JP7242664B2 - High load-bearing nylon staple fibers with additives, blended yarns and fabrics thereof - Google Patents

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Description

本特許出願は、2017年10月20日に出願された、米国特許仮出願第62/575091号に対する優先権を主張し、その教示全体が参照によって本明細書に組み込まれる。 This patent application claims priority to US Provisional Patent Application No. 62/575091, filed October 20, 2017, the entire teachings of which are incorporated herein by reference.

本発明は、添加剤を含有する高耐荷重性ナイロンステープルファイバー及びその製造方法、並びにブレンドされた糸、布地、及び他の製造物品におけるそれらの使用に関する。 The present invention relates to additive-containing high load bearing nylon staple fibers and methods for their manufacture, and their use in blended yarns, fabrics, and other articles of manufacture.

ナイロンは、長年にわたって製造及び商業的に使用されてきた。第1のナイロンファイバーは、ナイロン6,6,ポリ(ヘキサメチレンアジパミド)であった。ナイロン6,6ファイバーは、依然として製造され、主要なナイロンファイバーとして商業的に使用されている。多くの他のナイロンファイバー、特にカプロラクタムから調製されたナイロン6ファイバーもまた、製造されており、商業的使用される。ナイロンファイバーは、織物布地の糸、及び他の目的で使用される。織物布地では、本質的に2つの主要な糸のカテゴリ、すなわち、連続フィラメント糸及びステープルファイバーすなわち切断ファイバーから作製された糸が存在する。 Nylon has been manufactured and used commercially for many years. The first nylon fiber was nylon 6,6, poly(hexamethylene adipamide). Nylon 6,6 fibers are still manufactured and used commercially as the primary nylon fiber. Many other nylon fibers, particularly nylon 6 fibers prepared from caprolactam, are also produced and used commercially. Nylon fibers are used for yarn in textile fabrics and for other purposes. In woven fabrics, there are essentially two main categories of yarns: continuous filament yarns and yarns made from staple or chopped fibres.

ナイロンステープルファイバーは、従来、ナイロンポリマーをフィラメントに溶融紡糸し、非常に多数のこれらのフィラメントを回収してトウにし、トウを延伸操作に供し、次いで、例えば、ステープルカッターでトウをステープルファイバーに変換することによって作製されてきた。トウは、通常、何千ものフィラメントを含有し、一般に、全デニールで数十万(又はそれ以上)のオーダーである。延伸操作は、フィラメント内のナイロンポリマーの配向を増加させるために、1組のフィードロールと1組の延伸ロール(フィードロールよりも高速で動作する)との間でトウを搬送することを伴う。延伸は、トウがステープルファイバーに変換される前に、トウフィラメントにおけるナイロン結晶化度を増加させるために、アニーリング操作と組み合わされることが多い。 Nylon staple fibers are conventionally made by melt spinning a nylon polymer into filaments, collecting a large number of these filaments into tows, subjecting the tows to a drawing operation, and then converting the tows into staple fibers, for example with a staple cutter. It has been made by A tow typically contains thousands of filaments, generally on the order of hundreds of thousands (or more) in total denier. The drawing operation involves conveying the tow between a set of feed rolls and a set of drawing rolls (operating at a higher speed than the feed rolls) to increase the orientation of the nylon polymer within the filaments. Drawing is often combined with an annealing operation to increase the nylon crystallinity in the tow filaments before the tow is converted into staple fibers.

ナイロンステープルファイバーの利点の1つは、特に綿などの天然繊維(短ステープルと呼ばれることが多い)及び/又は他の合成繊維と容易にブレンドされて、そのようなブレンドから誘導可能な利点を達成することである。特に、綿とナイロンとのブレンドを含む糸から作製された布地の耐久性及び経済性を改善するために、特に望ましい形態のナイロンステープルファイバーが、綿とのブレンドのために長年にわたって使用されてきた。これは、そのようなナイロンステープルファイバーが、Hebelerの米国特許第3,044,250号、同3,188,790号、同3,321,448号、及び同3,459,845号(これらの開示は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる)に開示されるように、比較的高い耐荷重性を有するためである。Hebelerによって説明されるように、ナイロンステープルファイバーの耐荷重能力は、7%伸長時の強度(T7)として便宜的に測定され、T7パラメータは、標準的な測定値として長い間受け入れられており、インストロン機で容易に読み取られる。 One of the advantages of nylon staple fibers is that they are readily blended with natural fibers, especially cotton (often referred to as short staple) and/or other synthetic fibers, to achieve the benefits derivable from such blends. It is to be. In particular, a particularly desirable form of nylon staple fiber has been used for blending with cotton to improve the durability and economy of fabrics made from yarns comprising blends of cotton and nylon. . It is disclosed that such nylon staple fibers are disclosed in Hebeler U.S. Pat. Nos. 3,044,250; 3,188,790; , the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety). As described by Hebeler, the load-bearing capacity of nylon staple fibers is conveniently measured as the strength at 7% elongation (T7), the T7 parameter has long been accepted as a standard measurement, Reads easily on an Instron machine.

ナイロンステープル繊維を調製するためのHebelerプロセスは、上述のナイロン紡糸、トウ形成、延伸、及び変換操作を伴う。その後、ナイロンステープルファイバーを調製するためのHebelerプロセスの改善が、トウ延伸操作の性質を修正すること、及び特定の種類のアニーリング(又は高温処理)及びその後の冷却工程を全体的なプロセスに加えることによって行われてきた。例えば、米国特許第5,093,195号及び同第5,011,645号でThompsonは、例えば、55のギ酸相対粘度(RV)を有するナイロン6,6ポリマーが、フィラメントに紡糸され、その後延伸され、アニーリングされ、冷却され、フィラメント当たり約6.8~6.9のデニールの破断時強度Tが約2.44で、約2.4~3.2の耐荷重能力T7を有するステープルファイバーに切断する、ナイロンステープルファイバー調製を開示する。このようなナイロンステープルファイバーは、綿とブレンドされ、改善された糸強度の糸に形成されることがThompson特許に更に開示されている。(これらのThompson特許の両方は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。) The Hebeler process for preparing nylon staple fibers involves the nylon spinning, tow forming, drawing, and converting operations described above. Subsequent improvements to the Hebeler process for preparing nylon staple fibers modified the nature of the tow drawing operation and added a specific type of annealing (or high temperature treatment) and subsequent cooling steps to the overall process. has been done by For example, Thompson in U.S. Pat. Nos. 5,093,195 and 5,011,645 discloses, for example, a nylon 6,6 polymer having a formic acid relative viscosity (RV) of 55 is spun into filaments and then drawn. into a staple fiber having a strength at break T of about 2.44 at a denier of about 6.8-6.9 per filament and a load-bearing capacity T7 of about 2.4-3.2. A cutting, nylon staple fiber preparation is disclosed. The Thompson patent further discloses that such nylon staple fibers are blended with cotton and formed into yarns of improved yarn strength. (Both of these Thompson patents are hereby incorporated by reference in their entireties.)

Thompson技術に従って調製されたナイロンステープルファイバーは、NYCO糸(一般に50:50ナイロン/綿比で)にブレンドされ、これらの糸はNYCO布地を調製するために使用される。このようなNYCO布地(例えば、織布)は、戦闘用ユニフォーム及び衣料品における適用を見出す。そのような布地は、一般的に軍事用又は他の頑丈な衣料品用に十分であることが判明しているが、例えば、軍事当局は、より軽量であり、コストが低く、かつ/又はより快適でありながら、なお耐久性が高く又は耐久性が改善され得る、改善された布地を継続的に求めている。 Nylon staple fibers prepared according to the Thompson technique are blended with NYCO yarns (generally at a 50:50 nylon/cotton ratio) and these yarns are used to prepare NYCO fabrics. Such NYCO fabrics (eg, woven fabrics) find application in combat uniforms and apparel. While such fabrics have generally proven satisfactory for military or other heavy-duty apparel, for example, military authorities have sought lighter weight, lower cost, and/or more There is a continuing need for improved fabrics that are comfortable yet are still durable or whose durability can be improved.

PCT/US2015/055333号は、7.5g/den7.5g/den超の破断強度及び/又は4.0g/den超の10%伸長時の強度を有する高強度つまり耐荷重性ナイロン糸並びに糸、布地及び製造物品及びそれらの製造方法を開示している。 PCT/US2015/055333 discloses high strength or load bearing nylon yarns and yarns having a breaking strength of greater than 7.5 g/den and 7.5 g/den and/or a strength at 10% elongation of greater than 4.0 g/den; Disclosed are fabrics and articles of manufacture and methods of making them.

カーボンブラックなどの顔料を特に軍事衣料品において繊維に添加するという要望及び利益が示されている。例えば、米国特許第5,830,572号、米国特許第7,008,694号及び米国特許第7,320,766号を参照されたい。 The desire and interest in adding pigments such as carbon black to fibers, particularly in military apparel, has been demonstrated. See, for example, US Pat. No. 5,830,572, US Pat. No. 7,008,694 and US Pat. No. 7,320,766.

加えて、デニム及びキャンバス布地、特にダークデニム、特に黒色デニムは、市場において人気があるが、業界では退色又は色堅牢度の問題を有することが知られている。例えば、黒色デニムの場合、繰り返し洗濯/摩耗後に着色が急速に消える。また、綿繊維又はセルロース繊維とのブレンドとしてナイロンを添加すると、耐摩耗性を改善することにより、糸及び結果として得られる布地の耐久性を著しく改善することも知られている。黒色デニム布地を染色するために使用される黒色染料は、ナイロンを染色するだけであり、染料が綿繊維上にあるときには、ナイロン繊維上は暗色でも永久的でもない。 In addition, denim and canvas fabrics, especially dark denim, especially black denim, are popular in the market but are known in the industry to have problems with fading or color fastness. For example, in the case of black denim, the color fades quickly after repeated washing/wear. It is also known that the addition of nylon as a blend with cotton or cellulosic fibers significantly improves the durability of the yarn and resulting fabric by improving abrasion resistance. The black dye used to dye black denim fabric only dyes nylon and is neither dark nor permanent on nylon fibres, when the dye is on cotton fibres.

しかしながら、綿繊維又はセルロース繊維を有するナイロンステープルの任意のブレンドは、高強度/高弾性率を必要とする。 However, any blend of nylon staple with cotton fibers or cellulose fibers requires high strength/high modulus.

繊維の溶融紡糸の前に顔料などの添加剤をポリマーに添加することは、歴史的に繊維物理的特性を低減してきた。例えば、有機顔料は、ナイロンを架橋し、その粘度を変化させ、繊維を弱める球晶を形成し、延伸張力及びフィラメントの破断を増加させる傾向がある。より多くの顔料が添加されると、強度損失が大きくなる。これらの低減された繊維特性は、結果として糸及び布地強度を低下させるという問題に起因して、着色されたナイロンステープルとセルロース繊維との混合を防止又は制限してきた。 Adding additives such as pigments to the polymer prior to melt spinning of the fiber has historically reduced fiber physical properties. For example, organic pigments tend to crosslink nylon, alter its viscosity, form spherulites that weaken the fiber, and increase draw tension and filament breakage. The more pigment added, the greater the strength loss. These reduced fiber properties have prevented or limited the mixing of colored nylon staples with cellulose fibers due to the resulting problem of reduced yarn and fabric strength.

