JP2014526000A - 耐摩耗性糸 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１本の天然繊維と、高強度ポリエチレン繊維のステープルとを含むスパン糸に関し、高強度ポリエチレン繊維は少なくとも４０ＧＰａの初期モジュラスおよび少なくとも１．４ＧＰａの引張強さを有し、糸は１〜４重量％の間の高強度ポリエチレン繊維のステープルを含む。また本発明は、このスパン糸を含む布地、および前記スパン糸または前記布地を含む物品にも関する。

Description

発明の詳細な説明

本発明は、ステープル綿繊維と、高強度ポリエチレン繊維のステープルとを含むスパン糸に関する。また本発明は、前記糸を含む布地、および前記糸または前記布地から製造された物品にも関する。

ステープル綿繊維およびポリエチレン繊維を含む糸は、例えば、国際公開第９２／１０６００号パンフレットから知られている。この公報には、綿繊維およびポリエチレンカット繊維（引張強さ２．６ＧＰａおよびモジュラス８７ＧＰａ）を含む糸が開示されており、この糸はポリエチレン繊維の不均質な分布を有し、ポリエチレン繊維が豊富な芯部分と、主に綿繊維からなる鞘部分とを含む。このような糸はロータースピンボックスを用いて９０質量％の綿繊維および１０質量％のポリエチレン繊維からなる粗紡糸から調製され、１５ｃＮ／ｔｅｘの引張強さを有した。

ステープル綿繊維およびポリエチレン繊維を含む既知の糸の耐摩耗性は、例えば、摩擦、スクラッピング（ｓｃｒａｐｐｉｎｇ）または腐食などの機械的作用に長期間耐えるために不十分であることが観察された。また、このような糸は、通常の使用条件下で急速に老化して擦り切れることも観察された。

本発明の目的は、上述の不都合を有さない、あるいはより少ない程度に有する糸を提供することである。

この目的は、少なくとも１本の天然繊維と、高強度ポリエチレン繊維のステープルとを含む糸により達成された。この高強度ポリエチレン繊維は、少なくとも４０ＧＰａの初期モジュラスおよび少なくとも１．４ＧＰａの引張強さを有し、この糸は、１〜４質量％の間の高強度ポリエチレン繊維のステープルを含むことを特徴とする。

意外にも、本発明の糸は既知の糸と比較して最適化された耐摩耗性を有し、その最初の外観および構造を長期間保持できることが観察された。また意外にも、本発明の糸は最適化された弾力性を有し、その強度を失わずにそしてその形態を変化させずに何度も変形および解放させることが可能であることも見出された。

本発明のさらなる利点は、糸が最適化された可染性および最適化された着用快適性を提供することである。

繊維とは、本明細書では、その長さ寸法がその幅および太さの横断寸法よりもはるかに大きい長尺体であると理解される。繊維は連続長を有していてもよいし（当該技術分野においてフィラメントとして知られる）、あるいは不連続長を有していてもよい（当該技術分野においてステープル繊維として知られる）。ステープル繊維は一般にフィラメントの切断または伸長破断によって得られる（例えば、Ｇ．Ｒ．Ｗｒａｙ，Ｍｏｄｅｒｎ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｙａｒｎ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，Ｃｏｌｕｍｂｉｎｅ Ｐｒｅｓｓ，Ｍａｎｃｈｅｓｔｅｒ ＆ Ｌｏｎｄｏｎ，１９６０）。

好ましくは、本発明の糸中の繊維の総質量に関する高強度ポリエチレン繊維の質量百分率（質量％）は１〜３の間、より好ましくは１〜２．８の間、最も好ましくは１．５〜２．５の間である。高強度ポリエチレン繊維が１質量％よりも少ないと、本発明の糸の利点が顕著でなくなることが観察された。高強度ポリエチレン繊維が４質量％よりも多いと、達成された耐摩耗性が明白でなくなった。

好ましい実施形態では、スパン糸は実質的に、天然繊維および高強度ポリエチレン繊維のステープルからなる。

天然繊維の長さの高強度ポリオレフィン繊維ステープルの長さに対する比率が１：２〜２：１である場合に良好な結果が得られ、ここで、繊維の長さは関係繊維の相加平均長さであると定義される。好ましくは、天然繊維および高強度ステープル繊維の長さの比率は０．６６〜１．５、より好ましくは０．７５〜１．３３、さらにより好ましくは０．８〜１．２５、最も好ましくは０．９〜１．１である。

高強度ポリエチレン繊維のタイターは好ましくは少なくとも０．１ｄｐｆ、より好ましくは少なくとも０．５ｄｐｆ、最も好ましくは少なくとも１．０ｄｐｆである。その利点は、より低いｄｐｆのポリエチレン繊維を含む糸が改善された快適性を有することである。好ましくは、前記タイターは最大でも１０ｄｐｆ、より好ましくは最大でも７ｄｐｆ、最も好ましくは最大でも５ｄｐｆである。

