(57)【要約】  本発明は、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）テープ（２）及び熱可塑性プラスチック及び／又は熱可塑性エラストマーで作成されたパイプ状中空品（１）に関し、該中空品においては、該テープが巻かれて該中空品を形成しており、該テープは、ＡＳＴＭ  Ｄ８８２−００に準拠した１．５ＧＰａよりも大きな引張強さ及びＡＳＴＭ  Ｄ８２２−００に準拠した１００ＧＰａよりも大きな弾性率並びに少なくとも３の２００／１１０一平面配向パラメータを有し、該中空品中の少なくとも１本のテープの主伸長方向（８）は、該中空品の主伸長方向に対して２０度から１００度の角度（５）にある。本発明のさらなる態様は、そのような製品を製造するための２つの製法に関する。
2016528073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）テープ（２）及び熱可塑性プラスチック及び／又は熱可塑性エラストマーで作成されたパイプ状中空品（１）であって、該中空品（１）において、該テープ（２）は巻かれて中空品（１）を形成しており、該テープ（２）はＡＳＴＭ  Ｄ８８２−００に準拠した１．５ＧＰａよりも大きな引張強さ及びＡＳＴＭ  Ｄ８２２−００に準拠した１００ＧＰａよりも大きな弾性率並びに少なくとも３の２００／１１０一平面配向パラメータを有し、該中空品（１）中の該テープ（２）の少なくとも半分の本数の主伸長方向（７）は該中空品（１）の主伸長方向（８）に対して２０から１００°の角度（５）にあり、該テープの少なくとも半分の本数はこれらのテープ（７）の主伸長方向（７）に対して平行な２００／１１０一平面配向を有し、該中空品（１）中の重なっているテープ（２）の少なくとも半分の本数の主伸長方向（７）は相互に異なっていることを特徴とする、パイプ状中空品（１）。
【請求項２】
少なくとも２本の重なっているテープ（２）の主伸長方向（７）が、相互に４５°から１３０°の角度にある、請求項１に記載のパイプ状中空品（１）。
【請求項３】
該中空品（１）が、ＡＳＴＭ  Ｄ１５９９−９９に準拠して測定した、４００バールよりも大きな破裂圧に少なくとも７０秒間耐える、請求項１又は２に記載のパイプ状中空品（１）。
【請求項４】
該テープ（２）が１０ｍｍよりも広い幅及び０．５ｍｍ未満の厚さを有する、前記請求項のいずれか一項に記載のパイプ状中空品（１）。
【請求項５】
該熱可塑性プラスチック及び／又は熱可塑性エラストマーがフィルム（４）の形態で、該テープ（２）上及び／又は間に存在する、前記請求項のいずれか一項に記載のパイプ状中空品（１）。
【請求項６】
該中空品（１）が、巻かれて該中空品（１）を形成する、少なくとも１つのテープ（２）製シート（３）を含む、前記請求項のいずれか一項に記載のパイプ状中空品（１）。
【請求項７】
少なくとも１つの該テープ（２）製シート（３）が少なくとも１枚の熱可塑性プラスチック及び／又は熱可塑性エラストマーのフィルム（４）によって被覆された、請求項６に記載のパイプ状中空品（１）。
【請求項８】
該中空品（１）が少なくとも２枚のテープ（２）製シート（３，３’）から成り、熱可塑性プラスチック及び／又は熱可塑性エラストマーのフィルム（４）がこれらのテープ（２）製シート（３，３’）の間にある、請求項６又は７に記載のパイプ状中空品（１）。
【請求項９】
少なくとも１枚の該テープ（２）製シート（３）が該テープ（２）製一方向シート（３）であり、又は該テープ（２）が織られて該シート（３）を形成している、請求項６から８のいずれか一項に記載のパイプ状中空品（１）。
【請求項１０】
少なくとも２枚の該テープ（２）製シート（３，３’）が相互に対して交差して積層されており、又は少なくとも２枚の該シート（３，３’）がレンガ積み配置にある、請求項６から９のいずれか一項に記載のパイプ状中空品（１）。
【請求項１１】
該中空品（１）がパイプ（１）又は容器である、前記請求項のいずれか一項に記載のパイプ状中空品（１）。
【請求項１２】
熱可塑性プラスチック及び／又は熱可塑性エラストマーで被覆された少なくとも１枚の超高分子量ポリエチレンテープ（２）製シート（３）をマンドレル（６）に巻いてパイプ状中空品（１）を作成する、パイプ状中空品（１）の製法であって、少なくとも１枚の該テープ（２）製シート（３）及び熱可塑性プラスチック及び／又は熱可塑性エラストマーと共にマンドレル（６）を加熱して、該熱可塑性プラスチック及び／又は熱可塑性エラストマーを融解させ、ここで、温度は１５０℃未満であり、該超高分子量ポリエチレンテープ（２）が該中空品（１）の主伸長方向（８）に対して２０から１００°の角度（５）を有するように少なくとも１枚の該超高分子量ポリエチレンテープ（２）製シートをマンドレル（６）に巻いて該パイプ状中空品（１）を形成することを特徴とする製法。
【請求項１３】
１枚を超えるテープ（２）製シート（３，３’）を用い、該テープ（２）製シート（３，３’）を交差積層配置及び／又はレンガ積み配置で配置させ、熱可塑性プラスチック及び／又は熱可塑性エラストマーのフィルム（４）をテープ（２）製シート（３，３’）の中間、最上部及び／又は底部に配置させる請求項１２に記載の製法。
【請求項１４】
超高分子量ポリエチレンテープ（２）をマンドレル（６）の周りに巻き、該超高分子量ポリエチレンテープ（２）は熱可塑性プラスチック及び／又は熱可塑性エラストマーで被覆されている、該超高分子量ポリエチレンテープで作成されたパイプ状中空品（１）の製法であって、該テープ（２）及び熱可塑性プラスチック及び／又は熱可塑性エラストマーと共に該マンドレルを加熱して、該熱可塑性プラスチック及び／又は熱可塑性エラストマーを融解させ、ここで、温度は１５０℃未満であり、該超高分子量ポリエチレンテープ（２）の該テープ（２）の少なくとも半分の本数を、これらのテープ（２）の主伸長方向（７）が該マンドレル（８）の主伸長方向に対して２０から１００°の角度となるように、該マンドレル（６）の周りに巻くことを特徴とする製法。
