JP2013521775A

JP2013521775A - フルオロポリマー繊維複合材バンドル

Info

Publication number: JP2013521775A
Application number: JP2012557060A
Authority: JP
Inventors: イー．クラフノーマン
Original assignee: ゴアエンタープライズホールディングス，インコーポレイティド
Priority date: 2010-03-09
Filing date: 2011-02-16
Publication date: 2013-06-13
Also published as: ES2606604T3; WO2011112322A3; AU2011224776A1; US20160251785A1; US20100192758A1; US9334587B2; EP2544527A2; CA2791977A1; US10329698B2; WO2011112322A2; EP2544527B1; EP2544527A4

Abstract

複数のＵＨＭＷＰＥ繊維及び（ｂ）延伸ポリテトラフルオロエチレンを含む少なくとも１つのフルオロポリマー繊維を有する釣り糸。

Description

発明の分野
本発明はフルオロポリマー繊維複合材バンドルに関し、より詳細には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフルオロポリマーを含む複合材バンドルから作られる釣り糸に関する。

用語の定義
本明細書中に使用するときに、用語「繊維」は図１の１６及び１８に示すようなスレッド状製品を意味する。ここに使用される繊維はモノフィラメント繊維及びマルチフィラメント繊維を含む。複数の繊維は組み合わされて、図１に示すような「バンドル」１４を形成する。異なるタイプの繊維を組み合わせてバンドルを形成するときに、本明細書中で「複合材バンドル」と呼ぶ。複数のバンドルを組み合わせて、図１中に示すように「バンドル群」１２を形成することができる。複数のバンドル群を組み合わせて図１中に示すように「ロープ」１０を形成することができる（代わりのロープ構成は考えられそしてそれは本明細書中に記載されるとおりの本発明中に含まれるが）。
本明細書中に使用されるときに、「繰り返し応力用途」は、たとえば、海洋学、海事及びオフショア掘削用途を含む、繋留及び重荷用途のためのロープ、及び、プーリ、ドラム又は滑車輪に対する張力下に曲げられるロープ中の繊維の摩耗及び／又は圧縮破損をもたらす、引張り、曲げ又は捩り力あるいはそれらの組み合わせに繊維を付す用途を意味する。
「高強度繊維」は、本明細書中に使用するときに、１５ｇ／ｄを超えるテナシチーを有する繊維を指す。
「摩耗速度」は、本明細書中で使用するときに、サンプルの破断力の低下及び摩耗試験サイクルの数の比を意味する（例１にさらに定義されるとおり）。
「摩耗試験後の破壊強さの比」は、本明細書中で使用するときに、フルオロポリマー繊維を添加した所与の試験製品に対する摩耗試験後の破壊強さ及びフルオロポリマー繊維を添加していない同一の構造の試験製品に対する摩耗試験の後の破壊強さの比を意味する。
「低密度」は、本明細書中で使用するときに、約１ｇ／ｃｃ未満の密度を意味する。

発明の背景
高強度繊維は多くの用途で使用されている。たとえば、ポリマーロープは、海洋学、海事及びオフショア掘削用途を含む、繋留及び重荷用途に広く使用されている。ポリマーロープは、使用時及び幅広い環境暴露時に高い引張り及び曲げ応力に付される。これらのロープは種々の繊維タイプから種々の方法で製造される。たとえば、ロープは、組紐、ワイヤレイロープ又は平行ストランドロープであることができる。組紐は、バンドル群を撚るのとは対照的にバンドル群を組み又は編むことにより形成される。ワイヤレイロープはワイヤロープと同様に製造され、ここで、撚ったバンドルの各々の層は概して中心軸の周りを同一の方向に巻かれている（横たえている）。パラレルストランドロープは編組された又は押出されたジャケットにより保持されたバンドル群の集合体である。

繋留及び重荷用途に使用されるロープ中の成分繊維としては、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）繊維などの高弾性率かつ高強度の繊維が挙げられる。ＤＹＮＥＥＭＡ（登録商標）及びＳＰＥＣＴＲＡ（登録商標）ブランドの繊維はこのような繊維の例である。商品名ＶＥＣＴＲＡＮ（登録商標）で販売されている液晶芳香族ポリエステルなどの液晶ポリマー（ＬＣＰ）繊維もこのようなロープを製造するのに使用される。Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）繊維などのパラ−アラミド繊維も同様にこのような用途における有用性を有する。

これらのロープの使用寿命は３つのメカニズムのうちの１つ以上により妥協される。繊維摩耗はメカニズムの１つである。この摩耗は繊維どうしの内部的な摩耗又は繊維の別の物体に対する外部的な摩耗であることができる。摩耗は繊維を損傷し、それにより、ロープの寿命を低減する。ＬＣＰ繊維はこの破損メカニズムを特に受けやすい。第二のメカニズムは摩耗の別の結果である。プーリ又はドラムに対して張力下でロープを曲げるときなど、ロープ繊維が使用の間に互いに摩擦するときに、熱が発生する。この内部熱は繊維を酷く弱める。繊維は荷重下に加速伸び速度を示し又は破壊（すなわち、クリープ破壊）することが観測される。ＵＨＭＷＰＥ繊維はこのモードの破損に悩まされる。別のメカニズムはロープ又はロープの一部の圧縮の結果であり、ここで、ロープはプーリ、ドラム又は他の物体上で引っ張られる。

これらの問題に取り組む種々の解決法は探究されてきた。これらの試みは、通常、繊維材料の変更又は構造の変更を伴う。新規の、より強い繊維の使用は、しばしば、ロープの寿命を改良する方法として調べられている。１つの解決方法は新規のコンフィグレーションでの複数タイプの繊維の利用を伴う。すなわち、２種以上の繊維を組み合わせてロープを作る。異なるタイプの繊維を特定の様式で組み合わせて、各繊維タイプの欠点を補うことができる。２種以上の繊維の組み合わせが特性上の利点を提供することができる例は、改良されたクリープ耐性及びクリープ破壊耐性（１００％ＵＨＭＷＰＥロープとは異なる）及び改良された自己摩耗に対する耐性（１００％ＬＣＰロープとは異なる）である。しかしながら、すべてのこのようなロープは、上記の３つのメカニズムのうちの１つ以上により破損する特定の用途ではなおも不十分な性能となる。

ロープ性能は、ロープを構成するのに使用される最も基本的な構造ブロック、繊維のバンドルの設計によってかなりの程度決定される。このバンドルは異なるタイプの繊維を含むことができる。バンドル寿命を改良すると、一般に、ロープの寿命は改良される。そのバンドルは上記の高負荷ロープよりも要求の低い用途では価値がある。このような用途としては、持ち上げ、結束、固定などが挙げられる。このような繰り返し応力用途において繊維材料を組み合わせる試みがなされている。たとえば、ＵＨＭＷＰＥ繊維及びＬＣＰ繊維などの高強度繊維をブレンドし、より良好な耐摩耗性を有する大直径ロープを作っているが、なおも所望されるほどには有効でない。

エレベータ用ロープの耐摩耗性は高弾性率合成繊維を利用すること、１つ以上のバンドルをポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）分散体で含浸すること、又は、繊維をＰＴＦＥ粉末でコーティングすることにより改良されている。通常、このようなコーティングは比較的に急速に消耗する。ロープ又は個々のバンドルの外側にジャケットを設置することもロープの寿命を改良することを示している。しかしながら、ジャケットはロープに重量、嵩及び剛性を付加する。

ガラス繊維の寿命を長くするためにガラス繊維及びＰＴＦＥを混合している。これらの繊維は布帛へと製織された。得られた製品はガラス繊維単独と比較して優れた曲げ寿命及び耐摩耗性を有する。熱溶融性フッ素含有樹脂を繊維、特に、綿状材料繊維と混合している。得られた繊維を使用して、改良された布帛を形成した。デンタルフロス及び他の低負荷用途において、ＰＴＦＥ繊維を他の繊維と組み合わせて用いたが、本明細書中に記載する繰り返し応力用途ではない。

