(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のパイル糸が取り付けられたストランドを含み、該ストランドは中央芯（342）と材料の被覆（344）とを有するパイル物品であり、
上記芯（342）がガラス繊維（346）のマルチフィラメントと熱可塑性ステープル糸（348）とで形成され、かつ、上記被覆（344）が芯（342）の周りに巻かれた熱可塑性ステープル糸であることを特徴とする、パイル物品。
【請求項２】
ステープル糸が、２−メチルペンタメチレンジアミンから誘導された単位を約30重量％含むナイロン6,6共重合体からなるナイロン6,6繊維を含む、請求項１に記載のパイル物品。
【請求項３】
ステープル糸が、ナイロン6,6繊維と約20重量％のポリプロピレン繊維との混紡である、請求項１に記載のパイル物品。
【請求項４】
ａ）縦方向と横断方向とに湿気安定性である湿気に安定な基布と、
ｂ）それぞれがＵ形マルチフィラメント糸の複数の束が接着された湿気に安定な支持ストランドを有し、各束はストランドから伸びる直立タフトの対を形成する、複数のパイル物品であり、各パイル物品は中央芯（342）と材料の被覆（344）とを有するパイル物品とを含むパイル表面構造であって、該パイル物品は次々に隣接して置かれ、基布から伸びるタフトを生じるように基布に接着され、それにより上記パイル表面構造は湿気に安定なカーペット組立品となり、
上記芯（342）がガラス繊維（346）のマルチフィラメントとナイロンステープル糸（348）とから構成され、かつ、上記被覆（344）が芯（342）の周りに巻かれたナイロンステープル糸であることを特徴とする、パイル表面構造。
【請求項５】
複数のパイル糸が取り付けられた合せ撚り糸構造を含み、該合せ撚り糸構造は少なくとも２つのストランドを含み、各ストランドはガラス繊維のマルチフィラメントで形成された芯と芯の周りに巻かれた熱可塑性ステープル糸の被覆とを含むことを特徴とする、パイル物品。
【請求項６】
ａ）縦方向と横断方向とに湿気安定性である湿気に安定な基布と、
ｂ）それぞれがＵ形マルチフィラメント糸の複数の束が接着された湿気に安定な糸支持構造を有し、各束はストランドから伸びる直立タフトの対を形成する、複数のパイル物品とを含むパイル表面構造であって、該パイル物品は次々に隣接して置かれ、基布から伸びるタフトを生じるように基布に接着され、それにより上記パイル表面構造は湿気に安定なタフトストリングカーペット組立品となり、
上記糸支持構造が合せ撚り糸であり、合せ撚り糸支持構造自体が少なくとも２つのストランドを含み、各ストランドがガラス繊維のマルチフィラメントで形成された芯と芯の周りに巻かれた熱可塑性ステープル糸の被覆とを含むことを特徴とする、パイル表面構造。
【請求項７】
複数のパイル糸が取り付けられた合せ撚り糸構造を含み、該合せ撚り糸構造が少なくとも２つのストランドを含み、各ストランドはガラス繊維のマルチフィラメントとガラス繊維のフィラメントの周りに巻かれた熱可塑性ステープル糸から形成された芯と、芯の周りに巻かれた熱可塑性ステープル糸の被覆とを含むことを特徴とする、パイル物品。
【請求項８】
ａ）縦方向と横断方向とに湿気安定性である湿気に安定な基布と、
ｂ）それぞれがＵ形マルチフィラメント糸の複数の束が接着された湿気に安定な糸支持構造を有し、各束はストランドから伸びる直立タフトの対を形成する、複数のパイル物品とを含むパイル表面構造であって、該パイル物品は次々に隣接して置かれ、基布から伸びるタフトを生じるように基布に装着され、それにより上記パイル表面構造は湿気に安定なタフトストリングカーペット組立品となり、
合せ撚り糸支持構造自体が少なくとも２つのストランドを含み、各ストランドはガラス繊維のマルチフィラメントと熱可塑性ステープル糸の複数の繊維とから形成された芯と、芯の周りに巻かれた熱可塑性ステープル糸の被覆とを含むことを特徴とする、パイル表面構造。
【発明の詳細な説明】
出願に関する参照
本出願は、現在放棄されている1994年８月31日提出の出願第08/298642号の一部継続出願である、1995年８月10日提出の出願第08/513281号の一部継続出願である、1996年３月５日提出の同時係属中の同時譲渡された出願第08/611115号の一部継続出願である。
発明の背景
従来のタフテッドカーペットは、基布中にマルチフィラメント糸を通し、そこでフックの大きな列によって糸が制止されてから針が引っ込む、針の大きな列を有するタフティング機に、柔軟な織り一次基布を通過させることによって製造される。12フィートの幅にわたって約1400個の針を有することもある。基布は損傷することなく針の貫通を受け入れなければならない。そこで、基布を僅かな距離（普及している高品質のタフト密度では約1/10インチ）だけ前進させ、針を基布中に再挿入して、次のタフトの列を形成する。基布を通じて挿入されたタフトのループを切ってカットタフトストリングカーペットを製造するために、カッターの大きな列をフックと共に使用することもある。ループタフトストリングカーペットでは、タフトのループをカットしない。針が次の位置に移動した後、摩擦によってタフトは基布中に保持される。
しかしながら、この摩擦は、カーペットとしての使用中に適所にタフトを保持するには十分ではないので、接着剤を豊富に塗布して一次基布の下側のタフトの基部にすべてのフィラメント（針の入口側）を固定する。これは、使用中のタフトまたは個々のフィラメントの引抜きを防止する。タフト基部の安定化、補剛、強化、および摩耗からの防止を助けるために、二次基布をタフト付きの一次基布の下側に取り付ける。二次基布を、同じ接着剤層またはより多くの接着剤塗布によって取り付けてもよい。コストの節減のために、安価なラテックス接着剤を使用することが多い。二次基布は、出荷時、取扱い時、および取付け時に損傷を防止しなければならない。
上述の従来のカーペットにおける１つの問題点はその重い構成にある。この結果、これらのカーペットは取付けが困難になる可能性があり、有効使用期間の後には、多くの様々なポリマがその構造の中に使用されているので、リサイクルすることが困難である。ナイロンパイル、ラテックス接着剤、ポリプロピレン一次基布、およびポリプロピレン二次基布が通常使用されている。これらの材料は分離して、ポリマを回収することが難しい。ラテックスおよびナイロンポリマはリサイクルに適さない。この結果、毎年数100万ポンドの廃物カーペットが埋め立てのごみとなっている。
これまでに提案されてきたものではナイロン（「オールナイロン」）カーペットが優勢であった。しかしながら、このようなカーペットにおける基布に便利なナイロンポリマは、高い湿潤状態から高い乾燥状態に至る湿気の変化に応じて、多少温度にもよるが４％〜10％ものカーペット寸法の変化を引き起こす感湿性を有する。これらの湿気と熱的安定性の問題は、使用中に一定して平坦に敷かれる基布構造を有するカーペットは不可能であったので、過去において適切に対処されてこなかった。住宅での使用は共通である湿度の変化は、カーペットが壁によって移動を限定されている（壁と壁の間に敷かれている）か、または重い家具または間隔を置いた取付具によって床に摩擦によって保持されている場合には、カーペットの大きな坐屈が起こる結果となる。特に高い家内温度における相対湿度０％付近から100％付近までの変化は、住宅内で使用する場合のカーペットの安定性に対する懸念である。
軽量カーペット構造が提案されているが、これらは、製造工程において取り扱いが厄介である接着剤の大量塗布をあてにしたもので、タフトのために通常使用されるナイロンポリマをリサイクルするには困難である。このような軽量構造のために提案された機械は、カーペット全幅の材料を連続結合工程で取り扱ったので、据え付けと運転には厄介であった。これらはまた通常、工程に供給するために分離した糸供給部を必要とし、したがって、機械はランダムに材料が切れて止まるので、個々のボビンを交換するためにある間隔での多大な新供給または頻繁な停止を必要とした。
軽量でかつ使用中に寸法が安定しており、有用なポリマーを製造するために容易にリサイクルできる、カーペット構造が必要とされる。また使用中に湿気と温度の変化に対して安定した「オールナイロン」カーペットが必要とされる。またこのようなカーペットの簡単で安価な製造方法が必要とされる。本発明はこのようなカーペットを提供する。
発明の概要
本発明のパイル表面構造（すなわち「タフトストリングカーペット組立品」または「カーペット」）は、同時譲渡された米国特許第5472762号（開示内容が本明細書に参照されて組み込まれる）に提案されたカーペット構造を改良したものである。
本発明は、パイル物品を作るために糸の複数の立毛タフトを伸長湿気安定支持ストランドに結合し、複数の前記のパイル物品を軽量湿気安定基布に並べて結合することによって作られる、軽量湿気安定タフトストリングカーペット組立品である。タフト、支持ストランド、および基布のための種々の材料の組合せを使用して、カーペットに望まれる軽量構造と湿気安定性を達成することができる。本発明の湿気安定タフトストリングカーペット組立品の大部分において、組立品は、縦方向（MD）とタフトストリング横断方向（XD）とに湿気安定した１つの湿気安定基布と、複数のパイル物品とを含む。各パイル物品は、湿気安定支持ストランドを含み、この上にマルチフィラメントの糸からなる複数のＵ形束が結合され、各束はストランドから延びた一対の直立タフトを決定する。パイル物品は基布に次々と置かれて、タフトによって結合され、基布から外に延びている。
本発明の態様を例11と12に関連して開示する。本発明のこれらの態様は次のように概要説明することができる。
第１態様では、パイル物品（タフトストリング）は、複数のパイル糸が取り付けられたストランドからなり、ストランドは中央の芯を有し、この芯をある材料の被覆が取り囲んでいる。芯は被覆と同時押出し成形される。パイル糸は、ナイロンが好ましく、超音波法によって被覆に結合することができる。芯はポリエステルが好ましく、被覆はナイロンである。さらに特定すれば、ポリエステル芯はポリエチレンテレフタレートであり、ナイロンは、約85重量％のナイロン６と約15重量％のナイロン6,6からなる共重合体である。
本発明のこの態様によるパイル物品は、
ａ）縦方向と横方向に湿気安定した湿気安定基布、および
ｂ）各々が湿気安定支持ストランドを含み、この上に複数フィラメントの糸からなる複数のＵ形束が結合され、各束はストランドから延びた一対の立毛状タフトを決定する、複数のパイル物品とをそれ自体が含むパイル表面構造（タフトストリングカーペット組立品）であって、
支持ストランドはポリエステル材料の中央芯を有し、この芯をナイロン材料の被覆が取り囲み、芯は被覆と同時押出し成形され、パイル物品は基布に次々に置かれて、タフトによって結合され、基布から外に延びており、パイル表面構造は湿気安定カーペット組立品である、
パイル表面構造を形成するために使用することができる。
他の態様では、パイル物品（タフトストリング）は、複数のパイル糸が取り付けられたストランドからなり、ストランドは中心芯を有し、この芯をある材料の被覆が取り囲んでいる。芯は、ガラス繊維のマルチフィラメントと熱可塑性ステープル糸とで形成され、被覆は芯の周りに巻き付けられたステープル糸である。ステープル糸は、２−メチルペンタメチレンジアミンからの組立単位を約30重量％含むナイロン6,6共重合体から作られたナイロン6,6繊維から構成されるか、またはステープル糸は、ナイロン6,6繊維とポリプロピレン繊維約20重量％との混紡であってもよい。
本発明のこの第２態様によるパイル物品も、
ａ）縦方向と横方向に湿気安定した湿気安定基布、および
ｂ）複数のパイル物品であって、これらの各々が湿気安定支持ストランドを含み、この上に複数フィラメントの糸からなる複数のＵ形束が結合され、各束はストランドから延びた一対の立毛状タフトを決定する、複数のパイル物品とをそれ自体が含むパイル表面構造（タフトストリングカーペット組立品）であって、
芯は、ガラス繊維のマルチフィラメントとナイロンステープル糸とから形成され、被覆は芯の周りに巻き付けられたナイロンステープル糸であり、
パイル物品は基布に次々に置かれて、タフトによって結合され、基布から外に延びており、パイル表面構造は湿気安定カーペット組立品である、
パイル表面構造を形成するために使用することができる。
湿気安定基布は、からみ合った非接着ナイロンフィラメントの不織布の第１層と、ファイバーグラススクリムの第２層と、からみ合った非接着ナイロンフィラメントの不織布の第３層とから構成され、各不織布層は、布とスクリムに沿った接触点においてファイバーグラススクリム層に接着剤によって接着される。第１および第２層のフィラメントを含むナイロンは、２−メチルペンタメチレンジアミンからの組立単位を含むナイロン6,6共重合体にすることもできる。他の実施形態では、基布は、10ストランド／インチまたはそれ以下の密度で互いに離間している湿気安定ストランドの非交差列を含む。これらの湿気安定ストランドは、伸長パイル物品に対して45〜90度の横方向に向けられている。基布のこれらの湿気安定ストランドはそれぞれ、連続グラスフィラメントの芯と、芯の周りに少なくとも部分的に巻き付けられた少なくとも１つのマルチフィラメントナイロン糸とから構成される。他の例では、基布の湿気安定ストランドは、ポリエステルの芯と芯を取り巻くナイロン被覆とから構成される。他の実施形態では、基布を含む非交差湿気安定ストランドの列は、基布支持布に取り付けられている。適当な基布支持布の例としては、スパンボンデッドポリエステル布、非接着不織ポリエステル布、およびポリエステル芯とナイロン被覆のコンジュゲートフィラメントを含むスパンボンデッド布がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、パイル物品を製造するための一方法の図である。
【図２】図２は、支持ストランドの断面図である。
【図３】図３は、パイル物品を使用してパイル表面構造（タフトストリングカーペット組立品）を製造するための一方法の図である。
【図４】図４は、基布織物の分解図である。
【図５】図５は、パイル表面構造の一部分の端面図である。
【図６】図６は、図３の案内装置と接着装置との拡大図である。
【図７】図７は、図６の案内装置と接着装置との部分端面図である。
【図８】図８は、パイル物品と超音波ホーンのクローズアップした図である。
【図９】図９は、タフトとストランドにおける変化を示す複数のタフトストリングの図である。
【図１０】図10は、タフトストリングを基布に組み付けるための代替システムの図である。
【図１１】図11は、グラスフィラメントの芯の周りに巻き付けられたナイロンステープル糸被覆を付けたストランドを有するタフトストリングの、顕微鏡写真平面図である。
【図１２】図12は、グラスフィラメントの芯の周りに巻き付けられたナイロンステープル糸被覆を付けたストランドを有するタフトストリングの、顕微鏡写真端面図である。
【図１３】図13Aと図13Bは、同時押出し成形被覆・芯支持ストランドとその湿気安定タフトストリングと、カーペットにおける使用との端面図である。
【図１４】図14Aと図14Bは、ステープル糸／ファイバーグラス・芯の周りに巻き付けられたステープル糸被覆を有する被覆・芯支持ストランドと、その湿気安定タフトストリングとカーペットにおける使用との端面図である。
【図１５】図15Aと図15Bは、それぞれが芯の周りに巻き付けられたステープル糸被覆を有する複数の被覆・芯ストランドから作られた２プライ糸支持構造と、その湿気に安定なパイルとカーペットにおける使用との端面図である。
本発明の詳細な説明
