JPH0416335B2 - - Google Patents
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Description
本発明は熱回復性物品、更に詳しくは熱に対す
る寸法回復性を有する熱回復性物品およびその用
途に関する。
回復性物品は、加熱処理に付す場合、その寸法
的形状が実質的に変化する物品である。通常、こ
れらの物品は、加熱時に、変形される前の最初の
形に回復するが、本明細書中で用いる「熱回復
性」なる語句は、それ以前に変形されていなかつ
たとしても新しい形状を採る物品も包含する。
最も一般的な形状では、そのような物品は、た
とえば米国特許第2027962号、第3086242号および
第3957372号に記載のごとき弾性または可塑性記
憶を示すポリマー材料から作られる熱収縮性スリ
ーブから構成される。たとえば米国特許第
2027962号に明確にされている様に、その最初の
寸法的に熱安定な形状は、たとえば押出されたチ
ユーブを熱いうちに寸法的に熱不安定な形状に拡
大するような連続的な工程での一時的な形状であ
つてよいが、他の場合には、予め成形された寸法
的に熱安定な物品は、他の工程において寸法的に
熱不安定な形状に変形される。
熱回復性物品を製造する場合、所望の寸法回復
性を増強するため物品のいずれの製造工程におい
てもポリマー材料を架橋させてよい。熱回復性物
品を製造する一方法は、ポリマー材料を所望の熱
安定形状に成形した後、ポリマー材料を架橋し、
該物品をポリマーの種類に応じて、結晶融点また
は非結晶物質に関してはポリマーの軟化点以上の
温度に加熱し、該物品を変形し、その状態のまま
冷却して物品の変形された状態を保持することか
ら成る。使用する場合、変形された状態の物品は
熱的に不安定であるから、熱をかけるとその最初
の熱安定形状になろうとする。他の方法は、物質
の結晶融点または軟化点より低い温度で実質的に
未架橋のポリマーを変形し、1つ以上の材料物品
と少なくとも1つのポリマーコンポーネントを一
体にして少なくとも1つの中空熱回復性物品の形
状を作つた後、実質的に未架橋の材料を架橋させ
ることから成る。
例えば英国特許第1440524号に記載されている
ような他の物品では、弾性状部材が、第2部材に
より延伸状態で保持され、加熱すると第2部材が
弱くなり、弾性状部材は回復することができる。
熱回復性物品は、たとえば通信用ケーブルのよ
うな細長い基材の周囲保護における特定の用途を
有することが見いだされた。
このような用途において、熱収縮性物品を、包
むべき目的物の周囲に位置させた後、その外側表
面をガス火炎具(gas torch)たとえばプロパン
火炎具で加熱することにより回復させる。
アメリカ合衆国特許第3669157号(Carolina
Narrow Fabric Company)および日本国特許
明細書特昭53−13805(松下)に、ある種の熱固定
性樹脂で飽充することができる熱収縮性管状編織
物物品を提供することを提案している。しかし発
明者らは、上記のような物品の熱収縮性編織物が
熱回復すれば直ちにその熱回復性繊維がそれ自体
の回復力の下に破壊する傾向があるので、上記物
品は、ガス火炎具または熱風銃のような同様の加
熱具からの開放火炎により取付けるのが非常に困
難である。
本発明は、加熱後寸法回復し、その回復温度に
おいて少なくとも0.1MPaの引張り強さを有する
繊維を含む熱回復性編織物を包含し、該編織物は
少なくとも0.03mmの厚さのポリマー物質好ましく
は応力の存在しないポリマー物質の層で被覆され
た外側表面を有し、該ポリマー物質は加熱時流動
することなく柔軟であつて物品の熱回復を可能な
らしめることから成る基材の少なくとも一部を包
むための寸法的に熱回復性の物品を提供する。
ポリマー性の熱回復物質の“回復温度”は、そ
の温度でポリマー物質の回復が実質的に完成され
る温度を意味する。一般に回復温度は、ポリマー
が結晶性であれば結晶溶融転移温度、ポリマーが
無定形であればガラス転移温度である。
外層に形成されるポリマー物質は繊維の回復を
許容するため回復温度以下の温度で軟化させる
が、その一方においてポリマー物質はそうでなけ
れば加熱時物品から流動するかまたは流動落下す
るので溶融させるべきでない。ポリマー物質の層
は、これを非溶融性とするため化学的橋架けする
かまたは放射処理により橋架けするかのいずれか
で橋架け処理した熱可塑性ポリマーから形成させ
るのが好ましい。ポリマー物質は、回復の間これ
を流動するかまたは流動落下させないために繊維
の回復温度における動的複素粘度(complex
dynamic viscosity)が少なくとも102、より好ま
しくは少なくとも103、最も好ましくは少なくと
も104ポイズを有するが、繊維の回復温度におい
て好ましくは109を越えず、より好ましくは108を
越えず、特に107ホイズを越えないのが好ましい。
動的複素弾性率(complex dynamic modulus)
の特定の最大値は繊維の回復力に依存するが、
109ポイズより有意に高い値は物品を回復から妨
げることもある。動的複素粘度は、たとえばVan
Wager、Lyons,KimおよびColwell著:
Viscosity and flow measurement第6章、H.
Leaderman著:Viscoelasticity and its
measurement Rheology第12巻第1章、および
F.S.Lockett著:Non−linear Viscoelastic
solids第1章(Academic press)に記載されて
いる。ポリマー物質の層は、たとえば化学的に橋
架けするかまたは照射により橋架けするかいずれ
かで橋架けして非溶融性とした熱可塑性ポリマー
から製造するのが好ましい。
本発明の物品は、一方において熱収縮性物品に
使用するため編織物の高い機械的強度のような有
益な性質を可能ならしめ、他方においてガス火炎
具または他の従来提案されている物品に適用する
固有の苛酷な加熱具を使用しても回復性を可能に
するという利点がある。このような火炎具により
熱収縮性物品を回復させうる性能は、次のような
火炎率(torch index)に関して計量することが
できる。火炎率は、定常的火炎速度(torching
rate)で測定した場合において、実質的に本発明
で使用する編織物または他の熱収縮性物品を過熱
により損傷するのにかかる時間の該編織物または
物品を回復させるのにかかる時間に対する比であ
る。それ故、火炎率の値が高ければ高い程、実質
上物品をたとえば火炎具で回復することをより多
く可能にするのに対して、火炎率の低い値は物品
が火炎具により回復するのに適当性が低い。事
実、火炎率2以下は本来、火炎具による回復が不
可能である。また高い火炎率を有する物品は、高
温環境、および他の苛酷な加熱手段のような手段
を含む取付け法としての用途における効用を有す
ることが見いだされる。
発明者らは、熱回復性繊維から製せられた編織
物は比較的低い値の火炎率を現わすが、編織物を
本発明に従つてラミネート処理することにより、
実質的に回復性編織物の火炎率を増大させること
ができることを見いだした。もしポリマー物質の
層が単に熱障害として働くのであれば、過熱によ
り物品を損傷する時間および回復する時間はそれ
ぞれの割合で増加し、それ故火炎率は定常的に保
たれることが期待されるはずであるから、本発明
による物品の火炎率の増加の理由を完全に理解す
ることが困難である。しかし更に最も驚くべきこ
とに、本発明による多くの物品は従来の熱収縮性
シート生成物より高い火炎率を現わすことが見い
だされる。
一般に編織物複合構造物の火炎率は、ポリマー
物質層の厚さが厚くなるに従つて増大することが
見いだされた。ポリマー物質層の厚さは、好まし
くは少なくとも0.05mm、より好ましくは少なくと
も0.07mm、特に少なくとも0.1mm、より特定すれ
ば少なくとも1.5mm、最も特定すれば少なくとも
0.2mmである。実際上、層の最大厚さは2mm、好
ましくは1mm、最も好ましくは0.6mmである。も
しこの層が実質的に2mmより大なる厚さを有すれ
ば、編織物がその回復温度に達する前に外側層が
焼け焦げになる危険がある。
ポリマー物質の層は、加熱後軟化されて編織物
の回復が都合よく起こるという条件で広範囲のポ
リマーから選択して製造することができる。繊維
の回復を都合よく起こさせるため、ポリマー物質
は、好ましくは繊維の回復温度以上の温度20℃を
越えない軟化点、より好ましくは繊維自体の回復
温度より高くない温度、特に回復温度以下の少な
くとも10℃の軟化点を有するものである。しかし
好ましくはこの軟化点は繊維の回復温度以下の40
℃より低い温度であるべきでない。
かかる層を形成させるために使用することがで
きる熱可塑性ポリマーに包含されるものの例とし
て、エチレン/酢酸ビニルコポリマー、エチレ
ン/アクリル酸エチルコポリマー、線型低密度、
低密度および高密度品位のものを含むポリエチレ
ン類、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリエス
テル類、ポリアミド類、ポリエーテルアミド類、
ペルフルオロエチレン/エチレンコポリマー、ポ
リフツ化ビニリデンがあげられる。これら物質の
付加的種類を考慮し、これは、アクリロニトリル
ブタジエンスチレンブロツクコポリマー、アクリ
ル酸エステル、メタクリル酸エステルを包含する
アクリル系エラストマー類およびこれらのコポリ
マー、たとえばポリアクリル酸ブチルまたはポリ
アクリル酸2−エチルヘキシル、高酢酸ビニル・
エチレン・コポリマー(VAES)、ポリノルボル
ネン、ポリウレタン類および珪素樹脂エラストマ
ーなどを包含する。
ポリマー層を作るのに用いるポリマー物質は、
これがもし溶融性であれば橋架け処理たとえば化
学的橋架け剤、または高エネルギー電子線照射、
γ線照射もしくは紫外線照射のような放射処理に
より非溶融性にすることができる。
ポリマー層を作るのに用いるポリマー物質は、
透明(少なくとも可視線照射に対して)または完
全に不透明であつてよく、あるいはこれらの両極
端の間のいずれかの不透明性を有することができ
る。もしたとえばポリマー物質中に少量たとえば
5重量%のカーボンブラツクを混合することによ
り不透明性を増大させれば、編織物の回復および
損傷の時間が共に、多分赤外線照射の吸収からの
加熱増大に起因して減少する様に見え、その結果
火炎率は有意に変化しない。
評価されるように、母型物質はポリマー物質自
体に固有の上記以外の種々の好ましい性質を考慮
して選択し、抗酸化剤、紫外線安定剤、抗トラツ
キング(tracking)剤などのような種々の付加物
と共に製造することができる。
前記のように、複合構造物のポリマー物質は柔
軟化して繊維の回復を可能ならしめる。この物質
は好ましくは20%正割弾性率(secant modulus)
少なくとも10-2MPa、および破壊伸長率
(elongation to break)少なくとも50%好ましく
は少なくとも100%を有し、双方の性質は繊維の
回復温度で測定する。加うるに編織物複合物は好
ましくは繊維の回復温度で次の不等式を満足する
ものである。
X(1−R)/YRは1より小、好ましくは0.5より
小、特に0.05より小である。
式中、Xはポリマー物質の20%正割弾性率(引
張り速度300%/分で測定)、Yは繊維の回復応力
(recovery stress)、Rは複合構造の全容量に基
づく与えられた方向に沿つた複合構造中の熱回復
性繊維の平均有効容量部分またはこれに関連する
部分を表わす。
本発明の別の複合構造物において、回復性編織
物は回復性複合構造物中で回復性繊維を提供する
ものであつて、複合構造物は、これに回復性を与
える橋架けポリマー物質および回復性橋架け繊維
を含有させることができる。
かかる回復性複合構造物は、回復性橋架け繊維
にポリマー物質を適用し、次いでポリマー物質を
橋架け処理することにより製造することができ
る。
この繊維は橋架け処理してその回復後強力を増
大させることができ、回復応力は少なくとも
1MPa、好ましくは1.5〜5MPaであるのが適当で
ある。ポリマー物質は、好ましくはこれを橋架け
処理してこれが特に火炎具により熱回復処理の間
に流下または逸脱するのを防ぐ。しかしポリマー
物質の橋架け度があまり高いと複合物の回復比を
減少させる。これは、繊維およびポリマー物質に
おいて異なる橋架け処理が必要なこともあるの
で、問題となることがある。これは2段階の橋架
け処理を分けて行なうことが理由である。この問
題は、繊維およびポリマー物質に用いる物質の異
なる橋架け応答(放射橋架けの場合のビーム応
答)、ならびに繊維およびポリマーの処理履歴に
より起こる。この第2の作用は、繊維を回復性に
