JP5976635B2 - 高強度uhmw−pe繊維の方法及び生成物 - Google Patents
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Description
(a)デカリン中135℃において測定して約5dL/g〜約45dL/gの固有粘度(IV)を有し、250℃における鉱油中のUHMW−PEの10重量%溶液が次式:
λ≧5,917(IV)0.8
にしたがうコグスウェル伸長粘度(λ)を有するUHMW−PEを選択し;
(b)UHMW−PEを昇温温度において溶媒中に溶解して、約5重量%〜約50重量%のUHMW−PEの濃度を有する溶液を形成し;
(c)紡糸口金を通して溶液を排出して溶液フィラメントを形成し;
(d)溶液フィラメントを冷却してゲルフィラメントを形成し;
(e)ゲルフィラメントから溶媒を除去して、約5重量%未満の溶媒を含む固体フィラメントを形成し;
(f)溶液フィラメント、ゲルフィラメント、及び固体フィラメントの少なくとも1つを、少なくとも10:1の複合延伸比に延伸し、固体フィラメントは少なくとも2:1の比に延伸する;
工程を含むUHMW−PEのフィラメントの製造方法が提供される。
(a)デカリン中135℃において測定して5〜45dL/gの固有粘度を有し、250℃における鉱油中のUHMW−PEの10重量%溶液が、コグスウェル伸長粘度が剪断粘度の少なくとも8倍であるようなコグスウェル伸長粘度及び剪断粘度を有するUHMW−PEを選択し;
(b)UHMW−PEを溶媒中に溶解して、約5重量%〜約50重量%のUHMW−PEの濃度を有する溶液を形成し;
(c)紡糸口金を通して溶液を排出して溶液フィラメントを形成し;
(d)溶液フィラメントを冷却してゲルフィラメントを形成し;
(e)ゲルフィラメントから溶媒を除去して、約5重量%未満の溶媒を含む固体フィラメントを形成し;
(f)溶液フィラメント、ゲルフィラメント、及び固体フィラメントの少なくとも1つを、少なくとも10:1の複合延伸比に延伸し、固体フィラメントは少なくとも2:1の比に延伸する;
工程を含むUHMW−PEのフィラメントの製造方法が提供される。
[0012]例示及び記載の目的のための具体的な例を選択し、これを明細書の一部を形成する添付の図面において示す。
λ≧5,917(IV)0.8
にしたがうコグスウェル伸長粘度を有していてよい。
λ≧7,282(IV)0.8
にしたがうコグスウェル伸長粘度(λ)(パスカル・秒(Pa・秒))を有していてよい。
λ≧10,924(IV)0.8
にしたがうコグスウェル伸長粘度(λ)(パスカル・秒(Pa・秒))を有していてよい。
[0027]本明細書において記載するUHMW−PE繊維の溶液紡糸法を行うにあたっては、剪断粘度及びコグスウェル伸長粘度(λ)は、下記に記載する代表的な手順にしたがって測定することができる。
から計算することができる。
[0033]毛細管の壁部における見かけ剪断速度は
[0034]みかけ剪断粘度は
[0035]ラビノビッチ補正として知られる補正を剪断速度に適用して、ポリマー溶液の非ニュートン特性を補正することができる。毛細管の壁部における真の剪断速度は
として計算することができる。
[0036]べーグリー補正として知られる補正を剪断応力に適用して、バレルからダイ中へポリマー溶液を注入する際のエネルギー損失を明らかにすることができる。この追加のエネルギー損失は、ダイの有効長さの増加として現れる可能性がある。真の剪断応力は
によって与えられる。
[0038]剪断粘度は1sec−1の剪断速度における値として定義することができる。
[0039]ポリマー溶液が流量計のバレルからダイ中に流れるにつれて、流線が収束する。かかる流動場は、試料剪断流上へ置かれる伸長変形として解釈することができる。コグスウェルは、これらの成分を伸長レオロジーを測定する方法としてどのようにして別に処理することができるかを示した(F.N. Cogswell, Trans. Soc. Rheology, 16(3), 383-403 (1972))。
