JP5265574B2 - エチレン/α−オレフィンのコポリマーから製造される繊維 - Google Patents
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Description
本出願は、2006年3月15日出願の米国特許出願第11/376,873号の一部係属出願である、2007年1月16日出願の米国特許出願第11/654,349号の恩典を請求するものであり、およびまた、2006年3月15日出願の米国特許出願第11/376,835号の恩典を請求するものである。米国特許実務遂行のために、これらの出願の内容は、それら全体が本明細書に参照により組み込まれる。
Tm>−2002.9+4538.5(d)−2422.2(d)2
に対応すること;または
ΔHがゼロより大きく、且つ、130J/g以下である場合、ΔT>−0.1299(ΔH)+62.81、
ΔHが130J/gより大きい場合、ΔT≧48℃
を有し、
Re>1481−1629(d)
を満たすこと;または
Re>1491−1629(d);または
Re>1501−1629(d);または
Re>1511−1629(d)。
[1] 少なくとも1つのプロピレン系ポリマーと少なくとも1つのエチレン/α−オレフィン共重合体とのブレンドから得ることができるまたは該ブレンドを含む繊維であって、前記エチレン/α−オレフィン共重合体が、架橋前、次の特性のうちの1つまたはそれ以上によって特徴付けられる繊維、
(a)約1.7から約3.5のMw/Mn、少なくとも1つの融点、Tm(単位:摂氏度)、および密度、d(単位:グラム/立方センチメートル)[この場合、Tmとdの数値は、次の関係に対応する。
Tm>−2002.9+4538.5(d)−2422.2(d) 2 ];または
(b)約1.7から約3.5のMw/Mn、および融解熱、ΔH(単位:J/g)、および最高DSCピークと最高CRYSTAFピークの間の温度差として定義されるデルタ量、ΔT(単位:摂氏度)[この場合、
ΔTおよびΔHの数値は、次の関係、
ΔHがゼロより大きく130J/g以下である場合、ΔT>−0.1299(ΔH)+62.81、
ΔHが130J/gより大きい場合、ΔT≧48℃
を有し、ならびに
CRYSTAFピークは、累積ポリマーの少なくとも5パーセントを使用して決定され、ならびにそのポリマーの5パーセント未満しか同定可能なCRYSTAFピークを有さない場合には、そのCRYSTAF温度は30℃である];または
(c)そのエチレン/α−オレフィン共重合体の圧縮成形フィルムを用いて測定される300パーセント伸びおよび1サイクルでの弾性回復率、Re(単位:パーセント)、および密度、d(単位:グラム/立方センチメートル)[この場合、Reおよびdの数値は、エチレン/α−オレフィン共重合体に架橋相が実質的にないとき、次の関係、
Re>1481−1629(d)
を満たす]、または
(d)TREFを用いて分画したとき40℃と130℃の間で溶出する分子量画分であって、同じ温度間で溶出する比較ランダムエチレン共重合体画分のものより少なくとも5パーセント高いモルコモノマー含量を有することを特徴とする画分[この場合、前記比較ランダムエチレン共重合体は、そのエチレン/α−オレフィン共重合体のものと同じコモノマー(単数または複数)を含み、ならびにそのエチレン/α−オレフィン共重合体のものから10パーセント以内のメルトインデックス、密度および(全ポリマーに対する)モルコモノマー含量を有する]。
[2] 前記エチレン/α−オレフィン共重合体が、そのエチレン/α−オレフィン共重合体の圧縮成形フィルムから測定される300パーセント伸びおよび1サイクルでの弾性回復率、Re(単位:パーセント)、および密度、d(単位:グラム/立方センチメートル)によって特徴付けられ、この場合、そのエチレン/α−オレフィン共重合体に架橋相が実質的にないとき、該弾性回復率および該密度が、次の関係、
Re>1481−1629(d)
を満たす、[1]に記載の繊維。
[3] 前記エチレン/α−オレフィン共重合体が、少なくとも1つの融点、Tm(単位:摂氏度)、および密度、d(単位:グラム/立方センチメートル)を有し、これらの変数の数値が、次の関係、
Tm>−2002.9+4538.5(d)−2422.2(d) 2
に対応し、かつ該共重合体が約1.7から約3.5のMw/Mnを有する、[1]に記載の繊維。
[4] 前記エチレン/α−オレフィン共重合体が、約1.7から約3.5のMw/Mnを有し、該共重合体が、融解熱、ΔH(単位:J/g)、および最高DSCピークから最高CRYSTAFピークを引いた差として定義されるデルタ量、ΔT(単位:摂氏度)によって特徴付けられ、この場合、該ΔTおよびΔHが、次の関係、
ΔHがゼロより大きく130J/g以下である場合、ΔT>−0.1299(ΔH
)+62.81、
ΔHが130J/gより大きい場合、ΔT≧48℃
を満たし、CRYSTAFピークが、累積ポリマーの少なくとも5パーセントを使用して決定され、ならびにそのポリマーの5パーセント未満しか同定可能なCRYSTAFピークを有さない場合には、そのCRYSTAF温度が30℃である、[1]に記載の繊維。
[5] 前記共重合体が、約0.860g/ccから0.895g/ccの密度、および約70%未満の70℃圧縮永久ひずみを有する、[1]に記載の繊維。
[6] 前記α−オレフィンが、スチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン、4−メチル−1−ペンテン、1−デセン、またはこれらの組み合わせである、[1]に記載の繊維。
[7] 前記プロピレン系ポリマーが、約2.5重量%から約20重量%の間の量で存在する、[1]に記載の組成物。
[8] 架橋される、[1]に記載の繊維。
[9] 光子照射、電子ビーム照射、または架橋剤によって架橋される、[8]に記載の繊維。
[10] 架橋ポリマーのパーセントが、形成されたゲルの重量パーセントによって測定して、少なくとも20パーセントである、[8]に記載の繊維。
[11] 前記プロピレン系ポリマーが、高結晶性ポリプロピレンである、[1]に記載の繊維。
[12] 複合繊維である、[1]に記載の繊維。
[13] 前記共重合体がいずれのフィラーとも混合されていない、約0.6未満の摩擦係数を有する、[1]に記載の繊維。
[14] [1]に記載の繊維を含む布。
[15] 溶液紡糸法または溶融紡糸法によって製造された繊維を含む不織シートである、[14]に記載の布。
[16] 弾性である、[14]に記載の布。
[17] 織られている、[14]に記載の布。
[18] 編まれている、[14]に記載の布。
[19] 丸編みされている、たて編みされている、または横編みされている、[18]に記載の布。
[20] 100パーセント伸びで少なくとも50パーセントのMD回復率パーセントを有する、[14]に記載の布。
[21] [1]に記載の繊維を含むヤーン。
[22] 被覆されている、[21]に記載のヤーン。
[23] 綿糸またはナイロン糸で被覆されている、[22]に記載のヤーン。
[24] 少なくとも1つのプロピレン系ポリマーと少なくとも1つのエチレン/α−オレフィン共重合体とのブレンドから得ることができるまたは該ブレンドを含む繊維であって、前記エチレン/α−オレフィン共重合体が、架橋前、次の特性のうちの1つまたはそれ以上によって特徴付けられる繊維、
(a)TREFを用いて分画したとき40℃と130℃の間で溶出する少なくとも1つの分子量画分を有し、少なくとも0.5で約1以下のブロック指数、および約1.3より大きい分子量分布Mw/Mnを有することを特徴とすること;または
(b)ゼロより大きく約1.0以下の平均ブロック指数、および約1.3より大きい分子量分布Mw/Mn。
