創性の安定性
上記(7)の耐切創性評価で行った10セットの試験における、変動係数CV値(=標準偏差/平均値)を求めて、以下の基準で評価した。
CV値25%以下:耐切創性の安定性に優れる(〇)
CV値25%超: 耐切創性の安定性が悪い(×)
(8) Stability of Cut Resistance The coefficient of variation CV value (=standard deviation/average value) was determined in 10 sets of tests performed in the evaluation of cut resistance in (7) above, and evaluated according to the following criteria.
CV value 25% or less: excellent stability of cut resistance (○)
CV value over 25%: Poor stability of cut resistance (×)

(9)耐硬質粒子凝集性
耐硬質粒子凝集性は、紡糸ノズルの詰りの有無により評価した。
(9) Hard Particle Aggregation Resistance Hard particle aggregation resistance was evaluated based on the presence or absence of clogging in the spinning nozzle.

(10)繊維の平均強度
後記する方法で作製した各繊維サンプルの平均強度は、以下ようにして算出した。
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、雰囲気温度20℃、相対湿度65%の条件下で歪-応力曲線を測定し、得られた曲線の破断点での応力から強度(cN/dtex)を算出し、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)を算出した。同様の操作を10回行い、その平均値を各繊維サンプルの平均強度とした。
(10) Average Strength of Fiber The average strength of each fiber sample produced by the method described below was calculated as follows.
Using "Tensilon" manufactured by Orientic Co., Ltd., the strain-stress curve was measured under the conditions of a sample length of 200 mm (length between chucks), an elongation rate of 100% / min, an ambient temperature of 20 ° C., and a relative humidity of 65%. The strength (cN/dtex) was calculated from the stress at the breaking point of the curve obtained, and the elastic modulus (cN/dtex) was calculated from the tangent line giving the maximum gradient near the origin of the curve. The same operation was performed 10 times, and the average value was taken as the average strength of each fiber sample.

(実施例1)
極限粘度が1.9dL/gであるポリエチレンペレット78質量%と、硬質粒子としてアスペクト比が2.1、平均短径が7.0μm、平均長径が16.0μmのガラス繊維(Eガラス;主成分としてSiO2を53質量%、Al23を15質量%含む)3.0質量%とを混ぜてブレンドポリマーを作製した。なお、硬質粒子のアスペクト比は、上記したように10個の平均であり、その範囲は1.05から6.0であった。このブレンドポリマーを押出機に供給して280℃で溶融し、オリフィス径φ0.8mm、30Hからなる紡糸口金からノズル面温度288℃にて単孔吐出量0.32g/minで吐出させた。
(Example 1)
78% by mass of polyethylene pellets having an intrinsic viscosity of 1.9 dL / g, and glass fibers (E glass; main component 3.0% by mass containing 53% by mass of SiO 2 and 15% by mass of Al 2 O 3 were mixed to prepare a blend polymer. The aspect ratio of the hard particles was the average of 10 particles as described above, and the range was from 1.05 to 6.0. This blended polymer was supplied to an extruder, melted at 280° C., and extruded from a spinneret having an orifice diameter of φ0.8 mm and 30H at a nozzle surface temperature of 288° C. at a single hole ejection rate of 0.32 g/min.

吐出された糸条を10cmの保温区間通過させ、その後18℃、0.5m/secのクエンチで冷却後、紡糸速度200m/minでチーズ形状に捲き取り、未延伸糸を得た。次いで100℃の熱風で加熱して安定に延伸できる最大の延伸倍率にて巻き取って延伸糸を得た。延伸糸を全体として880dtex±88dtexとなるように合糸し、実施例1のポリエチレン繊維を得た。得られたポリエチレン繊維を用いて、上記方法により筒編み物を作製して耐切創性、耐切創性の安定性、および耐硬質粒子凝集性を評価した。これらの結果を表1に示す。なお、本実施例を含め以下の実施例及び比較例では、室温で3倍に延伸し、100℃で2.3倍延伸したものを用いた。 The extruded yarn was passed through a 10 cm heat-retaining section, cooled at 18° C. by quenching at 0.5 m/sec, and wound into a cheese shape at a spinning speed of 200 m/min to obtain an undrawn yarn. Then, the yarn was heated with hot air at 100° C. and wound up at the maximum draw ratio that allows stable drawing to obtain a drawn yarn. The drawn yarns were combined so as to have a total of 880 dtex±88 dtex to obtain the polyethylene fiber of Example 1. Using the obtained polyethylene fibers, a tubular knitted fabric was produced by the above method, and the cut resistance, the stability of the cut resistance, and the hard particle agglomeration resistance were evaluated. These results are shown in Table 1. In addition, in the following examples and comparative examples, including this example, the film was stretched 3 times at room temperature and stretched 2.3 times at 100°C.

