JP3066982B2 - ポリフタルアミドモノフィラメントの製紙機の織物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、一般的には、産業用織物に関し、より詳し
くは、優れた耐加水分解性、化学的耐性及び耐摩耗性を
示さなければならない製紙用織物（papermaking fabri
c）に関する。

発明の背景 一般に、紙を製造するためのプロセスにおいて、液体
の増加量は、連続工程においてパルプのスラリーから除
去される。第１製造工程において、スラリーは、多孔質
織物上に沈着され、多孔質織物は、重力及び吸引によ
り、多くの液体を排水し、織物表面上に湿ったウエッブ
（web）の固形物が残留する。後の圧縮工程において、
湿ったウエッブは、液体をさらに除去するために、織物
と織物との間で圧縮される。さらに後の乾燥工程におい
て、蒸発により、通常は、ウエッブが大きい半径の、な
めらかな、加熱されたロールと接触するように乾燥機用
織物によりウエッブを支持することにより、より多くの
追加の液体が除去される。

上記製紙プロセスにより、各々のプロセス工程におい
て用いられる織物に相当の要求をかける。織物は、構造
的に強く、柔軟で、耐摩耗性であり、化学的に耐性であ
るべきであり、かつ延長された時間それらがさらされ得
る高温度に耐え得るべきである。

製紙用織物の技術における１つの主要な改良は、合成
ポリマーモノフィラメントの導入であった。好適なポリ
マーは、自動化された織物製造の必要条件及び製紙の要
求を満たす物理的性質を有する糸を提供しなければなら
ない。

モノフィラメントは、ポリエチレンテレフタレート
（PET）及びポリフェニレンスルフィド（PPS）のような
ポリマーから作られてきた。モノフィラメントの物理的
性質は、製紙用織物における使用のためのその好適性に
影響を与える。PETは、良好な寸法安定性、合理的な耐
摩耗性を有し、価格が手頃であるが、最低限近傍の水分
解安定性を有し、苛性溶液の存在下に急激に分解する。
PPSモノフィラメントは、優れた加水分解安定性及び熱
安定性を有するが、非常に高価でかつ比較的硬くて脆
い。

改良された苛性耐性、耐加水分解性及び耐摩耗性を有
する製紙機用織物を提供することが所望される。

発明の概要 本発明は、 （Ａ）以下の式 で表される繰返し単位約65ないし約90モル％、 （Ｂ）以下の式 で表される繰返し単位約０ないし約25モル％、及び （Ｃ）以下の式 で表される繰返し単位約５ないし約35モル％（ここで、
（Ａ）〜（Ｃ）は合計100％モルであり、R₁、R₂及びR₃
はそれぞれ独立に、炭素原子４〜12個の二価の脂肪族ヒ
ドロカルビル基（aliphatic hydrocarbyl radical）で
あり、ジカルボン酸残基の（Ｂ）単位：（Ｃ）単位にお
けるモル比は、3:1より小さい。）から実質的になるポ
リフタルアミドモノフィラメントを包含する製紙機用織
物を提供するものである。

ポリフタルアミドモノフィラメントを用いる製紙機用
織物を製造するための方法も提供される。

図面の簡単な説明 図１は、85℃における苛性溶液にさらした持続期間に
対してプロットした選択されたポリマーモノフィラメン
トの残留引張強さの百分率のグラフである。

図２は、100℃における苛性溶液にさらした持続期間
に対してプロットした選択されたポリマーモノフィラメ
ントの残留引張強さの百分率のグラフである。

図３は、100℃における苛性溶液にさらした持続期間
に対してプロットしたポリフタルアミドモノフィラメン
ト及びナイロン66モノフィラメントの残留引張強さの百
分率のグラフである。

図４は、121.1℃（250゜F）における5.125kg/cm²（15
psi）の蒸気にさらした持続期間に対してプロットした
ポリメタルアミドモノフィラメント及びポリエチレンテ
レフタレートモノフィラメントの残留引張強さの百分率
のグラフである。

好ましい態様の詳細な説明 本発明に従うモノフィラメントは、合衆国特許4,603,
166に、より完全に記載される結晶ポリフタルアミドの
ベース樹脂から製造され、上記特許の記載は、引用によ
りここ明細書に取込まれる。好ましいポリフタルアミド
には、共重合されたヘキサメチレンジアミン（HMDA）、
共重合されたテレフタル酸（TPA）、共重合されたイソ
フタル酸（IPA）、及び共重合されたアジピン酸（AA）
から実質的になる繰返し単位を包含する。特に好ましい
ポリフタルアミドは、共重合されたHMDA/TPA、HMDA/IPA
及びHMDA/AAのテルポリアミド（terpolyamide）であ
り、これらは、アモコ（Amoco）社から商品名アモデル
（Amodel^R）で入手可能である。

