JPH03152209A - ポリエチレンプレキシフイラメント状フイルム―フイブリルストランドの製造方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の技術的背景 本発明の技術分野 本発明はポリエチレンのプレキシ（ｐｌｅｘｉ）７　（
ラメント状フィルムーフィブリルストランドの製造方法
に関する。より詳細には、本発明はストランドがポリエ
チレン、有機溶剤及び水の混合物からフラッシュ紡糸さ
れる、改善された方法に関する。

本発明を要約すれば、本発明によりポリエチレンのプレ
キシフィラメント状フィルム−フィブリルストランドを
フラッシュ紡糸する散着された方法が提供され、ストラ
ンドはポリエチレン、有機溶剤及び水の非−クロロフル
オロカーボン混合物から７ラツシユ紡糸されることであ
る。

既往技術の説明 ブレーズ（Ｂｌａｄｅｓ）及びホワイト（Ｗｈｉｔｅ）
の米国特許第３，０８１，５１９号は繊維形成重合体か
らプレキシフィラメント状フィルム−フィブリルストラ
ンドを製造するフラッシュ紡糸方法を記載している。通
常の沸点において又はそれ以下では重合体の非溶剤であ
る液体中に溶解されｔ；重合体の溶液が、液体の通常の
沸点よりも高い温度、及び自己加圧圧力又はそれより高
い圧力で、低温且つ事実上低圧の媒体中に押出される。

このフラッシュ紡糸は液体の蒸発を起こし、それにより
重合体から形成されるプレキシフィラメント状フィルム
−フィブリルストランドを冷却させる。好適な重合体は
ポリエチレン及びポリゾロピレンのような結晶性ポリ炭
化水素を含んでいる。

米国特許第３．０８１．５１９号によれば、フラッシュ
紡糸には下記の液体が有用である：ベンゼン、トルエン
等のような芳香族炭化水素；ブタン、ペンタン、ヘキサ
ン、ヘプタン、オクタン、及びそれらの異性体及び同族
体のような脂肪族炭化水素；シクロヘキサンのような脂
環式炭化水素；不飽和炭化水素；塩化メチレン、四塩化
炭素、クロロホルム、塩化エチル、塩化メチルのような
ノ）ロゲン化炭化水素；アルコール：エステル：エーテ
ル；ケトン；ニトリル；アミド；フルオロカーボン；二
酸化硫黄；二硫化炭素；ニトロメタン；水；及び上記の
液体の混合物。該特許は更にフラ・ンシュ紡糸溶液は更
に窒素、二酸化炭素、ヘリウム、水素、メタン、プロパ
ン、ブタン、エチレン、プロピレン、ブテン等のような
溶解ガスを含むこともできると記載している。プ１／キ
シフィラメントのフィブリル化を改善するためには溶解
性の低いガス、即ち、紡糸条件下で重合体溶液中に濃度
７％以下に溶解するガスが好ましい。

ポリオレフィンの個別的な繊維を、エマルション又は逆
エマルションを形成するのに充分な量に水が添加されＩ
；溶剤中に溶解した重合体からフラッシュ紡糸すること
は既知である。例えば、コズロウスキ（Ｋｏｚｌｏｖｓ
ｋｉ）の米国特許第４，０５４，６２５号は水及び有機
溶剤及び水に溶解した重合体の溶液から個別的な繊維を
製造する方法を教示している。コズロウスキの方法に対
して重要な点は、水が重合体溶液全体に互って独立した
小滴として分散した不連続相を構成するような量で存在
することである。この“逆エマルション”を次いでフラ
ッシュ紡糸して個別的な繊維を形成する。有機溶剤中の
水の溶解度を遥かに超えた４０ないし５０％の濃度の水
は工程上好適であるが、水が不連続相であることを確実
にするように溶液の混合によ一層の注意が払われなけれ
ばならない。

ポリエチレンのプレキシフィラメント状フィルム−フィ
ブリルストランドから製造されｔ；市販の不織布（ｓｐ
ｕｎｂｏｎｄｅｄ）製品は、ポリエチレンをトリクロロ
フルオロメタンからフラッシュ紡糸することによって好
都合に製造されている。トリクロロフルオロメタンはこ
の目的に広範囲に使用されているが、こうしたハロゲン
化炭素の大気中への消散は地球のオゾン層の枯渇の源と
して示唆されている。オゾン枯渇問題の一般的議論は、
例えばＰ。

