JPH1121721A - 着色された高強力ポリエチレン繊維 - Google Patents

着色された高強力ポリエチレン繊維

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JPH1121721A
JPH1121721A JP9179459A JP17945997A JPH1121721A JP H1121721 A JPH1121721 A JP H1121721A JP 9179459 A JP9179459 A JP 9179459A JP 17945997 A JP17945997 A JP 17945997A JP H1121721 A JPH1121721 A JP H1121721A
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昇祐 南利
Masumi Yabuuchi
真澄 藪内
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高強力、高弾性率を維持した耐候性に優れ十
分な堅牢度を持った着色された高強力ポリエチレン繊維
を提供する。 【解決手段】 平均粒子径が10〜100nmの粒子集
合体からなる顔料を含有する強度が2.0GPa以上、
初期弾性率が70GPa以上である高強力ポリエチレン
繊維。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は着色された高強力ポ
リエチレン繊維に関する。さらに詳しくは本発明は高強
力で且つ審美性が要求されるロープ、ネット、釣り糸、
防護用品及び衣料近似品の素材として好適な高強力ポリ
エチレン繊維に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、高強力ポリエチレン繊維は、その
優れた強度、弾性率及び耐薬品性等の性質を生かしてロ
ープ、釣り糸、コード、高機能衣料、例えばユニフォー
ム、シートベルト、安全ベルト等の分野で広く用いられ
てきた。しかし耐光性に優れ十分な堅牢度を持った着色
された高強力ポリエチレン繊維は、現在得られておら
ず、従って高強力ポリエチレン繊維の用途が制限される
傾向にある。高強力ポリエチレン繊維を着色するには原
料ポリマーに、各種染料、顔料、あるいはカーボンブラ
ック、酸化チタンなどの無機化合物を混合して製造され
るいわゆる“原着法”や繊維を形成した後に一般に行わ
れている各種染色の手法によって着色繊維を得る方法が
ある。原着法ではその製造工程で無機化合物等を添加す
るためにその添加物が高強力を発現するための結晶形成
過程などに於いて欠陥として作用し、強度低下の要因と
なり、またそのため高濃度での添加が困難となる。一
方、繊維を形成した後に染色する手法を高強力ポリエチ
レン繊維に適用しようとした場合、結晶化度が非常に高
く、単純な構造をもつポリエチレンは、十分な堅牢度を
持った染色物や着色物を得ることが困難であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は高強力を発現
するための結晶形成過程などに於いて欠陥として作用し
ない顔料の粒径、凝集状態や含有量について、また着色
された高強力ポリエチレン繊維が耐光性に優れ、十分な
堅牢度をもつ高強力ポリエチレン繊維を得る方法につい
て鋭意検討した結果なされたものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、平均
粒子径が10〜100nmの粒子集合体からなる顔料を
含有する、強度が2.0GPa以上、初期弾性率が70
GPa以上であることを特徴とする高強力ポリエチレン
繊維である。その具体的態様として粒子集合体が10ケ
以下の粒子から構成されてなることを特徴とする上記記
載の強力ポリエチレン繊維、及び顔料の含有量が0.0
1〜2.50wt%であることを特徴とする上記記載の
強力ポリエチレン繊維である。
【0005】十分に高い強度を維持したまま着色された
高強力ポリエチレン繊維について、該繊維中に含有され
た着色剤が有機、無機及びカーボンブラック等の顔料で
構成されることが必須である。これは繊維中の顔料粒子
がポリエチレンの結晶に取り込まれているため繊維外へ
のマイグレイションが押えられるため安定して保持され
ると考えられるからである。
【0006】着色された高強力ポリエチレン繊維におい
て、該繊維の横断面に分散する粒子集合体である顔料の
平均粒子径は10nmから100nmの範囲であること
が望ましい。これはポリエチレンの繊維形成過程で生じ
る配向結晶化の際に顔料の粒子が欠陥として作用せず結
晶に取り込まれる程度の粒径であるからである。即ち、
平均粒径が100nmを越えると結晶化時に欠陥として
作用し、その結果得られた着色高強力ポリエチレン繊維
は強度の低いものとなる。一方、平均粒径が10nm未
満であるとマイグレイションが生じ好ましくない。
【0007】また、該粒子集合体は10ケ以下の粒子か
ら構成されていることが好ましい。10ケを越えると着
色された高強力ポリエチレン繊維の強伸度発現の妨げと
なり、その結果、着色された高強力ポリエチレン繊維は
強伸度の低いものとなる。好ましくは1〜8ケである。
【0008】十分に高い強度を維持したまま着色された
高強力ポリエチレン繊維において、該繊維中に含有され
る着色剤である顔料の含有率が0.01重量%から2.
50重量%、好ましくは顔料の含有量が0.10重量%
から2.00重量%である0.01重量%未満では着色
の効果が発揮できず、2.50重量%を越えると高強力
ポリエチレン繊維の耐候性は良好であるが、強度や初期
弾性率が低下する。
【0009】ここで着色された高強力ポリエチレン繊維
は少なくとも強度は2.0GPa以上、好ましくは3.
