JPS5988969A - 超高強力および超高モジユラス繊維から形成する布および撚糸、並びにヒ−トセツト法 - Google Patents

超高強力および超高モジユラス繊維から形成する布および撚糸、並びにヒ−トセツト法

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JPS5988969A
JPS5988969A JP58182962A JP18296283A JPS5988969A JP S5988969 A JPS5988969 A JP S5988969A JP 58182962 A JP58182962 A JP 58182962A JP 18296283 A JP18296283 A JP 18296283A JP S5988969 A JPS5988969 A JP S5988969A
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JP
Japan
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fabric
fibers
denyl
temperature
heat
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JP58182962A
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English (en)
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シエルドン・カベツシユ
ダサン・シリル・プロボ−セツク
ゲイリ−・アラン・ハ−ペル
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Allied Corp
Original Assignee
Allied Chemical Corp
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Publication date
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    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06CFINISHING, DRESSING, TENTERING OR STRETCHING TEXTILE FABRICS
    • D06C7/00Heating or cooling textile fabrics
    • D06C7/02Setting
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10S428/902High modulus filament or fiber

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
  • Treatment Of Fiber Materials (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は超高強力および超高モジュラスのファイバーか
ら形成される布に関するものであり、特に、超高強力と
超高モジュラスのポリオレフィンファイバーから形成さ
れる熱収縮性およびヒートセット性の布、並びにこのよ
うな布を熱収縮またはヒートセットさせる方法に関する
ものである。
布は、羊毛、絹、木綿、ポリエステル、アクリルおよび
ポリアミドのような収縮性ファイバーを製織、編成、あ
るいはフォーミングすることによって慣習的につくられ
ている。フォーミングの後で、その布をファイバーの融
点以下の温度(そして代表的にはその最低結晶化温度以
上)へ加熱し、そこでファイバーは多少(例えば1−1
0%)収縮する。この収縮現象は7オーミングによって
おこされる歪を解放し、布を7J)、=bしめ、ファイ
バーの支持荷重を均等化し、そして布の触感を改善する
。この加熱を延伸あるいは変形(例えば折り目づげ)的
性質をもつ応力(あるいは歪)の下で布へ適用する場合
には、その布はまたそれが応力(′!たは歪)の下で呈
する形状でセットされる。
ポリアラミド、黒鉛、硼素、およびポリはンゾチアゾー
ルらような超高強力(例えば20g/デニルあるいはそ
れ以上)および超高モジュラス(例えば600g/デニ
ルあるいはそれ以上)のファイバーは、複合体、射撃保
護、帆、および耐破裂性布物品を含めた各種の応用に使
用されあるいは提案されてきた。これらの応用のあるも
のにおいては(例えば、帆および外装)、ファイバーは
一つの布の形態をとる。屍知の超高強力および超高モジ
ュラスのファイバーはしかし熱収縮あるいはヒートセッ
トしない。布状の高性能ファイバーの利用性はそれがフ
ァイバーの性質を実質的に保持しながら収縮あるいはセ
ットされ得る場合に増大する。美的利点のほかに、熱収
縮またはヒートセット布は、たとえ個々のファイバーの
性質が不変あるいはわずかに変化するとしても、荷重均
等化によってすぐれた機械的性質を表わし得る。
ポリアラミドファイバーで以てこれらの利点を達成する
ために、よこ糸としての収縮性で多少性能の低いファイ
バーとたて糸としてのポリアラミドとで以て、あるいは
その逆で以て、布がつくられてきた。
高性能の延伸した超高分子量ポリオレフィンファイバー
および重合物添加剤を含む類似のファイバーが実質的に
性質を保持しながら制御された方式で熱収縮またはヒー
トセットさせ得ること、および、これらの性質がそれら
からつくられる高性能布において用い得ること、が発見
されたのである。従って、本発明は a)重量平均分子量が少くとも約s o o、o o 
oのポリエチレンを含む少くとも約20J/デニルの強