本発明に従うモノフィラメントは、通常の押出し及び
フィラメント紡糸装置を用いて製造される。好適なポリ
フタルアミド樹脂は、典型的には、顆粒又はペレットの
形態の粒子として供給される。粒子は、押出物を破壊さ
せる原因となるところの、その後の押出し中の水蒸気発
生を避けるために、例えば約0.07重量％未満のような低
い水分含有量を有するべきである。好ましくは、ポリフ
タルアミドは、約301.7℃（575゜F）ないし約337.8℃
（640゜F）の温度範囲において、さらに好ましくは約33
2.2℃（630゜F）において溶融処理し得る。この範囲の
温度へ長引いてさらすことは、ポリフタルアミドを分解
させる原因となる。従って、押出機内におけるポリフタ
ルアミドの滞留時間を低減させることにより、及び前記
の好ましい温度範囲を越えて加熱される押出機内の領域
を排除することにより分解を最小限にするための注意が
払われなければならない。分解を最小限にするための技
術は、公知であり、とりわけ、押出機スクリュー上で用
いられるいずれものバリヤフライトミキシングヘッド
（barrier flight mixing head）のクリヤランスを広げ
ること、並びに押出機ダイ及びスクリーンパック内のデ
ッドスポット及び不必要に大きいキャビティを排除する
ことが含まれる。

典型的には、溶融物はスクリーンパックを通りフィル
ターを通され、多孔ダイを通り押出され、そしてクエン
チされ、延伸されそしてヒートセットされるストランド
を生産し、モノフィラメントを形成する。延伸及びヒー
トセットには、異なった延伸率及び温度における複合サ
イクルが包含され、かつ度々、１又はそれ以上の緩和工
程が包含される。製紙業機用織物ための円形状断面モノ
フィラメントは、典型的には、約0.1ないし1.5mmの範囲
の直径を有する。典型的に所望されるモノフィラメント
寸法を得るために、ポリエステル又は他のポリアミドか
ら類似のフィラメントを製造するために典型的なダイホ
ールよりも、より大きい断面寸法を有するダイホールが
用いられるべきである。フラットヤーンのような、円形
状断面以外のモノフィラメントもまた生産することがで
きる。

本発明のモノフィラメントは、通常の方法により産業
用織物にすることができる。本発明のモノフィラメント
は、織物機械上で伝統的な縦糸と横糸との織物に織るこ
と、又は平行ならせん状モノフィラメントが軸糸と織り
混ぜられるらせん状織物に形成することができる。本発
明の織物は、開示されるモノフィラメントから排他的
に、又は開示されるモノフィラメントを他の既知の材料
と組合わせて形成され得る。

本発明の織物の好ましい用途は、苛性、水及び摩耗磨
滅への曝露が過酷なところの製紙の成形工程及び圧縮行
程においてのものである。本発明の織物は、乾燥機にお
ける適用においても有用性を見いだすべきである。

以下の説明において、引張強さ及び関連する特性は、
25.4cm/分（10インチ／分）のジョー分離速度（jaw sep
aration rate）で動作される引張試験機上で測定され
た。破壊強さは、単一のフィラメントを破壊するために
必要な引張力である。結節強さは、上向き結節フィラメ
ント（overhand−knotted filament）を破壊するために
必要な引張力である。引掛強さ測定には、絡み合うルー
プが２つのモノフィラメントにより形成され、各々のモ
ノフィラメントの両末端が引張試験機のそれぞれのあご
部に締付けられる。引掛強さは、絡み合わされたループ
を破壊するために必要な力として測定される。引張応力
（modulus）は、１パーセントひずみにおける応力／ひ
ずみ曲線の傾きとして測定された。

自由収縮は、204.4℃（400゜F）で15分間の無抑制の
曝露後の寸法変化百分率として測定された。加速された
耐加水分解性は、162.8℃（325゜F）の蒸気へ５時間曝
露された後の試料が保持する、初めの破壊時引張強さの
百分率として測定された。

