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JPH01162814A - Production of novel polyethylene fiber - Google Patents

Production of novel polyethylene fiber

Info

Publication number
JPH01162814A
JPH01162814A JP31985187A JP31985187A JPH01162814A JP H01162814 A JPH01162814 A JP H01162814A JP 31985187 A JP31985187 A JP 31985187A JP 31985187 A JP31985187 A JP 31985187A JP H01162814 A JPH01162814 A JP H01162814A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polyethylene
yarn
solution
strength
creep
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP31985187A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Nishikawa
西河 裕
Takehiko Mitsuyoshi
三吉 威彦
Kotaro Fujioka
藤岡 幸太郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toray Industries Inc filed Critical Toray Industries Inc
Priority to JP31985187A priority Critical patent/JPH01162814A/en
Publication of JPH01162814A publication Critical patent/JPH01162814A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Artificial Filaments (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain the subject fiber of high strength and high modulus, low in creep, thus useful as an industrial fibrous material, by spinning a solution of a polymer produced by chemically crosslinking treatment of high-molecular weight polyethylene followed by hot drawing of the resultant undrawn yarn. CONSTITUTION:A solution of a polymer which has been produced by chemically crosslinking treatment, using e.g., di-t-butyl peroxide, of polyethylene with a weight-average molecular weight of >=700,000 (pref. >=2,000,000) is spun and the resultant undrawn yarn is put to hot drawing pref. at 100-160 deg.C by a factor of >=25, thus obtaining the objective fiber.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は高強度・高弾性率を有し、かつクリープの低い
新規なポリエチレン繊維の製造方法に関するものである
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method for producing a novel polyethylene fiber having high strength and high modulus and low creep.

(従来の技術) ポリエチレン繊維は軽くて耐薬品性に優れる、比較的安
価であるなど産業用繊維素材としての優れた性質を有し
ている。
(Prior Art) Polyethylene fibers have excellent properties as industrial fiber materials, such as being light, having excellent chemical resistance, and being relatively inexpensive.

近年、産業用繊維素材としてこれを使用する製品の省エ
ネルギー化、高機能化に対応するため軽く、強度、弾性
率の高い繊維素材が要求されてきこの要求を満足するポ
リエチレン繊維を製造する方法として、高分子量ポリエ
チレンの溶液を紡糸し、冷却して得たゲル状のフィラメ
ントを高倍率に熱延伸する方法が特開昭55−1075
06号公報、特開昭58−5228号公報等に開示され
ている。
In recent years, fiber materials that are light, strong, and have high modulus of elasticity have been required to meet the demands for energy-saving and high-performance products that use them as industrial fiber materials.As a method for producing polyethylene fibers that meet these demands, Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-1075 describes a method of spinning a solution of high molecular weight polyethylene, cooling it, and hot-drawing the resulting gel-like filament to a high magnification.
This method is disclosed in JP-A No. 06, Japanese Unexamined Patent Publication No. 58-5228, and the like.

これらの方法で得られる高強度・高弾性率ポリエチレン
繊維は、その特性故に特に高い強度と高い弾性率が要求
される産業用繊維用途、例えばロープ、スリング、各種
ゴム補強材、各種樹脂の補強材およびコンクリート補強
材などに有用性が期待されている。
Due to its characteristics, the high-strength, high-modulus polyethylene fibers obtained by these methods can be used for industrial fiber applications that require particularly high strength and high modulus, such as ropes, slings, various rubber reinforcement materials, and reinforcement materials for various resins. It is expected to be useful as a reinforcement material for concrete and concrete.

しかしながら上記の方法で得られる高強度・高弾性率ポ
リエチレン繊維は高い強度を有してはいるが、通常のポ
リエチレン繊維と同様に荷重下での伸び、すなわちクリ
ープが高いという欠点を有する。このため産業用繊維素
材としてこれらの高強度・高弾性率ポリエチレン繊維を
用いた場合、多くの支障を生ずることになる。例えば、
これらの繊維を用いたローブは荷重により徐々に伸びて
くるという問題を生じる。また、これらの繊維を光ファ
イバー等のテンションメンバーとして用いた場合には、
張力を担うべきテンションメンバーの伸びが時間ととも
に進行する。このため、テンションメンバーに支えられ
るべき光ファイバー等に張力がかかるようになり、その
機能が低下したり、破断に至るようになるなどである。
However, although the high-strength, high-modulus polyethylene fibers obtained by the above method have high strength, they have the same drawback as ordinary polyethylene fibers of high elongation under load, that is, high creep. Therefore, when these high-strength, high-modulus polyethylene fibers are used as industrial fiber materials, many problems occur. for example,
Lobes using these fibers have the problem of gradually stretching under load. In addition, when these fibers are used as tension members for optical fibers, etc.,
The tension member that is responsible for the tension progresses over time. As a result, tension is applied to the optical fibers and the like that should be supported by the tension members, which may reduce their functionality or cause them to break.

