JP2011517737A - 超高分子量ポリエチレンマルチフィラメント糸、およびその生産方法。 - Google Patents
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Abstract
Description
という式1を用いて決定されており、式中、xiは、調査対象のモノフィラメントから抽出された代表長のいずれか1つの線形密度であり、
は、前記n=20の代表長のn=20の測定線形密度全体にわたる平均線形密度である、新規のゲル紡糸UHMWPEマルチフィラメント糸を用いて達成されることが分かった。
という式2を用いることによって決定され、式中xiは、前記代表長のいずれか1つの線形密度であり、
は、無作為に選択されたモノフィラメントに対応するn=50の代表長のn=50の測定された線形密度全体にわたる平均線形密度である、新規のゲル紡糸UHMWPEマルチフィラメント糸を用いて達成された。
a) 紡糸溶剤中のUHMWPEを含むスラリーを押出し機に供給するステップと;
b) 押出し機内のスラリーを紡糸溶剤中のUHMWPEの溶液へと変換するステップと;
c) 複数の紡糸孔を含む紡糸プレートにステップb)の溶液を通過させて、糸を構成するモノフィラメントを形成することにより、マルチフィラメント糸を紡糸するステップと;
d) 得られたモノフィラメントを冷却してゲルモノフィラメントを形成するステップと;
e) ゲルモノフィラメントから紡糸溶剤を少なくとも部分的に除去するステップと;
f) 紡糸溶剤の除去の前、途中または後に少なくとも1回の延伸ステップで、モノフィラメントを延伸するステップと、
を含み、ステップb)で得たUHMWPE溶液のさらなる分割が、ステップc)におけるこの溶液の個々のモノフィラメントへの最終的分割の前に一切発生しないような形で、紡糸プレートの前にチャンバが存在し、このチャンバ内で溶液は、一定のUHMWPE溶液処理量で少なくとも50秒という滞留時間τを有することを特徴とする。
という式3にしたがった比として定義される。
・ IV: 固有粘度は、溶液1lあたり2gの量で酸化防止剤としてDBPCを用い、16時間の溶解時間で、デカリン中135℃でのPTC−179方法(Hercules Inc. Rev. Apr. 29, 1982)にしたがい、異なる濃度で測定された粘度をゼロ濃度に外挿することにより決定される;
・ Dtex: 繊維の繊度(dtex)は、100メートルの繊維を秤量することにより測定された。繊維のdtexは、ミリグラム単位の重量を10で除することにより計算された;
・ 引張り特性: 500mmの繊維ゲージ長、50%/分のクロスヘッド速度および「Fibre Grip D5618C」タイプのInstron2714クランプを用いて、ASTM 0885Mに規定される通りに、マルチフィラメント糸について引張り強度および引張り係数を定義し決定する。測定された応力−ひずみ曲線に基づいて、0.3〜1%の間のひずみの勾配として係数を決定する。係数および強度の計算のためには、測定された引張り力を、10メートルの繊維を秤量することで決定される繊度で除し;0.97g/cm3の密度を仮定してGPa単位の値を計算する。
・ 線形密度: モノフィラメントの線形密度の決定は、半自動式マイクロプロセッサ制御型引張り試験機(Textechno Herbert Stein GmbH & Co. KG, Monchengladbach, Germany製のFavimat、テスターNo.37074)上で実施された。Favimatテスターは、線形密度測定用の内蔵型測定ヘッドを用いて恒常伸長速度の原理(ISO5079)にしたがって作動する。線形密度測定は、恒常な引張り力およびゲージ長および可変的励起周波数(ISO1973)を用いて、ASTMD1577の振動計試験原理にしたがって実施された。Favimatテスターには、1200cNのはかりNo.14408989が備わっていた。Favimatソフトウェアのバージョン番号は3.2.0であった。
モノフィラメント試験中のクランプの滑りは、図4にしたがってFavimatテスターのクランプを適合させることにより削除される。上部クランプ(601)はロードセル(図示せず)に取付けられている。下部クランプ(602)は下向きに移動してモノフィラメント上に所望の荷重を加えるクランプである。
試験すべきモノフィラメント(606)の代表長が鋭い刃を用いて前記モノフィラメントから切断され、セラミックピン(604)上に3回巻き付けられ、最終的に、2つのクランプの各々において、Plexiglas(登録商標)製の2つ(4×4×2mm)のジョー面(603)間に狭持された。この長さは、モノフィラメントの良好な組立てを確保するのに充分なもので、約200mmであった。
