(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静的に決定された構造体または静的に過剰決定された構造体を形成するように相互接続要素によって連結された剛性要素を含む構造体であって、
前記構造体が、少なくとも０．３％および最大でも１０％の安定化クリープと、１×１０−５％／秒未満の最小クリープ率とを有する、超高分子量ポリエチレンを含む高分子繊維を含む少なくとも１つの張力要素を含み、
前記安定化クリープおよび最小クリープが、９００ＭＰａの張力および３０℃の温度で測定され、
前記静的に決定された構造体が、構造体の基本的機能性のために最小数の構造要素を含有する構造体であり、前記静的に過剰決定された構造体が、構造体の基本的機能性のために必要であるよりも多くの構造要素を含有する構造体である、構造体。
【請求項２】
前記少なくとも１つの張力要素が、９００ＭＰａの張力および３０℃の温度で測定したときに、少なくとも０．５％および最大でも５％の安定化クリープを有する高分子繊維を含む、請求項１に記載の構造体。
【請求項３】
前記少なくとも１つの張力要素が、９００ＭＰａの張力および３０℃の温度で測定したときに、少なくとも０．５％および最大でも２．５％の安定化クリープを有する高分子繊維を含む、請求項２に記載の構造体。
【請求項４】
前記少なくとも１つの張力要素が、９００ＭＰａの張力および３０℃の温度で測定したときに、少なくとも１％および最大でも２．５％の安定化クリープを有する高分子繊維を含む、請求項３に記載の構造体。
【請求項５】
前記構造体がクリープ安定化繊維を含む少なくとも２つの張力要素を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項６】
前記少なくとも１つの張力要素が、９００ＭＰａの張力および３０℃の温度で測定したときに、４×１０−６％／秒未満の最小クリープ率を有する高分子繊維を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項７】
前記少なくとも１つの張力要素が、９００ＭＰａの張力および３０℃の温度で測定したときに、２×１０−６％／秒未満の最小クリープ率を有する高分子繊維を含む、請求項６に記載の構造体。
【請求項８】
前記構造体が２Ｄ構造体または３Ｄ構造体である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項９】
前記構造体が、骨組み構造体；懸架体；プラットフォーム；またはスポークを含む車輪である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項１０】
前記構造体が、クリープ安定化繊維を含まない最大３つの張力要素と、クリープ安定化繊維を含む少なくとも１つの張力要素とを含む海洋プラットフォームである、請求項１〜９のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項１１】
前記構造体が、オフショア緊張係留式プラットフォームである、請求項１０に記載の構造体。
【請求項１２】
前記構造体が、クリープ安定化繊維を含まない最大３つの張力要素と、クリープ安定化繊維を含む少なくとも１つの張力要素とを含む海洋プラットフォームであり、前記張力要素の総数が少なくとも４つである、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの張力要素がクリープ安定化繊維を含み、前記繊維が、オレフィン分枝または塩素化超高分子量ポリエチレンを含む超高分子量ポリエチレンを含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの張力要素がクリープ安定化繊維を含み、前記繊維が、アルキル分枝を含む超高分子量ポリエチレンを含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項１５】
前記アルキル分枝が、エチルまたはブチル分枝である、請求項１４に記載の構造体。
【請求項１６】
前記超高分子量ポリエチレンが、炭素原子１０００個当たり０．０５〜１．３０の間の量のオレフィン分枝（ＯＢ／１０００Ｃ）を有する、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項１７】
前記超高分子量ポリエチレンが、炭素原子１０００個当たり０．１０〜１．１０の間の量のオレフィン分枝（ＯＢ／１０００Ｃ）を有する、請求項１６に記載の構造体。
【請求項１８】
前記超高分子量ポリエチレンが、炭素原子１０００個当たり０．３０〜１．０５の間の量のオレフィン分枝（ＯＢ／１０００Ｃ）を有する、請求項１７に記載の構造体。
【請求項１９】
炭素原子１０００個当たりのオレフィン分枝の数が、ＦＴＩＲにより決定される、請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項２０】
前記超高分子量ポリエチレンが、最大でも０．７０の伸張応力（単位Ｎ／ｍｍ２）を有する、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの張力要素が、少なくとも５０重量％の、前記超高分子量ポリエチレンを含む高分子繊維を含む、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの張力要素が、少なくとも８０重量％の、前記超高分子量ポリエチレンを含む高分子繊維を含む、請求項２１に記載の構造体。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの張力要素が、１００重量％の、前記超高分子量ポリエチレンを含む高分子繊維を含む、請求項２２に記載の構造体。
【請求項２４】
請求項１〜２３のいずれか一項に記載の静的に決定された構造体または静的に過剰決定された構造体を製造するための、少なくとも０．３％および最大でも１０％の安定化クリープと、１×１０−７／秒未満の最小クリープ率とを有する、超高分子量ポリエチレンを含む高分子繊維の使用であって、
前記安定化クリープおよび最小クリープが、９００ＭＰａの張力および３０℃の温度で測定され、
前記静的に決定された構造体が、構造体の基本的機能性のために最小数の構造要素を含有する構造体であり、前記静的に過剰決定された構造体が、構造体の基本的機能性のために必要であるよりも多くの構造要素を含有する構造体である、使用。
【請求項２５】
前記使用が、骨組み構造体；または懸架体；またはプラットフォーム；またはスポークを含む車輪を製造するためである、請求項２４に記載の使用。
【請求項２６】
前記使用が、海洋プラットフォームを製造するためである、請求項２５に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、高分子繊維を含む、静的に決定された構造体または静的に過剰決定された構造体に関する。さらに、本発明は、特定の用途における前記繊維の使用に関する。
【０００２】
このような構造体は、当該技術分野において、例えば、米国特許出願公開第２００８／０２５０７４６Ａ１号明細書；米国特許出願公開第２０１０／０００５７５１号明細書；国際公開第０３／００２８３０号パンフレット；および米国特許第５１２５２０６号明細書などの文書から一般に知られている。このような構造体の共通の要素の例は、通常、例えば、剛性要素を溶接することにより、あるいはジョイントおよびヒンジにより、相互接続要素によって相互接続された張力要素および剛性要素、例えばロッドおよびつなぎ梁（ｂｅａｍ  ｔｉｅ）などである。剛性要素は、一般的に、張力負荷、圧縮負荷および屈曲負荷に抵抗できることが知られている。また従来技術では、静的に過少決定された（ｕｎｄｅｒ−ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ）構造体も記載されている。二次元（２Ｄ）の静的に過少決定された構造体の一例は本明細書において図１ａに示されており、相互接続要素（２）、すなわちヒンジによって相互接続された剛性要素（１）、すなわちロッドを含む。この構造体に力は加えられていない。図１ｂは、構造体に力Ｆ（力は、本明細書では、互換的に負荷とも呼ばれ得る）が加えられた状態の静的に過少決定された構造体を示し、結果として、構造体は対角線上の圧縮力Ｆの下で変形される。このような高度の変形は通常相互接続要素によって可能になる。従って、静的に過少決定された構造体は、剛性要素の張力抵抗、圧縮抵抗および／または屈曲抵抗を取り込まなければ、負荷の下で大きい変形が可能であるため、通常、好ましくない構造体である。同様の考察は、三次元（３Ｄ）の静的に過少決定された構造体にも当てはまる。
【０００３】
