(57)【要約】  本発明は、伸長体を含む平行ロープに関し、前記伸長体の長手軸はロープの長さ方向に平行か、または伸長体は２°未満のらせん角を示し、伸長体は超高分子量ポリエチレンのテープを含み、テープは、厚さに対する幅の比率が少なくとも１０であり、ポリマー溶媒含有量が０．０５重量％未満である。  特定のポリエチレンテープに基づく平行ロープは、重量が軽く、長寿命であり、低クリープであるとともに、高い弾性率を示すことが見出された。必要に応じて、テープが仕上げ剤を必要としない場合には、非ポリエチレン低分子量成分を含まないロープとなる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
伸長体を含むロープであって、
前記伸長体の長手軸は前記ロープの長さ方向に平行か、または前記伸長体は２°未満のらせん角を示し、
前記伸長体は超高分子量ポリエチレンのテープを含み、該テープは、厚さに対する幅の比率が少なくとも１０であり、ポリマー溶媒含有量が０．０５重量％未満である、ロープ。
【請求項２】
弾性率が、少なくとも１００Ｎ／ｔｅｘ、特に少なくとも１２０Ｎ／ｔｅｘ、より特に少なくとも１４０Ｎ／ｔｅｘ、少なくとも１８０Ｎ／ｔｅｘ、またはさらに少なくとも２００Ｎ／ｔｅｘである、請求項１に記載のロープ。
【請求項３】
引張強さが、少なくとも１．２ＧＰａ、特に少なくとも１．５ＧＰａ、より特に少なくとも１．８ＧＰａ、さらにより特に少なくとも２．０ＧＰａ、なおより特に少なくとも２．５ＧＰａ、より特に少なくとも３．０ＧＰａ、なおより特に少なくとも４．０ＧＰａである、請求項１または２に記載のロープ。
【請求項４】
最小破断荷重（ＭＢＬ）が、少なくとも０．５トンである、請求項１〜３いずれか記載のロープ。
【請求項５】
ＥＡ剛性（１００％の伸びにおける力）が、少なくとも０．５ＭＮである、請求項１〜４いずれか記載のロープ。
【請求項６】
１Ｎ／ｔｅｘの持続荷重下で２０℃において決定されるクリープ率が、１×１０−４％／ｓ未満である、請求項１〜５いずれか記載のロープ。
【請求項７】
前記テープはポリエチレンテープにより共に接合されており、前記ポリエチレンテープは、少なくとも２ｍｍ、特に少なくとも５ｍｍ、より特に少なくとも１０ｍｍ、またはさらに少なくとも２５ｍｍの幅を有する、請求項１〜６いずれか記載のロープ。
【請求項８】
前記ロープを共に接合させる前記ポリエチレンテープは、少なくとも１００Ｎ／ｔｅｘの弾性率、および少なくとも１．２ＧＰａの強度を有する超高分子量ポリエチレンテープである、請求項６に記載のロープ。
【請求項９】
請求項１〜８いずれか記載のロープを製造する方法であって、
厚さに対する幅の比率が少なくとも１０であり、ポリマー溶媒含有量が０．０５重量％未満である超高分子量ポリエチレンのテープを、平行に配列し、共に接合する、ロープの製造方法。
【請求項１０】
前記平行ロープはポリエチレンテープにより共に接合されており、前記ポリエチレンテープは、少なくとも２ｍｍ、特に少なくとも５ｍｍ、より特に少なくとも１０ｍｍ、またはさらに少なくとも２５ｍｍの幅を有する、請求項８に記載のロープの製造方法。
【請求項１１】
前記ロープを共に接合している前記ポリエチレンテープは、少なくとも１００Ｎ／ｔｅｘの弾性率、および少なくとも１．２ＧＰａの強度を有する超高分子量ポリエチレンテープである、請求項７に記載のロープの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
合成ポリマー繊維に基づくロープは、当技術分野において周知である。一般に、２種類のロープに区別することができる。
第１の種類では、ポリマー繊維の束がねじられて２°を超える典型的ならせん角を有するヤーンを形成し、さらに他のヤーンと共にねじられて再度２°を超える典型的ならせん角を有するストランドとなり、ストランドは、２°超のらせん角を有する、編み、撚り、綯いのうちの１つ以上、または２°以下のらせん角を有するストランドの平行撚りを含むプロセスを介して、他のストランドと組み合わせられてロープを形成する。この種のロープは、多くの場合、編まれた、撚られた、または平行に綯われたロープとして示され、より大きなロープを作る上でストランドとして使用され得る。この種のロープは、２°を超えるらせん角を有するポリマー繊維のねじれたストランドが存在することを特徴とする。
【０００２】
