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JP7592980B2 - Polyethylene Fiber - Google Patents

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JP7592980B2
JP7592980B2 JP2020084421A JP2020084421A JP7592980B2 JP 7592980 B2 JP7592980 B2 JP 7592980B2 JP 2020084421 A JP2020084421 A JP 2020084421A JP 2020084421 A JP2020084421 A JP 2020084421A JP 7592980 B2 JP7592980 B2 JP 7592980B2
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明久 古田
靖憲 福島
達志 岡本
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Description

本発明は、各種スポーツ衣料や防弾・防護衣料・防護手袋などの高性能テキスタイル;タグロープ・係留ロープ、ヨットロープ、建築用ロープなどの各種ロープ製品;釣り糸、ブラインドケーブルなどの各種組み紐製品;さらには化学フィルターや電池セパレーターあるいはテントなどの幕材;またヘルメットやスキー板などのスポーツ用やスピーカーコーン用などのコンポジット用の補強繊維など、産業上広範囲に応用可能な新規な高強度ポリエチレン繊維に関する。 The present invention relates to a new high-strength polyethylene fiber that can be used in a wide range of industrial applications, including high-performance textiles such as various sportswear, bulletproof and protective clothing, and protective gloves; various rope products such as tug ropes, mooring ropes, yacht ropes, and construction ropes; various braided products such as fishing lines and blind cables; and curtain materials such as chemical filters, battery separators, and tents; and reinforcing fibers for sports products such as helmets and skis, and composites such as speaker cones.

高強度ポリエチレン繊維は例えば、超高分子量のポリエチレンを原料にし、いわゆる“ゲル紡糸法”により、超延伸された従来にない高強度・高弾性率繊維が得られることが知られており(例えば特許文献1)、既に産業上広く利用されている。これらの高強度ポリエチレン繊維は極めて優れた高強度・高弾性率を有するが、その原料に由来する短所に関し、市場より、改善の要請がある。例えば、高強度ポリエチレン繊維の原料である超高分子量のポリエチレンは、一次構造がきわめて単純であり、更に分子鎖間に水素結合等を持たないため、分子鎖間のスリップが容易に起こる。そのため、荷重がかかった状態が長時間続くと、繊維が伸長する、いわゆるクリープ伸びが大きくなる。その結果、長時間荷重がかかるような用途;例えば組紐、撚糸、釣糸、ロープ、ネット等の用途では、その使用される範囲は制限されていた。 For example, it is known that high-strength polyethylene fibers are made from ultra-high molecular weight polyethylene, and ultra-drawn fibers with high strength and high elasticity that have never been seen before can be obtained by the so-called "gel spinning method" (for example, Patent Document 1), and are already widely used in industry. These high-strength polyethylene fibers have extremely excellent high strength and high elasticity, but there is a demand from the market for improvements regarding the shortcomings that originate from the raw material. For example, ultra-high molecular weight polyethylene, which is the raw material for high-strength polyethylene fibers, has an extremely simple primary structure and does not have hydrogen bonds between molecular chains, so slippage between molecular chains easily occurs. Therefore, if a load is applied for a long time, the fiber will elongate, and so-called creep elongation will increase. As a result, the range of use has been limited in applications where a load is applied for a long time, such as braids, twisted threads, fishing lines, ropes, nets, etc.

かかる問題を解決するため、例えば特許文献2及び特許文献3には、エチル側鎖等を有するポリエチレン繊維が提案されている。しかしながら、エチル側鎖等は延伸性を著しく阻害するため、高い強度と生産性を維持するためにはその側鎖の数が制限され、近年の市場が要請する高いクリープ特性レベルに至っていない。 To solve this problem, for example, Patent Documents 2 and 3 propose polyethylene fibers with ethyl side chains. However, since ethyl side chains and the like significantly impair extensibility, the number of side chains is limited in order to maintain high strength and productivity, and the high creep property level required by the market in recent years is not achieved.

そこで、例えば特許文献4には、クリープ寿命と強度特性の両方を向上させた超高分子量ポリエチレン繊維が開示されているが、更なる特性の改善が求められている。 For example, Patent Document 4 discloses ultra-high molecular weight polyethylene fibers that have improved creep life and strength properties, but further improvements in properties are required.

特公昭60-47922号公報Special Publication No. 60-47922 特開平6-280111号公報Japanese Patent Application Publication No. 6-280111 国際公開第2017/102618号パンフレットInternational Publication No. 2017/102618 特許第6069676号公報Patent No. 6069676

本発明は上記従来技術の課題を背景になされたものであり、その目的は、高強度でありながら、耐クリープ性に極めて優れたポリエチレン繊維を提供することにある。 The present invention was made in response to the problems of the conventional technology described above, and its purpose is to provide a polyethylene fiber that is both high strength and has excellent creep resistance.

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究した結果、ついに本発明を完成するに到った。すなわち、本発明は以下の通りである。 As a result of intensive research into solving the above problems, the inventors have finally completed the present invention. That is, the present invention is as follows.

[1]側鎖にエチル分岐を含む超高分子量ポリエチレン繊維であって、
前記ポリエチレン繊維における炭素原子1000個当たりのエチル分岐数(C25/1000C)と、前記ポリエチレン繊維の伸び応力(MPa)との比{(C25/1000C)/(伸び応力)}が2~30個/炭素原子1000個/MPaであることを特徴とする超高分子量ポリエチレン繊維。
[1] An ultra-high molecular weight polyethylene fiber containing an ethyl branch in a side chain,
The ultra-high molecular weight polyethylene fiber is characterized in that the ratio of the number of ethyl branches per 1000 carbon atoms in the polyethylene fiber (C 2 H 5 /1000C) to the tensile stress of the polyethylene fiber (MPa) {(C 2 H 5 /1000C)/(tensile stress)} is 2 to 30 branches/1000 carbon atoms/MPa.

[2]測定温度が70℃、測定荷重が6.6g/dtexにおけるクリープ測定において、
クリープ速度が9.0×10-8sec-1以下、
測定開始から24時間後の伸度が2.7%以下、
測定開始から96時間後の伸度が5.0%以下、且つ
伸度3.0%に達するまでの時間が30時間以上
である上記[1]に記載の超高分子量ポリエチレン繊維。
[2] In creep measurements at a measurement temperature of 70° C. and a measurement load of 6.6 g/dtex,
A creep rate of 9.0×10 −8 sec −1 or less,
The elongation after 24 hours from the start of the measurement is 2.7% or less.
The ultra-high molecular weight polyethylene fiber according to the above-mentioned [1], wherein the elongation after 96 hours from the start of measurement is 5.0% or less, and the time required to reach an elongation of 3.0% is 30 hours or more.

[3]炭素原子1000個当たりのエチル分岐数(C25/1000C)が1.1個超である上記[1]または[2]に記載の超高分子量ポリエチレン繊維。 [3] The ultra-high molecular weight polyethylene fiber according to the above [1] or [2], wherein the number of ethyl branches per 1000 carbon atoms (C 2 H 5 /1000C) is more than 1.1.

[4]ポリエチレン繊維を示差走査熱量測定(DSC測定)で10℃/分の速度で30℃から200℃まで昇温(1st昇温)し、200℃で5分保持した後、10℃/分の速度で200℃から30℃まで降温し、30℃で5分保持した後、10℃/分の速度で30℃から200℃まで昇温(2nd昇温)したとき、
上記1st昇温における前記ポリエチレン繊維の融点のピーク温度が141℃以下、
上記2nd昇温における前記ポリエチレン繊維のピーク温度に至るまでの70℃から150℃の範囲での熱量が134J/g以下である上記[1]~[3]のいずれかに記載の超高分子量ポリエチレン繊維。
[4] When a polyethylene fiber is heated from 30° C. to 200° C. at a rate of 10° C./min (1st heating), held at 200° C. for 5 minutes, cooled from 200° C. to 30° C. at a rate of 10° C./min, held at 30° C. for 5 minutes, and then heated from 30° C. to 200° C. at a rate of 10° C./min (2nd heating),
The peak temperature of the melting point of the polyethylene fiber in the first heating step is 141° C. or less;
The ultra-high molecular weight polyethylene fiber according to any one of [1] to [3] above, wherein the heat quantity in the range of 70°C to 150°C until the peak temperature of the polyethylene fiber is reached in the 2nd heating step is 134 J/g or less.

[5]引張強度20cN/dtex以上である上記[1]~[4]のいずれかに記載の超高分子量ポリエチレン繊維。 [5] Ultra-high molecular weight polyethylene fiber according to any one of [1] to [4] above, having a tensile strength of 20 cN/dtex or more.

[6]上記[1]~[5]のいずれかに記載の超高分子量ポリエチレン繊維を含む組紐、撚糸、釣糸、ロープ、またはネット。 [6] A braid, twisted thread, fishing line, rope, or net containing the ultra-high molecular weight polyethylene fiber described in any one of [1] to [5] above.

本発明によるポリエチレン繊維は、高強度でありながら、優れた耐クリープ性を有するため、組紐、撚糸、釣糸、ロープ、ネット等の用途に広く使用できる。 The polyethylene fiber of the present invention has high strength and excellent creep resistance, making it suitable for a wide range of applications, including braids, twisted yarns, fishing lines, ropes, and nets.

図1は、クリープ測定における試料セット時及びクリープ量測定時の状態を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the state when a sample is set in a creep measurement and when the amount of creep is measured. 図2は、クリープ測定における測定の状態を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the measurement conditions in the creep measurement.

本発明者らは、高強度且つ耐クリープ性に極めて優れた超高分子量ポリエチレン繊維を提供するため、特許文献4の構成をベースに検討を行った。 The inventors conducted research based on the structure of Patent Document 4 in order to provide ultra-high molecular weight polyethylene fibers that have high strength and excellent creep resistance.

具体的には上記特許文献4は、エチル分岐を含む超高分子量ポリエチレン繊維であって、炭素原子1000個当たりのエチル分岐数(C25/1000C)と、当該超高分子量ポリエチレンのポリマーの伸び応力ESとの比が1.00~3.00mm2/Nを満足するものは、温度70℃で600MPaの荷重がかけられたときのクリープ寿命が少なくとも125時間を満足することを開示している。ここで「ポリマーの伸び応力」とは、ポリマーを圧縮成型し、特定の形に成型した測定用サンプルを、所定温度(150℃)にて、種々の荷重をかけて引っ張って600%伸びるまでの時間を計測したとき、10分で600%伸びるのに必要な応力を意味し、上記特許文献4では、ISO 11542-2Aに基づいてポリマーの伸び応力を測定している。 Specifically, Patent Document 4 discloses that an ultra-high molecular weight polyethylene fiber containing ethyl branches, in which the ratio of the number of ethyl branches per 1000 carbon atoms (C 2 H 5 /1000C) to the tensile stress ES of the ultra-high molecular weight polyethylene polymer is 1.00 to 3.00 mm 2 /N, has a creep life of at least 125 hours when a load of 600 MPa is applied at a temperature of 70° C. Here, the "tensile stress of the polymer" means the stress required to elongate by 600% in 10 minutes when a measurement sample obtained by compression molding a polymer and molding it into a specific shape is pulled under various loads at a predetermined temperature (150° C.) and the time until it elongates by 600% is measured, and Patent Document 4 measures the tensile stress of the polymer based on ISO 11542-2A.

また、上記特許文献4では、炭素原子1000個当たりのエチル分岐数は0.40~1.10が好ましく、実施例ではエチル分岐数が0.69または1.05のポリエチレンを使用している。 In addition, in the above-mentioned Patent Document 4, the number of ethyl branches per 1,000 carbon atoms is preferably 0.40 to 1.10, and in the examples, polyethylene with an ethyl branch number of 0.69 or 1.05 is used.

しかしながら、本発明者らの検討結果によれば、炭素原子1000個当たりのエチル分岐数と、ポリエチレン繊維の伸び応力との比を本発明のように2~30個/炭素原子1000個/MPaにし、上記特許文献4の上限を超えるように制御すると、意外にも、上記特許文献4に比べて、強度および耐クリープ性(特に強度)が一層向上することが分った。そのためには、炭素原子1000個当たりのエチル分岐数を多くし、好ましくは上記特許文献4よりも多い1.1個超に制御すれば良いことを見出し、本発明を完成した。 However, according to the results of the inventors' investigations, it was found that when the ratio of the number of ethyl branches per 1000 carbon atoms to the tensile stress of the polyethylene fiber is controlled to 2 to 30/1000 carbon atoms/MPa as in the present invention, exceeding the upper limit of Patent Document 4, the strength and creep resistance (especially strength) are surprisingly improved compared to Patent Document 4. To achieve this, the inventors discovered that it is necessary to increase the number of ethyl branches per 1000 carbon atoms, preferably by controlling it to more than 1.1, which is more than that of Patent Document 4, and thus completed the present invention.

なお伸び応力の検討に当り、本発明では以下の改変を行なった。
まず、本発明では上記特許文献4のようにISO規格で伸び応力を測定できなかったため、当該ISO規格と類似する方法(担持を、クランプからチャックに変更すると共に、測定環境を液相(例えばシリコンオイル内など)から気相に変更した。詳細は後記する実施例の欄に記載)にて伸び応力を測定した。
更に本発明では、繊維の特性をより確実に把握できるように、上記特許文献4のようにポリマーの伸び応力でなく、ポリエチレン繊維自体の伸び応力を測定した。本発明者らの検討結果によれば、ポリマーの伸び応力は繊維の固有粘度と良好な相関関係を有するため、ポリマーを対象とする上記特許文献4の構成{(C25/1000C)/(ポリマーの伸び応力)の比}は、繊維を対象とする本発明の構成{(C25/1000C)/(繊維の伸び応力)の比}と関連付けることができた。
In examining the elongation stress, the following modifications were made in the present invention.
First, in the present invention, since it was not possible to measure the tensile stress according to the ISO standard as in Patent Document 4, the tensile stress was measured using a method similar to the ISO standard (the support was changed from a clamp to a chuck, and the measurement environment was changed from a liquid phase (e.g., in silicone oil) to a gas phase. Details are described in the Examples section below).
Furthermore, in the present invention, in order to more reliably grasp the characteristics of the fiber, the tensile stress of the polyethylene fiber itself was measured, instead of the tensile stress of the polymer as in Patent Document 4. According to the results of the inventors' investigations, since the tensile stress of the polymer has a good correlation with the intrinsic viscosity of the fiber, it was possible to relate the configuration of Patent Document 4 , which is directed to a polymer {ratio ( C2H5 /1000C)/(tensile stress of the polymer)} to the configuration of the present invention, which is directed to a fiber {ratio ( C2H5 /1000C)/(tensile stress of the fiber)}.

