【発明の詳細な説明】
抄紙機乾燥機織物
発明の分野
本発明は、紙製造機乾燥機織物(paper making machine dryer fabrics)で
あって、成分糸の少なくとも一部が、高分子量コポリエステルと、モノフィラメ
ントに加水分解と汚染に対する高められた抵抗性と改善された結節特性とを付与
する加水分解安定剤とのモノフィラメントである上記織物に関する。モノフィラ
メントはまた低密度ポリエチレンを含んでもよい。
発明の背景
乾燥機織物は通常、織物またはスパイラル組織を用いて、ポリエチレンテレ
フタレート(PET)から製造される。PETは、織物に十分に良好な物理的特
性を付与し、それらは清潔に維持するのが比較的容易である。しかし、PETは
乾燥機セクションの温暖で湿潤な環境中で加水分解的分解を受けやすい。この問
題を克服するために、Barnewall et al,US3,975,329に記載される芳香族カ
ルボジイミド類を含めて各種の加水分解的安定化添加剤が提唱されてきた。芳香
族ポリカルボジイミド類(PCDI)が乾燥機織物での使用のためのPETを安
定化するための添加剤として好ましいものとなっている。
現代の乾燥機セクションは、以前よりも高温かつ高湿で作動する。これらの
より過酷な環境は安定化されたPETでさえ分解してしまい、乾燥機織物の有効
寿命を短縮してしまう。PET中のカルボジイミド類の量を増加し、低濃度の遊
離カルボキシル末端基を有する高分子量PETを使用することにより、わずかな
改善のみが得られた。
加水分解抵抗性に加えて、乾燥機織物モノフィラメントの他の望ましい物理
的特性には、磨耗、熱的分解、汚染、および化学的攻撃に対する抵抗性が含まれ
る。モノフィラメントの熱収縮および結節伸びもまた重要である。
乾燥機織物のために提唱された他のポリマー類には、Baker et al,US 4
,786,554およびBallard,US 4,610,916によるポリフェニレンスルフィド、お
よびDiTullio,US 4,359,501によるポリ(エーテルエーテルケトン)が含ま
れる。どちらのポリマーも優れた熱、化学的および加水分解抵抗性を保持してい
る。さらに、ポリ(エーテルエーテルケトン)モノフィラメントの磨耗抵抗はP
ETより優る。しかしながら、これらのポリマー類は共に高価であり、織物へと
加工するのが難しい。
ポリ(シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート)(PCT)はPETよ
りも加水分解に対して良好な抵抗性を有し、芳香族PCDIによる安定化はPC
Tを有意に改良するが、モノフィラメントへの、そして乾燥機織物へのその加工
は困難である。テレフタル酸およびイソフタル酸の混合物の使用は、「酸修飾P
CT」またはPCTAコポリエステルとして知られるコポリエステルを生ずる。
この種のポリマーは、着用服装およびフィルム類における使用のためとして、K
ibler et al,US 2,901,466によって開示されている。Kibler et al.のポリ
エステル類は、良好な程度の加水分解安定性を提供するようであり、比較的高い
融点を有している(特に第2カラム第10〜18及び52〜56行目、第7カラ
ム第13〜20行目及び第14カラム第25〜26行目を参照)。しかし、Kib
ler et al.は、開示されたポリエステル繊維の加水分解抵抗性、結節伸び特性
または熱収縮と、分子量、イソフタル酸に対するテレフタル酸の比率または加水
分解安定化剤の添加のいずれかとの間の関連については何ら開示していない。
1,4−ジメチロールシクロヘキサン、テレフタル酸、およびイソフタル酸
の複数のコポリマーは、Eastman Chemical Companyから商品名「KODAR
THERMX copolyester」の下で入手可能である。「KODAR」はEastman
Kodak
Companyの登録商標である。「KODAR THERMX Copolyester 6761」
として、そして「一般的に、テレフタル酸、1,4−ジメチロールシクロヘキサ
ン、およびイソフタル酸から成るコポリマー」(第4カラム第27〜29行目他
)であると述べられている、Eagles et al,US 5,169,499によって同定され
たPCTAコポリエステル樹脂は、「抄紙機クロシングの物品」(第1カラムを
参照)における使用のために提唱されている。Eagles et al.は、モノフィラ
メントが上記のPCTAコポリエステルであり、Rhein-Chemie GmbH of Rh
einau,ドイツから入手可能な「STABAXOLP」または「STABAXO
L P-100」のような加水分解安定化剤0.5重量%から10重量%を場合によ
り含んでもよい織物を記載している。「KODAR THERMX copolyester
6761」は、特に好適なコポリエステルであるとして注目される。このポリエステ
ルから製造されるモノフィラメントは、260℃より高い、そして好ましくは2
65℃より高い融点を有していると記載されており、申立てによれば、PETよ
り加水分解的分解に対して抵抗性が高い織物を提供する。しかしながら、モノフ
ィラメントの結節伸び特性および磨耗抵抗性は共に望ましいものより低い。この
モノフィラメントはまた組織にする(weave)のが難しく、織物末端を結合する
