JP2013515872A - 伸縮性ポリオレフィン繊維を含有する布 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は弾性繊維、特に伸縮性を示す衣服用布で用いるに適した破断伸びを示す伸縮性ポリオレフィン繊維に関する。
伸縮性および弾性を示す繊維およびヤーンは公知である。例にはスパンデックスおよびゴムが含まれる。しかしながら、そのような典型的伸縮性ヤーンは数多くの欠点に苦しんでいる。天然ゴムは、デニールが大きい時のみに利用可能であることおよびラテックスアレルギーの可能性があることが理由で衣服適合性が制限されていることなどの如き制限を有する。
いくつかの面として、プロピレンが基になった1種以上の弾性重合体と1種以上の抗酸化剤と1種以上の架橋剤(また共作用剤とも呼ぶ)の混合物を含有させた組成物を用いて弾性を示すヤーン、フィラメントおよび繊維を製造することができる。
(a)プロピレンが基になった弾性重合体組成物を準備し、
(b)前記プロピレンが基になった弾性重合体組成物を約220℃から約300℃の温度に加熱し、
(c)前記組成物を毛細管に通して押し出すことでヤーンを生じさせ、
(d)場合により前記ヤーンをパッケージに巻き取ってもよく、そして
(e)前記ヤーンを含有する布を調製する、
ことを包含する。
(a)プロピレンが基になった弾性重合体組成物を準備し、
(b)前記プロピレンが基になった弾性重合体組成物を約220℃から約300℃の温度に加熱し、
(c)前記組成物を毛細管に通して押し出すことでヤーンを生じさせ、
(d)場合により前記ヤーンをパッケージに巻き取ってもよく、
(e)前記ヤーンを複数含有して成る縦糸を生じさせ、
(f)前記ヤーンを電子ビームに暴露させることで前記ヤーンを架橋させ、
(g)前記ヤーンをビームに取り上げ、そして
(h)布を縦編みする、
ことを包含する。
本開示をより詳細に説明する前に、本開示を記述する個々の態様に限定するものでなく、それ自体は勿論多様であり得ると理解されるべきである。また、本明細書で用いる用語は単に個々の態様を記述する目的であり、限定を意図するものでないことも理解されるべきである、と言うのは、本開示の範囲を添付請求項によってのみ限定するからである。特に明記しない限り、本明細書で用いる技術的および科学的用語は全部本開示が属する技術分野の通常の技術者が一般に理解するであろう意味と同じ意味を有する。また、本明細書に記述する方法および材料と同様または相当する方法および材料のいずれも本開示の実施または試験で用いることは可能ではあるが、ここに好適な方法および材料を記述する。
す。標準的温度および圧力は25℃および1気圧であると定義する。
本明細書で用いる如き用語「繊維」は、布およびヤーンばかりでなく繊維製品の製造で使用可能なフィラメント系材料を指す。1本以上の繊維またはフィラメントを用いてヤーンを生じさせることができる。当該技術分野で公知の方法に従ってヤーンに完全な延伸を受けさせるか或は質感を持たせることができる。用語「ヤーン」、「繊維」および「フィラメント」を互換的に用いる、と言うのは、ヤーンは1本の繊維もしくはフィラメントまたは繊維もしくはフィラメントの組み合わせを含有している可能性があるからである。1つの態様では、プロピレンが基になった弾性重合体繊維を用いて伸縮性ヤーンを製造する。
用語「プロピレンが基になった弾性重合体」、「プロピレンが基になった重合体」および「プロピレン重合体」を互換的に用い、それには、プロピレンが基になった1種以上の弾性重合体、1種以上のプロピレン−α−オレフィン共重合体、1種以上のプロピレン−α−オレフィン−ジエン三元重合体および1種以上のプロピレン−ジエン共重合体が含まれる。また、そのような重合体、共重合体および/または三元重合体の中の2種以上の混合物も包含させる。
キセンおよび1−オクテンなどが含まれる。分枝している共重合用単量体には、4−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテンおよび3,5,5−トリメチル−1−ヘキセンが含まれる。1つ以上の態様として、そのような共重合用単量体にスチレンを含めることも可能である。
