(57)【要約】ナイロン６，６、カーボンブラック、および銅フタロシアニン着色剤を含有し、物理特性が改善されたヤーンに紡糸することのできる繊維、およびその繊維を形成する方法が提供される。カーボンブラックの濃度は繊維の２重量％まで、銅フタロシアニン着色剤の濃度は繊維の４重量％までとすることができる。繊維は場合によってコポリマーを含有することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）ナイロン６，６、（２）約２重量％までのカーボンブラック、（３）約４重量％までの銅フタロシアニン着色剤を含む黒着色繊維。
【請求項２】
前記カーボンブラックの重量濃度が約０．０２％〜約２％である請求項１に記載の繊維。
【請求項３】
前記銅フタロシアニン着色剤の重量濃度が約０．０００１％〜約４％である請求項１に記載の繊維。
【請求項４】
コポリマーをさらに含む請求項１に記載の繊維。
【請求項５】
前記コポリマーが２％のナイロン６を含むナイロン６，６である請求項４に記載の繊維。
【請求項６】
前記コポリマーの重量濃度が約０．５％〜約５％である請求項４に記載の繊維。
【請求項７】
前記繊維をヤーンに紡糸する請求項１または請求項４に記載の繊維。
【請求項８】
ナイロン６，６に約２重量％までのカーボンブラック、および約４重量％までの銅フタロシアニン着色剤を混合すること、および混合物を押し出して繊維を形成することを含む黒着色繊維を形成する方法。
【請求項９】
前記カーボンブラックの重量濃度が約０．０２％〜約２％である請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記銅フタロシアニン着色剤の重量濃度が約０．０００１％〜約４％である請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
コポリマーの添加をさらに含む請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記コポリマーが２％のナイロン６を含むナイロン６，６である請求項１１に記載の繊維。
【請求項１３】
前記コポリマーの重量濃度が約０．５％〜５％である請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記繊維をヤーンに紡糸する請求項８または請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に着色したポリアミド繊維およびそれを製造する方法に関する。詳細には本発明はカーボンブラックを含有するナイロン６，６繊維に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナイロン繊維は織物材料、カーペットヤーン、および服飾製品の製造に広く使用される。審美的および実用的な目的のためにナイロン繊維は種々の技術を用いて着色される。一方法は、ナイロン繊維を紡ぐ溶融ポリマー中に顔料を含ませることである。溶融したポリマーは紡糸口金の細孔を通して押し出される。溶融ポリマーが固化すると、繊維が形成される。黒い繊維を所望する場合には、カラーコンセントレート中にカーボンブラックを使用することができる。
【０００３】
ポリアミド繊維中のカーボンブラック量を増加させると、破壊強度などの物理特性を大きく変化させることができる。これはヤーンの紡糸特性も変化させ得る。当分野の技術者であれば、これはヤーンのＲＶを低下させ、ヤーン中に核形成を引き起こすカラーコンセントレートによって起きるものと結論付けるであろう。特にポリアミドがナイロン６，６の場合、カーボンブラック粒子の不十分な分散が問題の原因であろう。
【０００４】
高い伸びと低い破壊強度は核形成したヤーンの特性であり、一般に高濃度のカーボンブラックを有するナイロン６，６ヤーンに存在する。当分野の技術者であれば、少量パーセントのポリマーセグメントが残りのポリマーの前に結晶化を起こすと、それによって残りのポリマーが動き回って結晶化する可能性が抑制されることを認識するであろう。これは非晶質材料の量の増加を招き、したがって伸びを大きくし強度を低下させる。ナイロン６，６はナイロン６よりも約１０倍速く、ポリエステルよりも約１００倍速く結晶化するので、ナイロン６およびポリエステルにはこれは起き難い。
【０００５】
他の人々は、改善した濾過を用いて顔料コンセントレート中の凝結したカーボンブラックを除去し、カーボンブラックのレベルを低減し、および、ナイロン６，６の代わりにポリエステル（ＰＥＴ）またはナイロン６を使用して核形成の問題を克服する試みを行ってきた。
【０００６】
