(57)【要約】  【課題】１種の色がある高強度ポリエチレン繊維及び製法と応用は高分子材料技術分野に属する。  【解決手段】その特徴は述べた高強度ポリエチレン繊維表面にカラー、灰色或は黒い色があることである；述べた高強度ポリエチレン繊維の強度が１０−５０ｇ／ｄであり、モジュラスが４００−２０００ｇ／ｄである。本発明製品は色彩を有するので、民用、軍事分野にと広範な分野に適用できる。本発明の製法は既有技術と比べると、生産プロセスが簡単で、生産能力が高く、コストが低く、生産した繊維性能が良く、そして、使用コストを低減化するなどの長所を持っている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
１種の色彩を有する高強度ポリエチレン繊維であって、
前記高強度ポリエチレン繊維表面にカラー、灰色或は黒い色があり；
前記高強度ポリエチレン繊維の強度が１０−５０ｇ／ｄであり、モジュラスが４００−２０００ｇ／ｄであることを特徴とする高強度ポリエチレン繊維。
【請求項２】
繊維強度が１５−３０ｇ／ｄであり、モジュラスが４００−１０００ｇ／ｄであることを特徴とする請求項１に記載の高強度ポリエチレン繊維。
【請求項３】
繊維強度が３０−５０ｇ／ｄであることを特徴とする請求項１に記載の高強度ポリエチレン繊維。
【請求項４】
請求項１−３のいずれかに記載の１種の色彩を有する高強度ポリエチレン繊維の製法であって、
ゲル紡糸法を採用し、超高分子量ポリエチレンが溶剤中で膨張し、紡糸原液を溶解し製造するステップを有し、該工程に最大粒径が１μｍ以下である無機顔料を添加し、その添加量が超高分子量ポリエチレン重量の１．０−３．０％としたことを特徴とする高強度ポリエチレン繊維の製法。
【請求項５】
以下の手順を有することを特徴とする請求項４に記載の高強度ポリエチレン繊維の製法。：
(1)紡糸原液の製造
数平均分子量が３００万以上の超高分子量ポリエチレンを選択し、白色鉱物油を溶剤として、超高分子量ポリエチレンと白色鉱物油との重量比が１：７−９であり、無機顔料を入れ、加熱攪拌で原料を均一混合して、それから、ダブルヘリカルロッド押し出し機に入れて加熱し、それを膨張し、溶解させて、温度制御が１００−３００℃であり、それで紡糸原液を製造できる；
(2)ゲル紡糸の製造
紡糸原液を紡糸板から押し出して液状細糸を得られて、紡糸板の穴径が０．５−１．６ｍｍであり、液状細糸は一段エアギャップを通じて水温が１５−２５℃である紡糸水タンクに入って、水で冷却し、ゲル糸を製造し、エアギャップ引張り倍数が４−８倍である；
(3)ゲル糸に抽出を行う
ゲル糸は紡糸ガイドロールを通して抽出槽内に入って、抽出を行って、述べた抽出槽内の抽出剤はジメチルベンゼンであり、ゲル糸内の白色鉱物油は抽出剤に抽出されてから、抽出剤と白色鉱物油は再び分離工程により回収し、それで循環利用をする；
(4)紡糸乾燥
抽出した後の繊維はオーブンに入って、４５−５５℃の熱空気で吹いて乾いて、繊維に含有する抽出剤は活性炭素繊維吸着回収装置により回収する；
(5)バック引張り及び巻き取りにより色がある高強度ポリエチレン繊維を製造する
オーブンから引き出した乾燥状態繊維は１−３回のバック引張りを行って、バック引張りごとの倍数は１−６倍の間であり、それで本発明の色がある高強度ポリエチレン繊維を製造する；
【請求項６】
請求項１−３のいずれかに記載の色彩を有する高強度ポリエチレン繊維の製法であって、
熔融紡糸法を採用し、超高分子量ポリエチレが紡糸原液を熔融し製造する工程を有しており、該工程に最大粒径が１μｍ以下である無機顔料を添加し、その添加量を超高分子量ポリエチレン重量の１．０−３．０％としたことを特徴とする高強度ポリエチレン繊維の製法。
【請求項７】
以下の手順を有することを特徴とする請求項６に記載の高強度ポリエチレン繊維の製法。：
1)原料混合
数平均分子量が１００−３００万の超高分子量ポリエチレンを採用し、１．０−３．０％の無機顔料を入れて、均一に混合し混ぜる；
2)熔融
手順１）混合材料をダブルヘリカルロッド押し出し機に入れて、共同混合熔融をして、熔融温度が１５０−３００℃であり、ポリエチレン熔液を製造し、熔液希釈剤を入れる；
3)発生期繊維を製造して引張りをする
述べたポリエチレン熔液は紡糸箱の紡糸板から噴出して、噴出し速度が３−５ｍ／ｍｉｎであり、空気側フロアー装置を通して噴出した紡糸を冷却して成型になり、冷風温度が２０−３５℃であり、風速が５−８メートル/秒であり、発生期繊維を製造し、さらに紡糸ガイドロールで引張りし、引張り倍数が２−６倍である；
4)二つ油浴槽に入って、引張りをする
