JPH10512206A - 着色押出品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 各着色剤が別々の濃厚顔料に含まれ、かつ各々の濃厚顔料が別々の重量計量供給装置（２、４、６）を通って押出機（８）に供給され、押出しに先だって熱可塑性ポリマーと溶融混合される着色押出品の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】 着色押出品の製造方法 本出願は１９９５年９月２８日に出願された米国仮出願第60／004,405号の優 先権の利益を主張するものである。 発明の分野 本発明は、各着色剤が別々の濃厚顔料（color concentrate）に含まれ、別々 の重量計量供給装置により押出機に送り込まれる熱可塑性ポリマーからの溶液染 色押出品の製造方法に関するものである。 発明の背景 熱可塑性ポリマーとしては、多くの用途に使用されるナイロン、ポリプロピレ ンおよびポリエステルを含むがこれらに限定はされない。多くの場合、ポリマー を溶融し、次いで成形品または繊維のような製品に押出成形する。 これらの製品を着色するための１つの方法は、それらを溶液染色すること、す なわち、押出成形する前に着色剤（顔料または染料）と熱可塑性ポリマーを溶融 ブレンドすることである。典型的には、かかる着色剤を熱可塑性ポリマーに添加 し、完成品に望まれる色を得るために必要とされる顔料、染料（またはそれらの 組合せ）の全てが溶融加工できるポリマーからなるポリマーマトリックス中に分 散されたマスターバッチ形にする。 マスターバッチに使用される溶融加工できるポリマーは、着色押出品を製造す るために着色されおよび使用される熱可塑性ポリマーと同じであってもまたは異 なっていてもよい。 カラーマスターバッチは通常ペレット形状であり、重量計量供給装置を通って 押出機に導入される。しかしながら、カラーマスターバッチのストランドも押出 品を溶液染色するために使用されている(米国特許第5,439,623号、第4,919,872 号、第4,848,915号、ドイツ国（ＤＥ）特許第3,523,661号、および英国（ＧＢ） 特許第1,119,199号)。 カラーマスターバッチにはいくつかの欠点がある。カラーマスターバッチを完 全に再調合することなしに押出成形された製品の色（色が目的のものと違った場 合）を調節することは難しい。また、押出品の所望の各色に対して別々のマスタ ーバッチが必要とされる。 発明の要旨 本発明は、溶液染色された押出品を製造するための改良方法を提供するもので あり、そこでは、各着色剤は別々の濃厚顔料中に含まれ、かつ各濃厚顔料は別々 の重量計量供給装置を通って押出機に送り込まれる。すなわち、比較的に少ない 異なる着色濃厚顔料を異なる割合で押出機に送り込むことにより多くの異なる着 色押出品を製造できる。押出品における色の誤差（color errors）は、１種また は２種以上の濃厚顔料の重量計量供給装置の流量を調節することにより簡単に修 正できる。 本発明の工程の詳細としては、まず最初に熱可塑性ポリマーを押出機に送り込 むことを含む。これは着色しようとするポリマーである。次に（または同時に） 、少なくとも２種の異なる着色濃厚顔料を押出機に送り込むことである。これら 各々の濃厚顔料は別々の重量計量供給装置から送り込まれ、かつ各濃厚顔料は約 ３０から約９９．９重量パーセントの溶融加工できるポリマーマトリックス中に 約０．１から約７０重量パーセントの単色の着色剤（顔料または染料）を分散し て含有する。濃厚顔料および熱可塑性ポリマーは、押出し可能な混合物を形成す るために溶融し、混合する。次いで、かかる混合物を成形品または繊維のような 押出品に押出成形する。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の好適な実施態様に関する概要の記載である。 発明の詳細な説明 図１は、着色繊維を製造する本発明の実施態様を示している。成形部品のよう な、繊維以外の押出品がかかる工程で容易に製造できるということは、どの当業 者にも直ちに理解される。 図１を参照すると、複数の重量計量ペレット供給装置（gravimetric pellet f eeders）２、４、６（代表的には、３個から８個の供給装置）が、移送管（tran sfertube）１０を通って押出機８に送給するように配列されている。 