(57)【要約】メルトスパン及び延伸繊維又はテープの織布を重合体の一部を融解するのに十分な高温及び高圧にすることからなる、延伸ポリプロピレンのホモ重合体又は共重合体のメルトスパン及び延伸繊維又はテープの織布からの製品の製造方法が記載されており、前記メルトスパン及び延伸繊維又はテープの延伸比率が少なくとも７：１であることを特徴とする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
融解成形の繊維又はテープの織布を重合体の一部を融解するのに十分な高温及び高圧にすることからなる、延伸ポリプロピレンのホモ重合体又は共重合体の融解成形繊維又はテープの織布からの製品の製造方法であって、前記繊維又はテープの延伸比率が少なくとも７：１である製品の製造方法。
【請求項２】
圧縮圧力が１０ＭＰａを超過しない請求項１に記載の方法。
【請求項３】
圧縮圧力が１及び７ＭＰａ、望ましくは２及び５ＭＰａの間である請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
単一の圧力が熱圧縮方法の間にわたって用いられる請求項１乃至３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
繊維又はテープが圧縮される温度が、周囲圧縮圧力での融解のピーク温度と同じくらいである請求項１乃至４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
熱圧縮された織布の形態における延伸ポリプロピレンのホモ重合体又は共重合体の融解成形繊維又はテープからなる製品であって、前記繊維又はテープの延伸比率が少なくとも７：１である製品。
【請求項７】
製品がモノリシックである請求項１乃至６の何れか一項に記載の製品又は方法。
【請求項８】
延伸比率が少なくとも８：１、望ましくは少なくとも９：１である請求項１乃至７の何れか一項に記載の製品又は方法。
【請求項９】
延伸比率が９：１乃至１５：１、望ましくは９：１乃至１１：１である請求項８に記載の製品又は方法。
【請求項１０】
延伸ポリプロピレンのホモ重合体又は共重合体の繊維又はテープの重量平均分子量（Ｍｗ）が１００，０００乃至８００，０００の範囲である請求項１乃至９の何れか一項に記載の製品又は方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は延伸（ｏｒｉｅｎｔｅｄ）オレフィン重合体繊維又はテープからの重合体シート物質及びそのような物質を作り出す方法に関するものである。
【０００２】
近年、高強度フィルムを作り出すためにポリオレフィン繊維を圧縮する方法において進歩がもたらされている。高圧縮圧力を採用したメルトスパン繊維の二段階の圧縮方法は公知である。実施例は、英国特許出願公開第２２５３４２０号（特許文献１）に、延伸重合体の繊維の集合体は二段階の方法において熱圧縮されて好ましい機械的特性を有するシートを形成すると、開示されている。本方法は、繊維が接触した状態を維持するのに十分の圧力をほどこしている間、繊維が圧縮温度に至りそして保持される開始ステップを必要とし、その後、高圧（４０乃至５０ＭＰａ）にて数秒（圧縮圧力）圧縮される。この方法において、繊維表面の一部、一般的に５乃至１０重量％は、融解し、続いて起こる冷却時に再結晶化する。この再結晶される相は繊維を互いに結合させ、最終シートの好ましい機械的特性をもたらす。
【０００３】
国際出願公開第９８／１５３９７号パンフレット（特許文献２）には、１０ＭＰａと同じくらいの大きさの圧縮圧力にする間に、繊維の一部を融解するのに十分な高温にて融解成形（ｍｅｌｔ−ｆｏｒｍｅｄ）繊維の集合体が密接接触にて維持されるという、上記方法に対する改良が開示されている。この単一段階、低圧方法もまた卓越した機械的特性を有する生成物を生成する。
【０００４】
上記方法において、採用された融解成形繊維又はテープは、例えばＢＰアモコプロペックス（登録商標）（ＢＰ  Ａｍｏｃｏ  Ｐｒｏｐｅｘ（登録商標））ポリプロピレンテープのような工業的に利用可能な生成物である。これらのテープは６：１の延伸比率を有する（すなわち、それらは、融解成形方法の間にそれらの原長の６倍に延伸される）。
【０００５】
