JP6927979B2 - 高速紡糸用途のための二重末端ポリアミド - Google Patents
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Description
[0001]本出願は、２０１５年１２月２３日出願の米国仮特許出願６２／３８７，４４１（その開示事項はその全部を参照として本明細書中に包含する）の３５ＵＳＣ§１１９（ｅ）に基づく利益を主張する。
[0002]本発明は、ポリアミド材料を製造するための材料、方法、及び装置、並びに特にポリアミド材料の高速紡糸から形成される繊維及びフィラメントに関する。
[0003]ポリアミド繊維材料を形成するためには、通常はポリアミドチップの形態のポリアミド樹脂を押出機中に供給し、溶融状態に加熱し、そして複数の孔を有する紡糸口金（ダイ）を通してポンプで押出して（紡糸としても知られる）、ポリアミドフィラメントを形成する。フィラメントを含む紡糸繊維を固化させ、そして１以上の延伸工程にかけて巻取ホイール上に回収することができる。通常のポリアミド材料としては、ポリアミド−６（ＰＡ−６）、ポリアミド−６，６（ＰＡ−６６）、ポリアミド−６６６（ＰＡ−６６６）、ポリアミド−４６（ＰＡ−４６）、ポリアミド−６１０（ＰＡ−６１０）、及びポリアミド−１２１２（ＰＡ−１２１２）材料が挙げられる。
[0004]通常のポリアミド−６材料は、二官能性の酸を用いる単一の末端停止(mono-termination)を用いて重合される。紡糸中においては、ＰＡ−６材料は、紡糸口金から押出す前に約２３０℃〜３００℃において５〜４５分間以下の間溶融状態に保持される可能性がある。昇温温度におけるこの時間中において、単一末端(mono-terminated)のＰＡ−６材料は熱分解し始め、単一末端のＰＡ−６材料の粘度が増加する。粘度の増加によってスピンパック圧力(spin pack pressure)の増加がもたらされ、これは紡糸性に影響を与え、単一末端のＰＡ−６材料のスピンパック寿命(spin pack life)を短くする。これらの有害効果は、特に編織布のような高速紡糸用途において見られる可能性がある。
[0005]上記のプロセスにおける改良が求められている。
[0006]本発明は、アミノ及びカルボキシル末端基の二重の末端停止(dual termination)を用いて重合されているポリアミド材料（本発明においては二重末端(dual-terminated)ポリアミド又は二重末端ＰＡと呼ぶ）の紡糸によって形成される繊維及びフィラメントを提供する。一態様においては、本二重末端ポリアミドは編織布を製造するのに有用である。
[0007]１つの代表的な態様においては、繊維の製造方法が提供される。この方法は、二重末端ポリアミドを与え、二重末端ポリアミドを、３５００ｍ／分〜８０００ｍ／分の速度、より特定の態様においては４０００ｍ／分〜６０００ｍ／分の速度で紡糸して繊維を形成することを含む。１つのより特定の態様においては、繊維は三葉形状の繊維である。
[0008]上記の態様のいずれかの１つのより特定の態様においては、二重末端ポリアミドは、ポリアミド−６（ＰＡ−６）、ポリアミド−６，６（ＰＡ−６６）、ポリアミド−６６６（ＰＡ−６６６）、ポリアミド−４６（ＰＡ−４６）、ポリアミド−６１０（ＰＡ−６１０）、ポリアミド−１２１２（ＰＡ−１２１２）、並びにこれらの混合物及びコポリマーからなる群から選択される。上記の態様のいずれかの１つのより特定の態様においては、二重末端ポリアミドは、ポリアミド−６（ＰＡ−６）、ポリアミド−６，６（ＰＡ−６６）、ポリアミド−６６６（ＰＡ−６６６）、並びにこれらの混合物及びコポリマーからなる群から選択される。上記の態様のいずれかの１つのより特定の態様においては、二重末端ポリアミドは二重末端ポリアミド−６（本発明においては二重末端ＰＡ−６と呼ぶ）である。
[0009]上記の態様のいずれかの１つのより特定の態様においては、二重末端ＰＡ樹脂は、１００ミリモル／ｋｇ〜４０ミリモル／ｋｇ、又は更により特には６０ミリモル／ｋｇ〜５０ミリモル／ｋｇの総活性末端基濃度（アミン末端基＋カルボキシル末端基）を有する。上記の態様のいずれかの１つのより特定の態様においては、二重末端ＰＡ−６樹脂は、４０ミリモル／ｋｇ〜２５ミリモル／ｋｇ、又は更により特には３５ミリモル／ｋｇ〜２５ミリモル／ｋｇのアミン末端基を有する。上記の態様のいずれかの１つのより特定の態様においては、二重末端ＰＡ樹脂は、５０ミリモル／ｋｇ〜１８ミリモル／ｋｇ、又は更により特には３０ミリモル／ｋｇ〜２０ミリモル／ｋｇ、又は更により特には２５ミリモル／ｋｇ〜２０ミリモル／ｋｇのカルボキシル末端基濃度を有する。
[0010]１つのより特定の態様においては、二重末端ポリアミドは２．４ＲＶ〜３．０ＲＶの相対粘度を有する。更により特定の態様においては、二重末端ポリアミドは２．６ＲＶ〜３．０ＲＶの相対粘度を有する。他の更により特定の態様においては、二重末端ポリアミドは２．４ＲＶ〜２．６ＲＶの相対粘度を有する。
[0011]上記の態様のいずれかの１つのより特定の態様においては、二重末端ポリアミド−６を紡糸することは、二重末端ポリアミド−６を２３０℃〜３００℃の温度に加熱することを含む。更により特定の態様においては、二重末端ポリアミド−６を２３０℃〜３００℃の温度において５分間〜４５分間保持する。
[0012]上記の態様のいずれかの１つのより特定の態様においては、繊維は三葉形繊維である。より特定の態様においては、繊維は、０〜０．１ｍｍの２つの腕部の間の結合部の円弧半径又はＲ値を有する紡糸口金から形成される。
[0013]上記の態様のいずれかの１つのより特定の態様においては、本方法は紡糸した繊維を延伸することを更に含む。上記の態様のいずれかの他のより特定の態様においては、本方法は繊維に染料を施すことを更に含む。