引張りした後の発生期繊維は前後して紡糸ガイドロールによりグリセリンがある二つ油浴槽に入って、油浴槽の中で繊維は均一引張りされて、油浴温度が１００−１３０℃であり、油浴中の総引張り倍数が３−１２倍である；
5)水洗い浴槽に入って、繊維表面の油剤を除去する
二つ油浴槽内の紡糸ガイドロールにより引張りした後の繊維は再び水浴槽に入って水洗いをして、水洗い温度が80〜95℃であり、水洗い液の中に異性アルコールエーテル類表面活性剤を入れる；
6)乾燥して高強度ポリエチレン繊維を製造する
水洗った後の繊維はオーブンを通して繊維中の水分を除去し、巻き取って円筒になり、それで引張り強度が１０−５０ｇ／ｄである高強度ポリエチレン繊維を得られる。
【請求項８】
無機顔料は、ウルトラマリン、フタロシアニン藍、酸化クロム緑、鉛クロム緑、酸化鉄、カーボンブラック、バナジン酸ビスマス、モリブデン酸ビスマス、カルシウム交換二酸化ケイ素、クロムコベルト緑、チタン鉄かつ、銅クロム黒、耐アルカリ鉄藍、耐光ミドルイエロー、分散し易い鉄藍、硫化亜鉛黄、硫化亜鉛緑、硫化亜鉛赤、チタンマンガンかつ、マイカチタンパールー顔料中の一種類であることを特徴とする請求項４−７のいずれかに記載の色彩を有する高強度ポリエチレン繊維の製法。
【請求項８】
色彩を有する高強度ポリエチレン繊維が民間技術分野内での応用であって、
海洋工程、体育器材用品、生物材料、医療器械材料、工業用材料、建築用材料中で応用することを特徴とする請求項２に記載の高強度ポリエチレン繊維。
【請求項９】
色彩を有する高強度ポリエチレン繊維が軍事技術分野内での応用であって、
防御装備、航空宇宙飛行材料中で応用することを特徴とする請求項３に記載の高強度ポリエチレン繊維。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は１種の高強度ポリエチレン繊維および製法と応用に関し、特には１種の色彩を有する高強度ポリエチレン繊維および製法と応用に関する。
【背景技術】
【０００２】
高強度ポリエチレン繊維は分子量が１００万以上である超高分子量のポリエチレンを採用し生産される高強度で高モジュラスの合成繊維材料である。国際的には高強度ポリエチレン繊維、アラミド繊維、炭素繊維は三大高性能繊維材料と呼ばれている。その中の超高分子量ポリエチレン繊維は高強度、高モジュラス、低密度の特徴を持っているので、現代化戦争と防御装備、宇宙航行と航空方面に極めて重要な役割を果たした。民間分野においても広範な用途に用いられた。
【０００３】
従来より、高強度ポリエチレン繊維はゲル紡糸−超倍ホット引張りプロセスで生産することが多い。超高分子量ポリエチレンはとても長いポリエチレン高分子柔軟性チエーンを持っているので、チエーンがもつれ易く、それを一定の溶剤中に溶解し、溶剤の希釈作用により高分子の間の距離を引き離し、原液を押し出し繊維になってから、適度な高分子もつれ点を持っているゲル原糸を得られ、超倍ホット引張りと分子配向により引張りチエーン構造が有する高強度ポリエチレン繊維を得られる。その主な工程は下の各項を含める：１、溶剤で超高分子量ポリエチレンを溶解し、紡糸溶液を製造する；２、溶液が紡糸板から噴出してから、空気或いは水により急冷却し硬化し、適度な高分子もつれ点を持っている溶剤を含有する湿潤状態原糸を得られる；３、抽出剤で湿潤状態原糸に含有する溶剤を抽出する；４、抽出した後の糸束にオーブンで乾燥をする；５、超倍ホット引張りをして、引張りチエーン結晶構造が有する高強度ポリエチレン繊維を得られる。
【０００４】
日本特許特開平７−２３８４１６は１種乾式紡糸過程中に積極的に溶剤を発揮し、高性能ポリエチレン繊維を製造する方法を公開した。具体的なプロセスは下の通りで：５−５０％の超高分子量ポリエチレンと９５−５０％の発揮性溶剤とは溶解し、加熱押し出してから、紡糸円筒を通じて、紡糸円筒に熱気流を入れる方法により４０％以上の溶剤を発揮させ、残り溶剤は熱引張りの過程中で除去されて、この日本特許は紡糸過程中に積極的に一部分の溶剤を除去し、半乾燥状態原糸になり、紡糸付着の問題を解決した。しかし、溶剤は紡糸と熱引張りの過程中でみな発揮するので、この特許は紡糸段と引張り設備の上で別々に防火防爆処理と溶剤回収を行う必要がある、こうすれば、設備投資と溶剤回収の難しさを増加した、大規模の工業化生産に不利になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の生産プロセスとも繊維の高強度を追求し、生産された高強度ポリエチレン繊維の引張り強度は３０g/d以上であり、白色を呈する。その生産過程の複雑性によってその価格も割り合い高い。したがって、一般的に軍事分野に用いて、民間の大部分分野に一般的に強度が１５−３０g/dである繊維を使用するのは要求を満足できて、３０g/d以上の高強度ポリエチレン繊維を使用したら、繊維性能の上で無駄になるし、資源の無駄になるし、その使用コストを大いに高めたので、民間分野に受け難いである；同時に、縄網など応用分野では、繊維に対して一定の色要求があるが、超高分子量ポリエチレンの高分子チエーンでは、Ｃ―Ｈ結合のほかに、その他の官能基が存在しないので、一般の染料分子はそれと結合して染色できなく、従って、一般の繊維染色方法はポリエチレン繊維に適用しない。目前、まだ色がある高強度ポリエチレン繊維および製法の報道を見ていない。
