(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超高分子量ポリエチレンと顔料を混合した後に製造された繊維であり、平均粒子径が１０〜１００ｎｍの粒子集合体からなる顔料を０．０１〜２．５０ｗｔ％含有する、強度が２．０ＧＰａ以上、初期弾性率が７０ＧＰａ以上であることを特徴とする高強力ポリエチレン繊維。
【請求項２】
粒子集合体が１０ケ以下の粒子から構成されてなることを特徴とする請求項１記載の高強力ポリエチレン繊維。
【請求項３】
顔料がカーボンブラックであることを特徴とする請求項１又は２に記載の高強力ポリエチレン繊維。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は着色された高強力ポリエチレン繊維に関する。さらに詳しくは本発明は高強力で且つ審美性が要求されるロープ、ネット、釣り糸、防護用品及び衣料近似品の素材として好適な高強力ポリエチレン繊維に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高強力ポリエチレン繊維は、その優れた強度、弾性率及び耐薬品性等の性質を生かしてロープ、釣り糸、コード、高機能衣料、例えばユニフォーム、シートベルト、安全ベルト等の分野で広く用いられてきた。しかし耐光性に優れ十分な堅牢度を持った着色された高強力ポリエチレン繊維は、現在得られておらず、従って高強力ポリエチレン繊維の用途が制限される傾向にある。
高強力ポリエチレン繊維を着色するには原料ポリマーに、各種染料、顔料、あるいはカーボンブラック、酸化チタンなどの無機化合物を混合して製造されるいわゆる“原着法”や繊維を形成した後に一般に行われている各種染色の手法によって着色繊維を得る方法がある。原着法ではその製造工程で無機化合物等を添加するためにその添加物が高強力を発現するための結晶形成過程などに於いて欠陥として作用し、強度低下の要因となり、またそのため高濃度での添加が困難となる。一方、繊維を形成した後に染色する手法を高強力ポリエチレン繊維に適用しようとした場合、結晶化度が非常に高く、単純な構造をもつポリエチレンは、十分な堅牢度を持った染色物や着色物を得ることが困難であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は高強力を発現するための結晶形成過程などに於いて欠陥として作用しない顔料の粒径、凝集状態や含有量について、また着色された高強力ポリエチレン繊維が耐光性に優れ、十分な堅牢度をもつ高強力ポリエチレン繊維を得る方法について鋭意検討した結果なされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、平均粒子径が１０〜１００ｎｍの粒子集合体からなる顔料を含有する、強度が２．０ＧＰａ以上、初期弾性率が７０ＧＰａ以上であることを特徴とする高強力ポリエチレン繊維である。
その具体的態様として粒子集合体が１０ケ以下の粒子から構成されてなることを特徴とする上記記載の強力ポリエチレン繊維、及び顔料の含有量が０．０１〜２．５０ｗｔ％であることを特徴とする上記記載の強力ポリエチレン繊維である。
【０００５】
十分に高い強度を維持したまま着色された高強力ポリエチレン繊維について、該繊維中に含有された着色剤が有機、無機及びカーボンブラック等の顔料で構成されることが必須である。これは繊維中の顔料粒子がポリエチレンの結晶に取り込まれているため繊維外へのマイグレイションが押えられるため安定して保持されると考えられるからである。
【０００６】
着色された高強力ポリエチレン繊維において、該繊維の横断面に分散する粒子集合体である顔料の平均粒子径は１０ｎｍから１００ｎｍの範囲であることが望ましい。これはポリエチレンの繊維形成過程で生じる配向結晶化の際に顔料の粒子が欠陥として作用せず結晶に取り込まれる程度の粒径であるからである。即ち、平均粒径が１００ｎｍを越えると結晶化時に欠陥として作用し、その結果得られた着色高強力ポリエチレン繊維は強度の低いものとなる。一方、平均粒径が１０ｎｍ未満であるとマイグレイションが生じ好ましくない。
【０００７】
また、該粒子集合体は１０ケ以下の粒子から構成されていることが好ましい。１０ケを越えると着色された高強力ポリエチレン繊維の強伸度発現の妨げとなり、その結果、着色された高強力ポリエチレン繊維は強伸度の低いものとなる。好ましくは１〜８ケである。
【０００８】
十分に高い強度を維持したまま着色された高強力ポリエチレン繊維において、該繊維中に含有される着色剤である顔料の含有率が０．０１重量％から２．５０重量％、好ましくは顔料の含有量が０．１０重量％から２．００重量％である０．０１重量％未満では着色の効果が発揮できず、２．５０重量％を越えると高強力ポリエチレン繊維の耐候性は良好であるが、強度や初期弾性率が低下する。