当該技術分野において知られている静的に決定された構造体は図２に示される。張力要素（３）、すなわちロッドの追加は、通常、左下と右上の相互接続要素（２）、すなわちヒンジの間の距離の伸びを防止する。このようにして、図２に示される負荷Ｆ以外の方向で構造体に加えられた負荷を含む面内負荷の全ての場合に、力Ｆによる高度の変形は通常防止され、構造体は安定化される（例えば、壊れない）。
【０００４】
静的に過剰決定された構造体は、通常、外部負荷を支持するために厳密に必要であるよりも多くの構造要素を含有し、その結果、前記構造体が外部から負荷されていない場合でも、このような構造体は内力により負荷され得る。このような構造体に外部負荷をかけると、前記外力は、通常、内力を増大させる。内力および外力の総和は個々の構造要素の負荷容量よりも高い可能性があり、従って前記要素の早期破壊が起こり、続いて構造体全体の早期破壊につながり得る。負荷容量は、本明細書では、構造体または構造体の要素に加えられる力であり、その加えられた負荷に対して前記構造体が抵抗することができない力であると定義される。当該技術分野で知られている静的に過剰決定された構造体の例は、本明細書中の図３に示される。図３は、静的に過剰決定された構造体を形成するために、図２に示される構造体に対して別の張力要素、すなわちロッド（４）を追加することを示す。このような構造体は、通常、加えられた任意の負荷に対して抵抗する。しかしながら、効果的な構造体であるためには、ロッド（４）の長さは、通常、左上側と右下側のヒンジ間の距離と同一でなければならない。それは、図２に示されるように、この距離はロッド（３）の追加により既に確定されているからである。ロッド（４）が前記距離よりも長いまたは短い場合、ロッドおよび構造体は、前記距離に合わせるために変形せざるを得ない。このような変形は、通常、剛性要素を含む構造体に力を加えることを必要とする。このような力は、構造体の稼働中も構造体に課せられる、普通は好ましくない内力である。
【０００５】
従来技術では、早期破壊を引き起こし得る、静的に決定または過剰決定された構造体の要素にかかる内力を低減するために、一般的に、油圧装置などの機械装置が使用される。これらの機械装置は、一般に、要素の有効長さを変化させることによって要素にかかる内部負荷を軽減する。また従来技術では、内部負荷を安定化する目的で使用される異なる材料を含む張力要素がこのような構造体において開示される。このような材料の例としては、鋼、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、アラミド繊維が挙げられる。しかしながら、鋼は重量が大きく腐食性であり、さらに、鋼を使用する構造体では、高価な油圧装置を用いて張力要素の端部固定具の高さを能動的に調整することによって、異なる張力要素（例えば、海洋プラットフォームのテンドン）間の初期長さの相違を相殺する必要がある。ポリエステル繊維はより低い強度を示し、従って、ポリエステルを含有するケーブルなどの非常に太い張力要素が必要とされ、その結果、操作上の問題が生じる。アラミド繊維は、特に塩分を含む海水などのアルカリ性環境で使用される場合に、低い耐摩耗性を示し、耐薬品性が不十分である。ポリエチレン繊維、特に超高分子量ポリエチレン繊維（例えば、ダイニーマ（Ｄｙｎｅｅｍａ）（登録商標）およびスペクトラ（Ｓｐｅｃｔｒａ）（登録商標））は、構造体のクリープ破壊につながる過度の最小クリープを示す。このようなＵＨＭＷＰＥ材料は、例えば、Ｏｃｅａｎ  ２００６  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅの抄録（Ｂｏｓｔｏｎ  ＭＡ，２００６年９月，発行元：ＩＥＥＥ，Ｐｒｉｎｔ  ＩＳＢＮ：１−４２４４−０１１４−３）で発表されたＰｒｅｄｉｃｔｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｃｒｅｅｐ  Ｌｉｆｅｔｉｍｅ  ｏｆ  ＨＭＰＥ  Ｍｏｏｒｉｎｇ  Ｒｏｐｅ  ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓにおいてＭ．Ｐ．ＶｌａｓｂｌｏｍおよびＲ．Ｌ．Ｍ．Ｂｏｓｍａｎにより記載された。
【０００６】
さらに、構造体は一般に非常に長い期間の稼働負荷に対して設計され、この期間中は一般に変動する負荷が生じる。例えば嵐の突風による負荷など、負荷の大きさは統計的分布であり得る。さらに、構造体の設計は、通常、寿命の間に構造体の設計強度レベルを超える可能性を非常に低いとすることによって行われ、例えば、オフショアプラットフォームの場合、構造体の操作寿命（例えば、２０年）の間に嵐が発生し、その嵐の強度が非常に強く、構造体が抵抗する設計負荷レベルを上回る可能性は、例えばわずか１／１０００であるとすることができる。このような高負荷に対する統計的期待値は、このような構造体の寿命の半ば頃にすることができ、このような構造体の寿命の最初の数週間以内に発生する可能性は極めて低い。さらに、現在の気象予測モデルにより、一般に、このような嵐が通常予期されないタイミングでこのような構造体を設置することが可能である。魅力的な戦略は、悪天候条件が非常に稀であるとき（例えば、夏）にこのようなプラットフォームを設置することであり得る。従って、構造体の設置後の最初の１週間（数週間）またはさらに数カ月の間の一時的な強度低下は許容されるが、強度低下は一時的にすぎないことが所望される。
【０００７】
従って、本発明の目的は、従来技術の不都合を回避する構造体を提供すること、特に、前記構造体に内力および／または外力がかけられたときに、高価な機械装置の使用を必要とせずに、非常に安定しており、内部負荷を低減可能であり、従って早期破壊が回避され、そして同時に軽量で、かつ高い機械的強度を有し得る構造体を提供することである。
【０００８】
この目的は、驚くことに、静的に決定された構造体または静的に過剰決定された構造体を形成するように相互接続要素によって連結された剛性要素を含む構造体によって達成され、前記構造体は、少なくとも０．３％および最大でも１０％の安定化クリープ（ｓｔａｂｉｌｉｚｉｎｇ  ｃｒｅｅｐ）と、１×１０−５％／秒未満の最小クリープ率とを有する高分子繊維を含む少なくとも１つの張力要素を含み、前記安定化クリープおよび最小クリープは、９００ＭＰａの張力および３０℃の温度で測定される。本発明に従う構造体が、設置してから最初の１週間（数週間）の間に、一般に認められる一時的な強度低下を受けたとしても、驚くことに本発明に従う構造体の強度低下は一時的なものにすぎず、従って前記構造体は、その寿命の大部分にわたって改善された安全性を示すであろう。
【０００９】
独国特許第１０２００８００５０５１Ｂ３号明細書の文書がこのような構造体を開示することは真実である。特に、この文書は、ケーブルで張力をかけたスペースフレームワークのためのケーブル構造体を開示しており、この構造体は、ケーブルが支持方向に対して長手方向および横断方向に応力をかけられるように、ノード要素内の長手方向の中間軸のまわりに回転可能に支持され、固定されたスリーブを有する。しかしながら、この文書に記載される構造体は、本発明に従う高分子繊維とは異なる高分子繊維（すなわちケブラー（登録商標）、すなわちパラ−アラミド合成繊維）で作られたケーブルを含み、従って、この文書に記載される構造体は、負荷がかけられたときに早期に破壊するであろう。国際公開第２０１４／２１００２６Ａ２号パンフレットの文書には、海中のブローアウト防止装置（アンカーを含む）、張力システムおよび張力部材を係留するための構造体が記載される。この文書に記載される張力部材は、鎖、ワイヤーロープまたはダイニーマ（登録商標）ロープ（米国ノースカロライナ州のＤＳＭ  Ｄｙｎｅｅｍａ  ＬＬＣ  ｏｆ  Ｓｔａｎｌｅｙから入手可能）を含むことができる。前記ダイニーマ（登録商標）ロープは、本発明に従う繊維とは異なる特性を有する繊維から製造されたものであり、従って、この文書に記載される構造体は、負荷がかけられたときに早期に破壊するであろう。
【００１０】
本発明との関連では、静的に決定された構造体は、構造体の基本的機能性のために最小数の構造要素を含有する構造体である。
【００１１】
本発明との関連では、静的に過剰決定された構造体は、前記構造体の基本的機能性のために必要であるよりも多くの構造要素を含有する構造体であるか、あるいは前記構造要素は、任意の外力の存在の有無にかかわらず、内力が構造要素内に存在するように構成される。静的に決定および過剰決定された構造体の一例は、例えば、国際公開第２０１４／２１００２６Ａ２号パンフレットの文書に記載されており、これは参照によって本明細書中に援用される。あるいは、静的に過剰決定された構造体は、負荷を受けたときに異なる構造張力要素における負荷が同時に起こり得ない（例えば、より短い張力要素では、より長い張力要素よりも負荷が早く生じ得る）構造体であると定義することができ、負荷における負荷の差異は最終負荷に達するまで存在したままであろう。本発明において静的に過剰決定されるという概念は、好ましくは、より多くの構造要素が１つの負荷方向に力を受ける場合にだけ前記負荷方向に限定される。しかしながら、構造体が前記１つの負荷方向以外の方向において静的に過少決定されたとしても、本発明は依然として当てはまる。
