(57)【要約】  ポリエチレン繊維など超高分子量ポリオレフィン繊維を延伸するのに有用な加熱装置および方法。この加熱装置は、ロールの第１のセットと、複数の整列されたオーブンとを含む。この装置は、オーブンの出口部でロールの第２のセットを含み、それらのロールは、ポリオレフィン繊維の所望の延伸をもたらすようになされる。この装置および方法は、好ましくは４つまたは６つの水平オーブンを使用して、加熱された環境内で単一の延伸ステップを実現する。
2009520133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超高分子量ポリオレフィン繊維を延伸するのに有用な加熱装置であって、
ロールの第１のセットと、
ロールの前記第１のセットに隣接する１つの端部、および反対側の端部を有する複数の整列されたオーブンと、
前記複数のオーブンの前記反対側の端部に隣接するロールの第２のセットと、を備え、ロールの前記第１および第２のセットが、前記ポリオレフィン繊維の所望の延伸をもたらすようになされた、加熱装置。
【請求項２】
前記繊維が超高分子量ポリエチレン繊維を含む、請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
ロールの前記第１のセットの一部分だけが加熱される、請求項１に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記オーブンが熱風循環炉である、請求項１に記載の加熱装置。
【請求項５】
少なくとも４つの水平に整列されたオーブンを備える、請求項１に記載の加熱装置。
【請求項６】
少なくとも６つの水平に整列されたオーブンを備える、請求項１に記載の加熱装置。
【請求項７】
前記繊維が、加熱装置内で、単一段階で延伸される、請求項１に記載の加熱装置。
【請求項８】
ロールの前記第１のセットおよび前記第２のセットのそれぞれが７つのロールを備える、請求項２に記載の加熱装置。
【請求項９】
ロールの前記第１のセットおよび前記第２のセットのそれぞれが９つのロールを備える、請求項２に記載の加熱装置。
【請求項１０】
前記繊維を、前記オーブンを通してほぼ直線で移送させるための手段を含む、請求項１に記載の加熱装置。
【請求項１１】
ロールの前記第１および第２のセットが、加熱装置内のロールだけを含む、請求項１に記載の加熱装置。
【請求項１２】
超高分子量ポリオレフィン繊維を延伸するための方法において、
前記繊維を加熱装置に通すステップであって、前記加熱装置が、
ロールの第１のセットと、
ロールの前記第１のセットに隣接する１つの端部、および反対側の端部を有する複数の整列されたオーブンと、
前記複数のオーブンの前記反対側の端部に隣接するロールの第２のセットと、を備え、ロールの前記第１および第２のセットが、前記ポリオレフィン繊維の所望の延伸をもたらすような条件下で動作される、ステップと、
ロールの前記第１のセットとロールの前記第２のセットとの間で、所定の延伸比にて前記繊維を延伸するステップとを含む方法。
【請求項１３】
前記繊維がポリエチレン繊維を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
ロールの前記第１のセットの一部分だけが加熱される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記オーブンが熱風循環炉である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記装置が、少なくとも４つの水平に整列されたオーブンを備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記装置が、少なくとも６つの水平に整列されたオーブンを備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記繊維を、前記加熱装置内で、単一の段階で延伸するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
ロールの前記第１のセットおよび前記第２のセットのそれぞれが７つのロールを備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
ロールの前記第１のセットおよび前記第２のセットのそれぞれが９つのロールを備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項２１】
前記繊維が、前記オーブンを通してほぼ直線で移送される、請求項１２に記載の方法。
【請求項２２】
前記繊維が、前記オーブン内でどの構造にも支持されない、請求項１２に記載の方法。
【請求項２３】