例えば、DuPontは、自動車内装品に使用するために、1990年代半ばから後期に着色されたナイロンステープルを製造した。得られたナイロンステープル製品は、5.5グラム/デニールの破断強度を有した。その時点で特定された唯一の最終用途は、自動車/家庭内装品用に100%形態で紡糸される糸であった。 For example, DuPont manufactured dyed nylon staples in the mid to late 1990's for use in automotive interiors. The resulting nylon staple product had a breaking strength of 5.5 grams/denier. The only end use identified at that time was yarn spun in 100% form for automotive/home interiors.

米国特許第5,290,850号は、ポリマーと着色顔料との溶融ブレンドから着色されたヘキサメチレンアジパミド繊維を溶融紡糸するための改善されたプロセスを開示しており、ポリマーは、7.5グラム/デニール超の強度を呈するヘキサメチレンを形成する元以外の2つの異なる二官能性繰り返しアミド形成部分を有するランダムインターポリアミド又はブロックポリマーである。 U.S. Pat. No. 5,290,850 discloses an improved process for melt spinning colored hexamethylene adipamide fibers from a melt blend of a polymer and a colored pigment, the polymer comprising:7. Random interpolyamides or block polymers having two different difunctional repeating amide-forming moieties other than the original forming hexamethylene exhibiting strengths greater than 5 grams/denier.

布地及び他の製造物品に使用するための添加剤を有する、追加の高荷重性ナイロンステープルファイバーが必要とされている。 There is a need for additional high load nylon staple fibers with additives for use in fabrics and other articles of manufacture.

通常、溶融紡糸プロセス中に任意の無機又は有機顔料又は添加剤をポリマーに添加することにより、得られる繊維強度が低下する。繊維強度損失は、糸及び得られた布地のより低い強度をもたらす。本発明者らは、繊維形成前に添加剤をナイロンポリマーに添加し、蒸気アシスト/アニーリングプロセスの下で繊維を延伸することにより、添加剤を含有する高強度/高弾性率繊維の製造がもたらされることを予期せず見出した。 Addition of any inorganic or organic pigments or additives to the polymer during the melt spinning process usually reduces the resulting fiber strength. Fiber strength loss results in lower strength of the yarn and resulting fabric. We have found that adding additives to the nylon polymer prior to fiber formation and drawing the fibers under a steam-assisted/annealing process results in the production of additive-containing high strength/high modulus fibers. unexpectedly discovered that

したがって、本発明の一態様は、ナイロンポリマーと添加剤とを含むナイロンステープルファイバーに関する。本発明の添加剤を有するナイロンステープルファイバーは、6.5g/denを超える破断強度を示す。非限定的な一実施形態では、ナイロンステープル繊維は、3.0g/denを超える10%伸長時の強度を示す。これらの繊維に含まれ得る添加剤の非限定的な例は、顔料、並びに火災又は火炎(FR)耐性及び/又は紫外線(UV)保護用に含まれる添加剤である。 Accordingly, one aspect of the present invention relates to nylon staple fibers comprising a nylon polymer and an additive. Nylon staple fibers with the additive of the present invention exhibit breaking strengths in excess of 6.5 g/den. In one non-limiting embodiment, the nylon staple fiber exhibits a strength at 10% elongation of greater than 3.0 g/den. Non-limiting examples of additives that may be included in these fibers are pigments and additives included for fire or flame (FR) resistance and/or ultraviolet (UV) protection.

本発明の別の態様は、ナイロンステープルファイバーから紡糸された糸に関する。非限定的な1つでは、糸は、少なくとも1つのコンパニオンステープルファイバーを更に含む。非限定的な一実施形態では、糸のナイロン含有量は5%超である。非限定的な一実施形態では、糸のナイロン含有量は30%.超である。非限定的な一実施形態では、糸のナイロン含有量は50%超である。このような糸は、有利に軽量、快適、低コストで耐久性があり、それゆえ、例えば、軍事用衣料品、例えば、戦闘用ユニフォーム又は他の厳しい用途のための衣料品への使用に特に好適な布地及び他の製品物品に製造することができる。 Another aspect of the invention relates to yarn spun from nylon staple fibers. In a non-limiting one, the yarn further comprises at least one companion staple fiber. In one non-limiting embodiment, the yarn has a nylon content greater than 5%. In one non-limiting embodiment, the nylon content of the yarn is 30%. Super. In one non-limiting embodiment, the yarn has a nylon content greater than 50%. Such yarns are advantageously lightweight, comfortable, low cost and durable, and are therefore particularly suitable for use in, for example, military apparel, such as combat uniforms or other apparel for demanding applications. Suitable fabrics and other product articles can be manufactured.

本発明の別の態様は、製造物品に関し、少なくともその一部は、本発明のナイロンステープルファイバー又は糸を含む。 Another aspect of the invention relates to an article of manufacture, at least a portion of which comprises the nylon staple fibers or yarns of the invention.

非限定的な一実施形態では、製造物品は布地である。 In one non-limiting embodiment, the article of manufacture is a fabric.

非限定的な一実施形態では、布地は単色で染色され、及び/又は均一な暗い色合いを呈する。 In one non-limiting embodiment, the fabric is dyed in a single color and/or exhibits a uniform dark shade.

非限定的な一実施形態では、布地は、そのような顔料含有成分又は添加剤成分を含まない最も近い比較布地よりも改善されたUV光堅牢度を呈する。 In one non-limiting embodiment, the fabric exhibits improved UV lightfastness over the closest comparative fabric that does not contain such pigment-containing or additive components.

非限定的な一実施形態では、布地は、そのような顔料含有成分又は添加剤成分を含まない最も近い比較布地よりも改善された染料洗濯堅牢度を呈する。 In one non-limiting embodiment, the fabric exhibits improved dye washfastness over the closest comparative fabric that does not contain such pigment-containing or additive components.

非限定的な一実施形態では、布地はカモフラージュ模様である。この布地は、典型的には、布地は生機つまり非着色布地であってもよいが、ポリアミド6,6又はナイロン6,6などの着色合成繊維を使用することによって構築される。しかしながら、繊維が着色される場合、模様は、着色された布地の上に依然として生じ得る。 In one non-limiting embodiment, the fabric has a camouflage pattern. The fabric is typically constructed by using colored synthetic fibers such as polyamide 6,6 or nylon 6,6, although the fabric may be greige or uncolored fabric. However, if the fibers are colored, patterns can still occur on the colored fabric.

非限定的な一実施形態では、布地は、600~900nmの範囲のNIR(近赤外線)反射率、及び/又は900~2500nmの範囲の下部及び平坦化されたSWIR(短波長赤外線)反射率を呈する。更に、布地は、SWIRスペクトルで印刷された布地に使用される個々の色間の赤外線(IR)反射率曲線分離を増加させ、夜間視力ゴーグル監視に対する更なる阻害及び改善されたカモフラージュ有効性を提供する。 In one non-limiting embodiment, the fabric has NIR (near infrared) reflectance in the range of 600-900 nm and/or lower and flattened SWIR (short wavelength infrared) reflectance in the range of 900-2500 nm. Present. In addition, the fabric increases the infrared (IR) reflectance curve separation between individual colors used on fabric printed in the SWIR spectrum, providing further inhibition and improved camouflage effectiveness for night vision goggle surveillance. do.

非限定的な一実施形態では、布地は、改善された耐炎性特性を有する。 In one non-limiting embodiment, the fabric has improved flame resistant properties.

非限定的な一実施形態では、布地は、そのような顔料含有成分又は添加剤成分を含まない最も近い比較布地よりも改善された電気アーク評価を呈する。 In one non-limiting embodiment, the fabric exhibits an improved electric arc rating over the closest comparative fabric that does not contain such pigment-containing or additive components.

非限定的な一実施形態では、製造物品はデニム布地である。非限定的な一実施形態では、デニム布地は、ナイロンステープルファイバーに含まれる顔料と同様の色で過剰染色される。更に、繊維が黒色であり、布地が暗色に印刷されると、より均一に染色された製品が得られるが、これは、黒色繊維は、布地を透かして見える白色繊維の外観を最小化又は排除するように作用するためである。 In one non-limiting embodiment, the article of manufacture is denim fabric. In one non-limiting embodiment, the denim fabric is overdyed with a color similar to the pigment contained in the nylon staple fibers. Additionally, when the fibers are black and the fabric is printed dark, a more evenly dyed product is obtained, although the black fibers minimize or eliminate the appearance of white fibers showing through the fabric. This is because it acts to

別の非限定的な実施形態では、製造物品は不織布複合体である。このような複合体の最終用途としては、産業(フェルト/裏張り/濾過/絶縁材)、衣料(ライナー布地を含む)、履物、袋/パックハードギア、FR(化学処理又は固有FR繊維技術との組み合わせ)、バイオケミカル、又は他の特殊保護ウェアを含む耐久性及び半耐久性(使い捨て若しくは半使い捨て)衣類又はPPE、が挙げられるがこれらに限定されない。 In another non-limiting embodiment, the article of manufacture is a nonwoven composite. End uses for such composites include industrial (felt/lining/filtration/insulation), apparel (including liner fabric), footwear, bags/pack hard gear, FR (with chemical treatments or proprietary FR fiber technology). durable and semi-durable (disposable or semi-disposable) garments or PPE including, but not limited to, biochemical, or other specialty protective wear.

本発明の更に別の態様は、高強度又は高耐荷重性の着色されたナイロンステープル繊維を製造するための方法に関する。本発明の方法は、ナイロンポリマーを顔料とともにフィラメントに溶融紡糸することと、次いでフィラメントを均一に急冷することと、多数のこれらの急冷フィラメントからトウを形成することと、を含む。次いで、トウを蒸気の存在下で延伸する。次いで、延伸されたトウをアニールし、得られた延伸及びアニールしたトウをステープルファイバーに変換する。非限定的な一実施形態では、アニーリングは張力下で行われる。この方法に従って製造されたナイロンステープルファイバーは、6.5g/denを超える破断強度を有する。非限定的な一実施形態では、この方法に従って調製されたナイロンステープルファイバーは、3.0g/denを超える10%伸長時の強度を有する。 Yet another aspect of the present invention relates to a method for producing high strength or high load bearing colored nylon staple fibers. The method of the present invention involves melt spinning a nylon polymer with pigment into filaments, then uniformly quenching the filaments, and forming a tow from a number of these quenched filaments. The tow is then stretched in the presence of steam. The drawn tow is then annealed and the resulting drawn and annealed tow is converted into staple fiber. In one non-limiting embodiment, annealing is performed under tension. Nylon staple fibers produced according to this method have breaking strengths in excess of 6.5 g/den. In one non-limiting embodiment, nylon staple fibers prepared according to this method have a strength at 10% elongation of greater than 3.0 g/den.

本開示によって、6.5g/den超の破断強度及び/又は3.0g/denを超える10%伸長時強度を示す添加剤を有する高強度又は高耐荷重性ナイロンステープルファイバー、少なくとも一部がこれらの繊維から調整される糸、布地、及び他の製造物品、及びそれらの製造方法が提供される。 According to the present disclosure, high-strength or high-load-bearing nylon staple fibers having additives that exhibit a breaking strength of greater than 6.5 g/den and/or a strength at 10% elongation of greater than 3.0 g/den, at least in part thereof Yarns, fabrics, and other articles of manufacture prepared from fibers of and methods for their manufacture are provided.

