JPH0770814A - 改良されたプロピレンポリマー糸およびそれから作られた製品 - Google Patents

改良されたプロピレンポリマー糸およびそれから作られた製品

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JPH0770814A
JPH0770814A JP6159893A JP15989394A JPH0770814A JP H0770814 A JPH0770814 A JP H0770814A JP 6159893 A JP6159893 A JP 6159893A JP 15989394 A JP15989394 A JP 15989394A JP H0770814 A JPH0770814 A JP H0770814A
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propylene
propylene polymer
yarn
fibers
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JP6159893A
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Adam F Galambos
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Himont Inc
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 結晶性アイソタクチックプロピレンポリマー
と配合された、0.7以上のシンジオタクチックペンタ
ド成分を有する少なくとも約5重量部であるが50重量
部以下のシンジオタクチックプロピレンポリマーから本
質的に成るプロピレンポリマー物質の多重モノフィラメ
ント繊維またはステープル繊維の連続ストランドを含む
増加した収縮性を有するポリオレフィン糸。 【効果】 本発明の糸から作った織物、特にカーペット
のようなパイル織物は改良された外観保持特性を有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プロピレンポリマー物
質の繊維から製造された糸(Yarn) に関する。さらに詳
しくいうと、本発明は、繊維がアイソタクチックおよび
シンジオタクチック結晶性プロピレン、並びに、プロピ
レンとエチレンおよびC4 −C8 アルファオレフィンと
の結晶性および半結晶性ランダムコポリマーの混合物を
含む組成物に基づく、糸およびそれから作製したカーペ
ットのようなパイル織物に関する。
【0002】
【従来技術】成形品のような構造部材における意味ある
有用性に加えて、ポリプロピレンは繊維として、そして
糸の中で、特にはカーペット糸の中で、意味ある有用性
が見つかった。その強度、高融点および化学的不活性に
加えて低コスト性を利用するために、そのような応用に
典型的に使用されたポリマーはポリプロピレンのアイソ
タクチック結晶性ホモポリマーであった(「IPP」と
称す)。しかしながら、このポリマーから作製したカー
ペットは圧縮応力後のパイルの深さ(レジリエンシシ
ー)および摩擦後に開口を受けやすいタフト末端の回復
に限界があった。そのような性能の欠点のために、家庭
用サクソニー型カーペット組織における使用には限界が
あった。アイソタクチックポリプロピレンホモポリマー
の性能を改良するための初期の試みは、糸を含む繊維を
クリンプ加工する方法を修正することによってなされた
(米国特許第3,686,848号)。
【0003】ポリプロピレンおよびポリエチレンのホモ
ポリマーの機械配合物から得られた繊維が既知である。
そのような繊維の熱収縮値は良好であり、それ程熱依存
性ではない。しかしながら、そのような繊維は、「フィ
ブリル化」し易いために、それ程摩擦耐性ではないとい
う欠点を有している:単一繊維は、機械応力を受けた後
に顕微鏡下で調べると、縦亀裂を示している。そのよう
なフィブリル化はカーペットの製造中とても明白であ
り、そしてそれゆに、この用途のためにはそのような配
合は望ましくない。
【0004】カーペットおよび他の繊維/織物への応用
におけるポリプロピレンの制限されたレジリエンシーは
また、M. Ahmed著による「Textile Science and Techno
logy, Polypropylene Fibers-Science and Technology
」(Elsevier Press)にも論じられている。この文献
は、「特に調製された繊維」はナイロンおよび導入ウー
ルより優れるが、商業用繊維に基づくポリプロピレンは
ポリエステルおよびナイロンの間のレジリエンシー特性
において中間的であると考えられるということを認めて
いる。この文献は、ヒートセットおよび引抜き比によっ
て影響を受け、パイル不変度によって測定されたレジリ
エンスを示すグラフ(図6)を示している。「弾性繊維
は高結晶配列およびa軸配向化結晶の高い成分を示すに
ちがいないという一般的な同意がある。」と述べられて
いる。
【0005】現在大きな注目を受けている結晶性高分子
量ポリプロピレンの他の形態は、シンジオタクチックポ
リプロピレン(「sPP」と称す。)として同定されて
いるが、この型のポリオレフィンは最初、米国特許第
3,258,455号において、Natta 等によって開示
された。sPPの商業上価値ある形態は、メタロセン触
媒として知られる触媒ファミリーに属するものを使用し
て製造されている。メタロセンまたは均一系触媒は、J.
