JP2021532284A - 変性ポリアミド繊維及びその製品 - Google Patents
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Abstract
変性ナイロン−6、変性ナイロン−6,6、又は変性ナイロン−5,6などの変性ポリアミドを含む繊維を開示する。ポリアミドを、マレイン化ポリオレフィンなどの変性ポリオレフィンを含有するように変性させてもよい。本開示の繊維は疎水性であり、同じベースポリマーを有するが変性を伴わない繊維と比較して、驚くべき特性及び利点を有する。
Description
(優先権の主張)
本出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、2018年7月18日に出願された米国特許仮出願第62/699,978号及び2019年2月21日に出願された米国特許仮出願第62/808,322号に対する優先権を主張する。
本出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、2018年7月18日に出願された米国特許仮出願第62/699,978号及び2019年2月21日に出願された米国特許仮出願第62/808,322号に対する優先権を主張する。
(発明の分野)
本開示は、ポリマー繊維及びその製品に関する。開示される繊維は、繊維に疎水性を付与するように変性されてもよい。開示される変性は、耐久性を損なうことなく、驚くほど柔らかい繊維を提供することができ、また、同様のベースポリマーの未変性繊維と比較して、撥水性及び乾燥時間を向上させることもできる。
本開示は、ポリマー繊維及びその製品に関する。開示される繊維は、繊維に疎水性を付与するように変性されてもよい。開示される変性は、耐久性を損なうことなく、驚くほど柔らかい繊維を提供することができ、また、同様のベースポリマーの未変性繊維と比較して、撥水性及び乾燥時間を向上させることもできる。
合成繊維は、カーペットに使用される繊維の大部分を占める。合成繊維はまた、織繊維、不織繊維及びニット繊維で作製された織物及び他の製品を含む、多くの他の製品にも使用される。ナイロン−6及びナイロン−6,6などのポリアミド繊維は、その弾力性、耐摩耗性、染料受容性及び洗浄性のために人気がある。しかしながら、既存のナイロン繊維には改善の余地がある。例えば、ナイロン繊維は酸性染料に引き付けられ、他の繊維ほど本質的に柔らかくなく、汚れや洗浄性の問題が依然として存在する。ポリアミド繊維は、アミド基があるために親水性であり、ナイロン繊維の表面にこぼれた液体汚れを吸収する。加えて、ヒートセットと呼ばれる熱処理中に、ポリアミド繊維が収縮する。これらの問題に対して、いくつかの解決策が提案されている。
一般に、カーペット業界では、フッ素を含有する化学物質及び組成物を使用して、合成又は天然由来の繊維に様々な価値のある特性を付与し、特にカーペット及びその他の繊維床材を濡れや汚れから保護することが知られている。米国特許第6,824,854号及び同第4,264,484号は、そのようなフッ素含有化学処理を提案している。米国特許第10,072,378号に開示されているように、フッ素を使用せずに布地に撥水性を付与することも知られている。
耐久性、汚れに対するウィッキング性の低さ、撥水性及びその他の商業的に重要な利点を損なうことなく、より柔らかい風合いの繊維、布地及びカーペットを提供するための繊維及びカーペットの局所処理が開発されてきた。しかしながら、任意の局所(又は表面)処理は、その利点が長続きしない場合がある。
米国特許第6,132,839号は、ナイロン−6の望ましい特性を有するが、ナイロン−6よりもヒートセット収縮率が低いカーペット糸に関する。’839特許の例では、合金の引張特性、タフティング性及び染色性は、対照糸のものと同様である。合金糸から製造された完成したタフテッドカーペットは、シミュレーション及び床での摩耗試験において十分に機能したことが報告されている。
米国特許公開第2015/0361615号は、大気圧で染料を受容するように強化されたオレフィン糸又は繊維を使用して、編まれた、タフティングされた、織られた又は不織の生地又はフィルムを製造することに関する。
国際公開第2012/024268(A1)号は、(a)ポリアミドと、(b)無水マレイン酸とオレフィンとから重合したポリマーと、を含む熱可塑性のペレット化可能なポリマー組成物であって、ポリアミドとポリマーとが複合化されているポリマー組成物に関する。
米国特許第9,353,262号は、このようなオレフィン−無水マレイン酸ポリマー(OMAP)を含むポリアミドを含有する組成物を開示している。
加えて、ポリアミド繊維は、ジアミン成分及び二酸成分を含んでもよい。これらの成分の中でも特に、アミド結合の繰り返しの間に実質的に脂肪族基を提供するものは、溶融加工中に熱分解を起こすことが知られている。ナイロン−6,6の継続的な熱分解は、ゲルと呼ばれる不溶性の残留物を形成することが知られている。ゲル形成は、機器への蓄積、溶融速度の低下、製品の繊維が不均一となるか又は所望のデニールよりも低くなることを含むいくつかの理由で問題がある。ナイロン−6,6の溶融範囲を超える時間及び温度は、重要なゲル形成動態である。使用の容易な添加剤によってナイロン−6,6のゲル形成を抑制する手段を見出すことは、長年の課題である。また、耐摩耗性、洗浄のしやすさ、ウィッキング性の低さ及びゲル生成の少なさに影響を与えることなく、より柔らかい風合いを含む利点を有するポリアミド繊維(ナイロン−6繊維及びナイロン−6,6繊維などのナイロン繊維を含む)、布地及びカーペットを提供することも望ましいであろう。
本開示は、これらの問題に有効かつ経済的な解決策を提供する。
いくつかの実施形態では、本開示は、繊維を含む糸に関する。いくつかの実施形態では、本開示は、繊維を含むカーペットに関する。いくつかの実施形態では、本開示は、第1の連続ポリマー相と、第1の連続ポリマー相と少なくとも部分的に不混和性であり、かつ第1の連続ポリマー相中に分布している第2のポリマー相と、を含む繊維であって、第2のポリマー相は、ASTM D1238(190□C/2.16kg)で測定したメルトフローインデックスが0.25g/10分〜20.0g/10分である変性ポリオレフィンコポリマーを含み、繊維から作製された製品のALR評価は、ALR評価を向上させための任意の追加の外部適用処理の不在下で0〜3である繊維に関する。第1の連続ポリマー相は、ポリアミド、ポリエステル、及びこれらの組み合わせのうちの少なくとも1つを含んでもよい。ポリアミドは、脂肪族二酸と脂肪族ジアミンとの反応生成物であってもよい。ポリアミドは、ナイロン−6、ナイロン−6,6、ナイロン−5,6、部分芳香族ポリアミド、芳香族ポリアミド、及びこれらの組み合わせを含んでもよい。変性ポリオレフィンコポリマーは、マレイン化されてもよい。マレイン化ポリオレフィンコポリマーは、ポリオレフィンコポリマーの0.05〜1.5重量%、好ましくは0.1〜1.4重量%、より好ましくは0.15〜1.25重量%のマレイン化度を有し得る。ポリオレフィンコポリマーは、ポリオレフィン、ポリアクリレート、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され得る。いくつかの態様では、ポリオレフィンコポリマーは、アイオノマーである。いくつかの態様では、ポリオレフィンコポリマーは、コアシェル構造を有する。いくつかの態様では、ポリアミドはナイロン−6を含み、ポリオレフィンコポリマーは、0.1重量%〜10重量%、好ましくは0.2〜9重量%、より好ましくは0.25〜8.5重量%存在し、あるいは、ポリアミドは、ナイロン−6,6を含み、ポリオレフィンコポリマーは、0.1重量%〜7重量%、好ましくは0.25〜6.5重量%、より好ましくは0.3〜6重量%存在する。水接触角で測定した疎水性が、95□〜120□、好ましくは100□〜115□であってもよい。ASTM D1238(190℃/2.16kg)で測定した変性ポリオレフィンコポリマーのメルトフローインデックスは、0.5〜15.0g/10分、好ましくは1.0〜12.0g/10分であってもよい。第2のポリマー相は、走査型電子顕微鏡法によって測定した断面直径が5〜500nm、好ましくは9〜400nmの範囲内、かつ長手方向長さが50nm〜6000nm、好ましくは100〜5000nmの範囲内であるドメインの形で第1の連続ポリマー相中に分布していてもよい。繊維は、最大8重量%が少なくとも1つの極性官能基を含む、0.1〜10重量%、好ましくは0.2〜9重量%、より好ましくは0.25〜8.5重量%の変性ポリオレフィンコポリマーと、90〜99.9重量%のポリアミドとを含んでもよい。繊維は、40以下、好ましくは35以下、より好ましくは30以下のdpfを有し得る。変性ポリオレフィンコポリマーは、第1の連続ポリマー相の存在下で形成された反応生成物であってもよい。難燃性が、第2のポリマー相の不在下で、第1の連続ポリマー相からなる繊維と比較して同等以上であってもよい。いくつかの態様では、第2のポリマー相は不連続である。他の態様では、第2のポリマー相は連続的である。連続的である場合、連続的な第2のポリマー相は、相互貫入ネットワークとして存在してもよい。
いくつかの実施形態では、本開示は、繊維を含む糸に関する。いくつかの実施形態では、本開示は、繊維を含むカーペットに関する。いくつかの実施形態では、本開示は、a)第1の連続ポリマー相と、b)第1の連続ポリマー相と少なくとも部分的に不混和性であり、かつ第1の連続ポリマー相中に分布している第2のポリマー相と、を含む繊維であって、繊維は、繊維の総重量に基づいて1重量ppm〜300重量ppmの反応ポリアミド−ポリオレフィンコポリマーを含み、繊維から作製された製品のALR評価は、ALR評価を向上させるための任意の追加の外部適用処理の不在下で少なくとも0である、繊維に関する。繊維は、繊維の総重量に基づいて、5重量ppm〜250重量ppmの反応ポリアミド−ポリオレフィンコポリマーを含んでもよい。第1の連続ポリマー相は、ナイロン−6、ナイロン−6,6、ナイロン−5,6、部分芳香族ポリアミド、芳香族ポリアミド、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。第2のポリマー相は、ASTM D1238(190□C/2.16kg)で測定したメルトフローインデックスが0.25〜20.0g/10分であるポリマーを含んでもよい。繊維は、90〜□130□、好ましくは95□〜125□の水接触角を有してもよい。
いくつかの実施形態では、本開示は、第1のポリアミド連続相及び第2の変性ポリオレフィンコポリマー不連続相を含む組成物であって、組み合わせは、組成物が溶融形態であるか、又は組成物が繊維の形態であるかにかかわらず、第2の変性ポリオレフィンコポリマー不連続相を含まない組成物と比較してポリマーの金属への接着性が低い、組成物に関する。繊維は、糸又はカーペットに使用されてもよい。
いくつかの実施形態では、本開示は、縮合ポリアミドのゲル化速度を低下させる方法であって、縮合ポリアミドに0.1〜10重量%のマレイン化ポリオレフィンコポリマーを添加することを含み、ポリオレフィンコポリマーのマレイン化度は、0.05〜1.5である方法に関する。縮合ポリアミドは、ナイロン−6,6、ナイロン−6、ナイロン−5,6、部分芳香族ポリアミド、芳香族ポリアミド、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。
いくつかの実施形態では、本開示は、ポリアミドを含み、かつマレイン化ポリオレフィンコポリマーを含む疎水性カーペットであって、カーペットのALR値が少なくとも0であり、ポリアミドがナイロン−6である場合の蒸気ヒートセット収縮率が20%超である、疎水性カーペットに関する。マレイン化ポリオレフィンコポリマーのマレイン化度は、0.1〜1.5重量%であってもよく、ポリオレフィンコポリマーは、カーペットの総重量に基づいて0.2重量%〜9重量%存在してもよい。カーペットは、マレイン化ポリオレフィンを含まないカーペットと比較して、以下の条件:a)ベッターマン5/10/15Kドラム試験ASTM D5417−05に従って測定した耐久性が同等以上であること、b)熱水抽出[Hot Water Extraction、HWE]条件後の撥水性の維持が改善されていること、c)液体こぼれの表面への吸収が抑制されること、d)乾燥時間が短縮されていること、e)汚れ及び表面下への汚れの浸透が抑制されること、f)防臭性が改善されていること、g)可燃性が同等であること、及び/又はh)柔らかさが改善されていること、のうちの少なくとも1つを満たしてもよい。カーペットの沸騰水収縮率は、同じであってもよい。いくつかの態様では、ポリアミドがナイロン−6以外のポリアミドである場合、蒸気ヒートセット収縮率は20%未満である。