【００１２】
本発明に従う構造体は、剛性構造体または半剛性構造体であり得る。半剛性構造体は、本明細書では、１つの負荷方向だけに剛性である構造体であり、例えば、張力要素が圧縮される場合、前記要素は張力負荷に抵抗するだけであり、圧縮負荷には抵抗しない。
【００１３】
本発明に従う構造体内の張力要素は、張力の下で最小限に変形するが、屈曲力および／または圧縮力Ｆの下で大幅に変形する要素である。張力は、本明細書では、物体を伸長するために、同じ線に沿って１つの物体に作用し、互いに離れるように反対方向に向けられた少なくとも２つの力であると定義される。圧縮力は、本明細書では、物体を圧縮または変形するために、同じ線に沿って１つの物体に作用し、互いに向かい合うように反対方向に向けられた少なくとも２つの力であると定義される。屈曲は、本明細書では、いくつかの力の構造成分に対する効果であると定義することができ、これは同じ線に沿って作用せず、このような力は屈曲モーメント（トルクと示されることもある）を生じ得る。張力は、要素を伸長する傾向がある。圧縮は、要素を短くする傾向がある。屈曲は、要素の湾曲を変化させる傾向がある。
【００１４】
本発明に従う構造体内の剛性要素は、当該技術分野で知られている任意の剛性要素であり、金属、例えば、鋼およびアルミニウム；ガラス；セラミック；コンクリート；石；複合材料および／またはこれらの任意の組み合わせのような任意の材料を含み得る。このような剛性要素の例としては、ロッドおよびつなぎ梁が挙げられる。
【００１５】
本発明に従う構造体内の相互接続要素は、当該技術分野で知られている任意の相互接続要素であり、金属、例えば、鋼およびアルミニウム；ガラス；セラミック；コンクリート；石；複合材料および／またはこれらの任意の組み合わせのような任意の材料を含み得る。このような相互接続要素は移動可能であり得る。すなわち、これらは剛性要素間の相対的回転を可能にしてもよいし、あるいは、例えば溶接により得られるように、これらは剛性要素に固定されてもよい。このような相互接続要素の例としては、ジョイントおよびヒンジが挙げられる。
【００１６】
「繊維」とは、本明細書では、その横方向寸法、例えば、直径、幅および／または厚さよりもはるかに大きい長さを有する長尺体を指すと理解される。また繊維という用語は、例えば、フィラメント、リボン、ストリップ、バンド、テープ、フィルム、ケーブルなども含む。繊維は、規則的な断面、例えば、楕円形、円形、矩形、正方形、平行四辺形；または不規則的な断面、例えば、分葉形状（ｌｏｂｅｄ）、Ｃ形状、Ｕ形状を有し得る。繊維は連続長を有していても（当該技術分野ではフィラメントとして知られている）、あるいは不連続長を有していてもよい（当該技術分野ではステープル繊維として知られている）。ステープル繊維は、一般に、フィラメントの切断または伸長破壊によって得ることができる。繊維は、種々の断面、例えば、円形、豆形、楕円形または矩形を有する規則的または不規則的な断面を有することができ、これらは撚りをかけられてもかけられなくてもよい。本発明の目的のための糸は、複数の繊維を含有する長尺体である。当業者は、連続フィラメント糸、または連続フィラメント繊維を含有するフィラメント糸と、ステープル糸、またはステープル繊維とも呼ばれる短いフィラメント繊維を含有するスパン糸とを区別し得る。
【００１７】
また、撚りをかけたまたはかけていない複数の繊維は、ケーブルを形成するために材料によって被覆され得る。このような鞘材料の例としては、任意のポリマー系材料、例えば、エラストマー、熱可塑性ポリマー、熱可塑性エラストマーが挙げられ、そして金属も挙げられる。好ましくは、前記ケーブルは、本発明に従う構造体における緩い、従って不安定な構造的現象を回避するために張力がかけられる。
【００１８】
本発明に従う構造体内の少なくとも１つの張力要素は、好ましくは、少なくとも０．３％、より好ましくは少なくとも０．５％、よりさらに好ましくは少なくとも１％、最も好ましくは少なくとも１．２％、そしてさらに最も好ましくは少なくとも１．５％であり、好ましくは、最大でも８％、より好ましくは最大でも７％、よりさらに好ましくは最大でも６％、最も好ましくは最大でも５％、さらに最も好ましくは最大でも２．５％、そしてさらに最も好ましくは最大でも２％である、９００ＭＰａの張力および３０℃の温度で測定された安定化クリープを有する高分子繊維を含む。また本発明の構造体内の少なくとも１つの張力要素中の繊維は、約１×１０−５％／秒未満、好ましくは約４×１０−６％／秒未満、最も好ましくは約２×１０−６％／秒未満である、９００ＭＰａの張力および３０℃の温度で測定された最小クリープ率を有する。最も好ましくは、最小クリープ率は、最大でも約０％／秒である。本発明に従う構造体内の前記少なくとも１つの張力要素は、機械装置を必要とせずに、前記構造体が稼働負荷（ｉｎ−ｓｅｒｖｉｃｅ  ｌｏａｄ）を受けたときに内力を低下させ、従って各剛性要素の望ましくない長さの相違の全ての調整を個々に制御し、前記構造体に内力および／または外力が作用するときの早期破壊が回避される。そしてこれらは同時に、軽量であり、かつ高い機械的強度を有する。さらに、前記少なくとも１つの張力要素は腐食を示さず、高い耐摩耗特性および耐薬品性を有する。
【００１９】
本発明に従う構造体内の高分子繊維の安定化クリープおよび最小クリープは、本発明の「実施例−キャラクタリゼーション方法」セクションに記載される方法によって測定され得る。特に、本発明に従う構造体内の繊維のクリープ特性は、本明細書では、３０℃の温度において９００ＭＰａの一定の負荷の下でＡＳＴＭ  Ｄ８８５Ｍ標準法を適用し、次にクリープ応答（すなわち、伸び、％）を時間の関数として測定することによって、マルチフィラメント糸に適用されたクリープ測定から得られた。最小クリープ率は、本明細書では時間の関数としてのクリープの一次導関数によって決定され、このとき、この一次導関数は最小値を有する。安定化クリープは、本明細書では、最小クリープ率の時点のクリープ曲線の接線と鉛直軸との交点によって決定されるクリープ量（伸び、％）と定義される。そのように得られた安定化クリープ値の一次近似は、実際の安定化クリープ値を得るために、弾性歪み値に対して補正される（すなわち、弾性歪み値は、安定化クリープ値の一次推定値から差し引かれなければならない）。
【００２０】
本発明に従う構造体において、少なくとも０．３％および最大でも１０％の安定化クリープと、１×１０−５％／秒未満の最小クリープ率とを有する高分子繊維（前記安定化クリープおよび最小クリープは、９００ＭＰａの張力および３０℃の温度で測定される）は、本明細書では互換的に「クリープ安定化繊維」とも呼ばれ得る。クリープは当該技術分野において既知のパラメータであり、通常、材料に加えられる張力および温度によって決まる。高い張力および高い温度の値は、通常、速いクリープ挙動を促進する。従って、クリープ安定化繊維は、クリープ量の増大と共に無視できる値まで、好ましくはゼロまで低下するクリープ率を有する。特定の安定化クリープを有する繊維は、本明細書では、時間依存性の挙動、例えば、クリープおよび／または応力−緩和を示す繊維であり、本明細書では、粘弾性または粘塑性挙動を示す繊維と呼ぶこともでき、これは、当業者に知られている用語である。安定化クリープ挙動を有する繊維は、代替的に、前記繊維に負荷がかけられたときに弾性変形およびクリープ変形を示す繊維を意味することもある。クリープは、負荷が除去されたときに、可逆的または不可逆的であり得る。時間依存性の変形率はクリープ率と呼ばれ、繊維がいかに速く前記変形を受けるかの尺度である。初期クリープ率は高いかもしれないが、クリープ変形は、一定の負荷の間に、無視できる（例えば、ゼロ値に近い）か、さらにはゼロであり得る最終クリープ率まで低下し得る。
【００２１】