するために延伸することにより形成される配向か
ら起こる繊維のビーム応答の減退を包含する。
それにもかかわらず、もしポリマー物質のビー
ム応答に比較した回復性繊維のビーム応答は、複
合構造物の回復比が非放射処理複合構造物の回復
比の70%値に減少する前に、繊維それ自体の放射
回復応力少なくとも1MPaを達成することができ
るようなビーム応答であるならば、ただ1回の橋
架け工程を用いて複合構造物を形成させることが
できる。
相対的ビーム応答は、回復性繊維におけるプロ
ラド(prorads)および/またはポリマー物質の
アンチラド(antirads)の存在により形成させる
ことができる。
本発明の好ましい態様において、回復性編織物
とこれに適用するポリマー性母型物質から成る曲
げやすい回復性複合構造物に編織物を組合わせ
る。この態様において、
(a) 回復性編織物は回復応力1.5〜5MPaを有する
橋架けした回復性ポリオレフインから成り、
(b) 母型は複合物に適用する回復比が遊離編織物
に適用する回復比の少なくとも65%であるよう
に橋架け処理し、ポリマー性母型物質はそれ自
体放射処理後、引張り速度300%/分で測定し
た室温伸度400〜700%を有するものである。
放射処理は、橋架けの一方法を提供するのに加
え、複合構造物に他の特性を付与することができ
る。ポリマー物質の適用前に繊維を特に酸素の存
在下に放射処理すれば、繊維の表面特性に変化
(酸化のような変化)を起こし、この変化が繊維
とポリマー物質の間の接着性を改良する。またポ
リマー物質の適用後の放射工程は、複合構造物中
の2成分の間の橋架け結合を形成させることによ
りその結合を助けることができる。
あるいはまた、ポリマー物質に適用される条件
に依存するかわりに、繊維とポリマー物質の間の
ある種の機械的結合を準備することができる。
繊維は好ましくは繊維の転移温度以上の温度で
最少回復応力10-1MPa、より好ましくは5×
10-1MPa、通常少なくとも1MPa、特に1.5×
5MPaを有する。理論上、回復応力の上限はない
が、実際上ポリマー性繊維が標準的に達成し得る
最高値は200MPa、より通常的に100MPaである。
熱回復性繊維は、好ましくは良好な物性および
特に繊維に良好なクリープ抵抗性を分与するポリ
マー物質から製せられる。橋架けすることができ
るポリエチレン、エチレンコポリマーのようなオ
レフインポリマー、ポリアミド類、ポリエステル
類、アクリル系ポリマーおよび他のポリマーを使
用することができる。繊維用として特に好ましい
ポリマー物質は、密度0.94〜0.97g/c.c.、Mw80
×103〜200×103、およびMn15×103〜30×103を
有するポリエチレンに準拠するものである。
繊維の回復温度は、好ましくは60℃ないしそれ
以上、最も好ましくは80〜250℃、たとえば120〜
150℃である。
繊維を放射により橋架け処理するとき、繊維製
造工程中に橋架け処理工程を組込むのが好都合で
ある。繊維を押出し、その融点以下の温度で好ま
しくは800〜2000%に延伸し、次いで放射処理し
て橋架けを行なう。繊維を押出し、放射処理して
橋架けし、次いでこの繊維を好ましくはその融点
以上に加熱し、繊維を延伸し、延伸繊維を冷やす
製造法はそれ程好ましくはないが用いられる。高
密度ポリエチレン繊維を約5〜35メガラド、好ま
しくは約5〜25メガラド、特に約7〜18メガラ
ド、特に約10〜18メガラドの放射量で好ましくは
放射処理する。通常、橋架け繊維中のゲル含量は
20%以上、好ましくは30%以上、最も好ましくは
40%以上である。実際上、ゲル含量90%以上は容
易に達成されない。
熱回復性編織物は、必要に応じて前記のような
熱回復性繊維のみから製造するか、または前記の
ような熱回復性繊維に加うるに他の繊維を含有さ
せることができる。編織物が熱回復性繊維以外の
繊維を含む場合、前記不等式(1)中のRは熱回復性
繊維成分のみに関係する。編織物は編み物、織
物、不織布、組み物などであることができる。好
ましい態様において、編織物は織物である。織物
は熱回復性繊維のみを含むもの、または熱回復性
繊維を非熱回復性繊維もしくはフイラメントと共
に含むものであつてよい。たとえば織物はその一
方向に回復性繊維、その他方向に非回復性繊維を
含有せしめることができる。これは織物の一方向
のみにおいて回復性である熱回復織物を製造する
ことである。非回復性繊維は、ガラス繊維、炭素
繊維、針金または他の金属繊維、ポリエステル
類、芳香族ポリマーもしくはイミド類およびセラ
ミツクスを包含する。特に好ましい織物は、英国
特許出願第8300219号および同第8300222号に記載
のものである。織物は、いずれかの類形たとえば
綾織、破斜文織、サテン、朱子織、ロ(カラミ
織)、平織、ホツプサツク、サツク、マツトおよ
び単層織または多層織たとえば2〜3層織型の
種々の織物組織の組合わせの類形で製織すること
ができる。サテン織により得ることができるよう
に回復性繊維が多くの浮糸(たとえば6〜20本)
を含有する織物は、火炎率を増大させると思われ
るので好ましい。また、物品は複数層たとえば編
織物2〜3層を有することができ、これはポリマ
ー物層の1層ないしそれ以上により隔離される。
必要に応じて接着結合すなわち化学的または物
理的表面相互作用、あるいは機械的連結処理のい
ずれかでポリマー物質の層を、熱回復性編織物の
一方の面のみに結合してもよい。しかし好ましく
は熱回復性編織物をポリマー物質中に含む。すな
わちポリマー物質で繊維表面領域の主要部を囲
む。最も好ましくは編織物を全体的にポリマー物
質で囲むか、または特に編織物のそれぞれの側面
上に、限定された厚さのポリマー物質が存在する
ように囲む。この場合、本発明のためのポリマー
層の厚さは、編織物上に存在する層のその部分の
厚さとして限定される。本発明による好ましい物
品において、火炎を受ける側と反対の編織物側に
ある物品内側表面上のポリマー物質の厚さは、外
側表面上のポリマー物質の厚さより大である。編
織物の反対側上の層を形成するポリマー物質は同
じであるか、または互に異なつてもよく、編織物
の一側もしくは両側に異なるポリマー層のラミネ
ートを使用することができる。編織物のいずれか
の側面上のポリマー物質の間の差異は次のいずれ
か1ないしそれ以上であることができる:厚さの
差異、ポリマーの化学的タイプの差異、および化
学的に同一タイプの組合わせもしくは処理法の差
異。ポリマー物質の設定に関して多分矛盾する二
つの考え方がある。その第1は編織物の火炎率を
増大させるため加熱源に面する側にポリマー層を
設定すること、第2に編織物の固有の回復を妨げ
てはならない母型物質を設定することができるこ
と(たとえば編織物を不透明にするため)であ
る。熱に面する層は好ましくは橋架けしてその逸
散または流下を防止するが、母型の橋架けは一般
に回復を抑制する。それ故本発明の好ましい態様
において、ポリマー物質の火炎にあたる表面と残
余の面の間に異なる程度の橋架け処理を行なう。
これは、たとえば外側に橋架けした薄層を形成さ
せるか、または編織物の一方の側に橋架けした層
および他方の側に非橋架け層を形成させることに
より達成される。このような外側薄層は、電子幕
(electron curtain)照射のような非常に小さな
透過力を有する放射線を用いるか、または母型が
非橋架けであるかもしくはより小なる範囲で橋架
けされている複合物質の表面上に橋架けした薄層
をラミネート処理することにより達成することが
できる。
これらの実施態様のいずれかにおける異なる橋
架け処理は、異なる程度に橋架けすべきそれぞれ
層のために橋架け工程を分けて処理することによ
り達成することができる。しかし単一の橋架け工
程、特に放射処理により上記結果を得るのが好ま
しく、これは異なる層のビーム応答が適当に異な
る(かもしくは異なるようにする)ならば行なう
ことができる。たとえば母型の大部分はポリプロ
ピレン(この方法において橋架けされない。)で
あることができ、また表面層のみ(または編織物
のみの一側面)がポリエチレン(これを橋架けす
る。)である。他の方法は種々の層にプロラド
(prorads)および/またアンチラド(antirads)
を適当に負荷させる方法である。更に他の特性と
して、溶融させることができる接着剤または密閉
剤(sealant)(たとえばホツトメルト接着剤)も
しくはマスチツク(mastic)を物品の内側表面
上に適用することができる。物品の内側表面上の
ポリマー物質の厚さを増大させおよび/または内
側表面に密閉剤または接着剤を適用すれば、物品
の火炎率が増大することを見いだした。
使用することができるホツトメルト接着剤に包
含されるものの例として、エチレンと酢酸ビニル
のコポリマー基材の接着剤およびポリアミド基材
の接着剤があげられる。かかる接着剤はよく知ら
れており、たとえば米国特許第4018733号および
同第4181775号に開示されている。もし必要であ
れば、熱キユアされうる接着剤を接着剤として使
用することができる。このような接着剤の1例が
英国特許公報第2104800号に開示されている。
本発明の物品の熱回復性は編織物を構成する織
物の回復性に帰すべきものであるから、物品は全
体として製造の間に延伸する必要はなく、そのよ
うなポリマー物質の層は実質的に応力の存在しな
いものであつてよく、すなわちこの層は加熱され
たときに自発的に回復する傾向をほとんど現わさ
ないかまたは全く現わさない。それ故、本発明の
物品は、これを組合わせ設定する前の取扱いの粗
雑さにより起こることもある表面上の小さな傷の
存在に対して非常に不感性であるという更に有意
な利点を有す。比較のため、たとえばポリマーシ
ートを橋架け処理し次いで延伸することにより形
成された従来の熱収縮物品は、その表面上に非常
に小さな傷がつけられていても熱回復の間に引裂
けにより損傷することが見いだされた。
熱回復性編織物は、これを多くの方法によりポ
リマー物層の層で被覆処理することができる。た
とえば各基質片上に形成された物品は、ポリマー
物質を編織物に、プレスラミネート形成法により
適用するのが好ましいこともあり、あるいはもし
不定長の編織物から物品を製造することができる
ならば、編織物の回復を防ぐために熱ポリマー物
質を編織物上にプレスして直ちに急冷する押出ラ
ミネート形成法を用いるのが好ましく、この操作
を連続方法として行なう。いずれの場合において
も、編織物の少なくとも主要部分、実質的にはそ
のすべての部分をポリマー物質を結合または連結
させるように充分の熱および圧力を適用しなけれ
ばならない。
編織物をポリマー物質で被覆する他の方法は、
たとえば飽充、溶液コーテイング、スラリーコー
テイング、粉末コーテイング、反応性プレポリマ
ー(たとえば紫外線または過酸化物で活性化した
アクリル系プレポリマー)などを使用することが
できる。採用するいずれの結合法においても編織
物が回復を適当に抑制されているのでなければ、
編織物を有意程度に回復させる充分の加熱は避け
るべきである。
使用するコーテイング処理法のうち、押出しラ
ミネート形成法は、就中高い火炎率を現わす物品
を生成すると思われるので、その理由により好ま
しい。
編織物をポリマー物質で被覆した後、そのポリ
マー物質を好ましくは高エネルギー電子線照射ま
たはガンマ線照射により、好ましくは0.5〜15メ
ガラド、特に1〜10メガラド、特に3〜7メガラ
ド、最も好ましくは1〜5メガラドの照射量で橋
架け処理することができる。
本発明の物品はその指向される用途に依存して
多くの外形に成形することができる。好ましい用
途は、ケーブル類およびパイプ類またはこれらの
継ぎ目もしくは接合結節の周囲保護を包含する。
このように本発明の物品は、その形状が管状であ
るかまたはたとえばケーブル破断の場合のような
複合管状部分を有することができる。物品が、容
易にとどくことのできない端末を有する細長い基
材を包み囲む部分に企画されたものであるなら
ば、、この物品は、被覆編織物が開放断面を有す
る所謂取り巻き(wraparound)物品として製造
することができる。たとえばこれは実質的にシー
ト形であつて、回復方向に直角に延びた反対方向
に二個の端末部分を有し、その端末部分が編織物
の回復力に対して互に保持されていることができ
るものであることができる。この物品は封入すべ
き基材を単純に取巻くことができ、その端末部分
は物品が加熱された後そで口の形状の基材上を包
むように互に保持されるものである。編織物から
製せられる取巻き物品およびその適当な封鎖配列
は、更に詳細に英国特許出願第8300223号に開示
されている。被覆された編織物がシート形である
取り巻き物品の場合、物品が基材を取り巻き、反
対側端末部分が束縛された時点で編織物の外側表
