JPH01272843A - ポリエチレン製ロープの強度増加処理方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はポリエチレン製ロープの強度増加処理法に関し
、より詳細には、高弾性率・高強度ポリエチレンのマル
チフィラメントから成るロープの強度を簡便な手段で増
加させる処理法に関する。

（従来の技術） 超高分子量ポリエチレンを繊維、テープ等に成形し、こ
れを延伸することにより、高弾性率、高引張弾性率を有
する分子配向成形体とすることは既に公知であり、例え
ば、特開昭５６−．１５４０８号公報には、超高分子量
ポリエチレンの希薄溶液を紡糸し、得られるフィラメン
トを延伸することが記載されている。また、特開昭５９
−１３０３１３号公報には、超高分子量ポリエチレンと
ワックスとを溶融混練し、この混練物を押出し、冷却固
化後延伸することが記載され、更に特開昭５９−１８７
６１４号公報には、上記溶融混練物を押出し、ドラフト
をかけた後冷却固化し、次いで延伸することが記載され
ている。

これらの高強力ポリエチレン繊維は、その高弾性率、高
強度等の特性を利用して、各種ロープ、各種ネット、工
業用キャンパス等の工業用繊維の用途に広く使用されて
いる。

（発明が解決しようとする問題点） 一般にマルチフィラメントを用いてロープを編組する場
合、弾性率が構成モノフィラメント間でバラつくと、応
力下で均一に力を担わないためにモノフィラメント（単
繊維）の強度がロープ強度に反映されないという問題、
即ち撚り減りの問題がある。

この問題は伸びの少ない高弾性率繊維、特に前述した高
強力ポリエチレン繊維では容認できない問題であり、高
弾性率繊維の応用上大きな障害となっている。

従って、本発明の目的は、高弾性率、高強度ポリエチレ
ンマルチフィラメントを用いたロープにおいて、前述し
た撚り減りを解消し、簡単な手段でその強度を増加させ
る処理法を提供するにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、高弾性率・高強度ポリエチレンのマル
チフィラメントから成るロープを、熱収縮応力以上の小
さな張力下に導水処理することを特徴とするポリエチレ
ン製ロープの強度増加処理法が提供される。

（作用） 本発明は、高弾性率・高強度ポリエチレンのマルチフィ
ラメントから成るロープを、熱収縮応力以上の小さな張
力下に清水（沸騰水）ＩＡ理すると、該ポリエチレン製
ロープの強度が顕著に増加するという発見に基づくもの
である。

高弾性率・高強度ポリエチレン繊維の欠点の一つとして
クリープ性が挙げられる。本発明者は、上記繊維のクリ
ープ性について詳しく解析を行ったところ、次の如き興
味のある事実を見出すに至った。即ち、高弾性率・高強
度ポリエチレン繊維に対して破断荷重よりも小さい荷重
を加え、長期間（高温ではクリープが促進され、短縮さ
れる）クリープさせた試料では、クリープ伸びの増大に
伴ない場合により弾性率は一旦増加する（多分非晶部の
緊張が起っている）が、その後クリープ伸びに対して弾
性率・強度が一定に保たれる領域が存在することがわか
った。

この点について詳しく説明すると、添付図面第１図は、
荷重印加時間と伸びとの関係を示す説明図であり、最初
に初期伸びと呼ばれる小さい（通常０．５〜０．７％）
伸びの領域があり、これに続いてクリープ伸びの領域が
ある。第２図は高弾性率・高強度ポリエチレン繊維にお
けるクリープ伸び（初期伸びをも含む、以下同じ）と強
度保持率との関係を示す線図であり、第３図はクリープ
伸びと弾性率保持率との関係を示す線図である。

これらの結果から、クリープ伸びを起した後の高弾性率
・高強度ポリエチレン繊維ではその引張り特性がクリー
プ伸びに依存しないという事実が明らかとなる。この現
象は高弾性率・高強度ポリエチレン繊維に特有のもので
あり、高弾性率繊維の代表例であるアラミド繊維ではク
リープさせると強度の低下を生じる。