セラミックピンの間のモノフィラメント長(605)の線形密度は、テスターのソフトウェア内に実装され、テスターの使用説明書中に記述されている所定の作業にしたがって、以上で記述した通り振動計により決定される。測定中のピン間距離は50mmに保たれ、モノフィラメントには2.50cN/texの張力が加えられる。
23.4dl/gのIVを有するUHMWPEホモポリマー粉末の7.4質量%のスラリーを調製し、180℃の温度に加熱した25mmの共回転二軸押出し機に供給し、この押出し機にはギヤポンプも具備されていた。押出し機内でスラリーを溶液へと変換させ、溶液を、正方形パターンで等分布した64個の紡糸孔を有する紡糸プレートと通して1孔あたり1.0g/分の速度で窒素雰囲気内に送出させた。紡糸プレートの面積は約50cm2であり、紡糸孔はその上に等分布していた。紡糸プレートを、図2a)の通りに350cm3の容積を有するチャンバに直接連結させた。チャンバの内側で溶液が冷却されるのを回避するため、チャンバを断熱した。チャンバ内のUHMWPE溶液の滞留時間は262.5秒であった。
実験1を反復したが、紡糸プレートの前のチャンバを約500cm3および約1000cm3の容積まで拡大し、滞留時間をそれぞれ375および750秒となるようにした。糸の特性を上述の方法にしたがって測定し、結果を表1に提示する。
実験3を反復するが、1m2あたり3.5および5.5孔の紡糸孔密度を有する紡糸プレートを使用した。糸の特性を上述の方法にしたがって測定し、結果を表1に示す。
チャンバ無しで実験1を反復した。結果を表1に示す。
実験1を反復したが、チャンバの容積は、約30秒の滞留時間を生み出すように40cm3であった。結果を表1に示す。
Claims (9)
- 少なくとも1.2GPaの引張り強度を有する請求項1または2に記載の糸。
- a) 紡糸溶剤中のUHMWPEを含むスラリーを押出し機に供給するステップと;
b) 押出し機内のスラリーを紡糸溶剤中のUHMWPEの溶液へと変換するステップと;
c) 複数の紡糸孔を含む紡糸プレートにステップb)の溶液を通過させて、糸を構成するモノフィラメントを形成することにより、マルチフィラメント糸を紡糸するステップと;
d) 得られたモノフィラメントを冷却してゲルモノフィラメントを形成するステップと;
e) ゲルモノフィラメントから紡糸溶剤を少なくとも部分的に除去するステップと;
f) 紡糸溶剤の除去の前、途中または後に少なくとも1回の延伸ステップで、モノフィラメントを延伸するステップと、
を含み、ステップb)で得たUHMWPE溶液のさらなる分割が、ステップc)におけるこの溶液の個々のモノフィラメントへの最終的分割の前に一切発生しないような形で、紡糸プレートの前にチャンバが存在し、このチャンバ内で溶液は、一定のUHMWPE溶液処理量で少なくとも50秒という滞留時間τを有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の、ゲル紡糸UHMWPEマルチフィラメント糸の生産方法。 - 滞留時間τが、少なくとも60秒、より好ましくは少なくとも120秒、さらに一層好ましくは少なくとも180秒、さらに一層好ましくは少なくとも200秒、さらに一層好ましくは少なくとも240秒、さらに一層好ましくは少なくとも300秒、さらに一層好ましくは少なくとも360秒、最も好ましくは少なくとも720秒である、請求項4に記載の方法。
- UHMWPE溶液がチャンバ内部で受ける平均せん断速度が多くとも10sec−1である、請求項4または5に記載の方法。
- 1cm2あたり多くとも20個の紡糸孔を有する紡糸プレートが使用される、請求項4〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1〜3のいずれか一項の記載の糸を含むロープ、ネット、医療用ケーブルまたは複合材料。
- − ラウンドスリング;
− 漁網;
− 耐切断性繊維製品、耐引掻性繊維製品、および耐磨耗性繊維製品などの保護用繊維製品、特に保護用手袋;
− スポーツ用備品、特に釣糸、凧糸、およびヨット糸(yacht line);
− 防弾製品、特に防弾チョッキ、防弾ヘルメット、装甲車両;
− 航空貨物用ネットおよび空輸コンテナからなる群から選択された、請求項1〜3のいずれか一項に記載の糸を含む製品。
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