A. Ewen 等(例えば米国特許第4,794,096
号)、J.M. Canich (米国特許第5,026,798
号)、W. Kaminsky 他によって開示されているように、
より最近になって開発されてきた。Canichの特許は、コ
ラム2に始まりコラム7を通して続く「タクチシティ
(立体規則度)」の広い開示を含むが、これらは全て参
考文献として本明細書中に取り込まれる。簡単に言う
と、アルファオレフィンポリマー、特にはプロピレンポ
リマーは、ポリマー主鎖からぶら下がるハイドロカルビ
ル基を有している。ポリマー主鎖に関して、これらのぶ
ら下がっているハイドロカルビル基は、アタクチック、
アイソタクチックおよびシンジオタクチックを含む異な
る立体化学配置において配置されていてもよい。タクチ
シティの各形態の型および広がり(分子量、分子量分配
およびコモノマーの使用と同様に)は特性を決定する上
で大きな役割を有しうる。Canichのような開示において
は特性に関する言及は一般的な語で典型的に述べられて
おり、例えば「本発明に従って調製される樹脂を使用し
てフィルムおよび繊維を含む各種の製品を作ることがで
きる。」(コラム17、22〜24行目)と記載されて
いる。
【0006】繊維への応用におけるsPPの使用の特定
的な開示は、欧州特許出願EP0414047(A. Tad
ashi等)において見られる。Tadashi は、iPPとsP
Pの混合物を使用して高強度のポリプロピレン繊維を入
手するためには、以下の点に関して組成物を厳格に制限
する必要があることを教示している:(1)2種のポリ
プロピレンの各々の極限粘度数の比は特定の範囲内でな
ければならない;(2)sPPは0.7以上のシンジオ
タクチックペンタド(pentad)成分を有し、少なくとも
50重量部の濃度で存在しなければならない;(3)こ
れに対応して、iPP濃度は50重量部を超えることは
できない。この文献は、iPPは「繊維強度における小
さな欠陥」であるためにこの点に関する改良が望まれて
おり、所望の結果を達成する進歩はsPPおよびiPP
を含む組成物において少なくとも50重量部以上のsP
Pを使用することである、ということを教示している。
Tadashi によって述べられているように、「もし、アイ
ソタクチックポリプロピレンの量が50重量部以上なら
ば、得られる繊維の強度は好ましくないことに不十分な
ものになるであろう。」(コラム3、46〜49行
目)。しかしながら、Tadashi は、他の有用な繊維特性
がsPP含量が50重量部以下であるような、またはi
PPが主要なポリマー成分であるような組成物を使用し
て入手できるということを認識していない;そのような
改良が本出願中に開示される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上記の
問題点を解決することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】アイソタクチックプロピ
レンポリマーと配合した少なくとも約5重量部であるが
50重量部以下のシンジオタクチックプロピレンポリマ
ーから本質的に成るプロピレンポリマー物質の多重モノ
フィラメント繊維(ばら連続フィラメントおよびステー
プル)を含み、増加したレジリエンスおよび収縮性を含
む改良された特性を有し、特にパイル織物およびカーペ
ットで有用なポリオレフィン糸が製造できるということ
が驚くべきことに見つかった。一つの態様においては、
各プロピレンポリマー材料はプロピレンのホモポリマー
である。もう一つの態様においては、各ポリマーは、プ
ロピレンと、エチレンおよびC4 −C8 アルファオレフ
ィンから成る群から選択される一定のより少ない量の一
以上のコモノマーから本質的に成るランダム結晶性コポ
リマーまたはターポリマーである。もう一つの態様にお
いては、増加されたレジリエンスおよび収縮性を有する
ポリオレフィン糸が、アイソタクチックまたはシンジオ
タクチックプロピレンポリマーの一つとしてのプロピレ
ンホモポリマー、および他方としての上記で特定した一
以上のコモノマーに基づくコポリマーの配合物を含む繊
維から製造される。
【0009】本特許明細書における全ての百分率および
部は特にことわらない限り、重量比である。唯一のモノ
マーとしてプロピレンの重合化によって形成される合成
ポリマー樹脂はポリプロピレンと称される。市販の周知
の結晶性ポリプロピレンは、通常、チーグラー・ナッタ
(Ziegler-Natta )触媒によるプロピレンの重合化によ
って形成される固体性、主としてアイソタクチック、半
結晶性の熱可塑性ホモポリマーである。そのような触媒
による重合化において、触媒は周期表のIからIII 属の
金属の有機化合物(例えば、アルキルアルミニウム)お
よび周期表のIVからVIII属の遷移金属の化合物(例え
ば、ハロゲン化チタン)によって形成される。典型的な
結晶性はX線回析で測定した場合で少なくとも約60%
である。本明細書中で使用される場合、半結晶性とは、
X線回析によって測定した場合で少なくとも約5〜10
%の結晶性を意味する。また、市販の通常の固体ポリプ
ロピレンの典型的な重量平均分子量(Mw)は100,
000〜4,000,000であり、それの典型的な数
平均分子量(Mn)は40,000〜100,000で
ある。さらに、市販の通常の固体ポリプロピレンの融点
は約159〜169℃であり、例えば162℃である。
【0010】上記したように、シンジオタクチックポリ
プロピレンは、メタロセンおよびアルミンオキサン(al
uminoxane )に基づく触媒の異なる最近開発されたファ
ミリーを使用して製造されるという点で、アイソタクチ
ックポリプロピレンと相違している;好適な触媒はsP
Pを製造するための文献に記載されている。有用なsP
Pは、「高度に」シンジオタクチックであるべきであ
る。そのような特性を特定するための一つの手段は、13
C−NMRを使用してA. Zambelli et al. in Macromol
ecules, Vol. 6, 925 (1973)および ibid. vol. 8, 687
(1975) で定義されているようなペンタド成分を参考に
することである。本明細書中で有用なポリマーのシンジ
オタクチックペンタド成分は0.7以上であるべきであ
り、例えば0.8であるべきである。好適な触媒系は、
EP0414147(Tadashi et al )に加えてEwenと
Canichの文献に記載されており、これらは全て参考文献
として引用される。本発明において有用なsPPの調製
のために使用することができる触媒系の例は、不斉リガ
ンドおよびアルミンオキサンを有する遷移金属化合物を
含むものとしてEP0414047に記載されており、
Ewen et al (J. Am. Chem. Soc., 1988, 110, 6255-625
6)に引用されている。シンジオタクチックポリプロピレ
ンの製造のための好ましい触媒系の例は、遷移金属化合
物およびアルミンオキサンを含む。遷移金属化合物には
イソプロピル(シクロペンタジエニル−1−フルオルエ
ニル)ハフニウムジハロゲン、イソプロピル(シクロペ
ンタジエニル−1−フルオルエニル)−ジルコニウムジ
ハロゲン、および少なくとも1のハロゲン原子がアルキ
ル基によって置換されているようなそれらの遷移金属化
合物が含まれる。総称的な化合物は以下の一般式によっ
て表され、式中Rは、1〜3個の炭素原子の炭化水素残
基である。
【化1】
【0011】Rがメチル基である化合物、即ち、メチル
アルミンオキサン、およびnが5以上、好ましくは10
以上である化合物が特に有用である。使用されるアルミ
ンオキサンの比率は前記遷移金属化合物に基づいて10
〜1,000,000モル倍であり、通常50〜5,0
00モル倍である。重合化プロセスには特に制限はな
く、不活性溶媒を利用する溶液プロセス、不活性溶媒が
実質的存在しない中での塊状重合化プロセスおよびガス
相重合化プロセスを使用してもよい。−100〜200
℃の温度および100kg/cm2Gまでの気圧の下で重
合化を行うのが一般的である。−100〜100℃の温
度および50kg/cm2Gまでの気圧が好ましい。
【0012】そのようなプロセスから得られるsPPは
繊維を調製するのに有用な狭い分子量分布を一般的に有
している。好ましい分子量は、135℃でテトラリン溶
液中で測定した極限粘度数の観点から表現した場合で、
約0.1〜3.0である。さらに、sPPはFina, In
c., Dallas, Texas and Mitsui Toatsu Chemicals, Jap
anから商業上入手できることが報告されている。本明細
書中で使用される場合、プロピレンポリマー物質とは、
0.7以上のシンジオタクチックペンタド成分を有する
シンジオタクチックプロピレンポリマー、および結晶性
アイソタクチックプロピレンポリマーを意味し、各プロ
ピレンポリマー物質は(I)プロピレンのホモポリマ
ー;および(II)約80〜約98.5%のプロピレン、
好ましくは約90〜95%のプロピレン、さらに好まし
くは92〜94%のプロピレンと、約1.5〜約20.