そこで、上記のような高強度・高弾性率ポリエチレン繊
維のクリープ特性を改善できれば産業用繊維素材として
、その用途が大きく広がると考えられる。
Therefore, if the creep characteristics of high-strength, high-modulus polyethylene fibers as described above can be improved, their use as industrial fiber materials will be greatly expanded.

ポリエチレンのクリープ特性を改善する方法としては架
橋処理を行うことが知られている。
Crosslinking treatment is known as a method for improving the creep properties of polyethylene.

特開昭60−59172号公報にはポリエチレンの延伸
系に、また特開昭60−240433号公報には延伸前
または延伸中のゲル状フィルムまたはテープに放射線を
照射し架橋処理を施す方法が記載されている。しかしな
がら、これらの方法では放射線を照射する際に架橋だけ
でなく分子鎖の切断も同時に起こり、強度の低下が避け
られない。
JP-A No. 60-59172 describes a polyethylene stretching system, and JP-A No. 60-240433 describes a method of subjecting a gel-like film or tape to crosslinking treatment by irradiating radiation before or during stretching. has been done. However, in these methods, when irradiating with radiation, not only crosslinking but also molecular chain scission occurs at the same time, resulting in an unavoidable decrease in strength.

また、ジェー・デボア、エイチ・ジェー・ファンデンベ
ルグ、及びエイ・ジェー・ペニングス;ポリマー第25
巻513〜519ページ(1984)  [J、  d
e  Boer、  H,J、  van  den 
 Berg、A、J、Pennings; POLYM
ER,Vol、25 (1984)、P、513〜51
9コには乾燥したゲル状!li維に溶剤に溶かした架橋
剤を含浸させ溶剤をとばした後延沖と同時に架橋処理を
施す方法が記載されている。さらに特開昭61−293
229号公報には耐熱性の改良が目的であるが、ポリエ
チレンのゲル状物に架橋剤を含浸させ成形する方法が記
載されている。ところがこれらの方法においては、延伸
あるいは成形中に架橋が進むため配向、結晶化が阻害さ
れて、やはり高強度・高弾性率を得ることが困難である
Also, J. DeBoer, H.J. Vandenberg, and A.J. Pennings; Polymer No. 25
Volume 513-519 (1984) [J, d
E. Boer, H. J. van den.
Berg, A. J., Pennings; POLYM
ER, Vol, 25 (1984), P, 513-51
9 pieces are dry gel-like! A method is described in which Li fibers are impregnated with a crosslinking agent dissolved in a solvent, the solvent is blown off, and then a crosslinking treatment is performed at the same time as Nobuoki. Furthermore, JP-A-61-293
No. 229, the purpose of which is to improve heat resistance, describes a method of impregnating a polyethylene gel with a crosslinking agent and molding it. However, in these methods, crosslinking progresses during stretching or molding, which inhibits orientation and crystallization, making it difficult to obtain high strength and high elastic modulus.

従って、上記のような方法で得られる架橋ボ1ノエチレ
ン繊維は一般に機械的特性が多くの産業用繊維用途にお
いて充分とならない。
Therefore, the mechanical properties of the crosslinked boroethylene fibers obtained by the method described above are generally not sufficient for many industrial fiber applications.

(本発明が解決しようとする問題点) 本発明の目的は産業用繊維素材として有用な高強度、高
弾性率を有し、かつクリープの低いポリエチレン繊維の
製造方法を提供することにある。
(Problems to be Solved by the Present Invention) An object of the present invention is to provide a method for producing polyethylene fibers that have high strength, high elastic modulus, and low creep and are useful as industrial fiber materials.

(問題点を解決するための手段) 本発明は、重量平均分子量が70万以上のポリエチレン
を化学架橋処理したポリマの溶液を紡糸し、得られた未
延伸糸を熱延伸することを特徴とする新規なポリエチレ
ン繊維の製造方法に関する。
(Means for Solving the Problems) The present invention is characterized in that a solution of a polymer obtained by chemically crosslinking polyethylene having a weight average molecular weight of 700,000 or more is spun, and the obtained undrawn yarn is hot stretched. This invention relates to a novel method for producing polyethylene fibers.