[25] 前記α−オレフィンが、スチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン、4−メチル−1−ペンテン、1−デセン、またはこれらの組み合わせである、[24]に記載の繊維。
[26] 前記プロピレン系ポリマーが、約2.5重量%から約20重量%の間の量で存在する、[24]に記載の繊維。
[27] 架橋される、[24]に記載の繊維。
[28] 光子照射、電子ビーム照射、または架橋剤によって架橋される、[27]に記載の繊維。
[29] 架橋ポリマーのパーセントが、形成されたゲルの重量パーセントによって測定して、少なくとも20パーセントである、[27]に記載の繊維。
[30] 前記プロピレン系ポリマーが、高結晶性ポリプロピレンである、[24]に記載の繊維。
[31] 複合繊維である、[24]に記載の繊維。
[32] 前記共重合体がいずれのフィラーとも混合されていない、約0.6未満の摩擦係数を有する、[24]に記載の繊維。
[33] [24]に記載の繊維を含む布。
[34] 溶液紡糸法または溶融紡糸法によって製造された繊維を含む不織シートである、[33]に記載の布。
[35] 弾性である、[33]に記載の布。
[36] 織られている、[33]に記載の布。
[37] 編まれている、[33]に記載の布。
[38] 丸編みされている、たて編みされている、または横編みされている、[37]に記載の布。
[39] 100パーセント伸びで少なくとも50パーセントのMD回復率パーセントを有する、[33]に記載の布。
[40] [24]に記載の繊維を含むヤーン。
[41] 被覆されている、[40]に記載のヤーン。
[42] 綿糸またはナイロン糸で被覆されている、[41]に記載のヤーン。
[43] 少なくとも1つのプロピレン系ポリマーとエチレン/α−オレフィン共重合体とのブレンドを溶融混合すること;および
そのブレンドを繊維に押出すこと
を含む方法であって、
前記エチレン/α−オレフィン共重合体が、架橋前、次の特性のうちの1つまたはそれ以上によって特徴付けられる、繊維または布の製造方法、
(a)約1.7から約3.5のMw/Mn、少なくとも1つの融点、Tm(単位:摂氏度)、および密度、d(単位:グラム/立方センチメートル)[この場合、Tmとdの数値は、次の関係に対応する。
Tm>858.91−1825.3(d)+1112.8(d) 2 ];または
(b)約1.7から約3.5のMw/Mn、および融解熱、ΔH(単位:J/g)、および最高DSCピークと最高CRYSTAFピークの間の温度差として定義されるデルタ量、ΔT(単位:摂氏度)[この場合、
ΔTおよびΔHの数値は、次の関係、
ΔHがゼロより大きく130J/g以下である場合、ΔT>−0.1299(ΔH)+62.81、
ΔHが130J/gより大きい場合、ΔT≧48℃
を有し、ならびに
CRYSTAFピークは、累積ポリマーの少なくとも5パーセントを使用して決定され、ならびにそのポリマーの5パーセント未満しか同定可能なCRYSTAFピークを有さない場合には、そのCRYSTAF温度は30℃である];または
(c)そのエチレン/α−オレフィン共重合体の圧縮成形フィルムを用いて測定される300パーセント伸びおよび1サイクルでの弾性回復率、Re(単位:パーセント)、および密度、d(単位:グラム/立方センチメートル)[この場合、Reおよびdの数値は、エチレン/α−オレフィン共重合体に架橋相が実質的にないとき、次の関係、
Re>1481−1629(d)
を満たす]、または
(d)TREFを用いて分画したとき40℃と130℃の間で溶出する分子量画分であって、同じ温度間で溶出する比較ランダムエチレン共重合体画分のものより少なくとも5パーセント高いモルコモノマー含量を有することを特徴とする画分[この場合、前記比較ランダムエチレン共重合体は、そのエチレン/α−オレフィン共重合体のものと同じコモノマー(単数または複数)を含み、ならびにそのエチレン/α−オレフィン共重合体のものから10パーセント以内のメルトインデックス、密度および(全ポリマーに対する)モルコモノマー含量を有する]。
[44] ローピングが実質的にない布を前記繊維から形成することをさらに含む、[43]に記載の方法。
[45] プロピレン系ポリマーと少なくとも1つのエチレン/α−オレフィン共重合体とのブレンドを含む組成物であって、
前記エチレン/α−オレフィン共重合体が、架橋前、次の特性、
(a)約1.7から約3.5のMw/Mn、少なくとも1つの融点、Tm(単位:摂氏度)、および密度、d(単位:グラム/立方センチメートル)[この場合、Tmとdの数値は、次の関係に対応する。
Tm>−2002.9+4538.5(d)−2422.2(d) 2 ];または
(b)約1.7から約3.5のMw/Mn、および融解熱、ΔH(単位:J/g)、および最高DSCピークと最高CRYSTAFピークの間の温度差として定義されるデルタ量、ΔT(単位:摂氏度)[この場合、
ΔTおよびΔHの数値は、次の関係、
ΔHがゼロより大きく130J/g以下である場合、ΔT>−0.1299(ΔH)+62.81、
ΔHが130J/gより大きい場合、ΔT≧48℃
を有し、ならびに
CRYSTAFピークは、累積ポリマーの少なくとも5パーセントを使用して決定され、ならびにそのポリマーの5パーセント未満しか同定可能なCRYSTAFピークを有さない場合には、そのCRYSTAF温度は30℃である];または
(c)そのエチレン/α−オレフィン共重合体の圧縮成形フィルムを用いて測定される300パーセント伸びおよび1サイクルでの弾性回復率、Re(単位:パーセント)、および密度、d(単位:グラム/立方センチメートル)[この場合、Reおよびdの数値は、エチレン/α−オレフィン共重合体に架橋相が実質的にないとき、次の関係、
Re>1481−1629(d)
を満たす]、または
(d)TREFを用いて分画したとき40℃と130℃の間で溶出する分子量画分であって、同じ温度間で溶出する比較ランダムエチレン共重合体画分のものより少なくとも5パーセント高いモルコモノマー含量を有することを特徴とする画分[この場合、前記比較ランダムエチレン共重合体は、そのエチレン/α−オレフィン共重合体のものと同じコモノマー(単数または複数)を含み、ならびにそのエチレン/α−オレフィン共重合体のものから10パーセント以内のメルトインデックス、密度および(全ポリマーに対する)モルコモノマー含量を有する]
のうちの1つまたはそれ以上によって特徴付けられ;
前記プロピレン系ポリマーが、ナノシリンダーとして存在する、組成物。
[46] 前記プロピレン系ポリマーが、約2.5重量%から約20重量%の間の量で存在する、[45]に記載の組成物。
本発明のさらなる態様ならびに本発明の様々な実施形態の特徴および特性は、以下の説明ではっきりと理解できるようになる。
「繊維」は、長さ対直径比が約10より大きい材料を意味する。繊維は、典型的にその直径に従って分類される。フィラメント繊維は、単糸で約15デニールより大きい、通常は約30デニールより大きい個々の繊維直径を有するものとして一般に定義される。細繊度繊維は、一般に、単糸で約15デニール未満の直径を有する繊維を指す。極細繊度繊維は、一般に、単糸で約100マイクロメートル未満の直径を有する繊維と定義される。
(AB)n
によって表すことができ、この式中、nは、少なくとも1、好ましくは1より大きい整数、例えば、2、3、4、5、10、15、20、30、40、50、60、70、80、90、100またはそれ以上であり、「A」は、ハードブロックまたはセグメントを表し、ならびに「B」は、ソフトブロックまたはセグメントを表す。好ましくは、AおよびBは、実質的に分枝しているまたは実質的に星形の様式とは対照的に、実質的に線状の様式で連結している。他の実施形態において、AブロックおよびBブロックは、ポリマー鎖に沿ってランダムに分布している。言い換えると、これらのブロックコポリマーは、通常、次のような構造を有さない。
