JP2000501796A - 被覆された高弾性率材料の糸とそれから形成される布 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は被覆された高弾性率繊維材料の糸とそれから形成される布に関する。本発明は分子鎖配向に垂直な方向に斯かる布によって示された低下した性質を補償する手段を提供すると同時に高弾性率材料の利点を表わす複合繊維状材料を提供する意向である。本発明の複合繊維構造は二成分繊維で被覆された高弾性率繊維材料である。複合繊維構造は高弾性率の第１の内部層及び二成分繊維の第２の外部層を有する、二成分繊維の第２の外部層はその全長に沿って高弾性率材料の第１の内部層の周りを被覆している。高弾性率材料の全表面積が被覆されねばならない。

Description

【発明の詳細な説明】 被覆された高弾性率材料の糸とそれから形成される布 発明の分野 本発明は第二の材料の中に被覆されたポリマー材料のような高弾性率材料の糸 に関する。糸は抄紙機用の織物に使用される布及びその他の工業用布を構成する のに使用できる。従来の技術 抄紙機織物は抄紙機の形成部、プレス部及び乾燥部に使用される工業用布に対 する用語である。それらは一般に通常の大きな織機で織られたポリエステルか又 はポリアミドの多繊維及び／又は単繊維で作られる。これらの布は一般に通常の 織物技術で作られていた。 すべての抄紙機織物(PMC)の本来の機能は紙シートからの水の除去である。抄 紙機のメーカー及び製紙業者共に製紙工程のスピードアップと紙の品質の向上に 努める時、新しい障壁が PMC 布に関して材質と布地のデザインに革新を要求す ることで一致した。更に、PMC メーカーは PMC 布地のより効率的な生産も探し 又それのキー品質特性を高めている。 今日、抄紙機は布構造の厚みが、特に形成部において水分除去の比率を制限し 始めている程急速に発達している。不充分な脱水は低いシート強度を結果する。 シート強度は次のより激しいシート脱水段階を通してシートの性質の転換と維持 に決定的に重要である。一つの可能な解決法は機械の形成部を長くすることであ るが、これには寧ろ費用がかかるので実現性は制限される。PMCメーカーにとっ てもう一つの手法はより薄い布を製造することであるが、織布工程において最小 の可能な寸法は縦糸と横糸の方向に使われる繊維の結合した直径である。寸法の 安定性、布の強度及び布の寿命のような基準は繊維の直径の細さ従って布の全体 の厚みに実用的限界を与える。多くの PMC の立場では、これらの性質の変更は 実行 不可能であり、事実より高い機械の速度は更にこれらの性質の向上を要求する。 高い強度、低い重量、現在実用されているものよりも比較的薄い織物に対する 明確な要求がある。 PMC 布の表面の地形は紙製品の品質を左右する。紙シートにより滑らかな接触 表面を創り出せるよう努力が払われた。然し、PMC 織布の表面の滑らかさは織パ ターンと繊維の物理的性質から結果する地形によって制限される。織布（又は編 み布）では、滑らかさは交叉する糸の交差点に形成される節によって内在的に制 限される。 高弾性率材料は高い機械的性能と軽量を要求する用途に対して可能性のある材 料である。性能-重量に基づくと、高弾性率ポリマーは金属やセラミックを越え た明白な利点を有する。 高弾性率ポリマーは高い異方性があり、分子鎖の配向方向にだけ高弾性率を達 成する。事実、分子軸に垂直な性質は長さ方向に示される性質よりもかなり低い 値を示す。結果として、低い剪断と圧縮性が分子軸に垂直な方向に示される。諸 性質の相違を補償するために複合設計の概念が当業者には知られている。代表は 、 ープルファイバー成分間の反応を通して耐火芯に化学的に結合しているように見 のような耐火繊維の芯の糸を公開した米国特許 No．4,927,698 である。発明の要約 本発明は被覆された高弾性率繊維材料の糸及びそれから作られた布に関する。 