各々の重量計量ペレット供給装置は、少なくとも１種の溶融加工できるポリマ ーから本質的になるポリマーマトリックス中に単色の着色剤（顔料または染料） を分散して含有する濃厚顔料のペレットを収容する。ポリマーマトリックスは、 ２種以上の溶融加工できるポリマーのブレンド物またはコポリマーからなるもの でもよい。これらの単色の着色濃厚顔料に使用するのに適した溶融加工できるポ リマーとしては、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエステルならびにそれらのコ ポリマーおよびブレンド物であるが、それらに限定されない。溶融加工できるポ リマーはナイロンが好適である。最も好適には、ナイロン６６、ナイロン６また はそれらのコポリマーあるいはブレンド物である。濃厚顔料に使用する溶融加工 できるポリマーとしては、押出品を製造するために着色されかつ使用される熱可 塑性ポリマーと同じであってもまたは異なっていてもよい。 色の均一性が良好な押出品を製造するために重量計量供給装置の流量を正確に 制御できる限りにおいて、濃厚顔料ペレットの大きさおよび形状は重要でない。 代表的な濃厚顔料ペレットは円筒形状で、直径約０．０９８インチｘ高さ約０． １２５インチである。直径が約０．０４５インチで、高さが０．０５インチのマ イクロペレットも充分に作用する。濃厚顔料ペレットは、約０．１から約７０重 量パーセントの顔料または染料、および約３０から９９．９重量パーセントのポ リマーマトリックスを含む（ペレットの全重量基準）。そのペレットに少量の潤 滑剤、加工助剤、安定剤等を含んでもよい。しかしながら、濃厚顔料ペレットは 、 ただ１色の着色剤のみを含むということが本発明のために不可欠である。さもな ければ、本発明の最大限の利点（たとえば、目的の色に戻すために調整すること 、および比較的少ない異なる着色濃厚顔料から多くの異なる色を製造すること） を実現することはできない。 かかる工程のために適当な重量計量供給装置２、４、６は、１時間あたり５ポ ンド未満、好適には１時間あたり１ポンド未満の流速でペレットを正確に送り込 む能力を有する必要がある。例えば、KTRON North America 社（Pitman，New Je rsey）から入手可能なＫＱＸ供給装置のようなものである。 市販の制御システム１２（KTRON North America 社（Pitman，New Jersey）か ら入手可能なK-Commanderのような）を用いて、重量計量供給装置をつけたり消 したりし、かつ濃厚顔料のペレットが押出機に送り込まれる際の流量を制御する 。制御システムは、押出される着色製品のためのカラーレシピを含む。“カラー レシピ”とは、正確な色（明度、彩度および色相）を有する製品を製造するため に、押出機に送り込む必要がある各々の濃厚顔料の流量（１時間あたりのポンド 数）を意味する。 任意に重量計量供給装置の制御システム１２を押出機の制御システム１４に接 続して押出量の変動に対してペレットの供給量を調節することができる。 完成品の色（明度、彩度および色相）は、重量計量供給装置の制御装置１２に 閉ループフィードバック（図には示されていない）オンラインでモニタして色の 変動をただちに補正できるようにしてもよく、あるいは完成品の色をオフライン でモニタして、適切な補正係数を重量計量供給装置の制御装置に手動的にまたは 電子的に入力してもよい。 溶液染色製品の製造方法は、最初に、供給源から押出機に熱可塑性ポリマーを 導入することが必要である。熱可塑性ポリマーとしては、ナイロン、ポリプロピ レン、ポリエステル、およびそれらのコポリマーとブレンド物を含むが、これら に限定はされない。熱可塑性ポリマーとしてはナイロンが好適である。最も好適 なものとしては、ナイロン６６、ナイロン６またはそれらのコポリマーあるいは ブレンド物である。約１から約４重量パーセントの５−スルホイソフタル酸ナト リウム塩を含むナイロンコポリマーが特に有効である。熱可塑性ポリマー源とし ては、別の重量供給装置１７（図では）を通って加えられるポリマーフレーク１ ６でもよく、あるいは連続的な重合器あるいは２つ目の押出機（図には示されて いない）から輸送ライン（transfer line）を通ってポンプ輸送することができ る溶融ポリマーでもよい。濃厚顔料のペレット１８（各ペレットはただ１色の着 色顔料または染料を含み、かつ各々異なる着色濃厚顔料ペレットは別々の重量計 量供給装置内に入っている）は、重量計量供給装置２、４、６の少なくとも２つ から輸送管１０を通して、押出品の望みの色および押出量によって決定される流 量に重量計量供給装置の制御システム１２で制御して送り込まれる。 