0%のエチレンおよびC4 −C8 アルファオレフィンか
ら成る群から選択される少なくとも1のコモノマーから
本質的に成るランダム結晶性プロピレンコポリマー、タ
ーポリマーまたはその両方、から成る群から選択され
る。C4 −C8 アルファオレフィンが存在しない場合、
コポリマーは好ましくは約2〜約10%、さらに好まし
くは約7〜約9%のエチレンを含む。C4 −C8 アルフ
ァオレフィンが存在する場合、ターポリマーは好ましく
は約0.5〜約5%、さらに好ましくは約1〜約3%の
エチレンと、約2.5〜約10.0%、好ましくは約3
〜約7%、さらに好ましくは約4.0〜約6.0%のC
4 −C8 アルファオレフィンから成る群から選択される
オレフィンを含む。そのようなコポリマーおよびターポ
リマーの混合物もまた含まれる。
【0013】糸が、特にサクソニー構造カーペットにお
いて、増加したレジリエンスと収縮性および改良された
性能特性を有しうるような本発明のポリオレフィン糸
は、各プロピレンポリマー物質が上記したように選択さ
れるような結晶性アイソタクチックプロピレンポリマー
物質と混合された0.7以上のシンジオタクチックペン
タド成分を有するシンジオタクチックプロピレンポリマ
ーを、少なくとも約5重量部であるが50重量部以下、
好ましくは約10部から約45部、さらに好ましくは約
15部から約40部、最も好ましくは約20部から約3
5部含むことから本質的に成るポリマー組成物を含む。
プロピレンポリマー物質は、約5から約100の、好ま
しくは約15から約50の、さらに好ましくは約15か
ら約40の溶融流量(MER、ASTM D−1238
による、230℃で測定、2.16kg)を有するポリ
マーが好ましい。これは、約0.5から10の、好まし
くは約0.8から5の元来のMFRを有するポリマーを
「ビスブレーキング(visbreaking)」することによって
達成でき、また、プロピレンポリマー物質は好ましいM
FRに対して重合化反応器において直接製造できる。
【0014】結晶性ポリプロピレン(又はプロピレンポ
リマー物質)をビスブレーキングするプロセスは当業者
に周知である。一般的には、それは以下のように行われ
る:「重合化されたような」形態の、例えば、フレーク
化またはペレット化されたようなプロピレンポリマー又
はポリプロピレンの上に、先分解物(prodegradant)ま
たはフリーラジカル生成源、例えば液体または粉末形態
の、または例えばポリプロピレン(Xantrix 3024, HIMO
NT U.S.A., INCによって製造されたもの)のような担体
上に吸着させた過酸化物、をスプレーするか、またそれ
を一緒に配合する。次いで、ポリプロピレンまたはプロ
ピレンポリマー/過酸化物混合物を、混合物を熱的にプ
ラスチック化して運搬する手段、例えば高温での押出機
に導入する。滞留時間および温度は、ポリマー鎖の所望
の程度の分解を生ぜしめるように(即ち、押出機のプロ
セス温度における過酸化物の半減期に基づいて)選択さ
れる特定の過酸化物との関係で調節される。正味の結果
は、ポリマーを含むプロピレンの分子量分布を制限する
ことに加えて全体分子量を減少し、それによって重合化
されたポリマーに対するMFRを増加させることであ
る。例えば、不適当な実験なしに過酸化物の型、押し出
し温度および押し出し滞留時間を選択することによっ
て、分数のMFR(即ち、1以下)を有するポリマー、
又は0.5〜10のMFRを有するポリマーを選択的に
ビスブレーキングして、15〜50の、好ましくは15
〜40の、例えば約35のMFRにすることができる。
本方法の実施においては十分な注意を払うことによっ
て、エチレン含有コポリマーの存在下でのクロスリンキ
ングを回避するべきである;典型的には、クロスリンキ
ングはコポリマーのエチレン含有量を十分に低くすれば
回避されるであろう。
【0015】過酸化物の分解の速度は、半減期、即ち、
与えられた温度で半分の過酸化物分子を分解するのに必
要とされる時間の観点から定められる。例えば、典型的
な押し出しペレット化条件(450°F.,21/2分滞
留時間)下でLupersol 101を使用した場合、わずか2×
10-13 %の過酸化物がペレット化の後に残っていると
いうことが報告されている(U.S.4,451,58
9)。一般に、先分解物は、慣用されるポリプロピレン
安定剤と干渉したりまたはそれによって逆作用されるべ
きではなく、分解に際してポリプロピレン成分の分解を
開始するフリーラジカルを効果的に生成するべきであ
る。先分解剤は、ポリマー製造押し出し温度において十
分短い半減期を有するべきであるが、しかしながら、押
出機から出る前に本質的には完全に反応されなければな
らない。好ましくは、それらは、プロピレン中で550
°Fで9秒以下の半減期を有し、少なくとも99%の先
分解物が押し出し滞留時間の1分前には溶解したポリマ
ー中で反応する。そのような先分解物には以下のものが
挙げられるが、例示するものであり限定するものではな
い;2,5−ジメチル2,5ビス−(t−ブチルペルオ
キシ)ヘキシン−3および4メチル4t−ブチルペルオ
キシ−2ペンタノン(例えば、lucidol Division, Penw
alt Corporation から入手可能なLupersol 130およびLu
pelsol 120)、3,6,6,9,9−ペンタメチル−3
−(エチルアセテート)1,2,4,5−テキストラオ
キシシクロノナン(例えば、Witco chemical社からのU
SP−138)、2,5−ジメチル−2,5ビス−(t
−ブチルペルオキシ)ヘキサン(例えば、Lupersol 10
1)およびアルファ、アルファ’ビス−(tert−ブチル
ペルオキシ)ジイソプロピルベンゼン(例えば、Hercul
es, inc.からのVulcup R)。フリーラジカル源先分解物
の好ましい濃度は、ポリマーの重量に基づいて約0.0
1から0.4%の範囲内である。過酸化物が約230℃
で押出機に供給される前に約0.1重量%の濃度で約2
から3分の滞留時間でプロピレンポリマー上にスプレー
されるか一緒に混合されているようなLupersol 101が特
に好ましい。溶融流量を増加させ粘度を減少させるため
の有機過酸化物の存在下でプロピレン含有ポリマーの処
理に関連する押し出しプロセスは当業者に既知であり、
