(57)【要約】  本発明は、ポリ（トリメチレンテレフタレート）繊維と、熱可塑性ポリオレフィンの裏打ちとを含む使用済みのカーペットタイルを再利用することに適した、組成物及び方法に関する。本明細書において開示される組成物は、ポリ（トリメチレンテレフタレート）と熱可塑性ポリオレフィン、鉱物が充填されていても又はされていなくてもよい組成物を含む。充填される又はされないにかかわらず、更なる量の熱可塑性ポリオレフィンと併用される場合、強い靱性がある物品が、通常の市販のカーペットタイルを成形又は押し出し成形することによって調製されることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層物品を縮小させて溶融混合機の供給要件に合う大きさの部片ｔを形成する工程と、
前記部片を前記溶融混合機に供給する工程と、
前記部片を前記溶融混合機において溶融させて溶融物を形成する工程と、
前記溶融物を剪断力を利用して混合させる工程と、
前記溶融物に必要な期間の間、前記溶融物を混合させて均一にする工程と、
前記溶融物を前記溶融混合機から取り除く工程と、
を含む方法であって、前記多層物品は、熱可塑性ポリオレフィンと、ポリ（トリメチレンテレフタレート）とを含む、方法。
【請求項２】
前記熱可塑性オレフィンと前記ポリ（トリメチレンテレフタレート）の総重量に対して、前記熱可塑性ポリオレフィンは、８０〜９９重量％の濃度で存在し、且つ、前記ポリ（トリメチレンテレフタレート）は、２０〜１重量％の濃度で存在する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記溶融物を形状物に形成し、その後、前記形状溶融物を冷却して形状品を形成する工程を更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記形状品は、フィルム又はシートである、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記フィルム又はシートは、カーペット裏打ちシートである、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
熱可塑性ポリオレフィンとポリエステルの溶融ブレンド物の相溶化に使用するのに適する相溶化剤を、前記溶融物に加える工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記相溶化剤は、エチレン及びグリシジルメタクリレートから得られるモノマー単位を含むポリマーを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記多層物品は、無機充填剤を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記熱可塑性ポリオレフィンは、エチレンとより高級なアルケンとのコポリマーである熱可塑性ポリオレフィンエラストマーである、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記より高級なアルケンはプロピレンである、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記熱可塑性オレフィンと前記ポリ（トリメチレンテレフタレート）の総重量に対して、８０〜９９重量％の熱可塑性ポリオレフィンと２０〜１重量％のポリ（トリメチレンテレフタレート）の均一混合物を含む組成物。
【請求項１２】
相溶化剤を更に含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項１３】
前記相溶化剤は、エチレン及びグリシジルメタクリレートから得られるモノマー単位を含むポリマーを含む、請求項４に記載の組成物。
【請求項１４】
無機充填剤を更に含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項１５】
前記無機充填剤は、前記熱可塑性オレフィンとＣａＣＯ3の総重量に対して、少なくとも５０重量％の濃度でＣａＣＯ3である、請求項７に記載の組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、ＣＬ５７１１として２０１２年４月２４日付けで出願された米国特許出願第６１／６３７３２９号明細書、及び、ＣＬ５７２１として２０１２年４月２４日付けで出願された米国特許出願第６１／６３７３３３号明細書に関する。
【０００２】