ナイロンステープルファイバーに含まれる添加剤の非限定的な例は、顔料、UV保護を提供する添加剤、及びFR耐性のための添加剤である。 Non-limiting examples of additives included in nylon staple fibers are pigments, additives to provide UV protection, and additives for FR resistance.

非限定的な一実施形態では、添加剤は、約10ppm~約50,000ppmの量で存在する顔料である。非限定的な一実施形態では、顔料はカーボンブラックである。好適な顔料の更なる例は、ウルトラマリンバイオレット、硫黄を含有するナトリウム及びアルミニウムのケイ酸塩;ハンパープル、BaCuSi;コバルトバイオレット、コバルト酸オルトリン酸塩;マンガンバイオレット、NHMnP;ウルトラマリン、Na8-10AlSi242-4;ペルシアンブルー、(Na,Ca)(AlSiO(S,SO,Cl)1-2;コバルトブルー、コバルト(II)スズ;エジプシャンブルー、(CaCuSi10);ハンブルー、BaCuSi10;アズライト、(Cu(CO(OH));プルシアンブルー、ヘキサシアノ鉄酸塩、インミンブルー、(Yln1-xMn);カドミウムグリーン、CdS及びCrの混合物;クロム緑、酸化クロム;ビリジアン、水和酸化クロム;Rimnan’sグリーン、CoZnO;マラカイトライト、(CuCO(OH));Paris green,Cu(C2.3Cu(AsO);Scheeleの緑色、CuHAsO;典型的には、酢酸クプリド及び/又はマラカイトであるVerdigris;Verona green,(K[(Al,FeIII),(FeII,Mg](AlSi,Si)010(OH)2);雄黄、(As);プリムローズイエロ-、(BiVO);カドミウムイエロー、CdS;クロムイエロー、PbCrO;コバルトイエロー、(KCo(NO);イエローオーカー、(Fe.HO);チタンイエロー;硫化第二スズ、SnS;カドミウムオレンジ、硫セレン化カドミウム、クロムオレンジ、(PbCrO+PbO);鶏冠石、AS4、カドミウムレッド、CdSe;インディアンレッド;レッドオーカー、Fe;バーントシェンナ;バーミリオン、HgS;ローアンバー、Fe+MnO+nHO+Si+AlO;ローシェンナ;アイボリーブラック;バインブラック;ランプブラック;マーズブラック、Fe、二酸化マンガン、チタンブラック、Ti、アンチモンホワイト、Sb、硫酸バリウム、リトポン、BaSO.ZnS;クレムニッツホワイト、((PbCO・Pb(OH));二酸化チタン、TiO;、及び酸化亜鉛、ZnOである。 In one non-limiting embodiment, the additive is a pigment present in an amount from about 10 ppm to about 50,000 ppm. In one non-limiting embodiment, the pigment is carbon black. Further examples of suitable pigments are ultramarine violet, sulfur-containing sodium and aluminum silicates; humpurple, BaCuSi2O6 ; cobalt violet, cobaltic acid orthophosphate ; manganese violet, NH4MnP2O . 7 ; ultramarine, Na 8-10 Al 6 Si 6 O 24 S 2-4 ; Persian blue, (Na, Ca) 8 (AlSiO 4 ) 6 (S, SO 4 , Cl) 1-2 ; cobalt blue, cobalt (II) Tin; Egyptian Blue, ( CaCuSi4O10 ) ; Ham Blue, BaCuSi4O10 ; Azurite, ( Cu3 ( CO3 ) 2 ( OH2 )); Prussian Blue, Hexacyanoferrate, Immin Blue, (Yln 1-x Mn x O 3 ); cadmium green, mixture of CdS and Cr 2 O 3 ; chromium green, chromium oxide; Viridian, hydrated chromium oxide ; Paris green, Cu( C2H2O2 ) 2.3Cu ( AsO2 ) 2 ); Scheele green, CuHAsO3 ; typically with cuprid acetate and/or malachite . Verdigris; Verona green, (K[(Al, Fe III ), (Fe II , Mg] (AlSi 3 , Si 4 ) 0 10 (OH) 2); male yellow, (As 2 S 3 ); primrose yellow - , ( BiVO4 ); cadmium yellow, CdS ; chrome yellow, PbCrO4 ; cobalt yellow, ( K3Co ( NO2 ) 6 ); yellow ocher, ( Fe2O3.H2O ); titanium yellow; Nitin, SnS2 ; Cadmium Orange, Cadmium Selenide Sulfide, Chromium Orange, ( PbCrO4+PbO); Cockstone, AS4S4 , Cadmium Red, CdSe ; Indian Red; Red Ocher, Fe2O3 ; Burnt Sienna; Vermillion, HgS; Raw Umber , Fe2O3 + MnO2 + nH2O +Si+ AlO3 ; Raw Sienna; Ivory Black; Vine Black; Lamp Black; Lac, Ti 2 O 3 , Antimony White, Sb 2 O 3 , Barium Sulfate, Litpon, BaSO 4 . ZnS; Kremnitz White, (( PbCO3 ) 2.Pb (OH) 2 ); titanium dioxide, TiO2 ; and zinc oxide, ZnO.

また、本開示によって、高強度繊維及びセルロース繊維又は再生合成繊維又は天然繊維を含む不織布複合体も提供される。 Also provided by the present disclosure is a nonwoven composite comprising high strength fibers and cellulosic or regenerated synthetic or natural fibers.

本明細書で使用するとき、用語「耐久性のある」及び「耐久性」は、そのような布地の意図される最終用途のために好適に高い掴み強度及び引裂強度並びに摩耗に対する耐性を有し、このような望ましい性質を布地使用開始後の適切な時間長さ保持することを特徴とする布地の傾向を指す。 As used herein, the terms "durable" and "durable" have high grip and tear strength and resistance to abrasion suitable for the intended end use of such fabrics. , refers to the tendency of fabrics to be characterized by the retention of such desirable properties for a suitable length of time after the fabric is put into use.

本明細書で使用するとき、紡糸された糸に言及する際、用語「ブレンド」又は「ブレンドされた」は、少なくとも2種類の繊維の混合物を意味し、混合物は、各種類の繊維の個々の繊維が、他の種類の個々の繊維と実質的に完全に混合されて、更なる処理及び使用において完全性を維持するのに十分な絡み合いを有する、実質的に均質な繊維の混合物を提供する。 As used herein, the terms "blend" or "blended," when referring to spun yarns, mean a mixture of at least two types of fibers, a mixture comprising individual fibers of each type of fiber. The fibers are substantially thoroughly mixed with other types of individual fibers to provide a substantially homogeneous mixture of fibers having sufficient entanglement to maintain integrity in further processing and use. .

本明細書で使用するとき、綿番手は、840ヤードの長さに基づく糸番号付けシステムを指し、糸の番手は、1ポンドを秤量するために必要とされる840ヤードのかせの数に等しい。 As used herein, cotton count refers to a yarn numbering system based on a length of 840 yards, where yarn count equals the number of 840 yard skeins required to weigh one pound. .

本明細書に列挙される全ての数値は、用語「約」によって修飾されると理解される。 All numerical values recited herein are understood to be modified by the term "about."

いくつかの実施形態は、ある特定の特性を有する添加剤を有する改良されたナイロンステープルファイバーの調製、及びそのような糸から織られた布地に基づくものであり、添加剤を有するこれらの改善されたナイロンステープルファイバーは、少なくとも1つの他の繊維とブレンドされる。他の繊維としては、綿などのセルロース誘導体、耐火性(FR)処理セルロースなどの変性セルロース誘導体、ポリエステル、レーヨン、羊毛などの動物繊維、FRポリエステル、FRナイロン、FRレーヨン、m-アラミド、p-アラミド、モダクリル、ノボロイド、メラミン、ポリ塩化ビニル、帯電防止繊維、PBO(1,4-ベンゼンジカルボン酸、4,6-ジアミノ-1,3-ベンゼンジオールジヒドロクロリドを有するポリマー)、PBI(ポリベンゾイミダゾール)、及びこれらの組み合わせが挙げられ得る。いくつかの実施形態のナイロンステープルファイバーは、糸及び布地に対する強度及び/又は耐摩耗性の増加を提供することができる。これは、綿及び羊毛などの比較的弱い繊維との組み合わせに特に当てはまる。 Some embodiments are based on the preparation of improved nylon staple fibers with additives having certain properties, and fabrics woven from such yarns, these improved with additives. The nylon staple fibers are blended with at least one other fiber. Other fibers include cellulose derivatives such as cotton, modified cellulose derivatives such as fire resistant (FR) treated cellulose, animal fibers such as polyester, rayon, wool, FR polyester, FR nylon, FR rayon, m-aramid, p- Aramid, modacrylic, novoloid, melamine, polyvinyl chloride, antistatic fiber, PBO (polymer with 1,4-benzenedicarboxylic acid, 4,6-diamino-1,3-benzenediol dihydrochloride), PBI (polybenzimidazole ), and combinations thereof. The nylon staple fibers of some embodiments can provide increased strength and/or abrasion resistance to yarns and fabrics. This is especially true in combination with relatively weak fibers such as cotton and wool.

本明細書で調製及び使用される添加剤を有するナイロンステープルファイバーの具体的な特性としては、7%及び10%伸長時の繊維強度に関して定義される繊維デニール、繊維強度、及び繊維耐荷重能力が挙げられる。 Specific properties of the nylon staple fibers with additives prepared and used herein include fiber denier defined in terms of fiber strength at 7% and 10% elongation, fiber strength, and fiber load bearing capacity. mentioned.

本明細書における添加剤を有する所望のナイロンステープルファイバーの実現は、特定の選択された特性を有し特定の選択された加工操作及び条件を使用して処理されたナイロンポリマーフィラメント及びトウのステープルファイバー製造における使用に基づくものである。具体的には、本発明者らは本明細書において、添加剤を有するナイロンステープルファイバーの製造中のアニーリング中のフィードと延伸モジュールとの間の蒸気の導入及び/又は張力の導入が、そのような繊維添加剤の添加に伴う強度の低下を著しく阻害するか、又は防止することを見出した。本発明の非限定的な一実施形態では、蒸気が、フィードと延伸モジュールとの間に蒸気チャンバを追加することによってプロセスに導入され、これにより、過剰な水をアニーリング前に除去することができる。いかなる特定の理論にも制限されるものではないが、蒸気チャンバは、ナイロンの延伸力を低減するために十分な熱/蒸気を加え、延伸を蒸気チャンバに配置させ、フィードロール出口の上に又はフィードロール出口に配置させないのに役立つと考えられる。蒸気は、圧力によって制御することができる。 Realization of the desired nylon staple fibers with additives herein is a staple fiber of nylon polymer filaments and tows having specific selected properties and processed using specific selected processing operations and conditions. Based on use in manufacturing. Specifically, we herein demonstrate that the introduction of steam and/or the introduction of tension between the feed and draw module during annealing during the manufacture of nylon staple fibers with additives is such It has been found that the decrease in strength associated with the addition of such fiber additives is significantly inhibited or prevented. In one non-limiting embodiment of the invention, steam is introduced into the process by adding a steam chamber between the feed and the draw module, which allows excess water to be removed prior to annealing. . Without wishing to be bound by any particular theory, the steam chamber applies sufficient heat/steam to reduce the draw force of the nylon, causing the draw to be placed in the steam chamber, over the feed roll exit or It is believed to help avoid placement at the feed roll exit. Steam can be controlled by pressure.