【請求項１５】
該テープ（２）が、ＡＳＴＭ  Ｄ８８２−００に準拠した１．５ＧＰａよりも大きな引張強さ及びＡＳＴＭ  Ｄ８２２−００に準拠した１００ＧＰａよりも大きな弾性率並びに少なくとも３の２００／１１０一平面配向パラメータを有し、及び／又は該テープ（２）の２００／１１０一平面配向が該テープ（２）の主伸長方向（７）に対して平行となるように該テープは巻かれて、該中空品（１）を形成する、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の製法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）テープ及び熱可塑性プラスチック及び／又は熱可塑性エラストマーで作成されたパイプ状中空品に関し、該テープは巻かれて該中空品を形成しているものである。
【背景技術】
【０００２】
ＵＨＭＷＰＥで作成された中空品は当該分野で公知である。
ＥＰ０２２３２５２には、ＵＨＭＷＰＥの成型品を調製する方法が開示されている。薄壁ＵＨＭＷＰＥ多孔性シートが薄壁品に成型され、ここで、該多孔性シートは、ＵＨＭＷＰＥ粉末を少なくとも２つの加熱されたロール間に供給し、それを１４０℃よりも高い成型温度で溶融させてシートとすることによって調製される。該成型品を生産するためには、１５０℃よりも高い範囲の温度が、ＵＨＭＷＰＥを溶融させるのに用いられている。適用されたテープは低い引張強さ及び低い弾性率を有し、したがって、また、該製品は低い寸法安定性も有する。
【０００３】
ＷＯ２０１２／０９７０８３には、防弾ヘルメットの製法が開示されている。該ヘルメットについては、テンシロン（Ｔｅｎｓｙｌｏｎ）又はダイニーマ（Ｄｙｎｅｅｍａ）が用いられ、ここで、この防弾性テープは熱可塑性若しくは熱硬化性接着剤でコーティングされ、中空でないマンドレルの周りに巻かれる。巻いた結果、回転楕円体構造がもたらされ、これは、２つの等間隔プリフォームに切断することができる。この過程で用いられる巻取機の巻き角及び順序は変化させてよいが、本書類の中空品は常に回転楕円体である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、破裂圧に対して、高い寸法安定性、特に高い抵抗性を有するパイプ状中空品を作り出すことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
該目的は、請求項１に記載のパイプ状中空品によって達成される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】パイプ状中空品を作るためのマンドレルを模式的に示し、そこでは、テープはマンドレルに巻かれている。
【図２】パイプ状中空品を作るためのマンドレルを模式的に示し、そこでは、テープ製シートはマンドレルに巻かれている。
【図３】熱可塑性フィルムを備えたテープ製シートを示す。
【図４】テープで作成された製品を示す。
【図５】比較例によるシート及び実施例によるパイプのＸ線回折の結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
ＥＰ０８０３３４７においては、例えば、タンク用のファブリックのための改良されたコーティングが開示されている。このコーティングは、芳香族化合物及び鉱酸の浸透に対する改良された抵抗性及び曲げ割れに対する抵抗性を有する。これを達成するために、超高分子量ポリエチレンテープが用いられ、そこでは、全てのテープが芯にラセン状に巻かれて、製品を形成する。本書類は、ＡＳＴＭ  Ｄ８８２−００に準拠した１．５ＧＰａよりも大きな引張強さ及びＡＳＴＭ  Ｄ８２２−００に準拠した１００ＧＰａよりも大きな弾性率、及び少なくとも３の２００／１１０一平面配向パラメータを持つテープの使用を開示していない。加えて、ＥＰ０８０３３４７は、該製品中のテープの少なくとも半分の本数の主伸長方向が、製品の主伸長方向に対して２０から１００°の角度にあり、また、これらのテープの２００／１２０一平面配向パラメータがこれらのテープの主伸長方向に対して平行であることを開示していない。テープについての破裂圧及び巻かれた技術の利点はこの書類では議論されていない。
【０００８】
ＥＰ２３０７１８０は、超高分子量ポリエチレンテープを開示しており、そこでは、該テープはＡＳＴＭ  Ｄ８８２−００に準拠した１．５ＧＰａよりも大きな引張強さ及びＡＳＴＭ  Ｄ８２２−００に準拠した１００ＧＰａよりも大きな弾性率、並びに少なくとも３の２００／１１０一平面配向パラメータを有する。この書類は、パイプ状製品のためにそのようなテープの使用を開示しておらず、製品中でのテープの配置は議論されていない。加えて、ＥＰ２３０７１８０は、そのような製品の破裂圧を増大させるための、製品におけるそのようなテープの配置に関して何ら示唆を与えていない。
【０００９】
本発明のパイプ状中空品は、その長さ寸法が幅の寸法よりも大きな製品である。パイプ状中空品は、例えば、パイプ又は容器であり、容器は幅寸法よりも大きな高さ寸法を有する。好ましくは、パイプ状製品はパイプであり、パイプは、該パイプの主伸長方向に対してほぼ垂直な２つの開口を有する製品と理解されるべきである。
【００１０】