総括すると、ロープ又はケーブルの寿命を改良しようとする既知の試みのどれも、曲げ及び高張力の両方を伴う用途において十分な耐久性を提供していない。理想的な解決法は重負荷ロープ及びバンドルなどの小直径コンフィグレーションの両方に有利である。改良された釣り糸も望まれる。

発明の要旨
本発明は少なくとも１つの高強度繊維及び少なくとも１つのフルオロポリマー繊維を含み、該フルオロポリマー繊維は約４０質量％以下の量で存在する、繰り返し応力用途のための複合材バンドルを提供する。

好ましい実施形態において、高強度繊維は液晶ポリマーもしくは超高分子量ポリエチレン又はそれらの組み合わせである。

フルオロポリマー繊維の好ましい質量％は約３５質量％以下、約３０質量％以下、約２５質量％以下、約２０質量％以下、約１５質量％以下、約１０質量％以下及び約５質量％以下である。

好ましくは、複合材バンドルは摩耗試験後の破壊強さの比が少なくとも１．８であり、さらにより好ましくは少なくとも３．８であり、そしてさらにより好ましくは少なくとも４．０である。好ましくは、フルオロポリマー繊維はｅＰＴＦＥ繊維であり、それはモノフィラメントであっても、又は、マルチフィラメントであってもよく、そのいずれかは低密度であっても、又は、高密度であってもよい。

代わりの実施形態において、フルオロポリマー繊維は、二硫化モリブデン、グラファイト又は潤滑剤（炭化水素又はシリコーン系流体）などの添加剤を含む。

代わりの実施形態において、高強度繊維はパラ−アラミド、液晶ポリエステル、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）、高テナシチー金属、高テナシチー鉱物又は炭素繊維である。

別の態様において、本発明は、繊維バンドル中に少なくとも１つのフルオロポリマーのフィラメントを含ませる工程を含む、繊維バンドルの強度を実質的に維持しながら繰り返し応力用途において繊維バンドルの摩耗もしくは摩擦関連の消耗を減じる方法を提供する。

他の態様において、本発明は本発明の複合材バンドルから作られたロープ、ベルト、ネット、スリング、ケーブル、織布、不織布又はチューブ状テキスタイルを提供する。

別の態様において、本発明は複数のＵＨＭＷＰＥ繊維及び少なくとも１つの延伸ポリテトラフルオロエチレン繊維を有する釣り糸を提供する。フルオロポリマー繊維は約１０〜３０質量％、好ましくは約１２．５〜２５質量％の量で存在する。釣り糸は摩耗試験後の破断力が摩耗試験前の破断力の少なくとも４９％であり、好ましくは少なくとも５０％であり、そして最も好ましくは少なくとも６０％である。釣り糸中の繊維の総数に対するフルオロポリマー繊維の数の比は約１０〜３０％であり、好ましくは１２．５〜２５％（すなわち、１：８〜１：４）である。釣り糸はテナシチーが少なくとも約１０ｇ／ｄであり、好ましくは少なくとも約１５ｇ／ｄであり、そして最も好ましくは少なくとも約２０ｇ／ｄである。釣り糸は摩耗試験の後の破断力が少なくとも約１３ｋｇであり、好ましくは少なくとも約１４．５ｋｇであり、最も好ましくは少なくとも約１６ｋｇである。

図面の簡単な説明
図１は本発明により製造されたロープの例示の実施形態の分解図である。図２は耐摩耗試験設備の例示である。図３は耐摩耗試験に用いたときに、繊維サンプル自体に対して捩れる繊維サンプルの例示である。図４は釣り糸摩耗試験設備の例示である。

発明の詳細な説明
本発明の発明者は高強度繊維のバンドルに添加した比較的に小さい質量％のフルオロポリマー繊維が耐摩耗性及び摩耗寿命の驚くほどの劇的な増加をもたらすことを発見した。

ロープ、ケーブル及び繰り返し応力用途に使用するための他の引張り部材を形成するために使用される高強度繊維としてはＤＹＮＥＥＭＡ（登録商標）及びＳＰＥＣＴＲＡ（登録商標）ブランドの繊維などの超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）、商品名ＶＥＣＴＲＡＮ（登録商標）で販売されているような液晶ポリマー（ＬＣＰ）繊維、他のＬＣＡＰ、ＰＢＯ、高性能アラミド繊維、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）繊維などのパラ−アラミド繊維、炭素繊維、ナイロン及びスチールが挙げられる。このような繊維の組み合わせ、たとえば、ＵＨＭＷＰＥ及びＬＣＰも挙げられ、それは、通常、海洋学及び他の重荷用途においてロープのために使用される。

本発明の好ましい実施形態による上記の繊維のいずれかと組み合わせて使用されるフルオロポリマー繊維としては、限定するわけではないが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）（延伸ＰＴＦＥ（ｅＰＴＦＥ）及び変性ＰＴＦＥを含む）、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、エチレン−クロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）、エチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）又はペルフルオロアルコキシポリマー（ＰＦＡ）が挙げられる。フルオロポリマー繊維としては、モノフィラメント繊維、マルチフィラメント繊維、又は、その両方が挙げられる。高密度フルオロポリマー及び低密度フルオロポリマーの両方は本発明において使用することができる。

フルオロポリマー繊維は、通常、高強度繊維よりも低い強度であるが、組み合わされたバンドルの全体の強さはフルオロポリマー繊維（１又は複数）の添加（又はフルオロポリマー繊維による高強度繊維の置き換え）によって有意に損なわれない。好ましくは、１０％未満の強度低下は、フルオロポリマー繊維を含ませた後に観察される。

フルオロポリマー繊維は、好ましくは、約４０質量％未満のフルオロポリマー繊維が複合材バンドル中に存在するような量で高強度繊維と組み合わされる。より好ましい範囲としては約３５％未満、約３０％未満、約２５％未満、約２０％未満、約１５％未満、約１０％未満、約５％未満及び約１％が挙げられる。

驚くべきことに、これらの低添加量でさえ、本発明の複合材バンドルは、強度の緩やかな（約１０％未満）の低下でもって、耐摩耗性の劇的な増加を示し、そのため、摩耗寿命の増加を示す。ある場合には、摩耗試験後の破断強度の比は下記に示す実施例により示されるとおり、４．０を超えた（表３を参照されたい）。具体的には、下記の例１〜４に示すように、ＰＴＦＥ及び高強度繊維を含む繊維バンドルの破断力は、所与の数の摩耗試験サイクルの後に、高強度繊維単独の破断力よりも劇的に高い。摩耗速度は、したがって、ＰＴＦＥ繊維含有複合材バンドルではＰＴＦＥ繊維を含まない同構造よりも低い。

理論によって制限されることなく、複合材バンドルが改良された耐摩耗性をもたらすのはフルオロポリマー繊維の潤滑性であると信じられる。この態様において、本発明は固体の潤滑性繊維をロープ又は繊維バンドルに含ませることによりそれを潤滑化させる方法を提供する。

フルオロポリマー繊維は、場合により、充填剤を含む。グラファイト、ワックスなどの固体潤滑剤、又は、さらには炭化水素油又はシリコーン油などの流体潤滑剤を用いることができる。このような充填剤はフルオロポリマー繊維にそして最終的にロープ自体に追加の有利な特性を付与する。たとえば、カーボンを充填したＰＴＦＥは熱伝導性を改善し、そして繊維及びロープの耐熱性を向上させるのに有用である。これはロープ破損の寄与要因の一つであるロープ中の熱の蓄積を防止し又は少なくとも遅らせる。グラファイト又は他の潤滑性充填剤はフルオロポリマー繊維を添加することにより実現される潤滑効果を高めるために使用されうる。

任意の従来から既知の方法を用いて、フルオロポリマー繊維を高強度繊維と組み合わせることができる。特殊な処理は必要ない。繊維はブレンドされ、撚られ、編組され、又は、特殊な組み合わせ処理を行うことなく単に同時処理されうる。通常、繊維は当業者に知られている従来のロープ製造法を使用して組み合わされる。