本発明は、高弾性率・高強度ポリエチレンマルチフィラ
メントから成るロープに所定のクリープ変形を与えるこ
とにより、繊維調製時延伸ムラで生じる個々の！＃織繊
維不均一な弾性率、強度が引揃えられ、マルチフィラメ
ントから成るロープの強度が全体として向上するという
知見を応用するものであるが、この処理を導水処理で行
うことが顕著な特徴である。

沸騰水は、当然のことながら、温度が１００℃で一定で
あり、しかも熱容量も大きいことから、大物のロープで
もロープの中心迄をも瞬時の内に前記温度に加熱し得る
という特徴を有する。また、高弾性率・高強力ポリエチ
レンの融点は、−般に１４０乃至１６０℃であることか
ら、沸騰水は上記ポリエチレンの融点以上とはならない
という制限内で高温でしかも温度の安定した熱源である
ことがわかる。高弾性率、高強度ポリエチレンｉａ維の
クリープ速度は温度が高ければ高い程大きくなるから、
本発明の導水処理によれば比較的小さい荷重でしかも著
しく短時間の内にクリープ変形処理を行うことができ、
これによりロープの強度を向上させ得ることがわかる。

（発明の好適態様） 原料マルチフィラメント糸 高弾性率・高強力ポリエチレンマルチフィラメントとし
ては、ＲＬ織繊維しての引張り弾性率が４０ＧＰａ以上
、特に６０　ＧＰａ以上で且つ引張り強度が１．５ＧＰ
ａ以上、特に２．０ＧＰａ以上のものが使用される。

このようなマルチフィラメントは、超高分子量ポリエチ
レンと稀釈剤とを含む組成物をマルチフィラメントの形
に紡糸し、これを延伸することにより得られる。超高分
子量ポリエチレンとは、デカリン溶媒１３５℃における
極限粘度（η〕が５ｄｌ　／ｇ以上、好ましくはフない
し３０ｄｐ／ｇの範囲のものである。〔η〕が５６１／
ｇ未満のものは、延伸倍率を大きくとっても引張強度に
優れた延伸物がえられない。又〔η〕の上限にとくに限
定はされないが、３ｏｄｆ／ｇを越えるものは高濃度下
での溶融粘度が極めて高く、押出時にメルトフラクチャ
ー等が発生し溶融紡糸性に劣る傾向にある。かかる超高
分子量ポリエチレンとは、エチレンあるいはエチレンと
少量の他のα−オレフィン、例えばプロピレン、１−ブ
テン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン等とを
所謂チーグラー重合により、重合することにより得られ
るポリエチレンの中で、遥かに分子量が高い範噴のもの
である。

稀釈剤としては、超高分子量ポリエチレンに対する溶剤
や、超高分子量ポリエチレンに対して相溶性を有する各
種ワックス状物が使用される。

溶剤は、好ましくは前記ポリエチレンの融点以上、更に
好ましくは融点＋２０℃以上の沸点を有する溶剤である
。

かかる溶剤としては、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、ペンチルベンゼン、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
スオイル等の鉱油が挙げられる。

ワックス類としては、脂肪族炭化水素化合物或いはその
誘導体が使用される。

脂肪族炭化水素化合物としては、飽和脂肪族炭化水素化
合物を主体とするもので、通常分子量が２０００以下、
好ましくは１０００以下、更に好ましくは８００以下の
パラフィン系ワックスと呼ばれるものである。これら脂
肪族炭化水素化合物としては、具体的にはトコサン、ト
リコサン、テトラコサン、トリアコンタン等の炭素数２
２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１１！精製され
た所謂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
及びそれらのワラ多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挙げら
れる。

脂肪族炭化水素化合物誘導体としては、例えば脂肪族炭
化水素基（アルキル基、アルケニル基）の末端もしくは
内部に１個又はそれ以上、好ましくは１ないし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又は分子量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、脂肪族ケトン等を挙げることができる。