本発明で用いるＵＨＭＷＰＥは、エチレンのホモポリマー、又はエチレンと、共に一般に３及び２０の間の炭素原子を持つもう１つのαオレフィン又は環状オレフィンであるコモノマーとのコポリマーとすることができる。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。２０個までの炭素原子を持つジエン、例えば、ブタジエン又は１−４ヘキサジエンを用いることも可能である。本発明の方法で用いるエチレンホモポリマー若しくはコポリマーにおける（非―エチレン）αオレフィンの量は、好ましくは、最大１０モル％、好ましくは、最大５モル％、より好ましくは、最大１モル％である。（非−エチレン）αオレフィンを用いれば、それは、一般には、少なくとも０．００１モル％、特別には、少なくとも０．０１モル％、なおより特別には、少なくとも０．１モル％の量で存在する。
【００１１】
用いるＵＨＭＷＰＥテープは、少なくとも５０００００グラム／モル、特別には、１×１０６グラム／モルと１×１０８グラム／モルとの間の重量平均分子量を有する。重量平均分子量は、溶媒として１，２，４−トリクロロベンゼン（ＴＣＢ）を用い、１６０℃の温度において、ＡＳＴＭ  Ｄ  ６４７４−９９に準拠して決定される。高温試料調製デバイス（ＰＬ／ＳＰ２６０）を含めた適切なクロマトグラフィー機器（ポリマー・ラボラトリーズ（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ）からのＰＬ／ＧＰＣ２２０）を用いてよい。２００万ｇ／モルよりも大きな平均分子量の決定では、Ｔａｌｅｂｉら（Ｍｉｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ  ２０１０，４３，２７８０−２７８８；ＤＯＩ：１０．１０２１／ｍａ９０２２９７ｂ）に記載されたレオロジー的方法を用いることもできる。この方法においては、レオメトリックス（Ｒｈｅｏｍｅｔｒｉｃｓ）社のＲＭＳ８００歪制御スペクトロメータを用い、広い範囲の温度（１４０−２２０℃）、角周波数（０．００１から１００ｒａｄ／ｓ）及び歪（０．５から２％）にわたって、線形粘弾性（ＬＶＥ）方式における振動剪断測定及び応力緩和を行う。歪掃引を行うことによって、ＬＶＥ領域が確立される。試料の高い剛性のため、平行板幾何学的配置を、８ｍｍのディスク直径において用いる。試料の厚みは１ｍｍである。高いモル質量材料では、応力緩和実験を行って、測定の時間窓を拡大させる。測定に先立って、ポリマー粉末を、まず、５０℃及び２００バールで圧縮し、このようにして得られた焼結粉末からの８ｍｍ直径のディスクをレオメータ中で平衡融解温度を十分超えるまで急速に（ほぼ３０℃／分）加熱する。応力緩和及び周波数掃引実験は、ＬＶＥ方式において歪振幅を適用することによって行う。
【００１２】
ＵＨＭＷＰＥテープ（またはテープともいう）の引張強さは、ＡＳＴＭ  Ｄ８８２−００に準拠して決定する。延伸比及び延伸温度に依存して、少なくとも１．５ＧＰａ、又は少なくとも１．７ＧＰａの引張強さを得ることができる。いくつかの実施態様においては、少なくとも２．０ＧＰａの引張強さを持つ材料を得ることができる。時々、少なくとも２．５ＧＰａ、特別には、少なくとも３．０ＧＰａ、より特別には、少なくとも３．５ＧＰａの引張強さを得ることができる。少なくとも４ＧＰａの引張強さを得ることもできる。
【００１３】
好ましくは、テープは、高い引張破断エネルギーを有する。引張破断エネルギーは、５０％／分の歪速度を用い、ＡＳＴＭ  Ｄ８８２−００に準拠して決定する。それは、応力−歪曲線下で単位質量当たりのエネルギーを積分することによって計算される。延伸比に依存して、少なくとも１５Ｊ／ｇの引張破断エネルギー、又は少なくとも２５Ｊ／ｇの引張破断エネルギーを有するテープを得ることができる。いくつかの実施態様において、少なくとも３０Ｊ／ｇ、特別には、少なくとも４０Ｊ／ｇ  ＧＰａ、より特別には、少なくとも５０Ｊ／ｇ  ＧＰａの引張破断エネルギーを持つ材料を得ることができる。
ＵＨＭＷＰＥテープの弾性率は、少なくとも１００ＧＰａである。弾性率は、ＡＳＴＭ  Ｄ８２２−００に準拠して測定する。テープについては、少なくとも１４０ＧＰａ、又は少なくとも１５０ＧＰａの弾性率を得ることが可能である。
【００１４】
本発明において出発材料として用いるテープは、少なくとも３の２００／１１０一平面配向パラメータφを有する。２００／１１０一平面配向パラメータφは、反射幾何学的配置において決定された、テープ試料のＸ線回折（ＸＲＤ）パターンにおける２００及び１１０ピーク面積間の比と定義される。広角Ｘ線散乱（ＷＡＸＳ）は、物質の結晶構造についての情報を提供する技術である。該技術は、具体的には、広角において散乱したブラッグピークの分析をいう。ブラッグピークは、長距離構造的秩序に由来する。ＷＡＸＳ測定は、回折パターン、すなわち回折角２θ（これは、回折ビームと一次ビームとの間の角度である）の関数としての強度を生じさせる。
【００１５】