釣り糸中のＵＨＭＷＰＥストランドを１つ以上のｅＰＴＦＥ繊維で置き換えることによって、本発明の釣り糸は、同様に構成されたすべてがＵＨＭＷＰＥである釣り糸と比較して有意に改良された耐久性を示す。好ましくは、編組された釣り糸中の繊維の総数に対するｅＰＴＦＥ繊維の量は、テナシチーの低下を最小限に抑えながら、最大限の耐摩耗性を提供するように最適化される。たとえば、８繊維編組の構造では、通常、１つ又は２つのｅＰＴＦＥ繊維を取り込むことが好ましい。高いピックカウントは釣り糸の構造において好ましい。

発明の釣り糸及び比較の編組釣り糸の両方を、糸の丸さ及び繊維どうしの付着力を改良するために、熱延伸工程に付した。摩擦試験は、釣り竿フェルールに擦っている張力に付された釣り糸により使用時に生じる摩擦、及び、使用時の岩及び他の物体に対する摩耗擦をシミュレートするために、９０度角度の金属ターゲット上で釣り糸を引っ張ることにより行った。

下記に示す実施例において、耐摩耗性及び摩耗寿命を種々の繊維バンドルに対して試験する。当業者に理解されるとおり、結果は本発明のバンドルから構成されたロープで観測される効果の指標である。

詳細には、摩耗速度を用いて耐摩耗性を示す。摩耗寿命は繊維バンドル（本発明のフルオロポリマー繊維の組み合わせを含むもの及び含まないもの）を破損まで繰り返す特定の例により示される。結果は破損までのサイクル数として報告する。試験の詳細を下記に示す。

試験方法
単位長さ当たりの質量及び引張強さ測定
各個々の繊維の単位長さ当たりの質量をDenver Instruments. Inc. Model AA160 分析用天秤を用いて９ｍの長さの繊維サンプルを秤量し、グラムで表現した質量に１０００を掛けることにより決定し、結果をデニールの単位で表現する。例６ａ及び６ｂを例外として、すべての引張試験を周囲温度で、空気式繊維グリップを装備した引張試験機(Zellweger USTER（登録商標） TENSORAPID 4, Uster, スイス)でゲージ長さ３５０ｍｍ及びクロスヘッド速度３３０ｍｍ／分を用いて行った。したがって、歪み速度は９４．３％/分であった。例６ａ及び６ｂでは、引張試験を周囲温度で、空気式Ｕ字型繊維グリップを装備したINSTRON 5567引張試験機 (Canton, MA)で、ここでも、ゲージ長さ３５０ｍｍ及びクロスヘッド速度３３０ｍｍ／分を用いて行った。そのため、歪み速度は９４．３％/分であった。繊維の破断強さと呼ばれるピーク力を記録した。４つのサンプルを試験し、平均破断強度を計算した。ｇ／ｄで表現される個々の繊維サンプルの平均テナシチーは、グラムで表現される平均破断強度を個々の繊維のデニール値で割り算することにより計算した。複合材バンドル又はバンドル群を試験する場合に、これらのサンプルの平均テナシチーは、複合材バンドル又はバンドル群の平均破断強度（グラム単位）を、複合材バンドル又はバンドル群の長さ当たりの質量（デニール単位）で割り算することにより計算した。複合材バンドル又はバンドル群のデニール値はサンプルの質量を測定し、又は、サンプルの個々の成分のデニール値を総計することにより決定されうる。

密度測定
下記の技術を用いて繊維密度を決定した。繊維体積を一定長さの繊維の平均厚さ及び幅の値から計算し、そして密度を繊維体積及び繊維質量から計算した。２メートル長さの繊維をA&D FR-300天秤に載せ、そして質量をグラムで記録した（Ｃ）。その後、繊維サンプルの厚さをAMES (Waltham, Mass., USA) Model LG3600厚さゲージを用いて繊維にそって３点で測定した。繊維の幅もEhrenreich Photo Optical Ind. Inc. Garden City, New Yorkから入手可能なLP-6プロファイルプロジェクタ用いて同繊維サンプルにそって３点で測定した。その後、厚さ及び幅の平均値を計算し、そして繊維サンプルの体積を決定した（Ｄ）。繊維サンプルの密度を下記のとおりに計算した。
繊維サンプルの密度（ｇ／ｃｃ）＝Ｃ／Ｄ

耐摩耗性試験
摩耗試験を湿潤及び乾燥ヤーン／ヤーン耐摩耗性（Wet and Dry Yarn-on-Yarn Abrasion Resistance）に関するＡＳＴＭ標準試験法(指定番号D 6611-00)から調整した。この試験方法をロープ、特に海洋環境での使用を目的としたロープの構成に使用するヤーンの試験に応用する。

試験装置を図２に示し、垂直フレーム２４に３つのプーリ２１，２２，２３が配置されている。プーリ２１，２２，２３は直径２２．５ｍｍであった。上部プーリ２１，２３の中央線は１４０ｍｍの距離で分離されていた。下部プーリ２２の中央線は上部プーリ２１，２３の中央線を接続している水平線の下２５４ｍｍであった。モータ２５及びクランク２６は図２に示すとおりの位置にあった。ブッシング２８をとおしてモータ駆動クランク２６により駆動される延長ロッド２７を用いて、各サイクルの間に前後にロッド２７を動かすときに、試験サンプル３０を５０．８ｍｍの距離で変位させた。サイクルは前後のストロークを含んだ。ディジタルカウンタ（図示していない）はサイクルの数を記録した。クランク速度は６５〜１００サイクル／分の範囲内で調節可能であった。

錘３１（さまざまな錘を加えることができるプラスチック容器の形）をサンプル３０の一端に取り付け、試験サンプル３０の平均破断強度の１．５％に相当する所定の張力を課す。図２にしたがって、サンプル３０を、無張力下にある間に、第三のプーリ２３の上、第二のプーリ２２の下、そして第一のプーリ２１の上を通した。その後、図面に示すとおりに錘３１をつり下げることにより、サンプル３０に張力を課した。その後、サンプル３０の他端を、モータクランク２６に取り付けられた延長ロッド２７に固定した。ロッド２７を事前にストロークの最高点に位置するようにし、それにより、張力を与えている錘３１が試験前に最大高さに位置するようにした。最大高さは、通常、第三のプーリ２３の中心線の下６〜８ｃｍであった。試験の間に滑りを防止するために、繊維サンプル３０を確実に延長ロッド２７及び錘３１に固定しているように注意した。

その後、なおも張力下にある試験サンプル３０を、第二の下方のプーリ２２から注意深く取り外した。約２７ｍｍ直径のシリンダ（図示せず）を、サンプル３０により形成されたクレードルに配置し、その後、右に１８０°回転し、サンプル３０にハーフラップを行った。シリンダーをさらに右にさらに１８０°回転し、完全な３６０°ラップを行った。所望の回数のラップを達成するまで、１８０°増分で捩りを続けた。その後、サンプル３０がなおも張力下にある間に、シリンダーを注意深く取り外し、そしてサンプル３０を第二のプーリ２２の周囲に再配置した。例として、繊維サンプル３０の３回の完全なラップ（３×３６０°）を図3に示す。サンプルが撚ったマルチフィラメントである場合には、ラッピングの際のねじれ方向からの僅かなずれが生じるであろう。この場合には、このねじれ方向の向きは、マルチフィラメント繊維の本来のねじれと同じ方向でなければならない。

試験サンプルが少なくとも１つのフルオロポリマー繊維を含む２つ以上の個々の繊維からなる試験において、下記の変更手順に従った。試験サンプルを錘に固定した後に、フルオロポリマー繊維（１又は複数）を撚ることなく他の繊維に対して並んで配置させた。特に指示がないかぎり、フルオロポリマー繊維（１又は複数）は常にオペレータの最も近くに配置した。繊維をラッピングするための次の手順は上記の手順と同一であった。