上記特性を満足するポリエチレン繊維は、ロープやネット等のように、野外等の過酷な環境下、長時間緊張状態に曝されるような用途においても変形が極めて小さく、製品の寿命が格段に向上し、経済性及び環境保全に資する。 Polyethylene fibers that satisfy the above characteristics undergo very little deformation even in applications such as ropes and nets that are exposed to long periods of tension in harsh outdoor environments, dramatically improving the product's lifespan and contributing to both economic efficiency and environmental conservation.

以下、本発明の構成を詳しく説明する。 The configuration of the present invention is explained in detail below.

[ポリエチレン繊維]
上記のとおり本発明のポリエチレン繊維は、側鎖にエチル分岐を含む超高分子量ポリエチレン繊維であって、前記ポリエチレン繊維における炭素原子1000個当たりのエチル分岐数(C25/1000C)と、前記ポリエチレン繊維の伸び応力との比{(エチル分岐数)/(伸び応力);単位:個/炭素原子1000個/MPa。以下、単に「エチル分岐数と伸び応力との比」と略記する場合がある}が2~30個/炭素原子1000個/MPaである点に特徴がある。上記の比は、所望とする高強度且つ耐クリープ性を確保するために設定されたものである。上記比が2個/炭素原子1000個/MPaより小さいと、耐クリープ性が低下する。一方、上記比が30個/炭素原子1000個/MPaより大きいと、引張強度が低下する。
上記の比は、2.5~25個/炭素原子1000個/MPaであることが好ましく、3.0~20個/炭素原子1000個/MPaであることがより好ましい。
上記の比は、例えば原料ポリエチレンの極限粘度によって制御することができる。例えば極限粘度が非常に小さい原料ポリエチレンを使用すると、繊維での極限粘度が小さくなる為、伸び応力も小さくなり、その結果、上記の比は大きくなる(後記する表1の比較例3を参照)。
[Polyethylene fiber]
As described above, the polyethylene fiber of the present invention is an ultra-high molecular weight polyethylene fiber containing ethyl branches in the side chains, and is characterized in that the ratio of the number of ethyl branches per 1000 carbon atoms in the polyethylene fiber (C 2 H 5 /1000C) to the tensile stress of the polyethylene fiber {(number of ethyl branches)/(tensile stress); unit: ethyl branches/1000 carbon atoms/MPa. Hereinafter, this may be abbreviated simply as "the ratio of the number of ethyl branches to the tensile stress"} is 2 to 30/1000 carbon atoms/MPa. The above ratio is set to ensure the desired high strength and creep resistance. If the ratio is less than 2/1000 carbon atoms/MPa, the creep resistance decreases. On the other hand, if the ratio is more than 30/1000 carbon atoms/MPa, the tensile strength decreases.
The above ratio is preferably 2.5 to 25 atoms/1000 carbon atoms/MPa, and more preferably 3.0 to 20 atoms/1000 carbon atoms/MPa.
The above ratio can be controlled by, for example, the intrinsic viscosity of the raw polyethylene. For example, when a raw polyethylene with a very low intrinsic viscosity is used, the intrinsic viscosity of the fiber is low, and therefore the elongation stress is also low, resulting in a high ratio (see Comparative Example 3 in Table 1 below).

ここで、上記の比を構成する「炭素原子1000個当たりのエチル分岐数(C25/1000C);以下、単にエチル分岐数と呼ぶ場合がある。」は、1.1個超であることが好ましい。係るポリエチレン繊維は、ポリエチレン分子のスリップを有効に防止することができるため、優れた耐クリープ性を発揮するからである。 Here, the "number of ethyl branches per 1000 carbon atoms ( C2H5 / 1000C ); hereinafter, sometimes simply referred to as the number of ethyl branches" constituting the above ratio is preferably more than 1.1, because such a polyethylene fiber can effectively prevent polyethylene molecules from slipping, thereby exhibiting excellent creep resistance.

なお前述した特許文献4では、エチル分岐数の他ブチル分岐数も規定しているが、本発明者らの検討結果によれば、ブチル分岐数を有するポリエチレン繊維は加工が困難なため、本発明ではエチル分岐数のみを規定することにした。 In addition, the aforementioned Patent Document 4 specifies the number of butyl branches in addition to the number of ethyl branches. However, according to the results of the inventors' investigations, polyethylene fibers with butyl branches are difficult to process, so in the present invention, we have decided to specify only the number of ethyl branches.

上記エチル分岐数(単位:個/炭素原子1000個)は、好ましくは1.1超、より好ましくは1.10超、更に好ましくは1.3以上、より更に好ましくは1.5以上である。その上限は、耐クリープ性の観点からは特に限定されないが、多くなると延伸性が低下して所望の高強度繊維が得られないため、20以下であることが好ましい。より好ましくは15以下、更により好ましくは10以下である。 The number of ethyl branches (unit:/1000 carbon atoms) is preferably more than 1.1, more preferably more than 1.10, even more preferably 1.3 or more, and even more preferably 1.5 or more. There is no particular upper limit from the viewpoint of creep resistance, but if the upper limit is too high, the extensibility decreases and the desired high strength fiber cannot be obtained, so it is preferably 20 or less. More preferably, it is 15 or less, and even more preferably 10 or less.

ここで、上記エチル分岐数は、ポリエチレン繊維に含まれるエチル分岐数を示す。 Here, the number of ethyl branches refers to the number of ethyl branches contained in the polyethylene fiber.

本発明のポリエチレン繊維は、耐クリープ性に優れている。ここで「耐クリープ性に優れている」とは、測定温度が70℃、測定荷重が6.6g/dtexにおけるクリープ測定において、下記(i)~(iv)の全ての要件を満足するものをいう。
(i)クリープ速度が9.0×10-8sec-1以下、
(ii)測定開始から24時間後の伸度が2.7%以下、
(iii)測定開始から96時間後の伸度が5.0%以下、且つ
(iv)伸度3.0%に達するまでの時間が30時間以上
The polyethylene fiber of the present invention has excellent creep resistance. Here, "excellent creep resistance" means that the fiber satisfies all of the following requirements (i) to (iv) in a creep measurement performed at a measurement temperature of 70° C. and a measurement load of 6.6 g/dtex:
(i) a creep rate of 9.0×10 −8 sec −1 or less;
(ii) elongation 24 hours after the start of measurement is 2.7% or less;
(iii) the elongation after 96 hours from the start of the measurement is 5.0% or less, and (iv) the time required to reach an elongation of 3.0% is 30 hours or more.

本発明のポリエチレン繊維は、引張強度20cN/dtex以上であることが好ましい。係るポリエチレン繊維は、高強度および高弾性率を有しているため、広く産業界で使用することができるからである。より好ましくは引張強度25cN/dtex以上であり、更に好ましくは引張強度30cN/dtex以上である。引張強度の上限は特に限定されないが、引張強度60cN/dtexを超えるポリエチレン繊維を得ることは、技術的、工業生産的に困難である。以下では、引張強度を単に強度と略記する場合がある。初期弾性率は500cN/dtex以上であることが好ましい。より好ましくは初期弾性率600cN/dtex以上、更に好ましくは初期弾性率700cN/dtex以上である。初期弾性率の上限は特に限定されないが、2000cN/dtexを超えると、組紐やロープの成型加工時に引き揃えが困難になり単糸切れが発生するため好ましくない。破断伸度は3.0%以上であることが好ましい。より好ましくは破断伸度3.2%以上であり、更に好ましくは破断伸度3.4%以上である。破断伸度の上限は特に制限されないが、破断伸度7.0%以下であることが好ましい。破断伸度が3.0%より低いと組紐やロープの成型加工時に引き揃えが困難になり単糸切れが発生するため好ましくない。破断伸度が7.0%より高いと引張強度が上述の範囲内となるポリエチレン繊維を得ることが、技術的、工業生産的に困難である。 The polyethylene fiber of the present invention preferably has a tensile strength of 20 cN/dtex or more. This is because such polyethylene fibers have high strength and high elastic modulus and can be widely used in industry. More preferably, the tensile strength is 25 cN/dtex or more, and even more preferably, the tensile strength is 30 cN/dtex or more. There is no particular upper limit to the tensile strength, but it is technically and industrially difficult to obtain polyethylene fibers with a tensile strength of more than 60 cN/dtex. Hereinafter, tensile strength may be abbreviated to strength. The initial elastic modulus is preferably 500 cN/dtex or more. More preferably, the initial elastic modulus is 600 cN/dtex or more, and even more preferably, the initial elastic modulus is 700 cN/dtex or more. There is no particular upper limit to the initial elastic modulus, but if it exceeds 2000 cN/dtex, it is not preferable because it becomes difficult to align the fibers during the molding process of the braid or rope, and single yarn breakage occurs. The breaking elongation is preferably 3.0% or more. More preferably, the breaking elongation is 3.2% or more, and even more preferably, the breaking elongation is 3.4% or more. There is no particular upper limit to the breaking elongation, but it is preferable that the breaking elongation is 7.0% or less. If the breaking elongation is lower than 3.0%, it is difficult to align the fibers during the molding process of the braided cord or rope, and single yarn breakage occurs, which is not preferable. If the breaking elongation is higher than 7.0%, it is technically and industrially difficult to obtain polyethylene fibers with a tensile strength within the above range.

本発明のポリエチレン繊維は、強度および耐クリープ性に優れるため、過酷な環境下、長時間緊張状態に曝される用途;例えば組紐、撚糸、釣糸、ロープ、ネットなどの用途に好適に使用することができる。 The polyethylene fiber of the present invention has excellent strength and creep resistance, and is therefore suitable for use in applications where it is exposed to tension for long periods of time in harsh environments, such as braids, twisted yarns, fishing lines, ropes, and nets.

上記ポリエチレン繊維は、示差走査熱量測定(DSC測定)で30℃から200℃まで10℃/分の昇温速度(1st昇温)、サンプル量2.0mgで測定したときの融点のピーク温度が141℃以下である。係るポリエチレン繊維は、延伸性に優れ、アルキル側鎖を含んだ場合であっても十分に高い強度・弾性率を得ることができる。1st昇温での融点ピークの温度は、ポリエチレン繊維におけるアルキル側鎖の立体障害としての寄与を示すものと考えられる。すなわち、アルキル側鎖が立体障害となって、当該部分の結晶構造が乱れ、結晶融解の温度が低くなると同時に、ポリエチレン分子のスリップを防止し、優れたクリープ特性を示すと考えられる。また、1st昇温での融点ピークの温度が、125℃を下回らないことが好ましい。当該融点ピーク温度が125℃を下回ると、延伸性は向上するが、分子量が低い、あるいは結晶化が十分でないため、十分な強度・弾性率が得られない場合がある。より好ましくは、130℃以上、更に好ましくは132℃以上である。 The above polyethylene fiber has a peak melting temperature of 141°C or less when measured by differential scanning calorimetry (DSC measurement) at a heating rate of 10°C/min (1st heating) from 30°C to 200°C with a sample amount of 2.0 mg. Such polyethylene fiber has excellent stretchability, and can obtain sufficiently high strength and elastic modulus even when it contains alkyl side chains. The melting peak temperature in the 1st heating is considered to indicate the contribution of the alkyl side chains in the polyethylene fiber as a steric hindrance. That is, the alkyl side chains become steric hindrances, disturbing the crystal structure of the part, lowering the crystal melting temperature, and at the same time preventing the polyethylene molecules from slipping, and exhibiting excellent creep properties. In addition, it is preferable that the melting peak temperature in the 1st heating is not lower than 125°C. If the melting peak temperature is lower than 125°C, the stretchability is improved, but sufficient strength and elastic modulus may not be obtained due to a low molecular weight or insufficient crystallization. More preferably, it is 130°C or higher, and even more preferably 132°C or higher.

また、上記ポリエチレン繊維は、2nd昇温での融点ピーク温度に至るまでの70℃から150℃の範囲での熱量が134J/g以下である。2nd昇温での上記熱量は、原料ポリエチレンのアルキル側鎖の数を反映していると考えられる。 The polyethylene fiber has a heat quantity of 134 J/g or less in the range of 70°C to 150°C until the melting point peak temperature is reached in the second heating step. The heat quantity in the second heating step is thought to reflect the number of alkyl side chains in the raw polyethylene.

示差走査熱量測定(DSC測定)による1st昇温のピーク温度、および2nd昇温における熱量は、具体的にはポリエチレン繊維を示差走査熱量測定(DSC測定)で10℃/分の速度で30℃から200℃まで昇温(1st昇温)し、200℃で5分保持した後、10℃/分の速度で200℃から30℃まで降温し、30℃で5分保持した後、10℃/分の速度で30℃から200℃まで昇温(2nd昇温)したときの値である。 The peak temperature of the first heating rise and the heat quantity in the second heating rise measured by differential scanning calorimetry (DSC measurement) are specifically values measured when polyethylene fiber is heated from 30°C to 200°C at a rate of 10°C/min (first heating rise), held at 200°C for 5 minutes, cooled from 200°C to 30°C at a rate of 10°C/min, held at 30°C for 5 minutes, and then heated from 30°C to 200°C at a rate of 10°C/min (second heating rise).

