【発明の詳細な説明】
ポリフタルアミドモノフィラメントの製紙機の織物
発明の分野
本発明は、一般的には、産業用織物に関し、より詳しくは、優れた耐加水分解
性、化学的耐性及び耐摩耗性を示さなければならない製紙用織物(papermaking f
abric)に関する。
発明の背景
一般に、紙を製造するためのプロセスにおいて、液体の増加量は、連続工程に
おいてパルプのスラリーから除去される。第1製造工程において、スラリーは、
多孔質織物上に沈着され、多孔質織物は、重力及び吸引により、多くの液体を排
水し、織物表面上に湿ったウエッブ(web)の固形物が残留する。後の圧縮工程に
おいて、湿ったウエッブは、液体をさらに除去するために、織物と織物との間で
圧縮される。さらに後の乾燥工程において、蒸発により、通常は.ウエッブが大
きい半径の、なめらかな、加熱されたロールと接触するように乾燥機用織物によ
りウエッブを支持することにより、より多くの追加の液体が除去される。
上記製紙プロセスにより、各々のプロセス工程において用いられる織物に相当
の要求をかける。織物は、構造的に強く、柔軟で、耐摩耗性であり、化学的に耐
性であるべきであり、かつ延長された時間それらがさらされ得る高温度に耐え得
るべきである。
製紙用織物の技術における1つの主要な改良は、合成ポリマーモノフィラメン
トトの導入であった。好適なポリマーは、自動化された織物製造の必要条件及び
製紙の要求を満たす物理的性質を有する糸を提供しなければならない。
モノフィラメントは、ポリエチレンテレフタレート(PET)及びポリフェニ
レンスルフィド(PPS)のようなポリマーから作られてきた。モノフィラメン
トトの物理的性質は、製紙用織物における使用のためのその好適性に影響を与え
る。PETは、良好な寸法安定性、合理的な耐摩耗性を有し、価格が手頃である
が、最低限近傍の水分解安定性を有し、苛性溶液の存在下に急激に分解する。P
PS
モノフィラメントは、優れた加水分解安定性及び熱安定性を有するが、非常に高
価でかつ比較的硬くて脆い。
改良された苛性耐性、耐加水分解性及び耐摩耗性を有する製紙機用織物を提供
することが所望される。
発明の概要
本発明は、
(A)以下の式
で表される繰返し単位約65ないし約90モル%、
(B)以下の式
で表される繰返し単位約0ないし約25モル%、及び
(C)以下の式
で表される繰返し単位約5ないし約35モル%(ここで、(A)〜(C)は合計
100モル%であり、R1、R2及びR3はそれぞれ独立に、炭素原子4〜12個
の二価の脂肪族ヒドロカルビル基(aliphatic hydrocarbyl radical)であり、ジ
カルボン酸残基の(B)単位:(C)単位におけるモル比は、3:1より小さい。
)から実質的になるポリフタルアミドモノフィラメントを包含する製紙機用織
物を提供するものである。
ポリフタルアミドモノフィラメントを用いる製紙機用織物を製造するための方
法も提供される。
図面の簡単な説明
図1は、85℃における苛性溶液にさらした持続期間に対してプロットした選
択されたポリマーモノフィラメントの残留引張強さの百分率のグラフである。
図2は、100℃における苛性溶液にさらした持続期間に対してプロットした
選択されたポリマーモノフィラメントの残留引張強さの百分率のグラフである。
図3は、100℃における苛性溶液にさらした持続期間に対してプロットした
ポリフタルアミドモノフィラメント及びナイロン66モノフィラメントの残留引
張強さの百分率のグラフである。
図4は、250°Fにおける15psiの蒸気にさらした持続期間に対してプ
ロットしたポリフタルアミドモノフィラメント及びポリエチレンテレフタレート
モノフィラメントの残留引張強さの百分率のグラフである。
好ましい態様の詳細な説明
本発明に従うモノフィラメントは、合衆国特許4,603,166に、より完
全に記載される結晶ポリフタルアミドのベース樹脂から製造され、上記特許の記
載は、引用によりここ明細書に取込まれる。好ましいポリフタルアミドには、共
重合されたヘキサメチレンジアミン(HMDA)、共重合されたテレフタル酸(
TPA)、共重合されたイソフタル酸(IPA)、及び共重合されたアジピン酸(
AA)から実質的になる繰返し単位を包含する。特に好ましいポリフタルアミド
は、共重合されたHMDA/TPA、HMDA/IPA及びHMDA/AAのテ
ルポリアミド(terpolyamide)であり、これらは、アモコ(Amoco)社から商
品名アモデル(AmodelR)で入手可能である。
本発明に従うモノフィラメントは、通常の押出し及びフィラメント紡糸装置を
用いて製造される。好適なポリフタルアミド樹脂は、典型的には、顆粒又はペレ
ットの形態の粒子として供給される。粒子は、押出物を破壊させる原因となると
ころの、その後の押出し中の水蒸気発生を避けるために、例えば約0.07重量
%未満のような低い水分含有量を有するべきである。好ましくは、ポリフタルア
ミドは、約575°Fないし約640°Fの温度範囲において、さらに好ましく