更なる実施形態では、本開示は、第1の連続ポリマー相と、第1の連続ポリマー相中に分布している第2のポリマー相と、を含み、第2のポリマー相は、ASTM D1238(190℃/2.16kg)で測定したメルトフローインデックスが0.25g/10分〜20.0g/10分であるポリマーを含む繊維であって、繊維は、90°〜130°の水接触角で測定した疎水性によって特徴付けられ、第2のポリマー相は、走査型電子顕微鏡法で測定した断面直径が5〜500nm、好ましくは9〜400nm、長手方向長さが50nm〜6000nm、好ましくは100〜5000nmの範囲の第1の連続ポリマー相中に分布している、繊維に関する。本開示の繊維の第1の連続ポリマー相は、ポリアミド及びポリエステルから選択される少なくとも1つを含んでもよい。好適なポリアミドの例に、ナイロン−6及びナイロン−6,6が含まれる。繊維は疎水性であってもよい。繊維の疎水性は、水接触角が、例えば100°以上115°以下など、95°以上120°以下であることによって特徴付けることができる。第2のポリマー相は、連続的であっても不連続であってもよい。連続的である場合、第2のポリマー相は、相互貫入ネットワークであり得る。不連続である場合の第2のポリマーは、断面から見ると、第1の連続相ポリマーの海の中に第2のポリマーの島が配された外観を呈してもよい。繊維の長手方向切断面から見た第2のポリマー相は、第1のポリマー相中に不連続に又は連続的に分散されたナノフィブリル又はナノシリンダであってもよい。海島型バイコンポーネント繊維の詳細については、Journal of Engineered Fibers and Fabrics http://www.jeffjournal.org Volume 2,Issue 4−2007を参照されたい。第2のポリマー相は、ASTM D1238(190℃/2.16kg)で測定したメルトフローインデックスが、例えば、1.0g/10分以上12.0g/10分以下など、0.5g/10分以上15.0g/10分以下であるポリマーを含んでもよい。第2のポリマー相は、走査型電子顕微鏡法によって測定した断面直径が5〜500nm、好ましくは9〜400nmの範囲内、かつ長手方向長さが50nm〜6000nm、好ましくは100〜5000nmの範囲内であるドメインの形で第1の連続ポリマー相中に分布していてもよい。本開示の繊維は、ポリオレフィンコポリマーの最大8重量%が少なくとも1つの極性官能基を含む、0.1〜10重量%のポリオレフィンコポリマーと、90〜99.9重量%の熱可塑性ポリアミドポリマーとを含んでもよい。好適なポリオレフィンコポリマーは、ポリオレフィン及びポリアクリレートからなる群から選択され得る。ポリオレフィンコポリマーは、アイオノマーであってもよい。ポリオレフィンコポリマーは、コアシェル構造を有してもよい。いくつかの非限定的な実施形態では、ポリオレフィンコポリマーは、エチレン、プロピレン、及びブチレンから選択される少なくとも1つのモノマー単位を含んでもよく、ポリオレフィンコポリマーのマレイン化度は、例えば繊維の0.02〜8重量%、例えば繊維の0.1〜1.2重量%、例えば繊維の0.1〜0.5重量%など、繊維の0.01重量%以上10重量%以下であってもよい。驚くべきことに、マレイン化ポリオレフィンコポリマーは、所望の結果を達成するのに有効であると従来考えられていた濃度よりも低い濃度で添加することができる。第2のポリマー相は、少なくとも1つの極性官能基を有するポリオレフィンコポリマーを含んでもよく、少なくとも1つの極性官能基を有するポリオレフィンコポリマーは、第1の連続ポリマー相の存在下で形成された反応生成物である。本開示の繊維は、第2のポリマー相の不在下で、第1の連続ポリマー相からなる繊維と比較して同等以上の難燃性を示してもよい。加えて、本開示の繊維は、第2のポリマー相の不在下で、第1の連続ポリマー相からなる繊維と比較して、改善された耐久性、耐汚染性及び/又は防汚性を示してもよい。ポリオレフィンコポリマーは、マレイン化されていてもよい。マレイン化されている場合、好適なマレイン化度は、オレフィンコポリマーの0.01重量%以上1.2重量%以下の範囲であってもよい。
いくつかの実施形態では、本開示は、a)第1の連続ポリマー相と、b)第1の連続ポリマー相と少なくとも部分的に不混和性であり、かつ第1の連続ポリマー相中に分布している第2のポリマー相と、を含む繊維に関し、繊維は、繊維の総重量に基づいて1ppm〜200ppmの無水マレイン酸単位を含み、繊維から作製された製品のALR評価は、本明細書に記載されるALR試験におけるALR評価を向上させるための任意の追加の外部適用処理の不在下で少なくとも0である。用語「ALR」は、水性液体撥水性試験(Aqueous Liquid Repellency Performance Testing)を意味する。実施例の項に詳細に記載するように、AATCC 193−2007法を応用した手順が水性液体撥水性(ALR)試験に使用される。本開示の繊維は、1〜300ppmの反応ポリアミド−ポリオレフィンコポリマーを含んでもよい。第1の連続ポリマー相は、ポリアミドを含んでもよい。第2のポリマー相は、ASTM D1238(190□C/2.16kg)で測定したメルトフローインデックスが0.25g/10分〜20.0g/10分であるポリマーを含んでもよい。本開示の繊維は、例えば2以上35以下、又は例えば2以上30以下など、1以上40以下のdpfを有してもよい。
序論
本明細書で説明及び請求される実施形態は、本開示のいくつかの態様の例示として意図されているため、本明細書で開示される特定の実施形態によって範囲が限定されるものではない。任意の等価な実施形態は、本開示の範囲内であることが意図される。実際に、本明細書に示し説明したものに加えて、実施形態の様々な修正が、前述の説明から当業者には明らかとなるであろう。このような修正はまた、添付の特許請求の範囲内に含まれることも意図される。
本明細書で説明及び請求される実施形態は、本開示のいくつかの態様の例示として意図されているため、本明細書で開示される特定の実施形態によって範囲が限定されるものではない。任意の等価な実施形態は、本開示の範囲内であることが意図される。実際に、本明細書に示し説明したものに加えて、実施形態の様々な修正が、前述の説明から当業者には明らかとなるであろう。このような修正はまた、添付の特許請求の範囲内に含まれることも意図される。
本発明は、本明細書において広範かつ包括的に記載されている。包括的な開示に含まれるより狭い種類や下位集団のそれぞれもまた、本発明の一部を形成する。これには、除外された要素が本明細書に具体的に記載されているか否かにかかわらず、種類から任意の主題を除外する但し書き又は否定的な限定を伴う本発明の包括的な説明が含まれる。加えて、本発明の特徴又は態様がマーカッシュ群に関して記載されている場合、当業者は、本発明が、マーカッシュ群のメンバーの任意の個々のメンバー又は下位群に関しても記載されていることを理解するであろう。
本明細書に記載の方法では、時間的な又は動作の順序が明示的に列挙されている場合を除き、本発明の原理から逸脱することなく、任意の順序でステップを実行することができる。更に、明示的な請求項の文言で個別に実行することが明記されていない限り、指定されたステップを同時に実行することができる。例えば、Xを行う請求項に記載のステップとYを行う請求項に記載のステップとが単一の動作で同時に実行されてもよく、結果として生じるプロセスは、請求項に記載のプロセスの字義通りの範囲内に含まれる。
本明細書で使用される用語「溶媒」は、単純な有機及び/又は無機物質を可溶化することができる可能性を有すると当業者によって一般的に見なされる液体媒体を意味する。
用語「ナイロン−6」又は「ナイロン−6」又は「N6」又は「PA6」又は「ポリアミド6」は、カプロラクタムの開環重合から作製される半結晶性ポリアミドを説明するために互換可能に使用される。これはポリカプロラクタムとも称される。
用語「ナイロン−6,6」又は「ナイロン−6,6」又は「ナイロン−6/6」又は「ナイロン−6,6」又は「N6,6」又は「ポリアミド66」又は「PA66」は、それぞれ6個の炭素原子を含有する2つのモノマー、ヘキサメチレンジアミン[HMD又はHMDA]及びアジピン酸[AA]を含む2つのモノマーの縮重合から作製されるポリアミドを説明するために互換的に使用される。これはポリヘキサメチレンアジパミドとも称される。
用語「繊維」は、布地及び糸並びに織物製造に使用可能な糸状材料を指す。1つ以上の繊維を使用して、布地又は糸を製造してもよい。糸は、当該技術分野で既知の方法に従って、完全に延伸又は加工されてもよい。一実施形態では、表面繊維は、タフティングされた又は製織された布地/製品/カーペット用のバルク連続フィラメント(bulked continuous filament:BCF)を含んでもよい。
用語「カーペット」は、表面繊維とバッキングとを含む構造体を指し得る。一次バッキングは、一次バッキングを通してタフティングされた糸を有してもよい。一次バッキングの下面は、糸のバックステッチを被覆するための1つ以上の材料層(例えば、コーティング層、二次バッキングなど)を含んでもよい。一般に、タフテッドカーペットは、パイル糸、一次バッキング、ロックコート及び二次バッキングを含む。一般に、製織されたカーペットは、パイル糸と、パイル糸が織り込まれた経糸及び横糸の骨格と、バッキングとを含む。カーペットの実施形態は、織布、不織布、及びニードルフェルトを含み得る。ニードルフェルトは、不織布シートに取り付けられた繊維を有するバッキングを含み得る。不織布カバーは、異なる又は類似の材料のバッキング及び表面側を含んでもよい。
本明細書に開示される全ての範囲は、その中に含まれるあらゆる部分範囲を包含すると理解されるべきである。例えば、「1〜10」と記載された範囲には、最小値1と最大値10との間の(これらを含めた)あらゆる部分範囲が含まれる、すなわち、全ての部分範囲は、例えば、1〜6.1のなどの1以上の最小値で始まり、例えば、5.5以上10以下などの10以下の最大値で終わると見なされるべきである。
本明細書で言及される非特許文献(例えば、科学雑誌論文)、特許出願公開公報及び特許を含む全ての刊行物は、それぞれが参照により組み込まれることが具体的かつ個別に示されているかのように、参照により組み込まれる。
本明細書の説明は、例示を意図するものであり、限定的ではないことが理解される。数多くの他の実施形態が、上記の説明を検討することで当業者に明らかになるであろう。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して、そのような特許請求の範囲が権利を有する等価物の全ての範囲と共に定められるべきである。添付の特許請求の範囲において、用語「含む(including)」及び「その中(in which)」は、それぞれ「含む(comprising)」及び「その中(wherein)」という各用語の平易な英語の等価物として使用される。また、用語「第1」、「第2」、「第3」などは、単に符号として使用されており、それらの物体に数値要件を課すことを意図するものではない。
本明細書で使用される用語「ウィッキング」は、繊維又はその製品を横断する液体の移動を意味する。
本明細書に記載されるように、以下に概略的に表される一般化された化学反応は、マレイン化オレフィンコポリマーとポリアミドとの相互作用を理解するための1つのアプローチであり、理論上の機序を説明することで本開示の範囲を限定するものではない。
本明細書で使用される用語「PA」は、ポリアミド(構造D)を意味する。ポリアミドは、ある分子のアミノ基と別の分子のカルボン酸基との結合によって作製される合成ポリマーの一種である。ポリアミドはまた、一般的にナイロンと呼ばれる。
本明細書に開示される化学物質について、及び本開示全体を通して、オレフィンコポリマー(構造A)は、エチレン、プロピレン、又はブチレンの任意のコポリマーであってもよい。オレフィンコポリマーは、例えば、0.2〜1.2重量%のマレイン含有量などの、好適なマレイン化度を有してもよい。この材料は、以後「変性ポリオレフィン」(構造C)として定義される。
本明細書で使用する用語「反応ポリアミド−ポリオレフィンコポリマー」又は「変性ポリアミド」(構造E)は、ポリオレフィンとポリアミドマトリックスとの反応部分である。これは、ポリオレフィン添加剤(構造C)の元のマレイン化含有量に依存する。
本明細書で互換的に使用される「マレイン化度」又は「変性レベル」という用語は、オレフィンコポリマー(構造A)が無水マレイン酸(構造B)と反応した程度を意味する。
無水マレイン酸官能基を、ポリオレフィンの一部としてポリアミドに加えてもよく、又は別々に加えてもよい。
ポリマー繊維
ポリマー繊維
本開示は、ポリマー繊維に関する。ポリアミド繊維などのいくつかのポリマー繊維は一般に親水性であるが、本発明者らは、驚くべきことに、疎水性の繊維を作製するため方法を予期せずに見出した。ポリアミド繊維に疎水性を付与することには、疎水性を有さないポリアミド繊維と比較して、摩耗性に影響を与えることなく柔らかさが改善されること、洗浄の容易さが改善されること、ウィッキングが低減されること及びゲル形成が抑制されることを含む多くの利点がある。加えて、ポリアミド繊維に疎水性を付与することは、驚くべきことに、また予期せぬことに、沸騰水収縮性や可燃性などの他の特性に影響を及ぼさないことも見出された。本明細書に開示される方法によって製造されるポリアミド繊維は、糸として、ニット、織布及び不織布、織物、並びにカーペットなどの様々な用途で使用することができる。ポリアミド繊維は、例えば、タフテッドカーペット中に存在する繊維の単位面積当たりの量などのカーペットの面重量にかかわらず、カーペット、更にはカットパイルカーペットにも特に有用である。本開示によれば、好適な繊維断面は、中空フィラメント断面、円形断面、二葉断面、三葉断面、四葉断面、五葉断面、バイコンポーネント断面などを非限定的に含み得る。
ポリマー繊維の疎水性を確認又は測定するために使用可能ないくつかの方法が存在する。本明細書で使用する用語「疎水性」は、撥水性、すなわち、水に反発し、吸収しない傾向があるという材料の特性でありる。これは親水性又は水に対する親和性を有するという材料の傾向の反意語である。疎水性[又は親水性]は、水接触角の測定値から判定されてもよい。一般に、水接触角が90°より大きい場合、固体表面は疎水性であると見なされ、水接触角が90°より小さい場合、固体表面は親水性であると見なされる。接触角は、液体[水接触角の場合は水]を利用して従来の方法で測定される、気液界面が固体材料表面に接触する角度である。本明細書に記載のポリマー繊維の水接触角は、例えば、95°〜120°、又は100°〜115°など、90°超〜130°の範囲であってもよい。更なる態様では、疎水性は、本明細書に記載されるALR試験によって判定される。疎水性は、水性液体撥水性(ALR)試験によって判定されてもよい。本明細書に開示される実施例で使用される試験は、ALR試験に使用されるAATCC 193−2007法を応用した手順である。いくつかの実施形態では、繊維から作製された製品のALR評価は、例えば、少なくとも1、少なくとも2、少なくとも3、又はそれ以上など、少なくとも0であってもよい。
いくつかの実施形態では、疎水性は、例えば変性ポリアミドなどの変性ポリマーを繊維に含有させることによって、ポリマー繊維に付与されてもよい。いくつかの態様では、ポリアミドはポリオレフィンで変性される。しかしながら、ポリオレフィンとポリアミドとの相溶性は低いことが知られている。したがって、オレフィンコポリマーと無水マレイン酸とを反応させることで、オレフィンコポリマーとポリアミドとの相溶性が向上することが見出されている。相溶性は、例えば、メタクリル酸グリシジルやアクリル酸を介した官能化、又はスチレンアクリロニトリルの使用などの他の方法によって向上されてもよい。
いくつかの実施形態では、例えばポリアミド繊維などの繊維は、第1のポリマー相及び第2のポリマー相を含む。いくつかの態様では、第1のポリマー相は連続的であってもよい。本開示の繊維の第1のポリマー相は、ポリアミド及びポリエステルから選択される少なくとも1つのポリマーを含んでもよい。好適なポリアミドの非限定的な例としては、脂肪族(又は非芳香族)ポリアミド、芳香族ポリアミド、及び部分芳香族ポリアミドを挙げることができる。脂肪族ポリアミドとしては、ナイロン−6、ナイロン−6,6、ナイロン−4,6、ナイロン−5,6、ナイロン−5,10、ナイロン−5,12、ナイロン−5,14、ナイロン5,6,12、コポリアミド、及びこれらの混合物を挙げることができる。部分芳香族ポリアミドとしては、MXD6、ナイロン−6/6T、ポリフタルアミド(PPA)、ナイロン−6T、ナイロン−6I/6T、ポリアミドイミド、コポリアミド、及びこれらの混合物を挙げることができる。