本発明の好ましい実施形態において、天然繊維のタイターの高強度ポリエチレン繊維のタイターに対する比率は０．２〜５であり、ここで、繊維のタイターは、関係繊維の相加平均タイターであると定義される。好ましくは、天然繊維のタイターの高強度ポリエチレン繊維のタイターに対する比率は０．５〜３、より好ましくは１〜２、最も好ましくは１．２〜１．６である。

本発明の糸のタイターが少なくとも１０ｄｔｅｘ、好ましくは少なくとも４０ｄｔｅｘ、より好ましくは少なくとも７０ｄｔｅｘである場合に良好な結果が得られる。糸の最大タイターは実用的な理由のみによって決定され、好ましくは最大でも７５００ｄｔｅｘ、より好ましくは最大でも５０００ｄｔｅｘ、最も好ましくは最大でも２５００ｄｔｅｘである。撚糸は改善された機械的安定性を有し、摩損する傾向が少ないことが観察されたので、好ましくは、糸に撚りが付与される。

高強度ポリエチレン繊維は、当該技術分野において既知の任意の技術、好ましくは溶融紡糸またはゲル紡糸によって製造することができる。溶融紡糸プロセスが使用される場合、その製造のために使用されるポリエチレン出発材料は、好ましくは、６０，０００〜６００，０００の間、より好ましくは６０，０００〜３００，０００の間の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する。溶融紡糸プロセスの一例は、参照によって本明細書中に援用される欧州特許第１，３５０，８６８号明細書に開示されている。

本発明の一実施形態では、高強度ポリエチレン繊維は、溶融紡糸された高強度ポリエチレン繊維であり得る。このような繊維を使用する利点は、本発明の改善された柔軟性および快適性にある。

あるいは、高強度ポリエチレン繊維は、ゲル紡糸ポリエチレン繊維である。ゲル紡糸プロセスを用いて前記繊維を製造する場合、好ましくは、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）が使用される。ＵＨＭＷＰＥは、好ましくは少なくとも５ｄｌ／ｇ、より好ましくは少なくとも７ｄｌ／ｇ、最も好ましくは少なくとも１０ｄｌ／ｇの固有粘度（ＩＶ）を有する。好ましくは、ＩＶは最大でも４０ｄｌ／ｇであり、より好ましくは最大でも２５ｄｌ／ｇ、より好ましくは最大でも１５ｄｌ／ｇである。好ましくは、欧州特許出願公開第０２０５９６０Ａ号明細書、欧州特許出願公開第０２１３２０８Ａ１号明細書、米国特許第４４１３１１０号明細書、英国特許出願公開第２０４２４１４Ａ号明細書、英国特許出願公開第Ａ−２０５１６６７号明細書、欧州特許第０２００５４７Ｂ１号明細書、欧州特許第０４７２１１４Ｂ１号明細書、国際公開第０１／７３１７３Ａ１号パンフレット、欧州特許第１，６９９，９５４号明細書を含む多数の公報、および「Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｆｉｂｒｅ Ｓｐｉｎｎｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」，Ｅｄ．Ｔ．Ｎａｋａｊｉｍａ，Ｗｏｏｄｈｅａｄ Ｐｕｂｌ．Ｌｔｄ（１９９４）、ＩＳＢＮ１８５５７３１８２７において記載されるように、ＵＨＭＷＰＥ繊維はゲル紡糸プロセスに従って製造される。既知のゲル紡糸ＵＨＭＷＰＥ繊維は、例えば、ＤＳＭ Ｎ．Ｖ．（オランダ）によってＤｙｎｅｅｍａ（登録商標）の名称で商品化されたものである。

ゲル紡糸ＵＨＭＷＰＥ繊維はポリエチレン繊維として使用され得る。ゲル紡糸ＵＨＭＷＰＥ繊維を使用する利点は、本発明の糸がさらに改善された耐摩耗性を示すことである。またゲル紡糸ＵＨＭＷＰＥステープル繊維を使用すると、特に糸の寿命に関して良好な結果が得られた。

高強度ポリエチレンステープル繊維が１０ｍｍ〜１００ｍｍの間、好ましくは２０ｍｍ〜８０ｍｍの間、より好ましくは３０ｍｍ〜６０ｍｍの間の平均長さを有すれば、良好な結果を得ることができる。

本発明の好ましい実施形態において、天然繊維は綿および羊毛からなる群から選択される。好ましくは、天然繊維は綿である。綿は、スパン糸を製造するために一般に使用されるステープル繊維である。コスト効率が高いことに加えて、綿は良好な吸収性を有し、着心地が良く、洗濯がよくきき、比較的耐久性の傾向がある。

