JP2016507662A - ポリオレフィン糸条及び製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
a.UHMWPEを適切な溶媒、好ましくはデカリンに溶解した溶液を提供する工程と、
b.前述の溶液を複数の孔を含むダイを通過させる工程であって、孔が、第1の速度で前述の溶液を放出して前述の溶液を含む複数のフィラメントを形成し、孔はそれぞれ、出口直径
を備える出口を有し、前述のフィラメントはそれぞれ、前述のキャピラリの出口で測定される直径Dfilを有する工程と、
c.前述の溶液を含むフィラメントを冷却浴、好ましくは冷却水浴に浸漬させ、第2の速度で回転する巻き取りロールに対して、前述の浸漬させたフィラメントを巻き取る工程と、
d.浴から前述のフィラメントを取り出して紡糸フィラメントを形成し、溶媒を少なくとも部分的に抽出し、前述の抽出の前、間、及び/又は後に、少なくとも1つの延伸工程にて前述の紡糸フィラメントを延伸する工程と、
を含み、
この場合に、工程b)は、第2の速度と第1の速度の間の比で定義される、20%〜90%の共振ドローダウンDDresのドローダウン(DDop)にて作動され、
DDresは、Dfilが最大値
及び最小値
の間で少なくとも25%の割合で1分当たり変動する第2の速度と第1の速度の間の比であり、この割合は、式1
を用いて算出され、式中、
は、1分間に記録される少なくとも10回の測定数から算出されるDfilの平均値である。
の間の比として算出される。1孔当たりの溶液の体積流量は、ダイに入る前の溶液の体積流量を孔の数で割ることによって容易に求めることができる。ダイに入る前の溶液の体積流量は、紡糸ポンプ又は押し出し機を使用することによって、容易に設定することができる。好ましくは、すべての孔は、仮に異なる直径を有する孔が使用されても、本質的に同一であり、本明細書において前述の値は、平均値として理解される。
は、少なくとも25%、より好ましくは少なくとも30%、更により好ましくは少なくとも40%、最も好ましくは少なくとも50%である。DDresを求めるためにより高い閾値を選択することによって、本発明による方法の利点がより顕著であることが認められた。特に40%〜90%のDDres、より好ましくは50%〜90%のDDres、最も好ましくは60%〜90%のDDresのDDopの場合、本発明による方法はその最適条件おいて作動した。
は、少なくとも1.5mm、より好ましくは少なくとも2mm、最も好ましくは少なくとも3mmである。好ましくは、前述の
は、多くとも5mm、より好ましくは多くとも4mm、最も好ましくは多くとも3.5mmである。こうした大きい直径の孔ですら、本発明による方法は、DDresにより近いDDopを使用する場合でさえも、非常に安定であることが認められた。好ましくは、孔はそれぞれ、少なくとも1.5mm、より好ましくは少なくとも2mm、最も好ましくは少なくとも3mmの実質的に一定の直径を有するキャピラリを含み、この場合に、キャピラリの前述の直径は、
に等しい。好ましくは、前述の直径は、多くとも5mm、より好ましくは多くとも4mm、最も好ましくは多くとも3.5mmである。本発明による方法は、2mm〜4mm、最も好ましくは2.5mm〜3.5mm、最も好ましくは約3mmの直径を有するキャピラリに対して非常に良好な結果を提供することが認められた。好ましくは、前述のキャピラリは、少なくとも1.5、より好ましくは少なくとも2.0、最も好ましくは少なくとも2.5の
比を有し、Lはキャピラリの長さである。好ましくは、前述の
比は、多くとも10、より好ましくは多くとも7.5、最も好ましくは多くとも5である。
までの直径において段階的な減少を有するゾーンを含むことができる。好ましくは、収縮ゾーンは、8〜75°の範囲の角度を有する。又、孔は、すぐ上にて定義されたキャピラリを含むことが好ましく、この場合に、好ましくは、収縮ゾーンはキャピラリの上流に配置される。
の孔を有するダイが使用され、溶液の総重量の少なくとも5重量%のUHMWPEの溶液が使用され、少なくとも20%のDDresのDDopが使用され、且つ、少なくとも20の総延伸比を有する3段階の延伸が使用される。好ましくは、