第1のポリマー相は、複数の部分芳香族ポリアミドのコポリマー又は混合物を更に含んでもよい。例えば、繊維を形成する前に、MXD6をナイロン−6/6Tとブレンドしてもよい。更に、部分芳香族ポリマーは、脂肪族ポリアミド又はコポリマー、あるいは複数の脂肪族ポリアミドの混合物とブレンドされてもよい。例えば、繊維を形成する前に、MXD6をナイロン−6,6とブレンドしてもよい。
いくつかの態様では、第2のポリマー相は、第1のポリマー相と少なくとも部分的に不混和性であってもよい。第2のポリマー相は、第1のポリマー相中に分布していてもよい。第2のポリマー相は、連続的であっても不連続であってもよい。連続的である場合、第2のポリマー相は、相互貫入ネットワークであってもよい。不連続である場合の第2のポリマーは、断面から見ると、第1の連続相ポリマーの海の中に第2のポリマーの島が配された外観を呈してもよい。繊維の長手方向切断面から見た第2のポリマー相は、第1のポリマー相中に不連続に又は連続的に分散されたナノフィブリル又はナノシリンダであってもよい。海島型バイコンポーネント繊維の詳細については、Journal of Engineered Fibers and Fabrics http://www.jeffjournal.org Volume 2,Issue 4−2007を参照されたい。
いくつかの実施形態では、第2のポリマー相は、ポリオレフィンコポリマーを含む。ポリオレフィンコポリマーは、エチレン、プロピレン及びブチレンから選択される少なくとも1つのモノマー単位を含んでもよく、ポリオレフィンコポリマーのマレイン化度は、繊維の総重量に基づいて、例えば、0.02〜8重量%、0.1〜1.2重量%、又は0.1〜0.5重量%など、0.01〜10重量%であってもよい。好適なポリオレフィンコポリマーは、ポリオレフィン及びポリアクリレートからなる群から選択され得る。ポリオレフィンコポリマーは、アイオノマーであってもよい。ポリオレフィンコポリマーは、コアシェル構造を有してもよい。無水マレイン酸により変性される場合、ポリオレフィンコポリマーは、マレイン化ポリオレフィンコポリマーと呼ばれ得る。いくつかの態様では、ポリオレフィンコポリマーは、少なくとも1つの極性官能基を含む。少なくとも1つの極性官能基を有するポリオレフィンコポリマーは、第1の連続ポリマー相の存在下で形成された反応生成物であってもよい。
本明細書に記載のポリアミド変性反応が起こったか否かを判定する1つの方法は、融解エンタルピーを測定することである。以下の実施例1で説明されるように、未変性ポリアミドと比較して変性ポリアミドの融解エンタルピーが低いことは、反応が実際に起こったことを示す。いくつかの態様では、DSC分析によって求められる変性ポリアミドの融解エンタルピーは、65J/gを超える未変性ポリアミドの融解エンタルピーと比較して、平均で65J/g未満であり、例えば64J/g未満又は63.5J/g未満である。いくつかの態様では、変性ポリアミドの融解エンタルピーは、未変性ポリアミドよりも、例えば、少なくとも5%低い、少なくとも6%低い、少なくとも7%低い、少なくとも8%低い、少なくとも9%低い、又は少なくとも10%低いなど、少なくとも4%低い。範囲に関して、変性ポリアミドの融解エンタルピーは、未変性ポリアミドよりも1〜12%低く、例えば、2〜11%、3〜10%、又は5〜10%である。
いくつかの態様では、繊維は、繊維の総重量に基づいて、例えば、5〜250重量ppmなど、1〜300重量ppmの反応ポリアミド−ポリオレフィンコポリマーを含む。反応ポリアミド−ポリオレフィンコポリマーの重量ppmは、表7で更に説明するように、使用される官能性ポリオレフィンの変性レベルと、使用される添加剤の重量パーセントとに基づく。更に、繊維は、繊維の総重量に基づいて、1〜200ppmの無水マレイン酸単位を含んでもよい。
いくつかの態様では、例えば、第1の連続ポリマー相などの第1のポリマー相は、ポリアミド及びポリエステルから選択される少なくとも1つのポリマーを含む。ポリアミドは、本明細書に開示されるポリアミドのいずれかであってもよい。いくつかの態様では、ポリアミドは、ナイロン−6又はナイロン−6,6である。ポリアミドがナイロン−6を含む場合、ポリオレフィンコポリマーのマレイン化度は、例えば、0.1〜1.4重量%、又は0.15〜1.25重量%など、0.05〜1.5重量%の範囲であってもよく、ポリオレフィンコポリマーは、繊維中に、繊維の総重量に基づいて、例えば、0.2〜9重量%、又は0.25〜8.5重量%など、0.1〜10重量%存在し得る。ポリアミドがナイロン−6,6を含む場合、ポリオレフィンコポリマーのマレイン化度は、例えば、0.1〜1.4重量%、又は0.15〜1.25重量%など、0.05〜1.5重量%の範囲であってもよく、ポリオレフィンコポリマーは、繊維中に、繊維の総重量に基づいて、例えば、0.25〜6.5重量%、又は0.3〜6重量%など、0.1〜7重量%存在し得る。
いくつかの態様では、繊維は、最大8重量%が少なくとも1つの官能基を含む、0.1〜10重量%のポリオレフィンコポリマーを含んでもよい。この態様では、繊維は、90〜99.9重量%の熱可塑性ポリアミドポリマーを更に含む。いくつかの態様では、これらの2つの成分は、合計で100重量%となる。いくつかの更なる態様では、局所処理などの更なる要素を繊維に加えてもよい。熱可塑性ポリアミド繊維は、例えば、ナイロン−6、ナイロン−5,6、及びナイロン−6,6のうちの少なくとも1つなど、脂肪族二酸と脂肪族ジアミンとの反応生成物であってもよい。ポリオレフィンコポリマーは、ポリオレフィン、ポリアクリレート、及びこれらのコポリマーからなる群から選択され得る。ポリオレフィンコポリマーは、1つ以上のモノマーによって変性されてもよい。驚くべきことに、かつ予想外に、ポリオレフィンコポリマーがマレイン化されている場合、マレイン化ポリオレフィンは、所望の結果を達成するのに有効であると従来考えられていた濃度よりも低い濃度で含まれる。いくつかの態様では、例えば、繊維が変性ポリオレフィン以外のポリオレフィンを含有しないなど、変性ポリオレフィンのみが繊維中に存在する。具体的には、これらの態様では、マレイン化ポリオレフィンのみが繊維中に存在する。本明細書で更に説明するように、マレイン化ポリオレフィンは、第2のポリマー相中に存在する。したがって、第2のポリマー相は、ポリアミドと変性ポリオレフィンとの反応生成物である変性ポリアミドからなってもよい。一部の態様では、未反応のポリオレフィンが残留している場合があるが、これは別個に添加された成分ではない。
本明細書に記載のポリマー繊維のフィラメント当たりデニール(denier per filament:dpf)は、多様であってもよい。本明細書で使用される用語「dpf」又は「DPF」は、フィラメント当たりデニールと呼ばれる繊維の質量密度の単位測定値を意味する。1フィラメント当たりデニール(1dpf)は、繊維9000リニアメートル当たり1グラムの繊維に等しい。10dpfは、繊維長9000リニアメートル当たり10gの繊維に等しい。一般に、dpfは、例えば35以下、又は30以下など、40以下である。範囲に関して、dpfは、例えば2〜35、又は2〜30など、1〜40の範囲であり得る。いくつかの態様では、どのポリアミドポリマーが第1の相で使用されるかによって、dpfはより低くてもよい。例えば、dpfは、1〜15、1〜12、又は1〜8など、1〜18の範囲であってもよい。
いくつかの実施形態では、第2のポリマー相は、ASTM D1238(190℃/2.16kg)で測定したメルトフローインデックス(MFI)が、例えば、0.5g/10分〜15.0g/10分、又は1.0g/10分〜12.0g/10分など、0.25g/10分〜20.0g/10分であってもよい。
いくつかの実施形態では、第2のポリマー相は、例えば、第1の連続ポリマー相などの第1のポリマー相中に、ドメインの形で分布している。ドメインは、走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscopy:SEM)によって測定することができる。いくつかの態様では、ドメインは、断面直径測定でナノスケールのドメインである。ナノスケールドメインは、断面直径が、例えば9〜400nmなど、5〜500nmの範囲であってもよい。いくつかの態様では、ドメインは長手方向長さで測定され、長手方向長さが、例えば100nm〜5000nmなど、50〜6000nmの範囲であってもよい。
本明細書に開示される変性繊維は、未変性繊維と比較して改善された機械的特性を有してもよい。一部の態様では、変性繊維では、未変性繊維と比較して、より低い強度及びより大きい破断伸度が観察された。例えば、変性繊維は、例えば、2.25gf/den未満、2.20gf/den未満、2.15gf/den未満、2.10gf/den未満、2.05gf/den未満、又は更には2.0gf/den未満など、2.32gf/den未満の強度を有し得る。一般に、三葉繊維は二葉繊維よりも強度が小さいことが見出された。強度の変化に関して、変性繊維は、未変性繊維と比較して、例えば、少なくとも7.5%、少なくとも10%、又は少なくとも12.5%など、少なくとも5%の強度の低下を示した。変性繊維はまた、例えば、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも94%、又は少なくとも100%など、少なくとも80%の破断伸度を有してもよい。破断伸度の変化に関して、変性繊維は、未変性繊維と比較して、例えば、少なくとも95%、少なくとも100%、少なくとも105%、少なくとも110%、少なくとも115%、又は少なくとも120%など、少なくとも90%の破断伸度の増加を示した。
糸の形態の変性繊維の圧縮性も、同じ基本成分を有する未変性繊維と比較して改善された。圧縮の程度は、例えば、ポリオレフィンコポリマーの添加剤濃度及び/又はマレイン化度などの繊維の変性の程度を調節することや、繊維のdpfを変更することに影響され得る。
いくつかの態様では、変性繊維は、同等以下のdpfの未変性繊維と比較して、また、同じ又は異なる(三葉と比較して二葉など)断面形状の繊維と比較して、優れた柔らかさを有する。典型的には、特にカーペットサンプルでは、dpfのより低い繊維がより柔らかいため、この結果は驚くべきことであり、予想外である。柔らかさを定量化するための手段を実施例2に開示する。
未変性繊維と比較した変性繊維の改善された柔かさを考慮すると、変性繊維の耐久性は、未変性繊維の耐久性よりも低くなると予想された。驚くべきことに、かつ予想外に、結果は逆であった。耐久性が低下するのではなく、変性繊維の耐久性は、変性繊維の耐久性と同等であるか、それ以上であった。また、10kサイクル及び15kサイクルでも耐久性の改善が観察された。試験全体についての情報を、実施例3に記載する。
本開示の変性繊維はまた、未変性繊維と比較して、より優れたウィッキング性、すなわちウィッキングに対する抵抗も有した。より優れたウィッキング性は、60分間にわたって観察された。
変性繊維では、未変性繊維と比較して、様々なベースポリアミド及び様々な変性ポリオレフィン量にわたり、より高い耐汚染性が観察された。一部の態様では、添加剤を添加しなかった場合の繊維では汚れが完全に浸透したのに対して、0.01〜2.5重量%未満のポリオレフィン添加剤は、汚れを表面近くに留めた。一部の態様では、添加剤を添加しなかった場合の繊維では汚れが完全に浸透したのに対して、2.5〜3.5重量%未満のポリオレフィンを添加した繊維では、表面近くの汚れがより少なかった。添加剤を3.5重量%以上添加した場合は、添加剤を添加しなかった場合の繊維では汚れが完全に浸透したのに対して、繊維の先端のみが汚れた。
耐汚染性に加えて、変性繊維の臭気評価は、同じ基本材料の未変性繊維と比較して、また他の市販のサンプルと比較して改善された。汚染液を繊維に塗布して洗浄した後、一定期間臭気が観察されなかったことを示す改善された臭気評価は、カーペットに吸収された、又は洗浄後に残留した汚染液がほとんどないことを示している。
変性繊維の吸湿性も、未変性繊維と比較して改善された。例えば、未変性繊維よりもdpfが小さい場合であっても、変性繊維の乾燥時間は、例えば、150℃で少なくとも2分、少なくとも3分、少なくとも4分、又は少なくとも5分、未変性繊維の乾燥時間よりも短くてもよい。
バルク連続フィラメント(BCF)の場合、変性ポリオレフィンの添加剤濃度は、本明細書で更に説明される水性液体撥水性評価(ALR)に影響を及ぼし得る。例えば、変性繊維にわずか1.0%の添加剤を添加することで、カットパイル構造及びループパイル構造の両方でALR評価が0〜3に向上され得る。この改善は、18〜45オンスの範囲の様々な面重量及び、例えば、最大25〜20、又は最大17などの最大30のdpf値で観察され得る。この改善はまた、中空フィラメント断面、円形断面、二葉断面、四葉断面、五葉断面、バイコンポーネント断面などを含む様々な繊維断面でも観察される。更に、添加剤を添加するコストと煩雑さ以外には、添加剤濃度に機能上の制限は存在しない。本明細書に記載されるように、0.01〜10重量%の添加剤含有量は、使用される一範囲であってもよい。添加剤自体の変性レベルは、反応ポリアミド−ポリオレフィンコポリマーのppm(重量)計算値であってもよい。非限定的な市販例を表7に示す。
いくつかの実施形態では、繊維が糸に紡績されている場合、変性繊維から形成される糸のALR評価は、未変性の繊維から形成された糸と比較して改善される。例えば、ALR評価は、0から1、0から2、又は0から3に向上し得る。これは、広範なベースポリマー、添加剤濃度及びdpfに当てはまる。加えて、特に高dpfサンプルでは局所処理が施されている場合があるが、この結果は、変性繊維又は未変性繊維に局所処理が施されていない場合においても観察される。繊維からカットパイル構造カーペットを含むカーペットサンプルを作製した場合にも、同じ結果が観察される。
変性繊維は更に、未変性繊維と比較して、熱水抽出後の撥水性試験でも改善を示した。熱水抽出試験で最大で3回合格した後でも、ALRは同じか又は改善されたままであった。加えて、変性繊維では、熱水抽出後はウィッキングが観察されなかったが、未変性繊維では観察された。疎水性試験の別の測定装置である力張力計は、変性繊維の力は張力計の測定の間に減少するが、未変性繊維の力は同じか又は増大することを示した。一部の態様では、30秒での張力計上の変性繊維の測定された力(mN)は、例えば、−0.01mN未満、例えば−0.1mN未満、又は−0.2mN未満など、0mN未満であった。一部の態様では、60秒での張力計上の変性繊維の測定された力(mN)は、例えば、−0.05mN未満、例えば、−0.1mN未満、−0.2mN未満、−0.3mN未満、又は−0.4mN未満など、0mN未満であった。いくつかの態様では、これらの結果は、最大12dpfの繊維について観察されてもよい。
