(57)【要約】  ケーブル、特に光ファイバーケーブル用の強度部材が、  Ａ．水性ポリマー分散体であって、    １．少なくとも一つの熱可塑性樹脂、例えばポリオレフィン、    ２．少なくとも一つの分散剤、例えばエチレンアクリル酸エチルポリマー、及び    ３．水を含む分散体で繊維、例えばファイバーグラス繊維を濡らして濡れ繊維を形成するステップと、  Ｂ．濡れ繊維から水を除去するステップと、  Ｃ．キュアリングしつつ又はせずに繊維上の樹脂を固結させるステップとを含む方法によって製造される。
2014506305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーブル用の強度部材を生産する方法であって、
Ａ．水性ポリマー分散体であって、
１．少なくとも一つの熱可塑性樹脂、
２．少なくとも一つの分散剤、及び
３．水
を含む分散体で繊維を濡らして濡れ繊維を形成するステップと、
Ｂ．濡れ繊維から水を除去するステップと、
Ｃ．キュアリングしつつ又はせずに繊維上の樹脂を固結させるステップとを含む方法。
【請求項２】
ステップ（Ｂ）とステップ（Ｃ）が順に実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップ（Ｂ）とステップ（Ｃ）が同時に実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
一つ又は複数の仕上げコーティングを繊維表面に施すステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ステップ（Ｂ）において、濡れ繊維を８０℃から３００℃の温度で作動する乾燥炉に通すことによって水が除去される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ステップ（Ｃ）において、ポリマー粒子の溶融温度より少なくとも２０℃高い温度に加熱したダイスにステップ（Ｂ）の脱水した繊維を通すことによって樹脂が固結される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
分散体の粘度が８００ｍＰａ−ｓ未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
樹脂がポリオレフィンである、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
分散剤が、エチレン／α，β−不飽和カルボン酸コポリマーである、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
分散体が少なくとも一つの添加剤とフィラーとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
分散体が、分散体の重量を基準にして０．１ｗｔ％から６５．０ｗｔ％の熱可塑性樹脂と、０．２５ｗｔ％から３５ｗｔ％の分散剤と、３０ｗｔ％から９０ｗｔ％の水で構成される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法によって作製された強度部材。
【請求項１３】
請求項１２に記載の強度部材を備えるケーブル。
【請求項１４】
請求項１２に記載の強度部材を備える光ファイバーケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーブルに関する。一態様においては、本発明はケーブル用の強度部材（strength members）に関するが、別の態様においては、本発明はケーブル用の強度部材の製造方法に関する。更に別の態様においては、本発明は、水にポリマーを分散させた分散体を利用したケーブル用の強度部材の製造方法に関する。更に別の態様においては、本発明はこうした方法によって製造された強度部材を備えるケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバーケーブル等のケーブルの多くは、通常少なくとも一つの繊維又は繊維束を含む強度部材を含んでいる。強度部材は通常、エポキシ、ポリエステル、ビニルエステル、ポリオレフィン、アクリル等のポリマーマトリクス中に配置された一つ又は複数のガラス、アラミド、炭素等の繊維を含む。繊維及びポリマーの選択は、弾性係数、引張強度及び熱膨張係数を含むがこれに限らない、強度部材の望ましい特性に応じてなされる。
【０００３】
強度部材を製造する一つの方法は、樹脂湿潤対応引抜成形である。この方法は、樹脂槽において繊維を濡らすステップと、それに続く加熱ダイスにおいて繊維上の樹脂を固結させるステップとを含む。この技術の持つ一つの欠点は、濡らすステップと固結させるステップの反応速度によって大きく制約される生産速度であり、両ステップの速度は、主として繊維とポリマーの性質に左右される。