ためのピン継ぎ目を形成する際に使用する場合は、それらの強さは弱い。
Eagles et al.は、請求の範囲記載のモノフィラメントの測定可能な物理
的特性の一つのみに焦点を合わせているが、それはフィラメント融点である。E
agles et al.はコポリマーの2つの重要な測定可能な物理的特性を開示してお
らず、それはコポリマー中でのテレフタル酸とイソフタル酸との比率、またはコ
ポリマーの固有粘度であり、これらは共にモノフィラメントの最終特性に影響す
る。Kibler et al.は酸モル比とモノフィラメント融点との間の関係を指摘し
ている。Eagles et al.はまた、酸モル比率を変化した場合に、加水分解的分
解または乾燥熱安定性のいずれかに対するモノフィラメントの感受性に関しても
陳述しておら
ず、モノフィラメントの結節伸び特性の重要性に全く言及していない。
Gardner et al,US 5,283,110は乾燥機織物での使用に適した高温コポリ
エステルモノフィラメントを開示している。これらは、PCTAコポリエステル
樹脂、溶融押出可能なフルオロ−またはクロロフルオロポリマー樹脂、および場
合によっては、熱および加水分解安定化剤の配合物から製造される。特に好適な
コポリマーは、商品名「KODAR THERMX copolester 13319」という名
称の別のEastman Chemical Company PCTAコポリマーである。モノフィラ
メントは、コポリエステル樹脂、および1から約25重量%のフルオロポリマー
樹脂(例えば、E.I.Du Pont de Nemours & Co.,の製品、TFEZEL 2
10、および、Ausimont USA,Inc.の製品、HALAR 500)とから成るポ
リマー配合物から押し出される。申立てによればそのモノフィラメントは、Eag
les et al.,と比較した場合、改良された結節強さ、組織化可能性、および加水
分解抵抗性を示すと同時に、汚れおよび表面汚染に対する改良された抵抗性も示
す。しかしながら、これらのフルオロポリマー樹脂は、高価であり、製造中に押
出機に対して腐食性であり、モノフィラメントの磨耗耐性に悪影響を及ぼすとい
う欠点がある。
従って、加水分解的分解および乾燥熱に対して耐性であり、優れた結節伸び
特性と、少なくとも1%、そして好ましくは約4%という適切な値の熱収縮とを
組み合わせて提供することによって、織物に安定性を付与して加熱硬化処理後に
メッシュ隙間を閉じて、そして低コストで製造できるような、乾燥機織物モノフ
ィラメントに対する需要がある。さらに、生成する織物は、製紙ストック中での
再利用繊維の使用の増加によって生じるような汚染に対して理想的には耐性であ
る必要がある。
発明の要旨
本発明は、糸の少なくとも一部が1,4−ジメチロールシクロヘキサン、テ
レフタル酸およびイソフタル酸のコポリマーの溶融押出しされたモノフィラメン
トである抄紙機乾燥機織物(paper machine dryer fabric)であって、モノフィ
ラメント中において:
i)イソフタル酸成分に対するテレフタル酸のモル比が約83:17であり;
ii)コポリマーが、特定の方法で測定した場合に、約0.75dL/gより大
きい固有粘度を有し;
iii)コポリマーが、少なくとも0.4重量%の加水分解安定化剤を含み;
iv)結節伸びが、単純オーバーハンド結節(simple over hand knot)が形成
されている結節モノフィラメント試料の破断までの伸びによって測定した場合で
、百分率で表した場合、少なくとも約10%であり;
V)200℃でのモノフィラメントの熱収縮が少なくとも約1%である;
上記の織物を提供することを目的とする。
熱収縮および結節伸びの両方ともモノフィラメントの物理的特性として測定
することができる一方で、織物組織に対するそれらの組み合わせた効果が重要で
ある。乾燥機織物の製造において、織物業者は、熱硬化中に織物を固めるのに十
分な熱収縮と結びついた最大の結節伸びを繊維に要求する。PCTAコポリマー
に基づくモノフィラメントに関しては、熱収縮は結節伸びと逆の関係を有するた
め、妥協点を達成しなければならない。PCTAコポリマーモノフィラメントか
ら乾燥機織物を組織化することを伴う実験から、結節伸びは可能な限り高く、熱
収縮は少なくとも約1%であるべきであることが示される。好ましくは、熱収縮
約1.5%から約10%の範囲内であり、最も望ましい範囲は約3%から約5%
のようである。
本明細書中に報告する通り、各種のポリマー樹脂および仕上げ処理したモノ
フィラメントの両方の固有粘度(intrinsic viscosity)測定は全て、ASTM
標準法D−4603−86に従って、フェノールと1,1,2,2−テトラクロ
ロエ
タンとの60:40重量部の混合物中で30℃で行われる。ポリマーの分子量は
その測定された固有粘度に関連しているけれども、本明細書中で議論するポリマ
ー系の分子量を測定する試みはなされていない。
本明細書中で使用される場合、「加工可能性」という用語は、モノフィラメ
ントの物理的および熱的特性に悪影響を及ぼすことなしに、押出パラメーターを
調整するための製造者が利用できる柔軟性の量を意味する。
本明細書中で使用される場合、「結節伸び(knot elongation)」および「