２００／１１０一平面配向パラメータは、テープ表面に対する２００及び１１０結晶面の配向の程度についての情報を与える。高い２００／１１０一平面配向を持つテープ試料では、２００結晶面はテープ表面に対して高度に平行に配向している。ランダムに配向した結晶子を持つ供試体についての２００及び１１０ピーク面積間の比は０．４前後である。２００／１１０一平面配向パラメータの値は、Ｘ線回折計を用いて決定することができる。Ｃｕ−Ｋα放射（Ｋ波長＝１．５４１８Å）を生じるＸ線多層膜集光光学系（ゲーベル（Ｇｏｅｂｅｌ）ミラー）を備えたブルーカー（Ｂｒｕｋｅｒ）社のＡＸＳ  Ｄ８回折計が適切である。測定条件：２ｍｍ散乱防止スリット、０．２ｍｍディテクタースリット及び発生装置設定４０ｋＶ、３５ｍＡ。テープ供試体は、例えば、何らかの両面装着テープで試料ホルダーに取り付ける。テープ試料の好ましい寸法は１５ｍｍ×１５ｍｍ（ｌ×ｗ）である。試料が完全に平らに保たれ、試料ホルダーに対して位置合わせされていることに注意を払うべきである。テープ供試体を備えた試料ホルダーを、引き続いて、反射幾何学的配置（テープの法線はゴニオメーターに対して垂直かつ試料ホルダーに対して垂直）において、Ｄ８回折計に入れる。回折パターンについての走査範囲は５°から４０°（２θ）であり、ステップサイズは０．０２°（２θ）及びカウント時間はステップ当たり２秒である。測定の間、試料ホルダーは、さらなる試料位置合わせが必要でないように、テープの法線の周りを１分当たり１５回転で回転させる。引き続いて、回折角２θの関数として強度を測定する。２００及び１１０反射のピーク面積は、標準的なプロファィル・フィッティング・ソフトウェア、例えば、Ｂｒｕｋｅｒ−ＡＸＳからのＴｏｐａｓを用いて決定する。２００及び１１０反射は単一のピークであるので、フィッティング過程は単純であり、適切なフィッティング手法を選択し、実行するのは当業者の技量内のものである。２００／１１０一平面配向パラメータは、２００及び１１０ピーク面積間の比と定義される。このパラメータは、２００／１１０一平面配向の定量的な尺度である。
好ましくは、テープは、ＥＰ２３０７１８０に記載された製法に従って生産される。
【００１６】
中空品の、半分のテープ、最も好ましくは、半分を超える本数のテープは、パイプ状中空品（または中空品ともいう）の主伸長方向に対して、２０°から１００°の角度に、より好ましくは、３０°から９５°の角度に、最も好ましくは、４５°から９０°の角度に配置される。最も好ましい実施態様においては、中空品の全てのテープは、製品の主伸長方向に対して、２０°から１００°の角度に、より好ましくは、３０°から９５°の角度に、最も好ましくは、４５°から９０°の角度に配置されて中空品を形成する。中空品を作るためには、好ましくは、少なくとも１本のテープをマンドレルの周りに該角度で巻き（このようにして、テープは特許請求されるように製品中に配置される）。超高分子量ポリエチレンのテープの少なくとも半分の本数は、製品中に２０°から１００°の角度に配置され、これらのテープの２００／１１０一平面配向はこれらのテープの主伸長方向に対して平行であり、製品中のこれらの重なったテープの主伸長方向は相互に異なる。ここで述べた角度でのテープの特別な配置のため、テープにおける結晶配向は中空品内で調整され、したがって、製品は高い圧力、特別には、破裂圧を相殺することができる。
【００１７】
中空品中の特殊な種類のテープの使用及びテープの特殊な配置のため、中空品は圧力に対して大きな抵抗性を有する。好ましくは、中空品は、ＡＳＴＭ  Ｄ１５９９−９９に準拠した測定において、４００バールを超える破裂圧に少なくとも７０秒間耐える。高い破裂圧抵抗性のため、中空品は適用の大きな変化に対して有用であり、ここで、請求項１の中空品は、同時に特別に軽い。しかしながら、中空品の製法は容易であって、特殊な装置を必要としない。
【００１８】
好ましくは、少なくとも２本の重なったテープ、より好ましくは、重なったテープの少なくとも半分の本数、最も好ましくは、重なったテープの本数の半分を超えるものの主伸長方向は、相互に対して、０°から１３０°の角度、又は好ましくは、４５°から１３０°の角度、より好ましくは、９０°から１２０°の角度、最も好ましくは、１０６°から１１０°の角度にある。重なったテープのこの配置のため圧力抵抗性はなおより増加する。
【００１９】
好ましくは、中空品を作るためのテープは、１０ｍｍを超える幅及び０．５ｍｍ未満の厚みを有する。２００／１１０一平面配向は、テープの幅に対して垂直、したがって、テープの主伸長方向に対して平行である。薄いテープの使用のため、テープを部材の周りに容易に巻いて中空品を作成することができる。したがって、湾曲物又は曲がりくねった製品を得ることも可能である。１つの領域における中空品用のテープの本数は、１０ｍｍを超える幅を持つテープを選択することによって低下させることができる。したがって、該製法は時間を節約する。
【００２０】
好ましい実施態様において、中空品はテープ製シートによって作成される。テープ製シートは、好ましくは、巻かれて中空品を形成する。１つの実施態様において、２枚のテープ製シート、より好ましくは、４枚のテープ製シートを一緒に積層し、その後、それらを巻いて中空品を形成する。一緒に積層した２枚又は４枚のシートを（シートの）積層体という。
【００２１】
好ましくは、テープは（テープ製の）シートにおいて一方向に配置される。一方向とは、テープがシート内で相互に平行に配向していることを意味する。もう１つの好ましい実施態様において、シートは、縦糸及び横糸方向のテープで作成された織物シートである。全ての一般的な織りパターン、例えば、平織、綾織又は朱子織が可能である。
積層体が用いられる場合、好ましくは積層体の少なくとも１枚のシート、より好ましくは全てのシートが一方向の配置である、及び／又は、織物形態であるテープを示す。
【００２２】
シートが一方向配置を有する場合、好ましくは少なくとも２枚のシートを相互に対して交差重ねし、又は積層体内にレンガ積み配置で配置する。レンガ積み配置では、テープの方向はあらゆるシートにおいて同一であり、各シートのテープは、そのシートの上方又は下方の隣接するシートのテープに対してずれて配置されており、ここで、各シート中のテープは一方向に配向する（これは、平行に並ぶ、を意味する）。好ましくは、テープは１枚のシート中では相互間にスペースを有しない。スペースが有る場合、テープは、第一のシートにおいて間隔を置いて平行に並んで配置され、第一のシート中のテープ間のスペースは好ましくは、テープの幅よりも小さく、そして、テープは第二のシートにおいて間隔を置いて平行に並んで配置され、その位置において、第一のシート中のスペースは第二のシート中のテープによって覆われる。有用なレンガ積み配置は、ＥＰ１８６８８０８及びＷＯ２００８／０４０５０６に開示されている。