【０００６】
本発明の目的は、１種の色彩を有する高強度ポリエチレン繊維の提供であり、民間分野で製品をもっと美しくさせ、そして、区分し便利であり、軍事分野での応用はもっと良く隠蔽できる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１種の色彩を有する高強度ポリエチレン繊維について、その特徴は：
高強度ポリエチレン繊維表面にカラー、灰色或は黒い色があること；
高強度ポリエチレン繊維の強度が１５−５０g/dであり、モジュラスが４００−１０００g/dであり、単糸繊維度が４−５dであり、破裂引張り率が<３．５％であることである。
【０００８】
本発明の色彩を有する高強度ポリエチレン繊維の強度は１５−３０g/dである場合、主に民間分野に用いて、例えば：1)縄、ロープ、帆と漁具など海洋工程；2)体育器材用品：ヘルメット、スキー、帆船ボード、釣竿、ラケット及び自転車、滑翔板、超軽量飛行機部品など；3)生物材料に用いる：この繊維補強複合材料は(Denture) 義歯材料、医療用移植物と整形縫合など方面に用いて、その生物相容性と耐久性ともわりあい良くて、高い安定性を持っているので、アレルギーを起こすことができなくて、もう臨床応用をした。また、医療用手袋とその他の医療施設などの方面に用いる。4)工業の上では、この繊維及び複合材料は耐圧容器、コンベアー、濾過材料、自動車パンパーなどに用いられる；建築方面は壁、仕切り板構造などに用いられて、それを補強セメント複合材料としてセメントの靭性を改善でき、そのアンチショック性能を高められる。しかし、以上に限らない。
【０００９】
本発明の色彩を有する高強度ポリエチレン繊維の強度は３０−５０g/dである場合、主に軍事分野に用いて、例えば：1)国防軍需装備方面：保護衣料、鉄かぶと、防弾材料、ヘリコプター、戦車と軍艦の装甲保護板、レーダーの保護カバー、ミサイルカバー、防弾服、刺し防止服、盾など；2)航空宇宙飛行方面の応用：各種飛行機の翼角構造、飛行船構造とプイ飛行機など。しかし、以上に限らない。
【００１０】
本発明の製品は上記分野で応用する場合、使用法と既有技術の製品は殆ど同じである。
既有技術の高強度ポリエチレン繊維は白色のものであるので、民間分野では、組合せ、区分、美観と販売のようにするためには、多くの場合に異なる色を採用する必要がある。軍事分野では、色により隠蔽などの機能を実現する必要もある。既有技術中の白色高強度ポリエチレン繊維は上記応用の時に非常に制限を受けられて、本発明はこの問題を良く解決した。
【００１１】
色彩を有する高強度ポリエチレン繊維の製法はゲル紡糸法を採用し、超高分子量ポリエチレが溶剤中で膨張し、紡糸原液を溶解し製造する工程を含める。その特徴はこの工程に最大粒径が１μm以下である無機顔料を添加し、添加量が超高分子量ポリエチレン重量の１．０−３．０％である。
【００１２】
色彩を有する高強度ポリエチレン繊維の製法は具体的に下の手順を含める：
(1)紡糸原液の製造
数平均分子量が３００万以上である超高分子量ポリエチレンを選択し、白色鉱物油を溶剤として、超高分子量ポリエチレンと白色鉱物油との重量比が１：７−９であり、無機顔料を入れ、加熱攪拌で原料を均一混合して、それから、ダブルヘリカルロッド押し出し機に入れて加熱し、それを膨張し、溶解させて、温度制御が１００−３００℃であり、それで紡糸原液を製造できる。本発明で述べた白色鉱物油は市場で簡単に入手できる。
(2)ゲル紡糸の製造
紡糸原液を紡糸板から押し出して液状細糸を得られて、紡糸板の穴径が０．５−１．６ｍｍであり、液状細糸は一段エアギャップを通じて水温が１５−２０℃である紡糸水タンクに入って、水で冷却し、ゲル糸を製造し、エアギャップ引張り倍数が４−８倍である。
(3)ゲル糸に抽出を行う
ゲル糸は紡糸ガイドロールを通して抽出槽内に入って、抽出を行って、述べた抽出槽内の抽出剤はジメチルベンゼンであり、ゲル糸内の白色鉱物油は抽出剤に抽出されてから、抽出剤と白色鉱物油は再び分離工程により回収し、それで循環利用をする。
(4)紡糸乾燥
抽出した後の繊維はオーブンに入って、４５−５５℃の熱空気で吹いて乾いて、繊維に含有する抽出剤は活性炭素繊維吸着回収装置により回収する。