正常化した結節強さ(normalised knot strength)」という用語は、一般的には
、曲げ応力に付した場合のモノフィラメントの脆性を意味する。これらの特性は
共に、組織化可能性、あるいはモノフィラメントを乾燥機織物に織ることができ
る容易さ、に直接の影響を有する。
「結節伸び」は、試料を張力に付し、次いで、破断までの伸びを測定するこ
とによって、モノフィラメント試料中に単純オーバーハンド結節を形成すること
によって測定する。引張応力の下での結節試料の破断までの伸びは、「結節伸び
」と定義され、本明細書中では結節モノフィラメントの最初の長さの百分率とし
て表す。
「正常化した結節強さ」は、適切な引張強さ試験機を用いて、単純オーバー
ハンド結節を含むモノフィラメントと未結節試料の両方の引張破断強さを測定す
ることによって決定される。これら二つの数字の比率は、「正常化した結節強さ
」として示され、本明細書中では百分率として表す。
本明細書中で使用される場合、「乾燥熱安定性(dry heat stability)」と
いう用語は、熱乾燥空気中での分解に抵抗するモノフィラメントの能力を意味す
る。これは、未加熱の試料と比較した場合、所定の期間一定温度で熱空気循環オ
ーブン中で加熱した試料中に保持された引張強さの百分率として表される。
本明細書中で使用される場合、「熱収縮(thermal shrinkage)」という用
語
は、その最初の長さの百分率として表される、モノフィラメント試料の長さにお
ける収縮の量を意味し、これは、試料を非強制条件中で熱空気循環オーブン中に
置いた場合に得られる。この特性は、熱硬化処理等によってそれから製造される
織物の加工中の収縮に対する材料の傾向の定量的指標を提供する。
本発明の織物は、織物(woven)またはスパイラル(spiral)組織でもよく
、公知の織物と比較した場合、特に熱収縮、乾燥熱安定性および加水分解的分解
に対する抵抗性に関して、改良された特性を示す。さらに、これらの織物の組織
化可能性は、モノフィラメントの結節伸びの強化の直接の結果として改良される
。これらのモノフィラメントもまた200℃で少なくとも4%という比較的高い
収縮を示し、このことと、その結節伸びが改良されることにより、それらは、L
euvelink,US 4,345,730により記載されるようなスパイラル乾燥機織物の製造
において使用されるらせんコイルおよびヒンジ糸の製造に適したものとなる。こ
のモノフィラメントはまた、低空気透過性乾燥機織物におけるよこ糸材料として
の使用にも適しており、そこではよこ糸は熱硬化処理中に収縮してメッシュ隔間
を閉じることが要求される。
本発明の別の態様では、有効量の低密度ポリエチレン、またはLPDEが、
モノフィラメント中に取り込まれ、再利用された組成物の使用により一部生じる
可能性がある表面汚染および汚れに対する抵抗性が改良される。LPDEは典型
的には、溶融押出処理中に約0.5重量%から約15重量%の範囲の量でモノフ
ィラメント中に添加される。
本発明者は、PCTAコポリエステル中の83:17というイソフタル酸に
対するテレフタル酸のモル比、およびコポリエステルの固有粘度の両方が、重要
な役割を演じることを見い出した。83:17のモル比は、最終使用性能に対す
る既知の有害な影響を全く伴うことなく、コポリマーの押出し中の処理性をより
広いものとする。押出しの前に固有粘度を高めるためにPCTAコポリエステル
を処理することによって、モノフィラメントのある一定の物理的特性を有意に改
良することができる。ポリマー固有粘度、そしておそらく分子量を高めるための
通常の手段は、非晶状態で受けとったままのポリマー樹脂を、通常「ソリッドス
テーティング(solid stating)」と称される低圧かつ高温処理に露出すること
である。
本発明の乾燥機織物のためのモノフィラメントの製造における使用に特に適
していることが判明したPCTAコポリエステルは、モノフィラメント押出しの
前にソリッドステート化された「KODAR A150 PCTA copolyester」で
ある。このEastman Chemical Companyの製品は、核磁気共鳴技術により測定
した場合で、83:17というイソフタル酸単位に対するテレフタル酸単位の比
率と、WO90/12918中のEagles et al.により記載された方法による
異走査熱量測定(Differential Scanning Calorimetry)を通じて生成したス
ポットのエンドターム(endotherm)上の最高のピークの温度により定義した場
合で約260℃の融点と、約0.75から約0.81dL/gというソリッドス
テーティング前の固有粘度を有しており、PETと同様の加工特性を提供する。
芳香族PCDI安定化剤の添加は、ソリッドステート化された「KODAR
A150 PCTA copolyester」のモノフィラメントから製造された乾燥機織物
の加水分解抵抗性を著しく改良する。コポリエステル中の安定化剤の含有量の閾
値は約0.4であるようであり、有意な改良が約1%以上の水準で得られる。約
5%を越えると、モノフィラメントの加水分解抵抗性に有意な改良はない。2,
4,6−トリイソプロピルm−フェニレンジイソシアネートを含有する好適な商
