JP2001514707A - フッ素樹脂から成るシース・コア構造の複合繊維並びにこの複合繊維の製造方法及びその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 合成複合シース・コア繊維（８）及びこのような繊維それ自体を又はマルチフィラメントの形態に作って（第１，２図）使用する方法が記載されている。この繊維では、シースはＥ−ＣＴＦＥから成り、かつ、コアはナイロン，ＰＥＴ及びこれらの共重合体に類似の紡糸可能な重合体である。

Description

【発明の詳細な説明】 フッ素樹脂から成るシース・コア構造の複台繊維並びにこの複台繊維の製造方法 及びその使用方法 本発明は、シース・コア構造を有する合成複合繊維に関する。この合成複合繊 維の利点は、その低い電気伝導性のほかに、もっぱら特に高い張力と低コストの ようなコア構成部の特性が、そのシース構成部の向上させた表面特性、特にその 防汚性，防水性，耐化学薬品性及び耐熱性と相まって作用することで得られる。 合成複合シース・コア繊維及びそのための製造工程は公知である。一般に、ナ イロン繊維，ナイロン６，ナイロン6,6又はこれらの共重合体が、コア構成部と して使用される（例えば、米国特許第5,447,794明細書−Lin氏参照）。このシー ス構成部は、一般にLin氏によって示されるようにそのコアの材料と同じ材料を 変化させたもの、又はポリエステル若しくはポリオレフィンのような重合体であ る（Hoyt氏とWilson氏のヨーロッパ特許庁第547,772号明細書参照）。合成複合 シース・コア繊維は、一般にこのような合成複合シース・コア繊維を形成するた めに合わせられた普通の紡糸口金又はダイプレートを通してこれら２種の合成材 料をひき出すことによって作られる。 一般に、合成複合シース・コア繊維は、不織布のウェッブの製造中に使用され ている。この場合、この不織布のウェッブへのその後の加熱加圧工程は、ウェッ ブマトリックス内部のシース構成部の二地点間接合(point-to-polntbonding)を 形成して最終ウェブ又は織物製品の強度又はその他の好ましい特性を向上させる 。合成複合シース・コア繊維のその他の用途には、一般に衣料用に使用されるベ ロアのような網状織物を製造するための一般に「海島」として参照される技術を 利用するより小さいデニールのフィラメントの製造がある。 このような技術は、一般に最終用途用の比較的大きい直径のモノフィラメント の合成複合シース・コア繊維を製造する際に使用される。一般に、多数の個々の フィラメントは、１本のマルチフィラメントのヤーンにまとめられる。しかしな がら、多数の（例えば、10本又はそれより多い）個々のシース・コアの連続した 複数のフィラメントから成る小さいデニール、例えば、100デニールより小さ いマルチフィラメントのヤーンの束を紡糸することは、一般にシースとコアの構 成部に対して適用される処理と材料に関する複雑さの理由から商業的に不可能で ある。 個々の合成複合シース・コア繊維の複数本から成る小さいデニールのマルチフ ィラメントのヤーンの束をうまく紡糸するため、そのコアとシースの構成部とし て適用される公知の製造方法と材料から必ず生じる制約を乗り越えなければなら ない。最終の合成ヤーンに要求されることは、２種の物質間にある程度の流動学 的，熱的及び粘弾性的な類似性を必要とする普通の方法において、これらの相違 する２種の材料を同時に押出すことによって満たされるであろう。そのうえ、個 々に押出される合成複合シース・コア繊維の直径が減少するにつれて、良好に押 出す複雑さが増大する。さらに、その構成部全体中の結晶構造を配向させて強度 を高めるため、これらの押出された複数のフィラメントが紡糸口金又はダイプレ ートの紡糸板から出ると、これらのフィラメントが、高温でかつ張力をかけつつ 行われるアニーリング処理を一般に利用しながら延伸されなければならない。 