(5)バック引張り及び巻き取りにより色がある高強度ポリエチレン繊維を製造する
オーブンから引き出した乾燥状態繊維は１−３回のバック引張りを行って、バック引張りごとの倍数は１−６倍の間であり、それで本発明の色がある高強度ポリエチレン繊維を製造する。
【００１３】
本発明もその他の適当な方法で製造し、例えば：熔融紡糸法を採用し、超高分子量ポリエチレで紡糸原液を熔融し製造する工程を含めて、その特徴はこの工程に最大粒径が１μm以下である無機顔料を添加し、添加量が超高分子量ポリエチレン重量の１．０−３．０％である。
具体的に下の手順を含める：
1)原料混合
数平均分子量が１００−３００万の超高分子量ポリエチレンを採用し、１．０−３．０％の無機顔料を入れて、均一に混合し混ぜる；
2)熔融
手順１）混合材料をダブルヘリカルロッド押し出し機に入れて、共同混合熔融をして、熔融温度が１５０−３００℃であり、ポリエチレン熔液を製造し、熔液希釈剤を入れる；
3)発生期繊維を製造して引張りをする
ポリエチレン熔液は紡糸箱の紡糸板から噴出して、噴出し速度が３−５ｍ／ｍｉｎであり、空気側フロアー装置を通して噴出した紡糸を冷却して成型になり、冷風温度が２０−３５℃であり、風速が5〜8メートル/秒であり、発生期繊維を製造し、さらに紡糸ガイドロールで引張りして、引張り倍数が２−６倍である；
4)二つ油浴槽に入って、引張りをする
引張りした後の発生期繊維は前後して紡糸ガイドロールによりグリセリンがある二つ油浴槽に入って、油浴槽の中で繊維は均一引張りされて、油浴温度が１００−１３０℃であり、油浴中の総引張り倍数が3〜12倍である；
5)水洗い浴槽に入って、繊維表面の油剤を除去する
二つ油浴槽内の紡糸ガイドロールにより引張りした後の繊維は再び水浴槽に入って水洗いをして、水洗い温度が８０−９５℃であり、水洗い液の中に異性アルコールエーテル類表面活性剤を入れる；
6)乾燥して高強度ポリエチレン繊維を製造する
水洗った後の繊維はオーブンを通して繊維中の水分を除去し、巻き取って円筒になり、それで引張り強度が１０−５０g/dである高強度ポリエチレン繊維を得られる。
【００１４】
本発明は既有技術の無機顔料を採用し、要求は最高３００℃の高温を耐えられる。例えば：前記無機顔料はウルトラマリン、フタロシアニン藍、酸化クロム緑、鉛クロム緑、酸化鉄、カーボンブラック、バナジン酸ビスマス、モリブデン酸ビスマス、カルシウム交換二酸化ケイ素、クロムコベルト緑、チタン鉄かつ、銅クロム黒、耐アルカリ鉄藍、耐光ミドルイエロー、分散し易い鉄藍、硫化亜鉛黄、硫化亜鉛緑、硫化亜鉛赤、チタンマンガンかつ、マイカチタンパールー顔料中の一種類である。
【００１５】
本発明の有益効果は下の通りで：1)本発明の製品はカラー、灰色、黒い色など色を持っていて、民間分野で応用する時、色の組み合わせをして、製品をもっと美観させて、ある分野では、異なる色により異なる規格の製品を区分できて、使用に便利である；軍事応用分野では、本発明の製品は地形、気候などにより各種色の製品を応用し、隠蔽に便利である。2)本発明が熔融紡糸法を採用する時、分子量がわりあい低いPEを採用できる；3)本発明の製法は既有技術と比べると、製造プロセスが簡単で、生産能率が高く、コストが低く、生産した繊維性能が良くて、使用コストを下げたなど長所を持っている。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
実施例１：青い高強度ポリエチレン繊維を製造し、その生産手順は下の通りで：
1)原料の膨張、溶解で、紡糸原液を製造する：数平均分子量が300万以上である超高分子量ポリエチレンを採用し、白色鉱物油を溶剤として、超高分子量ポリエチレンと白色鉱物油との重量比が1：9であり、フタロシアニン藍を無機顔料添加剤として、その添加量が超高分子量ポリエチレン重量の1.0％であり、加熱攪拌で超高分子量ポリエチレンとフタロシアニン藍は白色鉱物油溶剤の中で十分に均一混合させて、それから、ダブルヘリカルロッド押し出し機内に入れて加熱し、それを膨張し、溶解させて、温度制御が100〜300℃であり、それで紡糸原液を製造する；
2)ゲル紡糸の製造：紡糸原液を紡糸板から押し出して液状細糸を得られて、紡糸板の穴径が1.0mmであり、液状細糸は水温が20℃である紡糸水タンクに入って、水で冷却し、ゲル糸を製造し、エアギャップ引張り倍数が8である；
3)ゲル糸に抽出を行う：ゲル糸は紡糸ガイドロールを通して抽出槽内に入って抽出を行って、述べた抽出槽内の抽出剤はジメチルベンゼンであり、ゲル糸内の白色鉱物油は抽出剤に抽出されてから、抽出剤と白色鉱物油は再び分離工程により回収し、それで循環利用をする；