第２の種類では、ポリマー繊維の束が２°以下のらせん角で平行に撚られ、平行線維繊維は、その長手軸がロープの長さ方向に平行、または２°未満のらせん角を有するように、例えば、スリーブ、ラップ、または押出によるポリマー被覆により共に結合され、ポリマー繊維を含むロープを形成する。この種のロープは、多くの場合、平行ロープまたはＵＤ−ケーブルとして示される。この種のロープは、２°未満のらせん角を有する平行ポリマー繊維が存在することを特徴とする。
【０００３】
編まれた、撚られた、および平行に綯われたロープは、ロープ市場の大部分を占めているが、平行ロープは特定の応用分野を有しており、とりわけ剛性が重要とされる用途に用いられる。
当技術分野では、平行ロープは、とりわけアラミド繊維、ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）繊維、およびゲル−紡糸ポリエチレン繊維に基づいて知られている。これらのロープは良好な特性を有するが、依然として改良された平行ロープが必要とされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特に、高弾性率、低重量、および長寿命を兼ね備えた平行ロープについては、必要性がある。環境上の理由のために、このようなロープは、非ポリマー成分の含有量が低いことがさらに望ましい。本発明はこのようなロープを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、伸長体を含むロープであって、伸長体の長手軸は前記ロープの長さ方向に平行か、または伸長体は２°未満のらせん角を示し、伸長体は超高分子量ポリエチレンのテープを含み、該テープは、厚さに対する幅の比率が少なくとも１０であり、ポリマー溶媒含有量が０．０５重量％未満である、ロープである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のロープは、非常に高い弾性率と低重量、および特に、高い加水分解安定性によってもたらされる長寿命とを兼ね備えている。さらなる有利な特性および特定の実施形態については、以下に説明する。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
ロープ
本発明のロープは、一般に少なくとも１００Ｎ／ｔｅｘ、特に少なくとも１２０Ｎ／ｔｅｘ、より特に少なくとも１４０Ｎ／ｔｅｘ、少なくとも１８０Ｎ／ｔｅｘ、またはさらに少なくとも２００Ｎ／ｔｅｘの弾性率を有する。弾性率は、Ｃｏｒｄａｇｅ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ＣＩ１５００に従って決定される。
【０００８】
本発明のロープの高い弾性率によれば、例えば索具、吊り具、および張り綱など、張力下でロープが使用される用途に、特に適したものとなる。
他の実施形態としては、本発明のロープは、少なくとも１００ＧＰａ、特に少なくとも１２０ＧＰａ、より特に少なくとも１４０ＧＰａ、少なくとも１８０ＧＰａ、またはさらに少なくとも２００ＧＰａの弾性率を有する。
【０００９】
本発明のロープは、少なくとも１．２ＧＰａ、特に少なくとも１．５ＧＰａ、より特に少なくとも１．８ＧＰａ、さらにより特に少なくとも２．０ＧＰａ、なおより特に少なくとも２．５ＧＰａ、より特に少なくとも３．０ＧＰａ、なおより特に少なくとも４．０ＧＰａの引張強さを一般に有する。引張強さは、Ｃｏｒｄａｇｅ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ＣＩ１５００に従って決定される。
【００１０】
本発明のロープは、一般に少なくとも０．５トン、より特に少なくとも１トンの最小破断荷重（ＭＢＬ）を有する。最大値としては、２０．０００トンの値を挙げることができる。用途に応じて、一実施形態では、ロープは０．５−５０トンの範囲の破断荷重とすることができる。他の実施形態では、破断荷重ははるかに大きく、例えば５０−２０．０００トンの範囲である。
本発明のロープは、一般に１Ｎ／ｔｅｘの持続荷重下で２０℃において決定されるクリープ率が、１×１０−４％／ｓ未満、より特に１×１０−５％／ｓ未満、またはさらにより特に１×１０−６％／ｓ未満である。
【００１１】
本発明のロープは、一般に少なくとも０．１ＭＮのＥＡ剛性（１００％の伸びにおける力）を有し得る。最大値としては、２５．０００ＭＮの値を挙げることができる。ＥＡ剛性は、弾性率のＮ／ｄｔｅｘに線密度のｄｔｅｘを乗じたものである。これは特定の製品における弾性率の尺度であり、かつ製品の線密度に左右される。
【００１２】
本発明のロープは、特にＰＢＯに基づいたロープと比較して、相対的に長寿命を有する。これは高い加水分解安定性によって証明されている。例えば、８０℃において９５％の湿度で３か月間保管したロープに対する安定性試験において、本発明のロープは、少なくとも８０％、特に９０％、より特に少なくとも９５％、さらにより特に少なくとも９８％の残留強度保持率を示す。
