JPS6040133A - ポリエチレン球晶ゲル - 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】 本発明は高強力、高弾性率繊維又はフィルム成形用ポリ
エチレン球晶ゲルに関し、更に！’Ｉ’　しくは、従来
の溶融紡糸法１乾式紡糸法及び湿式紡糸法では得ること
の出来なかった高強力、高弾性率を有する繊維又はフィ
ルム等を？υるためのゲル糸紡糸又はゲルフィルム製膜
用の加工性に優れた超高分子量ポリエチレンのゲル粒状
均一分散液に供するポリエチレン球晶ゲルに関する。

合成繊維やフィルムの高強力、高弾性率化の方法として
１高分子量ポリマーを適当な溶剤に溶解せしめ１軟化点
を低下させ、該高分子量ポリマーの分解点以下の温度で
加工する方法が知られているが１この方法の実益；に際
しては、溶剤中への高分子量ポリマーの分散および溶解
が不均一になり易く、溶解時粘稠性が増大するために溶
解過程で気泡が混入し、満足な均一溶液が得られ俯く、
均一な濃度の原料を調整することＩ′ｉ最大の画点とさ
れていた。

この１７３１題を解決する方法として、溶解紡糸１稈に
おいて、−次溶解及び二次溶解のための複数の溶解タン
クを設置し、高温加熱下で長時間攪拌溶解する方法が知
られているが、溶解時の気泡の混入は避けられず、特に
高温加熱下での長時間の解拌浴解のため、ポリマーの分
子量低下が著しくなり、原料ポリマー分子ｈ−１から期
待される所期の高強力、高弾性率繊維又はフィルムが得
られず、たとえ、この方法で得た溶解液を紡糸工程又は
フィルム製膜工程に供給したとしても、異物（ポリマー
の不完全溶解物）の混入が避けられず、長時間の安定紡
糸又は安定フィルム製脱が出来ない欠点があった。

本発明者らはかかる欠点を解消すべく鋭意研究を重ねた
結果、遂に前記するすべての欠点を解消する本発明をな
すに至った。

ルの平均球径（Ｅ３Ｄ）が２００　（μｍ）以下である
ことを特徴とする高強力、高弾性率繊維又はフィルム成
形用ポリエチレン球晶ゲルである。

本発明で言う超高分子量ポリエチレンとけ少量の好まし
くは５モル％以下のプロピレン、ブチレン、ペンテン、
ヘギセン、４−メチルペンテン及びオクテンなどの他の
アルケン１種以上が共重合化されていてもよく、１００
炭素原子、好ましくは３００炭素原子当りの側鎖が１未
満で、重量平均分子和が少なくともｌＸＩＯ３好ましく
はＩ　Ｘ　１０’以上のポリエチレンであって、該高分
子量ポリエチレンは少量の好ましくは２５重重量以下の
他のポリマー、特にポリプロピレン、ポリブチレンなど
のポリマーを１種以上、あるいはプロピレンと少量のエ
チレンとの共重合体を含んでいてもよい。

重量平均分子旭が１ｘ１０５以下ではその後の溶解紡糸
により得られたゲル繊維又はゲルフィルムを延伸加工し
ても目的とする高強力、高弾性繊維又はフィルムを得る
ことができない。

本発明に用いる溶剤の選択に当っては次の基本的要件を
満たすものを選ぶ必要がある。

即ち１該溶剤は超高分子量ポリマーの加工を助けるため
に単一の低分子量化合物または低分子量化合物の混合物
が用いられ、この化合物は高温下でのみ超高分子量ポリ
マーを溶解状態にするものを選択せねばならない。

しかしながら、この溶Ｍ湿度は超高分子量ポリマーの分
解温度より低くなくてはならない。

従って低温度例えば室温ではこの低分子量化合物または
これらの混合物は超高分子量ポリマーに対して非溶剤で
あらねばならない。

本発明における超高分子量ポリエチレンに対する前記の
溶剤選択基本的要件を満足する溶剤は、例えにオクタン
、ノナン、デカン、またはこれらの異性体等窃佛点が少
なくとも１００℃の脂肪族、脂環式及び芳香族炭化水素
、高級枝分れまたは非枝分れ炭化水素、沸点範ｕｌ］が
１００℃を上回る石油留分、トルエン、キシレン、ナフ
タリン、デカリン、テトラリン宿゛のこれら水素化誘導
体及びノλロゲン化炭化水素等が拳げられるが、特にこ
れらに限定されるものではない。

本発明のポリエチレン球晶ゲルは、球晶ゲル物（球晶ゲ
ルの集合母体）に溶剤を介して機械的な外力（例えばホ
モミキサーの回転力）を加えると七によって容易に単ｈ
１ｔする単球晶体のものと、単離が極めて困難であって
、２以上の複合球晶体となっているものとの両者がある
。