本発明は、ポリ（トリメチレンテレフタレート）繊維と、熱可塑性ポリオレフィン裏打ちとを含む使用済みのカーペットタイルを再利用することに適した組成物及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
ＥＢＡＧＭＡなどの相容化剤を使用して、熱可塑性オレフィン及びポリ（エチレンテレフタレート）の組成物を調製することが知られている。例えば、Ｂｅｎｈａｍｉｄａ  ｅｔ  ａｌ．，Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＤＯＩ：１０．１００２／ｍａｍｅ．２００９００２９０を参照されたい。
【０００４】
ＰＴＴ及びその他のポリエステル並びにポリカーボネートのブレンド物は、当技術分野において周知である。
【０００５】
Ｐａｕｌ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｂｅｈａｖｉｏｒ  ｏｆ  Ｐｏｌｙ（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）（ＰＴＴ）−Ｐｏｌｙｏｌｅｆｉｎ  Ｂｌｅｎｄｓ  ｆｏｒ  Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，”Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｐｏｓｔｅｒ  Ｓｅｓｓｉｏｎ，Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｘｐｏｓｉｔｉｏｎ（Ｏｃｔｏｂｅｒ  １８−２１，２００４），Ｃｏｌｕｍｂｕｓでは、単軸押し出し成形機を使用して調製されたＰＴＴにおける５０重量％未満のＬＬＤＰＥとＰＰのブレンド物を開示している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
耐用年数の終わりにおいて商用加工品を再利用することに対して、広範囲にわたる切実な関心が存在する。広く使われている商用加工品として、カーペットタイルを含む敷物類がある。比較的最近、市場に加わったものとしては、デュポン社から入手可能であり、Ｓｏｒｏｎａ（登録商標）の商標名にて入手可能なものなどの、ポリ（トリメチレンテレフタレート）を含むカーペット繊維を含むカーペットタイルがある。通常、カーペットタイルは、ポリ（トリメチレンテレフタレート）から作製される繊維、及び熱可塑性オレフィンを含む裏打ちシート又はその他の裏打ちを有することになり、ＣａＣＯ3などの無機充填剤で高充填されることが多い。カーペットタイルを再利用して有用な製品にする技術を有することは、特に有用となるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一態様においては、本発明は、熱可塑性オレフィンとポリ（トリメチレンテレフタレート）の総重量に対して、８０〜９９重量％の熱可塑性ポリオレフィン（ＴＰＯ）と２０〜１重量％のポリ（トリメチレンテレフタレート）（ＰＴＴ）の均一混合物を含む組成物を提供する。
【０００８】
別の態様においては、本発明は、多層物品を縮小させて溶融混合機の供給要件に合う大きさの部片ｔを形成する工程と、部片を溶融混合機に供給する工程と、部片を溶融混合機において溶融させて溶融物を形成する工程と、溶融物を剪断力を利用して混合させる工程と、溶融物に必要な期間の間、溶融物を混合させて均一にする工程と、溶融物を溶融混合機から取り除く工程とを含み、多層物品は、熱可塑性ポリオレフィンと、ポリ（トリメチレンテレフタレート）とを含む、方法を供給する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例において用いられるカーペットタイルの構造を表す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書において値の範囲が与えられる場合、特に記載のない限り、範囲の終点を包含することが意図される。本明細書において使用される数値は、与えられる有効数字の数の精度を有し、ＡＳＴＭ  Ｅ２９−０８セクション６で概説される、有効数字に関する化学における標準プロトコルに従う。例えば、数４０は、３５．０から４４．９までの範囲を包含し、一方、数４０．０は、３９．５０から４０．４９までの範囲を包含する。
【００１１】
本明細書において使用される場合、用語「コポリマー」は、例えば、ジポリマー、ターポリマー、及びテトラポリマーなどの、２つ以上の化学的に異なった反復単位を含むポリマーを意味する。
【００１２】