本発明に従う構造体内の少なくとも１つの張力要素中のクリープ安定化繊維は、任意のポリマーおよび／またはポリマー組成物を含み得る。好ましくは、高分子繊維は、高性能高分子繊維を含む。本発明との関連では、高性能高分子繊維は、アルファ−オレフィンのホモポリマーおよび／またはコポリマーなどのポリオレフィン、例えば、エチレンおよび／またはプロピレン；ポリオキシメチレン；ポリ（ビニリジン（ｖｉｎｙｌｉｄｉｎｅ）フルオリド）；ポリ（メチルペンテン）；ポリ（エチレン−クロロトリフルオロエチレン）；ポリアミド；ポリアリレート；ポリ（テトラフルオロエチレン）（ＰＴＦＥ）；ポリ（ヘキサメチレンアジパミド）（ナイロン６，６として知られる）；ポリブテン；ポリエステル、例えば、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリ（ブチレンテレフタレート）、およびポリ（１，４シクロヘキシリデンジメチレンテレフタレート）；ポリアクリロニトリル；ポリビニルアルコール、ならびに例えば米国特許第４，３８４，０１６号明細書から知られているようなサーモトロピック液晶ポリマー（ＬＣＰ）を含む群から、またはこれらからなる群から選択される繊維（好ましくは、半結晶性ポリマーを含む）を含むと理解される。これらのポリマーおよびその繊維の製造方法は当業者には知られており、従来技術において既に広く記載されている。また、当該技術分野で知られている任意の方法によってこのような高分子材料から製造される繊維の組み合わせも、本発明に従う構造体におけるクリープ安定化繊維を作製するために使用することができる。
【００２２】
好ましくは、本発明に従う構造体内の少なくとも１つの張力要素中のクリープ安定化繊維は、ポリオレフィン繊維、好ましくは高性能ポリオレフィン繊維、好ましくはアルファ−ポリオレフィン、例えば、プロピレンホモポリマーならびに／またはエチレンホモポリマーならびに／またはプロピレンおよび／もしくはエチレンを含むコポリマーなどを含む。より好ましくは、前記ポリオレフィンは、前記構造体に内力および／または外力がかけられたときに機械装置の使用を必要とせずに内部負荷を低減可能であり、従って早期破壊が回避され、そして同時に、軽量で非腐食性であり、高い耐摩耗特性および耐薬品性を示し、かつ高い機械的強度を有するように、これは、ポリエチレンホモポリマー、さらにより好ましくは高性能ポリエチレン、そして最も好ましくは高分子量ポリエチレン（ＨＭＷＰＥ）または超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）である。
【００２３】
「高性能糸」または「高性能繊維」は、本明細書では、少なくとも１．２Ｎ／ｔｅｘ、より好ましくは少なくとも２．５Ｎ／ｔｅｘ、最も好ましくは少なくとも３．５Ｎ／ｔｅｘ、さらに最も好ましくは少なくとも４Ｎ／ｔｅｘの靱性または引張強さを有する糸（または繊維）、好ましくは高分子糸（または繊維）を含むと理解され得る。実用的な理由から、高性能糸の靱性または引張強さは、最大でも１０Ｎ／ｔｅｘであり得る。引張強さは、本明細書中の「実施例」セクションで以下に記載される方法によって測定され得る。
【００２４】
高性能糸または繊維の引張係数は、少なくとも４０ＧＰａ、より好ましくは少なくとも６０ＧＰａ、最も好ましくは少なくとも８０ＧＰａであり得る。前記糸中の繊維のタイターは、好ましくは少なくとも１００ｄｔｅｘ、さらにより好ましくは少なくとも１０００ｄｔｅｘ、またさらにより好ましくは少なくとも２０００ｄｔｅｘ、またさらにより好ましくは少なくとも３０００ｄｔｅｘ、またさらにより好ましくは少なくとも５０００ｄｔｅｘ、またさらにより好ましくは少なくとも７０００ｄｔｅｘ、最も好ましくは少なくとも１００００ｄｔｅｘである。
【００２５】
本発明に従う構造体内の少なくとも１つの張力要素は、少なくとも５０重量％、好ましくは少なくとも７０重量％、より好ましくは少なくとも８０％、最も好ましくは少なくとも９０重量％、またはさらに１００重量％のクリープ安定化高分子繊維を含み得る。
【００２６】
「ＵＨＭＷＰＥ」とは、本明細書では、１３５℃のデカリン溶液で測定される際に、好ましくは少なくとも５ｄｌ／ｇの固有粘度（ＩＶ）を有するポリエチレンと理解される。好ましくは、ＵＨＭＷＰＥのＩＶは、少なくとも１０ｄｌ／ｇ、より好ましくは少なくとも１５ｄｌ／ｇ、さらにより好ましくは少なくとも１９ｄｌ／ｇ、最も好ましくは少なくとも２１ｄｌ／ｇである。好ましくは、ＩＶは、最大でも４０ｄｌ／ｇ、より好ましくは最大でも３０ｄｌ／ｇ、さらにより好ましくは最大でも２５ｄｌ／ｇである。固有粘度は、ＭｎおよびＭｗのような分子量パラメータよりも容易に決定することができる分子量（モル質量とも呼ばれる）の尺度である。固有粘度が低すぎる場合、ＵＨＭＷＰＥから製造される種々の物品を使用するために必要な強度を得られないことがあり、高すぎる場合には、繊維の製造の際の加工性などが非常に困難であることが多い。前記高分子材料の平均分子量（Ｍｗ）および／または固有粘度（ＩＶ）は、所望の機械特性、例えば引張強さを有する繊維を得るために、当業者によって容易に選択され得る。技術文献は、強力な繊維、すなわち高引張強さを有する繊維を得るために当業者が使用すべきＭｗまたはＩＶの値だけでなく、このような繊維の製造方法に対しても、さらなるガイダンスを提供する。
【００２７】
好ましくは、ＵＨＭＷＰＥを含む繊維は、ゲル紡糸繊維、すなわちゲル紡糸プロセスにより製造された繊維であるか、あるいは溶融紡糸繊維である。ＵＨＭＷＰＥ繊維の製造のためのゲル紡糸プロセスの例は、欧州特許出願公開第０２０５９６０Ａ号明細書、欧州特許出願公開第０２１３２０８Ａ１号明細書、米国特許第４４１３１１０号明細書、英国特許出願公開第２０４２４１４Ａ号明細書、英国特許出願公開第Ａ−２０５１６６７号明細書、欧州特許第０２００５４７Ｂ１号明細書、欧州特許第０４７２１１４Ｂ１号明細書、国際公開第０１／７３１７３Ａ１号パンフレットおよび欧州特許第１，６９９，９５４号明細書を含む多数の刊行物に記載される。
【００２８】
最も好ましくは、本発明に従う構造体内の少なくとも１つの張力要素中の高分子繊維は、クリープ安定化繊維として、オレフィン分枝（ＯＢ）を含むポリエチレン、好ましくは高性能ポリエチレン、最も好ましくはＵＨＭＷＰＥを含む。このようなＵＨＭＷＰＥ繊維は、例えば、参照によって本明細書中に含まれる国際公開第２０１２１３９９３４号パンフレットの文書に記載される。ＯＢは、１〜２０個の間、より好ましくは２〜１６個の間、さらにより好ましくは２〜１０個の間、最も好ましくは２〜６個の間のいくつかの炭素原子を有し得る。前記分枝が、好ましくはアルキル分枝、より好ましくはエチル分枝、プロピル分枝、ブチル分枝またはヘキシル分枝、最も好ましくはエチルまたはブチル分枝である場合に、繊維延伸性および安定化クリープに関して良好な結果が得られる。炭素原子１０００個当たりのオレフィン分枝、例えばエチルまたはブチル分枝の数は、厚さ２ｍｍの圧縮成形フィルムにおけるＦＴＩＲにより、例えば、欧州特許第０２６９１５１号明細書（特に、その４ページ）のようなＮＭＲ測定に基づいた較正曲線を用いて１３７５ｃｍ−１における吸収を定量化することによって決定することができる。
【００２９】
またＵＨＭＷＰＥは、好ましくは、炭素原子１０００個当たり０．０１、より好ましくは０．０５〜１．３０の間、より好ましくは０．１０〜１．１０の間、さらにより好ましくは０．３０〜１．０５の間の量のオレフィン分枝（ＯＢ／１０００Ｃ）を有する。本発明に従って使用されるＵＨＭＷＰＥがエチル分枝を有する場合、好ましくは、前記ＵＨＭＷＰＥは、炭素原子１０００個当たり０．４０〜１．１０の間、より好ましくは０．６０〜１．１０の間、またより好ましくは０．６４〜０．７２の間または０．６５〜０．７０の間、最も好ましくは０．７８〜１．１０の間、また最も好ましくは０．９０〜１．０８の間、または１．０２〜１．０７の間の量のエチル分枝（Ｃ２Ｈ５／１０００Ｃ）を有する。本発明に従って使用されるＵＨＭＷＰＥがブチル分枝を有する場合、好ましくは、前記ＵＨＭＷＰＥは、炭素原子１０００個当たり０．０５〜０．８０の間、より好ましくは０．１０〜０．６０の間、さらにより好ましくは０．１５〜０．５５の間、最も好ましくは０．３０〜０．５５の間の量のブチル分枝（Ｃ４Ｈ９／１０００Ｃ）を有する。
【００３０】
好ましくは、ＵＨＭＷＰＥを含む繊維は、オレフィン分枝を含み、伸張応力（ＥＳ）を有し、炭素原子１０００個当たりのオレフィン分枝の数（ＯＢ／１０００Ｃ）と、伸張応力（ＥＳ）との間の（ＯＢ／１０００Ｃ）／ＥＳ比が少なくとも０．２、より好ましくは少なくとも０．５であるＵＨＭＷＰＥを紡糸することによって得られる。前記比は、前記ＵＨＭＷＰＥ繊維が７０℃の温度で６００ＭＰａの負荷を受け、少なくとも９０時間、好ましくは少なくとも１００時間、より好ましくは１１０時間〜４４５時間の間、好ましくは少なくとも１１０時間、さらにより好ましくは少なくとも１２０時間、最も好ましくは少なくとも１２５時間のクリープ寿命を有する場合に測定され得る。好ましくは、ＵＨＭＷＰＥは、少なくとも５ｄｌ／ｇの固有粘度（ＩＶ）を有する。ＵＨＭＷＰＥの伸張応力（ＥＳ、単位Ｎ／ｍｍ２）は、ＩＳＯ１１５４２−２Ａに従って測定することができる。
【００３１】
