(57)【要約】高速染色性、濃色染色性の開放構造ポリアミド糸を製造する方法であって、高速染色性、濃色染色性の開放構造ポリアミドフィラメントの実質的に全部に対して、水性仕上げ剤を塗布する工程を含む方法と、その糸およびその糸から製造した布。この水性仕上げ剤は、水に溶解させたフルオロ界面活性剤から本質的になり、それを、嵩高加工した連続フィラメント糸に、糸の上でのフッ素が好ましくは１５０〜６００重量ｐｐｍの効果的な濃度レベルになるように塗布させる。この水性フルオロ界面活性仕上げ剤は、嵩高加工工程の後で、かつ巻取り工程の前の時点で塗布させる。
2006517625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
効果的に捺染することが可能なポリアミド糸を製造するための方法であって：
ａ）改質ポリアミドポリマーを紡糸して、高速染色性、濃色染色性の開放構造ポリアミドフィラメントを形成する工程;
ｂ）そのようにして形成されたフィラメントを急冷する工程;
ｃ）前記フィラメントを延伸する工程;
ｄ）前記延伸フィラメントを嵩高加工する工程;およびその後の、
ｅ）前記嵩高加工したフィラメントをパッケージ中に巻取る工程、を含み、
高速染色性、濃色染色性の開放構造ポリアミドフィラメントの実質的に全部に、嵩高加工の工程より後で、かつ巻取り工程よりも前の時点でフルオロ界面活性剤から本質的になる水性仕上げ剤を塗布することを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記水性仕上げ剤が、糸の上でのフッ素が少なくとも１５０重量ｐｐｍの濃度レベルを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記水性仕上げ剤が、糸の上でのフッ素が１５０〜１０００重量ｐｐｍの濃度レベルを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記水性仕上げ剤が、糸の上でのフッ素が１５０〜６００重量ｐｐｍの濃度レベルを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記フルオロ界面活性剤が、実質的にペルフルオロ化された有機官能基と、カチオン性、アニオン性または両性の官能基のいずれかと、の両方を有する極性化学物質であり、約１０重量％を越える水溶性を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記フルオロ界面活性剤が、実質的にペルフルオロ化された有機官能基と、カチオン性、アニオン性または両性の官能基のいずれかと、の両方を有する極性化学物質であり、約２５重量％を越える水溶性を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記フルオロ界面活性剤が、実質的にペルフルオロ化された有機官能基と、両性の官能基との両方を有する極性化学物質であり、約１０重量％を越える水溶性を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記フルオロ界面活性剤が、実質的にペルフルオロ化された有機官能基と、両性の官能基との両方を有する極性化学物質であり、約２５重量％を越える水溶性を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記水性フルオロ界面活性仕上げ剤が、密閉チャンバーの内部でフィラメントに塗布されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記水性フルオロ界面活性仕上げ剤が、密閉チャンバーの内部でフィラメントに塗布されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項１１】
前記水性フルオロ界面活性仕上げ剤が、密閉チャンバーの内部でフィラメントに塗布されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項１２】
前記水性フルオロ界面活性仕上げ剤が、密閉チャンバーの内部でフィラメントに塗布されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項１３】
前記水性フルオロ界面活性仕上げ剤が、密閉チャンバーの内部でフィラメントに塗布されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１４】
前記水性フルオロ界面活性仕上げ剤が、密閉チャンバーの内部でフィラメントに塗布されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
