JP2007517096A - 高分子プラスチック材料とその製造 - Google Patents

Abstract

ワックスを含んだ組成物を有する、水分を吸収しにくい高分子プラスチック材料。本発明の高分子プラスチック材料は、特にフィラメントの形態にて製造される。本発明の高分子プラスチック材料を製造する方法も開示されている。

Description

発明の詳細な説明

発明の背景
発明の分野
本発明は、高分子プラスチック材料ならびにその製造に関する。本発明の高分子プラスチック材料は、水分を含んだ環境要素にさらされるカバー、カーテン、ブラインド、看板、および防水シートを含めた、一般的な商業的・工業的用途のためのフィラメント、繊維、および布帛として応用可能であり、以後、本発明をこれらの具体的な用途に関して開示するのが好都合である。しかしながら、本発明がこれらの用途に限定されないことは言うまでもない。

先行技術の記載
本発明に対する背景についての下記の説明は、本発明の理解を容易にするためのものである。しかしながら、下記の説明が、言及している材料の全てが公開されているか、公知であるか、あるいは本出願の優先日における一般的な知見の一部である、ということを自認または承認したものではない、ということが認識されるべきである。

従来の汎用のカバー用布帛は、ポリプロピレン繊維から織られた基材(a material base)を有し、液体バリヤーと印刷用表面とを含む種々の特性を有する布帛を得るために、ポリプロピレンのコーティングが基材の両側に施されている。布帛用の繊維は、多数の押出フィラメントと撚りフィラメントで構成されている。

この布帛が有する１つの問題点は、基材が毛管作用によって水分を速やかに吸収しやすい、という点である。毛管作用は、引き続いて行う繊維へのプロセシングを容易にするために押出の後にフィラメントに施されるポリグリセロール脂肪酸エステル界面活性剤のコーティングによって増進される。界面活性剤は、フィラメントの表面張力を低下させ、これによって水分の吸収を補助するという効果を有する。

水分の吸収は一般に、布帛のカットエッジにて、および表面コーティングの完全性におけるきずや崩壊部分にて起こり、基材の極めて小さな部分に水分が接近すると、基材を通して速やかで相当程度の水分の浸透が起こることがある。こうした水分の吸収は、時として汚物や他の不純物の粒子を随伴することがあり、このため基材の汚損が起きたり、基材中にバクテリアの増殖が始まったりする。この結果、布帛は見苦しいものとなり、最終的には布帛の劣化をきたす。

さらに、水分が吸収されると、布帛の重量がかなり増大する。このため、掛ける用途(a hung application)または吊り下げる用途(a suspended application)に使用するときは、布帛の適切な支持を確実に行うためにより堅牢な取り付け具が必要とされる。いずれにしても、布帛が湿ると、より重くなり、より取り扱いにくくなる。

発明の要旨
本発明の目的は、水等の水分を吸収しにくい高分子プラスチック材料を提供することにある。

本発明の他の目的は、改良された高分子プラスチック材料の製造法を提供することにある。
上記の目的を念頭において、本発明は、１つの広い態様においては、ワックスを含んだ組成物を有する水分を吸収しにくい高分子プラスチック材料を提供する。

本発明の１つの特定の態様においては、上記の高分子プラスチック材料はフィラメントの形態をとっている。
他の特定の態様においては、本発明は、多数のフィラメントから製造される繊維を提供する。

さらに他の広い態様においては、本発明は、ワックスを含んだ高分子プラスチック組成物を調製する工程;および、前記組成物を、水分を吸収しにくい材料に造り上げる工程;を含む、高分子プラスチック材料の製造法を提供する。

他の特定の態様においては、本発明は、ワックスを含んだ高分子プラスチック組成物を調製する工程;前記組成物を、水分を吸収しにくい材料に造り上げる工程;および造り上げ材料を平滑処理する工程;を含む、高分子プラスチック材料の製造法を提供する。

さらに他の態様においては、本発明は、上記の製造法にしたがって製造されるフィラメントと繊維を提供する。
ワックスは、高分子プラスチック材料の表面に存在するのが好ましい。このことは、組成物が高分子プラスチック材料に作製されるときに、ワックスが表面に移行するのを可能にすることによって達成するのが好ましい。少なくとも１種の好ましい形態においては、ワックスが高分子プラスチック材料の表面上に間欠的に分配されている。

ワックスは、高分子プラスチック材料が毛管作用によって水分を吸収するのを少なくとも実質的に防止するような量にて存在するのが好ましい。少なくとも1種の好ましい形態においては、ワックスの量は、高分子プラスチック材料の０．５〜５重量％であり、さらに好ましくは約１重量％である。

ワックスは、炭化水素化合物またはその混合物であるのが好ましい。少なくとも１種の好ましい形態においては、炭化水素化合物または炭化水素混合物が、フィッシャー・トロプシュ範囲（Fischer-Tropsch range）の炭化水素の１種以上から選択される。