本発明は、「湿気安定タフトストリングカーペット組立品」を提供する。「湿気安定タフトストリングカーペット組立品」または「湿気安定カーペット」という語は、後述する方法によって製造することができるもので、タフトストリング方向（T/SD）すなわち縦方向（MD）とタフトストリング横断方向（XD）の両方における組立品の長さ寸法の変化が、40℃の温度で100％から３％またはそれ以下までの湿気の変化に応じて２％またはそれ以下である、タフトストリングカーペット組立品（パイル表面構造）を意味する。T/SDとXDの両方における長さの変化は、特にカーペット組立品が大きな面積で使用されて、区切られた個所すなわち縁に囲まれた床だけに固定されることを目的とする場合には、１％またはそれ以下であることが好ましい。後でさらに述べるようなタフトストリングカーペット組立品とその個別の構成部分すなわち支持ストランドおよび基布の湿気安定性は、後述のテスト方法で説明するテストによって測定される。
「感湿性タフトストリングカーペット組立品」という語は、タフトストリング方向（T/SD）および／またはタフトストリング横断方向（XD）における組立品の長さ寸法の変化が、40℃の温度で100％から３％またはそれ以下までの湿気の変化に応じて２％以上である、タフトストリングカーペット組立品を意味する。
図１は、積み重ねカーペット糸20を補強支持ストランド32に取り付けることによって単一のパイル物品すなわち「タフトストリング」を製造する装置と方法とを示す。ストランド32はマンドレル30の縁40に沿って導かれ、積み重ね糸20は回転偏心ガイド26によってマンドレルとストランドの周りに巻き付けられる。１つまたは複数のストランドは同時に巻き付けられ、これらを20aと20bに示す。糸20は、ストランド32と他のキャリア134、136との移動によって超音波ホーン42の下に引かれて、ストランド32に超音波ボンディングによって接着される。巻き付けられた糸20は、マンドレルスロット47と交差する回転刃44によって切られ、取り付けられた接着糸を有するストランドをマンドレル30から除去して、200に示すように次のステップに導くことができる。上記の工程と製造されるタフトストリング製品は、米国特許第5472762号にさらに検討されてる。
図３は、タフトストリングに対する次のステップを実施するための装置を示す。図１の装置を図３の左側に示し、位置200から始まる次の工程ステップを示す。単タフトストリング45は、スロット付き被駆動ロール202の上を通過し、ここでタフトストリングは電気せん断機204によって所望の高さに刈り込まれたパイル高さになり、次いで前進緊張集合体206に進む。タフトストリング45は旋盤形式の装置208に進み、この装置に、タフトストリングを基布織物の上にらせん列に巻き付けるための大きなシリンダ210が取り付けられている。旋盤状装置208のガイドウェイに沿って移動するために、キャリッジ212が取り付けられ、このキャリッジ212は、緊張案内装置214と、シリンダ210の上に保持された基布218にタフトストリングを取り付けるための超音波ボンディング装置216とを含む。220で示す可撓性の回線は、移動キャリッジ212へ、およびこれから電力、制御信号、および圧縮空気を送るためのものである。
図３において、タフトストリング45がシリンダ210の長さを（図３における左から右に矢印221の方向に）通過し、タフトストリングの長さに沿って基布218に接着された後に、パイル表面構造（タフトストリングカーペット組立品）222がシリンダ上に作られる。この構造をシリンダの軸に沿って裂くことによって、構造をシリンダから除去して、従来のカーペットのように平坦に置くことができる。シリンダから除去した後に、カーペットに染色やかさ高加工などの追加処理を加えることもでき、またはシリンダから除去する前に、いくつかの処理を完了することもできる。例えば、接着されたカーペットの一セクションを囲むシリンダの一部の周りにハウジングを置き、ハウジングに加熱された流体を供給してカーペットをオンラインでかさ高加工することが可能である。
補強支持ストランド32は、米国特許第5470656号（開示内容が本明細書の中に参照として組み込まれる）に記載されているような湿気安定構造接着ストランドを提供する、ナイロンで被覆されたファイバーグラスのマルチフィラメント束であることが好ましい。「湿気安定支持ストランド」という語は、ストランドの長さ寸法の変化が、40℃の温度で100％から３％またはそれ以下までの湿気の変化に応じて２％またはそれ以下である、ストランドを意味する。特にストランドを床に固着させた面積の大きなカーペットのために使用しようとする場合には、この変化が１％またはそれ以下であることが好ましい。
図２において、ストランド32は、連続グラス補強フィラメントと芯を取り巻くナイロン被覆203とを含むことが好ましい。ナイロン被覆は芯の周囲に接着されることが好ましく、ストランドは、0.10:0.30のガラス対ナイロン断面積比を有することが好ましい。
ストランドの補強フィラメント（例えばグラス）は湿気には実質的に敏感ではなく（すなわち、フィラメントの長さは湿気の変化によって実質的に変化しない）、フィラメントの水分ピックアップは0.20％以下である。補強フィラメントの単位密度あたり引張り応力は、被覆のために使用される熱可塑性樹脂（例えばナイロン）の少なくとも５倍でなければならない。補強フィラメントは、グラス、セラミックファイバ、またはカーボンファイバのマルチフィラメントであることが好ましい。カーボンファイバは、石油ピッチまたはコールタールピッチから得られるピッチ誘導カーボンファイバ、またはアクリル繊維から得られるPAN型カーボンファイバであってもよい。グラスは連続のストランド型またはステープル型でもよい。連続型のグラスが好ましい。セラミックファイバは、SiCフィアバ、SiNフィアバ、BNファイバ、またはアルミナファイバであってもよい。必要な湿気安定性と引張り応力／密度を有する有機高分子フィラメントも使用できる。モノフィラメントが使用できることも認識されている。
ストランド用の被覆として使用できる熱可塑性樹脂は、ポリエチレンテレフタレート（PET）などの実質的に湿度に敏感でないと思われる高分子樹脂にすることができ、“Dacron"PET、ポリエチレンなどが好ましい。代替法としてストランド用の高分子樹脂を、ポリイミドまたはポリアミドなどの実質的に湿気に敏感なものと考えることもできる。適当なポリアミドには、例えばナイロン6,6、ナイロン６、およびこれらの共重合体と混紡が含まれる。例えばナイロン6,6とナイロン６の単位を含む共重合体、またはナイロン6,6の単位と２−メチル−ペンタメチレンジアミンから誘導された単位とを含む共重合体も使用することができる。これらの樹脂のリサイクルされた消費者または産業廃棄物バージョンも役に立ち、製品の製造工程を容易にし、コストを低減できる。
他の実施形態では、被覆・芯構造を有することはストランドのためには必要ではない。例えば、ナイロン、ポリプロピレン、またはポリエステルのモノフィラメントまたはマルチフィラメントを含むストランドを、後の第Ｉ表に示すように使用することができる。ナイロン6,12モノフィラメント支持ストランドを例５において後述する。別の例では、湿気安定支持ストランドは、連続グラスフィラメントの芯と、芯の周りに少なくとも部分的に巻き付けられた少なくとも１つのマルチフィラメント糸とを含む。マルチフィラメント糸はステープル糸またはかさ高加工された連続フィラメント糸のいずれかであることが好ましい。マルチフィラメント糸がナイロンステープル糸であることはさらに好ましい。ナイロンフィラメントは、２−メチル−ペンタメチレンジアミンから誘導された単位を含むナイロン6,6共重合体から形成することもできる。他のナイロンを使用して、ナイロン6,6、ナイロン６、およびナイロン6,12、およびこれらの共重合体と混紡などのナイロンフィラメントを形成することもできる。ある実施形態では、ナイロンステープル糸はナイロンフィラメントとポリプロピレンフィラメントとの混紡を含む。
代替法として、ストランドを感湿性構造にすることもできる。「感湿性支持ストランド」という語は、ストランドの長さ寸法の変化が、40℃の温度で100％から３％またはそれ以下までの湿気の変化に応じて２％以上である、ストランドを意味する。
マルチフィラメント糸は当業者には周知のさまざまな方法で製造されるタフト糸として使用される。これらの糸は、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン、およびアクリロニトリル、およびこれらの重合体または混紡などの合成熱可塑性ポリマーから準備されたフィラメント（繊維）を含む。羊毛などの天然繊維を使用してもよい。ポリアミド（ナイロン）は、ナイロン6,6またはナイロン６単独重合体またはこれらの共重合体、芳香族スルホン酸エステルまたはこれらのアルカリ金属塩から誘導された単位を含むスルフォン化ナイロン6,6またはナイロン６、２−メチル−ペンタメチレンジアミン（MPMD）とイソフタル酸とから誘導された単位を含むナイロン6,6またはナイロン６共重合体、イソフタル酸とテレフタル酸とから誘導された単位を含むナイロン6,6共重合体、およびN,N′−ジブチルヘキサメチレンジアミンとドデカンジオ酸とから誘導された単位を含むナイロン6,6共重合体からなる群から選択されることが好ましい。好ましいナイロン6,6共重合体の１つは、５−スルホイソフタル酸のナトリウム塩から誘導された単位を約1.0〜4.0重量％含む。
ポリオレフィンは、1995年４月10日に出願の同時継続中で同時譲渡された、今では破棄された米国特許出願第08/419569号（開示内容が本明細書の中に参照として組み込まれる）に記載のポリエチレン／エチレン共重合体などの、ポリプロピレン単独重合体または共重合体もしくはこれらの混紡であることが好ましい。
ポリエステルは、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリ（トリメチレンテレフタレート）、およびポリ（ブチレンテレフタレート）、さらにこれらの共重合体および混紡からなる群から選択されることが好ましい。ポリ（トリメチレンテレフタレート）は、1995年６月30日に出願の同時継続中で同時譲渡された米国特許出願第08/494583号（開示内容が本明細書の中に参照として組み込まれる）に記載されているように、独特のカーペット織物維特性と耐摩耗性を有する繊維を作るために使用できるので特に好ましい。
これらのポリマーを使用して、上述の出願に記載するような業界では周知の技法によってフィラメントを形成するために紡糸口金を通じて押し出されるポリマー溶融物すなわち溶液を準備する。ポリマー溶融物すなわち溶液には、UV安定剤、脱臭剤、難燃剤、つや消し剤、抗菌剤などの添加物を加えることができる。
ある例では、次いでこれらのフィラメントを含むマルチフィラメント糸を染色して着色タフト糸を形成する。これらの糸は、カーペットを製造する前に着色するので、事前染色糸とも呼ぶことができる。
別の例では、溶液染色として周知の方法を使用して着色フィラメントを作ることができ、これを使用してマルチフィラメント着色タフト糸を作る。一般に溶液染色法は、紡糸口金を通じて混紡を押し出す前にポリマー溶融物すなわち溶液の中に顔料または染料を混合させることを含む。カーペットの場合には、これらは、カーペットをタフト付きにしたり別の状態に形成する前に糸に色を付けるので、やはり事前染色糸と呼ぶことができる。
顔料を、上述の添加剤との混合物として、または濃縮物として均一な泡状にして添加し、顔料はポリマー基質の中に分散させる。色彩濃縮物の場合には、１つまたは複数の染料を、やはり潤滑剤やつや消し剤（TiO2）などの添加剤も含むポリマー基質の中に分散させる。次いで、色彩濃縮物をフィラメント形成ポリマーと混合し、この混紡物を紡いで着色フィラメントにする。例えば、米国特許第5108684号（開示内容が本明細書の中に参照として組み込まれる）は、顔料をナイロン6/6,6/6,10のターポリマーの中に分散させて、ターポリマーの着色されたペレットを形成する方法に関するものである。次いで、これらのペレットを同量またはそれ以上の量のナイロン６の中で再溶解して、すなわち「ゆるめて」、完全に混合して再固結しペレット化した均一分散物を形成する。それから、この結果得られた色彩濃縮物を、芳香性スルホン酸エステルまたはこのアルカリ金属塩を含むナイロン共重合体と混合する。それからナイロン溶融混合物を紡いで、防汚性の着色ナイロンフィラメントを形成する。
一般的にナイロンフィラメント製造法では、溶融ポリマーを紡糸口金を通じて急冷筒に中に押し出し、急冷筒では新たに形成された熱いフィラメントに対して冷気が吹き付けられる。フィラメントの断面形状は紡糸口金の設計によって異なる。フィラメントは約1.0〜約4.0の異形度合い（MR）を有する三葉形断面を有することが好ましい。フィラメントの断面は、タフト糸の光沢（反射光からのフィラメントの輝き）、汚れの付き難さ、かさ、および手触りの性質に影響する。フィラメントは、米国特許第3745061号または同第5230957号に記載されているように、その中軸芯を通じて延びる空隙を含むこともできる。フィラメント中の空隙の存在はタフト糸の光沢と汚れの付き難さの性質に影響する。
フィラメントを、フィードロールを使用して急冷ゾーンを通過して引っ張り、仕上げ塗布器からのスピン延伸上塗りによって処理する。それからフィラメントを加熱した延伸ロール上を通過させる。続いてフィラメントをけん縮させて、かさ高加工された連続フィラメント（BCF）糸を作ることができる。この糸はばらばらに離間した三次元曲線けん縮を呈する。代替法として、フィラメントをけん縮させて短い長さにカットし、ステープルファイバを作ることもできる。米国特許第3186155号または同第3525134号に記載するような熱気ジェットかさ高加工法を採用して、糸をけん縮させてかさ高加工することもできる。一般に本発明の目的のために、各糸のかさ高けん縮伸長度（BCE）は約20％〜50％であり、フィラメント当りデニール（dpf）は約16〜25である。からみ合ったフィラメントのループパイルタフトストリングカーペットでは、BCE％は上述のBCE％範囲の高い方の端に近い可能性がある。手ざわりのよいプライ撚りカットパイルタフト糸カーペットでは、BCE％は27％〜49％の範囲にあるべきで、31％〜43％の範囲であることが好ましい。補充に強いベロアカットタフトストリングカーペットでは、BCE％は上述のBCE％範囲の低い方の端に近い可能性がある。
糸をカットパイルタフトストリングカーペット構造に使用することを目的とする場合には、これらの「単独」構成糸を合撚して、プライ撚りマルチフィラメントを形成する。このプライ撚りマルチフィラメントを、例えば米国特許第5263308号に記載のような２段撚り合わせ法または直接合撚法などの技法によって、２つ以上の構成糸を合撚して構成する。プライ撚りは一方向でもよく、または撚りは米国特許第4873821号に記載のように交互方向にすることもできる。本発明の目的には、プライ撚り糸の全デニールが少なくとも2000であることが好ましく、約2400〜約3100の範囲にあることはさらに好ましい。プライ撚り糸は、インチ当り約３〜約５旋回（tpi）の範囲にある撚レベルを有する二プライ糸であることが好ましい。代替法として、糸を望みのカーペット構造に応じて仮撚または空気からみ合せを行うことができる。
プライ撚りマルチフィラメントを作る場合には、スタッファボックスに糸を通して「織る」ことができ、スタッファボックスにおいて糸は圧縮され、個々のフィラメントは折り返されて曲げられる。糸を熱処理して糸の中に撚りを硬化することもできる。この撚りの熱処理硬化は、糸をカットタフトストリングカーペットで使用することを目的とする場合に行われる。これらの技法も業界では周知である。例えば糸は、加圧された飽和水蒸気で糸を処理する「Superba」連続熱硬化機、または乾燥熱で糸を処理する「Suessen」機を通過することができる。糸が溶液染色されたナイロン糸である場合には、これを「Suessen」機で処理することは、「Superba」機における糸の処理によっては得られない汚れの付き難さと耐漂白の性質をもたらす。次いでこれらの糸を使用して、本明細書に記載の方法によってタフトストリングカーペット組立品を製造する。