[0014]１つの代表的な態様においては、ポリアミド繊維が提供される。繊維は上記の態様のいずれかにしたがう二重末端ポリアミドから製造される。
[0015]１つの代表的な態様においては、ヤーンが提供される。ヤーンは、上記の態様のいずれかにしたがう二重末端ポリアミドから複数の繊維を形成し、次に複数の繊維からヤーンを形成することによって製造される。
[0015]１つの代表的な態様においては、ヤーンが提供される。ヤーンは、上記の態様のいずれかにしたがう二重末端ポリアミドから複数の繊維を形成し、次に複数の繊維からヤーンを形成することによって製造される。
[0016]添付の図面と合わせて本発明の複数の態様の以下の記載を参照することによって、
本発明の上述及び他の特徴並びにそれらを実現する方法がより明らかになり、本発明それ自体がより良好に理解されるであろう。
本発明の上述及び他の特徴並びにそれらを実現する方法がより明らかになり、本発明それ自体がより良好に理解されるであろう。
[0044]幾つかの図全体にわたって対応する参照記号は対応する部品を示す。ここに示す例示は本発明の代表的な態様を示すものであり、かかる例示はいかなるようにも発明の範囲を限定するように解釈すべきではない。
[0045]下記に例示する繊維及びフィラメントは二重末端ＰＡ−６材料から形成されるものであるが、本発明は二重末端ＰＡ−６材料のみに限定されるようには意図しない。本発明による繊維及びフィラメントはまた、例えばポリアミド−６（ＰＡ−６）、ポリアミド−６，６（ＰＡ−６６）、ポリアミド−６６６（ＰＡ−６６６）、ポリアミド−４６（ＰＡ−４６）、ポリアミド−６１０（ＰＡ−６１０）、ポリアミド−１２１２（ＰＡ−１２１２）、並びにこれらの混合物及びコポリマーなどの他の二重末端ポリアミドから形成することもできる。
[0046]そのようには限定されないが、ここに記載する二重末端ＰＡ材料は編織布のためのヤーンを形成するのに特に有用である。
[0047]まず図１Ａを参照すると、紡糸繊維を製造する代表的な方法１００が示されている。ブロック１０２において示されるように、二重末端ＰＡ−６樹脂が与えられる。繊維を製造するための代表的なシステム１２０が図１Ｂに与えられている。二重末端ＰＡ−６樹脂は、ＰＡ−６樹脂のアミン（−ＮＨ２）端基とカルボキシル（−ＣＯＯＨ）末端基のための異なる停止剤を含む。１つの代表的な態様においては、異なる停止剤は化学的に異なる。代表的なアミン停止剤としては一官能性酸のような酸性停止剤が挙げられ、代表的なカルボキシル停止剤としては一官能性アミンのようなアミン停止剤が挙げられる。二重末端ＰＡ−６樹脂は、ポリアミド重合プロセス中に２種類の別々の停止剤を加えてアミン及びカルボキシル末端基を停止させることによって製造することができる。ＮＨ２アミン末端基を停止させるために酸性停止剤を用い、ＰＡ−６樹脂の−ＣＯＯＨカルボキシル末端基を停止させるためにアミン停止剤を用いる。停止剤付加のレベルを増加させることによってアミン及びカルボキシル末端基の末端基レベルが低下し、これにより増加したポリマーの溶融安定性が達成される。代表的なＰＡ−６樹脂としては、Honeywell International, Inc., Morristown, NJから入手できる二重末端ナイロン−６樹脂が挙げられる。
[0047]まず図１Ａを参照すると、紡糸繊維を製造する代表的な方法１００が示されている。ブロック１０２において示されるように、二重末端ＰＡ−６樹脂が与えられる。繊維を製造するための代表的なシステム１２０が図１Ｂに与えられている。二重末端ＰＡ−６樹脂は、ＰＡ−６樹脂のアミン（−ＮＨ２）端基とカルボキシル（−ＣＯＯＨ）末端基のための異なる停止剤を含む。１つの代表的な態様においては、異なる停止剤は化学的に異なる。代表的なアミン停止剤としては一官能性酸のような酸性停止剤が挙げられ、代表的なカルボキシル停止剤としては一官能性アミンのようなアミン停止剤が挙げられる。二重末端ＰＡ−６樹脂は、ポリアミド重合プロセス中に２種類の別々の停止剤を加えてアミン及びカルボキシル末端基を停止させることによって製造することができる。ＮＨ２アミン末端基を停止させるために酸性停止剤を用い、ＰＡ−６樹脂の−ＣＯＯＨカルボキシル末端基を停止させるためにアミン停止剤を用いる。停止剤付加のレベルを増加させることによってアミン及びカルボキシル末端基の末端基レベルが低下し、これにより増加したポリマーの溶融安定性が達成される。代表的なＰＡ−６樹脂としては、Honeywell International, Inc., Morristown, NJから入手できる二重末端ナイロン−６樹脂が挙げられる。
[0048]ＰＡ−６材料は、アミン末端基及びカルボキシル末端基の両方を含む。
[0049]アミン末端基の濃度は、次式：
[0049]アミン末端基の濃度は、次式：
にしたがって、６８％フェノール／３２％メタノール中のポリアミドの試料を滴定するのに必要なｐ−トルエンスルホン酸（ＰＴＳＡ）の量によって求めることができる。１つの代表的な態様においては、二重末端ＰＡ−６樹脂は、４０ミリモル／ｋｇ、３７ミリモル／ｋｇ、３５ミリモル／ｋｇ、３２ミリモル／ｋｇのような高い値、３０ミリモル／ｋｇ、２７ミリモル／ｋｇ、２５ミリモル／ｋｇ、若しくはそれ以下のような低い値、又は４０ミリモル／ｋｇ〜２５ミリモル／ｋｇ、３５ミリモル／ｋｇ〜２５ミリモル／ｋｇのような上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内、或いは３５ミリモル／ｋｇ以下のアミン末端基濃度を有する。
[0050]カルボキシル末端基の濃度は、次式：