を少なくとも1個含有する。そのような遷移金属はカチオン状態で使用可能であり、それに共触媒または活性化剤による安定化を受けさせてもよい。例には、周期律表の4族、例えばチタン、ハフニウムまたはジルコニウムなどのメタロセンが含まれ、本明細書の以下により詳細に記述するように、重合中にそれらをd0一価カチオン状態で用いかつそれらは補助配位子を1または2個有する。そのような触媒が配位重合で示すいくつかの特徴には、配位子が引き抜かれ得ることおよび配位子の中にエチレン(オレフィン)基が挿入し得ることが含まれる。
[(M)Q1Q2...Qi]−
として表すことができ、ここで、Mは、10−14族の1種以上の半金属または金属、例えばホウ素またはアルミニウムなどであり、そして各Qは、当該技術分野で理解されるように、非配位アニオンとして適切な[(M’)Q1Q2...Qi]−の状態にする電子もしくは立体効果をもたらすに有効な配位子であるか、或は[(M’)Q1Q2...QQi]−が全体として有効な非配位もしくは弱配位アニオンであるに充分な数のQが存在する。典型的なQ置換基には、特に、フッ素置換アリール基、例えば完全フッ素置換アリール基などが含まれ、かつフッ素置換基に加えてフッ素置換ヒドロカルビル基などの如き置換基を有する置換Q基が含まれる。典型的なフッ素置換アリール基には、フェニル、ビフェニル、ナフチルおよびこれらの誘導体が含まれる。
LALBLC iMDE
[式中、LAは、Mとπ結合している置換シクロペンタジエニルもしくはヘテロシクロペンタジエニル補助配位子であり、LBは、LAに関して定義した種類の補助配位子の一員であるか或はJ、即ちMとσ結合しているヘテロ原子補助配位子であり、前記LAとLB配位子は、14族の元素を有する連結基を通して一緒に共有結合的に橋渡しされていてもよく、LC iは、Mと配位結合している任意の中性非酸化配位子(iは0から3に相当する)であり、Mは4または5族の遷移金属であり、そしてDおよびEは、独立して、各々がMとα結合していて場合により互いにか或はLAもしくはLBと橋渡しされていてもよい不安定なモノアニオン配位子である]で表され得る。前記モノアニオン配位子は、適切な活性化剤によって追い出され、それによって重合性単量体の挿入が可能になるか、或は巨大単量体が遷移金属成分の空の配位部位に挿入することが可能になることで配位重合が起こり得る。
重量%、約0.2重量%から約3.0重量%および約0.2重量%から約2.5重量%が含まれる。本明細書の上または他の場所に示す1つ以上の態様では、そのようなプロピレンが基になった重合体にENBを約0.5から約4重量%の量で含有させるが、それには約0.5から約2.5重量%および約0.5から約2.0重量%が含まれる。
で引用することによって本明細書に組み入れられる)およびそれに引用されている文献、Macromolecules、1988、21巻、3360頁(Verstrate他)に見ることができ、かつ米国特許第6,525,157号のコラム5の1−44行に開示されている手順に従う(それらは全部引用することによって全体が本明細書に組み入れられる)。
g’=ηb/ηl
[ここで、ηbは、プロピレンが基になった重合体が示す固有粘度であり、そしてηlは、前記プロピレンが基になった重合体と同じ粘度平均分子量(Mv)を有する線状重合体が示す固有粘度である]
であるとして定義する。ηl=KMv α、Kおよびαは、線状重合体が示した測定値であり、これをg’指数測定で用いた装置と同じ装置を用いて得るべきである。
約30J/gまたは約35J/gまたは約40J/gまたは約50J/gまたは約60J/gまたは約70J/gまたは約75J/gまたは約80J/gであり得る。
である。
1つ以上の態様では、プロピレンが基になった重合体にグラフト化(即ち「官能化」)を1種以上のグラフト化用単量体を用いて受けさせてもよい。本明細書で用いる如き用語「グラフト化」は、プロピレンが基になった重合体の重合体鎖にグラフト化用単量体を共有結合させることを示す。