【００２３】
好ましくは、熱可塑性プラスチック及び／又は熱可塑性エラストマーは、フィルムの形態であるテープの上に、及び／又はテープの間に存在する。テープそれ自体を中空製品の作成のために用いる場合（テープ製シートは用いない）、フィルムは、好ましくは、テープの片面、又はテープの両面に存在する。テープは１つの面に熱可塑性プラスチックを含み、他の面に、熱可塑性エラストマーフィルムを含むことができる。もう１つの実施態様において、中空品はテープ製シートを巻くことによって作られる。また、ここでは、シートは熱可塑性プラスチック及び／又は熱可塑性エラストマーのフィルムによって被覆することができ、ここで、シートの各表面は熱可塑性プラスチック及び／又は熱可塑性エラストマーフィルムで被覆してもよい。シートの積層体を用いる場合、熱可塑性プラスチック及び／又は熱可塑性エラストマーフィルムは積層体の外面に、及び／又は積層体中の（テープ製の）シートの間に配置することができる。フィルムは、テープ又はテープ製シートをすっかり又は部分的に被覆することができる材料の薄いシートである。好ましい実施態様において、テープ又はテープで作成されたシートはフィルムによってすっかり被覆される（これは、８０％を超えるテープ表面又はシート表面がフィルムによって被覆されることを意味する）。
【００２４】
たとえ少なくとも１本のテープ又はテープで作成されたシートが熱可塑性プラスチック及び／又は熱可塑性エラストマーによって被覆されても、テープ又はシートへの熱可塑性プラスチック及び／又は熱可塑性エラストマーの含浸は起こらない。コーティング又は被覆と含浸との差は、コーティング又は被覆プロセスにおいては、テープ又はシートの表面のみがこの材料で被覆されることである。含浸工程においては、コーティング材料は表面にあり、またテープ又はシート内にもある。
熱可塑性プラスチック及び／又は熱可塑性エラストマーは、ＵＨＭＷＰＥテープの融点未満の融点（例えば、１４５℃）を有する。低密度ポリエチレンは１つの有用な例である。
【００２５】
中空品は、好ましくは、パイプ又は容器である。ＵＨＭＷＰＥテープの化学的抵抗性のため、そのような容器又はパイプは水、ガス又は化学物質を輸送するのに有用であり得る。さらに、他の成形品、例えば、釣竿、コンクリート補強用の部品又はシェールガスの輸送用の容器もまた、該テープから形成することができる。
【００２６】
本発明のさらなる態様は、上記段落に記載したパイプ状中空品の製法である。この製法においては、熱可塑性プラスチック及び／又は熱可塑性エラストマーでコーティングされた、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）テープの少なくとも１枚のシートをマンドレルに巻いて該製品を形成するが、ここで、少なくとも１枚のテープ製シート及び熱可塑性プラスチック及び／又は熱可塑性エラストマーと共にマンドレルを加熱して、熱可塑性プラスチック及び／又は熱可塑性エラストマーを溶融させ、このとき温度は１５０℃未満及び好ましくは１３５℃未満とする。パイプ状中空品の製法においては、超高分子量ポリエチレンテープが該製品の主伸長方向に対して２０から１００°の角度を有するように、少なくとも１枚の超高分子量ポリエチレンテープ製シートをマンドレルに巻いてパイプ状中空品を形成する。
【００２７】
好ましくは、少なくとも１枚の超高分子量ポリエチレンテープ製シート、より好ましくは、超高分子量ポリエチレンテープ製シートの少なくとも半分の枚数を、２０から１００°の角度でマンドレルに巻き、ここで、これらの超高分子量ポリエチレンテープの２００／１１０一平面配向はテープの主伸長方向に対して平行である。
好ましくは、パイプ状中空品を作成するためにテープの１枚を超えるシートを用いる。好ましくは、シートは交差積層配置及び／又はレンガ積み配置で配置させ、ここで、熱可塑性プラスチック及び／又は熱可塑性エラストマーのフィルムを（テープ製の）シートの中間、最上部及び／又は底部に配置する。
【００２８】
本発明のなおもう１つの態様は、超高分子量ポリエチレンテープで作成されたパイプ状中空品の製法であり、そこでは、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）テープをマンドレルの周りに巻き、該テープは熱可塑性プラスチック及び／又は熱可塑性エラストマーで被覆されており、該テープと共にマンドレルを加熱して、１５０℃未満、好ましくは、１３５℃未満の温度で熱可塑性プラスチック及び／又は熱可塑性エラストマーを融解させ、テープの少なくとも半分の数をマンドレルの主伸長方向に対して２０°から１００°の角度でマンドレルに巻く。
【００２９】
好ましくは、（マンドレルの主伸長方向に対して２０°から１００°の角度に配置された）これらの超高分子量ポリエチレンテープの２００／１１０一平面配向は、該テープの主伸長方向に対して平行である。
好ましくは、双方の製法において（テープ製製品及びシート製製品）、ほぼ半分の本数のテープ、より好ましくは、半分を超える本数のテープ、最も好ましくは、ほとんど全てのテープを、マンドレルの主伸長方向に対して、２０°から１００°の角度、より好ましくは、３０°から９５°の角度、最も好ましくは、４５°から９０°の角度でマンドレルに巻いて、中空品を形成する。