ゲル形成
ゲル形成
本開示では、ゲル形成の抑制も予想外に観察された。本明細書では、ゲル形成は、ナイロン−6などのナイロン材料の熱分解架橋反応として定義される。ナイロン−6,6におけるゲル形成の機序は複雑であり、完全には解明されていない。ゲル形成を抑制する努力が成功した場合、所望のゲル抑制は、典型的には、より少ない破損及びより短いオーバーホール時間をもたらす可能性がある。破損が少なくなり、オーバーホール時間が短くなると、ゲル剥離事象が低減し、必要なメンテナンスシャットダウン間の全体的な寿命が長くなるため、製造業者の歩留まりが向上する。
ゲル化を定量化するための少なくとも2つの方法が存在する。いくつかの態様では、マイクロ押出成形機内で同じスクリュー速度を維持するために加えられる最大力及びゲル化時間が測定される。更なる詳細を実施例8に提供する。7500ニュートンの力が加えられた場合、変性ポリアミドは、例えば、20時間超、25時間超、30時間超、35時間超、又は40時間超などの、19時間超のゲル時間を有し得る。範囲に関して、ゲル化時間は、例えば、25〜75時間、30〜70時間、35〜65時間、又は40〜60時間などの、20〜80時間の範囲であり得る。これを、ゲル化時間が7500ニュートンで19時間の同じ他の基本成分の未変性ポリアミドと比較することができる。
ゲル化を定量化する別の方法では、スクリュー速度を20RPMなどに設定し、スクリューを回転させるのに必要な力を経時的に測定してもよい。いくつかの態様では、20RPMのスクリュー速度を維持するのに必要な力は、30秒間で、例えば、450ニュートン未満、425ニュートン未満、400ニュートン未満、又は390ニュートン未満など、525ニュートン未満であった。変性ポリオレフィンの添加剤濃度の増加に伴い、力は更に減少した。例えば、0.01〜1重量%の添加剤が含まれる場合、力は390ニュートン未満であった。1.0重量%〜2重量%の添加剤が含まれる場合、力は、例えば、350ニュートン未満、325ニュートン未満、300ニュートン未満、又は380ニュートン未満など、375ニュートン未満であった。2.0重量%〜3重量%の添加剤が含まれる場合、力は、例えば、270ニュートン未満、265ニュートン未満、260ニュートン未満、又は250ニュートン未満など、275ニュートン未満であった。3重量%以上の添加剤が含まれる場合、力は、例えば、240ニュートン未満、230ニュートン未満、220ニュートン未満、又は215ニュートン未満など、250ニュートン未満であった。これらの値を、同じ他の基本成分の未変性ポリアミドに必要とされる525ニュートンの力と比較する。必要な力の低減は、とりわけ、必要な力を低減させるために使用された添加剤が比較的少量であったことを考慮すると、驚くべきことであり、予想外であった。
いくつかの態様では、例えば連続相などの第1のポリアミド相と、ポリオレフィンコポリマーを含む第2の不連続相とを含む組成物は、製造中のポリマーの金属への接着性が低い。このことは、組成物が溶融しているか、繊維の形態であるかにかかわらず当てはまる。
したがって、本開示は、縮合ポリアミドのゲル化速度を低下させる方法にも関する。本方法は、縮合ポリアミドを提供することと、マレイン化ポリオレフィンコポリマーを縮合ポリアミドに添加することと、を含む。本明細書に開示されるように、組成物は、例えばマレイン化ポリオレフィンコポリマーなどのポリオレフィンコポリマーを0.1〜10重量%含んでもよく、ポリオレフィンコポリマーのマレイン化度は、0.05〜1.5重量%の範囲であり得る。いくつかの態様では、ポリアミドはナイロン−6,6を含むが、本明細書に開示される他のポリアミドを、ナイロン−6,6に加えて、又はナイロン−6,6の代わりに使用してもよい。
特性の維持
特性の維持
本明細書で列挙される利点に加えて、いくつかの特性は、未変性繊維と比較して変性繊維中で本質的に同じままであった。これらの変化の欠如は驚くべきことであり、予想外であった。例えば、ポリアミドがナイロン−6である場合などのいくつかの態様では、繊維の蒸気ヒートセット収縮率は20%超であり、沸騰水収縮率は本質的に同じ(例えば、4%未満の差、3%未満の差、2%未満の差、1%未満の差、又は0.1%未満の差など、5%未満の差)である。いくつかの態様では、ポリアミドがナイロン−6,6である場合、繊維の蒸気ヒートセット収縮率は20%未満であり、沸騰水収縮率は本質的に同じ(例えば、4%未満の差、3%未満の差、2%未満の差、1%未満の差、又は0.1%未満の差など、5%未満の差)である。加えて、繊維の可燃性は、本質的に同じまま(例えば、8%未満の差、6%未満の差、5%未満の差、3%未満の差、又は1%未満の差など、10%未満の差)であった。
疎水性カーペット
疎水性カーペット
いくつかの態様では、本開示は、ポリアミド及びマレイン化ポリオレフィンコポリマーを含む疎水性カーペットに関する。いくつかの実施形態では、ポリアミドは、ナイロン−6,6である。これらの実施形態では、疎水性カーペットは、カーペットの総重量に基づいて、少なくとも0のALR値、0.1〜1.5重量%のマレイン化度、及び0.2〜9重量%のポリオレフィンコポリマーを有し得る。更なる態様では、ポリアミドは、ナイロン−6及びナイロン−5,6を含む、本明細書に開示される任意のポリアミドであり得る。疎水性カーペットは、(マレイン化ポリオレフィンコポリマーを含まず)ポリアミドのみを含むカーペットと比較して、以下の特徴:a)ベッターマン5/10/15Kドラム試験ASTM D5417−05に従って測定した耐久性が同等以上であること、b)熱水抽出[HWE]条件後の撥水性の維持が改善されていること、c)液体こぼれの表面への吸収が抑制されること、d)乾燥時間が短縮されていること、e)汚れ及び表面下への汚れの浸透が抑制されること、f)防臭性が改善されていること、及びg)可燃性が同等であること、のうちの少なくとも1つを有してもよい。これらの特性の少なくとも任意の2つ、3つ、4つ、5つ、6つ、又は7つ全ての特性を含む任意の組み合わせが満たされてもよい。これらの特性の少なくとも一部は、カーペットに使用する場合の繊維だけでなく、あらゆる用途の繊維に当てはまる。
カーペット産業、特に住宅用カーペット製品では、「繊維の耐久性」は、徒歩5000歩をシミュレートした時の評価が3以上であることが望ましいベッターマンドラム試験でカーペット試験片を試験することによって等級付けされる。本開示による変性繊維を含むサンプルは、3以上の評価を有する。
カーペット試験片の洗浄性は、以下の3つの要素で構成され得る:(i)耐水性/疎水性−汚れを除去する時間的余裕を増加させ、乾燥時間を増加させ、カビ/白カビの成長を抑制する、(ii)非ウィッキング性/低ウィッキング性(カーペットの裏側の汚れが目に見える表面に浮き出す能力を低減する)、及び(iii)耐汚染性−繊維への汚れの付着を抑える。また、カーペット表面上で汚れが広がることを防止し、洗浄が必要な領域を小さくすることも同様に望ましい。驚くべきことに、かつ予想外に、本開示の繊維の洗浄性は、本明細書に開示されているように変性されていない繊維と比較して、3つの要素全てで大幅に改善された。以下に説明するように、図7及び図9は、このことが視覚的観点からほぼ明白であることを示している。こぼれた汚染液は、カーペットに吸収されたり浸み込んだりせずに、実質的にカーペット繊維上に留まっている。耐ウィッキング性及び耐汚染性について、本明細書で更に説明する。
本開示は、以下の非限定的な実施例を考慮することでより良好に理解されるであろう。
実施例の一般的な手順
実施例の一般的な手順
繊維を、従来の溶融紡糸押出成形(実施例11に詳述する)により、ナイロン−6及びナイロン−6,6から製造した。
モノフィラメントマイクロスケール押出成形機を使用して、ナイロン5,6繊維を製造した。
カーペットのサンプルを、カーペット産業で公知であり、実践されている従来の撚糸、ヒートセット及びタフティングの手順で作製した。
カーペット試験片の感触を特徴付ける客観的で標準化された試験方法は存在しない。カーペットの感触評価のために、ハンドパネルを以下のように実施した:6枚のカーペットサンプルの柔らかさをランク付けする11人の参加者のパネルを選択した。サンプルは匿名でラベル付けされ、ランダムに一列に配布された。参加者は、手のひら側でサンプルに触れ、指を折り畳んだり広げたり、カーペットのサンプルを押したりして柔らかさの違いを検出することで、サンプルを比較した。参加者は、サンプルを、1が最も柔らかく、6が最も硬い1〜6に強制ランク付けするように求められた。
実施例で使用した材料
実施例で使用した材料
PAソース−ナイロン−6,6:ポリアミドサンプル及び変性ポリアミドサンプルの作製に使用したナイロン−6,6材料は、標準的な商業生産方法及び手順を用いて社内で製造された。ポリアミドサンプル及び変性ポリアミドサンプルの作製に使用したナイロン−6材料は、BASFから市販されたものであった。
ナイロン−6:対照ポリアミド6サンプル及び変性ポリアミド6サンプルの作製に使用したナイロン−6材料は、BASF製のUltramid(登録商標)ナイロン−6などの市販のナイロン−6である。
ナイロン−5,6:対照ポリアミド5,6及び変性ポリアミド5,6のニットサンプルの作製に使用したナイロン−5,6材料は、Cathay Industrial Biotech Ltd.から市販されている。
ポリオレフィンコポリマー−様々な変性ポリオレフィンが市販されている。これらには、Dow Chemical Co.から市販されているAMPLIFY(商標)GR機能性ポリマー[Amplify(商標)GR 202、Amplify(商標)GR 208、Amplify(商標)GR 216、Amplify(商標)GR380]、ExxonMobilから市販されているExxelor(商標)ポリマー樹脂[Exxelor(商標)VA 1803、Exxelor(商標)VA 1840、Exxelor(商標)VA1202,Exxelor(商標)PO 1020、Exxelor(商標)PO 1015]、Dow Elastomerから市販されているENGAGE(商標)8100ポリオレフィンエラストマー樹脂、Ram−On Industries LPから市販されているBondyram(登録商標)7103無水マレイン酸変性ポリオレフィンエラストマーなどが非限定的に含まれ得る。表7に、本開示に従って有用であり得るいくつかの非限定的な市販の変性ポリオレフィンを列挙する。
以下の実施例は、本発明及びその使用能力を実証する。本発明は、他の異なる実施形態が可能であり、そのいくつかの詳細は、本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく、様々な明らかな点で変更可能である。したがって、実施例は、本質的に例示的なものと見なされるべきであり、限定的なものと見なされるべきではない。同様に、以下の実施例は、本開示のプロセスを上述の装置の特定の配置で実行する非限定的な形態を例示している。全てのパーセンテージは、別途記載のない限り、重量パーセントである。
以下の変性ポリアミドサンプルはそれぞれ、記載されたポリアミド(N6、N6,6又はN5,6)を含む第1の連続的な第1のポリマー相と、本開示の添加剤(変性ポリアミド)を含む第2のポリマー相とを有する。
実施例1
実施例1
示差走査熱量測定又はDSC分析を、本開示及び対照に従ってサンプルに対して行った。非等温DSC分析を、ポリアミド対照及び本明細書に開示される変性ポリアミドの両方に対して20□C/分の速度で20□C〜300□Cの範囲で実施した。ポリアミド対照は、未変性ナイロン−6,6であった。変性ポリアミドは、約3.5重量%の変性ポリオレフィン(VA−1840)を含有していた。
サンプル複製により、DSC分析の融解エンタルピーは、平均で、本開示による変性ポリアミドサンプルでは61.1J/g[3つの複製物59.6,60.7,63.1から]であるのに対して、非変性ポリアミド対照では67.2J/g[3つの複製65.3,65.8,70.4から]であると算出された。図1は、本開示によるサンプルの測定DSC曲線[灰色の実線]対対照[黒色の破線]を表す。X軸は摂氏温度であり、Y軸はmワット[又はmW]熱流である。
本開示による変性ポリアミドサンプルは、融解エンタルピーが非変性ポリアミド対照サンプルよりも低いことが観察された。このデータは、ポリアミド変性反応が生じ、本開示による変性ポリアミドが得られたことを示している。
実施例2[a〜d]:ハンドパネル柔らかさ試験
実施例2[a〜d]:ハンドパネル柔らかさ試験
本開示によるサンプル及びその他の従来のサンプルについて、2つのハンドパネル柔らかさ試験を実施した。パネルごとに、4枚のカーペットサンプルの柔らかさをランク付けする11人の参加者を選択した。サンプルは匿名でラベル付けされ、ランダムに一列に配布された。参加者は、サンプルを、1が最も柔らかく、6が最も硬い1〜6に強制ランク付けするように求められた。
以下の表1に、試験対象の試験片のデータの概要を示す。ポリアミド対照は、未変性ナイロン−6,6であった。変性ポリアミドは、約3.5重量%の変性ポリオレフィン(VA−1840)を含有していた。ランクの範囲は1〜6で、1は最も柔らかい試験片を示し、6は最も硬い試験片を示す。
フィラメント当たりデニール[DPF]が低い方が柔らかいことは当業で知られているが、驚くべきことに、本開示に従って作製されたカーペット試験片[実施例2(d)]は、対照試験片[ポリアミド対照(4DPF)2(a)]に対して柔らかさが優れていることが観察された。表1に示すように、変性ポリアミドは、2つの異なるパネルによってランク付けされたカーペットの柔らかさランクが3.0以下であった。このことは、4DPFのカーペットサンプルでさえ、対照サンプルのいずれと比較しても柔らかさが50%以上改善されたことを示した。
実施例3[a〜b]:耐久性判定のためのベッターマンドラム試験
実施例3[a〜b]:耐久性判定のためのベッターマンドラム試験
カーペット業界では、ポリアミドカーペットの耐久性は、通常、ベッターマンドラム試験法ASTM D 5417(2016)によって等級付けされる。このベッターマンドラム試験を、同様のパイル高さのサンプルを入れた28.75インチ直径の回転ドラムを使用して実施した。ポリウレタンスタッドを有する16ポンド(lb)ボールがドラム内で転がり、通行と摩耗をシミュレートした。次いで、得られたカーペットを、視覚的なマッティング及び先端の定義に基づいて、1〜5のスケールで評価した。5,000(5K)サイクルについては、3以上の性能評価が望ましい。
本開示に従って作製したいくつかの試験片の耐久性を、歩行5,000(15K)サイクル、10,000(10K)サイクル及び15,000(15K)サイクルで試験し、性能評価を対応する対照試験片と比較するベッターマンドラム試験を実施した。繊維及び糸の業界では、二葉断面及び三葉断面が一般的に知られており、最も一般的に使用されている。