【００１３】
ロープの直径は、ロープの使用目的により異なり得る。一般に、ロープは少なくとも１ｍｍの直径を有する。ロープの直径は、一般に５００ｍｍを超えず、３−５０ｍｍ、特には５−２５ｍｍである。他の実施形態では、ロープは２６−５００ｍｍ、特に２６−３００ｍｍの範囲の直径を有する。一実施形態では、ロープは特に４０−２５０ｍｍの範囲の直径を有する。
【００１４】
本明細書に記載のロープの密度は、一般に、大きくとも１ｇ／ｃｍ３である。このように比較的小さい密度を有する利点は、ロープが、軽量と、高強度および高弾性率とを兼ね備えることである。
【００１５】
ロープの線密度（ロープ重量としても知られており、例えば、メートル当たりの重量単位で表される）は、一般に少なくとも０．５ｇ／ｍ、特に少なくとも５ｇ／ｍ、より特に少なくとも１５ｇ／ｍ、さらにより特に少なくとも５０ｇ／ｍである。ロープの線密度は、例えば、大きくとも１５００００ｇ／ｍであるが、一般に、線密度は大きくとも５０００ｇ／ｍ、特に大きくとも１５００ｇ／ｍ、より特に大きくとも５００ｇ／ｍ、さらにより特に大きくとも１００ｇ／ｍである。ロープ中のテープの数は、テープのメートル当たりの重量、および最終ロープのメートル当たりの重量に左右される。
【００１６】
平行ロープとするためには、ロープは少なくとも２本のテープ、一般に少なくとも８本のテープ、特に少なくとも２５本のテープ、より特に少なくとも５０本のテープを含む。テープの最大数は重要ではない。一般に、ロープは、多くとも５０００本のテープ、特に多くとも１０００本のテープ、より特に多くとも５００本のテープを含む。テープの本数は、テープの寸法、およびそれから得られるロープの寸法に左右される。例えば、小さなテープが使用される場合（例えば、大きくとも２ｍｍの幅を有するテープ）、ロープは、多くとも２００万本のテープ、特に多くとも５０万本のテープ、より特に多くとも１万本のテープを含むことができる。
【００１７】
本発明のロープの特別な利点は、ロープが、非ポリマー成分を比較的含まないことである。当技術分野において周知のように、繊維やフィラメントは、特に静電特性および加工特性を向上させることを目的として、基本的に表面化合物で処理される。より具体的には、このいわゆる仕上げ剤を繊維が備えていない場合には、束中の個々の繊維は静電相互作用により互いに反発し、束の拡張をもたらす（バルーニングと呼ばれる現象）。しかしながら、仕上げ成分の存在は、例えば環境の観点から不利益となる。特に、水性環境において、ロープから親水性仕上げ化合物が浸出する可能性は望ましくない。本ロープにおいて使用されるテープは、仕上げ化合物の存在を必要としないため、この種の成分の浸出に悩まされることなく、ロープを製造することができる。
【００１８】
この点におけるさらなる利点は、本発明のロープにおいて使用されるテープは、下記に詳細に記載する製造方法により、ポリマー溶媒を含まない。特に、テープは、一般に０．０５重量％未満、特に０．０２５重量％未満、より特に０．０１重量％未満のポリマー溶媒含有量である。この点において、溶媒由来のポリマー繊維材料とは、区別することができる。溶媒由来のポリマー繊維はより高い溶媒含有量を示し、また、とりわけ幅と厚さとの間の比率など、本発明の様々なその他の要件を満たさない。
【００１９】
したがって、本テープを使用することにより、本発明のロープは、必要に応じて、非ポリエチレン性低分子量成分の含有量を、１重量％未満、特に０．５重量％未満、より特に０．２５重量％未満、さらにより特に０．１重量％未満とすることができる。
上記のように、テープの静電特性および加工特性を向上させるための仕上げ剤の存在は必要ではない一方で、必要に応じて、ロープに特定の性質を備えさせることを目的として、テープに仕上げ剤を提供することが可能である。
【００２０】
本発明のロープは、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）のテープを含む、平行または実質的に平行な伸長体を含み、テープの厚さに対する幅の比率は少なくとも１０である。
一般に、少なくとも１０重量％の平行または実質的に平行な伸長体は、ＵＨＭＷＰＥテープであり、特には少なくとも４０重量％、より特に少なくとも６０重量％、さらにより特に少なくとも８０重量％、なおより特に少なくとも９０重量％、さらにより特に少なくとも９５重量％である。
【００２１】
