JP7749606B2 - Method for producing bicomponent fibers and articles containing same - Google Patents
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- D06N7/0065—Floor covering on textile basis comprising a fibrous top layer being coated at the back with at least one polymer layer, e.g. carpets, rugs, synthetic turf characterised by the pile
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Description
本開示は一般に、2成分繊維、より詳細には2成分繊維を製造する方法およびこれを含む物品に関する。 This disclosure relates generally to bicomponent fibers, and more particularly to methods of making bicomponent fibers and articles including the same.
2種のポリエステルのサイドバイサイド紡糸により製造される2成分繊維は、布地産業で広く使用されており、最終的な衣類または物品に伸縮性を主に付与する。伸縮性のレベルは、2種のポリエステルの相対収縮によって操作することができ、これは2種のポリマーの固有粘度(I.V.)に部分的に依存しうる。2成分繊維の製造プロセスにおいて、理想的なのは、使用するポリエステル出発材料が所望のI.V.を有し、容易に入手可能であり、安価なことである。そうでない場合、2成分繊維の所望の性能を達成するには、繊維製造プロセス、2成分繊維の物理特性、またはその両方において多くの場合妥協しなければならない。 Bicomponent fibers, produced by side-by-side spinning of two polyesters, are widely used in the textile industry and primarily impart stretch to the final garment or article. The level of stretch can be manipulated by the relative shrinkage of the two polyesters, which can depend in part on the intrinsic viscosities (I.V.) of the two polymers. Ideally, in the bicomponent fiber manufacturing process, the polyester starting material used has the desired I.V., is readily available, and is inexpensive. Otherwise, compromises must often be made in the fiber manufacturing process, the physical properties of the bicomponent fiber, or both, to achieve the desired performance of the bicomponent fiber.
第1の実施形態において、2成分繊維を製造する方法であって:a)2つまたはそれ以上の独立した溶融物流を作製することができる紡糸機で第1および第2の成分を押し出すことと;b)2成分繊維の製造に適合した紡糸口金で溶融物流を組み合わせることと;c)工程(b)で作製された2成分繊維を空気中でクエンチすることと;d)クエンチされた2成分繊維を延伸し、ヒートセットすることと;e)工程(d)の2成分繊維を任意の好適な手段によって巻き取ることとを含み;第1の押出成分は第2の押出成分よりも低い水分レベルを有する、方法が本明細書に開示される。 In a first embodiment, disclosed herein is a method for producing a bicomponent fiber, comprising: a) extruding a first and second component in a spinning machine capable of producing two or more independent melt streams; b) combining the melt streams in a spinneret adapted to produce a bicomponent fiber; c) quenching in air the bicomponent fiber produced in step (b); d) drawing and heat setting the quenched bicomponent fiber; and e) winding up the bicomponent fiber of step (d) by any suitable means; wherein the first extruded component has a lower moisture level than the second extruded component.
引用した全ての特許、特許出願、および刊行物は、参照によってその全体を本明細書に組み入れる。 All cited patents, patent applications, and publications are incorporated herein by reference in their entirety.
範囲および変形形態
存在する場合、全ての範囲は包括的であり、組合せ可能である。例えば、「1~5」という範囲が記載されている場合、記載されている範囲は、「1~4」、「1~3」、「1~2」、「1~2および4~5」、「1~3および5」などの範囲を含むものとして解釈されるべきである。数値と関連して本明細書において使用する場合、用語「約」は、文脈で別途明確に定義されない限り、数値の+/-0.5の範囲を指す。例えば、「約6のpH値」という句は、pH値が別途明確に定義されていない限り、5.5~6.5のpH値を指す。
Ranges and Variations Where present, all ranges are inclusive and combinable. For example, if a range of "1 to 5" is recited, the recited range should be interpreted as including ranges such as "1 to 4,""1 to 3,""1 to 2,""1 to 2 and 4 to 5,""1 to 3 and 5," etc. When used herein in connection with numerical values, the term "about" refers to a range of +/- 0.5 of the numerical value unless the context clearly defines otherwise. For example, the phrase "a pH value of about 6" refers to a pH value of 5.5 to 6.5 unless the pH value is clearly defined otherwise.
本明細書全般にわたり与えられるあらゆる最大数値限度は、より低いあらゆる数値限度を、そのようなより低い数値限度が本明細書に明白に書かれているようにして、含むことが意図される。本明細書全般にわたり与えられるあらゆる最小数値限度は、より高いあらゆる数値限度を、そのようなより高い数値限度が本明細書に明白に書かれているようにして、含むことになる。本明細書全般にわたり与えられるあらゆる数値範囲は、そのようなより広い数値範囲内にあるより狭いあらゆる数値範囲を、そのようなより狭い数値範囲が本明細書に明白に書かれているようにして、含むことになる。 Every maximum numerical limit given throughout this specification is intended to include every lower numerical limit, as if such lower numerical limit were expressly written herein. Every minimum numerical limit given throughout this specification will include every higher numerical limit, as if such higher numerical limit were expressly written herein. Every numerical range given throughout this specification will include every narrower numerical range that falls within such broader numerical range, as if such narrower numerical range were expressly written herein.
定義
本明細書において使用する場合、用語「実施形態」または「開示」は、限定することを意図するものではなく、特許請求の範囲で規定されるまたは本明細書に記載される実施形態のいずれにも全般的に適用される。これらの用語は、本明細書において互換に使用する。本開示において、いくつかの用語および略語を使用する。別途明記されていない限り、以下の定義が適用される。
DEFINITIONS As used herein, the terms "embodiments" or "disclosure" are not intended to be limiting and apply generally to any of the embodiments defined in the claims or described herein. These terms are used interchangeably herein. In this disclosure, several terms and abbreviations are used. Unless otherwise specified, the following definitions apply:
要素または成分の前にある冠詞「a」、「an」、および「the」は、要素または成分の例(すなわち、存在)の数に関して非限定的であることが意図される。したがって、「a」、「an」、および「the」は、1つまたは少なくとも1つを含むように読まれるべきであり、要素または成分の単語の単数形は、数が単数であることが明らかに意図されていない限り、複数も含む。 The articles "a," "an," and "the" preceding an element or component are intended to be open-ended regarding the number of instances (i.e., occurrences) of the element or component. Thus, "a," "an," and "the" should be read to include one or at least one, and the singular form of a word for an element or component also includes the plural, unless the number is clearly intended to be singular.
用語「含む」は、特許請求の範囲で言及される、述べられた特徴、構成要素、工程、または成分の存在を意味するが、1つまたはそれ以上の他の特徴、構成要素、工程、成分、またはこれらの群の存在または追加を除外するものではない。用語「含む」は、用語「から本質的になる」および「からなる」によって包含される実施形態を含むことが意図される。同様に、用語「から本質的になる」は、用語「からなる」によって包含される実施形態を含むことが意図される。 The term "comprising" refers to the presence of stated features, components, steps, or ingredients recited in a claim, but does not exclude the presence or addition of one or more other features, components, steps, ingredients, or groups thereof. The term "comprising" is intended to include embodiments encompassed by the terms "consisting essentially of" and "consisting of." Similarly, the term "consisting essentially of" is intended to include embodiments encompassed by the term "consisting of."
用語「2成分繊維」は、本明細書において使用する場合、2種の異なるポリマー成分を含む繊維を指し、2種の異なるポリマー成分は、異なるポリマー種、同じポリマー種だが異なる固有粘度を有するもの、または2種もしくはそれ以上のポリマーのブレンドで構成してもよい。2成分繊維は複合繊維と呼んでもよく、用語は互換に使用しうる。 The term "bicomponent fiber," as used herein, refers to a fiber containing two different polymer components, which may be different polymer types, the same polymer type but with different intrinsic viscosities, or a blend of two or more polymers. Bicomponent fibers may also be referred to as composite fibers, and the terms may be used interchangeably.
用語「BCF」は、バルク性のあるまたは嵩高の連続2成分フィラメントを指す。これは本質的に、カーペットを製造するのに使用される、1本の長い繊維の連続ストランドである。用語「バルク性」と「嵩高」は、本明細書において互換に使用する。 The term "BCF" refers to bulky or high-loft continuous bicomponent filament, which is essentially one long continuous strand of fiber used to make carpet. The terms "bulky" and "high-loft" are used interchangeably herein.
用語「カーペット」は、本明細書において使用する場合、パイル糸または繊維、およびバッキングシステムからなる床敷物を指す。これはタフテッドまたは織物としてもよい。本明細書において使用する場合、用語「カーペット」は、床一面カーペット、カーペットタイル、ラグ、ならびに乗り物および建物入り口用マット、例えば足の汚れを取るように設計されたものを包含する。 The term "carpet," as used herein, refers to a floor covering composed of pile yarns or fibers and a backing system. It may be tufted or woven. As used herein, the term "carpet" includes wall-to-wall carpets, carpet tiles, rugs, and vehicle and building entrance mats, such as those designed to trap dirt from feet.
用語「表面」は、タフテッド糸または織糸を含有するカーペットの面を指す。 The term "face" refers to the side of the carpet containing the tufted or woven yarns.
用語「表面繊維」は、本明細書において使用する場合、観察者が見えるものを含むカーペットの繊維含有物を指す。表面繊維は糸で主に構成され、それらの糸は、カット、ループ、カットとループ、または当業者に公知のいくつかのスタイルでスタイリングしてもよい。 The term "surface fibers," as used herein, refers to the fiber content of the carpet, including those visible to the observer. Surface fibers are primarily composed of yarns, which may be cut, looped, cut and looped, or styled in several styles known to those skilled in the art.
用語「コポリマー」は、1種を超えるモノマーの組合せで構成されたポリマーを指す。コポリマーは、幾種かの人造繊維の主成分を形成しうる。 The term "copolymer" refers to a polymer composed of a combination of more than one type of monomer. Copolymers may form the basis of some man-made fibers.
用語「捲縮」は、単位長さ当たりの捲縮で表される、繊維の波打ちを指す。「クリンプ加工」は、フィラメント糸に捲縮を与えるプロセスである。 The term "crimp" refers to the waviness of a fiber, expressed in crimps per unit length. "Crimping" is the process of imparting crimp to filament yarns.
用語「捲縮収縮」は、繊維捲縮の尺度であり、完全に伸ばした状態(すなわち、フィラメントが実質的に真っ直ぐである状態)からの糸の長さの収縮を指す。これは、特定の捲縮発生条件下での個々のフィラメントにおける捲縮の形成によるものである。これは、伸ばした長さの百分率で表される。捲縮収縮は、例えば加熱による、捲縮を部分的または完全に発生させるための繊維の処理の前および/または後に測定することができ;典型的には加熱後の捲縮収縮は、加熱により発生する捲縮を含むので、より興味深く、より多くの情報をもたらす。別途明記されない限り、本明細書に開示される捲縮収縮値は、加熱後の捲縮収縮値(Cca)である。 The term "crimp contraction" is a measure of fiber crimp and refers to the contraction of yarn length from a fully extended state (i.e., a state in which the filaments are substantially straight). This is due to the formation of crimps in individual filaments under specific crimp-generating conditions. It is expressed as a percentage of the extended length. Crimp contraction can be measured before and/or after treating the fiber to partially or fully generate crimp, for example, by heating; typically, post-heat crimp contraction is more interesting and informative because it includes crimps generated by heating. Unless otherwise specified, crimp contraction values disclosed herein are post-heat crimp contraction values (Cca).
用語「デニール」は、任意の線状材料の単位長さ当たりの重量の尺度である。 The term "denier" is a measure of the weight per unit length of any linear material.