試験設定が完成すると、サイクル計数を０に設定し、クランク速度を所望の速度に調節し、そしてギアモータを始動した。所望の数のサイクルを完了した後に、ギアモータを止め、そして摩耗された試験サンプルを錘及び延長ロッドから取り外した。各試験を４回行った。

その後、摩耗した試験サンプルを破断強度に関して引張試験し、そして結果を平均した。平均のテナシチーは繊維もしくは複合材バンドルサンプルの平均破断強度値及び単位長さ当たりの合計質量を用いて計算した。

１つの例において、張力負荷下に繊維もしくは複合材バンドルが完全に破壊するまで摩耗試験を続けた。サイクル数はサンプルの破損までのサイクルとして記録した。この例では、３つのサンプルを試験し、破損までの平均サイクルを計算した。

釣り糸摩耗試験
釣り糸摩耗試験を湿潤及び乾燥ヤーン／ヤーン耐摩耗性（Wet and Dry Yarn-on-Yarn Abrasion Resistance）に関するＡＳＴＭ標準試験法(指定番号D 6611-00)から調整した。この試験方法をロープ、特に海洋環境での使用を目的としたロープの構成に使用するヤーンの試験に応用する。

試験装置を図４に示し、２つのプーリ４１，４２は垂直フレーム４３に配置されている。プーリ４１，４２は４５ｍｍ直径であった。プーリ４１，４２の中央は２０５ｍｍの距離だけ離れていた。ギアモータ４４及びクランク４５は図４に示すとおりに配置されていた。ブッシング４７をとおしてモータ駆動クランク４５により駆動される延長ロッド４６を用いて、各サイクルの間にロッド４６が前後に動くときに、試験サンプル４０を５０．８ｍｍの距離で変位させた。サイクルは前後のストロークを含んだ。ディジタルカウンター(図示せず)はサイクル数を記録した。クランク速度６５〜１００サイクル／分の範囲内で調節可能であった。

錘４８（さまざまな錘を加えることができるプラスチック容器の形）をサンプル４０の一端に取り付け、所定の張力８００ｇを課した。図４にしたがって、サンプル４０を、無張力下にある間に、第一のプーリ４１の上、鈍金属ターゲット４９の下、そして第二のプーリ４２の上を通した。鈍金属ターゲット４９は９０°角度でコーナー機械加工した焼入れ鋼であった。ターゲット４９はプーリ４１，４２の中央の中間にあり、そしてターゲット４９の頂点がプーリ４１，４２の頂部から下２．５ｃｍにあるように位置合わせした。その後、図面に示すとおりに錘４８をつり下げることにより、サンプル４０に張力を課した。その後、サンプル４０の他端を、モータクランク４５に取り付けられた延長ロッド４６に固定した。ロッド４６を事前にストロークの最高点に位置するようにし、それにより、張力を与えている錘４０が試験前に最大高さに位置するようにした。最大高さは、通常、第二のプーリ４２の中心の下６〜８ｃｍであった。試験の間に滑りを防止するために、繊維サンプル４０を確実に延長ロッド４６及び錘４８に固定しているように注意した。

試験設定が完成すると、サイクル計数を０に設定し、クランク速度を所望の速度に調節し、そしてギアモータ４４を始動した。所望の数のサイクルを完了した後に、ギアモータ４４を止め、そして摩耗された試験サンプルを錘４８及び延長ロッド４６から取り外した。各試験を１回行った。試験は２０００サイクルで行った。

その後、釣り糸摩耗試験サンプルを破断強度に関して引張試験し、そして結果を平均し、報告した。引張試験はクロスヘッド速度２００ｍｍ/分及びジャー分離２００ｍｍを用いて行った。

例１
単一のｅＰＴＦＥ繊維を、単一の液晶ポリマー（ＬＣＰ）繊維(Vectran（登録商標）, Celanese Acetate LLC, Charlotte, NC)と組み合わせ、上記の摩耗試験に付した。この試験の結果を単一のＬＣＰ繊維の試験の結果と比較した。

ｅＰＴＦＥモノフィラメント繊維を入手した(HT400d Rastex（登録商標）繊維, W.L. Gore and Associates, Inc., Elkton MD)。この繊維は下記の特性を有した: ４２５ｄの単位当たりの質量、２．２９ｋｇの破断力、５．３８ｇ／ｄのテナシチー及び１．７８ｇ／ｃｃの密度。ＬＣＰ繊維は１５６７ｄの単位長さ当たりの質量、３４．５５ｋｇの破断力及び２２．０ｇ／ｄのテナシチーを有した。

この２つの繊維タイプを、互いに隣接させるようにして単純に保持することにより組み合わせた。すなわち、撚り又は他の絡み合い手段を行わなかった。組み合わせた際のこれら２つの繊維の質量％は７９％のＬＣＰ及び２１％のｅＰＴＦＥであった。複合材バンドルの単位長さ当たりの質量は１９９２ｄであった。複合材バンドルの破断力は３３．８７ｋｇであった。複合材バンドルのテナシチーは１７．０ｇ／ｄであった。単一のｅＰＴＦＥ繊維をＬＣＰに対して添加すると、単位長さ当たりの質量、破断力及びテナシチーを、それぞれ+27%、-2%及び-23%変化させた。ｅＰＴＦＥモノフィラメント繊維の添加に関連する破壊力の低下は繊維の強度のばらつきに帰因するものであったことに注意されたい。

これらの繊維の特性、ならびに、例２〜８に使用されるすべての繊維の特性を表１に示す。

単一のＬＣＰ繊維を上述の手順に従って耐摩耗性に関して試験した。５回の完全ラップを繊維に課した。試験を５１８ｇの張力（ＬＣＰ繊維の破断力の１．５％に相当）下に１００サイクル／分で行った。

単一のＬＣＰ繊維及びｅＰＴＦＥモノフィラメント繊維の複合材バンドルも同様にして耐摩耗性に関して試験した。５回の完全ラップを複合材バンドルに課した。試験を５０８ｇの張力（繊維組み合わせ物の破断力の１．５％に相当）下に１００サイクル／分で行った。

摩耗試験を１５００サイクルで行い、その後、試験サンプルを引張試験し、その破断力を決定した。複合材バンドル及びＬＣＰ繊維はそれぞれ２６．３８ｋｇ及び１３．２１ｋｇの摩耗後の破断力を示した。単一のＰＴＦＥモノフィラメント繊維を単一のＬＣ繊維に添加することで、摩耗後破断力が１００％増加した。このように、単一ｅＰＴＦＥモノフィラメント繊維を添加することで、試験前に破断力が−２％で変化し、そして摩耗試験完了時の破断力が１００％高くなった。

破断力の低下を摩耗試験後の破断強度及び初期破断強度の商により計算した。摩耗速度をサンプルの破断力の低下及び摩耗試験サイクル数の商として計算した。ＬＣＰ繊維単独及びＬＣＰ繊維とｅＰＴＦＥモノフィラメント繊維との複合材の摩耗速度はそれぞれ１４．２ｇ／サイクル及び５．０ｇ/サイクルであった。

本例、ならびに、他のすべての例（例２〜８）の試験条件及び試験結果をそれぞれ表２及び３に示す。

例２Ａ
単一のｅＰＴＦＥモノフィラメント繊維を単一の超高分子量ポリエチレン(ＵＨＭＷＰＥ)繊維(Dyneema（登録商標）繊維、DSM, Geleen, オランダ)と組み合わせた。上記のとおりに摩耗試験を行った。複合材バンドルの試験結果を単一のＵＨＭＷＰＥ繊維の試験結果と比較した。