ロープは、平行ロープに関して当技術分野において周知の方法に従って製造することができる。本質は、テープを平行に整列させた後に、共に接合させてロープを形成することである。テープの接合は、全体的な接合と部分的な接合とを、融合させてはならないことに留意すべきである。なぜならロープの性質に悪影響を及ぼすと考えられるからである。
ロープ中の平行テープは、例えば、ロープを被覆材料で覆うことで、ロープをポリマーに含浸させることで、ロープを結合糸で巻くことで、またはそれらの組合せにより、当技術分野において周知の方法で共に接合される。
【００２２】
テープを平行に整列させることは、当技術分野において周知の方法で実施することができる。一実施形態では、所望の数のテープが装置に提供され、そこでテープは平行に整列して共に接合される。他の実施形態では、テープは所望のロープ長さの両端で２つの固定具周りに巻き付けられ、こうして平行テープの形成されたセットは共に接合される。
【００２３】
本発明の好ましい実施形態では、平行ロープはポリエチレンテープにより共に接合され、ポリエチレンテープは、特に少なくとも２ｍｍ、さらには特に少なくとも５ｍｍ、より特に少なくとも１０ｍｍの幅を有する。より太いロープを得る場合には、より厚い幅、例えば少なくとも２５ｍｍのテープを使用することが好ましい。平行ロープを接合させるために使用されるテープの最大幅は、ロープの太さに左右され、かつ接合テープがロープの性質に悪影響を及ぼさないように選択されるべきである。接合テープは、強度、弾性率、テープの厚さ、および組成に関して、とりわけ分子量および溶媒含有量に関して、本明細書の他の場所で規定している、ロープを構築するために用いるテープの１以上の特性を有することが好ましい。特に、一実施形態では、ロープを共に接合させるポリエチレンテープは、少なくとも１００Ｎ／ｔｅｘの弾性率、および少なくとも１．２ＧＰａの強度を有する超高分子量ポリエチレンテープである。好ましくは、ロープを共に接合させるテープは、少なくとも１．５ＧＰａ、より特に少なくとも１．８ＧＰａ、さらにより特に少なくとも２．０ＧＰａ、なおより特に少なくとも２．５ＧＰａ、より特に少なくとも３．０ＧＰａ、さらにより特に少なくとも４．０ＧＰａの引張強さを有する。好ましくは、ロープを共に接合させるテープは、少なくとも１２０Ｎ／ｔｅｘ、より特に少なくとも１４０Ｎ／ｔｅｘ、少なくとも１８０Ｎ／ｔｅｘ、またはさらに少なくとも２００Ｎ／ｔｅｘの弾性率を有する。その他のテープの特性については、本明細書の他の場所に記載したものを参照されたい。
【００２４】
このようなポリエチレンテープの使用は、多数の特定の利点を発現する。第１に、全てがポリエチレンからなるロープの製造を可能とし、これによりリサイクルが容易となる。さらに、ＰＥのみの組成のテープを用いるため、ロープに、浸出生成物が全く添加されない。さらに、接合テープ自体が高い弾性率および高い強度を有し得るため、接合テープはロープの特性に貢献することができ、例えば、ロープのねじり剛性を大きく増加させることができる。
【００２５】
ポリエチレン接合テープの使用はまた、本明細書に記載のポリエチレンテープと別の材料に基づいた平行ロープにも好ましい。特に、接合テープは、アラミド繊維、ＰＢＯ繊維、およびポリエチレン繊維のうちの１以上を含む平行ロープを結合させるのに有用である。ロープの太さおよび望ましいロープの特性に応じて、上記した説明を参照されたい。しかしながら、これらの材料の使用は、本明細書に示される全ての好ましい範囲を与えないことに留意すべきである。
【００２６】
本発明のロープは、スリーブ、ラップ、テープ接合、またはポリマー被覆により取り囲まれていてもよい。上記に記載の特性について、スリーブ、ラップ、または任意のその他の被覆は、考慮されるべきではない。
【００２７】
本発明のロープは、多数の用途に使用することができる。
一実施形態では、例えば帆船の索具としての使用に適した、比較的軽量のロープが提供される。このロープは、先に規定した弾性率、先に規定した強度、先に規定したクリープ、および０．１〜２５０ＭＮのＥＡ剛性を組み合わせて、一般に、１〜最大５０ｍｍの直径を有する。
他の実施形態では、吊り上げおよび係留などの工業用途に特に適したロープが提供される。このロープは、一般に、先に規定した弾性率、先に規定した強度、先に規定したクリープ、および２５０〜２５０００ＭＮのＥＡ剛性を組み合わせて、５０〜５００ｍｍの直径を有する。
【００２８】
テープ
本発明のロープに使用されるポリエチレンテープは、一般に少なくとも０．５ｍｍ、特に少なくとも１ｍｍ、より特に少なくとも１．５ｍｍ、さらにより特に少なくとも２ｍｍの幅を有する。一般に、テープは大きくとも２５ｍｍ、特に大きくとも１０ｍｍ、より特に大きくとも５ｍｍの幅を有する。