は約630°Fにおいて溶融処理し得る。この範囲の温度へ長引いてさらすこと
は、ポリフタルアミドを分解させる原因となる。従って、押出機内におけるポリ
フタルアミドの滞留時間を低減させることにより、及び前記の好ましい温度範囲
を越えて加熱される押出機内の領域を排除することにより分解を最小限にするた
めの注意が払われなければならない。分解を最小限にするための技術は、公知で
あり、とりわけ、押出機スクリュー上で用いられるいずれものバリヤフライトミ
キシングヘッド(barrier flight mixing head)のクリヤランスを広げること、並
びに押出機ダイ及びスクリーンパック内のデッドスポット及び不必要に大きいキ
ャビティを排除することが含まれる。
典型的には、溶融物はスクリーンパックを通りフィルターを通され、多孔ダイ
を通り押出され、そしてクエンチされ、延伸されそしてヒートセットされるスト
ランドを生産し、モノフィラメントを形成する。延仲及びヒートセットには、異
なった延伸率及び温度における複合サイクルが包含され、かつ度々、1又はそれ
以上の緩和工程が包含される。製紙業機用織物のための円形状断面モノフィラメ
ントは、典型的には、約0.1ないし1.5mmの範囲の直径を有する。典型的
に所望されるモノフィラメント寸法を得るために、ポリエステル又は他のポリア
ミドから類似のフィラメントを製造するために典型的なダイホールよりも、より
大きい断面寸法を有するダイホールが用いられるべきである。フラットヤーンの
ような、円形状断面以外のモノフィラメントもまた生産することができる。
本発明のモノフィラメントは、通常の方法により産業用織物にすることができ
る。本発明のモノフィラメントは、織物機械上で伝統的な縦糸と横糸との織物に
織ること、又は平行ならせん状モノフィラメントが軸糸と織り混ぜられるらせん
状織物に形成することができる。本発明の織物は、開示されるモノフィラメント
から排他的に、又は開示されるモノフィラメントを他の既知の材料と組合わせて
形成され得る。
本発明の織物の好ましい用途は、苛性、水及び摩耗磨滅への曝露が過酷なとこ
ろの製紙の成形工程及び圧縮行程においてのものである。本発明の織物は、乾燥
機における適用においても有用性を見いだすべきである。
以下の説明において、引張強さ及び関連する特性は、10インチ/分のジョー
分離速度(jaw separation rate)で動作される引張試験機上で測定された。破壊
強さは、単一のフィラメントを破壊するために必要な引張力である。結節強さは
、上向き結節フィラメント(overhand-knotted filament)を破壊するために必要
な引張力である。引掛強さ測定には、絡み合うループが2つのモノフィラメント
により形成され、各々のモノフィラメントの両末端が引張試験機のそれぞれのあ
ご部に締付けられる。引掛強さは、絡み合わされたループを破壊するために必要
な
力として測定される。引張応力(modulus)は、1パーセントひずみにおける応力
/ひずみ曲線の傾きとして測定された。
自由収縮は、400°Fで15分間の無抑制の曝露後の寸法変化百分率として
測定された。加速された耐加水分解性は、325°Fの蒸気へ5時間曝露した後
の試料が保持する、初めの破壊時引張強さの百分率として測定された。
摩耗試験は、室温及び周囲の湿度において、回転する「リスケージ(squirrel
cage)」シリンダの表面と接触する弓形状に掛けた試料フィラメントの末端から
500gの重りを懸架することにより行われた。「リスケージ」の表面は、約3
6の均等に配置される24ゲージ、ステンレス鋼ワイヤーから構成される。耐摩
耗性は、試料フィラメントを破壊させる一定の回転速度における回転数を表す。
本発明に従うモノフィラメントは、優れた加水分解安定性及び耐摩耗性を有す
る。例えば、本発明に従うポリフタルアミドモノフィラメントは、250°Fの
蒸気に18日間曝露させた後に、破断応力(tenacity)を7%失ったのみである。
また、ポリフタルアミドモノフィラメント摩耗パーフォーマンスは、破壊するた
めに約8,000回転であり、PETモノフィラメントの回転数計測の約2倍で
あった。本発明に従うポリフタルアミドモノフィラメントは、腐食性化学物質に
対する優れた耐性も示す。例えば、100℃の水酸化ナトリウム溶液へ96時間
さらした後に、ポリフタルアミドモノフィラメントの残留引張強さは95%であ
った。
本発明は、以下に続くある種の好ましい態様の代表的例を参照することにより
、より完全に理解されるであろう。ここで、全ての部、割合及び百分率は、別段
の指摘がない限り重量によるものである。
例例1及び例2、並びに比較例C1〜C5
マドック(Maddock)型バリヤスクリュー混合部分及び0.025インチバリヤ
フライト壁隙間を有する単軸スクリュー押出機を用いて押出し、ポリフタルアミ
ドアモデルR(AmoedlR)A−1002樹脂を、直径0.5mmモノフィラメ
