JP2018028169A - 超高分子量ポリエチレンマルチフィラメント糸 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】n個のフィラメントを含有するマルチフィラメント糸に関し、この場合、フィラメントは超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)を紡糸することで得られ、前述の糸は、Ten(cN/dtex)=f×n−0.05×dpf−0.15(式中、Tenは少なくとも39cN/dtexであり、nは少なくとも25であり、fは少なくとも58の係数であり、且つ、dpfはフィラメント当たりのdtexである)のcN/dtexにて表される引張り強さ(Ten)を有する。
【選択図】なし
Description
Ten(cN/dtex)=f×n−0.05×dpf−0.15 式1
(式中、Tenは少なくとも39cN/dtexであり、nは少なくとも25であり、fは少なくとも58.0の係数であり、且つ、dpfはフィラメント当たりのdtexである)によるcN/dtexにて表される引張り強さ(Ten)を有する。
a)適切な溶媒においてUHMWPEの溶液を提供する工程と、
b)複数の紡糸孔を含有する紡糸プレートを通して、工程a)の溶液を通すことによってマルチフィラメント糸を紡糸して、前述の糸のフィラメントを形成する工程と、
c)溶媒除去の前、間、又は後、少なくとも1つの延伸工程においてフィラメントを延伸する工程と、
を含有するプロセスによってUHMWPEをゲル紡糸することにより得られる。
・フィラメントの力価:(dtex)は100メートルの繊維を計量することにより測定した。ミリグラムの重量を10で割ることによって、繊維のdtexを算出した。
・繊維の引張り特性:500mmの公称ゲージ長の繊維、50mm/分のクロスヘッド速度、及び「Fibre Grip D5618C」型のInstron2714クランプを用いて、ASTM D885Mに指定された通り、引張り強度(又は強度)、引張り弾性率(又は弾性率)、及び破断伸び(EAB)を、マルチフィラメント糸に対して規定し求める。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、測定した引張り力をその力価で割り、0.97g/cm3の密度と仮定してGPaにおける値を算出する。
・テープ状の形状を有する繊維の引張り特性:440mmの公称ゲージ長のテープ、50mm/分のクロスヘッド速度を用いて、ASTM D882Mに指定された通り、引張り強度、引張り弾性率、及び破断伸びを、2mmの幅のテープに対して25℃で規定し求める。
・千個の炭素原子当たりの分岐、特にエチルの分岐の数:例えば、欧州特許第0269151号明細書(特にその4ページ)におけるように、NMR測定に基づく校正曲線を用いて、1375cm−1での吸収を定量することによって、2mm厚の圧縮成形されたフィルムに対してFTIRにより求めた。
・UHMWPEの伸張応力(ES)は、ISO 11542―2Aに従って測定する。
・試料の背面歪み(BFD)は、例えば、内部発射テンプレート上の1.1mmFSP及び20mmFSPを用いて、NIJ 0101.04レベルIIIAに従って、試験することができる。特に本発明においては、可撓性パネルに対して、Roma Plastilina No.1の裏当てにこれらを置くことによって、このようなBFD試験を実施した。試験の前に、裏当て材料の硬さは、NIJ Standard−1001.06(落球試験)に従って確認した。裏当て材料は、35℃で予め調整した。BFDは、5.2kg/m2の全面積密度の可撓性パネルに、400m/sで0.44マグナム半被覆ハローポイント(SJHP)弾が衝突する衝撃から生成した裏当て材料の刻み目深さを測定することによって定量した。BFDは、同一の可撓性パネルにおいて4つの発射の平均刻み目深さとして求める。