例１において製造しそして記載したとおりのｅＰＴＦＥモノフィラメント繊維を入手した。２つの繊維タイプを、互いに隣接させるようにして単純に保持することにより組み合わせた。すなわち、撚り又は他の絡み合い手段を行わなかった。組み合わせた際のこれら２つの繊維の質量％は７９％のＵＨＭＷＰＥ及び２１％のｅＰＴＦＥであった。ＵＨＭＷＰＥ及び複合材バンドルの単位長さ当たりの質量はそれぞれ１５８１ｄ及び２００６ｄであった。ＵＨＭＷＰＥ及び複合材バンドルの破断力はそれぞれ５０．８０ｋｇ及び５１．６７ｋｇであった。ＵＨＭＷＰＥ及び複合材バンドルのテナシチーはそれぞれ３２．１ｇ／ｄ及び２５．７ｇ／ｄであった。ｅＰＴＦＥ繊維をＵＨＭＷＰＥ繊維に添加すると、単位長さ当たりの質量、破断力及びテナシチーがそれぞれ+27%、+2%及び-20%変化した。

単一のＵＨＭＷＰＥ繊維を上記の手順に従って耐摩耗性に関して試験した。３回の完全ラップを繊維に課した。試験を７６２ｇの張力（ＵＨＭＷＰＥ繊維の破断力の１．５％に相当）下に、６５サイクル／分で行った。

ＵＨＭＷＰＥ繊維及びｅＰＴＦＥモノフィラメント繊維の組み合わせも同様にして耐摩耗性に関して試験した。３回の完全ラップを繊維の組み合わせ物に課した。試験を７７５ｇの張力（繊維組み合わせ物の破断力の１．５％に相当）下に、６５サイクル／分で行った。

摩耗試験を５００サイクルで行い、その後、試験サンプルを引張試験し、その破断力を決定した。複合材バンドル及びＵＨＭＷＰＥ繊維はそれぞれ４２．２９ｋｇ及び１０．９０ｋｇの摩耗後の破断力を示した。ｅＰＴＦＥモノフィラメント繊維をＵＨＭＷＰＥ繊維に添加すると、摩耗後破断力が２２８％増加した。このように、単一のｅＰＴＦＥ繊維を添加すると、試験前の破断力が２％増加し、そして摩耗試験完了時に破断力が２８８％高くなった。ＵＨＭＷＰＥ繊維単独及びＵＨＭＷＰＥ繊維とｅＰＴＦＥモノフィラメント繊維との複合材の摩耗速度はそれぞれ７９．８ｇ／サイクル及び１８．８ｇ／サイクルであった。

例２Ｂ
ｅＰＴＦＥ繊維及びＵＨＭＷＰＥ繊維の組み合わせ物を例２ａに記載したように形成しそして試験したが、この場合には、ｅＰＴＦＥ繊維はマルチフィラメントであった。４００ｄのｅＰＴＦＥモノフィラメント繊維を、ピンホイールを用いて引き、マルチフィラメントｅＰＴＦＥ繊維を形成した。マルチフィラメント繊維は下記の特性を有した：４０５ｄの単位長さ当たりの質量、１．１８ｋｇの破断力、２．９０ｇ／ｄのテナシチー及び０．７２ｇ／ｃｃの密度。

１つのマルチフィラメントｅＰＴＦＥ繊維を、例２ａに記載されるとおりに１つのＵＨＭＷＰＥ繊維と組み合わせた。ＵＨＭＷＰＥ繊維の特性及び試験結果を例２ａに示した。複合材バンドルは８０質量％のＵＨＭＷＰＥ及び２０質量％のｅＰＴＦＥからなった。

複合材バンドルの単位長さ当たりの質量は１９８６ｄであった。複合材バンドルの破断力は５０．３５ｋｇであった。複合材バンドルのテナシチーは２５．４ｇ／ｄであった。ｅＰＴＦＥ繊維をＵＨＭＷＰＥ繊維に添加すると、単位長さ当たりの質量、破断力及びテナシチーはそれぞれ+26%、-1%及び-21%変化した。

ＵＨＭＷＰＥ繊維及びｅＰＴＦＥマルチフィラメント繊維の組み合わせ物を、例２ａと同様に３回の完全ラップ及び６５サイクル／分を用いて７５５ｇの張力（繊維組み合わせ物の破断力の１．５％に相当）下で耐摩耗性に関して試験した。摩耗試験を、ここでも、５００サイクルで行った。複合材ｅＰＴＦＥ−ＵＨＭＷＰＥバンドルの摩耗後の破断力は４１．３７ｋｇであった。ｅＰＴＦＥマルチフィラメント繊維をＵＨＭＷＰＥ繊維に添加すると、摩耗後破断力が２８０％増加した。このように、単一のｅＰＴＦＥ繊維を添加すると、試験前に−１％で破断力が変化し、そして摩耗試験完了時に破断力が２８０％高くなった。複合材バンドルの摩耗速度は１８．０ｇ／サイクルであった。

例３
ｅＰＴＦＥモノフィラメントを、撚ったパラ−アラミド繊維(Kevlar（登録商標）繊維、E.I. DuPont deNemours, Inc., Wilmington, DE)と組み合わせ、そして摩耗試験に付した。この試験の結果を単一のパラ−アラミド繊維の試験の結果と比較した。

ｅＰＴＦＥモノフィラメント繊維は例１に記載されたものと同一であった。ｅＰＴＦＥモノフィラメント繊維の特性及び試験結果を例１に示す。パラ−アラミド繊維は２０２７ｄの単位長さ当たりの質量、４０．３６ｋｇの破断力及び１９．９ｇ／ｄのテナシチーを有した。

２つの繊維タイプを例１に記載したように組み合わせ、８３質量％のパラ−アラミド及び１７質量％のｅＰＴＦＥモノフィラメント繊維を含む複合材バンドルを生じた。複合材バンドルの単位長さ当たりの質量は２４５２ｄであった。複合材バンドルの破断力は４０．４１ｋｇであった。複合材バンドルのテナシチーは１６．７ｇ／ｄであった。単一のｅＰＴＦＥ繊維をパラ−アラミドに添加すると、単位長さ当たりの質量、破断力及びテナシチーはそれぞれ+21%、+0%及び-6%変化した。

単一のパラ−アラミド繊維を上記の手順に従って耐摩耗性に関して試験した。パラ−アラミド繊維の撚りのために、ラップ方向はパラ−アラミド繊維の生来の撚りと同一の方向とし、この場合、他の例のものとは逆であったことに注意すべきである。３回の完全ラップを繊維に課した。試験を、６０５ｇの張力(パラ−アラミド繊維の破断力の１．５％に相当)下に、６５サイクル／分で行った。

パラ−アラミド繊維及びｅＰＴＦＥモノフィラメント繊維の組み合わせ物も同様に耐摩耗性に関して試験した。３回の完全ラップを繊維の組み合わせ物に課した。試験を、６０６ｇの張力(繊維組み合わせ物の破断力の１．５％に相当)下に、６５サイクル／分で行った。

摩耗試験を４００サイクル行い、その後、試験サンプルを引張試験し、その破断力を決定した。複合材バンドル及びパラ−アラミド繊維はそれぞれ１７．４０ｋｇ及び９．２９ｋｇの摩耗後の破断力を示した。ｅＰＴＦＥモノフィラメント繊維をパラ−アラミド繊維に添加すると、摩耗後破断力が８７％増加した。このように、単一のｅＰＴＦＥ繊維を添加すると、試験前に破断力が０％増加であり、摩耗試験完了時の破断力が８７％高くなった。パラ−アラミド繊維単独及びパラ−アラミド繊維とｅＰＴＦＥモノフィラメント繊維との複合材の摩耗速度はそれぞれ７７．７ｇ／サイクル及び５７．５ｇ／サイクルであった。

例４
単一のグラファイト充填ｅＰＴＦＥ繊維を単一の超高分子量ポリエチレン(ＵＨＭＷＰＥ)繊維(Dyneema（登録商標）繊維)と組み合わせ、そして摩耗試験に付した。この試験の結果を単一のＵＨＭＷＰＥ繊維の試験の結果と比較した。

グラファイト充填ｅＰＴＦＥモノフィラメント繊維はMinorらの米国特許第５，２６２，２３４号明細書の教示に従って製造した。この繊維は下記の特性を有した：４７５ｄの単位長さ当たりの質量、０．９８ｋｇの破断力、２．０７ｇ／ｄのテナシチー及び０．９４ｇ／ｃｃの密度。ＵＨＭＷＰＥ繊維の特性及び試験結果を例２ａに示している。

