(57)【要約】  本発明は低い灯心現象、即ち約６mm以下を有し、ストロー法によるところの約65°以上であるが約90°未満である接触角を有し、および、+/-400ボルト（-400〜+400ボルトの間）の静止電圧を有するフィラメント糸を教示する。このような糸は、伝統的に織物標識、旗、天幕、テント、および、その他耐湿性糸が重要である製品に用いられている。この糸は、糸と同一の特質、即ち低い灯心現象、ならびに、水および油忌避性を持つ織物にすることができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
約6mm未満の灯心現象、+/-400ボルトの静止電圧、および、約65°以上であるが約90°未満である水接触角を有するフィラメント糸。
【請求項２】
前記フィラメントが水性フルオロカーボンケミカルでコーティングされていることを特徴とする、請求項１に記載のフィラメント糸。
【請求項３】
ポリエステル、ポリ（アルファ）オレフィン、ポリアミドおよびアクリルからなる群より選択されることを特徴とする、請求項１に記載のフィラメント糸。
【請求項４】
静電気防止剤、殺生物剤、着色剤（染料および顔料）、カップリング剤、難燃剤、熱安定剤、光安定剤、潤滑剤、可塑剤、および、これらの複数の混合物を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載のフィラメント糸。
【請求項５】
織られたフィラメント糸を含む織物であって、前記フィラメント糸が、約6mm未満の灯心現象、+/-400ボルトの静止電圧、および、約65°以上であるが約90°未満である水接触角を有することを特徴とする、織物。
【請求項６】
前記フィラメントが水性フルオロカーボンケミカルでコーティングされていることを特徴とする、請求項５に記載の織物。
【請求項７】
前記フィラメント糸がポリエステル、ポリ（アルファ）オレフィン、ポリアミドおよびアクリルからなる群より選択されることを特徴とする、請求項６に記載の織物。
【請求項８】
標識、旗、天幕、または、テントに使用されることを特徴とする、請求項５に記載の織物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、灯心現象（wicking）が低いフィラメント糸に関する。このような糸は通常、織物標識、旗、天幕、テントおよび耐湿性の糸が重要であるその他製品に用いられる。特には、本発明のフィラメント糸は、約6mm以下の灯心現象特性、約65°以上であるが約90°未満である接触角を有し、また、+/-400ボルト（-400〜+400の間の電圧）の範囲の静止電圧を有する。このようなフィラメント糸は、特定のフルオロカーボン界面活性剤、または数種類の特定界面活性剤の混合物である水性分散剤を用いて作られるが、これは合成繊維に水および油の忌避性を付与するのに用いられる。合成繊維に水および油忌避性を付与する、知られているフルオロカーボン界面活性剤では、前記の灯心現象角度、接触角および静止電圧を達成することはできない。
【背景技術】
【０００２】
フルオロケミカル乳剤および特定のフルオロカーボン界面活性剤乳剤を使用して、合成繊維に油および水忌避性を付与することは周知である。これらの処理は紡糸仕上げの形で施し、繊維または連続フィラメントから作られた織物に耐湿性を付与することができる。例えばカーペット繊維の紡糸仕上げに用いられ、合成繊維に水および油忌避性が付与されている。以下の先行技術はこれらの技術を例示する。
【０００３】
Dunsmoreらの特許文献1は、カーペットに水および油忌避性の表面を作り出すために、紡糸仕上げ剤を合成短繊維（連続フィラメント糸ではない）に施したカーペット繊維に関する。この特許の実施例15〜24に記載されているように、フルオロケミカルは紡糸仕上げの構成要素である。
【０００４】
Hancockらの特許文献2は織物に用いられる低い灯心現象型の素材を開示しており、これらは撥水性である。開示されている具体的ポリマーは、ナイロン、ポリエステルおよびポリオレフィンである。この文献はまた、フィラメントを非特許文献1に開示されている方法によって測定した時、90°以上の接触角を有することも開示している。この文献はまた、その上にコーティングが施されたフィラメント、およびコーティングされたフィラメントの接触角が90°以上であることも開示している。コーティング（「フィラメントの、第２の長手方向に伸びる構成要素」と記載されている）は、段落29に開示されているように、実質的にいずれのハロゲン化ポリマーでもよい。
【０００５】