力と少くとも約6009/デニルの抗張モジュラスの延
伸ファイバーから布を形成し:そしてb)この布を段階
a)において形成した布の中でそのファイバーがその長
さの約1%と約10%の間収縮するのに十分な約120
℃と約155℃の間の温度においてかつ十分な時間の間
加熱する;各段階から成る、布の製造方法を含んでいる
本発明はまた a)重量平均分子量が少くとも約500,000の、1
9リエチレンを含む少くとも約20g/デニルの強力と
少くとも約600.!i’/デニルの抗張モジュラスの
延伸ファイバーから布を形成し、そして、b)その布を
一つの適用応力(あるいは歪)の下で、その応力(また
は歪)の下で呈する一つの形状に布をセットするのに十
分な約120℃と約155℃の間の温度において、かつ
十分な時間の間、加熱する; 各段階から成る、ヒートセット布を製造する方法を含ん
でいる。適用する応力は単純な引張り、折目っけのよう
な変形、あるいは引張りと変形の組合せであってよい。
また、布を固定寸法へ保持し応力を収縮によっておこさ
せることができる。
本発明はまた上記の方法のいずれがあるいは両方ニヨッ
て形成される熱収縮布またはヒートセット布も含む。
本発明はさらに、 a)重量平均分子骨が少くとも約500,000(7)
:+217 xチレンを含む少くとも約2og/デニル
の強力と少(とも約600 g/デニルの抗張モジュラ
スをもつマルチフィラメント基の少くとも一つのストラ
ンドを加熱し;そして b)このマルチフィラメント撚糸を糸を撚った形態にセ
ットするのに十分な時間の間、約100℃と約155℃
の間の温度へ適用応力または適用型の存在下あるいは非
存在下で加熱する:ことから成る、寸法的に安定なマル
チフィラメント撚糸を製造する方法を含んでいる。
本発明はまたこのようにしてっ(られる寸法的に安定な
マルチフィラメント撚糸も含んでいる。
「ヒートセツティング」という用語はここでは、ファイ
バー(布あるいは糸の形にある)を一つの温度一応力履
歴にかけてそのファイバーを一つの許定形態に固定する
ことを意味するものとして使用する。「熱収縮」とは加
熱中にそのファイバーへ外的応力または外的歪がほとん
どまたは全く適用沿れない場合のヒートセツティングの
一つの形を意味する意図のものである。その他の形のヒ
ートセツティングは変形応力下の加熱、延伸中の加熱、
応力が発現するよう拘束された状態の加熱、を含んでい
る。
本発明の布と方法において用いるファイバーは特許願第
359. ’l 19号および第359.020号に記
述されているポリエヂレンファイバーを含み、それらの
開示は本明細書の中に参照組込まれている。簡単に述べ
れば、それらのファイバーは超高分子量(少くとも50
0,000.好ましくは少くとも1,000,000)
のポリエチレンを高沸点溶剤(例工ばパラフィン油)の
中で低濃度(例えば4−7%)で溶解することによって
形成される。この溶液を紡ぎ急冷して第一のゲル状ファ
イバーを形成させ、これを揮発性溶剤(例えばトリクロ
ロトリフルオロエタン)で以て抽出して第二のゲル状フ
ァイバーを形成させ、そして乾燥してキセロゲルファイ
バーを形成させる。第一ゲル状ファイバー、第ニゲル状
ファイバー、およびキセロゲル。
ファイバーの一つまたは一つより多くを一段または多段
で延伸し、その最後の段階は好ましくは120−160
℃の温度にあって、少(とも20g/デニル(好ましく
は30g/デニル)の強力と少くとも600 、!iI
/デニル(好ましくは少くとも1000g/デニルでよ
り好ましくは少くとも1600g/デニル)のモジュラ
スのファイバーを形成させる。このファイバーの他の特
性は少くとも147℃(好ましくは少くとも149℃)
の融点、10%(好ましくは6%より大きくない)より
太き(ない気孔率、破壊荷重の10%で50日間23℃
において測定するときの5%(好ましくはろ%より太き
(ない)より大きくないクリープ値、および7%より大
きくない破断伸び、である。
このファイバーはポリエチレンを単独で含んでいてもよ
く、あるいは各種添加物を含んでいてもよい。添加物の
一つの群はスタミカーボンB、V。
のEP○出願55001(1982年6月60日)にお
いて記載されている光調剤(無機質ファイバーのような
)である。添加剤の別の群は潤滑剤、酸化防止剤、帯電
防止剤、紫外線遮蔽剤、およびポリエチレンあるいは他
の慣用的熱可塑性プラスチックへ少量で添加される他の
普通の添加剤、である。好ましい群の添加物は1986
年9月60日登録の共願中の特許願(U、S、S、N、
 430,577 )に記述の重合物添加剤であり、こ
の特許の開示は本明細書において参照し組入れられてい
る。この種の重合物添加剤は分子量が約250,000
より大きくないポリオレフィン(例えば高密度および低
密W’Yリエチレン)、主要モノマーとしてのモノオレ
フィンとのコポリマー(エチレン−酢酸ビニルおよびエ
チレン−アクリル酸のコポリマー、EPDMゴムを含む
)、ポリオレフィングラフトコポリマー、酸化ポリオレ
フィンおよびポリオキシメチレン、を含む。この重合物
添加剤はある点において中和あるいは加水分解されても
よい。重合物添加剤をもつこの脛のファイバーはときに
は「ポリマー変性ファイノ’−Jとよばれる。
このようなファイバーは単一フィラメントとして形成さ
せてもよ(、ちるいは好ましくは特許願通し番号第65
9,019号と第359.020号の実施例487−5
51によって例示される通りのマルチフィラメント糸と
して形成させてもよい。
多重糸は実施例543−551における48本または6
4本のフィラメントの糸として延伸される16本のフィ
ラメントの糸のように、延伸用に組合わせてもよい。
その他の高強力で高モジュラスのポリエチレンファイバ
ーもまた本発明の方法と布において使用してもよく、と
もにスタミカーボンに属する英国特許照温2.051.