２つの繊維タイプを例１と同様に組み合わせた。組み合わせたときにこれら２つの繊維の質量％は７７％のＵＨＭＷＰＥ及び２３％のグラファイト充填ｅＰＴＦＥであった。ＵＨＭＷＰＥ及び複合材バンドルの単位長さ当たりの質量はそれぞれ１５８１ｄ及び２０５６ｄであった。複合材バンドルの破断力は４９．３５ｋｇであった。複合材バンドルのテナシチーは２４．０ｇ／ｄであった。グラファイト充填ｅＰＴＦＥ繊維をＵＨＭＷＰＥ繊維に添加すると、単位長さ当たりの質量、破断力及びテナシチーはそれぞれ+30%、-3%及び-25%変化した。

ＵＨＭＷＰＥ繊維及びグラファイト充填ｅＰＴＦＥモノフィラメントの組み合わせ物を摩耗試験に関して試験した。３回の完全ラップを繊維の組み合わせ物に課した。試験を、６５サイクル／分で、７４０ｇの張力(繊維組み合わせ物の破断力の１．５％に相当)下に行った。ＵＨＭＷＰＥ繊維の摩耗試験結果は例２ａに示している。

摩耗試験を５００サイクル行い、その後、試験サンプルを引張試験し、その破断力を決定した。複合材バンドルは３６．７３ｋｇの摩耗後の破断力を示した。グラファイト充填ｅＰＴＦＥをＵＨＭＷＰＥ繊維に添加すると、摩耗後破断力が２３７％増加した。このように、ｅＰＴＦＥモノフィラメント繊維を添加すると、試験前の破断力が−３％変化し、そして摩耗試験完了時に破断力が２３７％高かった。単一のＵＨＭＷＰＥ繊維単独及び単一のＵＨＭＷＰＥ繊維と単一のグラファイト充填ｅＰＴＦＥモノフィラメント繊維との複合材の摩耗速度はそれぞれ７９．８ｇ／サイクル及び２５．２ｇ／サイクルであった。

例５
３つの異なる繊維タイプであるＵＨＭＷＰＥ、ＬＣＰ及びｅＰＴＦＥモノフィラメント繊維を組み合わせ、複合材バンドルを形成した。これらの繊維は例１及び２ａで報告したのと同一の特性を有する。各繊維タイプのストランド数及び質量％は以下のとおりであった：ＵＨＭＷＰＥについては１及び４０％、ＬＣＰについては１及び３９％、ｅＰＴＦＥモノフィラメントについては２及び２１％であった。

引張及び摩耗試験をこの複合材バンドル、及び、ＵＨＭＷＰＥ繊維及びＬＣＰ繊維の各々１つのストランドを含む複合材バンドルに対して行った。２繊維タイプ及び３繊維タイプのコンフィグレーションについて長さ当たりの質量、破断力及びテナシチーはそれぞれ３１４８ｄ及び３９９８ｄ、７３．６４ｋｇ及び７５．０９ｋｇ、ならびに、２３．４ｇ／ｄ及び１８．８ｇ／ｄであった。

摩耗試験条件は上記と同一であったが、試験は特定数のサイクルに達したときに止めず、サンプルが破損したときに止めた。各コンフィグレーションに対して３回 (４回でない)試験を行った。繊維を次のように摩耗試験機において並べて配置した:ＬＣＰ繊維、ＰＴＦＥ繊維、ＵＨＭＷＰＥ繊維、ＰＴＦＥ繊維で、ＬＣＰ繊維をオペレータから最も遠くに、そしてＰＴＦＥ繊維をオペレータから最も近くに配置した。破損は複合材バンドルの全体の破壊として定義した。摩耗試験では、４回の完全ラップを複合材バンドルに課した。試験を６５サイクル／分で行った。課した張力はＵＨＭＷＰＥ繊維とＬＣＰ繊維のみの複合材に対しては１１０５ｇであり、３つすべての繊維タイプの複合材に対しては１１２６ｇであった。両方の試験での張力は繊維組み合わせ物の破断力の１．５％に相当した。

破損までの平均サイクルを、３回の摩耗試験の結果から計算した。破損はＵＨＭＷＰＥ繊維とＬＣＰ繊維のみの複合材では１２６３サイクルで起こり、３つすべての繊維タイプの複合材では２７６１サイクルで起こった。ｅＰＴＦＥモノフィラメント繊維を、１つのＵＨＭＷＰＥ繊維及び１つのＬＣＰ繊維の組み合わせ物に添加することで、単位長さ当たりの質量、破断力及びテナシチーはそれぞれ+27%、+2%及び-20%変化した。ｅＰＴＦＥ繊維を添加すると、破損までのサイクルは＋１１９％増加した。

例６
例２ａに記載したとおりの方法及び繊維を用いて２つの追加の複合材バンドルを製造した。これら２つの複合材バンドルは２つの異なる質量％のｅＰＴＦＥモノフィラメント及びＵＨＭＷＰＥ繊維成分を有するように設計した。

６ａ）
単一のｅＰＴＦＥ繊維を３つのＵＨＭＷＰＥ繊維と組み合わせ、摩耗試験に付した。ｅＰＴＦＥ繊維及びＵＨＭＷＰＥ繊維の質量％はそれぞれ８％及び９２％であった。３つのＵＨＭＷＰＥ繊維及び複合材バンドルの単位長さ当たりの質量はそれぞれ４７４３ｄ及び５１６８ｄであった。３つのＵＨＭＷＰＥ繊維及び複合材バンドルの破断力はそれぞれ１２４．４４ｋｇ及び１２０．６３ｋｇであった。３つのＵＨＭＷＰＥ繊維及び複合材バンドルのテナシチーはそれぞれ２６．２ｇ／ｄ及び２３．３ｇ／ｄであった。ｅＰＴＦＥ繊維を３つのＵＨＭＷＰＥ繊維に添加すると、単位長さ当たりの質量、破断力及びテナシチーはそれぞれ+9%、-3%及び-11 %変化した。

摩耗試験では、２回の完全ラップを試験サンプルに課した。試験を６５サイクル／分で、３つのＵＨＭＷＰＥ繊維単独及び３つのＵＨＭＷＰＥ繊維と単一のｅＰＴＦＥ繊維との複合材バンドルにつき、それぞれ１８６７ｇ及び１８１０ｇの張力下に試験した(これらの張力は試験サンプルの破断力の１．５％に相当)。

摩耗試験を６００サイクル行い、その後、試験サンプルを引張試験し、その破断力を決定した。複合材バンドル及び３つのＵＨＭＷＰＥ繊維はそれぞれ摩耗後の破断力が９９．０７ｋｇ及び２３．９０ｋｇであった。このように、単一のｅＰＴＦＥ繊維を３つのＵＨＭＷＰＥ繊維に添加すると、破断力が試験前に−３％変化し、摩耗試験完了時に破断力が３１４％高くなった。単一のｅＰＴＦＥモノフィラメント繊維を含む又は含まない３つのＵＨＭＷＰＥ繊維の複合材の摩耗速度はそれぞれ１６７．６ｇ／サイクル及び３５．９ｇ／サイクルであった。

６ｂ）
５つのｅＰＴＦＥ繊維を３つのＵＨＭＷＰＥ繊維と組み合わせ、摩耗試験に付した。ｅＰＴＦＥ繊維及びＵＨＭＷＰＥ繊維の質量％はそれぞれ３１％及び６９％であった。３つのＵＨＭＷＰＥ繊維及び複合材の単位長さ当たりの質量は４７４３ｄ及び６８６８ｄであった。３つのＵＨＭＷＰＥ繊維及び複合材バンドルの破断力はそれぞれ１２４．４４ｋｇ及び１２２．５３ｋｇであった。３つのＵＨＭＷＰＥ繊維及び複合材バンドルのテナシチーはそれぞれ２６．２ｇ／ｄ及び１９．０ｇ／ｄであった。５つのｅＰＴＦＥ繊維を３つのＵＨＭＷＰＥ繊維に添加すると、単位長さ当たりの質量、破断力及びテナシチーはそれぞれ+45%、-2%及び-27%変化した。