は、少なくとも3mm、より好ましくは2.5mm〜3.5mmである。好ましくは、UHMWPE溶液は、少なくとも6重量%、より好ましくは少なくとも8重量%、最も好ましくは少なくとも9重量%を有する。好ましくは、溶媒はデカリンである。好ましくは、DDopは、少なくとも40%、最も好ましくは少なくとも60%のDDresである。
・dtex:糸条又はフィラメントの繊度は、それぞれ100メートルの糸条又はフィラメントを秤量することによって測定した。糸条又はフィラメントのdtexを、重量(ミリグラムで示す)を10に割ることによって算出した。
・IV:固有粘度を、ASTM D1601(2004)の方法に従い、135℃でデカリンにおいて、溶解時間は16時間で、2g/l溶液の量で抗酸化剤としてBHT(ブチル化ヒドロキシトルエン)を用いて、ゼロの濃度までの異なる濃度で測定される粘度を推定することによって求める。
・繊維の引張り特性:引張り強度(又は強度)及び引張り弾性率(又は弾性率)は、500mmの繊維の名目ゲージ長さ、50%/分のクロスヘッド速度、及び「繊維グリップ(Fibre Grip)D5618C」タイプのインストロン2714のクランプを用いて、ASTM D885Mに記載されるように、マルチフィラメント糸条に対して定義され、且つ、求められる。測定した応力−ひずみ曲線に基づいて、弾性率を0.3〜1%のひずみの勾配として求める。弾性率及び強度の算出のために、10メートルの繊維を秤量することによって求められるように、測定した引張り力を繊度で割り、0.97g/cm3の密度と仮定してGPaにおける値を算出する。1モノフィラメント当たりの強度は、cN/dtexでのマルチフィラメント糸条の引張り強さを糸条の1フィラメント当たりのdtexで乗じることによって求められる。
スラリーを、デカリン中に約20dl/gのIVを有する9重量%のUHMWPEから調製し、共回転二軸押し出し機に送り、スラリーを溶液に変えた。この押し出し機及び紡糸ヘッドを、185℃の温度で加熱した。溶液を、1孔当たり約7.7g/分(実施例1及び2用)及び3.8g/分(実施例3及び4用)の速度で24の孔を有するダイを通過させた。
糸条が、約149℃で第3の工程にて更に延伸された以外は、実施例1を繰り返した。以下の表2に示すように、2つの延伸比が適用される。
実施例1の材料は、編まれて260g/m2の面密度(度目10ゲージ)を有する布地に形成された。基準として、同一構造の布地が、195のUHMWPEフィラメントを含む440dTexの市販の糸条を使用して編まれた。この糸条は、約31cN/dtexの引張り強さを有し、製品名SK62でDSM Dyneema(登録商標)、NLによって販売されている。
実施例1を繰り返したが、約7重量%の硬質充填剤の全溶液を、押し出し前にスラリーに加えた。硬質充填剤は、鉱物フィブリル、すなわち、Lapinus、NLによって商標名CF10ELSで販売される、繊維状の形状を有する充填剤であった。得られた糸条は、410dTexの繊度、約18cN/Dtexの引張り強さ、及び約850cN/dTexの弾性率を有した。
実施例1を繰り返したが、流体フィラメントは、5.7g/分の1孔当たりの処理能力で空隙において約19回延伸された。第1のオーブンにおいて、流体フィラメントは、6回伸張された。糸条は、糸条の特性とともに下記の表4に示される様々な延伸比で第2の工程にて延伸された。
実施例1を繰り返したが、紡糸ヘッド温度は175℃まで低下させ、流体フィラメントは、7.7g/分の1孔当たりの処理能力で4mmの長さの空隙おいて約5.7回延伸された。フィラメントは、糸条の特性とともに下記の表6に示される様々な延伸比で第1及び第2の工程にて延伸された。紡糸プレートから出た24のフィラメントから、1つのフィラメントが、個々に加工されて、実施例11〜13となり、一方、残りの23のフィラメントは、23のフィラメント糸条として加工された。実施例11及び12の対応する23のフィラメント糸条は報告されず、実施例13の対応する23のフィラメント糸条のみが、実施例14として報告される。
Claims (10)