ＵＨＭＷＰＥは、好ましくは、少なくとも０．３、より好ましくは少なくとも０．４、さらにより好ましくは少なくとも０．５、またさらにより好ましくは少なくとも０．７、またさらにより好ましくは少なくとも１．０、またさらにより好ましくは少なくとも１．２の（ＯＢ／１０００Ｃ）／ＥＳ比を有する。本発明で使用されるＵＨＭＷＰＥはエチル分枝を有し、前記ＵＨＭＷＰＥは、好ましくは、少なくとも１．００、より好ましくは少なくとも１．３０、さらにより好ましくは少なくとも１．４５、またさらにより好ましくは少なくとも１．５０、最も好ましくは少なくとも２．００の（Ｃ２Ｈ５／１０００Ｃ）／ＥＳ比を有する。好ましくは、前記比は、１．００〜３．００の間、より好ましくは１．２０〜２．８０の間、さらにより好ましくは１．４０〜１．６０の間、またさらにより好ましくは１．４５〜２．２０の間である。ＵＨＭＷＰＥがブチル分枝を有する場合、前記ＵＨＭＷＰＥは、好ましくは、少なくとも０．２５、さらにより好ましくは少なくとも０．３０、またさらにより好ましくは少なくとも０．４０、またさらにより好ましくは少なくとも０．７０、より好ましくは少なくとも１．００、最も好ましくは少なくとも１．２０の（Ｃ４Ｈ９／１０００Ｃ）／ＥＳ比を有する。好ましくは、前記比は、０．２０〜３．００の間、より好ましくは０．４０〜２．００の間、さらにより好ましくは１．４０〜１．８０の間である。
【００３２】
ＵＨＭＷＰＥは、好ましくは、最大でも０．７０、より好ましくは最大でも０．５０、より好ましくは最大でも０．４９、さらにより好ましくは最大でも０．４５、最も好ましくは最大でも０．４０のＥＳを有する。前記ＵＨＭＷＰＥがエチル分枝を有する場合、好ましくは、前記ＵＨＭＷＰＥは、０．３０〜０．７０の間、より好ましくは０．３５〜０．５０の間のＥＳを有する。前記ＵＨＭＷＰＥがブチル分枝を有する場合、好ましくは、前記ＵＨＭＷＰＥは、０．３０〜０．５０の間、より好ましくは０．４０〜０．４５の間のＥＳを有する。
【００３３】
好ましくは、ＵＨＭＷＰＥ繊維は、エチル分枝を含み、伸張応力（ＥＳ）を有するＵＨＭＷＰＥをゲル紡糸することによって得られ、ここで、炭素原子１０００個当たりのエチル分枝の数（Ｃ２Ｈ５／１０００Ｃ）と伸張応力（ＥＳ）との間の（Ｃ２Ｈ５／１０００Ｃ）／ＥＳ比は少なくとも１．０であり、Ｃ２Ｈ５／１０００Ｃは、０．６０〜０．８０の間または０．９０〜１．１０の間であり、ＥＳは０．３０〜０．５０の間である。好ましくは、ＵＨＭＷＰＥは、少なくとも１５ｄｌ／ｇ、より好ましくは少なくとも２０ｄｌ／ｇ、より好ましくは少なくとも２５ｄｌ／ｇのＩＶを有する。好ましくは、ＵＨＭＷＰＥ繊維は、少なくとも９０時間、好ましくは少なくとも１５０時間、より好ましくは少なくとも２００時間、さらにより好ましくは少なくとも２５０時間、最も好ましくは少なくとも２９０時間、また最も好ましくは少なくとも３５０時間のクリープ寿命を有する。
【００３４】
好ましくは、ＵＨＭＷＰＥ繊維は、ブチル分枝を含み、伸張応力（ＥＳ）を有するＵＨＭＷＰＥをゲル紡糸することによって得られ、ここで、炭素原子１０００個当たりのブチル分枝の数（Ｃ４Ｈ９／１０００Ｃ）と伸張応力（ＥＳ）との間の（Ｃ４Ｈ９／１０００Ｃ）ＥＳ比は少なくとも０．５であり、Ｃ４Ｈ９／１０００Ｃは０．２０〜０．８０の間であり、ＥＳは０．３０〜０．５０の間である。好ましくは、ＵＨＭＷＰＥは、少なくとも１５ｄｌ／ｇ、より好ましくは少なくとも２０ｄｌ／ｇのＩＶを有する。好ましくは、繊維は、少なくとも９０時間、より好ましくは少なくとも２００時間、さらにより好ましくは少なくとも３００時間、またさらにより好ましくは少なくとも４００時間、最も好ましくは少なくとも５００時間のクリープ寿命を有する。
【００３５】
本発明に従う構造体内の少なくとも１つの張力要素中のクリープ安定化繊維において、またはそのクリープ安定化繊維として使用され得るポリオレフィン、（好ましくはポリエチレン、最も好ましくはＵＨＭＷＰＥ）は、当該技術分野において知られている任意のプロセスによって得ることができる。当該技術分野において知られているこのようなプロセスの適切な例は、オレフィン重合触媒の存在下の重合温度でのスラリー重合プロセスである。前記プロセスは、例えば、ａ）反応器、例えばステンレス鋼反応器に、ａ−ｉ）重合温度よりも高い温度の沸点を有する非極性脂肪族溶媒（前記重合温度は、好ましくは５０℃〜９０℃の間、より好ましくは５５℃〜８０℃の間、最も好ましくは６０℃〜７０℃の間であり得る。前記溶媒の沸点は、６０℃〜１００℃の間であり得る。前記溶媒は、ヘプタン、ヘキサン、ペンタメチルヘプタンおよびシクロヘキサンを含む群から選択され得る）と、ａ−ｉｉ）共触媒としての、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）またはトリイソブチルアルミニウム（ＴＩＢＡ）などのアルミニウムアルキルと、ａ−ｉｉｉ）０．１〜６バールの間、好ましくは１〜４バールの間、最も好ましくは１．８〜３．２バールの間の圧力のオレフィンガス、好ましくはエチレンガスと、ａ−ｉｖ）アルファ−オレフィンコモノマーと、ｉｖ）ポリオレフィン、好ましくはポリエチレン、最も好ましくはＵＨＭＷＰＥを、ａ）−ｉ）〜ａ）−ｉｖ）の条件下で生じさせるのに適した触媒（前記触媒は、好ましくはチーグラー−ナッタ触媒である。チーグラー−ナッタ触媒は当該技術分野で知られており、例えば、参照によって本明細書中に含まれる国際公開第２００８／０５８７４９号パンフレットまたは欧州特許第１７４９５７４号明細書に記載されている）とを入れるステップを含み得る。次に、ｂ）重合プロセスの過程で、好ましくは最大でも１２バールのガス圧に達するように、例えばガス流を調整することによって反応器内部のオレフィンガスの圧力を徐々に上昇させるステップと、ｃ）ＩＳＯ１３３２０−１により測定したときに８０μｍ〜３００μｍの間、より好ましくは１００μｍ〜２００μｍの間、最も好ましくは１４０μｍ〜１６０μｍの間の平均粒径（Ｄ５０）を有し得る粉末または粒子の形態であり得るポリオレフィン、好ましくはポリエチレン、最も好ましくはＵＨＭＷＰＥを生じさせるステップとを含み得る。
【００３６】
アルファ−オレフィンコモノマーは、必要とされる分枝のタイプを十分に考慮して選択され得る。例えば、エチル分枝を有するポリオレフィン、好ましくはポリエチレン、最も好ましくはＵＨＭＷＰＥを生じさせるためには、アルファ−オレフィンコモノマーはブテン、より好ましくは１−ブテンである。ポリエチレン、好ましくはＵＨＭＷＰＥが使用される場合のガス：総エチレン（ＮＬ：ＮＬ）比は、最大でも３２５：１、好ましくは最大でも１５０：１、最も好ましくは最大でも８０：１であり得る。ここで、総エチレンとは、ステップａ）−ｉｉｉ）およびｂ）で添加されたエチレンと理解される。ブチル、例えば、ｎ−ブチル、またはヘキシル分枝を有するポリオレフィン、好ましくはポリエチレン、最も好ましくはＵＨＭＷＰＥを生じさせるためには、オレフィンコモノマーは、それぞれ１−ヘキセンまたは１−オクテンである。好ましくは、ブチル分枝とは、本明細書ではｎ−ブチル分枝であると理解される。
【００３７】
本発明に従う構造体内の少なくとも１つの張力要素中のクリープ安定化繊維は、代替的に、主ポリマー鎖上に塩素側基を含むポリマー、好ましくはポリオレフィン、より好ましくはポリエチレン、最も好ましくはＵＨＭＷＰＥを含有してもよい。このような繊維は、当該技術分野において既知の任意の方法によって、例えば、ポリオレフィン、好ましくはポリエチレン、最も好ましくはＵＨＭＷＰＥの塩素化によって得ることができる。このような塩素化方法は、例えば、公開された学位論文Ｈ．Ｎ．Ａ．Ｍ．Ｓｔｅｅｎｂａｋｋｅｒｓ−Ｍｅｎｔｉｎｇ，“Ｃｈｌｏｒｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｕｌｔｒａｈｉｇｈ  ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｗｅｉｇｈｔ  ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ”，ＰｈＤ  Ｔｈｅｓｉｓ，ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ，Ｔｈｅ  Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ（１９９５）（この文書は参照によって本明細書中に援用される）に記載されている。この文書には、例えば、２０〜４０℃の懸濁液中；９０℃の回転ドラム中、および溶液中でのＰＥ粉末の塩素化が記載されている。可変量の塩素基を有するポリエチレン、例えばＨＤＰＥおよびＵＨＭＷＰＥを含む繊維がこの文書に記載されている。
【００３８】