前記繊維が、約１．１：１〜約１５：１の延伸比に延伸される、請求項１２に記載の方法。
【請求項２４】
前記繊維が、約１．２：１〜約１０：１の延伸比に延伸される、請求項１２に記載の方法。
【請求項２５】
約２０〜約１００メートル／分のライン速度で運用される、請求項１２に記載の方法。
【請求項２６】
前記オーブン内の温度が、約１２５℃〜約１６０℃である、請求項１２に記載の方法。
【請求項２７】
前記オーブン内の温度が、約１３０℃〜約１５０℃である、請求項１２に記載の方法。
【請求項２８】
ロールの前記第１および第２のセットが、前記加熱装置内のロールだけを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項２９】
本方法から得られる繊維が、少なくとも約３０グラム／デニールのテナシティを有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項３０】
本方法から得られる繊維が、少なくとも約３５グラム／デニールのテナシティ、および少なくとも約１，２００ｇ／ｄの初期引張弾性率を有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項３１】
請求項１２に記載の方法によって形成された製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリオレフィン繊維を延伸するための加熱装置、およびそのような繊維を延伸するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（関連出願の相互参照）
本願は、２００５年１２月２０日に出願された米国特許仮出願第６０／７５１，８９５号の利益を主張する。
【０００３】
ゲルスパン（ｇｅｌ−ｓｐｕｎ）ポリエチレン繊維など、高テナシティ（高引っ張り強さ）のポリオレフィン繊維が当技術分野で知られている。超高分子量ポリオレフィンは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ（ブテン−１）、ポリ（４−メチル−ペンテン−１）、それらのコポリマー、ブレンド、付加化合物を含む。これらは、超高分子量ポリオレフィンから、またポリエチレンの場合には超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）から調製される。そのような繊維の調製および延伸については、米国特許第４，４１３，１１０号、第４，４３０，３８３号、第４，４３６，６８９号、第４，５３６，５３６号、第４，５４５，９５０号、第４，５５１，２９６号、第４，６１２，１４８号、第４，６１７，２３３号、第４，６６３，１０１号、第５，０３２，３３８号、第５，２４６，６５７号、第５，２８６，４３５号、第５，３４２，５６７号、第５，５７８，３７４号、第５，７３６，２４４号、第５，７４１，４５１号、第５，９５８，５８２号、第５，９７２，４９８号、第６，４４８，３５９号、第６，９６９，５５３号、および米国特許出願第２００５／００９３２００号を含めて、様々な特許文献に記載されており、これらの開示は、本明細書と不適合でない範囲で、参照により本明細書に明示的に組み込まれる。また、繊維を延伸するためのオーブンは、米国特許出願第２００４／００４０１７６号に開示されている。
【０００４】
ＵＨＭＷＰＥ糸は、衝撃吸収製品および耐衝撃（ｂａｌｌｉｓｔｉｃ  ｒｅｓｉｓｔａｎｔ）製品など、多数の応用例で有用である。これらは、防弾服、ヘルメット、航空機のシールド（遮蔽体）、および複合スポーツ用具を含む。また、釣り糸、帆、ロープ、縫合糸、織物にも有用である。
【０００５】
典型的な延伸構成では、ゲルスパン繊維は、超高分子量ポリエチレンの溶液から紡糸し、その溶液フィラメントをゲル状態に冷却し、次いで紡糸溶液を除去することによって調製される。次いで、紡糸後の繊維は、高度に配向された状態に延伸される。延伸作業では、一般に、まず紡糸後の繊維が、加熱されたロールの第１のスタックに供給され、次いで１つまたは複数（一般に４つ）のオーブンを介し、次いで加熱されたロールの第２のスタックに供給され、次いで１つまたは複数（一般に２つ）の追加のオーブンに供給され、最後に加熱されたロールの第３のスタックに供給されてから、繊維または糸が巻き上げられる。オーブン内の温度および温度プロファイルが調整されるようにロールの速度および温度が調整され、繊維または糸における所望の延伸比および製品特性を得る。この構成によれば、繊維は、２段階の延伸作業にかけられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そのような構成では優れた品質の繊維および糸が生産されているが、複数の加熱ゾーンおよび複数のロールのセットにより作業全体にコストがかかり、スループットが制限される。運用するのにそれほどコストがかからず、より高速で延伸繊維または糸をもたらすことができる、ポリエチレン繊維用のオーブン構成を提供することが望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、超高分子量ポリオレフィン繊維を延伸するのに有用な加熱装置であって、