業上入手できる芳香族PCDIは、Rhein-Chemie GmbH of Rheinau、ドイ
ツにより製造される「STABAXOL P-100」である。1重量%以上の等量
のこのPCDI加水分解安定化剤がソリッドステート化した「KODAR A150
PCTA copolyester」、ソリッドステート化した「KODAR PCT 3879
copolyester」または「KODAR
THERMX copolyester 13319」中に取り込まれた場合、ソリッドステート化
した「KODAR A150 PCTA copolyester」モノフィラメントの加水分解
安定性は、「KODAR THERMX copolyester 13319」またはソリッドス
テート化した「KODAR PCT 3879 copolyester」のいずれかから成る比較
できるモノフィラメントのものより約1.5から2倍であることが意外なことに
判明した。
本発明の乾燥機織物中で利用されるモノフィラメントの結節伸びは、ソリッ
ドステート化した「KODAR PCT 3879 copolyester」、「KODAR T
HERMX copolyester 13319」、またはソリッドステート化したPETのいず
れかから成るモノフィラメントから得られるものより有意に良好である。
等しい水準のPCDIでは、ソリッドステート化したPCDI−安定化した
「KODAR A150 PCTA copolyester」モノフィラメントの乾燥熱安定性
は、「KODAR THERMX copolyester 13319」または「KODAR PC
T 3879 copolyester」、並びに、ソリッドステート化したPETのいずれかの
モノフィラメントのものより優っている。
ソリッドステート化した「KODAR A150 PCTA copolyester」モノ
フィラメントの結節伸びは、それらの比較的高い熱収縮と組み合わせた場合、乾
燥機織物の製造を容易にするのみならず、モノフィラメントをひねって熱硬化し
てマルチフィラメントおよびケーブル糸にすることをも容易にする。
「KODAR A150 PCTA copolyester」の固有粘度を、押出しの前に
ソリッドステート処理することによって仕上げ処理されたモノフィラメント中で
0.75dL/gより高い値まで高めることによって、磨耗に対する抵抗性が高
まり、「KODAR THERMX copolyester 13319」または「KODAR P
CT 3879 copolyester」のいずれかのモノフィラメントに匹敵する。コポリエ
ステルの固有粘度の上限値は、仕上げ処理されたモノフィラメント中で約1.5
dL/gであるようである。それより高い値では、モノフィラメントの押出し処
理中に困難が生じる。
モノフィラメントの押し出し中にソリッドステート化した「KODAR A1
50 PCTA copolyester」に0.5重量%から15重量%のLPDEを添加す
ることにより、再利用組成物の使用により一部が生じた汚れおよび汚染に対する
仕上げ処理された織物の抵抗性が改良される。商業上入手できる好適なLPDE
は、商品名「DOW 5004 IM LDPE」により特定されるものであり、Dow
Chemical Company of Midland、ミシガンから入手することができる。このL
PDEは、4g/10分(ASTM D−1238)のメルトインデックスと、
0.923g/cc(ASTM D−792)の密度とを有している。
モノフィラメントの実施例
以下の実験結果は本発明を例示するために示されるものである。
図において:
図1は、表2のモノフィラメントについての保持された引張強さの百分率を示
し;
図2は、表2のモノフィラメント試料の引張強さに及ぼすPCDI安定化剤の
含有量の影響を示し;そして
図3は、結節伸びと熱収縮との関係を示す。
ポリマーを製造して、本発明の織物で使用するためのモノフィラメント、並
びに比較モノフィラメントを押し出すのに用いた操作を以下に記載する。試験し
た比較試料は、ソリッドステート化したPET、「KODAR PCT 3879 cop
olyester」および「KODAR THERMX copolyester 13319」から成り、
これらは、製造業者、Eastman Chemical Companyによって既にソリッドステ
ート化されていた。
A.モノフィラメント試料の製造と押出し
83:17の酸モル比率を有し、約260℃の融点を有する「KODAR
A150 PCTA copolyester」を、以下の操作により 「ソリッドステート化」
した。272kgのPCTAコポリエステルを、受けとったままのペレット化非
晶状態で、0.84m3のPatterson Kelley二重コーンタンブル乾燥機に充填
した。乾燥機を密封し、5mmHg未満の値まで減圧を適用し、乾燥機シェル中
の油の温度を177℃に維持しながら乾燥機を4時間約IRPMで回転した。次
いで、回転および減圧をさらに数時間続けながら油の温度を232℃に上昇させ
た。測定した固有粘度が、受けとった当時の値である0.75−0.81dL/
gから0.93dl/gより大きくなるまで試料を定期的に取り出した。
「KODAR A150 PCTA copolyester」の固有粘度をモノフィラメン
ト押出しの前に約0.93dL/gより高い値まで高めることは、本発明の成功
