ポリテトラフルオロエチレン繊維
【課題】高速で縫製されるのに適するＰＴＦＥ繊維を提供すること。
【解決手段】この繊維は、約０．３６グラム／デニール（ｇ／ｄ）を上回る靱性を有する。靱性の範囲は約０．３６〜約１．０１ｇ／ｄであり、好ましい範囲は約０．５０〜約０．８０ｇ／ｄである。本発明の繊維の靱性は、最も好ましくは約０．６０ｇ／ｄである。本発明の繊維は、約１．６ｇ／ｄを上回るピーク工学応力と約１５．５％を上回る破断歪みを有する。ピーク工学応力の好ましい範囲は約３．０〜約５．０ｇ／ｄであり、破断歪みの好ましい範囲は約２０％〜約５０％である。最も好ましくは、ピーク工学応力は約４．４ｇ／ｄであり、破断歪みは約２４％である。もう１つの局面において、本発明は、ＰＴＦＥ繊維を提供し、約７０％以下のオーバーフィードでそのＰＴＦＥ繊維をオーバーフィードしながら、そのＰＴＦＥ繊維を約３００℃〜約５００℃の温度に加熱するプロセスを提供する。好ましい温度範囲は約３５０℃〜約４５０℃であり、そのオーバーフィード工程におけるオーバーフィードの好ましい範囲は約１０％〜約２０％である。最も好ましくは、その加熱工程における温度が約４００℃であり、そのオーバーフィード工程におけるオーバーフィードが約１５％である。ＰＴＦＥ繊維は、改良されたデンタルフロスのフィラメントとして使用することができ、改良されたベアリング材料としても適する。
【解決手段】この繊維は、約０．３６グラム／デニール（ｇ／ｄ）を上回る靱性を有する。靱性の範囲は約０．３６〜約１．０１ｇ／ｄであり、好ましい範囲は約０．５０〜約０．８０ｇ／ｄである。本発明の繊維の靱性は、最も好ましくは約０．６０ｇ／ｄである。本発明の繊維は、約１．６ｇ／ｄを上回るピーク工学応力と約１５．５％を上回る破断歪みを有する。ピーク工学応力の好ましい範囲は約３．０〜約５．０ｇ／ｄであり、破断歪みの好ましい範囲は約２０％〜約５０％である。最も好ましくは、ピーク工学応力は約４．４ｇ／ｄであり、破断歪みは約２４％である。もう１つの局面において、本発明は、ＰＴＦＥ繊維を提供し、約７０％以下のオーバーフィードでそのＰＴＦＥ繊維をオーバーフィードしながら、そのＰＴＦＥ繊維を約３００℃〜約５００℃の温度に加熱するプロセスを提供する。好ましい温度範囲は約３５０℃〜約４５０℃であり、そのオーバーフィード工程におけるオーバーフィードの好ましい範囲は約１０％〜約２０％である。最も好ましくは、その加熱工程における温度が約４００℃であり、そのオーバーフィード工程におけるオーバーフィードが約１５％である。ＰＴＦＥ繊維は、改良されたデンタルフロスのフィラメントとして使用することができ、改良されたベアリング材料としても適する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広くは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）繊維、より詳しくは、改良された靱性を有するＰＴＦＥ繊維に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＴＦＥ繊維は、ＰＴＦＥの丈夫な物理的特性のため、多くの厳しい条件の用途に使用される。これは、優れた高温と低温の性能、耐薬品性、紫外線の暴露に対する抵抗性を有有する。ＰＴＦＥ繊維の代表的な用途には、デンタルフロス、ベアリング、また、製織、編組、編成、ニードルパンチなどの広範囲な製布プロセスから製造される布帛としての用途が挙げられる。また、ＰＴＦＥ繊維は縫糸として使用される。
【０００３】
ＰＴＦＥ縫糸は、一般に、ＰＴＦＥ繊維を作成又は入手し、それを長手方向に撚りを入れてほぼ丸い横断面とし、次いで、繊維のその撚りを恒久的に固定するように、その撚りを入れた繊維を高温に曝すことによって製造される。これらの方法には、マルチフィラメントのエマルジョン紡糸（例えば、米国特許第２７７２４４４号に記載）、ペースト押出と延伸膨張（例えば、米国特許第３９５３５６６号に記載）、ペースト押出と溶融伸長（例えば、米国特許第５１６７８９０号に記載）が挙げられる。
【０００４】
上記のいずれかの方法によって製造される縫糸は、一般に、縫製することが困難である。例えば、エマルジョン紡糸したマルチフィラメントＰＴＦＥから製造される縫糸は、別なＰＴＦＥ縫糸の強度の約半分以下である。このため、このエマルジョン紡糸ＰＴＦＥを用いて縫製すると、その間に糸が切れることが非常に多い。また、この材料は、茶色又は白色（茶色を漂白）でのみ入手可能である。
【０００５】
いずれかのペースト押出法から得られる縫糸は、エマルジョン紡糸材料よりも強度があるが、特に、通常のポリエステル縫糸に比較すると縫製が難しい。ＰＴＦＥ繊維を取り扱うために縫製機を調整するとき、注意を払う必要がある。特に重要なことは、糸の張力の調節、機械のタイミング、糸の潤滑、針の選択である。これらの工程で注意を払ったとしても、ＰＴＦＥ縫糸の破断が生じることがある。
【０００６】
ポリエステル縫糸は、糸の機械的特性のおかげて縫製において丈夫である。とりわけ、ポリエステル糸の「靱性」（本願で定義する意味において）、一般的なＰＴＦＥ糸よりはるかに高く現れる。縫製プロセスは、割合に高い周波数（約１０００回／分を超える）の引張負荷を縫糸に与える。縫製速度を高めると、この負荷の周波数は、それに応じて高くなる。本願で縫製について指称する「高い速度」とは、ロックステッチ縫製機で１５００針／分以上であることを意味する。
【０００７】
縫糸が縫製プロセスの際に張力を受けると、弾性と非弾性の変形の双方によって反応する（一時的と恒久的な縫い）。理論に束縛されるつもりはないが、ポリエステルの高レベルの靱性のため、ポリエステル縫糸は、同等な条件下で、ＰＴＦＥ縫糸よりも破断頻度がはるかに少ないことが可能である。この高い靱性は、ポリエステル縫糸が、縫糸の縫い付けによる縫製の間の引張負荷をより迅速に吸収することを可能にする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
高い靱性を有するＰＴＦＥ繊維が多くの用途で望まれている。とりわけ、高速で縫製されるのに適するＰＴＦＥ繊維が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、約０．３６グラム／デニール（ｇ／ｄ）を上回る靱性を有するＰＴＦＥ繊維を提供する。靱性の範囲は約０．３６ｇ／ｄ〜約１．０１ｇ／ｄであり、好ましい範囲は約０．５０ｇ／ｄ〜約０．８０ｇ／ｄである。本発明のＰＴＦＥ繊維の靱性は、最も好ましくは、約０．６０ｇ／ｄである。
本発明の繊維は、約１．６ｇ／ｄを上回るピーク工学応力と、約１５．５％を上回る破断歪みを有する。好ましいピーク工学応力は約２．０ｇ／ｄを上回り、好ましい破断歪みは約１５．５％を上回る。より好ましくは、ピーク工学応力は約２．５ｇ／ｄを上回り、好ましい破断歪みは約２５％を上回る。さらに好ましくは、ピーク工学応力は約３．０ｇ／ｄを上回り、好ましい破断歪みは約３０％を上回る。ピーク工学応力の好ましい範囲は約３．０〜約５．０ｇ／ｄであり、破断歪みの好ましい範囲は約２０〜約５０％である。より好ましくは、ピーク工学応力は約４．４ｇ／ｄであり、破断歪みは約２４％である。
【００１０】
もう１つの局面において、本発明は、ＰＴＦＥ繊維を提供し、約７０％以下のオーバーフィードでＰＴＦＥ繊維をオーバーフィードしながら、約３００℃〜約５００℃の温度にＰＴＦＥ繊維を加熱することを含む、繊維の製造プロセスを提供する。温度の好ましい範囲は約３５０℃〜約４５０℃であり、オーバーフィード工程におけるオーバーフィードの好ましい範囲は約１０％〜約２０％である。最も好ましくは、加熱工程における温度は約４００℃であり、オーバーフィード工程におけるオーバーフィードは約１５％である。
もう１つの局面において、本発明は、約０．１８ｇ／ｄを上回る靱性を有する改良されたエマルジョン紡糸ＰＴＦＥ繊維を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明によるプロセスの代表的な態様の概略図である。
【図２】図２は、本発明による処理の前のＰＴＦＥ繊維の特性を示すグラフである。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明による処理の前の別なＰＴＦＥ繊維の特性を示すグラフである。
【図２Ｂ】図２Ｂは、ポリエステル繊維の特性を示すグラフである。
【図３】図３は、本発明のプロセスによる処理の後の繊維の特性を示すグラフである。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明のプロセスによる処理の後の繊維の特性を示すグラフである。
【図４】本発明のプロセスによる処理の前の繊維の特性を示すグラフである。
【図５】本発明のプロセスによる処理の後の繊維の特性を示すグラフである。
【図６】本発明のプロセスによる処理の前の繊維の特性を示すグラフである。
【図７】本発明のプロセスによる処理の後の繊維の特性を示すグラフである。
【図８】本発明のプロセスによる処理の前の繊維の特性を示すグラフである。
【図９】本発明のプロセスによる処理の後の繊維の特性を示すグラフである。
【図１０】本発明のプロセスによる処理の前の繊維の特性を示すグラフである。
【図１１】本発明のプロセスによる処理の後の繊維の特性を示すグラフである。
【図１２】本発明のプロセスによる処理の前の繊維の特性を示すグラフである。
【図１３】本発明のプロセスによる処理の後の繊維の特性を示すグラフである。
【図１４】本発明のプロセスを０％のオーバーフィードで用いた繊維の特性を示すグラフである。
【図１５】本発明のプロセスを６％のオーバーフィードで用いた繊維の特性を示すグラフである。
【図１６】本発明のプロセスを１３％のオーバーフィードで用いた繊維の特性を示すグラフである。
【図１７】本発明のプロセスを２１％のオーバーフィードで用いた繊維の特性を示すグラフである。
【図１８】本発明のプロセスを２９％のオーバーフィードで用いた繊維の特性を示すグラフである。
【図１９】本発明のプロセスを４１％のオーバーフィードで用いた繊維の特性を示すグラフである。
【図２０】本発明のプロセスを６８％のオーバーフィードで用いた繊維の特性を示すグラフである。
【図２１】３５０℃において本発明のプロセスによって処理した後の繊維の特性を示すグラフである。
【図２２】３７５℃において本発明のプロセスによって処理した後の繊維の特性を示すグラフである。
【図２３】４００℃において本発明のプロセスによって処理した後の繊維の特性を示すグラフである。
【図２４】４７５℃において本発明のプロセスによって処理した後の繊維の特性を示すグラフである。
【図２５】４７５℃において本発明のプロセスによって処理した後の繊維の特性を示すグラフである。
【図２６】本発明の繊維におけるオーバーフィードとピーク工学応力の関係を示すグラフである。
【図２７】本発明の繊維におけるオーバーフィードと靱性の関係を示すグラフである。
【図２８】本発明の繊維におけるオーバーフィードと破断歪みの関係を示すグラフである。
【図２９】本発明のプロセスによって処理する前のデンタルフロスの特性を示すグラフである。
【図３０】本発明のプロセスによって処理した後のデンタルフロスの特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の繊維は、繊維の応力−歪み線図から導き出せる特性を有する。本願における用語「工学歪み」とは、試験片の長さの変化を試験片の元の長さで割算したものを意味し、通常％で表され、「ピーク工学応力」とは、繊維によって支えられた最大負荷を意味し（本願で記載の試験による）、繊維の応力−歪み曲線のピークで表され（グラム／デニールで表される）、「破断歪み」とは、工学応力がゼロに戻る破断後の工学歪みを意味し、「靱性」とは、歪みがゼロの点から破断歪みまでの測定された応力−歪み曲線の下の面積を意味し（靱性を測定する詳細は以降で説明する）、「デニール」は、グラム／９０００メートルで表した一次元密度の単位を意味する。
【００１３】
