JPH09510509A - ポリカーボネートを含む着色ポリアミドファイバーの製造方法および得られるファイバー - Google Patents

ポリカーボネートを含む着色ポリアミドファイバーの製造方法および得られるファイバー

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JPH09510509A JP7524050A JP52405095A JPH09510509A JP H09510509 A JPH09510509 A JP H09510509A JP 7524050 A JP7524050 A JP 7524050A JP 52405095 A JP52405095 A JP 52405095A JP H09510509 A JPH09510509 A JP H09510509A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、着色ポリアミドファイバーの改善された製造方法に関する。本方法は、着色ファイバーを製造するために紡糸口金を通して溶融物を押出す前に、約0.1から約3.0重量パーセントのポリカーボネートをポリアミド溶融物に加える工程を含む。本発明はまた、得られたファイバーを含む。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 ポリカーボネートを含む着色ポリアミドファイバーの製造方法および得られるフ ァイバー発明の分野 本発明は、着色ポリアミドファイバーの改善された製造方法およびそれにより 得られたファイバーに関する。本方法は、紡糸口金を通して溶融物を押出す前に 、ポリアミド溶融物にポリカーボネートを加えて、ファイバーを形成する工程を 含む。発明の背景 今日、ファイバー製造業者は、しばしば溶液染色としてよく知られた方法を用 い、「着色」ナイロンファイバーを製造する。ここで用られいているような「着 色」という用語は、有色顔料により与えられる積極的な着色剤明度(colorant value)を意味し、TiO2のような白化剤およびタルクまたはクレーのような充 填剤の単なる使用は除く。この溶液染色法は、ナイロンファイバー形成ポリマー とともに一種類以上の顔料を直接配合し、紡糸口金を通して配合物を押出し、着 色ファイバーを製造する工程を含む。別法として、ポリマーマトリックス中に分 散された一種類以上の顔料を含み、滑剤および艷消剤(TiO2)のような添加 剤も含む濃厚顔料が、まず調製される。そして濃厚顔料は、ナイロンファイバー 形成ポリマーと配合され、その配合物は、着色ファイバーへと紡糸される。例え ば、Antonによる米国特許第5,108,684号には、顔料がナイロン6/6 ,6/6,10のターポリマーに分散され、ターポリマーの着色ペレットが形成 されるという方法が含まれている。そして、これらのペレットは、等量またはよ り多い量のナイロン 6中に再び溶解されるか「ゆるめ」られ(let-down)、均一の分散を形成するた め完全に混合され、再び固化され、そしてペレット化される。このようにして得 られた濃厚顔料は、芳香族スルホネートまたはそのアルカリ金属塩を含むナイロ ンコポリマーに配合される。そして、溶融配合物は紡糸され、耐汚染性の着色フ ァイバーを形成する。 現在、上述したようなニート(希釈されていない)の形で導入されたいくつか の顔料が、溶融ポリアミドを、やや解重合させるということがわかっている。こ のことが、ポリマー溶融粘度の低下の原因となり、フィラメント紡糸破壊の数の 増加および円形でないフィラメントの断面形状の変化によって、溶融紡糸方法に 悪影響を与える。ある例では、顔料が濃厚顔料の形で導入される場合、紡糸操作 にも問題がある。特に、顔料と導入される低分子量、低溶融粘度のポリアミドが 、全体のポリマー溶融粘度を十分に低下させる原因となり、紡糸破壊の原因とな る。 前記した観点から、溶融紡糸法に悪影響を与えることなしに、ポリアミドファ イバーに顔料を導入する方法を有することが望ましい。本発明は、得られるファ イバーとともにそのような方法を提供する。