最終カーペット組立品においては、タフトはループパイルまたはカットパイルなど、さまざまな形状にすることができる。ループパイルタフトは、開示内容が本明細書の中に参照として組み込まれている、米国特許第5470629号に記載されるようなアンカットループ形状の糸を有することを特徴とする。カットパイルタフトは、タフト糸のループをカットすることによって、好ましくは図１に示す方法によって得ることができる。
最終タフトストリングカーペット組立品を、酸性染料によるパイル糸の汚染に対する耐性を与える汚染防止剤によって処理することもできる。これらの汚染防止剤としては例えば、米国特許第4925707号に記載されるようなスルフォン化フェノールまたはナフトールホルムアルデヒドのコンデンセート製品および加水分解ビニル芳香族無水マレイン酸ポリマーがある。タフトストリングカーペット組立体を、パイル糸の汚れに対する耐性を与える防汚剤によって処理することもできる。これらの防汚剤としては例えば、米国特許第5153046号に記載されるようなフッ素化学合成物がある。
タフト糸は、熱融解または溶剤融解などによってストランドの選ばれたポリマーに融解接合可能なポリマーから作られるフィラメントであり、ストランドとタフトのために使用される元のポリマーはストランドとタフトを結合するための手段を提供し、別の接着材料の追加を必要としないフィラメントを含むことが好ましい。しかしながら、融解接合を強化するための少量の接着材料の追加が望ましい。タフトのポリマーとストランドのポリマーは、同じポリマーか同類のポリマーであることが好ましい。
基布218は、タフトストリングに垂直な方向に、すなわちタフトストリング横断方向（XD）に「湿気安定」でなければならず、タフトストリング方向（T/SD）すなわち機械方向（MD）には湿気安定であってもなくてもよい。「湿気安定」という語は、それぞれの方向（XD）または（MD）の長さの変化が、40℃の温度で100％から３％またはこれ以下までの湿気の変化に応じて２％またはそれ以下であることを示す。
「基布」は、例えばフェルト、織布、不織布、編物、フロックなどの織物、およびスリット薄膜織布などの薄膜を含めて、シート状の適当な材料にすることができる。
基布は、タフトストリングの方向に対して45〜90度で横断する方向に向いた湿気安定ストランドの列であってもよい。湿気安定ストランドは、10ストランド／インチまたはそれ以下の密度で離間している。ある実施形態では、これらの湿気安定ストランドは、１つの連続ガラスフィラメント芯と、芯の周りに少なくとも部分的に巻き付けられた少なくとも１つのマルチフィラメントナイロン糸を含む。代替法として、基布の湿気安定ストランドは、１つの連続ガラスフィラメント芯と、芯を取り巻く１つのナイロン被覆を含んでもよい。連結糸のもじり織によって平行ストランドを列として共に保持するか、または、この列を、例えば各ストランドに付けた接着剤を使用して基布支持織物に取り付けることもできる。例えば、スパンボンドポリエステル織物、非ボンドポリエステル不織布、およびポリエステル芯とナイロン被覆との二構成フィラメントを含むスパンボンド織物を含めて、さまざまな基布支持織物を使用することができる。
「湿気安定基布」という語は、縦方向（MD）と横断方向（XD）における基布の長さの変化が、40℃の温度で100％から３％またはそれ以下までの湿気の変化に応じて２％またはそれ以下である、基布を意味する。基布を床面に固定された面積の大きなカーペットのために使用するときには特に、MDとXDの両方における長さの変化が１％またはそれ以下であることが好ましい。湿気安定基布の製造に適した熱可塑性ポリマーを、ポリエチレンテレフタレート（PET）、好ましくは「Dacron」PET、ポリエチレンなどの、実質的に湿気に敏感でないポリマーにすることもできる。
代替法として、基布のポリマーを実質的に湿気に敏感なものにして、実質的に湿気に敏感でない補強フィラメントによって少なくともXD方向に安定化させることもできる。この結果、「感湿性基布」と呼ばれるものになり、この語は、縦方向（MD）における基布の長さの変化が、40℃の温度において100％から３％またはそれ以下までの湿気の変化に応じて２％以上である、基布を意味する。このような基布を製造するために便利な感湿性のポリマーとしては、ポリイミドまたはポリアミドもある。適当なポリアミドには、例えばナイロン6,6、ナイロン６、およびこれらの共重合体と混紡がある。例えば、２−メチル−ペンタメチレンジアミンから誘導された単位を含むナイロン6,6共重合体を使用することもできる。これらの樹脂のリサイクルされた消費者または産業廃棄物バージョンも役に立ち、製品の製造工程を容易にし、コストを低減することができる。
完成したカーペット構造における必要な湿気安定性と構造的安定性とを達成するために、基布を補強フィラメントまたは補強スクリムによって補強することもできる。基布の補強フィラメントは実質的に湿気の敏感ではなく（すなわちフィラメントの長さが実質的に湿度によって変化しない）、フィラメントの吸水量は0.20％以下である。補強フィラメントの単位密度当り引張り応力は、基布の製造に使用される熱可塑性ポリマーよりも少なくとも５倍であることが必要である。補強フィラメントはガラス繊維、セラミック繊維、または炭素繊維のマルチフィラメントであることが好ましい。炭素繊維は、石油または石炭のタールピッチから得られるピット誘導炭素繊維、またはアクリル繊維から得られるPAN型炭素繊維であってもよい。ガラス繊維は連続ストランド型またはステープル型であってもよい。セラミック繊維はSiC繊維、SiN繊維、BN繊維、またはアルミナ繊維であってもよい。必要な湿気安定性と引張応力／密度を有する有機高分子フィラメントを使用することもできる。
基布218は、米国特許第5470648号（開示内容が本明細書の中に参照として組み込まれる）に記載されるようなナイロン不織布とガラス繊維スクリムの複合織布であることが好ましい。複合織布は湿気安定基布であることが好ましい。図４の分解図を参照して、湿気安定基布218は、からみ合った非接合ナイロンフィラメントの不織布の第１層213と、ガラス繊維スクリムの第２層215と、からみ合った非接合ナイロンフィラメントの不織布の第３層217とを含むことが好ましい。各ナイロン不織布層を、主として織布とスクリムとの間の接触面においてガラス繊維スクリムの層に接着剤で取り付け、したがって非接合ナイロンフィラメントの大部分は非接合のままである。接着剤はアクリル接着剤であることが好ましい。
上述のように、本発明のタフトストリングカーペット組立品のために、さまざまな基布を使用することができる。ある実施形態では、基布の内部表面を、タフトストリングと基布との間の接着を強化するために、ポリエチレンまたはポリプロピレンの接着薄膜で被覆してもよい。薄膜の融点は、100℃以上であり、マルチフィラメントナイロンパイル糸の融点よりも低い。スロットダイを通じて樹脂を急冷ロール上に押し出すことによって、薄膜を作ることもできる。樹脂は固化して自立構造の薄膜となり、これを芯の上に巻いて後の使用のために格納することもできる。代替法として、樹脂を基布の上の直接押し出して薄膜を形成することもできる。基布の上における薄膜の厚さは約３ミル〜５ミルの範囲であることが好ましい。
樹脂を含むポリエチレンまたはポリプロピレンの合成物を、C3〜C10炭化水素アルファオレフィン、酢酸ビニル、アルキルアクリレート、またはエチレン不飽和ジカルボン酸およびこの無水物から選択されたモノマーをグラフトさせたアルキルメタクリレートの、少なくとも１つを有するエチレン共重合体またはプロピレン共重合体から形成することができる。炭化水素アルファオレフィンの例としては、ブテン−１、ヘキセン−１、およびオクテン−１がある。メタ（アクリレート）のアルキル基の例としては、メチル、エチル、プロピル、およびブチルがある。グラフトモノマーは、エチレン不飽和カルボン酸およびエチレン不飽和カルボン酸無水物から選択された少なくとも１つのモノマーである。酸および無水物の例としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸、イタコン酸無水物、メチルナディン酸（nadic）無水物、マレイン無水物、および置換マレイン酸無水物がある。本発明の目的にはグラフトされたマレイン無水物ポリマー合成物を使用することが好ましい。このようなエチレン共重合体の市販の例としては、英国特許出願第2284152号（開示内容が本明細書の中に参照として組み込まれる）に記載されたDupont Canada,Inc.から入手できる「Fusabond」接着樹脂がある。本発明の目的には、マレイン無水物によってグラフトされたエチレン共重合体の合成物を使用することが好ましい。
接着樹脂を形成するには、これらのグラフトされたポリマー合成物を濃縮した形で使用してもよく、グラフトされていないポリマーと混合してもよい。特に、これらのグラフトされたポリマーを、中密度ポリエチレン（MDPE）、低密度ポリエチレン（LDPE）、線状低密度ポリエチレン（LLDPE）、超低密度ポリエチレン（VLDPE）、ポリプロピレン、およびこれらの混合物と混合して、樹脂の融点、粘性、およびマレイン無水物などの性質を変えることもできる。このようなエチレン共重合体混合物およびプロピレン共重合体混合物の市販の例としては、DuPont（デラウェア州Wilmington）から入手できる「Bynel」接着樹脂がある。本発明の目的には、エチレン共重合体の混合物を使用することが好ましい。
グラフトされたポリマー合成物を接着樹脂として濃縮物の形でそれ自体で使用する場合には、樹脂は約100℃以上の、ポリエチレンベースの合成物では約100〜130℃の範囲にあり、ポリプロピレンベースの合成物またはエチレン／プロピレンベースの合成物では約130〜170℃の範囲にある融点をもたなければならない。さらに、このような濃縮樹脂のメルトインデックスは、190℃において約0.5〜30dg/分の範囲になければならず、樹脂のマレイン無水物含有量は樹脂の約0.01〜5.00重量％の範囲になければならない。これらの融点の範囲とメルトインデックスの範囲は、カーペット構造においてすぐれた安定性を有する薄膜をもたらす。続いてカーペットをかさ高加工し、仕上げたカーペットを、基布層間剥離の問題を起こすことなく水蒸気洗浄することもできる。
グラフトされたポリマー合成物を、上述の（MDPE）、（LDPE）、（LLDPE）、（VLDPE）、またはポリプロピレン、またはこれらの混合物などのグラフトされていないポリマーと混合して、樹脂を形成する場合には、混合された樹脂は約100℃以上の、ポリエチレンベースの合成物では約100〜130℃の範囲にあり、ポリプロピレンベースの合成物またはエチレン／プロピレンベースの合成物では約130〜170℃の範囲にある融点をもたなければならない。さらに、このような混合樹脂のメルトインデックスは、190℃において約0.5〜30dg/分の範囲になければならず、樹脂のマレイン無水物含有量は樹脂の約0.05〜1.00重量％の範囲になければならない。
樹脂が100℃以上であってナイロンパイル糸の融点よりも低い融点を有するという条件で、接着樹脂を非改質エチレンポリマー、ポリエチレンポリマー、またはこれらの共重合体と混紡から形成できることも信じられている。基布がポリエチレン薄膜によって被覆されている場合には、タフトストリングを超音波法で基布に接着することもでき、後述のかさ高法によって125℃〜約180℃の温度でかさ高加工することもできる。
上記の好ましい基布が1000デニールマルチフィラメントガラス繊維の８×８スクリムの上と下に取り付けられた１オンス／平方ヤード「Sontara」ナイロン不織布の薄い基布のときには、図３のシリンダ210を、超音波で加熱されたカーペット要素からシリンダへの熱の流れを遅くする断熱被覆で覆うことが好ましい。これは、超音波加熱をさらに効果的にすると信じられている。これに役立つことがわかっているこの種の１つの被覆は、プレミアムシリーズ350−6Aと呼ばれる、ニューハンプシャー州MerrimackにあるCHEMFAB社が製造するTEE被覆ガラス繊維である。アクリル接着剤を使用して被覆を金属シリンダに取り付けることができる。TEE表面は、基布が被覆に固着するのを防ぐ。被覆の厚さはシリンダ表面に若干の弾力を与えて、タフトストリングが基布に接着されるときに「ホットスポット」を生じさせることのある要素における寸法の変化による力の集中を軽減する。接着中に若干の荷重の分布をもたらすより厚い基布構造を使用するには、またはホーンの下のタフトストリングの速度が約10ヤード／分以上で、したがって利用可能時間中にシリンダへの重大な熱移動が起りえない場合には、このような被覆は必要とされない。
図５は、シリンダの軸に垂直でタフトストリングの延伸軸に平行な方向に見た、（図３の装置で作られた）湿気安定カーペットの典型的な部分端面図である。カットされたタフトストリングセグメント45a〜ｈの各々は、支持ストランド32に確保された複数のフィラメント束すなわちタフト束を含む。例えばフィラメント束46は、ベース224から上方に延びて226においてベースのそばで互いに離間した一対の直立するタフト52、54によって画定されたＵ形に曲げられている。各束は、互いに接着してベースにおいて支持ストランド32の周囲表面に確保されたフィラメント62の密な部分を有する。各束はベースにおいて密な部分と鋭角をなす。支持ストランドは、直立するタフトの間の距離226と同じかより小さな幅74を有する。タフトストリングは、カーペットのタフトの望みの密度に基づいて選択された距離で227におけるように離間され、その全長にわたって基布218の表面228に接着される。図示する実施形態では、補強支持ストランド32はＵ型束の内部に結合され、タフトストリングの底側すなわち接着されたＵ型束の底は基部の表面に接着されている。別の実施形態では、ストランドをＵ形束の外側に接着することができ、次いでストランドを、基布にタフトストリングを取り付けるときに基布の表面に接着する。
タフトストリング、すなわちパイル物品は、熱可塑性ポリマーの表面を有する支持ストランドと、複数の熱可塑性ポリマーフィラメント束とを含み、各束は一対のタフトを画定し、前記対におけるタフトは底部においてある角度で曲がって底部から上方に伸び、タフトは前記底部のそばでタフトの間の離間距離を画定し、前記タフトの各々は、支持ストランドとフィラメントとの溶融によって互いに接着されて前記底部において支持ストランドの表面に確保されたフィラメントの密な部分を有し、前記支持ストランドは、前記対におけるタフト間距離と同じか小さな幅を有することが好ましい。
タフトストリングをシリンダ210の上および超音波接着装置216の下に注意深く案内することは重要である。図６は、緊張案内装置214によって基布218で覆われたシリンダ210の上に案内されるときのタフトストリング45を示す、図３の一部のクローズアップ図である。超音波接着装置216は、可撓性マウント234に取り付けられた少なくとも１つの超音波ホーン230と超音波駆動装置232からなり、このマウント234によってホーンと駆動装置はシリンダに対して放射方向に自由に動くことができる。マウント234のアーム236は、分銅238などの分銅を加えて、ホーンがタフトストリングに行使する力を制御することを可能にする。緊張案内装置は、Ｖ形溝テンションホイール240、242、ガイドホイール244、ガイド溝245、および図７と図８でさらによくわかるその他のガイドからなる。ホイール240、242のＶ形溝はタフトストリングを直立に保持してこれを掴み、したがってテンションホイールの磁気トルクは回転するシリンダによるタフトストリングの引っ張りに抵抗することができ、これによって張力を加える。磁気テンションホイールは、ノースカロライナ州MonroeにあるTEXTROL,INCから入手することができる。タフトストリングは、テンションホイール242とやはりＶ形溝を有するガイドホイール244との間で90度撚じれる。緊張案内装置214と接着装置216は、走行キャリッジ212に取り付けられたフレーム部材246に取り付けられている。