本発明でいうポリエチレンは、本発明の効果を損なわな
い範囲内で少量の例えば10モル%以下のプロピレン、
ブチレン、ペンテン、ヘキセン、4−メチルペンテンな
どの他のアルケンあるいはエチレンと共重合しろるビニ
ルモノマー等の1種あるいは2種以上が共重合されたも
のあるいは少量のボリプaピレン、ポリブテン−1等の
ポリオレフィンをポリエチレンと混合したものであって
もよい。
The polyethylene used in the present invention includes a small amount of propylene, for example, 10 mol% or less, within a range that does not impair the effects of the present invention.
Other alkenes such as butylene, pentene, hexene, 4-methylpentene, or one or more vinyl monomers copolymerized with ethylene, or a small amount of polypropylene, polybutene-1, etc. It may also be a mixture of polyolefin and polyethylene.

本発明の方法に用いるポリエチレンの分子量は重量平均
分子量が70万以上、好ましくは150万以上、さらに
好ましくは200万以上とする必要がある。
The weight average molecular weight of the polyethylene used in the method of the present invention needs to be 700,000 or more, preferably 1,500,000 or more, and more preferably 2,000,000 or more.

一般に分子量が高いほど繊維内部に分子鎖末端等の欠陥
部が少なくなり、強度が高くなるが、産業用繊維素材と
してなんら問題なく使用できるポリエチレン繊維を得る
ためには重量平均分子量が70万以上のポリエチレンを
用いる必要がある。
In general, the higher the molecular weight, the fewer defects such as molecular chain ends inside the fiber, and the higher the strength. It is necessary to use polyethylene.

また、分子量が高いものほどクリープを低下させる効果
が大きいことからも重量平均分子量が70万以上が必要
である。
Further, since the higher the molecular weight, the greater the effect of reducing creep, the weight average molecular weight is required to be 700,000 or more.

本発明でいう化学架橋処理したポリマ(以下架橋ポリエ
チレンと記す)とはポリエチレンに架橋剤を用いて架橋
を施したものを意味しており、実質的に架橋しているポ
リマを含んでいれば特に限定はないが、均一に溶剤に溶
解されるよう架橋の程度が低く、粉末状のものが適当で
ある。また、化学架橋処理水リマと未架橋ポリマの混合
物であっても差し支えない。
In the present invention, the chemically crosslinked polymer (hereinafter referred to as crosslinked polyethylene) refers to polyethylene crosslinked using a crosslinking agent, and especially if it contains a substantially crosslinked polymer, Although there is no limitation, it is suitable that the degree of crosslinking is low so that it can be uniformly dissolved in the solvent, and that it is in the form of a powder. Further, it may be a mixture of a chemically crosslinked water lima and an uncrosslinked polymer.

上記の架橋剤として特に限定はないが、ジーL−ブチル
パーオキサイド、ジ−クミルパーオキサイド、2,5−
ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサ
ン、2,5−ジメチル−2゜5−ジ(t−ブチルパーオ
キシ)ヘキシン−3、t−ブチルパーオキシ−2−エチ
ルヘキサノエート、1,1−ビス(t−ブチルパーオキ
シ)3゜3.5−1リメチルシクロヘキサン、t−ブチ
ルパーオキシイソプロビルカーボネート、ベンゾイルパ
ーオキサイドなどの有機過酸化物、ト1ノアワールイソ
シアヌレート、ジビニルベンゼン、ビニルトリメトキシ
シラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン
などの2以上のビニル基を有する有機化合物、α、α′
−アゾビスイソブチロニトリルなどのジアゾ化合物ある
いはこれら2種以上の混合物などが使用できる。
The above crosslinking agent is not particularly limited, but examples include di-L-butyl peroxide, dicumyl peroxide, 2,5-
Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexane, 2,5-dimethyl-2゜5-di(t-butylperoxy)hexyne-3, t-butylperoxy-2-ethylhexanoate , 1,1-bis(t-butylperoxy)3゜3.5-1-limethylcyclohexane, t-butylperoxyisopropyl carbonate, organic peroxides such as benzoyl peroxide, t-noir isocyanurate, Organic compounds having two or more vinyl groups such as divinylbenzene, vinyltrimethoxysilane, vinyltris(2-methoxyethoxy)silane, α, α′
-A diazo compound such as azobisisobutyronitrile or a mixture of two or more thereof can be used.