【００３０】
双方の製法では（テープ製製品及びシート製製品）、１５０℃よりも高い温度で行う製造工程はない。これは、双方の製法における全ての製造工程が１５０℃未満、好ましくは、１３５℃未満で行われることを意味する。１５０℃よりも高い温度はテープの結晶構造を破壊し、したがって、テープは高い引張強さ及び弾性率を失うであろう。したがって、仕上げられた製品の破裂圧もまた劇的に減少し、本発明で記載され、記載したように立証されたテープ製製品の破裂圧に匹敵しない。
双方の製法において、適用されたテープは、ＡＳＴＭ  Ｄ８８２−００に準拠した１．５ＧＰａよりも大きな引張強さ、及びＡＳＴＭ  Ｄ８２２−００に準拠した１００ＧＰａよりも大きな弾性率、及び少なくとも３の２００／１１０一平面配向パラメータを有する。
【００３１】
好ましくは、双方の製法におけるテープを、製品中の重なったテープの少なくとも半分の主伸長方向が相互に異なるように巻いて製品を作成する。
（テープ製）シートで作成された積層体を用いた場合、少なくとも２枚のシートを、１３５℃の温度及び３５バール下で、熱可塑性プラスチック及び／又は熱可塑性エラストマーフィルムで処理する。得られた組成物をマンドレル又はいずれかの他の形状の型の周りに巻き、又は巻き上げて、所望の中空品を作成する。引き続いて、該製品を熱及び加圧処理に付して最終の中空品を得る。
【００３２】
中空品を作成するためには、好ましくは、テープ製シートをマンドレルの周りに数回巻く。マンドレルは、好ましくは、膨張可能であり、加熱可能である。マンドレル及び巻き上げた組成物を型に入れる。型を加熱する。マンドレルを膨張させることによって、予備的なパイプ状製品を加圧処理に付す。上昇させた温度（１５０℃未満）及び圧力下で、最終製品に形状を付与する。所望であれば、異なる材料をマンドレルに隣接するテープ層（シート）に導入することによって（例えば、ナイロン、金属ホイル）、又は内側層テープを融解させることによって、中空品の平滑な内面を得ることができる。
【００３３】
好ましくは、中空品は、アラミド（好ましくは、ポリｐ−フェニレンテレフタルアミド（ＰＰＴＡ））又は炭素繊維のような補強繊維によって補強することができる。１つの好ましい実施態様において、テープ又はテープ製シートで作成された中空品をマトリックスでコーティングする。マトリックスは、好ましくは、中空品の外面に配置させる。マトリックスは、好ましくは、３未満、より好ましくは２未満、最も好ましくは、１未満の２００／１１０一平面配向パラメータを有する低弾性率ポリエチレンで作成される。マトリックスによって、中空品はより柔軟となり、その際、高い破裂圧抵抗性は依然として存在する。１つの実施態様において、マトリックスは液状で中空品上に適用される。
中空品について記載したようなシート中でのテープの向きに関する全ての実施態様は、中空品を作成するための製法においても適用可能である。加えて、中空品の製法で述べた全ての製品の特長も中空品それ自体に対して適用可能である。
【実施例】
【００３４】
本発明は、実施例を参照することによって最も良く理解することができ、本発明は実施例によって限定されない。
【００３５】
実施例１
２４ｍｍの外径及び１．８ｍｍの壁厚みを有する中空パイプを作成する。中空パイプはテープ製シートから作成される。各テープはＵＨＭＷＰＥから作成され、２．４ＧＰａの引張強さ、５０μｍの厚み及び１３３ｍｍの幅を有する。１枚のシート中のテープは一方向に配置され、隣接するシート中のテープの主伸長方向は交互に約９０°をなしている。
テープは以下のプロセスによって作成する：４５３ｇ／ｌの嵩密度を持つポリオレフィン粉末を、１２０バールの圧力において等圧プレスで圧縮した。圧縮後の密度は、粉末の圧縮シートの重量及び体積を測定することによって決定した。圧縮は１４２℃未満、好ましくは１３５から１３８℃の領域で行った。粉末の圧縮シートを、各々、１４２℃及び１５２℃の付近の温度において（誤差範囲２℃）２段で圧延及び延伸した。
【００３６】
シートで作成した積層体は以下の構造を有する：
積層体：
相互の最上部：
１０μｍの厚みを有する接着性フィルム層（低密度ポリエチレンポリマー粘着フィルム、すなわち、スーパーマーケットから購入された食品を包装し又は被覆するために用いられる熱可塑性プラスチック）
第一のテープ製シートにおいて、テープの主伸長方向は０°の向きにある。第二のテープ製シートにおいては、テープの主伸長方向は、第一のシートに配置されたテープに対して９０°である。
１０μｍの厚みを有する接着性フィルム層
２枚のテープ製シート間の接着性層は低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）から成る。第一及び第二のテープ製シートから作成された積層体を、１３０℃において５０バール圧力で６００秒間ラミネートした。
【００３７】
積層体から作成されたパイプ：
積層体をマンドレルの周りに巻き、それにより、外側のテープ製シート（第一のテープ製シート）の主伸長方向はマンドレルの主伸長方向に対してほぼ９０°の角度にある。
マンドレルはケイ素製であり、少なくとも３０分間、５０バールの加圧処理に付し、１３５℃まで加熱した。その後、マンドレル及び巻いた積層体を室温まで冷却し、得られたパイプをマンドレルから引き出した。
温度は配向したＵＨＭＷＰＥテープの融点を決して越えなかったので、テープの高い配向性及び引張強さ並びに引張弾性率はパイプにおいて維持された。得られた中空パイプは高い剛性を有し、その結果、セラミック床に落下した場合に金属音が生じる。パイプを２２℃の室温において、ＡＳＴＭ  Ｄ１５９９−９９に準拠して水圧処理に付した。