図７は、タフトストリングをどのように案内するかをさらに詳しく示す、図６の７−７から見た図である。すでにシリンダ上にある隣接タフトストリングの直立したタフトが、シリンダ上に入って来て基布に接着されるタフトストリングの下に閉じ込められないことが重要である。また、入って来るタフトストリングが直立したタフトとストランドとともに直接超音波ホーンの下に位置付けられることも重要である。この目的を達成するために、図７において、ガイドロッド250がフレーム部材246に取り付けられており、これは基布の近くでシリンダの輪郭に随伴し、タフトストリング45jの直立したタフトを横向きに圧し、タフトを入ってくるタフトストリング45kと超音波ホーン230とから離しておく。ガイドロッド250にはガイドプレート248が取り付けられ、基布218の近くに、接着されたタフトストリング45jにある角度で置かれる。フレーム部材246は別のガイドロッド252が取り付けられ、入ってくるタフトストリングの近くに置かれ、直立するタフトを真っ直ぐに保ち、入ってくるタフトストリング45kをホーン230の下に案内する場合の助けとなる。好ましい一実施形態では、ガイド252は、超音波ホーン230でもあるタフトストリング接着用最新超音波ホーンの十分先の方まで延び、タフトストリングがガイドから解放された後にずれたり傾いたりしないようにタフトストリング用ボンドが十分に冷却するまで、直立するタフトを真っ直ぐに保つ。隣接タフトストリングのタフトによって支持されていない外部タフトを有するこの入ってくるタフトストリング45kが、冷却の前に解放された場合には、外部タフトは加熱中にわずかにかぶさる傾向があり、したがって接着されたタフトストリングが冷却すると、最終カーペット組立品では、このタフトの列がタフトをせん断した後でも隣接するタフトとは異なる目に見える「縞」を生じさせ、したがってカーペットは横筋模様を呈するという欠点を有することがわかっている。
図８は、図７における６−６から見た、ホーン230の真正面にあるガイドロック250、252の図を示す。タフトストリング45j、45kの案内は、タフトが屈曲することを防止し、接着中のホーン230の下またはタフトストリング45kと基布218との間に閉じ込められることを防止する。ホーンの下におけるタフトストリングの整列を助けるために、ホーン320の先縁254（図７）に丸みを与え、この縁と底縁を、ホーンの表面と直接に接触してくるストランドを受け入れるように輪郭付ける。（糸と接着した後の）楕円形ストランド表面の場合には、これらのホーンの縁は、図８の底表面256に見えることができる凹状に丸みを付けた表面となる。ホーンが高エネルギーで振動する間には、この輪郭を付けた表面は、ストランドがホーンの下から滑り出ることを防ぐのに役立つ。
図７はまた、約10〜25YPMのタフトストリング速度などの高速で基布にタフトストリングを組み立てるとき、および高い接着信頼性が必要とされるときに便利な別の超音波ホーン258も示す。ホーン258はホーン230の近くに位置するので、ホーン230からのタフトストリング45kは、ホーン258によって接着されるときにはまだ熱い。この方法で、加熱は部分的に蓄積され、接着のための全エネルギー必要量を２つのホーンで分けることができる。これは、高い接着エネルギーを必要とする高速作業を可能にする。低速では、第２ホーン258は、タフトストリングを「再接合」し、ホーン230が失敗した区域を接着して接合信頼性を向上するために有用である。タフトストリングを低い振動と力によって適所に正確に留めるだけのためにホーン230を使用し、接着の前にホーンの下でタフトストリングが移動するという問題を起こさず、タフトストリングを高いエネルギーと力によって固く取り付けるためにホーン258を使用することも有用である。この二ホーン技法はまた、パイル糸を特に高速で支持ストランドに取り付けるためにも有用である。
超音波接着以外の接着手段を、糸束をストランドの取り付けるため、およびタフトストリングを基布に取り付けるために採用することもできる。このような手段は、溶剤接着、例えばホットバーによる熱接着、または溶剤、導電、超音波接着のある組合せにすることができる。タフトストリングを基布に接着するときに接着材料をタフトストリングまたは基布に個別に塗布することなく接着が起こることが好ましいが、接着区域における接着剤の塗布を含めて、異種の熱可塑性ポリマー間の接着を達成するか、または超音波接着を強化することは本発明の範囲内である。接着剤を使用する接着は、先に参照した米国特許第5472762号に記載の方法を使用して達成することもできる。追加の接着成分を使用するときには、接着剤の種類と使用量が結果的に得られる組立品の湿気安定性を損なわないことに留意すべきである。
図１と図３の装置の作動では、供給源22からの糸とロール33からのストランドをマンドレル30に供給し、ここでストランドは稜40に沿って移動し、ついで前進緊張アセンブリ206の中の駆動ロール201に供給する。糸20をマンドレルとストランドの周りに巻き付け、超音波ホーン42によってストランドに接着してタフトストリング45を作る。タフトストリングは装置を貫通してシリンダ210に至る。基布218をテープ211によってシリンダ210に取り付け、シリンダの周りに巻き付け、カットして横縁継目を形成し、図７に示すようにテープ213を基布自体に貼る。タフトストリングの端部をホーン230の下で、また使用されるならばホーン258の下に通して、始動のためにキャリッジ212が位置づけられているシリンダ210の最左部で基布にテープで貼る。ここでシリンダ210の回転を開始することができ、超音波ホーンを付勢してタフトストリングを基布に接着することができ、シリンダ210は超音波金敷として作用する。キャリッジ212はシリンダの回転に連動するので、一回転あたりの望みのピッチ例えば0.2インチを移動してタフトストリングをシリンダに沿って前進させ、シリンダ上の基布の上にタフトストリングのらせん列を形成する。キャリッジがシリンダの右側まで全道程を移動してしまうと、この工程を停止して、シリンダの上に巻かれたカーペットを基布上のテープ継目に沿ってカットし、シリンダから取り外す。それから工程を繰り返すことができる。工程中の速度と張力を制御するために、シリンダ210の速度を一定にすることができ、タフトストリング駆動ロール201の速度をわずかに変化させて、張力計211によって監視される張力を一定に保つことができる。ストランド前進ロールアセンブリ207の速度もわずかに変化させて、張力計209によって監視される張力を一定に保つことができる。
カーペットを製造するための図３に示すシステムは、１本のタフトストリングだけを巻いているが、複数のタフトストリングを巻いて、単一の超音波付勢装置を使用して複数のタフトストリングを同時に接着するための、密に離間した複数のブレードを有する超音波ホーンを提供することも本発明の範囲に入る。複数のこれらの複数ブレードホーンをシリンダに沿って配置し、こうして多くのタフトストリングをすべて一度に接着し、シリンダの少ない完全回転数のみで急速に完全なカーペットを作ることができる。
図３におけるタフトストリングを基布に自動的に組み立てるためのシステムは、内側の基布と外側のタフトストリングによって、基布の上側から加えられる超音波エネルギーによって作られるパイル表面組立品を示しているが、内側のパイルと外側の基布による逆の構造も、基布の後側から加えられる超音波エネルギーによって可能である。図10は、シリンダ280が表面の上に連続らせんリブ282を有してタフトストリング284を支える、代替実施形態の図である。リブ282の両側には空間、すなわち空間286、288があってタフトストリングを受け入れる。リブはストランドを受け入れる溝290を有し、ストランドが滑ってリブを離れてリブの間の空間に入ることを防止する。タフトストリング284を、基布には接着せずにシリンダに沿ってらせんリブ上に張力をかけて巻き付ける。それから基布292はシリンダ上に送られてタフトストリングの周りに巻き付け、テープで固定する。いくつかのリブにわたる幅広の超音波ホーン294を使用して、シリンダが数回転するにつれてシリンダの一端から他端まで基布をタフトストリングに接着することができる。次いで、組み立てられた基布とタフトストリングをシリンダに沿って軸方向にカットし、パイル表面構造すなわちカーペットを外して平らに広げる。
図３と図10に示すシステムはカーペット組立品を作るためのバッチ式方法であるが、カーペット全幅のためにシリンダに送られるタフトストリングがある縦糸方法によって連続長のカーペットを作ることも本発明の範囲内であり、シリンダは工程中における金敷および運搬ロールの役目をする。基布のみが、複数の超音波ホーンを使用して複数のタフトストリングを接着するのに十分なシリンダの部分巻付けを行う。タフトがシリンダから外側に向いている図３の実施形態では、１つのホーンが一度に複数のタフトストリングを接着するための複数のブレードを有している。タフトがシリンダの方に向いている図10の実施形態では、シリンダは（連続らせんリブではなく）複数の平行リブすなわちディスクを有し、タフトストリングがシリンダを部分的に取り巻いて、各々がいくつかのリブにわたっている複数のホーンによって接着されるときに、すべてのタフトストリングを支える。タフトストリングは、個々のタフトストリングのための溝を有するガイド（図示せず）と、タフトストリングがリブに近付くときに個々のタフトストリングのタフトを離間させるプラウによって、リブに案内されることが好ましい。信頼性のある連続動作のためには、ガイドにおけるタフトストリングがリブの上表面（溝）に対して約90度の角度でリブに近づくことが重要であり、タフトストリングはリブにおいて急激に曲がる。これによってタフトはガイドからリブ付きシリンダに短い距離を急速かつ強力に通過し、タフトをリブ間の空間に入り込んで中に残るという問題を防ぐ。いずれにしても、タフトストリングを複数のマンドレルから直結して供給するか、またはタフトストリングを非直結にして、ロールまたはピドルキャン（piddle can）から供給することもできる。
図５に示すパイル表面物品は非常に軽量のカーペット構造を提供する。必要なラテックス接着剤と二次基布を有する従来のタフテッドカットタフトストリングカーペットは、30オンス／平方ヤード（糸の重量）のカーペットでは、一般的にその重量の約50％がタフト糸、約50％が基布とラテックスである。本発明の軽量カーペットでは、その重量の約75％が糸であり、わずか25％が基布である。約120平方ヤードのカーペットを含む典型的な一ロールの30オンス／平方ヤードカーペットについては、従来のカーペット一ロールの重量は、本発明によって作られるカーペット一ロールより約200ポンド重いことになる。従来のカーペットについては、これは結果的に出荷コストが高くなり、取り付けがより困難になり、カーペットが摩耗したときに埋立て廃棄物がより多くなる。重量をより大きくさせる従来のカーペットにおけるラテックスも、ナイロン面の糸から機械的に分離させるのは非常に困難で、ナイロンポリマーから化学的に分離することも困難であり、ナイロンのリサイクルを経済的に魅力のないものにしている。本発明のカーペットにおけるナイロン面の糸とナイロン基布は、容易にリサクルすることができ、ガラス繊維補強フィラメントによる化学的汚染もない。
本発明のタフトストリングカーペットを組み立てた後にかさ高加工する。このかさ高加工はカーペットにさらに大きな被覆力をもたらす。パイル糸を、タフトストリングカーペットのパイルを加熱することによってさらにかさ高加工する。一回のかさ高加工作業では、1995年８月10日に出願の「Method for Bulking Tuftstring Carpets」と題する同時係属中の同時譲渡された米国仮出願第60/002091号（開示内容が本明細書の中に参照として組み込まれる）に記載されるように、タフトストリングカーペットをテンターフレームの上に置き、オーブンに通し、ここでパイル糸を速い熱空気流によって加熱し、次いで冷却する。ナイロン6,6マルチフィラメントパイル糸の場合には、温度は、タフトフィラメントの温度をパイル糸全体にわたって少なくとも90℃に上昇させる約90〜150℃の範囲にする。本発明の目的のためには、温度は約125〜180℃の範囲にあることが好ましい。
本発明は、いくつかの要素またはどの要素にもナイロンを組み込んでいない湿気安定カーペット構造を作るためにも有用である。例えば、湿気安定基布を湿気安定ポリマーである従来のポリプロピレン基布にすることができ、ナイロンタフトストリングをホットメルト接着剤を使用して取り付けることができる。接着剤は、カーペット要素に若干の溶融を生じさせ、良好な接着を達成するために、ナイロンタフトストリングの融点よりも高く、ポリプロピレン基布よりも高い融点を持たなければならない。ナイロンの融点はポリプロピレンよりも高いので、熱い接着剤を最初にナイロンに付着させ、次いでポリプロピレンに接触する前に少しの間冷やさなければならない。このように作用する接着剤はPEEK（ポリエーテルエーテルケトン）またはポリイミド接着剤である。タフトストリングと基布におけるフィラメントの周りを流れフィラメントを機械的に束縛する低融点接着剤を使用して、適切な接着を達成することも可能である。このような接着剤は、ナイロンの共重合体から作られる従来のホットメルトであってもよい。図６では、接着剤をガイド245の位置においてタフトストリングの底部に塗布する。エポキシが、接着剤が硬化するまでシリンダ上の基布の適所にタフトストリングを保持するのに十分に粘着性であるかぎり、ホットメルトの代わりにエポキシ接着剤などの硬化可能な接着剤を使用することもできる。シリンダ上のカーペットに熱を加えて硬化を加速することができ、これはタフトのかさ高加工を支援することにもなる。カーペット要素をリサイクルするために、接着剤を軟化させるための熱または化学物質の助けによって、タフトストリングを基布から剥離することが可能でなければならない。すると、分離された様々なポリマー要素を容易にリサイクルすることができる。
次の第Ｉ表は、本発明の湿気安定カーペット組立品の例示となる組合せのいくつかの行列を示す。ここに教示されるガイドラインに従って、他のポリマーを使用する他の組合せも可能である。
0003637067.tif 000002
湿気安定パイル表面構造（タフトストリングカーペット組立品）を達成するために湿気安定性材料と感湿性材料とを組み合わせるとき、ストランドや基布などの構造要素のために３つの重要な考慮事項がある。すなわち、１）個別要素の湿気応答性、２）個別要素の縦方向または面内剛性、および３）複合構造の望みの湿気応答性である。感湿性要素を湿気安定性要素と組み合わせるときには、複合要素の湿気応答性を複合設計理論を使用して決定することができる。基本的に、湿気安定性要素の感湿性要素に対する、例えば基布のストランドに対する剛比は、推定して実験に基づいて調節することができる値より大きなものでなければならない。
剛比を次のように表すことができる。
Sb/Ss＝（Es−Ec）／（Ec−Eb）
ただし、Sbは、（基布などの）湿気安定性要素の幅増分当り剛性、
Ssは、（ストランドなどの）感湿性要素の幅増分当り剛性、
Esは、ストランドの最大湿気応答ひずみ、