摩耗試験では、２回の完全ラップを試験サンプルに課した。試験を６５サイクル／分で、３つのＵＨＭＸＰＥ繊維単独及び３つのＵＨＭＷＰＥ繊維と５つのｅＰＴＦＥ繊維との複合材について、それぞれ１８６７ｇ及び１８３８ｇの張力下に行った(これらの張力は試験サンプルの破断力の１．５％に相当)。

摩耗試験を６００サイクル行い、その後、試験サンプルを引張試験し、その破断力を決定した。複合材バンドルは１００．４９ｋｇの摩擦後の破断力を示した。このように、５つのｅＰＴＦＥ繊維を添加すると、試験前に破断力が−２％変化し、そして摩耗試験完了時に破断力が３２０％高くなった。５つのｅＰＴＦＥモノフィラメント繊維を含む又は含まない３つのＵＨＭＷＰＥ繊維の複合材の摩耗速度はそれぞれ１６７．６ｇ／サイクル及び３６．７ｇ／サイクルであった。

例７
例２ａに記載したとおりの方法及びＵＨＭＷＰＥ繊維を用いて別の複合材バンドルを製造した。この例において、より低密度のｅＰＴＦＥモノフィラメント繊維を用いた。この繊維は米国特許第６，５３９，９５１号明細書の教示に従って製造し、そして下記の特性を有した:９７３ｄの単位長さ当たりの質量、２．２２ｋｇの破断力、２．２９ｇ／ｄのテナシチー及び０．５１ｇ／ｃｃの密度。

両方の繊維タイプの単一の繊維を例２に記載されるとおりに組み合わせた。組み合わせたときのこれらの２つの繊維の質量％は６２％のＵＨＭＷＰＥ及び３８％のｅＰＴＦＥであった。複合材バンドルの単位長さ当たりの質量は２５５４ｄであった。複合材バンドルの破断力は４９．２６ｋｇであった。複合材バンドルのテナシチーは１９．３ｇ／ｄであった。単一のＰＴＦＥ繊維をＵＨＭＷＰＥ繊維に添加すると、単位長さ当たりの質量、破断力及びテナシチーはそれぞれ+62%、-3%及び-40%変化した。

単一のＵＨＭＷＰＥ繊維を摩耗試験する試験方法及び結果は例２ａに報告した。ＵＨＭＷＰＥ繊維及び低密度ｅＰＴＦＥモノフィラメント繊維の複合材も同様にして耐摩耗性に関して試験した。３回の完全ラップを複合材バンドルに課した。試験を６５サイクル／分で、７３９ｇの張力(繊維組み合わせ物の破断力の１．５％に相当)下に行った。

摩耗試験を５００サイクル行い、その後、試験サンプルを引張試験し、その破断力を決定した。複合材バンドル及びＵＨＭＷＰＥ繊維はそれぞれ４４．２６ｋｇ及び１０．９ｋｇの摩耗後の破断力を有した。このように、単一のｅＰＴＦＥ繊維を添加すると、試験前に破断力が-3%変化し、摩耗試験完了時に破断力が３０６％高くなった。ＵＨＭＷＰＥ繊維単独及びＵＨＭＷＰＥ繊維と低密度ｅＰＴＦＥ繊維との複合材バンドルの摩耗速度はそれぞれ７９．８０ｇ／サイクル及び１０．００ｇ／サイクルであった。

例８
例２に記載したとおりの方法及びＵＨＭＷＰＥ繊維を用いて別の複合材バンドルを製造した。この例では、マトリックススパンＰＴＦＥマルチフィラメント繊維 (E.I. DuPont deNemours, Inc., Wilmington, DE)を用いた。この繊維は下記の特性を有した:４０７ｄの単位長さ当たりの質量、０．６４ｋｇの破断力、１．５９ｇ／ｄのテナシチー及び１．０７ｇ／ｃｃの密度。

両方の繊維タイプの単一の繊維を例２に記載されるとおりに組み合わせた。組み合わせたときのこれらの２つの繊維の質量％は８０％のＵＨＭＷＰＥ及び２０％のＰＴＦＥであった。複合材バンドルの単位長さ当たりの質量は１９８８ｄであった。複合材バンドルの破断力は４９．５１ｋｇであった。複合材バンドルのテナシチーは２４．９ｇ／ｄであった。単一のＰＴＦＥ繊維をＵＨＭＷＰＥ繊維に添加すると、単位長さ当たりの質量、破断力及びテナシチーはそれぞれ+26%、-2%及び-22%変化した。

単一のＵＨＭＷＰＥ繊維を摩耗試験する試験方法及び結果は例２ａに報告した。ＵＨＭＷＰＥ繊維及びＰＴＦＥマルチフィラメント繊維の複合材も同様にして耐摩耗性に関して試験した。３回の完全ラップを複合材バンドルに課した。試験を６５サイクル／分で、７４３ｇの張力(繊維組み合わせ物の破断力の１．５％に相当)下に行った。

摩耗試験を５００サイクル行い、その後、試験サンプルを引張試験し、その破断力を決定した。複合材バンドル及びＵＨＭＷＰＥ繊維はそれぞれ３９．６４ｋｇ及び１０．９ｋｇの摩耗後の破断力を有した。このように、単一のＰＴＦＥ繊維を添加すると、試験前に破断力が-2%変化し、摩耗試験完了時に破断力が２６４％高くなった。ＵＨＭＷＰＥ繊維単独及びＵＨＭＷＰＥ繊維とＰＴＦＥマルチフィラメント繊維との複合材バンドルの摩耗速度はそれぞれ７９．８０ｇ／サイクル及び１９．７４ｇ／サイクルであった。

例９
例２に記載したとおりの方法及びＵＨＭＷＰＥ繊維を用いて別の複合材バンドルを製造した。この例では、ＥＴＦＥ（エチレンテトラフルオロエチレン）マルチフィラメントフルオロポリマー繊維 (E.I. DuPont deNemours, Inc., Wilmington, DEから入手可能)を用いた。この繊維は下記の特性を有した:４１７ｄの単位長さ当たりの質量、１．１０ｋｇの破断力、２．６４ｇ／ｄのテナシチー及び１．６４ｇ／ｃｃの密度。

両方の繊維タイプの単一の繊維を例２に記載されるとおりに組み合わせた。組み合わせたときのこれらの２つの繊維の質量％は７９％のＵＨＭＷＰＥ及び２１％のＥＴＦＥであった。複合材バンドルの単位長さ当たりの質量は１９９８ｄであった。複合材バンドルの破断力は５０．４４ｋｇであった。複合材バンドルのテナシチーは２５．２ｇ／ｄであった。単一のＥＴＦＥ繊維をＵＨＭＷＰＥに添加すると、単位長さ当たりの質量、破断力及びテナシチーはそれぞれ+26%、-1%及び-21%変化した。

単一のＵＨＭＷＰＥ繊維を摩耗試験する試験方法及び結果は例２ａに報告した。ＵＨＭＷＰＥ繊維及びＥＴＦＥマルチフィラメントフルオロポリマー繊維の複合材バンドルも同様にして耐摩耗性に関して試験した。３回の完全ラップを複合材バンドルに課した。試験を６５サイクル／分で、７５７ｇの張力(繊維組み合わせ物の破断力の１．５％に相当)下に行った。