プロピレンが基になったグラフト化重合体の製造は通常の技術を用いて実施可能である。例えば、グラフト化重合体を溶液中、流動床反応槽内または溶融グラフト化で生じさせることができる。グラフト化重合体の調製は溶融混合をせん断を与える反応槽、例えば押出し加工機反応槽内で起こさせることで実施可能である。1軸または2軸押出し加工機反応槽、例えば互いに噛み合う同方向回転押出し加工機または噛み合わない異方向回転押出し加工機などばかりでなくまたコニーダー、例えばBussが販売しているそれらなどがその目的で用いるに有用である。
本明細書で用いる如き用語「ポリオレフィン系熱可塑性樹脂」は、「ゴム」ではなくかつ70℃以上の融点を示す重合体もしくは重合体混合物である材料のいずれかを指し、当業者はそれを実際に熱可塑性プラスチック、例えば熱にさらされると柔らかくなりそして室温に冷却すると元の状態に戻る重合体であると見なす。そのようなポリオレフィン系熱可塑性樹脂は1種以上のポリオレフィンを含有している可能性があり、それにはポリオレフィンホモ重合体およびポリオレフィン共重合体が含まれる。そうでないと述べる場合を除き、用語「共重合体」は、2種以上の単量体から生じさせた重合体(三元重合体、四元
重合体などを包含)を意味し、そして用語「重合体」は、1種以上の様々な単量体に由来する繰り返し単位を有する炭素含有化合物のいずれかを指す。
ポリプロピレンが基になった弾性重合体組成物に場合により1種以上の追加的エラストマー成分を含有させることも可能である。そのような追加的エラストマー成分は1種以上のエチレン−プロピレン共重合体(EP)であってもよいか或はそれを包含し得る。そのようなエチレン−プロピレン重合体(EP)は非結晶性、例えばアタクティックまたは非晶質などであるが、そのEPは結晶性であってもよい(「半結晶性」を包含)。EPが示す結晶化度はエチレンに由来する可能性があり、それは公開された数多くの方法、手順および技術を用いて測定可能である。EPが示す結晶化度は、EPを当該組成物から除去した後に残存するプロピレンが基になった重合体が示す結晶化度を測定することで、プロピレンが基になった重合体が示す結晶化度から区別可能である。そのようにして測定する結晶化度に通常はポリエチレンが示す結晶化度を用いた較正を受けさせ、それを単量体含有量と関連付ける。そのような場合には、結晶化度パーセントをポリエチレンがし目の結晶化度のパーセントとして測定し、このようにしてエチレンに由来する元々の結晶化度を確かめる。
ジエン、3,7−ジメチル−1,6−オクタジエンおよび3,7−ジメチル−1,7−オクタジエンが含まれる。脂環式単環ジエンの例には、これらに限定するものでないが、1,4−シクロヘキサジエン、1,5−シクロオクタジエンおよび1,7−シクロドデカジエンが含まれる。脂環式多環縮合および橋状環ジエンの例には、これらに限定するものでないが、テトラヒドロインデン、ノルボルナジエン、メチルテトラヒドロインデン、ジシクロペンタジエン、ビシクロ(2,2,1)ヘプタ−2,5−ジエン、およびアルケニル−、アルキリデン−、シクロアルケニル−およびシクロアルキリエンノルボルネン[例えば5−メチレン−2−ノルボルネン、5−エチリデン−2−ノルボルネン、5−プロペニル−2−ノルボルネン、5−イソプロピリデン−2−ノルボルネン、5−(4−シクロペンテニル)−2−ノルボルネン、5−シクロヘキシリデン−2−ノルボルネンおよび5−ビニル−2−ノルボルネンを包含]が含まれる。シクロアルケニル置換アルケンの例には、これらに限定するものでないが、ビニルシクロヘキセン、アリルシクロヘキセン、ビニルシクロオクテン、4−ビニルシクロヘキセン、アリルシクロデセン、ビニルシクロドデセンおよびテトラシクロドデカジエンが含まれる。
Goodyear Chemical Company)が含まれる。適切なゴムは高シス−ポリブタジエン(シス−BR)である。「シス−ポリブタジエン」または「高シス−ポリブタジエン」は、1,4−シスポリブタジエンの使用を意味し、ここで、シス成分の量は少なくとも約95%である。用いる商業的高シス−ポリブタジエン製品の一例は組成物BUDENE(商標)1207である。