Ecは、単一ストランドに結合された複合カーペット構造の単位幅の最大湿気応答ひずみ、
Ebは、単一ストランドに結合された基布の単位幅の最大湿気応答ひずみである。
Ecは常にEsとEbの間のどこかにあるはずであることに留意されたい。Es＝0.03の補強されていないナイロンストランドとEb＝0.005のガラス繊維補強ナイロン基布と、Ec＝0.01の複合構造における望みの湿気応答ひずみの場合には、剛比は４になる。すなわち、基布はストランドより約４倍高い剛性を有することが必要である。基布を作るために使用されるストランドデニールとポリマーを指定して、望みの補強フィラメントのデニールを計算し、実験のための出発点として使用することができる。要素間の接着度、要素のポリマーにおける延伸応力、ポリマー接着剤などの別の変数が最終複合性能に影響し、望みの複合性能を達成するには、要素の剛性におけるいくつかの調節を行う必要があろう。
ストランドに取り付けて基布に取り付けられるタフトストリングを形成するタフトを使用して、本発明のカーペット組立品によって可能な別の変形もある。図１に示すように、20a、20bなどの糸供給部20に複数の糸を供給し、マンドレル30に巻くことによって、カーペットの面全体にわたって制御された方法で糸に変化を分布させることも可能である。横断方向（XD）における変化は、XDにあるストランドから次のストランドに、またはあるタフトストリングから次のタフトストリングに糸に変化を付けることによって従来のカーペットとタフトストリングカーペットの両方において可能であるが、MDにおける変化は、カーペットの流れ方向（MD）に直線またはジグザグに単一連続ストランドを繰り返し導入する従来のタフテッドカーペットの場合には、可能ではない。例えば、カーペットの面全体にわたって特定の効果をまばらに導入することが望まれる。このような効果は、着色された糸、静電気防止糸、抗菌性糸または他の化学的性質を有する糸、低廉な糸、異なった編み合わせ、撚りレベル、仕上げ、デニールを有する糸などである。例えば、１つのタフトストリングのための供給糸20は３本の糸からなり、このうちの１つだけが望みの効果の糸であり、基布に合わせられる次の隣接する２本のタフトストリングは効果糸を全く持たなくてもよい。次に効果はカーペットのMDとXDの両方にまばらに分散される。
図９において、タフトストリング260は、静電気防止フィラメントを含む影を付けた糸262a、262bなどの1/3のパイル糸を有する。タフトストリング264、266は静電気防止フィラメントを有する糸を含まない。タフトストリング268は、影を付けた糸270a、270bなどの、パイル糸の中に静電気防止フィラメントも含む。これは、MDとXDの両方に本発明のカーペットの面の全体にわたって効果糸の制御された分布をもたらす。
カーペット組立品における連続ストランドの使用は、従来のタフテッドカーペットによってはカーペット形成後に費用のかかる追加のステップなしでは不可能な、本発明のカーペットにおける追加変化の可能性をもたらす。例えば静電気防止フィラメントを、ストランド形成中にストランドの芯にガラス繊維フィラメント束と共に混紡することによって、タフトストリング支持ストランドの一部またはすべての中に組み込むこともできる。ガラス繊維フィラメントをタフト糸の一部またはすべての中で静電気防止フィラメントと共に組み合わせて、発生する静電電圧が低いことが重要であるコンピュータ室などのための、強化された静電気防止性能を提供することもある。ストランドのすべてにおける静電気防止フィラメントを接地することもある。
図９において、静電気防止タフト糸を伴うタフトストリング260は静電気防止フィラメント272を有し、静電気防止タフト糸を伴うタフトストリング268は静電気防止フィラメント274を有する。これらのフィラメントは、タフトストリング268の反対側の端部276におけるフィラメント274で見ることができるように、カーペットの幅の端から端まで連続的に延伸することができる。フィラメント274の両端を接地して、カーペットからの静電気除去を強化することができる。
カーペットの縁から他の縁にストランドを通じて、タフトストリングの一部または全部におけるガラス繊維の中に電線または光ファイバを組み込んで、信号を送ることも可能である。電線の場合には、これはアンテナ、電磁遮蔽物、またはカーペット表面に沿ってカーペットの縁から他の縁に向かって所定の経路でロボット車両を誘導するためのトラッキングワイヤーとして機能することができる。このようなロボット車両は、掃除のためにカーペットの端から端まで前後に自動的に移動することのできる真空掃除機であってもよい。信号をペットの電子制御首輪と共に使用して、カーペットのすべてまたは部屋の一定の部分にペットが近付くことを抑制することもできる。ストランドポリマーとは異なるポリマー被覆を有するストランドの中に小さな絶縁電線を使用する場合には、これはカーペットの縁から他の縁まで電力を安全に伝送することにも役立つ。タフトストリングカーペット組立品によって本質的に可能である効果と機能性の他の変形は、本明細書の教示を使用する当業者には明白になろう。
本発明をさらに、下記の試験方法を使用して次の例によって説明するが、これらの例は本発明の範囲を限定するものと考えてはならない。
試験方法
湿気安定性
次の手法、試験Ａと試験Ｂを、タフトストリングカーペット組立品（パイル表面構造）の湿気安定性を測定するために使用する。
試験Ａ
1.  タフトストリングカーペットの完成した断片を作る。
2.  カーペット片から少なくとも５個のサンプルを切り出す。これらのサンプルはタフトストリング方向（T/SD）に長さ40cm、横断方向（XD）すなわちタフトストリング方向に90度の方向に長さ40cmとする。
3.  各サンプルの裏に、サンプルの中心を通ってT/SDとXDに縁から縁まで線を描き、１つの縁から2.5cmの個所に、また同じ縁から37.5cmの個所に、各線にわたってステープルを置く。ステープルは細い参照線のための端点を準備し、これら端点の間を参照線が走っており、またステープルは熱、湿気、取り扱いによって影響されない。後述するように、測定はこれらの参照線に沿って行う。
4.  一個の1/4インチグリッド間隔のステンレススクリーンの中心に、サンプルを、フェースヤーンをスクリーンに対して、参照線を有する基布を上に向けて置く。
5.  スクリーン上のサンプルを、40℃に熱した循環湯浴の中に少なくとも48時間浸す。これは、100％RHと考えられるサンプルの「湿潤」条件を決定する。
6.  サンプルを乱すことなく、スクリーンを引き上げて湯浴からサンプルを取り出し、サンプルからの水の滴下が止まるまで約20〜30分間サンプルの水を切る。
7.  T/SDとXDのステープル間の距離をミリメータ直尺で測定し、0.5ミリメートル単位で測定値を記録する。
8.  スクリーン上のサンプルを、40℃に熱せられてサンプルの上部、側部、底部の周りに空気が循環するようにしたオーブンの中に置く。オープンのドアを閉じて、低圧窒素の連続流によってオーブンの中をパージし、それからオーブンを通風する。
9.  オーブンの底に置かれた湿度計でオーブンの湿度を監視し、オーブンの湿度が３％RHまたはそれ以下になったら記録する。これは、３％RHまたはそれ以下であると考えられるサンプルの「乾燥」状態を決定する。
10.  湿度を３％RHまたはそれ以下に維持して、少なくとも24時間サンプルをオーブンの中に保持する。
11.  サンプルを乱すことなく、スクリーンを引き上げてオーブンからサンプルを取り出し、T/SDとXDのステープル間の距離をミリメータ直尺で測定し、0.5ミリメートル単位で測定値を記録する。
12.  乾燥寸法から湿潤寸法を引いて湿潤寸法で割ることによって、T/SDとXD両方向のパーセント寸法変化を計算する。
13.  少なくとも５個のサンプルからデータを収集し、パーセント変化を平均して、T/SDの平均％変化とXDの平均％変化とを得る。
湯浴およびオーブンがサンプルを互いに邪魔することなく離して保持する場合には、５個のサンプルすべてを湯浴の中およびオーブンの中に同時に置いて、すべてのサンプルについて同時にデータを得ることもできる。スクリーン支持用のラックを使用して、湯浴とオーブンの両方の中に同時に６個のサンプルを支持することもできる。オーブンからサンプルを取り出すときには、一度に１つだけのサンプルを取り出して測定する。
様々なオーブンおよび温度計を使用することができる。単一サイクルデータという名称の６個のサンプルに使用されるオーブンは、VWR Scientificのオーブンモデル1450DS、カタログ番号52201−650である。オーブン内の湿度を測定するために使用される湿度計は、VWR Scientificから得られるAirguide湿度計、カタログ番号35521−087であり、±１〜３％RHの規定精度を有する。
試験Ｂ
試験Ｂでは、試験Ａで述べたようなステップ１〜13を使用するが、次の変更を伴う。
ステップ番号８では、オーブンを最初に窒素によってパージせず、湿度を約14％にまで低下させるだけである。次いでサンプルをプラスチックバッグの中に置いて第２オーブンに移す。サンプルをプラスチックバッグから取り出して第２オーブンの中に置く。このオーブンを窒素でパージし、オーブンの湿度を３％またはそれ以下に低下させる。湿度を３％RHまたはそれ以下に維持して、少なくとも24時間サンプルをこのオーブンの中に保持する。
供給糸かさの測定
糸のかさを、開示内容が本明細書の中に参照として組み込まれている、RobinsonとThompsonに譲渡された米国特許第4295252号に記載の方法を使用して測定した。糸のかさレベルを、ここではRobinsonとThompsonの特許に記載されているように、％かさけん縮伸度（％BCE）として報告する。かさの測定は、16.5メートルのサンプル長さを使用して11m/分で1.5分間行った。使用した緊張錘は0.1g/デニール（0.11g/dtex）であった。熱処理室内の空気圧は水柱0.05インチであり、加熱空気の温度は170±３℃であった。
例
例１
ナイロンタフトストリングカーペット構造
後に示す第２表では、タフトストリングカーペットのサンプルを、ガラス繊維で補強されたナイロン6,6支持ストランドにストランド当り約48ワットの超音波エネルギーを使用して溶融接着された原液着色ナイロン6,6フェースヤーンを有する、タフトストリングカーペットから切り取った。ナイロン6,6フェースヤーンは、DuPont社（デラウエア州、Wilmington）から入手可能な1235デニールのモスグリーンに原液着色された商用等級（DSDN）糸の２本の糸ストランドから作られ、これらのストランドは、約4tpiの撚りレベルでプライ撚りおよび熱処理され、全デニールは約3100であった。プライ撚り糸の構成単糸は約31のBCE％と約19のdpfを有する。支持ストランドは3900のデニールと0.13のガラスナイロン比を有する。ナイロン6,6フェースヤーンをインチ当りタフト12対の密度でストランドの上に置き、カットして0.5インチのパイル高さに形成した。ナイロン6,6  Sontara（登録商標）の１オンス／平方ヤードの上層と、８ポンドのストランド当り強度を有するMDのインチ当り６ストランドとアクリル接着剤で被覆された16ポンドのストランド当り強度を有するXDのインチ当り10ストランドからなるガラス繊維スクリムの中間層と、ナイロン6,6  Sontara（登録商標）の１オンス／平方ヤードの下層とを含む、ナイロン6,6  Sontara（登録商標）とガラス繊維の積層品に、超音波エネルギーを使用してタフトストリングを溶融接着した。
タフトストリングをインチ当り５ストランドの密度で取り付けて、タフトストリング当り93ワットの超音波エネルギーを使用して、カーペットに約25オンス／平方ヤードのフェースヤーンを取り付けた。1995年８月10日に出願の同時継続中で同時譲渡された米国特許出願第08/513734号（開示内容が本明細書の中に参照として組み込まれる）に記載のように、タフトストリングおよびカーペットを、タフトストリング形成モジュールとベルト・モジュールの上に形成した。
タフトストリング形成モジュール（図示せず）では、フェースヤーンを正方マンドレルの上の４つのストランドを覆って取り巻き、２つの超音波ホーンの下を通過させ、各超音波ホーンによって２つのストランドを同時にヤーンに接着した。各超音波ホーンは、マンドレルの２つの隣接する隅の先に延びて隅と合致する端部において２つの45度の角度をなす表面を有する。さらにマンドレルの４つの場所で、マンドレルに固定された合せベッドナイフに対してそれぞれ押しつけられる（またはベッドナイフからわずかな間隔で離れている）回転円形ブレードを使用して、ストランドの間でヤーンをカットする。ブレードは、非晶質ダイヤモンド被覆で覆われたタングステンカーバイドでできている。ブレードをカッティング中に水で潤滑冷却する場合もある。また、マンドレル周囲の同じ位置で４つのカットが行われ、これによって４つのタフトストリングが同時にカットされてマンドレルから離れる場合もある。マンドレル隅の間の距離はタフトストリングの最終カット長を決定するので、カーペットタフトの最終高さのためにさらなるカッティングは必要でない。こうして形成された４つのタフトストリングを、複数のロールによって駆動される基布のループを含むベルト形成モジュール（図示せず）に送る。４つのタフトストリングを、ロールの１つの上に位置する超音波ホーンの下に導き、ホーンは各タフトストリングとかん合する４つのフォークを有し、４つのタフトストリングを基布に一度に溶融接着する。第１ホーンに続く第２ホーンは追加の接着エネルギーを提供する。４つのタフトストリングを接着ロールに沿って横断させ、タフトストリングを基布の上にらせん状に巻き付けて、３フィート幅のカーペットサンプルを12フィートの長さだけ形成する。カーペットサンプルのループをロールからカットして、このカーペットサンプルから試験サンプルをカットする。ヤーンをストランドに超音波接着する間、およびタフトストリングを基布に超音波接着する間に、超音波ホーンと超音波駆動部に冷気の噴流を当てて、始動と運転作動中に一貫した温度を保持することが有利であり、熱の発生は接着の変化を起こさせる可能性がある。超音波駆動部の若干の加熱は連続作動中に発生し、装置の効率を変化させる。ホーンの振幅を変えて一定の力を維持することは、この変化する効率を補正し、こうして安定した接着が生ずる。超音波接着工程を始動および停止させ、容認できる製品を作るために、超音波ホーンの振幅とホーン圧力を、タフトストリングの速度が上下するにつれて、上下させなければならない。定常走行時には、糸、支持ストランド、およびタフトストリングにかかる張力を監視制御し、超音波の出力を監視して一定に制御しなければならない。
ナイロン6,6フェースヤーンは原液着色されており、組立品にラテックスを使用していないので、カーペットは組立て中に熱を受けることはなく、したがってカサ高にならない。カーペットをかさ高加工するために、「Method for Bulking Tuftstring Carpets」と題する参照された同時係属中の同時譲渡された米国仮特許出願明細書に記載されるように、個別のかさ高加工方法を使用した。この方法では、フェースヤーンを急速な熱い空気流によってテンターフレームの中で加熱し、冷却してからテンターピンから放出する。
ナイロンタフトストリングカーペットのサンプル１〜６を、前記の試験Ａで説明した手順を使用して、湿気安定性について試験したので、結果を後に示す第II表に報告する。平均長さ％変化は２％またはそれ以下であり、これは、このカーペット構造が湿気安定タフトストリングカーペット組立品であることを示す。
例２
ポリプロピレンタフトストリングカーペット構造