本発明の実施形態において使用されるエチレン/α−オレフィン共重合体(「本共重合体」または「本ポリマー」とも呼ばれる)は、エチレンおよび1つまたはそれ以上の共重合可能なα−オレフィンコモノマーを重合した形態で含み、これは、化学的または物理的特性が異なる2つまたはそれ以上の重合したモノマーユニットの多数のブロックまたはセグメント(ブロック共重合体)、好ましくはマルチブロックコポリマー、によって特徴付けられる。これらのエチレン/α−オレフィン共重合体は、以下に記載する態様の1つまたはそれ以上によって特徴付けられる。
Tm>−2002.9+4538.5(d)−2422.2(d)2、および好ましくは、
Tm≧−6288.1+13141(d)−6720.3(d)2、およびさらに好ましくは、
Tm≧−858.91−1825.3(d)+1112.8(d)2。
ΔT>−0.1299(ΔH)+62.81、および好ましくは
ΔT≧−0.1299(ΔH)+64.38、およびさらに好ましくは
ΔT≧−0.1299(ΔH)+65.95
を満たす。さらに、ΔHが130J/gより大きい場合、ΔTは、48℃であるかそれより高い。CRYSTAFピークは、累積ポリマーの少なくとも5パーセントを用いて決定され(すなわち、このピークは、累積ポリマーの少なくとも5パーセントを表さなければならない)、そのポリマーの5パーセント未満しか同定可能なCRYSTAFピークを有さない場合には、CRYSTAF温度は、30℃であり、ならびにΔHは、融解熱の数値(単位:J/g)である。さらに好ましくは、最高CRYSTAFピークは、累積ポリマーの少なくとも10パーセントを含む。図2は、本発明のポリマーおよび比較例についてプロットしたデータを示すものである。積分ピーク面積およびピーク温度は、計器の製造業者によって供給されたコンピュータ製図プログラムによって計算する。ランダムエチレンオクテン比較ポリマーについて示した斜線は、方程式ΔT=−0.1299(ΔH)+62.81に対応する。
Re>1481−1629(d);および好ましくは
Re≧1491−1629(d);およびさらに好ましくは
Re≧1501−1629(d);およびさらにいっそう好ましくは
Re≧1511−1629(d)。
Tm≧(−5.5926)(その画分中のコモノマーのモルパーセント)+135.90。
融解熱(J/gm)≦(3.1718)(摂氏でのATREF溶出温度)−136.58。
融解熱(J/gm)≦(1.1312)(摂氏でのATREF溶出温度)+22.97。
TREFピークのコモノマー組成は、スペイン、バレンシアのPlymer Char(http://www.polymerchar.com/)から入手できるIR4赤外線検出器を使用して、測定することができる。
Ln PAB=α/TAB+β
から計算することができ、式中のαおよびβは、多数の公知ランダムエチレンコポリマーを使用して較正することによって決定することができる2つの定数である。αおよびβは計器によって変わることがあることに留意しなければならない。さらに、対象となるポリマー組成、およびそれらの画分とも類似の分子量範囲のポリマー組成を用いて、それら自体の検量線を作成する必要がある。わずかな分子量効果がある。類似の分子量範囲から検量線が得られれば、そのような効果は本質的に無視できる。一部の実施形態において、ランダムエチレンコポリマーは、次の関係を満たす。
Ln P=−237.83/TATREF+0.639。
TXOは、同じ組成であり、且つ、Pxのエチレンモル分率を有するランダムコポリマーについてのATREF温度である。TXOは、Ln PX=α/TXO+βから計算することができる。逆に言うと、PXOは、同じ組成であり、且つ、TxのATREF温度を有するランダムコポリマーについてのエチレンモル分率であり、これは、Ln PXO=α/TX+βから計算することができる。
(A)高いコモノマー組み込み指数(incorporation index)を有する第一のオレフィン重合触媒、
(B)触媒(A)のコモノマー組み込み指数の90パーセント未満、好ましくは50パーセント未満、最も好ましくは5パーセント未満のコモノマー組み込み指数を有する第二のオレフィン重合触媒、および
(C)可逆的連鎖移動剤
を併せることによって得られる混合物または反応生成物を含有する。
ランダムコポリマーは、次の関係を満たす。P. J. Flory, Trans. Faraday Soc, 51, 848 (1955)参照(これは、その全体が本明細書に参照により組み込まれる)。
後続の実施例では、次の分析技術を利用する。
熱針(160℃に設定)を装備した自動液体処理ロボットを使用して、30mg/mLの最終濃度をもたらすために十分な1,2,4−トリクロロベンゼン(300ppmのイオノール(Ionol)で安定させたもの)を、それぞれの乾燥ポリマーサンプルに添加する。小さなガラス攪拌棒をそれぞれの試験管の中に入れ、250rpmで回転する加熱したオービタルシェーカーを用いて、それらのサンプルを2時間、160℃に加熱する。その後、その自動液体処理ロボットおよび160℃に設定した熱針を使用して、それらの濃縮ポリマー溶液を1mg/mLに希釈する。
分岐分布は、スペイン、バレンシアのPolyerCharから市販されているCRYSTAF 200ユニットを使用して結晶化分析分別(CRYSTAF)により決定する。サンプルを1時間、160℃の1,2,4−トリクロロベンゼンに溶解し(0.66mg/mL)、95℃で45分間、安定させる。サンプル温度は、0.2℃/分の冷却速度で、95〜30℃の範囲にわたる。赤外線検出器を使用して、ポリマー溶液濃度を測定する。温度を下げながら、ポリマーが結晶化するにつれて累積可溶濃度を測定する。これらの累積プロフィールの解析的微分は、ポリマーの短鎖分岐分布を表す。
示差走査熱分析の結果は、RCS冷却補助装置およびオートサンプラーを装備したTAIモデルQ1000 DSCを使用して決定する。50ml/分の窒素パージガス流量を用いる。サンプルを薄膜にプレスし、そのプレスの中で約175℃で溶融し、その後、室温(25℃)に空冷する。その後、3〜10mgの材料を直径6mmのディスクに切断し、正確に計量し、軽いアルミニウムパン(約50mg)の中に入れ、その後、端を曲げて閉じる。次の温度プロフィールを用いてサンプルの熱挙動を調査する。サンプルを180℃に急速に加熱し、3分間等温で保持して、以前の熱履歴を一切除く。その後、サンプルを10℃/分の冷却速度で−40℃に冷却し、−40℃で3分間保持する。その後、サンプルを10℃/分の加熱速度で150℃に加熱する。その冷却および第二加熱曲線を記録する。
このゲル透過クロマトグラフィーシステムは、Polymer Laboratories Model PL−210装置またはPolymer Laboratories Model PL−220装置から成る。カラムおよびカルーセル区画を140℃で動作させる。3本のPolymer Laboratories 10マイクロメートル Mixed−Bカラムを使用する。溶媒は、1,2,4−トリクロロベンゼンである。サンプルは、200ppmのブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)を含有する50ミリリットルの溶媒中0.1グラムのポリマーの濃度で調製する。2時間、160℃で軽度に攪拌することにより、サンプルを調製する。使用する注入量は、100マイクロリットルであり、流量は、1.0mL/分である。