ントに成形した。安定な紡糸作動を得るために、直径2.8mmの紡糸口金孔を
用いた。大きい直径の孔を用いることは、モノフィラメント特性に有利には影響
せず、このことは、表1に示されている。4.26グラム/デニールの破断応力
を得るために、わずか4.0:1の延伸率が必要であった。同じ寸法のポリエス
テルモノフィラメントにおける同様の破断応力を得るためには、約5.25:1
よりも高い延伸比を必要とした。
開示される製紙機の織物用ポリフタルアミドモノフィラメントの好適性は、良
好な結節強さ及び引掛強さの結果により例証された。破壊強さに対する結節強さ
の百分率として表される残留結節強さは55%であった。これは、約60%の予
想される結節強さを有するポリエステル樹脂モノフィラメントに匹敵する。しか
しながら、10個の測定値の標準偏差を平均値で割ったものとして計算された、
開示されるモノフィラメントの結節強さの変動係数(COV)は、約5.8%で
あった。この非常に小さいCOVは、所与のポリフタルアミドモノフィラメント
の残留結節強さが高く一貫していることを示す。比較として、酸修飾されたポリ
(シクロヘキサン−1、4−ジメチレンテレフタレート)コポリエステルは、3
0%のCOVを有していた。さらに、耐摩耗性は7945回転であり、ポリエス
テルモノフィラメントから予想される4000回転の約倍であった。
ポリフタルアミドモノフィラメントの苛性耐性が、次の手順により試験された
。モノフィラメント破壊強さが測定された。85℃又は100℃において、2.
0N水酸化ナトリウム水溶液内に浸すことにより試料が処理された。4、8、2
4、36、48、72及び96時間において、試料が各々の溶液から取出され、
72°Fにおいて24時間乾燥させた。処理された試料の破壊強さを測定し、残
留引張強さが、初めの破壊強さの百分率として計算された。次の各々のポリマー
モノフィラメントを用いて、苛性耐性試験手順が繰返された。
苛性耐性試験結果は、図1〜4にプロットされており、これらは、本発明に従
うポリフタルアミドモノフィラメントは、他の市販のポリアミドよりも耐性であ
ることを示している。図1は、85℃において苛性溶液にさらされた例1及び比
較試料C1〜C4のモノフィラメントの残留引張強さをプロットするものである
。ポリフタルアミドモノフィラメントの残留引張り強さは初めに5%低減するが
、試験の期間中はナイロン66のそれ付近に維持される。比較試料C2〜C4の
残留引張強さは、72曝露時間までには85%未満にまで急激に低減した。
100℃の苛性溶液中における試験結果を図2に示す。この場合も、C2〜C
4の残留引張強さは、急速にかつ劇的に低下した。例1及びC1の残留引張強さ
は、4時間の処理の後に各々約5%低下し、その後96時間までは約95%にお
いて維持された。
例1のポリフタルアミド及びナイロン66の100℃における苛性耐性試験を
繰返し、先に得た結果を確認した。確認試験結果は、それぞれ「例2」及び「C
5」と名づけられ、例1及び比較例C1の再プロットされた100℃試験結果と
ともに、図3に拡張したスケールで示す。ナイロン66の残留引張強さは、曝露
48時間まで影響を受けずに維持され、その後は低下傾向になった。これに対し
て、例1及び2の残留引張強さは、4時間後に92〜95%の水準まで低下し、
曝露96時間の間はこの水準で一定に保たれた。
例3及び4
アモデルRAD−1002を単軸スクリュー押出機内で押出し、直径0.6m
mのモノフィラメントを成形した。2つの試料の物理特性を表2に示す。例4の
耐摩耗性は、極めて良好であった。例5及び6
アモデルRAD−1002を約640°Fにおいて押出し、直径0.25mm
のモノフィラメントに成形した。直径の0.33mmモノフィラメントを同様に
して製造した。これら直径0.25及び0.33mmのモノフィラメントの物理
特性を表2に示す。
例7
アモデルRA−1003ポリフタルアミド樹脂を水分含有量0.083重量%
にて単軸スクリュー押出機に供給した。この水分含有量は、販売者から推薦され
る最大値0.07重量%を越えていたが、過剰水分に起因する悪影響は観察され
なかった。高圧縮比スクリューは、24:1の長さ対直径比、及び高い剪断の、
修飾されたマドック型バリヤフライト混合部分を有した。このスクリュー配置は
、極めて効率的にポリマーペレットを溶融させた。押出機溶融温度は、635°
Fと高かった。
溶融物を毛細管長2.75mmであり、1.43mm×2.71mmの断面寸
法の孔を有する多孔紡糸口金を通して押出した。モノフィラメントを水浴中でク
エンチし、次いで数段階において延伸させ、断面0.36mm×0.62mmの
モノフィラメントを製造した。約11%の所望の自由収縮を得るために、最終ヒ
ートセッティングオーブン温度への少しの調整のみを必要とした。2つの試料の
物理特性を表3に示す。
例8及び比較例C6
例7で用いたものと同様の単軸スクリュー押出機を用いて、溶融温度628°