[原料ポリエチレン]
上述したとおり本発明のポリエチレン繊維におけるエチル分岐数は、好ましくは1.1超(単位:個/炭素原子1000個)と多い。このようにエチル分岐数を多くすることにより、エチル分岐数とポリエチレン繊維の伸び応力との比が2~30個/MPaの範囲に制御される結果、引張強度および耐クリープ性に優れたポリエチレン繊維が得られる。前述した特許文献4は、本発明のようにエチル分岐数を多くして強度および耐クリープ性の向上を図る点について、何ら開示していない。
[Raw material polyethylene]
As described above, the number of ethyl branches in the polyethylene fiber of the present invention is preferably as high as more than 1.1 (unit: branches/1000 carbon atoms). By increasing the number of ethyl branches in this manner, the ratio of the number of ethyl branches to the elongation stress of the polyethylene fiber is controlled in the range of 2 to 30 branches/MPa, and as a result, a polyethylene fiber having excellent tensile strength and creep resistance is obtained. The above-mentioned Patent Document 4 does not disclose anything about improving strength and creep resistance by increasing the number of ethyl branches as in the present invention.

本発明に用いられる原料ポリエチレンは、ポリエチレン繊維のエチル分岐数が上記範囲に制御されるように構成されていれば良いが、例えば、以下の原料ポリエチレンを使用することが推奨される。後記する実施例に示すように、いずれの態様の原料ポリエチレンを用いた場合であっても、エチル分岐数が、好ましくは1.1超(単位:個/炭素原子1000個)を満足するものは、所望とする特性が得られることが判明した。
(i)チーグラー触媒の存在下でエチレン重合を行った超高分子量ポリエチレンとメタロセン触媒の存在下でエチレン重合を行った超高分子量ポリエチレンとを含む原料ポリエチレン(ブレンド)。
(ii)平均分子量やエチル分岐数が異なる2種以上の超高分子量ポリエチレンを含む原料ポリエチレン(ブレンド)。
(iii)チーグラー触媒の存在下でエチレン重合を行った単独の超高分子量ポリエチレン、またはメタロセン触媒の存在下でエチレン重合を行った単独の超高分子量ポリエチレンからなる原料ポリエチレン(ブレンドでない)。
The raw polyethylene used in the present invention may be configured so that the number of ethyl branches of the polyethylene fiber is controlled within the above range, but it is recommended to use, for example, the following raw polyethylene: As shown in the examples described later, it has been found that, regardless of the form of raw polyethylene used, the desired properties can be obtained as long as the number of ethyl branches satisfies, preferably, more than 1.1 (unit: branch/1000 carbon atoms).
(i) A raw polyethylene (blend) containing ultra-high molecular weight polyethylene subjected to ethylene polymerization in the presence of a Ziegler catalyst and ultra-high molecular weight polyethylene subjected to ethylene polymerization in the presence of a metallocene catalyst.
(ii) A raw polyethylene blend containing two or more types of ultra-high molecular weight polyethylene having different average molecular weights or different numbers of ethyl branches.
(iii) A raw polyethylene (not a blend) consisting of an ultra-high molecular weight polyethylene obtained by polymerizing ethylene in the presence of a Ziegler catalyst or an ultra-high molecular weight polyethylene obtained by polymerizing ethylene in the presence of a metallocene catalyst.

上記(i)および(iii)において、エチル分岐は、チーグラー触媒の存在下でエチレン重合を行った超高分子量ポリエチレンおよびメタロセン触媒の存在下でエチレン重合を行った超高分子量ポリエチレンの、いずれか一方又は両方に有していてもよい。 In the above (i) and (iii), the ethyl branch may be present in either or both of the ultra-high molecular weight polyethylene obtained by ethylene polymerization in the presence of a Ziegler catalyst and the ultra-high molecular weight polyethylene obtained by ethylene polymerization in the presence of a metallocene catalyst.

また上記(ii)は、平均分子量、分子量分布、またはエチル分岐数が異なる2種以上の複数の原料ポリエチレンをブレンドして使用する態様であり、これにより、延伸性に優れ、高強度且つ高弾性率のポリエチレン繊維を確保するというものである(後記する表1の実施例2~7を参照)。 The above (ii) is an embodiment in which two or more types of raw polyethylenes differing in average molecular weight, molecular weight distribution, or number of ethyl branches are blended together to ensure polyethylene fibers with excellent stretchability, high strength, and high elasticity (see Examples 2 to 7 in Table 1 below).

ここで「平均分子量が異なるポリエチレン」とは、平均分子量が大きいポリエチレン(以下、「Hポリエチレン」という。)と平均分子量が小さいポリエチレン(以下、「Lポリエチレン」という。)との極限粘度の差が、好ましくは約2.0dL/g以上であるものをいう。より好ましくは、3.0dL/g以上である。本発明者らの検討結果によれば、Lポリエチレンは延伸性に、Hポリエチレンは高強度化に寄与しており、Lポリエチレンの作用により、多くのアルキル側鎖(本発明ではエチル分岐)を有していても十分な延伸性が得られ、Hポリエチレンが有する高強度化のポテンシャルを十分に発揮し得ることが判明した。 Here, "polyethylenes with different average molecular weights" refers to polyethylenes in which the difference in intrinsic viscosity between a polyethylene with a high average molecular weight (hereinafter referred to as "H polyethylene") and a polyethylene with a low average molecular weight (hereinafter referred to as "L polyethylene") is preferably about 2.0 dL/g or more. More preferably, it is 3.0 dL/g or more. According to the results of the inventors' studies, it was found that L polyethylene contributes to stretchability and H polyethylene contributes to strength, and that the action of L polyethylene provides sufficient stretchability even if the polyethylene has many alkyl side chains (ethyl branches in this invention), and that the strength-enhancing potential of H polyethylene can be fully demonstrated.

上記HポリエチレンとLポリエチレンの極限粘度の差は、15.0dL/g以下であることが好ましい。より好ましくは、10.0dL/g以下である。前述したとおり平均分子量が小さければ延伸性は向上する一方で、Lポリエチレンの配合量が大きくなると、高強度の繊維が得られ難くなる傾向があるためである。 The difference in intrinsic viscosity between the H-polyethylene and L-polyethylene is preferably 15.0 dL/g or less. More preferably, it is 10.0 dL/g or less. As mentioned above, a smaller average molecular weight improves extensibility, but a larger amount of L-polyethylene tends to make it difficult to obtain high-strength fibers.

上記(i)または(ii)において、ブレンドの数は特に限定されず、例えば2種、3種、4種であってもよいが、所望とする耐クリープ性と高強度な力学的特性を確保すると共に成型加工性の向上などを考慮すると、前記の平均分子量、分子量分布、またはエチル分岐数が異なる2種以上(好ましくは2種類)の複数の原料ポリエチレンをブレンドすることが好ましい。 In the above (i) or (ii), the number of blends is not particularly limited and may be, for example, two, three or four types. However, in order to ensure the desired creep resistance and high mechanical strength while also taking into consideration improvements in moldability, it is preferable to blend two or more (preferably two) types of raw polyethylenes that differ in the average molecular weight, molecular weight distribution or number of ethyl branches.

これに対し、上記(iii)は、上記(i)または(ii)のように複数の原料ポリエチレンをブレンドする態様でなく、チーグラー触媒の存在下、またはメタロセン触媒の存在下で得られた単独の超高分子量ポリエチレンを使用する態様である(後記する表1の実施例1を参照)。本発明者らの実験結果によれば、上記(iii)の非ブレンド態様でも所望の耐クリープ性と高強度なポリエチレン繊維が得られた。但し、上記(i)または(ii)のブレンド態様の方が、後述する第一延伸糸からの延伸倍率を更に高くすることが可能であり、得られたポリエチレン繊維の引張強度が一層高くなることが判明した。前述した特許文献4は、これら(i)~(iii)の原料ポリエチレンを使用することについて全く開示していない。 In contrast, the above (iii) is not an embodiment in which multiple raw polyethylenes are blended as in the above (i) or (ii), but an embodiment in which a single ultra-high molecular weight polyethylene obtained in the presence of a Ziegler catalyst or a metallocene catalyst is used (see Example 1 in Table 1 below). According to the results of experiments by the present inventors, even in the non-blended embodiment (iii) above, a polyethylene fiber with the desired creep resistance and high strength was obtained. However, it was found that the blended embodiment (i) or (ii) above allows for a higher draw ratio from the first drawn yarn described below, and the tensile strength of the obtained polyethylene fiber is even higher. The above-mentioned Patent Document 4 does not disclose at all the use of these raw polyethylenes (i) to (iii).

以下、各態様について詳述する。 Each aspect is described in detail below.

(i)について
本発明に用いられる原料ポリエチレンは、上記(i)のようにチーグラー触媒の存在下でエチレン重合を行った超高分子量ポリエチレン(以下「チーグラーポリエチレン」という。)とメタロセン触媒の存在下でエチレン重合を行った超高分子量ポリエチレン(以下「メタロセンポリエチレン」という。)をブレンドして使用しても良い。この場合、チーグラーポリエチレンを平均分子量が大きいポリエチレン(Hポリエチレン)として、メタロセンポリエチレンを平均分子量が小さいポリエチレン(Lポリエチレン)として使用することが推奨される。チーグラーポリエチレンは、分子量分布が広く、高分子量成分がHポリエチレンとしての機能、すなわち、高強度化に寄与するからである。一方、メタロセンポリエチレンは、チーグラーポリエチレンに比べて分子量分布が狭く、低分子量成分がLポリエチレンとしての機能、すなわち、延伸性の向上に寄与するからである。その結果、延伸性に優れ、高強度且つ高弾性率のポリエチレン繊維が得られることが分った。
Regarding (i): The raw polyethylene used in the present invention may be a blend of ultra-high molecular weight polyethylene (hereinafter referred to as "Ziegler polyethylene") obtained by ethylene polymerization in the presence of a Ziegler catalyst as in (i) above, and ultra-high molecular weight polyethylene (hereinafter referred to as "metallocene polyethylene") obtained by ethylene polymerization in the presence of a metallocene catalyst. In this case, it is recommended to use Ziegler polyethylene as polyethylene with a large average molecular weight (H polyethylene) and metallocene polyethylene as polyethylene with a small average molecular weight (L polyethylene). This is because Ziegler polyethylene has a wide molecular weight distribution, and the high molecular weight component contributes to the function of H polyethylene, i.e., to high strength. On the other hand, metallocene polyethylene has a narrower molecular weight distribution than Ziegler polyethylene, and the low molecular weight component contributes to the function of L polyethylene, i.e., to improved stretchability. As a result, it was found that a polyethylene fiber with excellent stretchability, high strength, and high elastic modulus was obtained.

主に延伸性および高強度化を達成するためには、チーグラーポリエチレンはエチル分岐を有しないことが好ましく、メタロセンポリエチレンのみエチル分岐を有することが好ましい。分岐を有することで延伸性が阻害されて高強度化が困難になることは既知であり、前述したように平均分子量と分子量分布の影響によりメタロセンポリエチレン側にエチル分岐を有する方が延伸性に優れるため好ましいからである。 In order to achieve mainly stretchability and high strength, it is preferable that the Ziegler polyethylene does not have ethyl branches, and it is preferable that only the metallocene polyethylene has ethyl branches. It is known that the presence of branches inhibits stretchability and makes it difficult to achieve high strength, and as mentioned above, due to the influence of the average molecular weight and molecular weight distribution, it is preferable to have ethyl branches on the metallocene polyethylene side, as this provides excellent stretchability.

HポリエチレンとLポリエチレンのブレンド比率は、それぞれが有するエチル側鎖の数と極限粘度の差を考慮して、本発明のポリエチレン繊維が得られるよう適宜調整すればよいが、例えば、HポリエチレンとLポリエチレンのブレンド比率はHポリエチレン:Lポリエチレン(重量比)=10~90:90~10のように配合することが好ましい。両ポリマーの均一ブレンドの観点から、更に好ましくは30~70:70~30のように配合することが好ましい。 The blend ratio of H-polyethylene and L-polyethylene may be adjusted appropriately to obtain the polyethylene fiber of the present invention, taking into consideration the difference in the number of ethyl side chains and the intrinsic viscosity of each of them. For example, the blend ratio of H-polyethylene and L-polyethylene is preferably H-polyethylene:L-polyethylene (weight ratio) = 10-90:90-10. From the viewpoint of a uniform blend of both polymers, it is even more preferable to blend at 30-70:70-30.

(ii)について
本発明に用いられる原料ポリエチレンは、上記(ii)のように上記2種以上の平均分子量が異なる超高分子量ポリエチレンが、チーグラー触媒の存在下、またはメタロセン触媒の存在下でエチレン重合を行ったものであっても良い。このような超高分子量ポリエチレンからなる繊維も、延伸性、引張強度に優れている。
上記(ii)は、主としてチーグラー触媒の存在下でエチレン重合を行ったものであることが好ましい。前述したとおりチーグラー触媒存在下で得られたポリエチレンは、分子量分布が大きく、平均分子量が異なるポリエチレン間において、分子量が重複する範囲が大きく、分子量分布の連続性が担保されるため、原料から繊維に加工する際の加工条件が広いと推測される。
Regarding (ii), the raw polyethylene used in the present invention may be one obtained by polymerizing two or more kinds of ultra-high molecular weight polyethylenes having different average molecular weights in the presence of a Ziegler catalyst or a metallocene catalyst as described above in (ii). Fibers made of such ultra-high molecular weight polyethylene also have excellent stretchability and tensile strength.
The above (ii) is preferably obtained by ethylene polymerization mainly in the presence of a Ziegler catalyst. As described above, the polyethylene obtained in the presence of a Ziegler catalyst has a wide molecular weight distribution, and the molecular weight overlap range is large between polyethylenes having different average molecular weights, and the continuity of the molecular weight distribution is ensured, so that it is presumed that the processing conditions for processing the raw material into fibers are wide.