発明の要旨 本発明は、着色ナイロンファイバーの改善された製造方法を提供する。一般に 、本方法には、ナイロンポリマー、顔料、および溶融配合物の重量を基にして約 0.1〜約3.0重量パーセントのポリカーボネートを含むファイバー紡糸可能 な溶融配合物を形成する工程を含む。溶融配合物は、紡糸口金を通して押出され 、着色ナイロンファイバーを形成する。好ましくは、ナイロンポリマーとは、ナ イロン6,6ホモポリマー、ナイロン6ホモポリマー、またはそれらのコポリマ ー、芳香族スルホネートまたはそのアルカリ金属塩より誘導された単位を有する スルホン化ナイロン6,6コポリマーまたはスルホン化ナイロン6コポリマー、 および2−メチル−ペンタメチレンジアミンおよびイソフタル酸から誘導された 単位を有するナイロン6,6コポリマ ーまたはナイロン6コポリマーよりなる群から選ばれる。好ましくは、5−スル ホイソフタル酸のナトリウム塩から誘導された単位を約1.0〜約4.0重量パ ーセント有するナイロン6,6コポリマーが使われる。 顔料は、添加剤とともに混合物として、ニートの形で、または濃厚顔料の形で 、ナイロンポリマー溶融物に加えられてもよい。濃厚顔料は、限定はされていな いが、ナイロン6またはナイロン6/6,6/6,10のターポリマーのような ナイロンポリマーマトリックスに分散されている顔料を含む。 ポリカーボネートは、顔料または添加剤との混合物として、ニートの形で、ま たはナイロンポリマーマトリックス中に分散されたポリカーボネートを含む濃厚 物の形で、ナイロンポリマー溶融物に加えられる。ポリカーボネート濃厚物は、 ポリマーマトリックス中に分散された顔料も含む。 本発明は、また、上記の方法から生成されたファイバー、好ましくは、5−ス ルホイソフタル酸のナトリウム塩より誘導された単位を有するナイロン6,6コ ポリマーファイバーを含む。ファイバーは、嵩高にされた連続フィラメントまた はステープルファイバーである。図の簡単な説明 図1は、ポリカーボネートが押出機に供給されることを特徴とする本発明の方 法を示す概略図である。 図2は、ポリカーボネートが移動ラインに射出されることを特徴とする本発明 の方法を示す概略図である。発明の詳細 図1は、本発明の着色ナイロンファイバーの製造方法であり、この方法では、 ポリアミドフレークがポリカーボネートおよび有色顔料とともに押出機10に供 給される。そして、この配合物は、溶融され、紡糸口金16を通して移動させら れる。ファイバー18は、紡糸口金から、冷却用空気が熱いファイバーを越えて 吹き抜かれている急冷煙突に移る。ファイバー18は、引 取装置または供給ロール24によって急冷部を通して引っ張られる。急冷した後 、ファイバーは、仕上げアプリケーター(finish applicator)22に接触する ことによってスピンドロー仕上げの処理をされる。 次に、フィラメントは、供給ロール24のまわりに進み、そこからヤーンが一 対の加熱された引取ロール28に引っ張られる。得られるファイバーは、けん縮 (crlmped)されステープルに切られるか、嵩高(bulked)連続フィラメント( BCF)を作るために嵩高処理される。BCFに対し、ファイバーは、嵩高処理 のために、BreenおよびLauterbachによる米国特許第3,186,155号に記 述されたタイプのホットエアージェット30を用いて加熱され進められる。熱媒 液は、穴のあいた表面を有する回転ドラム32に対して糸線とともに排出する。 ドラム32上では、ヤーンはけん縮をセットするように冷却される。ドラム32 から、糸線は、駆動引取ロール34、第二の仕上げアプリケーター36を通り、 回転コア38および38a上に移り、パッケージ40および40aを形成する。 図1に示したように、ファイバー形成ナイロンポリマーは、押出機10に供給 される。本発明に用いるのに適切なファイバー形成ナイロンポリマーは、限定さ れてはいないが、ポリヘキサメチレンアジパミド(ナイロン6,6)およびポリ カプロラクタム(ナイロン6)のようなナイロンホモポリマーおよびそれらのコ ポリマーすなわちナイロン6,6/ナイロン6、および他のナイロンコポリマー が含まれる。