銅フタロシアニン（ｐｈｔａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）顔料およびカーボンブラックをポリアミド成形組成物の顔料として使用することは、米国特許第４，５１８，７２８号に開示されている。成形組成物の強靭性は増加した。一般に成形組成物ではポリマーは配向性が低い。ヤーンに使用する繊維の場合、ポリマーはより高く配向されている。成形部品は配向性が低く、繊維は高い配向性を有するので、１つの特性を改善した材料は他の特性を改善することはできない。繊維のこの配向性がカーボンブラックの核形成によって妨害されると、繊維から紡糸したヤーンは破壊強度などの物理特性があまり望ましくないものになるであろう。今のところ、高濃度のカーボンブラックを有するナイロン６，６繊維は、ヤーンに紡糸するときに良好な紡糸特性を示さず、伸びおよびテナシティなどの優れた物理特性を有するヤーンを形成しない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、物理特性を改善したヤーンに紡糸できる、高濃度のカーボンブラックを有するナイロン６，６繊維組成物の必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は一般にナイロン６，６、カーボンブラック、および銅フタロシアニン着色剤を含有する繊維に関する。カーボンブラックの濃度は繊維の約２重量％まで、および銅フタロシアニン着色剤の濃度は繊維の約４重量％まで可能である。この繊維はヤーンの製造時に、引っ張り力の増加、テナシティの増加、およびフィラメント破壊の減少など、紡糸特性の向上を示した。また、このヤーンは高濃度のカーボンブラックを有する他のヤーンよりも改善された物理特性を有する。本発明は追加のコポリマーを含んでもよい。コポリマーは、２％のナイロン６を有するナイロン６，６、ナイロン６，Ｉ、ナイロン６、スルホン化ＩＡ、ナイロン６  ９、ナイロン６，１０、ナイロン６，Ｔ、ナイロン６／１２、ナイロン１１、ナイロン１２およびその混合物を含む群から選択される。当分野の通常の技術者であれば、Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭｏのＳｏｌｕｔｉａ  Ｉｎｃ．を含む多くの供給源から市場で入手可能なこれらのナイロンコポリマーをいかにして製造しまたは商業的に入手するかを知っているはずである。
【０００９】
また、本発明は上述の繊維を形成する方法に関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下の用語および熟語が本明細書で使用され、以下の意味を有する。
【００１１】
「繊維」は、カーペットまたは他の織物材料の製造で、紡糸し、編み、織り、圧縮し、ふさを形成し、および他の形状に形成することのできる、ポリアミドポリマーの任意の連続フィラメントまたは短繊維の形である。
【００１２】
「ヤーン」は、天然または合成の繊維またはその混合物または混紡から紡糸して作られる材料である。
【００１３】
「銅フタロシアニン着色剤」は、任意の銅フタロシアニン多形結晶形状およびその形状の混和物である。銅フタロシアニン着色剤の完全な説明は「合成染料の分析化学（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ｏｆ  Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｄｙｅｓ）」、編集者Ｋ．Ｖａｎ  Ｋａｔａｒａｍａｎ、Ｊ．Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ（１９７７）に見ることができ、その全ての内容は本明細書に参照として組み込まれている。
【００１４】
本発明の一態様は一般にカーボンブラックおよび銅フタロシアニン着色剤を有するナイロン６，６繊維に関する。
【００１５】
高濃度のカーボンブラックを有するナイロン６，６繊維から作られたヤーンに紡糸の問題があることが確定した後、カーボンブラックの粒子サイズおよび繊維中の分散および顔料コンセントレートの顕微鏡試験が行われた。ヤーンの長さ方向の観察は糸筋（ｔｈｒｅａｄｌｉｎｅ）に沿ってカーボンブラックの凝結があることを示していた。示差走査熱量計（ＤＳＣ）再結晶試験、比粘度（ＲＶ）の結果、および引っ張り特性はカーボンブラックがナイロン６，６を核形成させ、あまりにも急速に結晶化させることを示していた。
【００１６】
当分野の技術者であれば、再結晶温度の高いポリマーがより速く結晶化し、紡糸筒がより高くなることを認識するであろう。また、低いＲＶのポリマーは結晶化が遅く、カーボンブラックによって起きる結晶化の防止を助ける。
【００１７】
紡糸の問題の可能な解決策は、ＲＶを下げ、方法条件を修正し、またはポリマーを変更することであった。ポリマーがゆっくり結晶化し、カーボンブラックの問題回避が助長されるようにＲＶを下げる。また、急速な結晶化は、高い溶融温度を用い、ゆっくり冷却することによって防止することができる。より多くのナイロン６を使用するなど、結晶化を遅くするためのポリマー変更では、収縮が大きくなる。全ての上述の選択肢は相互に作用し、１つの変更が他の望ましくない問題の発生を招くであろう。
【００１８】