本明細書において使用される場合、用語「均一な」は、ブレンド物の形状品の断面の目視検査では、組成物において異なる特徴的な領域であることの証跡が明らかではないことを意味する。
【００１３】
本明細書において使用される場合、用語「靱性がある」は、５０％以上の破断伸びを呈する試験片を意味する。用語「可撓性がある」は、厚さ２ｍｍの成形されたプラークが扱われる際の停止モードを意味する。可撓性がある試料は、不具合なく少なくとも２０回繰り返して前後に曲げられることが観察される。対照的に、本発明のものではないが、脆い試料は、厚さ１／８”の成形されたプラークを曲げようとする１回目の試みで、脆くて失敗することになる。
【００１４】
ポリマー組成物が本明細書において挙げられる場合、ＰＴＴ及びＴＰＯの濃度は、ポリマーの総重量、即ち、ＰＴＴ及びＴＰＯの重量の合計のパーセンテージとして表されると定める。以下に更に詳細に述べられるように、一般的に、カーペットタイルの当技術分野において使用されるＴＰＯは、無機充填剤、通常はＣａＣＯ3で大量に充填又は積め込まれている。ＴＰＯが無機充填剤で充填されるこうした場合に、ポリマー組成物における重量パーセンテージの算出に含まれるのは、ＴＰＯポリマー成分の重量のみであり、ＣａＣＯ3充填剤の重量ではない。
【００１５】
本明細書において使用される場合、多層物品という用語は、少なくとも２つの層を含む物品を意味し、そのうちの１つは、適切なＴＰＯを多く含み、且つ、そのうちのもう１つは、ＰＴＴを多く含む。ＴＰＯは、必要ということでないが、全体に分散する無機充填剤で充填されることができる。多層物品の一実施形態においては、ＰＴＴを多く含む層は、シートの形態であるＴＰＯ層に付着するＰＴＴ繊維から本質的になる。
【００１６】
一実施形態においては、適切な多層物品は、カーペットタイルである。通常、カーペットタイルは、図１に表され、以下に記載されるような更なる層を有する。
【００１７】
一態様においては、本発明は、熱可塑性オレフィンとポリ（トリメチレンテレフタレート）の総重量に対して、８０〜９９重量％の熱可塑性ポリオレフィンと２０〜１重量％のポリ（トリメチレンテレフタレート）の均一混合物を含む組成物を提供する。
【００１８】
組成物の一実施形態においては、組成物は、８５〜９９重量％の熱可塑性ポリオレフィンと、１５〜１重量％のポリ（トリメチレンテレフタレート）とを含む。更なる実施形態においては、組成物は、９０〜９９重量％の熱可塑性ポリオレフィンと１０〜１重量％のポリ（トリメチレンテレフタレート）の均一混合物を含む。
【００１９】
一実施形態においては、熱可塑性オレフィンは、熱可塑性オレフィンエラストマーである。適切な熱可塑性オレフィンとしては、エチレンメチルアクリレート、エチレンブチルアクリレートエチレンエチレンアクリレート、エチレンビニルアセテート、エチレンメタクリル酸（ＥＭＡＡ）、エチレンアクリル酸（ＥＡＡ）、並びに、亜鉛及びナトリウムの塩で部分的に中和されるＥＭＡＡ及びＥＡＡが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２０】
一実施形態においては、熱可塑性オレフィンは、エチレン／プロピレンコポリマーとポリプロピレンホモポリマーの溶融ブレンド物である。更なる実施形態においては、溶融ブレンド物は、エチレン／プロピレンコポリマーとポリプロピレンホモポリマーの重量で１：１のブレンド物である。
【００２１】
ポリオレフィンのポリ（エチレンテレフタレート）とのブレンド物に用いられる相溶化剤は、当技術分野において周知である。エチレンとグリシジルメタクリレートのコポリマーが、この目的のために広範囲わたって使用されている。ＥＢＡＧＭＡとして知られる、エチレン、ブチルアクリレート、及びグリシジルメタクリレートのターポリマーが特に有効である。ＥＢＡＧＭＡは、デュポン社からＥｌｖａｌｏｙ（登録商標）の商標名で入手可能である。
【００２２】
相溶化剤を添加することは、望ましくない追加の費用を意味する。ポリマーの総重量に基づいて、ＴＰＯを有するブレンド物中のＰＴＴ濃度が、１０重量％以下である組成物において、相溶化剤を用いることなしに、適切な靱性があり可撓性がある溶融ブレンド物を調製することは（これは、２５％のタイル、７５％のＴＰＯを有するものではないが、実際のＰＴＴに基づいて算出したと仮定して）、特に驚くべき本発明の態様である。ブレンド物におけるＰＴＴの濃度が増加するにつれて、相溶化剤、好ましくはＥＢＡＧＭＡを添加する必要性は、増加することが認められる。１０％を超える、特に１５％を超える量のＰＰＴを含む組成物において適切な靱性及び可撓性を実現するには、相溶化剤の使用が必要になるであろうことが予想される。