以下の表2に、ベッターマンドラム試験から得られた試験結果をまとめる。ポリアミド対照は、未変性ナイロン−6,6であった。変性ポリアミドは、約3.5重量%の変性ポリオレフィン(VA−1840)を含有していた。
驚くべきことに、かつ予想外に、本開示による試験片[実施例3(b)]は、対照の対応片[実施例3(a)]と比較して優れた耐久性評価を示すことが観察された。典型的には、製造される繊維製品の柔らかさを高めるための繊維変性は、製品の耐久性に悪影響を及ぼす。驚くべきことに、本開示の実施形態は、製品の耐久性及び柔らかさの両方を維持し、改善することが観察された[実施例2及び表1を参照]。
実施例4:SEM分析
実施例4:SEM分析
本開示に従って作製した繊維サンプルについて、走査型電子顕微鏡[SEM]分析を行った。FEI XL30 Environmental SEM[Phillips製]を使用して、サンプルを観察した。サンプルを以下に記載されるように処理し、次いで、ESEMで観察できるように金の薄層でスパッタコーティングした。図2[A〜D]は、試験されたサンプルのSEMでの視覚的表現を示す。図2[A]は、処理されたポリアミド対照の倍率8000倍の断面図であり、図2[B]は、処理されたポリアミド対照の倍率6500倍の長手方向図である。図2[C]は、処理された変性ポリアミドの倍率20000倍の断面図であり、図2[D]は、処理された変性ポリアミドの倍率6500倍の長手方向図である。処理されたポリアミド対照及び処理された変性ポリアミドのSEM表現は、変性ポリアミドがポリマーマトリックス内に分散したナノスケールフィブリルの領域を示している。ポリアミド対照は、未変性ナイロン−6,6であった。変性ポリアミドは、約3.5重量%の変性ポリオレフィン(VA−1840)を含有していた。
第2のポリマー相(ポリオレフィン)は、走査型電子顕微鏡法によって測定した断面直径が9nm〜400nm(図2C)、かつ長手方向長さが100nm〜5000nm(図2D)の範囲内であるドメインによって第1の連続ポリマー相中に分布していることが観察された。用語「nm」は、長さ単位「ナノメートル」の略語である。
SEM撮像用繊維サンプルの処理を以下のように行った:ポリアミド対照及び変性ポリアミドのサンプルをトリクロロベンゼンに浸し、Branson 2210超音波クリーナーに合計30分間入れた。30分の中間点で、新鮮なトリクロロベンゼンを加え、手順を継続した。これにより、SEM分析でピット形成によって示されるように、オレフィン変性の溶解が可能となった。この処理を行わないと、ドメインは観察されないか、又は検出されない可能性がある。
実施例5:耐ウィッキング性
実施例5:耐ウィッキング性
本開示に従って、8dpf、ナイロン−6,6、三葉、45oz/yd2のカーペットのカーペット繊維房を使用して簡単な目視試験を実施し、ウィッキング性を対照試験片と比較した。ポリアミド対照は、未変性ナイロン−6,6であった。変性ポリアミドは、約3.5重量%の変性ポリオレフィン(VA−1840)を含有していた。
図3は、試験された試験片の時系列的なウィッキング性の視覚的表現である。明確かつ容易な比較のために、試験片を、図3に示すように、本開示に従って作製された変性ポリアミド試験片が「Y」字形を形成し、対照試験片が「逆Y]字形を形成するように配置した。赤色のKool Aid登録商標水溶液でシミュレートされた着色液体の液滴を、これらの試験片の外側の端部と密着させ[図3の開始を参照]、試験片中への赤色着色液体のウィッキングを、合計60分間にわたって写真で監視し、途中経過写真を開始時点ゼロから10分目、20分目、30分目、40分目、及び60分目に撮影した。
本開示による変性ポリアミド試験片、すなわち、「Y」字形試験片は、「逆Y」字形の未変性ポリアミド対照試験片と比較して、より優れた耐ウィッキング性を示すことが観察された。これらの対照試験片は、赤色液体のウィッキング作用により赤くなった(また、「逆Y」試験片端部の液滴は完全に吸い上げられた)。図3はグレースケールであるが、変性ポリアミド試験片と未変性ポリアミド対照試験片との間の差は非常に明瞭である。
実施例6[a〜d]:耐汚染性
実施例6[a〜d]:耐汚染性
この実施例では、8dpf、ナイロン−6,6、三葉、45oz/yd2のカーペット試験片を耐汚染性について試験し、対照試験片と比較した。ポリアミド対照は、未変性ナイロン−6,6であった。変性ポリアミドは、図4に示す様々な濃度で変性ポリオレフィン(VA−1840)を含有していた。
図4は、試験された試験片の耐汚染性の視覚的表現である[図4の2行目を参照]。図4に示すように、6(a)は、0重量%の変性を有するポリアミド対照試験片であり、6(b)〜6(d)は、様々な変性レベルの変性ポリアミド試験片である。赤色のKool Aid登録商標水溶液で模擬された着色液体の汚れを、これらの試験片の上面と密着させた[図4の3行目を参照]。着色液体を各試験片に24時間浸透させ、周囲屋内条件で繊維を染色した。試験片ごとに、上面を静かに折り畳み、試験片繊維を指で広げることによって、内部構造への染色の浸透を視覚的に検査した[図4の4行目を参照]。
本開示の試験片は、浸透が深く、繊維全体に及んだ図4(a)のポリアミド対照と比較して、上面又は上面のごく近くのみが染色されたことが観察された。ここでも、図はグレースケールであるが、浸透の差は依然として明らかである。図4(b)〜(c)に示すように、ポリアミドを更に変性させることで、着色液体染料の浸透深さが減少した。これは、変性ポリアミド繊維カーペットの表面にこぼれた液体がきわめて浅くしか浸み込まず、カーペットのバッキング材まで浸み通らないようにする、所望の最終用途の性能改善である。これにより、このようなカーペット製品は、洗浄性に優れ、こぼれを容易に洗浄できることから、より好適である。
実施例7:可燃性試験
実施例7:可燃性試験
試験方法ASTM D2859(2016)又はメセナミン錠剤試験を、本明細書に開示される変性ポリアミド及びポリアミド対照に対して実施し、ポリアミド変性が繊維又は製品の可燃性に何らかの影響を及ぼしたか否かを判定した。ポリアミド対照は、未変性ナイロン−6,6であった。変性ポリアミドは、約3.5重量%の変性ポリオレフィン(VA−1840)を含有していた。
以下の表3は、本開示のカーペット試験片(8dpf、ナイロン−6,6、三葉、45oz/yd2)の燃焼試験結果、すなわち、インチ単位の未炭化領域をまとめたものである。各試験片の8つの複製、すなわち、本開示及び対照の変性ポリアミドに対してこれらの試験を実施した。試験はこれらの試験片の表面側で実施された。難燃性は、対称ポリアミドと比較して、変性ポリアミドで変化しなかった。換言すれば、本明細書に記載される繊維の難燃性は、第1の連続ポリマー相のみを有する(したがって、第2のポリマー相を有さない)繊維と比較して同等以上であった。
実施例8:N6,6変性ポリアミドのゲル化時間
ゲル化は、材料との溶融流動押出が開始することから、ナイロン−6,6では問題となっている。Xplore 15ml HT Micro Compounder[モデル番号Xplore MC 15 HT]を使用してマイクロ押出試験を実施し、変性ポリアミド試験片とポリアミド対照試験片とで溶融流動レオロジーが変化したかどうかを判定した。
二軸マイクロ押出成形機を閉ループリサイクルにロックし、窒素下で280□Cに保持する実験を実施した。スクリューを約25RPMの一定速度で回転させ、その速度を維持するのに必要な力[ニュートンで測定)を経時的に監視した。最終的には、ゲル化が発生すると、必要な力が指数関数的に増加し、スクリューを強制的に停止させる。これを、その試験片のゲル化時間として測定した。
以下の表4−Aに、本開示によるポリアミド対照及び変性ポリアミドについて測定した最大力[ニュートン]及びゲル化時間[時間]を列挙する。ポリアミド対照は、未変性ナイロン−6,6であった。変性ポリアミドは、約3.5重量%の変性ポリオレフィン(VA−1840)を含有していた。
本明細書に開示されるポリアミド[この例ではナイロン−6,6)]の変性は、ゲル化が発生する速度を驚くほど低下させることが観察された。このゲル化低減効果は、7500Nの最大力で測定されたゲル化時間値が、ポリアミド対象では19時間であるのに対し、変性ポリアミドでは42時間とより長いことから明らかである。
上記のマイクロコンパウンダで、20RPMの一定のスクリュー速度で複数の別個の実験を実施し、変性ナイロン−6,6ポリアミド試験片及びナイロン−6,6ポリアミド対照試験片の力(ニュートン)を測定した。変性ナイロン−6,6ポリアミド試験片は、添加剤としてVA−1840を含む変性ポリオレフィンを含有していた。対照試験片には添加剤は含まれていなかった。表4−Bに、ポリアミド総重量に基づくナイロン−6,6中の変性ポリオレフィンの重量%添加濃度を列挙する。
ポリアミド対照試験片は、設定された時間(30秒)内に一定のスクリュー速度20RPMで525Nの力を必要とした。20RPMで必要な力は、変性ポリアミド試験片の添加濃度が増加するのに伴って低下し続けた。同じ押出速度条件で必要な力が低いことは、おそらく変性ポリアミド試験片が発揮するゲル化傾向が低下したことから、壁剪断効果が低下したことを示している。通常、ゲル化傾向の低いポリアミド溶融物は、同等の押出条件でよりゲル化傾向の高いものと比較して、より低い押出力で処理できることが観察されている。表4−Bのデータは、本開示による変性ナイロン−6,6試験片のゲル化効果の低減を直接的に示している。
実験のクリーンアップ中の別の驚くべき観察結果としては、マイクロ押出成形機内の金属表面からのゲル形成層の剥離が容易であった。典型的には、ナイロン−6,6などのポリアミドをこのようにゲル化させると、ゲル層の除去/クリーンアップのために押出成形機のスクリューを酸性媒体に浸す必要がある。この例で観察されたゲル形成層の剥離の容易さは、金属表面への変性ポリアミド材料の接着性が有利に変性されたことを示している可能性がある。このことは、押出成形機資産の洗浄/オーバーホールを低コストで行うことによる潜在的な利点を示唆している。
実施例9[a〜d]:機械的分析
実施例9[a〜d]:機械的分析
本明細書に開示されるポリアミド対照繊維及び変性ポリアミド繊維の機械的分析をインストロンを使用して実施し、繊維の弾性率への潜在的な影響を調べた。ポリアミド対照は、未変性ナイロン−6,6であった。変性ポリアミドは、約3.5重量%の変性ポリオレフィン(VA−1840)を含有していた。これらの実施例で使用されるインストロンの手順は、試験方法ASTM D2256(2015)に従う。試験したサンプルには、8−DPFの三葉ポリアミド対照、8−DPFの二葉ポリアミド対照、8−DPFの三葉変性ポリアミド、及び8−DPFの二葉変性ポリアミドが含まれた。全てのサンプルは、1000g/denの同じ総デニールを有していた。
機械的分析を、設定ゲージ長及び標準サンプル長で実施した。設定張力は適用せず、サンプルを設定ゲージ長で取り付けた後、張力をゼロにした。これにより、実験データにバルク変動の影響が見られる可能性がある。この影響の範囲を図5に示す。
以下の表5に示すように、変性ポリアミドサンプル[実施例9(b)及び9(d)を参照]では、ポリアミド対照サンプル[実施例9(a〜c)]と比較して、より低い強度及びより高い破断伸度が測定された。実施例9のサンプルの対応する負荷[ニュートン]対伸び[mm]データは、図5に表されている。
変性ポリアミドはそれぞれ、対照ポリアミドと比較して優れた伸びを有した。
実施例10:糸の圧縮性
実施例10:糸の圧縮性
この実施例では、約5グラムの4dpfポリアミド対照繊維試験片及び約5グラムの4dpf変性ポリアミド繊維試験片を、図6[A及びB]に示すように、1kg重量下で圧縮した。ポリアミド対照は、未変性ナイロン−6,6であった。変性ポリアミドは、約3.5重量%の変性ポリオレフィン(VA−1840)を含有していた。同じ量の繊維は、同じ大きさの力の下で、本明細書に開示される変性に基づく圧縮性(柔らかさ)の差を示した。図6[A]は、1kg重量下で圧縮された5グラムのポリアミド対照繊維試験片を示す。図6[B]は、1kg重量下で圧縮された5グラムの変性ポリアミド繊維試験片を示す。
2つの繊維試験片は、1kgの同じ荷重下での圧縮の程度を視覚的に示すことができるように、容積測定シリンジ内で圧縮された。本明細書に開示される4dpf変性ポリアミド繊維試験片は、4dpf対照ポリアミド繊維試験片の圧縮と比較して、より圧縮されることが示された。圧縮の程度は、ポリアミド繊維の変性の程度及びdpfによって影響され得る。
実施例11(a〜y):ナイロン−6(N6)からのBCF糸カーペット試験片
実施例11(a〜y):ナイロン−6(N6)からのBCF糸カーペット試験片
以下の表6に示すように、いくつかの対照N6及び変性N6の試験片を、異なる種類のカーペット構造、DPF、様々な添加濃度で作製した。ポリアミド対照は、未変性ナイロン−6であった。表6に示すように、変性ポリアミドは、ナイロン−6中に様々な添加剤を様々な試験濃度で含有していた。表6において、「添加濃度」という用語は、ナイロン−6に添加される変性ポリオレフィンの量を意味する。ゼロ添加濃度を有する試験片は、対照試験片、具体的には11(a)、11(e)、11(j)、11(n)及び11(r)を表す。表6の試験片のいずれも、表面局所処理で後処理されていなかった。
表6の実施例は、4穴断面、円形断面、二葉断面、四葉断面、五葉断面、バイコンポーネント断面などであるがこれらに限定されない任意の好適な繊維断面に対して実施することができる。更に、繊維DPFは、1〜30の範囲内であってもよい。同様に、運用の複雑さとコストの考慮事項を除いて、試験された添加濃度には制限はない。
表7において、用語「ポリオレフィンの変性レベル(重量%)」は、試験したポリオレフィンの官能化レベルを意味する。例えば、表7の1行目において、0.2〜0.5重量%の変性レベルを有するポリプロピレンは、0.2〜0.5重量%のグラフト化無水マレイン酸含量を有する変性ポリオレフィンであることを意味する。このようなマレイン化ポリプロピレンは、例えば、ExxonMobilからExxelor登録商標VA1840ポリマー樹脂として市販されている。また、総ポリアミド−ポリオレフィン値官能性は、ポリアミドマトリックス全体の添加濃度(重量%)に変性ポリオレフィンの変性レベル(重量%)を乗じることで計算される。そのため、93:7(重量:重量)のナイロン−6と0.2重量%のグラフト化(例えば、マレイン化)変性を有する変性ポリオレフィンとから作製されたBCF糸試験片の場合、サンプルの総反応ポリアミド−ポリオレフィン変性官能性を、(0.07)*(0.002)*106=140ppmwとして計算する。表7の総反応ポリアミド−ポリオレフィン値を、ポリオレフィンの変性レベルの範囲に基づいて計算する。