得られたパイプは５００バールまでの圧力に少なくとも７０秒間耐えることができ、ここで、パイプの内部の流体の圧力を１分間で１バールから５００バールまで増加させ、ＡＳＴＭ  Ｔ１５９９−９９のセクション１０に掲げられた式から計算して、３０８３バールの最大周方向応力（５００バールの半径方向圧力）がもたらされた。測定は２２℃で行う。
【００３８】
比較例１
比較例は、ＥＰ２２３２５２によるパイプのテープが、ＡＳＴＭ  Ｄ８８２−００に準拠した１．５ＧＰａよりも大きな引張強さ、及びＡＳＴＭ  Ｄ８２２−００に準拠した１００ＧＰａよりも大きな弾性率、並びに少なくとも３の２００／１１０一平面配向パラメータを有しないことを示す。
最初の試験において、実施例１に従ってパイプを作成した。このパイプをＥＰ２２３２５２における適用された処理温度に従って１８０℃まで加熱した。該温度への加熱のため、パイプは形状を失い、圧力測定は行うことができなかった。
第二の試験において、実施例１に従ってテープ製シートを作成した。このシートは、ＥＰ２２３２５２における適用された処理温度に従って１８０℃まで加熱した。該温度への加熱のため、シート中のテープでは、図５及び表１に示すように、それらの一方向配向パラメータ２００／１００が５．９８の初期値から０．５１まで減少する。
【００３９】
【表１】
2016528073.tif 000003
【００４０】
表１から分かるように、比較例のテープでは、１８０℃の処理温度のため、それらの２００／１１０一方向配向パラメータが減少する。実施例及び比較例のテープは出発物質として同一であったが、製造条件はテープの機械的挙動を変化させる。そのようなテープは、より劣った引張強さ及び弾性率を有し、これは、実施例によるテープに匹敵しない。
【００４１】
さらなる実施例
中空パイプをテープ製シートから作成する。各テープはＵＨＭＷＰＥ（超高分子量ポリエチレン）で作成され、２．４ＧＰａの引張強さ、５０μｍの厚み及び１３３ｍｍの幅を有する。１枚のシート中のテープは一方向に配置する。
テープは以下の製法によって作成する：４５３ｇ／Ｌの嵩密度を持つポリオレフィン粉末を、１２０バールの圧力において、等圧プレスで圧縮した。圧縮後の密度は、粉末の圧縮されたシートの重量及び体積を測定することによって決定した。圧縮は、１４２℃未満、好ましくは、１３５から１３８℃の範囲で行った。粉末の圧縮されたシートを、各々、１４２℃及び１５２℃の付近の温度（誤差範囲２℃）において、２段で圧延及び延伸した。
【００４２】
シートで作成された積層体は以下の構造を有する：
積層体：
相互の最上部：
１０μｍの厚みを有する接着性フィルム層
第一のテープ製シート
第二のテープ製シート
１０μｍの厚みを有する接着性フィルム層
第一及び第二のテープ製シートから作成された積層体を、１３０℃及び５０バール圧力において６００秒間ラミネートした。
【００４３】
積層体から作成されたパイプ：
積層体をマンドレルの周りに巻いた。
マンドレルはケイ素製であり、少なくとも３０分間、５０バールの圧力処理に付し、１３５℃まで加熱した。その後、マンドレル及び巻いた積層体を室温まで冷却し、得られたパイプをマンドレルから引き出した。
温度は決して配向したＵＨＭＷＰＥテープの融点を超えて上昇させなかったので、テープの高い配向、及び引張強さ並びに引張弾性率は（表２における比較例ＩＶを例外として）パイプで維持された。得られた中空パイプは高い剛性を有し、その結果、セラミック床に落下した場合に金属音を生じる。パイプは、２２℃の室温においてＡＳＴＭ  Ｄ１５９９−９９に準拠した水圧処理に付した。破裂圧は、ＡＳＴＭ  Ｄ１５９９−９９に準拠して測定した。パイプ内側の流体を１分間で１バールから５００バールまで加圧し、ＡＳＴＭ  Ｄ１５９９−９９のセクション１０に掲げられた式から計算して、（５００バールの半径方向圧力につき）３０８３バールの最大周方向応力がもたらされた。測定は、２２℃で行った。
【００４４】
【表２】
2016528073.tif 000004
【００４５】
実施例ＩＩ及び実施例ＩＩＩにおいて、テープは層（シート）状に一方向に配置させ、各層をマンドレルの周りに巻いて、４５°の角度でパイプを作る。テープの２００／１１０一平面配向はテープの主伸長方向に対して平行であり、したがって、テープの２００／１１０一平面配向もまた得られたパイプの主伸長方向に対して４５°角度にある。（異なるテープ層中の）重なっているテープは相互に対して９０°の角度を有し、これは、テープ層が交差して積層されていることを意味する（図２参照）。得られたパイプは、双方の実施例において、４層の交差して積層されたテープの層によって作成され、外径の顕著な変化なしに１０００バールの破裂圧に耐える。これは、実施例ＩＩ及びＩＩＩで得られたパイプは高い寸法安定性によって特徴付けられることを意味する。実施例ＩＩ、ＩＩＩ及びＩＶに対する比較例（比較例ＩＩ、比較例ＩＩＩ及び比較例ＩＶ）においては、実施例ＩＩ及びＩＩＩにおいてと同一種類のテープが用いられている。テープはやはり層内で一方向に配置され、ここで、テープの２００／１１０一平面配向はテープの主伸長方向に対して平行である。比較例ＩＩにおいては、全ての４層のテープ層は、９０°の角度でマンドレルに巻かれている。これは、得られたパイプ内の全てのテープがパイプの主伸長方向に対して９０°の角度を有することを意味する。パイプ内の重なっているテープは、相互間で角度を有しない。そのようなパイプは、１３バールの破裂圧をかけることによって破壊する。破裂圧をかけた後には外径を測定することはできない。