例えば、U.S.3,862,265;U.S.4,4
51,589およびU.S.4,578,430に記載
されている。
【0016】プロピレンポリマー物質組成物のペレット
またはフレーク形態から繊維形態への転換は当業者に既
知の普通の紡績方法のいずれかによって達成される。そ
のようなプロピレンポリマー物質は適度な温度条件下で
熱プラスチック化または融解することができるので、繊
維の製造は好ましくは溶液プロセスとは反対に溶融紡糸
によって行われる。溶融紡糸のプロセスにおいて、ポリ
マーは押出機において融点まで加熱され、そして溶融し
たポリマーは高圧下一定速度で;例えば長さの直径に対
する比率が2以上であるような;多数の穴を有する紡糸
口金(spinnerette )を通ってくみ上げられる。液体の
溶融ポリマー流は、紡糸口金の面から下方へ現れ、通
常、一般には空気であるガスの冷却流に入る。溶融ポリ
マーの流れは冷却の結果固化し、フィラメントを形成
し、そして一緒につながり延伸され、繊維の分子構造を
作り、ボビン上に巻き付けられる。
【0017】延伸(drawing )段階は、異なる速度で動
く加熱ロール上を繊維を通過させるというような当業者
に周知の技術を使用して任意の慣用方法において行えば
よい。方法は臨界的なものではないが、延伸比(即ち、
延伸された長さ/延伸されない長さ)は1.5〜7.
0:1、好ましくは約2.5〜5.0:1の範囲内であ
るべきである。過剰な延伸は繊維化(fibrillation)を
防ぐために避けるべきである。繊維は結合して糸を形成
し、次いで織られて(textured)その中にクリンプ(cr
imp)を与える。当業者に既知の任意の織り(texturing
)手段を使用して本発明の糸を調製することができ、
液体の乱流を製造するための方法および装置が含まれ
る、米国特許3,363,041。クリンプとは、繊維
の波度を記載するために使用される語であり、直線にさ
れなかった繊維の長さと直線にされた繊維の長さの間の
相違の尺度である。クリンプは織りプロセスを使用して
たいていの繊維のの中に作ることができる。本発明の繊
維の中に含有されるクリンプ、3軸(「S」における場
合のように)における弓形組織を有し、繊維は鋭く角ば
った組織(「Z」のような)を保有しうる。温空気織り
噴出物として知られる装置の使用によってカーペット繊
維中にクリンプを導入するのが一般的である。切断ステ
ープル糸の製造のためにも、クリンプはまた、原料ボッ
クスとして知られる装置を使用して導入することができ
る。クリンプを糸にかけた後に、冷却し、最低の引っ張
りともに織り領域から取り出し、ボビン上に引っ張りな
がら巻く。
【0018】糸は好ましくは織られた後にひねられる
(twisted )。ひねりは糸および撚り糸を取り込んでい
るカーペットに永久的かつ独特の織り地を与える。さら
に、ひねりは、先端の鮮明さおよび完全さを改良する;
先端とは、カーペットの裏材料から垂直に出ている糸の
終点および消費者に対する視覚的および物理的(組織
的)外見を言及している。ひねりは通常、インチ当たり
のひねりあるいはTPIとして表現される。ポリプロピ
レンホモポリマーのようなポリオレフィンを使用してい
る従来技術のカーペット糸においては、糸の直径はTP
Iが増加するにつれて減少する。その結果、さらに個々
の糸のタフト(taft)、または表面の糸を取り込んで、
高い数のTPIを有する糸を使用してカーペット美を維
持する必要がある。しかしながら、繊維、糸およびカー
ペットを製造するために本発明の組成物を使用すると、
繊維および生じる糸は高い収縮水準を有することができ
る。それゆえ、そのような糸の使用およびヒートセット
後に、TPIは増加し、糸の直径もまた収縮の結果とし
て増加する。ヒートセットに対する糸組成物の収縮を考
慮に入れて、そしてTPIの初期値を調整することによ
ってTPIの水準を個々に定めることが可能である。同
様に、デニールも収縮によって影響を受けるが、もし所
望ならば、好適な調節によって同じ最終値を得ることが
できる。さらに個々のフィラメントは収縮上で縮れる傾
向にあり、構造上の限界が縮れが外に向かって生じる原
因になる。その結果、ループのタフト化および切断後
に、生じるタフトがさらにもつれる。その後撚り糸は熱
処理されて織り合わせを硬化し、構造中に「ロックイ
ン」するようになる。ナイロン繊維から作られた糸にお
いては、ひねりはポリマー鎖上の極性基の水素結合の結
果として保持される。極性基は未修飾ポリプロピレンホ
モポリマーにおいては利用できないために、使用中にひ
ねりを維持することは難しく、レジリエンス、タフト密
着の損失があり、それゆえに全体の外観の損失がある。
本明細書中で開示されているプロピレンポリマー物質に
基づいて作られる特定の糸、およびカーペットは、糸加
工中ひねり構造中で熱的にロックする能力を生じさせ
る。さらに、本発明の配合に基づく糸は、ポリプロピレ
ンホモポリマー特性の利点を受けることができるが、改
良された外観保持という付加された特徴を有するという
特定の物質を製造する。本発明においては、約0.5か
ら約6.0の、好ましくは約3.5から約4.5の直線
インチ当たりのひねりを有する有用な糸が製造される。
一般的に、この段階は、空気、蒸気のような圧縮性液体
の流れ、あるいは熱を糸に移動させることができる任意
の他の圧縮性液体または蒸気を利用するが、それは絶え
ずヒートセット装置を約110℃から170℃、好まし
くは120℃から140℃、さらに好ましくは約120
℃から約135℃、例えば約125℃において通過す
る。このプロセスは、糸が熱媒体に暴露される時間の長
さ(時間/温度効果)によって影響を受ける。一般的に
は、有用な暴露時間は約30秒から約3分であり、好ま
しくは約45秒から約1.5分であり、例えば約1分で
ある。
【0019】ひねられた糸は好ましくは熱処理される。
本発明の繊維、フィラメントまたは糸の熱処理が行われ
る際、液体の温度は糸が溶融しないようなものでなけれ
ばならない。もし織り室の温度が糸の融点より高けれ
ば、糸が織り領域に滞在する時間を短くする必要があ
る。(当業者に既知のヒートセット装置の一つの型は、
American Superba Inc.,Charlotte, NC によって頒布さ
れている。)本発明の糸は、約10〜70%、好ましく