本発明は、高速度で縫製可能なＰＴＦＥ繊維を提供する。この繊維は、図１に大要で示した方法によって製造される。ＰＴＦＥ繊維10は、任意の所望のデニールであることができ、これが最初に製造され又は入手される。製造される場合、当該技術で公知の一般的方法によって製造される。次いで、ＰＴＦＥ繊維10が、熱源13の上に５〜７０％のオーバーフィード率でオーバーフィードされる。このオーバーフィードは、図１に示すように、繊維10をインプットロール11を通してアウトプットニップロール12に供給することによって行うことができる。ロール11は、ロール12に受け入れられるよりも多い繊維10の所望量を送り出すように、特定のサイズであり又は速度が調節される。例えば、１０％のオーバーフィード率とは、ロール11が繊維10を熱源13の上に、繊維10がロール12に受け取られるよりも１０％速い割合で送り出すことを意味する。このプロセスによって繊維10をオーバーフィードすると同時に加熱することにより、繊維10はその長さ方向に収縮し、これによりそのデニールを高める。繊維10は、ロール12からコアの上に巻き取ることができ、スプール巻き取りやボビン巻き取りのような通常の製造プロセスでさらに処理することができる。
【００１４】
あるいは、ＰＴＦＥ繊維10は延伸膨張ＰＴＦＥ（ｅＰＴＦＥ）であることができる。このようなｅＰＴＦＥ繊維は、米国特許第３９５３５６６号に記載の方法によって製造可能であり、この特許は、ｅＰＴＦＥ繊維の製造の教示に関して本願でも参考にして取り入れられている。ｅＰＴＦＥ繊維が使用される場合、この繊維は、本発明による処理の前（即ち、図１のニップロール11の間を通す前）は実質的に白色の外観を有する（着色剤で着色していなければ）。本発明による処理の後（即ち、図１のニップロール12の間を通した後）、繊維は一般に、実質的に半透明の外観に変化する。半透明の繊維は、布帛の色にほぼ一致する色にする必要なしに着色布帛に取り入れることができるため、有利である。
【００１５】
また、繊維10は、このプロセスのオーバーフィードと加熱の工程に供する前に、撚りを入れることができる。撚りを入れる場合、繊維は、例えば、「Ｚ」又は「Ｓ」方向に１インチあたり７回転することができる。本発明によって得られる撚りを入れていない繊維は、張力の変動を吸収する繊維の性能が重要な用途を有する。このような用途には、製織、編組、編成、ニードルパンチが挙げられる。
【００１６】
熱源13は、コントロールされた仕方で繊維を収縮させながら繊維を加熱するのに適するホットプレート、加熱ゴデット、高温空気、高温液体オーブン、輻射加熱、又はその他の任意の手段であることができる。熱源は、約３００℃〜約５００℃の温度で運転することができる。好ましい範囲は約３５０℃〜約４５０℃であり、最も好ましい温度は約４００℃である。
ニップロール11と12は、あるいは、それらの周りに巻回された繊維10を有するゴデットであることができ、又は当業者に理解される任意のその他の繊維巻き取り又は受入れ装置であることができる。
【００１７】
本発明のプロセスの別な態様において、繊維10の追加の熱処理を含めることができる（ロール12の後）。この追加の熱処理工程は、上記の同時のオーバーフィードと加熱の工程後に行い、約３００℃〜約５００℃、好ましくは約４００℃の温度で行うことができる。この別な態様の熱処理は、繊維の実質的な膨張や収縮が生じないように、ゼロ％のオーバーフィードで行うべきである。この随意の加熱工程は、ハンドリングの際又は最終用途における長さの変化を防ぐために繊維10を状態調整するために行われる。
【００１８】
別な態様において、シリコーンオイル配合物のような縫糸潤滑剤が、以降のパッケージ工程で縫糸に施されることができる（ロール12又は追加の加熱工程の後）。シリコーンオイルは、高速で針を動かすときの摩擦、したがって温度を低下させると考えられる。
本発明によって製造される繊維は、ピーク工学応力、破断歪み、靱性、高速の縫製機での収率（縫製適性）等について予想外に改良された特性を有する。本発明の繊維は、改良された特性が改良された性能を与える数多くの用途を有する。
【００１９】
こうした用途の１つは、とりわけ、改良された特性が通常のＰＴＦＥ繊維よりも縫糸の破断が少なくて高速で繊維を縫製することを可能にする縫糸である。また、本発明の繊維は、ベアリングの製造に使用されることができ、ここでは、改良された特性が、より高い耐磨耗性、より長い製品寿命その他の長所を与えることが予想される。ベアリングを製造するにおいて、当該技術で公知の技術によって繊維をトウにし、又は多繊糸を使用することができ、ここで、１本以上の本発明の繊維を一緒に撚りを入れ、又は別な適切な天然繊維あるいはポリエステル、ポリプロピレン、ナイロンのような合成繊維と一緒に撚りを入れる（多繊糸の態様は、別な態様において、本発明の繊維の別な用途に使用することもできる）。一部のベアリング用途には、低デニールの繊維（例えば、１００デニール未満）を使用することができる。モノフィラメント、多繊糸、又はトウ状で本発明の繊維が使用される場合、円筒ソックス状に織り込まれ（例であって、任意の形状に作成されてよい）、エポキシ又はゴムの注型でコーティングされ、ベアリングにする。こうしたベアリングは、金属ベアリングでは不十分な用途に使用されることができる。これらの用途には、自動車その他の輸送機関のスタビライザーバーのような、金属を攻撃する汚れ、水、その他の汚染物が存在する用途が挙げられる。
【００２０】
また、本発明の繊維は、布帛を製造するために使用することもできる。このような布帛は、例えば、製織、編組、編成、ニードルパンチによって製造することができる。また、本発明の繊維は、ステープルに切断し、フェルトのような布帛を製造するために使用することもできる。また、この繊維は、この用途において、布帛の望まれる特性に応じて、トウにされることもできる。本発明の繊維から得られる布帛は、改良された繊維特性に基づいて改良された性能を呈するものと考えられる。
【００２１】
また、本発明の繊維は、長さあたりの重量として、４５０デニールから２９００デニール、好ましくは７００〜２２００デニールの範囲の改良されたデンタルフロスとしての用途を有する。これらのフィラメントは、約０．３６グラム／デニールを上回る靱性を有し、約０．５ｍｍ〜約５．０ｍｍの幅と約３０μｍ〜約３００μｍの厚さを有する。フィラメントは、所望により、２本以上のフィラメントを用いて一緒に撚りを入れることができる。また、フィラメントは、そのものの上に折り曲げることができ、好ましくは、実質的にフラットにして折り曲げない。
【００２２】
本発明の繊維は、多くの用途において、所望により１種以上の添加剤を含むことができ、この添加剤は、繊維が使用される用途と添加剤によって得られる意図される作用によって異なる。このような添加剤には、フッ化第１錫、医薬、ビタミン、抗炎症剤、鎮痛剤、凝固防止剤、抗バクテリア剤、及びその他の有機物質と無機物質（例えば、デンタルフロスフィラメントの把持性を高めるための二酸化チタン）、芳香剤、ワックス（約１０重量％以下の量で繊維に添加することができる）、熱又は電気伝導物質、顔料、金属、セラミック、酸化物のような活性成分が挙げられる。当業者が知るその他の添加剤を含めることもできる。これらの添加剤は、コーティング（塗布又は浸漬）、スプレー、粉末コーティング、含浸、同時押出、又は米国特許第５２６２２３４号に教示のような、これらの方法の組み合わせによって含めることができる。
【００２３】
本発明の繊維の、とりわけ、ピーク工学応力、破断歪み、靱性等の改良された特性は、本発明の繊維の応力−歪み曲線に反映される。応力−歪み曲線を得るため、下記の試験を用いた。
【００２４】
−高速引張試験−
試験は、２７０ｍｍのゲージ長さに設定されたニューマチック繊維グリップ（Instron Corp., Canton, MA)を備えた引張試験機（Interlaken Series 3310試験装置、Interlaken Technology Corp., Eden Prairie, MN)を用い、外界温度（２０℃）で行った。試験した各繊維について、１つの１メートルの繊維サンプルをデンバーインスツールメンツ社ＡＡ１６０型天秤を用いて秤量し、そのグラム単位の重量を９０００倍することにより、デニールを求めた。試験する繊維の全長から５つの１メートルのサンプルをランダムに選択した。各々の５つのサンプルは別々に試験した。サンプルをグリップに配置し、締めつけた。次いで、グリップを５０ｍｍ接近させることにより、繊維を弛緩状態にした。繊維が絡まないように注意した。試験の始めに、グリップを２０００ｍｍ／秒（±１．０％）のクロスヘッド速度で離隔させた。グリップが２７０ｍｍ離れた箇所で一定速度となるように注意した。高速データ収集装置が、２０００点／秒の速度で負荷と変位を記録した。サンプルが破断したときに試験を止めた。５つのランダムに採取した試験サンプルの各々を試験した。
【００２５】
各々の試験に負荷データ（グラムの単位）と各々の試験の変位データ（ｍｍの単位）を、パーソナルコンピューター(Dell Pentium（登録商標） 133Mhz) の標準スプレッドシート(Microsoft Exell) に送り入れた。スプレッドシートは、負荷データを試験繊維のデニールで割算して標準化し、％（変位を、試験される２７０ｍｍの元の繊維長さで割算する）で変位データ（工学歪み）を表すように、当業者に周知の仕方でプログラムされている。また、スプレッドシートは、工学応力がゼロに戻る破断点までデータをグラフにプロットするように、当業者に周知の仕方でプログラムされている。データは、ピーク工学応力、ピーク工学応力における工学歪み、破断歪みを求めるために解析した。各サンプルの靱性値は、下記の式から計算した。
【数１】
ここで、εは工学歪み、σはグラム／デニールで表した工学応力、ｉは１〜ｎの値である。ｎはテータを設定した合計のデータ点数である。
【００２６】
この式は、やはり当業者に周知の仕方でプログラムされており、上記の式によって各サンプルの靱性値を計算する。
ピーク工学応力、ピーク工学応力における歪み、破断歪み、靱性の値は、各々のサンプルについて表にまとめている。また、平均、標準偏差、変動係数を計算し、５つの試験サンプル（特に明記していない）についての対応する値に基づいてまとめている。
本発明のＰＴＦＥ繊維についての適切なピーク工学応力は、約１．６ｇ／ｄを上回り、好ましくは約３．０〜約５．０ｇ／ｄの範囲であり、最も好ましくは約４．４ｇ／ｄのピーク工学応力である。適切な破断歪みは、約２０％を上回り、好ましくは約２０〜約５０％、最も好ましくは約２４％である。繊維の適切な靱性は約０．３６ｇ／ｄを上回り、好ましくは約０．５０ｇ／ｄ〜約０．８０ｇ／ｄの範囲であり、最も好ましくは約０．６０ｇ／ｄである。
次に本発明を下記の例に関して説明するが、これらは本発明の例示のためであって、本発明を限定するものではない。
【００２７】
−例−
−比較例−
ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）として販売の１１８０デニールのＰＴＦＥ繊維のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社（Newwark, Delaware)から入手した。この繊維は、Ｚ方向に１インチあたり７つの撚りを含んだ。上記の高速引張試験にしたがって、この繊維から５つのサンプルを試験した。次いで、上記のようにしてデニール、ピーク工学応力、ピーク工学応力における歪み、破断歪み、靱性を計算し、平均してこれらの特性の平均値を求めた。この比較例の５つのサンプルの測定値、平均値、標準偏差、変動係数を下記の表１に示す。１つのサンプルの代表的なデータを、図２に応力−歪み曲線としてグラフに示す（グラフに対する以降の言及は、試験したいくつかのサンプルの１つの代表的なデータに関して述べている）。
【００２８】
【表１】
【００２９】
−比較例２−
ＴＥＮＡＲＡ（登録商標）として販売の１１８０デニールのＰＴＦＥ縫糸のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社から入手した。この繊維の５つのサンプルを、比較例１と同じ仕方で同じ特性について試験した。この結果を下記の表１Ａに示す。これらの結果を、図２Ａのグラフに示す。
【表２】
この例の糸を、アクリル系布帛を用い、Ｐｆａｆｆ１４２０型ロックステッチ縫製機の２つの針と２つのボビンによって試験した。この縫製機は、この例の繊維を１８００ステッチ／分を上回る速度で処理できなかった。