のために重要である。コポリエステルの固有粘度は押出し中に減少する;ソリッ
ドステート化樹脂の固有粘度は、仕上げ処理されたモノフィラメントの固有粘度
が、上記した方法により測定した場合で、約0.75dL/gより高くなるのに
十分なほど高い必要がある。
次いで、上記のように製造したコポリエステルを、比較試験のことを考えて
4個の別々のバッチに分割する。商業上入手できるPCDI加水分解安定化剤の
量を変化させながら、「STABAXOL P-100」をこのバッチの3個に物理
的に配合して、各々0.55重量%、1.45重量%および2.3重量%の最終
PCDI濃度にする。4個のバッチを脱湿した熱空気ホッパー乾燥機中で再乾燥
して、1.9cmのシングルスクリュー押出機を用いて1.82kg/時の速度
で直ちに押出した。押出機のバレル帯域は291℃に設定し、溶融ポンプおよび
紡糸口金は各々287℃および279℃に設定した。垂直的に下方に進む溶融押
出物を、スプール上で引っ張って(stretching)巻き取る(winding)前に66
℃で水中で
急冷した。紡糸口金面と水面との間の空気間隔は7.62cmに設定した。第1
のオーブンは104℃に維持し、そこでモノフィラメントは最初の長さの3.2
倍まで連続的に引っ張った。モノフィラメントは、第2のロールの周りに巻き付
けられた後、207℃に維持した第2のオーブンを通過し、その長さの1.14
倍まで引っ張った。ストランドを次に、238℃に維持した最後のオーブン中で
11.3%の連続的に調節された収縮に付し、600gの調節された張力の下で
23.77m/分でスプール上で巻き取った。そのようにして得られたモノフィ
ラメントストランドは、0.043×0.066cmの大きさを有する横断面中
で長方形であり、表2においては試料R−0393H,R−0260F、R−0
260GおよびR−0260Hと称される。
「KODAR PCT 3879 copolyester」の比較用モノフィラメントもまた
同一の操作に従って製造した。非晶ポリマー樹脂は最初にソリッドステート化し
、次いで、4つのバッチに分割した;「STABAXOL P-100」加水分解安
定化剤の量を3つに添加して、各々0重量%、0.6重量%、1.48重量%お
よび2.1重量%の最終PCDI濃度にして、固有粘度を測定した。次いで、モ
ノフィラメントを同じ技術を用いて、同じ大きさを有するように押し出した。こ
れらのモノフィラメントは表2においては、試料R−0393B、R−0330
C、R−0330DおよびR−0330Eと称される。
「KODAR THERMX copolyester 13319」から成るモノフィラメン
ト試料もまた、上記した押出し法に従って製造した。この材料は、製造業者から
ソリッドステート化した状態で得られたため、押出し前に他のコポリマーの場合
のようにソリッドステート化しなかった。ポリマー樹脂は4個のバッチに分割し
、適当量の「STABAXOL P-100」加水分解安定化剤を3個に添加して0
重量%、0.32重量%、1.31重量%および1.93重量%の最終PCDI
濃度にし、固有粘度を測定した。これらのモノフィラメントは表2においては、
試料R−039
3E、R−0260A、R−0260BおよびR−0260Cと称される。
異なる値の熱収縮を有するモノフィラメント試料もまた、3種のソリッドス
テート化したポリマー;「KODAR PCT 3879 copolyester」、「KODA
R THERMX copolyester 13319」および「KODAR A150 PCTA cop
olyester」の各々から、上記の押出しおよびセットアップ操作によって製造した
。モノフィラメント試料の熱収縮を最終オーブン中で許容される収縮の量を調節
することによって調整した。押出しの前にPCDIはこれらの試料中に配合しな
かった。これらのモノフィラメントは表3においては、試料R−0393Aない
しR−0393Iと称される。
比較目的のために、ソリッドステート化したPETの試料もまた対照として
含め、表2においては試料番号R−0393Jと称される。この試料は、Hoech
st Celanese Corp.of Spartanburg,SC.,から入手されたソリッドステート
化したType 26 PCポリエステルと、Rhein-ChemieからのSTABAXOL
KE7646マスターバッチとの各々90:10重量%の比率の物理的配合物を含み
、仕上げ処理したPETモノフィラメント中でのPCDI含有量は1.5%であ
る。PETを最初に上記した操作に従ってソリッドステート化し、次いで、4穴
スロットの紡糸口金を通して1.8kg/時の速度で押し出した。押出機のバレ
ル帯域は277℃に維持し、溶融ポンプは282℃に維持し、紡糸口金は285
℃に維持した。溶融押出物は、空気中を7.62cm移動した後、66℃に維持
した水のタンク中で急冷した。次いで、第1セットのローラーによりストランド
を102℃に維持した第1の引張りオーブンを通して8.53m/分で運んだ。
ストランドを最初の長さの4.28倍まで連続的に引っ張り、次いで、232℃
に維持した第2の引っ張りオーブンに運び、そこで、1.32倍のさらなる引っ
張りを達成した。288℃に維持した第3のオーブン中での5%の連続調節され