本発明のナイロンフィラメントの紡糸に用いられるナイロンポリマー自体は、従来の方法で製造することができる。いくつかの実施形態のプロセス及びフィラメントに使用するのに好適なナイロンポリマーは、合成溶融紡糸可能又は溶融紡糸ポリマーを含む。このようなナイロンポリマーは、主に脂肪族である、すなわち、ポリマーのアミド結合の85%未満が2つの芳香環に結合しているポリアミドホモポリマー、コポリマー、及びこれらの混合物を含むことができる。ナイロン6,6であるポリ(ヘキサメチレンアジパミド)及びナイロン6であるポリ(εカプロアミド)などの広く使用されているポリアミド重合体、並びにそれらのコポリマー及びこれらの混合物であるが、いくつかの実施形態に従って使用され得る。有利に使用され得る他のポリアミドポリマーは、ナイロン12、ナイロン4,6、ナイロン6,10、ナイロン6,12、ナイロン12,12、並びにそれらのコポリマー及びこれらの混合物である。いくつかの実施形態のプロセス、繊維、糸及び布地に使用することができるポリアミド及びコポリアミドの例示は、米国特許第5,077,124、5,106,946号及び同第5,139,729号(それぞれCoferら)に記載されているものであり、ポリアミドポリマー混合物は、GutmannによりChemical Fibers International、418-420ページ、46巻,1996年12月に記載のものである。これらの出版物は全て、参照により本明細書に組み込まれる。 The nylon polymer itself used for spinning the nylon filaments of the present invention can be produced by conventional methods. Suitable nylon polymers for use in the processes and filaments of some embodiments include synthetic melt-spinnable or melt-spun polymers. Such nylon polymers can include polyamide homopolymers, copolymers, and mixtures thereof that are predominantly aliphatic, i.e., less than 85% of the amide linkages of the polymer are attached to two aromatic rings. Widely used polyamide polymers such as poly(hexamethyleneadipamide), which is nylon 6,6, and poly(ε-caproamide), which is nylon 6, and copolymers thereof and mixtures thereof, but some It can be used according to embodiments. Other polyamide polymers that may be used to advantage are nylon 12, nylon 4,6, nylon 6,10, nylon 6,12, nylon 12,12, and copolymers and mixtures thereof. Examples of polyamides and copolyamides that can be used in the processes, fibers, yarns and fabrics of some embodiments are U.S. Pat. (Cofer et al., respectively), and the polyamide polymer mixture is described by Gutmann in Chemical Fibers International, pp. 418-420, vol. 46, Dec. 1996. All of these publications are incorporated herein by reference.

非限定的な一実施形態では、ポリマーは、スルホン化イソフタル酸(SIPA)のモノマー塩又はモノマーメチルペンタメチレンジアミン(MPMD)を更に含んでもよい。非限定的な一実施形態では、モノマーは、ナイロンポリマーの約0.04~約4重量%の量で添加される。 In one non-limiting embodiment, the polymer may further comprise a monomeric salt of sulfonated isophthalic acid (SIPA) or monomeric methylpentamethylenediamine (MPMD). In one non-limiting embodiment, the monomer is added in an amount of about 0.04 to about 4% by weight of the nylon polymer.

ナイロンステープルファイバーの調製に使用されるナイロンポリマーは、従来、適切なモノマー、触媒、酸化防止剤、及び他の添加剤(限定するものではないが、可塑剤、艶消し剤、顔料、染料、光安定剤、熱安定剤、静電気を低減するための帯電防止剤、染料能力を変更するための添加剤、表面張力を改質するための剤などが挙げられる)を反応させることによって調製されている。重合は、典型的には、連続重合機又はバッチオートクレーブで実施されている。このようにして製造された溶融ポリマーは、典型的には、スピンパックに導入され、好適な紡糸口金を通って押し出されてフィラメントに形成され、急冷され、次いで、ナイロンステープルファイバーへの最終加工のためにトウに形成される。本明細書で使用するとき、スピンパックは、パックの頂部にあるパック蓋と、パックの底部にある紡糸口金プレートと、前者の2つの構成要素の間に挟まれたポリマーフィルタホルダから構成される。フィルタホルダは、その中に中央凹部を有する。フィルタホルダ内の蓋及び凹部は協働して密閉ポケットを画定し、このポケット内に砂などのポリマーフィルタ媒体が受容される。パックの内部にチャネルが設けられており、ポンプ又は押出機によって供給される溶融ポリマーの流れが、パックを通って、最終的には紡糸口金プレートを通って移動する。紡糸口金プレートは、その中を通って延在する小さな精密穴のアレイを有し、これは、ポリマーをパックの下面に伝達する。穴の口は、紡糸口金プレートの下面上にオリフィスのアレイを形成し、この表面は急冷ゾーンの頂部を画定する。これらのオリフィスを出るポリマーは、フィラメントの形態であり、その後、急冷ゾーンを通って下方に方向付けられる。 Nylon polymers used in the preparation of nylon staple fibers are conventionally mixed with suitable monomers, catalysts, antioxidants, and other additives including, but not limited to, plasticizers, matting agents, pigments, dyes, light stabilizers, heat stabilizers, antistatic agents to reduce static, additives to modify dye capacity, agents to modify surface tension, etc.) are prepared by reacting . Polymerizations are typically carried out in continuous polymerizers or batch autoclaves. The molten polymer thus produced is typically introduced into a spin pack, extruded through a suitable spinneret to form filaments, quenched, and then for final processing into nylon staple fibers. formed into a tow for As used herein, a spin pack consists of a pack lid at the top of the pack, a spinneret plate at the bottom of the pack, and a polymer filter holder sandwiched between the former two components. . The filter holder has a central recess therein. A lid and recess in the filter holder cooperate to define a sealed pocket in which polymeric filter media such as sand is received. Channels are provided in the interior of the pack for a flow of molten polymer supplied by a pump or extruder to move through the pack and ultimately through the spinneret plate. The spinneret plate has an array of small precision holes extending through it that transfer the polymer to the underside of the puck. The mouths of the holes form an array of orifices on the lower surface of the spinneret plate and this surface defines the top of the quench zone. The polymer exiting these orifices is in filament form and is then directed downward through a quench zone.

連続重合機又はバッチオートクレーブ中で実施される重合の程度は、一般に、相対粘度又はRVとして知られるパラメータによって定量化することができる。RVは、ギ酸溶媒中のナイロンポリマー溶液の粘度の、ギ酸溶媒自体の粘度に対する比である。RVは、ナイロンポリマー分子量の間接的な指標として得られる。本明細書の目的のために、ナイロンポリマーRVの増加は、ナイロンポリマー分子量の増加と同義であると考えられる。 The extent of polymerization carried out in a continuous polymerizer or batch autoclave can generally be quantified by a parameter known as relative viscosity or RV. RV is the ratio of the viscosity of the nylon polymer solution in the formic acid solvent to the viscosity of the formic acid solvent itself. RV is taken as an indirect measure of nylon polymer molecular weight. For the purposes of this specification, an increase in nylon polymer RV is considered synonymous with an increase in nylon polymer molecular weight.

ナイロン分子量が増加するにつれて、ナイロンポリマーの粘度が増加することにより、その加工がより困難になる。したがって、連続重合機又はバッチオートクレーブは、典型的には、ナイロンポリマーが約60以下のRV値を有する、ステープルファイバーへの最終的な加工のために、ナイロンポリマーを提供するように操作される。 As the nylon molecular weight increases, the increased viscosity of the nylon polymer makes it more difficult to process. Thus, continuous polymerizers or batch autoclaves are typically operated to provide nylon polymers for final processing into staple fibers, where the nylon polymers have RV values of about 60 or less.

いくつかの目的のために、より大きい分子量のナイロンポリマー、すなわち、70~75超、140まで、又は更には190以上のRV値を有するナイロンポリマーを提供することは有利であり得ることが知られている。例えば、この種の高RVナイロンポリマーは、屈曲摩耗及び化学分解に対する改善された耐性を有することが知られている。したがって、このような高RVナイロンポリマーは、製紙フェルトの調製に有利に使用することができるナイロンステープルファイバーへの紡糸に特に好適である。高RVナイロンポリマー及びそれからのステープルファイバーを作製するための手順及び装置は、米国特許第5,236,652号(Kidder)及び米国特許第6,235,390号、同6,605,694号、同6,627,129号及び同6,814,939号(Schwinn及びWest)に開示されている。これらの特許の全ては、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。 It has been found that for some purposes it can be advantageous to provide a higher molecular weight nylon polymer, i. ing. For example, high RV nylon polymers of this type are known to have improved resistance to flex abrasion and chemical degradation. Such high RV nylon polymers are therefore particularly suitable for spinning into nylon staple fibers that can be advantageously used in the preparation of papermaking felts. Procedures and equipment for making high RV nylon polymers and staple fibers therefrom are described in U.S. Pat. Nos. 5,236,652 (Kidder) and U.S. Pat. 6,627,129 and 6,814,939 (Schwinn and West). All of these patents are incorporated herein by reference in their entirety.

いくつかの実施形態によれば、一般的には連続重合機又はバッチオートクレーブ中で重合を介して得られるRV値と大まかに一致する、又は場合によってはより高いRV値を有するナイロンポリマーから調製されたステープルファイバーが、添加剤とともに蒸気の存在下及び、本明細書に記載のアニーリング手順での紡糸、急冷、フィード及び延伸に従い処理されると、標準製品又は前述の改善と比較して、繊維破断強度の増加及び10%伸長での強度の増加を予想外に呈することが発見された。そのような、改善された強度の添加剤を有するナイロンステープルファイバーを、綿ステープルファイバーなどの1つ以上の他の繊維とブレンドすると、改善された強度並びにより低い重量の織物糸を実現することができる。このような糸から製織されたNYCO布地などの布地は、耐久性、任意選択的な軽量化、改善された快適性及び/又は潜在的な低コスト、並びに選択された添加剤の色、UV保護、又はFR耐性に関して本明細書で前述した利点を示す。 According to some embodiments, nylon polymers prepared from nylon polymers having RV values that generally broadly match, or in some cases are higher than, RV values obtained via polymerization in continuous polymerizers or batch autoclaves. When staple fibers with additives are treated in the presence of steam and following spinning, quenching, feeding and drawing with the annealing procedures described herein, fiber breakage is reduced compared to the standard product or the improvements described above. It was discovered to unexpectedly exhibit increased strength and increased strength at 10% elongation. Blending such nylon staple fibers with improved strength additives with one or more other fibers, such as cotton staple fibers, can provide improved strength as well as lower weight textile yarns. can. Fabrics, such as NYCO fabrics, woven from such yarns may have durability, optional weight savings, improved comfort and/or potentially lower cost, as well as selected additive colors, UV protection, , or exhibit the advantages previously described herein with respect to FR resistance.