面が外方に面するように限定される。一般に編織
物または編織物の複合物の裂解なしに貫通されう
る性能は、編織物を貫通する機械的結合配置によ
り互に結合すべき(たとえば取巻きを形成すべ
き)部分を許容する。好ましい配置は針目または
留め金具である。
本発明の2形式の物品を添付の図面に関する例
により説明する。
図1は本発明の1形式の物品の部分断面透視図
である。図2は本発明の第2形式の物品の部分断
面透視図である。図3は本発明の第3形式の物品
の部分断面図である。図4は本発明の編織物およ
び従来の熱回復性物品の時間に対する回復力のグ
ラフによる表示である。
添付の図1〜3に関して、図1は熱回復性たて
糸繊維1と熱安定性よこ糸繊維2から成る織物1
をその外側表面に熱軟化ポリマー層3で被覆処理
した編物物品の一形式を示す。図2は図1と同様
の織物であつてこれに加うるに接着剤の下層4を
有する織物を示す。図3は上記同様の形式の物品
であるが、織物をカプセルで完全に包むように織
物の下に熱軟化性ポリマー層3が延びている物品
を示す。この形式の物品において、ポリマ層の対
応する厚さは織物の上に存在する層のその部分の
厚さである。
後記実施例における火炎率は次の操作により測
定する:
インストロン(商標名)引張り試験機の取付け
具の間に寸法100mm×100mmの正方形の被覆した織
物試料を、その回復性繊維が引張り試験機の間で
垂直に延びるように、また織物の外側表面がそれ
から約128mm離れて位置したプロパンガス火炎に
面するように取付ける。織物試料の垂直に延びた
側の縁部を金属板で火炎から保護して96mmの幅の
中心部分のみを火炎にさらす。火炎具に点火する
前に、一時的金属板を置いて試料を火炎から完全
に暗くする。火炎具に点火し、移動長さ約260mm、
火炎が試料に沿つて通過する速度約1回/1秒
で、試料の面に沿つて一側から反対側に横切つて
連続的に火炎を移動させる。一時的金属板を除
き、回復性織物が引張り試験機の一定間隔の試料
取付け具上に働く力を、時間の関数としてプロツ
トする。
時間に対する回復力の典型的グラフを、添付の
図面中、熱回復性織物(プロツト)および通常
の熱収縮性シート(プロツト)として示す。こ
のグラフは実際上、熱収縮性継ぎ目部分が継ぎ目
中央部に働く力を表わし、この場合継ぎ目は、そ
の中央部の比較的大なる直径のため有意の程度に
回復することができない。
物品が火炎で加熱されるに従つて、物品の回復
力はそれが最大値(点A,A′)に達するまで増
加し、次いで回復力が減少し、回復力の減少度は
試料が損傷する前、短時間で最小値(点B,B′)
に達する。通常のシート型物品の損傷は、物品が
裂けたとき、回復力(点C′)への急減少として観
察され、一方本発明の物品の損傷は、繊維が漸進
的に損傷するに従つて回復力の実質的線型減少
(領域C)として観察される。
最大回復力における曲線と曲線の最大勾配(点
D,D′)の外挿直線が接触する水平正接の区間
に対応する時間軸上の点を、回復時間として記録
する。通常の物品の場合、回復力の急減少(点
E′)と対応する時間軸上の点、または本発明の物
品の場合、最少回復減少率における正接と、繊維
が損傷(点E)し始めた後の回復減少の正接の間
の交点を損傷時間と見なす。
本明細書に用いる物品の火炎率は、その物品の
損傷時間の回復時間に対する比(またはグラフに
示すY/X値)として定義される。
次に実施例をあげて本発明の好ましい実施態様
を具体的に説明する。
実施例 1〜6
たて糸として直径0.29mmの高密度ポリエチレン
モノフイラメントおよびよこ糸として75ECGガ
ラス糸を用いて破れ斜文織物を製する。この織物
は織り密度80/12(すなわちインチ当りたて繊維
80本/インチ当りよこ繊維12本または31.5/4.7
(cm当り))を有する。織物を照射速度約100メガ
ラド/分で照射量1.5MeV電子線15メガラドに照
射する。結果としてポリエチレン繊維は、キシレ
ン中で還流後測定したゲル含量37.3%、および
100正割弾性率150℃で0.50MPaであつた。織物の
厚さは0.6mmであつた。この織物を前記のような
操作により火炎処理し、その火炎率を測定し、そ
の結果を表に示す。
織物の各側面上に、等しい厚さの純粋な低密度
ポリエチレン(M.F.I.=3.0)、数平均分子量Mn
=14800、重量平均分子量Mw=114800)をプレ
スしてラミネート形成させ、次いで高エネルギー
電子で更に3メガラドの照射量に照射して実施例
2〜6の生成物を得る。火炎率の値を表に示
す。表から、被覆した織物は被覆しない織物よ
り実質的に火炎可能であつて、火炎率はポリエチ
レン被覆の厚さと共に増大することを理解するこ
とができる。
The present invention relates to heat-recoverable articles, and more particularly to heat-recoverable articles having dimensional recoverability against heat and uses thereof. A recoverable article is an article that substantially changes its dimensional shape when subjected to heat treatment. Typically, upon heating, these articles recover to their original shape prior to being deformed; however, as used herein, the term "heat recoverable" refers to the recovery of a new shape even if it has not been previously deformed. It also includes articles that take In its most common form, such articles consist of heat-shrinkable sleeves made from polymeric materials exhibiting elastic or plastic memory, such as those described in U.S. Pat. . For example, U.S. patent no.
As clarified in No. 2027962, the initial dimensionally heat-stable shape may be obtained by a continuous process such as expanding an extruded tube while hot into a dimensionally heat-stable shape. may be a temporary shape, but in other cases, a preformed dimensionally heat-stable article is transformed into a dimensionally heat-stable shape in another step. When manufacturing heat recoverable articles, the polymeric material may be crosslinked during any step in the manufacture of the article to enhance the desired dimensional recovery. One method of making heat recoverable articles involves forming the polymeric material into the desired heat stable shape and then crosslinking the polymeric material;
Depending on the type of polymer, the article is heated to a temperature above the crystalline melting point or the softening point of the polymer for amorphous materials, the article is deformed, and the article is kept in the deformed state by cooling it in that state. consists of doing. In use, the article in the deformed state is thermally unstable and will tend to assume its initial thermally stable shape upon application of heat. Other methods involve deforming a substantially uncrosslinked polymer at a temperature below the crystalline melting or softening point of the material to combine one or more material articles and at least one polymeric component into at least one hollow heat recoverable material. It consists of crosslinking the substantially uncrosslinked material after shaping the article. In other articles, such as those described in GB 1440524, an elastic member is held in a stretched state by a second member, and heating weakens the second member and allows the elastic member to recover. can. Heat recoverable articles have been found to have particular application in the perimeter protection of elongate substrates, such as telecommunications cables. In such applications, the heat-shrinkable article is placed around the object to be wrapped and then restored by heating its outer surface with a gas torch, such as a propane torch. U.S. Patent No. 3,669,157 (Carolina