た収縮の後に、ストランドを600gmsの張力の下で45.7m/分の速度で
スプール上
で巻き取った。
PET、「KODAR PCT 3879 copolyester」および「KODAR A1
50 PCTA copolyester」の固有粘度を、ソリッドステーティング処理の前お
よび後に測定し、得られた結果を表1に示す。ソリッドステーティング処理は、
「KODAR A150 PCTA copolyester」樹脂の固有粘度を、本発明での使
用のためのモノフィラメントにとって許容できる値まで高めるための有効な手段
である。
B.モノフィラメント試料の比較試験
試料の製造後、モノフィラメントの物理的特性を試験した。各試料を特定の
試験に付し、以下の特性を定量した。
a)モノフィラメント試料の引張強さを最初の値の50%まで減少するのに必
要とされた時間数によって測定した場合の、加水分解抵抗性。この試験では、試
料を圧力容器中121℃で203kPaで飽和蒸気に露出する。
b)結節伸び
c)正常化した結節強さ
d)引張強さ
e)177℃で19日間熱空気を用いることによって測定した場合の、乾燥熱
安定性
これらの試験の結果を表2に示す。C.比較試験結果
表2において、冒頭の「モル比」とは、試験したポリマー中のイソフタル酸モ
ノマーに対するテレフタル酸モノマーの百分率のモル比率を示し、「PCDI値
(重量%)」とは、重量百分率としてポリマー中の加水分解安定化剤「STAB
AXOL P-100」の量を示す。
加水分解抵抗性
表2の加水分解試験結果の示すところによれば、少なくとも1.45重量%
のPCDI(試料R−0260GおよびR−0260H)を含むソリッドステー
ト化した「KODAR A150 PCTA copolyester」は、「KODAR THE
RMX copolyester 13319」により示された半減期よりも1.2から1.6倍大
きく、ソリッドステート化した「KODAR PCT 3879 copolyester」を用い
て得られたものより1.3から1.8倍大きい、引張強さ半減期を示した。2.
3重量%のPCDIを含むソリッドステート化した「KODAR A150 PCT
A copolyester」モノフィラメントは、ソリッドステート化したPET対照より
加水分解抵抗性が4.5倍大きい。表2のこの欄に示されるデータは図2に再現
されている。
図1は、121℃および203kPaの加水分解環境中で費やされた時間数
の関数として、表2からのモノフィラメント試料R−0393J、R−0330
D、R−0260CおよびR−0260Hの保持された引張強さの百分率を示す
。ソリッドステート化した「KODAR A150 PCTA copolyester」のモノ
フィラメントが50%の保持された引張強さに達するのに必要とされる時間は、
他のどのフィラメントがこの時点に達するのに必要とされる時間よりはるかに長
い。2.3重量%のPCDIを含むソリッドステート化した「KODAR A150
PCTA copolyester」のモノフィラメントの加水分解抵抗性は、ソリッドス
テート化したPET対照(R−0393J)のものより7倍以上高く、ソリッド
ステート化した「KODAR PCT 3879 copolyester」(R−0330D)よ
り2倍高く、「
KODAR THERMX copolyester 13319」(R−0260C)から成るモ
ノフィラメント試料より約1.5倍高い。
ソリッドステート化したPET対照、試料R−0393J、および「KOD
AR PCT 3879 copolyester」、試料R−0330Dは、この実験で試験した
モノフィラメントの最短の引張強さ半減期を与えたが、これはイソフタル酸を含
まない;「KODAR THERMX copolyester 13319」は、95:5のイソ
フタル酸に対するテレフタル酸のモル比を有する一方、ソリッドステート化した
「KODAR A150 PCTA copolyester」のモル比は83:17である。1
重量%より高いPCDI濃度のついては、コポリエステル中のイソフタル酸含有
量が増加するにつれて、モノフィラメントの加水分解抵抗性も同様に増加する。
図2は、試験したポリマー中のPCDIの濃度が増加するにつれて、加水分
解的分解に対する抵抗性が増加することを示す。さらに、少なくとも0.6重量
%のPCDIを含むソリッドステート化した「KODAR A150 PCTA copo
lyester」のモノフィラメントの加水分解抵抗性は、等しい濃度の安定剤で他の
全てのものより有意に大きい。
結節伸びおよび結節強さ
表2および表3はまた、ソリッドステート化した「KODAR A150 PC
TA copolyester」のモノフィラメントの結節伸びおよび正常化した結節強さが
、試験した他の全てのモノフィラメントより優れていることを示している。比較
できるPCDI値において、ソリッドステート化した「KODAR A150 PC
TA copolyester」のモノフィラメントから得た結節伸び値は他の全ての試料か
ら得たものより約25%大きい。ソリッドステート化した「KODAR A150
PCTA copolyester」のモノフイラメントの正常化した結節強さ値は、比較で
きる量の安定化剤で他のモノフィラメント試料から得たものより8%から40%
大きい。
引張強さ