本明細書のステープルファイバー調製プロセスによれば、1つ以上のスピンパック紡糸口金を通してトウ形成フィラメントへと溶融紡糸され急冷される、添加剤を有するナイロンポリマーは、55~100から46~65、50~60、及び65~100を含む45~100の範囲のRV値を有する。このようなRV特性のナイロンポリマーは、例えば、前述のKidder’652特許に開示されているプロセスなどのポリアミド濃縮手順の溶融ブレンドを使用して調製することができる。Kidderは、ギ酸相対粘度(RV)を増加させる目的で触媒を添加する特定の実施形態を開示している。65~100のRVを有するナイロンなどの、溶融及び紡糸に利用可能なより高いRVナイロンポリマーは、固相重合(SPP)工程によっても提供することができ、ここで、ナイロンポリマーフレーク又は顆粒は、RVを所望の程度まで増加させるように調整される。このような固相重合(SPP)手順は周知であり、前述のSchwinn/West’390、’694,’129及び’939特許においてより詳細に開示される。 According to the staple fiber preparation process herein, the additive-bearing nylon polymer that is melt-spun and quenched through one or more spin pack spinnerets into tow-forming filaments is 55-100 to 46-65,50 It has RV values ranging from 45-100, including ˜60, and 65-100. Such RV-characteristic nylon polymers can be prepared, for example, using a melt-blending polyamide concentration procedure such as the process disclosed in the aforementioned Kidder '652 patent. Kidder discloses certain embodiments of adding a catalyst for the purpose of increasing the relative viscosity (RV) of formic acid. Higher RV nylon polymers available for melting and spinning, such as nylons with an RV of 65-100, can also be provided by solid state polymerization (SPP) processes, where nylon polymer flakes or granules are Adjusted to increase RV to desired extent. Such solid state polymerization (SPP) procedures are well known and are disclosed in greater detail in the aforementioned Schwinn/West '390, '694, '129 and '939 patents.

本明細書で指定される必要なRV特性を有する添加剤を有するナイロンポリマー材料は、例えば二軸溶融装置を介してスピンパックに供給される。非限定的な一実施形態では、体積測定又は重量測定フィーダーが添加剤の添加に使用される。スピンパックでは、添加剤を有するナイロンポリマーを、1つ以上の紡糸口金を通して多数のフィラメントに押出成形することによって紡糸される。本明細書の目的のために、用語「フィラメント」は、その長さに対して垂直なその断面積にわたる長さ対幅の高い比を有する、比較的可撓性の巨視的に均質な本体として定義される。フィラメント断面は、任意の形状であってもよいが、典型的には円形である。本明細書では、用語「繊維」はまた、用語「フィラメント」と互換的に使用され得る。 A nylon polymer material with additives having the requisite RV properties specified herein is fed into the spin pack via, for example, a twin-screw melter. In one non-limiting embodiment, a volumetric or gravimetric feeder is used for additive addition. Spin packs are spun by extruding a nylon polymer with additives into a large number of filaments through one or more spinnerets. For the purposes of this specification, the term "filament" refers to a relatively flexible, macroscopically homogeneous body having a high length-to-width ratio across its cross-sectional area perpendicular to its length. Defined. The filament cross-section may be of any shape, but is typically circular. The term "fiber" may also be used interchangeably with the term "filament" herein.

各個別の紡糸口金位置は、9インチ×7インチ(22.9cm×17.8cm)の小さな面積の100~1950のフィラメントを含んでもよい。スピンパック機械は、1~96の位置を含んでもよく、これらの位置のそれぞれは、最終的に他のトウバンドでの延伸/下流処理のために単一のトウバンドに組み合わされるフィラメント束を提供する。 Each individual spinneret location may contain 100 to 1950 filaments in a small area of 9 inches by 7 inches (22.9 cm by 17.8 cm). A spin pack machine may include 1 to 96 positions, each of which provides filament bundles that are ultimately combined into a single tow band for drawing/downstream processing on other tow bands.

紡糸口金を出た後、各紡糸口金を通して押し出された溶融フィラメントは、典型的には急冷ゾーンを通過し、様々な急冷条件及び構成を使用して、添加剤を有する溶融ポリマーフィラメントを固化させ、それらを一緒に回収するのに好適なものにすることができる。急冷は、最も一般的には、スピンパック内の各紡糸口金位置から急冷ゾーンに押し出されるフィラメント束に向かって、その上に、それとともに、その周りに、及びそれを通過して、冷却ガス、例えば空気を通過させることによって行われる。 After exiting the spinneret, the molten filaments extruded through each spinneret typically pass through a quench zone using various quench conditions and configurations to solidify the molten polymer filaments with additives; They can be made suitable for collection together. Quenching is most commonly directed to, over, with, around, and through the filament bundle extruded from each spinneret location in the spin pack into the quench zone by a cooling gas, For example, by passing air through it.

1つの好適な急冷構成は、空気などの冷却ガスが、押し出されたフィラメントが急冷ゾーンを通って移動する方向に対して実質的に垂直な方向で急冷ゾーンに強制的に入れられるクロスフロー急冷である。クロスフロー急冷構成は、他の急冷構成の中でも、米国特許第3,022,539号、同3,070,839号、同3,336,634号、同5,824,248号、同6,090,485号、同6,881,047号及び同6,926,854号に記載され、それらの教示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。 One suitable quenching configuration is cross-flow quenching, in which a cooling gas, such as air, is forced into the quench zone in a direction substantially perpendicular to the direction in which the extruded filaments travel through the quench zone. be. Cross-flow quench configurations are described, among other quench configurations, in U.S. Pat. Nos. 090,485, 6,881,047 and 6,926,854, the teachings of which are incorporated herein by reference in their entireties.

本明細書のステープルファイバー調製プロセスの非限定的な一実施形態では、添加剤を有する所望のナイロンステープルファイバーを最終的に形成するために使用される添加剤を有する押出ナイロンフィラメントが、紡糸され、急冷され、公開された米国特許出願第2011/0177737号及び同第2011/0177738号(その全体が参照により本明細書に組み込まれる)に記載されているような、位置均一性及び急冷条件の均一性の両方でトウに形成される。 In one non-limiting embodiment of the staple fiber preparation process herein, additive-bearing extruded nylon filaments used to ultimately form the desired additive-bearing nylon staple fibers are spun and Uniformity of location and quench conditions as described in quenched and published U.S. Patent Application Nos. 2011/0177737 and 2011/0177738, which are hereby incorporated by reference in their entirety. Formed in the tow in both sexes.

次いで、急冷された紡糸フィラメントを1つ以上のトウに組み合わせることができる。次いで、1つ以上の紡糸口金からフィラメントからの形成されたこのようなトウを、2段階の連続操作に供し、トウは、蒸気の存在下で延伸及びアニールされる。 The quenched spun filaments can then be combined into one or more tows. Such tows formed from filaments from one or more spinnerets are then subjected to a two-stage continuous operation in which the tows are drawn and annealed in the presence of steam.

トウの延伸は、一般に、主に初期又は第1の延伸段階又はゾーンで行われ、トウのバンドは、1組のフィードロールと1組の延伸ロール(より高速で動作する)との間を通過して、トウ内のフィラメントの結晶配向を増加させる。延伸ロールのより高い周速度とフィードロールのより低い周速度との比である延伸比を指定することによって、トウが延伸される程度を定量化することができる。有効延伸比は、第1の延伸比と第2の延伸比とを乗算することによって計算される。 Tow drawing generally occurs primarily in an initial or first drawing stage or zone, with the tow band passing between a set of feed rolls and a set of draw rolls (operating at a higher speed). to increase the crystalline orientation of the filaments within the tow. The extent to which the tow is stretched can be quantified by specifying a stretch ratio, which is the ratio of the higher peripheral speed of the stretch rolls to the lower peripheral speed of the feed rolls. The effective draw ratio is calculated by multiplying the first draw ratio and the second draw ratio.

第1の延伸段階又はゾーンは、いくつかの組のフィードロール及び延伸ロール、並びに、スナッブピンなどの他のトウガイド及び張力ロールを含んでもよい。延伸ロール表面は、金属、例えばクロム、又はセラミックで作製されてもよい。セラミック延伸ロール表面は、本明細書のステープルファイバー調製プロセスに関連して使用するために指定された比較的高い延伸比の使用を可能にするのに特に有利であることが見出されている。セラミックロールは、ロール寿命を改善し、また、ラップする傾向が低い表面を提供する。International Fiber Journal(International Fiber Journal,17,1,2 2002:「Textile and Bearing Technology for Separator Rolls」,Zeitz and el.)に現れる物品、並びに参照により本明細書に組み込まれる米国特許第4,794,680号も、ロール寿命を改善し、ロール表面への繊維の付着を低減するためのセラミックロールの使用を開示している。 The first draw stage or zone may include several sets of feed rolls and draw rolls, as well as other tow guides and tension rolls such as snub pins. The draw roll surface may be made of metal, such as chromium, or ceramic. Ceramic draw roll surfaces have been found to be particularly advantageous in allowing the use of relatively high draw ratios designated for use in connection with the staple fiber preparation process herein. Ceramic rolls improve roll life and also provide a surface that is less prone to lapping. Articles appearing in the International Fiber Journal (International Fiber Journal, 17, 1, 2 2002: "Textile and Bearing Technology for Separator Rolls", Zeitz and el.), as well as U.S. Patent No. 4,794, incorporated herein by reference. 680 also discloses the use of ceramic rolls to improve roll life and reduce fiber adhesion to the roll surface.

本明細書のフィラメントのトウの最大の延伸度は、初期の又は第1の延伸段階又はゾーンで行われるが、トウの一部の追加の延伸は、一般に、以下に記載される第2又はアニーリング段階又はゾーンでも行われる。本明細書のフィラメントトウが供される延伸の総量は、第1の初期延伸段階又はゾーン、及びアニーリング及び一部の追加の延伸が同時に行われる第2のゾーン又は段階の両方で生じる延伸を考慮する、総有効延伸比を指定することによって定量化することができる。 Although the maximum degree of drawing of a tow of filaments herein occurs in the initial or first drawing stage or zone, additional drawing of a portion of the tow is generally performed in a second or annealing step as described below. It can also be done in stages or zones. The total amount of drawing to which the filament tows herein are subjected takes into account the drawing that occurs in both the first initial drawing stage or zone and the second zone or stage in which annealing and some additional drawing occur simultaneously. can be quantified by specifying the total effective draw ratio.

いくつかの実施形態のプロセスでは、添加剤を有するナイロンフィラメントのトウは、3.0~4.0を含む2.3~5.0の総有効延伸比に供される。トウのフィラメント当たりのデニールが概ね小さい一実施形態では、総有効延伸比は、3.12~3.40の範囲であり得る。別の実施形態では、トウのフィラメント当たりのデニールは概ねより大きく、総有効延伸比は、3.5~4.0の範囲であり得る。 In the process of some embodiments, the nylon filament tow with additive is subjected to a total effective draw ratio of 2.3 to 5.0, including 3.0 to 4.0. In one embodiment where the tow has generally low denier per filament, the total effective draw ratio may range from 3.12 to 3.40. In another embodiment, the denier per filament of the tow is generally higher and the total effective draw ratio may range from 3.5 to 4.0.

