(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性ポリマーの着色繊維の製造方法であって、
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重量計量供給装置の制御システムによって別々の重量計量供給装置から移送管を通って前記押出機に供給する工程（ここで、各々の濃厚顔料は、３０重量パーセントから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０．１から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）前記混合物を押出機の制御システムによって繊維に押出成形する工程
を順に行うとともに（ただし、工程ａ）と工程ｂ）は同時でもよい）、
前記重量計量供給装置の制御システムと前記押出機の制御システムとを接続することにより、前記繊維の色の変動が生ずる場合にはそれが補正されるように、および紡出量の変動が生じる場合にはそれに応じるように、前記少なくとも２種の異なる着色濃厚顔料の供給流量が調節されることを特徴とする熱可塑性ポリマーの着色繊維の製造方法。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項６】
平均デルタＥ  ＣＭＣ（２：１）により測定した、一つ繊維パッケージに沿った平均色差が０．３以下であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
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繊維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、溶液染色された繊維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繊維を製造できる。繊維における色の誤差（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、かかる混合物を繊維に押出成形する。
【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。
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 feeders）２、４、６（代表的には、３個から８個の供給装置）が、移送管（transfer tube）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ポンド未満の流量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 Jersey）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に接続して紡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１６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つから移送管１０を通して、繊維の望みの色および紡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 International）CS-5分光光度計を用いて測定した。複合標準（composite standard）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 Tan）”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ＥＬＶＡＭＩＤ８０６３（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４．２８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。
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【図１】
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