ナイロン６，６に２重量％までの高濃度のカーボンブラックと共に銅フタロシアニン着色剤を加えると、認め得る核形成は発生しない。また、繊維をヤーンに紡糸すると、優れたカーボンブラックの分散、低い伸び、および高い破壊強度が得られる。最終的な繊維組成物中の銅フタロシアニン着色剤の量は０．０００１重量％〜４重量％とすることができる。好ましい銅フタロシアニン着色剤の量は、繊維組成物が最終的に０．００５〜０．２重量％の銅フタロシアニン着色剤を有するようにすることである。
【００１９】
さらに本発明の他の実施形態では、ナイロン６，６に着色ポリマーを形成するためのカーボンブラックおよび銅フタロシアニン着色剤のほか、ナイロン６を加えてコポリマーを形成する。コポリマーはナイロン６，６をコポリマーの約９５．０〜約９９．５重量％、好ましくは約９６〜約９９重量％、さらに好ましくは約９７〜約９８重量％の量含むことができる。コポリマーの残りはナイロン６をコポリマーの約０．５〜約５．０重量％、好ましくは約１〜約４重量％、より好ましくは約２〜約３重量％含むことができる。着色ポリマーは、カーボンブラックを着色ポリマーの約２重量％まで（好ましくは約０．５〜約２．０重量％）、銅フタロシアニン着色剤を着色ポリマーの約４重量％まで（好ましくは約０．００５〜約０．３重量％）の量含むことができる。着色剤および顔料をコンセントレートの形で加える場合、コンセントレートは着色ポリマーの約１〜約１０重量％、好ましくは約２〜約７重量％、さらに好ましくは約３〜約５重量％の量存在することができ、残りはコポリマーで構成される。コンセントレートは、得られる着色ポリマーに関して本明細書で規定された量を達成するために、所望の量の顔料と着色剤を含むことができる。コンセントレート中のポリマーはナイロン６であることが好ましい。コンセントレートの添加によって、得られる繊維の物理特性が改善される。また、ヤーンはより柔軟で滑らかな感触を有する。引っ張り力（ダイナフィル（Ｄｙｎａｆｉｌ））の減少が５〜１５ｃＮ、テナシティの増加が０．４〜０．８グラム／デニール、および冷却室でのフィラメント破壊の減少が５０％〜７５％ある。一般的な部分配向ヤーン（ＰＯＹ）は引っ張り力が８５〜９０ｃＮ、伸びパーセントが約７０％、およびテナシティが約４．５グラム／デニールである。
【００２０】
好ましい実施形態では、本発明のヤーンは着色ポリマーを使用すること、および次いで標準の技術によってヤーンを製造することによって作ることができる。顔料および着色剤は、コポリマーに直接生の形で加えるか、または顔料および／またはポリマー、好ましくはナイロン６と混合した着色剤を含有する１つ以上のカラーコンセントレートを形成し、次いでコンセントレートをコポリマーに投入することによって加えることができる。例えば、カラーコンセントレートはカーボンブラックと銅フタロシアニンブルーを所望の比で混合し、次いで混合物をナイロン６と混合することによって形成することができる。次いでカラーコンセントレートはナイロン６と共に重合したナイロン６，６などの適切なコポリマーと混合し、引き続き混合した着色ポリマーを繊維および／またはヤーンに溶融紡糸することができる。
【００２１】
以下の実施例には発明の好ましい実施形態の説明が含まれている。当分野の技術者であれば、以下の実施例に開示された技術は、発明を実施する上でよく機能する、発明者によって発見された技術を表しており、したがって、その実施の好ましい態様を構成するものと考えられることを認知するはずである。しかし、当分野の技術者であれば、本開示に照らして、開示された特定の実施形態に多くの変更を加えることができ、発明の精神と範囲から逸脱することなく、同じ、または同様の結果を得ることができることを認知するはずである。
【００２２】
実施例に関する一般情報
以下の用語が以下の実施例の説明に使用される。
【００２３】
「第１および第２ＲＥＸＣ」は再結晶化温度である。
【００２４】
「ＤＥＮ」はデニールである。
【００２５】
「ＲＶ」は比粘度である。
【００２６】
「ＢＳ」はグラム／デニールでの破壊強度である。
【００２７】
「ＥＬ」は伸びである。
【００２８】
「ＴＥＮ」はグラム重／デニールでのテナシティである。
【００２９】
「ＭＯＤＳＴＦ」は１．０％伸びにおける剛性率である。
【００３０】
「ＬＯＤ／Ｘ」は５７．０％伸びにおけるグラム荷重である。
【００３１】
「ＥＬＧ／ＧＭ」は１１０．０グラム荷重での伸びである。
【００３２】
全ての試験はパーキンエルマー（Ｐｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍａｒ）ＤＳＣおよびインストロン（Ｉｎｓｔｒｏｎ）引っ張り試験機で行われた。
【実施例１】
【００３３】