摩耗試験は、室温及び周囲の湿度において、回転する
「リスケージ（squirrelcage）」シリンダの表面と接触
する弓形状に掛けた試料フィラメントの末端から500gの
重りを懸架することにより行われた。「リスケージ」の
表面は、約36の均等に配置される24ゲージ、ステンレス
鋼ワイヤーから構成される。耐摩耗性は、試料フィラメ
ントを破壊させる一定の回転速度における回転数を表
す。

本発明に従うモノフィラメントは、優れた加水分解安
定性及び耐摩耗性を有する。例えば、本発明に従うポリ
フタルアミドモノフィラメントは、121.1℃（250゜F）
の蒸気に18日間曝露させた後に、破断応力（tenacity）
を７％失ったのみである。また、ポリフタルアミドモノ
フィラメント摩耗パーフォーマンスは、破壊するために
約8,000回転であり、PETモノフィラメントの回転数計測
の約２倍であった。本発明に従うポリフタルアミドモノ
フィラメントは、腐食性化学物質に対する優れた耐性も
示す。例えば、100℃の水酸化ナトリウム溶液へ96時間
さらした後に、ポリフタルアミドモノフィラメントの残
留引張強さは95％であった。

本発明は、以下に続くある種の好ましい態様の代表的
例を参照することにより、より完全に理解されるであろ
う。ここで、全ての部、割合及び百分率は、別段の指摘
がない限り重量によるものである。

例 例１及び例２、並びに比較例C1〜C5 マドック（Maddock）型バリヤスクリュー混合部分及
び0.0635cm（0.025インチ）バリヤフライト壁隙間を有
する単軸スクリュー押出機を用いて押出し、ポリフタル
アミド アモデル^Ｒ（Amodel^R）Ａ−1002樹脂を、直径
0.5mmモノフィラメントに成形した。安定な紡糸作動を
得るために、直径2.8mmの紡糸口金孔を用いた。大きい
直径の孔を用いることは、モノフィラメント特性に有利
には影響せず、このことは、表１に示されている。4.26
グラム／デニールの破断応力を得るために、わずか4.0:
1の延伸率が必要であった。同じ寸法のポリエステルモ
ノフィラメントにおける同様の破断応力を得るために
は、約5.25:1よりも高い延伸比を必要とした。

開示される製紙機の織物用ポリフタルアミドモノフィ
ラメントの好適性は、良好な結節強さ及び引掛強さの結
果により例証された。破壊強さに対する結節強さの百分
率として表される残留結節強さは55％であった。これ
は、約60％の予想される結節強さを有するポリエステル
樹脂モノフィラメントに匹敵する。しかしながら、10個
の測定値の標準偏差を平均値で割ったものとして計算さ
れた、開示されるモノフィラメントの結節強さの変動係
数（COV）は、約5.8％であった。この非常に小さいCOV
は、所与のポリフタルアミドモノフィラメントの残留結
節強さが高く一貫していることを示す。比較として、酸
修飾されたポリ（シクロヘキンサン−１、４−ジメチレ
ンテレフタレート）コポリエステルは、30％のCOVを有
していた。さらに、耐摩耗性は7945回転であり、ポリエ
ステルモノフィラメントから予想される4000回転の約倍
であった。

ポリフタルアミドモノフィラメントの苛性耐性が、次
の手順により試験された。モノフィラメント破壊強さが
測定された。85℃又は100℃において、2.0N水酸化ナト
リウム水溶液内に浸すことにより試料が処理された。
４、８、24、36、48、72及び96時間において、試料が各
々の溶液から取出され、22.2℃（72゜F）において24時
間乾燥させた。処理された試料の破壊強さを測定し、残
留引張強さが、初めの破壊強さの百分率として計算され
た。次の各々のポリマーモノフィラメントを用いて、苛
性耐性試験手順が繰返された。

苛性耐性試験結果は、図１〜４にプロットされてお
り、これらは、本発明に従うポリフタルアミドモノフィ
ラメントは、他の市販のポリアミドよりも耐性であるこ
とを示している。図１は、85℃において苛性溶液にさら
された例１及び比較試料C1〜C4のモノフィラメントの残
留引張強さをプロットするものである。ポリフタルアミ
ドモノフィラメントの残留引張り強さは初めに５％低減
するが、試験の期間中はナイロン66のそれ付近に維持さ
れる。比較試料C2〜C4の残留引張強さは、72曝露時間ま
でには85％未満にまで急激に低減した。

100℃の苛性溶液中における試験結果を図２に示す。
この場合も、C2〜C4の残留引張強さは、急速にかつ劇的
に低下した。例１及びC1の残留引張強さは、４時間の処
理の後に各々５％低下し、その後96時間までは約95％に
おいて維持された。