(実施例2~7、比較例1~6)
実施例1の条件において、硬質粒子の材質、平均短径、アスペクト比、および含有量を表1のように変更したこと以外は実施例1と同様にして上記例の延伸糸を得て、上記特性を評価した。これらの結果を表1に示す。
(Examples 2 to 7, Comparative Examples 1 to 6)
Under the conditions of Example 1, the drawn yarn of the above example was obtained in the same manner as in Example 1 except that the material, average minor diameter, aspect ratio, and content of the hard particles were changed as shown in Table 1. properties were evaluated. These results are shown in Table 1.

ここで、実施例2~7に用いたガラスの詳細は以下のとおりである。
・実施例2:平均短径が7.0μm、平均長径が16.0μmのガラス繊維(Eガラス;主成分としてSiO2を53質量%、Al23を15質量%含む)18.0質量%
・実施例3:平均短径1.3μmのガラスフリット(Eガラス;主成分としてSiO2を53質量%、Al23を15質量%含む)18.0質量%
・実施例4:平均短径3.5μmのガラスフリット(主成分としてSiO2を53質量%、Al23を20質量%含む)18.0質量%
・実施例5:平均短径3.5μmのガラスフリット(主成分としてSiO2を60質量%、B23を7質量%含む)6.0質量%
・実施例6:平均短径が4.0μm、平均長径が8μmのガラス繊維(グラスウール、主成分としてSiO2を60質量%)3.0質量%
・実施例7:平均短径が10.0μm、平均長径が25.0μmのガラス繊維(Eガラス;主成分としてSiO2を53質量%、Al23を15質量%含む)6.0質量%
Here, the details of the glasses used in Examples 2 to 7 are as follows.
Example 2: 18.0 mass of glass fiber (E glass; containing 53% by mass of SiO 2 and 15% by mass of Al 2 O 3 as main components) having an average minor axis of 7.0 μm and an average major axis of 16.0 μm %
Example 3: Glass frit with an average short diameter of 1.3 μm (E glass; containing 53% by mass of SiO 2 and 15% by mass of Al 2 O 3 as main components) 18.0% by mass
Example 4: Glass frit with an average minor axis of 3.5 μm (containing 53% by mass of SiO 2 and 20% by mass of Al 2 O 3 as main components) 18.0% by mass
Example 5: Glass frit with an average short diameter of 3.5 μm (containing 60% by mass of SiO 2 and 7% by mass of B 2 O 3 as main components) 6.0% by mass
Example 6: 3.0% by mass of glass fiber (glass wool, 60% by mass of SiO2 as the main component) with an average minor axis of 4.0 μm and an average major axis of 8 μm
Example 7: 6.0 mass of glass fiber (E glass; containing 53% by mass of SiO 2 and 15% by mass of Al 2 O 3 as main components) having an average minor axis of 10.0 μm and an average major axis of 25.0 μm %

また、比較例1は、前述した特許文献4の実施例1(含有量のみ相違)を模擬した例である。 Comparative Example 1 is an example simulating Example 1 (only the content is different) of Patent Document 4 described above.

Figure 0007268683000001
Figure 0007268683000001

表1から分かるように、本発明の要件を満足するポリエチレン繊維を用いた実施例1~7は、耐切創性のみならず、耐切創性の安定性および耐硬質粒子凝集性にも優れている。これに対し、本発明のいずれかの要件を満足しない比較例1~7は、耐切創性の安定性、耐硬質粒子凝集性の少なくとも一つが低下した。
ここで比較例5は、硬質粒子の平均短径が好ましい上限を超える例であり、紡糸時に詰りが発生したため、未延伸糸が得られなかった。そのため、繊維サンプルの強度等の特性を評価できなかった。
As can be seen from Table 1, Examples 1 to 7 using polyethylene fibers that satisfy the requirements of the present invention are excellent not only in cut resistance but also in cut resistance stability and hard particle agglomeration resistance. . On the other hand, in Comparative Examples 1 to 7, which did not satisfy any of the requirements of the present invention, at least one of stability of cut resistance and resistance to hard particle agglomeration decreased.
Here, Comparative Example 5 is an example in which the average short diameter of the hard particles exceeded the preferable upper limit, and clogging occurred during spinning, so an undrawn yarn could not be obtained. Therefore, properties such as strength of the fiber sample could not be evaluated.