(iii)について
本発明に用いられる原料ポリエチレンは、上記(iii)のようにチーグラー触媒の存在下、またはメタロセン触媒の存在下でエチレン重合を行った単独の超高分子量ポリエチレンからなるもの[上記(i)、(ii)と異なってブレンドでない]であってもよい。このような超高分子量ポリエチレンからなる繊維も、延伸性、強度、に優れている。
但し、上記(ii)と同じ理由により、主としてチーグラー触媒の存在下でエチレン重合を行ったものであることが好ましい。
Regarding (iii), the raw polyethylene used in the present invention may be a single ultra-high molecular weight polyethylene obtained by ethylene polymerization in the presence of a Ziegler catalyst or a metallocene catalyst as in (iii) above [not a blend as opposed to (i) and (ii) above]. Fibers made of such ultra-high molecular weight polyethylene also have excellent stretchability and strength.
However, for the same reason as in (ii) above, it is preferred that ethylene is polymerized mainly in the presence of a Ziegler catalyst.

[ポリエチレン繊維の製造方法]
次に、本発明のポリエチレン繊維を製造する好ましい方法について説明する。
[Method of producing polyethylene fibers]
Next, a preferred method for producing the polyethylene fiber of the present invention will be described.

[原料ポリエチレン]
本発明のポリエチレン繊維は、原料ポリエチレンとして超高分子量ポリエチレンを使用することが好ましい。
[Raw material polyethylene]
For the polyethylene fiber of the present invention, it is preferable to use ultra-high molecular weight polyethylene as the raw polyethylene.

本発明において「超高分子量」の指標は極限粘度[η]で表される。
具体的には、このような原料ポリエチレンの極限粘度[η]は5.0dL/g以上、40.0dL/g以下である。より好ましくは8.0dL/g以上、35.0dL/g以下、更に好ましくは10.0dL/g以上、30.0dL/g以下、より更に好ましくは12.0dL/g以上、30.0dL/g以下である。極限粘度が5.0dL/gより小さいと、最終的なポリエチレン繊維の引張強度が低くなり、所望とする高強度(例えば引張強度20cN/dtex以上)のポリエチレン繊維が得られないことがある。一方、極限粘度が40.0dL/gより高いと、延伸性が低下して所望の高強度繊維が得られないことがある。
In the present invention, the index of "ultra-high molecular weight" is expressed by the intrinsic viscosity [η].
Specifically, the intrinsic viscosity [η] of such raw polyethylene is 5.0 dL/g or more and 40.0 dL/g or less. More preferably, it is 8.0 dL/g or more and 35.0 dL/g or less, even more preferably, it is 10.0 dL/g or more and 30.0 dL/g or less, and even more preferably, it is 12.0 dL/g or more and 30.0 dL/g or less. If the intrinsic viscosity is less than 5.0 dL/g, the tensile strength of the final polyethylene fiber is low, and a polyethylene fiber having a desired high strength (for example, a tensile strength of 20 cN/dtex or more) may not be obtained. On the other hand, if the intrinsic viscosity is more than 40.0 dL/g, the stretchability is reduced, and a desired high strength fiber may not be obtained.

また、原料ポリエチレンは、その側鎖にエチル基(エチル分岐)を含み、上記エチル分岐数の好ましい範囲は前述したとおりである。 In addition, the raw polyethylene contains ethyl groups (ethyl branches) in its side chains, and the preferred range of the number of ethyl branches is as described above.

2種以上の原料ポリエチレンを使用する場合は、いずれか一方又は両方の側鎖にエチル基を有していればよい。 When using two or more types of raw polyethylene, it is sufficient that one or both of them have an ethyl group in the side chain.

本発明のポリエチレン繊維は、ゲル紡糸法によって製造することが好ましい。具体的には、上記製造方法は、原料ポリエチレンを溶媒に溶解してポリエチレン溶液とする溶解工程と;上記ポリエチレン溶液を原料ポリエチレンの融点以上の温度でノズルから吐出し、吐出した糸条を冷媒で冷却する紡糸工程と;吐出された未延伸糸から溶媒を除去する乾燥工程、及び延伸する延伸工程と;延伸された延伸糸を巻き取る工程;とを含むことが好ましい。以下、それぞれの工程について説明する。 The polyethylene fiber of the present invention is preferably produced by a gel spinning method. Specifically, the production method preferably includes a dissolving step in which raw polyethylene is dissolved in a solvent to obtain a polyethylene solution; a spinning step in which the polyethylene solution is discharged from a nozzle at a temperature equal to or higher than the melting point of the raw polyethylene and the discharged yarn is cooled with a refrigerant; a drying step in which the solvent is removed from the discharged undrawn yarn, a drawing step in which drawing is performed; and a winding step in which the drawn drawn yarn is wound. Each step is described below.

[溶解工程]
まず、高分子量の原料ポリエチレンを溶解してポリエチレン溶液を作製することが推奨される。原料ポリエチレンの溶媒としては、例えば、デカリン、テトラリン等の揮発性の有機溶媒;パラフィン等の非揮発性溶媒を用いることができる。ポリエチレン溶液におけるポリエチレンの濃度は0.5質量%以上、40質量%以下が好ましく、より好ましくは2.0質量%以上、30質量%以下、更に好ましくは3.0質量%以上、20質量%以下である。ポリエチレン濃度が0.5質量%より小さいと生産効率が非常に悪くなる。一方、ポリエチレン濃度が40質量%より大きいと、分子量が非常に大きいことに起因して、ゲル紡糸法では後述するノズルから吐出することが困難になることがある。
[Dissolving process]
First, it is recommended to prepare a polyethylene solution by dissolving a high molecular weight raw polyethylene. As the solvent for the raw polyethylene, for example, a volatile organic solvent such as decalin or tetralin; or a non-volatile solvent such as paraffin can be used. The concentration of polyethylene in the polyethylene solution is preferably 0.5% by mass or more and 40% by mass or less, more preferably 2.0% by mass or more and 30% by mass or less, and even more preferably 3.0% by mass or more and 20% by mass or less. If the polyethylene concentration is less than 0.5% by mass, the production efficiency is very poor. On the other hand, if the polyethylene concentration is more than 40% by mass, the molecular weight is very large, and it may be difficult to extrude from a nozzle described later in the gel spinning method.

[紡糸工程]
上述したポリエチレン溶液を押出機など用いて、原料ポリエチレンの融点以上の温度(好ましくは、融点よりも10℃以上高い温度)で押出しを行い、定量供給装置を用いて紡糸ノズルに供給する。その後、ポリエチレン溶液を複数のオリフィスが配列した紡糸ノズルを通して吐出することで、糸条(ゲル糸状)を形成する。紡糸口金までの温度は、原料ポリエチレンの熱分解温度未満とする。なお、原料ポリエチレンの融点よりも10℃以上高い温度で押出しを行なう。
[Spinning process]
The above-mentioned polyethylene solution is extruded using an extruder or the like at a temperature equal to or higher than the melting point of the raw polyethylene (preferably at least 10°C higher than the melting point), and is supplied to a spinning nozzle using a constant-volume supply device. The polyethylene solution is then discharged through a spinning nozzle having a plurality of orifices arranged therein to form threads (gel threads). The temperature up to the spinneret is set to be lower than the thermal decomposition temperature of the raw polyethylene. Note that extrusion is performed at a temperature equal to or higher than the melting point of the raw polyethylene.

次に、吐出したゲル糸状を冷却媒体で冷却しながら引き取る。冷却方法としては、例えば、空気や窒素などの不活性ガスによる乾式クエンチ法でもよいし、混和性の液体、もしくは水等の不混和性の液体を用いた乾湿式クエンチ法でもよい。 Next, the extruded gel filaments are collected while being cooled with a cooling medium. The cooling method may be, for example, a dry quenching method using an inert gas such as air or nitrogen, or a dry/wet quenching method using a miscible liquid or an immiscible liquid such as water.

[乾燥・延伸工程]
上記紡糸工程で引き取った糸状(未延伸糸)を連続的に又は一旦巻き取った後、乾燥・延伸工程を行う。乾燥工程は溶媒の除去が目的であり、溶媒の除去方法としては、揮発性溶媒の場合には熱媒体雰囲気中で行ってもよいし、加熱ローラーを用いてもよい。熱媒体としては、空気、窒素等の不活性ガス、水蒸気、液体媒体等が挙げられる。或いは不揮発性溶媒を用いてもよく、その場合、抽出剤等を用いて抽出する方法が挙げられる。抽出剤としては、例えばクロロホルム、ベンゼン、ヘプタン、ノナン、デカン、エタノール、高級アルコール等を用いることができる。
[Drying and stretching process]
The filament (undrawn filament) taken up in the spinning process is continuously or once wound up, and then dried and drawn. The drying process is aimed at removing the solvent, and the solvent may be removed in a heat medium atmosphere or by using a heated roller in the case of a volatile solvent. Examples of the heat medium include air, inert gas such as nitrogen, water vapor, and liquid medium. Alternatively, a non-volatile solvent may be used, and in that case, a method of extraction using an extractant or the like may be used. Examples of the extractant include chloroform, benzene, heptane, nonane, decane, ethanol, and higher alcohols.

その後の延伸工程では、未延伸糸を加熱した状態で延伸工程の入口での糸速度に対して出口での糸速度が数倍となるよう延伸することが好ましい。延伸は1回でも複数回に分けて行なってもよいが、1回以上、3回以下であることが好ましい。延伸工程は熱媒体雰囲気中で行ってもよいし、加熱ローラーを用いてもよい。熱媒体として空気、窒素等の不活性ガス、水蒸気、液体媒体等が挙げられる。 In the subsequent drawing step, the undrawn yarn is preferably heated and drawn so that the yarn speed at the exit of the drawing step is several times the yarn speed at the entrance. Drawing may be performed once or in multiple steps, but it is preferable to draw at least once and not more than three times. The drawing step may be performed in a heat medium atmosphere or using a heated roller. Examples of heat medium include air, inert gases such as nitrogen, water vapor, and liquid media.

ここで、延伸時の延伸温度は、原料ポリエチレンにエチル分岐を含まない場合よりも1.0~10.0℃低い温度で延伸すると延伸性が向上し、最終的に繊維の強度が向上することが判明した。これは、原料ポリエチレンの側鎖にエチル分岐が含まれると融点が低くなることが主に起因していると考えられる。具体的には、ポリエチレン繊維のエチル分岐数によって異なるが例えば130~150℃の温度で延伸することが好ましい。さらに好ましくは132~148℃の温度で延伸することが好ましい。 Here, it was found that stretching at a temperature 1.0 to 10.0°C lower than when the raw polyethylene does not contain ethyl branches improves stretchability and ultimately fiber strength. This is thought to be mainly due to the fact that the melting point is lower when the raw polyethylene side chains contain ethyl branches. Specifically, although this varies depending on the number of ethyl branches in the polyethylene fiber, it is preferable to stretch at a temperature of, for example, 130 to 150°C. It is even more preferable to stretch at a temperature of 132 to 148°C.

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例によって制限されず、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。以下においては、特に断りのない限り、「部」は「質量部」を、「%」は「質量%」を意味する。 The present invention will be specifically explained below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples, and can be modified within the scope of the purpose described above and below, and all such modifications are included in the technical scope of the present invention. In the following, unless otherwise specified, "parts" means "parts by mass" and "%" means "% by mass".

下記実施例におけるポリエチレン繊維の各種特性を以下のようにして測定すると共に、下記基準に従って評価した。 The various properties of the polyethylene fibers in the following examples were measured as follows and evaluated according to the following criteria.

(1)極限粘度
ウベローデ型毛細粘度管を用い、135℃のデカリン中で種々の希薄溶液の比粘度を測定し、その粘度を濃度に対してプロットし、最小二乗近似で得られる直線の原点への外挿点から、極限粘度を決定した。測定溶液は、サンプルに対して1質量%の酸化防止剤(エーピーアイコーポレーション社製、「ヨシノックス(登録商標)BHT」)を添加し、135℃で4時間攪拌溶解し調製した。
(1) Intrinsic Viscosity Using an Ubbelohde capillary viscosity tube, the specific viscosity of various dilute solutions was measured in decalin at 135°C, the viscosity was plotted against the concentration, and the intrinsic viscosity was determined from the extrapolation point to the origin of the straight line obtained by least squares approximation. The measurement solution was prepared by adding 1% by mass of an antioxidant (manufactured by API Corporation, "Yoshinox (registered trademark) BHT") to the sample and dissolving it by stirring at 135°C for 4 hours.

(2)エチル分岐数
各試料を250mg採取し、o-ジクロロベンゼン+p-ジクロロベンゼン-d4(7vol%+3vol%)に145℃で溶解した。120℃でC-NMRを測定し、得られた13C-NMRスペクトルより以下の要領でエチル分岐数を見積もった。
(2) Number of ethyl branches 250 mg of each sample was taken and dissolved in o-dichlorobenzene + p-dichlorobenzene- d4 (7 vol% + 3 vol%) at 145° C. C-NMR was measured at 120° C., and the number of ethyl branches was estimated from the obtained 13 C-NMR spectrum as follows.

ポリエチレンのエチレン連鎖ピークを30ppmとしたとき、エチル側鎖由来のピークは34ppm付近に検出される。エチレン連鎖ピークの積分値を1000としたとき、34ppmのピーク積分値をAとすると、エチル側鎖数はA/2(個/1000C)と算出することができる。 When the ethylene chain peak of polyethylene is 30 ppm, the peak due to the ethyl side chain is detected at around 34 ppm. When the integral value of the ethylene chain peak is 1000 and the peak integral value at 34 ppm is A, the number of ethyl side chains can be calculated as A/2 (units/1000C).

(3)伸び応力
本発明では以下のとおり、上記ISO規格と同じ「JIS K 6936-2:2007、プラスチック―超高分子量ポリエチレン(PE-UHMW)成型用及び押出用材料―第2部:試験片の作り方及び性質の求め方」附属書A(規定) 超高分子量ポリエチレン成型材料の伸長応力の試験方法に、ほぼ準拠してプレス成型及び伸長応力試験を行ない、ポリエチレン繊維の伸び応力を測定した。前述したとおりJIS K 6936-2:2007法と本発明との主な測定方法の違いは、担持を、クランプからチャックに変更すると共に、測定環境を液相(例えばシリコンオイル内など)から気相に変更した点である。
(3) Elongation Stress In the present invention, press molding and an elongation stress test were performed in substantial accordance with the test method for elongation stress of ultra-high molecular weight polyethylene molding materials in "JIS K 6936-2:2007, Plastics - Ultra-high molecular weight polyethylene (PE-UHMW) molding and extrusion materials - Part 2: Preparation of test pieces and determination of properties," Annex A (Regulations), which is the same as the above ISO standard, to measure the elongation stress of the polyethylene fiber. As described above, the main difference between the measurement method of the present invention and the JIS K 6936-2:2007 method is that the support is changed from a clamp to a chuck, and the measurement environment is changed from a liquid phase (e.g., in silicone oil) to a gas phase.