後に示す第III表では、原液着色され、超音波エネルギーを使用してポリプロピレンモノフィラメントを含むポリプロピレン支持ストランドに接着されたポリプロピレンフェースヤーンを有するタフトストリングカーペットから、タフトストリングカーペットのサンプルをカットした。ポリプロピレンフェースヤーンを、約3.75tpiの撚りレベルでプライ撚りされ熱処理された２つの1200デニールのかさ高加工された連続フィラメント糸ストランドから作り、全デニールは2400であった。支持ストランドは0.035×0.050インチの寸法の長円形断面を有する6765デニールのポリプロピレンモノフィラメントであった。ポリプロピレンフェースヤーンをインチ当りタフト11対の密度でストランドの上に置き、カットして0.5インチのパイル高さに形成した。ポリプロピレンタフトストリングを作るための超音波ホーン接着エネルギーは約28ワットであった。タフトストリングを36ワットの超音波エネルギーを使用して、各層が10.4g/平方フィートの重量を有する二層織りポリプロピレンスリット薄膜基布に溶融接着した。
タフトストリングをインチ当り７ストランドの密度で取り付けて、約25オンス／平方ヤードのヤーンフェース重量を有するカーペットを準備した。タフトストリングおよびカーペットを、図３に示すような装置で約２ヤード／分の速度で形成した。ポリプロピレンフェースヤーンを原液着色し、組立品にはラテックスを使用しなかったので、カーペットは組み立て中に熱を受けることはなく、したがってかさ高にならなかった。ドラム上の基布に延伸パイル物品を接着した後にすぐ、タフトストリングカーペットに約95℃の温度の熱空気を吹き付けて、かさ高加工を達成した。
ポリプロピレンタフトストリングカーペットのサンプル１〜５を、前記の試験Ｂで説明した手順を使用して、湿気安定性について試験したので、結果を後に示す第III表に報告する。平均長さ％変化は２％またはそれ以下であり、これは、このカーペット構造が湿気安定タフトストリングカーペット組立品であることを示す。
例３
ポリエステルタフトストリングカーペット構造
後に示す第IV表では、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート）フェースヤーンを有し、超音波エネルギーを使用してポリエステルの被覆とガラスフィラメントの芯とを有するポリエステル支持ストランドに溶融接着されたタフトストリングカーペットから、タフトストリングカーペットのサンプルをカットした。ポリエステルフェースヤーンを、約4tpiの撚りレベルでプライ撚りされ熱処理された２つのかさ高加工されたステープル糸ストランドから作り、全デニールは約4357であった。支持ストランドは全4536デニールのためにポリエステルに被覆によって覆われた900デニールのガラスフィラメントを有する。ポリエステルフェースヤーンをインチ当りタフト12対の密度でストランドの上に置き、カットして0.5インチのパイル高さに形成した。ポリエステルタフトストリングを形成するためにフェースヤーンをストランドに接着するための超音波ホーン接着エネルギーは約25ワットであった。50ワットの超音波エネルギーを使用して、タフトストリングを、9.35グラム／平方フィートの坪量を有するポリエステルスパンボンデッドシートの下層と23.54グラム／平方フィートの坪量を有するポリエステル／ガラス不織布シートの上層とから作られた二層基布に溶融接着した。タフトストリングと接触する上層は、シートの平面によく分散した0.5インチの長さと13ミクロンの直径を有するガラスステープルファイバの25％と、ガラス繊維に接着されたポリエステル小球の75％からなる。この上層は、開示内容が本明細書の中に参照として組み込まれている、米国特許第5134016号に記載されている。基布における２つの層を、一ステップで一緒にさらにタフトストリングに溶融接着する。この特定の下層のみを使用した場合、超音波接着による問題があった。
タフトストリングをインチ当り５ストランドの密度で取り付けて、約34オンス／平方ヤードのヤーンフェース重量を有するカーペットを準備した。タフトストリングおよびカーペットを、図３に示すような装置で約２ヤード／分の速度で形成した。試験の前にカーペットをかさ高加工しなかった。ポリエステルタフトストリングカーペットのサンプル１〜６を、前記の試験Ａで説明した手順を使用して、湿気安定性について試験したので、結果を後に示す第IV表に報告する。平均長さ％変化は２％またはそれ以下であり、このカーペット構造が湿気安定タフトストリングカーペット組立品であることを示す。
例４
個別の接着剤を有するナイロンタフトストリングカーペット
後に示す第Ｖ表では、原液着色され、超音波エネルギーを使用して例１に記載したようなナイロン6,6の被覆とガラス繊維フィラメントの芯を有する支持ストランドに溶融接着されたナイロン6,6フェースヤーンを有する、単一のタフトストリングカーペットサンプルを作った。タフトストリングと基布との間に置いた個別の接着剤を使用して、タフトストリングを基布に取り付けた。基布は第II表の例において使用したものと同じである。個別の接着剤は0.03ポンド／平方フィートの坪量を有するCytex  FM  73Mエポキシ薄膜の単一層であった。
タフトストリングを特殊な取付具の中でインチ当り５ストランドの密度で基布に取り付け、約25オンス／平方フィートのヤーンフェース重量を有する約13平方インチのカーペットサンプルを準備した。取付具は、小割板５枚／インチの等間隔の平行列で小割板を保持する額縁構造からなる。小割板の長さは約14インチ、幅は0.12cm、高さは1.25インチであった。長さ13インチのタフトストリングをカットして、タフトの対が小割板と小割板の縁部に直接置かれたストランドとの間に押し込まれるように、取付具の小割板の上に置いた。この方法で、接着層と基布を置くために、タフトストリングの基部を上に向けた。枠の端部には「Kapton」テープを使用してタフトストリングを適所に保持した。接着層をカットしてタフトストリングのすべての基部を覆い、基布をカットして接着層全体の上に固定した。次に、フレームを逆転して基布を下に置き、これを取付具よりわずかに大きな二枚の1/4インチアルミニウム板の間に置いた。次にこの組立品を、上板の上に置かれた50ポンドの錘と共に標準的な対流オーブンの中に置いた。オーブン内の温度を室温から30分間で120℃まで上昇させ、それから１時間120℃に保持した。オーブンを消して、サンプルを50ポンドの錘の圧力の下で約２時間オーブンの中で冷却させた。
これらのナイロンタフトストリングカーペットサンプルを、カーペット上の初期マークが30cm離れていたことだけが異なるが、上述の試験Ａにしたがって湿気安定性について試験した。
結果を後に示す第Ｖ表に報告する。平均長さ％変化は２％またはそれ以下であり、このカーペット構造が湿気安定タフトストリングカーペット組立品であることを示す。
例５
ナイロン6,12モノフィラメントで作られたストランドを有するナイロンタフトストリングカーペット
例１に類似した原液着色したナイロン6,6フェースヤーンを有するナイロンタフトストリングカーペットのサンプルを作ったが、これはきつね色であり、ナイロン6,12モノフィラメントストランドに溶融接着して、ナイロン6,6「Sontara」とガラス繊維との積層品の基布に溶融接着されたタフトストリングを形成したものである。基布は例１で記載したものと同じである。ナイロン6,12モノフィラメントストランドは、ガラス補強フィラメントのない直径25ミル（約2700デニール）の押出しシングル丸形フィラメントからなる。このナイロン6,12モノフィラメントストランドを米国特許第5470656号に記載の方法にしたがってそれ自体で試験した場合には、これは湿気安定性であると考えられる。このナイロン6,6フェースヤーンをインチ当りタフト12対の密度でストランドの上に置き、カットして0.5インチのパイル高さに形成した。タフトストリングを超音波エネルギーを使用して、インチ当り５ストランドの密度で基布に溶融接着し、約25オンス／平方ヤードのフェースヤーン重量を有するカーペットを準備した。タフトストリングおよびカーペットを図３で説明した装置を使用して形成した。カーペットを例１で説明したものと類似の方法でかさ高加工した。このカーペットを上述の方法、湿気安定性（試験Ａ）に記載した手順にしたがって試験した場合に、これは（５サンプルにおける）平均長さ％変化はMDとXDにおいて２％またはそれ以下であると考えられる。２つだけの試験サンプルに基づく実測平均長さ％変化はMDで1.21％、XDで0.07％であり、このカーペットが湿気安定タフトストリングカーペット組立品であることを示す。
例６
ガラス繊維の芯に巻いたナイロン６、６共重合体ステープル糸被覆で作ったストランドを有するナイロンタフトストリングカーペット
例１に類似した原液着色したナイロン6,6フェースヤーンを有するナイロンタフトストリングカーペットのサンプルを作ったが、これはきつね色であり、MPMD（２−メチルペンタメチレンジアミン）から誘導された単位を30重量％含むナイロン6,6共重合体のナイロンステープル糸被覆と、ガラス補強フィラメントの芯とを有する被覆／芯ストランドに溶融接着して、ナイロン6,6「Sontara」とガラス繊維との積層品の基布に溶融接着されたタフトストリングを形成したものである。基布は例１で記載したものと同じである。被覆として使用されるMPMDから誘導された単位を30重量％含むナイロン6,6共重合体のナイロンステープル糸は、従来の手段によって製造した。ストランドを、1450デニールの連続マルチフィラメントガラス芯の上にナイロン糸の1.5インチステープル長、1.8dpfの単一ステープル細片を巻き付けて作った。ストランドの全デニールは約2700、ガラスナイロン面積比は約0.58であった。このストランドは例１の被覆／芯ストランドよりも高いガラスナイロン比を有していたが、ガラスの被覆は良好であり、ナイロンポリマーはフェースヤーンへの良好な接着のためには十分であった。これは、固体押出しナイロンポリマー被覆よりも大きなかさを有する巻かれたナイロンステープル糸被覆に原因があると考えられる。より多くのステープルファイバとより低いナイロン／ガラス比を有する、より高いデニールのストランドも加工される。この巻かれたストランドを作るために使用される機械は、オーストリアのリンツにあるTextilmachinenfabrik Dr.Ernst Fehrer AGで製造される「DREF3摩擦紡糸機」である。類似の機械が、Fehrerに譲渡された米国特許第4779410号に記載されている。このストランドを米国特許第5470656号に記載の方法にしたがってそれ自体で試験した場合には、これは湿気安定性であると考えられる。このナイロン6,6フェースヤーンをインチ当りタフト12対の密度でストランドの上に置き、カットして0.5インチのパイル高さに形成した。
上述のタフトストリングに類似のタフトストリングの上面と側面の顕微鏡写真をそれぞれ、図11と図12に示す。上述のように、これらのタフトストリングは、ナイロンステープル糸被覆とガラスフィラメントの芯とを有する被覆／芯ストランドに、ナイロンフェースヤーンのタフトを接着して作ったものである。図11と図12に示すストランドでは、マルチフィラメントガラス芯は900のデニールを有する。
芯306の周りに巻かれたナイロンステープル糸被覆304からなるストランド302に取り付けたタフト300を示す。タフトを取り付けるための超音波工程中に、被覆フィラメントのほとんどは互いに一緒に接着されることになり、一部分はタフトフィラメントに接着されると考えられる。続いてタフトストリングを、超音波エネルギーを使用して、インチ当り５ストランドの密度で基布に溶融密着し、約25オンス／平方ヤードのヤーンフェース重量を有するカーペットを準備した。タフトストリングおよびカーペットを図３で説明した装置を使用して形成した。カーペットを例１で説明したものと類似の方法でかさ高加工した。このカーペットを上述の方法、湿気安定性（試験Ａ）に記載した手順にしたがって試験した場合に、これは（５サンプルにおける）平均長さ％変化はMDとXDにおいて２％またはそれ以下であると思われる。２つだけの試験サンプルに基づく実測平均長さ％変化はMDで0.6％、XDで0.07％であり、このカーペットが湿気安定タフトストリングカーペット組立品であることを示す。
この例６で使用したナイロンステープル糸を、特別の目的のためのステープルフィラメントの混紡とすることもできる。例えば、（ポリプロピレンフィラメント約20％などの）低融点バインダフィラメント５〜25重量％のナイロン6,6/MPMDステープル糸、または改質されていないナイロン6,6ステープル糸との混紡を作って、ガラス芯の周りに巻かれたステープル混紡を作ることが望ましい。超音波法によって接着されると、低融点バインダフィラメントは結果的に、ストランドのために軸方向により高い凝集性を生じさせ、これは加工引張り中のタフトストリングの損傷を防ぎ、設置と取扱いにおける引張りによるカーペットの損傷と使用中の摩耗を防ぐ助けとなる。別の可能な混紡ステープルフィラメントには帯電防止性を有するフィラメントがあり、このようなフィラメントはタフトの中の帯電防止フィラメントを対象とし、完成されたカーペットにおける帯電を減らすことができる。
別の巻き構造を有するストランドも使用することができる。例えば、ナイロンのかさ高加工された連続フィラメント（BCF）を、マサチューセッツ州NatickにあるOMM Americaによって製造されたゴム被覆機を使用してガラス繊維芯の周りに巻き付けることもできる。例えば、２本のBCF糸をガラス繊維芯の周りに反対方向に巻き付けて、芯の被覆とバランスした撚り構造を達成することもできる。この巻きストランドはナイロンステープル糸巻きストランドと似た機能をするが、工程は、特殊機能性のための他のポリマーフィラメントにおいては同じ混紡容易性を持っていない。
別の実施形態では、MPMD（２−メチルペンタメチレンジアミン）から誘導された単位を30重量％含むナイロン6,6共重合体のナイロンステープル糸を使用して、補強層として使用され改質されたナイロン6,6層に取り付けられるガラス繊維を有する基布の上と下のナイロン「Sontara」層を作ることができる。これらの基布は湿気安定性であり、結果的に得られるタフトストリングカーペットも湿気安定性であると考えられる。さらに、これらの改質されたナイロン6,6層は、改質されないナイロン6,6フェースヤーンタフトの融点よりも約20℃低い融点を有する。したがって、図10に示す1995年８月10日出願の係属中の特許出願第08/513734号に記載の基布接着装置によって、基布に加えられる超音波エネルギーを使用して、タフトストリングを基布に直接接着することができる。このカーペットは、フェースヤーンとストランドの間、およびタフトストリング上のフェースヤーンと基布の間の良好な接着を伴うと考えられる。さらに、この接着が例１または例７で使用されたものより低いレベルの超音波エネルギーを使用して得ることができ、結果的に、タフトストリングを基布に超音波接着する間のフェースヤーンフィラメントへの損傷が少ないと考えられる。
例７
ガラス繊維芯を覆うナイロン6,6共重合体押出し被覆で作られたストランドを有するカーペット
