JP2994468B2 - 耐摩耗性擬似モノフィラメント及び外装用組成物 - Google Patents

耐摩耗性擬似モノフィラメント及び外装用組成物

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 1.発明の分野 本発明は、耐摩耗性擬似モノフィラメント、並びに該
擬似モノフィラメントを製造する方法において用いられ
る外装用組成物に関する。より特定すると、この発明
は、高強度ポリエチレン繊維コアを接着性で耐摩耗性の
ポリマー外装と共に有する擬似モノフィラメント及びそ
れを製造するために用いられる外装用組成物に関する。
2.先行技術 これまでに、非常に強い強力を有するポリエチレンヤ
ーンが、米国特許第4,413,110号、4,430,383号、4,436,
689号、4,536,536号、及び4,545,950号に記載されてい
る。これらヤーンを製造するために用いられる紡糸方法
の性質は、個々のフィラメントが典型的には低デニール
でありそしてその結果として低加荷重で破断するフィラ
メントになるようなものである。これを改善するには、
マルチフィラメントヤーンを用いるか、又は幾つかのマ
ルチフィラメントヤーンをブレードに形成することがで
きる。しかしながら、かかるマルチフィラメントヤーン
又はブレードは“腰がない”、即ち、それらは殆ど曲げ
硬度を有していないので、曲げる力がかかったときに簡
単に曲がってしまう。更に、高い摩耗作用がかかる用途
においては、そのマルチフィラメントヤーンの個々の低
デニールフィラメントが急速に擦り減って破片を生じる
か又はフィブリル化を起こし、それが引っ掛かったり又
は他のやり方でそのヤーン又はブレードの有用性を相殺
してしまう。従って、かかる用途においては、高い絶対
破断荷重を曲げ硬度及び高い摩耗性と一緒に有する高強
力及び高デニールの製品を有することが非常に望まれ
る。かかる用途の例は、スポーツ釣糸、凧糸、デンタル
フロス、“雑草除去（weedeater）”糸及びテニスラケ
ットのガットである。
ポリエチレンで又はポリエチレンマトリックス材料内
にコートされた高強度ポリエチレン繊維又はヤーンは公
知である。米国特許第4,501,856号は、“低密度ポリエ
チレン（0.90〜0.94g/cm3の密度）、高密度（0.94〜0.9
8g/cm3の密度）、線形低密度又は他の慣用的な形態を含
む、あらゆる種々の公知形態のポリエチレンであっても
よい”マトリックス材料内の高強度ポリエチレン繊維の
複合材料を開示している。米国特許第4,543,386号及び
4,563,392号は、高強度ポリエチレン繊維がそれら表面
の少なくとも一部を高密度又は低密度ポリエチレンの溶
液でコートされた複合材料を記載している。米国特許第
4,403,012号及び4,916,000号も、高強度ポリエチレンを
ポリエチレンでコートすることを挙げている。特開平第
６−22666号は、ポリエチレンワックス中に90℃未満で
漬けられた超高分子量ポリエチレン繊維から構成される
釣糸の製造を記載している。
アラミド繊維の束又はロープのポリエチレンでの押出
コーティングも公知である。米国特許第4,202,164号
は、熱可塑性プラスチックコーテッドアラミドロープで
あって、そのコーティングが圧力下にロープの編目内に
押し出されたポリエチレンであってもよいロープを記載
している。米国特許第4,050,230号は、未硬化の熱硬化
性樹脂でコーティングされたアラミド又はガラス繊維の
束を溶融ポリエチレンで、例えば、200℃及び減圧下で
押出コーティングにより覆うことを記載している。
しかしながら、これら刊行物のいずれも、コア繊維の
融点を上回る温度でクロスヘッド加圧押出外装すること
により製造された製品を記載していない。これら刊行物
は、ポリエチレン結晶化度、少なくとも0.94g/cm3の密
度、及び約0.1g/10分未満のメルトインデックスを有す
るポリマーをその臨界的成分として含む外装用組成物も
記載していない。
発明の要旨 本発明により、ａ）少なくとも約15g/dの強力及び少
なくとも約500g/dの引張弾性率を有するポリエチレンマ
ルチフィラメントヤーンのコア；及びそれに接着した
ｂ）ポリエチレン結晶化度、少なくとも約0.94g/cm3の
密度、及び約0.1g/10分未満のメルトインデックスを有
する有効量の第１ポリマーを含む耐摩耗性外装を含む、
不特定長の擬似モノフィラメントが提供される。その外
装は、好ましくは、有効量の相溶性加工助剤も含む。
本発明は、少なくとも約15g/dの強力及び少なくとも
約500g/dの引張弾性率を有するポリエチレンマルチフィ
ラメントヤーンのコアを外装して、そのヤーンを耐摩耗
性にするための組成物でもある。この組成物は、約13.8
MPaより大きな重量平均降伏点引張強さにより、及びそ
の組成物が溶融状態にありかつそのヤーンの融点よりも
