JP2004517219A - 改善された耐摩耗性を有する糸および布 - Google Patents

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Abstract

本発明は、改善された耐摩耗性を有する糸およびその糸から製造された布ならびに該糸および布を調製する方法に関する。該糸は、（ａ）アラミド繊維と、（ｂ）（ａ）および（ｂ）のみの全重量を基準にして４０重量パーセントまでの、２００〜３００℃の融点を有する合成ポリマーの繊維とを含み、該糸または該糸を含む布は、構成成分（ｂ）の繊維の融点より下の温度で熱処理される。

Description

【０００１】
発明の背景
発明の分野
本発明は、耐摩耗性である糸および布の分野に関し、特に、耐摩耗性または耐カット性繊維を含む糸または布の分野に関する。
先行技術の説明
耐摩耗性または耐カット性糸を含む手袋のような保護アパレルは、当該技術では公知である。例えば、米国特許第５，８２２，７９１号は、耐カット性および液体透過抵抗性である保護手袋を開示している。その手袋は、アラミド繊維から製造された糸のような耐カット性糸と、天然繊維の中間層と、柔軟な、ゴム弾性の液体不透過性材料の外層とから製造されている。
【０００２】
米国特許第６，０２１，５２３号は、酸化されたポリアクリロニトリルまたはポリアクリレートの糸の上カバーで巻き付けられているアラミド繊維から形成された布を使用することによって製造される、耐熱性および耐摩耗性であるハンドカバーを開示している。アラミド繊維は、スチームで次に耐着火性ワックスまたは有機シリコーン化合物で調整される。
【０００３】
耐カット性および耐摩耗性手袋は、鋭い物体への繰り返し暴露に手袋をさらす用途で典型的に使用される。この暴露の結果として、手袋は、限定された着用寿命を有し、しばしば交換される必要がある。
【０００４】
米国特許第４，９２０，０００号において示されるように、アラミド繊維をナイロンのような他の高い耐摩耗性繊維とブレンドすることによって手袋の耐摩耗性を改善する試みがあった。アラミドとナイロン繊維とのかかるブレンドによってなされた物品の耐摩耗性の改善は、ブレンド中のナイロン繊維の量に比例するが、かかる物品での改善は、それでも限定されている。
【０００５】
従って、当該技術において、それらの糸および布から製造されている手袋のような物品の着用寿命を延ばすために、改善された耐カット性および耐摩耗性を有する糸および布を提供する必要がある。
発明の概要
本発明は、改善された耐摩耗性を有する糸と、その糸を含む布と、該糸または布を調製する方法とに関する。糸は（ａ）アラミド繊維と、（ｂ）（ａ）および（ｂ）のみの全重量を基準にして４０重量パーセントまでの、２００〜３００℃の融点を有する合成ポリマーの繊維とを含み、該糸は構成成分（ｂ）の繊維の融点より下の温度で熱処理されている。糸の熱処理は、糸が布にされる前または後に行われてもよい。
発明の詳細な説明
本発明は、従来の耐摩耗性糸および布に比べて増加した耐摩耗性を有し、かつ、その上望ましくもなく堅くない糸、およびその糸を含む布に関する。
【０００６】
本発明の糸は、（ａ）アラミド繊維と、（ｂ）４０重量パーセントまでの、２００〜３００℃の融点を有する合成ポリマーの繊維とを含む。本発明の重要な態様は、糸、またはその糸を含む布が構成成分（ｂ）の繊維の融点より下の温度で熱処理されることである。
【０００７】