高分子プラスチック材料は、その材料の表面上に滑剤を含むのが好ましい。滑剤は、高分子プラスチック材料を作製した後に、材料の表面に施すのが好ましい。
滑剤は、高分子プラスチック材料の０．５〜５容量％の量にて存在するのが好ましく、約２容量％の量にて存在するのがさらに好ましい。

滑剤は、高分子プラスチック材料の表面上に皮膜として存在するオイルであるのが好ましい。
本発明の組成物は、プロピレンのポリマーもしくはコポリマーを含むのが好ましい。組成物を調製する工程が、ポリプロピレンマスターバッチ（master batch）を調製する工程、および前記マスターバッチに炭化水素化合物またはその混合物のワックスを加える工程を含むのが好ましい。製造された組成物を押し出して本発明の高分子プラスチック材料を作製するのが好ましい。押出により、フィラメント状の材料が形成されるのが好ましい。

発明の好ましい実施態様の詳細な説明
少なくとも1つの好ましい実施態様においては、本発明の高分子プラスチック材料は、プロピレンのポリマーもしくはコポリマーを含んだ組成物を有する。しかしながら、高分子プラスチック材料の意図する用途に応じて、他のポリマーやコポリマー(たとえば、ナイロンを含めたポリアミドやポリエステル)も適切である、ということが認識されるべきである。

本実施態様では、組成物中のワックスは、フィッシャー・トロプシュ範囲の炭化水素から選択される炭化水素化合物またはその混合物である。本発明の材料とフィラメントの製造においてポリプロピレンと共に使用するのに特に適している炭化水素が、サソル社（Sasol）からアドスパース（AdSperse）の製品名で市販されている。1つの好ましい製品はアドスパース８６８として知られている。この製品は、ポリオレフィンマスターバッチとカラー・コンセントレート（concentrates）の製造において、分散助剤として使用するために特に開発されたものである。

高分子プラスチック組成物は、高分子プラスチック材料に作製する前にマスターバッチとして調製される。次いで、ポリプロピレンマスターバッチにワックスを加える。ワックスは、高分子プラスチック組成物の約２容量％の量で含められる。

好ましい実施態様においては、高分子プラスチック組成物を高分子プラスチック材料に作製すると、高分子プラスチック材料の表面へのワックスの移行が引き起こされ、このとき高分子プラスチック材料の表面上にワックスを間欠的に分配することができる。ワックスは、高分子プラスチック材料の約１重量％の量にて、高分子プラスチック材料の表面上に小球体の形態で分配するのが好ましい。

本実施態様においては、マスターバッチをフィラメントに押し出すことによって高分子プラスチック材料が作製される。押出は、当業者によく知られているいかなる方法でも行うことができる。一般には、マルチフィラメント・ダイを通して高分子プラスチック組成物を押し出して約１２０〜１３０フィラメントを同時に生成させ、引き続きこれらのフィラメントから繊維を作製する。

好ましい実施態様においては、高分子プラスチック材料が作製されたら、直ちに材料を平滑処理する。したがって本実施態様においては、マルチフィラメント・ダイを通した押出のすぐ後にフィラメントを平滑処理する。平滑化は、滑剤がその表面に施されるように、押出フィラメントを滑剤に通すことによって達成される。

滑剤は液体状態になっており、液滴の形で押出フィラメントに施される。したがって、その表面が滑剤の薄膜で被覆されるように、押出フィラメントが滑剤の液滴を通過する。
好ましい実施態様においては、滑剤は、フィラメントの約２容量％の量にて高分子プラスチック材料に施される。

滑剤は、高分子プラスチック材料の意図する用途を考慮した上での、いかなる適切な組成物であってもよい。高分子プラスチックフィラメントの代表的な用途においては、滑剤は、フィラメントの外観に影響を及ぼさないよう、透明性を含めた種々の特性を有する。さらに、滑剤は、フィラメントのその後のプロセシング(撚って繊維にすること、および織って布帛にすること)、ならびに布帛に対するその後のあらゆる処理(たとえばコーティング)の妨げになってはならない。滑剤は、フィラメントをまとめて保持することによって、そしてその後の加熱、延伸、および繊維への撚り合わせ時に帯電防止剤として作用することによって、フィラメントを繊維に作製するのを容易にするのが好ましい。

本実施態様においては、滑剤は高粘度の炭化水素白油である。このような適切なオイルの１種が、エクソンモービル社からアイデンティファイアー（identifier）Ｎ１７２という製品名で販売されている。

この好ましい実施態様においては、滑剤は、引き続き行われるプロセシング時における押出フィラメント間の静電気を減少させるためにオイル加えられる帯電防止剤を含んでよい。