【００２９】
テープの幅は、製造されるロープの太さに左右される。ロープの直径が比較的に小さい場合には、テープの幅は広くしすぎるべきではない。ロープの直径が大きい場合には、より幅の広いテープが選択される。最大値としては、大きくとも１５０ｍｍ、特に大きくとも１００ｍｍ、さらにより特に大きくとも５０ｍｍの値が挙げられる。
テープの厚さは、一般に大きくとも２００ミクロン、特に大きくとも１５０ミクロン、より特に大きくとも１００ミクロンである。一般に、テープの厚さは、少なくとも５ミクロン、特に少なくとも１０ミクロンである。２０〜８０ミクロンの厚さ範囲が好ましい。
【００３０】
本発明のロープにおけるテープの幅と厚さとの間の比率は、少なくとも１０、好ましくは少なくとも２０である。比率はまた、テープの幅に左右され、所望のロープの直径に左右される。一実施形態では、厚さに対する幅の比率は、１０−２００の範囲であり、特には３０−１００の範囲である。
本発明のロープにおいて使用されるテープの線密度は、例えば、５００−２５０００ｄｔｅｘの範囲である。一実施形態では、線密度は８００−２０００ｄｔｅｘの範囲である。この範囲の値は、従来使用されている長繊維束と同程度であるため好ましい。
本発明において使用されるテープは、ＡＳＴＭ  Ｄ８８５に従って決定される、一般に少なくとも１００ＧＰａ、特に少なくとも１２０ＧＰａ、より特に少なくとも１４０ＧＰａ、さらに少なくとも１８０ＧＰａの弾性率を有する。
【００３１】
本発明のロープは高い弾性率保持率を示す。すなわち、本発明に従って、高い弾性率を有するテープからロープが製造されるときに、弾性率はあまり損なわれない。理論に束縛されることを望むものではないが、本発明の平行ロープは小さいらせん角しか有さないため、僅かな横方向の成分の力しかロープにかからないため、弾性率、破断荷重、および破断点伸びに対してほんの僅かの構造上の影響しか及ぼさないと考えられる。したがって、本発明のロープにおける利点としては、最終ロープの弾性率におけるテープの弾性率の実質的な保持であると考えられる。言いかえれば、比較的大きい弾性率を有するテープが使用される場合、同様に比較的大きい弾性率を有するロープを得ることができる。一実施形態では、ロープの弾性率は、テープの弾性率の少なくとも８０％、特に少なくとも９０％、さらには少なくとも９５％である。
【００３２】
本発明のロープにおいて使用されるテープは、一般に少なくとも１．２ＧＰａ、特に少なくとも１．５ＧＰａ、より特に少なくとも１．８ＧＰａ、さらにより特に少なくとも２．０ＧＰａ、なおより特に少なくとも２．５ＧＰａ、より特に少なくとも３．０ＧＰａ、なおより特に少なくとも４．０ＧＰａの引張強さを有する。引張強さは、ＡＳＴＭ  Ｄ８８５に従って決定される。テープの引張強さが大きいと、ロープの引張強さも大きくなる可能性がある。
【００３３】
本発明のロープにおいて使用されるテープは、一般に５×１０−５％／ｓ未満、より特に５×１０−６％／ｓ未満、またはさらにより特に１×１０−６％／ｓ未満のクリープ率を有する。クリープ率が小さいと、ロープの耐荷力は大きくなり得る。ロープは一般に、負荷下においてロープの構造的圧縮が起こるため、テープよりも大きいクリープを示す。
【００３４】
弾性率については、本発明のロープは高い強度保持率を示す。すなわち、本発明に従って、高い強度のテープからロープが製造されるときに、強度はあまり損なわれない。一実施形態では、ロープの強度はテープの強度の少なくとも５０％、特に少なくとも６０％、より特に少なくとも７５％、さらにより特に少なくとも９０％、いくつかの実施形態ではさらに少なくとも９５％である。
【００３５】
一実施形態では、本発明のロープにおいて使用されるテープは、少なくとも３の２００／１１０平面配向パラメータΦを有する。２００／１１０平面配向パラメータΦは、反射配置において決定され、テープ試料のＸ線回折（ＸＲＤ）パターンにおける２００のピーク面積と１１０のピーク面積との間の比として定義される。２００／１１０平面配向パラメータは、テープ表面に対する２００および１１０の結晶面の配向度についての情報を与える。２００／１１０平面配向が高いテープ試料は、２００の結晶面がテープ表面に対して高度に平行に配向している。平面配向が高い場合には、一般的に、高い引張強さおよび高い破断引張エネルギーが伴う。２００／１１０平面配向パラメータΦは、少なくとも４、より特に少なくとも５、または少なくとも７であることが好ましい。より高い値、例えば少なくとも１０、またはさらに少なくとも１５の値が特に好ましい。ピーク面積１１０が０に等しい場合には、このパラメータの理論的最大値は無限大である。２００／１１０平面配向パラメータが大きい値であることは、多くの場合、強度および破断エネルギーが高い値である。２００／１１０平面配向パラメータΦは、国際公開第２０１０／００７０６２号、９頁１９行目〜１１頁１７行目に記載されている方法で、決定することができる。