- 少なくとも30cN/dtexの引張り強さを有し、且つ、紡糸超高分子量ポリエチレンフィラメントを含むマルチフィラメント糸条において、前記紡糸フィラメントのいずれか一つの繊度は、少なくとも10dtexであることを特徴とする、マルチフィラメント糸条。
- 少なくとも35cN/dtex、好ましくは少なくとも40cN/dtex、より好ましくは少なくとも45cN/dtexの引張り強さを有する、請求項1に記載の糸条。
- 少なくとも12、好ましくは少なくとも14、より好ましくは少なくとも16dtexのフィラメント繊度を有する、請求項1又は2に記載の糸条。
- 少なくとも50dtex、好ましくは少なくとも100dtex、最も好ましくは少なくとも400dtexの繊度を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の糸条。
- 前記フィラメントは、少なくとも2.5のモース硬度を有する硬質充填剤を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の糸条。
- 天然材料から製造され、且つ、好ましくは不連続長を有するフィラメントを更に含み、前記天然材料は、セルロース、綿、麻、ウール、絹、ジュート、サイザル、ココヤシ、及びリネンからなる材料の群から選択され、綿が好ましい前記天然材料である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の糸条。請求項1〜6のいずれか一項に記載の糸条を含む布地、及び前記布地を含む手袋。
- 釣り糸及び魚網、接地網、貨物ネット及びカーテン、凧線、デンタルフロス、テニスラケットストリング、キャンバス、不織布及びその他の種類の布地、帯ひも、電池セパレータ、コンデンサ、圧力容器、ホース、(沖合の)アンビリカルケーブル、電気的光ファイバ、及び信号ケーブル、自動車機器、動力伝達ベルト、建築構造材料、切創及び刺傷耐性並びに切開耐性物品、保護手袋、スキーなどの複合材スポーツ用品、ヘルメット、カヤック、カヌー、自転車、並びにボート船体及びスパー、スピーカーコーン、高性能絶縁物、レードーム、帆、及びジオテキスタイルからなる製品の群から選択され、請求項1〜6のいずれか一項に記載の糸条を含む製品。
- 前記モノフィラメントは、少なくとも30cN/dtexの引張り強さと少なくとも10dtexの繊度を有するゲル紡糸モノフィラメントである、請求項1〜5のいずれか一項に記載のマルチフィラメント糸条の紡糸UHMWPEモノフィラメント。
- 前記モノフィラメントは、少なくとも4.0N、好ましくは少なくとも4.5N、より好ましくは少なくとも5.0Nの強度を有する、請求項7に記載のモノフィラメント。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の糸条のいずれか一つを製造する方法であって、以下の順序で、
a.超高分子量ポリエチレンを適切な溶媒、好ましくはデカリンに溶解した溶液を提供する工程と、
b.前記溶液を複数の孔を含むダイを通過させる工程であって、前記孔が、第1の速度で前記溶液を放出して前記溶液を含む複数のフィラメントを形成し、孔はそれぞれ、出口直径
を備える出口を有し、前記フィラメントはそれぞれ、前記キャピラリの出口で測定される直径Dfilを有する工程と、
c.前記溶液を含むフィラメントを冷却浴、好ましくは冷却水浴に浸漬させ、第2の速度で回転する巻き取りロールに対して、前記浸漬させたフィラメントを巻き取る工程と、
d.前記浴から前記フィラメントを取り出して紡糸フィラメントを形成し、前記溶媒を少なくとも部分的に抽出し、前記抽出の前、間、及び/又は後に、少なくとも1つの延伸工程にて前記紡糸フィラメントを延伸する工程と、
を含み、
工程b)は、前記第2の速度と前記第1の速度の間の比で定義される、20%〜90%の共振ドローダウンDDresのドローダウン(DDop)にて作動され、DDresは、Dfilが最大値
及び最小値
の間で少なくとも25%の割合で1分当たり変動する前記第2の速度と前記第1の速度の間の比であり、前記割合は、式1
を用いて算出され、式中、
は、1分間に記録される少なくとも10回の測定数から算出されるDfilの平均値である方法。
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