4)紡糸乾燥：抽出した後の繊維はオーブンに入って、乾燥温度が50℃である熱空気で吹いて乾いて、繊維に含有する抽出剤は活性炭素繊維吸着回収装置により回収する；
5)バック引張り及び巻き取りにより青い高強度ポリエチレン繊維を製造する：オーブンから引き出した乾燥状態繊維は3回のバック引張りを行って、3回引張りの倍数は別々に2倍、2倍と1.5倍であり、バック引張りに必要な設備は七ロール引張り機とホットオーブンを含めて、引張りした後の繊維は巻き取りによって青い高強度ポリエチレン繊維を製造する。
【００１７】
検査を通して、この青い高強度ポリエチレン繊維の強度が50g/dであり、モジュラスが2000g/dであり、合格率が98%である。
【００１８】
実施例２：緑の高強度ポリエチレン繊維を製造し、その生産手順は下の通りで：
1)原料の膨張、溶解で、紡糸原液を製造する：数平均分子量が300万以上である超高分子量ポリエチレンを採用し、白色鉱物油を溶剤として、超高分子量ポリエチレンと白色鉱物油との重量比が1：7であり、酸化クロム緑を無機顔料添加剤として、その添加量が超高分子量ポリエチレン重量の3.0％であり、加熱攪拌で超高分子量ポリエチレンと酸化クロム緑は白色鉱物油溶剤の中で十分に均一混合させて、それから、ダブルヘリカルロッド押し出し機内に入れて加熱し、それを膨張し、溶解させて、温度制御が100〜300℃であり、それで紡糸原液を製造する；
2)ゲル紡糸の製造：紡糸原液を紡糸板から押し出して液状細糸を得られて、紡糸板の穴径が1.6mmであり、液状細糸は水温が24℃である紡糸水タンクに入って、水で冷却し、ゲル糸を製造し、エアギャップ引張り倍数が7である；
3)ゲル糸に抽出を行う：ゲル糸は紡糸ガイドロールを通して抽出槽内に入って抽出を行って、述べた抽出槽内の抽出剤はジメチルベンゼンであり、ゲル糸内の白色鉱物油は抽出剤に抽出されてから、抽出剤と白色鉱物油は再び分離工程により回収し、それで循環利用をする；
4)紡糸乾燥：抽出した後の繊維はオーブンに入って、乾燥温度が54℃である熱空気で吹いて乾いて、繊維に含有する抽出剤は活性炭素繊維吸着回収装置により回収する；
5)バック引張り及び巻き取りにより緑の高強度ポリエチレン繊維を製造する：オーブンから引き出した乾燥状態繊維は2回のバック引張りを行って、2回バック引張りの倍数は別々に3倍と1.5倍であり、バック引張りに必要な設備は七ロール引張り機とホットオーブンを含めて、引張りした後の繊維は巻き取りにより緑の高強度ポリエチレン繊維を製造する。
【００１９】
検査を通して、この緑の高強度ポリエチレン繊維の強度が15g/dであり、モジュラスが410g/dであり、合格率が99%である。
【００２０】
実施例３：赤い高強度ポリエチレン繊維を製造し、その生産手順は下の通りで：
1)原料の膨張、溶解で、紡糸原液を製造する：数平均分子量が300万以上である超高分子量ポリエチレンを採用し、白色鉱物油を溶剤として、超高分子量ポリエチレンと白色鉱物油との重量比が1：8であり、酸化鉄を無機顔料添加剤として、その添加量が超高分子量ポリエチレン重量の2.0％であり、加熱攪拌で超高分子量ポリエチレンと酸化鉄は白色鉱物油溶剤の中で十分に均一混合させて、それから、ダブルヘリカルロッド押し出し機内に入れて加熱し、それを膨張し、溶解させて、温度制御が100〜300℃であり、それで紡糸原液を製造する；
2)ゲル紡糸の製造：紡糸原液を紡糸板から押し出して液状細糸を得られて、紡糸板の穴径が0.5mmであり、液状細糸は水温が18〜20℃である紡糸水タンクに入って、水で冷却し、ゲル糸を製造し、エアギャップ引張り倍数が5である；
3)ゲル糸に抽出を行う：ゲル糸は紡糸ガイドロールを通して抽出槽内に入って抽出を行って、述べた抽出槽内の抽出剤はジメチルベンゼンであり、ゲル糸内の白色鉱物油は抽出剤に抽出されてから、抽出剤と白色鉱物油は再び分離工程により回収し、それで循環利用をする；
4)紡糸乾燥：抽出した後の繊維はオーブンに入って、乾燥温度が50〜52℃である熱空気で吹いて乾いて、繊維に含有する抽出剤は活性炭素繊維吸着回収装置により回収する；
5)バック引張り及び巻き取りにより赤い高強度ポリエチレン繊維を製造する：オーブンから引き出した乾燥状態繊維は3回のバック引張りを行って、3回引張りの倍数は別々に2倍、2倍と1.5倍であり、バック引張りに必要な設備は七ロール引張り機とホットオーブンを含めて、引張りした後の繊維は巻き取りにより赤い高強度ポリエチレン繊維を製造する。
【００２１】
検査を通して、この赤い高強度ポリエチレン繊維の強度が40g/dであり、モジュラスが1350g/dであり、合格率が99%である。
【００２２】
実施例４：黒い高強度ポリエチレン繊維を製造し、その生産手順は下の通りで：