高い温度であるときに加圧下でポリエチレンコアヤーン
をクロスヘッドダイ外装する能力により、特徴付けられ
る。
本発明の擬似モノフィラメントは、コアヤーンの高い
引張特性と低い伸び率をモノフィラメントの曲げ硬度と
組み合わせて有する独特かつ有用な製品である。それ
は、スポーツ釣糸として及び他の数多くの用途において
特に有益である。
図面の簡単な説明 以下の本発明の詳細な説明及び添付の図面を参照すれ
ば、本発明がより十分に理解されかつ更なる利点が明ら
かになるであろう。
図１は、比較例19〜27及び本発明の実施例28〜55で用
いられる装置の上面断面図である。
図２は、比較例１〜18で用いられる装置と類似の装置
の上面断面図である。
図３は、実施例45で製造された擬似モノフィラメント
の断面の走査電子顕微鏡写真である。
好ましい態様の説明 “擬似モノフィラメント”により、モノフィラメン
ト、即ち一本の撚られていない合成フィラメントの外見
と感触を有するが、現実には、外装が施されたマルチフ
ィラメントコアヤーンであって、外装を施す前は撚られ
ていてもよいマルチフィラメントコアヤーンを含む製品
が意味される。
本発明は、ａ）非常に高い強力及び引張弾性率のポリ
エチレンマルチフィラメントヤーンのコア及びｂ）該コ
アヤーンの融点を越える融点温度でクロスヘッド加圧押
出の方法により該コア上に堆積されたポリマー材料の接
着性で耐摩耗性の外装を含む、不特定長の擬似モノフィ
ラメントである。この構造は、新規かつ有用なものであ
る。
好ましくは、コアヤーンは、約300,000kg/kg−モルを
越える重量平均分子量、少なくとも約15g/dの強力、及
び少なくとも約500g/dの引張弾性率を有するポリエチレ
ンフィラメントからなる。このコアヤーンの固有粘度
は、デカリン中で135℃で測定して約３〜約29dl/g、よ
り好ましくは約７〜約15dl/gであることができる。この
発明のコアヤーンは、米国特許第4,551,296号又は4,41
3,110号の方法により、又はEP205960Bに記載された方法
により作ることができる。なお、これら全ての特許は、
参照により本明細書中に組み入れられるものとする。本
明細書でいう引張特性は、ASTM D2256に従って、10イン
チゲージ長及び100％／分の歪速度を用い、Instron引張
試験機の利用を介して出される。
ポリエチレンコアヤーンは、約0.5〜約20デニール／
フィラメント（dpf）の約５〜約9600本の個々のフィラ
メントから構成されることができる。より好ましくは、
このコアヤーンは、約１〜10dpfの約30〜約400本のフィ
ラメントから構成される。このコアヤーンは撚られてい
ても撚られていなくてもよいが、好ましくは約0.1〜約2
0回転／インチ（tpi）、より好ましくは約0.5〜約15tpi
で撚られており、低撚り数はより高いヤーンデニールに
用いられ、高撚り数はより低いヤーンデニールに用いら
れる。
本外装用組成物は、次のように手を加えられた合衆国
自動車安全基準209（Federal Motor Vehicle Safety St
andard 209）に従った場合に、コアヤーンに対して満足
のゆく接着性と摩耗に対する抵抗性を示す如何なるポリ
マー材料であってもよい。接着性と耐摩耗性について試
験される擬似モノフィラメントの一端をクランプで締め
て、水平方向で32cmの距離にわたって0.5Hzの周期で往
復運動に付する。その糸の他端に１オンスの重りを吊る
す。その糸の両端の間のある点で、それを8mm直径の釣
竿ガイド（Fujiによる“Hardloy"シリコンカーバイドガ
イド）に通して負荷に耐えさせる。糸がガイドを通過す
るにつれて、糸の方向が水平から垂直に変化する。釣竿
ガイドに対する2500サイクルの往復運動が完了した時点
で、糸をその装置から外して、摩耗の微候又は外装のコ
アからの剥がれを視覚で試験する。剥がれの徴候がなか
ったら、その外装の接着／摩耗特性は“満足”と評価さ
れる。摩耗でコアヤーンの面が露出したら、外装の接着
／摩耗特性は“不満足”と評価される。
好ましくは、本外装用組成物は、混合物のその成分に
対する法則の適用により約13.8MPaを越える重量平均降
伏点引張強さを有する。“重量平均降伏点引張強さ”に
より、それぞれの成分の重量分率と引張強さの積の合計
が意味される。個々の成分の降伏点引張強さは、ASTM S
tandard D638により測定される。より大きな曲げ硬度を
与えかつ釣竿ガイドに耐えることにより生じる釣竿用途
における製品のへたばりを軽減するには、より高い重量
平均引張強さの外装用組成物とより高い撚りレベルのコ
ア繊維が好ましい。好ましくは、本外装用組成物は、ポ
リオレフィン、ポリオレフィンコポリマー又はポリオレ
フィンブレンド物を含む。外装の成分には、高密度ポリ
エチレン、低密度ポリエチレン、線形低密度ポリエチレ
ン、非オレフィン系モノマーとのエチレンコポリマー、