本発明の高分子プラスチック材料(特に、フィラメントや繊維の形態の材料)は、現下のポリプロピレンフィラメントやポリプロピレン繊維を製造するのに使用される従来の装置を含めたあらゆる適切な装置を使用して製造することができる。こうした装置は、公知の製造法の場合と同じパラメーターを使用して操作することができる。本発明の高分子プラスチック材料で構成されるフィラメントや繊維から製造される布帛は、従来の被覆ポリプロピレン織布の場合と類似の方法で被覆することができる。

本発明の高分子プラスチック材料は、毛管作用による水分(たとえば水)の吸収を起こしにくい。水分を吸収しにくいことの理由は、完全には解明されていない。しかしながら、高分子プラスチック材料の表面上に分配されたワックス小球体は、ある程度は、水の毛管流れに対するバリヤーとして作用する、と考えられる。妨げられた水の流れが小球体となって堆積して水滴となりやすく、最終的には、水滴と高分子プラスチック材料との間の表面張力に打ち勝って、自重で落下する。

実施例
本発明に対する理解をさらに深めるために、本発明の高分子プラスチック材料を、実施例を挙げて説明する。

下記のおよその組成を有するマスターバッチを作製した。
１０％の紫外線安定剤
４０％のアドスパース（AdSperse）ワックス
５０％のポリプロピレンキャリヤー
マスターバッチをポリプロピレンに約４．５％の割合で加え、この組成物を十分に混合した。具体的に言えば、この混合によって、ワックスが組成物全体にわたって分配された。

次いで、混合された組成物を、マルチフィラメント・ダイを介して押し出して、約１２０フィラメントを同時に得た。
ダイの下流において、フィラメントをエクソンモービル社の炭化水素白油Ｎ１７２中に通して、フィラメントを炭化水素白油でフィルムコートした。

フィラメントを撚り合わせてマルチフィラメント繊維とし、これを巻き取って、引き続き使用できるようにかせ又はロールにした。
１つの試験において、上記の方法にしたがって製造したポリプロピレン繊維を従来のポリプロピレン繊維と比較して、水分吸収(特に、毛管作用による大気中の水分の吸収)に対する抵抗性を定量化した。この試験では、これら２種のある長さのポリプロピレン繊維を、繊維の端部を水中に浸漬した状態で水道水の容器の上に吊るした。繊維は同じ公称サイズであり、試験は周囲条件にて行った。従来のポリプロピレン繊維では、水が約１ｃｍ／分の速度で毛管作用によって吸収または吸い上げられたことが観察された。水分の吸収は、繊維の全長に沿って続いた。これとは対照的に、本発明のポリプロピレン繊維に沿って吸い上げられた水は、より長い時間にわたって水面上約１ｃｍに留まり、次いで上昇が止まった。すなわち、繊維に沿った水の吸い上げは続かなかった。

さらなる試験においては、上記の方法にしたがって製造した繊維から織った布帛片1.5メートル平方を水平に支持した。布帛片の中心部に約50mm径の孔を切り取り、管を介して、水を約5リットル/分の速度にて孔を画定している布帛の縁部に施した。水は、小さなタンクから管に供給した。この場合も、試験は周囲条件にて行った。

最初に、圧力ヘッドがゼロの水を24時間にわたって布帛に施した。孔を取り囲んでいる布帛中への水の吸収は観察されなかった。この布帛は、明確に疎水性を示した。
次いで、水が１フィートの圧力ヘッドで施されるように、水タンクを布帛片より上に引き上げた。この圧力ヘッドにて、水が毛管作用によって布帛片に約０．０１リットル／分の速度で吸収されたことが観察された。

比較のため、従来のポリプロピレン繊維から織った布帛片１．５メートル平方を使用して同じ手順を実施した。圧力ヘッドがゼロにおいては、水が約０．０５リットル／分の速度で布帛に吸収されたが、圧力ヘッドが1フィートにおいては、吸収速度が約０．１リットル／分に増大した。

オイル滑剤により、平滑処理されていない材料によって示されるより高い材料表面張力がもたらされ、したがって材料と水との間の毛管作用が減少する。
本発明の材料は広範囲の用途と使用に適している。本発明の材料で構成された繊維、これを織って得られる布帛、または編んで得られる布帛は、水分吸収能力が低下しているので、外的環境やむき出しの環境により適している。特に、本発明の布帛は、汚染やバクテリアの攻撃を受けにくく、このような環境における取り扱いがより簡単になる。

最後に、理解しておかなければならないことは、特許請求の範囲に規定されている本発明の範囲を逸脱することなく、本発明の材料とその製造に対する種々の変形、改良形、および／または付加形が可能である、という点である。

Claims (38)