本発明は高弾性率材料の利点を示すと同時に分子鎖配向に垂直な方向にこの繊維 が示す低下した性質を補償する手段を与える複合繊維状材料を提供する意向であ る。 本発明は高弾性率繊維材料が二成分繊維で被覆されているような複合繊維構造 である。複合繊維構造は高弾性率繊維材料の第１内層と二成分繊維の第２外層を 有し、二成分繊維の第２外層がその全長に沿って高弾性率繊維材料の第１内層の 周りを被覆している。高弾性率繊維材料の全表面積が被覆されねばならない。 本発明の二成分繊維は鞘-芯配列か又は交互並列かどちらでも良いが、鞘-芯の 方が望ましい。更に鞘成分の方が芯成分よりも低い融点を持つ方が望ましい。 適当した二成分繊維はコポリエステル／ポリ（エチレンテレフタレート）、ポ リアミド／ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリアミド／ポリアミド、ポリエ チレン／ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリプロピレン／ポリ（エチレンテ レフタレート）、ポリエチレン／ポリアミド、ポリプロピレン／ポリアミド、熱 可塑性ポリウレタン／ポリアミド及び熱可塑性ポリウレタン／ポリ（エチレンテ レフタレート）の鞘-芯組合せを含む。 ここで使用した“弾性率”は室温で変形させた試料の負荷−伸び応答（応力- 歪み曲線）の初期直線部分の傾きで定義される引張り率に関する。 ここで使用したような高弾性率材料は理論の約 25％ 以上の引張り率を示す高 弾性率ポリマーを含む。選択した高弾性率ポリマーは約 25 GPA 以上の引張り率 を有するものである。Encyclopedia of Po1ymer Science 2d ed ．vol．7，pp.69 9−722． 高度に配向したポリマー構造は異方性であり、又弾性率が分子鎖の配向 度が上がるにつれて増加するときには、他の方向には弾性率が埋め合せ的に減少 することは特記すべきである。 適当した高弾性率ポリマーは、ポリ（p-フェニレンテレフタルアミド）のよう ート、ポリ（p-フェニレンベンゾビスチアゾール）、ポリエステル類、ガラス、 クコポリエステル類、スペクトラ 900（アライド社）のような高弾性率ポリエチ レン繊維を含む。 熟練工は編込み又は包込みのように高弾性率内芯を被覆できるのに幾つかの方 法があることを認識すべきである。高弾性率内芯の周りへの二成分繊維の編込み は良好な安定性を持つ構造を与える。高弾性率繊維を二成分繊維材料で包込むの はもう一つの適当な方法である。繊維は単一の被覆機械か又は二重被覆機械のど ちらでも被覆できた。どちらの場合でも、芯の繊維は選ばれたピッチでらせん状 に被覆される。 本発明の繊維構成において、利点は二成分繊維のユニークな構造を取ることに ある。鞘成分の融点は芯成分の融点より低く、又高弾性率内芯の融点よりも低い 。改良された構造の実現は、布の中で互いに交叉している糸から作られた布を、 鞘の融点を越えてはいるが芯及び高弾性率内芯よりは低い温度まで加熱し続いて 冷却することで与えられる。これ以後熱融着に関する、この工程は二成分繊維の 鞘成分を軟化状態に入らせ、鞘材料の融点以下の温度まで冷却した時に糸を接触 点で互いに融着させる。たいていの場合、斯かる接触点は糸が互いに交叉する点 である。 本発明の布の改良された安定性により、本発明の複合糸より構成された単層布 が抄紙機上をうまく走行できたことが信じられる。即ち、本発明は抄紙機の織物 が受ける過酷な要求条件に耐えることの出来る単層布を製造する手段を提供する 。一般に、布が要求走行条件に耐えるために必要な寸法の安定性と強度を持つこ とを保証するには布は少なくとも二層で構成されねばならない。 本発明は多層構造の中の頂部薄層構造として使用することもできる、又それの 一層としての使用が布の表面の減少した節のサイズと減少した布の厚さによる通 常の材料を越えた利点を示すであろうことが信じられる。