Ｓ、ザーラー（Ｚｕｒｅｒ）、”５ｅａｒｃｈ　Ｉｎｔ
ｅｎｓｉｆｉｅｓ　ｆｏｒ　Ａｌ−ｔｅｒｎａｔｉｖｅ
ｓ　ｔｏ　Ｏｚｏｎｅ−Ｄｅｐｌｅｔｉｎｇ　Ｈａｌｏ
ｃａｒｂｏｎｓ　。

Ｃｈｅｍｉｃａｌ　＆　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｎｅ
ｗｓ、１７−２０頁（２月８日、１９８８）により提示
されている。

本発明はポリエチレンのプレキシフィラメント状フィル
ム−フィブリルストランドを製造する改善された方法を
提供する。ストランドはポリエチレン、有機溶剤及び水
の非−クロロフルオロカーボン混合物から紡糸される。

本発明の総括 本発明によって、紡糸混合物が有機溶剤、ポリエチレン
及び水を含んで構成され、次いで紡糸混合物の自己圧力
よりも大きい圧力で事実上低い温度及び圧力の領域中に
フラッシュ紡糸される、ポリエチレンのプレキシフィラ
メント状フィルム−フィブリルストランドをフラッシュ
紡糸するための改良された方法が提供され、該改良は、
水が有機溶剤の０．５重量％から溶剤中の水の飽和限界
に等しい量を占めること、及びポリエチレンがポリエチ
レン及び有機溶剤の５ないし２５重量％に達する量であ
ること、混合及びフラッシュ紡糸がｉｏｏ’ないし２５
０℃の範囲の温度で実施されることを併せて含んで成る
ことである。

好適な具体化の詳細な説明 “ポリエチレン”という用語はエチレンのホモポリマー
だけではなく、繰り返し単位の少なくとも８５％がエチ
レン単位である共重合体をも包括することを想定してい
る。好適はポリエチレンは約１３０ないし１３５℃の熔
融範囲の上限、０゜９４ないし０−９８ｇ／ｃｍ３の範
囲の密度及び０．１ないし６．０のメルトインデックス
（ＡＳＴＭ　Ｄ−１２３８−５７Ｔ、条件Ｅにより規定
されＩ；ような）を有する、ホモポリマー状の直鎖状ポ
リエチレンである。

本文で使用されＩ；ような、“ポリエチレンのプレキシ
フィラメント状フィルム−フィブリル　ストランド″と
いう用語は、一般にストランドの長手軸と同一区域上に
整列している、ランダムな長さ及び約４μｍよりも小さ
い平均厚さの、多数の薄い、リボン状の、フィルム−フ
ィブリル要素の三次元的な総合的網状構造としての特性
を有するストランドを意味する。フィルム−フィブリル
要素は、ストランドの長さ、輻及び厚さ全体に亙る各種
の場所で不規則な間隔を置いて断続的に結合し及び分離
して、三次元的な網状構造を形成する。

かようなストランドについては、ブレーズ及びホワイト
により米国特許第３，０８１，５１９号に、及びアンダ
ーソン（Ａｎｄｅｒｓｏｎ）及びロマノ（Ｒｏｍａｎｏ
）により米国特許第３，２２７，７９４号に、更に詳細
に記載されている。

本文で使用される“有機溶剤′°という用語は、本発明
の条件下でポリエチレンの溶剤である、任意の置換され
た又は置換されていない脂肪族、芳香族又は環式炭化水
素を称する。適当な溶剤の例はシクロヘキサン、ヘキサ
ン、ヘプタン、オクタン、キシレン、トルエン、ベンゼ
ン、メチルシクロヘキサン及びメチルシクロペンタンを
含む。便利な点からは、シクロヘキサンが好適な溶剤で
ある。

本文で使用される“紡糸混合物“という用語は、水が有
機溶剤の０．５重量％ないし溶剤中の水の飽和限界に等
しい量までを占める、有機溶剤、ポリエチレン及び水の
均質な溶液を称する。

本発明はポリエチレン、有機溶剤及び水の非−クロロフ
ルオロカーボン混合物からポリエチレンをフラッシュ紡
糸することにより、ポリエチレンのプレキシフィラメン
ト状フィルム−フィブリルストランドを製造する既知の
方法における改善を提供する。本発明の方法は、有機溶
剤の０．５重量％ないし溶剤中の水の飽和限界に等しい
量までを占める水；及び重合体及び溶剤の５ないし２５
重量％の量に達するポリエチレン；を含有して成る紡糸
混合物を用いて行われるフラッシュ紡糸を必要とする。