このようなコポリマーとしては、ヘキサメチレンアジパミド単位、 および芳香族スルホネートまたは5−スルホイソフタル酸のナトリウム塩のよう なそのアルカリ金属塩、2−メチル−ペンタメチレンジアミン(MPMD)、N ,N−ジブチルヘキサメチレンジアミン、カプロラクタム、ドデカンジオイック 酸(dodecanedioic acid)、イソフタル酸、テレフタル酸またはこれらの組み 合わせから誘導される単位、を含むコポリアミドのようなものがある。これらの コポリマーは、本当のコポリマー(ランダムまたはブロック)または溶融配合物 であってもよい。ナイロン6コポリマーも調製される。好ましくは、5−スルホ イソフタル酸のナト リウム塩から誘導される単位を約1.0〜約4.0重量%含むナイロン6,6コ ポリマーが用いられる。他の好ましいコポリマーは、5−スルホイソフタル酸の ナトリウム塩から誘導される単位およびMPMDおよびイソフタル酸から誘導さ れる単位を含むナイロン6,6ターポリマーである。 加えて、有色顔料は、押出機にともに供給される。有色顔料は、ニートの形で 、「添加剤」とともに混合物として、または顔料がナイロンポリマーマトリック スに分散されている濃厚物として、加えてもよい。適切なナイロンポリマーマト リックスは、例えば、低分子量のナイロン、およびナイロンコポリマーを含む。 このようなものとしては、重量平均分子量約28,900を有するナイロン6、 ナイロン6/6,6/6,10のターポリマー(Elvamide 8063としてDuPo nはり入手)、イソフタル酸およびテレフタル酸より誘導される単位を有するナ イロン6,6ターポリマー、およびポリ(N,N−ジブチルヘキサメチレンドデ カンジアミドのような液体N,N′−ジアルキルポリカーボンアミドのようなも のがある。好ましいケースとしては、顔料は、ナイロン6/6,6/6,10タ ーポリマー(「マルチポリマー」)中に分散され、この組合せ物は溶融され、再 び固化されて、マルチポリマーの着色ペレットが形成される。このようにして、 これらのペレットは、再び溶融されるか、等量またはより多量のナイロン6に「 ゆるめ」られるかされ、均一の分散を形成するように十分に混合され、再び固化 され、そしてペレット化される。 ポリカーボネートは、押出機にともに供給される。ポリカーボネートは、ニー トの形で、顔料、銅濃厚物および/または「添加剤」とともに混合物として、ま たはその中でポリカーボネートが、上述した低分子量のナイロンまたはナイロン コポリマーのようなナイロンポリマーマトリックス中に分散されている濃厚物と して、加えられてもよい。ポリカーボネートは、それ自体または顔料、および/ または添加剤とともに、ポリマーマトリックスに分散されてもよい。別法として 、ポリカーボネート自身を、一つ以上の添加剤に対してポリマーマトリックスと して用いてもよい。 ここで用られている「添加剤」という用語は、得られるファイバーの機能的特 徴を調整するために本発明の顔料およびポリカーボネートとともにポリアミド溶 融物に加えられるマテリアルを意味し、このマテリアルは、限定はされていない が、安定剤、消臭剤、難燃剤、艷消剤、および抗微生物剤を含む。 本発明の他の例は、図2に示されている。供給部112からの溶融ポリカーボ ネートは、ファイバー形成ポリアミドの供給部とミキサー114の間のどこかの ポイント111で、移動ライン110に射出される。ファイバー形成ポリアミド の供給部は、連続重合機または押出機(示されていない)であってもよい。動的 ミキサー、静止ミキサー、または動的および静止ミキサーの組み合わせであるミ キサー114は、ポリカーボネートが、ファイバーに押し出される前に、ファイ バー形成ポリアミドとよく混合されることを、確かにしている。顔料は、ポリカ ーボネートが導入されるポイント111の前に溶融ポリアミドに含まれている。 別法として、顔料は、ポリカーボネート供給部112の中に含まれているか、ま たは顔料は、示されてはいないがミキサー114の前のポイントで、移動ライン 110に別個に射出されることができる。