本発明に従う構造体は、本発明に従うクリープ安定化繊維を含む少なくとも１つの張力要素を含み、任意選択的に、クリープ安定化繊維を含まない少なくとも１つの付加的な張力要素を含み得る。少なくとも１つの付加的な張力は、従来技術で既知の張力要素であり、通常、この目的で使用されることが当該技術分野で知られている任意の材料を含む繊維（例えば、アラミド繊維（例えば、ケブラー（登録商標）、トワロン（Ｔｗａｒｏｎ）（登録商標）、鋼、ポリエステル繊維）を含み、本発明で定義される任意のクリープ安定化繊維を含まない（すなわち、０重量％のクリープ安定化繊維を含む）。「少なくとも１つの張力要素」は、本明細書では互換的に「少なくとも１つの張力要素Ａ」と呼ぶこともある。「少なくとも１つの付加的な張力要素」は、本明細書では互換的に「少なくとも１つの張力要素Ｂ」と呼ぶこともある。
【００３９】
本発明に従う静的に決定された構造体は例えば図４に示されており、これは、図２と同じ構造体を示し、剛性要素（３）、すなわちロッドが、本明細書では第１の張力要素と呼ぶこともある、本発明で定義されるクリープ安定化繊維を含む張力要素（３ａ）によって置き換えられている点だけが異なる。図４の静的に決定された構造体は、張力要素に張力が課せられるので、力Ｆが加えられたときに最小限に変形する。圧縮力Ｆが左上および右下には加えられないが、右上および左下側の相互接続要素、例えば、図４に示されるヒンジに加えられる場合、張力要素は崩壊し、負荷に抵抗できず、結果として図１ｂの反対方向に変形が生じ得る。
【００４０】
前記構造体に加えられる全ての面内力により良く抵抗する構造体を有するために、本発明に従う構造体は、好ましくは、本発明に従う安定化繊維を含む少なくとも２つの張力要素を含み、それにより、構造体は静的に過剰決定される。張力要素の数の上限に対する制限はないが、実際的な理由だけから、本発明に従う静的に過剰決定された構造体は、好ましくは、限られた数の張力要素を含む。この数は、構造体のタイプの設計詳細（例えば、構造体の幾何学および機能）に依存し得る。このような状況は例えば図５に示されており、ここで、本発明に従う静的に過剰決定された構造体はさらに、本明細書では第２の張力要素とも呼ばれ得る張力要素（４ａ）を含む。第２の張力要素のために、図５の構造体は、１つの負荷方向だけに抵抗することにもはや限定されない。この構造体は、右上側と左下側の角の間の圧縮負荷にも抵抗する。
【００４１】
本発明の構造体は、好ましくは、安定化クリープ繊維を含まない最大３つの張力要素（すなわち、張力要素Ａ）と、少なくとも０．３％および最大でも１０％の安定化クリープ、ならびに１×１０−５％／秒未満の最小クリープ率を有するクリープ安定化繊維を含む少なくとも１つの付加的な張力要素（すなわち、少なくとも１つの付加的な張力要素Ｂ）とを含み、前記安定化クリープおよび最小クリープは、９００ＭＰａの張力および３０℃の温度で測定される。
【００４２】
本発明の構造体は、より好ましくは、安定化クリープ繊維を含まない最大３つの張力要素（すなわち、張力要素Ａ）と、少なくとも０．３％および最大でも１０％の安定化クリープ、ならびに１×１０−５％／秒未満の最小クリープ率を有するクリープ安定化繊維を含む少なくとも１つの付加的な張力要素（すなわち、少なくとも１つの付加的な張力要素Ｂ）とを含み、前記安定化クリープおよび最小クリープは、９００ＭＰａの張力および３０℃の温度で測定されるが、張力要素の総数は少なくとも４つ、好ましくは少なくとも５つ、より好ましくは少なくとも６つである。このような構造体は、静的に過剰決定された構造体、例えば海洋プラットフォーム（または水浮遊プラットフォーム）である。このような構造体において、内力および／または外力が前記構造体に作用しているときに機械装置の使用を必要とせずに、内力が低減され、各テンドンなどの各張力要素の好ましくない長さの差異の全ては、前記海洋プラットフォームが稼働負荷を受ける際に個々に制御及び調整され、従って、早期破壊が回避される。さらに、テンドンの長さの相違に起因する負荷の不均衡による前記プラットフォームの傾斜は小さい。さらに、前記海洋プラットフォームは軽量であり、高い機械的強度を有する。好ましくは、テンドンが異なる長さを有する（すなわち、長すぎるか短すぎる）場合、前記テンドンは、同じ長さを有するテンドンに隣接して配置される。好ましくは、海洋プラットフォームは、少なくとも４つのテンドンまたは少なくとも５つのテンドンまたは少なくとも６つのテンドンを含む。
【００４３】
前記海洋プラットフォームは水上で浮遊してもよいし、あるいは水の表面下に沈んでいてもよい。前記海洋プラットフォームは、例えば、ケーブルなどの張力要素を用いて海底のアンカーに係留することができる。２Ｄ配置では、幾何学に依存して、面内にあり得る３つの張力要素が、前記プラットフォームの鉛直方向に静的に過剰決定された挙動を生じ得る。３Ｄ配置では、プラットフォームを海底のアンカーに係留し、プラットフォームの鉛直および回転運動に対する抵抗を提供するために、４つ以上の張力要素（例えば、最大１０）が典型的に使用される。このようなプラットフォームは、同時に、水平方向に静的に過少決定、決定、または過剰決定された構造体であり得る。本発明の構造体の他の例は、傾斜位置で使用され得る、安定化繊維を含む少なくとも１つの張力要素、例えばケーブルを含む高マストであり得る。図６〜１４にいくつかの例が示される。
【００４４】
図６は、スレンダーで柔軟性である２つの張力要素（６）、例えばロッドまたはケーブルにより接続された２つの剛性要素（５）からなる従来技術の静的に決定された２Ｄ構造体を示す。要素（６）がスレンダーであることは、前記要素のいくらかの屈曲が、これらの要素に大きい応力を引き起こさないことを意味する。剛性要素（５）に作用する鉛直負荷Ｆは、要素（６）に均等に分配される。要素（５）の剛性は十分に高く、全ての変形を無視することができる。外部負荷が存在しない場合、要素（６）も負荷されない。図７は図６と同様の構造体を示し、付加的な張力要素（７）を含有する点が異なる。要素（７）が要素（６）とは異なる長さを有する場合、残留内力が生じ、これにより要素（７）は要素（６）の内部負荷とは異なる内部負荷を有し、要素（７）または要素（６）のいずれかにかかる内力は、３つの要素の間で共有される平均負荷よりも大きくなり、これは、より大きく負荷された要素の早期破壊を導き得る、あるいは代替の表現では、負荷分配が不均等である。図７の２Ｄ構造体は、静的に過剰決定された構造体である。
【００４５】
図７に従う構造体の３Ｄ配置（本明細書には示されない）では、２つの剛性要素（５）を有する構造体は、柔軟性であり得る３つの要素（６）が存在する場合に、静的に決定された構造体である。第４の要素（６）が追加される場合、構造体は、静的に過剰決定された構造体になる。しかしながら、剛性体（５）の間に４つ以上の張力要素を追加すると、内部負荷の問題が生じ、構造体は負荷による早期破壊を起こし得る。前記張力要素の少なくとも１つが、本発明に従うクリープ安定化繊維を含む場合、図６および図７の構造体の早期破壊は生じ得ない。図７の３Ｄ構造体の好ましい例（本明細書には示されない）は、緊張係留式プラットフォーム、特にオフショア緊張係留式プラットフォームであり、この場合、下側の剛性要素は海底であり、上側の剛性要素はプラットフォームであり得る。そして力Ｆは、上部剛性要素、例えばプラットフォームを浮かせる浮揚力である。このようなプラットフォームの一例は、参照によって本明細書中に援用される国際公開第２０１４／２１００２６号パンフレットの文書に示されている。３つの張力要素は、浮揚力を均等に分配するケーブルであり得る。このような構造体は、静的に決定された構造体である。３つよりも多い張力要素、例えば１０本のケーブルが適用されると、構造体は、静的に過剰決定されることになる。しかしながら、例えば、海流による移動に抵抗するために４本以上のケーブルの適用が必要なこともあるが、内力および浮揚力の組み合わせにより、あるいは代替の表現では、不均等な負荷分配により、構造体の早期破壊も起こり得る。しかしながら、少なくとも１つの張力要素が本発明に従うクリープ安定化繊維を含む場合、構造体の早期破壊は防止される。
【００４６】
図８に示される静的に決定された２Ｄ構造体は、剛性要素（１０）、剛性相互接続要素（９）および２つの張力要素（８）、例えばケーブルまたはロッドからなる。剛性要素（１０）は、例えば、吊り上げる際に重力により負荷Ｆを受ける。剛性要素にかかる力Ｆは、相互接続要素にかかる力Ｆと平衡状態にあり、例えば、Ｆは吊り上げ力である。力Ｆは、２つの張力（本明細書ではスレンダーとも呼ばれる）要素（８）に均等に分配され得る。図９の静的に過剰決定された構造体は、図８の構造体と比べて、付加的な張力要素（１１）を含む。張力要素（８）または（１１）が短すぎるか長すぎる場合、不均等な負荷分配が生じ、構造体の早期破壊が起こり得る。前記張力要素の少なくとも１つが本発明に従うクリープ安定化繊維を含む場合、図８および図９の構造体の早期破壊は起こり得ない。