本発明のポリエチレン繊維は、高い耐切創性のみならず、耐切創性の安定性および耐硬質粒子凝集性の両方に優れているため、これらの特性を活かした耐切創性織編物、例えば手袋及びベスト等に利用可能である。また、該ポリエチレン繊維単独としてテープ、ロープ、ネット、釣糸、資材防護カバー、シート、カイト用糸、洋弓弦、セールクロス、幕材、防護材、防弾材、医療用縫合糸、人工腱、人工筋肉、繊維強化樹脂補強材、セメント補強材、繊維強化ゴム補強材、工作機械部品、電池セパレーター、化学フィルター等の産業用資材に利用可能である。このように、本発明のポリエチレン繊維は、優れた性能を発揮でき、幅広く応用できるため、産業界へ大きく寄与できる。 The polyethylene fiber of the present invention is excellent not only in high cut resistance but also in both stability of cut resistance and hard particle cohesion resistance. Best available. In addition, the polyethylene fiber alone can be used as tapes, ropes, nets, fishing lines, material protection covers, sheets, strings for kites, bow strings, sail cloths, curtain materials, protective materials, bulletproof materials, medical sutures, artificial tendons, artificial muscles. , fiber-reinforced resin reinforcing materials, cement reinforcing materials, fiber-reinforced rubber reinforcing materials, machine tool parts, battery separators, chemical filters, and other industrial materials. As described above, the polyethylene fiber of the present invention can exhibit excellent performance and can be widely applied, so that it can greatly contribute to the industrial world.

Claims (7)

アスペクト比が3未満、下式で表されるHausnerの表面指数が1.06以上、比表面積が5.0m2/g以下及び粒子中にSiO2を20質量%以上含む硬質粒子を含み、
ポリエチレンの極限粘度[η]が0.8dL/g以上、4.9dL/g未満であることを特徴とするポリエチレン繊維。
Hausnerの表面指数=P2/4πA
式中、
Pは粒子投影像の周長(μm)、
Aは粒子投影像の面積(μm2
である。なおHausnerの表面指数は、無作為に抽出した硬質粒子20個の平均値とする。
Hard particles having an aspect ratio of less than 3, a Hausner surface index represented by the following formula of 1.06 or more, a specific surface area of 5.0 m 2 /g or less, and containing 20% by mass or more of SiO 2 in the particles ,
A polyethylene fiber characterized by having an intrinsic viscosity [η] of 0.8 dL/g or more and less than 4.9 dL/g .
Hausner's surface index = P 2 /4πA
During the ceremony,
P is the perimeter of the projected particle image (μm),
A is the area of the projected particle image (μm 2 )
is. The Hausner surface index is the average value of 20 randomly selected hard particles.
前記硬質粒子の平均短径は1.0μm以上である請求項1に記載のポリエチレン繊維。 2. The polyethylene fiber according to claim 1, wherein said hard particles have an average short diameter of 1.0 [mu]m or more. 前記硬質粒子のモース硬度は4.5以上である請求項1または2に記載のポリエチレン繊維。 3. The polyethylene fiber according to claim 1, wherein the hard particles have a Mohs hardness of 4.5 or more. ポリエチレン繊維中に前記硬質粒子を2質量%以上含有する請求項1~のいずれかに記載のポリエチレン繊維。 The polyethylene fiber according to any one of claims 1 to 3 , which contains 2% by mass or more of said hard particles. 請求項1~のいずれかに記載のポリエチレン繊維を含むことを特徴とする製品。 A product comprising polyethylene fibers according to any one of claims 1-4 . 前記製品は耐切創性編織物である請求項に記載の製品。 6. The article of claim 5 , wherein said article is a cut resistant knitted fabric. 前記製品は手袋である請求項またはに記載の製品。 7. A product according to claim 5 or 6 , wherein said product is a glove.
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