延伸工程中に早すぎる過度の伸長及び破断（％伸度）を避けるため、コア構成 部とシース構成部に使用される材料の応力／ひずみ特性に類似性が要求される。 そのうえ、製織時の物理的に過酷な作用に耐えるため、十分な伸度と引張力（引 張り強さ）が最終の合成ヤーンで得られなければならない。さらに、この一般に 細いシース構成部が、このシース構成部の強度とそのコア構成部の被包状態とを 維持しながら強度の摩耗に耐えなければならない。 シース・コア構成部用に使用される材料の選択は、その製造工程の及ぼす過酷 な作用とその最終合成ヤーンの要求とによって制限される。従来の技術には、シ ース・コア繊維用に以下の材料の組合わせがある： シース コア ポリエチレン テレフタラート ポリエチレン（ＰＥ） （ポリエステル，ＰＥＴ） ＰＥＴ ポリプロピレン（ＰＰ） ＰＰ ＰＥＴ ナイロン６ ナイロン6,6 ＰＥＴ，ＰＰ，ナイロン６ 水溶性化合物 ポリトリフルオルエチレン（ＰＴＦＥ）のような熱可塑性のフッ素樹脂の流動 学的特性と粘弾性的特性は、上に列挙した材料に似ていない。その結果、ほとん どのフッ素樹脂が単一の合成繊維として、特にマルチフィラメントの形式で作ら れていない。例えば、ＰＴＦＥが、加工処理するのに適している程に可溶である ことが知られておらず、また独占権を有する湿式の紡糸工法でのみ押出される。 この場合、このＰＴＦＥのラテックスが、セルロース系の添加剤で混合されかつ 共有押出しされる。 Auslmont USA社が供給するHALAR（登録商標）(エチレンモノクロロトリフルオ ルエチレン,E-CTFE)は、シース構成部に適するある種の向上させた表面特性を備 える。しかしながら、普通のＥ−ＣＴＦＥは、シース構成部としてその使用に不 都合な幾つかの性質をももつ。Ｅ−ＣＴＦＥは、溶融状態で高い粘性を呈し、か つガスを出して押出しを妨げるかもしれない揮発性の添加剤の含有による熱崩壊 に対して安定性をも必要とする。標準のＥ−ＣＴＦＥは、また延伸工程前に急激 に結晶化して冷却して凝固し、そして繊維を作るのに必要なその他のパラメータ が適用され得る。シース構成部としての標準のＥ−ＣＴＦＥで作られた実験用の 合成複合シース・コア繊維は、一般に低い伸度能力を呈し、張力のないときでも 破断し、そしてそのシース構成部中に不連続を生じる。また、その強度が弱すぎ るため、小さいデニールのヤーンの束から成る織物をうまく製織できない。 従来の合成複合シース・コア繊維の異なるものは、ある種の好ましい特性を有 する一方、この従来の技術にあっては、強いコア構成部の好ましい特性とシース 構成部の向上させた表面特性とが共に作用する利点を備えつつ、シース構成部と してＥ−ＣＴＦＥのような材料を有する複合シース・コア繊維を改良するための 継続的な要求と願望が存在している。 本発明の課題は、既存のＥ−ＣＴＦＥを合成複台シース・コア繊維のシース構 成部として使用する際に、物理的なかつ製造的な欠点を克服したＥ−ＣＴＦＥ被 覆（シース）材料を提供することにある。 本発明のもう１つ別の課題は、コア構成部がナイロン６，ナイロン6,6，ポリ エチレン テレフタラート及びこれらの共重合体に似た繊維特性を有する紡糸可 能な重合体である場合に、フッ素樹脂のエチレンモノクロロトリフルオルエチレ ンのシース構成部が約10％〜49％の体積結晶化度の範囲にあり、その範囲の最小 値が約1％であるシース・コア構造を有する合成複合繊維を提供することにある 。 本発明のもう１つ別の課題は、モノクロロトリフルオルエチレンに対するエチ レンのモル比が1:1でないエチレンモノクロロトリフルオルエチレンである場合 に、シース構成部がシース・コア構造を有する合成複合繊維を提供することにあ る。 本発明のもう１つ別の課題は、シース構成部が約20％〜30％の体積結晶化度を 有するエチレンモノクロロトリフルオルエチレンである場合に、シース・コア構 造を有する合成複合繊維を提供することにある。 