本発明の糸または布の構成成分（ａ）に使用されるアラミド繊維は、パラ−アラミド繊維である。パラ−アラミド繊維とは、パラ−アラミドポリマーから製造された繊維または硬質ロッドポリマーとして知られるものから製造された繊維を意味する。好ましいポリマーは、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）（ＰＰＤ−Ｔ）である。ＰＰＤ−Ｔとは、ｐ−フェニレンジアミンと塩化テレフタロイルとのモル−モル重合から生成するホモポリマー、およびｐ−フェニレンジアミンと共に少量の他のジアミンと、塩化テレフタロイルと共に少量の他の二酸塩化物との組込みから生成する共重合体をも意味する。一般則として、他のジアミンと他の二酸塩化物とは、他のジアミンと二酸塩化物とが重合反応を妨害する反応性基を持たないという条件で、ｐ−フェニレンジアミンまたは塩化テレフタロイルの約１０モルパーセントほど、または僅かにより高いまでの量で使用することができる。用語ＰＰＤ−Ｔには、他の芳香族ジアミンと芳香族二酸塩化物とがパラ−アラミドの特性に悪影響を及ぼさない量で存在することだけを条件として、他の芳香族ジアミンと、例えば、塩化２，６−ナフタロイルまたは塩化クロロ−もしくはジクロロテレフタロイルのような他の芳香族二酸塩化物との組込みから生成する共重合体も含まれる。
【０００８】
繊維中にパラ−アラミドと共に添加物を使用することができ、１０重量パーセントほどまでの他のポリマー材料をアラミドとブレンドできること、または１０パーセントほどの他のジアミンをアラミドのジアミンの代わりに置換させた、もしくは１０パーセントほどの他の二酸塩化物をアラミドの二酸塩化物の代わりに置換させた共重合体を使用できることが分かった。
【０００９】
ｐ−アラミド繊維は、当該技術で周知の方法によって製造されてもよく、一般に毛細管を通してｐ−アラミドの溶液を凝固浴中へ押し出すことによって紡糸される。ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）の場合には、溶液用の溶剤は一般に濃硫酸であり、押出は一般に空隙を通して冷たい水性凝固浴中へ行われる。
【００１０】
本発明の構成成分（ｂ）の繊維は、ナイロン、ポリエステル、またはそれらのブレンドであってもよい。
【００１１】
本明細書で用いられるように、用語「ナイロン」は、ポリヘキサメチレンアジパミド（ナイロン６６）、ポリカプロラクタム（ナイロン６）、ポリブチロラクラム（ナイロン４）、ポリ（９−アミノノナン酸）（ナイロン９）、ポリエナントラクタム（ナイロン７）、ポリカプリルラクタム（ナイロン８）、ポリヘキサメチレンセバカミド（ナイロン６，１０）などをはじめとする脂肪族ポリアミドを意味する。ポリヘキサメチレンアジパミド（ナイロン６６）が好ましいナイロンである。
【００１２】
「ナイロン繊維」は、ナイロンから製造された任意の繊維を意味する。ナイロン繊維は、一般に、毛細管を通したナイロンポリマー溶融体のガス凝固媒体中への押出、および当該技術で公知の他の方法によって紡糸される。
【００１３】
本明細書で用いられるように、用語「ポリエステル」は、ジオールとジカルボン酸との重縮合によって合成されたポリマーを意味する。
【００１４】
「ポリエステル繊維」は、ポリエステルから製造された任意の繊維を意味する。ポリエステル繊維は、溶融紡糸法および当該技術で公知の他の方法によって溶融ポリマーから紡糸される。
【００１５】
本発明の糸は、約４０重量パーセントまでの構成成分（ｂ）の繊維を含んでもよい。より高い量の構成成分（ｂ）の繊維が使用されてもよいが、そうすることで、糸およびその糸を使用して製造された布の耐摩耗性に何の増加も観察されない。糸中の繊維の好ましい範囲は、約７０〜約９５重量パーセントの構成成分（ａ）の繊維と、約５〜約３０重量パーセントの構成成分（ｂ）の繊維とであり、より好ましい範囲は、約７５〜約９０重量パーセントの構成成分（ａ）の繊維と、約１０〜約２５重量パーセントの構成成分（ｂ）の繊維とである。これらの重量パーセントは、構成成分（ａ）および（ｂ）のみの相対量を基準にしている。
【００１６】
構成成分（ａ）および（ｂ）は、好ましくは、特定の長さおよび特定の線密度のステープルファイバーである。本発明で使用するためには、２．５〜１５センチメートル（１〜６インチ）の合成繊維ステープル長さが用いられ、３．８〜１１．４センチメートル（１．５〜４．５インチ）の長さが好ましい。繊維の線密度は、０．５〜７デシテックス、好ましくは１〜３デシテックスであるかもしれない。