本明細書のプロセスでは、上述したように、トウの延伸の大部分は、第1又は初期の延伸段階又はゾーンで生じる。具体的には、トウに付与される延伸の総量の、92%から97%を含む85%~97.5%が、第1又は初期延伸段階又はゾーンで行われる。第1段階又は初期段階での延伸操作は、概して、溶融紡糸操作の急冷ゾーンから通過したときに、フィラメントがどんな温度でも行われる。多くの場合、この第1の段階の延伸温度は80℃~125℃の範囲である。 In the process herein, as noted above, most of the tow drawing occurs in the first or early drawing stages or zones. Specifically, 85% to 97.5%, including 92% to 97%, of the total amount of stretch imparted to the tow occurs in the first or initial stretch stage or zone. The first or early stage drawing operation generally occurs at whatever temperature the filaments are at as they pass from the quench zone of the melt spinning operation. In most cases, the stretching temperature for this first stage is in the range of 80°C to 125°C.

本発明では、フィードと延伸との間に蒸気が導入される。一実施形態では、フィードモジュールと延伸モジュールとの間に配置された蒸気チャンバが使用される。 In the present invention steam is introduced between feed and drawing. In one embodiment, a steam chamber positioned between the feed module and the draw module is used.

第1又は初期延伸段階又はゾーンから、部分的に延伸されたトウは、第2のアニーリング段階及び延伸段階又はゾーンに渡され、トウは同時に加熱され、更に延伸される。アニーリングを行うためのトウの加熱は、フィラメントのナイロンポリマーの結晶化度を高める働きをする。この第2のアニーリング及び延伸段階又はゾーンでは、トウのフィラメントは、145℃~205℃、例えば165℃~205℃のアニーリング温度に供される。一実施形態では、このアニーリング及び延伸段階におけるトウの温度は、トウを、第1の段階の延伸と第2の段階の延伸及びアニーリング操作との間に配置された蒸気加熱された金属板と接触させることによって達成され得る。本発明では、張力下でのアニーリング/オーブン乾燥は、蒸気延伸中に得られる過剰な水分を除去するのに役立つ。 From the first or initial drawing stage or zone, the partially drawn tow is passed to a second annealing stage and drawing stage or zone where the tow is simultaneously heated and further drawn. Heating the tow for annealing serves to increase the crystallinity of the nylon polymer of the filaments. In this second annealing and drawing stage or zone, the filaments of the tow are subjected to an annealing temperature of 145°C to 205°C, such as 165°C to 205°C. In one embodiment, the temperature of the tow during this annealing and drawing stage is controlled by contacting the tow with a steam heated metal plate positioned between the first stage drawing and the second stage drawing and annealing operations. can be achieved by letting In the present invention, annealing/oven drying under tension helps remove excess moisture obtained during steam drawing.

本明細書のプロセスのアニーリング及び延伸段階の後、延伸及びアニールされたトウを、80℃未満、例えば75℃未満の温度に冷却する。本明細書に記載される延伸、アニーリング及び冷却操作全体にわたって、トウは、制御された張力下で維持され、したがって弛緩することは許容されない。 After the annealing and stretching stages of the process herein, the stretched and annealed tow is cooled to a temperature below 80°C, such as below 75°C. Throughout the drawing, annealing and cooling operations described herein, the tow is maintained under controlled tension and is therefore not allowed to relax.

蒸気の存在下で延伸し、張力下でアニーリング/オーブン乾燥した後、マルチフィラメントトウは、例えば、ステープルカッターを使用して、任意の従来の方法によって、添加剤を有するステープルファイバーに変換される。トウから形成された添加剤を有するステープルファイバーは、2~13cm(0.79~5.12インチ)の長さの範囲である。例えば、添加剤を有するステープルファイバーは、2~12cm(0.79~4.72インチ)、2~12.7cm(0.79~5.0インチ)、又は5~10cmの範囲であり得る。本明細書の添加剤を有するステープルファイバーは、任意に捲縮され得る。 After drawing in the presence of steam and annealing/oven drying under tension, the multifilament tow is converted into staple fibers with additives by any conventional method, for example using a staple cutter. Staple fibers with additives formed from tow range in length from 2 to 13 cm (0.79 to 5.12 inches). For example, staple fibers with additives can range from 2-12 cm (0.79-4.72 inches), 2-12.7 cm (0.79-5.0 inches), or 5-10 cm. Staple fibers with additives herein may optionally be crimped.

本明細書のプロセスに従って形成された添加剤を有する高強度ナイロンステープルファイバーは、一般に、繊維の集合として、例えば、繊維当たりのデニールが1.0~3.0である繊維の集合として提供される。繊維当たりのデニールが1.6~1.8であるステープルファイバーが調製される場合、必要な耐荷重能力のステープルファイバーを提供するために、本明細書のプロセスでは、3.12~3.40、例えば3.15~3.30の総有効延伸比を使用することができる。繊維当たりのデニールが2.5~3.0又は2.3~2.7であるステープルファイバーが調製される場合、必要な耐荷重能力のステープルファイバーを提供するために、3.5~4.0、又は3.74~3.90の総有効延伸比を本明細書のプロセスで使用するべきである。 High strength nylon staple fibers with additives formed according to the processes herein are generally provided as a collection of fibers, for example, a collection of fibers having a denier per fiber of 1.0 to 3.0. . If staple fibers with a denier per fiber of 1.6-1.8 are prepared, the process herein uses 3.12-3.40 to provide the required load-bearing capacity of the staple fiber. , for example a total effective draw ratio of 3.15 to 3.30 can be used. If staple fibers are prepared with a denier per fiber of 2.5-3.0 or 2.3-2.7, then 3.5-4. A total effective draw ratio of 0, or 3.74 to 3.90 should be used in the process herein.

このプロセスを使用し、次いで、標準的なアニーリングロールを使用して、180℃で添加剤を有する繊維をアニーリングし、6.5g/denを超える強度を有する添加剤を有する有意に高い強度の繊維を製造した。 Using this process and then using standard annealing rolls to anneal the fiber with additive at 180° C., significantly higher strength fiber with additive having strength greater than 6.5 g/den manufactured.

本発明の非限定的な一実施形態では、少なくとも3.0g/denの10%伸長時の強度を有する、添加剤を有するナイロンステープルファイバーが開示される。 In one non-limiting embodiment of the present invention, an additive-bearing nylon staple fiber is disclosed having a strength at 10% elongation of at least 3.0 g/den.

上記の特性、及び顔料、UV保護剤、及びFR抵抗材などの繊維中の添加剤の本発明の更なる利点を有する繊維を、布地製造コストを著しく低減し、依然として既存の布地仕様を満たす代替的な紡糸システムを使用して、より低いブレンド比で使用することができ、又は糸に紡糸することができる。この繊維は、布地特性を維持しながら、より低いナイロンブレンドレベル及び/又は代替紡糸システムの使用を可能にすることによって、糸の紡糸及び仕上げられた布地コストを大幅に低減するために使用することができる。 A fiber with the above properties and the additional advantages of the present invention of additives in the fiber such as pigments, UV protectants, and FR-resistors can be used as an alternative to significantly reduce fabric manufacturing costs while still meeting existing fabric specifications. Lower blend ratios can be used or spun into yarn using conventional spinning systems. This fiber can be used to significantly reduce yarn spinning and finished fabric costs by allowing the use of lower nylon blend levels and/or alternative spinning systems while maintaining fabric properties. can be done.

本明細書で提供される添加剤を有するナイロンステープルファイバーは、様々な種類のテキスタイル用途のための他の繊維とのブレンドに特に有用である。ブレンドは、例えば、いくつかの実施形態のナイロンステープルファイバーを、レーヨン又はポリエステルなどの他の合成繊維と組み合わせて作製することができる。本明細書のナイロンステープルファイバーのブレンドの例としては、綿、亜麻、麻、黄麻及び/又はラミーなどの天然セルロース繊維で作製されたものが挙げられる。これらの繊維を緊密にブレンドするための好適な方法としては、カーディング前のステープルファイバーのバルク機械的ブレンド、カーディング前及びカーディング中のステープルファイバーのバルク機械的ブレンド、又は、カーディング後及び糸紡績の前に、ステープルファイバーの延伸フレームブレンドの少なくとも2回の通過が挙げられ得る。 Nylon staple fibers with additives provided herein are particularly useful for blending with other fibers for various types of textile applications. Blends can be made, for example, by combining nylon staple fibers of some embodiments with other synthetic fibers such as rayon or polyester. Examples of blends of nylon staple fibers herein include those made of natural cellulosic fibers such as cotton, flax, hemp, jute and/or ramie. Suitable methods for intimately blending these fibers include bulk mechanical blending of staple fibers before carding, bulk mechanical blending of staple fibers before and during carding, or after carding and At least two passes through a draw frame blend of staple fibers may be included prior to yarn spinning.

非限定的な一実施形態によれば、本明細書に記載の添加剤を有する高耐荷重性ナイロンステープルファイバーは、綿ステープルファイバーとブレンドされ、織物糸に紡績されてもよい。このような糸は、従来の方法で、リング紡糸、エアジェット又はボルテックス紡糸、オープンエンド紡糸、又は摩擦紡糸を含む、一般的に既知の短及び長いステープル紡糸方法を使用して、従来の方法で紡糸することができる。糸ブレンドが綿を含む場合、得られる織物糸は、一般に、綿繊維対ナイロン繊維の重量比が、30:70~70:30を含む10:90~90:10であり、しばしば綿:ナイロンの重量比50:50である。繊維含有量の公称変動、例えば、52:48は、50:50ブレンドであるとも考えられることは、当該技術分野において周知である。 According to one non-limiting embodiment, high load bearing nylon staple fibers with additives described herein may be blended with cotton staple fibers and spun into textile yarns. Such yarns are conventionally spun using commonly known short and long staple spinning methods including ring spinning, air jet or vortex spinning, open end spinning, or friction spinning. Can be spun. When the yarn blend includes cotton, the resulting textile yarn generally has a weight ratio of cotton fibers to nylon fibers of 10:90 to 90:10, including 30:70 to 70:30, often cotton:nylon. The weight ratio is 50:50. It is well known in the art that nominal variations in fiber content, such as 52:48, are also considered 50:50 blends.

いくつかの実施形態のナイロン/綿(NYCO)糸は、軍事用衣料品又は他の厳しい用途のための衣料品に使用するために特に望ましい特性のNYCO織布を調製するために、従来の方法で使用することができる。したがって、このような糸は、2×1又は3×1綾NYCO布地に織り込まれてもよい。このような糸を含む紡糸NYCO糸及び3×1綾織布は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第4,920,000号(Green)に一般的に記載及び例示されている。 The nylon/cotton (NYCO) yarns of some embodiments are prepared using conventional methods to prepare NYCO woven fabrics with particularly desirable properties for use in military apparel or apparel for other demanding applications. can be used in Thus, such yarns may be woven into 2x1 or 3x1 twill NYCO fabrics. Spun NYCO yarns and 3×1 twill fabrics, including such yarns, are generally described and illustrated in US Pat. No. 4,920,000 (Green), incorporated herein by reference.