高速染色性、濃色染色性の開放構造ポリアミド糸であって、その上に、フルオロ界面活性剤から本質的になるコーティングを、フッ素を少なくとも１５０重量ｐｐｍの有効濃度レベルで有し、
それによって、効果的に捺染することが可能なポリアミド糸を形成する高速染色性、濃色染色性の開放構造ポリアミド糸。
【請求項１６】
前記水性仕上げ剤が、糸の上でのフッ素が１５０〜１０００重量ｐｐｍの濃度レベルを有することを特徴とする請求項１５に記載の糸。
【請求項１７】
前記フルオロ界面活性剤が、実質的にペルフルオロ化された有機官能基と、両性の官能基との両方を有する極性化学物質であり、約１０重量％を越える水溶性を有することを特徴とする請求項１５に記載の糸。
【請求項１８】
高速染色性、濃色染色性の開放構造ポリアミド糸であって、その上に、フルオロ界面活性剤から本質的になるコーティングを、糸の上でのフッ素を少なくとも１５０重量ｐｐｍの有効濃度レベルで有するポリアミド糸を含む、効果的に捺染することが可能なポリアミド布であり、前記布がフルオロポリマー化学種を含まないことを特徴とする布。
【請求項１９】
前記水性仕上げ剤が、糸の上でのフッ素が１５０〜６００重量ｐｐｍの濃度レベルを有することを特徴とする請求項１８に記載の布。
【請求項２０】
前記フルオロ界面活性剤が、実質的にペルフルオロ化された有機官能基と、両性の官能基との両方を有する極性化学物質であり、約１０重量％を越える水溶性を有することを特徴とする請求項１８に記載の布。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、織物およびタフテッド布の中に組み込んだときに捺染するのに適した基材を与える、糸を製造するためのプロセスである。
【背景技術】
【０００２】
明確に識別できる色の複雑なパターンを有する布を製造することは、長い間、織物産業が目標としてきたことである。近年になって、プリンターやインキの改良が進み、多くの布基材における多様なデザインの可能性が著しく高まった。タフトテッド製品を含めたポリアミド繊維の織物は、捺染にとっては、取り組みがいのある基材である。広い範囲の各種の染料がポリアミドに対して適用できるが、シャープな捺染鮮明度（ｐｒｉｎｔ  ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）を得ることは、かなり困難である。バルクでは布をうまく染色できる染料配合でも、未処理のナイロン布では、特にそのような染料を固着するのに高温が必要な場合には、混色が起きて不鮮明となりがちである。そのような布の上での表面コーティングの不規則性もまた、不均一な染料の取り込みの原因となる。ポリアミドの表面構造の不均一性はさらに、捺染スプレーに適用することができる限定された量の染料を用いたときに、均質で完全な染料吸収を困難とする可能性もある。
【０００３】
過去においては、ナイロン布（たとえば、カーペット）は、許容可能な捺染品質を得るためには、捺染に先立ってフルオロ化有機ポリマーのような各種の界面活性剤を用いて特別な処理をする必要があった。米国特許公報（特許文献１）（ラッセル（Ｒｕｓｓｅｌｌ）ら）および米国特許公報（特許文献２）（ムート（Ｍｏｏｔ））は、そのような技術の代表的なものである。そのようなフルオロポリマー材料は表面エネルギーが低いことが知られており、布の染色におけるそれらの作用機構は、染料の液滴と布との間の接触角を小さくして、染料が布に吸収されるより前に流れてしまうことを防いでいると、推測できよう。その結果として、布の表面での染料パターンの広がりが小さくなっている。
【０００４】
フルオロ化有機化学物質に加えて、その他の化学物質たとえば、同様の表面活性を有しているシリコーンもまた、他の基材、たとえば紙に塗布させたときに捺染鮮明度を改良することが見出されている。
【０００５】
そのような布を処理するための低表面エネルギーの化学物質は一般に、水への溶解度が高い訳ではなく、必ずしも暴露させた布を均質にコーティングできず、そのためそれらは通常、分散体およびエマルションとして処方される。表面改質剤を塗布するには、「パジング」のような方法が用いられるが、そのような低コストの方法では、布を充分な均一性をもってコーティングすることができず、そのため捺染品質に限度がある。表面改質用の化学物質は、処理浴を用いて塗布させることもできるが、これは加工コストの上昇につながりやすい。フルオロ化化学物質が高価格であること、追加の加工設備が必要なこと、それに、染色および仕上げプロセスの他の工程と折り合いをつける必要があることなどはすべて、処理浴を追加することに伴う難点である。処理浴塗布に関するさらなる難点は、廃棄物の量がさらに増えてしまう問題である。