供給部112中のポリカーボネートは 、低分子量ポリアミドまたはポリアミドコポリマーのようなポリマーマトリック ス中に分散されている。 本発明に有用なポリカーボネートは、次の一般式を有し: [−CO−O−R−O−]n ここで、Rは、−Ar−、−Ar−R′−Ar−のような芳香族部分であり、n は、2より大きく約160より小さい。−Ar−は、フェニル基または置換基が −CH3、−CH2CH3、−CH2CH2CH3、またはジフェニルである置換され たフェニル基、およびナフタレンである。R′は、−CH2−、 −(CH3)C(CH3)−、−SO2−、−O−、−(CH3)CH−、および− S−を表している。Rは、−CH2CH2−、−(CH23−、−(CH24−、 −(CH25−、=(CH26−、メチルエチレン、エチルプロピレン、および 環状ヘキシレンのような脂肪族部分でもある。 好ましくは、R=−ph−C(CH32−ph−であり、ここで、phは、フ ェニル基である。 好ましくは、ポリカーボネートの数平均分子量は、約10,000から約16 ,000の間であり、重量平均分子量は、約20,000から約40,000の 間である。 いくつかのファクターが、紡糸方法を改善するために用いられるべきポリカー ボネートの最適量に影響する。ファクターには、ポリアミドの初期RV、所望の 最終RV、ポリアミドアミン末端のレベル、ポリカーボネートとポリアミドが反 応する温度、反応が起こっている時間、ポリカーボネートの分子量、および溶融 物での湿度レベルが含まれる。例えば、初期RVが約50、所望のRVが約60 、温度が280〜295℃の範囲内で、そしてアミン末端の数がポリマーの106 グラム当たり約30価であるとき、わずか約0.25重量パーセントのポリカ ーボネート(ファイバー形成溶融配合物の総重量を基にして)が、紡糸に対して 受け入れ可能なレベルにポリアミドRVを増加させるのに必要である。 一般に、約0.1重量%という最小量のポリカーボネートは、ポリアミドRV を効果的に増加させるのに加えられ、約3.0重量%という最大量が必要とされ る。初期RVが所望の最終RVよりかなり低いとき、ポリアミドアミン末端のレ ベルが低いとき、反応温度または反応時間が低いとき、ポリカーボネート分子量 が高いとき、または溶融物の湿度レベルが高いとき、約3.0重量%以下のポリ カーボネートが、所望のレベルにポリアミドRVをあげるのに必要とされる。 多くの例で、もし溶融配合物が、約3重量%以上のポリカーボネートを含むの なら、溶融配合物をファイバーに紡糸することは困難である。その理由は、最終 ポリアミドRVが、高すぎるからである。ところが、ある例では、ポリカーボネ ートを、上述したような所望の最終ポリアミドRVおよび他の要因によって、約 3重量%より多く加えることが、望ましいことであることが認識されるべきであ る。 好ましくは、ポリカーボネートの十分な量が、約50〜約100の範囲で最終 レベルにポリアミドRVをあげるために加えられ、より好ましくは、ポリアミド に加えられるポリカーボネートの量は、ファイバー形成溶融配合物の総量を基に 、約0.2〜約0.8重量%の範囲内にある。 有機有色顔料および無機有色顔料の広範囲の種類が、本発明において用いられ る。このような顔料の例には、フタロブルー(Phthalo Blue)R/S(PB− 15:1)、ペリレンレッド(PR−179)、イダントロンブルー(Idanthro ne Blue)(PB−60)、フタログリーン(PG−36)、イエロークロム錯 体(SY−21)、およびランプブラック、ファーネスブラック、またはチャン ネルブラックのようなカーボンブラック(PBK−7)類の顔料が含まれる。他 には、フタロブルー(PB−15:2)、アンチモニー−クロム−チタン錯体( PB−24)、酸化鉄YSおよび酸化鉄BS(PR−101)、ジアゾアントロ キノン(PR−177)、コバルトブルー(PB−28)、カルバゾールバイオ レット(PY−23)、フィラミドレッド(Filamid Red)3B(SR−226 )、フタロブルーG/S(PB−16)および酸化亜鉛二鉄(III)(PY− 119)が、含まれる。これらの全ての顔料は、単独か互いに組合わせて用いら れる。