FにおいてアモデルRA−1002を押出した。ポリマーを2.75mm毛細管
長であり、断面0.86mm×2.41mmの孔を有する紡糸口金を通して押出
した。押出物は、3.24:1の全比(overal ratio)に延伸し、0.33mm厚
さ、0.77mm幅の平坦なモノフィラメントを生産した。
比較のために、0.74インヘレント粘度のポリエチレンテレフタレート(P
ET)及びポリカルボジイミド加水分解安定剤を含有する組成物を単軸スクリュ
ー押出機内で押出した。スクリュー配置は、PETの押出用に通常用いられるタ
イプのものである。押出機溶融温度は、約540°Fであった。溶融物は、例8
のものと同じ寸法を有する紡糸口金を通して押出した。押出物を全比4.40:
1に延伸し、公称厚さ0.3mm×幅0.8mmの断面の平坦なモノフィラメン
トを得た(比較例C6)。
例8及び比較例C6モノフィラメントの分析試験結果を表4に示す。C6モノ
フィラメントは、例8のものよりもわずかに高い破断応力、破壊時の延伸、及び
引張応力を有したが、ポリフタルアミドモノフィラメントは、ずっとよりよい耐
摩耗性を示した。例8のわずかにより低く加速された加水分解結果は、開示され
るモノフィラメントの真のパーフォーマンスを示していない。なぜならば、加速
試験は、耐加水分解性の比較的不正確な測定だからである。また、C6モノフィ
ラメントは、短期間の加速された試験においてよりよく挙動すべきである。なぜ
ならば、C6モノフィラメントは、加水分解安定剤を含有したからである。次の
例は、本発明に従うポリフタルアミドモノフィラメントは、PETよりも優れた
長期間の耐加水分解性を有することを例証するものである。例9
アモデルRA−1002樹脂を、比較例C6において用いたものと同様のスク
リューを備える単軸スクリュー押出機を用いて押出した。溶融物は、毛細管長4
.0mm直径2.0mmの紡糸口金孔を通して押出され、押出物は、全比3.7
:1に延伸され、直径0.5mmのモノフィラメントを得た。モノフィラメント
の物理特性を表4に示す。
例9及び比較例C6のモノフィラメントを次の手順に従い、長期の耐加水分解
性試験に供した。初めに、破壊強さを測定した。試料を、250°Fにおいて1
5psiの圧力蒸気に18日間までさらすことにより処理した。第6日から第1
8日まで毎日試料を蒸気から取出し、破壊強さを得るために分析した。残留引張
強さを、蒸気にさらした後の破壊強さを初めの破壊強さの百分率として計算し、
図4にプロットして示した。ポリフタルアミドの残留引張強さは、18日までは
約85%において維持される一方で、加水分解に対して安定化されたPETのそ
れは、6日後に急勾配で低下し、ポリフタルアミドのより優れた長期間の耐加水
分解性を確認した。例10
アモデルRAD−1003ポリフタルアミドを押出し、厚さ0.38mm、幅
0.6mmを有する縦糸に成形した。この縦糸及び直径0.6mmの横糸を、1
インチ当り48機械方向縦糸及び1インチ当り28横機械方向横糸を有する4ひ
口2重山模様織りパターン織物(4 shed two-ply crow foot weave pattern fabr
ic)に織った。
【手続補正書】特許法第184条の8
【提出日】1996年3月4日
【補正内容】
明細書
ポリフタルアミドモノフィラメントの製紙機の織物
発明の分野
本発明は、一般的には、産業用織物に関し、より詳しくは、優れた耐加水分解
性、化学的耐性及び耐摩耗性を示さなければならない製紙用織物(papermaking f
abric)に関する。
発明の背景
一般に、紙を製造するためのプロセスにおいて、液体の増加量は、連続工程に
おいてパルプのスラリーから除去される。第1製造工程において、スラリーは、
多孔質織物上に沈着され、多孔質織物は、重力及び吸引により、多くの液体を排
水し、織物表面上に湿ったウエッブ(web)の固形物が残留する。後の圧縮工程に
おいて、湿ったウエッブは、液体をさらに除去するために、織物と織物との間で
圧縮される。さらに後の乾燥工程において、蒸発により、通常は、ウエッブが大
きい半径の、なめらかな、加熱されたロールと接触するように乾燥機用織物によ
りウエッブを支持することにより、より多くの追加の液体が除去される。
上記製紙プロセスにより、各々のプロセス工程において用いられる織物に相当
の要求をかける。織物は、構造的に強く、柔軟で、耐摩耗性であり、化学的に耐
性であるべきであり、かつ延長された時間それらがさらされ得る高温度に耐え得
るべきである。
製紙用織物の技術における1つの主要な改良は、合成ポリマーモノフィラメン
トの導入であった。好適なポリマーは、自動化された織物製造の必要条件及び製
紙の要求を満たす物理的性質を有する糸を提供しなければならない。
モノフィラメントは、ポリエチレンテレフタレート(PET)及びポリフェニ
レンスルフィド(PPS)のようなポリマーから作られてきた。モノフィラメン
トの物理的性質は、製紙用織物における使用のためのその好適性に影響を与える