用語「繊維」は、布帛および他の布地構造物の基礎的要素を形成する、天然または合成のいずれかの物質の単位を指す。これは、その直径または幅の少なくとも1000倍の長さを有することにより特徴づけられる。典型的に、布地繊維は、製織、編み、ブレーディング、フェルト化、および撚りを含めた様々な方法によって糸を紡ぐ、または布帛を製造することができる単位である。繊維は、そのデニール(繊維9000メートル当たりのグラム単位重量)および繊維に含有されるフィラメント数によって特徴づけられる。 The term "fiber" refers to a unit of material, either natural or synthetic, that forms the building block of fabrics and other textile structures. It is characterized by having a length at least 1000 times its diameter or width. Typically, a textile fiber is a unit from which yarn can be spun or fabrics can be made by various processes, including weaving, knitting, braiding, felting, and twisting. Fibers are characterized by their denier (weight in grams per 9000 meters of fiber) and the number of filaments they contain.
「フィラメント」は、繊維の細いスレッドまたは連続ストランドを指す。2種のフィラメント:モノフィラメントおよびマルチフィラメントがある。フィラメントは、1フィラメント当たりのそのデニール(「dpf」)によって特徴づけられる。 "Filament" refers to a thin thread or continuous strand of fiber. There are two types of filament: monofilament and multifilament. Filaments are characterized by their denier per filament ("dpf").
用語「ホモフィラメント」は、フィラメントが1つのポリマー種で製造されていることを意味する。 The term "homofilament" means that the filament is made from one polymer type.
「ステープル」は、天然繊維、またはフィラメントから切断された長さのもののいずれかを指す。 "Staple" refers to either natural fiber or lengths cut from filament.
用語「固有粘度」(「IV」)は、濃度ゼロに外挿した、既知濃度溶液の比粘度と溶質の濃度との比を指す。 The term "intrinsic viscosity" ("IV") refers to the ratio of the specific viscosity of a solution of known concentration to the concentration of the solute, extrapolated to zero concentration.
用語「タフティング」は、特殊な多針機で布地、例えばカーペットを作り出すプロセスを指す。「タフト」は、布帛に通され、切断された糸やループの形態で表面から突出している柔らかい糸の集まりである。切断されたまたは切断されていないループは、タフテッドカーペットまたは織物カーペットの表面を形成する。 The term "tufting" refers to the process of creating fabrics, such as carpets, on specialized multi-needle machines. "Tufts" are loose threads threaded through the fabric and protruding from the surface in the form of cut threads or loops. The cut or uncut loops form the surface of a tufted or woven carpet.
用語「糸」は、単独で、または別のフィラメントの集合体と一緒に撚り合わされた、個々のフィラメントの集合体を指す。用語「繊維」と「糸」は、本明細書において互換に使用する。 The term "yarn" refers to a collection of individual filaments, either alone or twisted together with a collection of other filaments. The terms "fiber" and "yarn" are used interchangeably herein.
用語「クエンチする」は、水、油、または空気中で急速に冷却して、ある特定の物理的または材料特性を得ることを指す。 The term "quench" refers to rapid cooling in water, oil, or air to achieve certain physical or material properties.
用語「ポリ(エチレンテレフタレート)」すなわちPETは、実質的にエチレングリコールとテレフタル酸(または同等物、例えばテレフタル酸ジメチル)のみから誘導されるポリマーを意味し、ポリ(エチレンテレフタレート)ホモポリマーとも呼ばれる。本明細書で使用する場合、用語「ポリ(エチレンテレフタレート)コポリマー」すなわち「co-PET」は、エチレングリコールとテレフタル酸(または同等物)から誘導される繰り返し単位を含み、追加のモノマー、例えばイソフタル酸(IPA)またはシクロヘキサンジメタノール(CHDM)から誘導される少なくとも1種の追加の単位も含有するポリマーを指す。ポリ(エチレンテレフタレート)コポリマーは、約1モル%~約30モル%の追加のモノマー、例えば約1モル%~約15モル%の追加のモノマーを含有することができる。 The term "poly(ethylene terephthalate)" or PET refers to a polymer derived substantially exclusively from ethylene glycol and terephthalic acid (or equivalents, e.g., dimethyl terephthalate), also known as poly(ethylene terephthalate) homopolymer. As used herein, the term "poly(ethylene terephthalate) copolymer" or "co-PET" refers to a polymer comprising repeat units derived from ethylene glycol and terephthalic acid (or equivalents) and also containing at least one additional unit derived from an additional monomer, e.g., isophthalic acid (IPA) or cyclohexanedimethanol (CHDM). Poly(ethylene terephthalate) copolymers can contain from about 1 mol % to about 30 mol % of the additional monomer, e.g., from about 1 mol % to about 15 mol % of the additional monomer.
用語「ポリ(ブチレンテレフタレート)」すなわちPBTは、実質的に1,4-ブタンジオールとテレフタル酸のみから誘導されるポリマーを意味し、ポリ(ブチレンテレフタレート)ホモポリマーとも呼ばれる。本明細書で使用する場合、用語「ポリ(ブチレンテレフタレート)コポリマー」は、1,4-ブタンジオールとテレフタル酸から誘導される繰り返し単位を含み、追加のモノマー、例えば本明細書に開示されるPTTコポリマー用のコモノマーから誘導される少なくとも1種の追加の単位も含有するポリマーを指す。 The term "poly(butylene terephthalate)" or PBT refers to a polymer derived substantially exclusively from 1,4-butanediol and terephthalic acid, also known as poly(butylene terephthalate) homopolymer. As used herein, the term "poly(butylene terephthalate) copolymer" refers to a polymer comprising repeat units derived from 1,4-butanediol and terephthalic acid and also containing at least one additional unit derived from an additional monomer, such as a comonomer for the PTT copolymer disclosed herein.
用語「ポリ(トリメチレンテレフタレート)」すなわちPTTは、1,3-プロパンジオールとテレフタル酸を重合することによって製造されるポリエステルを指す。これは、その高い弾性回復および弾力性で有名である。PPTは、耐汚染性、耐静電気性、および改良された可染性をもたらすことが公知である。用語「ポリ(トリメチレンテレフタレート)ホモポリマー」は、実質的に1,3-プロパンジオールとテレフタル酸(または同等物)のみのポリマーを意味する。用語「ポリ(トリメチレンテレフタレート)」はPTTコポリマーも含み、PTTコポリマーは、1,3-プロパンジオールとテレフタル酸(または同等物)から誘導される繰り返し単位を含み、追加のモノマーから誘導される少なくとも1種の追加の単位も含有するポリマーを意味する。 The term "poly(trimethylene terephthalate)" or PTT refers to a polyester made by polymerizing 1,3-propanediol and terephthalic acid. It is known for its high elastic recovery and resilience. PPT is known to provide stain resistance, static resistance, and improved dyeability. The term "poly(trimethylene terephthalate) homopolymer" refers to a polymer of essentially only 1,3-propanediol and terephthalic acid (or equivalent). The term "poly(trimethylene terephthalate)" also includes PTT copolymers, which refer to polymers containing repeat units derived from 1,3-propanediol and terephthalic acid (or equivalent) and at least one additional unit derived from an additional monomer.
PTTコポリマーの例としては、それぞれが2個のエステル形成基を有する3種またはそれ以上の反応物を使用して製造されたコポリエステルが挙げられる。例えば、コポリ(トリメチレンテレフタレート)を使用することができ、ここで、コポリエステルを製造するのに使用されるコモノマーは、4~12個の炭素原子を有する直鎖、環状、および分枝鎖の脂肪族ジカルボン酸(例えば、ブタン二酸、ペンタン二酸、ヘキサン二酸、ドデカン二酸、および1,4-シクロヘキサンジカルボン酸);テレフタル酸以外の、8~12個の炭素原子数を有する芳香族ジカルボン酸(例えば、イソフタル酸および2,6-ナフタレンジカルボン酸);2~8個の炭素原子を有する直鎖、環状、および分枝鎖の脂肪族ジオール(1,3-プロパンジオール以外、例えば、エタンジオール、1,2-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、および1,4-シクロヘキサンジオール);ならびに4~10個の炭素原子を有する脂肪族および芳香族エーテルグリコール(例えば、ヒドロキノンビス(2-ヒドロキシエチル)エーテル、またはジエチレンエーテルグリコールを含めた約460未満の分子量を有するポリ(エチレンエーテル)グリコール)からなる群から選択される。コモノマーは、典型的に約0.5モル%~約15モル%の範囲のレベルでコポリエステル中に存在し、最大約30モル%の量で存在しうる。 Examples of PTT copolymers include copolyesters made using three or more reactants, each having two ester-forming groups. For example, copoly(trimethylene terephthalate) can be used, where the comonomers used to make the copolyester are linear, cyclic, and branched aliphatic dicarboxylic acids having 4 to 12 carbon atoms (e.g., butanedioic acid, pentanedioic acid, hexanedioic acid, dodecanedioic acid, and 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid); aromatic dicarboxylic acids having 8 to 12 carbon atoms other than terephthalic acid (e.g., isophthalic acid and 2,6-naphthalenedicarboxylic acid); linear, cyclic, and branched aliphatic diols having 2 to 8 carbon atoms (e.g., 1,3-propanol); Other than ethanediols, such as ethanediol, 1,2-propanediol, 1,4-butanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, and 1,4-cyclohexanediol; and aliphatic and aromatic ether glycols having 4 to 10 carbon atoms (e.g., hydroquinone bis(2-hydroxyethyl) ether, or poly(ethylene ether) glycols having a molecular weight of less than about 460, including diethylene ether glycol). The comonomer is typically present in the copolyester at a level ranging from about 0.5 mol % to about 15 mol %, and can be present in an amount up to about 30 mol %.
用語「トリエクスタ(Triexta)」は、ポリエステルの下位分類であるPTTの一般名を指す。用語トリエクスタとPTTは、本明細書において互換に使用しうる。 The term "Triexta" refers to the generic name for PTT, a subclass of polyester. The terms Triexta and PTT may be used interchangeably herein.
ポリ(トリメチレンテレフタレート)は、典型的に約0.5デシリットル/グラム(dl/g)またはそれ以上であり、典型的に約2dl/gまたはそれ以下である固有粘度を有する。ポリ(トリメチレンテレフタレート)は、好ましくは約0.7dl/gまたはそれ以上、より好ましくは0.8dl/gまたはそれ以上、さらにより好ましくは0.9dl/gまたはそれ以上であり、典型的には約1.5dl/gまたはそれ以下、好ましくは1.4dl/gまたはそれ以下である固有粘度を有し、現在入手可能な商品は、1.2dl/gまたはそれ以下の固有粘度を有する。ポリ(トリメチレンテレフタレート)は、デラウェア州ウィルミントンのE.I.du Pont de Nemours and Companyから「Sorona(登録商標)」の商標で市販されている。 Poly(trimethylene terephthalate) typically has an intrinsic viscosity of about 0.5 deciliters per gram (dl/g) or greater, typically about 2 dl/g or less. Poly(trimethylene terephthalate) preferably has an intrinsic viscosity of about 0.7 dl/g or greater, more preferably 0.8 dl/g or greater, even more preferably 0.9 dl/g or greater, typically about 1.5 dl/g or less, preferably 1.4 dl/g or less, with currently available commercial products having an intrinsic viscosity of 1.2 dl/g or less. Poly(trimethylene terephthalate) is commercially available under the trademark "Sorona®" from E. I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, Delaware.