【０００４】
強度部材を製造する別の方法は、ポリマーメルトコーティング対応引抜成形である。この方法は、ポリマーメルトで繊維をコーティングするステップと、それに続く加熱ダイスにおいて繊維上のポリマーを固結させるステップとを含む。この場合も、欠点は多くの場合加工速度である。ポリマーメルト、例えば、ポリプロピレンを含むメルトは、動作温度が高い場合でも通常は高粘度である。メルトがタルク等のフィラーを含む場合、引抜成形ライン上でコーティングされた繊維を加工することはほとんど不可能なことがある。
【０００５】
高弾性（例えば５０ギガパスカル（ＧＰａ）超）及び高引張強度（例えば１．４ＧＰａ超）を達成する場合、通常繊維量が強度部材の６０重量パーセント（ｗｔ％）超、通常は７０ｗｔ％超を占めている。しかしながら、繊維量を増加させ、それに伴ってポリマー量を低下させると、強度部材の機械的強度、耐熱性及び成形性に悪影響を及ぼす場合がある。したがって、ケーブル製造業界においては、ポリマー含有量を多くしつつ、ほとんど又は全く生産速度を犠牲にすることなく生産可能な強度部材に対する関心が絶えず存在している。
【発明の概要】
【０００６】
一実施形態において、本発明は、ケーブル用の強度部材を生産する方法であって、
Ａ．水性ポリマー分散体であって、
１．少なくとも一つの熱可塑性樹脂、
２．少なくとも一つの分散剤、及び
３．水
を含む分散体で繊維を濡らして濡れ繊維を形成するステップと、
Ｂ．濡れ繊維から水を除去するステップと、
Ｃ．キュアリングしつつ又はせずに繊維上の樹脂を固結させる（consolidating the resin on the fiber）ステップとを含む方法である。
一実施形態においては、ステップ（Ｂ）とステップ（Ｃ）が順に実施される。一実施形態においては、ステップ（Ｂ）とステップ（Ｃ）が同時に実施される。一実施形態においては、分散体の体積平均粒径が５ミクロン（μｍ）未満である。一実施形態においては、分散体の粒径が５μｍ未満であり、ｐＨが５から１１．５である。
【０００７】
一実施形態において、本発明は、本発明の方法によって作製された強度部材である。一実施形態において、本発明は、本発明の方法によって作製された強度部材を含むケーブル、例えば光ファイバーケーブルである。
【０００８】
幾つかの実施形態のみを例示することを目的とし、本発明の範囲の制限を目的とすることなく、図面を参照して本発明を概略的に説明する。全図面において、同じ番号は同じ部品を示すために使用する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】引抜成形プロセスの概略図である。
【図２】プルフュージョン用ダイス設計の概略図である。
【図３】実施例１のパーセント濃度対ポリマー取り込み量のグラフである。
【図４】実施例１の滞留時間対ポリマー取り込み量のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
定義
別に記載がある場合、文脈によって暗に示されている場合、及び当技術分野における慣習を除き、部及びパーセントは全て重量を基準としており、試験方法は全て本開示の出願日時点のものである。米国特許実務の目的で、特に、定義（本開示において具体的に提示される定義に矛盾のない範囲において）及び当技術分野における周知事項の開示に関して、本明細書に引用されているあらゆる特許、特許出願、又は刊行物の内容は、参照することによりそれらの全体が本明細書に組み込まれる（又はそれらの対応米国特許も同様に参照により組み込まれる）。
【００１１】
本開示における数値の範囲はおおよそのものであり、したがって、特に断らなければ、範囲外の値を含み得る。数値範囲は、任意の低値と任意の高値との間が少なくとも二単位離れている場合、下限値及び上限値を含めて、一単位きざみで、低値から高値までの全ての値を含む。例として、例えば、分子量のような、組成的特性、物理的特性又は他の特性が、１００から１，０００である場合、例えば、１００、１０１、１０２等の個々の値全て、及び１００から１４４、１５５から１７０、１９７から２００等の部分的範囲が明示的に列挙される。１未満の値を含む、又は１超の小数（例えば、１．１、１．５など）を含む範囲については、一単位は、必要に応じて、０．０００１、０．００１、０．０１又は０．１であるとみなされる。１０未満の一桁の数字を含む範囲（例えば、１〜５）については、１単位は通常０．１であるとみなされる。これらは、特に意図したものの単なる例であり、列挙された最小値と最大値との間の数値の可能な組合せは全て、本開示において明確に記述されていると考えるべきである。本開示内では、とりわけ、組成物の様々な成分の量、プロセスのパラメーター等について、数値範囲を提示する。
【００１２】