上記の架橋ポリエチレンを調製する方法としては特に限
定はないが、例えば次のような方法かある。
The method for preparing the above-mentioned crosslinked polyethylene is not particularly limited, but includes, for example, the following method.

ポリエチレンの融点未満の温度でポリエチレンを架橋す
ることのできる架橋剤とポリエチレンの粉末を、架橋剤
を溶解できるがポリエチレンを溶解できない揮発性の溶
剤にいれて撹拌する。次にポリエチレンの融点未満の温
度で溶剤を蒸発させることによりポリエチレンの各粒子
の表面に架橋剤を均一に付着させる。この架橋剤を付着
させたポリエチレンの粉末をポリエチレンの融点未満の
温度で熱処理し架橋を施す。ポリエチレンの融点以上の
温度で熱処理するとポリマ粒子間の融着が起こり溶剤へ
の溶解性が劣ることがある。
A crosslinking agent capable of crosslinking polyethylene at a temperature below the melting point of polyethylene and polyethylene powder are stirred in a volatile solvent capable of dissolving the crosslinking agent but not polyethylene. Next, the crosslinking agent is uniformly adhered to the surface of each polyethylene particle by evaporating the solvent at a temperature below the melting point of the polyethylene. The polyethylene powder to which this crosslinking agent is attached is heat-treated at a temperature below the melting point of polyethylene to effect crosslinking. Heat treatment at a temperature higher than the melting point of polyethylene may cause fusion between polymer particles, resulting in poor solubility in solvents.

この架橋の程度は架橋ポリエチレンの調製に用いるポリ
エチレンの分子量、架橋剤の種類、量、熱処理温度、時
間などによっても異なるが、強ずぎると架橋ポリエチレ
ンの分子が溶剤に均一に溶解しなくなることがあり、弱
すぎるとクリープを低下させる効果が小さくなることが
ある。それ故、架橋の程度は事前の実験により適切な程
度となるようにしておく必要があるが、これは容易に決
めることができる。
The degree of crosslinking varies depending on the molecular weight of the polyethylene used to prepare crosslinked polyethylene, the type and amount of crosslinking agent, heat treatment temperature, time, etc., but if it is too strong, the molecules of crosslinked polyethylene may not dissolve uniformly in the solvent. If it is too weak, the effect of reducing creep may be reduced. Therefore, the degree of crosslinking must be determined to be an appropriate degree through prior experiments, but this can be easily determined.

一般に架橋剤の使用量はポリマに対して0.005wt
%以上、10wt%以下が好ましく、熱処理温度は80
℃以上、ポリエチレンの融点未満の温度が好ましい。
Generally, the amount of crosslinking agent used is 0.005wt based on the polymer
% or more and 10wt% or less, and the heat treatment temperature is 80%
The temperature is preferably higher than 0.degree. C. and lower than the melting point of polyethylene.

本発明の方法では、まず架橋ポリエチレンの溶液を調製
する。
In the method of the present invention, a solution of crosslinked polyethylene is first prepared.

ポリマの溶液を形成するために使用する溶剤としては、
脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素、ハ
ロゲン化炭化水素およびこれらの混合物が挙げられるが
これらに限定されるものではない。通常架橋ポリエチレ
ンはこれらの溶剤をもってしても60℃以下では溶解せ
ず、100℃以上に加熱することが多いため低沸点の溶
剤は好ましくない。好適な溶剤としてはデカリン、キシ
レン、テトラリン、ノナン、デカン、n−パラフィン、
灯油、パラフィンオイルなどが挙げられる。
The solvent used to form the polymer solution is
Examples include, but are not limited to, aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, and mixtures thereof. Normally, crosslinked polyethylene does not dissolve at temperatures below 60°C even with these solvents, and is often heated to temperatures above 100°C, so solvents with low boiling points are not preferred. Suitable solvents include decalin, xylene, tetralin, nonane, decane, n-paraffin,
Examples include kerosene and paraffin oil.

また、パラフィンワックスおよびナフタレンなどの常温
で固体のものも使用し得る。
Moreover, those that are solid at room temperature such as paraffin wax and naphthalene can also be used.