減少した節のサイズは 製紙業者にとって望ましい特徴であるより滑らかな布の表面を創り出すであろう 。より薄い布が本発明の高弾性率複合糸を用いて作られることも可能であるから 、高弾性率材料が所有する優れた引張り特性は通常の布の所有する強度をより少 ない材料の使用で達成できることを意味する。本発明はまた多層構造の基礎層と して使用しても良い。この層の改良された寸法安定性はこの用法に良く適合して いる。基礎層として本発明に従う布を使用することは全体の布構造に確かな利益 を与えるだろう。本発明の複合糸は糸の軸に沿って比較的高い強度を表すから、 基礎層としてのこの布層の使用は全布構造に要求される安定性と強度を与えるで あろう。それ故、より堅さの少ない材料を他の布の層に使用できる、例えば製紙 業者は他の層を構成するのに細いデニールの繊維を選択できる。従って、布はこ の方法で更により薄く作ることが出来る。排水性が改良されるのでより薄い布は 望 ましい。 本発明の望ましい実施例では、本発明の糸は織物の少なくとも一つの層では独 占的な構成要素である。多層織物の場合、少なくとも一つの層が本発明の糸で構 成され、且つなるべくなら紙シートと接触する表面層を構成する。布が単一層か 多層であるかどうかであろうと、二成分繊維はきちんとしたランダムでない方法 で配列されるべきである。きちんとしたランダムでない方法で配列されることに より、織物の繊維が第一方向に走る；第一方向の繊維は第一方向に走る他の繊維 と交叉しない；そして織物の繊維が第二方向に走る；第二方向の繊維は第二方向 に走る他の繊維と交叉しない；第一方向に走る繊維は第二方向に走る繊維と交叉 する、そして逆も真を意味する。例えば、機械方向に配列された繊維は互いに交 叉しないであろうそして斯かる繊維は機械と交叉する方向に走る繊維とだけ交叉 するであろう。本発明の織物は機械又は機械と交叉する方向に走る繊維で構成さ れるのが望ましいが、斯かる織物は抄紙機の機械と機械にある角度で交叉する方 向に走る繊維で構成することもできる。図面の簡単な説明 図１ 本発明の複合編込み布 図２ 本発明のもう一つの複合編込み布 図３ 本発明の糸の交叉部分望ましい実施例の詳細な説明 図１は本発明の糸よりなる布である。布は本発明の糸より成っている縦糸と横 糸方向との糸の平織構造である。図１から糸が交差点で他の糸と相互連結してい ることが観察できる。これは糸の熱融着と観ることが出来る、そこで二成分材料 の鞘は、鞘材料の融点以上であって芯材料の融点よりは低い温度に布を加熱後互 いに溶融する。 図１で示される布の縦糸と横糸は共に同じ構造である。糸の高弾性率の内芯は りに編込まれた。各糸は16番手の二成分繊維で構成される。この繊維はカネボウ 鞘とポリ（エチレンテレフターレート）(PET)芯を持っていて、コポリエステル 鞘の融点は PET 芯の融点より低くなっている。 定構造を形作り、被覆された高弾性率の糸は図１で示されるように布を作るのに 使用できる。該布は当業者には既知の方法に従って作られる。布が作られた後、 張力が掛けられて、鞘の融点よりは高くて芯の融点よりは低い温度に加熱される 、その後鞘の融点より低い温度に冷却される。 本発明の布の改良された安定性により、本発明の複合糸より構成された単層布 が抄紙機上をうまく走り得ることは信じられる。即ち、本発明は抄紙機織物が受 ける要求条件に耐えることが出来る単層布を製造する手段を提供する。 一般に、布が要求走行条件に耐えるために必要な寸法安定性と強度を持つこと を保証するには少なくとも二層で構成されねばならない。尚本発明の抄紙機織物 は高弾性率、低い伸びの材料で特徴付けられているから、布のスチフネスと寸法 安定性は高弾性率材料の層で与えられる、従って一層の布が可能である。換言す れば、斯かる材料により供給される高い強度のせいで、かなり多くの材料を含む 多層材料と比較して同等か又はそれ以上の強度を与えるけれどもより少ない材料 を用いて布を構成することが可能である。