。PETは、良好な寸法安定性、合理的な耐摩耗性を有し、価格が手頃であるが
、最低限近傍の水分解安定性を有し、苛性溶液の存在下に急激に分解する。PP
S
モノフィラメントは、優れた加水分解安定性及び熱安定性を有するが、非常に高
価でかつ比較的硬くて脆い。
改良された苛性耐性、耐加水分解性及び耐摩耗性を有する製紙機用織物を提供
することが所望される。
発明の概要
本発明は、
(A)以下の式
で表される繰返し単位約65ないし約90モル%、
(B)以下の式
で表される繰返し単位約0ないし約25モル%、及び
(C)以下の式
で表される繰返し単位約5ないし約35モル%(ここで、(A)〜(C)は合計
100モル%であり、R1、R2及びR3はそれぞれ独立に、炭素原子4〜12個
の二価の脂肪族ヒドロカルビル基(aliphatic hydrocarbyl radical)であり、ジ
カルボン酸残基の(B)単位:(C)単位におけるモル比は、3:1より小さい。
)から実質的になるポリフタルアミドモノフィラメントを包含する製紙機用織
物を提供するものである。
ポリフタルアミドモノフィラメントを用いる製紙機用織物を製造するための方
法も提供される。
図面の簡単な説明
図1は、85℃における苛性溶液にさらした持続期間に対してプロットした選
択されたポリマーモノフィラメントの残留引張強さの百分率のグラフである。
図2は、100℃における苛性溶液にさらした持続期間に対してプロットした
選択されたポリマーモノフィラメントの残留引張強さの百分率のグラフである。
図3は、100℃における苛性溶液にさらした持続期間に対してプロットした
ポリフタルアミドモノフィラメント及びナイロン66モノフィラメントの残留引
張強さの百分率のグラフである。
図4は、121.1℃(250°F)における5.125kg/cm2(15
psi)の蒸気にさらした持続期間に対してプロットしたポリフタルアミドモノ
フィラメント及びポリエチレンテレフタレートモノフィラメントの残留引張強さ
の百分率のグラフである。
好ましい熊様の詳細な説明
本発明に従うモノフィラメントは、合衆国特許4,603,166に、より完
全に記載される結晶ポリフタルアミドのベース樹脂から製造され、上記特許の記
載は、引用によりここ明細書に取込まれる。好ましいポリフタルアミドには、共
重合されたヘキサメチレンジアミン(HMDA)、共重合されたテレフタル酸(
TPA)、共重合されたイソフタル酸(IPA)、及び共重合されたアジピン酸(
AA)から実質的になる繰返し単位を包含する。特に好ましいポリフタルアミド
は、共重合されたHMDA/TPA、HMDA/IPA及びHMDA/AAのテ
ルポリアミド(terpolyamide)であり、これらは、アモコ(Amoco)社から商
品名アモデル(AmodelR)で入手可能である。
本発明に従うモノフィラメントは、通常の押出し及びフィラメント紡糸装置を
用いて製造される。好適なポリフタルアミド樹脂は、典型的には、顆粒又はペレ
ットの形熊の粒子として供給される。粒子は、押出物を破壊させる原因となると
ころの、その後の押出し中の水蒸気発生を避けるために、例えば約0.07重量
%未満のような低い水分含有量を有するべきである。好ましくは、ポリフタルア
ミドは、約301.7℃(575°F)ないし約337.8℃(640°F)の
温度範囲において、さらに好ましくは約332.2℃(630°F)において溶
融処理し得る。この範囲の温度へ長引いてさらすことは、ポリフタルアミドを分
解させる原因となる。従って、押出機内におけるポリフタルアミドの滞留時間を
低減させることにより、及び前記の好ましい温度範囲を越えて加熱される押出機
内の領域を排除することにより分解を最小限にするための注意が払われなければ
ならない。分解を最小限にするための技術は、公知であり、とりわけ、押出機ス
クリュー上で用いられるいずれものバリヤフライトミキシングヘッド(barrier f
light mixing head)のクリヤランスを広げること、並びに押出機ダイ及びスクリ
ーンパック内のデッドスポット及び不必要に大きいキャビティを排除することが
含まれる。
典型的には、溶融物はスクリーンパックを通りフィルターを通され、多孔ダイ
を通り押出され、そしてクエンチされ、延伸されそしてヒートセットされるスト
ランドを生産し、モノフィラメントを形成する。延伸及びヒートセットには、異
なった延伸率及び温度における複合サイクルが包含され、かつ度々、1又はそれ
以上の緩和工程が包含される。製紙業機用織物のための円形状断面モノフィラメ
ントは、典型的には、約0.1ないし1.5mmの範囲の直径を有する。典型的
に所望されるモノフィラメント寸法を得るために、ポリエステル又は他のポリア
ミドから類似のフィラメントを製造するために典型的なダイホールよりも、より
大きい断面寸法を有するダイホールが用いられるべきである。フラットヤーンの
ような、円形状断面以外のモノフィラメントもまた生産することがでぎる。