ここで、用いられているように、「有色顔料」という用語は、長く艷消し ナイロンに対して少量用いられている二酸化チタンのような白色顔料を除くこと を意味する。好ましくは、顔料は、上述されたように濃厚顔料の形で加えられ、 加えられる濃厚顔料の量は、ファイバー形成溶融配合物の総量を基にして、約1 .0〜約10.0重量%である。 本発明は、さらに下記のテスト方法を用いた後の実施例で説明されるが、これ らの実施例は、本発明の範囲を制限するものではない。テスト方法 相対粘度(RV): 90%ギ酸中にヤーン10.28gを溶解させ、25℃で自動粘度計でその相 対粘度を測定する。これは、Jenningsによる米国特許第4,702,875号の 第2カラム、第42〜51行に記載されたもので、この開示を参照することによ って、当該米国特許出願の明細書の内容が本明細書の一部を構成するものとする 。分子量: ヘキサフルオロイソプロパノール10ml中にヤーン20mgを溶解させる。 フェノゲルサイズ排除カラムシリーズ(phenogel size exclusion column s eries)に10ul(ミクロリッター)の溶液を注入した。流量は、35℃で1 .0ml/分である。水410濃度の検出機(Waters 410 concentration detector)、連続粘度計、およびレーザー光散乱光度計が、分子量を分析する のに用いられた。 実施例 実施例1 ナイロン6,6および5−スルホイソフタル酸のナトリウム塩のランダムコポ リマーが、Antonによる米国特許第5,108,684号に記載されているよう に、ヘキサメチレンアジペート塩とヘキサメチレン5−スルホイソフタル酸塩を 配合し、重合することによって調製された。得られたポリマーは、5−スルホイ ソフタル酸ナトリウム3重量%を含む。 次の表Iに記載されたように、ナイロン6/6,6/6,10ターポリマ ー(DuPontより入手したElvamide8063)およびナイロン6を含むマルチポリ マー系に分散された顔料を含む種々の濃厚顔料が、製造された。これらの濃厚顔 料は、押出機でナイロン6,6コポリマーに加えられた。同時に、約13,60 0の数平均分子量を有するポリカーボネート(General Electric Co.より入 手したLEXAN101)が量を種々に変えて、押出機にともに供給された。押出機 での温度は、ほぼ288℃であった。溶融混合物は、ほぼ5分内に移動ラインを 通して紡糸口金に送られた。128フィラメント中空品フィラメントヤーン(fi lament hollow filament yarn)が、741b/hrで紡糸された。冷却用空 気(10℃)が、約250立方ft/minの流量で熱いフィラメントを吹き抜 けた。ヤーン束は、953ヤーン/分で回転する引取装置または供給ロールによ って紡糸口金から急冷部を通して引かれた。急冷した後、フィラメントは、スピ ンドロー仕上げを用いて処理された。次に、190℃で2597ヤード/分で回 転する一対の引取ロールによって、一対の引取ピン上に延伸される。ヤーンフィ ラメントは、BreenおよびLauterbachによる米国特許第3,186,155号に 記載されているように、加熱し、嵩高にされた。嵩高用空気温度は240℃であ った。最終製造物は、1245デニール、フィラメントヤーン当たり19.5デ ニールであった。得られたヤーンのRVは、研究室で測定され、表IIに報告さ れた。 *顔料1 重量% イダントロンブルー(PB−60) 5.33% フタロブルーR/S(PB−15:1) 8.10% チャンネルブラック 2.84% *顔料2 重量% フタロブルーR/S(PB−15:1) 0.26% イエロークロム錯体(SY−21) 0.64% ランプブラック 4.60% アナタースTiO2 3.45% ポリカーボネートなしで、濃厚顔料ブルーが加えられると、RV(およびポリ マーの分子量)は、63.3から50.3に降下し、濃厚顔料グレーが 加えられると、RVは、63.3から52.6に降下した。これらの両方の例に おいては、紡糸操作をしている間、非常に多くのフィラメント破壊が起こった。 