【００４７】
静的に決定された構造体の３Ｄの吊り上げは図１０に示される。剛性要素（１００）は、相互接続要素（２００）で懸架される。３つの張力要素（２０）、例えばケーブルは、内力を発生することなく負荷を共有する。静的に過剰決定された構造体は、図１１に示されるように、第４の張力要素が追加されると得られる。要素（２０）または（２１）の１つが長すぎるか短すぎて、伸縮せずに剛性要素（１００）までの距離に到達できない場合、不均等な負荷分配が生じ、構造体の早期破壊が起こり得る。前記張力要素の１つまたは複数において本発明に従うクリープ安定化繊維を適用することによって、図１０および図１１の構造体の早期破壊が回避される。
【００４８】
さらなる例は図１２に示されており、これは、相互接続要素（１２）、例えば車軸と、剛性要素（１３）、すなわちリムと、２つの張力要素（１６）、例えばスポークとからなる車輪を示す。スポークの機能は、リムから車軸への負荷の伝達である。スポークは、全て、鉛直に配置されるので、車輪は、スポーク方向（車輪がまだ回転していなければ鉛直）の鉛直負荷にだけ効果的に抵抗し得る。スポーク（１６）の１つが短すぎて、伸縮せずに剛性要素（１３）までの距離に到達できない場合、車輪は静的に過剰決定された構造体であるが、図１２の車輪は水平方向の負荷を支持することができないので、完全に機能的ではない。図１３は、図１２と同じ車輪を示すが、好ましくは３つのスポーク（１４）を有する。しかしながら、このような車輪が車輪平面の全ての方向の力に抵抗し得るとしても、このような構造体の不都合は、リムが中間部（２つのリム−スポーク接続部の間）で負荷される場合に、リム内の屈曲負荷が高いことである。このような屈曲抵抗は通常、張力または圧縮抵抗よりも構造体において効率が悪く、静的に過剰決定された構造体の早期破壊を引き起こし得る。図１４に示されるようにより多くのスポークを適用すると、リムの屈曲がさらに低減されるが、構造体の過剰決定された特徴は増大されるであろう。前記張力要素の少なくとも１つが本発明に従うクリープ安定化繊維を含む場合、図１２〜１４の構造体の早期破壊は生じ得ない。
【００４９】
さらに、本発明は、少なくとも約０．３％および最大でも約１０％の安定化クリープと、約１×１０−５％／秒未満の最小クリープ率とを有する繊維にも関し、前記安定化クリープおよび最小クリープは、９００ＭＰａの張力および３０℃の温度で測定される。特定の安定化クリープ値および最小クリープ率の値の組み合わせを有するこのような繊維は内力を低減し、従って、前記構造体が稼働負荷を受けているときに、本明細書で定義される静的に決定または静的に過剰決定された構造体、好ましくは静的に過剰決定された構造体において剛性要素の好ましくない長さの相違の全ての調整を個々に制御し、前記構造体に内力および／または外力が作用する際に高価な機械装置に使用を必要とせずに早期破壊が回避される。同時に、前記繊維を含む構造体は軽量であり、高い機械的強度を有し、腐食を示さず、高い耐摩耗特性および耐薬品性を有する。このような繊維は、本発明で定義されるものと同じ特性および特徴を有する。
【００５０】
本発明はさらに、静的に決定された構造体または静的に過剰決定された構造体、好ましくは静的に過剰決定された構造体における、少なくとも約０．３％および最大でも約１０％の安定化クリープと、１×１０−５％／秒未満の最小クリープ率とを有する高分子繊維の使用に関し、前記安定化クリープおよび最小クリープは、９００ＭＰａの張力および３０℃の温度で測定される。前記構造体、好ましくは静的に過剰決定された構造体の適切な例としては、骨組み構造体、好ましくはスペースフレーム；懸架体；プラットフォーム、好ましくは海洋プラットフォーム；またはスポークを含む車輪が挙げられる。このような繊維は、本発明で定義されるものと同じ特性および特徴を有する。前記構造体、好ましくは前記構造体の少なくとも１つの張力要素において前記繊維を使用することにより、構造体は非常に安定であり、前記構造体に内力および／または外力がかけられたときに高価な機械装置の使用を必要とせずに内部負荷の低減を可能にし、従って早期破壊が回避される。同時に、前記構造体において前記繊維を使用することにより、構造体は軽量であり、高い機械的強度を有し、腐食を示さず、高い耐摩耗特性および耐薬品性を有する。
【００５１】
本発明は、特許請求の範囲に記載される特徴の全ての可能な組み合わせにも関することが注目される。説明において記載される特徴は、さらに組み合わせることができる。
【００５２】
さらに、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、他の要素の存在を除外しないことが注目される。しかしながら、特定の構成要素を含む製品についての説明がこれらの構成要素からなる製品を同様に開示することも理解すべきである。同様に、特定のステップを含むプロセスについての説明がこれらのステップからなるプロセスも開示することも理解すべきである。
【００５３】
本発明は、以下の実施例により、これらに限定されることなく、さらに解明されるであろう。
【００５４】
［実施例］
［キャラクタリゼーション方法］
・  ＩＶ：ＵＨＭＷＰＥの固有粘度は、ＡＳＴＭ  Ｄ１６０１−９９（２００４）に従って、デカリン中１３５℃において、１６時間の溶解時間で、酸化防止剤として２ｇ／ｌ溶液の量のＢＨＴ（ブチル化ヒドロキシトルエン）を用いて決定される。ＩＶは、異なる濃度で測定された粘度をゼロ濃度まで外挿することによって得られる。
・  ｄｔｅｘ：繊維のタイター（ｄｔｅｘ）は、１００メートルの繊維を秤量することによって測定した。繊維のｄｔｅｘは、ミリグラム単位の重量を１０で除することによって計算した。
・  ３つのマルチフィラメント糸構造体を含む、特に本明細書中の実施例および比較実験に従う構造体の繊維の引張り特性：引張強さ（または強度）および引張係数（またはモジュラス）および破断時伸び（または破砕時伸び）、破断時の力は、室温（約２３℃）および約５０％の相対湿度で、繊維の公称ゲージ長５００ｍｍ、クロスヘッド速度５％／分（伸び率約２５ｍｍ／分）を使用し、糸の端部固定具としてシリンダを用いて、ＡＳＴＭ  Ｄ８８５Ｍで規定されるように３本のマルチフィラメント糸において定義および決定した。糸用の端部固定具として直径１２ｍｍを有する２つのシリンダを用いて試験を行い、各シリンダのまわりに糸を１２回巻き付け（一般に、糸は各シリンダのまわりに少なくとも１２回巻き付けることができる）、そして各シリンダの底のフックに固定した（すなわち、結び目による）。測定された応力−歪み曲線に基づき、０．３〜１％の間の歪みの勾配として、繊維のモジュラスが決定され得る。モジュラスおよび強度を計算するために、測定される引張力を、１０メートルの繊維を秤量することにより決定されるタイターで除し、０．９７ｇ／ｃｍ３の密度を仮定してＧＰａ単位の値が計算される。
・  ダイニーマ（登録商標）ＤＭ２０、ダイニーマ（登録商標）ＳＫ７５およびトワロン（登録商標）単糸の引張り特性：引張強さ（または強度）および引張係数（またはモジュラス）および破断時伸び（または破砕時伸び）は、室温（約２３℃）および約５０％の相対湿度で、繊維の公称ゲージ長５００ｍｍ、伸び率２５０ｍｍ／分、およびタイプ「Ｆｉｂｒｅ  Ｇｒｉｐ  Ｄ５６１８Ｃ」のＩｎｓｔｒｏｎ  ２７１４クランプを用いて、ＡＳＴＭ  Ｄ８８５Ｍで規定されるようにマルチフィラメント糸において測定した。測定された応力−歪み曲線に基づき、０．３〜１％の間の歪みの勾配として、繊維のモジュラスが決定され得る。モジュラスおよび強度を計算するために、測定される引張力を、１０メートルの繊維を秤量することにより決定されるタイターで除し、０．９７ｇ／ｃｍ３の密度を仮定してＧＰａ単位の値が計算される。
・  理論上の達成可能な最大強度は、個々の糸の強度値の合計である。本出願で使用される破砕時の試験は、理論上の最大値に等しい強度に対して設計された。これは、試験においてほぼ等しい長さの糸を用いることにより得られた。実際には、長さの相違を回避することはできないので、この理論上の最大値は通常到達されず、従って、実際の最大初期強度と呼ぶこともできる。この状況は、中央の糸の長さを、他の２本の糸の長さと比べて約１．５％低減し、次に強度を測定することによって、破砕に対する試験においてシミュレートされる（実施例「Ｂ」）。次の試験（実施例「Ｃ」）では、同様の設定を使用したが、この場合は、約１．５％糸の長さの差異は、実施例Ｂで測定される負荷レベルの６０％で２週間負荷した。２週間後、破砕負荷を測定した。結果は、本明細書中の表１に示される。
・  クリープ寿命およびクリープ寿命の間の伸びは、国際公開第２０１２１３９９３４号パンフレットの文書に記載されるように決定した。
・  繊維における安定化クリープおよび最小クリープ率