本発明のモノフィラメントは、通常の方法により産業用織物にすることができ
る。本発明のモノフィラメントは、織物機械上で伝統的な縦糸と横糸との織物に
織ること、又は平行ならせん状モノフィラメントが軸糸と織り混ぜられるらせん
状織物に形成することができる。本発明の織物は、開示されるモノフィラメント
から排他的に、又は開示されるモノフィラメントを他の既知の材料と組合わせて
形成され得る。
本発明の織物の好ましい用途は、苛性、水及び摩耗磨滅への曝露が過酷なとこ
ろの製紙の成形工程及び圧縮行程においてのものである。本発明の織物は、乾燥
機における適用においても有用性を見いだすべきである。
以下の説明において、引張強さ及び関連する特性は、25.4cm/分(10
インチ/分)のジョー分離速度(jaw separation rate)で動作される引張試験機
上で測定された。破壊強さは、単一のフィラメントを破壊するために必要な引張
力である。結節強さは、上向き結節フィラメント(overhand-knotted filament)
を破壊するために必要な引張力である。引掛強さ測定には、絡み合うループが2
つのモノフィラメントにより形成され、各々のモノフィラメントの両末端が引張
試験機のそれぞれのあご部に締付けられる。引掛強さは、絡み合わされたループ
を破壊するために必要な力として測定される。引張応力(modulus)は、1パーセ
ントひずみにおける応力/ひずみ曲線の傾きとして測定された。
自由収縮は、204.4℃(400°F)で]5分間の無抑制の曝露後の寸法
変化百分率として測定された。加速された耐加水分解性は、162.8℃(32
5°F)の蒸気へ5時間曝露した後の試料が保持する、初めの破壊時引張強さの
百分率として測定された。
摩耗試験は、室温及び周囲の湿度において、回転する「リスケージ(squirrel
cage)」シリンダの表面と接触する弓形状に掛けた試料フィラメントの末端から
500gの重りを懸架することにより行われた。「リスケージ」の表面は、約3
6の均等に配置される24ゲージ、ステンレス鋼ワイヤーから構成される。耐摩
耗性は、試料フィラメントを破壊させる一定の回転速度における回転数を表す。
本発明に従うモノフィラメントは、優れた加水分解安定性及び耐摩耗性を有す
る。例えば、本発明に従うポリフタルアミドモノフィラメントは、121.1℃
(250°F)の蒸気に18日間曝露させた後に、破断応力(tenacity)を7%失
ったのみである。また、ポリフタルアミドモノフィラメント摩耗パーフォーマン
スは、破壊するために約8,000回転であり、PETモノフィラメントの回転
数計測の約2倍であった。本発明に従うポリフタルアミドモノフィラメントは、
腐食性化学物質に対する優れた耐性も示す。例えば、100℃の水酸化ナトリウ
ム溶液へ96時間さらした後に、ポリフタルアミドモノフィラメントの残留引張
強さは95%であった。
本発明は、以下に続くある種の好ましい態様の代表的例を参照することにより
、より完全に理解されるであろう。ここで、全ての部、割合及び百分率は、別段
の指摘がない限り重量によるものである。
例例1及び例2、並びに比較例C1〜C5
マドック(Maddock)型バリヤスクリュー混合部分及び0.0635cm(0.
025インチ)バリヤフライト壁隙間を有する単軸スクリュー押出機を用いて押
出し、ポリフタルアミド アモデルR(AmodelR)A−1002樹脂を、直径
0.5mmモノフィラメントに成形した。安定な紡糸作動を得るために、直径2
.8mmの紡糸口金孔を用いた。大きい直径の孔を用いることは、モノフィラメ
ント特性に有利には影響せず、このことは、表1に示されている。4.26グラ
ム/デニールの破断応力を得るために、わずか4.0:1の延伸率が必要であっ
た。同じ寸法のポリエステルモノフィラメントにおける同様の破断応力を得るた
めには、約5.25:1よりも高い延伸比を必要とした。
開示される製紙機の織物用ポリフタルアミドモノフィラメントの好適性は、良
好な結節強さ及び引掛強さの結果により例証された。破壊強さに対する結節強さ
の百分率として表される残留結節強さは55%であった。これは、約60%の予
想される結節強さを有するポリエステル樹脂モノフィラメントに匹敵する。しか
しながら、10個の測定値の標準偏差を平均値で割ったものとして計算された、
開示されるモノフィラメントの結節強さの変動係数(COV)は、約5.8%で
あった。この非常に小さいCOVは、所与のポリフタルアミドモノフィラメント
の残留結節強さが高く一貫していることを示す。比較として、酸修飾されたポリ
(シクロヘキサン−1、4−ジメチレンテレフタレート)コポリエステルは、3
0%のCOVを有していた。さらに、耐摩耗性は7945回転であり、ポリエス
テルモノフィラメントから予想される4000回転の約倍であった。
ポリフタルアミドモノフィラメントの苛性耐性が、次の手順により試験された
。モノフィラメント破壊強さが測定された。85℃又は]00℃において、2.