ポリ(トリメチレンテレフタレート)ホモファイバーを用いて製造されたカーペットおよびその製造、ならびにそのホモファイバーおよびそのホモファイバーの製造は、米国特許第5,645,782号 Howellら、同第6,109,015号 Roarkら、および同第6,113,825号 Chuah;米国特許第6,740,276号、同第6,576,340号、および同第6,723,799号;WO99/19557 Scottら;H.Modlich、「Experience with Polyesters Fibers in Tufted Articles of Heat-Set Yarns」、Chemiefasern/Textilind.41/93、786~94頁(1991年);ならびにH.Chuah、「Corterra Poly(trimethylene terephthalate)-New Polymeric Fiber for Carpets」、The Textile Institute Tifcon ’96(1996年)に記載されており、これらは全て参照によって本明細書に組み入れる。住居用カーペットを製造するには、ステープルファイバーが主に使用される。BCF糸は全ての種類のカーペットを製造するのに使用され、通常、カーペット用に好ましい。 Carpets made using poly(trimethylene terephthalate) homofibers and the production thereof, as well as the production of such homofibers, are described in U.S. Pat. Nos. 5,645,782 to Howell et al., 6,109,015 to Roark et al., and 6,113,825 to Chuah; U.S. Pat. Nos. 6,740,276, 6,576,340, and 6,723,799; WO 99/19557 to Scott et al.; H. Modlich, "Experience with Polyesters Fibers in Tufted Articles of Heat-Set Yarns," Chemiefasern/Textilind. 41/93, pp. 786-94 (1991); and H. Chuah, "Corterra Poly(trimethylene terephthalate) - New Polymeric Fiber for Carpets," The Textile Institute Tifcon '96 (1996), all of which are incorporated herein by reference. Staple fibers are primarily used to manufacture residential carpets. BCF yarns are used to manufacture all types of carpets and are generally preferred for carpets.
典型的に、PTT含有2成分繊維は、耐久性があり伸縮性の性質を有する布帛および衣服を製造するのに使用される。対照的に、そのような伸縮性の性質は、カーペットの製造で必要とされない。むしろ、カーペットの製造で使用するための繊維は、高レベルのバルク性をもたらすように、典型的には機械的に嵩高くされており;そのような繊維は典型的に「BCF」繊維と呼ばれる。 Typically, PTT-containing bicomponent fibers are used to manufacture fabrics and garments that have durable and stretchable properties. In contrast, such stretchable properties are not required in carpet manufacturing. Rather, fibers for use in carpet manufacturing are typically mechanically bulked to provide a high level of bulk; such fibers are typically referred to as "BCF" fibers.
全般
本出願人は、出発ポリマーのライン上でのI.V.を制御することにより:繊維製造プロセスで安価なポリマーを場合により使用すること;およびポリマーI.V.に限定されずにバルク繊維特性を最適化することが可能になる、2成分繊維を製造する方法を有利に発見した。
General Applicants have advantageously discovered a method for producing bicomponent fibers that allows for on-line control of the I.V. of the starting polymer; the potential use of less expensive polymers in the fiber manufacturing process; and optimization of bulk fiber properties without being limited by polymer I.V.
本出願人は、出発ポリマーのI.V.をライン外で制御することによる、2成分繊維を製造する方法も有利に発見した。 Applicant has also advantageously discovered a method for producing bicomponent fibers by controlling the I.V. of the starting polymers off-line.
2成分繊維を製造する方法が本明細書に開示される。 A method for producing bicomponent fibers is disclosed herein.
方法は:a)2つまたはそれ以上の独立した溶融物流を作製することができる紡糸機で第1および第2の成分を押し出すことと;b)2成分繊維の製造に適合した紡糸口金で溶融物流を組み合わせることと;c)工程(b)で作製された2成分繊維を空気中でクエンチすることと;d)クエンチされた2成分繊維を延伸し、ヒートセットすることと;e)工程(d)の2成分繊維を任意の好適な手段によって巻き取ることとを含み;第1の押出成分は第2の押出成分よりも低い水分レベルを有する。 The method includes: a) extruding the first and second components in a spinning machine capable of producing two or more independent melt streams; b) combining the melt streams in a spinneret adapted to produce bicomponent fibers; c) quenching in air the bicomponent fibers produced in step (b); d) drawing and heat setting the quenched bicomponent fibers; and e) winding up the bicomponent fibers of step (d) by any suitable means; wherein the first extruded component has a lower moisture level than the second extruded component.
本明細書に開示される方法の第1および第2の成分は、ポリエステルおよびナイロン、ならびにこれらの組合せを独立して含んでもよい。 The first and second components of the methods disclosed herein may independently comprise polyester and nylon, and combinations thereof.
2成分繊維の第1および第2の成分は、20:80~80:20の範囲の重量パーセント比で存在してもよい。重量パーセント比は、20:80、25:75、30:70、35:65、40:60、45:55、50:50、55:45、60:40、65:35、70:30、75:25、および80:20からなる群から選択してもよい。 The first and second components of the bicomponent fiber may be present in a weight percent ratio ranging from 20:80 to 80:20. The weight percent ratio may be selected from the group consisting of 20:80, 25:75, 30:70, 35:65, 40:60, 45:55, 50:50, 55:45, 60:40, 65:35, 70:30, 75:25, and 80:20.
第1および第2の成分は、ポリエステルおよびナイロンのホモポリマー、コポリマー、ブレンド、およびこれらの組合せを独立して含んでもよい。 The first and second components may independently comprise polyester and nylon homopolymers, copolymers, blends, and combinations thereof.
一実施形態において、第1および第2の成分は:ポリ(トリメチレンテレフタレート)、ポリ(エチレンテレフタレート)、ポリ(ブチレンテレフタレート)、およびこれらの組合せからなる群から選択されるポリエステルを独立して含んでもよい。 In one embodiment, the first and second components may independently comprise a polyester selected from the group consisting of: poly(trimethylene terephthalate), poly(ethylene terephthalate), poly(butylene terephthalate), and combinations thereof.
一実施形態において、2成分繊維中のポリエステルはコポリエステルとすることができ、このようなコポリエステルは、ポリ(エチレンテレフタレート)およびポリ(トリメチレンテレフタレート)の意味に含まれ、但しこのような変形形態は、交絡糸の捲縮の量または繊維の加工特性に悪影響を及ぼさないことが前提である。例えば、コポリ(エチレンテレフタレート)を使用することができ、ここで、コポリエステルを製造するのに使用されるコモノマーは、4~12個の炭素原子を有する直鎖、環状、および分枝鎖の脂肪族ジカルボン酸(例えば、ブタン二酸、ペンタン二酸、ヘキサン二酸、ドデカン二酸、および1,4-シクロヘキサンジカルボン酸);テレフタル酸以外の、8~12個の炭素原子数を有する芳香族ジカルボン酸(例えば、イソフタル酸および2,6-ナフタレンジカルボン酸);3~8個の炭素原子を有する直鎖、環状、および分枝鎖の脂肪族ジオール(例えば、1,3-プロパンジオール、1,2-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、および1,4-シクロヘキサンジオール);ならびに4~10個の炭素原子を有する脂肪族および芳香脂肪族エーテルグリコール(例えば、ヒドロキノンビス(2-ヒドロキシエチル)エーテル、またはジエチレンエーテルグリコールを含めた約460未満の分子量を有するポリ(エチレンエーテル)グリコール)からなる群から選択される。コモノマーは、約0.5~約15モルパーセントのレベルでコポリエステル中に存在してもよい。イソフタル酸、ペンタン二酸、ヘキサン二酸、1,3-プロパンジオール、および1,4-ブタンジオールは、商業的に容易に入手可能で安価なため、典型的に使用される。コポリエステルは、少量の他のコモノマーも含有してもよい。このような他のコモノマーとしては、限定されるものではないが、約0.2~約5モルパーセントのレベルの5-スルホイソフタル酸ナトリウムが挙げられる。極少量の3官能性コモノマー、例えばトリメリト酸も粘度制御のために組み込んでもよい。 In one embodiment, the polyester in the bicomponent fiber can be a copolyester, which is included within the meaning of poly(ethylene terephthalate) and poly(trimethylene terephthalate), provided that such variations do not adversely affect the amount of crimp in the interlaced yarn or the processing characteristics of the fiber. For example, copoly(ethylene terephthalate) can be used, where the comonomers used to prepare the copolyester are linear, cyclic, and branched aliphatic dicarboxylic acids having 4 to 12 carbon atoms (e.g., butanedioic acid, pentanedioic acid, hexanedioic acid, dodecanedioic acid, and 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid); aromatic dicarboxylic acids having 8 to 12 carbon atoms other than terephthalic acid (e.g., isophthalic acid and 2,6-naphthalenedicarboxylic acid); linear, cyclic, and branched aliphatic diols having 3 to 8 carbon atoms (e.g., , 1,3-propanediol, 1,2-propanediol, 1,4-butanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, and 1,4-cyclohexanediol); and aliphatic and araliphatic ether glycols having 4 to 10 carbon atoms (e.g., hydroquinone bis(2-hydroxyethyl) ether, or poly(ethylene ether) glycols having a molecular weight less than about 460, including diethylene ether glycol). The comonomer may be present in the copolyester at a level of about 0.5 to about 15 mole percent. Isophthalic acid, pentanedioic acid, hexanedioic acid, 1,3-propanediol, and 1,4-butanediol are typically used because they are readily available and inexpensive commercially. The copolyester may also contain small amounts of other comonomers. Such other comonomers include, but are not limited to, sodium 5-sulfoisophthalate at levels of about 0.2 to about 5 mole percent. Minor amounts of trifunctional comonomers, such as trimellitic acid, may also be incorporated for viscosity control.
一実施形態において、第1および第2の成分は、ポリ(エチレンテレフタレート)(PET)ホモポリマーもしくはポリ(エチレンテレフタレート)コポリマー(co-PET)、ポリ(トリメチレン)テレフタレート(PTT)ポリマー、またはPTTとPETホモポリマーもしくはPETコポリマー(co-PET)とのブレンドを独立して含んでもよい。 In one embodiment, the first and second components may independently comprise poly(ethylene terephthalate) (PET) homopolymer or poly(ethylene terephthalate) copolymer (co-PET), poly(trimethylene) terephthalate (PTT) polymer, or a blend of PTT and PET homopolymer or PET copolymer (co-PET).
2成分繊維の一実施形態において、第1の成分はPTTを含んでもよく、第2の成分はPETを含んでもよく、2成分繊維は収縮差に起因する自己伸縮性がある。第1の成分は、約0.9dL/g~約1.25dL/gの範囲のペレット固有粘度を有するPTTを含んでもよく、第2の成分は、約0.50dL/g~約0.80dL/gの固有粘度を有するPETペレットの混合物を含んでもよく、ここでPETペレットは、乾燥ペレット(水分レベル約50ppm)と未乾燥ペレット(水分レベル約2500ppm)のブレンドを含む。 In one embodiment of the bicomponent fiber, the first component may comprise PTT and the second component may comprise PET, and the bicomponent fiber is self-stretching due to differential shrinkage. The first component may comprise PTT having a pellet intrinsic viscosity ranging from about 0.9 dL/g to about 1.25 dL/g, and the second component may comprise a mixture of PET pellets having an intrinsic viscosity of about 0.50 dL/g to about 0.80 dL/g, where the PET pellets comprise a blend of dried pellets (moisture level of about 50 ppm) and wet pellets (moisture level of about 2500 ppm).