にしたがって、ベンジルアルコール中のポリアミドの試料を滴定するのに必要な水酸化カリウム（ＫＯＨ）の量によって求めることができる。１つの代表的な態様においては、二重末端ＰＡ−６樹脂は、５０ミリモル／ｋｇ、４０ミリモル／ｋｇ、３０ミリモル／ｋｇ、２５ミリモル／ｋｇのような高い値、２２ミリモル／ｋｇ、２０ミリモル／ｋｇ、１８ミリモル／ｋｇ、若しくはそれ以下のような低い値、又は５０ミリモル／ｋｇ〜１８ミリモル／ｋｇ、３０ミリモル／ｋｇ〜２０ミリモル／ｋｇ、２５ミリモル／ｋｇ〜２０ミリモル／ｋｇのような上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内、或いは２５ミリモル／ｋｇ以下のカルボキシル末端基濃度を有する。１つの代表的な態様においては、二重末端ＰＡ−６樹脂は、１００ミリモル／ｋｇ、８０ミリモル／ｋｇ、６０ミリモル／ｋｇ、５５ミリモル／ｋｇのような高い値、５０ミリモル／ｋｇ、４５ミリモル／ｋｇ、４０ミリモル／ｋｇ、若しくはそれ以下のような低い値、又は１００ミリモル／ｋｇ〜４０ミリモル／ｋｇ、６０ミリモル／ｋｇ〜５０ミリモル／ｋｇのような上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内、或いは６５ミリモル／ｋｇ以下の総末端基濃度（アミン末端基＋カルボキシル末端基）を有する。
[0051]１つの代表的な態様においては、二重末端ＰＡ−６樹脂は、ＧＢ／Ｔ−１２００６．１−２００９／ＩＳＯ−３０７：２００７にしたがって、２．４ＲＶ、２．４５ＲＶ、２．５ＲＶ、２．５５ＲＶ、２．６ＲＶのような低い値、２．６５ＲＶ、２．７ＲＶ、２．７５ＲＶ、２．８ＲＶ、２．８５ＲＶ、２．９ＲＶ、２．９５ＲＶ、３．０ＲＶのような高い値、又は２．４ＲＶ〜３．０ＲＶ、２．４ＲＶ〜２．６ＲＶ、若しくは２．６ＲＶ〜３．０ＲＶのような上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内の相対粘度（ＲＶ）を有する。三葉形編織繊維用のような幾つかの用途においては、２．６ＲＶ以上、２．６５ＲＶ〜３．０ＲＶ、又は２．７ＲＶ〜３．０ＲＶのような比較的高い分子相対粘度（比較的高い分子量に対応する）によって向上した寸法安定性を与えることができる。
[0052]１つの代表的な態様においては、二重末端ＰＡ−６樹脂は、ＡＳＴＭ−Ｄ７８９にしたがって、３５ＦＡＶ、４０ＦＡＶ、４５ＦＡＶのような低い値、５０ＦＡＶ、５５ＦＡＶ、６０ＦＡＶ、６５ＦＡＶのような高い値、又は３５ＦＡＶ〜６５ＦＡＶ、３５ＦＡＶ〜５０ＦＡＶ、若しくは５５ＦＡＶ〜６５ＦＡＶのような上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内のギ酸粘度（ＦＡＶ）を有する。
[0053]１つの代表的な態様においては、二重末端ＰＡ−６樹脂は比較的狭い分子量分布を有する。１つの代表的な態様においては、数平均分子量に対する重量平均分子量の比（Ｍｗ／Ｍｎ）として定義される多分散指数は、２．０、１．９５、１．９のような高い値、１．８５、１．８、１．７５、１．７、若しくはそれ以下のような低い値、又は上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内、例えば２．０〜１．７、１．９以下、１．８５〜１．７５、又は１．８以下である。１つの代表的な態様においては、多分散指数は１．８未満である。
[0054]１つの代表的な態様においては、二重末端ＰＡ−６樹脂はＩＳＯ−６４２７にしたがって比較的低い抽出分含量を有する。１つの代表的な態様においては、抽出分含量は、０．８重量％、０．７重量％、０．６５重量％のような高い値、０．６重量％、０．５５重量％、０．５重量％、０．４重量％、若しくはそれ以下のような低い値、又は０．８重量％〜０．４重量％、０．６５重量％〜０．５重量％のような上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内、或いは０．８重量％以下である。１つの代表的な態様においては、抽出分含量は０．６重量％未満である
[0055]１つの代表的な態様においては、二重末端ＰＡ−６樹脂はＡＳＴＭ−Ｄ６８６９にしたがって比較的低い湿分レベルを有する。１つの代表的な態様においては、湿分レベルは、１２００ｐｐｍ、１０００ｐｐｍ、８００ｐｐｍ、７００ｐｐｍのような高い値、６００ｐｐｍ、５００ｐｐｍ、４００ｐｐｍ、若しくはそれ以下のような低い値、又は１２００ｐｐｍ〜４００ｐｐｍ、７００ｐｐｍ〜４００ｐｐｍのような上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内、或いは６００ｐｐｍ以下である。１つの代表的な態様においては、抽出分含量は６００ｐｐｍ未満である。
[0055]１つの代表的な態様においては、二重末端ＰＡ−６樹脂はＡＳＴＭ−Ｄ６８６９にしたがって比較的低い湿分レベルを有する。１つの代表的な態様においては、湿分レベルは、１２００ｐｐｍ、１０００ｐｐｍ、８００ｐｐｍ、７００ｐｐｍのような高い値、６００ｐｐｍ、５００ｐｐｍ、４００ｐｐｍ、若しくはそれ以下のような低い値、又は１２００ｐｐｍ〜４００ｐｐｍ、７００ｐｐｍ〜４００ｐｐｍのような上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内、或いは６００ｐｐｍ以下である。１つの代表的な態様においては、抽出分含量は６００ｐｐｍ未満である。