例１に類似した原液着色したナイロン6,6フェースヤーンを有するナイロンタフトストリングカーペットのサンプルを作ったが、これはきつね色であり、ナイロン6,6を85重量％とナイロン６を15重量％有するナイロン6,6/6共重合体の被覆を有する被覆／芯ストランドに溶融接着されたナイロン6,6フェースヤーンである。被覆として使用したこのナイロン共重合体は、従来の手段によって製造された。この結果得られたナイロン共重合体は、ナイロン6,6フェースヤーンの融点よりも約20℃低い融点を有することが期待される。原液着色したナイロンフェースヤーンのための典型的な融点は約258℃である。タフトストリングを、ナイロン6,6「Sontara」とガラス繊維の積層品の基布に溶融接着した。基布は例１で記載の物と同じであった。被覆／芯支持ストランドは、全3200デニールを有し、ガラス900デニール、ガラスナイロン比0.20の長円形断面を有した。このストランドを米国特許第5470656号に記載の方法にしたがってそれ自体で試験した場合には、これは湿気安定性であると考えられる。ナイロン6,6フェースヤーンをインチ当りタフト12対の密度でストランドの上に置き、カットして0.5インチのパイル高さに形成した。タフトストリングを、超音波エネルギーを使用してインチ当り５ストランドの密度で基布に溶融接着し、約25オンス／平方ヤードのヤーンフェース重量を有するカーペットを準備した。図１に示す装置を使用してタフトストリングを形成し、タフトストリングを、図10に示す1995年８月10日出願の係属中の特許出願第08/513734号に記載の基布接着装置を使用して、基布に取り付けた。基布接着装置の超音波ホーンは、低融点の多量のストランドに直接接触しない。（個別の実験では、図３の上部接着装置を使用して、ホーンがストランドに直接接触してタフトストリングを基布に確実に取り付けたときに、ストランドにいくらかの損傷が観察された。）カーペットを例１で説明したものと類似の方法でかさ高加工にした。このカーペットを上述の方法、湿気安定性（試験Ａ）に記載した手順にしたがって試験した場合に、これは（５サンプルにおける）平均長さ％変化はMDとXDにおいて２％またはそれ以下であると思われ、このカーペットが湿気安定タフトストリングカーペット組立品であることを示す。
ストランドが、ナイロン6,6マルチフィラメントのフェースヤーンのポリマーよりも低い融点を有するナイロン共重合体から作られた被覆を有することが重要である。この低い融点の被覆ポリマーを使用すると、超音波エネルギーはホーンによってナイロン6,6マルチフィラメントのフェースヤーンに直接加えられる。被覆共重合体がフェースヤーンのフィラメントよりも低い融点を有する場合には、フェースヤーンにおけるフィラメント損傷の機会は、低融点被覆ポリマーは高融点フィラメントの前に融解する傾向があるので、少なくなる。反対に、被覆ポリマーまたはモノフィラメントポリマーがナイロン6,6マルチフィラメントのフェースヤーンと同じ融点温度を有し、超音波エネルギーをナイロン6,6マルチフィラメントのフェースヤーンに直接加えて、フィラメントを被覆／芯ストランドまたはモノフィラメントストランドに融合させると、フェースヤーンにおけるフィラメントの一部分が損傷を受ける可能性がある。同様に、例６における支持ストランドのナイロンステープル糸被覆も、ナイロン6,6フェースヤーンより低い融点を有する。
例８
例６のストランドとタフトストリング横断方向に例６のストランドで作られた基布とによって作られたナイロンタフトストリングカーペット
例１に類似した原液着色したナイロン6,6のフェースヤーンを有するナイロンタフトストリングカーペットのサンプルを作ったが、これはきつね色であり、MPMD（２−メチルペンタメチレンジアミン）から誘導された単位を30重量％含むナイロン6,6のステープル糸被覆と、例６に記載したガラスフィラメントの芯とを有する被覆／芯ストランドに溶融接着して、タフトストリングを形成したものである。例６に記載したこれらの巻きステープル糸被覆／芯ストランドの平行列を、インチ当り５ストランドの密度で形成し、タフトストリングを超音波エネルギーを使用して列におけるストランドに垂直に溶融接着した。ナイロン6,6フェースヤーンをインチ当りタフト12対の密度でストランドの上に置き、カットして0.5インチのパイル高さに形成した。タフトストリングを、超音波エネルギーを使用して、インチ当り５ストランドの密度で基布に溶融接着し、約25オンス／平方ヤードのヤーンフェース重量を有するカーペットを準備した。図３に示す装置を使用してタフトストリングとカーペットを形成した。シリンダ210の両端の周囲にピンを置き、一端のピンと他端のピンとの間にストランドを前後に巻き付けることによって、シリンダ210の上に平行列を形成した。カーペットをシリンダから切り離してピンから除去し、例１で記載したものと類似の方法でかさ高加工した。このカーペットを上述の方法、湿気安定性（試験Ａ）に記載した手順にしたがって試験した場合に、これは（５サンプルにおける）平均長さ％変化はMDとXDにおいて２％またはそれ以下であると思われ、このカーペットが湿気安定タフトストリングカーペット組立品であることを示す。
基布を仕立てるストランドの平行列を形成する代替方法の１つは、米国特許第3728195号（開示内容が本明細書の中に参照として組み込まれる）に記載されているものと類似の装置の上で列を形成し、ストランドの列に垂直に配置された複数のポリエステル保持糸を織って、からみ織りの基布ウェブを形成し、基布ウェブには、ストランドが機械から除去された後にストランドが離間した平行列の中に保たれるようにすることである。次いで、この基布ウェブをシリンダ210の上に置き、タフトストリングをウェブに溶融接着する。上述の例８のタフトストリングカーペット構造で使用するための代替ストランドとして、例１、５、または７で記載した被覆／芯ストランドを使用する。これらは特定の適用例では好ましいかもしれないが、上述の例６のストランドの使用が、低廉なタフトストリングカーペット構造を作るためには最も好ましい。
上述の例８のカーペット構造は、ラテックス接着剤が塗布されていた従来のカーペットまたは織物形式のカーペットでは見られなかった開放構造を有する。これはまた、例１で記載した形式の基布を有する多孔構造よりもさらに開放的な構造である。この開放構造は、かさ高加工ステップでカーペットを処理するときに面を加熱するために必要な時間を減らすため、または着色した場合にカーペットを乾燥させるための時間を減らすために有用となる。
例９
ポリエステルの追加織布支持層を持った基布を有する例８のカーペット構造
まず、例８のタフトストリングカーペット組立品を準備した。ストランドの平行列をシリンダ210の上に置く前に、Dupont（デラウェア州Wilmington）から入手可能な1.05オンス／平方ヤードのスパンボンデッドポリエステル織布「Reemay」をシリンダの上に置き、それから列を織布の上面に置いた。次いでタフトストリングを、超音波エネルギーを適用してストランド列と織布との両方に溶融接着して、タフトストリングを取り付けた。「Reemay」織布はカーペット構造の裏側に若干の保護をもたらし、カーペットに対する取り扱い、設置、および摩耗の力に抗するのに望ましい若干の構造的強度を加えると考えられる。カーペットを、例１で記載したものと類似の方法でかさ高加工した。このカーペットを上述の方法、湿気安定性（試験Ａ）に記載した手順にしたがって試験した場合に、これは（５サンプルにおける）平均長さ％変化はMDとXDにおいて２％またはそれ以下であると思われる。１つだけの試験サンプルに基づく実測平均長さ％変化はMDで0.28％、XDで0.28％であり、このカーペットが湿気安定タフトストリングカーペット組立品であることを示す。
「Reemay」織布を構造に組み込む代替方法の１つは、例８に記載のからみ織りの基布ウェブを形成し、Reemay織布を、ウェブに塗布されるアクリル接着剤を使用してウェブに取り付けることである。メタクリル酸メチルとアクリル酸チルの橋かけ化合物などの改質されたアクリル接着剤は効果があると考えられる。これはまた、結果として得られるウェブ／織布構造は頑丈な構造で、従来のカーペット基布のように取り扱うことができるという利点もある。これは、1995年８月10日出願の係属中の特許出願第08/513734号に記載の手順を使用するなどの、カーペットのためのさまざまな組立て手順の可能性を提供する。
追加織布支持層のために使用する代替材料として、２オンス／平方ヤードの不織布不結合ポリエステル「Sontara」を使用し、「Reemay」織布層と同じ方法でこれを処理する。他の代替支持層は、BASF社の一部門であるAKZO Nobel Nonwovens社によって製造されるポリエステル芯とナイロン６被覆「Colback」のコンジュゲートフィラメントで作った１〜３オンス／平方ヤードのスパンボンデッドシートである。最終カーペット構造の湿気安定性を落とさない限り、最終カーペット構造のための特殊な性質と機能性に応じて他の支持層も可能である。これらの支持層をフェースヤーンと調和させるために着色することもでき、外表面に印刷された特殊な識別マーク（ブランド名、洗浄説明など）を付けることもできる。
例10
タフトストリングと基布との間に接着薄膜を加えて作られた例７に類似のカーペット
例１に類似した原液着色したナイロン6,6フェースヤーンを有するナイロンタフトストリングカーペット組立品を作ったが、これはきつね色であり、ナイロン6,6を85重量％とナイロン６を15重量％有するナイロン6,6/6共重合体の被覆を有する被覆／芯ストランドに溶融接着されたナイロン6,6フェースヤーンである。この結果得られたナイロン共重合体の被覆は、ナイロン6,6フェースヤーンの融点よりも約20℃低い融点を有することが期待される。Dupont社から入手可能な改質されたポリエチレン「Bynel」でCXA  41E557と指定されるものからなる連続薄膜を、タフトストリングと基布の間に置いた。超音波エネルギーを使用して単一ステップで、タフトストリングを薄膜に溶融接着し、薄膜をナイロン6,6「Sontara」とガラス繊維の積層品の基布に溶融接着した。基布は例１で記載の物と同じであった。被覆／芯支持ストランドは、全3200デニールを有し、ガラス900デニール、ガラスナイロン比0.20の長円形断面を有した。この被覆／芯支持ストランドを米国特許第5470656号に記載の方法にしたがってそれ自体で試験した場合には、これは湿気安定性であると考えられる。「Bynel」CXA  41E557の連続薄膜は、無水マレイン酸でグラフトされた高密度のポリエチレンを混合した低密度のポリエチレンのベースポリマーを含む樹脂から作られ、樹脂の無水マレイン酸含有量は0.12％であった。ベースポリマーは、約90％の樹脂ブレンドを含み、結果として0.916g/ccの樹脂密度となった。樹脂ブレンドは約127℃の融点を有した。約3.0のメルトインデックスを有する「Bynel」CXA  41E557のペレットを押出し機の中に置き、スロットダイを通じて冷却ロールの上に押し出して厚さ３ミルの薄膜を形成し、冷却された薄膜をロールから巻き取ることによって、連続薄膜を作った。30以下であり、また10以下であることが好ましい樹脂の低いメルトインデックスは、樹脂に高い粘性をもたらす。この樹脂は、それ自体粘着することなく、またはく離紙を必要とすることなくロールに巻き取ることができる薄膜を提供する。結果として得られる基布上の薄膜は、かさ高加工ステップ中に吹き飛ばされることはない。樹脂と結果として得られる薄膜が100℃以上の融点を有し、このため最終カーペットを、カーペットの構造を弱めたり層間はく離させることなく水蒸気洗浄できることは重要である。
ナイロン6,6フェースヤーンをインチ当りタフト12対の密度でストランドの上に置き、カットして0.5インチのパイル高さに形成した。タフトストリングを、超音波エネルギーを使用してインチ当り５ストランドの密度で基布に溶融接着し、約25オンス／平方ヤードのヤーンフェース重量を有するカーペットを準備した。図３に示す装置を使用してタフトストリングとカーペットを形成した。カーペットを小さなサンプル（14インチ×14インチ）にカットし、例４におけるエポキシ接着剤を硬化させるために記載されたものに類似の方法で、（サンプルを平らに保持するための）錘を用いて、実験室用対流オーブンでかさ高加工したが、温度を約150℃に保った点が異なる。（例１の方法でかさ高加工されたサンプルもうまくゆくと考えられる。）かさ高加工温度によって、薄膜は基布の近接「Sontara」層に均一に接着されるが、意外にも「Sontara」の含浸はない。カーペット構造への薄膜の追加は、タフトストリングと基布の間の接着を改善させ、ある部分ではフェースヤーンのフィラメントを傷つけることもある超音波エネルギー付勢の増加を必要としないことがわかった。このカーペットを上述の試験方法、湿気安定性（試験Ａ）に記載した手順にしたがって試験した場合に、これは（５サンプルにおける）平均長さ％変化はMDとXDにおいて２％またはそれ以下であると考えられる。２つだけの試験サンプルに基づく実測平均長さ％変化はMDで0.33％、XDで０％であり、このカーペットが湿気安定タフトストリングカーペット組立品であることを示す。
「Bynel」樹脂のメルトインデックスは、様々な製造技法に合わせるために樹脂の望みの融点と粘性に応じて、約1.0〜9.0の範囲にあることが好ましい。例えば、1.0樹脂はこの例10の3.0樹脂よりも高い粘性を有する。3.0樹脂は、メルトブローイングによって薄膜を形成するのに適している。9.0樹脂はさらに低い粘性を有し、薄膜を基布の上に直接押出し塗工するのに適している。「Bynel」は約３〜５ミルの範囲の厚さを有することが好ましい。２ミルの薄膜ではすぐれた接着が得られないことがわかった。５ミルの薄膜では接着を有意に改善することにはならず、５ミル薄膜は３ミル薄膜よりも高価であった。
例11
同時押出し成形されたナイロンとポリエステルの被覆／芯で作られたストランドを有するナイロンタフトストリングカーペット
図13Aは、本発明の一実施形態によるナイロンパイル物品すなわちタフトストリング312を形成するために使用された、同時押出し成形されたナイロンとポリエステルの被覆／芯モノフィラメントの端面図である。図13Bは、湿気安定基布316に接着された複数のタフトストリング312から形成された、湿気安定パイル表面構造すなわちタフトストリングカーペット組立品314の端面図である。各タフトストリング312は、複数のマルチフィラメント糸のＵ形束からなり、各束は、支持ストランド310に（超音波付着などによって）取り付けられたナイロンパイル糸の一対のタフトストリング318を定義する。支持ストランド310（図13A）は、ポリエステル芯322とナイロンポリマーの同時押出し成形された被覆324からなる。
例１に類似した原液着色したナイロン6,6パイル糸を有するナイロンパイル表面構造（タフトストリングカーペット組立品）のサンプルを作ったが、このパイル糸はきつね色である。パイル糸の束を、超音波エネルギーを使用して、同時押出し成形されたナイロンとポリエステルの被覆／芯モノフィラメントストランド310に接着して、各束におけるタフトの対がストランド310から延びているタフトストリング312を形成した。複数のこの種のタフトストリング312を、ナイロン6,6「Sontara」とガラス繊維との積層品の基布316に溶融接着して、図13Bに示す湿気安定パイル表面構造（（タフトストリングカーペット組立品）314を製造した。基布316は、例１で記載したものと同じであったが、XDに補強するガラスが32ポンド／ストランドのガラス繊維をインチ当り５ストランド並べたものからなる点が異なる。理解されるように、MDとXDの両方におけるガラスの存在は、縦方向と横断方向の両方において基布316に湿気安定性を与える。しかしながら、ポリマーが和合性である（すなわち超音波法またはその他によって接着可能である）限り、この出願に記載する様々な基布のいずれでも、上記のタフトストリング312を共に使用して、湿気安定ナイロンパイル表面構造（タフトストリングカーペット組立品）314を形成できることも、理解すべきである。