【０００６】
捺染のためには、低表面エネルギーの糸が得られれば望ましいと考えられるが、このことは、達成困難であることがわかっている。布の捺染性を改良する目的で、これまで使用されてきたフルオロ化ポリマー材料は一般に、紡糸および糸加工とは、両立しがたいものである。その理由の１つは、フルオロ化ポリマーを用いると、糸と金属の間での摩擦が大きくなり、また、紡糸の際に塗布させると、水不溶性のフルオロポリマー化学種が、紡糸および加工装置の露出表面に蓄積する傾向があり、そのために、糸の切断や汚れが起こり、清浄化のためにしばしば機械を停止することになって、歩留まりが実質的に低下することとなる。
【０００７】
上述のようなプロセスにおける問題に加えて、紡糸仕上げにポリマー化学物質を添加すると、そのコーティングの均質性が低下し、そのために、捺染の均質性も低下する。コーティングが厚すぎるところでは、染料の吸収が低下し、一方コーティングが不完全なところでは、捺染鮮明度や明澄性（ｃｌａｒｉｔｙ）が乏しくなる。仕上げ用のエマルションが糸の接触表面上に蓄積して、その個々の成分に分離したり、紡糸プロセスを進めるために必要とされる他の仕上げ剤の性質と折り合えなかったりする場合には、紡糸において均質に仕上げ塗布することが不可能となるのは、当然のことである。これらの問題はすべて、不溶性のフルオロ化学物質の懸濁液やエマルションにおいて起きるもので、そのことが、一般にそれらが紡糸においてうまく適用されなくなった理由である。
【０００８】
先に述べたように、捺染品質の伴う２次的な問題は、色の濃さと染料吸収の速度に関するものである。布が染料をより完全に取り込めば、その色はより濃くなる。その反応性が早いほど、最終的な捺染画像の鮮鋭度が改良される。これらの性質は完全に両立することは不可能であるが、その理由は、より濃度の高い染色ポリマーの方が、染料を吸尽染色するのに時間がかかるからである。したがって、捺染に使用されるポリアミド繊維では、染料の濃さと染色速度の面での性質の妥協をさせていて、捺染前に、布に前処理することを必要としていた。
【０００９】
【特許文献１】米国特許第４，２３１，７４４号明細書
【特許文献２】米国特許第４，２５６，４５９号明細書
【特許文献３】米国特許第５，３７８，８００号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述の理由から、布に織った後で、化学的なコーティング前処理をしなくても、インキまたは染料の微小液滴を受けて、それらを急速に、濃色で、均質に吸収して、液滴の走りと不鮮明さを極力小さくできるようにして染料の液滴が塗布された通りのパターンで恒久的にその布を染色することが可能となるような、捺染用の糸が得られれば望ましいと考えられる。糸が染料を充分な量で受け入れて、濃色で、豊かな色彩を与えるのが、特に望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、高速染色性、濃色染色性で、開放構造を有するポリアミド糸の製造方法と、その糸、およびその糸から製造した布に関する。この方法で製造したポリアミド糸は、糸として、あるいは布の形にした後で直接捺染することも可能であり、その際に、許容可能な捺染画像鮮明度を得るための、化学物質の追加前処理コーティングをする必要はない。本発明の糸は、濃色の酸性染料を受け入れるのに充分なアミン末端と、紡糸、空気急冷、延伸および、本発明の糸を速やかに染料と反応させるための嵩高加工の工程の間に、その糸が比較的開放された構造を維持できるようにするためのポリマー改質剤と、を有するポリアミドポリマーから形成される。本発明にはさらに、巻取りをする前に、本発明の糸フィラメントを、別途の仕上げ塗布工程において、水性フルオロ化界面活性剤溶液で処理するプロセスが含まれる。本発明に従って塗布される水性仕上げ剤は、糸の上でのフッ素が少なくとも１５０重量ｐｐｍ、好ましくは糸の上でのフッ素が１５０〜１０００重量ｐｐｍ、より好ましくは糸の上でのフッ素が１５０〜６００重量ｐｐｍの効果的な濃度とするような、フルオロ界面活性剤から本質的になる。この水性フルオロ界面活性仕上げ剤は、糸の製造プロセスにおいては、嵩高加工の後で、かつ巻取りの前の時点で、密閉チャンバーの中で塗布させる。
【００１２】
添付の図面と合わせて以下の詳細な説明を読むことにより、本発明をより完全に理解できるであろう。それらの図面は本出願の一部をなすものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下の詳細な説明全体を通じて、図面の各図における類似の要素には、類似の参照番号を使用している。
【００１４】