エチレンプロピレンコポリマー、ポリエチレンワック
ス、酸化防止剤、着色剤及び紫外線安定剤が含まれる
が、これに限定されない。
本外装用組成物は、好ましくは、ポリエチレン結晶化
度、ASTM D972により測定して少なくとも約0.94g/cm3の
密度、及びASTM D1238により190℃/2.16kgの条件で測定
して約0.1g/10分未満のメルトインデックスを有する有
効量の第１ポリマーと組み合わせて加工助剤を含む。後
に記載する比較例は、約0.94g/cm3未満の密度と約0.1g/
10分より大きなメルトインデックスを有するポリマーを
第１外装ポリマーに用いると、乏しい接着性と耐摩耗性
しか有さない外装ヤーンができることを示している。加
工助剤は、第１外装ポリマーの流動性を向上させる効果
を有する。加工助剤の選択は、その融点が加工温度以下
であり、そのメルトインデックスが第１外装ポリマーの
メルトインデックスより大きく、そしてそれが加工温度
で熱的に安定でありさえすれば臨界的ではない。これら
特性に合致する加工助剤は、第１外装ポリマーと相溶性
と考えられる。適する加工助剤には、エチレン結晶度及
び約1g/10分を越えるメルトインデックスを有するポリ
マー、並びにワックスが含まれる。
好ましい態様においては、本外装用組成物は、約15〜
約95重量％、より好ましくは約25〜約75重量％の上で定
義した好ましくはポリエチレンである第１ポリマーを含
むブレンド物である。このブレンド物は、更に、加工助
剤として、約５〜約85重量％、より好ましくは約25〜約
75重量％の、ポリエチレン結晶化度、約1g/10分を越え
るメルトインデックス、及び約0.94g/cm3より大きな密
度を有するポリマーを含む。第２ポリマーの好ましいメ
ルトインデックスは、約１〜約100g/10分である。本外
装用組成物は、場合によって、約１〜約20重量％、より
好ましくは約２〜約10重量％の、ワックス、好ましくは
ポリエチレンワックスからなる加工助剤を含む。このポ
リエチレンワックスは、少なくとも約0.92g/cm3の密度
及び少なくとも約50cpsの140℃におけるBrookfield粘度
を有する。全ての重量％は、ブレンド物の重量に基づい
ている。ブレンド物のブレンド物も用いることができ
る。
本外装は擬似モノフィラメント製品の約10〜約90重量
％を形成するべきである。この割合は最終用途に関連し
て決定される。釣糸については、外装は、好ましくは擬
似モノフィラメント製品の約15〜約60重量％を形成し、
最も好ましくは約20〜約45重量％を形成する。
本発明の擬似モノフィラメントを作る方法は、次の工
程を最小限含む：（ａ）コアポリエチレンマルチフィラ
メントヤーンをクロスヘッドダイに通して連続的に送入
すると同時に（ｂ）該コアヤーンの融点よりも高い温度
で溶融したポリマーを該ダイに供給し（ｃ）該コアヤー
ンをダイの中で該溶融物で、該溶融物を該コアヤーンに
接着させるのに十分な圧力のもとで外装し、そして
（ｄ）該外装したヤーンを該ポリマー溶融物の融点以下
に冷却する。これら工程及び関係する条件を以下に詳細
に説明する。幾つかの任意の工程もある。これら工程に
は、送入工程の前にコアヤーンを撚る工程；好ましくは
撚った後に、該コアヤーンを前処理して該溶融物の該コ
アヤーンへの接着性を高める工程；外装工程と同時に該
コアヤーンを延伸する工程；及び／又は該外装したコア
ヤーンを該コアヤーンの融点を約10℃以内の温度で約１
秒-1未満の延伸率で後延伸しそして該コアヤーンの高い
配向度を維持するのに十分な張力のもとで冷却する工程
が含まれる。好ましい方法はその用途に依存する。スポ
ーツ釣糸では、好ましい工程は、任意の撚り工程を含
む。
本擬似モノフィラメント製品は、コアヤーンを溶融状
態にある所望の外装材料と接触させることにより作るこ
とができる。コアヤーンを供給源から引き出し、外装材
料の溶融物を貫いてクロスヘッド加圧押出ダイに連続的
に送入し、そこで外装するのが有利である。ダイから、
外装されたヤーンは冷却ゾーンを通って進んで引き上げ
られる。クロスヘッド加圧押出ダイも、ワイヤー−コー
ティング圧力ダイとして知られている。そのようなダイ
の説明は、Encyclopedia of Polymer Science and Engi
neering,Vol.11,p.273,John Wiley＆Sons,New York,198
8に見出すことができる。図１では、ダイ23が、ダイ保
持用リング24及び付随するボルトでクロスヘッドダイボ
ディ21に対してきちんと保持されている。クロスヘッド
ダイボディ21は、クロスヘッドダイの典型として90゜曲
がっている溶融物送入溝28をその内部に有している。コ
アヤーン26の通過用の軸方向内腔29を有するコア管27及
び付随するガイダーチップ22が、クロスヘッドダイボデ
ィ21内に据えられており、ガイダーチップ22の出口にお