[0041]次に、コグスウェル伸長粘度(λ)は
のようにして計算することができる。
[0042]本発明の目的のためには、コグスウェル伸長粘度は、1sec−1の伸長速度における値として定義することができる。
[0044]デカリン中135℃において測定して19.4dL/gの固有粘度(IV)を有するUHMW−PE樹脂を選択した。上記に記載の手順にしたがって、250℃におけるHYDROBRITE 550PO白色鉱油中のUHMW−PEの10重量%溶液の剪断粘度及びコグスウェル伸長粘度の2回又は3回の計算を行った。計算された平均剪断粘度は4,238Pa・秒であり、計算された平均コグスウェル伸長粘度は9,809Pa・秒であった。コグスウェル伸長粘度は63,437であり、これは5,917(IV)0.8の値よりも小さかった。剪断粘度に対するコグスウェル伸長粘度の比は2.31であり、コグスウェル伸長粘度は剪断粘度の少なくとも8倍ではなかった。
[0047]下表Iに示す固有粘度を有するUHMW−PE樹脂を選択した。250℃におけるHYDROBRITE 550PO白色鉱油中のUHMW−PEの10重量%溶液を調製した。それぞれの樹脂に関する溶液の剪断粘度及びコグスウェル伸長粘度の2回又は3回の測定の平均を求め、表Iに示す。これらの比較例のいずれにおいても、コグスウェル伸長粘度は5719(IV)0.8の値を超えず、剪断粘度に対するコグスウェル伸長粘度の比は8を超えなかった。
[0049]下表Iに示す固有粘度を有するUHMW−PE樹脂を選択した。250℃におけるHYDROBRITE 550PO白色鉱油中のUHMW−PEの10重量%溶液を調製した。それぞれの樹脂に関する溶液の剪断粘度及びコグスウェル伸長粘度の2回又は3回の測定の平均を求め、表Iに示す。実施例1及び3においてはコグスウェル伸長粘度は5719(IV)0.8の値を超えたが、実施例2においては超えなかった。実施例2及び3においてはコグスウェル伸長粘度は剪断粘度の8倍よりも大きかったが、実施例1においてはそうではなかった。
本発明の具体的態様は以下のとおりである。
[1](a)デカリン中135℃において測定して約5dL/g〜約45dL/gの固有粘度(IV)を有し、250℃における鉱油中のUHMW−PEの10重量%溶液が次式:
λ≧5,917(IV) 0.8
にしたがうコグスウェル伸長粘度(λ)を有するUHMW−PEを選択し;
(b)UHMW−PEを昇温温度において溶媒中に溶解して、約5重量%〜約50重量%のUHMW−PEの濃度を有する溶液を形成し;
(c)紡糸口金を通して溶液を排出して溶液フィラメントを形成し;
(d)溶液フィラメントを冷却してゲルフィラメントを形成し;
(e)ゲルフィラメントから溶媒を除去して、約5重量%未満の溶媒を含む固体フィラメントを形成し;
(f)溶液フィラメント、ゲルフィラメント、及び固体フィラメントの少なくとも1つを、少なくとも10:1の複合延伸比に延伸し、固体フィラメントは少なくとも2:1の比、少なくとも10:1の延伸比に延伸し、少なくとも2:1は固体フィラメントのものである;
工程を含むUHMW−PEのフィラメントの製造方法。
[2]250℃の温度における鉱油中のUHMW−PEの10重量%溶液が少なくとも65,000Pa・秒のコグスウェル伸長粘度を有する、[1]に記載の方法。
[3]250℃の温度における鉱油中のUHMW−PEの10重量%溶液が次式:
λ≧7,282(IV) 0.8
にしたがうコグスウェル伸長粘度(λ)を有する、[1]に記載の方法。
[4]250℃の温度における鉱油中のUHMW−PEの10重量%溶液が次式:
λ≧10,924(IV) 0.8