例１のポリフタルアミド及びナイロン66の100℃にお
ける苛性耐性試験を繰返し、先に得た結果を確認した。
確認試験結果は、それぞれ「例２」及び「C5」と名づけ
られ、例１及び比較例C1の再プロットされた100℃試験
結果とともに、図３に拡張したスケールで示す。ナイロ
ン66の残留引張強さは、曝露48時間まで影響を受けずに
維持され、その後は低下傾向になった。これに対して、
例１及び２の残留引張強さは、４時間後に92〜95％の水
準まで低下し、曝露96時間の間はこの水準で一定に保た
れた。

例３及び４ アモデル^RAD−1002を単軸スクリュー押出機内で押出
し、直径0.6mmのモノフィラメントを成形した。２つの
試料の物理特性を表２に示す。例４の耐摩耗性は、極め
て良好であった。

例５及び６ アモデル^RAD−1002を約337.8℃（640゜F）において押
出し、直径0.25mmのモノフィラメントに成形した。直径
の0.33mmモノフィラメントを同様にして製造した。これ
ら直径0.25及び0.33mmのモノフィラメントの物理特性を
表２に示す。

例７ アモデル^RA−1003ポリフタルアミド樹脂を水分含有量
0.083重量％にて単軸スクリュー押出機に供給した。こ
の水分含有量は、販売者から推薦される最大値0.07重量
％を越えていたが、過剰水分に起因する悪影響は観察さ
れなかった。高圧縮比スクリューは、24:1の長さ対直径
比、及び高い剪断の、修飾されたマドック型バリヤフラ
イト混合部分を有した。このスクリュー配置は、極めて
効率的にポリマーペレットを溶融させた。押出機溶融温
度は、335.0℃（635゜F）と高かった。

溶融物を毛細管長2.75mmであり、1.43mm×2.71mmの断
面寸法の孔を有する多孔紡糸口金を通して押出した。モ
ノフィラメントを水浴中でクエンチし、次いで数段階に
おいて延伸させ、断面0.36mm×0.62mmのモノフィラメン
トを製造した。約11％の所望の自由収縮を得るために、
最終ヒートセッティングオープン温度への少しの調整の
みを必要とした。２つの試料の物理特性を表３に示す。

例８及び比較例C6 例７で用いたものと同様の単軸スクリュー押出機を用
いて、溶融温度331.1℃（628゜F）においてアモデル^RA
−1002を押出した。ポリマーを2.75mm毛細管長であり、
断面0.86mm×2.41mmの孔を有する紡糸口金を通して押出
した。押出物は、3.24:1の全比（overal ratio）に延伸
し、0.33mm厚さ、0.77mm幅の平坦なモノフィラメントを
生産した。比較のために、0.74インヘレント粘度のポリ
エチレンテレフタレート（PET）及びポリカルボジイミ
ド加水分解安定剤を含有する組成物を単軸スクリュー押
出機内で押出した。スクリュー配置は、PETの押出用に
通常用いられるタイプのものである。押出機溶融温度
は、約282.2℃（540゜F）であった。溶融物は、例８の
ものと同じ寸法を有する紡糸口金を通して押出した。押
出物を全比4.40:1に延伸し、公称厚さ0.3mm×幅0.8mmの
断面の平坦なモノフィラメントを得た（比較例C6）。

例８及び比較例C6モノフィラメントの分析試験結果を
表４に示す。C6モノフィラメントは、例８のものよりも
わずかに高い破断応力、破壊時の延伸、及び引張応力を
有したが、ポリフタルアミドモノフィラメントは、ずっ
とよりよい耐摩耗性を示した。例８のわずかにより低く
加速された加水分解結果は、開示されるモノフィラメン
トの真のパーフォーマンスを示していない。なぜなら
ば、加速試験は、耐加水分解性の比較的不正確な測定だ
からである。また、C6モノフィラメントは、短期間の加
速された試験においてよりよく挙動すべきである。なぜ
ならば、C6モノフィラメントは、加水分解安定剤を含有
したからである。次の例は、本発明に従うポリフタルア
ミドモノフィラメントは、PETよりも優れた長期間の耐
加水分解性を有することを例証するものである。

例９ アモデル^RA−1002樹脂を、比較例C6において用いたも
のと同様のスクリューを備える単軸スクリュー押出機を
用いて押出した。溶融物は、毛細管長4.0mm、直径2.0mm
の紡糸口金孔を通して押出され、押出物は、全比3.7:1
に延伸され、直径0.5mmのモノフィラメントを得た。モ
ノフィラメントの物理特性を表４に示す。