いて輪状の溶融物送達溝を画成している。ガイダーチッ
プ22の出口端部はダイ23内にある。
コアヤーン26は、コア管27の軸方向内腔29から入って
ガイダーチップ22から出る（図の左から右へ）。入口30
を通って溶融物送入溝28へと押出機（示していない）に
よって供給される溶融物は、90゜の曲がりをくねって輪
状の溶融物送達溝内に流れ、ダイ23の内部のガイダーチ
ップ22の出口端部で移動中のヤーン26と接触する。溶融
スティックが移動中のヤーン26により引っ張られてその
コアヤーン26を外装する。ダイ23の出口から、その外装
されたヤーンがエアギャップを通って水浴（示していな
い）へと通過し、そこでそのポリマー溶融物の融点以下
に冷却される。この水浴から、冷却された外装ヤーンが
引き上げられる（示していない）。水浴は、ポリマー溶
融物の融点以下に外装ヤーンを冷却するのに十分な長さ
のエアギャップを確保することにより、省略することが
できる。この場合、ヤーンは、冷却ゾーン（エアギャッ
プ）を通ってゴムで覆われた一対のニップロールへと進
んで引き上げられる。コアヤーンの外装と同時に延伸し
たいなら、クロスヘッドダイの上流に、クロスヘッドダ
イの出口側に配置された引き上げ装置の張力に抗してヤ
ーンを牽制する能力のある慣用的なヤーン送入装置を備
えてもよい。
加工条件、特に溶融温度、圧力、流速、及びヤーン速
度は、外装材料がコヤーンに接着するような条件とす
る。接着には、一般に、より高い溶融温度、圧力と流
速、及び溶融物を通るより低いヤーン速度が有利であ
る。しかしながら、溶融温度があまりに高くてヤーン速
度があまりに遅いと、ヤーンが大きな割合の分子配向度
と強度をクロスヘッドダイ内で失うことが認識されるで
あろう。十分に高い溶融温度及び低いヤーン速度では、
ヤーンが溶融して外装が不可能になるであろう。
驚いたことに、外装材料の溶融温度をコアヤーンの融
点を上回るようにしたときに接着性及び作業性の必要な
組み合わせが得られることが分かった。ヤーンの融点
は、示差走査熱量計（DSC）により10℃／分の加熱速度
で測定することができる。溶融温度は、ヤーンの融点よ
りも好ましくは少なくとも約25℃、より好ましくは少な
くとも約50℃上回る。実用的な事柄として、融点温度は
約190〜約260℃である。溶融温度は、クロスヘッドダイ
内又はその直前の溶融物流の中に挿入される熱電対によ
り測定される。クロスヘッドダイ内のコアヤーンにかか
る溶融物の圧力は接着を助ける。溶融物入口30における
クロスヘッド溶融物圧力は、少なくとも約3.4MPaである
のが好ましい。コアヤーンにかかる溶融物の現実の圧力
は、ダイの中での圧力低下の結果として、測定されるよ
りも幾分少ない。好ましいヤーン速度は、約90〜約900m
/分、より好ましくは約150〜約600m/分である。溶融物
は、外装コアヤーンの約10〜約90、より好ましくは約15
〜約60、最も好ましくは約20〜約45重量％を形成するの
に十分な溶融物押出量で供給される。好ましい溶融物の
流速又は押出量は、約0.4〜約10kg/h、より好ましくは
約２〜約5kg/hである。ダイ23内でのヤーンの滞留時間
は、典型的には、約0.001〜約0.10、より好ましくは約
0.01〜約0.05秒である。
溶融物のコアヤーンへの接着性を高めるためのコアヤ
ーンの前処理は、好ましくは、撚った後であって押出外
装の直前に行う。選択可能な幾つかの前処理が利用でき
る。コアヤーンの表面を高圧コロナ又はプラズマに曝し
てもよい。プラズマ処理に関するより詳しい委細は、Ka
plan,S.L.ら,Gas Plasma Treatment ofSpectra Fiber,
SAMPE Quarterly.Vol.19,No.4,July 1988,pp.55−59に
見出すことができる。なお、この文献は参照により本明
細書中に組み入れられるものとする。追加的に又は択一
的に、コアヤーンの個々の繊維の表面をポリエチレン結
晶化度及び約135℃未満の融点を有する有効量の樹脂で
下塗りしてもよい。好ましい下塗り剤は、Dow Chemical
Companyにより製造されているグレード5980及び5990の
PRIMACOR エチレン−アクリル酸コポリマー、及びAlli
edSignal,Inc.により製造されているＡ−Ｃ Ｘ−413エ
チレン−アクリル酸ポリアミドグラフトコポリマーであ
る。これら下塗り剤は、好ましくは、水中懸濁液として
ヤーンに塗布されて乾かされる。また、コアヤーンの表
面を磨いてあらゆる残留仕上剤をそこから除去してもよ
い。他の追加的／択一的な前処理として、コアヤーンの
表面を有効量の鉱油で湿らせてその表面を軟化又は溶媒
和させてもよい。これら後の方の２種の前処理は、好ま
しくは、撚る前に行われる。
後延伸工程は、延伸したヤーンを冷却した後に行う。
好ましくは、外装コアヤーンを、そのコアヤーンの融点