1)原料の膨張、溶解で、紡糸原液を製造する：数平均分子量が300万以上である超高分子量ポリエチレンを採用し、白色鉱物油を溶剤として、超高分子量ポリエチレンと白色鉱物油との重量比が1：9であり、カーボンブラックを無機顔料添加剤として、その添加量が超高分子量ポリエチレン重量の2.0％であり、加熱攪拌で超高分子量ポリエチレンとカーボンブラックは白色鉱物油溶剤の中で十分に均一混合させて、それから、ダブルヘリカルロッド押し出し機内に入れて加熱し、それを膨張し、溶解させて、温度制御が100〜300℃であり、それで紡糸原液を製造する；
2)ゲル紡糸の製造：紡糸原液を紡糸板から押し出して液状細糸を得られて、紡糸板の穴径が1.0mmであり、液状細糸は水温が20℃である紡糸水タンクに入って、水で冷却し、ゲル糸を製造し、エアギャップ引張り倍数が8である；
3)ゲル糸に抽出を行う：ゲル糸は紡糸ガイドロールを通して抽出槽内に入って抽出を行って、述べた抽出槽内の抽出剤はジメチルベンゼンであり、ゲル糸内の白色鉱物油は抽出剤に抽出されてから、抽出剤と白色鉱物油は再び分離工程により回収し、それで循環利用をする；
4)紡糸乾燥：抽出した後の繊維はオーブンに入って、乾燥温度が50℃である熱空気で吹いて乾いて、繊維に含有する抽出剤は活性炭素繊維吸着回収装置により回収する；
5)バック引張り及び巻き取りにより黒い高強度ポリエチレン繊維を製造する：オーブンから引き出した乾燥状態繊維は3回のバック引張りを行って、3回引張りの倍数は別々に3倍、3倍と1.5倍であり、バック引張りに必要な設備は七ロール引張り機とホットオーブンを含めて、引張りした後の繊維は巻き取りにより黒い高強度ポリエチレン繊維を製造する。
【００２３】
検査を通して、この黒い高強度ポリエチレン繊維の強度が30g/dであり、モジュラスが970g/dであり、合格率が98%である。
【００２４】
実施例５：青い高強度ポリエチレン繊維を製造し、その生産手順は下の通りで：
1)原料の膨張、溶解で、紡糸原液を製造する：数平均分子量が300万以上である超高分子量ポリエチレンを採用し、白色鉱物油を溶剤として、超高分子量ポリエチレンと白色鉱物油との重量比が1：8であり、ウルトラマリンとフタロシアニン藍を無機顔料添加剤として、その添加量が超高分子量ポリエチレン重量の2.0％であり、加熱攪拌で超高分子量ポリエチレンとウルトラマリンとフタロシアニン藍は白色鉱物油溶剤の中で十分に均一混合させて、それから、ダブルヘリカルロッド押し出し機内に入れて加熱し、それを膨張し、溶解させて、温度制御が100〜300℃であり、それで紡糸原液を製造する；
2)ゲル紡糸の製造：紡糸原液を紡糸板から押し出して液状細糸を得られて、紡糸板の穴径が0.5mmであり、液状細糸は水温が20〜24℃である紡糸水タンクに入って、水で冷却し、ゲル糸を製造し、エアギャップ引張り倍数が6である；
3)ゲル糸に抽出を行う：ゲル糸は紡糸ガイドロールを通して抽出槽内に入って抽出を行って、述べた抽出槽内の抽出剤はジメチルベンゼンであり、ゲル糸内の白色鉱物油は抽出剤に抽出されてから、抽出剤と白色鉱物油は再び分離工程により回収し、それで循環利用をする；
4)紡糸乾燥：抽出した後の繊維はオーブンに入って、乾燥温度が46―50℃である熱空気で吹いて乾いて、繊維に含有する抽出剤は活性炭素繊維吸着回収装置により回収する；
5)バック引張り及び巻き取りにより青い高強度ポリエチレン繊維を製造する：オーブンから引き出した乾燥状態繊維は3回のバック引張りを行って、3回引張りの倍数は別々に2.5倍、2.5倍と1.5倍であり、バック引張りに必要な設備は七ロール引張り機とホットオーブンを含めて、引張りした後の繊維は巻き取りにより青い高強度ポリエチレン繊維を製造する。
【００２５】
検査を通して、この青い高強度ポリエチレン繊維の強度が38g/dであり、モジュラスが1250g/dであり、合格率が99%である。
【００２６】
実施例６：緑の高強度ポリエチレン繊維を製造し、その生産手順は下の通りで：
1)原料の膨張、溶解で、紡糸原液を製造する：数平均分子量が300万以上である超高分子量ポリエチレンを採用し、白色鉱物油を溶剤として、超高分子量ポリエチレンと白色鉱物油との重量比が1：9であり、酸化クロム緑、鉛クロム緑を無機顔料添加剤として、その添加量が超高分子量ポリエチレン重量の2％であり、加熱攪拌で超高分子量ポリエチレンと酸化クロム緑、鉛クロム緑は白色鉱物油溶剤の中で十分に均一混合させて、それから、ダブルヘリカルロッド押し出し機内に入れて加熱し、それを膨張し、溶解させて、温度制御が100〜300℃であり、それで紡糸原液を製造する；