例９及び比較例C6のモノフィラメントを次の手順に従
い、長期の耐加水分解性試験に供した。初めに、破壊強
さを測定した。試料を、121.1℃（250゜F）において5.1
25kg/cm²（15psi）の圧力蒸気に18日間までさらすこと
により処理した。第６日から第18日まで毎日試料を蒸気
から取出し、破壊強さを得るために分析した。残留引張
強さを、蒸気にさらした後の破壊強さを初めの破壊強さ
の百分率として計算し、図４にプロットとして示した。
ポリフタルアミドの残留引張強さは、18日までは約85％
において維持される一方で、加水分解に対して安定化さ
れたPETのそれは、６日後に急勾配で低下し、ポリフタ
ルアミドのより優れた長期間の耐加水分解性を確認し
た。

例10 アモデル^RAD−1003ポリフタルアミドを押出し、厚さ
0.38mm、幅0.6mmを有する縦糸に成形した。この縦糸及
び直径0.6mmの横糸を、１インチ当り48機械方向縦糸及
び１インチ当り28横機械方向横糸を有する４ひ口２重山
模様織りパターン織物（4 shed two−ply crow foot we
ave pattern fabric）に織った。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｄ２１Ｆ 7/08 Ｄ２１Ｆ 7/08 Ｚ (72)発明者 ライサー、ジョン・アール アメリカ合衆国、サウス・カロライナ州 29485、サマービル、プランテーショ ン・ドライブ 104 (56)参考文献 特公 平３−56576（ＪＰ，Ｂ２) 米国特許5244543（ＵＳ，Ａ)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに絡み合わされた糸で形成された織物
   において、該織物が製紙用織物のような産業用運搬用織
   物であり、該織物の縦糸として、 （Ａ）以下の式： で表される繰返し単位を約65ないし約90モル％、 （Ｂ）以下の式： で表される繰返し単位を約０ないし約25モル％、及び （Ｃ）以下の式： で表される繰返し単位を約５ないし約35モル％（ここ
   で、（Ａ）〜（Ｃ）は合計100モル％であり、R₁、R₂及
   びR₃はそれぞれ独立に、炭素原子４〜12個の二価の脂肪
   族ヒドロカルビル基であり、（Ｂ）単位：（Ｃ）単位に
   おけるジカルボン酸残基のモル比は、3:1よりも小さ
   い。）から実質的になる少なくともいくつかのモノフィ
   ラメントを用いることを特徴とする織物。
2. 【請求項２】繰返し単位（Ａ）が約65ないし約80モル
   ％、繰返し単位（Ｂ）が約５ないし約25モル％、及び繰
   返し単位（Ｃ）が約10ないし15モル％存在する請求の範
   囲第１項に記載の織物。
3. 【請求項３】R₁、R₂及びR₃の各々が、（CH₂）_６基であ
   る請求の範囲第２項に記載の織物。
4. 【請求項４】所定の配置に糸を相互に絡み合わせること
   により織物を製造するための方法であって、該織物が製
   紙用織物のような産業用運搬用織物であり、互いに絡み
   合わされた糸を少なくともいくつか提供する工程におい
   て、該いくつかの糸の縦糸として、 （Ａ）以下の式： で表される繰返し単位を約65ないし約90モル％、 （Ｂ）以下の式： で表される繰返し単位を約０ないし約25モル％、及び （Ｃ）以下の式： で表される繰返し単位を約５ないし約35モル％（ここ
   で、（Ａ）〜（Ｃ）は合計100モル％であり、R₁、R₂及
   びR₃はそれぞれ独立に、炭素原子４〜12個の二価の脂肪
   族ヒドロカルビル基であり、（Ｂ）単位：（Ｃ）単位に
   おけるジカルボン酸残基のモル比は、3:1よりも小さ
   い。）から実質的になるポリマー組成物のモノフィラメ
   ントを用いることを特徴とする方法。
5. 【請求項５】繰返し単位（Ａ）が約65ないし約80モル
   ％、繰返し単位（Ｂ）が約５ないし約25モル％、及び繰
   返し単位（Ｃ）が約10ないし15モル％存在する請求の範
   囲第４項に記載の方法。
6. 【請求項６】R₁、R₂及びR₃の各々が、（CH₂）_６基であ
   る範囲第５項に記載の方法。