摩耗試験を５００サイクル行い、その後、試験サンプルを引張試験し、その破断力を決定した。複合材バンドル及びＵＨＭＷＰＥ繊維はそれぞれ２７．８７ｋｇ及び１０．９ｋｇの摩耗後の破断力を有した。このように、単一のＥＴＦＥマルチフィラメント繊維を添加すると、試験前に破断力が-1%変化し、摩耗試験完了時に破断力が１５６％高くなった。ＵＨＭＷＰＥ繊維単独及びＵＨＭＷＰＥ繊維とＥＴＦＥマルチフィラメント繊維との複合材バンドルの摩耗速度はそれぞれ７９．８０ｇ／サイクル及び４５．１４ｇ／サイクルであった。

要約すると、上記の例は本発明の特定の実施形態を示す。具体的には、
−例１〜３は単一のｅＰＴＦＥ繊維と３つの主要な高強度繊維の各々の単一の繊維との組み合わせを示す。
−例２は、また、モノフィラメント及びマルチフィラメントｅＰＴＦＥ繊維を比較している。
−例４はグラファイト充填ｅＰＴＦＥモノフィラメント繊維を単一のＵＨＭＷＰＥ繊維と組み合わせることの効果を示している。
−例５はロープを製造するのに使用されるものとして、３繊維構造物の性能を示しており、摩耗試験は破損まで行った。
−例６は２繊維構造物中のモノフィラメントｅＰＴＦＥ繊維の量を変化させること(ｅＰＴＦＥ繊維の数を変更し、３つのＵＨＭＷＰＥ繊維と組み合わせる)の効果を示している。
−例７はより低密度のモノフィラメントｅＰＴＦＥ繊維を使用することの効果を示している[例２ａ−ｂ及び例６ａ−ｂと比較]。
−例８は低テナシチーの非延伸ＰＴＦＥ繊維をＵＨＭＷＰＥ繊維とともに使用することの効果を示している。
−例９は別のフルオロポリマーの使用を示している。
これらの結果を下記の表に要約する。

例１０
釣り糸での使用に適する本発明の編組繊維を製造した。延伸ＰＴＦＥ繊維 (part #V112407, W.L. Gore & Associates, Inc., Elkton, MD)を入手した。繊維は下記の特性を有した:１９１ｄのデニール及び３．９ｇ／ｄのテナシチー。１９３ｄのデニール及び３９．９ｇ／ｄのテナシチーを有するＵＨＭＷＰＥ繊維を入手した(220/100-UHTPE, Textile Development Associates, Inc., Brookfield, CN)。８キャリア編組機(Model FM/16R-CF、Hacoba GmbH & Co. Hatzfelder Strasse 161-163, D-42281, Wuppertal, ドイツから入手可能)を入手した。ＵＨＭＷＰＥ繊維及びｅＰＴＦＥ繊維をそれぞれ６つのスプール及び２つのスプールに巻き取った。ｅＰＴＦＥ繊維の２つのスプールを互いに向かい合わせて配置した。繊維はピックカウントが１６．５ピック／ｃｍで編組された。得られた編組繊維を、次に、米国特許第６，１４８，５９７号明細書の一般教示に従って延伸した。内径３．８ｃｍ及び長さ２．１ｍの２つの直列の同一の赤外線／熱風炉をとおして編組繊維を加熱しそして延伸し、総延伸比約１．８：１とした。第一の炉を温度約１４６〜１５１℃に設定した。この炉で編組繊維を約１．４：１に延伸した。第二の炉を温度約１４９〜１５２℃に設定した。この炉で編組繊維を約１．２９：１に延伸した。第二の炉を出てくる繊維の出口速度は約６．１ｍ／分であった。

得られた編組繊維を、下記の例外でもって上記の試験条件によって摩耗試験前に特性化した。引張強さ測定を、ゲージ長さ２００ｍｍ及びクロスヘッド速度２００ｍｍ／分、それゆえ、歪み速度１００％／分を用いて行った。

下記の試験結果を得た: １２５５ｄのデニール、２５．４ｋｇの破断力及び２０．２ｇ／ｄのテナシチー。単一の編組繊維に対して行った釣り糸摩耗試験の結果は１６．１ｋｇ（摩耗試験後の破断力）であった。

比較の目的で、別の編組繊維をｅＰＴＦＥ−含有繊維と同様に製造したが、すべての８つのスプールはＵＨＭＷＰＥ繊維を含んだ(すなわち、組紐中２つのｅＰＴＦＥ繊維を２つのＵＨＭＷＰＥ繊維で置き換えた)。

得られた全ＵＨＭＷＰＥ編組繊維を上記のｅＰＴＦＥ-含有編組繊維と同様に摩耗試験前に特性化した。

下記の試験結果を得た: １２９２ｄのデニール、３２．１ｋｇの破断力及び２４．８ｇ／ｄのテナシチー。単一の編組繊維に対して行った釣り糸摩耗試験の結果は１１．８ｋｇ（摩耗試験後の破断力）であった。

それゆえ、本発明のｅＰＴＦＥ-含有編組繊維は全ＵＨＭＷＰＥ編組繊維と比較して２１％低い破断強度を有した。しかしながら、釣り糸摩耗試験の後に、本発明のｅＰＴＦＥ-含有編組繊維は全ＵＨＭＷＰＥ繊維編組繊維と比較して、３７％高い破断強度を有した。すなわち、本発明の編組繊維の当初の強度は全ＵＨＭＷＰＥ編組繊維よりも有意に低いが、釣り糸摩耗試験で２０００サイクルした後には、本発明の編組繊維の破断強度は全ＵＨＭＷＰＥ編組繊維よりも有意に高い。

本発明の特定の実施形態を本明細書中に例示しそして記載してきたが、本発明はこのような特定の例示及び記載に限定されるべきでない。下記の特許請求の範囲内で本発明の一部として変更及び改変が取り込まれそして具現化されうることは明白であるはずである。特に、繰り返し応力用途での使用のためのロープの例示実施形態で主として示してきたが、本発明の複合材バンドルは、また、ベルト、ネット、シリング、ケーブル、織布、不織布及びチューブ状テキスタイルなどの他の形態でも有用性を有する。

Claims

（ａ）複数のＵＨＭＷＰＥ繊維、及び、
（ｂ）延伸ポリテトラフルオロエチレンを含む少なくとも１つのフルオロポリマー繊維、
を有する釣り糸を含む製品。
前記フルオロポリマー繊維は約１０〜約３０質量％の量で存在する、請求項１記載の製品。
前記フルオロポリマー繊維は約１２．５〜２５質量％の量で存在する、請求項１記載の製品。
前記釣り糸は摩耗試験後の破断力が摩耗試験前の破断力の少なくとも４０％である、請求項１記載の製品。
前記釣り糸は摩耗試験後の破断力が摩耗試験前の破断力の少なくとも５０％である、請求項１記載の製品。
前記釣り糸は摩耗試験後の破断力が摩耗試験前の破断力の少なくとも６０％である、請求項１記載の製品。
前記フルオロポリマー繊維の数／繊維の総数の比は１２．５％である、請求項１記載の製品。
前記フルオロポリマー繊維の数／繊維の総数の比は２５％である、請求項１記載の製品。
前記釣り糸はテナシチーが少なくとも約１０ｇ／ｄである、請求項１記載の製品。
前記釣り糸はテナシチーが少なくとも約１５ｇ／ｄである、請求項１記載の製品。
前記釣り糸はテナシチーが少なくとも約２０ｇ／ｄである、請求項１記載の製品。
前記釣り糸は摩耗試験後の破断力が少なくとも約１３ｋｇである、請求項１記載の製品。
前記釣り糸は摩耗試験後の破断力が少なくとも約１４．５ｋｇである、請求項１記載の製品。
前記釣り糸は摩耗試験後の破断力が少なくとも約１６ｋｇである、請求項１記載の製品。
（ａ）ＵＨＭＷＰＥ繊維を延伸ポリテトラフルオロエチレン繊維とともに編組することにより編組繊維を形成すること、
（ｂ）前記編組繊維を加熱すること、
（ｃ）前記編組繊維がなおも加熱されている間に、前記編組繊維を延伸すること、及び、
（ｄ）前記延伸された編組繊維を冷却すること、
の工程をその順序で含む、編組釣り糸の製造方法。