にしたがうコグスウェル伸長粘度(λ)を有する、[1]に記載の方法。
[5]250℃の温度における鉱油中のUHMW−PEの10重量%溶液が剪断粘度を有し、コグスウェル伸長粘度が剪断粘度の少なくとも5倍である、[1]に記載の方法。
[6]250℃の温度における鉱油中のUHMW−PEの10重量%溶液が、コグスウェル伸長粘度が剪断粘度の少なくとも8倍であるようなコグスウェル伸長粘度及び剪断粘度を有する、[1]に記載の方法。
[7]250℃の温度における鉱油中のUHMW−PEの10重量%溶液が、コグスウェル伸長粘度が剪断粘度の少なくとも11倍であるようなコグスウェル伸長粘度及び剪断粘度を有する、[1]に記載の方法。
[8][1]に記載の方法によって製造される固体フィラメント。
[9][8]に記載の複数のフィラメントから形成されるマルチフィラメントヤーン。
[10]少なくとも40g/d(36cN/dtex)のテナシティーを有する、[9]に記載のマルチフィラメントヤーン。
Claims (9)
- (a)デカリン中135℃において測定して5dL/g〜45dL/gの固有粘度(IV)を有するUHMW−PEを選択し、
ここで、250℃における鉱油中のUHMW−PEの10重量%溶液が
(1)次式:
λ≧5,917(IV)0.8
にしたがうコグスウェル伸長粘度(λ)を有するか、若しくは
(2)コグスウェル伸長粘度が剪断粘度の少なくとも8倍であるようなコグスウェル伸長粘度及び剪断粘度を有するか、又は
前記(1)及び前記(2)の両方を満たし;
(b)UHMW−PEを昇温温度において溶媒中に溶解して、5重量%〜50重量%のUHMW−PEの濃度を有する溶液を形成し;
(c)紡糸口金を通して溶液を排出して溶液フィラメントを形成し;
(d)溶液フィラメントを冷却してゲルフィラメントを形成し;
(e)ゲルフィラメントから溶媒を除去して、5重量%未満の溶媒を含む固体フィラメントを形成し;そして
(f)固体フィラメントを少なくとも2:1の延伸比に延伸し、溶液フィラメント及びゲルフィラメントの片方又は両方を任意に延伸し、ここで、溶液フィラメント、ゲルフィラメント及び固体フィラメントは少なくとも10:1の複合延伸比まで延伸される;
工程を含むUHMW−PEのフィラメントの製造方法。 - 250℃の温度における鉱油中のUHMW−PEの10重量%溶液が少なくとも65,000Pa・秒のコグスウェル伸長粘度を有する、請求項1に記載の方法。
- 250℃の温度における鉱油中のUHMW−PEの10重量%溶液が次式:
λ≧7,282(IV)0.8
にしたがうコグスウェル伸長粘度(λ)を有する、請求項1に記載の方法。 - 250℃の温度における鉱油中のUHMW−PEの10重量%溶液が次式:
λ≧10,924(IV)0.8
にしたがうコグスウェル伸長粘度(λ)を有する、請求項1に記載の方法。 - 250℃の温度における鉱油中のUHMW−PEの10重量%溶液が剪断粘度を有し、コグスウェル伸長粘度が剪断粘度の少なくとも5倍である、請求項1に記載の方法。
- 250℃の温度における鉱油中のUHMW−PEの10重量%溶液が、コグスウェル伸長粘度が剪断粘度の少なくとも8倍であるようなコグスウェル伸長粘度及び剪断粘度を有する、請求項1に記載の方法。
- 250℃の温度における鉱油中のUHMW−PEの10重量%溶液が、コグスウェル伸長粘度が剪断粘度の少なくとも11倍であるようなコグスウェル伸長粘度及び剪断粘度を有する、請求項1に記載の方法。
- マルチフィラメントヤーンの形成方法であって、請求項1に記載の複数の固体フィラメントからマルチフィラメントヤーンを形成する工程を含む、前記方法。
- 請求項8に記載のマルチフィラメントヤーンが少なくとも40g/d(36cN/dtex)のテナシティーを有する、請求項8に記載の方法。
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