これら先行技術文献は、耐湿性をもたらすポリエステル糸へのフルオロケミカルを基本とした仕上げを開示しているが、これら文献は約6mm未満の丈の灯心現象は開示していない。例えばHoneywellは、WickGard（登録商標）Anti-Wick Finishと呼ばれる製品を有している。Honeywellは、WickGard（登録商標）仕上げ剤を織物に用いて115℃で15分間処理した時の織物灯心現象性能は、最大6.4mmであると宣伝している。さらにまた、先行技術文献は、静止電圧が400ボルトより高い範囲で機能することも開示している。+/-400ボルトを越える静止電圧は、加工装置に静電気除去材を加えた湿潤雰囲気内で糸を加工すること、および加工装置の速度を30%以上遅くすることを求める。静止電圧の極性は、糸と摩擦表面の摩擦電気系列表上での相対位置に依存する。一方、+/-400ボルトの静止電圧作動域を有する連続フィラメント糸は、繊維製造および織物製造装置での静電気排除を必用とせずに、実質いずれの周囲空気条件においても連続フィラメント糸を織物に加工することができ、また連続フィラメントがより乾燥していることから、加工装置をより速い生産速度で動かすことができる。
【特許文献１】米国特許第6,536,804号
【特許文献２】米国特許出願公開第US2003/0175514
【非特許文献１】Journal of Colloid and Interface Science、1996年、p.177、579〜588
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は低い灯心現象、即ち約6mm以下の灯心現象を有し；ストロー法（straw method）に従えば、約65℃以上であるが約90℃未満である接触角；および+/-400ボルト（-400〜+400ボルトの間）の静止電圧を有するフィラメント糸を教示する。好ましい糸は連続性である。
【０００７】
連続フィラメント糸が撥水性であることを更に例示すれば、本発明の糸は約65°以上の接触角を有するが、先行技術の糸は約65°未満または約90°より大きな接触角を有している。これら現在市販されている低い灯心現象を有するとして知られる連続フィラメント糸は、約6mm以下の灯心現象、+/-400ボルトの静止電圧、および約65°以上の接触角は有していない。接触角試験および評価は、Newbury，OHにあるAugustine Scientificによって記載されている。あらゆる接触角試験と同様に、角度が大きいほど連続フィラメントは非湿潤性となる。しかしながら、例えばストロー法で決定された接触角をパックセル法で決定した接触角と比較し、前記Journal of Colloid and Interface Scienceに記載されている手順により測定された接触角に対し比較することは、実質的に不可能である。簡単に述べれば、これら各種試験は異なる結果を示し、相互に比較することはできない。
【０００８】
先行技術のこれらの特徴を考慮し、本発明の主たる目的は、約6mm以下の低い灯心現象、+/-400ボルトの静止電圧、およびストロー法により少なくとも約65°であるが約90°未満である接触角を有する、連続フィラメントを得ることである。これまで先行技術においてこのような連続フィラメントは知られていない。
【０００９】
静止電圧の符号は、糸のタイプと摩擦面の摩擦電気系列表上における相対位置に依存する。一般的に、ポリエステルおよびナイロンは正に帯電するだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の合成繊維の製造に有用である熱可塑性ポリマーとしては、繊維形成ポリエステル、ポリ（アルファ）オレフィン、ポリアミドおよびアクリルが含まれる。
【００１１】
好ましい熱可塑性ポリマーは、約65モル%、好ましくは少なくとも70モル%のテレフタル酸またはC1〜C4ジアルキルテレフタレートを含む二酸もしくはジエステル成分と、少なくとも約65モル%、好ましくは少なくとも70モル%、より好ましくは少なくとも75モル%、よりさらに好ましくは少なくとも95モル%のエチレングリコールを含むジオール成分との反応より作られる、ポリエステルである。二酸成分はテレフタル酸であり、またジオール成分はエチレングリコールであることも好ましい。全ての二酸成分のモルパーセントを合計すると100モル%になり、また全てのジオール成分のモルパーセントを合計すると100モル%になる。
【００１２】
ポリエステル成分がエチレングリコール以外の一または複数のジオール成分によって修飾される場合は、記載のポリエステルの好適ジオール成分は、1,4-シクロヘキサンジメタノール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,2-シクロヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジオール、1,2-シクロヘキサンジメタノール、および鎖中に一または複数の酸素原子を含有するジオール、例えばジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、または、それらの混合物等から選択できる。一般には、これらジオールは2〜18、好ましくは2〜8個の炭素原子を含有する。脂環式ジオールを、シスもしくはトランスの形態で、または両形態の混合物として用いることができる。好ましい修飾ジオール成分は、1,4-シクロヘキサンジメタノールもしくはジエチレングリコール、または、それらの混合物である。