好ましくは、ステープル綿繊維は少なくとも２０ｍｍ、より好ましくは３０ｍｍの長さを有し、ステープル綿繊維は好ましくは最大でも５０ｍｍ、より好ましくは最大でも４０ｍｍの長さを有する。前記長さは本発明の糸を紡績するために最適な長さであることが観察された。

スパン糸は、リング紡績プロセスまたはオープンエンド紡績プロセスなどの当該技術分野において既知の任意の技術によって製造することができる。本発明の糸は、綿繊維および高強度ポリエチレンステープル繊維のブレンドから、リング紡績プロセスにより紡績することができる。リング紡績プロセスを適用することの利点は、機械処理およびプロセス温度が高強度ポリエチレンステープル繊維により適していることである。本発明の糸は、綿繊維および高強度ポリエチレンステープル繊維のブレンドから、オープンエンド紡績プロセスにより紡績することもできる。オープンエンド紡績プロセスを適用することの利点はこのようなプロセスのより高い生産性であり、本発明に従う糸中に存在する高強度ポリエチレンステープル繊維の量は、より高い生産性を考慮して最適化され得る。

紡績に適した仕上げが商業的に使用され、当業者に知られている。紡績プロセスの態様は、過去数十年にわたって多数の公報において議論および記載されている。このような公報の例としては、米国特許第４，４３５，９５５号明細書、米国特許第４，４２６，８４０号明細書、および米国特許第４，３２１，７８８号明細書がある。

好ましくは、本発明の糸は、長さ１ｃｍ当たり１〜６回の間、より好ましくは長さ１ｃｍ当たり２〜５回の間、最も好ましくは長さ１ｃｍ当たり３〜４．５回の間で撚られる。

また本発明の糸は、他の天然および／または合成繊維を含有していてもよい。天然繊維の例としては、セルロース、麻、絹、ジュート、サイザル麻、ココヤシ、リネンなどが挙げられる。合成繊維の例としては、半結晶性ポリマー、例えば、ポリプロピレン；ポリオキシメチレン；ポリ（フッ化ビニリジン）；ポリ（メチルペンテン）；ポリ（エチレン−クロロトリフルオロエチレン）；ポリアミドおよびポリアラミド、例えば、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）（Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）として知られている）；ポリ（テトラフルオロエチレン）（ＰＴＦＥ）；ポリ｛２，６−ジイミダゾ−［４，５ｂ−４’，５’ｅ］ピリジニレン−１，４（２，５−ジヒドロキシ）フェニレン｝（Ｍ５として知られている）；ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）（ＰＢＯ）（Ｚｙｌｏｎ（登録商標）として知られている）；ポリ（ヘキサメチレンアジパミド）（ナイロン６，６として知られている）；ポリブテン；ポリエステル、例えば、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリ（ブチレンテレフタレート）、およびポリ（１，４シクロヘキシリデンジメチレンテレフタレート）；ポリビニルアルコール、ならびにサーモトロピック液晶ポリマーから製造されるものが挙げられる。適切なサーモトロピック液晶ポリマーの例としては、融解されたときに液晶特性を示し、芳香族ジオール、芳香族カルボン酸、ヒドロキシカルボン酸などのモノマーから合成される芳香族ポリエステルが挙げられる。典型的な例としては、パラヒドロキシ安息香酸（ＰＨＢ）、テレフタル酸、およびビフェノールからなる第１のタイプと、ＰＨＢおよび２，６−ヒドロキシナフトエ酸からなる第２のタイプと、ＰＨＢ、テレフタル酸、およびエチレングリコールからなる第３のタイプとが挙げられる。

糸の製造プロセスは、大部分は均質な糸をもたらし得る。従って、本発明は均質な糸にも関する。均質な糸とは、糸の機械方向に直交する断面の全域で高強度ポリエチレンステープルの濃度勾配を示さない糸であると理解される。均質な糸とは、さらに、前記断面全域で高強度ポリエチレンステープルの最高重量百分率および最低重量百分率間の比率が最大でも２、好ましくは最大でも１．８、最も好ましくは最大でも１．５であると理解される。糸の全体にわたって高強度ポリエチレンステープルのより均質な分布を有する糸は、さらに改善された耐摩耗特性を示す。