「備える」、「含む」、「有する」及び同様の用語は、任意の追加成分、ステップ又は手順の存在を、それが具体的に開示されているかどうかに関わらず、除外することを意図するものではない。誤解を避けるため、「備える」という用語を用いて請求されるプロセスは全て、そうではないと記載されている場合を除き、一つ又は複数の追加のステップ、機器若しくは構成部品、及び／又は材料を含み得る。これに対し、「実質的に〜からなる」という用語は、それに続いて列挙される範囲から実現可能性にとって不可欠ではないものを除き他のいかなる成分、ステップ又は手順も排除するものである。「〜からなる」というという用語は、具体的に記述又は列挙されていないいかなる成分、ステップ又は手順も排除するものである。「又は」という用語は、特に断らない限り、列挙した部材を個々に指す以外に、任意の組合せを指すことがある。
【００１３】
「組成物」、「配合物」及び同様の用語は、二以上の成分の混合物又はブレンド物を意味する。水性ポリマー分散体という文脈においては、組成物は、分散体の成分の全て、すなわち、熱可塑性樹脂、分散剤、水、並びに任意の添加剤及び／又はフィラーを含む。
【００１４】
「分散体」及び同様の用語は、ある組成物の連続相中に粒子を分散させた系を意味する。本発明の文脈において、粒子は固体又は液体とすることができ、したがって、本明細書において使用する場合、「分散体」という用語は、通常は二以上の非混和性（ブレンドしない）液体の混合物であると定義されるエマルションを含む。
【００１５】
「ポリマー」は、同種又は異種のモノマーを重合することによって調製された化合物を意味する。したがって、総称としてのポリマーは、通例では一種類のモノマーのみから調製されたポリマーを指すために用いられる用語であるホモポリマー、及び以下に定義する用語である共重合体を包含する。
【００１６】
「共重合体」は、少なくとも二つの種類の異なるモノマーを重合することによって調製されたポリマーを意味する。この総称には、通常は二つの種類の異なるモノマーから調製されたポリマーを指すために用いられるコポリマー、及び三つ以上の種類の異なるモノマーから調製されたポリマー、例えば、ターポリマーやテトラポリマー等が含まれる。
【００１７】
「フィラメント」及び同様の用語は、長さ対直径の比が１０超である長尺材料の単一で連続するストランドを意味する。フィラメントは通常、高分子材料でできたストランドを指す。
【００１８】
「繊維」及び同様の用語は、断面がほぼ円形で長さ対直径の比が１０超である絡み合ったフィラメントの長尺円柱を意味する。
【００１９】
「ワイヤー」及び同様の用語は、導電性金属、例えば銅又はアルミニウムでできた単一のストランド、又は光ファイバーの単一のストランドを意味する。
【００２０】
「ケーブル」、「電力ケーブル」及び同様の用語は、シース、例えば、絶縁被膜又は保護外装内の少なくとも一つのワイヤー又は光ファイバーを意味する。通常、ケーブルは、通常は共通の絶縁被膜及び／又は保護外装内で一つにまとめられた二以上のワイヤー又は光ファイバーである。シース内の個々のワイヤー又は繊維は、裸でも、被膜で覆われていても、絶縁されていてもよい。結合ケーブルは、電気ワイヤーと光ファイバーの両方を含んでもよい。ケーブル等は、低電圧、中電圧及び高電圧での用途を目的として設計することができる。典型的なケーブル設計が、米国特許第５，２４６，７８３号、第６，４９６，６２９号及び第６，７１４，７０７号に例示されている。
【００２１】
水性分散体
本発明の実施に際して使用される水性分散体は、米国特許第７，８０３，８６５号及び米国特許出願公開第２０１０／０２５５２０７号に記載されている。
【００２２】
一実施形態において、本発明の実施に際して使用される分散体は、有利な粒径分布を有する固体粒子を含む。一実施形態において、分散体は、数平均固体粒径（Ｄｎ）で除した体積平均固体粒径（Ｄｖ）として定義される固体粒径分布が、２．０以下である。一実施形態において、分散体は、固体粒径分布が１．５以下である。
【００２３】
一実施形態において、本発明の実施に際して使用される分散体は、通常、平均固体粒径が０．１ミクロン（μｍ）から５．０μｍであることを特徴とする。他の実施形態では、分散体は、平均固体粒径が０．５μｍから２．７μｍである。他の実施形態では、分散体は、平均固体粒径が０．８μｍから１．２μｍである。「平均固体粒径」とは、体積平均固体粒径を意味する。固体粒径を測定する一つの方法は、レーザー回折である。本明細書における固体粒径は、分散体における固体ポリマー粒子の直径を指す。球形ではない固体ポリマー粒子の場合、粒子の直径は、粒子の長軸と短軸の平均である。固体粒径は、Ｂｅｃｋｍａｎ−Ｃｏｕｌｔｅｒ  ＬＳ２３０レーザー回折粒径分析装置又は例えばＤＯＷＭ  １０２  Ｅ０６Ａ等の他の適切な装置で測定してもよい。