【００３０】
−比較例３−
商標Ｓａｂａ３５として販売の７５４デニールのポリエステル縫糸のサンプルを Amann & Sohne GmbH & Co.(ドイツ）から入手した。この繊維の５つのサンプルを、比較例１と同じ仕方で同じ特性について試験した。この結果を下記の表１Ａに示す。これらの結果を、図２Ｂのグラフに示す。
【表３】
比較例３のポリエステル繊維は、一般に、比較例２で用いたのと同じ縫製機で２４００ステッチ／分を上回る速度で運転される。
【００３１】
−例１−
比較例１のＰＴＦＥ繊維を本発明のプロセスに供した。ニップロールを用い、４００℃に加熱したプレートの上で繊維を約１３％のオーバーフィード率で供給した。加熱プレート上の繊維の滞留時間は５．５秒であった。次いで、繊維をコアに巻き取った。この処理の後、この繊維のデニールは１３６０と測定された。
下記の表２は、比較例１で測定したのと同じ特性について、この処理後の繊維の５つのサンプルの測定値、平均、標準偏差、変動係数を示す。また、比較例１の処理前の繊維と比較したこの例の処理後の繊維の変化を％で示す。
【表４】
【００３２】
これらのデータから分かるように、ピーク工学応力における歪み、破断歪み、靱性は、比較例１の処理前の繊維に対する例１の処理後の繊維として、それぞれ８１％、８２％、２２５％増加した。また、例１のデータは、比較例２に比べてこれらの特性の顕著な改良を示す。例１における特性データは、比較例３（ポリエステル）のそれらと首尾よく同等であることが分かる。例１のデータを、図３に応力−歪み曲線としてグラフに示す。
【００３３】
−例１Ａ−
Ｚ方向に１インチあたり７つの撚りを有するＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）として販売のＰＴＦＥ繊維のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社から入手した。この繊維を、４００℃のプレートの上で１５％のオーバーフィード率と２．５秒の滞留時間として本発明の処理に供した。また、このサンプルを、４００℃のプレートの上で０％のオーバーフィード率と２．５秒の滞留時間の二次熱処理に供した。
下記の表２Ａは、比較例１で測定したのと同じ特性について、この処理後の繊維の５つのサンプルの測定値、平均、標準偏差、変動係数を示す。また、比較例１の処理前の繊維と比較したこの例の処理後の繊維の変化を％で示す。例１Ａにおけるデータは、比較例３（ポリエステル）のそれらと首尾よく同等であることが分かる。例１Ａのデータを、図３Ａに応力−歪み曲線としてグラフに示す。
【表５】
【００３４】
例１Ａの処理後の繊維は、比較例３で使用したのと同じ縫製機で試験した。本発明の処理後の繊維を用いると、この縫製機は、糸の破断なしに、２６００ステッチ／分で２．５ｍの４３回の連続運転が可能であった。このことは、比較例２のＰＴＦＥ繊維に対し、縫製速度の顕著な改良である。例１Ａの処理後の繊維の縫製適性は、比較例３のポリエステル繊維のそれと首尾よく同等である。本発明のＰＴＦＥ繊維は、その高められた特性のおかげで、通常のＰＴＦＥ繊維よりもはるかに容易かつ迅速に縫製することができ、使用に際し、多くの長所と効率を与える。
【００３５】
−比較例４−
ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）として販売のフラットな白色の１３２０デニールのＰＴＦＥ繊維のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社から入手した。この繊維の５つのサンプルを、比較例１と同じ仕方で同じ特性について試験した。この結果を下記の表３に示す。この比較例のデータを図４のグラフに示す。
【表６】
【００３６】
−例２−
比較例４のフラットな白色のＰＴＦＥ繊維を、本発明のプロセスにより、例１に記載したのと同じ条件を用いて処理した。この処理の後、この繊維のデニールは１５６０と測定された。また、同様な試験を行い、その結果を下記の表４と図５のグラフに示す。このデータは、本発明のプロセスによる処理の後、繊維のピーク工学応力における歪み、破断歪み、靱性に、比較例４の繊維に対する顕著な改良を示す。測定された特性値は例１Ａのそれらと同様であるため、この例２の繊維は、改良された靱性を必要とする用途に首尾よく機能すると思われる。この例２の繊維は、例２の繊維の高められた特性のおかげで、比較例４の繊維の用途よりも、こうした用途で首尾よく機能すると思われる。
【表７】
【００３７】
−比較例５−
ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）として販売のフラットな黒色の１２５０デニールのＰＴＦＥ繊維のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社から入手した。この繊維の５つのサンプルを、比較例１と同じ仕方で同じ特性について試験した。この結果を下記の表５に示す。この比較例のデータを図６のグラフに示す。
【表８】
【００３８】
−例３−
比較例５のフラットな黒色のＰＴＦＥ繊維を、本発明のプロセスにより、例１に記載したのと同じ条件を用いて処理した。この処理の後、この繊維のデニールは１４５０と測定された。また、同様な試験を行い、その結果を下記の表６と図７のグラフに示す。このデータは、本発明のプロセスによる処理の後、繊維のピーク工学応力における歪み、破断歪み、靱性に、比較例５の繊維に対する顕著な改良を示す。測定された特性値は例１Ａのそれらと同様であるため、この例３の繊維は、改良された靱性を必要とする用途に首尾よく機能すると思われる。この例３の繊維は、例３の繊維の高められた特性のおかげで、比較例５の繊維の用途よりも、こうした用途で首尾よく機能すると思われる。
【表９】
【００３９】
−比較例６−
ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）として販売のフラットな赤色の１２５０デニールのＰＴＦＥ繊維のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社から入手した。この繊維の５つのサンプルを、比較例１と同じ仕方で同じ特性について試験した。この結果を下記の表７に示す。この比較例のデータを図８のグラフに示す。
【表１０】
【００４０】
−例４−
比較例６のフラットな赤色のＰＴＦＥ繊維を、本発明のプロセスにより、例１に記載したのと同じ条件を用いて処理した。この処理の後、この繊維のデニールは１４５０と測定された。また、同様な試験を行い、その結果を下記の表８と図９のグラフに示す。このデータは、本発明のプロセスによる処理の後、繊維のピーク工学応力における歪み、破断歪み、靱性に、比較例６の繊維に対する顕著な改良を示す。測定された特性値は例１Ａのそれらと同様であるため、この例４の繊維は、改良された靱性を必要とする用途に首尾よく機能すると思われる。この例４の繊維は、例４の繊維の高められた特性のおかげで、比較例６の繊維の用途よりも、こうした用途で首尾よく機能すると思われる。
【表１１】
【００４１】
−比較例７−
１２００デニールのＰＲＯＦＩＬＥＮ（登録商標）縫糸のサンプルを Lenzing Aktiengesellschaft (Lenzing, Austraria)から入手した。この繊維の５つのサンプルを、比較例１と同じ仕方で同じ特性について試験した。この結果を下記の表９に示す。この比較例のデータを図１０のグラフに示す。
【表１２】
【００４２】
−例５−
比較例７のＰＲＯＦＩＬＥＮ（登録商標）縫糸を、本発明のプロセスにより、例１に記載したのと同じ条件を用いて処理した。この処理の後、この繊維のデニールは１４１０と測定された。また、同様な試験を行い、その結果を下記の表１０と図１１のグラフに示す。このデータは、本発明のプロセスによる処理の後、繊維のピーク工学応力における歪み、破断歪み、靱性に、比較例７の繊維に対する顕著な改良を示す。測定された特性値は例１Ａのそれらと同様であるため、この例５の繊維は、改良された靱性を必要とする用途に首尾よく機能すると思われる。この例５の繊維は、例５の繊維の高められた特性のおかげで、比較例７の繊維の用途よりも、やはりこうした用途で首尾よく機能すると思われる。
【表１３】
【００４３】
−比較例８−
エマルジョン紡糸した茶色の８８１デニールのＴＥＦＬＯＮ（登録商標）縫糸のサンプルを Synthetic Thread, Inc. (Bethlehem, PA) から入手した（ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）は E.I. duPont de Nemours & Co., Inc. の商標）。この繊維の５つのサンプルを、比較例１と同じ仕方で同じ特性について試験した。この結果を下記の表１１に示す。この比較例のデータを図１２のグラフに示す。
【表１４】
【００４４】
−例６−
比較例８のエマルジョン紡糸した茶色ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）縫糸を、本発明のプロセスにより、処理温度を３７５℃とした以外は例１に記載したのと同じ条件を用いて処理した。この処理の後、この繊維のデニールは１０２０と測定された。また、同様な試験を行い、その結果を下記の表１２と図１３のグラフに示す。このデータは、本発明のプロセスによる処理の後、繊維のピーク工学応力における歪み、破断歪み、靱性に、比較例８の繊維に対する顕著な改良を示す。測定された特性値は例１Ａのそれらと同様であるため、この例６の繊維は、改良された靱性を必要とする用途に、やはり比較例８の繊維の用途よりも首尾よく機能すると思われる。
【表１５】
【００４５】
−オーバーフィードを変えた効果を例証する例−
−例７−
ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）として販売の、Ｚ方向に１インチあたり７つの撚りを有するＰＴＦＥ繊維のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社から入手した。この繊維を、０％のオーバーフィードとした以外は例１と同様な条件にして、本発明による処理に供した。この処理の後、この繊維のデニールは１０５０と測定された。この例のデータを下記の表１３に示す。このデータは、図１４にグラフで示す。
【表１６】
−例８−
ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）として販売の、Ｚ方向に１インチあたり７つの撚りを有するＰＴＦＥ繊維のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社から入手した。この繊維を、６％のオーバーフィードとした以外は例１と同様な条件にして、本発明による処理に供した。この処理の後、この繊維のデニールは１１２０と測定された。この例のデータを下記の表１４に示す。このデータは、図１５にグラフで示す。
【表１７】
【００４６】
−例９−
ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）として販売の、Ｚ方向に１インチあたり７つの撚りを有するＰＴＦＥ繊維のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社から入手した。この繊維を、１３％のオーバーフィードとした以外は例１と同様な条件にして、本発明による処理に供した。この処理の後、この繊維のデニールは１２７０と測定された。この例のデータを下記の表１５に示す。このデータは、図１６にグラフで示す。
【表１８】
【００４７】
−例１０−
ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）として販売の、Ｚ方向に１インチあたり７つの撚りを有するＰＴＦＥ繊維のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社から入手した。この繊維を、２１％のオーバーフィードとした以外は例１と同様な条件にして、本発明による処理に供した。この処理の後、この繊維のデニールは１３３０と測定された。この例のデータを下記の表１６に示す。このデータは、図１７にグラフで示す。