【００１３】
ポリエステル成分がテレフタル酸以外の一または複数の酸成分によって修飾される場合、直鎖ポリエステルの好適酸成分（脂肪族、脂環式、または芳香族ジカルボン酸）は、例えばイソフタル酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、1,3-シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、グルタール酸、アジピン酸、セバシン酸、1,12-ドデカン二酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、二安息香酸、または、それらの組合せ等から選択できる。ポリマーの調製では、ジカルボン酸のジメチル、ジエチル、またはジプロピルエステルのような、それらの官能化された酸誘導体を使用することが好ましい場合もある。これら酸の無水物または酸ハロゲン化物もまた、実用可能な場合には用いることができる。
【００１４】
その他の熱可塑性ポリマーは、当技術分野で一般的に知られているように、脂肪族モノ-1-オレフィン（アルファオレフィン）の通常固体の、ホモ-、コ-、および、ターポリマーを含む、ポリ（アルファ）オレフィンである。通常、このようなポリ（アルファ）オレフィンの製造に用いるモノマーは、分子当たり2〜10個の炭素原子を含有しているが、時にコモノマーとしてより分子量の大きなモノマーが用いられることもある。機械的にあるいはin situで調製されたポリマーおよびコポリマーの混合物を用いてもよい。本発明で使用可能なモノマーの例としては、単独または混合状態の、あるいは連続合成系でのエチレン、プロピレン、ブテン-1、ペンテン-1、4-メチル-ペンテン-1、ヘキセン-1、および、オクテン-1を挙げることができる。好ましい熱可塑性ポリ（アルファ）オレフィンポリマーの例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、プロピレン／エチレンコポリマー、ポリブチレン、および、それらの混合物が挙げられる。本発明での使用には、ポリプロピレンが特に好ましい。
【００１５】
本発明に適した典型的なポリアミドは、ナイロン6およびナイロン66である。
【００１６】
本発明に有用なポリマーを調製するための工程は周知であり、また、本発明は特定の触媒もしくは工程により作られたポリマーに限定されない。
【００１７】
マルチフィラメント糸を溶融紡糸する工程は、当技術分野において周知である。溶融したポリマーは、押出成形機の中を通り、高圧下に紡糸を行う加熱されたハウジングに送られる。溶融ポリマーは、紡糸口金に備えられた複数の紡糸孔から押し出される。フィラメントは束になって紡糸口金から出てくる。フィラメント束は遅延ゾーン（加熱または非加熱）を通過して急冷ゾーンに送られ、そこでフィラメントの上に束の運動方向に対し斜めに吹き付けられる室温の空気によって束は冷却される。続いてフィラメント束は仕上げ計測装置に接触し、そこでフィラメント束に適当な潤滑剤が通常の方法で施される。次にマルチフィラメント束は、糸束の速度を正しく整えるための最初の前進ロールセットに達する。送りロールの外周速度はフィラメントを紡ぐ速度を決定しており、それ故に紡糸速度と呼ばれる。紡がれたマルチフィラメント糸は、ロールを離れた後、包装されるだろう。糸が巻かれる速度は、紡糸速度とほぼ等しいだろう。糸は巻き取られた後、別の機器によって所望する割合に延伸される。しかしながら原則としては、延伸も紡糸装置の中で、連続する紡糸−延伸工程により実施できる。それ自体既知である紡糸−延伸工程を用いる場合には、第一駆動ロールと巻取りボビンの間に、一または複数の駆動ロールからなる延伸装置を備えなければならない。
【００１８】
本発明に適したポリマーを作製するために用いる上記原料に加えて、プラスチック添加物も加え得ることができる。このようなプラスチック添加物は、静電気防止剤、殺生物剤、着色剤（染料および顔料）、カップリング剤、難燃剤、熱安定剤、光安定剤、潤滑剤、可塑剤、および、これら複数の混合物でよい。
【００１９】
フルオロカーボンをベースとした界面活性剤は、疎油性および疎水性の過フッ化尾部と、親水性頭部とを含有する両親媒物質である。それらは表面の表面張力を小さくするのに有効であるが、これは疎油性の尾部がポリマー表面に結合し、分子が表面に対し垂直に配向するためである。各種フルオロカーボンをベースとした界面活性剤において重要な変数は、その化合物の過フッ化尾部中の炭素原子数である。一般的には、長い鎖長（C8）のフルオロケミカル尾部は、短い鎖に比べ、表面還元電位を低くする。それらを繊維の紡糸仕上げ剤として用いる場合は、フルオロケミカルが高い表面被覆率を与え、灯心現象によって水が運ばれるであろう表面に裸の領域がないようにすることが重要である。理論に結びつくものではないが、短い鎖ほどポリマー繊維表面をより長く処理でき、従って流れが良くなると考えられている。
【００２０】