の約10℃以内の温度で、約１秒-1未満の延伸率で、少な
くとも約50％、より好ましくは少なくとも約100％で後
延伸し、そして後延伸した外装ヤーンをそのコアヤーン
の高い配向状態を維持するのに十分の張力のもとで冷却
する。延伸率により、延伸ゾーンの長さで割った延伸速
度差が意味される。例えば、延伸される繊維又はヤーン
を10mの延伸ゾーンに10m/分で送入して20m/分の速度で
引っ張ると、その延伸率は（20m/分−10m/分）を10mで
割って、１秒-1に等しくなる。米国特許第4,422,993号
の第４欄26〜31行を参照のこと。なお、これは参照によ
り本明細書中に組み入れられるものとする。後延伸は、
EP205960Bに非常に詳細に説明されている。外装コアヤ
ーンを後延伸することにより達成される有利な特性は、
高い強力、高い引張弾性率、低い極限伸び、及び滑らか
な表面テクスチャーである。
こうして製造された擬似モノフィラメントは、コアヤ
ーンとそれを囲む接着性外装からなる。外装ポリマーに
よるコアヤーンの僅かな浸透が起こったが、先行技術の
“コーテッド”繊維のように、外装がポリエチレンコア
の編目を満たしていまうことはない。本発明では、外装
材料はコア繊維束の中に僅かに浸透しつつも、図３に示
すように主として表面にある。先行技術では、コーティ
ングが完全にヤーンの束に浸透した。かくして、ベース
ヤーン及び最終製品の等しいデニールにおいて、本発明
の擬似モノフィラメントの直径は、コーティングがフィ
ラメント間の編目に主として横たわっている先行技術の
溶液コーテッドヤーン束の直径よりも大きい。
次に、本発明を実施例及び比較例により説明する。評
価される外装用組成物の成分を表Ｉに記載する。
比較例１〜８ 2.54cm直径及び25:1L/Dの一軸スクリュー押出機に0.1
07cm出口直径のクロスヘッドダイを取り付けた。この押
出機に送入されるポリマーは、XU−6075 1.15という商
品名でDow Chemicalから入手できる19.6％のアクリル酸
を含有するエチレン−アクリル酸コポリマーからなるも
のであった（表Ｉ）。このポリマーは、ASTM D1238によ
り125℃/2.16kgで測定して270メルトインデックスと7.5
8MPaの降伏点引張強さを有した。このポリマーを溶融さ
せてスクリュー押出機により図２に示したのと類似のク
ロスヘッド減圧ダイまで運んだ。これは、Handbook of
Plastic Materials and Technology,p.1208,John Wiley
＆Sons.Inc.,New York（1990）に見出される。先に説明
した図１に対応する部品は、プライムを付した同じ番号
により示される。このクロスヘッドダイの設計では、押
出されたポリマー溶融物がダイ23′の内部ではなくダイ
23′の出口のすぐそばでコアヤーン26と接触するように
した。ヤーンの経路に沿ってダイ23′の内部を減圧にす
ることで、溶融物が引き出されてヤーン26と接触するよ
うにした。コアヤーンにかかる溶融物の圧力は、表IIに
記載した減圧度の読みと同じであった。
AlliedSignal,Incから市販されている650総デニール
の60フィラメントSPECTRA 900高強度ポリエチレンヤー
ンを押出機の軸に水平な方向でクロスヘッドダイに通し
た。それは、28g/dの強力、1200g/dの弾性率、1,300,00
0kg/kg−モルの分子量のヤーンであり、147℃の融点を
有した。
クロスヘッドダイの出口でポリマー溶融物と接触させ
て20.3cmのエアギャップを通過させた後、その外装ヤー
ンを水浴中で急冷した。それにより、マルチフィラメン
トコアヤーン及びそのポリマー外装からなる押出外装擬
似モノフィラメントができた。溶融温度、ヤーン引き上
げスピード、外装ヤーンデニール及び外装用組成物含有
量を表IIに示した通りに変動させた。
これら比較例で作った擬似モノフィラメントの試験
で、外装はコアヤーンへの乏しい接着性しか有さないの
で、コアヤーンから容易に剥がれるか又は摩損し、不満
足なものであった。
比較例９ 比較例９においては、外装用組成物を190℃/2.16kgで
20g/10分のメルトインデックス、9.5％アクリル酸含有
量、及び7.34MPaの降伏点引張強さのDow PRIMACOR 346
0（表Ｉ）とした以外は、比較例１に記載したのと同じ
やり方で擬似モノフィラメントを製造した。このサンプ
ルの外装接着性／耐摩耗性は幾分改善されたが、依然と
して不満足であった。
比較例10〜14 比較例10〜14においては、外装用組成物を表IIに示し
たDow 60751.15/PRIMACOR3460の50/50及び67/33ブレン
ド物とした以外は、上に記載したのと同じやり方で擬似
モノフィラメントを製造した。このブレンド物は、押出
コーティング押出機にペレット混合物を送入することに
より形成した。このブレンド物の重量平均引張強さは7.