ポリカーボネートの添加によってRVが十分にあがるので、紡糸の操作性(spin ning processability)は改善され、ほんのわずかなフィラメント破壊のみが観 測された。実施例2 実施例1で用いられたのと同じナイロン6,6コポリマーが、本実施例で用い られた。実施例1で行われたように押出機に別々に、ポリカーボネートを加える より、ポリカーボネートは、濃厚顔料が作られるときに、濃厚顔料に混ぜ合わせ られた。ほぼ13,600という数平均分子量を有するポリカーボネート(LEXA N 101)が、本実施例で用いられた。次の表IIIに記載されたように、ポ リカーボネート、ならびにナイロン6/6,6/6,10ターポリマー(DuPont より入手されたElvamide 8063)およびナイロン6のマルチポリマー系に分 散された種々の顔料を含む濃厚顔料が、作られた。 濃厚顔料およびナイロンコポリマーは、押出機にともに供給された。押出機の 温度は、ほぼ288℃に保たれた。得られた溶融ポリマーは、実施例1になされ たように紡糸口金を通して押し出されファイバーにされた。ファイバーRV値は 、表IVに報告されている。 本実施例2は、本発明の例のうちの一つであり、この中で、ポリカーボネートは 、別々にポリカーボネートを加えるより濃厚顔料に含まれている。ファイバー紡 糸品質は、ポリカーボネートを含んでいる二つのアイテムに対して良かった。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.着色ナイロンファイバーの製造方法であって: a)ナイロンポリマー、顔料、および溶融配合物の重量を基にして約0.1か ら約3.0重量%のポリカーボネートを含むファイバー紡糸可能な溶融配合物を 形成する工程と、 b)紡糸口金を通して溶融配合物を押出し、着色ナイロンファイバーを形成す る工程と、 を備えることを特徴とする製造方法。 2.ナイロンポリマーが、ナイロン6,6ホモポリマー、ナイロン6ホモポリ マー、ナイロン6,6/6コポリマー、芳香族スルホネートまたはそのアルカリ 金属塩より誘導された単位を有するスルホン化ナイロン6,6コポリマーまたは スルホン化ナイロン6コポリマー、ならびに2−メチル−ペンタメチレンジアミ ンおよびイソフタル酸より誘導された単位を有するナイロン6,6コポリマーま たはナイロン6コポリマーよりなる群から選ばれることを特徴とする請求項1に 記載の方法。 3.ナイロンポリマーが、5−スルホイソフタル酸のナトリウム塩より誘導さ れた単位を有するナイロン6,6コポリマーであり、顔料が、濃厚顔料の形で加 えられ、前記濃厚顔料がナイロンポリマーマトリックスに分散された顔料を有す ることを特徴とする請求項2に記載の方法。 4.ナイロン6,6コポリマーが、5−スルホイソフタル酸のナトリウム塩よ り誘導された単位を約1.0から約4.0重量パーセント含むことを特徴とする 請求項3に記載の方法。 5.顔料が、ナイロン6/6,6/6/,10コポリマーマトリックス中に分 散され、溶融配合物が、約1.0から約10.0重量パーセントの濃厚 顔料を含むことを特徴とする請求項3に記載の方法。 6.ポリカーボネートが濃厚物の形成で加えられ、前記濃厚物がナイロンポリ マーマトリックス中に分散されたポリカーボネートを含むことを特徴とする請求 項1に記載の方法。 7.ポリカーボネート濃厚物が、さらにナイロンポリマーマトリックス中に分 散された顔料を含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。 8.請求項1の方法において製造された約0.1から約3.0重量パーセント のポリカーボネートを含む着色ナイロンファイバー。 9.ナイロンファイバーが、5−スルホイソフタル酸のナトリウム塩より誘導 された単位を有するナイロン6,6コポリマーを含むことを特徴とする請求項8 に記載のファイバー。 10.ファイバーが嵩高にされた連続フィラメントまたはステープルファイバー であることを特徴とする請求項8に記載のファイバー。
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