<567号(1981年)および第2,042,414
号のファイバーが含まれる。また、メイフユイゼンらの
米国特許第4,137,394号(1979年)および
認められた1981年1月15日登録の米国通し番号第
225,288号で現在は1982年10月26日公告
の米国特許第4.356,138号(これには1982
忽8月4日刊行のヨーロッパ刊行特許856875が相
当する)におけるように、過飽和溶液から引かれたファ
イバーも適当である。
これらのファイバーは特許顧通し番号第659゜976
号で記載のようにポリオレフィン(例えば低密度または
高密匹のポリエチレン)あるいはコポリマー(例えば、
エチレン−アクリル酸コポリマー)で以て被覆してもよ
く、その特許願の開示は本明細書にお・いて参照され組
入れられている。
このようなファイバξ−はときには「ポリマー被覆ファ
イバー」と今後よばれる。さらに、加工助剤および潤滑
剤のような普通のファイバー塗布物も適用してよい。
ファイバーは形成させたままで用いてもよく、あるいは
絹、木綿、およびフィブリル化にかけられる他のマルチ
フィラメント糸について慣習的に用いる方式で加熱して
もよい。本ポリエチレンファイバーのヒートセット性に
基づいて、撚糸は100−130℃のような温度、好ま
し9くは布をヒートセットあるいは熱収縮させるために
続いて使用する温度より低い温度においてヒートセット
させてよい。
ファイバーは次にM織、編成、不織布製造に使用するよ
うな熱的または接着剤的結合、あるいは結節のような任
意の慣用的方法によって布に形成される。布を形成する
前に、糸の中に各種の捩りあるいは捲縮を導入してよい
。その他のファイバーを、例えばポリエチレンファイバ
ーをたて糸方向に用い他のファイバZ−をよこ糸方向に
用いることにより、あるいはその逆の用い方をすること
によるように、布の中へ高強度ポリエチレンファイバー
と一緒に組込んでよい。このような他のファイバーはポ
リエステル、ポリアミド、ポリプロピレンあるいは木綿
のよ5な慣用の比較的低強度のファイバーであってもよ
(、ポリアラミド、黒鉛、硼素、あるいはガラスのファ
イバーのような他のきわめて高い強度/モジュラスの非
セット性ファイバーであってもよい。布が高強度ポリエ
チレンファイバーだけで形成される場合には、一つの方
向(例えばたて繊維)に使用するファイバーはもう一つ
の方向(例えばよと繊維)において用いるファイバーと
異なる、強力、モジュラス、フィラメント数、フィラメ
ントデニルまたは合計デニA・、捩りおよび/または他
の特性をもつものであってよい。
布は、形成されると、120−155℃の範囲の制御さ
れた温度へ以下の条件の一つの下で制御された時間の間
加熱することによって、ヒートセラ)させるか熱収縮さ
せる。一つの第一の様式においては、布は応力あるいは
張力をほとんどまたは全く適用せずに熱収縮させてファ
イノ之−(および/または布)が少くとも一つの方向で
約1%と約10%、好ましくは約2%と5%の間に収縮
するようにする。一つの与えられた布に対する与えられ
た温度におけるこの種の収縮のための適切な時間は以下
の実施例の教示に基づいて日常的実験によってきめるこ
とができる。たいていの高性能ファイバーが全く収縮し
得ないことを考えると、この収縮およびセット方法に高
強力−高モジュラスポリエチレンファイバーに対する並
み外れた利用性を提供する。逆に、本発明のファイバー
の多くは10:1あるいはそれ以上(スミスとレムスト
ラノ方法および力はツシュとプレポルゼツクの方法にお
いて)に延伸されるという事実はそれらが過度に収縮す
ることを暗示するかもしれない(たいていのファイバー
は延伸比率が大きいほどよく収縮するからである)。1
−10%の通常の範囲における収縮が140℃(ペース
ポリマーの融点138℃をこえかつファイバーの融点の
10℃以内)においてすら、あるいは155℃(ファイ
バーの主融点以上)において得ることができるという事
実は特に駕くべきことである。
布と糸の両方に関して、親特許のU、S、S、N第42
9、942号の比較的狭い範囲(約120℃から約14
5℃)の温度を本発明の範囲の高い方の部分(約155
℃に至る)よりもいくらか長く加熱処理するために用い
てもよい。約155℃をこえる短時間行程はまた有害で
ないかもしれな℃・。
第二の様式においては、布は折目づげあるX、1【まそ
の他の変形用応力(または歪)を適用しながら加熱して
もよい。このような条件下では、折目またはその他の変
形が布の中ヘセットされる。第三の様式においては、布
は収縮を生ずる温度へ加熱しながら一方向または両方向
に保持することができる(例えばフレーム中かあるいは
幅用機のフックによって)。このような条件の下では、
一つの応力が一定に保持されている方向に発現し、布カ
ーセットされる。同様に、延伸力またもま収縮に対する
部分的抵抗を一方向あるいは両方向に加えてもよい。
すべての場合において、熱収縮またはセツティングは布
に、各種の様式で大なり小なり、個別ファイバにの応力
、および布形成工程中に発現する荷重を支持しているフ
ァイバーの不均一さを解放させる。さらに、平面状の布
の形ある(1は変形した布の形(例えば折目)を布の中
ヘセットするこ布はある点においては、例えば抗張力、
モジュラス、耐衝撃性、および射撃抵抗性、において、
形成したままの布と同じかあるいはすぐれている性質を
もつことが期待される。より小さくなったガスおよび液
体の透過性および寸法安定性は改良されることが期待さ
れろ。
本発明に従ってつくった布は帆(グライダ−構成部品を
含む)、網、枦布、テント(浮屋根部材および膨張式建
物を含む)、工業布、および射撃保護用物品、において
特に有用である。本発明のヒートセットした撚糸は織物
、網、コンポジットおよびロープを形成するの1(特に
有用である。ポリマー変性ファイバーあるいはポリマー
被覆ファイバーからつくつた布および撚糸はこれらの応
用のいくつかに対して有利な性質をもつかもしれない。
何故ならば、表面の低融点ポリマーが加熱(収縮または
セツティングのために用いる加熱のような)時に軟化、
収縮し、そして/または隣接ファイバー、マトリックス
、あるいはその他の表実施例 四つのキセロゲルファイバーの糸をSJJ、659゜0
19および359.020の実施例100−108およ
び487−495の場合と同様につ(つた。
四つはすべて140℃で加熱チューブ(長さ1.52m
または5フイート)の中で延伸して19−43g/デニ
ルの強力と640−170091デ票ルの抗張モジュラ