もちろん、NYCO織布は、経糸及び緯糸(充填)糸の両方を含む。いくつかの実施形態の織布は、本明細書では、これらの方向の少なくとも1つ、及び任意選択的に両方で製織されたNYCO織物糸を有するものである。一実施形態では、特に望ましい耐久性及び快適性の本明細書の布地は、本明細書の添加剤を有するナイロンステープル繊維を含む緯糸(充填)方向に織られた糸を有し、本明細書の添加剤を有するナイロンステープルファイバーを含む縦糸を有する。 Of course, NYCO woven fabrics include both warp and weft (filler) yarns. Woven fabrics of some embodiments herein are those having NYCO woven yarns woven in at least one, and optionally both, of these directions. In one embodiment, the particularly desirable durability and comfort fabrics herein have yarns woven in the weft (fill) direction comprising nylon staple fibers with the additives herein, warp comprising nylon staple fibers having an additive of

本明細書の添加剤を有する高耐荷重性ナイロンステープルファイバーを含む糸を用いて作製されたいくつかの実施形態の織布は、従来のNYCO布地よりも少ないナイロンステープルファイバーを使用する一方で、そのような従来のNYCO布地の望ましい特性の多くを保持することができる。したがって、このような布地は、比較的軽量かつ低コストであり、依然として望ましくは耐久性があるように作製することができる。あるいは、このような布地は、本明細書における添加剤を有するナイロンステープルファイバーと、そのような布地を有する従来のNYCO布地とのナイロン繊維含有量と比較して、本明細書における添加剤を有するナイロンステープルファイバーを使用して作製することができる。 Woven fabrics of some embodiments made with yarns comprising high load bearing nylon staple fibers with the additives herein use less nylon staple fibers than conventional NYCO fabrics, Many of the desirable properties of such conventional NYCO fabrics can be retained. Accordingly, such fabrics can be made relatively lightweight and low cost, yet desirably durable. Alternatively, such fabrics have the additives herein compared to the nylon fiber content of nylon staple fibers with the additives herein and conventional NYCO fabrics having such fabrics. It can be made using nylon staple fibers.

非限定的な一実施形態では、顔料添加剤を有する本発明のナイロンステープルファイバーは、デニム布地などの製造物品を製造するために使用される。現在、黒色染色された100%綿デニム布地は、繰り返し洗濯後に色褪せ及び摩耗の問題を有する。非着色の高強度のナイロンステープルは、布地の耐久性及び強度を改善するために添加され得るが、退色の問題は残っている。カーボンブラックなどの添加剤を含む本発明の着色された高強度のナイロンステープルを添加することにより、黒色の外観の損失が低減され、摩耗寿命が改善される。本開示を読むと当業者には理解されるように、青色、緑色、及び黄褐色などの色のための代替的な顔料も使用することができる。この非限定的な実施形態では、例えば、カーボンブラック又はデニムブルー着色の1~5重量%を有する着色繊維をデニムで使用して、布地退色の問題を低減し、耐久性を改善することができる。これらの繊維を布地に組み込むことは、単色で染色される製造物品において特に有用であり、及び/又は暗い色合いなどの染色における均一性の改善が望まれる。 In one non-limiting embodiment, the nylon staple fibers of the present invention with pigment additives are used to make articles of manufacture such as denim fabrics. Currently, black dyed 100% cotton denim fabric has problems of fading and abrasion after repeated washings. Non-pigmented high-strength nylon staples can be added to improve fabric durability and strength, but the problem of fading remains. The addition of colored high strength nylon staples of the present invention with additives such as carbon black reduces loss of black appearance and improves wear life. Alternative pigments for colors such as blue, green, and tan can also be used, as will be appreciated by those skilled in the art upon reading this disclosure. In this non-limiting embodiment, for example, colored fibers having 1-5% by weight of carbon black or denim blue coloration can be used in denim to reduce fabric fading issues and improve durability. . Incorporation of these fibers into fabrics is particularly useful in manufactured articles that are dyed in single colors and/or where improved uniformity in dyeing, such as dark shades, is desired.

いくつかの実施形態では、デニム布地は、ナイロンステープルファイバーに含まれる顔料と同様の色で過剰染色されてもよい。カモフラージュ模様布地はまた、本発明の添加剤を用いてナイロンステープルファイバーから製造されてもよい。 In some embodiments, the denim fabric may be overdyed with colors similar to the pigments contained in the nylon staple fibers. Camouflage patterned fabrics may also be made from nylon staple fibers using the additive of the present invention.

このような布地は、改善された染料洗濯堅牢度を示すと予想される。 Such fabrics are expected to exhibit improved dye washfastness.

更に、局所処理として繊維又は布地にカーボンブラックを添加することは、近赤外線(NIR)及び短波長赤外線(SWIR)技術を使用して夜間視力ゴーグルを通して見たときに、ユニフォーム/着用者の秘匿を改善することが知られている。 Additionally, the addition of carbon black to fibers or fabrics as a topical treatment improves uniform/wearer concealment when viewed through night vision goggles using near-infrared (NIR) and short-wave infrared (SWIR) technology. known to improve.

したがって、別の非限定的な実施形態では、10~1000ppmの範囲のカーボンブラックを有する本発明のナイロンステープル着色繊維を使用して、SWIR/IR夜間視力ゴーグルで見たときに繊維を含有するユニフォームなどの製造物品の秘匿を改善することができる。非限定的な一実施形態では、従来の染料を含む本発明の着色ナイロンステープルファイバーの組み込みは、金属化又は特殊顔料配合物の前処理又は後処理又は使用を必要とせずに、可視スペクトルの色合いを著しく変化させることなく、60-900nmの範囲のNIR反射率を低下させることができ、したがって、夜間視力ゴーグル監視に対する0阻害及びカモフラージュの有効性を向上させる。 Accordingly, in another non-limiting embodiment, nylon staple-colored fibers of the present invention having carbon black in the range of 10-1000 ppm are used to produce uniforms containing the fibers when viewed with SWIR/IR night vision goggles. Confidentiality of articles of manufacture such as can be improved. In one non-limiting embodiment, the incorporation of colored nylon staple fibers of the present invention containing conventional dyes can produce visible spectrum hues without the need for pre- or post-treatment or use of metallization or specialty pigment formulations. NIR reflectance in the range of 60-900 nm can be reduced without significantly changing , thus improving zero inhibition and camouflage effectiveness for night vision goggle surveillance.

別の非限定的な実施形態では、従来の染料を含む本発明の着色ナイロンステープルファイバーの組み込みは、単色及び印刷されたカモフラージュNYCO布地に必要とされる金属化又は特殊顔料配合物の前処理又は後処理又は使用を必要とせずに、900-2500nmの範囲の短波長赤外線反射率(SWIR)を900-2500nmの範囲でより低くかつ平坦化することができ、可視スペクトルにおける陰影を著しく変化させることなく、したがって、夜間視力のゴーグル監視に対する阻害及びカモフラージュの有効性を向上させる。更に別の非限定的な実施形態では、従来の染料を含む本発明の着色ナイロンステープルファイバーの組み込みは、金属化又は特殊顔料配合物の前処理又は後処理又は使用を必要とせずに、SWIR内の印刷色間の分離のレベルを90-2500nmの範囲で増加させることができ、したがって、夜間視力ゴーグル監視に対する0阻害及びカモフラージュの有効性を向上させる。本発明のこのような布地はまた、改善された電気アーク定格を呈することも期待される。 In another non-limiting embodiment, the incorporation of the colored nylon staple fibers of the present invention with conventional dyes can be used for pre-treatments of metallized or specialty pigment formulations required for monochromatic and printed camouflage NYCO fabrics or The short wavelength infrared reflectance (SWIR) in the 900-2500 nm range can be made lower and flatter in the 900-2500 nm range without the need for post-treatment or use, significantly changing the shading in the visible spectrum. thus improving the effectiveness of the blocking and camouflage for night vision goggle surveillance. In yet another non-limiting embodiment, the incorporation of colored nylon staple fibers of the present invention containing conventional dyes can be achieved within SWIR without the need for pre- or post-treatment or use of metallization or special pigment formulations. can increase the level of separation between printed colors in the 90-2500 nm range, thus improving zero inhibition and camouflage effectiveness for night vision goggle surveillance. Such fabrics of the present invention are also expected to exhibit improved electric arc ratings.

別の非限定的な実施形態では、UV保護を提供する添加剤、又は布地などの製造物品にFR耐性を提供する添加剤との組み込みは、改善された紫外線堅牢度及び/又は難燃性をもたらす。 In another non-limiting embodiment, incorporation with additives that provide UV protection, or additives that provide FR resistance to articles of manufacture such as fabrics, provides improved UV fastness and/or flame retardancy. Bring.

本発明はまた、本発明の高強度繊維を含む不織布複合体に関する。高強度繊維は、様々なセルロース又は再生合成又は天然繊維技術と組み合わせることができる。一実施形態では、高強度繊維は、再利用デニムと組み合わされる。不織布複合体の最終用途としては、産業(フェルト/裏張り/濾過/絶縁材)、衣料(ライナー布地を含む)、履物、袋/パックハードギア、FR(化学処理又は固有FR繊維技術との組み合わせ)、バイオケミカル、又は他の特殊保護ウェアを含む耐久性及び半耐久性(使い捨て又は半使い捨て)衣類又はPPEが挙げられるがこれらに限定されない。 The invention also relates to nonwoven composites comprising the high strength fibers of the invention. High strength fibers can be combined with various cellulosic or regenerated synthetic or natural fiber technologies. In one embodiment, high strength fibers are combined with recycled denim. End uses for nonwoven composites include: industrial (felt/lining/filtration/insulation), apparel (including liner fabrics), footwear, bags/pack hard gear, FR (combined with chemical treatments or proprietary FR fiber technology) durable and semi-durable (disposable or semi-disposable) garments or PPE including, but not limited to, biochemical, or other specialty protective wear.

本開示を読むことによって当業者に理解されるように、永久的に改質された断面を有する繊維を有し、共に溶融融合される頂面上の糸の少なくとも一部分又は底面上の糸の少なくとも一部分をもたらす、代替の方法及び装置が利用可能であり、その使用は本発明に包含される。 At least a portion of the yarns on the top surface or at least the yarns on the bottom surface that have fibers with permanently modified cross-sections and are melt fused together, as will be understood by one of ordinary skill in the art upon reading this disclosure. Alternative methods and devices are available for producing a portion and their use is encompassed by the present invention.

本明細書に引用される全ての特許、特許出願、試験手順、優先文書、物品、刊行物、マニュアル、及び他の文書は、そのような開示が本発明と矛盾しない範囲、及びそのような組み込みが許可される全ての管轄について、参照により完全に組み込まれる。 All patents, patent applications, testing procedures, priority documents, articles, publications, manuals, and other documents cited herein are to the extent such disclosures do not contradict the present invention, and such incorporation is fully incorporated by reference for all jurisdictions where

試験方法及び実施例
以下の試験方法及び実施例は、本開示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、本開示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修正可能である。したがって、試験方法及び実施例は、本質的に非限定的な例示として見なされるべきである。
TEST METHODS AND EXAMPLES The following test methods and examples demonstrate the present disclosure and its ability to use. As the invention is capable of other and different embodiments, its several details are capable of modifications in various obvious respects, all without departing from the scope and spirit of this disclosure. Therefore, the test methods and examples should be considered non-limiting, exemplary in nature.

ナイロンポリマー相対粘度
本明細書で使用されるナイロン材料のギ酸RVは25℃での毛細管粘度計で測定される溶液粘度及び溶媒粘度の比を指す。溶媒は、10重量%の水を含有するギ酸である。溶液は、溶媒中に溶解した8.4重量%のナイロンポリマーである。この試験は、ASTM標準試験方法D789に基づく。ギ酸RVは、延伸前又は延伸後に紡糸フィラメント上で決定され、紡糸繊維ギ酸RVと呼ばれることがある。
Nylon Polymer Relative Viscosity As used herein, the formic acid RV of nylon materials refers to the ratio of solution and solvent viscosities measured with a capillary viscometer at 25°C. The solvent is formic acid containing 10% by weight water. The solution is 8.4 weight percent nylon polymer dissolved in a solvent. This test is based on ASTM standard test method D789. The formate RV is determined on the spun filaments before or after drawing and is sometimes referred to as the spin fiber formate RV.