紡糸−ポリアミドペレット及び変性ポリオレフィンの乾燥ペレットを押出成形機のスロートに直接導入した。注目すべきことに、押出成形機の設計は、単軸又は二軸の押出成形機を含むことができ、以下の詳細は、二軸押出成形機を使用した紡糸も対象とし得る。例示のために、実施例11(h)では、ペレットを、N6:変性ポリオレフィンの重量比93:7で供給した。直径40mmの二軸押出成形機は、35.75の長さ対直径比(L/D)を有し、6ゾーンの電気ヒータを装備していた。二軸押出成形機は、適切なサイズの計量ポンプ及び、230個の孔を有する繊維紡糸口金を装備したスピンパックと一体化されていた。繊維断面は、例えば三葉形であった。二軸押出成形機のゾーン1〜6(送達端部への供給口)の温度プロファイルを、125□C、197□C、229□C、249□C、252□C、266□Cに維持した。製品温度は266℃であった。押出温度は、ポリアミドの融点に応じて異なり得る。計量ポンプの吐出量は約70lbs/hrであり、延伸、バルク化及び巻回後に、115フィラメントの糸束に対して合計1000デニールのBCF糸を生成するように調整可能であった。
押し出された繊維を、クロスフロー急冷チャンバを通って降下させ、固化させて未延伸の連続フィラメント糸とした。急冷は、約100〜200フィート/分の空気流量で10〜20℃の空気中で行われた。未延伸の急冷されたBCF糸は、第1のゴデットロール対とより速い第2の加熱ゴデットロール対との間に延伸され、それぞれの表面速度は900〜1100ヤード/分及び2300〜3000m/分であり、したがって、2.5〜2.8.の比で延伸された。得られた延伸された連続フィラメント糸を、次いで、温度180□C−220□C、110〜130psiでバルク加工ジェットに曝して、BCF糸に転換した。バルク加工されたBCF糸は、ジェットを出て、真空下で糸を通して周囲空気を引き込むワイヤメッシュスクリーンが張られた、又は穿孔されたドラム上に到達した。次いで、BCF糸を、標準的な巻取り機を使用して、約2000〜2800m/分で円筒形のパッケージに巻き取った。
カーペットの構造−上記の紡績BCF糸を、標準的な業界手順を用いて撚り合わせた。撚り合わせたBCF糸を、飽和蒸気処理(例えばSuperba(登録商標))又は過熱蒸気硬化処理(例えば、Suessan(登録商標)、Power−Heat−Set(商標))のいずれかが効果的である市販のヒートセット技術でヒートセットした。ヒートセット糸又は非ヒートセット糸を、カットパイル構造又はループパイル構造などの様々な構造中にタフティングした。このような代表的なカーペット試験片の例は、45oz/yd、1/8”ゲージ、5.7tpi[1インチ当たりの撚り]であり、適切なラテックスバッキングが施されている。
液体こぼれ吸収抵抗性
液体こぼれ吸収抵抗性
図7[A〜C]は、表6の実施例11(h)について試験した、時系列的な液体こぼれ吸収抵抗性を表したものである。実施例11(h)では、上述のように、糸を93:7(重量:重量)のナイロン−6とマレイン化ポリオレフィンペレットとを使用して紡績した。11(h)で使用したナイロン−6は、BASFから市販されている2.4 RV Ultramid(商標)B24 NFD 02ナイロン−6製品であった。11(h)のマレイン化ポリオレフィンは、グラフト化無水マレイン酸含有量が0.2〜0.5%、MFI値が8の、ExxonMobilから市販されているExxelor(商標)VA1840ポリマー樹脂であった。液体こぼれ吸収抵抗性試験を、25□Cで、10mlの赤色着色水溶液(0.073g/mlのKool Aid(登録商標)水溶液)を4インチ×4インチのカーペット試験片、すなわち、対照ナイロン−6[実施例11(e)]及び実施例11(h)のナイロン−6の表面上に注ぐことによって行った。試験片表面に注がれた液体の吸収を、開始から最大60分間にわたって視覚的に監視した。
図7[A〜C]のそれぞれにおいて、左側の試験片は、対照ナイロン−6[実施例11(e)]のカーペットを表し、右側の試験片は、実施例11(h)のカーペットを表す。実施例11(h)の試験片は、対照カーペット試験片[実施例11(e)]と比較して、試験した全ての時点で優れたこぼれ吸収抵抗性を示すことが観察された。対照カーペット試験片は、注がれた全ての赤色着色液体を完全に吸収し、表面を赤く汚した。しかしながら、本開示及び実施例11(h)による試験片は、60分間の試験の間、赤色着色液体を表面上に留め、試験片中への優れた吸収抵抗性を有することが観察された。
表6の他の試験片は、対応する対照試験片と比較して、同様のこぼれ吸収抵抗性の改善を示している。図8は、表6の実施例11(n)の対照試験片と比較した、実施例11(q)の試験片について測定されたこぼれ吸収抵抗性の視覚的表現である。実施例11(q)では、上述のように、糸を93:7(重量:重量)のナイロン−6とマレイン化ポリオレフィンペレットとを使用して紡績した。11(q)で使用したナイロン−6は、BASFから市販されている2.4 RV Ultramid(商標)B24 NFD 02ナイロン−6製品であった。11(q)のマレイン化ポリオレフィンは、ExxonMobilから市販されているExxelor(商標)VA1840ポリマー樹脂であった。マレイン化ポリオレフィンは、グラフト化無水マレイン酸含有量が0.2〜0.5%であり、MFI値が8である。こぼれ吸収抵抗性試験を、25□Cで、10mlの染料着色水溶液を4インチ×4インチのカーペット試験片、すなわち、対照ナイロン−6[実施例11(n)]及び実施例11(q)のナイロン−6の表面上に注ぎ、シミュレートされた表面へのこぼれを視覚的に監視することによって実施した。
図8において、左側の試験片は、対照ナイロン−6[実施例11(n)]のカーペットを表し、右側の試験片は、実施例11(q)のカーペットを表す。実施例11(q)の試験片は、実施例11(n)の対照カーペット試験片と比較して優れたこぼれ吸収抵抗性を示した。図8の左側の対照カーペット試験片は、注がれた全ての染料着色液体を完全に吸収し、深い表面の汚れを生じさせた。しかしながら、実施例11(q)試験片の表面上の注がれた液体は、吸収されないままであり、表面を汚す前に容易に拭き取ることができた。
図9(A〜B)は、本開示に従って作製されたBCF糸サンプルのSEM画像を表す。ナイロン−6のBCF糸繊維を、実施例11(h)のサンプルのために単軸押出成形機で作製した。糸を、93:7(重量:重量)のナイロン−6とマレイン化ポリオレフィンペレットとを使用して紡績した。11(h)で使用したナイロン−6は、BASFから市販されている2.4 RV Ultramid(商標)B24 NFD 02ナイロン−6製品であった。11(h)のマレイン化ポリオレフィンは、グラフト化無水マレイン酸含有量が0.2〜0.5%、MFI値が8の、ExxonMobilから市販されているExxelor(商標)VA1840ポリマー樹脂であった。図9(A)のSEM画像は、倍率2000倍であり、ナイロン−6マトリックス全体に分散した様々なミクロドメインを示す。図9(B)は、ナイロン−6マトリックス中のミクロドメインの分散を更に示す倍率5000倍の画像である。
撥水性[ALR]試験
撥水性[ALR]試験
AATCC 193−2007法を応用した手順を水性液体撥水性(ALR)試験に使用した。それぞれが「レベル」を構成する一連の7つの異なる溶液を、イソプロパノール[CAS#67−63−0]及び脱イオン水[CAS#7732−18−5]を使用して作製した。これらの溶液の組成を以下の表8に列挙する。
最も低いレベルから始めて、3滴の溶液をカーペット表面上にピペットで移した。3つの液滴のうち少なくとも2つがカーペット表面上に10秒間残った場合、カーペットはこのレベルで合格となった。次いで、次のレベルを評価した。カーペットがあるレベルで不合格となると、合格した最後のレベルに対応する数から水性液体撥水性評価を決定した。「不合格」(失敗を示す)という結果は、100%脱イオン水が表面上に少なくとも10秒間留まることができないカーペット表面を表す。0という結果は、100%脱イオン水は表面上に少なくとも10秒間留まるが、98%脱イオン水と2%イソプロパノールとの溶液は表面上に少なくとも10秒間留まることができないカーペット表面を表す。レベル1は、98%脱イオン水と2%イソプロピルアルコールとの溶液は表面上に少なくとも10秒間留まるが、95%脱イオン水と5%イソプロピルアルコールとの溶液は表面上に少なくとも10秒間留まることができないカーペットに対応する。
本開示による試験片は、ALR試験において、それらの対照よりも良好に機能することが一貫して観察された。
パイルの高さ、面重量、1インチ当たりの撚り、1インチ当たりのステッチ、又はヒートセット方法の種類などの実用的な範囲内のカーペット構造パラメータを変更することは、結果として得られるカーペットサンプルの撥水挙動に影響を与える可能性がある。
吸湿性試験
吸湿性試験
本開示に従って作製したカーペット試験片を、吸湿性について試験した。Mettler−Toledoハロゲン水分計タイプHR83を用いて水分分析を行った。Mettler HR83P/HX−204ハロゲン水分計は、熱重量分析法を使用して、サンプルの水分含有量を測定する。サンプルを、25□Cで24時間、相対湿度50〜60%で調整した。約10gのサンプルを秤量し、1インチの小片に切断した。次いで、サンプルを150□Cで加熱して、水分を蒸発させた。このプロセスの間、重量損失を変化しなくなるまで監視し、水分/固形分%を計算した。以下の表10−Aでは、平均乾燥時間データは、各試験サンプルについて3回測定した試験片の乾燥時間を表す。試験されたカーペットサンプルは、10gの繊維を含有していた。
2番目の一連の実験では、ナイロン−6,6カーペットサンプルを、45オンス、8DPFで作製し、2インチの円形片に切断した。変性ナイロン−6,6サンプルは、3.5重量%のVA1840で作製され、対照サンプルには添加剤は含まれていなかった。カーペットサンプルに水道水を飽和するまで浸み込ませ、次いで45£Cで乾燥させた。Mettler−Toledoハロゲン水分計タイプHR83を使用して水分分析を実施し、サンプルの乾燥速度を測定した。結果を以下の表10−Bに示す。
変性ナイロン−6,6サンプルは、対照サンプルよりも速く乾燥することが観察された。
実施例12(a〜d):臭気試験
実施例12(a〜d):臭気試験
その後の手順は以下の通りである:カーペットサンプル(直径約3インチの円形)を作製し、ぴったりとフィットする個々のペトリ皿に入れた。40ccの冷水、20ccの赤ワイン、及び20ccの酢を混合して、試験臭気原因溶液を調製した。約1ピペットバルブ(〜5cc)分の試験溶液をサンプルの中央に注いだ。サンプルを溶液に約5分間浸した。次に、溶液に浸した各サンプル表面を、清潔なペーパータオルを使用して静かに拭き取った。これらのサンプルに蓋をし、約6時間静置した。
臭気評価試験では、各サンプルの匂いを嗅ぐ10人の人間の試験者に基づいて、平均臭気評価スコアを作成した。サンプルごとに嗅いだ匂いに、1(臭気なし)から5(強い臭気)までのスコアを付けた。各サンプルの間に、試験者は、臭気のクロスコンタミネーションを防止するために、コーヒーの匂いを嗅いで「パレットを洗浄した」。
表11に示すように、この単純な臭気試験評価は、サンプル12(c)及び12(d)と比較して、サンプル12(a)及び12(b)で顕著な性能を明らかに示した。12(a)及び12(b)の臭気評価が非常に低いことは、サンプルに溶液がほとんど又は全く吸収されないことを意味し、優れた液体こぼれ吸収抵抗性が実証及び確認された。
実施例13(a〜f):ニット製品[N6及びN6,6]
実施例13(a〜f):ニット製品[N6及びN6,6]
以下の表12は、N6及びN6,6繊維を使用して作製されたニット製品に対する撥水性挙動を表す。2つの異なるDPFの糸、すなわち、DPFが8.7及び18の糸を使用した。糸の変性官能性を、表7の範囲ごとに計算した。ALR評価の詳細は表8に示されている。
DPFが8.7のニット[実施例13b、13c、13f]は、添加剤を含有しない対照[実施例13a、13e]と比較して、良好な撥水性を示した。一方、DPFが18のニット製品[実施例13d]は、添加剤を含有していても撥水性試験で不合格であった。サンプルはいずれも、局所処理を施されていなかった。
実施例14(a〜e):ナイロン−5,6モノフィラメント繊維[SEMデータ]
実施例14(a〜e):ナイロン−5,6モノフィラメント繊維[SEMデータ]
様々な濃度の添加剤VA1840[0.2〜0.5重量%マレイン化レベル]を1〜10%の範囲で含有するNylon−5,6の円形中実断面形状のモノフィラメント繊維を、DSM Xplore 15ccマイクロコンパウンダを使用して作製した。使用した変性ポリオレフィン添加剤VA1840を表7に記載する。使用したナイロン−5,6は、Cathay Industrial Biotech Ltd.から市販されている材料であった。これらのモノフィラメント断面の倍率5000倍のSEM画像を図10に示す。(以下の表13に要約するように)ナイロン−5,6中の添加剤濃度が1%から10%に増加すると、ミクロドメインの存在レベルが増加することが明瞭に視認できた。
実施例15(a〜p):カットパイルカーペット試験片[ナイロン−6,6]
以下の表14のこれらの実施例では、最大7重量%の範囲の添加剤濃度の変性ナイロン−6,6繊維を使用して、いくつかのカットパイルカーペット試験片を作製した。いずれの場合も、変性ポリオレフィン添加剤VA1840[表7]を使用した。繊維構造内に存在するドメインのサイズは、変性繊維断面のSEM分析から求めた。
DPFが12を超える変性繊維で作製されたカットパイルカーペット試験片では、水性液体撥水性[ALR]挙動は観察されなかった。この水性液体撥水性挙動、すなわち、水滴がカーペット表面上に10秒を超えて留まることは、実施例15(e)〜15(p)の試験した添加剤濃度では存在しなかった。ALR評価は、これらの試験片について「不合格」であった。測定されたALR評価を、DPFが12未満の変性繊維で作製されたカットパイルカーペット試験片について示す[実施例15(b)〜15(d)]。「NM」は、ドメインサイズが測定されなかったことを示す。
実施例16(a〜d):カットパイルカーペット試験片[ナイロン−6,6]、局所処理あり及びなし
以下の表15のこれらの実施例では、3.5重量%の添加剤濃度の変性ナイロン−6,6繊維を使用して、カットパイルカーペット試験片を作製した。2つの三葉断面繊維DPFを試験した。いずれの場合も、変性ポリオレフィン添加剤VA1840[表7]を使用した。フッ素フリーの化学物質は、国際公開第2017/205374号(74.5%の水、22.6%のLaponite(登録商標)S−S482(分散剤で変性された層状シリケート)、1.7%のDow Corning(登録商標)SM 8715 EX(エポキシ変性シロキサンエマルション)、1.0%の界面活性剤、及び0.2%の殺生物剤の濃縮物の調製を記載)の段落[0078]〜[0081]に記載されている。