表2はまた、ソリッドステート化した「KODAR A150 PCTA copoly
ester」のモノフィラメントの引張強さが比較できるコポリエステルモノフィラ
メント試料のものと等しいことも示している。
熱的環境への露出後に保持された引張強さ
表2は、少なくとも1.45重量%の安定化剤を含むソリッドステート化し
た「KODAR A150 PCTA copolyester」から作製したモノフィラメント
が、比較ポリマーのいずれよりも最大で1.4倍大きい引張強さを保持し、比較
し得るPCDI値でPET対照より1.14倍大きい引張強さを保持したことを
示す。
熱収縮
モノフィラメント試料R−0393AからR−03930Iの熱収縮を、そ
れらを200℃で3分間維持した熱空気循環オーブン中に置くことによって測定
した。露出後の自然な試料の長さにおける収縮の量が、その最初の長さの百分率
として表されているが、これがその試料の熱収縮である。結節伸びおよび正常化
した結節強さもまた測定した。結果を下記の表3中に示す。
表3に示した結節伸びおよび引張強さデータの比較は、試料R−0393A
からR−03931の各々についてのこれらのパラメーターの間には逆の関係が
あることを示している。この逆の関係は図3中にグラフにより示される。与えら
れた熱収縮値については、ソリッドステート化した「KODAR A150 PCT
A copolyester」は、試験したコポリエステル、並びにソリッドステート化した
PET試料より高い結節伸びおよび正常化した結節強さを維持する。ソリッドス
テート化した「KODAR A150 PCTA copolyester」から製造したモノフ
ィラメントの特性のこの組み合わせにより、それらは織物およびスパイラル織物
の両方での使用のために理想的なものとなる。
織物を創作するために使用されるようなモノフィラメント中の熱収縮と結節
伸びとの間の逆の関係は、織物業者にとって直接の関心事である。先に付与した
試料R−0393AからR−0393Iに関する製造方法の詳細を表3中のデー
タと比較することによって、熱収縮もまたモノフィラメント製造中に最終オーブ
ン中での発生を許容された収縮の量と関連していることが分かる。従って、適切
な量の収縮が許容できる結節伸びと適合しているPCTAコポリエステルモノフ
ィラメントを供給するためにはこれらの因子を均衡させることが必要である。こ
れらのPCTAコポリエステルからの製織乾燥機織物を用いた実験は、結節伸び
は可能な限り高い必要があり、織物中のモノフィラメントの熱収縮は少なくとも
1%、好ましくは少なくとも1.5%である必要があることを示している。これ
以下の収縮値では、25%を越える結節伸びが得られる一方、10%の収縮でさ
え、少なくとも10%の許容できる結節伸びが得られる。実施的見地から見て、
4%付近、即ち約3%から約5%の熱収縮が、20%を越える結節伸びを示し、
好ましい。
織物中でよこ糸として使用する場合、少なくとも約4%、即ち3%から5%
の範囲内の熱収縮を有するモノフィラメントは、熱硬化処理中にメッシュ隔間を
閉じる傾向があり、それにより織物の空気透過性を低下させる。スパイラル織物
中にコイルを形成するために用いる場合、この値の熱収縮を有するモノフィラメ
ントは、コイルが収縮して製造中にマンドレルの周りに形成され、それにより安
定なコイルを供給することが可能になる。
ソリッドステート化した「KODAR A150 PCTA copolyester」モノ
フィラメントの比較的高い正常化した結節強さおよび結節伸び特性は、織物およ
びスパイラル織物の両方が耐久力があり、乾燥機セクションの厳しさに抵抗し得
ることを確かなものとする。
これらのモノフィラメントの結節伸び特性は織物の組織化可能性を改善する
一方、織物組織設計に一層大きな柔軟性を提供すると同時に、寸法的に安定な織
物またはスパイラル織物製品をも提供する。
D.ポリエチレン含有量
少量の低密度ポリエチレン、LDPEを、「KODAR A150 PCTA co
polyester」調合物に添加することによって得られる影響もまた測定した。
(i)少量のLDPEを、本発明のソリッドステート化した「KODAR A1
50 PCTA copolyester」モノフィラメントに添加することによって得られた
影響を表4中に示す。この実験では、1.84から6.72重量%の「DOW 5
004 IM LDPE」を押出し処理中にソリッドステート化したPCTAコポリ
エステル中に取り込ませた。得られたモノフィラメントは試料A、B、Cおよび
Dと称す。
使用したPCTAコポリエステルは以下の通りであった:
(a)試料AおよびCにおいて、ソリッドステート化した「KODAR A150
PCTA copolyester」、および
(b)試料BおよびDにおいて、「KODAR THERMX copolyester 13
319」
試料A、B、CおよびDの固有粘度を前記した方法に従って測定し、その値
を調整してLDPEの影響を除き、PCTAコポリエステル成分のみの固有粘度
を示すようにした。PET対照、試料R−0393Jについてのデータ、並びに
ソリッドステート化した「KODAR A150 PCTA copolyester」、試料R
−0260Gについてのデータを表2から取り出す。
(ii)この実験では、23kgの「DOW 5004 IM LPDE」ポリエチレン