ロールの第１のセットと、
ロールの第１のセットに隣接する１つの端部、および反対側の端部を有する複数の整列されたオーブンと、
複数のオーブンの反対側の端部に隣接するロールの第２のセットとを備え、ロールの第１および第２のセットが、ポリオレフィン繊維の所望の延伸をもたらすようになされた、加熱装置が提供される。
【０００８】
また、本発明によれば、超高分子量ポリオレフィン繊維を延伸するための方法において、
繊維を加熱装置に通すステップであって、加熱装置が、
ロールの第１のセットと、
ロールの第１のセットに隣接する１つの端部、および反対側の端部を有する複数の整列されたオーブンと、
ロールの第１のセットと、
複数のオーブンの反対側の端部に隣接するロールの第２のセットと、を備え、ロールの第１および第２のセットが、ポリオレフィン繊維の所望の延伸をもたらすような条件下で動作される、ステップと、
ロールの第１のセットとロールの第２のセットとの間で、所定の延伸比にて繊維を延伸するステップと、を含む方法が提供される。
【０００９】
ロールの第２のセットを省き一連の水平オーブンを設けることによって以前の延伸構成を修正することにより、望ましい特性を有する、ポリエチレン繊維などポリオレフィン繊維を、より少ない資本支出、より少ない事業費で、またより大きなスループットで得ることができることが分かった。そのような繊維もまた、改善された特性を有する。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態の、以下の詳細な説明、および添付の図面を参照すれば、本発明についてより完全に理解され、他の利点が明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、超高分子量ポリオレフィン繊維を延伸するための加熱装置、およびそのような繊維を延伸するための方法を含む。
本発明では、繊維は細長体であり、その長さ寸法は、幅および厚さの横断方向寸法よりはるかに大きい。したがって、「繊維」という用語は、１つまたは複数のモノフィラメント、マルチフィラメント、リボン、ストリップ、ステープル、または規則的もしくは不規則な断面を有する裁断された繊維、切断された繊維、もしくは不連続な繊維などの他の形態を含む。「繊維」という用語は、複数の、前述のもののいずれか、またはそれらの組合せを含む。糸は、多数の繊維またはフィラメントで構成された撚り糸である。
【００１２】
本明細書において有用な繊維の断面は、広範に変わる可能性がある。それらは、断面が円形、平坦、または長楕円形とすることができる。また、繊維の直線軸または長手方向軸から突出する１つまたは複数の規則的または不規則な突片（lobe）を有する、不規則または規則的な多突片断面のものであってもよい。繊維は、実質的に円形、平坦、または長楕円形断面のものであることが好ましく、実質的に円形であることが最も好ましい。
【００１３】
本発明において有用な超高分子量ポリオレフィンは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ（ブテン−１）、ポリ（４−メチル−ペンテン−１）、それらのコポリマー、ブレンド、付加化合物を含む。これらのポリマーは、典型的には、デカリン内において１３５℃で測定されたとき、約５〜４５ｄｌ／ｇの固有粘度を有する。
【００１４】
好ましくは、延伸しようとする供給糸は、約８〜４０ｄｌ／ｇ、より好ましくは約１０〜３０ｄｌ／ｇ、最も好ましくは約１２〜３０ｄｌ／ｇの、デカリン内での固有粘度を有するポリエチレンを含む。好ましくは、延伸しようとする糸は、数千個の炭素原子当たり約１個未満のメチル基、より好ましくは数千個の炭素原子当たり０．５個未満のメチル基、および約１重量％未満の他の成分を有するポリエチレンを含む。超高分子量ポリオレフィンは、酸化防止剤、熱安定剤、着色剤、流れ促進剤、溶媒など、少量、概して約５重量パーセント未満、好ましくは約３重量パーセント未満の添加剤を含有することができる。
【００１５】
本発明の方法において延伸しようとするゲルスパンポリエチレン繊維は、予め延伸されていても、本質的に延伸されていない状態にあってもよい。ゲルスパンポリエチレン供給糸を形成するための方法は、たとえば米国特許第４５５１２９６号、第４６６３１０１号、第５７４１４５１号、第６４４８６５９号のいずれかで述べられている方法の１つとすることができる。