[0056]図１Ｂにおいて図示されるように、二重末端ＰＡ−６樹脂は、実例としてホッパー１２４への供給材料１２２として供給し、次に押出機内で溶融し、紡糸口金１２６を通してポンプで押出す。次に図１Ａを参照すると、ブロック１０４において二重末端ＰＡ−６樹脂を加熱して繊維に紡糸する。代表的な態様においては、紡糸口金１２６（図１Ｂ）を用いて、加熱されたＰＡ−６樹脂を紡糸する。紡糸口金は、実例として個々の繊維１２８を形成するための１以上の出口を含む。三葉形繊維を形成するための代表的な出口１０を図２に与える。図２に示されるように、三葉形の出口は、中心１４から伸びている３つの腕部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃを含む。
[0057]それぞれの腕部１２は第１の側部１６及び第２の側部１８を画定していて、これは先端２０で終結している。腕部１２は、それぞれ、図２において示されるように第１の側部１６と第２の側部１８の間の距離によって規定される幅２１を含む。１つの代表的な態様においては、幅２１は、０．０８ｍｍ、０．０９ｍｍ、０．１ｍｍのような小さい値、０．１３ｍｍ、０．１４ｍｍ、０．１５ｍｍのような大きい値、又は０．０８ｍｍ〜０．１５ｍｍ、０．０９ｍｍ〜０．１４ｍｍ、若しくは０．１ｍｍ〜０．１３ｍｍのような上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内である。１つの代表的な態様においては、第１の側部１６と第２の側部１８は平行である。他の代表的な態様においては、第１の側部１６と第２の側部１８は、腕部１２の幅２１が中心１４と先端２０の間で減少するような角度を有する。
[0058]１つの代表的な態様においては、出口１０は、２つの腕部の間の結合部の円弧半径（Ｒ値とも呼ぶ）２６を含む。１つの代表的な態様においては、Ｒ値は、０ｍｍ、０．００５ｍｍ、０．０１ｍｍ、０．０２ｍｍ、０．０２５ｍｍ、０．０３ｍｍのような小さい値、０．０５ｍｍ、０．０８ｍｍ、０．０９ｍｍ、０．１ｍｍのような大きい値、又は０ｍｍ〜０．１ｍｍ、０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍ、０．０２ｍｍ〜０．０５ｍｍ、若しくは０．０２ｍｍ〜０．０３ｍｍのような上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内であってよい。
[0059]１つの代表的な態様においては、先端２０は実質的に丸みを帯びている。１つの代表的な態様においては、先端２０は、０．０３ｍｍ、０．０３５ｍｍ、０．０４ｍｍのような小さい値、０．０５５ｍｍ、０．０６ｍｍ、０．０６５ｍｍのような大きい値、又は０．０３ｍｍ〜０．０６ｍｍ、０．０３５ｍｍ、〜０．０５５ｍｍ、０．０４ｍｍ〜０．０６５ｍｍのような上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内であってよい半径を有する。
[0060]図２において示されるように、紡糸口金の出口は、腕部１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃに外接する外周２２、並びに中心１４の周りの内周２４を画定する。１つの代表的な態様においては、外周は、０．２ｍｍ、０．２２ｍｍ、０．２５ｍｍのような小さい値、０．３ｍｍ、０．３１ｍｍ、０．３２ｍｍのような大きい値、又は０．２ｍｍ〜０．３２ｍｍ、０．２２ｍｍ〜０．３１ｍｍ、若しくは０．２５ｍｍ〜０．３ｍｍのような上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内の半径１９を有する。
[0061]０〜０．１ｍｍの腕部の結合部の円弧半径を有する三葉形の紡糸口金から形成される代表的な繊維２０の端面図を図３Ａに示す。
[0062]他の態様においては、紡糸口金は、円形、三角形、又は凹んだ三角形の繊維を形成するための１以上の出口を含む。円形の紡糸口金から形成される代表的な繊維２２を図３Ｂに示す。０．０５〜０．１５ｍｍの腕部の結合部の円弧半径を有する三葉形の紡糸口金から形成される代表的な繊維２４を図３Ｃに示す。０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの腕部の結合部の円弧半径を有する三葉形の紡糸口金から形成される代表的な繊維２４を図３Ｄに示す。
[0062]他の態様においては、紡糸口金は、円形、三角形、又は凹んだ三角形の繊維を形成するための１以上の出口を含む。円形の紡糸口金から形成される代表的な繊維２２を図３Ｂに示す。０．０５〜０．１５ｍｍの腕部の結合部の円弧半径を有する三葉形の紡糸口金から形成される代表的な繊維２４を図３Ｃに示す。０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの腕部の結合部の円弧半径を有する三葉形の紡糸口金から形成される代表的な繊維２４を図３Ｄに示す。
[0063]１つの代表的な態様においては、二重末端ＰＡ−６樹脂は、２３０℃、２３５℃、２４０℃、２４５℃、２５０℃のような低い値、２８５℃、２９０℃、２９５℃、３００℃、若しくはそれ以上のような高い値、又は２３０℃〜２８５℃、２５５℃〜２８５℃、若しくは２６０℃〜３００℃のような上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内の温度に加熱する。より特定の態様においては、二重末端ＰＡ−６樹脂は、上記の温度に、５分間、１０分間、１５分間のような値、３０分間、４０分間、４５分間、若しくはそれ以上のような大きい値、又は５分間〜４０分間、若しくは１０分間〜３０分間のような上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内の時間維持することができる。
[0064]１つの代表的な態様においては、二重末端ＰＡ−６樹脂は、２６０℃、２６５℃、２７０℃のような低い値、２７５℃、２８０℃、若しくはそれ以上のような高い値、又は２６０℃〜２８０℃のような上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内の温度のような比較的高い温度において熱的に安定である。