スのファイバーを生成させた。各ファイバーの試料(長
さ19mに)を次に応力または歪なしで、10℃/分の
加熱速度において、パーキンエルマーTMS−1−!l
−−プルメカニカルアナライザー中で、120℃または
140℃まで加熱した。ファイバーの長さを連続的に測
定することによって、収縮パーセントを測定した。結果
を第1衷に示す。
第1表 1  1 36 1280  1.1  2.42  
1 36 1.1!30  1.0  2.33  1
 43 1700  0.4   +、04、 16 
19  640  1.0  4.4すべてのファイバ
ーは、120℃におり゛る最強の物質(実施例6)を除
いて、両温度において1%と10%の間で収縮した。
七つの糸をS、阻359.019および359゜020
の実施例503−516の場合と同様にして紡糸し次い
で湿潤ゲル状ファイバーのままで2回延伸した。その後
、ファイバーをトリクロロトリフルオロエタンで以て抽
出して乾燥した。延伸はスヘて同じ加熱チューブ中で実
施し、すべての第一段延伸は120℃において行ない、
延伸比率は実施例5−8においては12:1、実施例9
と11においては6.45:1、J施例10にオイテは
9:1であった。第二段延伸は第2表で示す温度と比率
において実施した。延伸・抽出・乾燥したファイバーの
強力とモジュラス、および120℃と14[]’Cにお
ける収縮パーセント(実施例1−4の場合と同様にして
測定)を第2表に示す。
第2表 6 140’1.75 32  1370 0.8 2
.97 1502.25 31  1620 0.3 
1.38 1501.7  28  1250 0.7
 2.69 1502.25. 30  1.590 
0.7 3.210 1502.25 27  151
0 0.8 3.811 1501.5  29  1
100 0.8 5.6すべてのファイバーは140℃
において1%と10%の間で収縮したが、しかし120
℃におい゛・二では1%より小さい。長時間かあるいは
120°Cより高い温度のいずれかがこれらのきわめて
高いモジュラスのファイバーの著しい収縮を達成させる
のに必要である。
実施例12−15  湿式−乾式延伸ファイバーの収縮 紡糸および120℃での12=1の第一延伸を通じて実
施例5−11を繰返した。−回延伸フアイバーを次にト
リクロロトリフルオロエタンで以て抽出し乾燥した。こ
れら乾燥ファイバーを次に第6表に示す温度と延伸比率
において延伸した。
ファイバーの性質と収縮パーセント(実舗例1−4のと
きと同様にして測定)とを第6表に示す。
第6表 12 13115、 26  1280 1.0 4.
613 1401.75 27  1240 1.0 
2.014 1501.87 35  2030 0.
0. 1.815 1502.0 32  2305 
0.6 1.4すべてのファイバーは140°Cにおい
て1%と10%の間で収縮したが、モジュラスの低いフ
ァイバー(実施例12と13)のみ120℃で1%収縮
した。
収縮 四つのファイバーを実施例1−4の場合と同じ一般的手
順を用いて、紡糸、抽出、乾燥した。キセロゲル(乾燥
)ファイバーをすべて一度120’Gにおいて、実Ja
例16−18においては延伸比率1D:1で、実施例1
9においては6.5:1で。
実施例20(・ておいては10.5:1において、延伸
し、次いで第4表に示す温度と延伸比率で以て延伸した
。ファイバーの性質と収縮パーセント(実施例1−4の
場合と同′様に測定)を第4表に示す。
第4表 16 1301.75 23   1050  0.6
  2.217 1401.75 28   1130
  0.6  1.618 1402.0  24  
 1220  0.8  2.319 150]、、7
5 24   1180  0.6  1920 15
01.9  25   1700.  (181,8す
べてのファイバーは140℃において1%と10%のL
(jで収縮したが120℃においてはぞうでな℃)。
実施例1−20において認められる最も密接な相関関係
は140℃収縮と糸モジュラスとの間であった(逆関係
)、これらの実施例から、延伸条件はすぐれたファイバ
ー性質を得るように選ぶことかでき、かつ収縮会件(時
間と温度)は熱収縮布あるいはヒートセット布へ通ずる
所望ノξ−センテージの収縮を達成するよう選ぶことが
できる、ことは明らかであるはずで・ある。
実施例21 同様にして、特許願通し番号第359.019号および
M 559.020号のファイバ・−の二つ(120°
Cと140°Cにおいて加熱した。結果を第5表に示す
第5表 71   38  +  1460   15   3
2548   32   2300   0.6   
1.6550   35    203   0.8 
  18実施例22−25 以下の実施例において使用したファイバーは特許願通し
番号第359.019号および第659゜020号の方
法に従ってつくり、次の性質をもっていブこ。
/ 第6表 ファイバー デニル フィラメント 強力 モジュラス
A    887   96   27   1098
B    769   144   29.6  13
43C8704814,8516 D    887   96   27   1096
E    769   144   29.6  13
43F    647   128   32.1  
1409G   610   96   33.ゴ  
1403H588工23   32   1443I 
   319   49   27   1662J 
   380   96   28.1  1386K
    553   96   27.5  127O
L    385   64   301624M  
  434   64   29   1507N  
  451   96   29   16360  
 449   96   33   1502P   
 403   64   30   1419Q   
 508   48   30   1330R624
96311300 S    274  .32   32   1370
ファイバーAとBはともに、パラフィン油中でそれぞれ
8%と6%の濃度において21.5 dL/、9IVポ
リエチレンからつくった。両者とも、16個の孔をもつ
ダイ(f]、030インチまたは0.762闘の直径)
を通して220℃において、それぞれ2および1cTL
3 /分の速度で紡糸し、取上げ速度はそれぞ、h4.