一実施形態において、本明細書に記載の未乾燥PETペレットの水分レベルは、300ppm~約5000ppmの範囲とすることができる。ペレットの水分レベルの例としては、限定されるものではないが:300ppm、310ppm、320ppm、330ppm、340ppm、350ppm、360ppm、370ppm、380ppm、390ppm、400ppm、410ppm、420ppm、430ppm、440ppm、450ppm、460ppm、470ppm、480ppm、490ppm、500ppm、510ppm、520ppm、530ppm、540ppm、550ppm、560ppm、570ppm、580ppm、590ppm、600ppm、610ppm、620ppm、630ppm、640ppm、650ppm、660ppm、670ppm、680ppm、690ppm、700ppm、710ppm、720ppm、730ppm、740ppm、750ppm、760ppm、770ppm、780ppm、790ppm、800ppm、810ppm、820ppm、830ppm、840ppm、850ppm、860ppm、870ppm、880ppm、890ppm、900ppm、910ppm、920ppm、930ppm、940ppm、950ppm、960ppm、970ppm、980ppm、990ppm、1000ppm、1010ppm、1020ppm、1030ppm、1040ppm、1050ppm、1060ppm、1070ppm、1080ppm、1090ppm、1100ppm、1110ppm、1120ppm、1130ppm、1140ppm、1150ppm、1160ppm、1170ppm、1180ppm、1190ppm、1200ppm、1210ppm、1220ppm、1230ppm、1240ppm、1250ppm、1260ppm、1270ppm、1280ppm、1290ppm、1300ppm、1310ppm、1320ppm、1330ppm、1340ppm、1350ppm、1360ppm、1370ppm、1380ppm、1390ppm、1400ppm、1410ppm、1420ppm、1430ppm、1440ppm、1450ppm、1460ppm、1470ppm、1480ppm、1490ppm、1500ppm、1510ppm、1520ppm、1530ppm、1540ppm、1550ppm、1560ppm、1570ppm、1580ppm、1590ppm、1600ppm、1610ppm、1620ppm、1630ppm、1640ppm、1650ppm、1660ppm、1670ppm、1680ppm、1690ppm、1700ppm、1710ppm、1720ppm、1730ppm、1740ppm、1750ppm、1760ppm、1770ppm、1780ppm、1790ppm、1800ppm、1810ppm、1820ppm、1830ppm、1840ppm、1850ppm、1860ppm、1870ppm、1880ppm、1890ppm、1900ppm、1910ppm、1920ppm、1930ppm、1940ppm、1950ppm、1960ppm、1970ppm、1980ppm、1990ppm、2000ppm、2010ppm、2020ppm、2030ppm、2040ppm、2050ppm、2060ppm、2070ppm、2080ppm、2090ppm、2100ppm、2110ppm、2120ppm、2130ppm、2140ppm、2150ppm、2160ppm、2170ppm、2180ppm、2190ppm、2200ppm、2210ppm、2220ppm、2230ppm、2240ppm、2250ppm、2260ppm、2270ppm、2280ppm、2290ppm、2300ppm、2310ppm、2320ppm、2330ppm、2340ppm、2350ppm、2360ppm、2370ppm、2380ppm、2390ppm、2400ppm、2410ppm、2420ppm、2430ppm、2440ppm、2450ppm、2460ppm、2470ppm、2480ppm、2490ppm、2500ppm、2510ppm、2520ppm、2530ppm、2540ppm、2550ppm、2560ppm、2570ppm、2580ppm、2590ppm、2600ppm、2610ppm、2620ppm、2630ppm、2640ppm、2650ppm、2660ppm、2670ppm、2680ppm、2690ppm、2700ppm、2710ppm、2720ppm、2730ppm、2740ppm、2750ppm、2760ppm、2770ppm、2780ppm、2790ppm、2800ppm、2810ppm、2820ppm、2830ppm、2840ppm、2850ppm、2860ppm、2870ppm、2880ppm、2890ppm、2900ppm、2910ppm、2920ppm、2930ppm、2940ppm、2950ppm、2960ppm、2970ppm、2980ppm、2990ppm、3000ppm、3010ppm、3020ppm、3030ppm、3040ppm、3050ppm、3060ppm、3070ppm、3080ppm、3090ppm、3100ppm、3110ppm、3120ppm、3130ppm、3140ppm、3150ppm、3160ppm、3170ppm、3180ppm、3190ppm、3200ppm、3210ppm、3220ppm、3230ppm、3240ppm、3250ppm、3260ppm、3270ppm、3280ppm、3290ppm、3300ppm、3310ppm、3320ppm、3330ppm、3340ppm、3350ppm、3360ppm、3370ppm、3380ppm、3390ppm、3400ppm、3410ppm、3420ppm、3430ppm、3440ppm、3450ppm、3460ppm、3470ppm、3480ppm、3490ppm、3500ppm、3510ppm、3520ppm、3530ppm、3540ppm、3550ppm、3560ppm、3570ppm、3580ppm、3590ppm、3600ppm、3610ppm、3620ppm、3630ppm、3640ppm、3650ppm、3660ppm、3670ppm、3680ppm、3690ppm、3700ppm、3710ppm、3720ppm、3730ppm、3740ppm、3750ppm、3760ppm、3770ppm、3780ppm、3790ppm、3800ppm、3810ppm、3820ppm、3830ppm、3840ppm、3850ppm、3860ppm、3870ppm、3880ppm、3890ppm、3900ppm、3910ppm、3920ppm、3930ppm、3940ppm、3950ppm、3960ppm、3970ppm、3980ppm、3990ppm、4000ppm、4010ppm、4020ppm、4030ppm、4040ppm、4050ppm、4060ppm、4070ppm、4080ppm、4090ppm、4100ppm、4110ppm、4120ppm、4130ppm、4140ppm、4150ppm、4160ppm、4170ppm、4180ppm、4190ppm、4200ppm、4210ppm、4220ppm、4230ppm、4240ppm、4250ppm、4260ppm、4270ppm、4280ppm、4290ppm、4300ppm、4310ppm、4320ppm、4330ppm、4340ppm、4350ppm、4360ppm、4370ppm、4380ppm、4390ppm、4400ppm、4410ppm、4420ppm、4430ppm、4440ppm、4450ppm、4460ppm、4470ppm、4480ppm、4490ppm、4500ppm、4510ppm、4520ppm、4530ppm、4540ppm、4550ppm、4560ppm、4570ppm、4580ppm、4590ppm、4600ppm、4610ppm、4620ppm、4630ppm、4640ppm、4650ppm、4660ppm、4670ppm、4680ppm、4690ppm、4700ppm、4710ppm、4720ppm、4730ppm、4740ppm、4750ppm、4760ppm、4770ppm、4780ppm、4790ppm、4800ppm、4810ppm、4820ppm、4830ppm、4840ppm、4850ppm、4860ppm、4870ppm、4880ppm、4890ppm、4900ppm、4910ppm、4920ppm、4930ppm、4940ppm、4950ppm、4960ppm、4970ppm、4980ppm、4990ppm、および5000ppmが挙げられる。 In one embodiment, the moisture level of the undried PET pellets described herein can range from 300 ppm to about 5000 ppm. Examples of pellet moisture levels include, but are not limited to: 300 ppm, 310 ppm, 320 ppm, 330 ppm, 340 ppm, 350 ppm, 360 ppm, 370 ppm, 380 ppm, 390 ppm, 400 ppm, 410 ppm, 420 ppm, 430 ppm, 440 ppm, 450 ppm, 460 ppm, 470 ppm, 480 ppm, 490 ppm, 500 ppm, 510 ppm, 520 ppm, 530 ppm, 540 ppm, 550 ppm, 560 ppm, 570 ppm, 580 ppm, 590ppm, 600ppm, 610ppm, 620ppm, 630ppm, 640ppm, 650ppm, 660ppm, 67 0ppm, 680ppm, 690ppm, 700ppm, 710ppm, 720ppm, 730ppm, 740ppm, 750ppm m, 760ppm, 770ppm, 780ppm, 790ppm, 800ppm, 810ppm, 820ppm, 830ppm, 840ppm, 850ppm, 860ppm, 870ppm, 880ppm, 890ppm, 900ppm, 910ppm, 920 ppm, 930ppm, 940ppm, 950ppm, 960ppm, 970ppm, 980ppm, 990ppm, 1000p pm, 1010ppm, 1020ppm, 1030ppm, 1040ppm, 1050ppm, 1060ppm, 1070ppm , 1080ppm, 1090ppm, 1100ppm, 1110ppm, 1120ppm, 1130ppm, 1140ppm, 1 150ppm, 1160ppm, 1170ppm, 1180ppm, 1190ppm, 1200ppm, 1210ppm, 1220 ppm, 1230ppm, 1240ppm, 1250ppm, 1260ppm, 1270ppm, 1280ppm, 1290ppm m, 1300ppm, 1310ppm, 1320ppm, 1330ppm, 1340ppm, 1350ppm, 1360ppm, 1 370ppm, 1380ppm, 1390ppm, 1400ppm, 1410ppm, 1420ppm, 1430ppm, 144 0ppm, 1450ppm, 1460ppm, 1470ppm, 1480ppm, 1490ppm, 1500ppm, 1510ppm m, 1520ppm, 1530ppm, 1540ppm, 1550ppm, 1560ppm, 1570ppm, 1580ppm, 1590ppm, 1600ppm, 1610ppm, 1620ppm, 1630ppm, 1640ppm, 1650ppm, 16 60ppm, 1670ppm, 1680ppm, 1690ppm, 1700ppm, 1710ppm, 1720ppm, 1730 ppm, 1740ppm, 1750ppm, 1760ppm, 1770ppm, 1780ppm, 1790ppm, 1800ppm , 1810ppm, 1820ppm, 1830ppm, 1840ppm, 1850ppm, 1860ppm, 1870ppm, 1 880ppm, 1890ppm, 1900ppm, 1910ppm, 1920ppm, 1930ppm, 1940ppm, 1950 ppm, 1960ppm, 1970ppm, 1980ppm, 1990ppm, 2000ppm, 2010ppm, 2020ppm m, 2030ppm, 2040ppm, 2050ppm, 2060ppm, 2070ppm, 2080ppm, 2090ppm, 2 100ppm, 2110ppm, 2120ppm, 2130ppm, 2140ppm, 2150ppm, 2160ppm, 217 0ppm, 2180ppm, 2190ppm, 2200ppm, 2210ppm, 2220ppm, 2230ppm, 2240p pm, 2250ppm, 2260ppm, 2270ppm, 2280ppm, 2290ppm, 2300ppm, 2310ppm , 2320ppm, 2330ppm, 2340ppm, 2350ppm, 2360ppm, 2370ppm, 2380ppm, 23 90ppm, 2400ppm, 2410ppm, 2420ppm, 2430ppm, 2440ppm, 2450ppm, 2460 ppm, 2470ppm, 2480ppm, 2490ppm, 2500ppm, 2510ppm, 2520ppm, 2530ppm , 2540ppm, 2550ppm, 2560ppm, 2570ppm, 2580ppm, 2590ppm, 2600ppm, 2 610ppm, 2620ppm, 2630ppm, 2640ppm, 2650ppm, 2660ppm, 2670ppm, 2680 ppm, 2690ppm, 2700ppm, 2710ppm, 2720ppm, 2730ppm, 2740ppm, 2750ppm m, 2760ppm, 2770ppm, 2780ppm, 2790ppm, 2800ppm, 2810ppm, 2820ppm, 2830ppm, 2840ppm, 2850ppm, 2860ppm, 2870ppm, 2880ppm, 2890ppm, 29 00ppm, 2910ppm, 2920ppm, 2930ppm, 2940ppm, 2950ppm, 2960ppm, 2970p pm, 2980ppm, 2990ppm, 3000ppm, 3010ppm, 3020ppm, 3030ppm, 3040ppm , 3050ppm, 3060ppm, 3070ppm, 3080ppm, 3090ppm, 3100ppm, 3110ppm, 31 20ppm, 3130ppm, 3140ppm, 3150ppm, 3160ppm, 3170ppm, 3180ppm, 3190 ppm, 3200ppm, 3210ppm, 3220ppm, 3230ppm, 3240ppm, 3250ppm, 3260ppm , 3270ppm, 3280ppm, 3290ppm, 3300ppm, 3310ppm, 3320ppm, 3330ppm, 3 340ppm, 3350ppm, 3360ppm, 3370ppm, 3380ppm, 3390ppm, 3400ppm, 341 0ppm, 3420ppm, 3430ppm, 3440ppm, 3450ppm, 3460ppm, 3470ppm, 3480p pm, 3490ppm, 3500ppm, 3510ppm, 3520ppm, 3530ppm, 3540ppm, 3550ppm, 3560ppm, 3570ppm, 3580ppm, 3590ppm, 3600ppm, 3610ppm, 3620ppm, 36 30ppm, 3640ppm, 3650ppm, 3660ppm, 3670ppm, 3680ppm, 3690ppm, 3700p pm, 3710ppm, 3720ppm, 3730ppm, 3740ppm, 3750ppm, 3760ppm, 3770ppm , 3780ppm, 3790ppm, 3800ppm, 3810ppm, 3820ppm, 3830ppm, 3840ppm, 38 50ppm, 3860ppm, 3870ppm, 3880ppm, 3890ppm, 3900ppm, 3910ppm, 3920 ppm, 3930ppm, 3940ppm, 3950ppm, 3960ppm, 3970ppm, 3980ppm, 3990ppm m, 4000ppm, 4010ppm, 4020ppm, 4030ppm, 4040ppm, 4050ppm, 4060ppm, 4070ppm, 4080ppm, 4090ppm, 4100ppm, 4110ppm, 4120ppm, 4130ppm, 414 0ppm, 4150ppm, 4160ppm, 4170ppm, 4180ppm, 4190ppm, 4200ppm, 4210p pm, 4220ppm, 4230ppm, 4240ppm, 4250ppm, 4260ppm, 4270ppm, 4280ppm, 4290ppm, 4300ppm, 4310ppm, 4320ppm, 4330ppm, 4340ppm, 4350ppm, 43 60ppm, 4370ppm, 4380ppm, 4390ppm, 4400ppm, 4410ppm, 4420ppm, 4430p pm, 4440ppm, 4450ppm, 4460ppm, 4470ppm, 4480ppm, 4490ppm, 4500ppm , 4510ppm, 4520ppm, 4530ppm, 4540ppm, 4550ppm, 4560ppm, 4570ppm, 45 80ppm, 4590ppm, 4600ppm, 4610ppm, 4620ppm, 4630ppm, 4640ppm, 4650 ppm, 4660ppm, 4670ppm, 4680ppm, 4690ppm, 4700ppm, 4710ppm, 4720ppm , 4730 ppm, 4740 ppm, 4750 ppm, 4760 ppm, 4770 ppm, 4780 ppm, 4790 ppm, 4800 ppm, 4810 ppm, 4820 ppm, 4830 ppm, 4840 ppm, 4850 ppm, 4860 ppm, 4870 ppm, 4880 ppm, 4890 ppm, 4900 ppm, 4910 ppm, 4920 ppm, 4930 ppm, 4940 ppm, 4950 ppm, 4960 ppm, 4970 ppm, 4980 ppm, 4990 ppm, and 5000 ppm.