2)ゲル紡糸の製造：紡糸原液を紡糸板から押し出して液状細糸を得られて、紡糸板の穴径が1.0mmであり、液状細糸は水温が20〜22℃である紡糸水タンクに入って、水で冷却し、ゲル糸を製造し、エアギャップ引張り倍数が6である；
3)ゲル糸に抽出を行う：ゲル糸は紡糸ガイドロールを通して抽出槽内に入って抽出を行って、述べた抽出槽内の抽出剤はジメチルベンゼンであり、ゲル糸内の白色鉱物油は抽出剤に抽出されてから、抽出剤と白色鉱物油は再び分離工程により回収し、それで循環利用をする；
4)紡糸乾燥：抽出した後の繊維はオーブンに入って、乾燥温度が48―50℃である熱空気で吹いて乾いて、繊維に含有する抽出剤は活性炭素繊維吸着回収装置により回収する；
5)バック引張り及び巻き取りにより緑の高強度ポリエチレン繊維を製造する：オーブンから引き出した乾燥状態繊維は2回のバック引張りを行って、2回引張りの倍数は別々に3倍と1.5倍であり、バック引張りに必要な設備は七ロール引張り機とホットオーブンを含めて、引張りした後の繊維は巻き取りにより緑の高強度ポリエチレン繊維を製造する。
【００２７】
検査を通して、この緑の高強度ポリエチレン繊維の強度が35g/dであり、モジュラスが1200g/dであり、合格率が97%である。
【００２８】
実施例７：熔融紡糸法で製造する具体的に下の手順を含める：
1)原料混合：超高分子量ポリエチレンの数平均相対分子量が100〜300万であり、その重量が1.0〜3.0％である無機顔料を入れて、顔料の選択と組合せはお客様の要求によってもいいであり、無機顔料の最大粒径が1μm以下であり、それを均一に混合し混ぜる；
2)熔融：上記混合材料をダブルヘリカルロッド押し出し機に入れて、共同混合熔融をして、熔融温度が150〜300℃であり、1種の粘度が引張りに適するポリエチレン熔液を得られ、希釈剤は既有技術の中で易く得られる；
3)発生期繊維を製造して引張りをする
述べたポリエチレン熔液は紡糸箱の紡糸板から噴出して、噴出し速度が3〜5m/minであり、空気側フロアー装置を通して噴出した紡糸を冷却して成型になり、冷風温度が20〜35℃であり、風速が5〜8メートル/秒であり、発生期繊維を製造し、さらに紡糸ガイドロールで引張りし、引張り倍数が2〜6倍である；
4)二つ油浴槽に入って、引張りをする
引張りした後の発生期繊維は前後して紡糸ガイドロールによりグリセリンがある二つ油浴槽に入って、油浴槽の中で繊維は均一引張りされて、油浴温度が100〜130℃であり、油浴中の総引張り倍数が3〜12倍である；
5)水洗い浴槽に入って、繊維表面の油剤を除去する
二つ油浴槽内の紡糸ガイドロールにより引張りした後の繊維は再び水浴槽に入って水洗いをして、水洗い温度が80〜95℃であり、水洗い液の中に異性アルコールエーテル類表面活性剤を入れる；
6)乾燥して高強度ポリエチレン繊維を製造する
水洗った後の繊維はオーブンを通して繊維中の水分を除去し、巻き取って円筒になり、それで引張り強度が15〜50g/dである色がある高強度ポリエチレン繊維を得られる。
既有技術のヒントによって、本発明の色彩を多様化にするために、本発明も複合の無機顔料を採用できる。
【００２９】
本発明の上記実施例は本発明に対しての説明であるが、本発明を制限できない。本発明権利要求書と相当的な含意と範囲内のいかなる変更と組み合いは全部で権利要求書の範囲内にあることを認められるべきである。
【手続補正書】
【提出日】平成22年8月27日(2010.8.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１種の色彩を有する高強度ポリエチレン繊維であって、
前記高強度ポリエチレン繊維表面にカラー、灰色或は黒い色があり；
前記高強度ポリエチレン繊維の強度が１０−５０ｇ／ｄであり、モジュラスが４００−２０００ｇ／ｄであることを特徴とする高強度ポリエチレン繊維。
【請求項２】
繊維強度が１５−３０ｇ／ｄであり、モジュラスが４００−１０００ｇ／ｄであることを特徴とする請求項１に記載の高強度ポリエチレン繊維。
【請求項３】
繊維強度が３０−５０ｇ／ｄであることを特徴とする請求項１に記載の高強度ポリエチレン繊維。
【請求項４】
請求項１−３のいずれかに記載の１種の色彩を有する高強度ポリエチレン繊維の製法であって、
ゲル紡糸法を採用し、超高分子量ポリエチレンが溶剤中で膨張し、紡糸原液を溶解し製造するステップを有し、該工程に最大粒径が１μｍ以下である無機顔料を添加し、その添加量が超高分子量ポリエチレン重量の１．０−３．０％としたことを特徴とする高強度ポリエチレン繊維の製法。
【請求項５】
以下の手順を有することを特徴とする請求項４に記載の高強度ポリエチレン繊維の製法。：
(1)紡糸原液の製造