本発明のもう１つ別の課題は、シース構成部の特性の劣化なしにシース・コア 複合繊維の特性をより良好に利用することを保証するこのシース構成部としてＥ −ＣＴＦＥを使用する合成複合シース・コア繊維を提供することにある。 本発明のもう１つ別の課題は、ヤーンの特性の劣化なしにシース構成部として Ｅ−ＣＴＦＥを有する複数のシースコア繊維から成る新しくてより良好に実施可 能な小さいデニールの連続したヤーンを提供することにある。 本発明のもう１つ別の課題は、このようなＥ−ＣＴＦＥ要素及び合成複合シー ス・コア繊維を製造する方法、並びにこのようなヤーンを製造する方法を提供す ることにある。 本発明の１つの側面にしたがって、シース・コア構造を有する合成複合繊維を 製造する方法が、エチレンとモノクロロトリフルオルエチレンのモル比を変化さ せることによるか、又はもう１つ別のフッ素樹脂の単量体を添加することによる 低い体積結晶化度を有するエチレンモノクロロトリフルオルエチレンを調剤する ステップ、並びにナイロン６，ナイロン6,6，ポリエチレン テレフタラート及 びこれらの共重合体に似た繊維特性を有する紡糸可能な重合体のコア構成部を送 るステップを含む。そして、シース構成部が、第１の紡糸口金板を介して第２の 紡糸口金板へ送られて複数の個々の流れになる。そして、これらの第１の紡糸口 金板と第２の紡糸口金板との間で、コア材料の各々の流れがこのコア構成部上に 送られるシース材料によって包まれる。これら２種の構成部は、普通に紡糸され て延伸されて巻取られる。 第１図と第２図は、本発明のシース・コアフィラメントを作るのに適した合成 複合繊維を溶融紡糸するための工程の概略図である。 第１図を参照した場合、本発明のシース・コア構造を有する合成複合繊維は、 コア構成部とシース構成部が測定され、これらの構成部のそれぞれの計量ポンプ 駆動装置９，１１，計量ポンプ１０，１２及び押出し機１，２によって押出され 、そして第１の紡糸口金板を介して紡糸口金パック３領域内にある第２の紡糸口 金板へ送られる方法によって製造される。この場合、コア構成部の各々の流れは 、そのシース構成部がこのコア構成部上へ送られることのよって包まれる。その 結果としてのシース・コアフィラメントは、冷却ガスがそのフィラメントに吹付 けられる急冷キャビネット１３を通過する。これら２種の構成部が、仕上加工ロ ール４を横切り、ゴデットカン(godetcans−ゴデットローラ)５，６，７とワイ ンダ８で巻取られる。これらのゴデットカンの回転速度はその巻取り速さを決定 する。一般に、これらのゴデットカンがほぼ同じ速度で回転する。前述の装置は 、一般にシース・コアフィラメントを作るための従来のものである。 第２図を参照した場合、複数のゴデットカン１５，１６，１７は、延伸工程中 に相違する速さで回転する。カン１６がカン１５より速く回転し、カン１７がカ ン１６より速く回転する。カン１５に対するカン１７の速さは、延伸倍率であり 、一般に３〜５ぐらいである。これらの合成材料をより容易に延伸するため、一 般にカン１５，１６，１７は、使用される合成物の種類によって決定される温度 で全体的に熱せられる。一般に、カン１５，１６は、それらの合成材料のガラス 転移近くまで熱せられる。 表１は、その第１の配列中で、内側のナイロンコアと外側のシースとのＥ−Ｃ ＴＦＥ（標準のＥ−ＣＴＦＥ）のモル比が50:50である合成複合シース・コア繊 維を作って試験を行った結果を示す。その結果の繊維は、試験され分析され、そ してリストに載せたようにまた上に説明したように好ましくない特徴を呈するこ とが分かった。ＣＴＦＥとエチレンとのモル比を55:45のモル比のＥ−ＣＴＦＥ （ＣＴＦＥリッチのＥ−ＣＴＦＥ）に調節することによって、特に有益で役に立 つ結果が思いがけなく得られたことがその後に発見された。すなわち、表１中に 示された連続するデータ配列中に示すように、完成した繊維の1重量％〜99重量 ％，好ましくは10重量％〜50重量％に相当するＣＴＦＥリッチのＥ−ＣＴＦＥ重 合体の被覆厚さを有する相違する２種のコアフィラメント（ＰＥＴ及びナイロン ６）に対して、強くて、化学反応を起こさない、連続したシース繊維が得られた 。