圧縮永久ひずみは、ASTM 395に従って測定する。3.2mm、2.0mmおよび0.25mmの厚さの25.4mmの直径の円形ディスクを12.7mmの総厚に達するまで積重ねることによって、サンプルを作製する。それらのディスクは、次の条件下でホットプレスを用いて成形した12.7cm×12.7cmの圧縮成形プラックから切断する。3分間、190℃でゼロ圧力、続いて2分間、190℃で86MPa、続いて、86MPaで冷水を流しながらそのプレスの内部を冷却する。
密度測定用のサンプルは、ASTM D 1928に従って作製する。測定は、ASTM D792、方法Bを用いて、サンプルをプレスして1時間以内に行う。
ASTM D 1928を用いてサンプルを圧縮成形する。ASTM D−790に従って、曲げ弾性率および2パーセント割線弾性率を測定する。貯蔵弾性率は、ASTM D 5026−01または同等の技法に従って測定する。
ホットプレス(Carver Model #4095−4PR1001R)を使用して、0.4mmの厚さのフィルムを圧縮成形する。それらのペレットをポリテトラフルオロエチレンシートの間に配置し、3分間、55psi(380kPa)で、続いて3分間、1.3MPa、その後、3分間、2.6MPa、190℃で加熱する。その後、そのフィルムを1.3MPaで1分間、そのプレスの中で冷水を流しながら冷却する。それらの圧縮成形フィルムを、光学測定、引張挙動、回復、および応力緩和のために使用する。
ASTM D 1708微小引張試験片を使用して、一軸引張における応力−伸び挙動を測定する。21℃で、500%/分でInstronを用いてサンプルを伸長する。引張強度および破断点伸びを5つの試験片の平均から報告する。
熱機械分析(侵入温度)は、5分間、180℃および10MPaの成形圧で成形し、その後、風冷した、30mmの直径×3.3mmの厚さの圧縮成形ディスクを用いてを行う。使用した計器は、TMA 7(Perkin−Elmerから入手できる商品)である。試験の際、1.5mmの半径の先端を有する探針(P/N N519−0416)を1Nの力でサンプルディスクの表面にあてる。温度を25℃から5℃/分で上昇させる。探針侵入距離を温度の関数として測定する。探針がサンプル中に1mm侵入したとき、実験は終わる。
動的機械的分析(DMA)は、180℃のホットプレスで5分間、10MPaの圧力で形成し、その後、そのプレスの中で90℃/分で冷却した、圧縮成形ディスクを用いて測定する。試験は、捩り試験用の二重片持ちはり固定具を装備したARES制御伸びレオメーター(TA instruements)を使用して行う。
メルトインデックス、すなわちI2は、ASTM D 1238、条件190℃/2.16kgに従って測定する。メルトインデックス、すなわちI10も、ASTM D 1238、条件190℃/10kgに従って測定する。
分析的昇温溶出分別(ATREF)分析は、米国特許第4,798,081号およびWilde, L.; Ryle, T.R.; Knobeloch, D. C.,; Peat, I.R.; Determination of Branching Distributions in Polyethylene and Ethylene Copolymers, J. Polym. Sci., 20, 441-455 (1982)(これらは、それら全体が本明細書に参照により組み込まれる)に記載されている方法に従って行われる。分析すべき組成物をトリクロロベンゼンに溶解し、不活性支持体(ステンレス鋼ショット)が入っているカラムの中で、その温度を0.1℃/分の冷却速度で20℃にゆっくりと低下させることによって結晶化させる。このカラムは、赤外線検出器を装備している。その後、溶出溶媒(トリクロロベンゼン)の温度を1.5℃/分の速度で20℃から120℃にゆっくりと上昇させることによりそのカラムから結晶化したポリマーサンプルを溶出させることによって、ATREFクロマトグラム曲線を作成する。
約3gのテトラクロロエタン−d2/オルトジクロロベンゼンの50/50混合物を、10mm NMR管の中の0.4gのサンプルに添加することによって、サンプルを調製する。その管およびその内容物を150℃に加熱することによって、それらのサンプルを溶解し、均質化する。JEOL Eclipse(商標)400MHz分光計またはVarian Unity Plus(商標)400MHz分光計を使用して、100.5MHzの13C 共鳴振動数に対応するデータを収集する。6秒のパルス繰り返し時間遅れで、1データファイルにつき4000の過渡信号を用いて、データを獲得する。定量分析のため最小の信号対雑音を達成するために、多数のデータファイルを合計する。スペクトル幅は、25,000Hzであり、最小ファイルサイズは32Kデータポイントである。サンプルを130℃で、10mmの広帯域プローブで分析する。コモノマー組み込みは、Randallのトライアッド法(Randall, J.C.; JMS-Rev. Macromol. Chem. Phys., C29, 201-317 (1989)(これは、その全体が本明細書に参照により組み込まれる))を用いて決定する。
4時間、160℃で攪拌することにより、2リットルの1,2,4−トリクロロベンゼン(TCB)に15〜20gのポリマーを溶解することによって、大規模TREF分画を行う。そのポリマー溶液を、30〜40メッシュ(600〜425μm)の球形の工業品質のガラスビーズ(Potters Industries,HC 30 Box 20,Brownwood,Tx,76801から入手できる)およびステンレス鋼、0.028’’(0.7mm)の直径のカットワイヤーショット(Pellets,Inc.63 Industrial Drive,North Tonawanda,NY,14120から入手できる)の60:40(v/v)混合物を充填した3インチ×4フィート(7.6cm×12cm)スチールカラムに、15psi(100kPa)窒素によって押し通す。そのカラムを、160℃に初期設定した熱制御オイルジャケットに浸漬する。そのカラムを、先ず、125℃に急冷し、その後、毎分0.04℃でゆっくりと20℃に冷却し、1時間保持する。温度を毎分0.167℃で上昇させながら、新たなTCBを約65mL/分で導入する。
用語「一晩」は、用いられている場合には、およそ16〜18時間を指し、用語「室温」は、20〜25℃を指し、および用語「混合アルカン」は、ExxonMobile Chemical Companyから商品呼称Isopar E(登録商標)で入手できる市販のC6〜9脂肪族炭化水素混合物を指す。本明細書における化合物名が、その構造図と一致しない場合、その構造図が支配するものとする。すべての金属錯体の合成およびすべてのスクリーニング実験の準備は、ドライボックス技術を用いて乾燥窒素雰囲気で行った。使用したすべての溶媒は、HPLC品質であり、それらを使用する前に乾燥させた。
3,5−ジ−t−ブチルサリチルアルデヒド(3.00g)を10mLのイソプロピルアミンに添加する。その溶液は、急速に明黄色に変わる。周囲温度で3時間攪拌した後、真空下で揮発成分を除去して、明黄色の結晶質固体を得る(97パーセントの収率)。
5mLトルエン中の(1−メチルエチル)(2−ヒドロキシ−3,5−ジ(t−ブチル)フェニル)イミン(605mg、2.2mmol)の溶液を、50mLトルエン中のZr(CH2Ph)4(500mg、1.1mmol)の溶液にゆっくりと添加する。得られた暗黄色の溶液を30分間攪拌する。減圧下で溶媒を除去して、所望の生成物を赤褐色の固体として得る。