示した図１を参照すると、これは、本発明に従って、マルチフィラメントで、効果的に捺染することが可能な嵩高加工連続フィラメントのポリアミド糸を形成するための、紡糸および延伸プロセスの模式図である。
【００１５】
アミン末端に富んでいて、他の所望の性質を得るために必要な改質を加えた、ポリアミドフレークを溶融させ、紡糸口金１０から押し出して、フィラメントＦを形成する。フローリングまたはファニシングに使用するための捺染可能なＢＣＦ糸を製造する場合には、耐久性、回復性、耐汚染性ならびにＵＶおよびオゾン暴露による攻撃に対する抵抗性などの観点から、好適なポリマーはナイロン６６、すなわちアジピン酸とヘキサメチレンジアミンからのポリマーである。しかしながら、そのようなナイロン６６ホモポリマーは、本発明において効果的に使用するには、染色濃度も染色速度も充分ではない。その代わりとして、１−メチル−ペンタメチレンジアミンとテレフタル酸および／またはイソフタル酸とを用いて改質した、アジピン酸とヘキサメチレンジアミンからのポリマー（本明細書では以後、ナイロン６６の「ターポリマー」と呼ぶ）は、高速染色と濃色染色特性の組合せで最も有利であり、しかもナイロン６６の本質的な利点を維持している。好適なポリマーは、約４２．９％のヘキサメチレンジアミン、４７．０％のアジピン酸、２．７％のテレフタル酸、７．４％のメチルペンタメチレンジアミンを含む、ナイロン６６ターポリマーである。そのようなナイロン６６ターポリマーの調製法は、本発明譲受人に譲渡された、米国特許公報（特許文献３）（モック（Ｍｏｋ）ら）に開示がある。
【００１６】
捺染に関連して、上述のポリマー組成物が有利な性質を有している理由は、上述のターポリマーの中に含まれる、相溶性はあるが不規則なモノマー構造のためで、それが、繊維表面に「開放構造」を与えて、高速かつ濃色染色に適するようになっている、と考えられる。アミン末端に富んだ他のポリアミドから紡糸した糸に本発明を適用しても、その有利な性質がやや劣ることが一般的に見出されたが、そのようなポリアミドとしては、たとえば、当業者公知の手段である、酸末端の末端キャッピングをするか、染色性アミン末端を付加するか、あるいはその両方を用いて、フリーなアミン末端がより多く利用できるように化学的に改質した、ナイロン６（ポリ−イミノカルボニルペンタメチレン）や、カプロラクタムおよび／または、当業者公知のその他の相溶性があるが「不規則な」モノマーを用いて改質したナイロン６６ポリマーなどが挙げられる。
【００１７】
紡糸口金１０の開口部は、各種の利便性の良い、あるいは所望の形状として、それによりフィラメントＦに各種所定の断面形状を付与することができる。フィラメントＦは、紡糸筒１４の中で空気急冷されるが、ここでは、所定の温度にした冷却空気が、所定の流速でフィラメントＦにあたるように流されている。糸の束を形成するフィラメントＦは紡糸口金から引き出され、所定の回転速度で回転している１個（または複数個）の送りロール１６によって、急冷ゾーンを通過する。
【００１８】
紡糸筒の底部で、フィラメントは仕上げ剤ポジション（ｆｉｎｉｓｈ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ）１８を通過するが、ここでフィラメントＦは、延伸および嵩高加工を容易にするための、一次仕上げ剤をコーティングされる。この仕上げ剤は、仕上げアプリケーターとして当業者に一般に知られる各種装置、たとえば仕上げロールや仕上げアプリケーターチップなどを用いて、塗布させることができる。
【００１９】
次いでフィラメントＦは送りロール１６の周りを回って、１対の加熱引取りピン２０の上を通り、１対の加熱引取りロール２２によって引き取られる。断熱した囲い２２Ｅを用いて、引取りロール２２からの熱エネルギーの損失を減少させる。当業者には公知のことであるが、多段の延伸を望む場合には、さらなる引取りロールを使用することもできる。
【００２０】
延伸の後、フィラメントＦを嵩高加工して、合着性で高速染色性の、開放構造嵩高加工連続フィラメント（ＢＣＦ）ポリアミド糸とする。嵩高加工は、フィラメントを、ミスト急冷（ｍｉｓｔ  ｑｕｅｎｃｈ）しながら、バルキングジェット２６と穴あき回転ドラム２８の組み合わせたものの中を通すことによって実施することができる。別な方法として、当業者で広く用いられている押込みジェット（ｓｔｕｆｆｅｒ  ｊｅｔ、図示せず）を使用して、フィラメントを嵩高加工することもできる。本発明のプロセスにおいては、嵩高加工要素は、保温性の囲い３０の中に設置する。嵩高加工の後、得られた糸のフィラメントは巻取りロール３６によって引かれて、巻取り機３６を通り、パッケージ４０、４０ａの中の糸となる。
【００２１】