98と3.4であった。ファイバーAは室温に2いては
2:1.120℃においては5.3:1、そして150
℃においては2.0:1、で延伸し、この三段階につい
て供給速度は4.98.1.0および2.07rL/分
を用いた。ファイバーBはそれぞれ0.65および1.
0 m、 /分の供給速度を用いて120°Cにおいて
は10:1で150℃においては2.7 : 1で延伸
した。ファイバーAとBは延伸後トリクロロトリフルオ
ロエタンで以て抽出して残留−ξラフイン油を除き次い
で乾燥した。ファイバーCは17.5 dL/ji I
Vポリエチレンの6−7%溶液から220℃において、
孔直径が0.040インチ(1,016πm)である1
6個の孔のダイを通して、2.86CTL3/分の紡糸
速度と4.1−4.977L/分の巻取りで以て紡糸し
た。このファイバーは抽出乾燥の後に48フイラメント
の一つの束として140℃において15:1で0.25
m/分の供給速度で以て延伸した。
ファイバーDかもSはファイバーAおよびB並ヒK U
、S、S、N 359.020 ノ%施例503−57
6(そI、て’%に534−542)と同じようにして
紡糸した。紡糸条件を第7表に示す。ファイバーDおよ
びEはAおよびBの複製である。
第7表 延伸比率 D      2.0    5.25  2.OE 
     −102,7 F、  io、3   2.5 G10’    2.5 H−IO,32,75 ■6.4   2,85 J−112,5 に9    2.5 L’     2.0    6.45  2.25M
      2.0    6.45  2.25” 
          12.5   2.50    
 −    10.3   2.75P  ’    
2.5    6.5’  i、75Q      4
.0    6.0   2.OR2・O6,71,9 S     2.0    5.5’   225実施
例22 インチあたり12のたて糸端(warp end) (
4,7個/crn)をもつLeclerc Dorot
hyクラフト織機を用いて−?の布を織った。たて糸(
第6表中のファイバーA)をインチあたり約1個の撚り
をもっよう(0,4懲り/cIrL)に加熱した。よこ
糸(第6表中のファイバーB)は同量の撚りをもってい
た。
この布のパネル(8インチ×4インチ)(90,3儂X
 1.0.2σ)を鋭いウッドバーニング(wood−
burning)器具を用いて切り出した。(この技法
はほどける傾向のない鋭い縁を生ずる。)これらのパネ
ルのいくつかと金属製額縁の間にとめて所望の温度で1
0分間空気循環浴中に、置いた。この工程は布を額縁中
で引きしまった状態にさせた。1インチ(2,25cm
)の細片をこれらの布からよこ糸の方向で切り、次いで
4インチ(9儒)のゲージ長を用いて2インチ/分C4
,5ca1分)のクロスヘッド速度でインストロンマシ
ン上で引張った。
ヒートセット前後の初期カー偏位の比較から、ヒートセ
ットは以下に示す通り、布の見掛はモジュラスを改善す
ることが発見された。
ヒートセット   相対的 温度(’C)      見掛モジュラスなし    
   1.0 135         1.23 139        1.15 力が550ポンド(227kg)に達すると、布はグリ
ップからすべりはじめた。
実施例26 ファイバー〇(第6表を見よ)をピーコックの12イン
チ(30,5m)のクラフト織機上で織った。8本のた
て糸7インチ(6,15本のだて糸/ぼ)とよと糸方向
で約45市の糸7インチ(1Z7本の糸7口)とをもつ
布をつくった。
よこ糸方向で長さ8.5C7rLでたて糸方向で長さ9
、Ocmの矩形の布切れを空気浴中に135℃で5分装
置いた。布はよこ糸方向で3.5%、たて糸方向で2.
2%縮んだ。この布はたて糸とよこ糸の方向へ45°の
角度で適用した変形力に対して著しく安定になった。
布は熱い鋭い緑をもつウッド゛バーニング器具をこの布
へ適用することによって容易に切断されほつれのない鋭
い緑を得ることができた。慣用的技法で以てこの布を切
断する試みでは容易にほつれる平らでない縁が生じた。
直径7.5cmのこの非処理織布の円形片を138℃へ
空気浴中で30分間露出した。寸法はたて糸方向で15
%、よこ糸方向で39%減少した。
実施例24 Leclarc Dorothyクラフト織機を用いて
多数のその他の布をつくった。
布1 すべての糸は紡糸輪上で加熱し、インチあたり約1回転
(0,4回転/c−In)であった。インチあたり12
個のだて糸端(4,7個の端/(71L)の糸りを用い
て幅8−インチ(21,6crrL)長さ16インチ(
40,6c7rL)の布をつくった。よこ糸方向におい
て12インチ(30cTL)の糸Eを用い、そして面積
密度0−297 kg / 77i、 2を与えるため
に4インチ(10c!rL)の糸Fを用いた。
布2 すべての糸は紡糸輪上で加熱し、約1回転/インチ(0
,4回転/σ)であった。12個のだて糸端/インチ(
12,7個の端/の)の糸りを用いて幅8−インチ(2
1,5cIn)長さ16インチC40,6crn)の布
をつくった。糸Fを5インチ(12−7CTL)のよこ
糸に用いた。糸Gはよこ糸方向に6−インチ(8,9c
r、1)用いた。
布6 800−900の範囲内のデニルをもつ糸を得るために
2本の異なる糸を組合わせて1本の撚り糸をつくること
が必要であった。この組合わせた針糸は2本の異なる未
撚糸を同時に紡糸輪へ供給し組合せ糸としてインチあた
り約1回転の撚りを生じさせることによってつくった。