このシース繊維が、連続した細いデニール繊維を作るのに適している。今回の より低い結晶化度はこの得られた好ましい結果における要因にある。このＣＴＦ ＥリッチのＥ−ＣＴＦＥは、より小さい体積結晶化度，より速い急冷を可能にす るより低い融点，及びシース構成部として標準のＥ−ＣＴＦＥを利用する複合繊 維よりもより小さい伸度を有する。より小さい体積結晶化度のＥ−ＣＴＦＥは、 Ｅ−ＣＴＦＥを作ることによって単量体のＥ−ＣＴＦＥ中で得られる。結晶化度 を下げるもう１つ別の方法は、単量体をＥ−ＣＴＦＥ中に添加することである。 この添加の単量体は、Ｅ−ＣＴＦＥ中への混合時にその結晶化度を低減させるこ れらの共重合可能なオレフィン系のフッ素化させた単量体とフッ素化させなかっ た単量体とから選択される。 より低い体積結晶化度のシース・コア繊維のＥ−ＣＴＦＥは、そのシースがひ び割れすることなしにこのような標準のＥ−ＣＴＦＥを利用するシース・コア繊 維よりも延伸され得る。より大きな延伸が、延伸（破断時の延伸伸度）後にその コア材料を優れた強度（延伸張力）と伸長に向上させ、容易な製織に対して好ま しい特性を向上させ、かつ連続するヤーンの用途を広める。55:45のモル比で変 更したＥ−ＣＴＦＥは成功であった一方、このような応用において、類似の好ま しくて有益な特徴を呈するこの比率に近いその他の近似の比率も予想される。こ のような好ましくて有益な特徴を有するＥ−ＣＴＦＥが、重台化中に適切に変更 した単量体を混合することによって得ることもできる。 本発明の様々な側面が複数の好適実施形に関して記載されている一方、様々な 変形が、以下の請求の範囲に述べる発明の範囲から出発することなく達成される ことが当業者にとって容易に分かる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フェーゲン・ジョーゼフ・ピー アメリカ合衆国、ニュー ジャージー州 08086 トロフェア、レナーズ・レイン、 10、オージモント・ユーエスエイ・インコ ーポレイテッド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ナイロン，ポリエチレン，ポリエステル，ポリプロピレン，ポリオレフィン 及びこれらの共重合体から成るグループから選択される紡糸可能な第１の重合 体材料のコア構成部，並びに少なくともエチレンとクロロトリフルオルエチレ ンとの共重合体から成るグループから選択される第２の重合体材料のシース構 成部から成るシース・コア複合繊維。 2．シース構成部は、エチレンに対するモノクロロトリフルオルエチレンのモル 比がl:lであるエチレンとクロロトリフルオルエチレンに比べて減少した体積 結晶化度を有する請求の範囲の第１項に記載のシース・コア複合繊維。 3．シース構成部は、約10％〜49％の体積結晶化度を有する請求の範囲の第２項 に記載のシース・コア複合繊維。 4．シース構成部は、約1％〜49％の体積結晶化度を有する請求の範囲の第２項に 記載のシース・コア複合繊維。 5．シース構成部は、約20％〜49％の体積結晶化度を有する請求の範囲の第２項 に記載のシース・コア複合繊維。 6．エチレンに対するクロロトリフルオルエチレンのモル比は、1:1より大きい請 求の範囲の第１項に記載のシース・コア複合繊維。 7．エチレンに対するクロロトリフルオルエチレンのモル比は、ほぼ55:45である 請求の範囲の第６項に記載のシース・コア複合繊維。 8．第２の重合体材料は、さらにシース構成部の結晶化度を低減する共重合可能 なオレフィン系の単量体から成る請求の範囲の第１項に記載のシース・コア複 合繊維。 9．共重合可能なオレフィン系の単量体は、フッ素化させた単量体である請求の 範囲の第８項に記載のシース・コア複合繊維。 10．