Narrow Fabric Company) and Japanese Patent Specification No. 53-13805 (Matsushita) propose to provide a heat-shrinkable tubular knitted fabric article that can be filled with certain heat-setting resins. . However, the inventors have found that the heat-shrinkable knitted fabric of such an article has a tendency to fracture under its own recovery force as soon as the heat-recoverable fabric of the article is heat-recovered. It is very difficult to install due to the open flame from a tool or similar heating device such as a hot air gun. The present invention includes a heat-recoverable knitted fabric comprising fibers that recover in size after heating and have a tensile strength of at least 0.1 MPa at the recovery temperature, the knitted fabric comprising a polymeric material preferably having a thickness of at least 0.03 mm. at least a portion of the substrate comprising an outer surface coated with a stress-free layer of polymeric material, the polymeric material being flexible without flowing when heated and allowing thermal recovery of the article; A dimensionally heat recoverable article for wrapping is provided. "Recovery temperature" of a polymeric heat recovery material means the temperature at which recovery of the polymeric material is substantially complete. Generally, the recovery temperature is the crystalline melt transition temperature if the polymer is crystalline, or the glass transition temperature if the polymer is amorphous. The polymeric material formed in the outer layer should be softened at a temperature below the recovery temperature to allow recovery of the fibers, while the polymeric material should be melted since it would otherwise flow or flow out of the article upon heating. Not. Preferably, the layer of polymeric material is formed from a crosslinked thermoplastic polymer, either chemically crosslinked or crosslinked by radiation treatment, to render it non-fusible. The polymeric material has a dynamic complex viscosity (complex
dynamic viscosity) of at least 10 2 , more preferably at least 10 3 , most preferably at least 10 4 poise, but at the recovery temperature of the fiber preferably does not exceed 10 9 , more preferably does not exceed 10 8 , especially 10 Preferably no more than 7 whiz.
complex dynamic modulus
The specific maximum value of depends on the resilience of the fibers, but
Values significantly higher than 10 9 poise may prevent the article from recovery. The dynamic complex viscosity is, for example, Van
By Wager, Lyons, Kim and Colwell:
Viscosity and flow measurement Chapter 6, H.
By Leaderman: Viscoelasticity and its
measurement Rheology Volume 12 Chapter 1, and
By FSLockett: Non−linear Viscoelastic
solids Chapter 1 (Academic press). The layer of polymeric material is preferably made from a thermoplastic polymer that has been crosslinked, either chemically or by radiation crosslinking, to render it non-fusible. The article of the invention enables advantageous properties such as high mechanical strength of knitted fabrics for use in heat-shrinkable articles on the one hand, and on the other hand for applications in gas flame implements or other previously proposed articles. It has the advantage of allowing resiliency even with the use of the harsh heating tools inherent in the process. The ability of such flame tools to recover heat-shrinkable articles can be measured in terms of torch index: The flame rate is the steady flame speed (torching
Substantially the ratio of the time it takes to damage a textile or other heat-shrinkable article for use in the invention by overheating to the time it takes to recover the textile or other heat-shrinkable article used in the present invention, when measured at be. Therefore, the higher the value of the flame rate, the more effectively the item is able to be healed by e.g. Appropriateness is low. In fact, if the flame rate is less than 2, it is essentially impossible to recover with flame tools. Articles with high flame rates are also found to have utility in high temperature environments and applications as installation methods involving such means as other harsh heating means. The inventors have discovered that although textiles made from heat-recoverable fibers exhibit relatively low values of flame rate, by laminating textiles in accordance with the present invention,
It has been found that it is possible to substantially increase the flame rate of resilient knitted fabrics. If the layer of polymeric material were to act simply as a thermal barrier, the time to damage the article due to overheating and the time to recover would be expected to increase at respective rates, and therefore the flame rate would remain constant. As such, it is difficult to fully understand the reason for the increased flame rate of articles according to the present invention. Most surprisingly, however, many articles according to the present invention are found to exhibit higher flame rates than conventional heat-shrinkable sheet products. It has been found that, in general, the flame rate of textile composite structures increases as the thickness of the polymeric material layer increases. The thickness of the polymeric material layer is preferably at least 0.05 mm, more preferably at least 0.07 mm, especially at least 0.1 mm, more particularly at least 1.5 mm, most particularly at least
It is 0.2mm. In practice, the maximum thickness of the layer is 2 mm, preferably 1 mm and most preferably 0.6 mm. If this layer has a thickness substantially greater than 2 mm, there is a risk that the outer layer will scorch before the fabric reaches its recovery temperature. The layer of polymeric material can be selected from a wide range of polymers, provided that it is softened after heating so that recovery of the textile fabric takes place conveniently. In order to facilitate recovery of the fibers, the polymeric material is preferably heated at a softening point of not more than 20°C above the recovery temperature of the fibers, more preferably at a temperature not higher than the recovery temperature of the fibers themselves, especially at least below the recovery temperature. It has a softening point of 10°C. However, preferably this softening point is 40° below the recovery temperature of the fiber.