【表１９】
【００４８】
−例１１−
ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）として販売の、Ｚ方向に１インチあたり７つの撚りを有するＰＴＦＥ繊維のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社から入手した。この繊維を、２９％のオーバーフィードとした以外は例１と同様な条件にして、本発明による処理に供した。この処理の後、この繊維のデニールは１５５０と測定された。この例のデータを下記の表１７に示す。このデータは、図１８にグラフで示す。
【表２０】
【００４９】
−例１２−
ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）として販売の、Ｚ方向に１インチあたり７つの撚りを有するＰＴＦＥ繊維のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社から入手した。この繊維を、４１％のオーバーフィードとした以外は例１と同様な条件にして、本発明による処理に供した。この処理の後、この繊維のデニールは１８３０と測定された。この例のデータを下記の表１８に示す（記載の平均の値は、３つの適当に破断したサンプルから計算した）。このデータは、図１９にグラフで示す。
【表２１】
【００５０】
−例１３−
ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）として販売の、Ｚ方向に１インチあたり７つの撚りを有するＰＴＦＥ繊維のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社から入手した。この繊維を、６８％のオーバーフィードとした以外は例１と同様な条件にして、本発明による処理に供した。この処理の後、この繊維のデニールは１９００と測定された。この例のデータを下記の表１９に示す（記載の平均の値は、３つの適当に破断したサンプルから計算した）。このデータは、図２０にグラフで示す。
【表２２】
【００５１】
例７〜１３を考察すると、オーバーフィード率を変えた効果が分かる。特に、望ましいオーバーフィード率と約７０％以下であるように考えられる。オーバーフィード率の好ましい範囲は約１０〜約２０％である。最も好ましくは、約１５％のオーバーフィード率である。これらの例の繊維は、いずれも比較例１の繊維よりも改良された靱性を実証しており、より多くのエネルギーを吸収し、改良された靱性を必要とする用途により適切に機能すると考えられる。
例７〜１３についてのピーク工学応力に及ぼすオーバーフィードの効果が、図２６のグラフに示されている。例７〜１３についての靱性に及ぼすオーバーフィードの効果が、図２７のグラフに示されている。例７〜１３についての破断歪みに及ぼすオーバーフィードの効果が、図２８のグラフに示されている。
【００５２】
−温度を変化させた効果を例証する例−
−例１４−
ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）として販売の、Ｚ方向に１インチあたり７つの撚りを有するＰＴＦＥ繊維のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社から入手した。この繊維を、温度を３５０℃として滞留時間を６０秒間とした以外は例１と同様な条件にして、本発明による処理に供した。この処理の後、この繊維のデニールは１２６０と測定された。この例のデータを下記の表２０に示す。このデータを、図２１にグラフで示す。
【表２３】
【００５３】
−例１５−
ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）として販売の、Ｚ方向に１インチあたり７つの撚りを有するＰＴＦＥ繊維のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社から入手した。この繊維を、温度を３７５℃として滞留時間を６０秒間とした以外は例１と同様な条件にして、本発明による処理に供した。この処理の後、この繊維のデニールは１２８０と測定された。この例のデータを下記の表２１に示す。このデータを、図２２にグラフで示す。
【表２４】
【００５４】
−例１６−
ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）として販売の、Ｚ方向に１インチあたり７つの撚りを有するＰＴＦＥ繊維のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社から入手した。この繊維を、例１に記載したようにして、本発明のプロセスによって処理した。この処理の後、この繊維のデニールは１２７０と測定された。この例のデータを下記の表２２に示す。このデータを、図２３にグラフで示す。
【表２５】
【００５５】
−例１７−
ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）として販売の、Ｚ方向に１インチあたり７つの撚りを有するＰＴＦＥ繊維のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社から入手した。この繊維を、温度を４７５℃として滞留時間を２秒間とした以外は例１と同様な条件にして、本発明による処理に供した。この処理の後、この繊維のデニールは１２５０と測定された。この例のデータを下記の表２２に示す。このデータを、図２４にグラフで示す。
【表２６】
【００５６】
−例１８−
ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）として販売の、Ｚ方向に１インチあたり７つの撚りを有するＰＴＦＥ繊維のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社から入手した。この繊維を、温度を４７５℃とした以外は例１と同様な条件にして、本発明による処理に供した。この処理の後、この繊維のデニールは１２７０と測定された。この例のデータを下記の表２４に示す。このデータを、図２５にグラフで示す。
【表２７】
【００５７】
例１４〜１８を考察すると、本発明の繊維に及ぼす温度の効果が分かる。望ましい温度は約３００℃〜約５００℃と考えられる。温度の好ましい範囲は約３５０℃〜約４５０℃である。最も好ましくは、温度は約４００℃である。当業者は、温度と所望の滞留時間とするための巻き取り速度を変える仕方を判断するであろう。これらの例の繊維は、いずれも比較例１の繊維よりも改良された靱性を実証している。
【００５８】
−デンタルフロスの改良を示す例−
−比較例９−
米国特許第５５１８０１２号に記載された例１にしたがい、ワックスを添加していないデンタルフロスのサンプルを作成した。このデンタルフロスは、１１７０デニールで、１．１ｍｍの幅と７６μｍの厚さを有することが測定された。この繊維の５つのサンプルを、比較例１と同じ仕方で同じ特性について試験した。この結果を下記の表２５に示す。このデータを、図２９にグラフで示す。
【表２８】
【００５９】
−例１９−
比較例９のデンタルフロスを、例１に記載したのと同じ条件を用いて本発明のプロセスによって処理した。この処理の後、この繊維のデニールは１４３０と測定された。また、同じ試験を行い、その結果を下記の表２６に示す。このデータは、本発明のプロセスによる処理の後、繊維のピーク工学応力における歪み、破断歪み、靱性に、比較例９のデンタルフロスに対する顕著な改良を示す。表２６に示した特性は、処理後の繊維がデンタルフロスとして首尾よく機能するであろうことを示している。具体的には、この例１９の繊維は、例１９の繊維の高められた特性のため、比較例９の繊維よりもデンタルフロスとして首尾よく機能すると考えられる（破断が生じにくいことを含めて）。このデータを、図３０にグラフで示す。
【表２９】
【００６０】
本願で記載した例は、繊維を製造するために使用したプロセスパラメーターに応じて、本発明の繊維の所望の特性の範囲を例証する。当業者は、これらの特性は、本願で記載のプロセスパラメーターを変更・最適化することにより、特定の用途の必要に応じて、これらの特性を変更・最適化し得ることを理解するであろう。
本発明の方法を用いると、より高い縫製速度に耐えるＰＴＦＥ繊維を製造することができる。このことは、縫製における生産性と効率を高め、多数のその他の利益を与える。また、ＰＴＦＥ繊維の高い靱性は、本願で記載した以外の用途にも利益を与え、このことは、本願の開示によって当業者に理解されるであろう。 特定の例に関して説明してきたが、本発明は、それらに限定されるものではなく、請求の範囲に記載した中での変更や変化を包含するものである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広くは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）繊維、より詳しくは、改良された靱性を有するＰＴＦＥ繊維に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＴＦＥ繊維は、ＰＴＦＥの丈夫な物理的特性のため、多くの厳しい条件の用途に使用される。これは、優れた高温と低温の性能、耐薬品性、紫外線の暴露に対する抵抗性を有有する。ＰＴＦＥ繊維の代表的な用途には、デンタルフロス、ベアリング、また、製織、編組、編成、ニードルパンチなどの広範囲な製布プロセスから製造される布帛としての用途が挙げられる。また、ＰＴＦＥ繊維は縫糸として使用される。
【０００３】
ＰＴＦＥ縫糸は、一般に、ＰＴＦＥ繊維を作成又は入手し、それを長手方向に撚りを入れてほぼ丸い横断面とし、次いで、繊維のその撚りを恒久的に固定するように、その撚りを入れた繊維を高温に曝すことによって製造される。これらの方法には、マルチフィラメントのエマルジョン紡糸（例えば、米国特許第２７７２４４４号に記載）、ペースト押出と延伸膨張（例えば、米国特許第３９５３５６６号に記載）、ペースト押出と溶融伸長（例えば、米国特許第５１６７８９０号に記載）が挙げられる。
【０００４】
上記のいずれかの方法によって製造される縫糸は、一般に、縫製することが困難である。例えば、エマルジョン紡糸したマルチフィラメントＰＴＦＥから製造される縫糸は、別なＰＴＦＥ縫糸の強度の約半分以下である。このため、このエマルジョン紡糸ＰＴＦＥを用いて縫製すると、その間に糸が切れることが非常に多い。また、この材料は、茶色又は白色（茶色を漂白）でのみ入手可能である。
【０００５】
いずれかのペースト押出法から得られる縫糸は、エマルジョン紡糸材料よりも強度があるが、特に、通常のポリエステル縫糸に比較すると縫製が難しい。ＰＴＦＥ繊維を取り扱うために縫製機を調整するとき、注意を払う必要がある。特に重要なことは、糸の張力の調節、機械のタイミング、糸の潤滑、針の選択である。これらの工程で注意を払ったとしても、ＰＴＦＥ縫糸の破断が生じることがある。
【０００６】
ポリエステル縫糸は、糸の機械的特性のおかげて縫製において丈夫である。とりわけ、ポリエステル糸の「靱性」（本願で定義する意味において）、一般的なＰＴＦＥ糸よりはるかに高く現れる。縫製プロセスは、割合に高い周波数（約１０００回／分を超える）の引張負荷を縫糸に与える。縫製速度を高めると、この負荷の周波数は、それに応じて高くなる。本願で縫製について指称する「高い速度」とは、ロックステッチ縫製機で１５００針／分以上であることを意味する。
【０００７】
縫糸が縫製プロセスの際に張力を受けると、弾性と非弾性の変形の双方によって反応する（一時的と恒久的な縫い）。理論に束縛されるつもりはないが、ポリエステルの高レベルの靱性のため、ポリエステル縫糸は、同等な条件下で、ＰＴＦＥ縫糸よりも破断頻度がはるかに少ないことが可能である。この高い靱性は、ポリエステル縫糸が、縫糸の縫い付けによる縫製の間の引張負荷をより迅速に吸収することを可能にする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