2−メチルシクロヘキシルアミン(8.44mL、64.0mmol)をメタノール(90mL)に溶解し、ジ−t−ブチルサリチルアルデヒド(di-t-butylsalicaldehyde)(10.00g、42.67mmol)を添加する。その反応混合物を3時間攪拌し、その後、12時間、−25℃に冷却する。得られた黄色固体沈殿を濾過によって回収し、冷メタノール(2×15mL)で洗浄し、その後、減圧下で乾燥させる。収量は、黄色固体の11.17gである。1H NMRは、異性体の混合物としての所望の生成物と一致する。
200mLトルエン中の(1−(2−メチルシクロヘキシル)エチル)(2−オキソイル−3,5−ジ(t−ブチル)フェニル)イミン(7.63g、23.2mmol)の溶液を、600mLトルエン中のZr(CH2Ph)4(5.28g、11.6mmol)の溶液にゆっくりと添加する。得られた暗黄色の溶液を1時間、25℃で攪拌する。その溶液を680mLトルエンでさらに希釈して、0.00783Mの濃度を有する溶液を得る。
一般的なハイスループット並列重合条件
Symyx Technologies,Inc.から入手できるハイスループット、並列式重合反応装置(PPR)を使用し、実質的に米国特許第6,248,540号、同第6,030,917号、同第6,362,309号、同第6,306,658号および同第6,316,663号に従って動作させることにより、重合を行う。エチレン共重合は、エチレンを用い、使用する全触媒に対して1.2当量の共触媒1(MMAOが存在するときには1.1当量)を要求に応じて使用して、130℃および200psi(1.4MPa)で行う。一連の重合は、事前に計量したガラス管が取り付けられている48の個々の反応セルを6×8配列で備えている並列式耐圧反応装置(PPR)で行う。それぞれの反応セルの動作容積は、6000μLである。個々の攪拌パドルによって攪拌を規定することで、それぞれのセルを温度および圧力制御する。モノマーガスおよび急冷ガスは、ポンプで直接そのPPRユニットに送り、自動弁によって制御する。液体試薬は、シリンジによってそれぞれの反応装置セルにロボット操作で添加し、リザーバ溶媒は混合アルカンである。添加の順序は、混合アルカン溶媒(4mL)、エチレン、1−オクテンコモノマー(1mL)、触媒1または共触媒1/MMAO混合物、可逆的移動剤、そして触媒または触媒混合物である。共触媒1とMMAOの混合物、または2つの触媒の混合物を使用する場合、反応装置に添加する直前にそれらの試薬を小さなバイアルの中で予備混合する。ある試薬をある実験において省く場合、他の点では上の添加順序を維持する。所定のエチレン消費量に達するまで、およそ1〜2分間、重合を行う。COで急冷した後、反応装置を冷却し、ガラス管を取り出す。それらの管を遠心器/真空乾燥ユニットに移し、12時間、60℃で乾燥させる。乾燥されたポリマーが入っているそれらの管を計量し、この重量と風袋重量の差によってポリマーの純収量を得る。結果を表1に含まれている。表1および本出願の他の箇所において、比較化合物はアスタリスク(*)によって指摘する。
連続溶液重合、触媒A1/B2+DEZ
内部攪拌機を装備したコンピュータ制御オートクレーブ反応装置において、連続溶液重合を行う。温度制御用ジャケットおよび内部熱電対を装備した3.8L反応装置に、精製混合アルカン溶媒(ExxonMobil Chemical Companyから入手できるIspar(商標)E)、エチレン(2.70 lbs/時(1.22kg/時)で)、1−オクテン、および(使用する場合には)水素を供給する。この反応装置への溶媒供給量をマスフローコントローラーによって測定する。変速ダイヤフラムポンプによって、反応装置への溶媒流量および圧力を制御する。そのポンプの吐出し時に側流をとって、触媒および共触媒1注入ラインならびに反応装置攪拌機にフラッシュフローをもたらす。これらのフローは、Micro−Motionマスフローメーターによって測定し、ならびに制御弁によって、またはニードル弁の手動調整によって制御する。残りの溶媒を1−オクテン、エチレンおよび(使用する場合には)水素と併せ、反応装置に供給する。必要に応じて、マスフローコントローラーを使用して反応装置に水素を供給する。溶媒/モノマー溶液の温度は、反応装置に入る前に熱交換器を使用して制御する。この流れが反応装置の底部に入る。ポンプおよびマスフローメーターを使用して触媒成分溶液を計量し、触媒フラッシュ溶媒と併せ、反応装置の底部に導入する。その反応装置を満液で、激しく攪拌しながら500psig(3.45MPa)で作動させる。反応装置の頂部にある出口ラインを通して生成物を取り出す。この反応装置からのすべての出口ラインは、蒸気トレースおよび絶縁が施されている。少量の水を任意の安定剤または他の添加剤と共に出口ラインに添加することによって重合を停止させ、その混合物をスタティックミキサーに通す。その後、生成物流を熱交換器に通すことによって加熱した後、脱揮する(devolatilization)。脱揮押出機および水冷ペレタイザーを使用する押出しによって、そのポリマー生成物を回収する。プロセスの詳細および結果を表2に含まれている。選択したポリマー特性を表3に与える。
ポリマーサンプルを、物理的特性、例えば、耐温特性(例えば、TMA温度試験によって証明される)、ペレットブロッキング強度、高温回復率、高温圧縮永久ひずみおよび貯蔵弾性率比、G’(25℃)/G’(100℃)について評価する。いくつかの市販のポリマーを試験に含める。比較G*は、実質的に線状のエチレン/1−オクテンコポリマー(The Dow Chemical Companyから入手できる、AFFINITY(登録商標))であり、比較H*は、弾性で実質的に線状のエチレン/1−オクテンコポリマー(The Dow Chemical Companyから入手できる、AFFINITY(登録商標)EG8100)であり、比較Iは、実質的に線状のエチレン/1−オクテンコポリマー(The Dow Chemical Companyから入手できる、AFFINITY(登録商標)PL1840)であり、比較Jは、水素化スチレン/ブタジエン/スチレントリブロックコポリマー(KRATON Polymer LLCから入手できる、Kraton(商標)G1652)であり、比較Kは、熱可塑性加硫ゴム(TPV(中に分散された架橋エラストマーを含有するポリオレフィンブレンド))である。結果を表4に提示する。
実施例5、7および比較Eのポリマーの抽出研究を行う。これらの実験では、ポリマーサンプルを量り取りガラス材料の円筒抽出塔(glass fritted extraction thimble)に入れ、Kumagawa型抽出装置に取り付ける。そのサンプルを伴う抽出装置を窒素でパージし、500mL丸底フラスコに350mLのジエチルエーテルを充填する。その後、そのフラスコを前記抽出装置に取り付ける。攪拌しながらそのエーテルを加熱する。エーテルが円筒抽出塔に凝集し始める時間を記録し、24時間、窒素下で抽出を進行させる。この(24時間の)時点で加熱を停止し、溶液を放置して冷却する。抽出装置内に残っている一切のエーテルをフラスコに戻す。フラスコ中のエーテルを減圧下、周囲温度で蒸発させ、結果として生じた固体を窒素でパージして乾燥させる。ヘキサンでの一連の洗浄を用いて、一切の残留物を計量済みのびんに移す。その後、併せたヘキサン洗液を新たな窒素パージによって蒸発させ、残留物を真空下で一晩、40℃で乾燥させる。抽出装置内の一切の残留エーテルを窒素でパージして乾燥させる。
実施例19A−Iについて