・試料の弾道性能は、AK47 MSC弾(以下、AK47)、0.357マグナム10.2g弾(以下、マグナム)、9mm被覆鋼8.0g弾(以下、9mm)、並びに、標準(STANAG)20gFSP(以下、FSP20)及び1.1gFSP(以下、FSP1.1)などの様々な発射体を用いて実施される発射試験を、試料に対して実施することにより測定した。第1の発射を、発射の50%が止められると予測される発射体速度(V50)にて発射した。実際の弾丸速度は、衝突する前に近距離にて測定した。止められた場合、次の発射は、前の速度より10%高いと予測される速度にて発射した。貫通した場合、次の発射は、前の速度より10%低い速度にて発射した。実験で得られたV50値の結果は、2つの最も高い止められたものと2つの最も低い貫通したものの平均であった。V50での弾丸の運動エネルギーを、試料の全面積密度で割って、いわゆるEabs値を得た。Eabsは、試料の重量/厚さに対する試料の停止力を反映する。Eabsは高くなればなるほど、試料の弾道特性はより良好になる。
約0.68N/mm2の伸張応力(ES)を有するUHMWPEホモポリマー粉末の6重量%のスラリーをデカリン中で調製し、180℃の温度で加熱された、ギア−ポンプをも備える42mmの共回り2軸押し出し成形機に供給した。押し出し成形機にてスラリーを溶液に変換し、溶液を、孔当たり約2.1g/分の速度で50の紡糸孔を有する紡糸プレートを通して放出した。
0.68N/mm2のESを有するUHMWPEホモポリマー粉末のデカリンにおける7重量%のスラリーを調製し、180℃の温度で加熱された、ギア−ポンプをも備える133mmの共回り2軸押し出し成形機に供給した。押し出し成形機にてスラリーを溶液に変換し、溶液を、孔当たり2.4g/分の速度で780の紡糸孔を有する紡糸プレートを通して放出した。
0.61N/mm2のESを有するUHMWPEホモポリマー粉末のデカリンにおける7重量%のスラリーを調製し、180℃の温度で加熱された、ギア−ポンプをも備える133mmの共回り2軸押し出し成形機に供給した。押し出し成形機にてスラリーを溶液に変換し、溶液を、孔当たり1.4g/分の速度で780の紡糸孔を有する紡糸プレートを通して放出した。
一方向性単層は、平行に走るように整列された複数の糸から形成された。糸は、約1220.0のdtex、約39.7cN/dtexの引張り強さ、約1450cN/dtexの弾性率、及び約1.5のフィラメント当たりのdtexを有した。糸は、Kraton(登録商標)ゴムに基づいた約17質量%(単層の総質量の)の弾性マトリックス材料によって結び付けられた。0〜90°の配向で4つの積層された一方向性単層を用いてシートを形成した。得られたシートの面積密度は212gr/m2であった。
DSM Dyneema(登録商標)B.V.、オランダによって販売され、且つ、SK76(1500dtex、引張り強さ36.5cN/dtex、弾性率134N/tex)として知られる市販のUHMWPE糸を、実施例3の糸の代わりに使用した違いを伴い、実施例6を繰り返した。単層は、約16質量%のマトリックスを含有した。シートの面積密度は約233gr/m2であり、且つ、圧縮したパネルの面積密度は約16.0Kg/m2であった。AK47 FMJ MSC弾におけるパネルのV50は、約166J.m2/kgのEabsに対応する、約814m/sと求められた。データを表4に示す。
又、シートはそれぞれ、4つの単層の積層を挟む2つの7マイクロメーターの厚さのLDPEフィルムを含有した違いを伴い、実施例6におけるいくつかのシートを作成した。こうしたシートの面積密度は約157gr/m2であった。2つが約3.1Kg/m2の面積密度を有し、且つ、1つが約4.9Kg/m2の面積密度を有する3つの可撓性パネルを、いくつかの可撓性シートを組み合わせることによって形成した。シートは圧縮しなかった。3.1Kg/m2を有するパネルは、0.357マグナムJSP弾及び9mmFMJ Parabellum弾で発射された。4.9Kg/m2を有するパネルは、17グレインFSPで発射された。データを表4に示す。
Dyneema(登録商標)B.V.、オランダによって販売され、且つ、SK76として知られる市販のUHMWPE糸を実施例3の糸の代わりに使用し、且つ、シートは2つの単層のみを含有した違いを伴い、実施例7を繰り返した。こうしたシートの面積密度は約132gr/m2であった。データを表4に記す。