乾燥ペレットと未乾燥ペレットの重量比は、0~100%で変えてもよい。乾燥ペレット対未乾燥ペレットの重量%比の例としては、限定されるものではないが、0:100、5:95、10:90、15:85、20:80、25:75、30:70、35:65、40:60、45:55、50:50、55:45、60:40、65:35、70:30、75:25、80:20、85:15、90:10、95:5、および100:0が挙げられる。 The weight ratio of dry pellets to wet pellets may vary from 0 to 100%. Examples of weight percent ratios of dry pellets to wet pellets include, but are not limited to, 0:100, 5:95, 10:90, 15:85, 20:80, 25:75, 30:70, 35:65, 40:60, 45:55, 50:50, 55:45, 60:40, 65:35, 70:30, 75:25, 80:20, 85:15, 90:10, 95:5, and 100:0.
一実施形態において、乾燥ペレットと未乾燥ペレットの重量%比(上に記載)を変えることと組み合わせて、未乾燥PETペレットの水分レベル(上に記載)を変えて、続いて形成する2成分繊維の最終的なバルク性測定値(捲縮%)を制御することができる。 In one embodiment, the moisture level of the wet PET pellets (described above) can be varied in combination with varying the weight percent ratio of dry to wet pellets (described above) to control the final bulk measurement (crimp %) of the subsequently formed bicomponent fiber.
2成分繊維の別の実施形態において、第1の成分はPTTを含んでもよく、第2の成分はPETを含んでもよく、ここで、第1の成分は、約0.9dL/g~約1.25dL/gの範囲のPTTペレット固有粘度を有してもよく、PTTペレットは、約245℃~265℃で押し出してもよく、第2の成分は、約0.50dL/g~約0.80dL/gのPETペレット固有粘度を有してもよく、PETペレットは未乾燥(水分レベル約2500ppm)であってもよく、約250℃~280℃の温度で押し出してもよい。 In another embodiment of the bicomponent fiber, the first component may comprise PTT and the second component may comprise PET, wherein the first component may have a PTT pellet intrinsic viscosity ranging from about 0.9 dL/g to about 1.25 dL/g, the PTT pellets may be extruded at about 245°C to 265°C, the second component may have a PET pellet intrinsic viscosity of about 0.50 dL/g to about 0.80 dL/g, and the PET pellets may be wet (moisture level of about 2500 ppm) and may be extruded at a temperature of about 250°C to 280°C.
一実施形態において、未乾燥PETペレットの水分レベルは、300ppm~約5000ppmの範囲とすることができる。 In one embodiment, the moisture level of the undried PET pellets can range from 300 ppm to about 5000 ppm.
未乾燥PETペレットに使用する押出温度としては、限定されるものではないが、250℃、255℃、260℃、265℃、270℃、および280℃を含みうる。 Extrusion temperatures used for undried PET pellets may include, but are not limited to, 250°C, 255°C, 260°C, 265°C, 270°C, and 280°C.
一実施形態において、未乾燥PETペレットの押出温度(上に記載)を変えることと組み合わせて、未乾燥PETペレットの水分レベル(上に記載)を変えて、続いて形成する2成分繊維の最終的なバルク性測定値(捲縮%)を制御することができる。 In one embodiment, the moisture level (described above) of the wet PET pellets can be varied in combination with varying the extrusion temperature (described above) of the wet PET pellets to control the final bulk measurement (% crimp) of the subsequently formed bicomponent fiber.
本明細書に記載の方法の一実施形態において、PET押出機には、乾燥PETペレット供給物と未乾燥PETペレット供給物とを本明細書に記載のような所望の比で供給してもよく、異なる点は、未乾燥PETペレットと乾燥PETペレットが予め混合されるのではなく押出機に個別に添加されることである。 In one embodiment of the method described herein, a PET extruder may be fed with a feed of dry PET pellets and a feed of non-dried PET pellets in a desired ratio as described herein, except that the non-dried and dried PET pellets are added to the extruder separately rather than being premixed.
本明細書に記載の方法の一実施形態において、PETペレット供給ホッパーの乾燥条件は、加水分解に必要な水分を与えるように調整することができる。例えば、PETペレットは、2成分製造中に、典型的には水分50ppmに乾燥させる。PETペレットを「過少乾燥(under-drying)」(例えば、水分300ppmまで)させることにより、維持されるペレット水分が押出機での加水分解を促進して、所望のより低いI.V.を達成しうる。この方法で、紡糸プロセスに対し所望のPET IVを「ダイヤル調節(dialed in)」しうる。 In one embodiment of the method described herein, the drying conditions in the PET pellet feed hopper can be adjusted to provide the moisture necessary for hydrolysis. For example, PET pellets are typically dried to 50 ppm moisture during bicomponent production. By "under-drying" the PET pellets (e.g., to 300 ppm moisture), the maintained pellet moisture can promote hydrolysis in the extruder to achieve the desired lower IV. In this way, the desired PET IV can be "dialed in" for the spinning process.
本明細書に記載の方法の一実施形態において、PET押出機は、減圧システムを備えてPET I.V.を制御してもよい。この方法で、ほとんどまたは全く乾燥させていない高IV PET湿潤ペレットを、供給する減圧の量によって「調節(trimmed)」して、所望のI.V.を達成することができる。 In one embodiment of the method described herein, the PET extruder may be equipped with a vacuum system to control the PET I.V. In this manner, high-IV PET wet pellets with little or no drying can be "trimmed" by the amount of vacuum applied to achieve the desired I.V.
本明細書に記載の方法の一実施形態において、PETペレットは、本明細書に記載の方式で乾燥(約50ppm)させてもよく、加熱した押出機に少量の水を注入して所望のレベルの加水分解およびその後のI.V.値に影響を与えることができる。 In one embodiment of the method described herein, PET pellets may be dried (approximately 50 ppm) in the manner described herein, and a small amount of water may be injected into the heated extruder to affect the desired level of hydrolysis and subsequent I.V. value.
本明細書に記載のライン上の加水分解法は、I.V.を制御するのに効率的な方法である。本明細書に記載の技術をライン外で使用することが望ましいことがある。例えば、本明細書に記載の加水分解法は、繊維紡糸と関連しない押出機においてライン外で実行することができる。押出機に存在する加水分解したPETは、所望のI.V.を有してもよく、次いで再度ペレットにしてもよい。所望のI.V.を有する、再度ペレットにしたペレットは、I.V.をライン上で制御する必要なく、次いで通常の方式で乾燥させることができる。 The on-line hydrolysis process described herein is an efficient method for controlling I.V. However, it may be desirable to use the techniques described herein off-line. For example, the hydrolysis process described herein can be performed off-line in an extruder not associated with fiber spinning. The hydrolyzed PET exiting the extruder may have a desired I.V. and then be re-pelletized. The re-pelletized pellets, having the desired I.V., can then be dried in a conventional manner without the need for on-line I.V. control.
本明細書に開示される方法によって製造された2成分繊維の伸縮性測定(捲縮%)値は、約10%~約85%の範囲で増加しうる。増加する伸縮性測定値の例としては、限定されるものではないが、10%、12%、17%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、および85%が挙げられる。 The stretchability measurement (% crimp) of bicomponent fibers produced by the methods disclosed herein may increase by about 10% to about 85%. Examples of increased stretchability measurements include, but are not limited to, 10%, 12%, 17%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, and 85%.
2成分繊維の別の実施形態において、第1の成分はPTTを含んでもよく、第2の成分はPETを含んでもよく、ここで、第1の成分は、約0.9dL/g~約1.25dL/gの範囲のPTTペレット固有粘度を有してもよく、PTTペレットは、260℃で押し出してもよく、第2の成分は、約0.50dL/gのPETペレット固有粘度を有してもよく、PETペレットは、乾燥ペレット(水分約50ppm)と未乾燥ペレット(水分約2500ppm)のブレントを含んでもよい。乾燥ペレットと未乾燥ペレットの重量比は、0~20%で変えてもよい。 In another embodiment of the bicomponent fiber, the first component may comprise PTT and the second component may comprise PET, where the first component may have a PTT pellet intrinsic viscosity ranging from about 0.9 dL/g to about 1.25 dL/g, the PTT pellets may be extruded at 260°C, the second component may have a PET pellet intrinsic viscosity of about 0.50 dL/g, and the PET pellets may comprise a blend of dry pellets (about 50 ppm moisture) and wet pellets (about 2500 ppm moisture). The weight ratio of dry pellets to wet pellets may vary from 0 to 20%.