コンピュータ制御完全混合反応装置(computer controlled well-mixed reactor)において連続溶液重合を行う。精製混合アルカン溶媒(ExxonMobil Chemical Companyから入手できるIsopar(商標)E)、エチレン、1−オクテンおよび(使用する場合には)水素を併せ、27ガロン反応装置に供給する。反応装置への供給量は、マスフローコントローラーによって測定する。供給流の温度は、その反応装置に入る前にグリコール冷却式熱交換器の使用により制御する。触媒成分溶液は、ポンプおよびマスフローメーターを使用して測定する。その反応装置を満液で、およそ550psigの圧力で動作させる。反応装置を出次第、そのポリマー溶液に水および添加剤を注入する。その水が、触媒を加水分解し、重合反応を停止させる。その後、二段階脱揮の準備で、後反応装置溶液を加熱する。溶媒および未反応モノマーは、その脱揮プロセス中に除去される。ポリマー溶融物をポンプで水中ペレット切断用のダイに送る。
内部攪拌機を装備したコンピュータ制御オートクレーブ反応装置において連続溶液重合を行う。精製混合アルカン溶媒(ExxonMobil Chemical Companyから入手できるIsopar(商標)E)、エチレン(2.70 lbs/時(1.22kg/時)で)、1−オクテン、および(使用する場合には)水素を、温度制御用ジャケットおよび内部熱電対を装備した3.8L反応装置に供給する。反応装置への溶媒供給量は、マスフローコントローラーによって測定する。変速ダイアフラムポンプによって、反応装置への溶媒流量および圧力を制御する。そのポンプの吐出し時に、側流をとって、触媒および共触媒注入ラインおよび反応装置攪拌機にフラッシュフローをもたらす。これらのフローは、Mico−Motionマスフローメーターによって測定し、また、制御弁によってまたはニードル弁の手動調整によって制御する。残りの溶媒を1−オクテン、エチレンおよび(使用する場合には)水素と併せ、反応装置に供給する。必要に応じて、マスフローコントローラーを使用して反応装置に水素を供給する。溶媒/モノマー溶液の温度は、反応装置に入る前に熱交換器の使用により制御する。この流れが、反応装置の底部に入る。ポンプおよびマスフローメーターを使用して触媒成分溶液を計量し、触媒フラッシュ溶媒と併せ、反応装置の底部に導入する。その反応装置を、満液で、激しく攪拌しながら、500psig(3.45MPa)で動作させる。生成物は、反応装置の頂部にある出口ラインを通して取り出す。その反応装置からのすべての出口ラインは、蒸気トレースおよび絶縁が施されている。少量の水を任意の安定剤または他の添加剤と共にその出口ラインに添加し、その混合物をスタティックミキサーに通すことによって、重合を停止させる。その後、その生成物流を熱交換器に通すことによって加熱した後、脱揮する。脱揮押出機および水冷式ペレタイザーを使用する押出しによって、ポリマー生成物を回収する。
ステープルファイバー、スパンボンド繊維またはメルトブロー繊維(例えば、米国特許第4,340,563号、同第4,663,220号、同第4,668,566号または同第4,322,027号に開示されているシステムを使用)およびゲル紡糸繊維(例えば、米国特許第4,413,110号に開示されているシステム)をはじめとする、様々なホモフィル繊維を本発明のブロック共重合体(本発明では、以後、「コポリマー(単数または複数)とも呼ぶ)から製造することができる。ステープルファイバーは、さらに延伸することなく、直接、最終繊維直径に溶融紡糸することができ、またはより大きな直径に溶融紡糸し、その後、従来の繊維延伸技術を用いて所望の直径に熱延伸もしくは冷延伸することができる。
上で説明したような繊維を製造するために、本エチレン/α−オレフィン共重合体を少なくとももう1つのポリマー、例えば、ポリオレフィン(例えば、ポリプロピレン)とブレンドしてもよい。この第二ポリマーは、組成(コモノマーのタイプ、コモノマー含量など)、構造、特性、または両方の組み合わせの点で、本エチレン/α−オレフィン共重合体とは異なる。例えば、エチレン/オクテンブロックコポリマーとエチレン/オクテンランダムコポリマーとは、たとえそれらが同じコモノマー含量を有するとしても、異なる。エチレン/オクテンブロックコポリマーは、それが、ランダムコポリマーであるのか、ブロックコポリマーであるのかにかかわらず、また、同じコモノマー含量を有するかどうかにかかわらず、エチレン/ブタンコポリマーとは異なる。2つのポリマーは、それらが異なる分子量を有する場合も、たとえ同じ構造および組成を有していたとしても、異なると考えられる。
本繊維は、電子ビーム照射、ベータ線照射、ガンマ線照射、コロナ照射、シラン、過酸化物、アリル化合物、および架橋触媒を伴うまたは伴わないUV線をはじめとする(しかし、これらに限定されない)当分野において公知の任意の手段によって架橋させることができる。米国特許第6,803,014号および同第6,667,351号には、本発明の実施形態において用いることができる電子ビーム照射方法が開示されている。
酸化防止剤、例えば、Ciba Geigy Corp.製のIrgafos 168、Irganox 1010、Irganox 3790、およびChimassorb 944を本エチレンポリマーに添加して、成形もしくは二次加工作業中のundo分解を防止すること、および/またはグラフトもしくは架橋の程度を良好に制御する(すなわち、過剰なゲル化を抑制する)ことができる。インプロセス添加剤、例えば、ステアリン酸カルシウム、水、フルオロポリマーなども、残留触媒の失活および/または加工性向上などを目的として使用することができる。Tinuvin 770(Ciba−Geigyから)を光安定剤として使用することができる。
実施例11、実施例17および比較Gからのポリマーサンプルを、25x1mm 紡糸口金を装備した繊維紡糸ライン(Fourne)において、260℃の紡糸ヘッド温度、302℃の溶融温度および70m/分の巻取速度で、円形断面を有する24本の繊維のマルチフィラメント束に紡糸する。他の紡糸条件は、表10に列挙する。結果として生じた束のデニールは、約95から100デニール(g/9000m)である。
実施例19Aおよび実施例19Bならびに比較例19K(AFFINITY(登録商標)EG8100(The Dow Chemical Company))を使用して、2.7×0.9mmの円形紡糸口金で、40デニールのモノフィラメント繊維を100から300gのボビンに溶融紡糸する。実施例19Aおよび実施例19Bに類似した密度およびメルトインデックスを有する実施例19Kは、ASTM D−792によって判定すると0.870g/ccの密度を、およびASTM D−1238、条件190℃/2.16kgに従って判定しすると1のMIを有する、エチレン−オクテンコポリマーである。実施例19Aおよび実施例19Bについての紡糸温度は、280℃から290℃の範囲にわたる。実施例19Kは、290℃および300℃でのみ紡糸する。より低い温度で紡糸すると繊維破断過剰になるためである。紡糸口金と巻取ロールの間には、繊維を凝固させるために長さ2mの冷風急冷チャンバがある。繊維がその溶融物から凝固した後、紡糸仕上げ剤塗布装置によってLurol 8517(Goulston Technologies)のシリコーン系紡糸仕上げ剤をその繊維の表面に2重量%で塗布する。その後、その繊維を400から600m/分の範囲にわたる速度でボビンに巻く。この紡糸温度および巻取速度は、結果として生じる繊維の引張応答を調整するために使用される作業変数である。紡糸する前、それぞれの実施例からの樹脂を、酸化防止剤としての3000ppmのCyanox 1790(Cytec Industries)および3000ppmのChimasorb 944(Ciba Specialty Chemicals)と配合する。
実施例19A、実施例19Bおよび実施例19Kから紡糸した繊維の引張挙動を BISFA 裸弾性ヤーン試験法、チャプター6:引張特性 オプションA(BISFA Test Methods for Bare Elastic Yarns, Chapter 6: Tensile Properties Option A)に基づいて測定する。F繊維は、100mmのゲージ長で、500mm/分で試験する。空気クランプを使用する(Model 2712−001、Instron Corp.)。高靭性、破断点伸び、および300%伸びでの荷重を、5回の反復実験の平均から報告する。