本発明に用いる水分散フルオロカーボンケミカルは、Clariantが製造する商標名Afilan 5248AおよびAfilan 5284Bとして知られるものである。これに加えて、Goulston製造の商標名Lurol FC-L575およびFC-L790も同様に、申し分なく用いることができる。上記水分散フルオロカーボンケミカルは、本発明に適しており、これらの特性を提供する。多くのその他水分散フルオロカーボンケミカル（三菱化学株式会社（Repearl F89、過フルオロアルキルポリアクリレートコポリマー乳剤）、3M（F359、過フルオロクタンをベースとした界面活性剤）を試験したが、約6mm以下の灯心現象、約65°以上の接触角（ストロー法で決定した場合）および+/-400ボルト以下の静止電圧を、欠いていること、および、提供しないことが見出された。これらは所有者のある紡糸仕上げ剤であり、詳細な違いは分かっていない。各種のフルオロカーボンをベースとする仕上げ剤に、差があることは驚くべきことである。
【００２１】
水分散フルオロカーボンケミカルを、例えば紡糸仕上げ剤として繊維に作用させる。水分散系は、個体が約15重量%、残りが水になるように調製する。本発明には、繊維への紡糸仕上げ剤の適用について知られている工程が適している。
【００２２】
試験方法
灯心現象
灯心現象は、色素液が垂直に吊り下げた糸を毛管作用で上がった距離として測定される。Palanil Cerise NSL 200（BASF Corporation）の0.5重量%色素水溶液を調製する。ペーパークリップ（0.5g）を糸の一端部に結びつけ、50mlのビーカーの中に吊す。色素液をビーカーに、結び目がちょうど隠れるまで加える。45分後、糸をビーカーから引き上げて乾燥させる。色素の線によって示される、結び目から上の灯心現象量を測定する。
【００２３】
接触角
接触角は、Rulison博士による紀要番号404のAugustine Scientific of Newbury、OHによって説明されているように、ストロー法によって決定された。接触角は、個体表面を液体で湿らせた時の湿潤能の定量的測度であり、0°（完全湿潤）から180°（完全非湿潤）の範囲である。ストロー法を用いた接触角は、約7.5cmの長さをそれぞれ持つ数本の繊維を用い、それらをまとめて置いて測定する。繊維の周囲に細く曲げやすい銅製ワイヤを回してループを作り、このワイヤの両端部を小さなチューブ片（「ストロー」）に通す。一般的には、約１mmという小さな内径と概ね25mmの長さを持つテフロン製のチューブが用いられる。ワイヤを引っ張り、繊維が二重に重なりあってチューブの中に入るように力を加える。十分な数の繊維を使用し、チューブが繊維でしっかりと、密着して埋まるようにする。繊維を切り揃えてチューブ底部を平らにし、チューブ頂端部に作られた繊維ループからワイヤを取り出す。繊維が納められたチューブを、繊維に通したフック、またはその他クランピング技術を用いて、実験用の秤（Kruss Processor Tensiometer K12）に取付ける。液体であるn-ヘキサンが、繊維にちょうど触れるまで上げる。液体がサンプルを浸透している間に、量対時間のデータを集める。このデータを用いて、Washburn方程式を利用して接触角を計算する。
【００２４】
静止電圧
静止電圧は、糸を約65gのプレテンション、糸速度300メートル／分で、直径6.35mmのセラミック（酸化アルミニウム）製ピンの回りを半周回転させて測定する。発生した静電気は、Monroe Electronic静止電圧計を用いて、スレッドライン（threadline）から48mmのところで測定した。試験条件の温度は70°Fで、相対湿度は40%である。
【００２５】
実施例
仕上げのタイプが異なる、一連の産業用ポリエステル糸を比較した。全ての糸は、紡ぎ糸に紡糸仕上げ材（15%水中乳剤）を施すことで調製し、紡糸−延伸工程を用いた。目標とする糸の最終仕上げ材は、0.4〜0.6重量%であった。糸dtexは1100、140フィラメントであった。糸の引張強度は70cN/texであり、引張伸度は25%、そして熱気（177℃、30分間）収縮率は3.5%であった。コントロール（抗灯心現象仕上げなし）は、市販のType787（INVISTA, Salisbury NC, U.S.A.）であり、これは熱安定ポリオールエステル、エトキシル化非イオン性乳剤およびカチオン性静電気防止剤の混合物からなる仕上げ剤を使用している。
【００２６】
2007530804.tif 000002
【００２７】
このように、本発明によって、上記の対象、目的、および、利点を完全に満足する連続フィラメントが提供されることは明らかである。本発明はその特定の態様と結びつけて記載されているが、前記記載に照らして当業者に多くの代替、修飾および変更が明らかになることは明白である。それゆえに、このような代替、修飾および変更は全て、添付の特許請求の範囲の精神および広い範囲の中に入るものとして包含する。
【国際調査報告】
2007530804.tif 000003