濃厚顔料のペレットおよび熱可塑性ポリマー（まだ溶融されていない場合）を 押出機中で溶融し、そして混合する。次いでその混合物を押出成形し、適度な彩 度、色相、および明度の着色製品にする。 図１に示した実施態様では、混合物を押出成形し繊維にする。ポンプ２０は、 混合物を輸送ライン２２を通して紡糸機２４にポンプ輸送し、そこで繊維２６を 形成し、次いでパッケージ２８に巻き取る。 かかる工程で製造された繊維パッケージ（fiber packages）における色の均一 性（例えば、色差デルタＥ ＣＭＣ（２：１）により評価される）は、２色以上 の顔料を含む慣用の多着色剤（multi-colorant）マスターバッチから製造された 繊維に充分に匹敵する。色の均一性を得るために、繊維パッケージは０．３以下 の平均デルタＥ ＣＭＣ（２：１）を有することが望ましい。 試験方法 色の均一性は、繊維パッケージを通して平均デルタＥ ＣＭＣ（２：１）を決 定することにより評価した。平均デルタＥ ＣＭＣ（２：１）が低いほど、色の 均一性に優れている。デルタＥ ＣＭＣ（２：１）は、色差の測定に幅広く使用 される。色差に関するデルタＥ ＣＭＣ（２：１）の計算の詳細は、ＡＡＴＣＣ の試験方法１７３-１９９０（AATCC Technical Manual，1991）に見いだすこと ができ、またText ．Chem．Color., June 1988，Vol．20．No.6のｐ３１−３６に 記載されてもいる。 繊維パッケージ全体を通した色の均一性は、繊維パッケージ全体を通して等間 隔おいた約２０サンプルのシリーズを得ることにより評価した。一つのパッケー ジに対する巻き取り時間が約２０分であるために、各繊維サンプルは毎分ごとの 色の均一性を表した。各繊維サンプルは、３インチｘ３インチのカード上に注意 深く巻き取った。サンプルカードは、クロマ−カルク（Chroma-Calc(登録商標) ）のソフトウェアを備えたデータ・カラー・インターナショナル（Data Color I nternational）CS-5 分光光度計を用いて測定した。複合標準（compositestanda rd）は、２０個のサンプル（本質的に全て異なるサンプル）のうち９個のサンプ ルの色を測定することにより作成した。次いで、２０個のサンプルの各々の色を 測定し、かかる複合標準と比較した。各サンプルに対するデルタＥ ＣＭＣ（２ ：１）を上述のソフトウェアにより計算し、平均デルタＥ ＣＭＣ（２：１）を 報告した。 実施例 本発明の複合的な重量計量供給工程（マルチ供給（multi-feeder）工程とも呼 ばれる）を経由する単色の着色濃厚顔料によって製造された繊維の色の均一性を 慣用の単一の重量計量供給装置を用いる多色顔料マスターバッチ工程で製造され た繊維の色の均一性と比較した。 ナイロン６６の中空フィラメントを嵩高くし、“ウェザードタン(Weathered T an)”に着色した連続繊維は、約０．４６重量パーセント（繊維の重量基準）の 全顔料を含むように各工程に従って製造した。かかる量の内訳は、大体、黒い顔 料が０．０１３３重量パーセント、白い顔料が０．２２６３重量パーセント、黄 色い顔料が０．１６３２重量パーセントおよび赤い顔料が０．０６１２重量パー セントであった。 本発明の工程では、４種類の単色の着色濃厚顔料を使用した(黒色、白色、黄 色および赤色)。各濃厚顔料のために使用したポリマーマトリックスは、ナイロ ン６およびナイロン６／６，６／６，１０のターポリマーであるＥＬＶＡＭＩＤ ８０６３（Du Pont 社（Wilmington，DE）より入手できる）の混合物であった。 各々の濃厚顔料は、別々の重量計量供給装置に入れた。重量計量供給装置に対す る供給量は、黒色の濃厚顔料を含む供給装置については１時間あたり０．７０ポ ンド、白色の濃厚顔料については１時間あたり２．９７ポンド、赤色の濃厚顔料 については１時間あたり０．８０ポンドおよび黄色の濃厚顔料については４．２ ８ポンドにセットした。 繊維を製造するために着色し、使用するナイロン６６ポリマーは、実際のとこ ろ約３重量パーセントの５−スルホイソフタル酸ナトリウム塩を含有するコポリ マーであった。全体の押出機の処理量（ナイロン６６コポリマーを加えた濃厚顔 料）は、１時間あたり約５２５ポンドであった。