実施例16(a)及び16(c)のカーペット試験片は局所処理を有していなかったが、実施例16(b)及び16(d)のカーペット試験片は、国際公開第2017/205374(A1)号に記載されているように、対繊維重量(on−weight of fiber:owf)1.5%のフッ素フリー局所処理を有していた。実施例16(a)及び16(b)において、本開示による変性ポリアミドは、局所処理を有さない場合であっても同等のALR性能を実証することができた。繊維dpfが12を超えるカーペット試験片(実施例16(c)及び16(d))の場合、局所処理を施すとALR評価が向上することが観察された。
実施例17(a〜e):熱水抽出[HWE]後の撥水性試験
実施例17(a〜e):熱水抽出[HWE]後の撥水性試験
本開示によるいくつかの白色染色可能なカーペット試験片を、界面活性剤の不在下で熱水抽出[HWE]に供する前及び後に、撥水性及びウィッキングについて試験した。8.7dpf、三葉断面及び3.5重量%の添加剤濃度を有する変性ナイロン−6,6繊維を使用して、カットパイルカーペット試験片を作製した。いずれの場合も、変性ポリオレフィン添加剤VA1840[表7に示す]を使用した。サンプルはいずれも、局所処理を有していなかった。対照カーペット試験片は添加剤を含有していなかった。
市販の熱水抽出サービス[Stanley Steamer(登録商標)]を使用した。撥水性[ALR]試験のセクション及び表8に記載の試験方法に従って、非HWE試験片及びHWE試験片の両方の撥水性を試験した。
表16では、HWEの通過回数1は、カーペット試験片上で市販のスチーマワンドを前後に一回動かすことを示す。
実施例18:撥水性試験−Kruss K100力張力計
実施例18:撥水性試験−Kruss K100力張力計
様々なVA1840添加剤添加量(1〜7重量%)及びカーペット繊維dpf(4〜18)で作製されたカーペット繊維サンプルをクリップ(SH0601サンプルホルダ)に装着した。脱イオン水をサンプルウェル内のプラスチック容器に入れた。繊維サンプルを含むクリップをKrussバランスシステムにロードした。サンプルウェルを繊維サンプルに近付けた。Kruss K100内の前進接触角測定モジュールを使用して、濡れた繊維にかかる力を測定した。このモジュールには、(a)繊維を5mm/分で1分間液体溶液中に前進させるセクション及び、(b)繊維を液体溶液から5mm/分で1分間後退させるセクションの2つのセクションが含まれた。このプロセス全体で、水溶液によって濡れた繊維(mN)にかかる力を測定した。モジュールの接触角計算部分は、疎水性分析には利用されなかった。表17に示すように、正の力は繊維による水の吸着を示し、負の力は繊維からの水の反発を示す。
表17に示すように、変性ポリアミドサンプルは、測定全体(0〜60秒)を通して、特に30〜60秒の区間で力の減少を示した。最適な直線は、疎水性変性ポリアミドサンプルでは主に負の傾きを示したが、対照サンプルの比較直線の傾きは、0〜60秒の領域全体にわたって0又は正のいずれかであった。これらの結果は、変性ポリアミドカーペット繊維の疎水性を更に裏付けている。
実施例18(a)〜(c)及び実施例18(d)〜(f)は、それぞれ4DPF及び8DPFのカーペット繊維試験片であり、1重量%〜7重量%の添加剤濃度を有していた。これらの試験片の全てについて、撥水性挙動を測定した。比較すると、18DPFのカーペット繊維試験片に対応する実施例18(g)は、7重量%の高い添加濃度でも、30秒目及び60秒目の両方で正の傾きを示し、12DPFの繊維試験片を超える撥水性を有さないことを更に示している。
対照N6,6カーペット繊維サンプル[8DPF、0重量%添加剤]をこの方法を用いて試験し、0.32mN(30秒目)及び0.30mN(60秒目)の正の力が観察された。対照試験片は撥水性を示さなかった。
実施例19−蒸気ヒートセット収縮率
実施例19−蒸気ヒートセット収縮率
糸を、1.8回転/cm(4.5回転/インチ)でケーブル撚りし、続いてSuperba(登録商標)機で連続的にヒートセットした。実施例では、蒸気ヒートセット収縮率を、好ましいナイロン−6ヒートセット条件:オートクレーブトンネル温度約124℃、滞留時間約35秒、ベルト質量約225グラム/メートルを使用し、ブロワシステムトンネルファンを約1000rpmで回転させて測定した。N6,6の場合、オートクレーブ温度は129.6□Cであった。
撚り糸のデニールを測定するために、撚り合わせた2mの繊維の端に10gの重りを取り付けて、均一な長さを確保した。2mの繊維を撚り合わせた糸の重量を(2プライを考慮し、かつ1mの重量に調整するために)4で除算した後に、9000を乗算した。
収縮率を、蒸気ヒートセット前後の線密度(例えば、デニール)の差から計算した。この計算は、「Hb」が、ヒートセット前のBCF糸のデニールであり、「Ha」は、蒸気ヒートセット後のBCF糸のデニールである次の式に基づく。蒸気ヒートセット収縮率=100*[(Ha−Hb)/Hb]。蒸気ヒートセット収縮率の計算値を、以下の表18に示す。
実施例20:沸騰水収縮率
試験前に、糸を均一な環境条件で24時間調整した。約160〜170cmの各糸を結んで約80〜85cmのループとした。長さ測定の均一性を確保するために、10gの重りを糸に取り付けた。各糸の長さを、沸騰水収縮試験の前に測定した(「Lb」と表示)。次いで、糸サンプルを沸騰水(2クォート)に3分間添加した。サンプルを取り出し、冷水ですすぎ、ペーパータオルを使用して軽くたたいて水気を取り、(重りなしで)吊るして一晩12時間放置して乾かした。乾燥後のサンプルの長さを測定した(「La」と表示)。沸騰水収縮率=100*[(Lb−La)/Lb]。沸騰水収縮率の計算値を以下の表19に示す。
表19に示すように、沸騰水収縮率の計算値は、対照例と比較して、変性サンプルで有意差はなかった。この結果は驚くべきことであり、予想外であった。
以下の表20に、未変性ポリアミド[unmodified polyamide:UMPA]対照試験片に対する本開示による予想外の驚くべき技術的改善が、作製された変性ポリアミド[modified polyamide:MPA]組成物、これらのMPA組成物から作製された繊維/糸、及びこれらの繊維/糸から得られたカーペット/ニット生地試験片をまとめる。
実施形態
以下の実施形態が企図されている。特徴と実施形態との全ての組み合わせが企図されている。
実施形態1:第1の連続ポリマー相と、第1の連続ポリマー相と少なくとも部分的に不混和性であり、かつ第1の連続ポリマー相中に分布している第2のポリマー相と、を含む繊維であって、第2のポリマー相は、ASTM D1238(190℃/2.16kg)で測定したメルトフローインデックスが0.25g/10分〜20.0g/10分である変性ポリオレフィンコポリマーを含み、繊維から作製された製品のALR評価は、ALR評価を向上させるための任意の追加の外部適用処理の不在下で0〜3である、繊維。
実施形態2:第1の連続ポリマー相は、ポリアミド、ポリエステル、及びこれらの組み合わせのうちの少なくとも1つを含む、実施形態1に記載の繊維。
実施形態3:ポリアミドは、脂肪族二酸と脂肪族ジアミンとの反応生成物である、実施形態1又は2に記載の繊維。
実施形態4:ポリアミドは、ナイロン−6、ナイロン−6,6、ナイロン−5,6、芳香族ポリアミド、部分芳香族ポリアミド、及びこれらの組み合わせを含む、実施形態1から3のいずれか1つに記載の繊維。
実施形態5:変性ポリオレフィンコポリマーがマレイン化されている、実施形態1から4のいずれか1つに記載の繊維。
実施形態6:マレイン化ポリオレフィンコポリマーは、ポリオレフィンコポリマーの0.05〜1.5重量%、好ましくは0.1〜1.4重量%、より好ましくは0.15〜1.25重量%のマレイン化度を有する、実施形態1から5のいずれか1つに記載の繊維。
実施形態7:ポリオレフィンコポリマーは、ポリオレフィン、ポリアクリレート、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、実施形態1から6のいずれか1つに記載の繊維。
実施形態8:ポリオレフィンコポリマーはアイオノマーである、実施形態1から7のいずれか1つに記載の繊維。
実施形態9:ポリオレフィンコポリマーはコアシェル構造を有する、実施形態1から8のいずれか1つに記載の繊維。
実施形態10:a)ポリアミドは、ナイロン−6を含み、ポリオレフィンコポリマーは、0.1重量%〜10重量%、好ましくは0.2〜9重量%、より好ましくは0.25〜8.5重量%存在するか、あるいは、b)ポリアミドは、ナイロン−6,6を含み、ポリオレフィンコポリマーは、0.1重量%〜7重量%、好ましくは0.25重量%〜6.5重量%、より好ましくは0.3重量%〜6重量%存在する、実施形態2から9のいずれか1つに記載の繊維。
実施形態11:水接触角で測定した疎水性が、95□〜120□、好ましくは100□〜115□であるか、又は、試験対象の繊維が、本明細書に開示される試験方法に従って脱イオン水に浸漬される場合に、Kruss K100力張力計を使用して力で測定した疎水性が負である、実施形態1から10のいずれか1つに記載の繊維。
実施形態12:ASTM D1238(190℃/2.16kg)で測定した変性ポリオレフィンコポリマーのメルトフローインデックスが、0.5〜15.0g/10分、好ましくは1.0〜12.0g/10分である、実施形態1から11のいずれか1つに記載の繊維。
実施形態13:第2のポリマー相は、走査型電子顕微鏡法によって測定した断面直径が5〜500nm、好ましくは9〜400nmの範囲内、かつ長手方向長さが50nm〜6000nm、好ましくは100〜5000nmの範囲内であるドメインの形で第1の連続ポリマー相中に分布している、実施形態1から12のいずれか1つに記載の繊維。
実施形態14:繊維は、最大8重量%が少なくとも1つの極性官能基を含む、0.1〜10重量%、好ましくは0.2〜9重量%、より好ましくは0.25%〜8.5重量%の変性ポリオレフィンコポリマーと、90〜99.9重量%のポリアミドとを含む、実施形態2から12のいずれか1つに記載の繊維。
実施形態15:繊維は、40以下、好ましくは35以下、より好ましくは30以下のdpfを有する、実施形態1から14のいずれか1つに記載の繊維。
実施形態16:変性ポリオレフィンコポリマーは、第1の連続ポリマー相の存在下で形成された反応生成物である、実施形態1から15のいずれか1つに記載の繊維。
実施形態17:第2のポリマー相の不在下で、第1の連続ポリマー相からなる繊維と比較して難燃性が同等以上である、実施形態1から16のいずれか1つに記載の繊維。
実施形態18:第2のポリマー相が不連続である、実施形態1から17のいずれか1つに記載の繊維。
実施形態19:第2のポリマー相が連続的である、実施形態1から17のいずれか1つに記載の繊維。
実施形態20:連続的な第2のポリマー相は相互貫入ネットワークとして存在する、請求項19に記載の繊維。
実施形態21:a)第1の連続ポリマー相と、b)第1の連続ポリマー相と少なくとも部分的に不混和性であり、かつ第1の連続ポリマー相中に分布している第2のポリマー相と、を含む繊維であって、繊維は、繊維の総重量に基づいて1重量ppm〜300重量ppmの反応ポリアミド−ポリオレフィンコポリマーを含み、繊維から作製された製品のALR評価は、ALR評価を向上させるための任意の追加の外部適用処理の不在下で、例えば0以上3以下など、少なくとも0である、繊維。
実施形態22:繊維は、繊維の総重量に基づいて5重量ppm〜250重量ppmの反応ポリアミド−ポリオレフィンコポリマーを含む、実施形態21に記載の繊維。
実施形態23:第1の連続ポリマー相は、ナイロン−6、ナイロン−6,6、ナイロン−5,6、部分芳香族ポリアミド、芳香族ポリアミド、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態21又は22に記載の繊維。
実施形態24:第2のポリマー相は、ASTM D1238(190□C/2.16kg)で測定したメルトフローインデックスが0.25〜20.0g/10分であるポリマーを含む、実施形態21から23のいずれか1つに記載の繊維。
実施形態25:水接触角が90□〜130□、好ましくは95□〜125□である、実施形態21から24のいずれか1つに記載の繊維。
実施形態26:実施形態1から25のいずれかに記載の繊維を含む糸。
実施形態27:実施形態1から26のいずれかに記載の繊維を含むカーペット。
実施形態28:第1のポリアミド連続相及び第2の変性ポリオレフィンコポリマー不連続相を含む組成物であって、組み合わせは、組成物が溶融形態であるか、又は組成物が繊維の形態であるかにかかわらず、第2の変性ポリオレフィンコポリマー不連続相を含まない繊維と比較してポリマーの金属への接着性が低い、組成物。
実施形態29:変性ポリオレフィンコポリマーがマレイン化されている、実施形態28に記載の組成物。
実施形態30:縮合ポリアミドのゲル化速度を低下させる方法であって、縮合ポリアミドに0.1〜10重量%のマレイン化ポリオレフィンコポリマーを添加することを含み、ポリオレフィンコポリマーのマレイン化度が0.05〜1.5である、方法。
実施形態31:縮合ポリアミドは、ナイロン−6,6、ナイロン−6、ナイロン−5,6、芳香族ポリアミド、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態30に記載の方法。
実施形態32:ポリアミドを含み、かつマレイン化ポリオレフィンコポリマーを含む疎水性カーペットであって、カーペットのALR値が少なくとも0であり、ポリアミドがナイロン−6である場合の蒸気ヒートセット収縮率が20%超である、疎水性カーペット。
実施形態33:マレイン化ポリオレフィンコポリマーのマレイン化度が0.1〜1.5重量%であり、ポリオレフィンコポリマーは、カーペットの総重量に基づいて0.2重量%〜9重量%存在する、実施形態32に記載のカーペット。
実施形態34:マレイン化ポリオレフィンを含まないカーペットと比較して、以下の条件:a)ベッターマン5/10/15Kドラム試験ASTM D5417−05に従って測定した耐久性が同等以上であること、b)熱水抽出[HWE]条件後の撥水性の維持が改善されていること、c)液体こぼれの表面への吸収が抑制されること、d)乾燥時間が短縮されていること、e)汚れ及び表面下への汚れの浸透が抑制されること、f)防臭性が改善されていること、g)可燃性が同等であること、及びh)柔らかさが改善されていること、のうちの少なくとも1つを満たす、実施形態32又は33に記載のカーペット。