ロープは、本発明の糸から編まれた。曲げを受ける場合、こうしたロープの曲げ性能は、Dyneema(登録商標)SK75繊維の周知の糸から編まれた類似のロープと比較して、38%向上したことが見られた。又、本発明の糸から編まれたロープの曲げ性能は、国際公開第2005/066401パンフレットで報告される糸から編まれたロープと比較して、約10%向上した。
Claims (15)
- n個のフィラメントを含有するマルチフィラメント糸であって、前記フィラメントは、超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)を紡糸することで得られ、前記糸は、式1:
Ten(cN/dtex)=f×n−0.05×dpf−0.15 式1
(式中、Tenは少なくとも39cN/dtexであり、nは少なくとも25であり、fは少なくとも58の係数であり、且つ、dpfはフィラメント当たりのdtexである)によるcN/dtexにて表される引張り強さ(Ten)を有する、マルチフィラメント糸。 - 前記係数fは、少なくとも60.0、好ましくは少なくとも62.0、より好ましくは少なくとも64.0、最も好ましくは少なくとも67.0である、請求項1に記載の糸。
- フィラメントの数nは、少なくとも50、より好ましくは少なくとも100である、請求項1または2に記載の糸。
- 前記dpfは、少なくとも0.8、好ましくは少なくとも1、より好ましくは少なくとも1.1、最も好ましくは少なくとも1.2である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の糸。
- 請求項1〜4に記載の糸のいずれか1つを含む、ロープ及び索具。
- 請求項1〜4に記載の糸のいずれか1つを含む、補強製品に適切な補強体。
- 請求項1〜4に記載の糸のいずれか1つを含む、医療器具。
- 請求項1〜4に記載の糸のいずれか1つを含む、複合材物品。
- 少なくとも1つの単層を含有する、請求項8に記載の複合材物品。
- 複数の一方向性単層を含有する複層の複合材物品であって、前記単層は、請求項1〜4に記載の糸のいずれか1つを含み、それぞれの単層における糸の方向は、隣接する単層における糸の方向に対してある角度で回転する、複合材物品。
- 請求項1〜4に記載の糸のいずれか1つを含む製品であって、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、テントキャンバス、不織布、帯ひも、電池セパレータ、コンデンサ、圧力容器、ホース、へそ状のケーブル、電気的光ファイバ、及び信号ケーブル、自動車器材、動力伝達ベルト、建築構造材料、切り傷及び刺し傷耐性並びに切開耐性物品、保護手袋、複合材スポーツ用品、スキー、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群から選択される、製品。
- シートはそれぞれ、好ましくは少なくとも2つの単層、より好ましくは少なくとも4つの単層を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の糸を含有する複数のシートを含むパネル。
- 剛性であり、且つ、AK47 FMJ MSC発射体に対して、少なくとも170、より好ましくは少なくとも190、更により好ましくは少なくとも210、最も好ましくは少なくとも230のEabs(J/[kg/m2])を有し、前記Eabsは、約15.5kg/m2のパネルの面積密度において求められる、請求項12に記載のパネル。
- 可撓性であり、且つ、0.357マグナムJSP発射体に対して、少なくとも370、より好ましくは少なくとも390、更により好ましくは少なくとも410、一層更に好ましくは少なくとも430、最も好ましくは少なくとも450のEabs(J/[kg/m2])を有し、前記Eabsは、約3.1kg/m2のパネルの面積密度において求められる、請求項12に記載のパネル。
- 17グレインFSP発射体に対して、少なくとも35、より好ましくは少なくとも38、最も好ましくは少なくとも41のEabs(J/[kg/m2])を有し、前記Eabsは、約3.1kg/m2のパネルの面積密度において求められる、請求項14に記載のパネル。
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