【００３６】
本発明において使用される超高分子量ポリエチレンは、少なくとも５００，０００ｇ／ｍｏｌ、特に１×１０６ｇ／ｍｏｌ〜１×１０８ｇ／ｍｏｌの間の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する。一実施形態では、ポリエチレンは少なくとも２．０×１０５ｇ／ｍｏｌの数平均分子量（Ｍｎ）を有する。Ｍｎは少なくとも５．０×１０５ｇ／ｍｏｌ、より特に少なくとも８．０×１０５ｇ／ｍｏｌ、またはさらに少なくとも１００万ｇ／ｍｏｌ、またはさらに少なくとも１２０万ｇ／ｍｏｌであり得る。比較的大きいＭｗを有するポリマーを使用した場合には、比較的高い強度を発現する利点を有し、比較的大きいＭｎを有するポリマーを使用した場合は、比較的少量しか低分子量ポリエチレンを含まないという利点を有する。テープの性質は、高分子量分子に由来すると考えられているため、低分子量分子の存在がより少ないことは、より良好な性質を有するテープをもたらす。比較的大きいＭｎと比較的大きいＭｗとが組み合わされたポリマーの使用が、特に好ましい。
【００３７】
ＭｎおよびＭｗは、国際公開第２０１０／０７９１７２号に記載されている方法で、決定することができる。Ｓ．Ｔａｌｅｂｉらの、Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ  ２０１０，Ｖｏｌ．４３，２７８０−２７８８頁も参照することができる。特に、ＭｎおよびＭｗは、１６０℃の温度で、１，２，４−トリクロロベンゼン（ＴＣＢ）を溶媒として用いて、ＡＳＴＭ  Ｄ６４７４−９９に従って決定することができる。高温試料調製装置（ＰＬ−ＳＰ２６０）を含む好適なクロマトグラフ装置（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ社からのＰＬ−ＧＰＣ２２０）を使用することができる。システムは、５×１０３〜８×１０６ｇ／ｍｏｌの分子量範囲において、１６個のポリスチレン標準（Ｍｗ／Ｍｎ＜１．１）を用いて較正される。
【００３８】
一実施形態では、テープは、例えば国際公開第２００９／００７０４５号、および第２０１０／０７９１７２号に記載されているような、非絡み合いＰＥに基づいている。
一実施形態では、ＵＨＭＷＰＥは、１３５℃で０．１０Ｎ／ｍｍ未満の歪み硬化勾配を有する。好ましくはまた、ＵＨＭＷＰＥは、１２５℃で０．１２Ｎ／ｍｍ未満の歪み硬化勾配を有する。歪み硬化勾配は、圧縮したポリマーを特定の条件下で引き抜き工程にかけることによって決定される。
【００３９】
試験は以下のように実施される：ポリマー粉末に、１３０℃で２００ｂａｒの圧力にて３０分間の圧縮処理を実施し、厚さ１ｍｍ、幅５ｍｍ、および長さ１５ｍｍの引張試験片を形成する。試験片は、１２５℃または１３５℃の温度で１００ｍｍ／分の引張スピードで引き抜きにかけられる。引き抜き温度は、ポリマーの融解が起こらないように選択され、これは単純な加熱モードのＤＳＣによって確認することができる。試験片は１０ｍｍ〜４００ｍｍの範囲で引き抜かれる。引張試験については、１００Ｎのフォースセルが使用される。フォースセルは、固定された温度における試料の伸びに必要とされる力を測定する。力／伸び曲線に示される第１の最大値は、降伏点として公知である。歪み硬化勾配は、降伏点後の力／伸び曲線において最も急な右上がりの勾配として定義される。
【００４０】
本発明の一実施形態では、ポリマーは、１３５℃で決定された、０．１０Ｎ／ｍｍ未満、特に０．０６Ｎ／ｍｍ未満、より特に０．０３Ｎ／ｍｍ未満の歪み硬化勾配を有する。別の実施形態では、ポリマーは、１２５℃で決定された、０．１２Ｎ／ｍｍ未満、特に０．０８Ｎ／ｍｍ未満、より特に０．０３Ｎ／ｍｍ未満の歪み硬化勾配を有する。好ましい実施形態では、ポリマーは１２５℃および１３５℃の両方で規定された要件を満たす。
【００４１】