【００２４】
通常は固体の粒状物質（例えば熱可塑性樹脂プラス分散剤）を水に分散させる。水は、一つ又は複数の他の分散液、例えばアルコール類、アルデヒド類、ケトン類等と組み合わせて使用することができるが、そのまま、すなわち、他の分散液とは組み合わせずに使用することが好ましい。分散体の含水量は、粒子含量が１体積パーセント（ｖｏｌ％）から７４ｖｏｌ％になるように制御することが好ましい。別の実施形態においては、粒子含量は２５ｖｏｌ％から７４ｖｏｌ％である。別の実施形態においては、粒子含量は１０ｗｔ％から７０ｗｔ％である。別の実施形態においては、粒子含量は２０ｗｔ％から６０ｗｔ％である。一実施形態において、粒子含量は３０ｗｔ％から５５ｗｔ％である。
【００２５】
一実施形態においては、得られる分散体を中和して４から１４の範囲のｐＨを達成するため、十分な中和剤が添加される。一実施形態においては、ｐＨを６から１１に維持するために十分な塩基が添加されるが、一実施形態においては、ｐＨは８から１０．５である。
【００２６】
一実施形態において、水性分散体は粘度が８００ミリパスカル秒（ｍＰａ−ｓ）未満、通常は６００ｍＰａ−ｓ未満、より通常は４００ｍＰａ−ｓ未満である。
【００２７】
熱可塑性樹脂（即ち、ベースポリマー）
一部の分散体において、熱可塑性樹脂又はベースポリマーは、エチレンと、Ｃ４〜Ｃ２０の直鎖、分岐若しくは環状ジエン、又は酢酸ビニル等のエチレンビニル化合物、及びＲをＣ１〜Ｃ２０の直鎖、分岐若しくは環状アルキル基又はＣ６〜Ｃ２０のアリール基としたときに式Ｈ２Ｃ＝ＣＨＲで表される化合物からなる群から選択される少なくとも一つのコモノマーとのα−オレフィン共重合体である。好ましいコモノマーとしては、プロピレン、１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン、３−メチル−１−ペンテン、１−ヘプテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン、及び１−ドデセンが挙げられる。一部の実施形態において、エチレンの共重合体は、密度が０．９２ｇ／ｃｍ３未満である。
【００２８】
他の実施形態において、熱可塑性樹脂は、プロピレンと、エチレン、Ｃ４〜Ｃ２０の直鎖、分岐又は環状ジエン及びＲをＣ１〜Ｃ２０の直鎖、分岐若しくは環状アルキル基又はＣ６〜Ｃ２０のアリール基としたときに式Ｈ２Ｃ＝ＣＨＲで表される化合物からなる群から選択される少なくとも一つのコモノマーとのα−オレフィン共重合体を含む。好ましいコモノマーとしては、エチレン、１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン、３−メチル−１−ペンテン、１−ヘプテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン、及び１−ドデセンが挙げられる。一部の実施形態において、コモノマーの存在量は、共重合体の５ｗｔ％から２５ｗｔ％である。一部の実施形態においては、プロピレン−エチレン共重合体が好ましい。
【００２９】
特定の実施形態に有用なプロピレンの共重合体として、エチレン誘導単位を５ｗｔ％から２５ｗｔ％、プロピレン誘導単位を９５ｗｔ％から７５ｗｔ％含むプロピレンリッチα−オレフィン共重合体も挙げられる。一部の実施形態において、好ましいプロピレンリッチα−オレフィン共重合体は、（ａ）９０℃未満の融点、（ｂ）弾性をパーセントで表し、Ｍをメガパスカル（ＭＰａ）で表した５００％引張弾性率としたときに、弾性が０．９３５Ｍ＋１２以下となるような５００％引張弾性率と弾性との関係、及び（ｃ）曲げ弾性率をＭＰａで表し、ＭをＭＰａで表した５００％引張弾性率としたときに、曲げ弾性率が４．２ｅ０．２７Ｍ＋５０以下となるような５００％引張弾性率と曲げ弾性率との関係を有するものである。一部の実施形態において、プロピレンリッチα−オレフィン共重合体は、エチレン誘導単位を６重量％から２０重量％、プロピレン誘導単位を９４重量％から８０重量％含む。他の実施形態において、プロピレンリッチα−オレフィン共重合体は、エチレン誘導単位を８ｗｔ％から２０ｗｔ％、プロピレン誘導単位を９２ｗｔ％から８０ｗｔ％含む。更に他の実施形態において、プロピレンリッチα−オレフィン共重合体は、エチレン誘導単位を１０ｗｔ％から２０ｗｔ％、プロピレン誘導単位を９０ｗｔ％から８０ｗｔ％含む。
【００３０】
他の実施形態において、プロピレンリッチα−オレフィン共重合体は、プロピレンのコポリマーと、エチレン及びＣ４〜Ｃ２０のα−オレフィンからなる群から選択される少なくとも一つのコモノマーを含む。ただし、コポリマーは、（ａ）プロピレン含有量が６５モルパーセント超であり、（ｂ）重量平均分子量（Ｍｗ）が１５，０００ｇ／ｇモルから２００，０００ｇ／ｇモルであり、かつ（ｃ）重量平均分子量／数平均分子量（Ｍｎ）比（Ｍｗ／Ｍｎ）が１．５から４である。
