JP2012516948A - 高性能繊維 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明による繊維は、有利には、ポリエーテルケトンケトン及び鉱物質ナノチューブからなるポリマー組成物を使用して製造される。鉱物質ナノチューブを組み入れることによって、引張強度及び弾性率によって測定した繊維の強度、更には(繊維を高温に暴露させたときの)繊維の寸法安定性が向上することが見出された。更に、鉱物質ナノチューブを存在させることによって、核形成効果が生じ、ポリエーテルケトンケトンの結晶構造の変態がもたらされて、それが繊維を配向させるのに役立つと考えられる。ポリエーテルケトンケトンは、他のエンジニアリングサーモプラスチックよりも、鉱物質ナノチューブの表面をよりよく濡らす性質を示し、その結果、ポリマーマトリックスと鉱物質ナノチューブとの間で高い接着性が得られる(それによって、鉱物質ナノチューブの担持量を更に増やすことが可能となって、繊維の強度が更に改良される)。更に、ポリエーテルケトンケトンを使用することによって、特定の用途のために、結晶化度、従って融点(Tm)を最適化することが可能となるが、これは、ポリエーテルエーテルケトンでは不可能なことである。
−A−C(=O)−B−C(=O)− (I)
−A−C(=O)−D−C(=O)− (II)
ここで、Aはp,p’−Ph−O−Ph−基であり、Phはフェニレン基であり、Bはp−フェニレンであり、そして、Dはm−フェニレンである。そのポリエーテルケトンケトンの中の式I:式II(T:I)の異性体比は、(100:0)〜(0:100)の範囲とすることが可能であり、また、ある種の繊維の性質の組合せを達成したいと望む場合には、容易に変化させることも可能である。例えば、T:Iの比率を調節して、非晶質(非結晶質)ポリエーテルケトンケトンが得られるようにしてもよい。結晶化度が低いか又は結晶化度がゼロのポリエーテルケトンケトンから作成した繊維は、一般的には、より結晶質なポリエーテルケトンケトンから作成した繊維よりも、硬さと脆さが低くなる。一方、ポリエーテルケトンケトンの結晶化度が高くなるにつれて、その繊維の強度もまた通常は高くなる。特に、部分的に結晶質なポリエーテルケトンケトンを含む繊維は、繊維の後押出加工の延伸の際に配向させて、その繊維を更に強化させることも可能である。示差走査熱量測定(DSC)によって測定し、100%結晶質のポリエーテルケトンケトンの理論エンタルピーが130J/gであると仮定すると、一つの実施態様においては、ポリエーテルケトンケトン又は複数のポリエーテルケトンケトンの混合物の結晶化度は、0〜約50%である。また別な実施態様においては、そのポリエーテルケトンケトンの結晶化度が約10〜約40%である。
強制空気循環炉中120〜130℃で一夜かけて乾燥させてから、高いイソフタレート比(T/I=60/40)を有するポリエーテルケトンケトン、例えば商品名OXPEKK SP(Oxford Performance Materials製)を、ハロイサイトナノチューブと各種の比率でコンパウンディングして、1、3、5及び10%ナノチューブの混合物を製造するが、これは速度20〜60RPM、温度が315℃(フィードセクション)〜330℃(ダイ)で運転される製品名Killion、27mm、異方向回転2軸スクリュー押出機中でブレンドすることによって実施する。そのユニットには、ストランドダイが備えられていて、1/8”フィラメントを製造し、それを水浴中で冷却してから切断して、1/8”×1/4”のペレットとする。
実施例1で製造したペレットを、モノフィラメント繊維ダイ及び繊維引取り装置を備えた、製品名DSM Xploreマイクロコンパウンダー、モデル2005にフィードする。そのコンパウンダーを加熱して320℃とし、ペレットを押出機にフィードする。速度及びトルク性能を調節した繊維装置によって、モノフィラメントを引き取る。150〜250℃、好ましくは約200℃の加熱空気を使用して、そのフィラメントを徐々に冷却する。その空気温度を調節して、適切な溶融強度を維持しながら、フィラメントを押出加工し、それを引取ロールに巻取るようにする。60/40のT/I比のPEKKを使用することによって、結晶化度がほとんど無いか、又はまったく無い繊維をまず製造することが可能となるが、その理由は、このグレードのPEKKの結晶化速度が極端に遅いからである。更に、その繊維を後アニリーング及び延伸させることによって、そのフィラメントの性能を用途のために最適化させることができる。
Claims (18)
- ポリエーテルケトンケトン又はポリエーテルケトンケトン混合物及び鉱物質ナノチューブを含む繊維。
- 前記繊維がモノフィラメントである、請求項1に記載の繊維。
- 前記繊維がマルチフィラメントである、請求項1に記載の繊維。
- 前記繊維が、約50ミクロン〜約2mmの直径を有する、請求項1〜3いずれか1項に記載の繊維。
- 前記鉱物質ナノチューブが、周期律表の第IIIa族、第IVa族、及び第Va族の元素から選択される、請求項1〜4いずれか1項に記載の繊維。
- 前記繊維が、0.01〜30重量パーセントの鉱物質ナノチューブを含む、請求項1〜5いずれか1項に記載の繊維。
- 前記ポリエーテルケトンケトン又はポリエーテルケトンケトン混合物が半晶質である、請求項1〜6いずれか1項に記載の繊維。
- 前記ポリエーテルケトンケトン又はポリエーテルケトンケトン混合物が、約50:50から約90:10までのT:Iの比率を有する、請求項1〜7いずれか1項に記載の繊維。
- 前記ポリエーテルケトンケトン又はポリエーテルケトンケトン混合物が非晶質である、請求項1〜8いずれか1項に記載の繊維。
- 前記ポリエーテルケトンケトン又はポリエーテルケトンケトン混合物が、DSCで測定して、約10〜約40%の結晶化度を有する、請求項1〜9いずれか1項に記載の繊維。
- 前記ポリエーテルケトンケトン又はポリエーテルケトンケトン混合物が、式I及び式IIで表される繰り返し単位を含む、請求項1〜10いずれか1項に記載の繊維。
−A−C(=O)−B−C(=O)− I
−A−C(=O)−D−C(=O)− II
[式中、Aはp,p’−Ph−O−Ph−基であり、Phはフェニレン基であり、Bはp−フェニレンであり、そして、Dはm−フェニレンである。] - 繊維を製造する方法であって、前記方法が、ポリエーテルケトンケトン及び鉱物質ナノチューブを含むポリマー組成物を提供する工程、前記ポリマー組成物を流動可能とするのに有効な温度に前記ポリマー組成物を加熱する工程、及び前記加熱されたポリマー組成物をオリフィスを通過させて押出加工して、前記繊維を形成させる工程、を含む方法。
- 前記オリフィスを通過させて押出加工したあと前記繊維を延伸させる、更なる工程を含む、請求項12に記載の方法。
- 請求項1〜11いずれか1項に記載の複数の繊維を含む、織布。
- 請求項1〜11いずれか1項に記載の複数の繊維を含む、不織布。
- 請求項1〜11いずれか1項に記載の複数の繊維を含む、糸。
- 請求項1〜11いずれか1項に記載の複数の繊維を含む、ブレイド。
- 請求項1〜11いずれか1項に記載の複数の繊維からなる、移植可能なブレイデッドデバイス。
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