この撚糸は未燃の前駆物よりもはるかに織り易かった。
幅8.5インチ(21,6cm)で長さ52インチ(1
32cm)の連続布を平織を用いて織り、重さは78g
であって0.274 kg7 m2(8オンス/平方ヤ
ード)の面積密度に相当した。布はLeclerc D
orothyクシフト織機上でインチあたり12個のだ
て糸端(4,7個の端/ cyn )とよと糸方向の5
6本の糸7インチ(12本の糸/ cm )とを用いて
織った。
だて糸端はたて糸の6インチ(15,2cm)について
は糸Hと王から形成された組合せ糸から成り、たて糸の
6インチ(7,6C7rL)については糸JとKからの
ものであった。布は製織時に8−インチ(21,6oπ
)の総幅へ引張られた。よこ糸は次の通りであった:は
じめの11−インチ(29cIn)は糸JとKとからの
組合せ糸を使用した。次の60丁インチ(77,5cm
)は糸りとMの組合せ糸を使用してつくり最後の10イ
ンチは糸にとOの組合せを使用してっ(った。
布4 約900のデニルをもつ糸を得るためには、2本の異な
る糸を組合わせて1本の撚糸をっ(ることが必要であっ
た。この組合せた撚糸は2本の異なる未撚糸を同時に紡
糸輪へ供給し組合せ糸の中に約0.416回転/インチ
(0−16回転/ cm )の撚りを生成させることに
よってつくった。ta 9.0インチ(22,9(J)
で長さ44−インチ(116crn)の連続布を約0−
22に9/m2の面積密度をもつよ5に織った。布はL
eclare Dorothyクラフト織機上で24個
のたて糸端/インチ(95個のだて糸端/crIL)を
用いそして約24個のよこ糸端/インチ(95個のよこ
糸端/C1n )をもつように織つた。
たて糸端はたて糸の6インチ(15,2CjrL)につ
いては糸PとQの組合せから成り、3インチ(7,6c
)ri )については、糸RとSを組合わせることによ
って形成した糸から成り立っていた。全体のよこ糸は糸
Rと8を組合せることによってつくった糸かう成り立っ
ていた。
布5 この商業的のケブラー■29射撃用(ballisti
c)布はクラーク−シュウニップガラス社から得られ(
スタイル713、フイニイツシュO8−80C1)、た
て糸およびよこ糸の両方向において(32個の端)7イ
ンチの未撚糸を含んでいた。この糸の面積密度は0.2
86 ky/cm2 であった。
実施例25 布を、中央に3インチ(7,6σ)の直径の円をもつ厚
さ一インヂ(1,2crn)の4インチ(10cm)平
方のアルミニウムブロックから成るアルミニウムホルダ
ーの中に保持した。片側の中心に0.5 cm直径の孔
を掘り一つのスリットを通して大円に連結し、その円の
反対側で一つの0.5 cmのスリットを四角形の縁ま
で切った。スクリュー装置でこのスリットを遮断させた
。布を適切な寸法のアルミニウム環の上にひろげ、四角
のホルダーは布をぴんと張らせた。発射体を布表面へ垂
直に発射し、その速度を布の@撃前と貫通後に測定した
。二つのタイプの発射体を用いた: (1)220径のフラグメント−重さ17グレイン(1
,1グラム)。
陸軍規格 MIL−P−46593A(ORD)。
発射体口径 0.22.0.60.0.50、および2
0 mrtr’。
フラグメントシミュレーテイング。
(2)220径無垢鉛弾−重さ40グレイン(2,5グ
ラム)。布は4枚の1インチ×1インチの四角に切断し
た。これらの個々の四角を秤址し面積密度を計算した。
所望数の層を発射試験用ホルダーの中に置いた。
布の四角形のいくつかは168℃において外側寸法4イ
ンチ(10,2CIn)および内側寸法3インチ(7−
6m)の2個の額縁の間でヒートセットした。
圧力は額縁上にC−クランプを用(て適用した。
エネルギー吸収の平均容積はケブラー2902層馨用い
て、35.5 J −m2/ kgであり、これは試験
したポリエチレン布のすべてについて得られたものより
は低かった。布4の2層を用いるエネルギー吸収の平均
値はヒートセット前で49.4J−m2/ゆでありヒー
トセット後において54.7であった。布3のエネルギ
ー吸収は、布の2層を用いて、ヒートセット前において
45.5J−m2/kgであり、ヒートセット後におい
て49.5 J −m2/kI!であった。
鉛弾に対しては、布4の2層についてエネルギー吸収の
平均値はヒートセット前においてZ5J−m2/klF
  であったがヒートセット後においては16.6 J
−rrt2/kl? へ増加した。同様に、布ろについ
てはエネルギー吸収の平均値は5.9から11.0J 
、−@ 2 /に9へ増加した。破展の様式に基づくと
(全部のループが引き出されている)、弾丸に対スルオ
べてのポリエチレン布についての比較的低い値は異なる
製織技法によってこれらのファイバーの7ドテンシヤル
が十分に実現されるかもしれないことを暗示している。
けれども、すべての発射試験結果はヒートセットがポリ
エチレン布のエネルギー吸収を増すことを示している。
実施例26・ 次の重合物添加剤の一つを10%から30%含む四つの
ファイバーをつくった: E AA 5.5−重量基準で5.5%のアクリル酸を
もつエチレン−アクリル酸コポリマー(EAA−455
としてダウケミカル社が販売)。
EAA9.0−重量基準で90%のアクリル酸をもつエ
チレン−アクリル酸コポリマー。
LDPE −0,25d9y扮のメルトインデックスと
920ky / @ 3の密度とをもつ低密度ポリエチ
レン(PE122  としてダウケミカル社が販売)。
これらのファイバーの調製は本明細書と一緒に登録され
た特許882−2016において詳しく実雄側4.6.