Electronic Constant Tension Transporter、すなわちECTT(Lawson Hemphill)を使用して、摩擦特性を測定する。その構成の略図を図10に示す。このECTTは、コンピュータによって独立して制御される巻出ロール(1)および巻取ロール(2)から成る(図示なし)。フィーダー付属装置(3)(Model KTF100HP、BTSR)を使用して一定の張力で繊維を送り、他端で100m/分で巻き取る。摩擦ピン(4)の前および後の張力を、2つの25cNロードセル(Perma Tens 100p/100cN、Rothschild)で測定する。これらのロードセルの間で、繊維は、90°の巻き角で6.4mmの直径の摩擦ピンを通る。繊維が紡糸後加工中に遭遇し得る表面の範囲をシミュレートするために、2つの異なる摩擦ピンを使用する。第一のタイプは、0.32μm Raの表面粗度を有するセラミックピン(R.250S P2、Heany Industries)である。第二のタイプのピンは、ニッケルめっき磨き鋼から製造された0.14μmのRaを有するピンであり、第一のタイプより相当平滑である。摩擦係数は、オイラーの公式、
紡糸後、繊維を窒素下でパッケージし、電子ビーム処理(e−ビーム)によって架橋して、耐熱性を付与する。それぞれの通過につき32KGyの線量での6回連続のe−ビームライン(Ionmed、Spain)通過を用いて、192KGyの線量を紡糸された繊維に照射する。e−ビームプロセス中の加熱のため、それぞれのそれぞれの通過の間に繊維を−10℃に冷却する。
弾性繊維にとって重要な性能上の特性は、繊維をボビンから円滑に、かつ破断することなく巻き出す必要があることである。巻出張力、その変動、およびボビン内での張力の勾配を用いて、ヤーンおよび織物の単位操作におけるボビン巻出性能を推定することができる。図12に示すように、ECTTを使用して、200m/分の巻取速度での真横向き巻出張力を測定する。5分間データを収集し、そのスキャンの最後の3分を用いて巻出張力の平均および標準偏差を得る。2つの保管条件の試験に300gのボビンを使用する。それらを、紡糸後、約1日、21℃で保管するか、または加速エージングをシミュレートするために12時間、40℃のオーブンの中に保管する。巻出張力の測定は、そのスプールの3箇所で行う:表面、その繊維の約半分が外れている0.5cm、、およびその繊維の大部分が外れている0.5cm。
下の表に列挙する樹脂を以下の実施例において使用する。
繊維サンプルは、Hills Bi−component Fiber Lineを使用することによって作製する。この繊維紡糸ラインは、2つの1’’一軸スクリュー押出機と、2つのZenith ギヤーポンプと、利用可能な穴を72に減らした、ブロッキングプレートを有する144穴の紡糸口金と、繊維急冷キャビネットと、巻取ステーションから成る。紡糸口金のキャピラリー穴は、直径が0.65mで、L/D比=3.85:1である。溶融温度を245℃に設定する。スループットは、1分あたり1穴につき0.6グラム(ghm)である。2つの異なる方法(空気延伸(air drawing)と、特性試験用の繊維パッケージを回収するために巻取機を使用する機械的延伸)を用いて、繊維を紡糸する。
「スティックポイント」は、紡糸ラインにおいて、繊維が物体に粘着しない程度に固体である点と定義する。通常、スティックポイントは、固定した速度(例えば、1000、2000、3000m/分)で繊維を張り、その後、急冷キャビネットの底部でその繊維束の前部にガラス棒を押し付けることによって測定する。繊維がガラス棒に粘着するまで、ガラス棒をゆっくりと上昇させる。そのキャビネット内のガラス棒が繊維に粘着した地点までの紡糸口金からの距離をスティックポイントとして記録する。この測定をそれぞれの紡糸速度で3回繰り返し、それらのスティックポイントを平均する。スティックポイントを測定するまたは単一成分弾性繊維を回収するときには、A側の押出機のみを繊維の押出しに使用した。
図14は、ローピングが発生し得るスパンボンドラインにおける条件をシミュレートするための機構の略図である。これは、アスピレータ(3)により繊維(1A)を空気延伸するように構成されたアスピレータ(3)/移動スクリーン(4)機構である。アスピレータ(3)通過後に繊維(1B)が繊維ウェブ(2)を形成する。この機構は、1.625インチの直径の開口部を有するアスピレータ(3)(Transvector IncorporationによるAir Amplifier,model ITW Vortex 912/952)を使用する。繊維(1B)が出てくるダイ前面(図示なし)の60インチ(約150cm)下にこれを配置する。アスピレータ(3)を(目標デニールに対して約35インチであると推測される)紡糸ラインの予測スティックポイントより下にするようにすることもできる。0.3ghmのスループットのために100psiの吸入圧を用いる。
72のフィラメントを含む繊維ストランドを作製し、3’’ゲージ長を有するInstronに把持させる。クロスヘッド速度は、1分あたり10インチに設定する。100%の伸びがかかるまでクロスヘッドを上昇させ、その後、そのクロスヘッドを同じクロスヘッド速度で0%伸びまで戻す。0%伸びに戻した後、そのクロスヘッドを原型の3インチ長について計算した場合の100%伸びまで、1分あたり10インチで伸長する。荷重の開始を直後ひずみと考えた。
スティックポイントは、延伸中の応力誘導/増進性結晶化のもとで形成される融解凝固点を表す。ローピングを回避するために、(ダイにより近い)より低いスティックポイントが望まれる。
図16は、本発明の実施形態に従って製造した繊維が、100%伸びでの1回のヒステリシスサイクルで試験した後、低い直後ひずみも提示できることを示している。特に、約0.9g/cm3またはそれ以下(好ましくは約0.895g/cm3またはそれ以下、さらに好ましくは0.89g/cm3またはそれ以下の密度および約0.85g/cm3ほども低い場合もある)の密度を有する本発明のブロックコポリマーまたは共重合体から製造した繊維の場合、直後ひずみが、20%ほどの低さ、好ましくは約10%ほどの低さである場合があり、0%ほどの低さの直後ひずみであることもある。
ポリマー実施例20
コンピュータ制御完全混合反応装置において連続溶液重合を行う。精製混合アルカン溶媒(ExxonMobil,Inc.から入手できるIsopar(商標)E)、エチレン、1−オクテンおよび(使用する場合には)水素を併せ、40ガロン反応装置に供給する。反応装置への供給量は、マスフローコントローラーによって測定する。供給流の温度は、その反応装置に入る前にグリコール冷却式熱交換器の使用により制御する。触媒成分溶液は、ポンプおよびマスフローメーターを使用して測定する。その反応装置を満液で、およそ725psigの圧力で動作させる。反応装置を出次第、そのポリマー溶液に水および添加剤を注入する。その水が、触媒を加水分解し、重合反応を停止させる。その後、二段階脱揮の準備で、後反応装置溶液を加熱する。溶媒および未反応モノマーは、その脱揮プロセス中に除去される。ポリマー溶融物をポンプで水中ペレット切断用のダイに送る。反応装置条件を表18に示す。
PP1は、38dg/分の230℃、2.16kgでのメルトフローインデックス、164℃のDSC融点および0.90g/ccの密度を有する、ポリプロピレンホモポリマーである。