プラスチック、ゴム及び混合物の加工及び応用（Ｐｌａｓｔｉｃｓ，Ｒｕｂｂｅｒ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）、１９９８，Ｖｏｌ２７，Ｎｏ．４，１６７−１７１頁（非特許文献１）において、本発明者は単方向性（不織）スリットフィルム及び繊維の圧縮を開示しており、そのうちのいくつかは「高延伸」であり、すなわちそれらはたいてい６：１よりも大きい延伸比率を有することを開示している。高延伸繊維から形成された圧縮シートの弾性率（ｍｏｄｕｌｕｓ）は、より低い弾性率のテープから形成されたシートのものよりわずかに高いのみであるということを、図５（１６９頁）は示している。その結果、「従って、より高価で高延伸なポリプロピレン繊維のうちの一つを使用することは、それらの特性及び構造が非常に低い弾性率及び非常に安価なテープのものに戻ってしまうので、あまり意味がない。」ということが（１７０頁の文頭に）結論付けられる。
【特許文献１】
英国特許出願公開第２２５３４２０号
【特許文献２】
国際出願公開第９８／１５３９７号パンフレット
【非特許文献１】
プラスチック、ゴム及び混合物の加工及び応用（Ｐｌａｓｔｉｃｓ，Ｒｕｂｂｅｒ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）、１９９８，Ｖｏｌ２７，Ｎｏ．４，１６７−１７１頁
【０００６】
クロスプライイング（ｃｒｏｓｓ−ｐｌｙｉｎｇ）の結果、繊維は少なくとも２つの要因によって弾性率が減少するので、織布の弾性率は、それらの布を形成する繊維の弾性率の少なくとも半分であると理論上予測される。しかしながら、より高い延伸性のポリプロピレンのテープ又は繊維が（単方向性の繊維又はテープの収集物としてよりもむしろ）織布の形態に圧縮されるならば、上記製品から予想されるであろうより非常に高い弾性率の値を得ることが可能であるのみならず、加えていくつかの異なる観点において改良された機械的特性を有する生成物を得ることが可能である、ということを我々は今般見出した。
【０００７】
従って、第一の態様において、本発明は、熱圧縮された織布の形態の延伸ポリプロピレンホモ重合体又は共重合体の融解成形繊維からなる製品を提供するものであって、前記融解成形繊維は少なくとも７：１の延伸比率を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の更なる態様は、融解成形繊維の織布を重合体の一部を融解するのに十分な高温及び高圧にすることからなる、延伸ポリプロピレンのホモ重合体又は共重合体の融解成形繊維の織布からの製品の製造方法を提供するものであって、前記融解成形繊維の延伸比率が少なくとも７：１であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の製品は、望ましくはモノリシック（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ）であり、つまり、単一種類の構造からなる、すなわち、繊維又はテープの配列が同じ物質の固化した融解相によって取り囲まれる。
【００１０】
用語「融解成形繊維」は、ここにおいて、溶融重合体を経由して形成されるポリプロピレンのストランドを意味するために使用される。それらはウェブに編んだ不織メルトスパン及び延伸繊維、或いは毛糸中に包含したメルトスパン及び延伸繊維であってよく、或いはそれらは織ったバンド又はテープの形態であってよく、例えば伸張延伸（ｔｅｎｓｉｌｅ  ｄｒａｗｉｎｇ）の前に融解成形フィルムを最初に細長く切ることにより形成される。繊維はたいてい織り又は編みによって織布に成形される。状況に応じて、繊維は、国際出願公開第９８／１５３９７号パンフレットに記載されているように架橋方法を施されていてもよい。
【００１１】
織布は繊維のみからなっていてもよく、或いはそれらは繊維とテープの混合物からなっていてもよい。最も好ましいものは、平らなテープからの織物である布であり、これらは最も好ましい機械的特性を有している。
【００１２】
用語「熱圧縮」は、ポリプロピレン繊維が高温及び高圧にて繊維の一部が融解する如何なる方法をも意味する。
【００１３】
本発明の熱圧縮方法は１０ＭＰａを超過しない圧縮圧力を用いることが好ましい。また、単一の圧力が熱圧縮方法の間にわたって使用されることが好ましい。最も好ましい圧力は１及び７ＭＰａの間、望ましくは２及び５ＭＰａの間である。
【００１４】