本発明で用いる架橋ポリエチレンの溶液のポリマ濃度に
は特に限定はなく溶解時の均一性、紡糸時の吐出安定性
、曳糸性、糸条走行性および延伸時の製糸性などの面か
ら適切な溶液粘度となるように選択されるが、1〜15
重量%の範囲が適当である。
There is no particular limitation on the polymer concentration of the crosslinked polyethylene solution used in the present invention, and it is determined as appropriate from the viewpoints of uniformity during dissolution, ejection stability during spinning, spinnability, thread runnability, and spinnability during drawing. The solution viscosity is selected to be between 1 and 15.
A range of weight percent is suitable.

本発明の方法において、上記の架橋ポリエチレン溶液を
通常のギヤポンプと紡糸ノズルを用いて繊維状に吐出さ
せ、冷却固化させて繊維化するが、この紡糸方法として
はいわゆる乾式紡糸、湿式紡糸、ノズルから押出された
溶液を一旦気体部分を通過させた後、凝固浴に導き糸条
を凝固させるいわゆる乾湿式紡糸、ノズルから押出され
た溶液を冷却して、−旦ゴム状ゲル糸条な形成させるい
わゆるゲル紡糸、ノズルから押出された溶液を冷却剤と
凝固剤からなる浴に導き、ゲル化、凝固させる特開昭6
1−113813号公報に記載の紡糸方法(以下ゲル湿
式紡糸と呼ぶ)などが適用できるが、特にこれらの方法
に限定されるものではない。ただし、高い引張強度のポ
リエチレンフィラメントが得やすいことおよび単糸間融
着の少ないポリエチレンマルチフィラメントが得やすい
ことからゲル湿式紡糸を適用するのが好ましい。なぜな
らポリエチレンマルチフィラメントに単糸間の融着が多
いとフィラメント全体の引張強度が低下するばかりか樹
脂との接着性が低下したり、加熱時の強力利用率が低下
したりするなどの問題が起こるからである。
In the method of the present invention, the above-mentioned crosslinked polyethylene solution is discharged in the form of fibers using an ordinary gear pump and a spinning nozzle, and is cooled and solidified to form fibers. The extruded solution is passed through a gas section and then introduced into a coagulation bath to coagulate the yarn (so-called dry-wet spinning).The extruded solution from the nozzle is cooled and then formed into a rubber-like gel yarn. In gel spinning, the solution extruded from a nozzle is introduced into a bath consisting of a cooling agent and a coagulant to gel and coagulate.
The spinning method described in Japanese Patent No. 1-113813 (hereinafter referred to as gel wet spinning) can be applied, but the method is not particularly limited to these methods. However, it is preferable to apply gel wet spinning because it is easy to obtain polyethylene filaments with high tensile strength and polyethylene multifilaments with less fusion between single filaments. This is because if there is a lot of fusion between single filaments in polyethylene multifilament, problems such as not only the tensile strength of the entire filament will decrease, but also the adhesiveness with the resin will decrease, and the strength utilization rate during heating will decrease. It is from.

上記方法で紡糸された糸条に溶剤が残存する場合、抽出
剤により残存溶剤を抽出するのが好ましい。糸条中の残
存溶剤を乾燥または熱延伸等の方法で除去すると、溶剤
が蒸発する際に単糸間融着が生じることがあるからであ
る。抽出剤により糸条中の残存溶剤を除去すれば乾燥、
熱延伸を行っても単糸間融着は生じない。
When the solvent remains in the yarn spun by the above method, it is preferable to extract the remaining solvent with an extractant. This is because if the residual solvent in the yarn is removed by a method such as drying or hot stretching, fusion between single yarns may occur when the solvent evaporates. If the residual solvent in the yarn is removed using an extractant, drying is possible.
Even if hot stretching is performed, no fusion occurs between single yarns.

なお、抽出糸条は乾燥により抽出剤を除去した方が、後
の熱延伸工程において製糸性が良くなるので好ましい。
Note that it is preferable to remove the extractant from the extracted yarn by drying, since this improves the spinning properties in the subsequent hot stretching step.

上記方法で得られたポリエチレン未延伸糸は引続き熱延
伸に供される必要がある。
The undrawn polyethylene yarn obtained by the above method needs to be subsequently subjected to hot drawing.

このポリエチレン未延伸糸は冷延伸でも延伸することは
できるが、この場合、産業用繊維素材としてなんら問題
なく使用できるような高強度・高弾性率のポリエチレン
繊維を得ることができない。
This undrawn polyethylene yarn can also be drawn by cold drawing, but in this case, it is not possible to obtain polyethylene fibers with high strength and high elastic modulus that can be used as an industrial fiber material without any problems.