また本発明は、本発明のスパン糸を含む布地にも関する。

本発明の布地は、当該技術分野において既知の任意の構成、例えば、織物、編物、編込み（ｐｌａｉｔｅｄ）、編組み（ｂｒａｉｄｅｄ）もしくは不織布またはこれらの組み合わせを有することができる。織物は、平織物、畝織物、斜子織物および斜文織物などを含み得る。編物は、緯編物、例えば、シングルまたはダブルジャージー生地であっても、あるいは経編物であってもよい。不織布の一例はフェルト布である。織物、編物または不織布のさらなる例、およびその製造方法は、「Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｔｅｘｔｉｌｅｓ」、ＩＳＢＮ ９７８−１−５９１２４−６５１−０の４、５および６章に記載されており、その開示は参照として本明細書中に援用される。編組み布の説明および例は、同ハンドブックの１１章、より詳細には段落１１．４．１に記載されており、その開示は参照によって本明細書中に援用される。

好ましくは、本発明の布地は編物または織物である。丸編物により、そしてトリコット経編物、横編物または平織物により良好な結果が得られた。このような布地は、特に洗浄後に、改善された耐摩耗性を有しながら、可撓性および柔軟性の度合いの増大を示すことが観察された。対照的に、綿は洗浄後に堅くて「板のように」なる傾向がある。横編物は、手袋を構成するために使用される場合に、特に有利であることが分かった。

また本発明は、本発明の布地を含む物品にも関する。特に、物品は、衣料品分野の物品、例えば、上着、衣類（ｇａｒｍｅｎｔ）、衣服（ｒａｉｍｅｎｔ）などである。このような物品の例としては、手袋、エプロン、革ズボン、ズボン、シャツ、ジャケット、コート、靴下、下着、ベスト、帽子などが挙げられるが、これらに限定されない。

また、このような物品は、その改善された耐摩耗性のために、陸軍の迷彩服における使用に適していることも観察された。

また本発明は、具体的に言及される布地以外の本発明の糸を含む物品にも関する。特に、本発明の糸を含む物品は、スポーツ、医学的用途または農業の分野である。このような物品の例としては、ロープ、網、釣り糸、コードなどが挙げられる。

本発明は、いくつかの実施例を用いて以下に説明されるであろう。

［試験手順］
製造した糸の靱性、Ｆ_ｍａｘおよび破断伸び（ＥａＢ）は、ＩＳＯ２０６２−９３（Ａ）に従って、Ｚｗｉｃｋ引張試験機において測定される。

ＩＳＯ ＥＮ３８８に従って布地にＭａｒｔｉｎｄａｌｅ耐摩耗性試験を受けさせる。標準のサンドペーパー型をより細かい粒子のＰ２４０で置き換えた。

［実験の詳細］
種々の糸の紡績は、場合により３２ｍｍのステープル繊維に切断したＤｙｎｅｅｍａ（登録商標）１７６０−ＳＫ６０（１ｄｐｆ）から調製した高強度ポリオレフィンステープル繊維と共に、綿ステープル繊維を用いてリング紡績によって実施した。糸の組成および機械特性は表１に示される。

単層の平織物（Ａ、Ｂ、Ｃおよび１）はそれぞれ、糸Ａ、Ｂ、Ｃおよび１の経糸および緯糸から製造した。平織物に、Ｐ２４０サンドペーパーを備えたＭａｒｔｉｎｄａｌｅ摩耗試験を受けさせた。布地（Ａ、Ｂ、Ｃおよび１）の摩耗試験結果は、表２において見出すことができる。

Claims (12)

1. 少なくとも１本の天然繊維と、高強度ポリエチレン繊維のステープルとを含み、前記高強度ポリエチレン繊維が少なくとも４０ＧＰａの初期モジュラスおよび少なくとも１．４ＧＰａの引張強さを有するスパン糸であって、前記糸が１〜４重量％の間の前記高強度繊維のステープルを含むことを特徴とするスパン糸。
2. 前記糸が１〜３重量％の間の前記高強度ポリエチレン繊維のステープルを含むことを特徴とする、請求項１に記載のスパン糸。
3. 前記糸が１〜２．８重量％の間の前記高強度ポリエチレン繊維のステープルを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載のスパン糸。
4. 前記糸が実質的に、天然繊維と、高強度ポリエチレン繊維のステープルとからな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スパン糸。
5. 前記天然繊維の長さの前記高強度繊維の長さに対する比率が１：２〜２：１であり、前記繊維の長さが関係繊維の相加平均長さであると定義されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のスパン糸。
6. 前記天然繊維のタイターの前記高強度ポリエチレン繊維のタイターに対する比率が０．２〜５であり、前記繊維のタイターが関係繊維の相加平均タイターであると定義される
   ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のスパン糸。
7. 前記高強度ポリエチレン繊維がゲル紡糸ポリエチレン繊維であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のスパン糸。
8. 前記ポリエチレンが超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）であることを特徴とする、請求項７に記載のスパン糸。
9. 前記天然繊維が綿および羊毛からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のスパン糸。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載のスパン糸を含む布地。
11. 請求項１０に記載の布地を含む物品。
12. 請求項１〜９のいずれか一項に記載のスパン糸を含む物品。