具体的には、まず試料をアセトンで洗浄した後、次の条件でプレス成型し、シート状試験片を作製した。
成型温度:210℃、予熱条件:5MPaで15分、全成型条件:10MPaで30分、平均冷却速度:15℃/分、成型品取出温度:40℃以下、使用試験機:大竹機械工業(株)製の電熱プレス機を使用
Specifically, the sample was first washed with acetone and then press molded under the following conditions to prepare a sheet-like test piece.
Molding temperature: 210°C, preheating conditions: 15 minutes at 5 MPa, total molding conditions: 30 minutes at 10 MPa, average cooling rate: 15°C/min, molded product removal temperature: 40°C or less, test machine used: electric heat press machine manufactured by Otake Machinery Co., Ltd.

得られた試験片を用いて次の条件で伸び応力を測定した。
試験片はプレス成型品より切削加工(試験片形状はJIS K 6936-2:2007附属書A図3試験片を参照)、試験片数は6、掴み間距離は20mm、試験温度は150℃±2℃(気相中)、使用試験機は(株)島津製作所製、精密万能試験機オートグラフAG-I 100kN、試験機容量はロードセル式1kN、試験荷重は試験片の平行狭部の600%伸びに要する時間が1~20分間の範囲に入るよう、異なる重り6種にて荷重(単位はMPa)を負荷した。試験片6点の結果から、横軸に各測定時間(単位は分)、縦軸に各応力(単位はMPa)とし、10分で600%伸びに達する推定引張応力を算出し、算出された推定引張応力を伸び応力(単位はMPa)とした。
The elongation stress of the obtained test piece was measured under the following conditions.
The test pieces were cut from press molded products (see JIS K 6936-2:2007 Appendix A Figure 3 Test Piece for the test piece shape), the number of test pieces was 6, the grip distance was 20 mm, the test temperature was 150 ° C ± 2 ° C (in gas phase), the test machine used was Shimadzu Corporation's precision universal testing machine Autograph AG-I 100 kN, the test machine capacity was load cell type 1 kN, and the test load was 6 different weights so that the time required for 600% elongation of the parallel narrow part of the test piece was within the range of 1 to 20 minutes. From the results of the six test pieces, the horizontal axis was the measurement time (unit: minutes) and the vertical axis was the stress (unit: MPa), and the estimated tensile stress that reached 600% elongation in 10 minutes was calculated, and the calculated estimated tensile stress was the elongation stress (unit: MPa).

(4)繊度
位置の異なる5箇所で試料を各々10mにカットしてその重量を測定し、5箇所の平均値を用いて繊度(dtex)を求めた。
(4) Fineness A sample was cut into 10 m pieces at five different positions, the weights of the pieces were measured, and the fineness (dtex) was calculated using the average value of the five pieces.

(5)引張強度、破断伸度、および初期弾性率
これらは、JIS L1013 8.5.1に準拠して測定した。
具体的には、オリエンテック社製「テンシロン」を用いて、試料長200mm(チャック間長さ)、伸長速度100mm/分、雰囲気温度20℃、相対湿度65%条件下で歪―応力曲線を求め、得られた曲線の破断点での応力から引張強度(cN/dtex)を算出すると共に、伸びから破断伸度を算出した。
また、得られた曲線の原点付近の最大勾配を与える接線から弾性率(cN/dtex)を算出した。
これらは、測定回数を10回とし、その平均値で表した。なお測定時に試料に印加する初荷重は、試料10000m当たりの質量(g)の1/10とした。
(5) Tensile strength, elongation at break, and initial elastic modulus These were measured in accordance with JIS L1013 8.5.1.
Specifically, using a "Tensilon" manufactured by Orientec Co., Ltd., a strain-stress curve was obtained under conditions of a sample length of 200 mm (length between chucks), an elongation rate of 100 mm/min, an atmospheric temperature of 20° C., and a relative humidity of 65%, and the tensile strength (cN/dtex) was calculated from the stress at the breaking point of the obtained curve, and the breaking elongation was calculated from the elongation.
The elastic modulus (cN/dtex) was calculated from the tangent line giving the maximum gradient near the origin of the obtained curve.
The measurements were performed 10 times, and the average values were expressed. The initial load applied to the sample during the measurements was 1/10 of the mass (g) per 10,000 m of the sample.

(6)示差走査熱量測定(DSC測定)
TAインスツルメント社製「DSCQ100」を用いて行った。試料を3~5mm以下に切断し、アルミパンに約2mg充填・封入し、同様の空のアルミパンをリファレンスにして、窒素ガス下、10℃/分の昇温速度で30℃から200℃まで温度を上昇させて(1st昇温)、200℃で5分保持し、10℃/分の速度で200から30℃まで温度を下降させて、30℃で5分保持し、10℃/分の速度で30℃から200℃まで温度を上昇(2nd昇温)して昇温DSC曲線を求めた。その昇温DSC曲線から1st昇温時における吸熱ピークトップ温度を1st昇温における融点ピーク温度とした。また、2nd昇温時における70℃から150℃の範囲での融解熱量[単位:J/g]を2nd昇温における熱量とした。
(6) Differential scanning calorimetry (DSC measurement)
The measurement was performed using a TA Instruments "DSCQ100". The sample was cut to 3-5 mm or less, and about 2 mg was filled and sealed in an aluminum pan. Using a similar empty aluminum pan as a reference, the temperature was raised from 30°C to 200°C at a heating rate of 10°C/min under nitrogen gas (1st heating), held at 200°C for 5 minutes, the temperature was lowered from 200 to 30°C at a rate of 10°C/min, held at 30°C for 5 minutes, and the temperature was raised from 30°C to 200°C at a rate of 10°C/min (2nd heating) to obtain a heating DSC curve. From the heating DSC curve, the endothermic peak top temperature at the 1st heating was taken as the melting point peak temperature at the 1st heating. In addition, the heat of fusion [unit: J/g] in the range of 70°C to 150°C at the 2nd heating was taken as the heat at the 2nd heating.

(7)耐クリープ性
図1及び図2に示す通り、試料の自由端の片端を固定し、もう一方の自由端に所定荷重をかけて、その試料の両端間の部分を所定温度に加熱し、測定時間毎に試料の変化量を読み取ってクリープを測定した。具体的な測定法は以下の通りである。
(7) Creep resistance As shown in Figures 1 and 2, one free end of the sample was fixed, a specified load was applied to the other free end, and the portion between the two ends of the sample was heated to a specified temperature, and the amount of change in the sample was read at each measurement time to measure creep. The specific measurement method is as follows.

所定温度(本実施例では70℃)に加熱し、その温度を維持することができる金属板(長さ70.0cm、表面は鏡面加工)を準備した。
試料は、撚りをかけずに上記金属板の上に接触するように載せた。
図1に示すように上記試料の自由端のうち一方側を金属板から出た部分で固定し、もう一方の自由端は、上記金属端から出た部分で初期荷重(荷重は0.2g/dtex)をかけた。
上記金属板上の試料に試料長50.0cmの距離となるよう印を2箇所付けた後、上記初期荷重を取り外して所定荷重(6.6g/dtex)を取り付けた。次に、図2に示すように上記金属板上の試料に接触しないように保温のため上側から蓋を閉めて(蓋と試料は接触していない)、クリープの測定を開始した。測定開始から5時間までは1時間毎、その後は12時間毎と、24時間及び96時間の各時点で蓋を開けて、最初に付けた印間の距離を読み取った。具体的な測定時間は、測定開始から1時間、2時間、3時間、4時間、5時間、17時間(5時間+12時間)、24時間、29時間(17時間+12時間)、41時間(29時間+12時間)、53時間(41時間+12時間)、65時間(53時間+12時間)、77時間(65時間+12時間)、89時間(77時間+12時間)、96時間、101時間(89時間+12時間)、113時間(101時間+12時間)、125時間(113時間+12時間)、それ以降も+12時間毎に測定した。
クリープの測定は、試料が破断するまで続けた。
A metal plate (length 70.0 cm, mirror-finished surface) capable of being heated to a predetermined temperature (70° C. in this embodiment) and maintaining that temperature was prepared.
The sample was placed on the metal plate in contact with the metal plate without being twisted.
As shown in FIG. 1, one of the free ends of the sample was fixed at the portion protruding from the metal plate, and an initial load (load of 0.2 g/dtex) was applied to the other free end at the portion protruding from the metal end.
After marking two points on the sample on the metal plate at a distance of 50.0 cm along the sample length, the initial load was removed and a specified load (6.6 g/dtex) was applied. Next, as shown in Figure 2, a lid was closed from above to keep the sample warm without touching it on the metal plate (the lid and the sample were not in contact), and creep measurement was started. The lid was opened every hour for the first 5 hours from the start of measurement, and every 12 hours thereafter, and at each time point of 24 hours and 96 hours, and the distance between the marks initially made was read. Specific measurement times were 1 hour, 2 hours, 3 hours, 4 hours, 5 hours, 17 hours (5 hours + 12 hours), 24 hours, 29 hours (17 hours + 12 hours), 41 hours (29 hours + 12 hours), 53 hours (41 hours + 12 hours), 65 hours (53 hours + 12 hours), 77 hours (65 hours + 12 hours), 89 hours (77 hours + 12 hours), 96 hours, 101 hours (89 hours + 12 hours), 113 hours (101 hours + 12 hours), 125 hours (113 hours + 12 hours), and measurements were taken every +12 hours thereafter.
The creep measurements were continued until the specimen broke.

ここで、ある時刻tにおける試料の伸びε(mm)は、その時刻tでの試料に付けた印間距離L(t)と最初に付けた試料の印間距離L0(50.0cm)との差であり、伸び(歪み)量εi(t)(%)は次のように示される。
εi(t)(%)=(L(t)-L0)×100/L0
Here, the elongation ε i (mm) of a sample at a certain time t is the difference between the distance L (t) between the marks made on the sample at that time t and the distance L 0 (50.0 cm) between the marks initially made on the sample, and the amount of elongation (strain) ε i (t) (%) is expressed as follows:
ε i (t) (%) = (L (t) - L 0 ) × 100/L 0

また、クリープ速度τ(1/秒)は時間1秒刻みの試料の長さの変化と定義され、測定時間毎のクリープ速度τiは次のように示される。
τi(1/秒)=(εi-εi-1)/(ti-ti-1)×1/100
The creep rate τ (1/sec) is defined as the change in length of the sample per second, and the creep rate τ i for each measurement time is expressed as follows:
τ i (1/sec) = (ε i −ε i-1 )/(t it i-1 )×1/100

上記のとおり測定開始から試料が破断するまで印間の距離を測定し、測定時間毎のクリープ速度τiを対数目盛上にプロットし、その極小値を、測定した試料のクリープ速度とした。
また、試料の破断が見られた読み取り時間の直前の読み取り時間を測定した試料のクリープ寿命とした。すなわち、最終の試料長が読み取れた時間をクリープ寿命とした。なお本実施例では、このようにして測定したクリープ寿命が509時間以上に達した場合、従来技術よりもはるかにクリープ寿命が長時間であると判断して、それ以上の測定は行わなかった。この場合のクリープ寿命は「509時間以上」と記載した。
As described above, the distance between the marks was measured from the start of the measurement until the sample broke, and the creep rate τ i for each measurement time was plotted on a logarithmic scale, with the minimum value being taken as the creep rate of the measured sample.
The creep life of the measured sample was determined as the reading time immediately before the reading time at which the sample was broken. In other words, the time at which the final sample length was read was determined as the creep life. In this embodiment, when the creep life measured in this manner reached 509 hours or more, it was determined that the creep life was far longer than that of the conventional technology, and no further measurements were made. In this case, the creep life was recorded as "509 hours or more."