このポリエチレン未延伸糸の熱延伸における延伸温度に
は特に限定はないが、80〜160℃の範囲が好ましく
、さらに好ましくは100〜160°Cである。なお、
延伸時の加熱媒体としては加熱ロール、熱板、加熱気体
浴、加熱液体浴およU加熱ピンなどが挙げられるがこれ
らに限定されるものではない。
Although there is no particular limitation on the drawing temperature in the hot drawing of this undrawn polyethylene yarn, it is preferably in the range of 80 to 160°C, more preferably 100 to 160°C. In addition,
Examples of the heating medium during stretching include, but are not limited to, heating rolls, hot plates, heated gas baths, heated liquid baths, and U heating pins.

熱延伸における延伸倍率は高強度・高弾性率が得られる
よう10倍以上、好ましくは20倍以上さらに好ましく
は25倍以上に設定するのが適当である。
The stretching ratio in hot stretching is suitably set to 10 times or more, preferably 20 times or more, and more preferably 25 times or more so as to obtain high strength and high elastic modulus.

なお、延伸は1段でも多段で行ってもよい。Note that the stretching may be performed in one stage or in multiple stages.

本発明の方法により得られる延伸糸は、高強度、高弾性
率を有するばかりか、繊維中に架橋構造が含まれるので
、繊維内部での分子あるいはフィブリルの滑りが抑制さ
れ、クリープの低い糸となる。
The drawn yarn obtained by the method of the present invention not only has high strength and high elastic modulus, but also contains a crosslinked structure in the fiber, which suppresses the sliding of molecules or fibrils inside the fiber, making it a yarn with low creep. Become.

従って、本発明の方法では単糸強度30g/d以上、単
糸ヤング率1000g/d以上で、かつ20℃において
破断強力の1/10荷重下に60日間装いた時のクリー
プが2.5%以下であるポリエチレン繊維が容易に得ら
れ、また単糸強度40 g / d以上、単糸ヤング率
1400g/d以上で、かつ20°Cにおいて破断強力
の1/10荷重下に60日間装いた時のクリープが2%
以下であるポリエチレン繊維を得ることもできる。
Therefore, the method of the present invention has a single yarn strength of 30 g/d or more, a single yarn Young's modulus of 1000 g/d or more, and a creep rate of 2.5% when worn for 60 days under a load of 1/10 of the breaking strength at 20°C. The following polyethylene fibers can be easily obtained, and have a single yarn strength of 40 g/d or more, a single yarn Young's modulus of 1400 g/d or more, and when wrapped for 60 days under a load of 1/10 of the breaking strength at 20°C. creep is 2%
It is also possible to obtain polyethylene fibers having:

(実施例) 次に実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明
はこれに限定されるものではない。なお、引張強度、初
期弾性率およびクリープは次の条件で測定した。
(Example) Next, the present invention will be specifically explained with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto. In addition, tensile strength, initial elastic modulus, and creep were measured under the following conditions.

引張強度、初期弾性率測定条件 測定雰囲気:20℃、相対湿度65% 装置   :東洋ボールドウィン社製 テンシロンUTM−4引張試験機 試料   :単糸250mm 引張速度 :300mm/分 初期弾性率:強伸度曲線の原点における傾きから求めた
Tensile strength and initial elastic modulus measurement conditions Measurement atmosphere: 20°C, relative humidity 65% Equipment: Tensilon UTM-4 tensile tester manufactured by Toyo Baldwin Co., Ltd. Sample: Single yarn 250 mm Tensile speed: 300 mm/min Initial elastic modulus: Strength and elongation curve It was determined from the slope at the origin.

クリープ測定条件 測定雰囲気=20°C1相対湿度65%荷重   :破
断強力の1/10 なお、ここでいう破断強力とは単糸引張強度と繊度の積
を意味する。また、クリープは次式により求めた。
Creep measurement conditions Measurement atmosphere = 20° C. 1 Relative humidity 65% Load: 1/10 of breaking strength Note that breaking strength here means the product of single yarn tensile strength and fineness. In addition, creep was determined using the following formula.