【００３１】
プロピレンリッチα−オレフィン共重合体の一部は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）によって決定された１グラム当たりの融解熱が８０ジュール（Ｊ／ｇ）未満、好ましくは８Ｊ／ｇから８０Ｊ／ｇ、より好ましくは３０Ｊ／ｇから８０Ｊ／ｇである。
【００３２】
一部の実施形態において、上記少なくとも一つの熱可塑性樹脂は、結晶化度が５％から７８％又はそれよりも高くなっている。一部の実施形態において、上記少なくとも一つの熱可塑性樹脂は、結晶化度が５０％未満である。他の実施形態において、結晶化度は５％から４５％、又は５％から４０％の範囲である。一部の実施形態において、上記少なくとも一つの熱可塑性樹脂は、結晶化度が５０％以上である。他の実施形態において、結晶化度は、５０％から７８％若しくはそれよりも高く、又は５５％から７５％である。
【００３３】
一実施形態において、水性分散体は、単一の熱可塑性樹脂を含む。一実施形態において、水性分散体は、二以上の熱可塑性樹脂を含む。
【００３４】
分散剤（即ち、安定化剤）
本発明の実施形態は、安定した分散体の形成を促進するため、分散剤又は安定化剤を使用する。選択された実施形態において、安定化剤は、界面活性剤、ポリマー（先に詳述した熱可塑性樹脂とは異なるもの）、又はそれらの混合物であってもよい。ある実施形態においては、分散剤は、コモノマー又はグラフト化モノマーとして極性基を有する極性ポリマーであってもよい。好ましい実施形態において、分散剤は、コモノマー又はグラフト化モノマーとして極性基を有する一つ又は複数の極性ポリオレフィンを含む。例えば、分散剤は、エチレン／α，β−不飽和カルボン酸コポリマーを含んでもよい。一部の実施形態において、エチレン／α，β−不飽和カルボン酸コポリマーは、エチレン−酸コポリマー、例えば、エチレン−アクリル酸コポリマー又はエチレンメタクリル酸コポリマーを含んでもよい。
【００３５】
典型的な分散剤ポリマーとしては、エチレン−アクリル酸（ＥＡＡ）コポリマー及びエチレン−メタクリル酸コポリマー、例えば、ＰＲＩＭＡＣＯＲ（商標）（Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙの製品）、ＮＵＣＲＥＬ（商標）（Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓの製品）、及びＥＳＣＯＲ（商標）（ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌの製品）という商標名で市販されているもの、並びに米国特許第４，５９９，３９２号、第４，９８８，７８１号、及び第５，９３８，４３７号に記載されているものが挙げられる。他のポリマーとしては、エチレンアクリル酸エチル（ＥＥＡ）コポリマー、エチレンメタクリル酸メチル（ＥＭＭＡ）、及びエチレンアクリル酸ブチル（ＥＢＡ）が挙げられる。他のエチレン−カルボン酸コポリマーを使用してもよい。その他多数の有用なポリマーも使用し得ることは、当業者であれば認識するであろう。
【００３６】
使用し得る他の分散剤としては、炭素原子を１２から６０個有する長鎖の脂肪酸又は脂肪酸塩が挙げられる。他の実施形態において、長鎖の脂肪酸又は脂肪酸塩は、炭素原子を１２から４０個有し得る。
【００３７】
ポリマーの極性基がもともと酸性又は塩基性である場合は、安定化ポリマー（即ち、分散剤）は、対応する塩を形成するために中和剤を用いて部分的に又は完全に中和させてもよい。ある実施形態において、安定化剤、例えば長鎖脂肪酸又はＥＡＡの中和は、モル基準で２５％から２００％としてよく、他の実施形態においては、モル基準で５０％から１１０％としてよい。例えば、ＥＡＡの場合、中和剤は塩基、例えば、水酸化アンモニウム又は水酸化カリウムである。他の中和剤としては、例えば、水酸化リチウム又は水酸化ナトリウムを挙げ得る。適切な中和剤の選択は調製される具体的な組成物によって決まるものであり、そのような選択は当業者の知識の範囲内であることは、当業者であれば理解するであろう。
【００３８】
本発明の実施に際して有用となり得る追加の界面活性剤（即ち、分散剤）としては、陽イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤、両性イオン性界面活性剤、又は非イオン性界面活性剤が挙げられる。陰イオン性界面活性剤の例としては、スルホン酸塩類、カルボン酸塩類、及びリン酸塩類が挙げられる。陽イオン性界面活性剤の例としては、第四級アミン類が挙げられる。非イオン性界面活性剤の例としては、酸化エチレンを含有するブロックコポリマー、及びシリコーン界面活性剤が挙げられる。本発明の実施に際して有用な界面活性剤は、外部界面活性剤でも内部界面活性剤でもよい。外部界面活性剤は、分散体の調製中に化学的に反応してポリマー内に入り込まない界面活性剤である。本発明の実施に際して有用な外部界面活性剤の例としては、ドデシルベンゼンスルホン酸の塩類及びラウリルスルホン酸塩が挙げられる。内部界面活性剤は、分散体の調製中に化学的に反応してポリマー内に入り込む界面活性剤である。本明細書において有用な内部界面活性剤の例としては、２，２−ジメチロールプロピオン酸及びその塩類が挙げられる。