【００１６】
ポリエチレンの場合には、好適な繊維は、少なくとも約１５０，０００、好ましくは少なくとも約１００万、より好ましくは約２００万と約５００万の間の重量平均分子量の繊維である。高分子量ポリプロピレン繊維の場合には、これらは少なくとも約２００，０００、好ましくは少なくとも約１００万、より好ましくは少なくとも約２００万の重量平均分子量を有することができる。
【００１７】
供給糸のテナシティは、ＡＳＴＭ  Ｄ２２５６−９７によって、１０インチ（２５．４ｃｍ）のゲージ長で、また１００％／分の歪み速度で測定して、約２〜７６、好ましくは約５〜６６、より好ましくは約７〜５１グラム／デニール（ｇ／ｄ）に及ぶことができる。
【００１８】
以下の説明では、一般にポリエチレン繊維が参照されるが、そのような開示が他のポリオレフィン繊維にも当てはまることを理解されたい。
図１を参照すると、超高分子量ポリエチレン糸のための典型的な延伸作業１０が概略図で示されている。糸１２は、ソース（図示せず）から供給され、ロール１６の第１のセット１４を通過する。これらのロールは、典型的には、所望の温度に加熱される。ロールを出る糸１８は、それらの２つ２０、２２だけが示されている４つの隣接する水平オーブンに供給される。これらのオーブンは、熱風循環炉とすることができる。次いで、オーブンの第１のセットを出る糸２４は、ロール２８の第２のセット２６を通過し、糸３０として延伸される。次いで、糸３０は、やはり熱風循環炉とすることができるさらに２つの隣接するオーブン３２、３４に供給され、次いで、オーブン３４を出る糸３６は、ロール４０の第３のセット３８に供給され、再び所望の量に延伸される。次いで、仕上げられた糸４２は、巻上げステーション（図示せず）に供給される。ロールの３つのセットを使用することにより、繊維は、２段階の延伸作業にかけられる。
【００１９】
図２を参照すると、本発明の加熱装置１１０が概略図で示されている。超高分子量ポリエチレン糸１１２は、ソース（図示せず）から供給され、駆動ロール１１６の第１のセット１１４を通過する。これらのロールは、加熱されることを必ずしも要しないが、最初の数個のロールが加熱されず、残りのロールが、延伸の前に繊維を予備加熱するように加熱されることが好ましい。図２には合計７つのロールが示されているが、ロールの数は、所望の構成に応じてそれより多くても少なくてもよい。糸１１８は、６個の隣接する水平オーブン１２０、１２２、１２４、１２６、１２８、１３０に供給され、それらのオーブンすべてが熱風循環炉であることが好ましい。糸は、オーブン内で支持されないことが好ましい。次いで、最後のオーブン１３０を出る糸１３２は、駆動ロール１３６の第２のセット１３４を通過し、仕上げられた糸１３８に延伸される。ロール１３６の第２のセット１３４は、仕上げられた糸が、その配向および形態（ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ）を保存するように、張力下で少なくとも約９０℃未満で冷却されるように低温にすべきである。第２のセット１３４内のロールの数は、図２に示されているような７より多くても少なくてもよく、第１のロールセット１１４内のロールの数と同じでも異なるものでもよい。次いで、第２のロールセット１３４を出る糸１３８は、巻上げステーション（図示せず）に供給される。ロールの２つのセットだけを使用することにより、繊維は、単一の段階の延伸作業にかけられる。繊維は、第１のロールセット１１４と第２のロールセット１３４との間で延伸される。繊維がオーブン内で支持されることを必要としないように、張力が調整される。したがって、オーブンは様々であっても、オーブン内にアイドラロールまたは他の支持デバイスが必要とされない。
【００２０】
図２に示されている本発明の実施形態は、ロールの２つのセットが必要とされるにすぎない、より単純な設計であることがわかる。典型的な装置の、ロールの中間のセットが省かれており、それが２つの追加の熱風炉に置き換えられている。さらに、ロールの入口セットすべてを加熱することは必要とされず、オーブン入口に最も近いロールだけを加熱することができる。たとえば、９個セットのロール構成を有する一実施形態では、オーブン入口に最も近い最後の３つのロールだけが加熱されることが好ましい。
【００２１】
代替の実施形態では、中央オーブン（１２４、１２６）が加熱装置に含まれず、典型的な構成のロールの中間セットが省かれ、合計４つの水平オーブン（１２０、１２２、１２８、１３０）だけが使用される。
【００２２】