[0065]１つの代表的な態様においては、二重末端ＰＡ−６樹脂は比較的高い速度で紡糸することができる。１つの代表的な態様においては、二重末端ＰＡ−６樹脂は、３５００ｍ／分、４０００ｍ／分、４５００ｍ／分のような値、６０００ｍ／分、７０００ｍ／分、８０００ｍ／分のような高い値、又は３５００ｍ／分〜６０００ｍ／分、若しくは４０００ｍ／分〜６０００ｍ／分のような上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内の速度で紡糸する。
[0066]１つの代表的な態様においては、紡糸したＰＡ繊維は高い品質のものである。１つの代表的な態様においては、最良品質のヤーンのパーセント（ＡＡ％）は、染色均一性が良好であるという条件で次式：
によって求められる。最上品質の等級は「ＡＡ」の等級であり、これは中国繊維産業標準規格によって求められる。満ボビンの数は、この重量まで紡糸している間に繊維又はフィラメントの破断を起こさずに所定の重量（例えば６ｋｇ）に達するボビンの数を指す。ボビンがその満重量に達する前に繊維が破断する場合には、ボビンは「ＡＡ」でなく「Ａ」の等級として分類される。１つの代表的な態様においては、紡糸した繊維は、１００％、９９％、９７．５％のような大きい値、９５％、９２．５％、９０％、８５％のような小さい値、又は８５％〜１００％、９０％〜１００％、若しくは９５％〜１００％のような上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内のＡＡ％を有する。
[0067]図１Ｂの代表的な態様において示されるように、得られる繊維１３６を巻取ボビン１３８中に回収する前に、個々の繊維１２８を集め（１３２）、１以上の延伸ローラー１３４の上で延伸することができる。再び図１Ａを参照すると、ブロック１０６において、紡糸した繊維を１以上の延伸工程にかけることができる。代表的な態様においては、繊維は、合計（紡糸口金から巻取りまで）で、３００％、３５０％、４００％のような小さい値、６００％、６５０％、７００％のような大きい値、又は３００％〜７００％、若しくは４００％〜６００％のような上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内の値で延伸することができる。この比は、紡糸口金から巻取りまでの繊維に関する総延伸比である。１つの代表的な態様においては、繊維１３６は、１０％、２０％、２５％のような小さい値、５０％、６０％、７０％のような大きい値、又は１０％〜７０％のような上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内の伸びを有する。
[0068]ブロック１０６において、紡糸した繊維を巻き取ってボビンを形成する。１つの代表的な態様においては、それぞれの繊維は、３、６、１２のような小さい値、又は４８、７２、９６のような大きい値、或いは１２〜４８のような上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内のフィラメントを含んでいてよい。繊維は、２０、３０のような小さい値、３５０、４００のような大きい値、或いは３０〜１５０のような上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内の総デニールを有していてよい。デニール／フィラメントは、１．５、１．７、２のような小さい値、３、４、５のような大きい値、又は１．５〜５、１．７〜５、若しくは１．７〜３のような上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内であってよい。
[0069]ブロック１０８において、紡糸した繊維を染色することができる。代表的な染料としては、ニュートラルグレー２ＢＬ、ニュートラルブルーＢＮＬ、エリオニルレッド、及びラナセットブルー２Ｒのような酸性染料が挙げられる。
[0070]実施例１：種々のＰＡ−６材料の熱安定性：
[0071]種々の供給源からのＰＡ材料を熱安定性に関して試験した。試験した樹脂を、ギ酸粘度（ＦＡＶ）、総活性末端基濃度、並びにアミン（ＮＨ２）及びカルボキシル（ＣＯＯＨ）末端基濃度と共に下表１に与える。
[0071]種々の供給源からのＰＡ材料を熱安定性に関して試験した。試験した樹脂を、ギ酸粘度（ＦＡＶ）、総活性末端基濃度、並びにアミン（ＮＨ２）及びカルボキシル（ＣＯＯＨ）末端基濃度と共に下表１に与える。
[0072]それぞれのＰＡ樹脂を、２６０℃の温度に６０分間保持した。１５分において開始して２分毎に、レオロジー試験を用いて粘度測定値をとった。結果を図４に与える。
[0073]図４に示されるように、二重末端ＰＡ−６樹脂は、単一末端ＰＡ−６樹脂と比べて試験時間中に粘度の増加が比較的小さかった。
[0073]図４に示されるように、二重末端ＰＡ−６樹脂は、単一末端ＰＡ−６樹脂と比べて試験時間中に粘度の増加が比較的小さかった。
[0074]単一末端の低ＲＶ比較樹脂＃２及び高ＲＶ比較樹脂＃９、並びに二重末端の高ＲＶ実施例樹脂＃８を、射出成形装置内で２６５℃において０、１０、３０、及び６０分間滞留させて経時変化させた。本発明者らは次に棒材を形成し、試験の前に棒材をアルミニウム箔内に密封した。図５に示す試験は全て、実験室内で２３℃、５０ＲＨにおいて行った。それぞれの試料に関して、相対粘度、カプロラクタム％、抽出分％、−ＮＨ２及び−ＣＯＯＨ末端基濃度、並びに分子量分布を求めた。結果を図５Ａ〜５Ｆに与える。