本発明において、球晶ゲルの球径は単−球晶体の球径を
限定するもので、−２以上の観合球晶体にあっては、該
複合球晶体を構成する複合球晶体に内蔵された単−球晶
体の球径を表わすものである。

本発明のポリエチレン球晶ゲルは、その平均球径（ＳＤ
）が２００（μｍ）以下、好ましくは１０〜１２０（μ
ＪＳ更に好ましくは５０〜１００（μｍ）であることを
特徴としている。

ここで平均球径が２００（μｗｌ）を超えるものを、高
強力、高弾性率を有する繊維及びフィルム等を得るため
の原料に供する場合、均一な紡糸液又はフィルム形成溶
液を得ることが困難となり為その結果として目的とする
高強力、高弾性率化が達成できなくなる。

本発明においてＪ１８球晶ゲルは、通常の偏光顕微鏡で
観察すると単球晶ゲル特有のマルテーズ・クロスを示す
ことから容易に判定することができる。

球晶ゲルの球径は、球晶ゲルをランダムにサンプリング
して、通常の光学類？ｉＩｍを用いて測長し、ｎ≧５０
ケから算出される平均球径で示す。

第１図は、本発明の球晶ゲルで、平均球径が約ｏｏｐｓ
であるポリエチレン単離球晶ゲルヲ示す２５０倍での拡
大光学顕微鏡写真である。

第２図は本発明の球晶ゲルで、平均球径が約６８μｍで
あるポリエチレン複合球晶ゲルを示す２５０倍での拡大
光学顕微鏡写真である。

第３図は本発明のポリエチレン単離球晶ゲルを示す２０
０倍での偏光顕微鏡写真である。

第３図より、本発明の単球晶ゲルが示す特有のマルテー
ズ・クロスがよくわかる。

本発明に係るポリエチレン球晶ゲルは、例えば次の方法
によって製造することができる。

し、好ましい濃度として１〜１５重量％、更に好ましく
は２〜８重景重量溶ｆｆ（液を作成する。

該溶解液を液温が約６０℃になるまで徐冷側した後、室
温まで急冷し、しばらく放置することによってゲル状物
を得る。球晶ゲルの生成には、特に■超高分子量ポリエ
チレンの分子量、 ■超高分子量ポリエチレンの溶解濃度、■徐冷側の冷却
速度、 ■溶剤の性質の各要因によって、単球晶ゲルのサイズ及
び質が変化するので、本発明で意図する単球晶ゲルのサ
イズ及び質のポリエチレン球晶が生成するに必要な■〜
■の要因に対する好適条件を適宜、選択しなければなら
ない。

このようにして得られた、該ゲル状物からフィルム状及
び強固なかたまり形態のゲル状物を取り除いた後のゲル
状物に、ホモミキサーを用いて機械的攪拌を加え球晶ゲ
ルを単離させ、その後溶剤と単離球晶ゲルを濾別分離す
ることによって得られる。得られた球晶ゲルの中には複
合球晶体のまま混在するものが含まれる場合もある。

本発明のポリエチレン球晶ゲルの用途としては、高強力
、高弾性率を有する繊維及びフィルム等を得るためのゲ
ル紡糸の原料であるゲル粒状均一分散液に供されるもの
で、例えば線維製造の場合においては、製糸された繊維
は引張強度が２０行以−ヒ、好ましくは３０Ｆ１以上、
初期ｔｌｆ性率が５００　Ｆ１以上、好ましくは１００
０　Ｎ以上の高強力、高弾性率を示す。

本発明のポリエチレン球晶ゲルは、目的とする高強力、
高弾性率繊維及びフィルム等を得るための原料としてゲ
ル粒状分散液調整用に、単球晶ゲルの単離物と単球晶ゲ
ルの複合体との適宜割合の混合集合体として、好ましく
は、単球晶ゲルの単離物のみの集合体として供される。

本発明のポリエチレン球晶ゲルは、球晶ゲル物を機械的
な力で溶剤を介して単離させて単一の球晶ゲルにするこ
とが可能であるか否かによって、その良否が決定される
。

よい質の球晶ゲル物は機械的な力によって容易に単離す
る。

良くない球晶ゲル物は例えば、フィルム状や強固な大形
のかたまりとなっており、機械的な外力により容易に単
離しないもので、単球晶ゲルが２０ケを超えて複合した
集合体をいうＯ 本発明の目的を達成するには、このよい質の球晶ゲルを
用いることが必要である。

好適な球晶ゲル物を生成させるための適応条件を厳密に
選択しても、この悪い球晶ゲル物は一部生成する場合が
あり、この悪い球晶ゲル物ば取り除くことが重要である
。

単球晶ゲルの単離物と単球晶ゲルの複合球晶体との構成
割合は単球晶ゲルの単離物が少なくとも６０重量％以上
、好ましくは７０重量％以上含まれていることが好まし
く、単球晶ゲルの単離物以外としては、単球晶ゲルの集
合体より成る複合球晶体で、該複合球晶体は単球晶ゲル
が２０ケ以下好ましくは１０ケ以下で構成されるものが
よい。