高い靱性を有するＰＴＦＥ繊維が多くの用途で望まれている。とりわけ、高速で縫製されるのに適するＰＴＦＥ繊維が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、約０．３６グラム／デニール（ｇ／ｄ）を上回る靱性を有するＰＴＦＥ繊維を提供する。靱性の範囲は約０．３６ｇ／ｄ〜約１．０１ｇ／ｄであり、好ましい範囲は約０．５０ｇ／ｄ〜約０．８０ｇ／ｄである。本発明のＰＴＦＥ繊維の靱性は、最も好ましくは、約０．６０ｇ／ｄである。
本発明の繊維は、約１．６ｇ／ｄを上回るピーク工学応力と、約１５．５％を上回る破断歪みを有する。好ましいピーク工学応力は約２．０ｇ／ｄを上回り、好ましい破断歪みは約１５．５％を上回る。より好ましくは、ピーク工学応力は約２．５ｇ／ｄを上回り、好ましい破断歪みは約２５％を上回る。さらに好ましくは、ピーク工学応力は約３．０ｇ／ｄを上回り、好ましい破断歪みは約３０％を上回る。ピーク工学応力の好ましい範囲は約３．０〜約５．０ｇ／ｄであり、破断歪みの好ましい範囲は約２０〜約５０％である。より好ましくは、ピーク工学応力は約４．４ｇ／ｄであり、破断歪みは約２４％である。
【００１０】
もう１つの局面において、本発明は、ＰＴＦＥ繊維を提供し、約７０％以下のオーバーフィードでＰＴＦＥ繊維をオーバーフィードしながら、約３００℃〜約５００℃の温度にＰＴＦＥ繊維を加熱することを含む、繊維の製造プロセスを提供する。温度の好ましい範囲は約３５０℃〜約４５０℃であり、オーバーフィード工程におけるオーバーフィードの好ましい範囲は約１０％〜約２０％である。最も好ましくは、加熱工程における温度は約４００℃であり、オーバーフィード工程におけるオーバーフィードは約１５％である。
もう１つの局面において、本発明は、約０．１８ｇ／ｄを上回る靱性を有する改良されたエマルジョン紡糸ＰＴＦＥ繊維を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明によるプロセスの代表的な態様の概略図である。
【図２】図２は、本発明による処理の前のＰＴＦＥ繊維の特性を示すグラフである。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明による処理の前の別なＰＴＦＥ繊維の特性を示すグラフである。
【図２Ｂ】図２Ｂは、ポリエステル繊維の特性を示すグラフである。
【図３】図３は、本発明のプロセスによる処理の後の繊維の特性を示すグラフである。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明のプロセスによる処理の後の繊維の特性を示すグラフである。
【図４】本発明のプロセスによる処理の前の繊維の特性を示すグラフである。
【図５】本発明のプロセスによる処理の後の繊維の特性を示すグラフである。
【図６】本発明のプロセスによる処理の前の繊維の特性を示すグラフである。
【図７】本発明のプロセスによる処理の後の繊維の特性を示すグラフである。
【図８】本発明のプロセスによる処理の前の繊維の特性を示すグラフである。
【図９】本発明のプロセスによる処理の後の繊維の特性を示すグラフである。
【図１０】本発明のプロセスによる処理の前の繊維の特性を示すグラフである。
【図１１】本発明のプロセスによる処理の後の繊維の特性を示すグラフである。
【図１２】本発明のプロセスによる処理の前の繊維の特性を示すグラフである。
【図１３】本発明のプロセスによる処理の後の繊維の特性を示すグラフである。
【図１４】本発明のプロセスを０％のオーバーフィードで用いた繊維の特性を示すグラフである。
【図１５】本発明のプロセスを６％のオーバーフィードで用いた繊維の特性を示すグラフである。
【図１６】本発明のプロセスを１３％のオーバーフィードで用いた繊維の特性を示すグラフである。
【図１７】本発明のプロセスを２１％のオーバーフィードで用いた繊維の特性を示すグラフである。
【図１８】本発明のプロセスを２９％のオーバーフィードで用いた繊維の特性を示すグラフである。
【図１９】本発明のプロセスを４１％のオーバーフィードで用いた繊維の特性を示すグラフである。
【図２０】本発明のプロセスを６８％のオーバーフィードで用いた繊維の特性を示すグラフである。
【図２１】３５０℃において本発明のプロセスによって処理した後の繊維の特性を示すグラフである。
【図２２】３７５℃において本発明のプロセスによって処理した後の繊維の特性を示すグラフである。
【図２３】４００℃において本発明のプロセスによって処理した後の繊維の特性を示すグラフである。
【図２４】４７５℃において本発明のプロセスによって処理した後の繊維の特性を示すグラフである。
【図２５】４７５℃において本発明のプロセスによって処理した後の繊維の特性を示すグラフである。
【図２６】本発明の繊維におけるオーバーフィードとピーク工学応力の関係を示すグラフである。
【図２７】本発明の繊維におけるオーバーフィードと靱性の関係を示すグラフである。
【図２８】本発明の繊維におけるオーバーフィードと破断歪みの関係を示すグラフである。
【図２９】本発明のプロセスによって処理する前のデンタルフロスの特性を示すグラフである。
【図３０】本発明のプロセスによって処理した後のデンタルフロスの特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の繊維は、繊維の応力−歪み線図から導き出せる特性を有する。本願における用語「工学歪み」とは、試験片の長さの変化を試験片の元の長さで割算したものを意味し、通常％で表され、「ピーク工学応力」とは、繊維によって支えられた最大負荷を意味し（本願で記載の試験による）、繊維の応力−歪み曲線のピークで表され（グラム／デニールで表される）、「破断歪み」とは、工学応力がゼロに戻る破断後の工学歪みを意味し、「靱性」とは、歪みがゼロの点から破断歪みまでの測定された応力−歪み曲線の下の面積を意味し（靱性を測定する詳細は以降で説明する）、「デニール」は、グラム／９０００メートルで表した一次元密度の単位を意味する。
【００１３】
本発明は、高速度で縫製可能なＰＴＦＥ繊維を提供する。この繊維は、図１に大要で示した方法によって製造される。ＰＴＦＥ繊維10は、任意の所望のデニールであることができ、これが最初に製造され又は入手される。製造される場合、当該技術で公知の一般的方法によって製造される。次いで、ＰＴＦＥ繊維10が、熱源13の上に５〜７０％のオーバーフィード率でオーバーフィードされる。このオーバーフィードは、図１に示すように、繊維10をインプットロール11を通してアウトプットニップロール12に供給することによって行うことができる。ロール11は、ロール12に受け入れられるよりも多い繊維10の所望量を送り出すように、特定のサイズであり又は速度が調節される。例えば、１０％のオーバーフィード率とは、ロール11が繊維10を熱源13の上に、繊維10がロール12に受け取られるよりも１０％速い割合で送り出すことを意味する。このプロセスによって繊維10をオーバーフィードすると同時に加熱することにより、繊維10はその長さ方向に収縮し、これによりそのデニールを高める。繊維10は、ロール12からコアの上に巻き取ることができ、スプール巻き取りやボビン巻き取りのような通常の製造プロセスでさらに処理することができる。
【００１４】
あるいは、ＰＴＦＥ繊維10は延伸膨張ＰＴＦＥ（ｅＰＴＦＥ）であることができる。このようなｅＰＴＦＥ繊維は、米国特許第３９５３５６６号に記載の方法によって製造可能であり、この特許は、ｅＰＴＦＥ繊維の製造の教示に関して本願でも参考にして取り入れられている。ｅＰＴＦＥ繊維が使用される場合、この繊維は、本発明による処理の前（即ち、図１のニップロール11の間を通す前）は実質的に白色の外観を有する（着色剤で着色していなければ）。本発明による処理の後（即ち、図１のニップロール12の間を通した後）、繊維は一般に、実質的に半透明の外観に変化する。半透明の繊維は、布帛の色にほぼ一致する色にする必要なしに着色布帛に取り入れることができるため、有利である。
【００１５】
また、繊維10は、このプロセスのオーバーフィードと加熱の工程に供する前に、撚りを入れることができる。撚りを入れる場合、繊維は、例えば、「Ｚ」又は「Ｓ」方向に１インチあたり７回転することができる。本発明によって得られる撚りを入れていない繊維は、張力の変動を吸収する繊維の性能が重要な用途を有する。このような用途には、製織、編組、編成、ニードルパンチが挙げられる。
【００１６】
熱源13は、コントロールされた仕方で繊維を収縮させながら繊維を加熱するのに適するホットプレート、加熱ゴデット、高温空気、高温液体オーブン、輻射加熱、又はその他の任意の手段であることができる。熱源は、約３００℃〜約５００℃の温度で運転することができる。好ましい範囲は約３５０℃〜約４５０℃であり、最も好ましい温度は約４００℃である。
ニップロール11と12は、あるいは、それらの周りに巻回された繊維10を有するゴデットであることができ、又は当業者に理解される任意のその他の繊維巻き取り又は受入れ装置であることができる。
【００１７】
本発明のプロセスの別な態様において、繊維10の追加の熱処理を含めることができる（ロール12の後）。この追加の熱処理工程は、上記の同時のオーバーフィードと加熱の工程後に行い、約３００℃〜約５００℃、好ましくは約４００℃の温度で行うことができる。この別な態様の熱処理は、繊維の実質的な膨張や収縮が生じないように、ゼロ％のオーバーフィードで行うべきである。この随意の加熱工程は、ハンドリングの際又は最終用途における長さの変化を防ぐために繊維10を状態調整するために行われる。
【００１８】
別な態様において、シリコーンオイル配合物のような縫糸潤滑剤が、以降のパッケージ工程で縫糸に施されることができる（ロール12又は追加の加熱工程の後）。シリコーンオイルは、高速で針を動かすときの摩擦、したがって温度を低下させると考えられる。
本発明によって製造される繊維は、ピーク工学応力、破断歪み、靱性、高速の縫製機での収率（縫製適性）等について予想外に改良された特性を有する。本発明の繊維は、改良された特性が改良された性能を与える数多くの用途を有する。
【００１９】
こうした用途の１つは、とりわけ、改良された特性が通常のＰＴＦＥ繊維よりも縫糸の破断が少なくて高速で繊維を縫製することを可能にする縫糸である。また、本発明の繊維は、ベアリングの製造に使用されることができ、ここでは、改良された特性が、より高い耐磨耗性、より長い製品寿命その他の長所を与えることが予想される。ベアリングを製造するにおいて、当該技術で公知の技術によって繊維をトウにし、又は多繊糸を使用することができ、ここで、１本以上の本発明の繊維を一緒に撚りを入れ、又は別な適切な天然繊維あるいはポリエステル、ポリプロピレン、ナイロンのような合成繊維と一緒に撚りを入れる（多繊糸の態様は、別な態様において、本発明の繊維の別な用途に使用することもできる）。一部のベアリング用途には、低デニールの繊維（例えば、１００デニール未満）を使用することができる。モノフィラメント、多繊糸、又はトウ状で本発明の繊維が使用される場合、円筒ソックス状に織り込まれ（例であって、任意の形状に作成されてよい）、エポキシ又はゴムの注型でコーティングされ、ベアリングにする。こうしたベアリングは、金属ベアリングでは不十分な用途に使用されることができる。これらの用途には、自動車その他の輸送機関のスタビライザーバーのような、金属を攻撃する汚れ、水、その他の汚染物が存在する用途が挙げられる。
【００２０】
また、本発明の繊維は、布帛を製造するために使用することもできる。このような布帛は、例えば、製織、編組、編成、ニードルパンチによって製造することができる。また、本発明の繊維は、ステープルに切断し、フェルトのような布帛を製造するために使用することもできる。また、この繊維は、この用途において、布帛の望まれる特性に応じて、トウにされることもできる。本発明の繊維から得られる布帛は、改良された繊維特性に基づいて改良された性能を呈するものと考えられる。
【００２１】