図13Aでは、被覆／芯モノフィラメントストランド310は、芯を取り巻く材料の被覆324を有する中央芯322からなる。ストランド310は、ナイロン被覆50重量％とポリエステル芯50重量％とからなってガラス補強フィラメントのない、直径28ミル（約4400デニール）の同時押出し成形された実質上丸形のフィラメントを含む。被覆324の厚さは約５ミルであった。接着部の信頼できるカバーのためには、被覆324の厚さを少なくとも約２ミルにすることが好ましい。被覆／芯の重量比は、選択されるポリマー、要求される湿気安定性のパーセンテージ、およびストランドの望みの剛性に応じて、20％:80％から80％:20％までであることが好ましい。芯が大きくなればストランド310はより剛性となるが、被覆が大きくなればストランド310は湿気により敏感になる。
被覆／芯構造を、開示内容が本明細書の中に参照として組み込まれている米国特許第4584240号に記載されているような従来の同時押出し成形法によって作ることができる。被覆／芯モノフィラメントを約25℃で水冷し、それから約80℃の湯浴の中で約4.0倍に引き伸ばした。次にこれを約400℃に熱したオーブンの中で約２〜３秒間ゆるめて、約3.5倍の引き延ばしとなり、空気冷却してから巻いてモノフィラメントを応力開放し、熱と湿気に対する安定性を上げた。ナイロン被覆324は、ナイロン６を85重量％、ナイロン6,6を15重量％含む共重合体で、（ナイロン６ホモポリマーの215℃、ナイロン6,6ホモポリマーの260℃に対して）約195℃の融点を有する共重合体を提供する。被覆を形成するために使用される他の可能なポリマーには、これらに限定されないがナイロンポリマー、共重合体、およびターポリマーがある。例えば、ナイロン6,6ホモポリマー、ナイロン6,6/ナイロン６またはナイロン6,6/2−メチルペンタメチレンジアミンの共重合体、またはナイロン6/ナイロン6,6/ナイロン6,10のターポリマーを使用することができる。ポリエステル芯322は、約265℃の融点を有するポリエチレンテレフタレート（PET）である。被覆の融点は芯の融点より低いので芯の強度が被覆をパイルフェースヤーンに超音波接着する間に保持されることは重要である。また、被覆の融点はパイルフェースヤーンの融点より低いので、超音波接着中に被覆はパイルフェースヤーンより先に溶融し、フェースヤーンの損傷を最小限にすることも重要である。例１のストランドと比較して、この例11のストランド310をより確かなものにすることができ、被覆の厚さはより均一で、被覆と芯との同心性は向上する。ストランド310のよりすぐれた均一性は、結果的にタフトストリング312製造中のストランド310に対する糸318の接着をより確かなものとする。
この被覆／芯モノフィラメントストランド310を米国特許第5470656号に記載の方法にしたがって試験した場合に、これは湿気安定性であると考えられる。ナイロン6,6パイルフェースヤーンをインチ当りタフト12対の密度でストランドの上に置き、カットして0.5インチのパイル高さに形成した。タフトストリング312をインチ当り５ストランドの密度で次々に置き、超音波エネルギーを使用して、タフト318は基布316から伸びた状態で基布316に溶融接着し、約25オンス／平方ヤードのヤーンフェース重量を有するパイル表面構造（タフトストリングカーペット組立品）314を準備した。タフトストリング312とタフトストリングカーペット組立品314を、図３で示した装置を使用して形成した。タフトストリング312のこのストランド310を基布316に接着するとときは、超音波ホーンとの接触時間を最短にして、基布316におけるガラス繊維ストランドの上をホーンが通過ときの圧力スパイクの影響を減感させることが重要であった。これは、ホーンの接触表面を短くすることによって達成された。接触時間が長くなると被覆の溶融貫通を引き起こすこともあった。タフトストリングカーペット組立品314を例１で説明したものと類似の方法でかさ高加工した。このカーペットを上記の試験方法、湿気安定性（試験Ａ）に記載した手順にしたがって試験した場合に、これは（５サンプルにおける）平均長さ％変化はMDとXDにおいて２％またはそれ以下であると考えられる。４つだけの試験サンプルに基づく実測平均長さ％変化はMDで0.36％、XDで0.0％であり、製造されたパイル表面構造すなわちタフトストリングカーペット組立品314が湿気安定性であることを示した。
例12
ステープル糸とガラス繊維芯との組合せの上に巻かれた改質ナイロン6,6ステープル糸被覆で作られたストランドを有するナイロンタフトストリングカーペット
図14Aは、本発明の他の実施形態によるナイロンパイル物品すなわちタフトストリング332を形成するために使用される支持ストランド330の端面図である。図14Bは、湿気安定基布336に接着された複数のタフトストリング332で形成された湿気安定パイル表面構造334を示す。各タフトストリング332は、複数のマルチフィラメント糸Ｕ形束からなり、各束は、支持ストランド330に（超音波付着などによって）取り付けられたナイロンパイル糸の一対のタフトストリング338を定義する。支持ストランド330（図14A）は中央芯342と被覆344からなる。本発明のこの実施形態によれば、芯342は複数のガラス繊維延伸フィラメント346とステープル糸のフィラメント348から形成されている。被覆344は芯342の周りに巻かれたステープル糸である。
例１に類似した原液着色したナイロン6,6フェースヤーンを有するナイロンパイル構造（タフトストリングカーペット組立品）334のサンプルを作ったが、これはきつね色であって、超音波エネルギーを使用して被覆／芯ストランド330に溶融接着してタフトストリング332を形成し、各束におけるタフトの対がストランドから伸びているフェースヤーンである。ストランド330のナイロンステープル糸被覆344は、MPMD（２−メチルペンタメチレンジアミン）から誘導された単位を約30重量％含むナイロン6,6共重合体から作られたナイロン6,6繊維を含む。芯342のステープルストランド348は、被覆と同じ材料である。タフトストリング332を、ナイロン6,6「Sontara」とガラス繊維の積層品の基布336に溶融接着して、図14Bに示す湿気安定パイル表面構造（すなわちタフトストリングカーペット組立品）334を製造した。基布336は例１に記載のものと同じであったが、XDにおける補強ガラスが32ポンド／ストランドのガラス繊維をインチ当り５ストランド並べたものからなり、基布は90度回転されて、その結果XDのガラスフィラメントはタフトストリング332と整列した（すなわちこれらの補強ガラスフィラメントはMDに配向された）点が異なる。さらに、MDとXDの両方におけるガラスの存在は、縦方向と横断方向の両方において基布336に湿気安定性を与える。ポリマーが和合性である（すなわち超音波法またはその他によって接着可能である）限り、ここに記載の様々な基布のいずれでも、上記のタフトストリング332と共に使用して、湿気安定ナイロンパイル表面構造（タフトストリングカーペット組立品）334を形成できることも、理解すべきである。
被覆344として使用した、MPMDから誘導された単位を約30重量％含むナイロン6,6共重合体から作られたナイロン6,6を含むナイロンステープル糸は、従来の手段によって製造された。ストランド330は、1450デニールのマルチフィラメントガラスの連続芯とガラス繊維マルチフィラメントと同時押出しされたドラフトされたステープルストランドとの上に、1.5インチステープル長のステープルスライバ、1.8dpfのナイロン糸を巻き付けて作った。ストランド330の全デニールは約2700である。芯342はストランドの約40〜60重量％であることが好ましい。ステープルフィラメントは、被覆の中にあるステープルフィラメントの好ましくは約50〜80％によって残りを作り上げる。ステープル糸のフィラメント348とガラス繊維のフィラメント346は同じ方向に伸びている。巻かれたステープル被覆フィラメント344はステープル芯フィラメント348とかん合している。このかん合は接着の前は摩擦によるもので、さらにまた、パイル糸をストランド330に超音波接着する間は溶融かん合となる。これは、（接着前の）被覆表面または（接着後の）タフトが、カーペット形成機におけるストランドとタフトストリングの取り扱いの際にロールまたはガイドの上の抵抗に遭うときに、芯に沿って巻かれたステープル糸被覆344（および取り付けられたパイル糸338）のはく離を防ぐために重要である。これは、例６のストランドとタフトストリングに対する改良であり、この場合、巻かれたステープルは芯の中のガラス繊維にも接着せず、同一の広がりを有するステープル芯のカバーはない。
巻かれたストランド330を作るために使用される機械は、オーストリアのLinzにあるTextilmachinenfabrik Dr.Ernst Fehrer AGによって製造された「DREF3摩擦紡糸機」である。このストランド330を米国特許第5470656号に記載の方法にしたがってそれ自体で試験した場合には、これは湿気安定性であると考えられる。ナイロン6,6フェースヤーンをインチ当りタフト12対の密度でストランドの上に置き、カットして0.5インチのパイル高さに形成した。
タフトに取り付けるための超音波工程中に、被覆フィラメント344のほとんどは共に接着されることになり、一部分はタフトフィラメント338に接着されると考えられる。タフトストリング332を次々にインチ当り５ストランドの密度で置いて、超音波エネルギーを使用して、基布336から伸びるタフト338を有する基布336に溶融接着し、約25オンス／平方ヤードのヤーンフェース重量を有するパイル表面構造（タフトストリングカーペット組立品）334を準備した。タフトストリング332とタフトストリングカーペット組立品334とを、図３に示す装置を使用して形成した。パイル表面構造（タフトストリングカーペット組立品334）を、例１で説明したものと類似の方法でかさ高加工した。このカーペットを上述の方法、湿気安定性（試験Ａ）に記載した手順にしたがって試験した場合に、これは（５サンプルにおける）平均長さ％変化はMDとXDにおいて２％またはそれ以下であると思われる。４つだけの試験サンプルに基づく実測平均長さ％変化は、MDで0.04％、XDで1.75％であり、製造されたパイル表面構造（すなわちタフトストリングカーペット組立品）334は、（基布を接着の前に回さなかった場合には、このサンプルは湿気応答性がさらに良くなったと考えられるが、）湿気安定性であることを示す。
この例12で使用されたナイロンステープル糸はまた、特殊な目的のためにステープルフィラメントの混紡にすることもできる。例えば、ガラス芯の周りに巻かれたフィラメントの混紡を作ることが望ましい。例えば、ナイロン6,6/MPMDステープル糸との５〜25重量％低融点バインダフィラメント（例えば約20ポリプロピレン繊維）の混紡、または５〜25重量％低融点バインダフィラメント（例えば約20％ポリプロピレン繊維）と改質されないナイロン6,6ステープル糸との混紡を使用してもよい。超音波接着すると、低融点バインダフィラメントは結果として、軸方向のストランドのための凝集性がより高くなり、これは処理引張り中のタフトストリング損傷の防止、および設置や取り扱いに起因するカーペット損傷や使用中の摩耗の防止に役立つ。他の可能な混紡ステープルフィラメントとして帯電防止性を有するフィラメントがあり、このようなフィラメントはタフトの中の帯電防止性フィラメントと作用して、完成されたカーペットにおける静電気の発生を減少させる。ステープルのフィラメント当りデニールをパイル糸フィラメント当りデニールと同じまたはそれ以下に保つことが望ましく、したがってステープルストランドフィラメントの選択的優先溶融があるが、フィラメント当り様々なデニールを有するステープルを使用することもできる。この傾向では、芯の中で使用するステープルフィラメントは被覆の中で使用するステープルフィラメント（またはステープル混紡）と異なってもよい。
例６と例12のステープル巻きストランドを使用する場合、ストランドの長さに沿ってランダム間隔に繊維のスラブまたは塊が発生すると、使用されているステープルスライバに均一性に関する問題が時々ある。これらの魂は、ストランドの取扱いと超音波を使用するストランドの正しい接着において問題を引き起こす可能性がある。例６または例12のいずれかにおけるように、デニールの小さい２つの巻きストランドを使用することによって、およびこれらを一緒に撚って、単一の延伸湿気安定撚り糸支持構造を作ることによって、スラブに対する上記の感度を減ずることは可能である。このような延伸糸支持構造350、延伸パイル物品すなわちタフトストリング362、およびこれを使用して作ったパイル表面構造354を、図15Aと図15Bに示す。
図15Aは、各々が例６のストランドに類似の少なくとも２つのストランド352を使用した糸支持構造350の端面図である。各ストランド352は、複数のガラス繊維延伸フィラメントで形成された芯356と、芯356の周りに巻かれたステープル糸の被覆358とを含む。（各々が約900デニールの）各ストランド352のガラス芯を、ステープル被覆358によって巻き、（各ストランドの全デニールを約1500〜2000とし、２プライ支持構造の全デニールを3000〜4000とする）。
ノースカロライナ州BurlingtonのLeesona Corp.によって製造された商用のリング精紡機におけるような従来の方法によって、個別のストランド352をインチ当り約２〜４回一緒に撚る。この撚りは、芯に沿った被覆のはく離を防止することにもなる。
図15Bは、糸支持構造350と複数のパイル糸Ｕ形タフト368からなるナイロン延伸パイル物品すなわちタフトストリング362の端面図である。例１に類似した原液着色したナイロン6,6フェースヤーン368を有する延伸パイル構造すなわちタフトストリングカーペット組立品362を作ったが、これはきつね色であって、超音波エネルギーを使用して糸支持構造350に溶融接着したフェースヤーンである。糸支持構造350のナイロンステープル糸被覆358は、MPMD（２−メチルペンタメチレンジアミン）から誘導された単位を約30重量％含むナイロン6,6共重合体から作られたナイロン6,6繊維を含む。
湿気安定パイル表面構造およびタフトストリングカーペット組立品354を、インチ当り５ストランドの密度で次々に置かれて、超音波エネルギーを使用して、基布366から伸びたタフト368を有する湿気安定基布366に溶融接着された複数のタフトストリング362から形成して、約25オンス／平方ヤードのヤーンフェース重量を有するパイル表面構造（タフトストリングカーペット組立品）354を準備した。基布366は、ナイロン6,6「Sontara」とガラス繊維の積層品である。基布366は例１で記載したものと同じであったが、XDに補強するガラスが32ポンド／ストランドのガラス繊維をインチ当り５ストランド並べたものからなる点が異なる。ポリマーが和合性である（すなわち超音波法またはその他によって接着可能である）限り、この出願に記載される様々な基布のいずれでも、上記の糸支持構造350と共に使用して、湿気安定ナイロンパイル表面構造（カーペット）354を形成できることも、再度理解すべきである。
ここに記載の、このような撚られた巻き糸支持構造350とこれから作られたタフトストリング363は、許容できる湿気安定パイル表面構造（タフトストリングカーペット組立品）354を作るために見出だされたものである。
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【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１１】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１５Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ｂ】
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