は約15〜65%、最も好ましくは約20〜60%、例
えば約25〜55%のヒートセットにおいて収縮するよ
うな場合に、有利に製造される。ポリプロピレンに基づ
いていて、商業上使用されている糸は、そのような所望
の収縮水準を達成できない;典型的には、そのような従
来技術の糸は約0〜10%収縮する。
【0020】糸およびカーペットを製造するために使用
されるポリオレフィン繊維においては、組成物の熱特性
および加工条件によって決定される利用可能な収縮の蓄
積として特定することができるものが存在する。ポリプ
ロピレンホモポリマーに基づく従来技術の繊維は、クリ
ンプ加工および織り加工の間に、ヒートセット後の収縮
がとても低く、例えば2〜5%であるのに十分な熱処理
を必要とする。反対に、本発明の組成物はヒートセット
中に使用されるべきより大きな残存収縮量を残しながら
より低温で所望の水準まで織ったりクリンプしたりする
ことができる。しかしながら、織り加工およびクリンプ
加工中により高温で操作することによって本発明の繊維
および糸の収縮反応を変更することが可能である。従っ
て、本発明のカーペット糸の収縮特性、およびひねりと
ひねり保持のその関連した特性を選択的に修正すること
ができる;そのような能力は従来技術のポリオレフィン
繊維およびカーペット糸には存在しない。
【0021】カーペット糸の製造において、一緒にひね
られてばらされる約50から250の繊維またはフィラ
メント、好ましくは約90から約120の繊維、例えば
約100のフィラメントが存在する。プロピレンポリマ
ー物質に基づく本発明における配合は、sPPの存在の
結果、示差走査熱量計(DSC)によって測定した場
合、熱軟化温度の低下および熱反応曲線の広がりを示
す。典型的には、アイソタクチックホモポリマーポリプ
ロピレンは、約159℃から169℃、例えば約162
℃でDSC試験において鋭い溶融ピークを示す。そのよ
うなポリマーに基づくヒートセット糸は(繊維の団結性
を破壊するであろう)繊維の溶融を避けるために正確な
温度調節を必要とすると同時に、十分高い温度で操作し
て、繊維ひねりにおいて軟化され熱的にロックされるよ
うにし、また繊維中の応力を軽くする必要がある。本発
明のプロピレンポリマー物質の組成物に基づく糸は、広
がった熱反応曲線を示す。そのような修正された熱反応
はより低いヒートセット温度におけるそのような物質お
よび組成物の加工を許す一方、糸の強度および団結性は
保持される。十分な量のアイソタクチックポリプロピレ
ンホモポリマーを含む配合組成物においては糸のひねり
のヒートセット温度を十分に高くしてアイソタクチック
ホモポリマー成分をヒートセットすべきであるというこ
とを理解するべきである。アイソタクチックポリプロピ
レンホモポリマーに基づく糸、繊維およびカーペットの
製造のために何年間にも渡って開発されてきた周知かつ
能率的な装置を使用することによって、これらの有利な
特徴が得られ、組成物を加工することができる。
【0022】慣用的な添加物を本発明の弾性糸を製造す
るために使用されるポリマーに配合してもよい。そのよ
うな添加物には、安定化剤、抗酸化剤、滑り防止剤、難
燃剤、潤滑剤、充填剤、着色剤、帯電防止剤および汚染
防止剤等が含まれる。フィラメント、繊維および糸の寸
法は典型的には、デニールで表現される。デニールとい
う語は、各9,000メートルの長さに対して糸の重さ
1グラムの織度に等しい糸の織度の一単位として定義さ
れる周知の技術用語である;従って、100デニールの
糸は150デニールの糸より微細である。本発明の有用
なフィラメントおよび糸は、ヒートセット前に約500
から約10,000、好ましくは約1,000から約
4,200、さらに好ましくは1,000から2,50
0の範囲内のデニールを有するものが含まれる。カーペ
ットに加えて、本発明の糸は非織物、高つや非織物およ
び室内装飾用の織物生地のような応用に有用であり、カ
ーペットに戻ると幾何織り生地を含む応用に有用であ
る。
【0023】本発明は、長年開発されてきていて、ポリ
プロピレンホモポリマーに向けられた、特にカーペット
の製造のための装置および技術を、本明細書中の教示に
従って適用して増強された特性を有する糸およびカーペ
ットを製造することができるという事実の観点から、特
に有用である。本明細書中で使用される「本質的に成
る」という表現は、請求項に係る発明の基本的かつ新規
な特徴に実質的に影響するのに十分な濃度の未記載の物
質を除去するものである。以下の実施例は本明細書中に
開示され請求項にある発明を例示するために提供される
ものであり、限定するものではない。
【0024】
【実施例】実施例1 0.7以上のペンタド成分を有するシンジオタクチック
プロピレンホモポリマー(sPP)を、20〜45部の
sPPおよび80〜55部のiPP(5部の差におい
て)の濃度において、結晶性アイソタクチックホモポリ
マーポリプロピレン(iPP)と配合し、繊維、糸およ
びカーペットを調製する。sPPをビスブレーキングし
て、最初の重合化後の3.0〜6.0から20〜35と
いうMFR値にする。ビスブレーキングは、ポリマーフ
レークまたは粒子上に0.1重量%の過酸化物Lupersol
101 (ポリプロピレン担体上に存在)をスプレーし重
合化し、約2〜3分の滞留時間とともに約360°F
(232℃)で過酸化物−フレーク混合物を押し出すこ
とによって行う。iPPは、溶融流量(MFR)=35
である商業上入手しうる製品である。
【0025】ポリマー組成物からカーペットを製造する
ためのプロセスは: 1.紡績−溶融ポリマー組成物をフィラメントにする。 2.延伸−フィラメントは引っ張られる。 3.織り−フィラメントは折り畳まれ、任意に軽く空気
が嵩を追加するためにからめられる: の各段階を含む。同時に各種のフィラメントを使用して
これらの段階を実行することによって、平面糸が製造さ
れる。平面糸は一緒にひねられ、ヒートセットする撚り
糸を製造する。ヒートセットおよび撚り糸はタフト化さ
れ、裏材料と乳液を添加される。乳液はカーペットを製
造するための標準条件化でオーブンで乾燥される。
【0026】カーペット製造はBarmagシステムとして既
知の市販の装置を使用して行う。3台の押出機をフィラ
メントの製造のために縦に並べて作動させる。押出機の
各々は120Barの圧力で、4個のゾーンの各々にお