また、本発明の繊維は、長さあたりの重量として、４５０デニールから２９００デニール、好ましくは７００〜２２００デニールの範囲の改良されたデンタルフロスとしての用途を有する。これらのフィラメントは、約０．３６グラム／デニールを上回る靱性を有し、約０．５ｍｍ〜約５．０ｍｍの幅と約３０μｍ〜約３００μｍの厚さを有する。フィラメントは、所望により、２本以上のフィラメントを用いて一緒に撚りを入れることができる。また、フィラメントは、そのものの上に折り曲げることができ、好ましくは、実質的にフラットにして折り曲げない。
【００２２】
本発明の繊維は、多くの用途において、所望により１種以上の添加剤を含むことができ、この添加剤は、繊維が使用される用途と添加剤によって得られる意図される作用によって異なる。このような添加剤には、フッ化第１錫、医薬、ビタミン、抗炎症剤、鎮痛剤、凝固防止剤、抗バクテリア剤、及びその他の有機物質と無機物質（例えば、デンタルフロスフィラメントの把持性を高めるための二酸化チタン）、芳香剤、ワックス（約１０重量％以下の量で繊維に添加することができる）、熱又は電気伝導物質、顔料、金属、セラミック、酸化物のような活性成分が挙げられる。当業者が知るその他の添加剤を含めることもできる。これらの添加剤は、コーティング（塗布又は浸漬）、スプレー、粉末コーティング、含浸、同時押出、又は米国特許第５２６２２３４号に教示のような、これらの方法の組み合わせによって含めることができる。
【００２３】
本発明の繊維の、とりわけ、ピーク工学応力、破断歪み、靱性等の改良された特性は、本発明の繊維の応力−歪み曲線に反映される。応力−歪み曲線を得るため、下記の試験を用いた。
【００２４】
−高速引張試験−
試験は、２７０ｍｍのゲージ長さに設定されたニューマチック繊維グリップ（Instron Corp., Canton, MA)を備えた引張試験機（Interlaken Series 3310試験装置、Interlaken Technology Corp., Eden Prairie, MN)を用い、外界温度（２０℃）で行った。試験した各繊維について、１つの１メートルの繊維サンプルをデンバーインスツールメンツ社ＡＡ１６０型天秤を用いて秤量し、そのグラム単位の重量を９０００倍することにより、デニールを求めた。試験する繊維の全長から５つの１メートルのサンプルをランダムに選択した。各々の５つのサンプルは別々に試験した。サンプルをグリップに配置し、締めつけた。次いで、グリップを５０ｍｍ接近させることにより、繊維を弛緩状態にした。繊維が絡まないように注意した。試験の始めに、グリップを２０００ｍｍ／秒（±１．０％）のクロスヘッド速度で離隔させた。グリップが２７０ｍｍ離れた箇所で一定速度となるように注意した。高速データ収集装置が、２０００点／秒の速度で負荷と変位を記録した。サンプルが破断したときに試験を止めた。５つのランダムに採取した試験サンプルの各々を試験した。
【００２５】
各々の試験に負荷データ（グラムの単位）と各々の試験の変位データ（ｍｍの単位）を、パーソナルコンピューター(Dell Pentium（登録商標） 133Mhz) の標準スプレッドシート(Microsoft Exell) に送り入れた。スプレッドシートは、負荷データを試験繊維のデニールで割算して標準化し、％（変位を、試験される２７０ｍｍの元の繊維長さで割算する）で変位データ（工学歪み）を表すように、当業者に周知の仕方でプログラムされている。また、スプレッドシートは、工学応力がゼロに戻る破断点までデータをグラフにプロットするように、当業者に周知の仕方でプログラムされている。データは、ピーク工学応力、ピーク工学応力における工学歪み、破断歪みを求めるために解析した。各サンプルの靱性値は、下記の式から計算した。
【数１】
ここで、εは工学歪み、σはグラム／デニールで表した工学応力、ｉは１〜ｎの値である。ｎはテータを設定した合計のデータ点数である。
【００２６】
この式は、やはり当業者に周知の仕方でプログラムされており、上記の式によって各サンプルの靱性値を計算する。
ピーク工学応力、ピーク工学応力における歪み、破断歪み、靱性の値は、各々のサンプルについて表にまとめている。また、平均、標準偏差、変動係数を計算し、５つの試験サンプル（特に明記していない）についての対応する値に基づいてまとめている。
本発明のＰＴＦＥ繊維についての適切なピーク工学応力は、約１．６ｇ／ｄを上回り、好ましくは約３．０〜約５．０ｇ／ｄの範囲であり、最も好ましくは約４．４ｇ／ｄのピーク工学応力である。適切な破断歪みは、約２０％を上回り、好ましくは約２０〜約５０％、最も好ましくは約２４％である。繊維の適切な靱性は約０．３６ｇ／ｄを上回り、好ましくは約０．５０ｇ／ｄ〜約０．８０ｇ／ｄの範囲であり、最も好ましくは約０．６０ｇ／ｄである。
次に本発明を下記の例に関して説明するが、これらは本発明の例示のためであって、本発明を限定するものではない。
【００２７】
−例−
−比較例−
ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）として販売の１１８０デニールのＰＴＦＥ繊維のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社（Newwark, Delaware)から入手した。この繊維は、Ｚ方向に１インチあたり７つの撚りを含んだ。上記の高速引張試験にしたがって、この繊維から５つのサンプルを試験した。次いで、上記のようにしてデニール、ピーク工学応力、ピーク工学応力における歪み、破断歪み、靱性を計算し、平均してこれらの特性の平均値を求めた。この比較例の５つのサンプルの測定値、平均値、標準偏差、変動係数を下記の表１に示す。１つのサンプルの代表的なデータを、図２に応力−歪み曲線としてグラフに示す（グラフに対する以降の言及は、試験したいくつかのサンプルの１つの代表的なデータに関して述べている）。
【００２８】
【表１】
【００２９】
−比較例２−
ＴＥＮＡＲＡ（登録商標）として販売の１１８０デニールのＰＴＦＥ縫糸のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社から入手した。この繊維の５つのサンプルを、比較例１と同じ仕方で同じ特性について試験した。この結果を下記の表１Ａに示す。これらの結果を、図２Ａのグラフに示す。
【表２】
この例の糸を、アクリル系布帛を用い、Ｐｆａｆｆ１４２０型ロックステッチ縫製機の２つの針と２つのボビンによって試験した。この縫製機は、この例の繊維を１８００ステッチ／分を上回る速度で処理できなかった。
【００３０】
−比較例３−
商標Ｓａｂａ３５として販売の７５４デニールのポリエステル縫糸のサンプルを Amann & Sohne GmbH & Co.(ドイツ）から入手した。この繊維の５つのサンプルを、比較例１と同じ仕方で同じ特性について試験した。この結果を下記の表１Ａに示す。これらの結果を、図２Ｂのグラフに示す。
【表３】
比較例３のポリエステル繊維は、一般に、比較例２で用いたのと同じ縫製機で２４００ステッチ／分を上回る速度で運転される。
【００３１】
−例１−
比較例１のＰＴＦＥ繊維を本発明のプロセスに供した。ニップロールを用い、４００℃に加熱したプレートの上で繊維を約１３％のオーバーフィード率で供給した。加熱プレート上の繊維の滞留時間は５．５秒であった。次いで、繊維をコアに巻き取った。この処理の後、この繊維のデニールは１３６０と測定された。
下記の表２は、比較例１で測定したのと同じ特性について、この処理後の繊維の５つのサンプルの測定値、平均、標準偏差、変動係数を示す。また、比較例１の処理前の繊維と比較したこの例の処理後の繊維の変化を％で示す。
【表４】
【００３２】
これらのデータから分かるように、ピーク工学応力における歪み、破断歪み、靱性は、比較例１の処理前の繊維に対する例１の処理後の繊維として、それぞれ８１％、８２％、２２５％増加した。また、例１のデータは、比較例２に比べてこれらの特性の顕著な改良を示す。例１における特性データは、比較例３（ポリエステル）のそれらと首尾よく同等であることが分かる。例１のデータを、図３に応力−歪み曲線としてグラフに示す。
【００３３】
−例１Ａ−
Ｚ方向に１インチあたり７つの撚りを有するＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）として販売のＰＴＦＥ繊維のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社から入手した。この繊維を、４００℃のプレートの上で１５％のオーバーフィード率と２．５秒の滞留時間として本発明の処理に供した。また、このサンプルを、４００℃のプレートの上で０％のオーバーフィード率と２．５秒の滞留時間の二次熱処理に供した。
下記の表２Ａは、比較例１で測定したのと同じ特性について、この処理後の繊維の５つのサンプルの測定値、平均、標準偏差、変動係数を示す。また、比較例１の処理前の繊維と比較したこの例の処理後の繊維の変化を％で示す。例１Ａにおけるデータは、比較例３（ポリエステル）のそれらと首尾よく同等であることが分かる。例１Ａのデータを、図３Ａに応力−歪み曲線としてグラフに示す。
【表５】
【００３４】
例１Ａの処理後の繊維は、比較例３で使用したのと同じ縫製機で試験した。本発明の処理後の繊維を用いると、この縫製機は、糸の破断なしに、２６００ステッチ／分で２．５ｍの４３回の連続運転が可能であった。このことは、比較例２のＰＴＦＥ繊維に対し、縫製速度の顕著な改良である。例１Ａの処理後の繊維の縫製適性は、比較例３のポリエステル繊維のそれと首尾よく同等である。本発明のＰＴＦＥ繊維は、その高められた特性のおかげで、通常のＰＴＦＥ繊維よりもはるかに容易かつ迅速に縫製することができ、使用に際し、多くの長所と効率を与える。
【００３５】
−比較例４−
ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）として販売のフラットな白色の１３２０デニールのＰＴＦＥ繊維のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社から入手した。この繊維の５つのサンプルを、比較例１と同じ仕方で同じ特性について試験した。この結果を下記の表３に示す。この比較例のデータを図４のグラフに示す。
【表６】
【００３６】
−例２−
比較例４のフラットな白色のＰＴＦＥ繊維を、本発明のプロセスにより、例１に記載したのと同じ条件を用いて処理した。この処理の後、この繊維のデニールは１５６０と測定された。また、同様な試験を行い、その結果を下記の表４と図５のグラフに示す。このデータは、本発明のプロセスによる処理の後、繊維のピーク工学応力における歪み、破断歪み、靱性に、比較例４の繊維に対する顕著な改良を示す。測定された特性値は例１Ａのそれらと同様であるため、この例２の繊維は、改良された靱性を必要とする用途に首尾よく機能すると思われる。この例２の繊維は、例２の繊維の高められた特性のおかげで、比較例４の繊維の用途よりも、こうした用途で首尾よく機能すると思われる。
【表７】
【００３７】
−比較例５−
ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）として販売のフラットな黒色の１２５０デニールのＰＴＦＥ繊維のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社から入手した。この繊維の５つのサンプルを、比較例１と同じ仕方で同じ特性について試験した。この結果を下記の表５に示す。この比較例のデータを図６のグラフに示す。
【表８】
【００３８】
−例３−
比較例５のフラットな黒色のＰＴＦＥ繊維を、本発明のプロセスにより、例１に記載したのと同じ条件を用いて処理した。この処理の後、この繊維のデニールは１４５０と測定された。また、同様な試験を行い、その結果を下記の表６と図７のグラフに示す。このデータは、本発明のプロセスによる処理の後、繊維のピーク工学応力における歪み、破断歪み、靱性に、比較例５の繊維に対する顕著な改良を示す。測定された特性値は例１Ａのそれらと同様であるため、この例３の繊維は、改良された靱性を必要とする用途に首尾よく機能すると思われる。この例３の繊維は、例３の繊維の高められた特性のおかげで、比較例５の繊維の用途よりも、こうした用途で首尾よく機能すると思われる。
【表９】
【００３９】
−比較例６−
ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）として販売のフラットな赤色の１２５０デニールのＰＴＦＥ繊維のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社から入手した。この繊維の５つのサンプルを、比較例１と同じ仕方で同じ特性について試験した。この結果を下記の表７に示す。この比較例のデータを図８のグラフに示す。
【表１０】
【００４０】
−例４−
比較例６のフラットな赤色のＰＴＦＥ繊維を、本発明のプロセスにより、例１に記載したのと同じ条件を用いて処理した。この処理の後、この繊維のデニールは１４５０と測定された。また、同様な試験を行い、その結果を下記の表８と図９のグラフに示す。このデータは、本発明のプロセスによる処理の後、繊維のピーク工学応力における歪み、破断歪み、靱性に、比較例６の繊維に対する顕著な改良を示す。測定された特性値は例１Ａのそれらと同様であるため、この例４の繊維は、改良された靱性を必要とする用途に首尾よく機能すると思われる。この例４の繊維は、例４の繊維の高められた特性のおかげで、比較例６の繊維の用途よりも、こうした用途で首尾よく機能すると思われる。
【表１１】
【００４１】
−比較例７−
１２００デニールのＰＲＯＦＩＬＥＮ（登録商標）縫糸のサンプルを Lenzing Aktiengesellschaft (Lenzing, Austraria)から入手した。この繊維の５つのサンプルを、比較例１と同じ仕方で同じ特性について試験した。この結果を下記の表９に示す。この比較例のデータを図１０のグラフに示す。
【表１２】
【００４２】
−例５−
比較例７のＰＲＯＦＩＬＥＮ（登録商標）縫糸を、本発明のプロセスにより、例１に記載したのと同じ条件を用いて処理した。この処理の後、この繊維のデニールは１４１０と測定された。また、同様な試験を行い、その結果を下記の表１０と図１１のグラフに示す。このデータは、本発明のプロセスによる処理の後、繊維のピーク工学応力における歪み、破断歪み、靱性に、比較例７の繊維に対する顕著な改良を示す。測定された特性値は例１Ａのそれらと同様であるため、この例５の繊維は、改良された靱性を必要とする用途に首尾よく機能すると思われる。この例５の繊維は、例５の繊維の高められた特性のおかげで、比較例７の繊維の用途よりも、やはりこうした用途で首尾よく機能すると思われる。
【表１３】
【００４３】
−比較例８−
エマルジョン紡糸した茶色の８８１デニールのＴＥＦＬＯＮ（登録商標）縫糸のサンプルを Synthetic Thread, Inc. (Bethlehem, PA) から入手した（ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）は E.I. duPont de Nemours & Co., Inc. の商標）。この繊維の５つのサンプルを、比較例１と同じ仕方で同じ特性について試験した。この結果を下記の表１１に示す。この比較例のデータを図１２のグラフに示す。
【表１４】
【００４４】
−例６−
比較例８のエマルジョン紡糸した茶色ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）縫糸を、本発明のプロセスにより、処理温度を３７５℃とした以外は例１に記載したのと同じ条件を用いて処理した。この処理の後、この繊維のデニールは１０２０と測定された。また、同様な試験を行い、その結果を下記の表１２と図１３のグラフに示す。このデータは、本発明のプロセスによる処理の後、繊維のピーク工学応力における歪み、破断歪み、靱性に、比較例８の繊維に対する顕著な改良を示す。測定された特性値は例１Ａのそれらと同様であるため、この例６の繊維は、改良された靱性を必要とする用途に、やはり比較例８の繊維の用途よりも首尾よく機能すると思われる。
【表１５】
【００４５】
−オーバーフィードを変えた効果を例証する例−
−例７−
ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）として販売の、Ｚ方向に１インチあたり７つの撚りを有するＰＴＦＥ繊維のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社から入手した。この繊維を、０％のオーバーフィードとした以外は例１と同様な条件にして、本発明による処理に供した。この処理の後、この繊維のデニールは１０５０と測定された。この例のデータを下記の表１３に示す。このデータは、図１４にグラフで示す。
【表１６】
−例８−
ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）として販売の、Ｚ方向に１インチあたり７つの撚りを有するＰＴＦＥ繊維のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社から入手した。この繊維を、６％のオーバーフィードとした以外は例１と同様な条件にして、本発明による処理に供した。この処理の後、この繊維のデニールは１１２０と測定された。この例のデータを下記の表１４に示す。このデータは、図１５にグラフで示す。
【表１７】
【００４６】
−例９−
ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）として販売の、Ｚ方向に１インチあたり７つの撚りを有するＰＴＦＥ繊維のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社から入手した。この繊維を、１３％のオーバーフィードとした以外は例１と同様な条件にして、本発明による処理に供した。この処理の後、この繊維のデニールは１２７０と測定された。この例のデータを下記の表１５に示す。このデータは、図１６にグラフで示す。
【表１８】
【００４７】
−例１０−
ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）として販売の、Ｚ方向に１インチあたり７つの撚りを有するＰＴＦＥ繊維のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社から入手した。この繊維を、２１％のオーバーフィードとした以外は例１と同様な条件にして、本発明による処理に供した。この処理の後、この繊維のデニールは１３３０と測定された。この例のデータを下記の表１６に示す。このデータは、図１７にグラフで示す。
【表１９】
【００４８】
−例１１−
ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）として販売の、Ｚ方向に１インチあたり７つの撚りを有するＰＴＦＥ繊維のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社から入手した。この繊維を、２９％のオーバーフィードとした以外は例１と同様な条件にして、本発明による処理に供した。この処理の後、この繊維のデニールは１５５０と測定された。この例のデータを下記の表１７に示す。このデータは、図１８にグラフで示す。
【表２０】
【００４９】
−例１２−
ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）として販売の、Ｚ方向に１インチあたり７つの撚りを有するＰＴＦＥ繊維のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社から入手した。この繊維を、４１％のオーバーフィードとした以外は例１と同様な条件にして、本発明による処理に供した。この処理の後、この繊維のデニールは１８３０と測定された。この例のデータを下記の表１８に示す（記載の平均の値は、３つの適当に破断したサンプルから計算した）。このデータは、図１９にグラフで示す。
【表２１】
【００５０】
−例１３−
ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）として販売の、Ｚ方向に１インチあたり７つの撚りを有するＰＴＦＥ繊維のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社から入手した。この繊維を、６８％のオーバーフィードとした以外は例１と同様な条件にして、本発明による処理に供した。この処理の後、この繊維のデニールは１９００と測定された。この例のデータを下記の表１９に示す（記載の平均の値は、３つの適当に破断したサンプルから計算した）。このデータは、図２０にグラフで示す。
【表２２】
【００５１】
例７〜１３を考察すると、オーバーフィード率を変えた効果が分かる。特に、望ましいオーバーフィード率と約７０％以下であるように考えられる。オーバーフィード率の好ましい範囲は約１０〜約２０％である。最も好ましくは、約１５％のオーバーフィード率である。これらの例の繊維は、いずれも比較例１の繊維よりも改良された靱性を実証しており、より多くのエネルギーを吸収し、改良された靱性を必要とする用途により適切に機能すると考えられる。
例７〜１３についてのピーク工学応力に及ぼすオーバーフィードの効果が、図２６のグラフに示されている。例７〜１３についての靱性に及ぼすオーバーフィードの効果が、図２７のグラフに示されている。例７〜１３についての破断歪みに及ぼすオーバーフィードの効果が、図２８のグラフに示されている。
【００５２】
−温度を変化させた効果を例証する例−
−例１４−
ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）として販売の、Ｚ方向に１インチあたり７つの撚りを有するＰＴＦＥ繊維のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社から入手した。この繊維を、温度を３５０℃として滞留時間を６０秒間とした以外は例１と同様な条件にして、本発明による処理に供した。この処理の後、この繊維のデニールは１２６０と測定された。この例のデータを下記の表２０に示す。このデータを、図２１にグラフで示す。
【表２３】
【００５３】
−例１５−
ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）として販売の、Ｚ方向に１インチあたり７つの撚りを有するＰＴＦＥ繊維のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社から入手した。この繊維を、温度を３７５℃として滞留時間を６０秒間とした以外は例１と同様な条件にして、本発明による処理に供した。この処理の後、この繊維のデニールは１２８０と測定された。この例のデータを下記の表２１に示す。このデータを、図２２にグラフで示す。
【表２４】
【００５４】
−例１６−
ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）として販売の、Ｚ方向に１インチあたり７つの撚りを有するＰＴＦＥ繊維のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社から入手した。この繊維を、例１に記載したようにして、本発明のプロセスによって処理した。この処理の後、この繊維のデニールは１２７０と測定された。この例のデータを下記の表２２に示す。このデータを、図２３にグラフで示す。
【表２５】
【００５５】
−例１７−
ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）として販売の、Ｚ方向に１インチあたり７つの撚りを有するＰＴＦＥ繊維のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社から入手した。この繊維を、温度を４７５℃として滞留時間を２秒間とした以外は例１と同様な条件にして、本発明による処理に供した。この処理の後、この繊維のデニールは１２５０と測定された。この例のデータを下記の表２２に示す。このデータを、図２４にグラフで示す。
【表２６】
【００５６】
−例１８−
ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）として販売の、Ｚ方向に１インチあたり７つの撚りを有するＰＴＦＥ繊維のサンプルをダブリュエルゴア・アンド・アソシエーツ社から入手した。この繊維を、温度を４７５℃とした以外は例１と同様な条件にして、本発明による処理に供した。この処理の後、この繊維のデニールは１２７０と測定された。この例のデータを下記の表２４に示す。このデータを、図２５にグラフで示す。