具体的には、脂肪酸としてカプリン酸、ラウリン酸、ミ
リスチン酸、バルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸
、脂肪族アルコールとして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、脂肪族アミドとしてカプリンアミド、ラウリンア
ミド、パルミチンアミド、ステアリルアミド、脂肪酸エ
ステルとしてステアリル酢酸エステル等を例示すること
ができる。

稀釈剤は、その種類によっても相違するが、超高分子量
ポリエチレン１００重量部当り３３乃至９９００重量部
、特に１００乃至１９００重量部の量で用いるのがよい
。

溶融混練は一般に１５０乃至３００℃、特に１７０乃至
２７０℃の温度で行なうのが望ましく、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
なり、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の分子量が低下して高弾性率及
び高強度の成形体を得ることが困難となる。尚、配合は
ヘンシェルミキサー、■型プレンダー等による乾式ブレ
ンドで行ってもよいし、或いは車軸或いは多軸押出機を
用いる溶融混合で行ってもよい。

この溶融混合物を紡糸口金を通して溶融押出することに
より延伸用マルチフィラメントが得られる。この場合紡
糸口金より押出された溶融物にドラフト、即ち溶融状態
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。

ドラフト比＝　ｖ／　ｖｏ＋＊＋　＋＋　（１）かかる
ドラフト比は混合物の温度及び超高分子量ポリエチレン
の分子量等によるが通常は３以上、好ましくは６以上と
することができる。　マルチフィラメントの延伸は、一
般に４０乃至１６０℃、特に８０乃至１４５℃の温度で
行うのが望ましい。未延伸フィラメントを上記温度に加
熱保持するための熱媒体としては、空気、水蒸気、液体
媒体の何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、延伸操作を行なうと、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。

勿論、超高分子量ポリエチレンから過剰の稀釈剤を除去
する手段は、前記方法に限らず、未延伸フィラメントを
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、フィラメント中の
過剰の稀釈剤の除去を有効に行ない、高弾性率、高強度
の延伸フィラメントを得ることができる。

延伸操作は、−段或いは二段以上の多段で行うことがで
きる。延伸倍率は、所望とする分子配向効果にも依存す
るが、一般に５乃至８０倍、特に１０乃至５０倍の延伸
倍率となるように延伸操作を行えば満足すべき結果が得
られる。尚、マルチフィラメントの延伸は周速の異なる
ローラ間で容易に行われる。

高弾性率・高強度ポリエチレンマルチフィラメント糸に
おける単繊維の繊度は、特に限定されないが、一般に０
．５乃至２０デニール、特に１．０乃至１５デニールの
範囲内にあることが好ましい。

フィラメントにおける分子配向の程度は、Ｘ線回折法、
複屈折法、螢光偏光法等で知ることができる。本発明で
用いるポリエチレンマルチフィラメントの場合、例えば
呉祐吉、久保輝一部；工業化学雑誌第３９巻、９９２頁
（１９３９）に詳しく述べられている半値巾による配向
度、即ち式式中、Ｈｏは赤道線上最強のパラトロープ面
のデバイ環に沿っての強度分布曲線の半価幅じ）である
。

で定義される配向度（Ｆ）が０．９０以上、特に０．９
５以上となるように分子配向されていることが好ましい
。

本発明に用いる高弾性率・高強度ポリエチレンマルチフ
ィラメント糸は、上記方法で得られるが、このものは、
アライド社からスペクトラの商品名で、また三井石油化
学工業■からテクミロンの商品名で入手することもでき
る。

上記マルチフィラメント糸の所要本数を撚り合せて単糸
とし、これをそれ自体公知の手段で編組して所要の繊度
及び撚りを有するロープとする。

ロープの繊度は、用途によって相違するが、一般に１０
，０００乃至３００，０００デニールの範囲が適当であ
り、上撚り数は２０乃至１００Ｔ／ｆｆｌ、下撚り数は
５０乃至３００　Ｔ／ｍの範囲にあるのが一般的である
。