The temperature should not be lower than ℃. Examples of thermoplastic polymers that can be used to form such layers include ethylene/vinyl acetate copolymers, ethylene/ethyl acrylate copolymers, linear low density,
polyethylenes, polypropylene, polybutylene, polyesters, polyamides, polyetheramides, including low density and high density grades;
Examples include perfluoroethylene/ethylene copolymer and polyvinylidene fluoride. Considering additional classes of these materials, this includes acrylic elastomers, including acrylonitrile butadiene styrene block copolymers, acrylic esters, methacrylic esters, and copolymers thereof, such as polybutyl acrylate or poly 2-ethylhexyl acrylate. , high vinyl acetate
Includes ethylene copolymers (VAES), polynorbornenes, polyurethanes, and silicone resin elastomers. The polymer material used to make the polymer layer is
If it is fusible, it can be cross-treated, e.g. by chemical cross-linking agents or by high-energy electron beam irradiation.
It can be made non-fusible by radiation treatment such as gamma irradiation or ultraviolet irradiation. The polymer material used to make the polymer layer is
It may be transparent (at least to visible radiation) or completely opaque, or it may have an opacity somewhere between these extremes. If the opacity is increased, for example by incorporating a small amount, say 5% by weight, of carbon black into the polymeric material, both the recovery and damage times of the textile will be reduced, possibly due to increased heating from the absorption of infrared radiation. appears to decrease, so that the flame rate does not change significantly. As will be appreciated, the matrix material is selected in view of various other favorable properties inherent in the polymeric material itself, and may be loaded with various additives such as antioxidants, UV stabilizers, anti-tracking agents, etc. Can be manufactured with adducts. As mentioned above, the polymeric material of the composite structure softens to allow fiber recovery. This material preferably has a secant modulus of 20%
at least 10 −2 MPa, and an elongation to break of at least 50%, preferably at least 100%, both properties measured at the recovery temperature of the fiber. In addition, the textile composite preferably satisfies the following inequality at the fiber recovery temperature: X(1-R)/YR is less than 1, preferably less than 0.5, especially less than 0.05. where X is the 20% secant modulus of the polymeric material (measured at a pull rate of 300%/min), Y is the recovery stress of the fiber, and R is the total capacity of the composite structure in a given direction. represents the average effective volume fraction or related fraction of heat recoverable fibers in a composite structure along the In another composite structure of the invention, the resilient knitted fabric provides resilient fibers in the resilient composite structure, the composite structure comprising a cross-linked polymeric material that imparts resilience and a resilient fabric. It is possible to contain cross-linked fibers. Such resilient composite structures can be produced by applying a polymeric material to resilient crosslinked fibers and then crosslinking the polymeric material. This fiber can be cross-linked to increase its strength after recovery, and the recovery stress is at least
A suitable pressure is 1 MPa, preferably 1.5 to 5 MPa. The polymeric material is preferably cross-treated to prevent it from running down or escaping during the heat recovery process, particularly by the flame implement. However, if the degree of cross-linking of the polymeric material is too high, it will reduce the recovery ratio of the composite. This can be problematic as different cross-linking treatments may be required for fibers and polymeric materials. The reason for this is that the two-step bridging process is performed separately. This problem arises due to the different cross-linking responses (beam response in the case of radiation cross-linking) of the materials used for the fibers and polymer materials, as well as the processing history of the fibers and polymers. This second effect involves a reduction in the fiber's beam response resulting from the orientation created by stretching the fiber to make it resilient. Nevertheless, if the beam response of the recoverable fiber compared to the beam response of the polymeric material decreases before the recovery ratio of the composite structure decreases to a value of 70% of that of the non-radiation treated composite structure, the fiber A single bridging step can be used to form a composite structure, provided the beam response is such that it can achieve an own radiative recovery stress of at least 1 MPa. The relative beam response can be created by the presence of prorads in the resilient fibers and/or antirads of polymeric materials. In a preferred embodiment of the invention, the textile is combined into a pliable, resilient composite structure comprising a resilient textile and a polymeric matrix applied thereto. In this embodiment, (a) the resilient knit fabric is comprised of a cross-linked resilient polyolefin having a recovery stress of 1.5 to 5 MPa, and (b) the matrix has a recovery ratio that applies to the composite and a recovery ratio that applies to the free knit fabric. The polymeric matrix material itself, after radiation treatment, has a room temperature elongation of 400 to 700%, measured at a tensile rate of 300%/min. In addition to providing a method of bridging, radiation treatment can impart other properties to composite structures. Radiation treatment of the fibers, especially in the presence of oxygen, before the application of the polymeric substance causes changes in the surface properties of the fibers (such as oxidation), which improve the adhesion between the fibers and the polymeric substance. . An irradiation step after application of the polymeric material can also aid in bonding by forming cross-links between the two components in the composite structure. Alternatively, instead of relying on the conditions applied to the polymeric material, some type of mechanical bond between the fiber and the polymeric material can be provided. The fibers preferably have a minimum recovery stress of 10 -1 MPa at a temperature above the transition temperature of the fibers, more preferably 5×
10 -1 MPa, usually at least 1 MPa, especially 1.5×
Has 5MPa. In theory, there is no upper limit to the recovery stress, but in practice the highest value that can typically be achieved for polymeric fibers is 200 MPa, more usually 100 MPa. Heat recoverable fibers are preferably made from polymeric materials that impart good physical properties and especially good creep resistance to the fibers. Olefin polymers such as polyethylene, ethylene copolymers, polyamides, polyesters, acrylic polymers and other polymers that can be crosslinked can be used. A particularly preferred polymeric material for fibers has a density of 0.94-0.97 g/cc, Mw80
x10 3 to 200 x 10 3 and Mn 15 x 10 3 to 30 x 10 3 . The recovery temperature of the fibers is preferably 60°C or higher, most preferably 80-250°C, such as 120-250°C.
The temperature is 150℃. When crosslinking fibers by radiation, it is advantageous to incorporate the crosslinking step into the fiber manufacturing process. The fibers are extruded and drawn preferably 800-2000% at a temperature below their melting point and then treated with radiation to effect cross-linking. Less preferred methods of manufacture include extruding the fibers, cross-linking them with radiation treatment, then heating the fibers preferably above their melting point, drawing the fibers, and cooling the drawn fibers. The high density polyethylene fibers are preferably radiation treated with a radiation dose of about 5 to 35 Megarads, preferably about 5 to 25 Megarads, especially about 7 to 18 Megarads, especially about 10 to 18 Megarads. Usually, the gel content in cross-linked fibers is
20% or more, preferably 30% or more, most preferably
40% or more. In practice, gel contents of more than 90% are not easily achieved. The heat-recoverable knitted fabric may be manufactured from only the above-mentioned heat-recoverable fibers, or may contain other fibers in addition to the above-mentioned heat-recoverable fibers, if necessary. When the knitted fabric contains fibers other than heat-recoverable fibers, R in inequality (1) above relates only to the heat-recoverable fiber component. The knitted fabric can be knitted, woven, nonwoven, braided, etc. In a preferred embodiment, the knitted fabric is a woven fabric. The fabric may contain only heat recoverable fibers or heat recoverable fibers along with non-heat recoverable fibers or filaments. For example, the fabric may contain recoverable fibers in one direction and non-recoverable fibers in the other direction. This is to produce a heat recovery fabric that is recoverable in only one direction of the fabric. Non-recoverable fibers include glass fibers, carbon fibers, wire or other metal fibers, polyesters, aromatic polymers or imides, and ceramics. Particularly preferred fabrics are those described in British Patent Application No. 8300219 and British Patent Application No. 8300222. The woven fabric may be of any type, such as twill weave, broken pattern weave, satin, satin weave, karami weave, plain weave, hops weave, satsuku, matte, and various types of single-layer weave or multi-layer weave, such as 2- to 3-layer weave. It can be woven with a similar combination of textile structures. Recoverable fibers with many floats (e.g. 6-20) as can be obtained by satin weaving
Fabrics containing . The article can also have multiple layers, such as two or three layers of fabric, separated by one or more layers of polymeric material. If desired, the layer of polymeric material may be bonded to only one side of the heat-recoverable fabric, either by adhesive bonding, i.e., chemical or physical surface interaction, or by a mechanical interlocking process. Preferably, however, a heat-recoverable knitted fabric is included in the polymeric material. That is, the polymeric material surrounds the main part of the fiber surface area. Most preferably, the fabric is entirely surrounded by polymeric material, or in particular so that there is a limited thickness of polymeric material on each side of the fabric. In this case, the thickness of the polymer layer for the purposes of the invention is defined as the thickness of that part of the layer present on the textile. In preferred articles according to the invention, the thickness of the polymeric material on the inner surface of the article on the side of the fabric opposite to the side receiving the flame is greater than the thickness of the polymeric material on the outer surface. The polymeric materials forming the layers on opposite sides of the fabric may be the same or different from each other, and laminates of different polymer layers can be used on one or both sides of the fabric. The differences between the polymeric materials on either side of the fabric can be any one or more of the following: differences in thickness, differences in chemical type of polymer, and differences in chemically similar types of polymers. Differences in combination or processing methods. There are two possibly contradictory schools of thought regarding the configuration of polymeric materials. First, it is possible to set a polymer layer on the side facing the heating source to increase the flame rate of the knitted fabric, and second, it is possible to set a matrix material that should not interfere with the inherent recovery of the knitted fabric. (for example, to make knitted fabrics opaque). The heat-facing layer is preferably bridging to prevent its escape or run-off, but bridging of the matrix generally inhibits recovery. Therefore, in a preferred embodiment of the invention, varying degrees of crosslinking are provided between the flame exposed surface and the remaining surface of the polymeric material.