数平均分子量が３００万以上の超高分子量ポリエチレンを選択し、白色鉱物油を溶剤として、超高分子量ポリエチレンと白色鉱物油との重量比が１：７−９であり、無機顔料を入れ、加熱攪拌で原料を均一混合して、それから、ダブルヘリカルロッド押し出し機に入れて加熱し、それを膨張し、溶解させて、温度制御が１００−３００℃であり、それで紡糸原液を製造できる；
(2)ゲル紡糸の製造
紡糸原液を紡糸板から押し出して液状細糸を得られて、紡糸板の穴径が０．５−１．６ｍｍであり、液状細糸は一段エアギャップを通じて水温が１５−２５℃である紡糸水タンクに入って、水で冷却し、ゲル糸を製造し、エアギャップ引張り倍数が４−８倍である；
(3)ゲル糸に抽出を行う
ゲル糸は紡糸ガイドロールを通して抽出槽内に入って、抽出を行って、述べた抽出槽内の抽出剤はジメチルベンゼンであり、ゲル糸内の白色鉱物油は抽出剤に抽出されてから、抽出剤と白色鉱物油は再び分離工程により回収し、それで循環利用をする；
(4)紡糸乾燥
抽出した後の繊維はオーブンに入って、４５−５５℃の熱空気で吹いて乾いて、繊維に含有する抽出剤は活性炭素繊維吸着回収装置により回収する；
(5)バック引張り及び巻き取りにより色がある高強度ポリエチレン繊維を製造する
オーブンから引き出した乾燥状態繊維は１−３回のバック引張りを行って、バック引張りごとの倍数は１−６倍の間であり、それで本発明の色がある高強度ポリエチレン繊維を製造する；
【請求項６】
請求項１−３のいずれかに記載の色彩を有する高強度ポリエチレン繊維の製法であって、
熔融紡糸法を採用し、超高分子量ポリエチレが紡糸原液を熔融し製造する工程を有しており、該工程に最大粒径が１μｍ以下である無機顔料を添加し、その添加量を超高分子量ポリエチレン重量の１．０−３．０％としたことを特徴とする高強度ポリエチレン繊維の製法。
【請求項７】
以下の手順を有することを特徴とする請求項６に記載の高強度ポリエチレン繊維の製法。：
1)原料混合
数平均分子量が１００−３００万の超高分子量ポリエチレンを採用し、１．０−３．０％の無機顔料を入れて、均一に混合し混ぜる；
2)熔融
手順１）混合材料をダブルヘリカルロッド押し出し機に入れて、共同混合熔融をして、熔融温度が１５０−３００℃であり、ポリエチレン熔液を製造し、熔液希釈剤を入れる；
3)発生期繊維を製造して引張りをする
述べたポリエチレン熔液は紡糸箱の紡糸板から噴出して、噴出し速度が３−５ｍ／ｍｉｎであり、空気側フロアー装置を通して噴出した紡糸を冷却して成型になり、冷風温度が２０−３５℃であり、風速が５−８メートル/秒であり、発生期繊維を製造し、さらに紡糸ガイドロールで引張りし、引張り倍数が２−６倍である；
4)二つ油浴槽に入って、引張りをする
引張りした後の発生期繊維は前後して紡糸ガイドロールによりグリセリンがある二つ油浴槽に入って、油浴槽の中で繊維は均一引張りされて、油浴温度が１００−１３０℃であり、油浴中の総引張り倍数が３−１２倍である；
5)水洗い浴槽に入って、繊維表面の油剤を除去する
二つ油浴槽内の紡糸ガイドロールにより引張りした後の繊維は再び水浴槽に入って水洗いをして、水洗い温度が80〜95℃であり、水洗い液の中に異性アルコールエーテル類表面活性剤を入れる；
6)乾燥して高強度ポリエチレン繊維を製造する
水洗った後の繊維はオーブンを通して繊維中の水分を除去し、巻き取って円筒になり、それで引張り強度が１０−５０ｇ／ｄである高強度ポリエチレン繊維を得られる。
【請求項８】
無機顔料は、ウルトラマリン、フタロシアニン藍、酸化クロム緑、鉛クロム緑、酸化鉄、カーボンブラック、バナジン酸ビスマス、モリブデン酸ビスマス、カルシウム交換二酸化ケイ素、クロムコベルト緑、チタン鉄かつ、銅クロム黒、耐アルカリ鉄藍、耐光ミドルイエロー、分散し易い鉄藍、硫化亜鉛黄、硫化亜鉛緑、硫化亜鉛赤、チタンマンガンかつ、マイカチタンパールー顔料中の一種類であることを特徴とする請求項４−７のいずれかに記載の色彩を有する高強度ポリエチレン繊維の製法。
【請求項９】
色彩を有する高強度ポリエチレン繊維が民間技術分野内での応用であって、
海洋工程、体育器材用品、生物材料、医療器械材料、工業用材料、建築用材料中で応用することを特徴とする請求項２に記載の高強度ポリエチレン繊維。
【請求項１０】
色彩を有する高強度ポリエチレン繊維が軍事技術分野内での応用であって、
防御装備、航空宇宙飛行材料中で応用することを特徴とする請求項３に記載の高強度ポリエチレン繊維。
【国際調査報告】
2011513597.tif 000002
2011513597.tif 000003
2011513597.tif 000004
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