実施形態35:条件のうちの2つ、条件のうちの3つ、条件のうちの4つ、条件のうちの5つ、条件のうちの6つ、条件のうちの7つ、又は条件のうちの8つを満たす、実施形態34に記載のカーペット。
実施形態36:沸騰水収縮率が同じである、実施形態31から35のいずれか1つに記載の繊維。
実施形態37:ポリアミドがナイロン−6以外のポリアミドである場合、蒸気ヒートセット収縮率は20%未満であり、沸騰水収縮率が同じである、実施形態31から35のいずれか1つに記載の繊維。
実施形態38:ナイロン−6,6及び変性ポリオレフィンコポリマーを含む疎水性カーペットであって、カーペットのALR値が少なくとも0である、疎水性カーペット。
実施形態39:変性ポリオレフィンコポリマーがマレイン化されている、実施形態39に記載のカーペット。
実施形態40:ナイロン−5,6及び変性ポリオレフィンコポリマーを含む疎水性カーペットであって、カーペットのALR値が少なくとも0である、疎水性カーペット。
実施形態41:変性ポリオレフィンコポリマーがマレイン化されている、実施形態40に記載のカーペット。
実施形態42:芳香族ポリアミド及び変性ポリオレフィンコポリマーを含む疎水性カーペットであって、カーペットのALR値が少なくとも0である、疎水性カーペット。
実施形態43:変性ポリオレフィンコポリマーがマレイン化されている、実施形態40に記載のカーペット。
実施形態44:部分芳香族ポリアミド及び変性ポリオレフィンコポリマーを含む疎水性カーペットであって、カーペットのALR値が少なくとも0である、疎水性カーペット。
実施形態45:変性ポリオレフィンコポリマーがマレイン化されている、実施形態44に記載のカーペット。
実施形態46:繊維であって、
(a)第1の連続ポリマー相と、
(b)第1の連続ポリマー相と少なくとも部分的に不混和性であり、かつ第1の連続ポリマー相中に分布している、第2のポリマー相と、
を含み、
第2のポリマー相は、ASTM D1238(190□C/2.16kg)で測定したメルトフローインデックスが0.25g/10分〜20.0g/10分である変性ポリオレフィンコポリマーを含み、繊維から作製された製品は、
i.ALR評価が、ALR評価を向上させるための任意の追加の外部適用処理の不在下で0〜3であること、又は
ii.第2のポリマーを含まない対照と比較して、
iii.融解エンタルピーが低いこと、
iv.加工中のゲル形成が抑制されること、
v.表面粗さを含む特定の特性の金属表面への接着性が低いことと、
vi.強度が低いこと、
vii.破断伸度が高いこと、
viii.引張破壊ひずみが高いこと、
ix.圧縮性が改善されていること、
x.本明細書の実施例17の表16に記載されているように、HWE時の撥水性の維持が改善されていること、
xi.表面として形成されている場合の液体吸収が抑制されること、
xii.吸湿性が低いこと、
xiii.乾燥が速いこと、
xiv.汚染性が低いこと、
xv.防臭性が改善されていること、
xvi.本明細書に記載のベッターマンドラム試験で試験した耐久性が改善されていること、及び
xvii.可燃性が同等であること、
から選択される少なくとも1つの特性を有する、
繊維。
(a)第1の連続ポリマー相と、
(b)第1の連続ポリマー相と少なくとも部分的に不混和性であり、かつ第1の連続ポリマー相中に分布している、第2のポリマー相と、
を含み、
第2のポリマー相は、ASTM D1238(190□C/2.16kg)で測定したメルトフローインデックスが0.25g/10分〜20.0g/10分である変性ポリオレフィンコポリマーを含み、繊維から作製された製品は、
i.ALR評価が、ALR評価を向上させるための任意の追加の外部適用処理の不在下で0〜3であること、又は
ii.第2のポリマーを含まない対照と比較して、
iii.融解エンタルピーが低いこと、
iv.加工中のゲル形成が抑制されること、
v.表面粗さを含む特定の特性の金属表面への接着性が低いことと、
vi.強度が低いこと、
vii.破断伸度が高いこと、
viii.引張破壊ひずみが高いこと、
ix.圧縮性が改善されていること、
x.本明細書の実施例17の表16に記載されているように、HWE時の撥水性の維持が改善されていること、
xi.表面として形成されている場合の液体吸収が抑制されること、
xii.吸湿性が低いこと、
xiii.乾燥が速いこと、
xiv.汚染性が低いこと、
xv.防臭性が改善されていること、
xvi.本明細書に記載のベッターマンドラム試験で試験した耐久性が改善されていること、及び
xvii.可燃性が同等であること、
から選択される少なくとも1つの特性を有する、
繊維。
Claims (37)
- 繊維であって、第1の連続ポリマー相と、前記第1の連続ポリマー相と少なくとも部分的に不混和性であり、かつ前記第1の連続ポリマー相中に分布している、第2のポリマー相と、
を含み、前記第2のポリマー相は、ASTM D1238(190□C/2.16kg)で測定したメルトフローインデックスが0.25g/10分〜20.0g/10分である変性ポリオレフィンコポリマーを含み、前記繊維から作製された製品のALR評価は、前記ALR評価を向上させるための任意の追加の外部適用処理の不在下で0〜3である、
繊維。 - 前記第1の連続ポリマー相は、ポリアミド、ポリエステル、ポリイミド、ポリウレタン、ポリ尿素、及びこれらの組み合わせのうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の繊維。
- 前記ポリアミドは、脂肪族二酸と脂肪族ジアミンとの反応生成物である、請求項1又は2に記載の繊維。
- 前記ポリアミドは、ナイロン−6、ナイロン−6,6、ナイロン−5,6、部分芳香族ポリアミド、芳香族ポリアミド、及びこれらの組み合わせを含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の繊維。
- 前記変性ポリオレフィンコポリマーは、マレイン化、エポキシ化、又はアクリル化されている、請求項1から4のいずれか一項に記載の繊維。
- 前記ポリオレフィンコポリマーは、前記ポリオレフィンコポリマーの0.05〜1.5重量%、好ましくは0.1〜1.4重量%、より好ましくは0.15〜1.25重量%のマレイン化度を有する、請求項1から5のいずれか一項に記載の繊維。
- 前記ポリオレフィンコポリマーは、ポリオレフィン、ポリアクリレート、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1から6のいずれか一項に記載の繊維。
- 前記ポリオレフィンコポリマーはアイオノマーである、請求項1から7のいずれか一項に記載の繊維。
- 前記ポリオレフィンコポリマーはコアシェル構造を有する、請求項1から8のいずれか一項に記載の繊維。
- a.前記ポリアミドは、ナイロン−6を含み、前記ポリオレフィンコポリマーは、0.1重量%〜10重量%、好ましくは0.2〜9重量%、より好ましくは0.25〜8.5重量%存在するか、
又は
b.前記ポリアミドは、ナイロン−6,6を含み、前記ポリオレフィンコポリマーは、0.1重量%〜7重量%、好ましくは0.25〜6.5重量%、より好ましくは0.3〜6重量%存在する、
請求項2から9のいずれか一項に記載の繊維。 - a.水接触角で測定した疎水性が、90□〜130□、好ましくは95□〜125□、より好ましくは100□〜115□であるか、又はb.試験対象の繊維が、本明細書に開示される試験方法に従って脱イオン水に浸漬される場合に、Kruss K100力張力計を使用して力で測定した疎水性が負である、
請求項1から10のいずれか一項に記載の繊維。 - ASTM D1238(190℃/2.16kg)で測定した前記変性ポリオレフィンコポリマーのメルトフローインデックスが、0.5〜15.0g/10分、好ましくは1.0〜12.0g/10分である、請求項1から11のいずれか一項に記載の繊維。
- 前記第2のポリマー相は、走査型電子顕微鏡法によって測定した断面直径が5〜500nm、好ましくは9〜400nmの範囲内、かつ長手方向長さが50nm〜6000nm、好ましくは100〜5000nmの範囲内であるドメインの形で前記第1の連続ポリマー相中に分布している、請求項1から12のいずれか一項に記載の繊維。
- 前記繊維は、最大8重量%が少なくとも1つの極性官能基を含む、0.1〜10重量%、好ましくは0.2〜9重量%、より好ましくは0.25〜8.5重量%の前記変性ポリオレフィンコポリマーと、90〜99.9重量%の前記ポリアミドとを含む、請求項2から13のいずれか一項に記載の繊維。
- 前記繊維は、40以下、好ましくは35以下、より好ましくは30以下のdpfを有する、請求項1から14のいずれか一項に記載の繊維。
- 前記変性ポリオレフィンコポリマーは、前記第1の連続ポリマー相の存在下で形成された反応生成物である、請求項1から15のいずれか一項に記載の繊維。
- 前記第2のポリマー相の不在下で、前記第1の連続ポリマー相からなる繊維と比較して難燃性が同等以上である、請求項1から16のいずれか一項に記載の繊維。
- 前記第2のポリマー相が不連続である、請求項1から17のいずれか一項に記載の繊維。
- 前記第2のポリマー相が連続的である、請求項1から17のいずれか一項に記載の繊維。
- 前記連続的な第2のポリマー相は相互貫入ネットワークとして存在する、請求項19に記載の繊維。
- 繊維であって、
a.第1の連続ポリマー相と、
b.前記第1の連続ポリマー相と少なくとも部分的に不混和性であり、かつ前記第1の連続ポリマー相中に分布している、第2のポリマー相と、
を含み、
前記繊維は、前記繊維の総重量に基づいて1重量ppm〜300重量ppmの反応ポリアミド−ポリオレフィンコポリマーを含み、前記繊維から作製された製品のALR評価は、前記ALR評価を向上させるための任意の追加の外部適用処理の不在下で少なくとも0である、
繊維。 - 前記繊維は、前記繊維の総重量に基づいて5重量ppm〜250重量ppmの反応ポリアミド−ポリオレフィンコポリマーを含む、請求項21に記載の繊維。
- 前記第1の連続ポリマー相は、ナイロン−6、ナイロン−6,6、ナイロン−5,6、部分芳香族ポリアミド、芳香族ポリアミド、又はこれらの組み合わせを含む、請求項21又は22に記載の繊維。
- 前記第2のポリマー相は、ASTM D1238(190□C/2.16kg)で測定したメルトフローインデックスが0.25〜20.0g/10分であるポリマーを含む、請求項21から23のいずれか一項に記載の繊維。
- 前記繊維は、90□〜130□、好ましくは95□〜125□の水接触角を有する、請求項21から24のいずれか一項に記載の繊維。
- 請求項1から25のいずれかに記載の前記繊維を含む糸。
- 請求項1から26のいずれかに記載の前記繊維を含むカーペット。
- 第1のポリアミド連続相及び第2の変性ポリオレフィンコポリマー不連続相を含む組成物であって、前記組み合わせは、前記組成物が溶融形態であるか、又は前記組成物が繊維の形態であるかにかかわらず、前記第2の変性ポリオレフィンコポリマー不連続相を含まない組成物と比較してポリマーの金属への接着性が低い、組成物。
- 縮合ポリアミドのゲル化速度を低下させる方法であって、前記縮合ポリアミドに0.1〜10重量%のマレイン化ポリオレフィンコポリマーを添加することを含み、前記ポリオレフィンコポリマーのマレイン化度が0.05〜1.5重量%である、方法。
- 前記縮合ポリアミドは、ナイロン−6,6、ナイロン−6、ナイロン−5,6、部分芳香族ポリアミド、芳香族ポリアミド、又はこれらの組み合わせを含む、請求項29に記載の方法。
- ポリアミドを含み、かつマレイン化ポリオレフィンコポリマーを含む疎水性カーペットであって、前記カーペットのALR値が少なくとも0であり、前記ポリアミドがナイロン−6である場合の蒸気ヒートセット収縮率が20%超である、疎水性カーペット。
- dpfが1以上12以下である、請求項31に記載の疎水性カーペット。
- 前記マレイン化ポリオレフィンコポリマーのマレイン化度が0.1〜1.5重量%であり、前記ポリオレフィンコポリマーは、前記カーペットの総重量に基づいて0.2重量%〜9重量%存在する、請求項31又は32に記載のカーペット。
- 前記カーペットは、前記マレイン化ポリオレフィンを含まないカーペットと比較して、以下の条件:
a.ベッターマン5/10/15Kドラム試験ASTM D5417−05に従って測定した耐久性が同等以上であること、
b.熱水抽出[HWE]条件後の撥水性の維持が改善されていること、
c.液体こぼれの表面への吸収が抑制されること、
d.乾燥時間が短縮されていること、
e.汚れ及び表面下への汚れの浸透が抑制されること、
f.防臭性が改善されていること、
g.可燃性が同等であること、及び/又は
h.柔らかさが改善されていること、
のうちの少なくとも1つを満たす、請求項31から33のいずれか一項に記載のカーペット。 - 沸騰水収縮率が同じである、請求項31から34のいずれか一項に記載のカーペット。
- 前記ポリアミドがナイロン−6以外のポリアミドであり、蒸気ヒートセット収縮率が20%未満である、請求項31から34のいずれか一項に記載のカーペット。
- 繊維であって、第1の連続ポリマー相と、前記第1の連続ポリマー相と少なくとも部分的に不混和性であり、かつ前記第1の連続ポリマー相中に分布している、第2のポリマー相と、
を含み、前記第2のポリマー相は、ASTM D1238(190□C/2.16kg)で測定したメルトフローインデックスが0.25g/10分〜20.0g/10分である変性ポリオレフィンコポリマーを含み、前記繊維から作製された製品は、
(c)ALR評価が、前記ALR評価を向上させるための任意の追加の外部適用処理の不在下で0〜3であること、又は
(d)前記第2のポリマーを含まない対照と比較して、
(i)融解エンタルピーが低いこと、
(ii)加工中のゲル形成が抑制されること、
(iii)表面粗さを含む特定の特性の金属表面への接着性が低いこと、
(iv)強度が低いこと、
(v)破断伸度が高いこと、
(vi)引張破壊ひずみが高いこと、
(vii)圧縮性が改善されていること、
(viii)本明細書の実施例17の表16に記載されているように、HWE時の撥水性の維持が改善されていること、
(ix)表面として形成されている場合の液体吸収が抑制されること、
(x)吸湿性が低いこと、
(xi)乾燥が速いこと、
(xii)汚染性が低いこと、
(xiii)防臭性が改善されていること、
(xiv)本明細書に記載のベッターマンドラム試験で試験した耐久性が改善されていること、及び
(xv)可燃性が同等であること、
から選択される少なくとも1つの特性を有する、
繊維。
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