比較例ＩＩＩにおいては、（４層のテープ層に配置した）全てのテープは、マンドレルの主伸長方向に対して４５°の角度でマンドレルに巻かれ（したがって、テープの主伸長方向は、得られたパイプの主伸長方向に対して４５°の角度にある）。得られたパイプ内の重なったテープは、相互間に角度を有しない。また、この比較例においては、得られたパイプは、１７バールの破裂圧をかけることによって破裂した。破裂圧をかけた後の外径は測定することができない。比較例ＩＶにおいては、パイプは、パイプがほぼ１８０°の温度まで加熱されたことを除いて、実施例ＩＩ及びＩＩＩについて記載したのと同一の方法で作成した。パイプを冷却した後、破裂圧をパイプにかけた。パイプは、１５バールの破裂圧をかけることによって破裂した。さらなる測定は行わなかった。パイプの加熱処理のため、パイプ内のテープの２００／１１０一平面配向は消失し、したがって、破裂圧安定性が消失する。したがって、比較例ＩＶは、配向していないＵＨＭＷＰＥテープで作成されたパイプは、やはり高い破裂圧に耐えないであろうことを示す。
【００４６】
以下の図面１から５を参照することによって、本発明は最も良く理解できる。図面は、好ましい実施態様を記載することを意図した例であり、いかなる方法においても添付の請求の範囲に記載された本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【００４７】
図１において、主伸長方向８を持つマンドレル６が示され、このマンドレル６の周りに、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）で作成されたテープ２が巻かれている。テープ２は主伸長方向７を有し、マンドレル６への巻きつけは、テープ２の主伸長方向７が、マンドレル６の主伸長方向８に対して２０から６０°、好ましくは、ほぼ５３°の角度５で行われる。マンドレル６の主伸長方向８は、（図１には示されていない）得られる製品１の主伸長方向に対して同等であることは明らかなはずである。
【００４８】
図２は、テープ２で作成されたシート３，３’で作成された積層体９を示す。積層体９は、（本実施態様においては）２枚のシート３，３’から成る。第一のシート３は、一方向配置（垂直）のテープ２を含み、（２つのテープ２のみ示されている）第二のシート３’は、この第一のシート３に対して交差して積層されている。これは、第一のシート３のテープ２が、第二のシート３’のテープ２に対して一定角度（好ましくは、９０°）にあることを意味する。積層体９の両面には、熱可塑性プラスチック及び／又は熱可塑性エラストマーのフィルム４（図２では示さず）又はホイルが被覆されている。また、第一のシート３及び第二のシート３’の間にも、そのようなフィルム４が配置されている。積層体９はマンドレル６の周りに巻かれ、ここで、テープ２の主伸長方向は、マンドレル６の主伸長方向８に対してほぼ５３°及び３７°の角度５，５’である。１つの他の例において、積層体９は、第二のシート３’のテープ２がマンドレル６の主伸長方向８に対して９０°の角度を有するようにマンドレル６の周りに巻かれている。
【００４９】
図３においては、積層体９が分解図において示されている。この例においては、積層体９は第一のシート３及び第二のシート３’から成る。第一のシート３のテープ２は、第二のシート３’のテープ２に対してほぼ９０°の角度で配置されている。また、第一及び第二のシート３，３’のテープ２間では他の角度も可能である：例えば、４５°。積層体９の最上部及び底部には、熱可塑性プラスチック又は熱可塑性エラストマーのフィルム４又はホイルが設けられている。また、第一のシート３及び第二のシート３’の間にも、フィルム４又はホイルが設けられている。積層体９が織物シート、又は織られたシートと一方向性シートの組合せによって形成されている場合、フィルム４又はホイルは同じ位置に配置されていてもよい。
【００５０】
図４は、パイプ状中空品１を示し、この例においては、（２つの開口１０を備えた）パイプ１が図示されている。パイプ１はテープ２によって形成されており、テープ２は、パイプ１中のテープ２の主伸長方向がパイプ１の主伸長方向８に対してほぼ５０°の角度となるように、パイプ２中に配置されている。テープ２は、パイプ１の主伸長方向８に対してほぼ９０°の角度を有することも可能である。
【００５１】
図５は、実施例によるパイプ１及び比較例によるシート３のＸ線回折（ＸＲＤ）を示す。試料としてのシート３は、曲線Ａに示されたようなかなりの程度の非晶質の寄与を有し、これは、曲線Ｂにおける強い一平面配向パラメータを示す実施例によるパイプ１よりもランダムな組織にかなり近い。矢印１１は、曲線Ａにおけるより大きな非晶質の分布を特徴付ける。１０．３倍した曲線Ａは、１８０℃の加工温度で処理されたパイプ１を指す。
【符号の説明】
【００５２】
参照番号のリスト
１  パイプ状中空品（パイプ）
２  テープ
３  第一のテープ製シート
３’  第二のテープ製シート
４  フィルム
５  角度
５’  角度
６  マンドレル
７  テープの主伸長方向
８  マンドレル／パイプ状中空品の主伸長方向
９  （シート３，３’で作成された）積層体
１０  開口
１１  矢印
Ａ  曲線
Ｂ  曲線
【図１】
2016528073.tif 000005
【図２】
2016528073.tif 000006
【図３】
2016528073.tif 000007
【図４】
2016528073.tif 000008
【図５】
2016528073.tif 000009
【国際調査報告】
2016528073.tif 000010
2016528073.tif 000011