いて200、205、210および215の押し出し温
度(℃)で作動させる。熱移動液体を225℃に調節し
てこれらの温度条件を作る。フィラメントは約3.8:
1の延伸比で、120℃の延伸温度で延伸される。織り
(texturizing )は120℃から140℃で75〜95
psiの空気圧で行う。配合組成物を2つの方法を使用
して調製する:(1)各成分のペレットを予め配合し、
フィラメントを製造するための次の押し出しのための混
合物をペレット化する;(2)フィラメント押し出し段
階での各成分のペレットを配合する:これらの方法は実
質的に同じ結果をもたらす。予め配合することは、Hens
chel配合機を使用し、次いで約200〜220℃でのス
トランドの押し出し、そしてペレット中へのストランド
の切断によって慣用的に達成される。配合物から製造さ
れる平面糸は、強力(g/デニール)、伸び率(%)お
よびデニールを含む許容できる糸特性を生じる。本発明
の組成物で製造されたカーペットは、カーペット性能を
上昇させるために従来技術で典型的に使用されるHexapo
d Tumble試験において性能を試験する。比較の目的のた
めに、未配合iPPから調製された市販製造カーペット
試料も含める。
【0027】Hexapod カーペット試験の手順は以下の通
りである:試験試料を8,000サイクル(住宅カーペ
ット)または12,000サイクル(商業カーペット)
の「Hexapod 」タンブリングにかけ、頭部を変形し、Ho
over垂直真空掃除機(モデル1149)を使用して真空
化によって修復のために毎2,000サイクルごとに試
料を除去し、試料の長さに沿って前面および背面に4個
の道を作る。試料はdraft ISO 条件、日光相当 D 65、
カーペット表面で1500ルクスを与える垂直照射を使
用し、1〜0.5メートルの距離で45度の角度で見
て、全ての方向から判断して評価される。試料はまた、
厚さ保持値を得るために試験の前および後に全厚さを測
定した。
【0028】 評価の暗号:全体の外観 着色変化 5=なし/非常にわずかの変化 5=ごくわずか/変化なし 4=わずかに変化 4=わずかに変化 3=普通の変化 3=普通の変化 2=激しい変化 2=かなりの変化 1=非常に激しい変化 1=激しい変化 試験結果は、全体の外観、着色変化および保持された厚
さ(%)として報告される。Hexapod 試験結果は、未配
合iPPと比較して、保持されたパイルの深さ、全体の
外観および着色変化によって測定された場合、改良があ
ることを証明している。
【0029】実施例2 収縮実験を、上記の実施例1で記載したような市販の装
置上で製造された糸を使用して行い、糸の性能をさらに
特定する。糸試料を実験室試験で評価し、ヒートセット
温度の関数としてひねり保持および収縮を測定する。理
論に拘束されることは意図しないが、改良されたカーペ
ット外観は改良されたタフトの明確さおよびひねりの保
持によって特徴付けられることが提案される。ひねりが
導入され、実験室で測定された保持と収縮は以下の通り
である:熱収縮 試料をTestrite Ltdによって製造されている「熱収縮試
験機」放射熱オーブンを使用して処理する。糸の試料を
片方の先端で締め付け、他方のフリーな先端をボールベ
アリング上で自由に回転できるドラムを越えて垂れ下が
る。ドラム上の指示機は試験の開始時においてゼロにセ
ットされうる。試料の自由な先端に対して、9gの重り
を、1800デニール糸に関して0.005g/デニー
ルに対応して付着する。糸を含むドラム要素は所望の温
度のオーブンの中に置き、糸の収縮を3分の通過時間後
にオーブン温度で観察される(指示機の動きに基づい
て)記録する。収縮率=[(最初の長さ−最後の長さ)
/最初の長さ]×100
【0030】ひねり保持試験−方法A 試料をIndustrial Laboratory Equipment Co. により製
造された「Twist Inserter」モデル ITD−28を使
用して試験する。糸の長さをTwist Inserterの中に挿入
し、インチ当たり4.50のひねりを試験機のクランク
を回転することによって糸に課した。糸試料の先端は結
び解かれ、ひねられた試料はクーポン上で互いに隣接し
て固定されている自由先端とともに「クーポン」上に載
せられる。ひねりは強制された熱空気オーブン中で10
分間指示された温度でヒートセットされ、その後試料を
除き、室温で冷却する。試料に一端は固定され、他方の
先端に20gの重りを付け、約18時間自由にぶら下げ
ておく。この時間の終わりに、重りを取り除き、試料を
室温に戻るまで1時間おいておく。次いで、糸をTwist
Inserterに再度挿入し、残りのひねり(糸フィラメント
は実質的に平行である)を除去するのに必要なクランク
の回転数を決定する。ひねり保持率=(残っているひね
り数/最初のひねり数)×100として計算する。本発
明の組成物に基づく糸はアイソタクチックポリプロピレ
ンホモポリマーと比較して優れたひねり保持を証明す
る。本発明の組成物は高温でより大きな収縮を生じる。
【0031】実施例3 熱分析試験を示差走査熱量計(DSC)を使用して行
う。未配合iPPおよびsPPと配合物を含む試料をフ
ィルム形態に圧縮して、DuPont(モデル2100)によ
り製造された機器またはPerkin-Elmer(モデルDSC
7)により製造された機器上で試験する。この試験にお
いて、少量のポリマー試料(約4から6mg)を調節さ
れた速度(典型的には20℃/分)で加熱または冷却す
る。試料を調節された条件下で加熱または冷却して、融
点、結晶化温度、ガラス転移温度、融解および結晶化の
熱を測定し、そして溶融または結晶化反応の広がりと形
を観察する。試験は実施例1の試料で行う。実験室での
調製中または繊維製造中の熱の変遷、並びに試験中の多
段階加熱および冷却サイクルによって、試料に関する反
応曲線に影響を与えることができる;例えば、結晶構造
による熱記号は増強することができ、熱転移は拡大す
る。色素の存在の結果、他の変更が生じうるのは、その
ような添加物が核剤として作用しうるからである。
【0032】最初の加熱サイクルにおいて試料を試験す
ると、2個の溶融ピークが観察される;1つはsPPに
対するより低温、例えば140〜150℃であり、もう
一つは典型的なiPPのより高温、例えば162℃であ