当該エラストマー組成物に場合により1種以上の添加剤油を含有させることも可能である。用語「添加剤油」には「加工油」および「エキステンダー油」の両方が含まれる。例えば、「添加剤油」には、炭化水素油および可塑剤、例えば有機エステルおよび合成可塑剤などが含まれ得る。数多くの添加剤油は石油溜分に由来し、それらがパラフィン系、ナフテン系または芳香族油の種類に入るか否かに応じて、それらを個々のASTM表示で示す。他の種類の添加剤油には、鉱油、アルファオレフィン系合成油、例えば液状ポリブチレン、例えば商標Parapol(商標)の下で販売されている製品などが含まれる。また、石油が基になった油以外の添加剤油、例えば石炭タールおよびパインタールに由来する油などばかりでなく合成油、例えばポリオレフィン材料(例えばSpectaSyn(商標)およびElevast(商標)、両方ともExxonMobil Chemical Companyが供給)などを用いることも可能である。
プロピレンが基になった弾性重合体組成物に場合により1種以上の架橋剤(また共作用剤とも呼ぶ)を含有させることも可能である。適切な共作用剤には、液状および金属の多官能アクリル酸塩およびメタアクリル酸塩、官能化ポリブタジエン樹脂、官能化シアヌレートおよびイソシアヌル酸アリルが含まれ得る。より詳細には、適切な共作用剤には、これらに限定するものでないが、多官能ビニルもしくはアリル化合物、例えばシアヌル酸トリアリル、イソシアヌル酸トリアリル、ペンタエリスリトールテトラメタアクリレート、エチレングリコールジメタアクリレート、マレイン酸ジアリル、マレイン酸ジプロパルギル、シアヌル酸ジプロパルギルモノアリル、アゾビスイソブチロニトリルなどおよびこれらの組み合わせが含まれ得る。市販の架橋剤/共作用剤をSartomerから購入することができる。
プロピレンが基になった弾性重合体組成物に場合により1種以上の抗酸化剤を含有させることも可能である。適切な抗酸化剤には、Ciba Geigy Corp.が製造しているヒンダードフェノール、ホスファイト、ヒンダードアミン、Irgafos 168、Irganox 1010、Irganox 3790、Irganox B225、Irganox 1035、Irgafos 126、Irgastab 410、Chimassorb 944などが含まれ得る。それらを当該エラストマー組成物を成形もしくは加工している時に起こる劣化に対して保護しそして/または鎖分解の度合の制御をより良好にする目的で添加してもよく、このことは、特に、プロピレンが基になった弾性重合体組成物を電子ビームにさらす場合に有用であり得る。
1つ以上の態様では、個々の材料および成分、例えばプロピレンが基になった重合体および場合により1種以上のポリオレフィン系熱可塑性樹脂、追加的エラストマー成分、添加剤油、共作用剤および抗酸化剤を溶融混合で混合することで混合物を生じさせる。せん断および混合を生じさせる能力を有する機械の例には、混練りもしくは混合要素に加えて1個以上の混合用チップまたはフライトが備わっている押出し加工機、1個以上のスクリューが備わっている押出し加工機、同方向もしくは異方向回転型の押出し加工機、バンバリーミキサー、ファレル連続ミキサーおよびBussニーダーが含まれる。この上に示した機械の中の1つを選択することに加えて混練りもしくは混合要素、スクリューのデザインおよびスクリューの速度(<3000RPM)を選択することで、必要な混合、温度および滞留時間の種類および強さを達成することができる。
成形品(例えば押出し加工品)は繊維、ヤーンまたはフィルムであり得、それらに架橋
もしくは硬化を少なくともある程度受けさせてもよい。架橋によって耐熱性のある製品がもたらされ、それは本製品、例えば繊維またはヤーンなどが高温にさらされると思われる時に有用である。本明細書で用いる如き用語「耐熱」は、重合体組成物または重合体組成物から生じさせた製品が本明細書に記述する高温熱処理および染色試験に合格する能力を指す。