This is achieved, for example, by forming a cross-linked thin layer on the outside or by forming a cross-linked layer on one side of the fabric and a non-cross-linked layer on the other side. Such an outer thin layer can be formed using radiation with very low penetrating power, such as electron curtain radiation, or if the matrix is uncrosslinked or crosslinked to a lesser extent. This can be achieved by laminating a thin cross-linked layer onto the surface of a composite material. Different crosslinking treatments in any of these embodiments can be achieved by separate crosslinking steps for each layer to be crosslinked to a different degree. However, it is preferable to obtain the above result by a single crosslinking step, in particular by radiation treatment, which can be done if the beam responses of the different layers are suitably different (or made different). For example, the majority of the matrix can be polypropylene (which is not crosslinked in this method) and only the surface layer (or only one side of the fabric) is polyethylene (which is crosslinked). Other methods include prorads and/or antirads in various layers.
This is a method of applying an appropriate load. As a further feature, an adhesive or sealant (eg, a hot melt adhesive) or mastic that can be melted may be applied on the inner surface of the article. It has been discovered that increasing the thickness of the polymeric material on the interior surface of the article and/or applying a sealant or adhesive to the interior surface increases the flame rate of the article. Examples of hot melt adhesives that can be used include ethylene and vinyl acetate copolymer-based adhesives and polyamide-based adhesives. Such adhesives are well known and are disclosed, for example, in US Pat. No. 4,018,733 and US Pat. No. 4,181,775. If desired, a heat cureable adhesive can be used as the adhesive. An example of such an adhesive is disclosed in British Patent Publication No. 2104800. Since the heat recovery properties of the articles of the invention are attributable to the recovery properties of the fabrics that make up the knitted fabric, the articles as a whole need not be stretched during manufacture, and the layers of such polymeric material are substantially The layer may be stress-free, ie the layer exhibits little or no tendency to spontaneously recover when heated. The article of the invention therefore has the further significant advantage of being highly insensitive to the presence of small scratches on its surface, which may occur due to rough handling prior to its assembly. . For comparison, conventional heat-shrinkable articles formed, for example, by cross-processing and then stretching a polymer sheet, are damaged by tearing during heat recovery even with very small scratches on their surface. It was discovered that Heat-recoverable textiles can be coated with layers of polymeric material in a number of ways. For example, articles formed on each substrate piece may be preferably formed by applying the polymeric material to a textile fabric by press lamination, or if the article can be made from a textile fabric of variable length. It is preferred to use an extrusion lamination process in which the hot polymeric material is pressed onto the fabric and immediately quenched to prevent recovery of the fabric, and this operation is carried out as a continuous process. In either case, sufficient heat and pressure must be applied to bond or interlock the polymeric material to at least a major portion of the fabric, and substantially all portions thereof. Other methods of coating knitted fabrics with polymeric substances include
For example, saturated, solution coatings, slurry coatings, powder coatings, reactive prepolymers (eg, UV or peroxide activated acrylic prepolymers), etc. can be used. Unless the knitted fabric is adequately inhibited from recovery in any bonding method employed,
Sufficient heating to cause significant recovery of the textile should be avoided. Of the coating processes used, extrusion lamination is preferred for that reason, as it appears to produce articles exhibiting particularly high flame rates. After coating the textile with the polymeric material, the polymeric material is preferably treated with high-energy electron beam irradiation or gamma irradiation, preferably from 0.5 to 15 Megarads, especially from 1 to 10 Megarads, especially from 3 to 7 Megarads, most preferably from 1 to 7 Megarads. Cross-linking treatment can be performed with a radiation dose of 5 megarads. The article of the invention can be formed into many shapes depending on its intended use. Preferred applications include perimeter protection of cables and pipes or their joints or junctions.
The article of the invention can thus be tubular in shape or have multiple tubular sections, such as in the case of cable breaks. If the article is designed to wrap around an elongated substrate with ends that cannot be easily reached, the article may be manufactured as a so-called wraparound article in which the covering fabric has an open cross-section. can do. For example, it is substantially sheet-shaped and has two opposite end sections extending perpendicular to the direction of recovery, which end sections are held together against the recovery forces of the fabric. can be something that can be done. The article can simply be wrapped around the substrate to be encapsulated, and the end portions are held together so as to wrap around the sleeve-shaped substrate after the article has been heated. Wrapping articles made from knitted fabrics and suitable closure arrangements thereof are disclosed in further detail in British Patent Application No. 8300223. In the case of a wrapped article in which the coated textile is in the form of a sheet, the outer surface of the textile is confined to face outwardly once the article surrounds the substrate and the opposite end portions are constrained. In general, the ability of a textile or textile composite to be penetrated without tearing allows portions to be joined together (eg, to form an hemlock) by mechanical bonding arrangements that extend through the textile. Preferred arrangements are stitches or clasps. Two types of articles of the invention are illustrated by way of example with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. FIG. 1 is a partially sectional perspective view of one type of article of the invention. FIG. 2 is a partially sectional perspective view of a second type of article of the invention. FIG. 3 is a partial cross-sectional view of a third type of article of the invention. FIG. 4 is a graphical representation of recovery power versus time for a knitted fabric of the present invention and a conventional heat recovery article. With reference to the accompanying figures 1-3, figure 1 shows a fabric 1 consisting of heat-recoverable warp fibers 1 and heat-stable weft fibers 2.
1 shows a type of knitted article having a heat-softening polymer layer 3 coated on its outer surface. FIG. 2 shows a fabric similar to that of FIG. 1, but additionally having a lower layer 4 of adhesive. Figure 3 shows an article of a similar type as described above, but in which a thermosoftening polymer layer 3 extends beneath the fabric so as to completely encapsulate the fabric. In articles of this type, the corresponding thickness of the polymer layer is the thickness of that portion of the layer overlying the fabric. The flame rate in the examples below is determined by the following procedure: A square coated fabric sample of dimensions 100 mm x 100 mm is placed between the fixtures of an Instron® tensile tester so that its resilient fibers are placed in the tensile tester. and with the outer surface of the fabric facing a propane gas flame located approximately 128 mm away from it. The vertical edges of the fabric sample are protected from the flame by a metal plate and only the 96 mm wide center area is exposed to the flame. Before lighting the flame tool, a temporary metal plate is placed to completely darken the sample from the flame. Ignite the flame tool, travel length approximately 260mm,
The flame is moved continuously across the face of the sample from one side to the other at a rate of about 1 pass/second at which the flame passes along the sample. The force exerted by the resilient fabric on the regularly spaced sample fixtures of the tensile tester, excluding the temporary metal plate, is plotted as a function of time. Typical graphs of resiliency versus time are shown in the accompanying drawings as a heat-recoverable fabric (plot) and a conventional heat-shrinkable sheet (plot). This graph effectively represents the forces exerted by the heat-shrinkable seam portion on the center of the seam, where the seam is unable to recover to any significant degree due to the relatively large diameter of the center. As the article is heated by the flame, the resilience of the article increases until it reaches a maximum value (points A, A'), then the resilience decreases, and the degree of decrease in the resilience is such that the specimen is damaged. Before, the minimum value in a short time (points B, B')
reach. Damage in conventional sheet-type articles is observed as a sudden decrease in the recovery force (point C') when the article tears, whereas damage in articles of the present invention is observed as the fibers recover as they are progressively damaged. Observed as a substantially linear decrease in force (region C). The point on the time axis corresponding to the horizontal tangent section where the curve at the maximum recovery force and the extrapolated straight line of the maximum slope of the curve (points D, D') touch is recorded as the recovery time. For regular items, the recovery power suddenly decreases (points
E') or, in the case of the articles of the invention, the intersection between the tangent at the minimum recovery reduction rate and the tangent of recovery reduction after the fibers begin to damage (point E). Consider it as time. The flame rate of an article, as used herein, is defined as the ratio of damage time to recovery time (or Y/X value as shown in the graph) for that article. Next, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to Examples. Examples 1 to 6 Torn oblique fabrics are made using high-density polyethylene monofilament with a diameter of 0.29 mm as the warp yarn and 75ECG glass yarn as the weft yarn. This fabric has a weave density of 80/12 (i.e., warp fibers per inch).