本発明の条件下における水の添加は、本発明の高度にフ
ィブリル化したストランド、即ち、高い表面積のストラ
ンドの形成に対して決定的な要因である。本発明の紡糸
混合物の溶剤に溶解した水は、有機溶剤の溶媒和力を減
少させる効果を有し、それが紡糸されたプレキシフィラ
メントの表面積の増大をもたらす。追加量の水、即ち有
機溶剤中への水の溶解限界を超える量の水は特別な混合
を必要とし、そして逆エマルション又はエマルションの
形成をもたらすことができ、コシロウスキの教示のよう
に独立した繊維の形成を導くことができる。水がない場
合、又は有機溶剤の０．５重量％よりも少ない量の水は
、フィブリル化の乏しいストランドをもたらす結果を招
く。

紡糸混合物はポリエチレン、有機溶剤及び水を含有して
成る。しかし、慣用のフラッシュ紡糸添加剤を溶液中で
併用することはできる。かような添加剤の例は紫外線安
定剤、酸化紡糸剤、充填剤、染料等である。

ポリエチレン、有機溶剤及び水が混合される順序は決定
的なものではない。便宜上、本発明の方法はエチレン重
合工程の生産物を用いて行うことができる。即ち、エチ
レンを重合させるために使用された有機溶剤中に溶解し
ｔ；ポリエチレンに水を添加することができる。エチレ
ン重合装置からの連続法の利点は、ポリエチレンを単離
すること及び後にそれを有機溶剤及び水に再溶解する経
費のかかる手順を免れることにある。

混合及びフラッシュ紡糸、即ち混合物をオリアイスに通
すことは、はぼ同じ温度で実施することができる。温度
は１００ないし２５０℃の範囲である。温度の上限は重
合体の分解又は半融したプレキシフィラメントの生産を
回避するように決定される。下限は水の顕著な溶解、及
び紡糸の間の溶剤の事実上完全な蒸発を可能とするよう
に決定される。

混合及び紡糸の際の圧力は同一であることができるが、
紡糸混合物の形成後及びフラッシュ紡糸の直前に圧力は
屡々幾分か減少する。一般に、混合及び紡糸圧力は８０
０ないし５，０００ｐｓｉの範囲、及び通常は１，００
０ないし２．５００ｐｓｉの範囲にある。

実施例 本発明は比較的寸法の小さい装置中でのバッチ法を用い
る下記の実施例中で例示される。かようなバッチ法はス
ケールアップし、例えばアンダーソン及びロマノの米国
特許第３，２２７．７９４号により開示された形式の装
置中で実施することが可能な、連続的フラッシュ紡糸方
法に転換することができる。

試駆方法 実施例において製造されたプレキシフィラメント状フィ
ルム−フィブリル　ストランドのフィブリル化度（ｆｉ
ｂｒｉｌｌａｔｉｏｎ　１ｅｖｅｌ）は主観的に評価さ
れた。″５パの等級は、ストランドがこのようなフラッ
シュ紡糸ポリエチレンストランドから製造された不織布
シートの商業的生産において通常達成されるよりは良い
フィブリル化を呈したことを示している。４”の等級は
製品が市販のフラッシュ紡糸ストランドと同程度に良好
であったことを示す。３”の等級は製品が市販のフラッ
シュ紡糸ストランドと完全に同程度に良くはなかったこ
とを示す。“２”の等級は極めてフィブリル化が乏しく
、不適当なストランドを示す。’１″の等級はストラン
ドの形成のないことを示す。“３“の等級が本発明の方
法において使用するのに満足と考えられる最低限である
。

プレキシフィラメント状フィルム−フィブリルストラン
ド生成物の表面積は、フラッシュ紡糸生成物のフィブリ
ル化の程度及び繊度の別な尺度である。表面積はＳ、ブ
ルナウアー（Ｂｒｕｎａｕｅｒ）、Ｐ７１、エメット（
Ｅｍｍｅｔ）、Ｅ、テラー（Ｔｅｌｌｅｒ）、Ｊ、Ａｍ
。

Ｃｈｅｍ、　Ｓｏｃ、　６０．３０９−３１９頁（１９
３８）の、ＢＥＴ窒素吸着法により測定され、１１２／
９として報告される。

装置／方法論 第１表の実施例１ないし５及び対照Ａの場合、１．０の
メルトインデックスの高密度直鎖状ポリエチレンが使用
された。使用された装置は各々容器の内容物に圧力をか
けるのに適したピストンを備える、二本の高圧シリンダ
ー室から構成されている。シリンダーは１．０インチの
内径を有し、各々３０立方センチメートルの内容積を有
している。シリンダーは直径３／３２インチの流路及び
静止混合機として使用される一連のメツシュの細かい篩
を含む混合室を通して一端で相互に連結されている。混
合は静止混合機を通して二本のシリンダーの間で容器の
内容物を前後に強制的に移動させることによって行われ
る。次いでオリフィスを開くための迅速作動手段を備え
た紡糸口金組立物を、直径０．０３０インチ×長さ０．
０２０インチのオリフィスに通ずる、Ｔ管継ぎ手を通し
て流路に取り付ける。混合の際、ピストンは油圧系によ
り供給される高圧水によって駆動される。紡糸の際、ピ
ストンを駆動させるために高圧窒素が使用される。オリ
フィスに通ずるライン中の圧力を測定するために圧力変
換器が使用される。