安定化クリープは、９００ＭＰａの張力および３０℃の温度で、そして本明細書中の上記「繊維の引張り特性」に記載されるように、クリープ挙動（図１５に示されるように、繊維の伸び［％］対前記繊維の時間［秒］）をプロットすることにより決定した。接線は、図１５のクリープ曲線において、クリープ率が最少である（すなわち、接線の傾きが最少である）位置で作成される。この接線と鉛直軸（伸び［％］）との交点により、繊維における第１の量の安定化クリープ値が提供される。安定化クリープは、この交点から弾性歪みの値（％）を引いた値として計算される。弾性歪みは通常、初期の伸び距離（長さの単位、例えばｍｍ）を長尺繊維の元の長さで除した値である。弾性歪みは、クリープ負荷に達した後、例えば、クリープ負荷に達した数秒後に直接測定されてもよいし（例えば、グリップの変位から、好ましくは、繊維上のマーキング間の変位を測定する）、あるいは、繊維、例えば糸に適用された応力（ＭＰａで測定される）を引張係数（応力と同じ単位で測定）で除することによって計算されてもよい。
【００５５】
［実施例１Ａ］
１７６０ｄｔｅｘのタイター、４０回転／メートルの撚り率（ｔｗｉｓｔ  ｒａｔｅ）、３２ｃＮ／ｄｔｅｘの糸の初期比強度、および１．３×１０−６％／秒の最小クリープ率（９００ＭＰａの張力および３０℃の温度で測定）を有する、商品名ダイニーマ（登録商標）ＤＭ２０でＤＳＭからの市販されている繊維を含む３本の高分子糸を使用した。糸の長さはほぼ等しかった（それぞれ、公称長さ約５０ｃｍ）。３本全ての糸を平行な位置に置き、端部を固定して、静的に過剰決定された構造体を形成した。本明細書に記載される方法に従って、前記糸に破砕試験を行った（破断時の力）。結果は表１に示される。
【００５６】
図１５において、実施例１Ａの糸サンプルの弾性歪みは約０．８％であり、これは、安定化クリープ量が約１．６％から約０．８％を引き、その結果約０．８％であることを意味する。接線（すなわち、クリープ率が最少である位置、すなわち、接線の傾きが最少である位置）と、鉛直軸（伸び［％］）との交点は、図１５において第１の量の繊維の安定化クリープ値、すなわち約１．６％を提供する。
【００５７】
図１５の図表は、いわゆるＳｈｅｒｂｙ−Ｄｏｒｎプロットとして示すこともできる。これは図１６に示され、図１５に示される結果のＳｈｅｒｂｙ−Ｄｏｒｎプロットが提示される。図１６は、実施例１Ａのクリープ安定化繊維のクリープ率がほぼ５０年間にわたって低下し得ることを示し、クリープ安定化繊維に典型的な挙動である。図１６において、実施例１Ａの糸サンプルの最小クリープ率は約１．３×１０−８／秒（または１．３×１０−６％／秒）であり、これは平均値である。結果は表１に示される。
【００５８】
［実施例１Ｂ］
実施例１Ｂは、実施例１Ａを繰り返すことにより実施したが、前記３本の糸のうちの１本（例えば、２本のより長い糸の間に置く）を、ほぼ等しい長さの他の２本の糸よりも１．５％短くした点が異なる。結果は表１に示される。
【００５９】
［実施例１Ｃ］
実施例１Ｃは、実施例１Ｂを繰り返すことにより実施したが、全ての糸にまず２週間の間、初期負荷値（実施例１Ｂで適用された値）の６０％の負荷を加えた点が異なる。結果は表１および表２に示される。
【００６０】
［比較実験１Ａ］
比較実験１Ａは、実施例１Ａを繰り返すことにより実施したが、３本の高分子糸が、１７６０ｄｔｅｘのタイター、４０回転／メートルの撚り率、３５ｃＮ／ｄｔｅｘの糸の初期比強度、および２．４×１０−５％／秒の最小クリープ率（９００ＭＰａの張力および３０℃の温度で測定）を有する商品名ダイニーマ（登録商標）ＳＫ７５で市販のものであった点が異なる。結果は表１に示される。
【００６１】
［比較実験１Ｂ］
比較実験１Ｂは、比較実験１Ａを繰り返すことにより実施したが、前記３本の糸のうちの１本を、ほぼ等しい長さの他の２本の糸よりも１．５％短くした点が異なる。結果は表１に示される。
【００６２】
［比較実験１Ｃ］
比較実験１Ｃは、比較実験１Ｂを繰り返すことにより実施したが、２週間の間、比較実験１Ｂで適用された負荷値の６０％の負荷を糸に加えた点が異なる。しかしながら、８．７日後に、既に１５％の過度の歪みに達した。このような大きい歪みは、あらゆる用途において構造体を役に立たなくし、従って、実験を中止した。従って、表１に結果は示されない（適用なし）。
【００６３】
［比較実験２Ａ］
比較実験２Ａは、実施例１Ａを繰り返すことにより実施したが、３本の高分子糸が、３２２０ｄｔｅｘのタイターおよび２２ｃＮ／ｄｔｅｘの糸の初期比強度を有し、非常に低歪みにおいて既に極めてゼロに近い（もはや測定不能である）安定化クリープ値（９００ＭＰａの張力および３０℃の温度で測定）を有する、商品名トワロン（登録商標）で市販のものであった点が異なる。結果は表１に示される。別のタイプのトワロン（登録商標）（異なる特徴および／または組成を有する）は、破断時の破砕（ｆｒａｃｔｕｒｅ  ａｔ  ｂｒｅａｋ）および負荷分配に関して同等またはより悪い結果を与えることが予想される。
【００６４】
［比較実験２Ｂ］
比較実験２Ｂは、比較実験２Ａを繰り返すことにより実施したが、前記３本の糸のうちの１本を、ほぼ等しい長さの他の２本の糸よりも１．５％短くした点が異なる。結果は表１に示される。
【００６５】
［比較実験２Ｃ］
比較実験２Ｃは、比較実験２Ｂを繰り返すことにより実施したが、２週間の間、比較実験２Ｂで適用された負荷値の６０％の負荷を加えた点が異なる。結果は表１および表２に示される。
【００６６】
【表１】
0006690082.tif 000002
【００６７】
表１に示される結果は、比較実験１Ｂおよび２Ｂと比較して、実施例１Ｂの構造体について最低の強度低下が生じたことを実証する。表１のデータは明らかに、２週間の負荷が強度回復を引き起こすことを示す。クリープ安定化繊維を用いる本発明に従う試験（実施例１Ｃ）の強度回復は、比較実験（比較実験２Ｃ）の場合に観察される強度回復よりも大きい。実際、本発明に従う構造体は理論上の最大強度値にほぼ到達する（実施例１Ｃ）が、比較実験２Ｃの回復はより低く、それでも理論上の最大強度の３０％が損失された。また、比較実験１Ａ〜Ｃおよび２Ａ〜Ｃの構造体のクリープは安定化されなかった。実施例１Ｃの構造体については３％の歪みが測定され（これは、構造体として容認できる）、比較実験１Ｃの構造体については、負荷の下で８．７日後に既に１５％の歪みが測定され、これは、構造体として容認できず、従って、試験を直ちに中止した。比較実験２Ｃの構造体は、クリープ挙動をほとんど示さなかった（０．２５％の歪み）が、長さの相違による重大な強度低下を示し、強度低下の回復はほんのわずかだけであった。その結果として、本発明に従う構造体は、その寿命の大部分にわたって改善された安全性を示すことが実証される。
【００６８】
【表２】
0006690082.tif 000003
【００６９】
表２は、本発明に従う繊維（実施例１Ｃの構造体）の負荷分配がしばらくするとほぼ均等であるが、トワロン（登録商標）繊維（比較実験３Ｃの構造体）の負荷分配は、実験の開始時と同様にほぼ不均等なままであることを示す。表２は、同一条件でトワロン（登録商標）を含む基準構造体では２週間後に９３．９％の負荷の不均等が残存する（負荷の６．１％しか共有されていない）ことと比べて、本発明に従う構造体の場合は、２週間後に１９．１％の負荷の不均等が残存した（負荷の８１．９％が共有された）ことを示す。従って、本発明に従う構造体とは対照的に、比較実験３Ｃに従って作られた構造体は、より大きく負荷された要素の早期破壊を引き起こす。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１ａ】２Ｄの静的に過少決定された構造体の一例を示す。
【図１ｂ】力Ｆが加えられた状態の静的に過少決定された構造体を示す。
【図２】静的に決定された構造体を示す。
【図３】静的に過剰決定された構造体の例を示す。
【図４】本発明に従う静的に決定された構造体を示す。
【図５】本発明に従う静的に過剰決定された構造体を示す。
【図６】従来技術の静的に決定された２Ｄ構造体を示す。
【図７】従来技術の静的に過剰決定された２Ｄ構造体を示す。
【図８】静的に決定された２Ｄ構造体を示す。
【図９】静的に過剰決定された２Ｄ構造体を示す。
【図１０】静的に決定された構造体の３Ｄの吊り上げを示す。
【図１１】静的に過剰決定された構造体を示す。
【図１２】車輪を示す。
【図１３】車輪を示す。
【図１４】車輪を示す。
【図１５】繊維の伸び［％］対前記繊維の時間［秒］のプロットを示す。
【図１６】Ｓｈｅｒｂｙ−Ｄｏｒｎプロットを示す
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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