[0075]図５Ａ〜５Ｆに示されるように、二重末端の実施例＃８の材料は、単一末端の低ＲＶ及び高ＲＶ比較実施例＃２及び＃９と比べて、試験時間中の特性の変化が比較的小さかった。これは、二重末端のＰＡ材料が試験した単一末端のＰＡ材料のいずれよりも熱的により安定であり、高速紡糸のために用いるのにより良好であることを裏付けている。
[0076]次に、単一末端の比較樹脂＃２及び＃９並びに二重末端の実施例樹脂＃８を、熱重量分析（ＴＧＡ）を用いて、窒素ガス下において２０℃／分の温度上昇で室温から２６５℃まで試験した。結果を図６に示す。図６に示されるように、二重末端の実施例樹脂＃８材料は僅か０．３８％の重量損失しか起こさず、一方で、単一末端の比較例＃２は３．２６％の重量損失を起こし、単一末端の比較例＃９は０．９４％の重量損失を起こした。これは、二重末端のＰＡ材料が試験した単一末端のＰＡ材料のいずれよりも熱的により安定であることを裏付けている。
[0077]次に、単一末端の比較例＃９及び二重末端の実施例＃８の樹脂の試料のレオロジー試料を、時間スイープを用いて２６５℃及び１０ｒａｄ／秒において３０秒間試験した。結果を図７に示す。図７に示されるように、両方の材料ともに同等の初期粘度を有していたが、単一末端の樹脂は二重末端の樹脂と比べて、貯蔵弾性率Ｇ’、損失弾性率Ｇ”、及び複素粘度η＊の増加が遙かにより速かった。これは更に、二重末端のＰＡ材料が試験した単一末端のＰＡ材料よりも熱的により安定であることを裏付けている。
[0078]実施例２：ＰＡ−６繊維の紡糸実験：
[0079]表２における条件にしたがって、２．８３のＲＶ、０．６％の抽出分含量、及び６００ｐｐｍのＨ２Ｏを有する二重末端ＰＡ−６樹脂が首尾良く紡糸された。
[0079]表２における条件にしたがって、２．８３のＲＶ、０．６％の抽出分含量、及び６００ｐｐｍのＨ２Ｏを有する二重末端ＰＡ−６樹脂が首尾良く紡糸された。
[0080]表２に示されるように、二重末端ＰＡ−６樹脂は良好な紡糸性を与えた。更に、二重末端ＰＡ−６樹脂は、比較的高いＡＡ％によって示されるように最良の品質の繊維の高い割合を与えた。
[0081]試験標準規格ＧＢ１４３４４にしたがい、Instron装置を用いることによって、２３℃、５０ＲＨにおいて種々の三葉形繊維のテナシティー及び伸びを試験した。本発明の二重末端の実施例＃８を用いることによるＦＤＹ繊維は、求められている３．８ｃＮ／ｄｔｅｘの最小テナシティー及び３５％の最小伸びを有していた。ＨＯＹ繊維及びＰＯＹ繊維は、求められている３．８ｃＮ／ｄｔｅｘの最小テナシティー及び５７〜６３％の伸び範囲を有していた。結果を表３に与える。
[0082]表３に示されるように、それぞれの繊維は最小の要件を満足していた。更に、二重末端の繊維は、比較の単一末端の繊維よりも良好なテナシティー及び伸びを有していた。
[0083]また、三葉形二重末端ＦＤＹ−ＰＡ繊維を、中国繊維産業標準規格にしたがって、２３℃、５０ＲＨにおいて、不均一度(unevenness)、含油量、及び熱水収縮率に関して試験した。結果を表４に与える。
[0084]表４に示されるように、それぞれのヤーンは最小の要件を満足していた。
[0085]７０Ｄ／２４Ｆ及び４０Ｄ／２４Ｆ布帛の三葉形繊維の端面図を、それぞれ図８Ａ及び８Ｂに示す。繊維の両方の組ともに、二重末端ＰＡ材料が三葉形状を保持していたことを示し、したがってこれらは絹のような非常に素晴らしい光沢を与える。
[0085]７０Ｄ／２４Ｆ及び４０Ｄ／２４Ｆ布帛の三葉形繊維の端面図を、それぞれ図８Ａ及び８Ｂに示す。繊維の両方の組ともに、二重末端ＰＡ材料が三葉形状を保持していたことを示し、したがってこれらは絹のような非常に素晴らしい光沢を与える。
[0086]実施例＃８と、例＃９の供給業者の商業的な超光沢三葉形繊維によって織成された１００Ｄ／３６Ｆ布帛との比較を図８Ｃに示す。図８Ｃに示されるように、二重末端ＰＡ実施例＃８材料は、市場において認められている高品質の超光沢繊維として製造された供給業者の＃９と比べて同等の光沢を有していた。
[0087]実施例３：染色した布帛及び不織布：
[0088]２０より多い繊維ボビンを編成して長靴下を形成し、次にこれを染色タンク内に配置して９６℃において３０分間染色し、次に中国繊維産業標準規格にしたがって標準ライトボックス下で染色均一性を比較した。
[0088]２０より多い繊維ボビンを編成して長靴下を形成し、次にこれを染色タンク内に配置して９６℃において３０分間染色し、次に中国繊維産業標準規格にしたがって標準ライトボックス下で染色均一性を比較した。
[0089]図９Ａ〜９Ｂに示されるように、二重末端ＰＡ材料は、均一な染色性、及び実験室試験において＞４．５より大きいグレーカード比較等級を与えた。
[0090]図１５において更に示すように、４０Ｄ／２４Ｆ二重末端ＰＡ材料は、均一な染色性、及び実験室試験において約４．５のグレーカード比較等級(gray card comparison ratings)を与えた。
[0090]図１５において更に示すように、４０Ｄ／２４Ｆ二重末端ＰＡ材料は、均一な染色性、及び実験室試験において約４．５のグレーカード比較等級(gray card comparison ratings)を与えた。
[0091]次に図１０〜１２を参照すると、二重末端ＰＡ材料から形成された織布を評価した。
[0092]図１０Ａは黄色のサテン織り４０／２４布帛を示す。経糸は図１０Ｂに示す三葉形繊維を用いて形成し、一方、緯糸は図１０Ｃに示す円形の繊維を用いて形成した。図１０Ａに示すように、織布は、良好な光沢、明暗を有するように観察され、三葉形繊維は織成後に形状を維持した。織布の光沢及び明暗の効果は、ユーザーによる視覚検査によって測った。また、繊維の断面も観察して、三葉形繊維が織成後にその形状を維持したかどうかを求めただけでなく、材料から予測される光沢の程度も求めた（即ち、繊維の断面が三葉形でより均一である場合には、布帛のより良好な光沢効果が予測される）。