0N水酸化ナトリウム水溶液内に浸すことにより試料が処理された。4、8、2
4、36、48、72及び96時間において、試料が各々の溶液から取出され、
22.2℃(72°F)において24時間乾燥させた。処理された試料の破壊強
さを測定し、残留引張強さが、初めの破壊強さの百分率として計算された。次の
各々のポリマーモノフィラメントを用いて、苛性耐性試験手順が繰返された。
苛性耐性試験結果は、図1〜4にプロットされており、これらは、本発明に従
うポリフタルアミドモノフィラメントは、他の市販のポリアミドよりも耐性であ
ることを示している。図1は、85℃において苛性溶液にさらされた例1及び比
較試料C1〜C4のモノフィラメントの残留引張強さをプロットするものである
。ポリフタルアミドモノフィラメントの残留引張り強さは初めに5%低減するが
、試験の期間中はナイロン66のそれ付近に維持される。比較試料C2〜C4の
残留引張強さは、72曝露時間までには85%未満にまで急激に低減した。
100℃の苛性溶液中における試験結果を図2に示す。この場合も、C2〜C
4の残留引張強さは、急速にかつ劇的に低下した。例1及びC1の残留引張強さ
は、4時間の処理の後に各々約5%低下し、その後96時間までは約95%にお
いて維持された。
例1のポリフタルアミド及びナイロン66の100℃における苛性耐性試験を
繰返し、先に得た結果を確認した。確認試験結果は、それぞれ「例2」及び「C
5」と名づけられ、例1及び比較例C1の再プロットされた100℃試験結果と
ともに、図3に拡張したスケールで示す。ナイロン66の残留引張強さは、曝露
48時間まで影響を受けずに維持され、その後は低下傾向になった。これに対し
て、例1及び2の残留引張強さは、4時間後に92〜95%の水準まで低下し、
曝露96時間の間はこの水準で一定に保たれた。
例3及び4
アモデルRAD−1002を単軸スクリュー押出機内で押出し、直径0.6m
mのモノフィラメントを成形した。2つの試料の物理特性を表2に示す。例4の
耐摩耗性は、極めて良好であった。例5及び6
アモデルRAD−1002を約337.8℃(640°F)において押出し、
直径0.25mmのモノフィラメントに成形した。直径の0.33mmモノフィ
ラメントを同様にして製造した。これら直径0.25及び0.33mmのモノフ
ィラメントの物理特性を表2に示す。
例7
アモデルRA−1003ポリフタルアミド樹脂を水分含有量0.083重量%
にて単軸スクリュー押出機に供給した。この水分含有量は、販売者から推薦され
る最大値0.07重量%を越えていたが、過剰水分に起因する悪影響は観察され
なかった。高圧縮比スクリューは、24:1の長さ対直径比、及び高い剪断の、
修飾されたマドック型バリヤフライト混合部分を有した。このスクリュー配置は
、極めて効率的にポリマーペレットを溶融させた。押出機溶融温度は、335.
0℃(635°F)と高かった。
溶融物を毛細管長2.75mmであり、1.43mm×2.71mmの断面寸
法の孔を有する多孔紡糸口金を通して押出した。モノフィラメントを水浴中でク
エンチし、次いで数段階において延伸させ、断面0.36mm×0.62mmの
モノフィラメントを製造した。約11%の所望の自由収縮を得るために、最終ヒ
ートセッティングオーブン温度への少しの調整のみを必要とした。2つの試料の
物理特性を表3に示す。
例8及び比較例C6
例7で用いたものと同様の単軸スクリュー押出機を用いて、溶融温度331.