本発明の加熱装置内で使用されるオーブンの数およびサイズは、変わる可能性がある。好ましくは、水平に整列された４つまたは６つのオーブンがある。これらのオーブンは、長さが変わる可能性がある。たとえば、各オーブンは、長さ約１０〜約１６フィート（３．０５〜４．８８メートル）、より好ましくは長さ約１１〜約１３フィート（３．３５〜３．９６メートル）とすることができる。それらの幅は、任意の好適な幅とすることができる。
【００２３】
熱画像測定および糸速度測定により、典型的な延伸工程では、ロールの第１のセットによって加熱される糸は、オーブンの第１のセット（オーブン２０、２２）に到達する前に、すでに冷めていることが判明している。その結果、第１のオーブンセットの一部は、糸を延伸するためではなく、糸を加熱するために使用される。ロールの第２のセット２６が再び糸を加熱するが、糸は、オーブンの第２のセット（オーブン３２、３４）に到達する前に、すでに冷め始めている。同様に、第２のオーブンセットの一部は、糸を延伸するためではなく、糸を加熱するために使用される。糸が加熱、冷却、加熱、冷却ステップにかけられるこの工程は、高い最大抗張力（ＵＴＳ）、高テナシティ、高い弾性率を得るために必要とされる高い延伸比を達成するのに望ましいほど効率的でないことが判明している。さらに、ロールの３つのセットを必要とするため、操業収率が減少し、資本コストが増大する。
【００２４】
ロールの中間セットを省くことにより、糸は典型的な工程での加熱、冷却、加熱、冷却というステップを受けないでよいことが判明している。むしろ糸は、糸の連続延伸に必要とされる熱を維持する。したがって、糸をより高速で生産することができ、糸は、改善されたテナシティ、弾性率、最大抗張力を有することができる。また、直線配列されたオーブン構成が運転効率を増大する。
【００２５】
この加熱装置は、ロールの２つのセットを使用するだけで、加熱下で繊維または糸の連続的な、単一の段階の延伸を可能にすることがわかる。さらに、本発明の装置および方法は、破断フィラメントの可能性を低減するために、最大延伸比から離れて繊維を延伸するように運用することができる。
【００２６】
この加熱装置を介する糸の温度および速度は、望むように変えることができる。たとえば、１つまたは複数の、温度制御されたゾーンがオーブン内に存在してもよく、各ゾーンが、約１２５℃〜約１６０℃、より好ましくは約１３０℃〜約１５０℃の温度を有する。好ましくは、ゾーン内の温度は、±２℃未満（合計４℃未満）、より好ましくは±１℃未満（合計２℃未満）しか変動しないように制御される。
【００２７】
糸を延伸すると熱が発生する。糸とオーブン空気の間で効果的に伝熱させることが望ましい。好ましくは、オーブン内の空気循環は、乱流状態にある。糸の付近における時間平均された気流速度は、好ましくは約１〜約２００メートル／分、より好ましくは約２〜約１００メートル／分、最も好ましくは約５〜約１００メートル／分である。
【００２８】
上記で指摘したように、加熱装置１１０内の糸経路は、様々なオーブンの入口から出口にかけてほぼ直線であることが好ましい。糸の張力プロファイルは、様々なロールの速度を調整することによって、またはオーブン温度プロファイルを調整することによって調整することができる。糸の張力は、連続する駆動ロールの速度間の差を増大する、またはオーブン内の温度を下げることによって増大させることができる。好ましくは、オーブン内の糸の張力は、ほぼ一定である、またはオーブンからオーブンにわたって増大しつつある。
【００２９】
典型的には、延伸しようとするゲルスパンポリエチレン糸の複数のパッケージが、クリール上に配置される。複数の糸の端部が、クリールから平行で、延伸オーブン内への供給速度を設定するロールの第１のセットを介し、そこからオーブン群を介し、糸の出口速度を設定する、また張力下で糸を冷却するロールの第２のセットに供給される。冷却中の糸の張力は、糸を、熱収縮を無視してその延伸長さで保持するのに十分に維持される。
【００３０】
繊維の延伸比全体は、繊維の所望の特性に応じて変わる可能性がある。たとえば、延伸比は、約１．１：１〜約１５：１、より好ましくは約１．２：１〜約１０：１、最も好ましくは約１．５：１〜約１０：１に及ぶことができる。
【００３１】
本発明の加熱装置を介した繊維の速度もまた、変わる可能性がある。たとえば、ロールの第２のセットの速度によって測定される典型的なライン速度は、約２０〜１００メートル／分、より好ましくは約３０〜約５０メートル／分とすることができる。また、ライン速度は、糸の所望のデニールによって決まる。
【００３２】
本発明の装置および方法は、高テナシティ繊維を生産するのに有用である。本明細書では、「高テナシティ繊維」という用語は、約７ｇ／ｄ以上のテナシティ（引っ張り強度）を有する繊維を意味する。好ましくは、これらの繊維は、ＡＳＴＭ  Ｄ２２５６によって測定して、少なくとも約１５０ｇ／ｄの初期引張弾性率、および少なくとも約８Ｊ／ｇの破断エネルギー（ｅｎｅｒｇｉｅｓ−ｔｏ−ｂｒｅａｋ）を有する。本明細書では、「初期引張弾性率」「引張弾性率」「弾性率」という用語は、糸に関してＡＳＴＭ２２５６によって測定される弾性率を意味する。