歪み硬化勾配が小さいことは、材料が小さい応力で高い引き抜き性を有していることを意味する。理論に束縛されることを望むものではないが、このことは、固体状態においてポリマー鎖が絡み合いをほとんど含まず、したがって良好な特性を有するテープの製造を可能にするであろうと考えられている。すなわち、この範囲内の歪み硬化勾配は、ポリマー鎖の間にほとんど絡み合いがないことを意味する。本明細書において、上記で規定されるような歪み硬化勾配を有するポリエチレンは、非絡み合いポリエチレンと示す。本発明の一実施形態では、ポリエチレンとしては、１４２℃の平衡融解温度未満で、さらには１００−１３８℃の温度範囲内で圧縮できるポリエチレンから選択され、このポリエチレンから得られたフィルムは、その初期長の１５倍を超えて平衡融解温度未満で引き抜くことができる。
【００４２】
本発明のロープにおいて使用されるポリエチレンは、１６０℃で融解した直後に決定される剪断弾性率Ｇ０Ｎが、大きくても１．４ＭＰａ、特には１．０ＭＰａ、より特に大きくても０．９ＭＰａ、さらにより特に大きくても０．８ＭＰａ、より特に大きくても０．７ＭＰａであることが好ましい。「融解した直後」とは、ポリマーを融解した直後に、特にポリマーが融解した後１５秒以内に、剪断弾性率を決定することを意味する。このポリマー融解については、Ｇ０Ｎは一般に、ポリマーのモル質量に依存して、１時間、２時間、またはそれ以上で、０．６から２．０ＭＰａに増加する。Ｇ０Ｎは、ゴム状のプラトー領域における剪断弾性率である。Ｇ０Ｎは絡み合いの間の平均分子量Ｍｅに関連し、絡み合い密度に反比例する。絡み合いが均一な分布を有する熱力学的に安定した融解において、Ｍｅは式Ｇ０Ｎ＝ｇＮρＲＴ／ＭｅによってＧ０Ｎから計算することができ、式中ｇＮは１に設定された数因子であり、ρはｇ／ｃｍ３の密度であり、Ｒは気体定数であり、Ｔは単位Ｋの絶対温度である。融解直後の剪断弾性率が小さいことは、ポリマーが絡み合い状態において長く延伸していることを表し、すなわち、絡み合いの程度が小さいことを表わす。絡み合い形成によるＧ０Ｎの変化についての調査に採用される方法は、刊行物中に記載された方法と同じである（Ｒａｓｔｏｇｉ，Ｓ．，Ｌｉｐｐｉｔｓ，Ｄ．，Ｐｅｔｅｒｓ，Ｇ．，Ｇｒａｆ，Ｒ．，Ｙｅｆｅｎｇ，Ｙ．ａｎｄ  Ｓｐｉｅｓｓ，Ｈ．，’’Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｉｔｙ  ｉｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｍｅｌｔｓ  ｆｒｏｍ  Ｍｅｌｔｉｎｇ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ’’，Ｎａｔｕｒｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，４（８），１ｓｔ  Ａｕｇｕｓｔ  ２００５，６３５−６４１、および博士論文Ｌｉｐｐｉｔｓ，Ｄ．Ｒ．，“Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ  ｔｈｅ  ｍｅｌｔｉｎｇ  ｋｉｎｅｔｉｃｓ  ｏｆ  ｐｏｌｙｍｅｒｓ；ａ  ｒｏｕｔｅ  ｔｏ  ａ  ｎｅｗ  ｍｅｌｔ  ｓｔａｔｅ”，Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｄａｔｅｄ  ６ｔｈ  Ｍａｒｃｈ  ２００７，ＩＳＢＮ  ９７８−９０−３８６−０８９５−２）。
【００４３】
一実施形態では、非絡み合いＵＨＭＷＰＥは、少なくとも７４％、より特には少なくとも８０％のＤＳＣ結晶度を有する。一実施形態では、ＵＨＭＷＰＥは、少なくとも８５％、より特に少なくとも９０％のＤＳＣ結晶度を有する。ＤＳＣ結晶度は、国際公開第２０１０／００７０６２号の１３頁から１４頁にわたる段落中に記載される方法で、決定することができる。
【００４４】
一実施形態では、非絡み合いＵＨＭＷＰＥは、従来のＵＷＭＷＰＥの嵩密度よりも有意に小さい嵩密度を有する。特に、本発明の触媒システムを使用して製造されたＵＨＭＷＰＥは、０．２５ｇ／ｃｍ３未満、特に０．１８ｇ／ｃｍ３未満、さらには特に０．１３ｇ／ｃｍ３未満の嵩密度を有し得る。嵩密度は、ＡＳＴＭ−Ｄ１８９５に従って決定することができる。この値のほぼ正しい近似値は、以下のように得ることができる。合成されたＵＨＭＷＰＥ粉末の試料を、計量ビーカーの中へ正確に１００ｍｌ注ぐ。余剰の材料を平らにして取り除いた後に、ビーカーの内容物の重さを測定し、嵩密度を計算する。
【００４５】
ポリマーは、微粒子の形態、例えば粉末の形態、またはあらゆるその他の好適な微粒子形態で提供される。好適な粒子は、最大５０００ミクロン、好ましくは最大２０００ミクロン、特には最大１０００ミクロンの粒径を有している。粒子は、好ましくは少なくとも１ミクロン、特に少なくとも１０ミクロンの粒径を有している。粒径は、国際公開第２０１０／０７９１７２号の１５頁の６〜１２行目において明示されている方法で決定することができる。