本発明においては、嵩高加工をした直後に、フィラメントを組み合わせた糸は、部材３２Ａ、３２Ｂの周りで方向を変えられて、次いで、これまた保温性の囲い３０の中に設けられた仕上げアプリケーター３４の中を通過する。この仕上げアプリケーターによって、糸の方向が再度変化させられ、巻取り３６に向かう。
【００２２】
図２にさらに詳しく示したアプリケーター３４には、その中に形成された溝３４Ｇを有している。溝３４Ｇの底部に沿って糸が巻付いている間に、水性のフルオロ界面活性仕上げ剤が塗布される。アプリケーター３４のまわりで、糸のフィラメントの巻付け角は、糸がアプリケーターと、用いる仕上げ剤を受け入れるような接触を保つのに充分なものとしなければならない。図示した設計では、アプリケーターの位置は、巻付け角が、少なくとも２００度、好ましくは約２７０度となって、糸のフィラメントに仕上げ剤を効果的に塗布するようにすべきである。
【００２３】
図１に見られるように、アプリケーター３４は、保温性の囲い３０の中に配されている。この塗布領域における温度が約８０〜１００℃であるので、この場所で紡糸仕上げ剤を使用することは通常考えられないが、その理由は、紡糸仕上げ剤は通常温度の影響を受けやすいエマルションであるからである。驚くべきことには、ここに開示した位置が、本発明において、希釈したフルオロ界面活性剤溶液を塗布するのに特に好適であることが見出された。アプリケーター３４の位置（すなわち、方向変換点の囲い３０の中）は、本発明の２次仕上げ剤を塗布するには、特に有利な位置であると考えられる。嵩高加工の直後のこの位置は、個々の糸のフィラメントそれぞれに対して仕上げ剤を、完全かつ高度に均一に塗布するのに寄与し、その一方で過剰な湿分は自然と除去され、糸からのエーロゾル化されたフルオロ界面活性剤を容易に閉じ込めておける。囲い３０の内部でフルオロ界面活性剤をフィラメントに塗布することによって、ミスト中に放出されたり、空気中に浮遊する仕上げ材料は全てこの囲いの中に閉じ込められて、運転環境へのその放出を防止することができる。本発明のフルオロ界面活性仕上げ剤は、２成分、すなわちフルオロ界面活性剤と水とからの溶液であって、エマルションではないので、本来的に熱に対して安定である。当業者には充分理解できるであろうが、本発明の水性のフルオロ界面活性剤の２次仕上げ剤は、また別な密閉して排気のある場所で塗布することも可能であり、それは、糸の紡糸プロセスにおける、加熱延伸ロールの後、好ましくはバルク加工工程の後のいかなる場所であってもよい。
【００２４】
上述のように、本発明の２次仕上げ剤は、フルオロ界面活性剤の希釈水性分散体である。この分散体には好ましくは、水中約０．１〜１０％、より好ましくは１〜３％のフルオロ界面活性剤が含まれ、糸の上でのフッ素が少なくとも１５０重量ｐｐｍ、好ましくは糸の上でのフッ素が１５０〜１０００重量ｐｐｍ、より好ましくは糸の上でのフッ素が１５０〜６００重量ｐｐｍの、効果的な濃度レベルが得られるように、適切な塗布速度でこの分散体を使用する。
【００２５】
本発明において使用されるフルオロ界面活性剤は、実質的にペルフルオロ化された有機官能基と、カチオン性、アニオン性または両性の官能基と、の両方を有する極性化学物質で、約１０重量％を越え、好ましくは約２５％重量を越える水溶性を有する。アニオン性の官能基を有し、イー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー（Ｅ．Ｉ．Ｄｕｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ）からゾニル（Ｚｏｎｙｌ）（登録商標）ＦＳＰとして販売されているフルオロ界面活性剤が好ましい。
【００２６】
本発明の糸は、インキまたは染料の極めて微少な液滴を受け止め、それらを素早く、濃色に、かつ均一に吸収する、効果的に捺染することが可能な糸であることが見出された。そのような糸で構成された布は、そのような優れた性質を保持していることがわかった。それらの性質は、糸と布の両方で発揮され、フルオロポリマー化学種を用いて処理する必要がなく、そのため、先に記述したようなそれに伴う不利を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に従って、マルチフィラメントの嵩高加工連続フィラメント糸を形成するための、紡糸および延伸プロセスの模式図である。
【図２】図１に示したプロセスにおいて使用される、仕上げアプリケーターの拡大図である。
【図１】
2006517625.tif 000003
【図２】
2006517625.tif 000004
【国際調査報告】
2006517625.tif 000005
2006517625.tif 000006