【００３３】
形成技法、延伸比および温度、ならびに他の条件に応じて、様々な特性をこれらの繊維に与えることができる。ポリエチレン繊維のテナシティは、少なくとも約７ｇ／ｄ、好ましくは少なくとも約１５ｇ／ｄ、より好ましくは少なくとも約２０ｇ／ｄ、さらに好ましくは少なくとも約２５ｇ／ｄ、最も好ましくは少なくとも約３０ｇ／ｄである。同様に、Ｉｎｓｔｒｏｎ張力試験機によって測定される繊維の初期引張弾性率は、好ましくは少なくとも約３００ｇ／ｄ、より好ましくは少なくとも約５００ｇ／ｄ、さらに好ましくは少なくとも約１，０００ｇ／ｄ、最も好ましくは少なくとも約１，２００ｇ／ｄである。最も好ましい実施形態では、延伸後の繊維は、少なくとも約３５ｇ／ｄのテナシティ、および少なくとも約１，２００ｇ／ｄの弾性率を有する。多数のフィラメントは、それらのフィラメントが形成されたポリマーの融点より高い融点を有する。したがって、たとえば、約１５０，０００、約１００万、約２００万の分子量の高分子量ポリエチレンは、概して１３８℃のバルクでの融点を有する。これらの材料製の非常に配向されたポリエチレンフィラメントは、約７℃〜約１３℃高い融点を有する。したがって、融点のわずかな上昇は、結晶の完全さ、およびバルクポリマーに比較して高い結晶配向を反映している。
【００３４】
得られる糸は、約５０〜約３０００デニール、より好ましくは約７５〜約２０００デニールなど、任意の好適なデニールを有することができる。細いデニール製品の例には、７５、１００、１３０、１５０、１８０、２１５、３７５、４３５デニールのものが含まれる。高デニール製品の例には、９００、１１００、１３００デニールのものが含まれる。供給糸のデニールは、糸の所望のデニールに応じて選択される。たとえば、１３００デニールの糸を生産するためには、供給糸は、２４００デニールとすることができ、したがって、延伸比は１．８５：１である。３７５デニール製品を生産するためには、供給糸は、約１．７３の延伸比で、６５０とすることができる。
【００３５】
本発明の装置および方法によって生産される糸は、そのような糸が適している様々な応用例で使用することができる。それらの糸は、ボディアーマ（防弾服（防弾チョッキなど））、ヘルメット、航空機のシールド（遮蔽体）およびシート、複合スポーツ用具など衝撃吸収製品および耐衝撃製品に、また、釣り糸、帆、ロープ、縫合糸、織物（たとえば、織布、編み物、編み組、または不織布）に有用である。典型的な不織布は、配向された糸の単方向アレイを含む。そのような糸から形成される織物は、マトリクス樹脂と共に使用することができる。糸は、他のタイプの糸、すなわち高強度の糸とも従来の強度の糸ともブレンドすることができる。
【００３６】
以下の非限定的な実施例は、本発明をより完全に理解するための提示されている。本発明の原理を例示するための述べられている特定の技法、条件、材料、特性、および報告されているデータは、例示的なものであり、本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではない。
【実施例１】
【００３７】
（比較対象）
図１に示されているように、ロールの第１のセット、中間の、ロールの第２のセット、およびロールの第３のセットを有し、４つのオーブンの第１のセットと２つのオーブンの第２のセットとを含むオーブン構成で、超高分子量ポリエチレン繊維が２段階延伸で延伸される。
【００３８】
各オーブンの長さは１２フィート（３．６６ｍ）であり、その結果、４つのオーブンの第１のセットは、合計４８フィート（１４．６３ｍ）になり、オーブンの第２のセットは、合計２４フィート（７．３２ｍ）になる。
【００３９】
ロールの温度は、第１のセット＝１２５℃、第２のセット＝１２５℃、第３のセット＝２５℃である。オーブンの第１および第２のセットの温度は、１５０℃である。
開始デニールは２４００であり、最終デニールは１１００である。延伸比は２．２：１である。ロールの第１のセットの速度は１６ｍ／分であり、第２のセットの速度は２６ｍ／分であり、ロールの第３のセットの速度は３４ｍ／分である。
【００４０】
得られる繊維のテナシティは、３５〜３７ｇ／ｄであり、初期引張弾性率は１１５０〜１２００ｇ／ｄである。
【実施例２】
【００４１】
この実施例では、図２に示されているように、６つの水平に整列されたオーブンのセットを含むオーブン構成で、超高分子量ポリエチレン繊維が単一の段階の延伸で延伸される。ロールの２つのセット、すなわち入口セット（第１のセット）および出口セット（第２のセット）だけが使用される。
【００４２】