1℃(628°F)においてアモデルRA−1002を押出した。ポリマーを2
.75mm毛細管長であり、断面0.86mm×2.41mmの孔を有する紡糸
口金を通して押出した。押出物は、3.24:1の全比(overal ratio)に延仲し
、0.33mm厚さ、0.77mm幅の平坦なモノフィラメントを生産した。比
較のために、0.74インヘレント粘度のポリエチレンテレフタレート(PET
)及びポリカルボジイミド加水分解安定剤を含有する組成物を単軸スクリュー押
出機内で押出した。スクリュー配置は、PETの押出用に通常用いられるタイプ
のものである。押出機溶融温度は、約282.2℃(540°F)であった。溶
融物は、例8のものと同じ寸法を有する紡糸口金を通して押出した。押出物を全
比4.40:1に延伸し、公称厚さ0.3mm×幅0.8mmの断面の平坦なモ
ノフィラメントを得た(比較例C6)。
例8及び比較例C6モノフィラメントの分析試験結果を表4に示す。C6モノ
フィラメントは、例8のものよりもわずかに高い破断応力、破壊時の延仲、及び
引張応力を有したが、ポリフタルアミドモノフィラメントは、ずっとよりよい耐
摩耗性を示した。例8のわずかにより低く加速された加水分解結果は、開示され
るモノフィラメントの真のパーフォーマンスを示していない。なぜならば、加速
試験は、耐加水分解性の比較的不正確な測定だからである。また、C6モノフィ
ラメントは、短期間の加速された試験においてよりよく挙動すべきである。なぜ
ならば、C6モノフィラメントは、加水分解安定剤を含有したからである。次の
例は、本発明に従うポリフタルアミドモノフィラメントは、PETよりも優れた
長期間の耐加水分解性を有することを例証するものである。例9
アモデルRA−1002樹脂を、比較例C6において用いたものと同様のスク
リューを備える単軸スクリュー押出機を用いて押出した。溶融物は、毛細管長4
.0mm、直径2.0mmの紡糸口金孔を通して押出され、押出物は、全比3.
7:1に延伸され、直径0.5mmのモノフィラメントを得た。モノフィラメン
トの物理特性を表4に示す。
例9及び比較例C6のモノフィラメントを次の手順に従い、長期の耐加水分解
性試験に供した。初めに、破壊強さを測定した。試料を、121.1℃(250
°F)において5.125kg/cm2(15psi)の圧力蒸気に18日間まで
さらすことにより処理した。第6日から第18日まで毎日試料を蒸気から取出し
、破壊強さを得るために分析した。残留引張強さを、蒸気にさらした後の破壊強
さを初めの破壊強さの百分率として計算し、図4にプロットして示した。ポリフ
タルアミドの残留引張強さは、18日までは約85%において維持される一方で
、加水分解に対して安定化されたPETのそれは、6日後に急勾配で低下し、ポ
リフタルアミドのより優れた長期間の耐加水分解性を確認した。例10
アモデルRAD−1003ポリフタルアミドを押出し、厚さ0.38mm、幅
0.6mmを有する縦糸に成形した。この縦糸及び直径0.6mmの横糸を、1
インチ当り48機械方向縦糸及び1インチ当り28横機械方向横糸を有する4ひ
口2重山模様織りパターン織物(4 shed two-ply crow foot weave pattern
fabric)に織った。
請求の範囲
1.相互に連結された糸で形成される改良された産業用織物であって、該改良が
、
(A)以下の式
で表される繰返し単位約65ないし約90モル%、
(B)以下の式
で表される繰返し単位約0ないし約25モル%、及び
(C)以下の式
で表される繰返し単位約5ないし約35モル%(ここで、(A)〜(C)は合計
100モル%であり、R1、R2及びR3はそれぞれ独立に、炭素原子4〜12個
の二価の脂肪族ヒドロカルビル基であり、ジカルボン酸残基の(B)単位:(C
)単位におけるモル比は、3:1より小さい。)
から実質的になる少なくともいくつかのモノフィラメント糸に含まれる織物。
2.繰返し単位(A)が約65ないし約80モル%、繰返し単位(B)が約5な
いし約25モル%、及び繰返し単位(C)が約10ないし15モル%存在する請
求の範囲第1項に記載の織物。
3.R1、R2及びR3の各々が、(CH2)6基である請求の範囲第2項に記載の
織物。
4.所定の配置で糸を相互に連結させることにより産業用織物を製造するための
改良された方法であって、該改良が、
(A)以下の式
で表される繰返し単位約65ないし約90モル%、
(B)以下の式
で表される繰返し単位約0ないし約25モル%、及び
(C)以下の式
で表される繰返し単位約5ないし約35モル%(ここで、(A)〜(C)は合計
100モル%であり、R1、R2及びR3はそれぞれ独立に、炭素原子4〜12個
の二価の脂肪族ヒドロカルビル基であり、ジカルボン酸残基の(B)単位:(C
)単位におけるモル比は、3:1より小さい。)
から実質的になるポリマー組成物のモノフィラメントであるところの互いに連結
された糸を少なくともいくつか提供する工程に含まれる方法。
5.繰返し単位(A)が約65ないし約80モル%、繰返し単位(B)が約5な
いし約25モル%、及び繰返し単位(C)が約10ないし15モル%存在する請
求の範囲第4項に記載の方法。
6.R1、R2及びR3の各々が、(CH2)6基である請求の範囲第5項に記載の
方法。
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI
D21F 7/08 7633−3B D21F 7/08 Z
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M
C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG
,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN,
TD,TG),AP(KE,MW,SD,SZ,UG),
AM,AT,AU,BB,BG,BR,BY,CA,C
H,CN,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB
,GE,HU,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,
LK,LR,LT,LU,LV,MD,MG,MN,M
W,MX,NL,NO,NZ,PL,PT,RO,RU
,SD,SE,SI,SK,TJ,TT,UA,UZ,
VN