[0092]図１０Ａは黄色のサテン織り４０／２４布帛を示す。経糸は図１０Ｂに示す三葉形繊維を用いて形成し、一方、緯糸は図１０Ｃに示す円形の繊維を用いて形成した。図１０Ａに示すように、織布は、良好な光沢、明暗を有するように観察され、三葉形繊維は織成後に形状を維持した。織布の光沢及び明暗の効果は、ユーザーによる視覚検査によって測った。また、繊維の断面も観察して、三葉形繊維が織成後にその形状を維持したかどうかを求めただけでなく、材料から予測される光沢の程度も求めた（即ち、繊維の断面が三葉形でより均一である場合には、布帛のより良好な光沢効果が予測される）。
[0093]図１１Ａは、グレーの平織７０／２４布帛を示す。経糸は図１１Ｂに示す三葉形繊維を用いて形成し、一方、緯糸も図１１Ｃに示す三葉形繊維を用いて形成した。図１１Ａに示すように、織布は、良好な光沢、明暗を有し、三葉形繊維は織成後に形状を維持した。
[0094]図１２Ａは、ピンク色の平織４０／２４布帛を示す。経糸は図１２Ｂに示す三葉形繊維を用いて形成し、一方、緯糸も図１２Ｃに示す三葉形繊維を用いて形成した。図１２Ａに示すように、織布は、良好な光沢、明暗を有し、三葉形繊維は織成後に形状を維持した。
[0095]次に図１３Ａ及び１３Ｂを参照すると、二重末端ＰＡ材料から形成された織布を、染色実験において比較の単一末端のＰＡ材料に対して評価した。結果を図１３Ａ及び１３Ｂに示す。１３Ａのような色の比較に関しては、目視検査によって同等の色特性であった。そして異なる温度における染色実験に関しては、通常は染色温度は約９０〜１００℃であるので、非常に類似した染色特性が観察された。図１３Ａ及び１３Ｂに示されるように、単一末端のＰＡ材料は、通常の単一末端ＰＡ材料と比べて同等の染色特性を有する。
[0096]本発明は主として高速紡糸用途を対象としているが、本明細書に開示する特徴は、カーペット繊維紡糸のような低速紡糸、及び従来の紡糸のような中速紡糸などの他の紡糸及び押出しプロセスへ適用することができることを理解すべきである。
[0097]本発明を代表的なデザインに関するものとして記載したが、本発明はこの開示の精神及び範囲内で更に修正することができる。更に、本出願は、本開示からのかかる逸脱を、本発明が属する分野において公知又は通常の実施の範囲内に含まれるものとしてカバーすることを意図している。
本発明は以下の実施態様を含む。
［１］二重末端ポリアミドを与え；そして
二重末端ポリアミドを、３５００ｍ／分〜８０００ｍ／分の速度で紡糸して繊維を形成する；
ことを含む、複数の繊維の製造方法。
［２］ポリアミドが、ポリアミド−６（ＰＡ−６）、ポリアミド−６，６（ＰＡ−６６）、ポリアミド−６６６（ＰＡ−６６６）、ポリアミド−４６（ＰＡ−４６）、ポリアミド−６１０（ＰＡ−６１０）、ポリアミド−１２１２（ＰＡ−１２１２）、並びにこれらの混合物及びコポリマーからなる群から選択される、［１］に記載の方法。
［３］ポリアミドがポリアミド−６である、［２］に記載の方法。
［４］ポリアミド−６が、２５ミリモル／ｋｇ〜４０ミリモル／ｋｇのアミン末端基濃度を有し、且つ１８ミリモル／ｋｇ〜５０ミリモル／ｋｇのカルボキシル末端基濃度を有する、［３］に記載の方法。
［５］ポリアミドが２．６ＲＶ〜３．０ＲＶの相対粘度を有する、［１］に記載の方法。
［６］ポリアミド−６が２．４ＲＶ〜２．６ＲＶの相対粘度を有する、［１］に記載の方法。
［７］紡糸が二重末端ポリアミド−６を２３０℃〜３００℃の温度に加熱することを含む、［１］に記載の方法。
［８］紡糸が三葉形状の孔を含む紡糸口金を通して二重末端ポリアミドを押出すことを含み、三葉形状の孔は０〜０．１ｍｍのＲ値を画定する、［１］に記載の方法。
［９］二重末端ポリアミドを３５００ｍ／分〜８０００ｍ／分の速度で紡糸してポリアミド繊維を形成することによって製造されるポリアミド繊維。
［１０］ポリアミドがポリアミド−６である、［９］に記載のポリアミド繊維。
［１１］ポリアミド−６が、２５ミリモル／ｋｇ〜４０ミリモル／ｋｇのアミン末端基濃度を有し、且つ１８ミリモル／ｋｇ〜５０ミリモル／ｋｇのカルボキシル末端基濃度を有する、［１０］に記載のポリアミド繊維。
［１２］繊維が三葉形繊維である、［９］に記載のポリアミド繊維。
［１３］三葉形繊維が０〜０．１ｍｍのＲ値を有する紡糸口金から形成される、［９］に記載のポリアミド繊維。
［１４］ポリアミド繊維が複数のフィラメントを含み、ポリアミド繊維が１．５〜５のデニール／フィラメントを有する、［９］に記載のポリアミド繊維。
［１５］二重末端ポリアミドを３５００ｍ／分〜８０００ｍ／分の速度で紡糸して複数のポリアミド繊維を形成し；そして
複数のポリアミド繊維からヤーンを形成する；
工程によって製造される、複数の繊維を含むヤーン。
［１６］ポリアミドが、ポリアミド−６（ＰＡ−６）、ポリアミド−６，６（ＰＡ−６６）、ポリアミド−６６６（ＰＡ−６６６）、ポリアミド−４６（ＰＡ−４６）、ポリアミド−６１０（ＰＡ−６１０）、ポリアミド−１２１２（ＰＡ−１２１２）、並びにこれらの混合物及びコポリマーからなる群から選択される、［１５］に記載のヤーン。
［１７］ポリアミドがポリアミド−６である、［１６］に記載のヤーン。
［１８］ポリアミド−６が、２５ミリモル／ｋｇ〜４０ミリモル／ｋｇのアミン末端基濃度を有し、且つ１８ミリモル／ｋｇ〜５０ミリモル／ｋｇのカルボキシル末端基濃度を有する、［１７］に記載のヤーン。
［１９］複数のポリアミド繊維が三葉形繊維である、［１５］に記載のヤーン。
［２０］三葉形繊維が０〜０．１ｍｍのＲ値を有する紡糸口金から形成される、［１９］に記載のヤーン。
本発明は以下の実施態様を含む。
［１］二重末端ポリアミドを与え；そして