る。sPPの溶融反応の多くは、温度がiPPの溶融が
始まる原因となるような水準まで上昇すると、終了す
る。当然、sPPとiPPには化学的不適合性は存在せ
ず、さらに、糸加工条件はアイソタクチックポリプロピ
レンホモポリマーのために存在する技術と一致する水準
で維持することができる。sPPの配合物中の濃度、並
びにもし存在するならばコモノマーの存在および濃度に
よって熱反応に影響が与えられる。
【0033】実施例4 実施例1の組成物試料を使ってサクソニー型試験カーペ
ットを製造し、性能を歩行(walk-out)試験において評
価する。「歩行」試験とは、試料を均整がありかつ重い
足の交通によって頻繁に出入りされる領域(例えば、図
書館またはオフィスの入口)に置き、見積もられた所望
の回数だけ踏まれた後に、試料をレジリエンス、タフト
チップの保持および汚れ(soiling )に関する外観の保
持度を評価する。本発明の組成物は従来技術の100%
iPPのカーペットより優れている。
【0034】実施例5 本実施例においては、収縮反応に関して糸の試料を評価
する。平面糸(即ち織られていない)を各種の延伸比に
おいて調製する。未配合iPPに基づく未延伸の糸は1
20℃から135℃で1%の収縮値を有する。増加する
延伸比で延伸された平面糸は約10%で開始し最大延伸
比で約4%まで減少する収縮反応を(120℃〜135
℃で)示す。延伸され、140℃で織られる糸は、14
0℃以下の温度で収縮を示さず、145℃で4%を示
す。これは、収縮反応に及ぼす加工の多様性の影響、並
びに未配合iPPホモポリマーの制限された収縮「蓄
積」を例示している。反対に、本発明の配合物は、増加
した収縮反応を生じる。改良されたHexapod 組織評価
が、カーペットに織られた場合により高い収縮性を有す
る組成物のために得られる。
【0035】実施例6 さらに本発明を明示するために他のポリマーおよび組成
物を調製する。試験には、繊維中に紡がれるべき組成物
の能力、収縮反応、およびそれらがiPP単独の場合に
比べて改良されたカーペットを生じるかどうかが含まれ
る。カーペットの性能は、外観評価基準を使用して1
2,000サイクルでHexapod 試験で測定する。同様の
条件下で調製されたiPPの対照カーペットは、本試験
で2.0の外観評価を生じる。本実施例のポリマーに
は、ランダムコポリマー(シンジオタクチックおよびア
イソタクチック)が含まれ、3.0〜8.0重量%の濃
度のエチレンおよびブテン−1(コポリマーおよびテル
ポリマー)のコモノマーが含まれる。25〜45重量%
のsPPホモポリマーおよびランダムコポリマーを使用
して配合物を調製する。本発明の組成物は改良された性
能を生じる。
【0036】本明細書中で開示される本発明の他の特
徴、利点および態様は、前記した開示を読めば当業者に
とって容易に理解できるであろう。この点において、本
発明の特定的な態様はかなり詳細に記載されている一
方、これらの態様に変形および修正を、開示され請求項
に係る発明の精神および範囲から離れることなく遂行す
ることができる。

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 結晶性アイソタクチックプロピレンポリ
    マーと配合された、0.7以上のシンジオタクチックペ
    ンタド成分を有する少なくとも約5重量部であるが50
    重量部以下のシンジオタクチックプロピレンポリマーか
    ら本質的に成るプロピレンポリマー物質の多重モノフィ
    ラメント繊維またはステープル繊維の連続ストランドを
    含む増加した収縮性を有するポリオレフィン糸であっ
    て、各プロピレンポリマー物質が、(I)プロピレンの
    ホモポリマー;および(II)約80から約98.5%の
    プロピレン、およびエチレンおよびC4 −C8アルファ
    オレフィンから成る群から選択される約1.5から約2
    0.0%の少なくとも一のコモノマーから本質的に成る
    ランダム結晶性プロピレンコポリマー、ターポリマーま
    たは両方;上記コポリマーはC4 −C8 アルファオレフ
    ィンが存在しない場合には好ましくは約2から約10%
    のエチレンを含み、上記ターポリマーはC4 −C8 アル
    ファオレフィンが存在する場合には好ましくは約0.5
    から約5%のエチレンを含み、そのようなコポリマーお
    よびターポリマーの混合物を含み、記載された量は重量
    %で表現される:から成る群から独立に選択される上記
    のポリオレフィン糸。
  2. 【請求項2】 プロピレンポリマー物質がプロピレンの
    ホモポリマーである請求項1に記載の糸。
  3. 【請求項3】 約50から約250の繊維を含み、繊維
    が一緒にひねられ、ばらされ、そしてヒートセットされ
    てカーペット糸が形成される請求項2に記載の糸。
  4. 【請求項4】 直線インチ当たり約0.5から約6.0
    のひねりを有する請求項3に記載の糸。
  5. 【請求項5】 繊維が着色されている請求項3に記載の
    糸。
  6. 【請求項6】 シンジオタクチックプロピレンポリマー
    物質がランダムターポリマーである請求項1に記載の
    糸。
  7. 【請求項7】 アイソタクチックプロピレンポリマー物
    質がランダムターポリマーである請求項1に記載の糸。
  8. 【請求項8】 裏材料、および前記裏材料に守られそこ
    から外に向かって延びている糸を含む増加したレジリエ
    ンスおよび外観保持を有するポリオレフィンパイル織物
    であって、前記糸が、結晶性アイソタクチックプロピレ
    ンポリマーと配合された、0.7以上のシンジオタクチ
    ックペンタド成分を有する少なくとも約5重量部である
    が50重量部以下のシンジオタクチックプロピレンポリ
    マーから本質的に成るプロピレンポリマー物質の多重モ
    ノフィラメント繊維またはステープル繊維の連続ストラ
    ンドを含み、各プロピレンポリマー物質が、(I)プロ
    ピレンのホモポリマー;および(II)約80から約9
    8.5%のプロピレン、およびエチレンおよびC4 −C
    8アルファオレフィンから成る群から選択される約1.