【００１７】
繊維は、リング紡糸、エアジェット紡糸、Ｍｕｒａｔａジェット紡糸、またはフリクションスピニングのような、任意の従来の方法を用いて糸に紡糸することができる。いったん紡糸された糸は、撚り合わせた糸を製造するために一緒に撚られてもよい。
【００１８】
本発明の重要な態様は、糸または布が熱処理されることである。この熱処理は、次に織布または編布にされる糸で実施されてもよい。この布は、糸が熱処理されていない布に比べて耐摩耗性の増加を示す。あるいはまた、熱処理されなかった糸が織布または編布にされてもよく、次にその布が熱処理される。この布もまた、糸が熱処理されていない布に比べて耐摩耗性の増加を示す。
【００１９】
織布または編布は、１００重量パーセントの本発明の糸を含んでもよい。好ましくは、布は１０重量パーセント以上の本発明の糸、より好ましくは４０重量パーセント以上の本発明の糸を含む。
【００２０】
糸または布は、構成成分（ｂ）の融点よりも下の温度で熱処理されるべきである。一般に、糸または布は、約１００〜約３００℃の温度で、約１０〜約２０分間熱処理されるべきである。好ましい温度は１５０〜３００℃であり、より好ましい温度は約２００〜約２５０℃である。言い換えれば、糸または布は、構成成分（ｂ）の融点の約９０パーセント未満の温度で熱処理されてもよい。好ましい加熱時間は約５〜約１０分である。加熱は典型的に大気圧で実施される。
【００２１】
３００℃より上の温度が用いられてもよいが、その温度より上でポリエステル溶融体および熱処理された糸または布が望ましくもなく堅くなるので、かかるより高い温度は実用的ではない。
【００２２】
同様に、２０分よりも長い加熱時間が用いられてもよいが、かかるより長い加熱時間は、糸または布が望ましくもなく堅くなるという結果になり得るので、実用的ではない。
【００２３】
本発明の糸および布は、研磨にさらされ、高い耐摩耗性が望まれる任意の物品に使用されてもよい。かかる物品の例には、チャップ（ｃｈａｐ）、保護アパレル、エプロン、スリーブ、手袋のようなハンドカバーなどが挙げられる。
実施例
「織物布の耐摩耗性に関する標準法」という表題の試験方法、ＡＳＴＭ標準Ｄ３８８４−９２を用いて次の例において様々な布の耐摩耗性を試験した。この試験では、圧力および研磨作用の管理条件下の回転研磨を用いて、サンプル布を研磨する。具体的には、Ｔａｂｅｒ Ａｂｒａｓｅｒおよび＃Ｈ−１８研削砥石を用いて、５００グラムの荷重下に布サンプルを研磨した。研削砥石が布サンプルを磨き切るポイントに達するまで研磨を継続した。４サンプルについて磨き切りのポイントに達するための回転数を測定し、その平均値を報告する。
実施例１および比較例２
これらの例は、ある種の布に対する熱処理の影響を比較する。本発明の高い耐摩耗性布は、ＰＰＤ−Ｔステープルファイバーとポリエステル繊維との均質ブレンドのリング紡糸糸から調製した。ＰＰＤ−Ｔ繊維は１．５ｄｐｆおよび１．５インチ長さであり、ポリエステル繊維は１．２ｄｐｆおよび１．５インチ長さであった。９０重量パーセントＰＰＤ−Ｔと１０重量パーセントポリエステルとのピッカーブレンドスライバー（ｐｉｃｋｅｒ ｂｌｅｎｄ ｓｌｉｖｅｒ）を調製し、リング精紡機を用いて通常の綿紡式によって３．２撚り係数を有する紡糸糸に加工した。そのように製造した糸は１０ｃｃ（番手）であった。これらの単糸の２つを次に逆撚りで一緒に撚り合わせて、バランス糸１０／２ｃｃを形成した。
【００２４】
標準島精機手袋編み機を用いて、１０／２ｃｃ糸を手袋のサンプルに編んだ。機械編み時間を調節して、次のカットおよび研磨試験実施用の布サンプルを提供するために約１メートル長さの手袋本体を生産した。１０／２ｃｃ糸の３末端を手袋編み機に供給することによってサンプルを作製し、約２０オンス／平方ヤード（０．６７ｋｇ／平方メートル）の布サンプルを生産した。布を次にオーブン中２５０℃で１０分間熱処理した。