望ましくは、繊維が圧縮される温度は周囲圧縮圧力（ａｍｂｉｅｎｔ  ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）にて融解するピーク温度と同じくらいであり、すなわち、圧迫重合体（ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ  ｐｏｌｙｍｅｒ）繊維の示差走査熱量計（ＤＳＣ）によって測定された吸熱がその最も高い点に到達する温度である。繊維が圧縮される最低温度は、望ましくはゼロと推定される吸熱の立ち上がりが温度軸を増加させるものである。熱圧縮方法の間に融解された繊維の割合は一般的に１０及び５０重量％の間である。
【００１５】
望ましくは、本発明において使用されている繊維の重量平均分子量（Ｍｗ）は１００，０００乃至８００，０００、望ましくは２５０，０００乃至４５０，０００、例えば３３０，０００乃至４００，０００の範囲である。重合体は、望ましくはポリプロピレンホモ重合体であるが、ポリプロピレンからなる共重合体であってもよく、この場合、少なくとも５０％のポリプロピレンからなる共重合体が好ましい。一般的に、国際出願公開第９８／１５３９７号パンフレットに記載されたもののようなポリプロピレンを含む如何なる共重合体が使用されてもよい。
【００１６】
本発明によって製造された製品は、いくつかの異なる観点において先行技術に開示されたものと比較して機械的特性が改良されている。そのような製品の弾性率は先行技術を鑑みて予想されたものより著しく高く、加えて、衝撃抵抗及び熱抵抗の両方がより高いことを、我々は見出した。これら後者の特性における改良もまた驚くべきものである。
【００１７】
好ましい延伸比率は少なくとも８：１、より望ましくは少なくとも９：１である。９：１乃至１５：１、望ましくは９：１乃至１１：１の延伸比率が好ましく、より高い延伸比率のときに、ポリプロピレン繊維又はテープは過度に非弾性であってもよく、本発明において有効に利用されることが可能である。
【００１８】
ポリプロピレンの圧縮は、オートクレーブ中にて、或いは必須の高温及び高圧にさらされる圧縮域を通過して集合体が供給されるベルトプレス又はその他の装置にて実施されてもよい。従って、本方法は、連続又は半連続工程として稼動されてもよい。
【００１９】
ある工程において、ポリプロピレン繊維又はテープの織布又は織布の集合体は、ベンチプレスに設置され、高温にて軽い接触圧力にさらされ、要求される程度の融解が起こるまで維持される。この時点において、ベンチプレスから除去される前の圧縮圧力のもと布が冷却される後に圧縮圧力が適用される。
【００２０】
実施例
実施例１−−圧縮シートの調整
異なる延伸比率を有する二つの布を、ベルトプレスを用いた連続的な方法にて圧縮した。布は以下のもののである：
布Ｖ１：延伸比率６：１を有する、アモコ社からプロペックス（登録商標）ジオテキスタイルタイプ６０６０として入手可能な織ポリプロピレン布
布Ｖ２：延伸比率１０：１を有する、アモコ社からプロペックス（登録商標）ジオテキスタイルタイプ６０６０として入手可能な織ポリプロピレン布
【００２１】
独国、ビーレフェルトのハイマン有限責任会社（Ｈｙｍｍｅｎ  ＧｍｂＨ）によって製造されたダブルベルトプレスで二つの布を圧縮した。より高い延伸比率のＶ２物質はより高い融点を備えているので、圧縮条件はわずかに異なる。条件は以下のとおりである。
Ｖ１：圧縮は１８６℃、４ＭＰａの圧力及び３．０ｍ／分のベルトスピードである。
Ｖ２：圧縮は１９２℃、４ＭＰａの圧力及び２．５ｍ／分のベルトスピードである。
【００２２】
その結果得られた以下の試験に使用される圧縮された物質は、０．９ｍｍの厚さのシートの形態であった。
【００２３】
物理的特性
実施例２：伸張特性
ＡＳＴＭ  Ｄ８８２の試験方法Ａ（グリップの定速分離）を使用した。この規格において規定されたサンプルの形状は、ゲージ長２５０ｍｍ及び厚さの最小８倍に特定された幅の単純な長方形である（幅１０ｍｍ、厚さのおおよそ１１倍が使用された）。サンプルをつかむために余分に５０ｍｍの長さの余裕を持たせ、総長３００ｍｍとされた。
【００２４】
実施例１にて作成された製品のサンプルを要求された外形寸法に裁断機によって切断した。これはサンプルに切れ目やバリのない高品質な端部を作り出した。サンプルの厚さをＶ１物質については０・８６３ｍｍ及び０・９３０ｍｍ、Ｖ２物質については０・８７０ｍｍ及び０・９３１ｍｍの間に変化させた。