操業の際、装置に諸成分（ポリエチレン粉末、シクロヘ
キサン、及び実施例１ないし５の場合には水）が装入さ
れ、ピストンを駆動させるために高圧水（）０００ｐｓ
ｉ）が導入されて装入物を圧縮する。次いで内容物が１
４０℃に加熱され、約１時間又はそれ以上その温度に保
持され、その時間の間に約２００ｐｓ　ｉの差圧が二本
のシリンダーの間に交互に加えられ、一方のシリンダー
から他方のシリンダーに混合流路を通じて内容物が繰り
返し強制的に通過されて混合が与えられ、且つ重合体が
溶液中に入れられる。次いで溶液の温度は最終的な紡糸
温度まで昇温され、そこで温度を平衡させ、水を溶解さ
せるために約１５分間保持される。混合はこの期間を通
じて継続される。

最後に、紡糸口金オリアイスが開かれ、生じるフラッシ
ュ紡糸生成物が集められる。紡糸口金オリフィスに通じ
る流路内の圧力は紡糸の際コンピューターを用いて記録
され、第工表に紡糸圧力どして採録されている。実施例
１ないし５の条件下で有機溶剤、シクロヘキサン中の水
の溶解度限界は６％である。

第 表 実施例 重合体濃度（重量％） 水（重量％） 混合温度（°Ｃ） 混合圧力（ＰＳＩＧ） 紡糸温度（°Ｃ） 紡糸圧力（ＰＳＩＧ） 紡糸オリフィス（ミル） フィブリル化度 表面積（ｍ”／ｇ） ５ ４０ ０００ ２４ 〜１３１５ ０Ｘ２０ １１．８ ５ ４０ ０００ ２３ 〜１３６０ ０Ｘ２０ ２７．０ 実施例 重合体濃度（重量％） 水（重量％） 混合温度（’Ｃ） 混合圧力（ＰＳＩＧ） 紡糸温度（°Ｃ） 紡糸圧力（ＰＳＩＧ） 紡糸オリフィス（ミル） フィブリル化度 表面積（Ｉｌｌ”／９） ５ ４０ ０００ ２４ 〜１３６０ ０Ｘ２０ ３５．４ ５ ４０ ０００ ２１ 〜１３３０ ０Ｘ２０ ２９．０ ５ ４０ ０００ 〜２２３ 〜１３３５ ０Ｘ２０ ２４．０ 重合体の重量％はシクロヘキサン及び重合体の重量を基
準としている 水の重量％はシクロヘキサンの重量のみを基準としてい
る本発明の主なる特徴及び態様は以下の通りである。

１、紡糸混合物が有機溶剤、ポリエチレン及び水を含ん
で構成され、次いで紡糸混合物の自己圧よりも大きい圧
力で事実上温度及び圧力の低い領域中にフラッシュ紡糸
される、ポリエチレンのプレキシフィラメント状フィル
ム−フィブリル　ストランドをフラッシュ紡糸する方法
の改良方法において、水が有機溶剤の０．５重量％から
溶剤中の水の飽和限界に等しい量を占めること、及びポ
リエチレンがポリエチレン及び有機溶剤の５ないし２５
重量％に達する量であること、混合及びフラッシュ紡糸
が１００°ないし２５０℃の範囲の温度で実施されるこ
とを併せて含んで成る改良方法。

２、有機溶剤がシクロヘキサンである、上記１に記載の
方法。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、紡糸混合物が有機溶剤、ポリエチレン及び水を含ん
   で構成され、次いで紡糸混合物の自己圧よりも大きい圧
   力で事実上温度及び圧力の低い領域中にフラッシュ紡糸
   される、ポリエチレンのプレキシフィラメント状フィル
   ム−フィブリルストランドをフラッシュ紡糸する方法の
   改良方法において、水が有機溶剤の０．５重量％から溶
   剤中の水の飽和限界に等しい量を占めること、及びポリ
   エチレンがポリエチレン及び有機溶剤の５ないし２５重
   量％に達する量であること、混合及びフラッシュ紡糸が
   １００°ないし２５０℃の範囲の温度で実施されること
   を併せて含んで成る改良方法。