(実施例1)
本実施例では、前述した(iii)の、チーグラー触媒の存在下でエチレン重合を行った単独の超高分子量ポリエチレンからなる原料ポリエチレンを用いてポリエチレン繊維を作製した。
具体的には、重合にチーグラー系触媒を用いて、極限粘度15.6dL/g、炭素原子1000個あたり3.4個のエチル側鎖を有する超高分子量ポリエチレン(A)と、溶媒としてデカヒドロナフタレン(デカリン)を、超高分子量ポリエチレン(A):デカリン=9:91(重量比)で混合し、スラリー状液体を形成した。
このようにして得られたスラリー状液体を、混合及び搬送部を備えた二軸スクリュー押出し機で溶解し、得られたポリエチレン溶液を紡糸口金から紡糸口金表面温度175℃で単孔吐出量3.0g/分で吐出した。紡糸口金に形成されたオリフィス数は16個であり、オリフィス直径は0.8mmであった。
次に、吐出された糸状を引き取りつつ、ノズルと水面の距離を1.5cmとした20℃の水冷バスを用いて速度80.0m/minで引き取りながら糸状物を冷却し、16本の単糸からなる未延伸マルチフィラメント(ゲル糸)とした。連続して、該未延伸マルチフィラメントを110℃の熱風で乾燥しながら1.5倍に延伸し、更に連続して140℃の熱風で2.7倍に延伸し、合計延伸倍率が4.0倍の第1延伸糸を得た。
得られた第1延伸糸を更に141℃の熱風で2.3倍に延伸し、延伸した状態で直ちに延伸マルチフィラメントを巻き取った。
このようにして得られた延伸マルチフィラメントのエチル分岐数は3.4個/1000C、伸び応力は0.24MPaであり、上記エチル分岐数と伸び応力の比は14.2個/MPaであった。
また、上記延伸マルチフィラメントの物性は繊度62dtex、引張強度33cN/dtex、初期弾性率796cN/dtex、破断伸度は4.7%であった。クリープ測定結果は、クリープ速度が7.5×10-10sec-1、測定開始から24時間後の伸度が1.5%、測定開始から96時間後の伸度が1.5%、伸度3.0%に達するまでの時間が509時間以上(509時間時点で伸度は1.7%)、クリープ寿命は509時間以上であった。この繊維サンプルのDSC測定の結果は1st昇温での融点ピーク温度は136℃、2nd昇温における熱量は124J/gであった。
Example 1
In this example, polyethylene fibers were produced using the raw material polyethylene (iii) consisting of a single ultra-high molecular weight polyethylene obtained by ethylene polymerization in the presence of a Ziegler catalyst.
Specifically, a Ziegler catalyst was used for polymerization, and ultra-high molecular weight polyethylene (A) having an intrinsic viscosity of 15.6 dL/g and 3.4 ethyl side chains per 1,000 carbon atoms was mixed with decahydronaphthalene (decalin) as a solvent in a weight ratio of ultra-high molecular weight polyethylene (A):decalin = 9:91 to form a slurry liquid.
The slurry liquid thus obtained was dissolved in a twin-screw extruder equipped with a mixing and conveying section, and the resulting polyethylene solution was extruded from the spinneret at a single-hole output rate of 3.0 g/min at a spinneret surface temperature of 175° C. The number of orifices formed in the spinneret was 16, and the orifice diameter was 0.8 mm.
Next, the discharged filament was collected and cooled at a speed of 80.0 m/min using a 20°C water-cooled bath with a nozzle-to-water surface distance of 1.5 cm to obtain an undrawn multifilament (gel yarn) consisting of 16 single yarns. The undrawn multifilament was then stretched 1.5 times while drying with hot air at 110°C, and further continuously stretched 2.7 times with hot air at 140°C to obtain a first stretched yarn with a total stretch ratio of 4.0 times.
The obtained first drawn yarn was further drawn 2.3 times with hot air at 141° C., and the drawn multifilament was immediately wound up in the drawn state.
The number of ethyl branches of the drawn multifilament thus obtained was 3.4/1000C, the elongation stress was 0.24 MPa, and the ratio of the number of ethyl branches to the elongation stress was 14.2/MPa.
The physical properties of the drawn multifilament were a fineness of 62 dtex, a tensile strength of 33 cN/dtex, an initial modulus of elasticity of 796 cN/dtex, and a breaking elongation of 4.7%. The creep measurement results were a creep rate of 7.5×10 −10 sec −1 , an elongation of 1.5% 24 hours after the start of measurement, an elongation of 1.5% 96 hours after the start of measurement, a time to reach an elongation of 3.0% of 509 hours or more (elongation of 1.7% at 509 hours), and a creep life of 509 hours or more. The results of DSC measurement of this fiber sample showed that the melting point peak temperature in the first heating was 136° C., and the heat quantity in the second heating was 124 J/g.

(実施例2)
本実施例では、前述した(ii)の、チーグラー触媒の存在下でエチレン重合を行った平均分子量が異なる2種以上の超高分子量ポリエチレンを含む原料ポリエチレンを用いてポリエチレン繊維を作製した。
具体的には、上記実施例1において、極限粘度15.6dL/g、炭素原子1000個あたり3.4個のエチル側鎖を有する超高分子量ポリエチレン(A)と、極限粘度20.0dL/g、エチル側鎖を含まない超高分子量ポリエチレン(B)と、デカヒドロナフタレン(デカリン)を、超高分子量ポリエチレン(A):超高分子量ポリエチレン(B):デカリン=5.3:3.7:91.0(重量比)で混合したスラリー状液体を得たこと、第1延伸糸を145℃の熱風で2.8倍に延伸した以外は、上記実施例1と同様にして延伸マルチフィラメントを得た。
このようにして得られた延伸マルチフィラメントのエチル分岐数は2.0個/1000C、伸び応力は0.26MPaであり、エチル分岐数と伸び応力の比は7.7個/MPaであった。
また、上記延伸マルチフィラメントの物性は繊度47dtex、引張強度36cN/dtex、初期弾性率1094cN/dtex、破断伸度は4.1%であった。クリープ測定結果は、クリープ速度が8.7×10-9sec-1、測定開始から24時間後の伸度が1.5%、測定開始から96時間後の伸度が2.2%、伸度3.0%に達するまでの時間が173時間、クリープ寿命は509時間以上であった。この繊維サンプルのDSC測定の結果は1st昇温での融点ピーク温度は139℃、2nd昇温における熱量は123J/gであった。
Example 2
In this example, polyethylene fibers were produced using the raw polyethylene material containing two or more kinds of ultra-high molecular weight polyethylenes having different average molecular weights, which were subjected to ethylene polymerization in the presence of a Ziegler catalyst as described above in (ii).
Specifically, in Example 1 above, an ultra-high molecular weight polyethylene (A) having an intrinsic viscosity of 15.6 dL/g and 3.4 ethyl side chains per 1000 carbon atoms, an ultra-high molecular weight polyethylene (B) having an intrinsic viscosity of 20.0 dL/g and no ethyl side chains, and decahydronaphthalene (decalin) were mixed in a ratio of ultra-high molecular weight polyethylene (A):ultra-high molecular weight polyethylene (B):decalin = 5.3:3.7:91.0 (weight ratio) to obtain a slurry liquid, and a drawn multifilament was obtained in the same manner as in Example 1 above, except that the first drawn yarn was drawn 2.8 times with hot air at 145°C.
The number of ethyl branches of the drawn multifilament thus obtained was 2.0/1000C, the elongation stress was 0.26 MPa, and the ratio of the number of ethyl branches to the elongation stress was 7.7/MPa.
The physical properties of the drawn multifilament were a fineness of 47 dtex, a tensile strength of 36 cN/dtex, an initial modulus of elasticity of 1094 cN/dtex, and a breaking elongation of 4.1%. The creep measurement results were a creep rate of 8.7×10 −9 sec −1 , an elongation of 1.5% 24 hours after the start of measurement, an elongation of 2.2% 96 hours after the start of measurement, a time to reach an elongation of 3.0% of 173 hours, and a creep life of 509 hours or more. The results of DSC measurement of this fiber sample were a melting point peak temperature of 139° C. in the first heating, and a heat quantity of 123 J/g in the second heating.

(実施例3)
本実施例では、前述した(ii)の、チーグラー触媒の存在下でエチレン重合を行った平均分子量が異なる2種以上の超高分子量ポリエチレンを含む原料ポリエチレンを用いてポリエチレン繊維を作製した。
具体的には、上記実施例1において、重合にチーグラー系触媒を用いて、極限粘度17.0dL/g、炭素原子1000個あたり2.0個のエチル側鎖を有する超高分子量ポリエチレン(C)と重合にチーグラー系触媒を用いて、極限粘度20.0dL/g、エチル側鎖を含まない超高分子量ポリエチレン(B)とデカヒドロナフタレン(デカリン)とを、超高分子量ポリエチレン(C):超高分子量ポリエチレン(B):デカリン=6.8:2.2:91.0(重量比)で混合してスラリー状液体を得たこと、第1延伸糸を145℃の熱風で3.0倍に延伸したこと以外は、上記実施例1と同様にして延伸マルチフィラメントを得た。
このようにして得られた延伸マルチフィラメントのエチル分岐数は1.5個/1000C、伸び応力は0.34MPaであり、エチル分岐数と伸び応力の比は4.4個/MPaであった。
また、上記延伸マルチフィラメントの物性は繊度45dtex、引張強度39cN/dtex、初期弾性率1214cN/dtex、破断伸度は3.9%であった。クリープ測定結果は、クリープ速度が4.9×10-9sec-1、測定開始から24時間後の伸度が1.0%、測定開始から96時間後の伸度が1.3%、伸度3.0%に達するまでの時間が437時間、クリープ寿命は509時間以上であった。この繊維サンプルのDSC測定の結果は1st昇温での融点ピーク温度は140℃、2nd昇温における熱量は130J/gであった。
Example 3
In this example, polyethylene fibers were produced using the raw polyethylene material containing two or more kinds of ultra-high molecular weight polyethylenes having different average molecular weights, which were subjected to ethylene polymerization in the presence of a Ziegler catalyst as described above in (ii).
Specifically, in Example 1, ultra-high molecular weight polyethylene (C) having an intrinsic viscosity of 17.0 dL/g and 2.0 ethyl side chains per 1000 carbon atoms, which was polymerized using a Ziegler catalyst, ultra-high molecular weight polyethylene (B) having an intrinsic viscosity of 20.0 dL/g and no ethyl side chains, which was polymerized using a Ziegler catalyst, and decahydronaphthalene (decalin) were mixed in a ratio of ultra-high molecular weight polyethylene (C):ultra-high molecular weight polyethylene (B):decalin = 6.8:2.2:91.0 (weight ratio) to obtain a slurry liquid, and a drawn multifilament was obtained in the same manner as in Example 1, except that the first drawn yarn was drawn 3.0 times with hot air at 145 ° C.
The number of ethyl branches of the drawn multifilament thus obtained was 1.5/1000C, the elongation stress was 0.34 MPa, and the ratio of the number of ethyl branches to the elongation stress was 4.4/MPa.
The physical properties of the drawn multifilament were a fineness of 45 dtex, a tensile strength of 39 cN/dtex, an initial modulus of elasticity of 1214 cN/dtex, and a breaking elongation of 3.9%. The creep measurement results were a creep rate of 4.9×10 −9 sec −1 , an elongation of 1.0% 24 hours after the start of measurement, an elongation of 1.3% 96 hours after the start of measurement, a time to reach an elongation of 3.0% of 437 hours, and a creep life of 509 hours or more. The results of DSC measurement of this fiber sample were a melting point peak temperature of 140° C. in the first heating, and a heat quantity of 130 J/g in the second heating.

(実施例4)
本実施例では、前述した(ii)の、チーグラー触媒の存在下でエチレン重合を行った平均分子量が異なる2種以上の超高分子量ポリエチレンを含む原料ポリエチレンを用いてポリエチレン繊維を作製した。
具体的には、上記実施例1において、重合にチーグラー系触媒を用いて、極限粘度18.0dL/g、炭素原子1000個あたり2.9個のエチル側鎖を有する超高分子量ポリエチレン(D)と重合にチーグラー系触媒を用いて、極限粘度20.0dL/g、エチル側鎖を含まない超高分子量ポリエチレン(B)とデカヒドロナフタレン(デカリン)とを、超高分子量ポリエチレン(D):超高分子量ポリエチレン(B):デカリン=6.2:2.8:91.0(重量比)で混合したスラリー状液体に変更したこと、紡糸口金からの引き取り速度を60.0m/minに変更したこと、該未延伸マルチフィラメントを110℃の熱風で乾燥しながら1.5倍に延伸し、更に連続して140℃の熱風で3.3倍に延伸し、合計延伸倍率が5.0倍の第1延伸糸を得たこと、第1延伸糸を145℃の熱風で延伸したこと以外は、上記実施例1と同様にして延伸マルチフィラメントを得た。
このようにして得られた延伸マルチフィラメントのエチル分岐数は2.0個/1000C、伸び応力は0.41MPaであり、エチル分岐数と伸び応力の比は4.8個/MPaであった。
また、上記延伸マルチフィラメントの物性は繊度63dtex、引張強度35cN/dtex、初期弾性率1048cN/dtex、破断伸度は4.0%であった。クリープ測定結果は、クリープ速度が4.8×10-8sec-1、測定開始から24時間後の伸度が2.5%、測定開始から96時間後の伸度が4.6%、伸度3.0%に達するまでの時間が53時間、クリープ寿命は245時間以上であった。この繊維サンプルのDSC測定の結果は1st昇温での融点ピーク温度は139℃、2nd昇温における熱量は123J/gであった。
Example 4
In this example, polyethylene fibers were produced using the raw polyethylene material containing two or more kinds of ultra-high molecular weight polyethylenes having different average molecular weights, which were subjected to ethylene polymerization in the presence of a Ziegler catalyst as described above in (ii).
Specifically, in Example 1 above, ultra-high molecular weight polyethylene (D) having an intrinsic viscosity of 18.0 dL/g and 2.9 ethyl side chains per 1000 carbon atoms, which was polymerized using a Ziegler catalyst, and ultra-high molecular weight polyethylene (B) having an intrinsic viscosity of 20.0 dL/g and no ethyl side chains, which was polymerized using a Ziegler catalyst, and decahydronaphthalene (decalin) were polymerized to obtain the following: ultra-high molecular weight polyethylene (D): ultra-high molecular weight polyethylene (B): decalin = 6.2 A drawn multifilament was obtained in the same manner as in Example 1 above, except that the undrawn multifilament was stretched to 1.5 times while drying with hot air at 110°C, and further continuously stretched to 3.3 times with hot air at 140°C to obtain a first drawn yarn with a total draw ratio of 5.0 times, and that the first drawn yarn was drawn with hot air at 145°C.
The number of ethyl branches of the drawn multifilament thus obtained was 2.0/1000C, the elongation stress was 0.41 MPa, and the ratio of the number of ethyl branches to the elongation stress was 4.8/MPa.
The physical properties of the drawn multifilament were a fineness of 63 dtex, a tensile strength of 35 cN/dtex, an initial modulus of elasticity of 1048 cN/dtex, and a breaking elongation of 4.0%. The creep measurement results were a creep rate of 4.8×10 −8 sec −1 , an elongation of 2.5% 24 hours after the start of measurement, an elongation of 4.6% 96 hours after the start of measurement, a time to reach an elongation of 3.0% of 53 hours, and a creep life of 245 hours or more. The results of DSC measurement of this fiber sample were a melting point peak temperature of 139° C. in the first heating, and a heat quantity of 123 J/g in the second heating.