Ll]:サンプルに荷重をかけた直後の長さく初期長) L : 60日間サンプルに荷重をかけ、荷重がかかっ
た状態で測定した 長さ (実施例1) 重量平均分子量が300万の直鎖状高密度ポリエチレン
の粉末に、このポリエチレンの0.05重量%のt−ブ
チルパーオキシイソプロビルカーボネートを溶解した三
塩化三フッ化エタンを注ぎ、撹拌した後室温で三塩化三
フッ化エタンを蒸発させた。
Ll]: Initial length immediately after applying a load to the sample) L: Length measured with a load applied to the sample for 60 days (Example 1) Straight chain with a weight average molecular weight of 3 million Trichlorotrifluoroethane in which 0.05% by weight of t-butylperoxyisopropyl carbonate was dissolved in the polyethylene was poured into powdered high-density polyethylene, and after stirring, the trichlorotrifluoroethane was evaporated at room temperature. I let it happen.

この架橋剤を付着させたポリエチレンに窒素雰囲気中で
125°C12時間30分の熱処理を施し(この温度に
おけるt−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート
の半減期は30分程度であるので、反応は十分進んでい
るものと考えられる。)架橋した。
The polyethylene coated with this crosslinking agent was heat-treated at 125°C for 12 hours and 30 minutes in a nitrogen atmosphere (the half-life of t-butylperoxyisopropyl carbonate at this temperature is about 30 minutes, so the reaction had sufficiently progressed). (It is thought that there is some cross-linking.)

次に上記架橋ポリエチレンを灯油に180°Cの温度で
溶解しトータルで5.0重量%のポリエチレン溶液を調
製した。
Next, the crosslinked polyethylene was dissolved in kerosene at a temperature of 180°C to prepare a polyethylene solution having a total concentration of 5.0% by weight.

この溶液を170°Cて孔径1mm、孔数10のノズル
から5mmの距雛だけ空気層を通過させた後、上層が水
、下層が三塩化三フッ化エタンで構成された2層構造の
紡糸浴で冷却後、凝固させ集束して凝固糸条な得た。紡
糸浴の温度は10℃であり、上!(水)の厚さが80m
m、下層(三塩化三フッ化エタン)の厚さを230mm
とした。
This solution was heated at 170°C and passed through a 5 mm air layer through a nozzle with a hole diameter of 1 mm and 10 holes, and then spun into a two-layer structure with an upper layer of water and a lower layer of trichlorotrifluoroethane. After cooling in a bath, it was coagulated and bundled to obtain a coagulated thread. The temperature of the spinning bath is 10℃, which is above! The thickness of (water) is 80m
m, the thickness of the lower layer (trichloride trifluoride ethane) is 230 mm
And so.

また、凝固した糸条は7.5m/分て引取った。Further, the coagulated yarn was pulled off at a rate of 7.5 m/min.

前記凝固糸条を引続き5℃の三塩化三フッ化エタンから
なる抽出浴を通し、糸条中に残存する灯油を抽出して、
乾燥後、135°Cの熱板を用いて、10倍に延伸して
からワインダーで巻取った。
The coagulated thread is then passed through an extraction bath of trichlorotrifluoroethane at 5°C to extract the kerosene remaining in the thread,
After drying, it was stretched 10 times using a hot plate at 135°C and then wound up with a winder.

この1段延伸糸をさらに145°Cの熱板を用いて6.
5倍に延伸した結果、糸物性は次のとうりであった。
6. This one-stage drawn yarn was further heated using a hot plate at 145°C.
As a result of stretching the yarn five times, the physical properties of the yarn were as follows.

単糸繊度      :0.86d 単糸引張強度    : 49g/d 単糸初期弾性率   :  1840g/cfまた、こ
の延伸糸に荷重をかけ20℃で60日間放置したが、ク
リープは0.31%と小さなものであった。
Single yarn fineness: 0.86d Single yarn tensile strength: 49g/d Single yarn initial elastic modulus: 1840g/cfAlso, this drawn yarn was loaded and left at 20℃ for 60 days, but the creep was as small as 0.31%. It was something.

(実施例2) t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネートの量を
0. 1重量%とじた以外は実施例1と同様に架橋した
ポリエチレンと架橋を施していない重量平均分子量が3
00万のポリエチレンを1:9の割合で混合し、灯油に
180°Cの温度で溶解しトータルで5.0重量%のポ
リエチレン溶液を調製した。
(Example 2) The amount of t-butylperoxyisopropyl carbonate was 0. Crosslinked polyethylene and non-crosslinked polyethylene had a weight average molecular weight of 3.
A total of 5.0% by weight polyethylene solution was prepared by mixing 1,000,000 polyethylene at a ratio of 1:9 and dissolving it in kerosene at a temperature of 180°C.