単層布設計を達成することは PMC 設 計における実質的な技術突破であるだろう。機械の速度が増加するにつれて、排 水のための時間量は減少し、最小可能な厚さを達成する能力は益々重要になって くる、単層布は多層布よりも薄いであろうから、液体が排水のために横切らねば ならない距離も短くなる。 本発明は多層構造の頂部薄層構造としても使用できる、そして斯かる層として の使用は増大した表面の平面度により通常の材料を越えた利点が生じると思われ る。増大した平面度は糸の交差点における減少した節のサイズの結果である。布 の熱融着に関して、二成分繊維の低融点成分はつぶれて流れ交差点の節のサイズ を減少させる。 本発明は多層構造の基礎層として使用しても良い。この層の改良された寸法安 定性はそれをこの用法に良く適合させる。そこで、細い直径の他の材料は他の層 に使用できるから、安定性と強度は高弾性率材料より成る層に分与される。紙シ ートに接触する層に細い直径の材料を使用すると抄紙機織物の表面の滑らかさ、 望ましい特徴を改善するであろう。 図２は上図１に関して説明した糸を縦糸方向に使用した場合の布を示す。横糸 方向の糸は９本撚りの素材より成る。即ち、これらは図１で述べたような二成分 材料の９本の糸の撚り糸である。糸は互いに緩く撚られている。糸は明らかに平 らな外観を呈する。即ち、熱融着後、糸はリボン様の外観をとる。 として見られる。二成分外層は離れていない。 抄紙機が運転している時、本発明に従う布は通常の単繊維より成る織物よりも きれいさを持続するはずである。二成分繊維より成る布の熱融着は融けた交叉し ている糸の部分で特徴付けられる。対照的に、通常の単繊維は糸の交差点で隙間 を有する。二成分繊維の交差点での融着は斯かる隙間を減少させ、ことによると 消滅させる。隙間は破片を捕えることが出来て時と共に集積させるようなピンチ 点である。従って、二成分繊維で作られた熱融着した交叉糸は通常の単繊維より 成る織物よりも比較的きれいさを持続する。 本発明の抄紙機織物が単繊維より成る通常の織物を越えて所有すると思われる もう一つの利点は該織物が交差点において節とは関係なく比較的平らな表面を示 すことである。布が織られる（又は編まれる）時、節は表面の滑らかさを減少さ せるように作られることは既に認識できている。既述の如く、節のサイズは二成 分繊維の熱融着で減少させられ、それは表面の滑らかさを改良する。表面の滑ら かさは紙の品質に影響を及ぼす一因子である。従って、改良された滑らかさの織 物は紙及び関連製品のメーカーには関心が持たれる。交叉する繊維間の接合網は 二成分繊維より成る織物の熱融着で作られるであろう。この種の物理的接合は単 繊維より成る通常の織物を越えた寸法安定性を改良するであろう。二成分繊維の 本性とそれらが形作るユニークな構造のせいで、通常の単繊維に要求されるもの よりも低いデニールの繊維を使うことが出来る。低いデニールの繊維の使用は布 の強度を犠牲にすることなく通常の単繊維より成る織物よりも薄い織物の利点を 提供する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｄ０４Ｂ 21/18 Ｄ０４Ｂ 21/18 (72)発明者 オコナー・ジョゼフ・ジェラルド アメリカ合衆国、マサチューセッツ州 01747 ホープドール、ベンズ ウェイ 14 (72)発明者 ディヴィス・ロバート・ベルナルド アメリカ合衆国、マサチューセッツ州 01701 フレミングハム、レイヴェル レ イン ３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 第１の高弾性率繊維材料と第２の二成分繊維材料より成り、第２の二成分 繊維材料は鞘成分と芯成分を有していて、第１の高弾性材料が第２の材料内に被 覆される、又第２の二成分繊維材料が第１の高弾性率繊維材料の周りを被覆し、 かつ複合糸の長さに沿った第１の高弾性率材料を包込む、第１の高弾性率繊維材 料と少なくとも一つの第２の繊維材料より成る複合糸。 ２． 第１の高弾性率材料が高弾性率ポリアミド、アラミド、ポリ（エチレンナ フタレート）、ガラスファイバー、サーモトロピック芳香族コポリエステル、ポ リ（p-フェニレンベンゾビスチアゾール）、ポリエステル、高弾性率ポリエチレ ンファイバー及びそれらの混合物より成るグループから選ばれる、請求項１に記 載の複合糸。 ３． 二成分繊維の鞘-芯組合せがコポリエステル／ポリ（エチレンテレフタレ ート）、ポリアミド／ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリアミド／ポリアミ ド、ポリエチレン／ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリプロピレン／ポリ（ エチレンテレフタレート）、ポリエチレン／ポリアミド、ポリプロピレン／ポリ アミド、熱可塑性ポリウレタン／ポリアミド及び熱可塑性ポリウレタン／ポリ（ エチレンテレフタレート）の組合せの中から選ばれる、請求項１に記載の複合糸 。 ４． 第１の内部糸の層が更に多数の高弾性率繊維より成る、請求項１に記載の 複合糸。 ５． 第２の外部糸の層が更に多数の二成分糸より成り、各二成分糸が更に鞘芯 配置を有する二成分繊維より成っている、請求項１に記載の複合糸。 ６． 高弾性率繊維状材料の第１の内部糸層と二成分繊維状材料の第２の糸層よ り成り、二成分繊維状材料は鞘成分と芯成分を有していて、高弾性率材料が第２ の材料内に被覆され、又二成分繊維状材料が第１の高弾性率繊維状材料の周りを 被覆し、複合糸の長さに沿って第１の高弾性率繊維状材料を包込む、抄紙機の形 成部、プレス部、又は乾燥部に使用する布、該布は少なくとも一層を有していて 、その少なくとも一層は高弾性率材料と少なくとも一つの第２材料より成ってい る。 ７． 糸で構成する布が織られている、請求項６に記載の布。 ８． 糸で構成する布が編まれている、請求項６に記載の布。 ９． 複合糸が縦糸と横糸方向に伸びる、請求項６に記載の布。 １０． 複合糸が縦糸方向に伸びる、請求項６に記載の布。 １１． 複合糸が横糸方向に伸びる、請求項６に記載の布。 １２． 第１の高弾性率材料が高弾性率ポリアミド、アラミド、ポリ（エチレン ナフタレート）、ガラスファイバー、サーモトロピック芳香族コポリエステル、 ポリ（p-フェニレンベンゾビスチアゾール）、ポリエステル、高弾性率ポリエチ レンファイバー及びそれらの混合物より成るグループから選ばれる、請求項６に 記載の布。 １３． 二成分繊維の鞘-芯組合せがコポリエステル／ポリ（エチレンテレフタ レート）、ポリアミド／ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリアミド／ポリア ミド、ポリエチレン／ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリプロピレン／ポリ （エチレンテレフタレート）、ポリエチレン／ポリアミド、ポリプロピレン／ポ リアミド、熱可塑性ポリウレタン／ポリアミド及び熱可塑性ポリウレタン／ポリ （エチレンテレフタレート）の組合せの中から選ばれる、請求項６に記載の布。 １４． 更に多数の高弾性率繊維より成る、請求項６に記載の布。 １５． 第２の外部糸の層が更に多数の二成分糸より成り、各二成分糸は更に鞘 芯配置を有している二成分繊維より成っている、請求項６に記載の布。 １６． 布が鞘成分の融点よりは大きいが尚芯成分の融点よりは低い温度に加熱 されそれから鞘成分の融点より低い温度まで冷却される、請求項６に記載の布。 １７． 複合糸が布の形成に先立って熱溶融される、請求項６に記載の布。 １８． 布が単一層の布である、請求項６に記載の布。