    5から約20.0%の少なくとも一のコモノマーから本
    質的に成るランダム結晶性プロピレンコポリマー、ター
    ポリマーまたは両方;上記コポリマーはC4 −C8 アル
    ファオレフィンが存在しない場合には好ましくは約2か
    ら約10%のエチレンを含み、上記ターポリマーはC4
    −C8 アルファオレフィンが存在する場合には好ましく
    は約0.5から約5%のエチレンを含み、そのようなコ
    ポリマーおよびターポリマーの混合物を含み、記載され
    た量は重量%で表現される:から成る群から独立に選択
    される、上記のポリオレフィンパイル織物。
  9. 【請求項9】 糸がひねられ、ばさられ、そしてヒート
    セットされている請求項8に記載のパイル織物。
  10. 【請求項10】 プロピレンポリマー物質が、着色剤、
    充填剤、難燃剤、帯電防止剤および汚染防止剤から成る
    群から選択される少なくとも1の添加物をその中に分散
    しているような請求項9に記載のパイル織物。
  11. 【請求項11】 プロピレンポリマー物質がプロピレン
    ホモポリマーであり、配合物が約5から100の溶融流
    量までビスブレーキングされている請求項10に記載の
    パイル織物。
  12. 【請求項12】 増加したレジリエンスおよび収縮を有
    しうるポリオレフィン繊維または糸から調製された織
    布、不織布および幾何織布から成る群から選択される材
    料であって、前記繊維または糸が、結晶性アイソタクチ
    ックプロピレンポリマーと配合された、0.7以上のシ
    ンジオタクチックペンタド成分を有する少なくとも約5
    重量部であるが50重量部以下のシンジオタクチックプ
    ロピレンポリマーから本質的に成るプロピレンポリマー
    物質を含み、各プロピレンポリマー物質が、(I)プロ
    ピレンのホモポリマー;および(II)約80から約9
    8.5%のプロピレン、およびエチレンおよびC4 −C
    8アルファオレフィンから成る群から選択される約1.
    5から約20.0%の少なくとも一のコモノマーから本
    質的に成るランダム結晶性プロピレンコポリマー、ター
    ポリマーまたは両方;上記コポリマーはC4 −C8 アル
    ファオレフィンが存在しない場合には好ましくは約2か
    ら約10%のエチレンを含み、上記ターポリマーはC4
    −C8 アルファオレフィンが存在する場合には好ましく
    は約0.5から約5%のエチレンを含み、そのようなコ
    ポリマーおよびターポリマーの混合物を含み、記載され
    た量は重量%で表現される:から成る群から独立に選択
    される、上記の材料。
  13. 【請求項13】 プロピレンポリマー物質がプロピレン
    ホモポリマーである請求項12に記載の材料。
  14. 【請求項14】 裏材料が、ステープル繊維のウェブを
    刺しているスクリムを含む請求項8に記載のパイル織
    物。
  15. 【請求項15】 パイルが、裏材料から出ていき繊維の
    表面を形成し、さらに裏のりずけ被覆を含む糸タフトに
    よって形成され、上記被覆が上記各糸タフトを上記繊維
    裏材料中に実質的にロックするために働くような請求項
    8に記載のパイル織物。
  16. 【請求項16】 タフトが糸のループである請求項15
    に記載のパイル織物。
  17. 【請求項17】 上記織物に守られた第二の裏材料層を
    含む請求項8に記載のパイル織物。
  18. 【請求項18】 第一裏材料、およびひねられた均等に
    共有されたヒートセットパイル糸を含むサクソニーカー
    ペットであって、上記糸が諸撚糸(plied yarn)または
    タフトの個々の長さの形態であり、各々が上記裏材料に
    付着しそこから上向きに突出して切断先端で停止し、上
    記パイル糸が、結晶性アイソタクチックプロピレンポリ
    マーと配合された、0.7以上のシンジオタクチックペ
    ンタド成分を有する少なくとも約5重量部であるが50
    重量部以下のシンジオタクチックプロピレンポリマーか
    ら本質的に成るプロピレンポリマー物質を含み、各プロ
    ピレンポリマー物質が、(I)プロピレンのホモポリマ
    ー;および(II)約80から約98.5%のプロピレ
    ン、およびエチレンおよびC4 −C8アルファオレフィ
    ンから成る群から選択される約1.5から約20.0%
    の少なくとも一のコモノマーから本質的に成るランダム
    結晶性プロピレンコポリマー、ターポリマーまたは両
    方;上記の量は重量%で表現される:から成る群から独
    立に選択される、上記のサクソニーカーペット。
  19. 【請求項19】 糸がばら連続繊維またはステープル繊
    維である請求項18に記載の糸。
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