5GPa以上、初期弾性率は70GPa以上、好ましく
は80GPa以上であることが望ましい。
【0010】強伸度測定はJISL−1013(198
1)に準じた。すなわち、オリエンテック社製テンシロ
ンを用い試長200mm、引っ張り速度100mm/分
の条件でS−S曲線を測定し、引張破断強度と用い試長
200mm、引っ張り速度100mm/分の条件でS−
S曲線を測定し、引張破断強度と引張初期弾性率を算出
した。引張初期弾性率は曲線の原点付近の最大勾配より
算出した。
【0011】耐候性の評価は、機台サンシャインスー
パ、ロングライフ、ウェザーライフ、ウェザーメータ
(WEL-SUN-HCH-B BR) にて照射温度63±3℃、照射時
間150Hr、降雨条件は60分周期12分降雨で評価
した。
【0012】繊維断面の顔料の分布と粒子径の評価は以
下の条件で測定した。試料をエポキシ樹脂に包埋し、6
0℃で一晩放置して硬化させてた。硬化後の包埋試料か
らダイヤモンドを装着したLKB社製ウルトラミクロト
ームを用いて厚さ約70mmの超薄切片を作製した。切
片切削性改善のための処理を施して、超薄切片はカーボ
ン蒸着したフォルムバール支持膜上に載せてTEM観察
用サンプルとした。TEM観察は日本電子製JEM−2
010型TEMを用いた。倍率は5万倍である。
【0013】高強力ポリエチレン繊維を製造する手法と
しては、特開昭55−107506号公報や、特開昭5
6−154508号公報に記載されているような超高分
子量ポリエチレンの溶液を溶液紡糸して得られるゲルフ
ィラメントを延伸する方法が用いられている。本発明に
おいても、上記の公報に記載されている手法に準じて行
われる。
【0014】以下本発明を実施例及び比較例を挙げて具
体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、
各実施例に制約されるものではない。
【0015】
【実施例】
(実施例1)粘度平均分子量320万の超高分子量ポリ
エチレン10重量%と90重量%のデカヒドロナフタレ
ンの混合物を、180℃〜220℃に温度設定したスク
リュー押出機により混練り溶解して直径0.5mmのオ
リフィスから押し出し75m/minの引取り速度で引
取りその後加熱空気下(100℃)のオーブンで4倍の
延伸を行った。なおその際、ポリエチレンとデカヒドロ
ナフタレンの混合物に、着色剤としてキヤボット社のカ
ーボンブラックREGAL 330R(凝集体の平均径が1.41
mm、Max9.29mm、Min0.22mm)を微
粉末化処理を施したカーボンブラックをデカヒドロナフ
タレンに対し0.05重量%を添加した。得られた中間
延伸物をさらに4.3倍に延伸することによって、強度
3.62GPa、初期弾性率129GPaの着色された
高強力ポリエチレン繊維を得た。またこの繊維横断面に
分散するカーボンブラックの粒子径は10nmから50
nmの範囲にあり粒子の凝集個数は1ケから6ケであっ
た。またこの繊維の耐候性の評価結果は4−5級と優
れ、強度保持率は90%あった。
【0016】(実施例2)微粉末処理を施こしたカーボ
ンブラックをデカヒドロナフタレンに対し0.20重量
%を添加した以外は実施例1と同法にて高強力ポリエチ
レン繊維を製造した。得られた着色された高強力ポリエ
チレン繊維の強度は2.5GPa、初期弾性率は90G
Paであり、繊維の耐候性の評価結果は4−5級であっ
た。
【0017】(実施例3)微粉末処理を施こしたカーボ
ンブラックをデカヒドロナフタレンに対し0.25重量
%を添加した以外は実施例1と同法にて高強力ポリエチ
レン繊維を製造した。得られた着色された高強力ポリエ
チレン繊維の強度は1.9GPaで初期弾性率は67G
Paであった。また耐候性の評価結果は4−5級であっ
た。
【0018】(比較例1)着色剤の微粉末処理が施され
ていないカーボンブラックを0.05重量%添加した以
外は実施例1と同法にて高強力ポリエチレン繊維を製造
した。得られた繊維は強度1.8GPaで、初期弾性率
60GPaの着色された高強力ポリエチレン繊維であっ
た。またこの繊維横断面に分散するカーボンブラックの
粒子径50nmから100nmの範囲にあり粒子の凝集
個数は約15〜30ケほどであった。またこの繊維の耐
候性評価結果は3級と良くなかった。紡糸性に難が有
り、上記繊維の評価は評価可能な部分を使用した。
【0019】(比較例2)また、上記の微粉末処理を施
さないカーボンブラックを0.10重量%添加して紡糸
を試みたが紡糸不可であった。
【0020】
【発明の効果】本発明によると高強力、高弾性率を維持
した耐候性に優れ十分な堅牢度を持った着色された高強
力ポリエチレン繊維を提供することを可能とした。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平均粒子径が10〜100nmの粒子集
    合体からなる顔料を含有する、強度が2.0GPa以
    上、初期弾性率が70GPa以上であることを特徴とす
    る高強力ポリエチレン繊維。
  2. 【請求項2】 粒子集合体が10ケ以下の粒子から構成
    されてなることを特徴とする請求項1記載の強力ポリエ
    チレン繊維。
  3. 【請求項3】 顔料の含有量が0.01〜2.50wt
    %であることを特徴とする請求項1記載の強力ポリエチ
    レン繊維。
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