1. ワックスを含んだ組成物を有する、水分を吸収しにくい高分子プラスチック材料。
2. ワックスが材料の表面に存在している、請求項１に記載の高分子プラスチック材料。
3. ワックスが、材料の表面上に間欠的に分配されている、請求項１または２に記載の高分子プラスチック材料。
4. ワックスが、材料の表面上に小球体にて分配されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の高分子プラスチック材料。
5. ワックスが、材料が毛管作用によって水分を吸収するのを少なくとも実質的に防止するような量にて存在する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の高分子プラスチック材料。
6. ワックスが材料の０．５〜５重量％の量にて存在する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の高分子プラスチック材料。
7. ワックスが材料の約１重量％の量にて存在する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の高分子プラスチック材料。
8. ワックスが炭化水素化合物またはその混合物である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の高分子プラスチック材料。
9. 炭化水素化合物またはその混合物が、フィッシャー・トロプシュ範囲の炭化水素の1種以上から選択される、請求項８に記載の高分子プラスチック材料。
10. ワックスがアドスパース８６８である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の高分子プラスチック材料。
11. 材料の表面上に滑剤を含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の高分子プラスチック材料。
12. 滑剤が材料の０．５〜５容量％の量にて存在する、請求項１１に記載の高分子プラスチック材料。
13. 滑剤が材料の約２容量％の量にて存在する、請求項１２に記載の高分子プラスチック材料。
14. 滑剤が、材料の表面上に皮膜として存在するオイルである、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の高分子プラスチック材料。
15. オイルが炭化水素白油である、請求項１４に記載の高分子プラスチック材料。
16. 組成物がプロピレンのポリマーまたはコポリマーを含む、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の高分子プラスチック材料。
17. 材料が押出フィラメントの形態をとっている、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の高分子プラスチック材料。
18. 実施例を挙げて実質的に説明されている高分子プラスチック材料。
19. 請求項１〜１６のいずれか１項または請求項１８に記載の高分子プラスチック材料の押出フィラメント。
20. 請求項１９に記載の多数のフィラメントから製造される繊維。
21. ワックスを含んだ高分子プラスチック組成物を調製する工程;および
    前記組成物を、水分を吸収しにくい材料に造り上げる工程;
    を含む、高分子プラスチック材料の製造法。
22. 組成物を所定の材料に造り上げる工程が、高分子プラスチック材料の表面へのワックスの移行を可能にする工程を含む、請求項２１に記載の製造法。
23. ワックスが、高分子プラスチック材料の表面上に間欠的に分配されている、請求項２２に記載の製造法。
24. ワックスが、高分子プラスチック材料の表面上に小球体にて分配されている、請求項２２または２３に記載の製造法。
25. ワックスが、高分子プラスチック材料が毛管作用によって水分を吸収するのを少なくとも実質的に防止するような量にて組成物中に含まれている、請求項２１〜２４のいずれか１項に記載の製造法。
26. ワックスが組成物中に、組成物の０．５〜５容量％の量にて含まれている、請求項２１〜２５のいずれか１項に記載の製造法。
27. ワックスが組成物中に、組成物の約２容量％の量にて含まれている、請求項２１〜２６のいずれか１項に記載の製造法。
28. 高分子プラスチック組成物を調製する工程が、ポリプロピレンマスターバッチを調製する工程、および前記マスターバッチに炭化水素化合物またはその混合物のワックスを加える工程を含む、請求項２１〜２７のいずれか１項に記載の製造法。
29. 高分子プラスチック材料が組成物の押出によって作製される、請求項２１〜２８のいずれか１項に記載の製造法。
30. 組成物がフィラメント材料に押出される、請求項２９に記載の製造法。
31. 作製された高分子プラスチック材料を平滑処理する工程を含む、請求項２１〜３０のいずれか１項に記載の製造法。
32. 作製された高分子プラスチック材料を平滑処理する工程が、滑剤を材料の０．５〜５容量％の量にて材料の表面に施す工程を含む、請求項３１に記載の製造法。
33. 滑剤が高分子プラスチック材料の約２容量%の量にて施される、請求項３２に記載の製造法。
34. 作製された高分子プラスチック材料を平滑処理する工程が、材料の表面にオイルを施す工程を含む、請求項３１〜３３のいずれか１項に記載の製造法。
35. 作製された高分子プラスチック材料を平滑処理する工程が、材料の表面に炭化水素白油を施す工程を含む、請求項３１〜３４のいずれか１項に記載の製造法。
36. 請求項２８に追加して、フィラメントの表面上に滑剤の皮膜が形成されるように、フィラメントを滑剤の液滴に通すことによって滑剤を施す、請求項３１〜３５のいずれか１項に記載の製造法。
37. 実施例を挙げて実質的に説明されている高分子プラスチック材料の製造法。
38. 請求項２１〜３７のいずれか１項に記載の製造法にしたがって製造される、高分子プラスチック材料。