(実施例5)
本実施例では、前述した(i)の、チーグラー触媒の存在下でエチレン重合を行った超高分子量ポリエチレンとメタロセン触媒の存在下でエチレン重合を行った超高分子量ポリエチレンを含む原料ポリエチレンを用いてポリエチレン繊維を作製した。
具体的には、上記実施例1において、重合にメタロセン系触媒を用いて、極限粘度16.3dL/g、炭素原子1000個あたり7.0個のエチル側鎖を有する超高分子量ポリエチレン(E)と重合にチーグラー系触媒を用いて、極限粘度20.0dL/g、エチル側鎖を含まない超高分子量ポリエチレン(B)とデカヒドロナフタレン(デカリン)を超高分子量ポリエチレン(E):超高分子量ポリエチレン(B):デカリン=2.6:6.4:91.0(重量比)で混合したスラリー状液体に変更したこと、第1延伸糸を145℃の熱風で3.5倍に延伸したこと以外は、上記実施例1と同様にして延伸マルチフィラメントを得た。
このようにして得られた延伸マルチフィラメントのエチル分岐数は2.0個/1000C、伸び応力は0.48MPaであり、エチル分岐数と伸び応力の比は4.2個/MPaであった。
また、上記延伸マルチフィラメントの物性は繊度40dtex、引張強度38cN/dtex、初期弾性率1255cN/dtex、破断伸度は3.7%であった。クリープ測定結果は、クリープ速度が1.1×10-9sec-1、測定開始から24時間後の伸度は1.4%であり、測定開始から96時間後の伸度が2.0%、伸度3.0%に達するまでの時間が233時間、クリープ寿命は509時間以上であった。この繊維サンプルのDSC測定の結果は1st昇温での融点ピーク温度は140℃、2nd昇温における熱量は128J/gであった。
(Example 5)
In this example, polyethylene fibers were produced using raw polyethylene materials containing ultra-high molecular weight polyethylene subjected to ethylene polymerization in the presence of a Ziegler catalyst and ultra-high molecular weight polyethylene subjected to ethylene polymerization in the presence of a metallocene catalyst, as described above in (i).
Specifically, in Example 1 above, ultra-high molecular weight polyethylene (E) having an intrinsic viscosity of 16.3 dL/g and 7.0 ethyl side chains per 1000 carbon atoms, which was polymerized using a metallocene catalyst, and ultra-high molecular weight polyethylene (B) having an intrinsic viscosity of 20.0 dL/g and no ethyl side chains, which was polymerized using a Ziegler catalyst, and decahydronaphthalene (decalin) were mixed in a slurry-like liquid ratio of ultra-high molecular weight polyethylene (E):ultra-high molecular weight polyethylene (B):decalin = 2.6:6.4:91.0 (weight ratio), and a drawn multifilament was obtained in the same manner as in Example 1 above, except that the first drawn yarn was drawn 3.5 times with hot air at 145 ° C.
The number of ethyl branches of the drawn multifilament thus obtained was 2.0/1000C, the elongation stress was 0.48 MPa, and the ratio of the number of ethyl branches to the elongation stress was 4.2/MPa.
The physical properties of the drawn multifilament were a fineness of 40 dtex, a tensile strength of 38 cN/dtex, an initial modulus of elasticity of 1255 cN/dtex, and a breaking elongation of 3.7%. The creep measurement results showed a creep rate of 1.1×10 −9 sec −1 , an elongation of 1.4% 24 hours after the start of the measurement, an elongation of 2.0% 96 hours after the start of the measurement, a time to reach an elongation of 3.0% of 233 hours, and a creep life of 509 hours or more. The DSC measurement results of this fiber sample showed a melting point peak temperature of 140° C. in the first heating and a heat quantity of 128 J/g in the second heating.

(実施例6)
本実施例では、前述した(i)の、チーグラー触媒の存在下でエチレン重合を行った超高分子量ポリエチレンとメタロセン触媒の存在下でエチレン重合を行った超高分子量ポリエチレンを含む原料ポリエチレンを用いてポリエチレン繊維を作製した。
具体的には、上記実施例1において、重合にメタロセン系触媒を用いて、極限粘度16.8dL/g、炭素原子1000個あたり2.9個のエチル側鎖を有する超高分子量ポリエチレン(F)と重合にチーグラー系触媒を用いて、極限粘度20.0dL/g、アルキル側鎖を含まない超高分子量ポリエチレン(B)とデカヒドロナフタレン(デカリン)を、超高分子量ポリエチレン(F):超高分子量ポリエチレン(B):デカリン=4.7:4.3:91.0(重量比)で混合したスラリー状液体に変更したこと、第1延伸糸を145℃の熱風で2.5倍に延伸したこと以外は、上記実施例1と同様にして延伸マルチフィラメントを得た。
このようにして得られた延伸マルチフィラメントのエチル分岐数は1.5個/1000C、伸び応力は0.36MPaであり、エチル分岐数と伸び応力の比は4.2個/MPaであった。
また、上記延伸マルチフィラメントの物性は繊度50dtex、引張強度35cN/dtex、初期弾性率989cN/dtex、破断伸度は4.4%であった。クリープ測定結果は、クリープ速度が3.1×10-8sec-1、測定開始から24時間後の伸度が2.4%であり、測定開始から96時間後の伸度が3.6%、伸度3.0%に達するまでの時間が53時間、クリープ寿命は353時間であった。この繊維サンプルのDSC測定の結果は1st昇温での融点ピーク温度は139℃、2nd昇温における熱量は121J/gであった。
Example 6
In this example, polyethylene fibers were produced using raw polyethylene materials containing ultra-high molecular weight polyethylene subjected to ethylene polymerization in the presence of a Ziegler catalyst and ultra-high molecular weight polyethylene subjected to ethylene polymerization in the presence of a metallocene catalyst, as described above in (i).
Specifically, in Example 1 above, ultra-high molecular weight polyethylene (F) having an intrinsic viscosity of 16.8 dL/g and 2.9 ethyl side chains per 1000 carbon atoms, which was polymerized using a metallocene catalyst, ultra-high molecular weight polyethylene (B) having an intrinsic viscosity of 20.0 dL/g and no alkyl side chains, which was polymerized using a Ziegler catalyst, and decahydronaphthalene (decalin) were mixed in a slurry-like liquid ratio of ultra-high molecular weight polyethylene (F):ultra-high molecular weight polyethylene (B):decalin = 4.7:4.3:91.0 (weight ratio), and a drawn multifilament was obtained in the same manner as in Example 1 above, except that the first drawn yarn was drawn 2.5 times with hot air at 145°C.
The number of ethyl branches of the drawn multifilament thus obtained was 1.5/1000C, the elongation stress was 0.36 MPa, and the ratio of the number of ethyl branches to the elongation stress was 4.2/MPa.
The physical properties of the drawn multifilament were a fineness of 50 dtex, a tensile strength of 35 cN/dtex, an initial modulus of elasticity of 989 cN/dtex, and a breaking elongation of 4.4%. The creep measurement results showed a creep rate of 3.1×10 −8 sec −1 , an elongation of 2.4% 24 hours after the start of measurement, an elongation of 3.6% 96 hours after the start of measurement, a time to reach an elongation of 3.0% of 53 hours, and a creep life of 353 hours. The results of DSC measurement of this fiber sample showed a melting point peak temperature of 139° C. in the first heating and a heat quantity of 121 J/g in the second heating.

(実施例7)
本実施例では、前述した(i)の、チーグラー触媒の存在下でエチレン重合を行った超高分子量ポリエチレンとメタロセン触媒の存在下でエチレン重合を行った超高分子量ポリエチレンを含む原料ポリエチレンを用いてポリエチレン繊維を作製した。
具体的には、上記実施例1において、重合にメタロセン系触媒を用いて、極限粘度16.8dL/g、炭素原子1000個あたり2.9個のエチル側鎖を有する超高分子量ポリエチレン(F)と重合にチーグラー系触媒を用いて、極限粘度20.0dL/g、アルキル側鎖を含まない超高分子量ポリエチレン(B)とデカヒドロナフタレン(デカリン)を、超高分子量ポリエチレン(F):超高分子量ポリエチレン(B):デカリン=6.2:2.8:91.0(重量比)で混合したスラリー状液体に変更したこと、紡糸口金からの引き取り速度を100.0m/minに変更したこと、第1延伸糸を145℃の熱風で延伸したこと以外は、上記実施例1と同様にして延伸マルチフィラメントを得た。このようにして得られた延伸マルチフィラメントのエチル分岐数は2.0個/1000C、伸び応力は0.32MPaであり、エチル分岐数と伸び応力の比は6.3個/MPaであった。また、上記延伸マルチフィラメントの物性は繊度46dtex、強度33cN/dtex、初期弾性率は842cN/dtex、破断伸度は4.5%であった。クリープ測定結果は、クリープ速度が1.2×10-8sec-1、測定開始から24時間後の伸度は1.5%であり、測定開始から96時間後の伸度が1.8%、また伸度3.0%に達するまでの時間が353時間以上、クリープ寿命は389時間であった。この繊維サンプルのDSC測定の結果は1st昇温での融点ピーク温度は139℃、2nd昇温での熱量は118J/gであった。
(Example 7)
In this example, polyethylene fibers were produced using raw polyethylene materials containing ultra-high molecular weight polyethylene subjected to ethylene polymerization in the presence of a Ziegler catalyst and ultra-high molecular weight polyethylene subjected to ethylene polymerization in the presence of a metallocene catalyst, as described above in (i).
Specifically, in the above Example 1, a metallocene catalyst was used for polymerization, and ultra-high molecular weight polyethylene (F) having an intrinsic viscosity of 16.8 dL/g and 2.9 ethyl side chains per 1000 carbon atoms, and a Ziegler catalyst was used for polymerization, and ultra-high molecular weight polyethylene (B) having an intrinsic viscosity of 20.0 dL/g and no alkyl side chains and decahydronaphthalene (decalin) were mixed in a slurry-like liquid with ultra-high molecular weight polyethylene (F): ultra-high molecular weight polyethylene (B): decalin = 6.2: 2.8: 91.0 (weight ratio), the take-up speed from the spinneret was changed to 100.0 m/min, and the first drawn yarn was drawn with hot air at 145 ° C., except that a drawn multifilament was obtained in the same manner as in the above Example 1. The number of ethyl branches of the drawn multifilament thus obtained was 2.0/1000C, the elongation stress was 0.32 MPa, and the ratio of the number of ethyl branches to the elongation stress was 6.3/MPa. The physical properties of the drawn multifilament were a fineness of 46 dtex, a strength of 33 cN/dtex, an initial modulus of elasticity of 842 cN/dtex, and a breaking elongation of 4.5%. The creep measurement results showed a creep rate of 1.2×10 −8 sec −1 , an elongation of 1.5% 24 hours after the start of the measurement, an elongation of 1.8% 96 hours after the start of the measurement, a time to reach an elongation of 3.0% of 353 hours or more, and a creep life of 389 hours. The results of DSC measurement of this fiber sample showed a melting point peak temperature of 139° C. in the first heating and a heat quantity of 118 J/g in the second heating.

(比較例1)
東洋紡株式会社製の超高分子量ポリエチレン繊維「イザナスグレードSK777」のエチル分岐数は0.0個/1000C、伸び応力は0.58MPaであり、エチル分岐数と伸び応力の比は0.0個/MPaであった。物性は繊度1775dtex、引張強度35cN/dtex、初期弾性率は1190cN/dtex、破断伸度は3.6%であった。
耐クリープ性は、クリープ速度が3.6×10-6sec-1、伸度3.0%に達するまでの時間が2時間、クリープ寿命は17時間であった。なお、測定開始から24時間の時点で破断を確認したため測定開始から24時間後の伸度は計測出来なかった。同様に測定開始から96時間後の伸度も計測出来なかった。よって、比較例1の耐クリープ性は上記実施例のいずれよりも劣っていた。この繊維サンプルのDSC測定の結果は1st昇温での融点ピーク温度は146℃、2nd昇温における熱量は146J/gであった。
(Comparative Example 1)
The ultra-high molecular weight polyethylene fiber "IZANAS Grade SK777" manufactured by Toyobo Co., Ltd. had an ethyl branch number of 0.0/1000C, an elongation stress of 0.58 MPa, and a ratio of the ethyl branch number to the elongation stress of 0.0/MPa. The physical properties were a fineness of 1775 dtex, a tensile strength of 35 cN/dtex, an initial elastic modulus of 1190 cN/dtex, and a breaking elongation of 3.6%.
The creep resistance was 3.6×10 −6 sec −1 , the time to reach 3.0% elongation was 2 hours, and the creep life was 17 hours. Since breakage was confirmed 24 hours after the start of the measurement, the elongation could not be measured 24 hours after the start of the measurement. Similarly, the elongation could not be measured 96 hours after the start of the measurement. Thus, the creep resistance of Comparative Example 1 was inferior to any of the above Examples. The results of the DSC measurement of this fiber sample showed that the melting point peak temperature in the first heating was 146° C., and the heat quantity in the second heating was 146 J/g.

(比較例2)
上記実施例1において、超高分子量ポリエチレン(A)を重合にチーグラー系触媒を用いて、極限粘度20.0dL/g、炭素原子1000個あたり0.5個のエチル側鎖を有する超高分子量ポリエチレン(G)に変更すると共に、第1延伸糸を148℃の熱風で2.8倍に延伸したこと以外は上記実施例1と同様にして延伸マルチフィラメントを得た。
このようにして得られた延伸マルチフィラメントのエチル分岐数は0.5個/1000C、伸び応力は0.41MPaであり、エチル分岐数と伸び応力の比は1.2個/MPaであった。物性は繊度48dtex、引張強度36cN/dtex、初期弾性率1125cN/dtex、破断伸度は3.8%であった。
耐クリープ性は、クリープ速度が2.8×10-7sec-1、測定開始から24時間後の伸度が4.7%であり、測定開始から96時間後の伸度が13.5%、伸度3.0%に達するまでの時間が17時間、クリープ寿命が101時間であった。よって、上記比較例2の耐クリープ性は上記実施例のいずれよりも劣っていた。この繊維サンプルのDSC測定の結果は1st昇温での融点ピーク温度は142℃、2nd昇温における熱量は135J/gであった。
(Comparative Example 2)
A drawn multifilament was obtained in the same manner as in Example 1, except that the ultra-high molecular weight polyethylene (A) was changed to an ultra-high molecular weight polyethylene (G) having an intrinsic viscosity of 20.0 dL/g and 0.5 ethyl side chains per 1,000 carbon atoms, which was polymerized using a Ziegler catalyst, and the first drawn yarn was drawn 2.8 times with hot air at 148°C.
The number of ethyl branches of the drawn multifilament thus obtained was 0.5/1000C, the elongation stress was 0.41 MPa, and the ratio of the number of ethyl branches to the elongation stress was 1.2/MPa. The physical properties were a fineness of 48 dtex, a tensile strength of 36 cN/dtex, an initial elastic modulus of 1125 cN/dtex, and a breaking elongation of 3.8%.
The creep resistance was as follows: creep rate: 2.8 x 10-7 sec -1 , elongation: 4.7% 24 hours after the start of measurement, elongation: 13.5% 96 hours after the start of measurement, time to reach elongation of 3.0%: 17 hours, creep life: 101 hours. Thus, the creep resistance of Comparative Example 2 was inferior to any of the above Examples. The results of DSC measurement of this fiber sample showed that the melting point peak temperature in the first heating was 142°C, and the heat quantity in the second heating was 135 J/g.