第1および第2の成分は、独立して、PETまたはco-PET、およびPTTまたはPTTとPETもしくはcoPETとのブレンドとしてもよく、2成分繊維中に約80:20~約20:80の範囲の重量比で存在してもよい。例えば、第1の成分と第2の成分の重量比は、80:20、75:25、70:30、65:35、60:40、55:45、50:50、45:55、40:60、35:65、30:70、25:75、20:80、またはこの範囲内の任意の比としてもよい。 The first and second components may independently be PET or co-PET, and PTT or a blend of PTT and PET or coPET, and may be present in the bicomponent fiber in a weight ratio ranging from about 80:20 to about 20:80. For example, the weight ratio of the first component to the second component may be 80:20, 75:25, 70:30, 65:35, 60:40, 55:45, 50:50, 45:55, 40:60, 35:65, 30:70, 25:75, 20:80, or any ratio within this range.
一実施形態において、本明細書に開示される方法によって製造された2成分繊維の伸縮性測定(捲縮%)値は、増加する必要はなくてもよいが:未乾燥成分の水分レベル;成分の乾燥ペレットと未乾燥ペレットの比、および/または特定の成分の押出温度を変えることによって制御してもよい。伸縮性測定値を増加させること、およびそれを制御することは、特定の2成分繊維を製造するのに使用するポリマーの種類による。 In one embodiment, the stretch measurement (% crimp) of bicomponent fibers produced by the methods disclosed herein need not be increased, but may be controlled by varying the moisture level of the wet components; the ratio of dry to wet pellets of the components; and/or the extrusion temperature of a particular component. Increasing and controlling the stretch measurement depends on the type of polymer used to produce a particular bicomponent fiber.
第1および第2の成分の1つまたは両方のポリマーに種々の添加剤を添加してもよい。添加剤としては、限定されるものではないが、潤滑剤、核形成剤、抗酸化剤、紫外線安定剤、顔料、染料、帯電防止剤、防汚剤、防しみ剤、抗菌剤、および難燃剤が挙げられる。 Various additives may be added to one or both of the polymers of the first and second components. Additives include, but are not limited to, lubricants, nucleating agents, antioxidants, UV stabilizers, pigments, dyes, antistatic agents, soil and stain resistant agents, antimicrobial agents, and flame retardants.
2成分繊維は、ポリマーを所望の体積または重量比で紡糸口金に送ることによって製造してもよい。任意の慣例的な多成分紡糸技術を使用してもよいが、2成分繊維を製造するための例示的な紡糸装置および方法は、Hillsの米国特許第5,162,074号に記載されており、これは参照によってその全体を本明細書に組み入れる。 Bicomponent fibers may be produced by delivering the polymers to a spinneret in the desired volume or weight ratio. While any conventional multicomponent spinning technique may be used, an exemplary spinning apparatus and method for producing bicomponent fibers is described in U.S. Patent No. 5,162,074 to Hills, which is incorporated herein by reference in its entirety.
本明細書に記載の2成分繊維は、サイドバイサイド(「S/S」)または偏心シースコア(「S/C」)構成とすることができる。2成分繊維は、例えば米国特許第6,803,102号に開示されている、各形状用の特定の紡糸口金を使用することにより、様々な断面形状、例えば、丸形、デルタ形、三葉形、スカラップ、または他の形状で製造することができ、当該特許は参照によってその全体を本明細書に組み入れる。 The bicomponent fibers described herein can be in a side-by-side ("S/S") or eccentric sheath-core ("S/C") configuration. Bicomponent fibers can be produced in a variety of cross-sectional shapes, such as round, delta, trilobal, scalloped, or other shapes, by using specific spinnerets for each shape, as disclosed, for example, in U.S. Pat. No. 6,803,102, which is incorporated herein by reference in its entirety.
本明細書に記載の方法によって製造される2成分繊維を含む物品も本明細書において開示される。物品としては、限定されるものではないが、衣料、布帛、完全延伸糸(FDY)、部分配向糸(POY)、ステープルファイバー、不織繊維、不織布帛、およびカーペットが挙げられる。 Also disclosed herein are articles comprising the bicomponent fibers produced by the methods described herein. Articles include, but are not limited to, apparel, fabrics, fully oriented yarns (FDY), partially oriented yarns (POY), staple fibers, nonwoven fibers, nonwoven fabrics, and carpets.
一実施形態において、カーペットの表面繊維が本明細書において開示される方法により製造された2成分繊維を含む、カーペットが本明細書において開示される。 Disclosed herein, in one embodiment, is a carpet, the face fibers of which comprise bicomponent fibers produced by the methods disclosed herein.
カーペットで使用するには、本明細書において開示される2成分繊維は、約300~約1400グラム/デニールの範囲のデニールを有しうる。1フィラメント当たりの有用なデニールは、約2~約20の範囲としうる。 For use in carpets, the bicomponent fibers disclosed herein can have a denier ranging from about 300 to about 1400 grams per denier. Useful denier per filament can range from about 2 to about 20.
本明細書において開示される2成分繊維は、カーペットの製造で使用される、合成および天然の全ての他の種類の繊維と共に使用してもよい。カーペットは、機械式または手動式のタフティング、製織、および手作業の糸結びによって製造することができる。例としては、1)タフテッドカーペットが、家庭または商業用途向けに、数メートル幅の長い連続した長さで製造された、広幅カーペット(床一面カーペットとしても知られる)、2)設置を容易にするために様々な大きさの正方形で作製されたタイルカーペット、3)家庭で使用するためのラグ、または4)乗り物用、および建物に入る前に足の汚れを取るように設計された建物入り口用のマットが挙げられる。 The bicomponent fibers disclosed herein may be used with all other types of fibers, both synthetic and natural, used in carpet manufacturing. Carpets can be produced by mechanical or manual tufting, weaving, and hand knotting. Examples include: 1) broadloom carpets (also known as wall-to-wall carpets), where tufted carpets are produced in long continuous lengths several meters wide for home or commercial use; 2) carpet tiles, which are made in squares of various sizes for ease of installation; 3) rugs for home use; or 4) mats for vehicles and building entrances designed to clean feet before entering a building.
本明細書に記載のカーペットの製造において、繊維からカーペットを製造する、当業者に公知の任意の方法を使用してもよい。典型的に、本明細書において開示される2成分繊維は、他の合成および天然繊維が使用される、同じカーペット製造プロセスで使用することができる。2成分繊維は、カーペット製作において単独で(すなわち、「単」糸として)使用してもよく、または同様の2成分繊維または他の繊維種(例えば、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエステル)と一緒に撚り合わせてデニールを増加させてもよい。場合により、単糸および撚り合わせ繊維は、撚り合わせの前にエアジェットを用いて交絡させてもよく、また単糸およびタフテッド糸の物理特性を熱的にセットするように特に設計された機械によるヒートセットにかけてもよい。 In manufacturing the carpets described herein, any method known to those skilled in the art for manufacturing carpet from fibers may be used. Typically, the bicomponent fibers disclosed herein can be used in the same carpet manufacturing process in which other synthetic and natural fibers are used. The bicomponent fibers may be used alone in carpet construction (i.e., as "single" yarns) or may be plied with similar bicomponent fibers or other fiber types (e.g., nylon, polypropylene, polyester) to increase denier. Optionally, the single and plied fibers may be entangled using an air jet prior to plying, and may be heat set using a machine specifically designed to thermally set the physical properties of the single and tufted yarns.
この目的に適合したヒートセット機の一例は、Superba(登録商標)(フランス、ミュルーズ)によって製造されている。2成分繊維が場合によりエア交絡、撚り合わせ、またはヒートセットされていても、次に、カーペット産業の典型である標準的な不織布または織物のバッキングシートに繊維をタフティングしてもよい。タフテッドカーペットの表面繊維ループは、カットループカーペットをもたらすように切断してもよい。タフティング後、多くの場合、接着剤をカーペットの裏面(すなわち、表面繊維と反対側)に塗布して、タフトを定位置に保持する。追加のバッキング層もカーペットの裏面に追加してもよい。接着剤層は、特定のカーペットの最終用途に応じて、充填剤または難燃剤を含有してもよい。カーペットは次いで、カーペット製作産業に一般的な標準プロセスによる染色にかけてもよく;あるいは、繊維押出中に2成分繊維および/または同伴繊維に顔料を添加して、完成品の布帛に色を与えてもよい。加えて、表面糸は、耐火性、帯電防止性、またはしみおよび汚れ抵抗性を与えるように設計された材料で処理してもよい。完成品のカーペットは多くの場合乾燥させて、染色プロセスから残っている水を除去する。 One example of a heat-setting machine suitable for this purpose is manufactured by Superba® (Mulhouse, France). After the bicomponent fibers have been optionally air-entangled, twisted, or heat-set, the fibers may then be tufted into a standard nonwoven or woven backing sheet typical of the carpet industry. The face fiber loops of the tufted carpet may be cut to produce a cut-loop carpet. After tufting, adhesive is often applied to the backside of the carpet (i.e., the side opposite the face fibers) to hold the tufts in place. An additional backing layer may also be added to the backside of the carpet. The adhesive layer may contain fillers or flame retardants, depending on the end use of the particular carpet. The carpet may then be subjected to dyeing by standard processes common to the carpet-making industry; alternatively, pigments may be added to the bicomponent fibers and/or entrained fibers during fiber extrusion to impart color to the finished fabric. Additionally, the face yarns may be treated with materials designed to impart fire resistance, antistatic properties, or stain and soil resistance. The finished carpet is often dried to remove any water remaining from the dyeing process.
上記の製造プロセスは、広幅タフテッドカーペットに典型的である。当産業で公知のこのプロセスの変形を、ラグ、カーペットタイル、および乗り物用マットの作製で使用してもよい。 The manufacturing process described above is typical for broadloom tufted carpet. Variations of this process known in the industry may also be used in making rugs, carpet tiles, and vehicle mats.
2成分繊維を含む表面繊維は、円形または非円形の断面、例えば三葉形を有してもよい。 Surface fibers, including bicomponent fibers, may have circular or non-circular cross-sections, e.g., trilobal.
本開示は、以下の実施例においてさらに定義される。実施例は、ある特定の実施形態を示すが、単に例示する目的で与えられるものであることを理解すべきである。上記考察および実施例から、当業者であれば、本開示の本質的な特性を確かめることができ、その趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な使用および条件に適合するように様々な変更および改変を行うことができる。 The present disclosure is further defined in the following examples. It should be understood that the examples, while illustrating certain specific embodiments, are given for illustrative purposes only. From the above discussion and examples, one skilled in the art will be able to ascertain the essential characteristics of the present disclosure and can make various changes and modifications to adapt it to various uses and conditions without departing from its spirit and scope.
本明細書で使用する場合、「Comp.Ex.」は比較例を意味し;「Ex.」は実施例を意味し;「No.」は番号を意味し;「%」はパーセントまたは百分率を意味し;「wt%」は重量パーセントを意味し;「IV」は固有粘度を意味し;「dL/g」はデシリットル毎グラムであり;「g」はグラムであり;「mg」はミリグラムであり;「℃」は摂氏度を意味し;「°F」は華氏度を意味し;「temp」は温度を意味し;「min」は分であり;「h」は時間であり;「sec」は秒であり;「lb」はポンドであり;「kg」はキログラムであり;「mm」はミリメートルであり;「m」はメートルであり;「gpl」はグラム毎リットルであり;「m/min」はメートル毎分であり;「mol」はモルであり;「kg」はキログラムであり;「ppm」は百万分率であり;「wt」は重量であり;「dpf」は1フィラメント当たりのデニールであり;「gpd」または「g/d」は1デニール当たりのグラムであり;「dtex」はデシテックスを意味し;「dN/tex」は1テックス当たりのデシニュートンを意味し;「mL」はミリリットルを意味し;「IV」は固有粘度を意味する。 As used herein, "Comp. Ex." means comparative example; "Ex." means example; "No." means number; "%" means percent or percentage; "wt%" means percent by weight; "IV" means intrinsic viscosity; "dL/g" means deciliters per gram; "g" means grams; "mg" means milligrams; "°C" means degrees Celsius; "°F" means degrees Fahrenheit; "temp" means temperature; "min" means minutes; "h" means hours; "sec" means seconds; "lb" means pounds; and "kg" means kilograms. "mm" is millimeter; "m" is meter; "gpl" is grams per liter; "m/min" is meters per minute; "mol" is mole; "kg" is kilogram; "ppm" is parts per million; "wt" is weight; "dpf" is denier per filament; "gpd" or "g/d" is grams per denier; "dtex" means decitex; "dN/tex" means deciNewtons per tex; "mL" means milliliter; "IV" means intrinsic viscosity.