【００２３】
本発明の実践に適するＰＴＴとしては、ＰＴＴホモポリマーと、３０モル％までのモノマー単位の１つ以上のコモノマーを含むＰＴＴコポリマーが共に挙げられる。好ましくはＰＴＴホモポリマーである。ＰＴＴは、それ自体、縮合反応からの２つのモノマーである。
【００２４】
大部分のカーペットタイルにおいて、ＴＰＯは、無機充填剤、特にＣａＣＯ3で充填される。無機充填剤を表面処理してポリマーマトリックスと無機充填剤との間の接着力を減少させない限り、無機充填剤がポリマーの脆化を引き起こすことが、当技術分野において周知である。例えば、Ｍｏｓｓ、米国特許第４，６９８，３７２号明細書を参照されたい。この理由により、Ｍｏｓｓ、同文献に記載されているように、ＴＰＯにおいて使用されるＣａＣＯ3が、表面処理剤と併用されることが重要である。適切な表面処理剤としては、脂肪酸、特にステアリン酸が挙げられる。
【００２５】
ＣａＣＯ3濃度が、本発明の実施可能性に重要であるとは考えられない一方、ＴＰＯが、ＴＰＯとＣａＣＯ3の総重量に基づいて、５０重量％、更に６７重量％のＣａＣＯ3と同量の充填を含有する場合、本発明は実施可能であることが分かる。
【００２６】
一実施形態においては、組成物は、熱可塑性オレフィンとポリ（トリメチレンテレフタレート）、ＥＢＡＧＭＡ、及び、エチレン／プロピレンとプロピレンとＣａＣＯ3のブレンド物の総重量に対して少なくとも５０重量％の濃度におけるＣａＣＯ3の総重量に対して、８０〜９９重量％のエチレン／プロピレンコポリマーとプロピレンのブレンド物と２０〜１重量％のポリ（トリメチレンテレフタレート）の均一混合物を含む。
【００２７】
別の態様においては、多層物品を縮小させて溶融混合機の供給要件に合う大きさの部片ｔを形成する工程と、部片を溶融混合機に供給する工程と、部片を溶融混合機において溶融させて溶融物を形成する工程と、溶融物を剪断力を利用して混合させる工程と、溶融物に必要な期間の間、溶融物を混合させて均一にする工程と、溶融物を溶融混合機から取り除く工程とを含み、多層物品は、熱可塑性ポリオレフィンと、ポリ（トリメチレンテレフタレート）とを含む、方法が供給される。
【００２８】
通常のカーペットタイルを溶融加工機の中に供給することは、実現困難であることから、これを縮小させる必要がある。切断、破砕、又は低温での粉砕などの、いかなる方法も適している。必要な生成した粒子の特定の大きさは、使用される加工ユニットに入る供給物の形状、及び操作の実用性によって決定されることになる。
【００２９】
方法の一実施形態においては、多層物品におけるＰＴＴ濃度は２０重量％を超え、更なる実施形態においては１５重量％を超え、更なる実施形態において１０重量％を超える場合、方法は、ＰＴＴの濃度を、２０重量％以下に、好ましくは１５重量％以下に、最も好ましくは１０重量％以下に調整するために、更なる量のＴＰＯ−充填される又は充填されない−の添加を更に含む。
【００３０】
一実施形態においては、方法は、相溶化剤の溶融物への添加を更に含み、この場合、相溶化剤は、熱可塑性ポリオレフィンとポリエステルの溶融ブレンド物を相溶させることに使用するのに適している。このような薬剤は、当技術分野において周知であり、市販されているが、ＰＴＴ及びＴＰＯのブレンド物への使用に対する適合性は、本発明以前では知られていなかった。適切な相溶化剤としては、エチレンとグリシジルメタクリレートのコポリマーが挙げられるが、これに限定されるものではない。ＥＢＡＧＭＡとして知られる、エチレン、ブチルアクリレート、及びグリシジルメタクリレートのターポリマーが、特に好ましい。
【００３１】
ブレンド物を形成する溶融混合は、当技術分野において知られているような、いかなる方法及び装置をも使用して実施可能である。バッチ加工と連続加工のいずれも適している。しかしながら、いわゆる高剪断ミキサーが好ましい。適切な高剪断ミキサーとしては、例えば、Ｆａｒｒｅｌｌ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｍｉｘｅｒｓ、共回転二軸押し出し成形機、及びＢｒａｂｅｎｄｅｒミキサーが挙げられる。単軸押し出し成形機は、構成によっては適切である場合があるが、好ましくない。
【００３２】
所望の度合いの均一性を実施するために必要とされる特定の温度及び滞留時間は、特定の成分及び所望の最終用途の特性に依存することになる。
【００３３】