【００３９】
特定の実施形態において、分散剤は、使用される熱可塑性樹脂（即ち、ベースポリマー又はベースポリマー混合物）の量を基準に、ゼロより多く６０重量％までの範囲の量で使用してもよい。例えば、長鎖脂肪酸又はその塩をベースポリマーの量を基準に０．５ｗｔ％から１０ｗｔ％までの範囲の量で使用してもよい。他の実施形態において、エチレン−アクリル酸又はエチレン−メタクリル酸コポリマーをベースポリマーの量を基準に０．５ｗｔ％から６０ｗｔ％の量で使用してもよい。更に他の実施形態において、スルホン酸塩をベースポリマーの量を基準に０．５ｗｔ％から１０ｗｔ％の量で使用してもよい。
【００４０】
添加剤
本発明の範囲から逸脱することなく、分散体に使用されるベースポリマー、分散剤、又はフィラーと共に添加剤を使用することもできる。例えば、添加剤としては、湿潤剤、界面活性剤、帯電防止剤、消泡剤、ブロッキング防止剤、ワックス分散顔料、中和剤、増粘剤、相溶化剤、増白剤、レオロジー改質剤、殺生物剤、殺菌剤、せん断安定剤、ＵＶ安定剤、摩擦係数調整剤、及び当業者に周知の他の添加剤を含んでよい。使用する場合、添加剤は、周知の量を周知の方法で使用する。
【００４１】
フィラー
本発明の実施に際して使用される分散体の実施形態は、一つ又は複数のフィラーを含んでもよい。使用する場合、適切なフィラー充填量は、熱可塑性樹脂１００部当たり０部より多く６００部までである。ある実施形態において、分散体におけるフィラー充填量は、熱可塑性樹脂と分散剤の総量１００部当たり０部より多く２００部までとしてもよい。
【００４２】
フィラー材としては、粉砕ガラス、炭酸カルシウム、三水和アルミナ、タルク、三酸化アンチモン、フライアッシュ、粘土類（例えば、ベントナイト粘土又はカオリン粘土）、二酸化チタン、ゼオライト類、粉末金属、炭素繊維や窒化ケイ素繊維、鋼線又はメッシュ、及びナイロン又はポリエステルコーディングを含む有機又は無機繊維、ナノサイズ粒子、粘着付与剤、パラフィン油やナフテン油を含むエキステンダー油、及びその他周知のフィラーといった、従来のフィラーを含んでもよい。
【００４３】
分散体の調製
本発明の実施に際して使用される分散体は、当業者に認められた任意数の方法によって形成してもよい。選択された実施形態において、分散体は、例えばＷＯ２００５／０２１６３８に記載の手順に従う技術を用いて形成してもよい。
【００４４】
一実施形態においては、熱可塑性樹脂（即ち、ベースポリマー）と分散剤を、水及び中和剤と共に溶融混練し、分散体を形成する。当業者であれば、その他多数の中和剤を使用し得ることを認識するであろう。一部の実施形態において、添加剤とフィラーは、ベースポリマーと分散剤をブレンドした後に添加してもよい。一部の実施形態においては、分散体をまず、水を１ｗｔ％から３ｗｔ％含有するように希釈し、その後水を２５ｗｔ％超含むように更に希釈する。
【００４５】
当技術分野において周知の任意の溶融混練手段を用いてもよい。一部の実施形態においては、混練機、ＢＡＮＢＵＲＹ（商標）ミキサー、一軸スクリュー押出機、又は多軸スクリュー押出機が使用される。本発明で使用する分散体を生産するプロセスは、特に限定されない。一つの好ましいプロセスは、例えば、米国特許第５，７５６，６５９号又は第６，４５５，６３６号に従って分散体成分を溶融混練することを含む。
【００４６】
繊維
本発明の実施に際して使用される繊維は、組成及び構造の両面において非常に多様なものとすることができる。強度繊維は通常、ファイバーグラス、アラミド及び炭素といった高分子材料を含む。繊維は、単繊維又は繊維束を含むことができる。厳密には繊維ではないが、分散体を塗布する基体として、ワイヤー束を使用することもできる。繊維とワイヤーとの混合物を用いることも可能である。
【００４７】
引抜成形プロセス
本発明の引抜成形プロセスは、熱融合プロセスと合わせて上記の分散体を利用し、ケーブル、特に光ファイバーケーブル用の強度部材を生産する。分散体を繊維又は繊維束に塗布して繊維又は繊維束をコーティングする、及び／又は繊維又は繊維束に含浸させる。
【００４８】