別途記載がない限り、全ての材料は受けとったまま使用した。 All materials were used as received unless otherwise noted.
試験方法
加熱後の捲縮収縮(CCa%)の測定-捲縮収縮法:
加熱後の捲縮収縮(CCa%、伸縮性値としても知られる)を、本明細書に記載の方法に従って測定した。綛枠を用い、約0.1gpd(0.09dN/tex)の張力で、各実施例および比較例の繊維を約5000+/-5の総デニール(5550dtex)の綛に独立して形成した。次に、ヒートセットに使用するオーブンの内部に入るように綛を2つ折りにして、綛の長さを半分にした。折りたたんだ綛をその中央部でフックから吊るし、70+/-1°F(21+/-1℃)および相対湿度65+/-2%で最低16時間コンディショニングした。次に、折りたたんだ綛をラックで実質的に垂直に、その中央部でフックから吊るし、綛の底部で1.5mg/den(1.35mg/dtex)の重りを、折りたたんだ綛の2つのループに通して吊るした。次に、荷重をかけた綛をオーブン中250°F(121℃)で5分間加熱し、その後、ラックおよび綛を取り出して5分間冷却させ、次いで1.5mg/デニールの重りを試験の残りの期間綛に残したまま、70°F+/-1°F(21+/-1℃)および相対湿度65%+/-2%で最低2時間コンディショニングさせた。綛の長さを1mm以内まで測定し、「Ca」として記録した。次に、1000gの重りを綛の底部から吊るし、平衡に到達させ、綛の長さを1mm以内まで測定し、「La」として記録した。加熱後の捲縮収縮「CCa」値(%)は、式:
CCa%=100×(La-Ca)/La
に従って計算した。
Test Methods Measurement of crimp shrinkage after heating (CCa%) - Crimp shrinkage method:
The crimp contraction after heating (CCa%, also known as stretch value) was measured according to the method described herein. Each example and comparative fiber was individually formed into a skein of approximately 5000 +/- 5 total denier (5550 dtex) using a skein frame at a tension of approximately 0.1 gpd (0.09 dN/tex). The skeins were then folded in half to fit inside the oven used for heat setting. The folded skeins were hung from a hook by their center and conditioned for a minimum of 16 hours at 70 +/- 1°F (21 +/- 1°C) and 65 +/- 2% relative humidity. The folded skein was then hung from a hook at its center, substantially vertically on a rack, and a 1.5 mg/denier (1.35 mg/dtex) weight was hung at the bottom of the skein through two loops in the folded skein. The loaded skein was then heated in an oven at 250°F (121°C) for 5 minutes, after which the rack and skein were removed and allowed to cool for 5 minutes, and then conditioned for a minimum of 2 hours at 70°F +/- 1°F (21 +/- 1°C) and 65% +/- 2% relative humidity, with the 1.5 mg/denier weight remaining on the skein for the remainder of the test. The length of the skein was measured to within 1 mm and recorded as "Ca." A 1000 g weight was then hung from the bottom of the skein, allowed to reach equilibrium, and the length of the skein was measured to within 1 mm and recorded as "La." The crimp shrinkage "CCa" value (%) after heating is calculated using the formula:
CCa%=100×(La-Ca)/La
was calculated according to
固有粘度の測定
固有粘度(IV)は、Viscoteck Y501C Forced Flow Viscometer(Malvern Corporation、米国テキサス州ヒューストン)を使用して測定した。溶媒(フェノール/1,1,2,2-テトラクロロエタン(60/40重量パーセント))30mLおよび撹拌子を含有する40mLガラスバイアルに、サンプル0.15gを量り入れた。次に、100℃に予熱したヒートブロックにサンプルを入れ、30分間加熱および撹拌し、ブロックから取り出し、30~45分間冷却し、その後これを粘度計のオートサンプラーのラックに入れた。次に、ASTM法D5225-92(示差粘度計を使用してポリマーの溶液粘度を測定するための標準試験法)によってサンプルを分析した。
Intrinsic Viscosity Measurement: Intrinsic viscosity (IV) was measured using a Viscoteck Y501C Forced Flow Viscometer (Malvern Corporation, Houston, Texas, USA). 0.15 g of sample was weighed into a 40 mL glass vial containing 30 mL of solvent (phenol/1,1,2,2-tetrachloroethane (60/40 weight percent)) and a stir bar. The sample was then placed in a heat block preheated to 100°C, heated and stirred for 30 minutes, removed from the block, and allowed to cool for 30-45 minutes before being placed in the viscometer's autosampler rack. The sample was then analyzed according to ASTM Method D5225-92 (Standard Test Method for Measuring Solution Viscosity of Polymers Using a Differential Viscometer).
ポリマー製造
2つの等級のPTTホモポリマーペレットを、米国デラウェア州ウィルミントンのE.I.du Pont de Nemours and Companyから入手した。1つの等級はIVが1.02dL/gであり、第2の等級はIVが0.92dL/gであった。PETホモポリマーペレットは、中華人民共和国上海のSinopec Shanghai Petrochemical Company,Ltd.から入手し、IVは0.50dl/gであった。IVが0.80dl/gのPETコポリマー(イソフタル酸を1.9モル%含有)ペレットを、米国ニュージャージー州リビングストンのNanYa Plastics Corporationから入手した。
Polymer Preparation Two grades of PTT homopolymer pellets were obtained from E. I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, Delaware, USA. One grade had an IV of 1.02 dL/g, and the second grade had an IV of 0.92 dL/g. PET homopolymer pellets were obtained from Sinopec Shanghai Petrochemical Company, Ltd., Shanghai, People's Republic of China, and had an IV of 0.50 dL/g. PET copolymer (containing 1.9 mol% isophthalic acid) pellets with an IV of 0.80 dL/g were obtained from NanYa Plastics Corporation, Livingston, New Jersey, USA.
溶融紡糸のための準備として、PETおよびPTTペレットを真空オーブン中窒素下で、水銀柱25インチの真空度で、温度120℃で15時間乾燥させた。これらの条件下で、PETとPTTの両方のペレットの水分は約50ppmに減少した。乾燥ペレットを、紡糸機の窒素パージした供給ホッパーに直接移した。乾燥PETペレットと未乾燥PETペレットの混合物を使用する実施例において、未乾燥ペレットは袋から直接取り、その残留水分含量は約2500ppmであった。 In preparation for melt spinning, the PET and PTT pellets were dried under nitrogen in a vacuum oven at 25 inches of mercury and 120°C for 15 hours. Under these conditions, the moisture content of both the PET and PTT pellets was reduced to approximately 50 ppm. The dried pellets were transferred directly to the nitrogen-purged feed hopper of the spinner. In examples using a mixture of dried and undried PET pellets, the undried pellets were taken directly from the bag and had a residual moisture content of approximately 2500 ppm.
繊維製造
2成分繊維の第1および第2の成分は、例えば、米国特許第6,641,916 B1号、同第6,803,102号、および同第7,615,173 B2号に開示されている、サイドバイサイドおよび偏心シース/コア2成分繊維の紡糸に一般に適用可能なプロセスおよび装置を使用して溶融紡糸し、当該特許は参照によってその全体を本明細書に組み入れる。
Fiber Manufacturing The first and second components of the bicomponent fibers are melt spun using processes and equipment generally applicable to spinning side-by-side and eccentric sheath/core bicomponent fibers, for example, as disclosed in U.S. Pat. Nos. 6,641,916 B1, 6,803,102, and 7,615,173 B2, which are incorporated herein by reference in their entireties.
実施例の2成分繊維の紡糸において、0.5~40ポンド/時間(0.23~18.1kg/時間)の能力を有する1対のWerner&Pfleiderer共回転28mm2軸スクリュー押出機でポリマーを溶融した。1台の押出機(本明細書において東の押出機と呼ぶ)を使用して、1)約50ppmまで乾燥させたPETペレットまたは2)ペレットの一部を残留水分レベル約50ppmまで乾燥させ、残りのペレットは未乾燥で残留水分レベルが約2500ppmであった、PETペレットの混合物を溶融した。第2の押出機(本明細書において西の押出機と呼ぶ)を使用して、残留水分レベル約50ppmまで乾燥させたPTTペレットを溶融した。西の押出機、紡糸ブロック、および東の押出機の温度は、実施例において述べる。各押出機は、埋込み型紡糸口金を含有する紡糸ブロックに供給した。使用した紡糸口金は、円形に配置された34対の毛管(各対の毛管間の内角30度、毛管直径0.64mm、および毛管長4.24mm)を有する、後合体サイドバイサイド2成分紡糸口金であった。 In spinning the bicomponent fibers of the examples, polymers were melted in a pair of Werner & Pfleiderer co-rotating 28 mm twin-screw extruders with capacities of 0.5 to 40 lbs/hr (0.23 to 18.1 kg/hr). One extruder (referred to herein as the East extruder) was used to melt either 1) PET pellets dried to approximately 50 ppm or 2) a mixture of PET pellets, some of which were dried to a residual moisture level of approximately 50 ppm and the remaining pellets were undried, resulting in a residual moisture level of approximately 2500 ppm. A second extruder (referred to herein as the West extruder) was used to melt PTT pellets dried to a residual moisture level of approximately 50 ppm. The temperatures of the West extruder, spin block, and East extruder are described in the examples. Each extruder fed into a spin block containing an embedded spinneret. The spinneret used was a post-merged side-by-side bicomponent spinneret with 34 pairs of capillaries arranged in a circle (30° interior angle between each pair of capillaries, 0.64 mm capillary diameter, and 4.24 mm capillary length).
公称20℃および面速度0.5mm/秒のクロスフロークエンチエアにより、紡糸口金を出る2成分フィラメントを冷却させた。次に、延伸比に応じて約800~1200メートル/分で作動する複式供給ロールにフィラメントを送った。紡糸口金と供給ロールの間で、仕上剤アプリケータを使用してフィラメント束に潤滑剤を塗布した。供給ロールは、延伸に影響を与えるように典型的に70℃に加熱した。次に、所望の延伸比に応じて約3000~3600m/分の速度で作動するアニールロールへとフィラメント束を加速させ、アニールロール温度は典型的には170℃であった。次に、アニールされた2成分繊維を、室温で作動する2組の複式レットダウン(letdown)ロールに送り、その後、Barmag SW6 600巻取機で巻いた。繊維は、雪だるま形(長円形)の断面形状を有した。全ての実施例における2成分繊維は、75デニール、34フィラメントであった。 The bicomponent filaments exiting the spinneret were cooled by cross-flow quench air at a nominal temperature of 20°C and a face velocity of 0.5 mm/s. The filaments were then fed to dual feed rolls operating at approximately 800-1200 meters/min, depending on the draw ratio. A finish applicator was used to apply lubricant to the filament bundle between the spinneret and the feed rolls. The feed rolls were typically heated to 70°C to affect the draw ratio. The filament bundle was then accelerated to an anneal roll operating at a speed of approximately 3000-3600 meters/min, depending on the desired draw ratio; the anneal roll temperature was typically 170°C. The annealed bicomponent fibers were then fed to two sets of dual letdown rolls operating at room temperature and subsequently wound on a Barmag SW6 600 winder. The fibers had a snowman-shaped (oval) cross-sectional shape. The bicomponent fibers in all examples were 75 denier, 34 filaments.