80 pieces/12 weft fibers per inch or 31.5/4.7
(per cm)). The fabric is irradiated with a 1.5 MeV electron beam of 15 megarads at an irradiation rate of about 100 megarads/min. The resulting polyethylene fibers had a gel content of 37.3%, measured after refluxing in xylene, and
The secant modulus of elasticity was 0.50 MPa at 150°C. The thickness of the fabric was 0.6 mm. This fabric was flame treated as described above, and the flame rate was measured, and the results are shown in the table. On each side of the fabric, an equal thickness of pure low density polyethylene (MFI = 3.0), number average molecular weight Mn
= 14800, weight average molecular weight Mw = 114800) is pressed to form a laminate and then irradiated with high energy electrons to a further dose of 3 Megarads to give the products of Examples 2-6. The flame rate values are shown in the table. It can be seen from the table that the coated fabric is substantially more flameable than the uncoated fabric and that the flame rate increases with the thickness of the polyethylene coating.
【表】
被覆処理していない織物(実施例1)は低い火
炎率を示し、またこの織物は回復し、ほんの数秒
間に渡つて損傷し、これが実際に受け入れられな
いものとなる。
実施例 6〜9
上記実施例2〜6におけるプレスラミネート形
成処理前に、織物の各側面を同様に純粋な低密度
のポリエチレン(融点260℃から)で押出ラミネ
ート形成させ、直ちに急冷して織物の回復を防ぐ
処理を行ない、その他は実施例2〜6の操作を繰
返して行なう。押出しラミネート形成させた織物
の厚さは0.75mmである。結果を表に示す。これ
から、押出しラミネート形成された試料は一般に
純粋にプレスラミネート形成させた試料より移ら
か高い火炎率の値を現わすことを理解することが
できる。Table: The uncoated fabric (Example 1) shows a low flame rate and the fabric recovers and damages over a period of only a few seconds, which becomes practically unacceptable. Examples 6 to 9 Prior to the press lamination process in Examples 2 to 6 above, each side of the fabric was similarly extrusion laminated with pure low density polyethylene (melting point from 260°C) and immediately quenched to form the fabric. Processing to prevent recovery is performed, and the operations in Examples 2 to 6 are repeated for the rest. The thickness of the extrusion laminated fabric is 0.75 mm. The results are shown in the table. From this it can be seen that extrusion laminated samples generally exhibit significantly higher flame rate values than purely press laminated samples.
【表】
実施例 10〜14
織物上に低密度ポリエチレンをプレスラミネー
ト形成させ、織物上にカーボンブラツク2重量%
を含むポリマー層(そのためこれは黒くなり完全
に不透明となる。)を形成させ、その他は実施例
6〜9の操作を繰返して行なう。結果を表に示
す。[Table] Examples 10 to 14 Low-density polyethylene was press-laminated on the fabric, and 2% by weight of carbon black was added on the fabric.
(so that it is black and completely opaque) and otherwise repeating Examples 6 to 9. The results are shown in the table.
【表】
実施例 15〜16
異なる2種(平織およびサテン織)の織物組織
設計の織物を用い、その他は実施例10の操作を繰
返して行なう。結果を表に示す。これからサテ
ン織の物品は最も高い火炎率を現わすことを理解
することができる。[Table] Examples 15 to 16 The operation of Example 10 was repeated using fabrics with two different texture designs (plain weave and satin weave). The results are shown in the table. It can be seen from this that the satin weave article exhibits the highest flame rate.
【表】
実施例 17
低密度ポリエチレンのプレスラミネート形成層
の代わりに中密度度ポリエチレンのそれを用い、
その他は実施例15の操作を繰返して行なう。火炎
率は3.2であつた。
実施例 18〜20
実施例10の操作に加うるに、火炎処理前、0.13
〜0.14mm突出た鋭利なナイフ刃を備えた平滑な表
面を有する405g荷重を用い、織物をその回復方
向に直角方向に織物を横切つて引きかくことによ
り該織物の外側表面に5〜6cm長の引つかき傷を
形成させ、その他は実施例10と同様の操作を繰返
し行なう。
比較のため、遠距離通信ケーブルの継ぎ目に使
用する通常の熱収縮性シートを同様の条件で火炎
処理する。この熱収縮性シートに引つかき傷をつ
けない(実施例19)か、または引つかき傷をつけ
る(実施例20)。結果を表に示す。これから、
本発明の引つかき傷のない織物物品は通常のシー
トより高い火炎率を有するばかりでなく、またこ
の織物物品は引つかき傷の存在に対してかなり不
感性であつて、一方通常のシートは引つかき傷の
とき、回復することができない。[Table] Example 17 Using a medium-density polyethylene press laminate forming layer instead of a low-density polyethylene press laminate forming layer,
Otherwise, the operations in Example 15 are repeated. The flame rate was 3.2. Examples 18-20 The operation of Example 10, plus before flame treatment, 0.13
Using a 405 g load with a smooth surface with a sharp knife edge protruding ~0.14 mm, a 5-6 cm length is applied to the outer surface of the fabric by pulling it across the fabric in a direction perpendicular to its direction of recovery. The same operation as in Example 10 was repeated except that scratches were formed. For comparison, ordinary heat-shrinkable sheets used for joints in telecommunications cables were flame treated under similar conditions. This heat-shrinkable sheet is either scratched and not scratched (Example 19) or scratched and scratched (Example 20). The results are shown in the table. from now,
Not only does the scratch-free woven article of the present invention have a higher flame rate than a conventional sheet, but the woven article is also considerably less sensitive to the presence of scratches, whereas a conventional sheet cannot recover when injured.
図1〜3は本発明の物品を示す図面であつて、
図1は第1形式の物品の部分断面透視図、図2は
第2形式の物品の部分断面透視図、図3は第3形
式の物品の部分断面図である。図4は物品の時間
に対する回復力を示すグラフである。
1…たて糸繊維、2…よこ糸繊維、3…ポリマ
ー層。
1 to 3 are drawings showing the article of the present invention,
FIG. 1 is a partial sectional perspective view of a first type of article, FIG. 2 is a partial sectional perspective view of a second type of article, and FIG. 3 is a partial sectional view of a third type of article. FIG. 4 is a graph showing the resilience of the article over time. 1... warp fiber, 2... weft fiber, 3... polymer layer.