ステープルファイバーのインストロン測定
本明細書におけるステープルファイバーの全てのインストロン測定は、ステープルファイバーのクランプを用いて適切な注意を払って、少なくとも10本の繊維上で測定値の平均を作製することで、単独のステープルファイバーについて行われる。概して、少なくとも3組の測定値(それぞれ10個の繊維)は、決定されたパラメータの値を提供するために、ともに平均化される。
Instron Measurements of Staple Fibers All Instron measurements of staple fibers herein are made by using staple fiber clamps with due care to make an average of the measurements over at least 10 fibers. , is performed for a single staple fiber. Generally, at least three sets of measurements (10 fibers each) are averaged together to provide the value of the determined parameter.

フィラメントのデニール
デニールは、9000メートルのフィラメントのグラム単位で重量として表されるフィラメントの線密度である。デニールは、ドイツ、ミュンヘンのTextechnoからのVibroscope上で測定することができる。デニールタイム(10/9)はデシテックス(dtex)に等しい。フィラメント当たりのデニールは、ASTM標準試験方法D1577に従って、重量測定法で測定することができる。Vibroscopeで使用されるような振動ベースの線密度測定値を有するFavimatマシンを使用して、個々の繊維のフィラメント当たりのDPF又はデニールを決定することができ、ASTM D1577と同等である。
Filament Denier Denier is the linear density of a filament expressed as weight in grams of 9000 meters of filament. Denier can be measured on a Vibroscope from Texttechno, Munich, Germany. Denier time (10/9) is equal to decitex (dtex). Denier per filament can be measured gravimetrically according to ASTM standard test method D1577. A Favimat machine with vibration-based linear density measurements, such as those used in the Vibroscope, can be used to determine the DPF or denier per filament of individual fibers and is equivalent to ASTM D1577.

破断強度
破断強度(T)は、単位断面積当たりの力として表されるフィラメントの最大又は破断力である。強度は、Instron(マサチューセッツ州カントン)から入手可能なインストロンモデル1130で測定することができ、デニール当たりのグラム数(グラム/dtex)として報告される。破断時のフィラメント強度(及び破断伸び)は、ASTM D885に従って測定することができる。
Breaking Strength Breaking strength (T) is the maximum or breaking force of a filament expressed as force per unit cross-sectional area. Strength can be measured with an Instron Model 1130 available from Instron (Canton, MA) and is reported as grams per denier (grams/dtex). Filament strength at break (and elongation at break) can be measured according to ASTM D885.

7%及び10%伸長時のフィラメント強度
7%伸長時のフィラメント強度(T7)は、フィラメントデニールで割った7%伸長を達成するフィラメントに加えられた力である。T7は、ASTM D3822に従って決定することができる。10%伸長時の強度は、ASTM D3822に匹敵するFavimat上で実行することができる。
Filament Strength at 7% and 10% Elongation Filament strength at 7% elongation (T7) is the force applied to a filament to achieve 7% elongation divided by the filament denier. T7 can be determined according to ASTM D3822. Strength at 10% elongation can be run on a Favimat comparable to ASTM D3822.

糸の強度
本明細書の紡糸されたナイロン/綿糸の強度は、Lea Product値又は糸破断強度を介して定量化することができる。Lea Product及びかせ破断強度は、織物糸の平均強度の従来の尺度であり、ASTM D1578に従って決定することができる。Lea Product値は、ポンド単位の力で報告される。破断強度は、cN/tex単位で報告される。
Yarn Strength The strength of the spun nylon/cotton yarns herein can be quantified via the Lea Product value or yarn break strength. Lea Product and skein breaking strength are conventional measures of the average strength of textile yarns and can be determined according to ASTM D1578. Lea Product values are reported in pounds of force. Breaking strength is reported in units of cN/tex.

布地の重量
本明細書における織布の布地重量又は目付は、ASTM D3776の標準試験方法の手順に従って、既知の面積の布地サンプルを秤量し、グラム/m又はoz/ydという用語で重量又は目付を計算することによって決定することができる。
Fabric Weight The fabric weight or basis weight of woven fabrics herein is defined by weighing a fabric sample of known area according to the standard test method procedures of ASTM D3776 and measuring the weight or basis weight in terms of grams/ m2 or oz/ yd2 . It can be determined by calculating basis weight.

布地の掴み強度
布地の掴み強度は、ASTM D5034に従って測定することができる。掴み強度測定値は、縦方向及び充填方向の両方において、ポンド力で報告される。
Fabric Grip Strength Fabric grip strength can be measured according to ASTM D5034. Grip strength measurements are reported in pounds force in both the machine direction and the fill direction.

布地引裂強度-エルメンドルフ
布地引き裂き強度は、Standard Test Method for Tearing Strength of Fabrics by Falling-Pendulum Type(Elmendorf)Apparatusと題されたASTM D1424に従って測定することができる。掴み強度測定値は、縦方向及び充填方向の両方において、ポンド力で報告される。
Fabric Tear Strength - Elmendorf Fabric tear strength can be measured according to ASTM D1424 entitled Standard Test Method for Tearing Strength of Fabrics by Falling - Pendulum Type (Elmendorf) Apparatus. Grip strength measurements are reported in pounds force in both the machine direction and the fill direction.

洗濯に対する着色堅牢度-AATCC試験方法61
AATCC61は、頻繁な洗濯に耐えることが期待される布地の洗濯に対する着色堅牢度を評価するために使用される。試験片を多繊維布見本に取り付け、ステンレス鋼ボールをステンレス鋼製キャニスターに装填して、研磨を繰り返す。次いで、キャニスターをマシンに装填し、45分の試験を開始する。洗濯後、標本を乾燥させ、調湿し、色変化のためのグレースケール及び染色のためのグレースケールの両方で評価する。洗濯後の布地の寸法変化も試験し、AATCC試験方法135に従って評価に適用する。
Color Fastness to Washing - AATCC Test Method 61
AATCC61 is used to assess the color fastness to washing of fabrics expected to withstand frequent laundering. The specimen is attached to the multifiber swatch, the stainless steel ball is loaded into the stainless steel canister, and the polishing is repeated. The canister is then loaded into the machine and the 45 minute test begins. After washing, the specimens are dried, conditioned and evaluated on both a gray scale for color change and a gray scale for staining. Fabric dimensional change after washing is also tested and applied for evaluation according to AATCC Test Method 135.

光に対する着色堅牢度-AATCC試験方法16
この試験方法は、織物材料の光に対する色堅牢度を判定するために現在使用されている一般原理及び手順を提供する。記載される試験選択肢は、全ての種類の織物材料に適用可能であり、着色剤、仕上げ剤、及び織物材料に適用される処理に適用可能である。
含まれる試験選択肢は、
1-封入されたカーボンアークランプ、連続光
2-封入されたカーボンアークランプ、明暗交替
3-キセノンアークランプ、連続光、ブラックパネルオプション
4-キセノンアークランプ、明暗交替
5-キセノンアークランプ、連続光、ブラック標準オプション
6-ガラス背後の日光
Color Fastness to Light - AATCC Test Method 16
This test method provides the general principles and procedures currently used to determine the color fastness to light of textile materials. The test options described are applicable to all types of textile materials and are applicable to colorants, finishes and treatments applied to textile materials.
The test options included are
1-Enclosed carbon arc lamp, continuous light 2-Enclosed carbon arc lamp, alternating light/dark 3-Xenon arc lamp, continuous light, black panel option 4-Xenon arc lamp, alternating light/dark 5-Xenon arc lamp, continuous light , black standard option 6 - sunlight behind glass

比色分析
N1R及びSW1R分析は、HunterLabから入手可能なUltraScan Pro分光光度計などの市販の色分光光度計のいずれかを使用して実施される。
実施例1
本発明の様々な繊維を、本明細書に記載されるように試験した。結果を以下の表1に示す。

Figure 0007242664000001
Colorimetric Analysis N1R and SW1R analyzes are performed using any commercially available color spectrophotometer such as the UltraScan Pro spectrophotometer available from HunterLab.
Example 1
Various fibers of the present invention were tested as described herein. The results are shown in Table 1 below.
Figure 0007242664000001

Claims (6)

添加剤を有する高強度又は耐荷重性ナイロンステープルファイバーを製造するための方法であって、
ナイロンポリマー及び添加剤をフィラメントに溶融紡糸することと、
前記フィラメントを均一に急冷することと、
複数のこれらの急冷フィラメントからトウを形成することと、
前記トウに蒸気を導入しながら前記トウを一連のフィードロールから一連の延伸ロールへと通過させることと、
前記蒸気で処理されたトウを延伸することと、
前記延伸されたトウをアニーリングすることと、
得られた延伸及びアニーリングされたトウをステープルファイバーに変換することと、を含み、
前記ナイロンステープルファイバーが、6.5g/denを超える破断強度、及び3.0g/den超の10%伸長時の強度を有し、
前記添加剤が、顔料、紫外線(UV)保護用添加剤、又は火炎若しくは火災(FR)耐性のための添加剤から選択される、方法。
1. A method for producing high strength or load bearing nylon staple fibers having an additive comprising:
melt spinning the nylon polymer and additives into filaments;
uniformly quenching the filaments;
forming a tow from a plurality of these quenched filaments;
passing the tow from a series of feed rolls to a series of draw rolls while introducing steam into the tow;
stretching the steamed tow;
annealing the stretched tow;
converting the resulting drawn and annealed tow into staple fibers ;
wherein the nylon staple fibers have a breaking strength of greater than 6.5 g/den and a strength at 10% elongation of greater than 3.0 g/den;
The method, wherein said additive is selected from pigments, additives for ultraviolet (UV) protection, or additives for flame or fire (FR) resistance.
アニーリングが張力下で行われる、請求項に記載の方法。 2. The method of claim 1 , wherein annealing is performed under tension. 前記添加剤が、10ppm~50,000ppmの量で存在する顔料である、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein said additive is a pigment present in an amount from 10 ppm to 50,000 ppm. 前記ナイロンポリマーが、ナイロン6,6、ナイロン6、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に記載の方法。 2. The method of claim 1, wherein the nylon polymer is selected from the group consisting of nylon 6,6, nylon 6, and combinations thereof. 前記ナイロンポリマーが、0.04~4重量%のナイロンポリマーの量で、スルホン化イソフタル酸(SIPA)のモノマー塩を更に含む、請求項1に記載の方法。 2. The method of claim 1, wherein the nylon polymer further comprises a monomeric salt of sulfonated isophthalic acid (SIPA) in an amount of 0.04-4% by weight of the nylon polymer. 前記ナイロンポリマーが、0.04~4重量%のナイロンポリマーの量で、モノマーメチルペンタメチレンジアミン(MPMD)を更に含む、請求項1に記載の方法。 2. The method of claim 1, wherein the nylon polymer further comprises the monomer methylpentamethylenediamine (MPMD) in an amount of 0.04-4% by weight of the nylon polymer.
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