【００２５】
調製の後、サンプルを温度の制御された実験室（２０±２℃）にてポリエチレンサンプル袋中に４８時間試験前に保存した。
【００２６】
サンプル上に５０ｍｍ離して設置された標的（黒いポリプロピレンシート上に白ペンキのライン）を追跡するためにＲＤＰハウデン株式会社（ＲＤＰ  Ｈｏｗｄｅｎ  Ｌｔｄ．）によって供給されたビデオ伸縮計を用いてインストロンモデル４５０５試験機にて試験を達成した。あらかじめ試験されていないサンプルをそれぞれの試験に使用し、それぞれの物質について、それぞれの特性（弾性率及び強度）について、２０±２℃にて５つのサンプルを試験した。弾性率のサンプルを規格の１ｋＮの空気圧グリップにて保持し、一方、強度のサンプルを５ｋＮの十分な力を供給し滑りを防止するセルフタイトニンググリップにて保持した。
【００２７】
弾性率測定のためのクロスヘッド速度を２５ｍｍ／分にセットし、強度測定のために１２５ｍｍ／分とした。
【００２８】
呼び強度
呼び強度を、ニュートンのピーク負荷を断面積の平方メートルによって割ることで、物質によって示されたピーク負荷から決定した。このピーク負荷はサンプル破損の直前に起こった。この結果を以下の表１に示す。
【００２９】
【表１】
2004524202.tif 000002
【００３０】
破損における伸び
破損における伸びを、伸縮計から４０％以上の負荷の瞬間的な減少が起こった点として決定した。結果を下記の表２に示す。
【００３１】
【表２】
2004524202.tif 000003
【００３２】
弾性率
弾性率を、応力ひずみ曲線の初期の直線状領域において、以下のＡＳＴＭ  Ｄ６３８のビデオ伸縮計にて供給されるソフトウェアを用いて決定した。結果を以下の表３に示す。
【００３３】
【表３】
2004524202.tif 000004
【００３４】
上記結果からＶ２物質はＶ１物質より３０％高い弾性率と１００％高い強度を有することが見出されることができる。Ｖ１と比較してＶ２の破損に対するより低い伸びがＶ２物質のより高い延伸比率に起因し、これは弾力性の減少に至ることが知られている。
【００３５】
実施例３：切り欠きアイゾット衝撃
試験のためのサンプルを圧縮されたポリプロピレンの分厚いシートから切削し、上記のように調整された０．９ｍｍの数枚のシートを要し、グルコ（Ｇｌｕｃｏ）（ポリプロピレン）接着剤を用いてそれらをあわせて糊付けすることにより調製した。サンプルはＡＳＴＭ規格（長方形の棒で６０・４ｍｍの長さ、１２・７ｍｍの高さ及びおおよそ５ｍｍの厚さで一端から３１・５ｍｍの深さの２・５ｍｍの切り欠きを備えている）に規定されたようであった。
【００３６】
特別に設計された金床の所定の位置にサンプルを保持して、衝撃試験装置を装備したロザンドタイプ５にてサンプルを試験した。サンプルを、３・４６ｍ／秒の速度で切り欠きから２２ｍｍの丸い先端を備えた楔形のダーツで突いた。２５ｋｇのおもりをダーツに付け、サンプルを破壊するのに必要なエネルギーを供給した。
【００３７】
５つのサンプルをそれぞれの試験温度にて試験した。切り欠きのメートル当たりのエネルギーを、ロザンドから記録されたエネルギーをサンプルの幅で割ることによって決定した。
【００３８】
結果を以下の表４に記載する。サンプルを２つの破損の種類に示した。
Ｈ−ヒンジ破損、サンプルが全体の９０％以上破壊され、一端で保持したとき、それ自身を支持することができない。
Ｎ−破損なし、サンプルは全体の９０％未満破壊される。
【００３９】
【表４】
2004524202.tif 000005
【００４０】
より高い延伸比率Ｖ２物質が切り欠き衝撃エネルギーにおいてＶ１物質を超えた著しい増大を示すことを、上記結果は示している。初期の繊維の延伸比率を増加させることが圧縮シートの衝撃性能に効果を有するという理論からの如何なる確信も予測することは不可能であるので、これは驚くべきことである。
【００４１】
実施例４：高速穿刺
規格によって特定されたように、衝撃速度２００ｍ／分の２５ｋｇのおもりをつけた（直径１２・７ｍｍの球状の先端を備えた）落下ダーツを用いた衝撃試験装置を装備したロザンドタイプ５にてこれらの試験を達成した。サンプルを、１２０平方ミリメートルで中心に直径７６ｍｍの開口を備えた鉄板の間でつかんだ。シートと接触する鉄板の側面に紙やすりを貼り付け、余分な保持力を提供した。