Claims (1)
は継ぎ目部分を有してなる基材の少なくとも一部
分を寸法的熱回復性物品により包囲し、物品を加
熱して回復させ、該部分と係合させることによつ
て該部分を環境的に保護する方法であつて、 (a) 物品は、加熱時に回復し、その回復温度にお
いて少なくとも0.1MPaの引張り強さを有する
繊維を有する編織物を有してなり、該編織物は
少なくとも0.03mmの厚さのポリマー物質の層で
被覆された外側表面を有し、該ポリマー物質は
加熱時に流動することなく柔軟化されて物品の
回復を収容し、 (b) ポリマー物質の層は繊維に結合されており、
および、 (c) 物品は、被覆表面に対して向けられたトーチ
炎によつて加熱される ことを特徴とする方法。 2 ポリマー層が少なくとも0.1mmの厚さを有す
る特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 ポリマー層が、2mmを越えない厚さを有する
特許請求の範囲第1項または第2項に記載の方
法。 4 編織物がそのそれぞれの面にポリマー物質の
層を有する特許請求の範囲第1〜3項のいずれか
に記載の方法。 5 編織物の外側表面上のポリマー物質の層が、
0.94g/cm3を越えない密度を有するエチレンホモ
ポリマーまたはコポリマーを含んでなる特許請求
の範囲第1〜4項のいずれかに記載の方法。 6 編織物にポリマー層を、押出しコーテイン
グ、噴霧コーテイング、浸漬コーテイング、また
はシートラミネート法で適用した特許請求の範囲
第1〜5項のいずれかに記載の方法。 7 編織物が寸法的に熱安定性繊維を包含する特
許請求の範囲第1〜6項のいずれかに記載の方
法。 8 寸法的に熱安定性繊維が熱回復性繊維に対し
て実質的に直角方向に存在する特許請求の範囲第
7項記載の方法。 9 編織物が平組織、綾組織、破斜文組織または
サテン組織に織られた特許請求の範囲第1〜8項
のいずれかに記載の方法。 10 ポリマー物質の層が実質的に応力のないも
のである特許請求の範囲第1〜9項のいずれかに
記載の方法。 11 物品が、管状の形状である特許請求の範囲
第1〜10項のいずれかに記載の方法。 12 物品が、物品の回復方向に実質的に直角に
延びており、係合状態に保ち得る向かい合う端末
部を有するラツプアラウンド器具の形状である特
許請求の範囲第1〜10項のいずれかに記載の方
法。 13 パイプまたはケーブルまたはそれの接合ま
たは継ぎ目部分を有してなる基材の少なくとも一
部分を寸法的熱回復性物品により包囲し、物品を
加熱して回復させ、該部分と係合させることによ
つて該部分を環境的に保護する方法であつて、 (a) 物品は、熱回復性繊維およびポリマーマトリ
ツクス物質の層を有してなり、加熱に面するポ
リマー物質の表面と残りとの間に異なつた程度
の架橋が供給されており、 (b) 複合物の繊維がポリマーマトリツクス物質に
結合されており、および (c) 物品が、外側に向かう表面に対して向かうト
ーチ炎によつて加熱される ことを特徴とする方法。 14 マトリツクス物質が、放射線照射により架
橋されている特許請求の範囲第13項記載の方
法。 15 架橋の異なつた程度が、マトリツクス物質
の異なつた領域の異なつたビーム応答から生じて
いる特許請求の範囲第14項記載の方法。 16 加熱時に回復し、その回復温度において少
なくとも0.1MPaの引張り強さを有する繊維を有
する編織物を有してなり、該編織物は少なくとも
0.03mmの厚さのポリマー物質の層で被覆された外
側表面を有し、該ポリマー物質は加熱時に流動す
ることなく柔軟化されて物品の回復を収容する、
基材の少なくとも一部分を包囲するための寸法的
熱回復性物品。 17 ポリマー層が少なくとも0.1mmの厚さを有
する特許請求の範囲第16項記載の物品。 18 ポリマー層が、2mmを越えない厚さを有す
る特許請求の範囲第16項または第17項に記載
の物品。 19 編織物がそのそれぞれの面にポリマー物質
の層を有する特許請求の範囲第16〜18項のい
ずれかに記載の物品。 20 編織物の外側表面上のポリマー物質の層
が、0.94g/cm3を越えない密度を有するエチレン
ホモポリマーまたはコポリマーを含んでなる特許
請求の範囲第16〜19項のいずれかに記載の物
品。 21 編織物にポリマー層を、押出しコーテイン
グ、噴霧コーテイング、浸漬コーテイング、また
はシートラミネート法で適用した特許請求の範囲
第16〜20項のいずれかに記載の物品。 22 熱回復性繊維が、高密度ポリエチレンから
形成されている特許請求の範囲第16〜21項の
いずれかに記載の物品。 23 編織物が寸法的に熱安定性繊維を包含する
特許請求の範囲第16〜22項のいずれかに記載
の物品。 24 寸法的に熱安定性繊維が熱回復性繊維に対
して実質的に直角方向に存在する特許請求の範囲
第23項記載の物品。 25 編織物が平組織、綾組織、破斜文組織また
はサテン組織に織られた特許請求の範囲第16〜
24項のいずれかに記載の物品。 26 ポリマー物質の層が実質的に応力のないも
のである特許請求の範囲第16〜25項のいずれ
かに記載の物品。 27 物品が、管状の形状である特許請求の範囲
第16〜26項のいずれかに記載の物品。 28 物品が、物品の回復方向に実質的に直角に
延びており、係合状態に保ち得る向かい合う端末
部を有するラツプアラウンド器具の形状である特
許請求の範囲第16〜26項のいずれかに記載の
物品。 29 熱回復性繊維およびポリマーマトリツクス
の層を有してなる複合構造を有してなり、加熱に
面するポリマー物質の表面と残りとの間に異なつ
た程度の架橋が供給されている寸法的熱回復性物
品。 30 マトリツクス物質の外側に面する表面での
層が、残りよりも大きい程度で架橋されている特
許請求の範囲第29項に記載の物品。 31 異なつた架橋の程度が、マトリツクス物質
の異なつた領域の異なつたビーム応答から生じて
いる特許請求の範囲第29項または第30項記載
の物品。[Scope of Claims] 1. At least a portion of a base material comprising a pipe or cable or a joint or seam portion thereof is surrounded by a dimensional heat recoverable article, and the article is heated to recover and engage the portion. (a) the article comprises a knitted fabric having fibers that recover upon heating and have a tensile strength of at least 0.1 MPa at the recovery temperature; the knitted fabric has an outer surface coated with a layer of a polymeric material at least 0.03 mm thick, the polymeric material being softened without flowing upon heating to accommodate recovery of the article; (b) a layer of polymeric material is bonded to the fiber;
and (c) the article is heated by a torch flame directed against the coated surface. 2. The method of claim 1, wherein the polymer layer has a thickness of at least 0.1 mm. 3. A method according to claim 1 or 2, wherein the polymer layer has a thickness not exceeding 2 mm. 4. A method according to any one of claims 1 to 3, wherein the knitted fabric has a layer of polymeric material on each side thereof. 5. The layer of polymeric material on the outer surface of the knitted fabric is
5. A method according to any of claims 1 to 4, comprising an ethylene homopolymer or copolymer having a density not exceeding 0.94 g/cm <3> . 6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the polymer layer is applied to the knitted fabric by extrusion coating, spray coating, dip coating, or sheet lamination. 7. A method according to any of claims 1 to 6, wherein the knitted fabric includes dimensionally thermostable fibers. 8. The method of claim 7, wherein the dimensionally heat-stable fibers are substantially perpendicular to the heat-recoverable fibers. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the knitted fabric is woven in a plain weave, twill weave, broken pattern weave, or satin weave. 10. A method according to any of claims 1 to 9, wherein the layer of polymeric material is substantially stress-free. 11. The method according to any one of claims 1 to 10, wherein the article has a tubular shape. 12. Any one of claims 1 to 10, wherein the article is in the form of a wraparound device having opposing ends extending substantially perpendicular to the direction of recovery of the article and capable of being kept in engagement. Method described. 13 by surrounding at least a portion of a substrate comprising a pipe or cable or a joint or seam portion thereof with a dimensional heat recoverable article and heating the article to recover and engage the portion; A method of environmentally protecting a part, comprising: (a) an article comprising a layer of heat-recoverable fibers and a polymeric matrix material, between the surface of the polymeric material facing heating and the remainder; different degrees of cross-linking are provided; (b) the fibers of the composite are bonded to the polymer matrix material; and (c) the article is heated by a torch flame directed against the outwardly facing surface. A method characterized by: 14. The method of claim 13, wherein the matrix material is crosslinked by radiation irradiation. 15. The method of claim 14, wherein the different degrees of crosslinking result from different beam responses of different regions of the matrix material. 16 A knitted fabric having fibers that recover when heated and has a tensile strength of at least 0.1 MPa at the recovery temperature, the knitted fabric having at least
having an outer surface coated with a layer of polymeric material 0.03 mm thick, which polymeric material is softened without flowing upon heating to accommodate recovery of the article;
A dimensional heat recoverable article for enclosing at least a portion of a substrate. 17. The article of claim 16, wherein the polymer layer has a thickness of at least 0.1 mm. 18. An article according to claim 16 or 17, wherein the polymer layer has a thickness not exceeding 2 mm. 19. An article according to any of claims 16 to 18, wherein the knitted fabric has a layer of polymeric material on each side thereof. 20. Article according to any of claims 16 to 19, wherein the layer of polymeric material on the outer surface of the knitted fabric comprises an ethylene homopolymer or copolymer having a density not exceeding 0.94 g/cm 3 . 21. The article according to any one of claims 16 to 20, wherein the polymer layer is applied to the knitted fabric by extrusion coating, spray coating, dip coating, or sheet lamination. 22. The article according to any one of claims 16 to 21, wherein the heat-recoverable fiber is formed from high-density polyethylene. 23. An article according to any of claims 16 to 22, wherein the knitted fabric includes dimensionally thermostable fibers. 24. The article of claim 23, wherein the dimensionally heat-stable fibers are substantially perpendicular to the heat-recoverable fibers. 25 Claims 16 to 25, wherein the knitted fabric is woven into a plain weave, twill weave, broken pattern weave, or satin weave.
Articles described in any of Item 24. 26. An article according to any of claims 16 to 25, wherein the layer of polymeric material is substantially stress-free. 27. The article according to any one of claims 16 to 26, wherein the article has a tubular shape. 28. Any of claims 16 to 26, wherein the article is in the form of a wrap-around device with opposing ends extending substantially perpendicular to the direction of recovery of the article and capable of being kept in engagement. Items listed. 29 Composite structures comprising layers of heat-recoverable fibers and polymeric matrices, providing different degrees of cross-linking between the surface of the polymeric material facing the heating and the remainder. Heat recoverable articles. 30. An article according to claim 29, wherein the layer on the externally facing surface of the matrix material is crosslinked to a greater extent than the rest. 31. An article according to claim 29 or 30, wherein the different degrees of crosslinking result from different beam responses of different regions of the matrix material.
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Families Citing this family (5)
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