【表２７】
【００５７】
例１４〜１８を考察すると、本発明の繊維に及ぼす温度の効果が分かる。望ましい温度は約３００℃〜約５００℃と考えられる。温度の好ましい範囲は約３５０℃〜約４５０℃である。最も好ましくは、温度は約４００℃である。当業者は、温度と所望の滞留時間とするための巻き取り速度を変える仕方を判断するであろう。これらの例の繊維は、いずれも比較例１の繊維よりも改良された靱性を実証している。
【００５８】
−デンタルフロスの改良を示す例−
−比較例９−
米国特許第５５１８０１２号に記載された例１にしたがい、ワックスを添加していないデンタルフロスのサンプルを作成した。このデンタルフロスは、１１７０デニールで、１．１ｍｍの幅と７６μｍの厚さを有することが測定された。この繊維の５つのサンプルを、比較例１と同じ仕方で同じ特性について試験した。この結果を下記の表２５に示す。このデータを、図２９にグラフで示す。
【表２８】
【００５９】
−例１９−
比較例９のデンタルフロスを、例１に記載したのと同じ条件を用いて本発明のプロセスによって処理した。この処理の後、この繊維のデニールは１４３０と測定された。また、同じ試験を行い、その結果を下記の表２６に示す。このデータは、本発明のプロセスによる処理の後、繊維のピーク工学応力における歪み、破断歪み、靱性に、比較例９のデンタルフロスに対する顕著な改良を示す。表２６に示した特性は、処理後の繊維がデンタルフロスとして首尾よく機能するであろうことを示している。具体的には、この例１９の繊維は、例１９の繊維の高められた特性のため、比較例９の繊維よりもデンタルフロスとして首尾よく機能すると考えられる（破断が生じにくいことを含めて）。このデータを、図３０にグラフで示す。
【表２９】
【００６０】
本願で記載した例は、繊維を製造するために使用したプロセスパラメーターに応じて、本発明の繊維の所望の特性の範囲を例証する。当業者は、これらの特性は、本願で記載のプロセスパラメーターを変更・最適化することにより、特定の用途の必要に応じて、これらの特性を変更・最適化し得ることを理解するであろう。
本発明の方法を用いると、より高い縫製速度に耐えるＰＴＦＥ繊維を製造することができる。このことは、縫製における生産性と効率を高め、多数のその他の利益を与える。また、ＰＴＦＥ繊維の高い靱性は、本願で記載した以外の用途にも利益を与え、このことは、本願の開示によって当業者に理解されるであろう。 特定の例に関して説明してきたが、本発明は、それらに限定されるものではなく、請求の範囲に記載した中での変更や変化を包含するものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含んでなる繊維であって、約０．３６ｇ／ｄを上回る靱性を有する繊維。
【請求項２】
その靱性が約０．３６〜約１．０１ｇ／ｄである請求項１に記載の繊維。
【請求項３】
その靱性が約０．５０〜約０．８０ｇ／ｄである請求項１に記載の繊維。
【請求項４】
その靱性が約０．６０ｇ／ｄである請求項１に記載の繊維。
【請求項５】
ＰＴＦＥを含んでなる繊維であって、約１．６ｇ／ｄを上回るピーク工学応力と約１５．５％を上回る破断歪みを有する繊維。
【請求項６】
そのピーク工学応力が約２．０ｇ／ｄを上回り、その破断歪みが約２０％を上回る請求項５に記載の繊維。
【請求項７】
そのピーク工学応力が約２．５ｇ／ｄを上回り、その破断歪みが約２５％を上回る請求項５に記載の繊維。
【請求項８】
そのピーク工学応力が約３．０ｇ／ｄを上回り、その破断歪みが約３０％を上回る請求項５に記載の繊維。
【請求項９】
そのピーク工学応力が約３．０〜約５．０ｇ／ｄであり、その破断歪みが約２０〜約５０％である請求項５に記載の繊維。
【請求項１０】
そのピーク工学応力が約３．７ｇ／ｄであり、その破断歪みが約３５％である請求項５に記載の繊維。
【請求項１１】
少なくとも１種の添加剤をさらに含む請求項１に記載の繊維。
【請求項１２】
その繊維がトウにされた請求項１に記載の繊維。
【請求項１３】
エマルジョン紡糸ＰＴＦＥを含んでなる繊維であって、約０．１８ｇ／ｄを上回る靱性を有する繊維。
【請求項１４】
(a) ＰＴＦＥ繊維を提供し、(b) 約７０％以下のオーバーフィードでそのＰＴＦＥ繊維をオーバーフィードしながら、そのＰＴＦＥ繊維を約３００℃〜約５００℃の温度に加熱する、工程を含む繊維の製造方法。
【請求項１５】
その加熱工程における温度が約３５０℃〜約４５０℃であり、そのオーバーフィード工程におけるオーバーフィードが約１０％〜約２０％である請求項１４に記載の繊維の製造方法。
【請求項１６】
その加熱工程における温度が約４００℃であり、そのオーバーフィード工程におけるオーバーフィードが約１５％である請求項１４に記載の繊維の製造方法。
【請求項１７】
その繊維を調整するため、工程(b) の後に、その繊維を約３００℃〜約５００℃の温度に加熱する工程をさらに含む請求項１４に記載の繊維の製造方法。
【請求項１８】
請求項１４の方法によって得られたＰＴＦＥ繊維。
【請求項１９】
請求項１５の方法によって得られたＰＴＦＥ繊維。
【請求項２０】
請求項１６の方法によって得られたＰＴＦＥ繊維。
【請求項２１】
その繊維が縫糸である請求項１に記載の繊維。
【請求項２２】
その繊維が半透明である請求項１に記載の繊維。
【請求項２３】
請求項１の繊維を含んでなる布帛。
【請求項２４】
その繊維がステープルであり、その布帛がフェルトである請求項２３に記載の布帛。
【請求項２５】
高速で縫製されるのに適するＰＴＦＥ繊維を含んでなる縫糸。
【請求項２６】
その繊維が、ロックステッチ縫製機を用いて少なくとも１００メートルの長さにわたって糸の破断なしに、２６００ステッチ／分で縫製されるのに適する請求項２５に記載の縫糸。
【請求項２７】
約０．３６ｇ／ｄを上回る靱性を有するＰＴＦＥ繊維を含んでなるデンタルフロス。
【請求項２８】
その繊維が撚りを入れられた請求項２７に記載のデンタルフロス。
【請求項２９】
その繊維が０．５〜５ｍｍの幅と３０〜３００μｍの厚さを有する請求項２７に記載のデンタルフロス。
【請求項３０】
その繊維が単位長さあたりの４５０〜２９００デニールの重さを有する請求項２７に記載のデンタルフロス。
【請求項３１】
その繊維が少なくとも１種の添加剤を含む請求項２７に記載のデンタルフロス。
【請求項３２】
約０．３６ｇ／ｄを上回る靱性を有するＰＴＦＥ繊維を含んでなるベアリング。
【請求項１】
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含んでなる繊維であって、約０．３６ｇ／ｄを上回る靱性を有する繊維。
【請求項２】
その靱性が約０．３６〜約１．０１ｇ／ｄである請求項１に記載の繊維。
【請求項３】
その靱性が約０．５０〜約０．８０ｇ／ｄである請求項１に記載の繊維。
【請求項４】
その靱性が約０．６０ｇ／ｄである請求項１に記載の繊維。
【請求項５】
ＰＴＦＥを含んでなる繊維であって、約１．６ｇ／ｄを上回るピーク工学応力と約１５．５％を上回る破断歪みを有する繊維。
【請求項６】
そのピーク工学応力が約２．０ｇ／ｄを上回り、その破断歪みが約２０％を上回る請求項５に記載の繊維。
【請求項７】
そのピーク工学応力が約２．５ｇ／ｄを上回り、その破断歪みが約２５％を上回る請求項５に記載の繊維。
【請求項８】
そのピーク工学応力が約３．０ｇ／ｄを上回り、その破断歪みが約３０％を上回る請求項５に記載の繊維。
【請求項９】
そのピーク工学応力が約３．０〜約５．０ｇ／ｄであり、その破断歪みが約２０〜約５０％である請求項５に記載の繊維。
【請求項１０】
そのピーク工学応力が約３．７ｇ／ｄであり、その破断歪みが約３５％である請求項５に記載の繊維。
【請求項１１】
少なくとも１種の添加剤をさらに含む請求項１に記載の繊維。
【請求項１２】
その繊維がトウにされた請求項１に記載の繊維。
【請求項１３】
エマルジョン紡糸ＰＴＦＥを含んでなる繊維であって、約０．１８ｇ／ｄを上回る靱性を有する繊維。
【請求項１４】
(a) ＰＴＦＥ繊維を提供し、(b) 約７０％以下のオーバーフィードでそのＰＴＦＥ繊維をオーバーフィードしながら、そのＰＴＦＥ繊維を約３００℃〜約５００℃の温度に加熱する、工程を含む繊維の製造方法。
【請求項１５】
その加熱工程における温度が約３５０℃〜約４５０℃であり、そのオーバーフィード工程におけるオーバーフィードが約１０％〜約２０％である請求項１４に記載の繊維の製造方法。
【請求項１６】
その加熱工程における温度が約４００℃であり、そのオーバーフィード工程におけるオーバーフィードが約１５％である請求項１４に記載の繊維の製造方法。
【請求項１７】
その繊維を調整するため、工程(b) の後に、その繊維を約３００℃〜約５００℃の温度に加熱する工程をさらに含む請求項１４に記載の繊維の製造方法。
【請求項１８】
請求項１４の方法によって得られたＰＴＦＥ繊維。
【請求項１９】
請求項１５の方法によって得られたＰＴＦＥ繊維。
【請求項２０】
請求項１６の方法によって得られたＰＴＦＥ繊維。
【請求項２１】
その繊維が縫糸である請求項１に記載の繊維。
【請求項２２】
その繊維が半透明である請求項１に記載の繊維。
【請求項２３】
請求項１の繊維を含んでなる布帛。
【請求項２４】
その繊維がステープルであり、その布帛がフェルトである請求項２３に記載の布帛。
【請求項２５】
高速で縫製されるのに適するＰＴＦＥ繊維を含んでなる縫糸。
【請求項２６】
その繊維が、ロックステッチ縫製機を用いて少なくとも１００メートルの長さにわたって糸の破断なしに、２６００ステッチ／分で縫製されるのに適する請求項２５に記載の縫糸。
【請求項２７】
約０．３６ｇ／ｄを上回る靱性を有するＰＴＦＥ繊維を含んでなるデンタルフロス。
【請求項２８】
その繊維が撚りを入れられた請求項２７に記載のデンタルフロス。
【請求項２９】
その繊維が０．５〜５ｍｍの幅と３０〜３００μｍの厚さを有する請求項２７に記載のデンタルフロス。
【請求項３０】
その繊維が単位長さあたりの４５０〜２９００デニールの重さを有する請求項２７に記載のデンタルフロス。
【請求項３１】
その繊維が少なくとも１種の添加剤を含む請求項２７に記載のデンタルフロス。
【請求項３２】
約０．３６ｇ／ｄを上回る靱性を有するＰＴＦＥ繊維を含んでなるベアリング。
【図１】
【図２】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図３Ａ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図２】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図３Ａ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【公開番号】特開２００９−２２１６５０（Ｐ２００９−２２１６５０Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００９−１３９２５９（Ｐ２００９−１３９２５９）
【出願日】平成２１年６月１０日（２００９．６．１０）
【分割の表示】特願２０００−５４７２９２（Ｐ２０００−５４７２９２）の分割
【原出願日】平成１１年４月６日（１９９９．４．６）
【出願人】（５９８１２３６７７）ゴア エンタープライズ ホールディングス，インコーポレイティド (279)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３９２５９（Ｐ２００９−１３９２５９）
【出願日】平成２１年６月１０日（２００９．６．１０）
【分割の表示】特願２０００−５４７２９２（Ｐ２０００−５４７２９２）の分割
【原出願日】平成１１年４月６日（１９９９．４．６）
【出願人】（５９８１２３６７７）ゴア エンタープライズ ホールディングス，インコーポレイティド (279)
【Ｆターム（参考）】
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