【００４２】
１２０平方ミリメートルのサンプルを上記実施例１にて調整されたシートから裁断機を用いて切断した。これらを次に温度の制御された実験室（２０±２℃）にてポリエチレンサンプル袋中に４８時間試験前に保存した。全てのサンプルは０．８９ｍｍ乃至０・９３ｍｍの厚さの間であった。
【００４３】
試験を−４０乃至１００℃の範囲の多様な温度にて行い、５つのサンプルをそれぞれの温度にて試験した。室温（２０℃）以外の温度にて、試験前にサンプルの温度を１０分安定させた。
【００４４】
定義
ピーク力
ピーク力は、ダーツがサンプルを通過するとき、ダーツに直面する最大減速力であり、たいていサンプルの破裂点にて起こる。
【００４５】
ピークまでの距離
ピークまでの距離は、最初に接触してからピーク力と直面するまでダーツによって移動された距離である。従って、それはサンプル中に起こる偏差の量である。
【００４６】
ピークへのエネルギー
ピークへのエネルギーは、ピーク力が直面するまでダーツが接触する点から物質によって吸収されたエネルギーである。それは、力伸張曲線に基づく面積を得るため積分することによって計算される。
【００４７】
結果を表５乃至７に示す。
【００４８】
【表５】
2004524202.tif 000006
【００４９】
【表６】
2004524202.tif 000007
【００５０】
【表７】
2004524202.tif 000008
【００５１】
上記の結果から、Ｖ２物質は試験された全ての温度にてＶ１物質より好ましいことが見出されることができる。Ｖ１物質の７０℃にて得られた結果は異例であることは注目すべきである。上記の切り欠きアイゾットの結果のように、Ｖ２物質がＶ１物質より優れていることは理論から予測できない、従って特に思いがけないことである。温度として吸収されたエネルギーの増加は、高温時にテープの伸張性が増加することに起因する可能性があり、その結果、たとえテープの強度及び弾性率が減少してもより高いエネルギー吸収となる。
【００５２】
実施例５：熱たわみ温度
おおよそ５ｍｍの厚さに圧縮されたポリエチレンのシートを、グルコ（Ｇｌｕｃｏ）接着剤を用いて、上記実施例１にて調製されたように０．９ｍｍの厚さの６枚のシートをお互いに貼り付け調製した。その結果得られた分厚いシートを次に規格（１２０ｍｍの長さ及び１３ｍｍの高さで３乃至１３ｍｍの間の厚さを備えた長方形の棒）に規定された試験片の形状寸法に切削した。
【００５３】
棒を１００ｍｍの全長を備えた３点屈曲装置に装着し、次にシリコンオイルバス中に浸した。
【００５４】
３点負荷メカニズムの中心点に配置された質量を、以下の方程式から決定した。
【００５５】
【数１】
2004524202.tif 000009
ここで、
Ｐ＝ニュートンの運用荷重
Ｓ＝所望のストレスレベル（４５５ｋＰａ又は１８２０ｋＰａ）
ｂ＝サンプルの幅（ｍ）
ｄ＝サンプルの奥行き（０・０１３ｍ）
Ｌ＝全長（０・１ｍ）
【００５６】
３点屈曲掘削装置に付属するダイヤルゲージをゼロに合わせ、オイルバスの加熱が開始される前に、負荷を５分間適用した。バスを１分間に２℃の一定の速度で加熱し、連続的に攪拌した。
【００５７】
熱たわみ温度を、試験片の中央を０・２５ｍｍまでたわませた温度として規定し、試験をこの点で停止した。
【００５８】
各々の物質の各々のストレスレベルについて、二つのサンプルを試験した。結果を以下の表８に示す。
【００５９】
【表８】
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【００６０】
上記結果からの結論は、両方の物質が低いストレスレベルにおいて高熱のたわみ温度を示し、ポリプロピレンで満たされていない（１００℃）より優れた熱たわみ温度を備え、ポリプロピレンで満たされた４０％の短いガラス繊維（１５７℃）と匹敵し得る。Ｖ２物質はわずかにしかしながら顕著にＶ１物質よりも両方のストレスレベルにおいてより好ましかった。
【国際公開パンフレット】
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2004524202.tif 000022
2004524202.tif 000023
【国際調査報告】
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