非着色ヤーンを３つの黒色着色ヤーンと比較する。以下の表１および２は３つの全体着色黒ナイロン６，６ヤーンおよび対照とする非着色ナイロン６，６の物理特性試験結果を含む。各サンプルは、９５デニール／３４本フィラメントの部分配向ヤーンである。サンプル１〜３は毎分４，５００メートルで紡糸し、サンプル４は毎分４，８００メートルで紡糸する。サンプル１は、９７．９７５％のナイロン６，６、２％のナイロン６、および０．０１２５％の光沢用ＴｉＯ２であり、ＲＶは４１で、４７．５の末端アミン基および９ｐｐｍのＭｎを有している。サンプル２はＭａｇｅｎｔａ  Ｍａｓｔｅｒ  Ｆｉｂｅｒ製の市販カーボンブラックコンセントレートＰＡＦ−５０をサンプル１で使用したヤーンに約４％加えることによって着色する。サンプル３および４はコンセントレートをサンプル１で使用したヤーンに加えることによって形成する。コンセントレートは２０％のカーボンブラックに０．４％の銅フタロシアニンブルーと７９．６％のナイロン６を混合することによって形成する。カーボンブラックおよび銅フタロシアニンは、それらをコポリマーと混和する前に混合してコンセントレートを形成する。このコンセントレート約４％をサンプル１で使用したコポリマーに加え、サンプル３および４を形成する。
【００３４】
【表１】
2004525276.tif 000002
【００３５】
【表２】
2004525276.tif 000003
【００３６】
試験結果から見ることができるように、本発明によって作られたサンプル３および４は、銅フタロシアニンブルーのない黒着色ヤーンに較べて破壊強度、伸びおよびテナシティが向上している。
【００３７】
本明細書に開示し特許請求する全ての組成物および／または方法は、本開示に照らして過度の実験を行うことなく製造し実施することができる。この発明の組成物および方法は、好ましい実施形態に関して説明したが、当分野の技術者には、発明の概念、精神および範囲から逸脱することなく、組成物および／または方法、および本明細書に述べた工程または工程手順に変更を加えることができることは明らかであろう。当分野の技術者に明らかなそれらの全ての代替および修正は、付随する請求項に規定する発明の精神、範囲および概念の範囲内にあるものと考えられる。
【国際公開パンフレット】
2004525276.tif 000004
2004525276.tif 000005
2004525276.tif 000006
2004525276.tif 000007
2004525276.tif 000008
2004525276.tif 000009
2004525276.tif 000010
2004525276.tif 000011
2004525276.tif 000012
2004525276.tif 000013
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004525276.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成15年7月28日(2003.7.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）ナイロン６，６、（２）約２重量％までのカーボンブラック、（３）約０．０００１重量％〜約４重量％の銅フタロシアニン着色剤を含む黒着色繊維。
【請求項２】
前記カーボンブラックの重量濃度が約０．０２％〜約２％である請求項１に記載の繊維。
【請求項３】
前記銅フタロシアニン着色剤の重量濃度が約０．００５％〜約２％である請求項１に記載の繊維。
【請求項４】
コポリマーをさらに含む請求項１に記載の繊維。
【請求項５】
前記コポリマーが２％のナイロン６を含むナイロン６，６である請求項４に記載の繊維。
【請求項６】
前記コポリマーの重量濃度が約０．５％〜約５％である請求項４に記載の繊維。
【請求項７】
前記繊維をヤーンに紡糸する請求項１または請求項４に記載の繊維。
【請求項８】
ナイロン６，６に約２重量％までのカーボンブラック、および約０．０００１重量％〜約４重量％の銅フタロシアニン着色剤を混合すること、および混合物を押し出して繊維を形成することを含む黒着色繊維を形成する方法。
【請求項９】
前記カーボンブラックの重量濃度が約０．０２％〜約２％である請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記銅フタロシアニン着色剤の重量濃度が約０．００５％〜約２％である請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
コポリマーの添加をさらに含む請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記コポリマーが２％のナイロン６を含むナイロン６，６である請求項１１に記載の繊維。
【請求項１３】
前記コポリマーの重量濃度が約０．５％〜５％である請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記繊維をヤーンに紡糸する請求項８または請求項１１に記載の方法。
【国際調査報告】
2004525276.tif 000015