2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、吉草酸ブチル−4,4−ビス(t−ブチルパーオキシ)、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ジラウロイルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキセン−3およびこれらの混合物が含まれる。また、ジアリールパーオキサイド、ケトンパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、パーオキシエステル、ジアルキルパーオキサイド、ヒドロパーオキサイド、パーオキシケタールおよびこれらの混合物を用いることも可能である。
として衣服用布に適するばかりでなく他の様々な最終使用、例えばパーソナルケア/衛生用の伸縮性製品(例えばおむつなど)などに適した弾性ヤーンがもたらされる。そのようなヤーンの1つの好ましい特性は破断伸びが高いことである。伸縮性/弾性を示す衣服用布の場合には典型的に弾性ヤーンにドラフトを当該ヤーンのデニールに応じて伸びが200%以上になるように受けさせる。ポリプロピレンが基になった弾性ヤーンが示す伸びは200%以上であり得、それには約200%から約800%以上が含まれ、それには約200%から約600%および約300%から約500%が含まれる。
ンが含まれる。天然繊維は綿、絹または羊毛であってもよい。合成繊維はナイロン、ポリエステル、またはナイロンもしくはポリエステルと天然繊維の混合物であってもよい。
伸縮性繊維が示す強度および伸縮性の測定をASTM D 2731−72の一般的方法に従って実施した。測定の各々でゲージ長が2インチ(5cm)の糸を3本用いかつ0−300%の伸びサイクルを用いた。サンプルに1分当たり50センチメートルの一定した伸び速度で5回サイクルを受けさせた。負荷力(TP2)、即ち初期引き伸ばし中にスパンデックスにかかる応力の測定を1番目のサイクルで200%伸ばした状態で測定し、それをグラム/デニールとして報告する。無負荷力(TM2)は、5回目の無負荷サイクルで200%伸ばした時の応力であり、これもまたグラム/デニールで報告する。破断時の伸びパーセント(ELO)およびじん性(TEN)を6回目の引き伸ばしサイクル時に測定した。また、0−300%の伸び/弛緩サイクルを5回受けさせたサンプルが示す残留歪みパーセントも測定した。残留歪みパーセント、即ち残留歪み%を下記のように計算する:
残留歪み%=100(Lf−Lo)/Lo
ここで、LoおよびLfはそれぞれ伸び/弛緩サイクルを5回受けさせる前および後に張力をかけないで真っすぐに保持した時のフィラメント(ヤーン)の長さである。
した。200%引き伸ばした時の負荷力(TT2)、破断伸び(TEL)および破断じん性(TTN)を記録した。
以下の実施例では、良好な機械的強度を有する高伸縮性ヤーンの製造を紡績装置を用いて実施した。ポリオレフィン樹脂を重合体チップの形態で押出し加工機に送り込んだ。その樹脂は押出し加工機の中で完全に溶融した後、加熱されている絶縁トランスファーラインの中を計量用ポンプ(これは重合体を正確な速度で計量する)に向かって移動してスピンパック(spin pack)[これはスピンブロック(別名「スピンヘッド」)の中に装備されている]の中の紡糸口金に至る。前記計量用ポンプは絶縁されており、そしてポンプブロック(pump block)は電気で加熱されていてかつまた絶縁されていることで一定の温度を維持する。