【００４６】
ポリエチレンは、エチレンのホモポリマー、またはエチレンとコモノマーとのコポリマーであってもよく、コモノマーは他のアルファ−オレフィンまたは環状オレフィンであり、両者ともに、一般に３〜２０の炭素原子を有する。例としては、プロペン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、１−ヘプテン、１−オクテン、シクロヘキセン等が挙げられる。最大２０の炭素原子を有するジエンの使用も可能であり、例えばブタジエン、または１，４−ヘキサジエンが挙げられる。本発明のプロセスにおいて使用されるエチレンのホモポリマーまたはコポリマー中の（非エチレン）アルファ−オレフィンの量は、好ましくは多くとも１０モル％、好ましくは多くとも５モル％、より好ましくは多くとも１モル％である。（非エチレン）アルファ−オレフィンが使用される場合には、一般に、少なくとも０．００１モル％、特に少なくとも０．０１モル％、さらには特に少なくとも０．１モル％の量で存在する。
非絡み合いＵＨＭＷＰＥは、例えば、国際公開第２０１０／１３９７２０号に記載された、当技術分野で周知のプロセスによって製造することができる。
【００４７】
テープの製造
本発明のロープにおいて使用されるテープは、ポリマー処理中のいかなる時点においてもポリマーの温度が融点より上の値まで上昇しないという条件下で、出発物質である超高分子量ポリエチレンを圧縮工程および延伸工程にかける工程を含む固相フィルム製造プロセスにより製造することができる。
【００４８】
圧縮工程を実行することにより、ポリマー粒子を単一物体、例えばマザーシートの形態に一体化する。延伸工程を実行することにより、ポリマーに配向性を提供し、最終生産物を製造する。これら２つの工程は、互いに直交する方向で実行される。これらのエレメントは、単一工程に組み込むことができ、または異なる工程において実行することができ、各工程においては、圧縮エレメントおよび延伸エレメントの１つ以上を実行する。例えば、本発明のプロセスの一実施形態では、ポリマー粉末を圧縮してマザーシートを形成する工程、プレートを圧延して圧延マザーシートを形成する工程、および圧延マザーシートを延伸工程にかけてポリマーフィルムを形成する工程を含む。
【００４９】
必要な場合には、幅の広いテープは、処理工程の間のいずれかの時点で、より具体的には、延伸後、中間延伸工程の間、または延伸前のいずれかの時点で、幅の狭いテープに切断、または分割することができる。切断または分割は、当技術分野において周知の方法、例えば、ナイフを用いて、または国際公開第２０１０／００３９７１号に記載されているように、テープの全幅にわたってテープの厚さ方向にテープに力を与えることで実施できる。
【００５０】
ポリエチレンが非絡み合いポリエチレンである場合には、その固相処理は、国際公開第２００９／００７０４５号、または第２０１０／０７９１７２号に記載の通りに実施することができ、開示された工程は本明細書において参照により援用される。本プロセスは、ポリマー処理中のいかなる時点においてもポリマーの温度が融点より上の値まで上昇しないという条件下で、出発物質である非絡み合いＵＨＭＷＰＥを、圧縮工程および延伸工程に付すことを含む。
【実施例】
【００５１】
本発明は、以下の実施例により説明されるが、それらにまたはそれらによって限定されるものではない。
【００５２】
［実施例］
ＭＷが４９０万〜１５５０万、ポリマー溶媒含有量が０．０５重量％未満、および幅が２ｍｍかつ厚さが５０ミクロン（すなわち厚さに対する幅の比率は４０）の３枚のＵＨＭＷＰＥテープ一式を、テープの長手軸方向に互いに平行に整列させた（実施例１）。
並列構造の破断荷重、破断点伸び、および弾性率を、ＡＳＴＭ  Ｄ−８８５−９８標準試験法に従って測定し、糸およびコードの引張特性を決定した。テープをＩＮＳＴＲＯＮ引張試験機上に置き、１分当たり試料の５０％の長さに相当するスピードで、破損するまで引っ張った。破断荷重、破断点伸び、および弾性率を、ＡＳＴＭ  Ｄ７２６９方法に記載の方法で決定した。
得られた結果を表１に示す。
【００５３】
【表１】
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【００５４】
表１から判るように、平行テープ構造（実施例１）は、特に、大きい破断荷重、小さい破断点伸び、および高い弾性率の点で、優れた特性を示している。
【国際調査報告】
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