(比較例3)
上記実施例1において、超高分子量ポリエチレン(A)を重合にメタロセン系触媒を用いて、極限粘度16.3dL/g、炭素原子1000個あたり7.0個のエチル側鎖を有する超高分子量ポリエチレン(E);重合にチーグラー系触媒を用いて、極限粘度11.4dL/g、エチル側鎖を含まない超高分子量ポリエチレン(H)と;デカヒドロナフタレン(デカリン)を超高分子量ポリエチレン(E):超高分子量ポリエチレン(H):デカリン=7.7:1.3:91.0(重量比)に変更すると共に第1延伸糸を140℃の熱風で1.5倍に延伸したこと以外は上記実施例1と同様にして延伸マルチフィラメントを得た。このようにして得られた延伸マルチフィラメントのエチル分岐数は6.0個/1000C、伸び応力は0.14MPaであり、エチル分岐数と伸び応力の比は42.9個/MPaであった。物性は繊度89dtex、引張強度19cN/dtex、初期弾性率323cN/dtex、破断伸度は4.6%であった。第一延伸糸から延伸マルチフィラメントへの延伸倍率1.5倍は最大の延伸倍率であり、それ以上に延伸倍率を上げる事は出来なかった。
上記比較例3の繊維物性は上記実施例のいずれよりも劣っていたため、耐クリープ性評価は測定しなかった。また、DSC測定も行わなかった。
(Comparative Example 3)
In the above Example 1, ultra-high molecular weight polyethylene (A) was polymerized using a metallocene catalyst, and an ultra-high molecular weight polyethylene (E) having an intrinsic viscosity of 16.3 dL / g and 7.0 ethyl side chains per 1000 carbon atoms; an ultra-high molecular weight polyethylene (H) having an intrinsic viscosity of 11.4 dL / g and no ethyl side chains using a Ziegler catalyst; and decahydronaphthalene (decalin) was changed to ultra-high molecular weight polyethylene (E): ultra-high molecular weight polyethylene (H): decalin = 7.7: 1.3: 91.0 (weight ratio), and the first drawn yarn was drawn 1.5 times with hot air at 140 ° C., and a drawn multifilament was obtained in the same manner as in the above Example 1. The number of ethyl branches of the drawn multifilament thus obtained was 6.0 pieces / 1000 C, the elongation stress was 0.14 MPa, and the ratio of the number of ethyl branches to the elongation stress was 42.9 pieces / MPa. The physical properties were a fineness of 89 dtex, a tensile strength of 19 cN/dtex, an initial elastic modulus of 323 cN/dtex, and a breaking elongation of 4.6%. The draw ratio of 1.5 times from the first drawn yarn to the drawn multifilament was the maximum draw ratio, and it was not possible to increase the draw ratio any higher.
Since the fiber properties of Comparative Example 3 were inferior to those of any of the Examples, creep resistance was not evaluated, and DSC measurement was not performed.

Figure 0007592980000001
Figure 0007592980000001

1.試料
2.金属板
3.荷重
4.試料の固定端
5.蓋
1. Sample 2. Metal plate 3. Load 4. Fixed end of sample 5. Lid

Claims (10)

側鎖にエチル分岐を含む超高分子量ポリエチレン繊維であって、
前記ポリエチレン繊維における炭素原子1000個当たりのエチル分岐数(C25/1000C)と、下記測定方法から求められる前記ポリエチレン繊維の伸び応力(MPa)との比{(C25/1000C)/(伸び応力)}が2~30個/炭素原子1000個/MPaであり、
前記ポリエチレン繊維は下記(i)~(ii)のいずれかの超高分子量ポリエチレンを含むものであることを特徴とする超高分子量ポリエチレン繊維。
(i)チーグラー触媒の存在下でエチレン重合を行った超高分子量ポリエチレンとメタロセン触媒の存在下でエチレン重合を行った超高分子量ポリエチレンの両方を含む超高分子量ポリエチレン
(ii)平均分子量、および/またはエチル分岐数が異なる2種以上の超高分子量ポリエチレンを含み、この2種以上の超高分子量ポリエチレンのうち少なくとも1つがチーグラー触媒の存在下でエチレン重合を行った超高分子量ポリエチレン
前記ポリエチレン繊維の伸び応力(MPa)は、ポリエチレン繊維をアセトンで洗浄した後、成型温度:210℃、予熱条件:5MPaで15分、全成型条件:10MPaで30分、平均冷却速度:15℃/分、成型品取出温度:40℃以下、使用試験機:大竹機械工業(株)製の電熱プレス機を使用してプレス成形して作製したシート状試験片(JIS K 6936-2:2007附属書A図3試験片)を、掴み間距離は20mm、試験温度は150℃±2℃(気相中)、使用試験機は(株)島津製作所製、精密万能試験機オートグラフAG-I 100kN、試験機容量はロードセル式1kN、試験荷重は試験片の平行狭部の600%伸びに要する時間が1~20分間の範囲に入るよう、異なる重り6種にて荷重(単位はMPa)を負荷する試験を試験片6点について行い、その結果から、横軸に各測定時間(単位は分)、縦軸に各応力(単位はMPa)とし、10分で600%伸びに達する推定引張応力を算出し、算出された推定引張応力を伸び応力(単位はMPa)とする。
An ultra-high molecular weight polyethylene fiber containing ethyl branches in its side chains,
the ratio of the number of ethyl branches per 1000 carbon atoms in the polyethylene fiber (C 2 H 5 /1000C) to the tensile stress (MPa) of the polyethylene fiber determined by the following measurement method {(C 2 H 5 /1000C)/(tensile stress)} is 2 to 30 branches/1000 carbon atoms/MPa;
The polyethylene fiber is characterized in that it contains any one of the following ultra-high molecular weight polyethylenes (i) to (ii) :
(i) Ultra-high molecular weight polyethylene including both ultra-high molecular weight polyethylene obtained by ethylene polymerization in the presence of a Ziegler catalyst and ultra-high molecular weight polyethylene obtained by ethylene polymerization in the presence of a metallocene catalyst.
(ii) Two or more kinds of ultra-high molecular weight polyethylenes having different average molecular weights and/or different numbers of ethyl branches, at least one of which is an ultra-high molecular weight polyethylene obtained by ethylene polymerization in the presence of a Ziegler catalyst.
The elongation stress (MPa) of the polyethylene fiber was measured by washing the polyethylene fiber with acetone, and then subjecting the polyethylene fiber to press molding at a molding temperature of 210°C, preheating conditions of 5 MPa for 15 minutes, total molding conditions of 10 MPa for 30 minutes, average cooling rate of 15°C/min, molded product removal temperature of 40°C or less, and using a test machine: an electric heat press machine manufactured by Ohtake Machinery Co., Ltd. to produce a sheet-like test piece (JIS K 6936-2:2007 Appendix A Figure 3 test piece), with a gripping distance of 20 mm, a test temperature of 150°C ± 2°C (in a gas phase), and using a precision universal testing machine Autograph AG-I manufactured by Shimadzu Corporation. A test was performed on six test pieces, with a load of 100 kN, a test machine capacity of 1 kN by load cell type, and six different weights (units: MPa) applied so that the time required for 600% elongation of the parallel narrow portion of the test piece was within the range of 1 to 20 minutes. From the results, the horizontal axis represents each measurement time (units: minutes) and the vertical axis represents each stress (units: MPa), and an estimated tensile stress that reaches 600% elongation in 10 minutes is calculated, and the calculated estimated tensile stress is the elongation stress (units: MPa).
測定温度が70℃、測定荷重が6.6g/dtexにおけるクリープ測定において、
クリープ速度が9.0×10-8sec-1以下、
測定開始から24時間後の伸度が2.7%以下、
測定開始から96時間後の伸度が5.0%以下、且つ
伸度3.0%に達するまでの時間が30時間以上
である請求項1に記載の超高分子量ポリエチレン繊維。
In a creep measurement at a measurement temperature of 70° C. and a measurement load of 6.6 g/dtex,
A creep rate of 9.0×10 −8 sec −1 or less,
The elongation after 24 hours from the start of the measurement is 2.7% or less.
2. The ultra-high molecular weight polyethylene fiber according to claim 1, wherein the elongation after 96 hours from the start of measurement is 5.0% or less, and the time required to reach an elongation of 3.0% is 30 hours or more.
炭素原子1000個当たりのエチル分岐数(C25/1000C)が1.1個超である請求項1または2に記載の超高分子量ポリエチレン繊維。 3. The ultra-high molecular weight polyethylene fiber according to claim 1 or 2, wherein the number of ethyl branches per 1000 carbon atoms ( C2H5 /1000C) is more than 1.1. ポリエチレン繊維を示差走査熱量測定(DSC測定)で10℃/分の速度で30℃から200℃まで昇温(1st昇温)し、200℃で5分保持した後、10℃/分の速度で200℃から30℃まで降温し、30℃で5分保持した後、10℃/分の速度で30℃から200℃まで昇温(2nd昇温)したとき、
上記1st昇温における前記ポリエチレン繊維の融点のピーク温度が141℃以下、
上記2nd昇温における前記ポリエチレン繊維のピーク温度に至るまでの70℃から150℃の範囲での熱量が134J/g以下である請求項1~3のいずれかに記載の超高分子量ポリエチレン繊維。
In differential scanning calorimetry (DSC) of a polyethylene fiber, the fiber was heated from 30° C. to 200° C. at a rate of 10° C./min (first heating), held at 200° C. for 5 minutes, cooled from 200° C. to 30° C. at a rate of 10° C./min, held at 30° C. for 5 minutes, and then heated from 30° C. to 200° C. at a rate of 10° C./min (second heating).
The peak temperature of the melting point of the polyethylene fiber in the first heating step is 141° C. or less;
The ultra-high molecular weight polyethylene fiber according to any one of claims 1 to 3, wherein the heat amount in the range of 70°C to 150°C until the peak temperature of the polyethylene fiber is reached in the 2nd heating step is 134 J/g or less.
引張強度20cN/dtex以上である請求項1~4のいずれかに記載の超高分子量ポリエチレン繊維。 An ultra-high molecular weight polyethylene fiber according to any one of claims 1 to 4, having a tensile strength of 20 cN/dtex or more. 請求項1~5のいずれかに記載の超高分子量ポリエチレン繊維を含む組紐、撚糸、釣糸、ロープ、またはネット。 A braid, twisted thread, fishing line, rope, or net containing the ultra-high molecular weight polyethylene fiber according to any one of claims 1 to 5. 前記(i)において、チーグラー触媒の存在下でエチレン重合を行った超高分子量ポリエチレンは、メタロセン触媒の存在下でエチレン重合を行った超高分子量ポリエチレンよりも平均分子量が大きいものである請求項1に記載の超高分子量ポリエチレン繊維。2. The ultra-high molecular weight polyethylene fiber according to claim 1, wherein in (i), the ultra-high molecular weight polyethylene obtained by ethylene polymerization in the presence of a Ziegler catalyst has a larger average molecular weight than the ultra-high molecular weight polyethylene obtained by ethylene polymerization in the presence of a metallocene catalyst. 前記(i)において、チーグラー触媒の存在下でエチレン重合を行った超高分子量ポリエチレンは、エチル分岐を有しておらず、メタロセン触媒の存在下でエチレン重合を行った超高分子量ポリエチレンは、エチル分岐を有するものである請求項7に記載の超高分子量ポリエチレン繊維。8. The ultra-high molecular weight polyethylene fiber according to claim 7, wherein in (i), the ultra-high molecular weight polyethylene obtained by ethylene polymerization in the presence of a Ziegler catalyst has no ethyl branches, and the ultra-high molecular weight polyethylene obtained by ethylene polymerization in the presence of a metallocene catalyst has ethyl branches. 前記(ii)において、前記平均分子量、および/またはエチル分岐数が異なる2種以上の超高分子量ポリエチレンは、一方がエチル分岐を有する超高分子量ポリエチレンであり、他方がエチル分岐を有さない超高分子量ポリエチレンである請求項1に記載の超高分子量ポリエチレン繊維。2. The ultra-high molecular weight polyethylene fiber according to claim 1, wherein in (ii), the two or more kinds of ultra-high molecular weight polyethylenes differing in average molecular weight and/or number of ethyl branches are such that one is an ultra-high molecular weight polyethylene having ethyl branches, and the other is an ultra-high molecular weight polyethylene having no ethyl branches. 前記(ii)において、前記平均分子量、および/またはエチル分岐数が異なる2種以上の超高分子量ポリエチレン間の極限粘度差が2.0dL/g以上、15.0dL/g以下である請求項1に記載の超高分子量ポリエチレン繊維。2. The ultra-high molecular weight polyethylene fiber according to claim 1, wherein in (ii), a difference in intrinsic viscosity between the two or more kinds of ultra-high molecular weight polyethylenes differing in average molecular weight and/or number of ethyl branches is 2.0 dL/g or more and 15.0 dL/g or less.
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