4MPa未満であった。比較例10においてのみ、コアヤーン
は、AlliedSignal,Inc.から市販されている製品、つま
り、215デニール、60フィラメント、33g/dの強力、1500
g/dの弾性率、1,300,000kg/kg−モルの分子量、及び147
℃の融点のSPECTRA 1000ポリエチレンヤーンであっ
た。全てのサンプルの外装接着性／耐摩耗性は不満足な
ものであった。
比較例15〜18 比較例15〜18において、外装用組成物を7.31MPaの引
張強さのTenite 812A低密度ポリエチレン（LDPE）又は2
2.06MPaの引張強さのTenite M2001−Ｐ高密度ポリエチ
レン（HDPE）とした以外は、上に記載したのと同じやり
方で擬似モノフィラメントを製造した。全てのサンプル
の外装接着性／耐摩耗性は不満足なものであった（表I
I）。
比較例19〜27 クロスヘッド押出ダイの型を、図１に示しかつ先に説
明した通りの外装用組成物がダイの内部の加圧のもとで
繊維束と接触するものに変えた。ガイダーチップ22にお
ける内腔29の出口直径は0.046cmであり、そしてダイ23
からの出口直径は0.061cmであった。Tenite M2001−P H
DPEを比較例19〜22における一次ポリマー樹脂として用
いた。Tenite M2001−ＰとAlliedSignal,Inc.AC−735ポ
リエチレンワックスのブレンド物で比較例23〜27におけ
る外装用組成物を形成した。これらブレンド物は、押出
コーティング押出機にペレット混合物を送入することに
より形成した。これら比較例の擬似モノフィラメントの
外装接着性／耐摩耗性は僅かに改善されたが依然として
不満足なものであった。表IIIは、これら比較例で用い
た条件を示すものである。
本発明の実施例28〜33 外装用組成物を72重量％のTenite M2001−Ｐ、18重量
％のPaxxon4261及び10重量％のAC−735のブレンド物と
した以外は、比較例19に記載したのと同じやり方で実施
例28〜30の擬似モノフィラメントを製造した。このブレ
ンド物は、押出コーティング押出機にペレット混合物を
送入することにより形成した。これら実施例の外装接着
性及び耐摩耗性は満足なものであった（表III）。これ
ら実施例を比較例23〜27と比較すると、ブレンド物に18
重量％の低メルトインデックスPaxxon 4261成分を含め
たことの効果が分かる。これは、本来強靭で耐摩耗性の
成分である。殊の外、これら実施例における溶融温度が
コアヤーンの融点よりも50℃以上高くかつ溶融圧力が1
3.0MPaを越えていたということも注目される。これら両
方の要因は、コアヤーンへの外装の接着性を助けた。
外装用組成物により高い濃度の低メルトインデックス
Paxxon 4261成分を含めた以外は、実施例28〜30に記載
したのと同じやり方で実施例31〜33の擬似モノフィラメ
ントを製造した。このブレンド物は、54重量％のTenite
M2001−Ｐ、36重量％のPaxxon 4261、及び10重量％のA
C−735を含有した。コアヤーンへの外装の外装接着性／
耐摩耗性は満足なものであった（表III）。
本発明の実施例34〜39 表IVは、これら実施例の製造条件を示す。コアヤーン
は、0.9tpiの撚りを有する650デニールの60フィラメン
トSPECTRA 900であった。ポリマーブレンド物SK−１及
びSK−２の組成を表IVに示す。押出コーティングの前
に、ブレンド物の成分をドライブレンドし、1.4対１押
出スクリュー圧縮比及び30対１の長さ対直径比を有する
スクリューを有する2.54cm呼称直径のKillion一軸スク
リュー押出機に送入した。この材料を233〜239℃の温度
で0.318cm直径のロッドダイを通して押出し、急冷し、
ペレット状にした。これら実施例の擬似モノフィラメン
トは、満足のゆく外装接着性／耐摩耗性を有した。
押出コーティングに続いて、実施例35からのヤーンを
後延伸してより低いデニール、より高い強力の実施例36
のサンプルを製造した。後延伸は、２段階でインライン
（in−line）で行った。第１段階の延伸は、0.012秒-1
の延伸率で157℃で165％であった。第２段階の延伸は、
0.009秒-1の延伸率で159℃で15％であった。繊維の物理
的性質を表VIIに示す。
本発明の実施例40〜44 表Ｖは、これら実施例の製造条件を示す。コアヤーン
は、5.0tpiの撚りを有する650デニールの60フィラメン
トSPECTRA 900であった。実施例42では、ヤーンを3.5
％の鉱油で前処理した。実施例43では、ヤーンを、融点
が79℃の6.5％のPRIMACOR5980で水をベースとする分散
液として前処理してから乾燥した。実施例44では、ヤー
ンを、Mettlerドロップポイントが99〜107℃（ASTM D39