【０００９】
ここで着色された高強力ポリエチレン繊維は少なくとも強度は２．０ＧＰａ以上、好ましくは３．５ＧＰａ以上、初期弾性率は７０ＧＰａ以上、好ましくは８０ＧＰａ以上であることが望ましい。
【００１０】
強伸度測定はＪＩＳＬ−１０１３（１９８１）に準じた。すなわち、オリエンテック社製テンシロンを用い試長２００ｍｍ、引っ張り速度１００ｍｍ／分の条件でＳ−Ｓ曲線を測定し、引張破断強度と用い試長２００ｍｍ、引っ張り速度１００ｍｍ／分の条件でＳ−Ｓ曲線を測定し、引張破断強度と引張初期弾性率を算出した。引張初期弾性率は曲線の原点付近の最大勾配より算出した。
【００１１】
耐候性の評価は、機台サンシャインスーパ、ロングライフ、ウェザーライフ、ウェザーメータ（WEL-SUN-HCH-B BR) にて照射温度６３±３℃、照射時間１５０Ｈｒ、降雨条件は６０分周期１２分降雨で評価した。
【００１２】
繊維断面の顔料の分布と粒子径の評価は以下の条件で測定した。
試料をエポキシ樹脂に包埋し、６０℃で一晩放置して硬化させてた。硬化後の包埋試料からダイヤモンドを装着したＬＫＢ社製ウルトラミクロトームを用いて厚さ約７０ｍｍの超薄切片を作製した。切片切削性改善のための処理を施して、超薄切片はカーボン蒸着したフォルムバール支持膜上に載せてＴＥＭ観察用サンプルとした。ＴＥＭ観察は日本電子製ＪＥＭ−２０１０型ＴＥＭを用いた。倍率は５万倍である。
【００１３】
高強力ポリエチレン繊維を製造する手法としては、特開昭５５−１０７５０６号公報や、特開昭５６−１５４５０８号公報に記載されているような超高分子量ポリエチレンの溶液を溶液紡糸して得られるゲルフィラメントを延伸する方法が用いられている。本発明においても、上記の公報に記載されている手法に準じて行われる。
【００１４】
以下本発明を実施例及び比較例を挙げて具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、各実施例に制約されるものではない。
【００１５】
【実施例】
（実施例１）
粘度平均分子量３２０万の超高分子量ポリエチレン１０重量％と９０重量％のデカヒドロナフタレンの混合物を、１８０℃〜２２０℃に温度設定したスクリュー押出機により混練り溶解して直径０．５ｍｍのオリフィスから押し出し７５ｍ／ｍｉｎの引取り速度で引取りその後加熱空気下（１００℃）のオーブンで４倍の延伸を行った。なおその際、ポリエチレンとデカヒドロナフタレンの混合物に、着色剤としてキヤボット社のカーボンブラックREGAL 330R（凝集体の平均径が１．４１ｍｍ、Ｍａｘ９．２９ｍｍ、Ｍｉｎ０．２２ｍｍ）を微粉末化処理を施したカーボンブラックをデカヒドロナフタレンに対し０．０５重量％を添加した。
得られた中間延伸物をさらに４．３倍に延伸することによって、強度３．６２ＧＰａ、初期弾性率１２９ＧＰａの着色された高強力ポリエチレン繊維を得た。またこの繊維横断面に分散するカーボンブラックの粒子径は１０ｎｍから５０ｎｍの範囲にあり粒子の凝集個数は１ケから６ケであった。またこの繊維の耐候性の評価結果は４−５級と優れ、強度保持率は９０％あった。
【００１６】
（実施例２）
微粉末処理を施こしたカーボンブラックをデカヒドロナフタレンに対し０．２０重量％を添加した以外は実施例１と同法にて高強力ポリエチレン繊維を製造した。
得られた着色された高強力ポリエチレン繊維の強度は２．５ＧＰａ、初期弾性率は９０ＧＰａであり、繊維の耐候性の評価結果は４−５級であった。
【００１７】
（実施例３）
微粉末処理を施こしたカーボンブラックをデカヒドロナフタレンに対し０．２５重量％を添加した以外は実施例１と同法にて高強力ポリエチレン繊維を製造した。
得られた着色された高強力ポリエチレン繊維の強度は１．９ＧＰａで初期弾性率は６７ＧＰａであった。また耐候性の評価結果は４−５級であった。
【００１８】
（比較例１）
着色剤の微粉末処理が施されていないカーボンブラックを０．０５重量％添加した以外は実施例１と同法にて高強力ポリエチレン繊維を製造した。
得られた繊維は強度１．８ＧＰａで、初期弾性率６０ＧＰａの着色された高強力ポリエチレン繊維であった。またこの繊維横断面に分散するカーボンブラックの粒子径５０ｎｍから１００ｎｍの範囲にあり粒子の凝集個数は約１５〜３０ケほどであった。またこの繊維の耐候性評価結果は３級と良くなかった。紡糸性に難が有り、上記繊維の評価は評価可能な部分を使用した。
【００１９】
（比較例２）
また、上記の微粉末処理を施さないカーボンブラックを０．１０重量％添加して紡糸を試みたが紡糸不可であった。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によると高強力、高弾性率を維持した耐候性に優れ十分な堅牢度を持った着色された高強力ポリエチレン繊維を提供することを可能とした。