比較例Aおよび実施例1~3 ペレット水分含量の違い
比較例Aでは、PET/PTT2成分繊維を製造するための典型的な製造方法であって、0.50 I.V. PETペレットを残留水分約50ppmまで乾燥させ、次いで東の押出機により270℃で押し出し、1.02 I.V. PTTペレットを残留水分約50ppmまで乾燥させ、西の押出機により260℃で押し出す、製造方法を例示する。2成分繊維中のPET対PTTの比は50/50である。測定される伸縮性値48%は、市販の2成分繊維の典型的な範囲にある。
Comparative Example A and Examples 1-3: Differences in Pellet Moisture Content Comparative Example A illustrates a typical manufacturing process for producing PET/PTT bicomponent fibers, in which 0.50 I.V. PET pellets are dried to about 50 ppm residual moisture and then extruded through the East extruder at 270°C, and 1.02 I.V. PTT pellets are dried to about 50 ppm residual moisture and then extruded through the West extruder at 260°C. The ratio of PET to PTT in the bicomponent fiber is 50/50. The measured stretch value of 48% is in the typical range for commercially available bicomponent fibers.
実施例1~3では、0.80 I.V. PETを使用して、2成分繊維で生成される繊維伸縮性の量を制御するための、ライン上の加水分解の使用を例示する。実施例1~3において、1.02 IV PTTを約50ppmまで乾燥させ、示された温度で押し出した。これらの実施例において唯一変わるのは、乾燥PETと混合する未乾燥PET(残留水分約2500ppm)の量であった。実施例1で明らかなように、0.80 IVをPTTと同じレベル(例えば、水分50ppm)まで乾燥させると、結果として伸縮性がほぼない繊維となる。PETとPTTのペレットI.V.の比較的小さい差では、繊維の収縮差または伸縮率が促進されない。実施例2において、未乾燥PETペレット対乾燥PETペレットの比は、10/90重量パーセントであった。これらのプロセス条件下で、未乾燥ポリマー中の残留水分は、加熱した押出機での0.80 I.V. PETの加水分解を促進する。加水分解の効果は、パック圧が950psiから370psiに減少したことからわかる。このパック圧の減少は、ポリマー溶融粘度の減少、ポリマー分子量の減少、収縮差の増加、および繊維伸縮性の増加と関連している。実施例は、未乾燥PET対乾燥PETの比を20/80重量パーセントに増加させることの効果を示しており、追加の残留水分が、パック圧および溶融粘度の減少、ならびに収縮差および伸縮率の増加をさらに促進する。 Examples 1-3 demonstrate the use of on-line hydrolysis to control the amount of fiber stretch produced in bicomponent fibers using 0.80 I.V. PET. In Examples 1-3, 1.02 IV PTT was dried to approximately 50 ppm and extruded at the temperatures indicated. The only variable in these examples was the amount of wet PET (approximately 2500 ppm residual moisture) blended with the dried PET. As evidenced in Example 1, drying 0.80 IV to the same level as PTT (e.g., 50 ppm moisture) results in a fiber with little stretch. The relatively small difference in pellet I.V. between PET and PTT does not promote differential fiber shrinkage or stretch. In Example 2, the ratio of wet PET pellets to dry PET pellets was 10/90 weight percent. Under these process conditions, residual moisture in the wet polymer promotes hydrolysis of 0.80 I.V. PET in the heated extruder. The effect of hydrolysis can be seen in the reduction in pack pressure from 950 psi to 370 psi. This reduction in pack pressure is associated with a decrease in polymer melt viscosity, a decrease in polymer molecular weight, an increase in differential shrinkage, and an increase in fiber stretchability. The examples show the effect of increasing the ratio of wet PET to dry PET to 20/80 weight percent, where the additional residual moisture further promotes a decrease in pack pressure and melt viscosity, and an increase in differential shrinkage and stretchability.
実施例4~7 押出温度の違い
実施例4~7では、PET押出機で加水分解が生じる温度を変えることにより、2成分繊維で生成される繊維伸縮性の量を制御するための、ライン上の加水分解の使用を例示する。実施例4~7において、0.92 IV PTTは約50ppmまで乾燥させ、0.80 IV PETは100%未乾燥(すなわち、残留水分約2500ppm)であった。繊維中のPETとPTTのポリマー比は、70/30重量パーセントであった。未乾燥ペレットの濃度によって加水分解に影響を与えるのではなく、PET押出機温度によって加水分解の程度を制御した。加水分解は、ポリエステルと残留水分との化学反応であり、反応の程度は、押出温度が高くなると増加する。実施例4において、PET押出機は250℃に設定した。この比較的低い温度において、加水分解はほとんど起こらず、パック圧は高く、分子量は高いままであり、繊維の収縮差はほとんど生じず、繊維収縮性レベルは低い(10.8%)。実施例5において、PET押出機温度は260℃へと10℃増加させた。このより高い押出温度において、加水分解は増加し、パック圧は減少し、分子量は減り、繊維収縮差は増加し、繊維伸縮性は22%に増加した。実施例4と5を比較すると、PETを10℃増加させることによって、繊維収縮性は2倍超えになることが示されている。実施例6および7は、PET押出機を270℃および280℃に増加させると、伸縮性測定値がそれぞれ27.2%および50.5%に増加することを示している。これらの実施例は、加水分解の程度および繊維特性における押出温度の重要な役割を示している。
Examples 4-7: Extrusion Temperature Variations. Examples 4-7 demonstrate the use of on-line hydrolysis to control the amount of fiber stretch produced in bicomponent fibers by varying the temperature at which hydrolysis occurs in the PET extruder. In Examples 4-7, the 0.92 IV PTT was dried to approximately 50 ppm, and the 0.80 IV PET was 100% wet (i.e., approximately 2500 ppm residual moisture). The polymer ratio of PET to PTT in the fiber was 70/30 weight percent. Rather than affecting hydrolysis through wet pellet concentration, the extent of hydrolysis was controlled through the PET extruder temperature. Hydrolysis is a chemical reaction between polyester and residual moisture, and the extent of the reaction increases with increasing extrusion temperature. In Example 4, the PET extruder was set at 250°C. At this relatively low temperature, little hydrolysis occurred, pack pressures remained high, molecular weight remained high, little differential fiber shrinkage occurred, and fiber shrinkage levels were low (10.8%). In Example 5, the PET extruder temperature was increased by 10°C to 260°C. At this higher extrusion temperature, hydrolysis increased, pack pressure decreased, molecular weight decreased, differential fiber shrinkage increased, and fiber stretch increased to 22%. Comparing Examples 4 and 5 shows that a 10°C increase in PET more than doubles fiber shrinkage. Examples 6 and 7 show that increasing the PET extruder temperature to 270°C and 280°C increases measured stretch to 27.2% and 50.5%, respectively. These examples demonstrate the important role of extrusion temperature on the extent of hydrolysis and fiber properties.
実施例8~10 伸縮性の形成
実施例8~10では、従来の手段によって得られるよりも高い伸縮性値を有する2成分繊維を作製するための、ライン上の加水分解の使用を例示する。低IV PETはペレット化することが困難であるため、PET/PTT2成分繊維の製造で好ましい0.50 I.V. PETは、典型的に、商業的に作製しうる最も低いIVのPETである。0.50 IV PETを用いて典型的に得ることができるレベルよりも高いレベルに伸縮性を増加させることが望まれているため、加水分解によってPET IVを低くすることは1つの選択肢である。実施例8は、完全に乾燥させた(残留水分約50ppm)0.50 I.V. PETおよび1.02 IV PTTを用いて製造した、50/50重量比のPET/PTT2成分繊維のプロセスおよび結果を示している。実施例9および10は、それぞれ5%および10%の未乾燥0.50 I.V. PET(残留水分約2500ppm)と乾燥PETを混合することによって製造した繊維の伸縮性の結果を示している。伸縮性値65.8%および69.3%は、市販の繊維よりもかなり高い。これらの実施例において、追加の残留水分は、パック圧および溶融粘度の減少、ならびに収縮差および伸縮率の増加をさらに促進している。
Examples 8-10: Stretch Formation. Examples 8-10 illustrate the use of on-line hydrolysis to produce bicomponent fibers with higher stretch values than can be obtained by conventional means. Because low-IV PET is difficult to pelletize, 0.50 I.V. PET, preferred in the production of PET/PTT bicomponent fibers, is typically the lowest IV PET that can be commercially produced. Lowering the PET IV through hydrolysis is an option because it is desired to increase stretch to levels higher than can typically be obtained with 0.50 IV PET. Example 8 demonstrates the process and results of a 50/50 weight ratio PET/PTT bicomponent fiber made with fully dried (approximately 50 ppm residual moisture) 0.50 I.V. PET and 1.02 IV PTT. Examples 9 and 10 demonstrate the process and results of 50/50 weight ratio PET/PTT bicomponent fibers made with 5% and 10% undried 0.50 I.V. PET, respectively. Figure 1 shows the stretch results for fibers made by blending dry PET with PET (residual moisture of approximately 2500 ppm). The stretch values of 65.8% and 69.3% are significantly higher than commercially available fibers. In these examples, the additional residual moisture further promotes a decrease in pack pressure and melt viscosity, and an increase in differential shrinkage and stretch percentage.
Claims (7)
a)2つまたはそれ以上の独立した溶融物流を作製することができる紡糸機で第1および第2の成分を押し出すことと;
b)2成分繊維の製造に適合した紡糸口金で溶融物流を組み合わせることと;
c)工程(b)で作製された2成分繊維を空気中でクエンチすることと;
d)クエンチされた2成分繊維を延伸し、ヒートセットすることと;
e)工程(d)の2成分繊維を任意の好適な手段によって巻き取ることと
を含み;第1の押出成分は第2の押出成分よりも低い水分レベルを有し;第1の押出成分は、50ppmまたはそれ以下の水分レベルを有し、第2の成分は、50ppmを超える水分レベルを有し、
第1および第2の成分は:ポリ(トリメチレンテレフタレート)、ポリ(エチレンテレフタレート)、ポリ(ブチレンテレフタレート)、およびこれらのコポリマーからなる群から独立して選択されるポリエステルであり、
第2の成分は:ポリ(トリメチレンテレフタレート)、ポリ(エチレンテレフタレート)、ポリ(ブチレンテレフタレート)、およびこれらのコポリマーからなる群から選択されるポリエステルである、
方法。 1. A method for making a bicomponent fiber, comprising:
a) extruding first and second components in a spinner capable of producing two or more independent melt streams;
b) combining the molten streams in a spinneret adapted to produce bicomponent fibers;
c) quenching the bicomponent fibers produced in step (b) in air;
d) drawing and heat setting the quenched bicomponent fibers;
and e) winding the bicomponent fiber of step (d) by any suitable means; wherein the first extruded component has a lower moisture level than the second extruded component; the first extruded component has a moisture level of 50 ppm or less and the second component has a moisture level of greater than 50 ppm;
the first and second components are polyesters independently selected from the group consisting of: poly(trimethylene terephthalate), poly(ethylene terephthalate), poly(butylene terephthalate), and copolymers thereof;
The second component is a polyester selected from the group consisting of: poly(trimethylene terephthalate), poly(ethylene terephthalate), poly(butylene terephthalate), and copolymers thereof;
method.
0%~85%の範囲である、請求項1に記載の方法。 The crimp shrinkage of the bicomponent fiber after heating in step (e) is 1.0 or less when measured according to the crimp shrinkage method.
The method of claim 1, wherein the range is from 0% to 85%.
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