54）の6.8％のＡ−Ｃ Ｘ−413で同じく水をベースとす
る分散液として前処理した。全ての％は未処理ヤーンの
重量を基準とする重量％である。前処理は実施例42では
撚りの前に行い、他の実施例では撚りの後に行った。
実施例40では、ポリマーブレンド組成物はSK−６であ
った。実施例41〜44では、ポリマーブレンド組成物はSK
−９であった。ポリマーブレンド物SK−６及びSK−９の
組成を表VIに示す。押出コーティングの前に、ブレンド
物の成分をドライブレンドし、30対１の長さ対直径比を
有する配合用押出機に送入した。これら材料を233〜239
℃の温度で0.318cm直径のロッドダイを通して押出し、
急冷し、ペレット状にした。
実施例40〜44の擬似モノフィラメントは、満足のゆく
外装接着性／耐摩耗性を有した。実施例41〜44の擬似モ
ノフィラメントの接着性／耐摩耗性は、実施例40のもの
よりも大きかった。このことは、ブレンド物SK−９の組
成がSK−６の組成よりも有利であること及び種々の前処
理が有利であることを示している。
本発明の実施例45〜55 表Ｖは、これら実施例の製造条件を示す。コアヤーン
は、5.0tpiの撚りを有する430総デニール、呼称36.5g/d
の強力、1400g/dの弾性率、1,300,000kg/kg−モルの分
子量、約147℃の融点の120フィラメントSPECTRA 1000
高強度ポリエチレンヤーンであった。ガイダーチップ22
における内腔29の出口直径は0.038cmであり、そしてダ
イ23からの出口直径は0.046cmであった。エアギャップ
の長さを増やして約165〜432cmで変動させた。実施例45
のコアヤーンには前処理をしなかった。実施例46のコア
ヤーンにはプラズマ処理をした。実施例49、51及び52の
コアヤーンにはコロナ処理をした。実施例49では、コロ
ナ処理の後に5.7％のＡ−Ｃ Ｘ−413を塗布した。実施
例51では、コロナ処理の後に5.0％のPRIMACOR5980を塗
布した。実施例47及び48では、先行するコロナ処理なし
に、Ａ−Ｃ Ｘ−413又はPRIMACOR5980を塗布した。実
施例50では、撚りの前にコアヤーンを磨いてヤーン製造
中に塗布された仕上油を除去した。実施例53〜55におけ
るヤーンには前処理をしなかったが、エアギャップの長
さをそれぞれの実施例において165cm、229cm、432cmへ
と増やし、実施例55では水浴を省略した。これら全ての
実施例において、ポリマーブレンド組成物はSK−９であ
った。
実施例46のプラズマ処理は、Airco,Plasma Science D
ivisionから入手できるPS1010連続反応器を用いた。条
件は次の通りであった:300ワット電力、１分の滞留時
間、酸素とガス状フルオロカーボンの混合ガスでの0.5
トル圧力。
実施例49、51及び52のコロナ処理は、ロードアイラン
ド州PawtucketのSoftal of America,Incorporatedから
市販されている２つのコロナ発生器モデルSOA−150のを
備えた両面コロナ処理器モデルCMD−150−MMSを用い
た。条件は次の通りであった：各発生器に関して0.6キ
ロｋワット、撚られたコアヤーンが通過する0.35〜0.45
ミルのギャップ、及び約12.2m/mの糸スピード。
実施例50の磨きは次の通りに行った：ヤーンの一端を
第１水浴に周囲温度で完全に浸潤するまで通した。次い
で、そのヤーンを0.1g/Lの非イオン性界面活性剤Hostap
ur CX、0.5g/Lのリン酸三ナトリウム、及び浴のpHを約
9.0〜9.5にするのに十分な量の水酸化ナトリウムを含有
する第２水浴に49℃の温度で通した。次いで、そのヤー
ンをそれぞれ49℃及び27℃の２つの濯ぎ浴に通した。濯
いだヤーンを束に巻いて約100℃で減圧オーブン中で乾
燥した。
実施例45〜55で製造した擬似モノフィラメントは、満
足のゆく外装接着性／耐摩耗性を有した。実施例46〜51
の製品の外装接着性／耐摩耗性は、実施例45からの製品
のものと等しいか又はそれより大きかった。このこと
は、種々の前処理が有利であることを示している。実施
例45の製品の接着性／耐摩耗性は、実施例41からの製品
のものより優れており、実施例54及び55で製造した擬似
モノフィラメントの接着性／耐摩耗性は、実施例45によ
り製造されたものより優れていた。このことは、より長
いエアギャップが有利であることを示している。
図３は、実施例45において製造された外装擬似モノフ
ィラメントの走査電子顕微鏡写真である。これは、本発
明の擬似モノフィラメントの外装されたコア構造を例示
するものである。実施例45では下塗り剤を用いなかっ
た。下塗り剤の塗布が内部フィラメントの間の空間を満
たす傾向にあるが、外装材料は依然としてコアヤーンの
外層の間の空間を囲みかつ浸透する輪状のリングを構成