該複合球晶体を構成する単球晶ゲルの数が２０を超える
と、溶解紡糸に供給した場合１溶解不均一の原因となり
好ましくない。

本発明の単球晶ゲルを溶剤中に均一分散することにより
、球晶ゲル均一分散液を得ることができる０ そして、該球晶ゲル均二分散液を室温で通常のスクリュ
ー型押出様に供給し、該スクリュー型押出機で押出す間
に加熱溶解することにより、停めて均一なゲル繊維又は
ゲルフィルム用紡糸液又はフィルム形成溶液を得ること
ができる。

本発明の球晶ゲルを溶剤中に均一分散した原料液を用い
て、高強力、高弾性率繊維又はフィルム等を製造すると
、糸切れやフィルム破断を伴うことなく長時間連続的に
安定した紡糸又はフイルム成形することが可能である。

以下に実施例によって本発明をより具体的に説明する。

実施例　Ｌ 高分子ＪＲ＼（ＭＷ＝２Ｘ１０’　）のポリエチレンを
１６０℃でデカリンに溶解し、３ｗｔ％の溶解液を得た
。この溶解液を１６０℃から６０℃まで０．４℃／分の
冷却速度で徐冷却し、６０℃から常温に急冷し、２時間
放置してゲル状物を得た。このゲル状物はフィルム状及
び強固な大形ゲル状物を少量含んでいた。このゲル状物
からフィルム状及び強固な大形ゲル状物を取り除いた後
、ホモミキサ°−で球晶ゲルを単離した。この単離した
球晶ゲルは平均球径（ＳＤ）が８０μ餠であり、デカリ
ンを９２ｗｔ％含有Ｌ　’ＣＶｓ　ｆｃ・　且 この単離した球晶ゲルを一輻濾別した後、再度デカリン
中にホモミキサーで均一分散し、ポリエチレンのＪｌｌ
が３．Ｏｗｔ％になるようにｇ、’ｉ　樒し、球晶ゲル
の均一分散液を得た。

この均−球晶ゲル均一分散液を普通のスクリュー型押出
機を備えた溶融紡糸装置のエクストルーダーホッパーへ
常温で供給し溶解紡糸した。

スクリュー型押出機の温度は１５０℃、紡糸ヘッド温度
は１５６℃、溶解液の吐出舐は４６９／分、紡糸口金は
孔径０．Ｂｍｍ、孔長８．Ｏｍｍ、孔数４０を使用した
。

吐出した溶解液を通常のクエンチ装置で冷却し、ゲル繊
維を？ｉ）た。

連続６０時間紡糸を行なったが、この間糸切れは全くな
く、糸ムラのないゲル繊維が得られ、従来のゲルｐＡ紐
紡糸法では得ることの出来なかった優れた紡糸操業性と
安定した生産性が得られた。

次にかくして荏たゲル繊維を延伸工程に供し、延伸加工
を施した。この間糸切れ単糸切れは全くなく、極めて良
好な延伸性が得られた。

得られた延伸繊維の物性は強度４６Ｐ１、初期モジュラ
ス１４００１１、伸度５．０％の高強力、高弾性率繊維
であった。

実施例　２ 実施例りで得たゲル状物から、フィルム状及び強固な大
形ゲル状物を取除き、ホモミキサーで単ＦＸｔｉの度合
を変えて単球晶の集合物かの約１５ケ、■約２５ケ、■
約５０ケのそれぞれより構成された複合球晶体の３柚を
作成し、単球晶ゲルと組合せて、分散液を作成した。

即ち、上記３種の複合球晶体にそれぞれ単球晶ゲルを４
０ｗｔ％添加し、分散液中のポリエチレンｌ′１．ｉを
３．Ｏｗｔ％に調整し、この各分散液を実施例りと同じ
紡糸条件で紡糸した。単球晶の集合体■を用いた分散液
は紡糸が非常に良好であった。

単球晶の集合体■を用いたものはやや不安定、■を用い
た場合は紡糸不調であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のポリエチレン単離球晶ゲルを示す２５
０倍での拡大光学顕微鏡写真である。 第２図は本発明のポリエチレン複合球晶ゲルを示す２５
０倍での拡大光学顕微鏡写真である。 第３図は本発明のポリエチレン単離球晶ゲルを示す２０
０倍での偏光顕微鏡写真である。 特許出願人　東洋紡績株式会社 第１Ｌ￥１ ＄２図 ＄８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶剤を吸蔵する重量平均分子量が１×１０５以上の超高
   分子３■ポリエチレン球品ゲルであって、該球晶ゲルの
   平均球径（ＳＤ）が２００　（μｍ）以下で