各オーブンの長さは１２フィート（３．６６ｍ）であり、その結果、６つのオーブンの合計の長さは、７２フィート（２１．９５ｍ）である。
ロールの第１のセットは１２５℃の温度を有し、ロールの第２のセットは２５℃の温度を有する。各オーブンの温度は、１５０℃である。
【００４３】
開始デニールは２４００デニールであり、最終デニールは１１００デニールであり、延伸比２．１：１である。ロールの第１のセットの速度は２０ｍ／分であり、ロールの第２のセットの速度は４４ｍ／分である。
【００４４】
得られる繊維のテナシティは、３７〜３９ｇ／ｄであり、初期引張弾性率は１２５０〜１３００ｇ／ｄである。
実施例２で使用され、実施例２のように動作される加熱装置は、実施例１のオーブン構成の繊維より高いテナシティおよび弾性率の繊維をもたらすことがわかる。また、実施例２のライン速度は実施例１より著しく高く、その結果、工程の生産性が増大している。
【００４５】
本発明は、ポリエチレン繊維および糸など、延伸された超高分子量ポリオレフィン繊維および糸を形成するための装置および方法を、コスト効果的かつ運用しやすい形でもたらすことがわかる。得られる糸は、様々な、要求の多い応用例で有用となる望ましい特性を有する。
【００４６】
以上、本発明について非常に詳細に述べたが、そのような詳細には厳密に固執しなくてもよいこと、また当業者には、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲内にすべて入るさらなる変更および修正形態が思いつくことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】ポリエチレン繊維の延伸において使用される典型的なオーブン構成の概略図である。
【図２】超高分子量ポリエチレン繊維の延伸で有用な、本発明のオーブン構成の概略図である。
【図１】
2009520133.tif 000003
【図２】
2009520133.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成20年8月22日(2008.8.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超高分子量ポリオレフィン繊維を延伸するのに有用な加熱装置であって、
ロールの第１のセットと、
ロールの前記第１のセットに隣接する１つの端部、および反対側の端部を有する複数の整列されたオーブンと、
前記複数のオーブンの前記反対側の端部に隣接するロールの第２のセットと、を備え、ロールの前記第１および第２のセットが、前記ポリオレフィン繊維の所望の延伸をもたらすようになされた、加熱装置。
【請求項２】
前記繊維が超高分子量ポリエチレン繊維を含む、請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
少なくとも４つの水平に整列されたオーブンを備える、請求項１に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記繊維を、前記オーブンを通してほぼ直線で移送させるための手段を含む、請求項１に記載の加熱装置。
【請求項５】
超高分子量ポリオレフィン繊維を延伸するための方法において、
前記繊維を加熱装置に通すステップであって、前記加熱装置が、
ロールの第１のセットと、
ロールの前記第１のセットに隣接する１つの端部、および反対側の端部を有する複数の整列されたオーブンと、
前記複数のオーブンの前記反対側の端部に隣接するロールの第２のセットと、を備え、ロールの前記第１および第２のセットが、前記ポリオレフィン繊維の所望の延伸をもたらすような条件下で動作される、ステップと、
ロールの前記第１のセットとロールの前記第２のセットとの間で、所定の延伸比にて前記繊維を延伸するステップとを含む方法。
【請求項６】
前記繊維がポリエチレン繊維を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記装置が、少なくとも４つの水平に整列されたオーブンを備える、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記繊維を、前記加熱装置内で、単一の段階で延伸するステップを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記繊維が、前記オーブンを通してほぼ直線で移送される、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記繊維が、約１．１：１〜約１５：１の延伸比に延伸される、請求項５に記載の方法。
【国際調査報告】
2009520133.tif 000005
2009520133.tif 000006