シース・コアフィラメントのシースとコアが複数の紡糸可能な重合体を押出 すことによって製造され、このコアは、ナイロン，ポリエチレン，ポリプロピ レン，ポリエステル及びこれらの共重合体であり、このシースは、少なくとも エチレンとクロロトリフルオルエチレンとの共重合体から成るシース・コア複 合フィラメント。 11．100デニールより小さいマルチフィラメントヤーンの束を紡糸するのに適す るシース・コア複合フィラメントを形成する： コア構成部を、第１の紡糸口金板を介して第２の紡糸口金板へ送り、複数の 個別の流れにし； コア構成部の各々の流れを、第１の紡糸口金板と第２の紡糸口金板との間の 領域内でこのコア構成部上に送られるシース構成部によって包み； 合成シース・コア構成部を、この第２の紡糸口金板を介して送り、個々のシ ース・コアフィラメントを製造し、； この合成シース・コアフィラメントを、紡糸して延伸して巻取り、この第２ の紡糸口金板から出す； 方法において、 このコア構成部は、ナイロン，ポリエチレン，ポリエステル，ポリプロピレ ン及びこれらの共重台体から成るグループから選択され、 このシース構成部は、エチレンと少なくともクロロトリフルオルエチレンと から成る共重合体であることを特徴とする方法。 12．100デニールより小さいマルチフィラメントヤーンの束を紡糸するのに適す るシース・コア複合フィラメントを形成する方法であって、この場合、シース 構成部は、エチレンに対するクロロトリフルオルエチレンのモル比が1:1であ るエチレンクロロトリフルオルエチレンに比べて減少した体積結晶化度を有す る請求の範囲の第11項に記載の方法。 13．100デニールより小さいマルチフィラメントヤーンの束を紡糸するのに適す るシース・コア複合フィラメントを形成する方法であって、この場合、シース 構成部は、約10％〜49％の体積結晶化度を有する請求の範囲の第１１項に記載 の方法。 14．100デニールより小さいマルチフィラメントヤーンの束を紡糸するのに適す るシース・コア複合フィラメントを形成する方法であって、この場合、シース 構成部は、約1％〜49％の体積結晶化度を有する請求の範囲の第１１項に記載 の方法。 15．100デニールより小さいマルチフィラメントヤーンの束を紡糸するのに適す るシース・コア複合フィラメントを形成する方法であって、この場合、シース 構成部は、約20％〜30％の体積結晶化度を有する請求の範囲の第１１項に記載 の方法。 16．100デニールより小さいマルチフィラメントヤーンの束を紡糸するのに適す るシース・コア複合フィラメントを形成する方法であって、この場合、エチレ ンに対するロロトリフルオルエチレンのモル比は、1:1より大きい請求の範囲 の第１１項に記載の方法。 17．100デニールより小さいマルチフィラメントヤーンの束を紡糸するのに適す るシース・コア複合フィラメントを形成する方法であって、この場合、エチレ ンに対するロロトリフルオルエチレンのモル比は、ほぼ55:45である請求の範 囲の第１１項に記載の方法。 18．100デニールより小さいマルチフィラメントヤーンの束を紡糸するのに適す るシース・コア複合フィラメントを形成する方法であって、この場合、シース 構成部は、さらにこのシース構成部の結晶化度を低減する共重合可能なオレフ ィン系の単量体から成る請求の範囲の第１１項に記載の方法。 19．100デニールより小さいマルチフィラメントヤーンの束を紡糸するのに適す るシース・コア複合フィラメントを形成する方法であって、この場合、共重合 可能なオレフィン系の単量体は、フッ素化させた単量体である請求の範囲の第 １８項に記載の方法。 20．シース・コアフィラメントのシースとコアが複数の紡糸可能な重合体を押出 すことによって製造され、このコアは、ナイロン，ポリエチレン，ポリプロピ レン，ポリエステル及びこれらの共重合体であり、このシースは、少なくとも エチレンとクロロトリフルオルエチレンとの共重合体から成る、100デニール より小さいマルチフィラメントヤーンの束を紡糸するのに適するシース・コア 複合フィラメントを形成する方法。