図１は、本発明の一実施形態を示す。引抜成形方法１０は、複数の糸巻き１２上に保存された繊維（又は繊維束）１４を上記の水性分散体を含む一つ又は複数の含浸槽１６に通すことを含む。分散体が繊維を濡らして濡れ繊維を形成する。通常、濡れ繊維は、槽を出るときには完全に分散体でコーティングされている、及び／又分散体が含浸している。分散体は非常に粘度が低く、例えば、８００ｍＰａ−ｓ未満であり、これが濡らすプロセスの効率に寄与する。
【００４９】
繊維が槽を出た後、濡れ繊維を乾燥炉１８に通すことによって濡れ繊維から水を除去し、完全に取り除けないまでも水を減少させて、ポリマーでコーティングされた繊維が残るようにする。ポリマー粒子は均一に繊維表面コーティングし、これによって最終製品における空隙の形成が低減又は阻止される。炉の温度は通常８０℃から３００℃、より通常は１００℃から２７０℃、最も通常は１８０℃から２５０℃である。繊維の水分含量は、各種方法のうちの任意の方法、例えば、ＡＳＴＭ  Ｄ７５０１−０９ｂによって測定することができる。通常、ポリマーでコーティングされた繊維の乾燥後の水分含量は、１ｗｔ％未満、より通常は０．５ｗｔ％未満、より通常は０．１ｗｔ％未満である。
【００５０】
繊維にコーティングされるポリマーの量は、分散体濃度、浸潤速度及び繊維の表面エネルギーを含む多数の変数によって決まる。繊維にコーティング及び／又は含浸するポリマーの量は、これらの変数を調整することによって正確に制御することが可能である。
【００５１】
オプションの最終加工ステップにおいて、適切な温度（通常はポリマー粒子の融点よりも２０℃から１００℃高い）に設定したダイス２０に乾燥後のポリマーでコーティングされた繊維を通す。このオプションの最終加工ステップは、固結ステップ又は固結させるステップと呼ばれる。ダイス２０は、溶融ゾーン２２を有し、溶融ゾーン２２はそれよりも狭い圧縮ゾーン２４と流体連通し、圧縮ゾーン２４は更に狭い成形ゾーン２６と流体連通している。溶融ゾーン２２内で、乾燥後のポリマーでコーティングされた繊維のポリマー粒子が溶融され、続いて繊維は圧縮ゾーン２４において融合され、更に成形ゾーン２６において所望の断面に成形される。滑らかな表面仕上げを達成するため、必要に応じて一つ又は複数の追加のポリマー層を複合材料の表面に押し出してもよい。
【００５２】
用途
本発明の方法は、例えば、繊維光ファイバーケーブルに用いられ得る強度部材を形成するために使用してもよい。この方法は、熱可塑性コーティングで被覆した繊維強化複合材料を形成するために使用してもよい。他の用途の例としては、スキー、スキーストック、マストステー、テント支柱、コンクリート強化剤、ガードレール、ケーブルトレイ、光ファイバー用ケーブル、自転車の車輪及びフレーム、並びにパイプが挙げられる。
【００５３】
具体的な実施形態
実施例１の分散体組成物を表１に示す。
【００５４】
【表１】
2014506305.tif 000003
【００５５】
実施例１の分散体は、体積平均粒径が１．２ミクロン、固形成分含有量が３９．７ｗｔ％、粘度が９４センチポイズ（ｃＰ、５０ｒｐｍでのＲＶ＃２）、ｐＨが９．６である。
【００５６】
実施例１で用いたポリプロピレンの物性を表２に示す。
【００５７】
【表２】
2014506305.tif 000004
【００５８】
実施例１の分散体を分散体槽に入れ、炉を２５０℃に設定する。引抜成形用ダイスは、０．０９０インチ（２．３ｍｍ）の円形ダイスであり、表３に示すようにプルフュージョン速度及び温度設定を変化させて図１に明示したような改良型引抜成形ライン上で強度部材を生産する。
【００５９】
Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙが販売するＰＲＩＭＡＣＯＲ（商標）５９８０ｉは、２０．５重量％をアクリル酸が占めるエチレンとアクリル酸のコポリマーであって、メルトインデックス（１２５℃／２．１６ｋｇ）が１４ｇ／１０分、密度が０．９５８ｇ／ｃｍ３である。
【００６０】
Ｃｌａｒｉａｎｔが販売するＬＩＣＯＣＥＮＥ（登録商標）６４５２は無水マレイン酸含有メタロセンポリプロピレンワックスであり、軟化点が約１４０℃、酸価が約４３ｍｇＫＯＨ／ｇ、２３℃での密度が約０．９０ｇ／ｃｍ３、１４０℃での粘度が約１２００ｍＰａ−ｓである。
【００６１】
表３は、実施例１の分散体を用いて作製した強度部材の曲げ性能を明示する。湿／乾の判定は、水分蒸発によって生じるダイス内の気泡の存在を目視で観察することにより実施する。溶融は、デジタル顕微鏡を用いた表面及び内部亀裂の画像解析によって判定する。曲げ性能は、半径が強度部材の直径の２５倍、４０倍及び５０倍の金属製マンドレルに強度部材を巻き付けて判定する。目視観察で亀裂や座屈を判定する。
【００６２】
【表３】
2014506305.tif 000005
【００６３】