一実施形態においては、方法は、溶融物を形状物に形成し、その後、冷却して形状品を形成する工程を更に含む。適切な形状品としては、成形された物品、及び押し出し成形されたシートが挙げられる。特に好ましい一実施形態においては、本方法によって調製される溶融ブレンド物は、カーペットタイルの製造におけるカーペットに対する裏打ちシートとして押し出し成形される。
【００３４】
本発明は、以下の特定の実施形態によって更に説明されるが、これらに限定されるものではない。
【実施例】
【００３５】
出発材料
以下のそれぞれの実施例及び比較例において、以下に記載するように、実際の切断及び破砕したカーペットタイルを押し出し成形機に対する供給物として使用した。こうして使用したカーペットタイルを、図１に表す。カーペットタイル１は、１００％ＰＴＴ製の、１４００デニールの溶融紡糸したＢＣＦ（バルク連続フィラメント）カーペット糸２からなり、ふさ状にされて３．５ｏｚ／ｓｑ．ｙｄ．の不織基材３になり、２４ｏｚ／ｓｑ．ｙｄ．の面繊維密度を有するふさ状の布地を形成した。こうしてふさ状にされたカーペットに対して、ビニルアセテートエチレンとＣａＣＯ3のラテックス分散物を用いて被覆を行い、２３ｏｚ／ｓｑ．ｙｄ．のＶＡＥプレコート４を形成した。次いで、こうして調製したプレコートされた構造は、６７重量％のＣａＣＯ3を含有するＴＰＯで押し出し被覆され、２７．３ｏｚ／ｓｑ．ｙｄ．の層５を形成した。次いで、２ｏｚ／ｓｑ．ｙｄ．の繊維ガラスのスクリム６をＴＰＯ層に貼り付けた。最後に、第２のＴＰＯ層を、繊維ガラスのスクリムの上に貼り付けて、２７．３ｏｚ／ｓｑ．ｙｄ．の第２のＴＰＯ層を形成した。
【００３６】
次いで、こうして調製したカーペットタイルに対して、室温で破砕及び切断を実施して、約６ｍｍ×１２ｍｍｘ１２ｍｍの寸法の粗い小粒からなる混合物を形成した。
【００３７】
６７重量％のＣａＣＯ3を含有する未使用のＴＰＯを、Ｌｙｏｎｄｅｌｌ−Ｂａｓｓｅｌｌの１Ａ１４７として得た。
【００３８】
ＥＢＡＧＭＡは、Ｅｌｖａｌｏｙとしてデュポン社より得た。
【００３９】
押し出し成形
表示した割合において表１に列挙した成分を、電気加熱式バレル、貫流式冷却水を有し、吸引孔を備えた３０−ｍｍ  Ｗｅｒｎｅｒ−Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒ（ＺＳＫ−３０）共回転二軸押し出し成形機の供給口に、別々に重量損失供給した。押し出し成形機のプロファイルを、表２に示すように設定した。溶融プローブ温度とは、押し出し成形溶融物の中に手で入れ込まれた熱電対を使用する定期的な測定を意味する。
【００４０】
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【００４１】
2015522663.tif 000004
【００４２】
押し出しダイは、４．８ｍｍの孔を有する単一ストランドダイであった。押し出し成形機の総処理量は、時間当たり１０ポンドに維持した。スクリュー速度は、＃４の中程度の作用スクリューを使用し１２５ｒｐｍであった。
【００４３】
溶融ストランドを、ストランドダイから延伸し、約１００ｍｍの距離内で冷やした水冷浴に浸漬させ、この浴からペレタイザーに向かい、ここでこうして冷却したストランドを約３ｍｍの大きさのペレットに切り分けた。
【００４４】
成形
こうして調製したペレットを、１．５ｏｚ．のＡｒｂｕｒｇ  Ａｌｌｒｏｕｎｄｅｒ  ２２１Ｋ／３８−ｔｏｎ射出成形機を使用し、射出成形して４ｍｍのＩＳＯバー及び２ｍｍのＩＳＯプラーク（６０ｃｍ×６０ｃｍ）にした。押し出し成形機及びノズルは、すべての試料において１７０℃に設定した。鋳型は加熱しなかった。成形したプラークの場合、射出時間は１５秒であり、且つ、保持時間は１５秒であった。サイクル時間は３７．２秒であった。成形したバーの場合、射出時間は１０秒であり、且つ、保持時間は１０秒であった。サイクル時間は２５．８秒であった。離型剤を使用した。
【００４５】
物理的特性
ＭＴＳ  ＩＳＯ  ５２７−２に従って、物理的特性を求めた。それぞれのデータは、５つの試験片の平均を表す。結果を表３及び４に示す。
【００４６】
表３
2015522663.tif 000005
【００４７】
表４
2015522663.tif 000006
【図１】
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【国際調査報告】
2015522663.tif 000008
2015522663.tif 000009
2015522663.tif 000010