ペレットを454kgの結晶化かつ乾燥化したKODAR A150ペレットと物理
的に配合した。この配合物を4.0cmの市販のコロテーティング(corotating
)ツインスクリュー押出機中で溶融押し出しした。溶融ストランド(直径0.0
5cm)を水中で急冷して固化して、次いで、0.05cm長の円柱状のペレッ
トに細断した。
次いで、この予め調合した混合物を前記した操作に従ってソリッドステート
化した。LPDEの存在はソリッドステーティング処理に影響しないことが分か
った。1.5重量%の「STABAXOL P-100」をマスターバッチを介して
押出し前に調合物に添加した。次いで、ソリッドステート化した予め調合した調
合物を、市販の6.0cmのシングルスクリュー押出機を用いて40kg/時の
速度で押し出してモノフィラメントにした。押出機のバレル帯域は282℃に設
定し、溶融ポンプおよび紡糸口金は260℃に設定した。ポリエチレンの存在は
、押出機のモーター電流を26ampsから15ampsへと減少させたが、こ
れは押出機バレルに対するその潤滑効果を示している。これは、ポリマー分子量
に有害であり、添加物の分解を生じさせる可能性がある、溶融物中の過剰の温度
上昇を防ぐ。そのようにして製造されたストランドの急冷および延伸(orientat
ion)条件は前記したものと同一であった。得られたストランドは試料R−05
54と称する。試料R−0554の関連試験データは表5に示す。PET対照、
試料R−0393Jについてのデータ、並びにソリッドステート化した「KOD
AR A150 PCTA copolyester」、試料R−0260Gについてのデータを
表2から取り出す。
表4および表5は、モノフィラメント特性がLDPEの添加によって辛うじ
て妥協されていることを示している。PET対照および試料R−0260Gと比
較した場合、試料AおよびCのモノフィラメント特性は、試料Aは非常に低い安
定化剤含有量を有していても、200℃での熱収縮を除けば匹敵している。熱収
縮データは、結節伸びと熱収縮との妥協を達成することが、LDPEを含むこれ
らのPCTAコポリエステルモノフィラメントではさらに困難であることを意味
している。表5中の試料R−0554はこの問題を解決し得ることを示している
。表4中の試料BおよびDの特性もまた、モル酸比がLDPEを含むモノフィラ
メントの特性に影響することも示している。
ソリッドステート化した「KODAR A150 PCTA copolyester」モノ
フィラメントにLDPEを添加することによって提供される主な利点は、紙製造
組成物中における再利用材料の使用からの汚染に対する抵抗性が高まるというこ
とである。実験室の試験では、ポリエチレン含有コポリエステルモノフィラメン
トは、表5の「相対的汚染抵抗性」データによって示されるように、再利用スト
ック中で見られる粘着性物質を保持する傾向の減少を示した。このデータは、以
下の試験操作によって得た。モノフィラメント試料を組織化して、織物試料を得
た;対照織物試料もまた製造する。次いで、既知の比較的一定の剥離力を有する
接着テープのような粘着性材料を試料および対照織物の両方に取り付ける。一定
速度で表面に平行に引っ張ることによって試験織物表面からテープを剥離するの
に必要な力の大きさは、対照と比較した場合、粘着性に抵抗する織物の能力の指
標を提供する。この試験では、試料の剥離力を、標準物、この場合、PETモノ
フィラメントからの織物のものと比較する。「相対的汚染抵抗性」数は、標準試
料の剥離力を試験試料の剥離力で割ることによって計算される。1より大きい値
は、標準物より高い汚染抵抗性を意味する一方、1未満の相対的汚染抵抗性数は
標準物より汚染抵抗性が低いことを意味する。4.4重量%のLDPEを含むソ
リッドステート化した「KODAR A150 PCTA copolyester」から成るモ
ノフィラメントは、1より大きい相対的汚染抵抗性を示し、それゆえ、粘着物質
に対して抵抗性を有する。約0.5重量%から約15重量%のLDPEがこの目
的には有効である。さらに、LDPE含有モノフィラメントの組織化可能性は、
製造経験および結節
伸びのような定量可能な特性の両方によって示されるように、LPDEを含まな
いPCTAコポリエステルのモノフィラメントと同様である。熱収縮および加水
分解抵抗性のようなLDPE含有モノフィラメントの他の特性は、LPDEを含
まない本発明のモノフィラメントと比較した場合、辛うじて妥協されているにす
ぎない。
また、本モノフィラメントは紙製造機乾燥機織物中への取り込みに加えて種
々の用途を有するものであると本発明の範囲内では理解される。そのような他の
用途について、本モノフィラメントは、モノフィラメントが使用される既知の慣
用の形態の任意のもので提供されるものであると理解され、それらには、直接利
用できるモノフィラメント、紡績糸、マルチフィラメント紡績糸、編組糸(brai
ded yarns)等が含まれる。また、そのような糸は他の繊維材料を含むものと理
解される。また、そのようなモノフィラメントのために通常使用される任意の横
断形状を有する本モノフィラメントを押し出すことができ、それらには、実質的
に環状に加えて、楕円、正方形、長方形、中空および色々な裂片状の形状、例え
ば星型が含まれる。