【００２５】
比較目的のために、熱処理しなかった同じ布のサンプルを使用した。
【００２６】
熱処理した布および熱処理しなかった布の両方を、上述のＡＳＴＭ耐摩耗性試験にかけた。その結果を下の表１に列挙する。
【００２７】
表１
例Ｎｏ． 耐摩耗性（サイクル）
実施例１ ２０４９
比較例２ ９７１
これらの例は、本発明の布の耐摩耗性における予期しない増加を示す。
比較例３および実施例４〜６
これらの例は、布の耐摩耗性に対する加熱温度の影響を示す。熱処理前の、実施例１で製造した布を同じ時間、１０分間、異なる温度で熱処理した。熱処理した布の耐摩耗性を実施例１におけるように測定した。その結果を下の表２に列挙する。
【００２８】
表２
例Ｎｏ． 温度（℃） 耐摩耗性（サイクル）
比較例３ 熱処理なし ９７１
実施例４ １００ １２６５
実施例５ ２００ １６５３
実施例６ ２５０ ２０４９
これらの例は、本発明に従って熱処理した布の耐摩耗性における予期しない改善を示す。
比較例７および実施例８〜１２
これらの例は、布の耐摩耗性に対する加熱時間の影響を示す。熱処理前の、実施例１で製造した布を、２５０℃で５つの異なる時間熱処理した。熱処理した布の耐摩耗性を実施例１におけるように測定した。その結果を下の表３に列挙する。
【００２９】
表３
例Ｎｏ． 時間（分） 耐摩耗性（サイクル）
比較例７ ０ ９００
実施例８ ５ １６００
実施例９ １０ １８００
実施例１０ １５ ２０００
実施例１１ ２０ ２３００
実施例１２ ３０ １７００
これらの例は、本発明に従って熱処理した布の耐摩耗性における予期しない改善を示す。データは、布を２５０℃で３０分間熱処理した場合、耐摩耗性は熱処理しなかった比較例よりも高いが、２０分間熱処理した実施例１１の布に比べて低下したことを示す。
比較例１３および実施例１４〜１７
これらの例は、布の耐摩耗性に対する構成成分（ｂ）の量の影響を示す。高い耐摩耗性布を、ＰＰＤ−Ｔステープルファイバーとナイロン繊維との均質ブレンドのリング紡糸糸から調製した。ＰＰＤ−Ｔ繊維は１．５ｄｐｆおよび１．５インチ長さであり、ナイロン繊維は１．１ｄｐｆおよび１．５インチ長さであった。
【００３０】
ＰＰＤ−Ｔとナイロンとのピッカーブレンドスライバーを、ＰＰＤ−Ｔおよびナイロンの異なるブレンドを使って調製し、リング精紡機を用いて通常の綿紡式によって３．２撚り係数を有する紡糸糸に加工した。そのように製造した糸は１０ｃｃ（番手）であった。これらの単糸の２つを次に逆撚りで一緒に撚り合わせて、バランス糸１０／２ｃｃを形成した。
【００３１】
布サンプルを実施例１におけるように作製した。比較目的のために、布を、１００％のＰＰＤ−Ｔ繊維から製造したことを除き、同じ方法で製造した。
【００３２】
布サンプルを次に２５０℃で１０分間熱処理した。熱処理した布および熱処理しなかった布の耐摩耗性を、下の表４に列挙する。
【００３３】
Figure 2004517219
これらの例は、実施例１４〜１７の布を熱処理した場合に、耐摩耗性における予期しない増加を実証した。さらに、実施例１４〜１７は、ＰＰＤ−Ｔのみの糸から製造された布に比べて、ＰＰＤ−Ｔとナイロンとのブレンドである糸で製造された布の耐摩耗性において予期しない増加を実証した。

Claims (28)

  1. 改善された耐摩耗性を有する糸であって、（ａ）アラミド繊維と、（ｂ）構成成分（ａ）および（ｂ）のみの相対量を基準にして４０重量パーセントまでの、２００〜３００℃の融点を有する合成ポリマーの繊維とを含み、構成成分（ｂ）の繊維の融点より下の温度で熱処理された糸。
  2. 構成成分（ａ）の前記繊維がパラ−アラミドの繊維である、請求項１に記載の糸。
  3. 構成成分（ａ）の前記繊維がｐ−フェニレンテレフタルアミドの繊維である、請求項１に記載の糸。