プロピレンが基になった弾性重合体樹脂、即ちExxonMobilからVistamaxx(商標)1100として商業的に入手可能な樹脂を以下の実施例で用いることで25、40、55および70Dの単フィラメントの伸縮性ヤーンを生じさせたが、それらは表1に示すように驚くべきほど高い伸びと優れたヤーン強度を示した(実施例1−4)。温度を全部℃で表す。その結果は、樹脂が非常に高い固有粘度および溶融粘度を示すことで一般にフィラメントヤーンに紡績するには適切でないと考えられていた点で直感に反しかつ驚くべき結果であった。この重合体の溶融および維持を極めて高い温度範囲で行うと、それを驚くべきほど優れた紡績持続性およびヤーン特性を有する連続フィラメントヤーンに押出し加工することができる。また、20から100そして恐らくはそれより高い広範囲のフィラメント当たりのデニール(dpf)で適切な特性を示す繊維を紡績すること
ができることも驚くべきことであった(一方で、スパンデックスヤーンが好ましい特性を維持するようにするには典型的に10dpf以下に制限される)。ジエンおよび架橋剤を含有させたヤーンに関しても同様な特性が期待される。
以下の実施例の調製を表2に示すように市販のプロピレンが基になったエラストマー樹
脂、即ちExxonMobilからVistamaxx(商標)2100として商業的に入手可能な樹脂を用いて実施した。ジエンおよび架橋剤を含有させたヤーンに関しても同様な特性が期待される。
Claims (17)
- プロピレンが基になった弾性重合体組成物を含有するヤーンを含有して成る布もしくは衣類である製品であって、前記重合体組成物がプロピレンが基になった少なくとも1種の弾性重合体を含有して成りかつ前記ヤーンが示すドラフトが200%以上である製品。
- 前記プロピレンが基になった弾性重合体がジエンを含有して成る請求項1記載の製品。
- 前記プロピレンが基になった弾性重合体組成物が架橋剤を含有して成る請求項1記載の製品。
- 前記プロピレンが基になった弾性重合体がプロピレンが基になった2種以上の弾性重合体の混合物を含んで成る請求項1記載の製品。
- 前記ヤーンが多数のフィラメントを含有して成りかつその数が1から約80である請求項1記載の製品。
- 前記ヤーンのデニールが約10から約300である請求項1記載の製品。
- 前記ヤーンが架橋している請求項3記載の製品。
- 前記ヤーンが示す伸びが200%から約600%である請求項1記載の製品。
- プロピレンが基になった弾性重合体ヤーンを含有する布を製造する方法であって、
(a)プロピレンが基になった弾性重合体組成物を準備し、
(b)前記プロピレンが基になった弾性重合体組成物を約220℃から約300℃の温度に加熱し、
(c)前記組成物を毛細管に通して押し出すことでヤーンを生じさせ、そして
(d)場合により前記ヤーンをパッケージに巻き取ってもよく、そして
(e)前記ヤーンを含有する布を調製する、
ことを含んで成る方法。 - 前記巻き取りの速度を約400m/分以上にする請求項9記載の方法。
- 前記巻き取りの速度を約425m/分以上にする請求項9記載の方法。
- 前記巻き取りの速度を約500m/分以上にする請求項9記載の方法。
- 更に、
(f)前記ヤーンを架橋させる、
ことも含んで成る請求項9記載の方法。 - 前記架橋を前記ヤーンを電子ビームに暴露させることで起こさせる請求項13記載の方法。
- 前記ヤーンを、前記パッケージに巻き取る前に、電子ビームに暴露させる請求項14記載の方法。
- 前記パッケージを電子ビームに単一のパッケージとしてか或は容器に入っている複数のパッケージとして暴露させる請求項13記載の方法。
- プロピレンが基になった弾性重合体ヤーンを含有する布を製造する方法であって、
(a)プロピレンが基になった弾性重合体組成物を準備し、
(b)前記プロピレンが基になった弾性重合体組成物を約220℃から約300℃の温度に加熱し、
(c)前記組成物を毛細管に通して押し出すことでヤーンを生じさせ、
(d)場合により前記ヤーンをパッケージに巻き取ってもよく、
(e)前記ヤーンを複数含有して成る縦糸を生じさせ、
(f)前記ヤーンを電子ビームに暴露させることで前記ヤーンを架橋させ、
(g)前記ヤーンをビームに取り上げ、そして
(h)布を縦編みする、
ことを含んで成る方法。
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