逢困蓋旦 本発明によれば、上記ロープを熱収縮応力以上の小さな
張力下に潜水処理する。ロープの熱収縮応力は、ロープ
を構成する繊維に与えられている分子配向の程度によっ
ても相違するが、１００℃で一般に０．Ｏｌ乃至０．Ｉ
ＧＰａ程度の力であることから、本発明では、一般に０
．０５乃至０．５ＧＰａ、特に０．１乃至０．３ＧＰａ
程度の張力をかけながら処理を行うのがよい。

潜水処理は、それ自体公知の緊張装置、例えばテンショ
ンローラやテンターを使用し、ロープを沸騰水中に浸漬
することにより行われる。漏水中への浸漬時間は、一般
に１乃至１００秒、特に１０乃至６０秒間の範囲にある
のが望ましい。

（実施例） 実施例　１ 高弾性率・高強度ポリエチレン繊維（１００本マルチフ
ァイバー、合計１０００デニール、強度２５０　Ｋｇ／
ｍｍ２、弾性率９０００　Ｋｇ／ｍｍ２）に１ｍ当り３
０回撚りをかけたものを２２打し、これを２本合せたも
のをさらに８打し、外径８ｍｍφの８打ちロープを調製
した。このあと約１０にｇの張力をかけながら清水槽の
中で、浸漬時間が約３０秒となるように連続的に熱処理
を行ワな。熱処理ロープ、未処理ロープのそれぞれ両末
端を１０タツク・アイスプライス加工し、この部分を保
持し、試料長１０００ｍｍ、引張速度１００　ｍｍ／ｗ
ｉｎで引張試験を行った。結果を第１表に示す。

第１表 約１割熱処理により高強度化していることが分る。

実施例　２ １０００’　ｘ５ｘ３ｘ１２ｘ３　（実施例１の高弾性
率・高強度ポリエチレン繊維マルチ撚り３０Ｔ／Ｍを５
打し、それを３打、そして１２打さらに３打した）で外
径１０ｍｍφの３打ちロープを調製した。このあと約１
０Ｋｇの張力を掛けながら清水槽の中で、浸漬時間が約
３０秒となる様に連続的に熱処理を行った。熱処理ロー
プ、未処理ロープのそれぞれの両末端を実施例１同様ア
イスプライス加工し、引張試験を行った。結果を第２表
に示す。

第２表 熱処理したロープは未処理ロープと比較して１０％強度
が高い。

（発明の効果） 本発明によれば、高弾性率、高強度ポリエチレンのマル
チフィラメントから成るロープに、小さい張力下に潜水
処理を行うことにより、安定してロープの強度を向上さ
せることができた。また、処理に清水を用いることによ
り、クリープ変形処理を小さな応力でしかも短時間の内
に行わせることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は高弾性率、高強度ポリエチレン繊維の荷重印加
時間と伸びとの関係を示す線図であり、第２図は上記繊
維についてクリープ伸びと強度保持率との関係を示す線
図であり、 第３図は上記繊維についてクリープ伸びと弾性率保持率
との関係を示す線図である。 特許出願人　　　三井石油化学工業株式会社第１図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）高弾性率・高強度ポリエチレンのマルチフィラメ
   ントから成るロープを、熱収縮応力以上の小さな張力下
   に沸水処理することを特徴とするポリエチレン製ロープ
   の強度増加処理法。
2. （２）高弾性率・高強度ポリエチレンのマルチフィラメ
   ントが、超高分子量ポリエチレンから紡糸された弾性率
   が４０ＧＰａ以上及び強度が１．５ＧＰａ以上のマルチ
   フィラメントである請求項１記載の処理法。
3. （３）前記ロープに０．０５乃至０．５ＧＰａの張力を
   加えながら沸水処理を行う請求項１記載の処理法。
4. （４）沸水処理を１乃至１００秒間行う請求項１記載の
   処理法。