二重末端ポリアミドを、３５００ｍ／分〜８０００ｍ／分の速度で紡糸して繊維を形成する；
ことを含む、複数の繊維の製造方法。
［２］ポリアミドが、ポリアミド−６（ＰＡ−６）、ポリアミド−６，６（ＰＡ−６６）、ポリアミド−６６６（ＰＡ−６６６）、ポリアミド−４６（ＰＡ−４６）、ポリアミド−６１０（ＰＡ−６１０）、ポリアミド−１２１２（ＰＡ−１２１２）、並びにこれらの混合物及びコポリマーからなる群から選択される、［１］に記載の方法。
［３］ポリアミドがポリアミド−６である、［２］に記載の方法。
［４］ポリアミド−６が、２５ミリモル／ｋｇ〜４０ミリモル／ｋｇのアミン末端基濃度を有し、且つ１８ミリモル／ｋｇ〜５０ミリモル／ｋｇのカルボキシル末端基濃度を有する、［３］に記載の方法。
［５］ポリアミドが２．６ＲＶ〜３．０ＲＶの相対粘度を有する、［１］に記載の方法。
［６］ポリアミド−６が２．４ＲＶ〜２．６ＲＶの相対粘度を有する、［１］に記載の方法。
［７］紡糸が二重末端ポリアミド−６を２３０℃〜３００℃の温度に加熱することを含む、［１］に記載の方法。
［８］紡糸が三葉形状の孔を含む紡糸口金を通して二重末端ポリアミドを押出すことを含み、三葉形状の孔は０〜０．１ｍｍのＲ値を画定する、［１］に記載の方法。
［９］二重末端ポリアミドを３５００ｍ／分〜８０００ｍ／分の速度で紡糸してポリアミド繊維を形成することによって製造されるポリアミド繊維。
［１０］ポリアミドがポリアミド−６である、［９］に記載のポリアミド繊維。
［１１］ポリアミド−６が、２５ミリモル／ｋｇ〜４０ミリモル／ｋｇのアミン末端基濃度を有し、且つ１８ミリモル／ｋｇ〜５０ミリモル／ｋｇのカルボキシル末端基濃度を有する、［１０］に記載のポリアミド繊維。
［１２］繊維が三葉形繊維である、［９］に記載のポリアミド繊維。
［１３］三葉形繊維が０〜０．１ｍｍのＲ値を有する紡糸口金から形成される、［９］に記載のポリアミド繊維。
［１４］ポリアミド繊維が複数のフィラメントを含み、ポリアミド繊維が１．５〜５のデニール／フィラメントを有する、［９］に記載のポリアミド繊維。
［１５］二重末端ポリアミドを３５００ｍ／分〜８０００ｍ／分の速度で紡糸して複数のポリアミド繊維を形成し；そして
複数のポリアミド繊維からヤーンを形成する；
工程によって製造される、複数の繊維を含むヤーン。
［１６］ポリアミドが、ポリアミド−６（ＰＡ−６）、ポリアミド−６，６（ＰＡ−６６）、ポリアミド−６６６（ＰＡ−６６６）、ポリアミド−４６（ＰＡ−４６）、ポリアミド−６１０（ＰＡ−６１０）、ポリアミド−１２１２（ＰＡ−１２１２）、並びにこれらの混合物及びコポリマーからなる群から選択される、［１５］に記載のヤーン。
［１７］ポリアミドがポリアミド−６である、［１６］に記載のヤーン。
［１８］ポリアミド−６が、２５ミリモル／ｋｇ〜４０ミリモル／ｋｇのアミン末端基濃度を有し、且つ１８ミリモル／ｋｇ〜５０ミリモル／ｋｇのカルボキシル末端基濃度を有する、［１７］に記載のヤーン。
［１９］複数のポリアミド繊維が三葉形繊維である、［１５］に記載のヤーン。
［２０］三葉形繊維が０〜０．１ｍｍのＲ値を有する紡糸口金から形成される、［１９］に記載のヤーン。
Claims (10)
- 二重末端ポリアミドを与えること、及び
二重末端ポリアミドを、３５００ｍ／分〜８０００ｍ／分の速度で紡糸して繊維を形成すること、
を含み、
ここで、前記二重末端ポリアミドが、ポリアミド−６（ＰＡ−６）であり、
前記二重末端ポリアミド−６が、２５ミリモル／ｋｇ〜４０ミリモル／ｋｇのアミン末端基濃度を有し、１８ミリモル／ｋｇ〜５０ミリモル／ｋｇのカルボキシル末端基濃度を有し、且つ２．６ＲＶ〜３．０ＲＶの相対粘度を有し、前記の各数値は明細書に記載された方法で測定される、
複数の繊維の製造方法。 - 紡糸が二重末端ポリアミド−６を２３０℃〜３００℃の温度に加熱することを含む、請求項１に記載の方法。
- 紡糸が三葉形状の孔を含む紡糸口金を通して二重末端ポリアミドを押出すことを含み、三葉形状の孔は０．００５ｍｍ〜０．１ｍｍのＲ値を画定する、請求項１に記載の方法。
- 二重末端ポリアミドを３５００ｍ／分〜８０００ｍ／分の速度で紡糸してポリアミド繊維を形成することによって製造され、
ここで、前記二重末端ポリアミドが、ポリアミド−６（ＰＡ−６）であり、
前記二重末端ポリアミド−６が、２５ミリモル／ｋｇ〜４０ミリモル／ｋｇのアミン末端基濃度を有し、１８ミリモル／ｋｇ〜５０ミリモル／ｋｇのカルボキシル末端基濃度を有し、且つ２．６ＲＶ〜３．０ＲＶの相対粘度を有する、
ポリアミド繊維。 - 繊維が三葉形繊維である、請求項４に記載のポリアミド繊維。
- 三葉形繊維が０．００５ｍｍ〜０．１ｍｍのＲ値を有する紡糸口金から形成される、請求項５に記載のポリアミド繊維。
- ポリアミド繊維が複数のフィラメントを含み、ポリアミド繊維が１．５〜５のデニール／フィラメントを有する、請求項４に記載のポリアミド繊維。
- 二重末端ポリアミドを３５００ｍ／分〜８０００ｍ／分の速度で紡糸して複数のポリアミド繊維を形成すること、及び
複数のポリアミド繊維からヤーンを形成すること
によって製造され、
ここで、前記二重末端ポリアミドが、ポリアミド−６（ＰＡ−６）であり、
前記二重末端ポリアミド−６が、２５ミリモル／ｋｇ〜４０ミリモル／ｋｇのアミン末端基濃度を有し、１８ミリモル／ｋｇ〜５０ミリモル／ｋｇのカルボキシル末端基濃度を有し、且つ２．６ＲＶ〜３．０ＲＶの相対粘度を有する、
複数の繊維を含むヤーン。 - 複数のポリアミド繊維が三葉形繊維である、請求項８に記載のヤーン。
- 三葉形繊維が０．００５ｍｍ〜０．１ｍｍのＲ値を有する紡糸口金から形成される、請求項９に記載のヤーン。
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