表３に示す結果から、ダイスの温度を２４０℃超に設定するとポリプロピレン粒子のグラスファイバーに対する結着特性が良好となることがわかる。半径が強度部材の直径の２５倍のマンドレルに巻き付けて強度部材が破壊しなければ曲げ半径は、合格である。
【００６４】
図３は、実施例１の分散体の場合のポリマー取り込み量と分散体濃度との相関関係を明示する。結果から、組成物のその他の成分を同じ割合に維持した場合、ポリマー取り込み量は、分散体濃度に直接影響されることがわかる。実施例１に示した分散体を用いて引張弾性率に対する産業上の要請を満たすには、グラスファイバー含有量が８１ｗｔ％、ポリマー含有量が１９ｗｔ％になることが必要である。ポリマーが１９ｗｔ％という重要要件を満たすには、濃度が４７ｗｔ％の分散体が望ましい。
【００６５】
図４は、ポリマー取り込み量と浸漬滞留時間との相関関係を明示する。実施例１の分散体を使用した場合、滞留時間はポリマー取り込み量にほとんど影響しない。滞留時間５秒が適正であると考えられ、おそらくはおおよその最小限界時間要件を示している。
【００６６】
上記の好ましい実施形態の記述を通じて本発明をある程度詳細に説明したが、この詳細は例示を第一の目的とするものである。当業者であれば、以下の請求項に記載された本発明の精神及び範囲から逸脱することなく多くの変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１０  引抜成形方法
１２  糸巻き
１４  繊維（又は繊維束）
１６  含浸槽
１８  乾燥炉
２０  ダイス
２２  溶融ゾーン
２４  圧縮ゾーン
２６  成形ゾーン
【図１】
2014506305.tif 000006
【図２】
2014506305.tif 000007
【図３】
2014506305.tif 000008
【図４】
2014506305.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成25年8月28日(2013.8.28)
【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】
ケーブル用の強度部材を生産する方法であって、
Ａ．８００ｍＰａ−ｓ未満の粘度を有する水性ポリマー分散体であって、
１．少なくとも一つの熱可塑性樹脂、
２．少なくとも一つの分散剤、及び
３．水
を含む分散体で複数の糸巻きからの繊維を濡らして濡れ繊維を形成するステップと、
Ｂ．濡れ繊維から水を除去するステップと、
Ｃ．キュアリングしつつ又はせずに繊維上の樹脂を固結させ、複数の糸巻きからの繊維を強度部材に融合するステップとを含む方法。
【請求項２】
ステップ（Ｂ）とステップ（Ｃ）が順に実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップ（Ｂ）とステップ（Ｃ）が同時に実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
一つ又は複数の仕上げコーティングを繊維表面に施すステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ステップ（Ｂ）において、濡れ繊維を８０℃から３００℃の温度で作動する乾燥炉に通すことによって水が除去される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ステップ（Ｃ）において、ポリマー粒子の溶融温度より少なくとも２０℃高い温度に加熱したダイスにステップ（Ｂ）の脱水した繊維を通すことによって樹脂が固結される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
樹脂がポリオレフィンである、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
分散剤が、エチレン／α，β−不飽和カルボン酸コポリマーである、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
分散体が少なくとも一つの添加剤とフィラーとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
分散体が、分散体の重量を基準にして０．１ｗｔ％から６５．０ｗｔ％の熱可塑性樹脂と、０．２５ｗｔ％から３５ｗｔ％の分散剤と、３０ｗｔ％から９０ｗｔ％の水で構成される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法によって作製された強度部材。
【請求項１２】
請求項１１に記載の強度部材を備えるケーブル。
【請求項１３】
請求項１１に記載の強度部材を備える光ファイバーケーブル。
【国際調査報告】
2014506305.tif 000010
2014506305.tif 000011
2014506305.tif 000012