濃厚顔料とナイロン６６コポリ マーの混合物を、米国特許第3,745,061号に記載されたように紡糸口金を通して 押出成形し、正方形の断面および４つの連続的なボイド（各コーナーに１つ）を 有するフィラメントにした。次いでフィラメントを延伸し、空気噴射で嵩高加工 し、得られた繊維をパッケージに巻き取った。繊維束は、１２４５デニールであ った。 比較例では、ナイロン６とＥＬＶＡＭＩＤ８０６３からなるポリマーマトリッ クス中に分散した４色の顔料（黒色、白色、黄色および赤色）全てを含有する単 一の着色剤マスターバッチを単一の重量計量供給装置を通して押出機の全流量の 約１．５％の流量で押出機に送り込んだ。ナイロン６６コポリマーおよび残りの 工程は、上述の本発明のマルチ供給工程で用いたものと同じである。繊維束は、 １２４５デニールであった。 上記工程の両方で製造された繊維パッケージにおける色の均一性は、上述の試 験方法に従って評価した。本発明のマルチ供給工程によって製造された糸の色の 均一性が、マルチカラーのマスターバッチ工程から製造されたものと少なくとも 同じくらい優れている（実験誤差範囲内）ということは意外であった。繊維パッ ケージにおいて充分な色の均一性を得るためには、顔料の全てを最初にカラーマ スターバッチによく分散させる必要があることが考えらる。押出機内で数種の異 なる着色濃厚顔料を、比較的短いホールドアップ時間（約３から１０分）で混合 することができ、さらに充分な色の均一性の繊維パッケージが得られることは予 測できなかった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＢＲ，ＣＡ，ＣＮ，Ｊ Ｐ (72)発明者 パールマン，ポール，シェルドン アメリカ合衆国 19373−1049 ペンシル ヴァニア州 ソーントン ティンバー レ ーン 24 (72)発明者 シバタ，キャロライン，ツュエン アメリカ合衆国 19711−2493 デラウェ ア州 ニューアーク スプリングブルック レーン ６ (72)発明者 タドラー，ケネス，ジェイ. アメリカ合衆国 19803−3334 デラウェ ア州 ウィルミントン グレイリン ロー ド 1111

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 熱可塑性ポリマーの着色押出品の製造方法であり、 ａ）熱可塑性ポリマーを押出機に供給する工程、 ｂ）少なくとも２種の異なる着色濃厚顔料を別々の重量計量供給装置から前記 押出機に供給する工程（ここで、各々の濃厚顔料は、約３０重量パーセントから 約９９．９重量パーセントの溶融加工できるポリマーマトリックス中に分散した 約０．１から約７０重量パーセントの単色の着色顔料または染料を含有する）、 ｃ）前記熱可塑性ポリマーおよび前記濃厚顔料を溶融する工程、 ｄ）前記溶融した熱可塑性ポリマーと前記溶融した濃厚顔料とを混合し、押出 しできる混合物を形成する工程、および ｅ）前記混合物を押出品に押出成形する工程 を備えることを特徴とする熱可塑性ポリマーの着色押出品の製造方法。 ２． 前記熱可塑性ポリマーは、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレンなら びにそれらのコポリマーおよびブレンド物から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． 前記ナイロンポリマーは、ナイロン６６、ナイロン６ならびにそれらのコ ポリマーおよびブレンド物からなる群から選ばれることを特徴とする請求項２に 記載の方法。 ４． 前記溶融加工できるポリマーマトリックスは、ナイロン、ポリエステル、 ポリプロピレンならびにそれらのコポリマーおよびブレンド物からなる群から選 ばれる少なくとも１種の溶融加工できるポリマーから本質的になることを特徴と する請求項１に記載の方法。 ５． 前記ナイロンポリマーは、ナイロン６６、ナイロン６ならびにそれらのコ ポリマーおよびブレンド物からなる群から選ばれることを特徴とする請求項４に 記載の方法。 ６． 前記押出品は成形部品であることを特徴とする請求項１から５のいずれか 一つに記載の方法。 ７． 前記押出品は繊維であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つ に記載の方法。 ８． 平均デルタＥ ＣＭＣ（２：１）により測定した、一つの繊維パッケージ に沿った平均色差が約０.３以下であることを特徴とする請求項７に記載の方法 。