表19〜21に列挙した配合物を、二軸スクリュー押出機を使用して溶融ブレンドした後、繊維を紡糸する。それらのブレンドをタンブル混合し、その後混合する。この溶融ブレンド工程を、ポリプロピレンブレンドの混合に適する、標準的なスクリュー設計を用いたZSK−25(25mm)異方向回転二軸押出機にて次の条件下で行う。スクリューについての長さ対直径比(L/D)=35、ダイ温度=235℃、スクリュー速度=300rpm、およびトルクレベル=65から70%。
ASTM D2765−95a(これは、本明細書に参照により組み込まれる)によるキシレン押出法によって、それらの架橋繊維のゲル含量パーセントを測定する。e−ビーム照射下でのポリプロピレンの優勢な連鎖切断応答のため予想されたとおり、ブレンド繊維、繊維4および5は、繊維1より低いゲル含量を有した。しかし、繊維4のブレンドは、繊維1と比較して、繊維5のものより低いゲル含量減少を示した。このゲル減少レベルは、その物理的ブレンド比より低い。これは、ポリプロピレンのある部分が架橋され得ることを示唆している。これらのゲル含量を表23に示す。
繊維1、4および5の熱挙動をDSCによって研究した。図18および19は、それぞれ、加熱挙動および冷却挙動を示すものである。図18において、繊維ブレンド中で164℃のポリプロピレン融点が明らかに保持された。このより高いポリプロピレン融解温度により、これらのブレンド繊維は、130℃の染色温度を必要とするPET/綿CSYでのコーン染色プロセスにおいて性能の改善を提示できると考えられる。図19では、ブレンド冷却プロセス中に125℃の元のポリプロピレン結晶化ピークが消滅したことがわかる。いずれの特定の理論による拘束も受けることを望まないが、過冷却の影響に起因して、ブレンド中のポリプロピレン成分の結晶ピークがより低くなると仮定する。
102mmゲージ長で508mm/分でInstron Universal Tester(Instron,Corp.)を使用して、未架橋繊維の引張挙動を測定する。60psi(約413kPa)のグリップ圧で空気クランプを使用する(Model 2712−001、Instron Corp.)。高靭性、破断点伸び、および300%伸びでの荷重を、5回の反復実験の平均から報告する。23℃での引張データを表24〜27に与える。
Electronic Constant Tension Transporter、すなわちECTT ST200(Lawson Hemphill)を使用して、摩擦特性を測定する。その構成の概略を図12に示す。このECTT ST200は、コンピュータによって独立制御される弾性ヤーンフィーダー(EYF)(1)および巻取ロール(2)から成る(図示なし)。1.5Xのドラフトを適用した(巻取線速度とEYF線速度の間の比率)。このドラフト値は、市販の整経機に由来する従来の(historic)ドラフト区分データから得た参照値である。市販の標準クリール型23E−1100 82mm LIBA 巻出ロール(LIBA Maschinenfabrik GmbH)1個を、EYFと巻取ロール(摩擦部材)の間に配置する。張力を1個の10cNロードセル(Perma Tens 100p/50cN、Rothschild)で測定する。
透過電子顕微鏡(TEM)を使用してルテニウム染色により繊維の形態を研究する。ルテニウム染料は、ポリプロピレンを染色しない。繊維をかみそりの刃でトリミングして、対象となる領域を単離する。垂直断面については、繊維を平坦な包埋用の型の中に入れ、Epofixエポキシ樹脂を充填し、16時間、40℃で放置して硬化させる。縦断面については、繊維の糸を、染色前に、先ず、メタノール中で超音波処理する。それらの繊維を放置して乾燥させ、両面テープを使用してスライドガラス上に配置して、繊維がそのテープの反対側から自由にぶらさがっているようにする。それらの繊維を周囲温度で1時間、RuO4蒸気で予備染色する。この染色溶液は、ねじ蓋を有するガラスびんに0.2mgの塩化ルテニウム(III)水和物(RuCl3・H2O)を量り入れて10mLの5.25%次亜塩素酸ナトリウム水溶液をそのジャーに添加することによって調製される。繊維が入っているスライドガラスをその染色びんの中に入れて、それらのばら繊維(lose fiber)を染色溶液の約1インチ上に吊り下げる。
ポリマー実施例20の特性および繊維実施例において使用したポリプロピレンとのブレンドについての特性
ポリマー実施例20についてのおよび繊維6、9および10において使用したプロピレンとのブレンドについての溶融強度および延伸性を200℃で測定した。結果を図29に示す。ブレンドの方がポリマー実施例20より高い溶融強度を示し、延伸性は同等であった。
ポリマー実施例20のサンプルおよび繊維5において使用したブレンドのサンプルを2.5mmの直径を有する棒に押出した。銅線をその棒に押し付け、8000サイクルで1時間にわたって繰り返しその表面に掻ききずを強制的につけた。それらの掻ききずのついた棒サンプルの表面を図30および31に示す。わかると思うが、両方のサンプルは何らかの耐摩耗性を示すが、ポリプロピレンを含有するサンプルの方が、ポリマー実施例20のみのサンプルより低い表面損傷を示す。
圧縮成形した架橋プラックを用いて、TMA押込測定を行った。繊維1、4および5についての温度に対する定荷重についての針入深さを図32に示す。わかると思うが、3つすべての繊維が十分に機能するが、繊維4および5は、改善された押込抵抗を示す。この特性は、硬質ヤーンとの接触のために繊維がより耐引掻性および耐破損性であり得るコーン染色などのプロセスにおいて、改善された性能をもたらすことができる。
Claims (12)
- 少なくとも1つのプロピレン系ポリマーと少なくとも1つのエチレン/α−オレフィンマルチブロック共重合体とのブレンドからなり、任意で酸化防止剤および/またはフィラーを含む繊維であって、
前記エチレン/α−オレフィンマルチブロック共重合体が、架橋前、1.7から3.5のMw/Mn、少なくとも1つの融点、Tm(単位:摂氏度)、および密度、d(単位:グラム/立方センチメートル)[この場合、Tmとdの数値は、次の関係に対応する。
Tm>−2002.9+4538.5(d)−2422.2(d)2]の特性によって特徴付けられ、
前記プロピレン系ポリマーが、ナノシリンダーとして存在し、5重量%〜15重量%の間の量で存在する、繊維。 - 前記共重合体が、0.860g/ccから0.895g/ccの密度、および70%未満の70℃圧縮永久ひずみを有する、請求項1に記載の繊維。
- 架橋される、請求項1又は2に記載の繊維。
- 前記プロピレン系ポリマーが、ポリプロピレンである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の繊維。
- 前記共重合体がいずれのフィラーとも混合されていない、0.6未満の摩擦係数を有する請求項1〜4のいずれか1項に記載の繊維。
- 前記プロピレンがナノシリンダーとして存在する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の繊維。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の繊維を含む布。
- 前記繊維が溶液紡糸法または溶融紡糸法によって製造された不織シートである、請求項7に記載の布。
- 織られているか、または編まれている、請求項7又は8に記載の布。
- 丸編みされている、たて編みされている、または横編みされている、請求項7〜9のいずれか1項に記載の布。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の繊維を含むヤーン。
- 被覆されている、請求項11に記載のヤーン。
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