11および12として記載されているが、その記述はこ
こに引用されている。簡単にいえば、すべてのファイバ
ーはUHMW ポリエチレン(IV23)の6%溶液と
して紡糸され、16個の0.75龍の孔径、1 cm 
3/分の紡糸速度、1.1:1のグイ引抜き、および2
:1のインライン室温引出し、を用いて紡止した。抽出
、乾燥および32本、86本または96本のフィラメン
ト糸に組合わせた後に、次に示す比率で120℃と15
026−4  EAA5.510% 7−4 2.0 
303212.22676  LDPE  10% 7
.25 2.0 2996 5.826−11 EAA
9.010% 7,75 2.0 3180 6.42
612、EAA5.530%  5.0 1.9 22
80 95機械的性質、融点(ある場合に)、および収
縮(上記実施例1−4において測定したように)を次に
示す通り測定した: 強 カ モゑラス 融点   収 縮 26−4   30   1420 146  04 
 ’1.826−6   32   1380 144
  0.4  2.526−11  33  1320
  −   0.4  2.426−12  17  
  710 143  0.6   5.7※95℃に
おいてより低い融点を観察した。
これらの結果は上記実施例1−21’において試験した
非変性ファイバーと比較して、ポリマー変性ファイバー
についての収縮挙動において一般的一致を示している。
ファイバー26−12は本発明で狙っている強力以下の
強力(17g/デニル)を示すが、同じ組成の他のファ
イバーは16本、48本、および64本のフィラメント
ヤーンについて20−2!1M/デニルの範囲にある強
力をもつようつくられた(82−2016の実施例16
−16)。
これらのポリマー変性ファイバーについて見出される制
御された収縮に基づくと、これらのファイバーはヒート
セット(熱収縮も含む)した布およびマルチフィラメン
ト撚糸において十分に性能を発揮するものと信じられる
実施例26 糸PおよびQ(上の第1表を見よ)を組合せて未撚糸P
Qをつくった。糸PQの第一の部は4.2回転/インチ
(0,17回転/Cπンに加熱し、以後これはPQ−0
,17と命名する。第二部分の糸PQは0.83回転/
インチ(0,32回転/ cm )に加熱し、以後はこ
れをPQ−0,32とよぶ。糸PQの第三の部分はその
まま試験した。
試験する各県の一部(長さ200cIn)を一定の長さ
で保持し、空気循還浴中で168℃において7分間ヒー
トセットした。糸PQ−0,32はヒートセット前は張
力のないときにはねぢれた。ヒートセット後は、この傾
向が消滅した。
ヒートセット前のこれら三つの糸(PQ、PQ−0,1
7、およびPQ−032)と三つのヒートセット糸の試
料はインストロン引張試験機上で杭長性質について試験
した。結果は次の通りであった:強 力 沙ユラス8 
伸び PQ      無28−9   430  3.2P
Q       有    2B−57553,3PQ
−0,17無    22.4   217  3.8
PQ−0,17有24.8   492  3.8PQ
−0,32無    22.5   147  5.I
PQ−0,32有23.5   366  4.5※ 
モジュラスは、応力−歪曲線から、曲線のはじまりと力
が5ボン)’(2,27階)になった点とを用いて、得
られる割線モジュラスを示している。
6本の応力−歪曲線を比較すると、三つのヒートセット
糸はすべて延伸に直ちに比例して増加する力を示してい
る。加熱しヒートセットしない糸はともに(そして未撚
糸PQ)応力−歪曲線の初期部分において一つの上向き
曲率を示した。
実施例27 本実施例は前述のフラグメントおよび鉛弾に対して調製
および試験したい(っかの追加のポリエチレン布を説明
するものである。このよ5な布は、一般的には実施例2
2−24において示した通り、U、S、S、N  35
9.019の方法によってつくったポリエチレンファイ
バーと0.29回転/インチ(0,11回転/c7IL
)の100本フィラメント加熱糸どの各種組合せを用い
てつくった。これらの布(およびファイバー)は第8表
にまとめ、各種処理をが1こしたこの布の2枚のシー)
(io、2α×10.2c7n)の発射試験結果は第9
表にまとめた。
第9表において* Vln lは0.227ラグメント
の速度をそれらがコンポジットに入るときに測定してm
7秒で表わし、「面積密度」はファイバーの面積密度を
kg/m2 で表わしている。
warp  ioo   1197 29.7 103
0Fin  100  1057 31.5 1075
7釦Warp  100 1175 28.5 118
8 0.25に!?/m2Warp  1oo   1
162 31.5 1215warp  100  1
100 30.6 1226Vi’arp  100 
 1390 27.1 1217Warp  100 
 1238 30.8 1249Fill  ioo 
  1074 28.4 1224ユ匡 100  1
084 29.1 1177L品と 100  119
6 29.3 1217第9表 収 ・) 6−1  6   枠中   14ダCO,45235
039,16−26枠中   i45’G  O,46
034962,16−36枠中   15北 0.51
3 358  53.96−4  6   枠中   
155’G  O,52532641,76−56枠中
   13Gl’G  O,47234050,66−
66枠中   13oc  O,47834548,4
6−76枠なし  140℃ 0.447 333  
32.96−8  6   枠なし  14Q’G  
00447 343  46.86−9  6  枠な
し  140°G  O,52134252,36−1
06無     −0,43733348,16−11
6無     −0,45134147,5KEvLA
d29−   −  0.562 342  34.4
KEVLA商29  −   −  0562 336
  40.3KEVLA呻29  −   −  0.