この溶液を実施例1と同様に紡糸、抽出、乾燥後、13
5°Cの熱板を用いて、9倍に延伸してからワインダー
で巻取った。
After spinning, extracting and drying this solution in the same manner as in Example 1,
It was stretched 9 times using a 5°C hot plate and then wound up with a winder.

この1段延伸糸をさらに145℃の熱板を用いて4倍に
延伸した結果、糸物性は次のとうりであった。
This single-stage drawn yarn was further drawn four times using a hot plate at 145° C., and as a result, the yarn physical properties were as follows.

単糸繊度      :1.6d 単糸引張強度    : 47g/d 単糸初期弾性率   :  1460g/dクリープ 
     :1.62% (比較例1) 重量平均分子量が300万の直鎖状高密度ポリエチレン
の粉末を灯油に180’Cの温度で溶解し5.0重量%
のポリエチレン溶液を調製した。
Single yarn fineness: 1.6d Single yarn tensile strength: 47g/d Single yarn initial elastic modulus: 1460g/d Creep
: 1.62% (Comparative Example 1) Linear high-density polyethylene powder with a weight average molecular weight of 3 million was dissolved in kerosene at a temperature of 180'C to give 5.0% by weight.
A polyethylene solution was prepared.

この溶液を実施例1と同様の方法で紡糸、抽出、乾燥後
、10倍に延伸し1段延伸糸を得た。
This solution was spun, extracted and dried in the same manner as in Example 1, and then stretched 10 times to obtain a single-stage drawn yarn.

この1段延伸糸をさらに145℃の熱板を用いて6倍に
延伸しトータルで60倍の延伸糸を得た。
This one-stage drawn yarn was further drawn 6 times using a hot plate at 145° C. to obtain a drawn yarn 60 times in total.

この延伸糸は強度56g/d、ヤング率1780g/d
と高い物性を示したが、クリープは4.27%と高い値
であった。
This drawn yarn has a strength of 56 g/d and a Young's modulus of 1780 g/d.
Although it showed high physical properties, the creep was as high as 4.27%.

(比較例2) 重量平均分子量が15万の直鎖状高密度ポリエチレンを
実施例1と同し方法で架(俗し、灯油に170℃の温度
で溶解し15重量%のポリエチレン溶液を調製した。
(Comparative Example 2) Linear high-density polyethylene with a weight average molecular weight of 150,000 was cross-linked (commonly known as kerosene) in the same manner as in Example 1, and dissolved in kerosene at a temperature of 170°C to prepare a 15% by weight polyethylene solution. .

この溶液を実施例1と同様の方法で紡糸、抽出し、乾燥
した糸条を延伸せずにワインダーで巻取)た。
This solution was spun and extracted in the same manner as in Example 1, and the dried yarn was wound with a winder without stretching).

次に得られた未延伸糸を135°Cの熱板を用いて36
倍に延伸した。この延伸糸はポリマの分子量が低いため
強度12g/d、ヤング率390g/dという低い物性
であった。また、クリープは5%を超えてしまった。
Next, the obtained undrawn yarn was heated to 36°C using a hot plate at 135°C.
Stretched twice. This drawn yarn had low physical properties such as strength of 12 g/d and Young's modulus of 390 g/d due to the low molecular weight of the polymer. Moreover, the creep exceeded 5%.

(発明の効果) 以上のように本発明の方法によれば産業用繊維素材とし
て有用な高強度・高弾性率を有し、かつクリープの低い
新規なポリエチレン繊維を得ることができる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the method of the present invention, it is possible to obtain a novel polyethylene fiber that has high strength and high modulus and has low creep, which is useful as an industrial fiber material.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 重量平均分子量が70万以上のポリエチレンを化学架橋
処理したポリマの溶液を紡糸し、得られた未延伸糸を熱
延伸することを特徴とする新規なポリエチレン繊維の製
造方法。
A novel method for producing polyethylene fibers, which comprises spinning a solution of a polymer obtained by chemically crosslinking polyethylene having a weight average molecular weight of 700,000 or more, and hot drawing the obtained undrawn yarn.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000018995A3 (en) * 1998-09-30 2000-05-25 Kimberly Clark Co Crimped polymeric fibers and nonwoven webs made therefrom with improved resiliency
WO2004009888A1 (en) * 2002-07-18 2004-01-29 Toyo Boseki Kabushiki Kaisha Elastic fabric and method for production thereof

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