することが認められるであろう。
フロントページの続き (72)発明者 カベシュ，シェルドン アメリカ合衆国ニュージャージー州 07981，ホイッパニー，ノース・ポン ド・ロード 16 (72)発明者 グリフィン，クリストファー・パトリッ ク アメリカ合衆国バージニア州23831，チ ェスター，ミストウッド・フォーレス ト・ドライブ 2824 (56)参考文献 特開 平６−158568（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−75549（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−61146（ＪＰ，Ａ) 特公 昭46−13946（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭37−10853（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭42−14164（ＪＰ，Ｂ１) 特表 平６−501749（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) D01D 11/06 D01F 8/06 D06M 15/19 - 15/687 A01K 91/00 C08L 23/04

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくとも約15g/dの強力及び少なくとも
    約500g/dのの引張弾性率を有するポリエチレンマルチフ
    ィラメントヤーンのコア及びそれに接着した外装を含む
    擬似モノフィラメントであって、前記外装が、手を加え
    られた合衆国自動車安全基準209の試験法に従った場合
    に満足のゆく耐摩耗性を有し、及びポリエチレン結晶化
    度、少なくとも約0.94g/cm3の密度、及び約0.1g/10分未
    満のメルトインデックスを有する第１ポリマーを含み、
    前記試験法が、試験される擬似モノフィラメントの一端
    をクランプで締め、8mm直径の釣竿ガイドに通して他端
    に１オンス（28.35g）の重りを吊るし、水平方向で32cm
    の距離にわたって0.5Hzの周期で往復運動に付すること
    により両端の間のある点で負荷に耐えさせ、そして前記
    釣竿ガイドに対する2500サイクルの往復運動が完了した
    時点で前記フィラメントを装置から外して摩耗の徴候又
    は外装のコアからの剥がれを視覚で試験することからな
    ることを特徴とする擬似モノフィラメント。
  2. 【請求項２】外装がブレンド物から形成され、該ブレン
    ド物が： ａ）該ブレンド物の重量を基準として約15〜約95重量％
    の第１ポリマーと組み合わせて ｂ）該ブレンド物の重量を基準として約５〜約85重量％
    の相溶性加工助剤を含む、請求項１記載の擬似モノフィ
    ラメント。
  3. 【請求項３】加工助剤が、ポリエチレン結晶化度、少な
    くとも約0.94g/cm3の密度、及び第１ポリマーのメルト
    インデックスよりも高いメルトインデックスを有する第
    ２ポリマーを含む、請求項２記載の擬似モノフィラメン
    ト。
  4. 【請求項４】第１及び第２ポリマーの両方がポリエチレ
    ンである、請求項３記載の擬似モノフィラメント。
  5. 【請求項５】加工助剤が更にワックスを含む、請求項３
    記載の擬似モノフィラメント。
  6. 【請求項６】コアヤーンが、約0.6〜約22のdxpf（約0.5
    〜約20のdpf）を有する約５〜約9600のフィラメントか
    ら構成される、請求項１記載の擬似モノフィラメント。
  7. 【請求項７】コアヤーンが約５〜約800ターン/m（約0.1
    〜約20tpi）を有する、請求項１記載の擬似モノフィラ
    メント。
  8. 【請求項８】少なくとも約15g/dの強力及び少なくとも
    約500g/dのの引張弾性率を有するポリエチレンマルチフ
    ィラメントヤーンのコアを外装して耐摩耗性ヤーンを製
    造するための組成物であって、第１ポリマーを相溶性加
    工助剤と組み合わせたことを特徴とし、前記第１ポリマ
    ーが、ポリエチレン結晶化度、少なくとも約0.94g/cm3
    の密度、及び約0.1g/10分未満のメルトインデックスを
    有する組成物。
  9. 【請求項９】加工助剤が、ポリエチレン結晶化度、約1g
    /10分より大きなメルトインデックス、及び約0.94g/cm3
    より大きな密度を有する第２ポリマーを含む、請求項８
    記載の組成物。
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