562 350  33.9これらの結果は、特には1
30−145℃においてヒートセット時のいくらかの改
善を示ししかも155℃におけるヒートセット時でも性
質の低下かないことを示している。試験後の布の分析は
ひキ出されたループを示し、製織技法がより良ければさ
らにこれらの結果が改善されることを暗示している。
実施例28 EPA O06,4167の実施例540の場合と実質
的に同じにつくった三つのポリエチレンマルチフィラメ
ント糸を対照標準として試験し、そして、一定長におい
であるいは収縮を許容しながら、135℃、140℃、
145℃、あるいは150℃へ空気循還浴中で8分間、
各種の露出を与れたのちに試験した。10インチ(22
,5α)のゲージ長と10インチ/分(22,5Cb スピードを用いるインス10ン引張試験機での各々の応
カー歪試験を4−8回の繰返しで実施し、伸び%、抗張
モジュラス、強力および破断エネルギーを測定した。平
均値(および括弧内の標準偏差)を第10表に示す。
第10表 ※  露1聞主すべて空気循環浴中で8分間であった。
※※ 指示の露出は17.7%の収縮をおこした。他の
すべての露出は一定長においてであった。
最後の実験(17,7%収縮の場合)の結果は、個別フ
ィラメントが広い伸び率の範囲にわたって破壊すること
を示し、すべての他の結果は全フィラメントが比較的鋭
い破壊を示した。これらの結果は多くの場合において、
特に一定長で150°Cにおいて、破断エネルギーの改
善を示している(62.7J/g)。
%iW出願人  アライド・コーポレーション代理人 
弁理士湯浅恭亜、1 (外4範戸 ■527701 0発 明 者 ゲイリー・アラン・バーペルアメリカ合
衆国ニューシャーシ ー州07960モーリスタウン・エ ルダー・ドライブ19 手続補正書 1事件の表示 昭和り?年特許願第12−ソ/上号 斤お′よV′才雀、先、 泰ひ゛°1ンヒー1、セ、7
L広ろ、補正をする者 事件との関係  特許出願人 住所 名j勺′ アライ(2′・ フー7丁o1−シク/4代
理人 6、補正の内容

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、a−) 重量平均分子量が少くとも約500.00
    []のポリエチレンを含む少くとも約20g/デニルの
    強力(”、enacity)  と少くとも約500g
    /デニルの抗張モジュラスの延伸ファイバーから布を形
    成し; b)段階aにおいて形成した布の中でファイバーがその
    長さの約1%と約10%の間収縮するのに十分な約12
    0℃と155℃の間の温既においてかつ十分な時間の間
    、その布を加熱する;各段階から成る、布を製造する方
    法。 2、段階b)をファイバーが約2%と約5%の間収縮す
    るのに十分な時間の間、一つの温度において実施する、
    特許請求の範囲第1項に記載の方法。 ろ、a)  重量平均分子量が少くとも約500.00
    0のポリエチレンを含む少くとも約20g/デニルの強
    力と少くとも約600f!/デニルの抗張モジュラスの
    延伸ファイバーから布を形成し;b)適用応力または歪
    の下で呈する一つの形状にその布をヒートセットするの
    に十分な約120℃と155℃の間の温度においてかつ
    十分な時間の間、その布を一つの適用応力または歪の下
    で加熱する; 各段階から成る、ヒートセット布をつくる方法。 4、布が加熱段階(blの間に延伸される、特許請求の
    範囲第3項に記載の方法。 5、布を加熱段階(b)の間に変形させる、特許請求の
    範囲第6項に記載の方法。 6、布を加熱段階(b)の間に少くとも一つの固定寸法
    に保持する、特許請求の範囲第3項に記載の方法Q Z 上記ポリエチレンが少くともi、o o o、o 
    o oの重量平均分子量のものである、前記特許請求の
    範囲各項のいずれかに記載の方法。 8、上記ファイバーが少くとも約”、Og/デニルの強
    力と少(とも約10C)O,!i’/デニルの抗張モジ
    ュラスとをもつ、前記特許請求の範囲各項の℃・ずれか
    に記載の方法。 9 上記ファイバーがマルチフィラメント撚糸である、
    特許請求の範囲第6項に記載の方法。 10、マルチフィラメント撚糸を布を形成する前に10
    0℃と130℃の間の温度においてヒートセット12、
    上記加熱段階(blの温度がマルチフィラメント撚糸を
    ヒートセットする温度よりも高い、特許請求の範囲第9
    項に記載の方法。 11、上記温度が約120°Cと約145℃の間にある
    、特許請求の範囲第1項から第9項のいずれかに記載の
    方法。 12、特許請求の範囲第6項に記載の方法によって製造
    されるヒートセット布。 i3.a)  重量平均分子量が少くとも約500,0
    00のポリエチレンを含む少くとも約20J/デニルの
    強力と少くとも約60CNl/デニルの抗張モジュラス
    とをもつマルチフィラメント糸の少くとも一つのストラ
    ンドを加熱し; b)この糸を加熱した形態でセットするのに十分な時間
    の間、適用応力の存在下または非存在下において約10
    0℃と約155℃の間の温度へ、マルチフィラメント撚
    糸を加熱する; ことから成る、マルチフィラメント撚糸の製造方法。
JP58182962A 1982-09-30 1983-09-30 超高強力および超高モジユラス繊維から形成する布および撚糸、並びにヒ−トセツト法 Pending JPS5988969A (ja)

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US527701 1983-09-01

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