  4. 構成成分（ｂ）の前記繊維がナイロン、ポリエステル、またはそれらのブレンドの繊維である、請求項１に記載の糸。
  5. 構成成分（ｂ）の前記繊維が、構成成分（ａ）および（ｂ）のみの繊維の全重量を基準にして５〜３０重量パーセントの量で存在する、請求項１に記載の糸。
  6. 構成成分（ｂ）の前記繊維が、構成成分（ａ）および（ｂ）のみの繊維の全重量を基準にして１０〜２５重量パーセントの量で存在する、請求項１に記載の糸。
  7. 前記繊維が２．５〜１５センチメートルの長さを有するステープルファイバーである、請求項１に記載の糸。
  8. 構成成分（ｂ）の前記繊維がナイロンの繊維であり、かつ、約２５０℃までの温度で熱処理されている、請求項１に記載の糸。
  9. 構成成分（ｂ）の前記繊維がポリエステルの繊維であり、かつ、約２５０℃までの温度で熱処理されている、請求項１に記載の糸。
  10. 約２０分までの時間熱処理されている、請求項１に記載の糸。
  11. 改善された耐摩耗性を有する布であって、（ａ）アラミド繊維と、（ｂ）構成成分（ａ）および（ｂ）のみの相対量を基準にして４０重量パーセントまでの、２００〜３００℃の融点を有する合成ポリマーの繊維とを含み、構成成分（ｂ）の繊維の融点より下の温度で熱処理された布。
  12. 構成成分（ａ）の前記繊維がパラ−アラミドの繊維である、請求項１１に記載の布。
  13. 構成成分（ａ）の前記繊維がｐ−フェニレンテレフタルアミドの繊維である、請求項１１に記載の布。
  14. 構成成分（ｂ）の前記繊維がナイロン、ポリエステル、またはそれらのブレンドの繊維である、請求項１１に記載の布。
  15. 構成成分（ｂ）の前記繊維が、構成成分（ａ）および（ｂ）のみの繊維の全重量を基準にして５〜３０重量パーセントの量で存在する、請求項１１に記載の布。
  16. 構成成分（ｂ）の前記繊維が、構成成分（ａ）および（ｂ）のみの繊維の全重量を基準にして１０〜２５重量パーセントの量で存在する、請求項１１に記載の布。
  17. 前記繊維が２．５〜１５センチメートルの長さを有するステープルファイバーである、請求項１１に記載の布。
  18. 構成成分（ｂ）の前記繊維がナイロンの繊維であり、かつ、約２５０℃までの温度で熱処理されている、請求項１１に記載の布。
  19. 構成成分（ｂ）の前記繊維がポリエステルの繊維であり、かつ、約２５０℃までの温度で熱処理されている請求項１１に記載の布。
  20. 前記糸が約２０分までの時間熱処理されている、請求項１１に記載の布。
  21. 織られている、請求項１１に記載の布。
  22. 編まれている、請求項１１に記載の布。
  23. 請求項１に記載の糸から製造されている物品。
  24. 請求項１１に記載の布から製造されている物品。
  25. 耐摩耗性糸を製造する方法であって、
    （ａ）アラミド繊維と、（ｂ）構成成分（ａ）および（ｂ）のみの相対量を基準にして４０重量パーセントまでの、２００〜３００℃の融点を有する合成ポリマーの繊維とを含む糸を提供する工程と、
    構成成分（ｂ）の前記繊維の融点より下の温度で前記糸を熱処理する工程と
    を含む方法。
  26. 前記糸を２０分間以下熱処理する工程をさらに含む、請求項２５に記載の方法。
  27. 耐摩耗性布を製造する方法であって、
    （ａ）アラミド繊維と、（ｂ）構成成分（ａ）および（ｂ）のみの相対量を基準にして４０重量パーセントまでの、２００〜３００℃の融点を有する合成ポリマーの繊維とを含む布を提供する工程と、
    構成成分（ｂ）の前記繊維の融点より下の温度で前記布を熱処理する工程と
    を含む方法。
  28. 前記布を２０分間以下熱処理する工程をさらに含む、請求項２７に記載の方法。
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