JP7407727B2 - 複合成分繊維およびそのポリマー組成物 - Google Patents
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Description
複合成分繊維は、縮合ポリマーで形成された第1の領域を含む。本明細書で論じられるように、第1の領域は複合成分繊維のコア領域であり得、第2の領域は複合成分繊維の鞘領域であり得、鞘領域はコア領域を取り囲んでいる。本明細書に記載される複合成分繊維の第1の領域を対象とするポリマーは、縮合反応を介して形成されるポリマーである縮合ポリマーを含む。そのような縮合ポリマーの例には、溶融紡糸可能な縮合ポリマーが含まれ、これには、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートグリコール修飾、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレン2,5-フランジカルボキシレート、ポリヒドロキシブチレート、ポリアミド、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるものが含まれる。
複合成分繊維の第2の領域は、(i)0.895g/cm3~0.920g/cm3の密度、ならびに230℃および2.16kgでASTM D1238により決定される場合、0.5~150g/10分のメルトインデックス、I2を有するプロピレン系ポリマー、(ii)無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレン、かつ(iii)25℃で1~6.5の酸強度pKa値を有する無機ブレンステッド-ローリー酸のポリプロピレンのブレンドから形成され、ポリプロピレンブレンドは、ポリプロピレンブレンドの総重量に基づいて0.03~0.3重量パーセントのグラフト化無水マレイン酸を有する。密度値は、ASTM D-792に従って測定される。
プロピレン系ポリマーは、ホモポリマー、ブロックコポリマー、ランダムコポリマー、およびそれらの組み合わせから選択され得、ここでは、コポリマーは、1つ以上のコモノマーを含む。プロピレン系ポリマーは、50重量%超のプロピレンと、存在する場合、C2およびC4~C12α-オレフィンから選択される1つ以上のコモノマーとを含み得、プロピレンと1つ以上のコモノマー(存在する場合)との組み合わせは、プロピレン系ポリマーの100重量%を提供する。1つ以上の実施形態では、α-オレフィンコモノマー単位は、エチレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、1-オクテン、1-デセン、およびそれらの組み合わせから誘導され得る。可能なプロピレン系ポリマーは、米国特許第9,322,114号にも記載されている。
無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレンは、プロピレンホモポリマーおよび/または1つ以上のコモノマーを含むプロピレンコポリマーであり得る。無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレンは、50重量%超のプロピレンと、存在する場合、C2およびC4~C12α-オレフィンから選択される1つ以上のコモノマーとを含み得、プロピレンと1つ以上のコモノマー(存在する場合)との組み合わせは、無水マレイン酸と共に、無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレンの100重量%を提供する。1つ以上の実施形態では、α-オレフィンコモノマー単位は、エチレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、1-オクテン、1-デセン、およびそれらの組み合わせから誘導され得る。
ポリプロピレンブレンドは、25℃で1~6.5の酸強度pKa値を有する無機ブレンステッド-ローリー酸をさらに含む。好ましくは、無機ブレンステッド-ローリー酸は、2~6のpKaを有する。また、好ましくは、無機ブレンステッド-ローリー酸は、重硫酸ナトリウム一水和物、リン酸、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。
本開示による複合成分繊維は、異なる技法を介して生成され得る。複合成分繊維および生体成分繊維の生成品を形成するためのそのような技法には、溶融紡糸、溶融吹き付けプロセス、スパンボンドプロセス、ステープルプロセス、カードウェブプロセス、エアレイドプロセス、熱カレンダープロセス、接着結合プロセス、熱風結合プロセス、ニードルパンチプロセス、水流交絡プロセス、および電界紡糸プロセスが含まれ、これらの製造プロセス条件のいずれかで複合成分繊維が形成される。そのような製造技法を使用して、本開示の複合成分繊維は、広く様々な潜在的な用途のための様々な布に形成され得る。本開示による布には、不織布、織布、およびそれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。
Eastman(商標)ポリエステルF61HC(PET-A)-Eastman Chemical Companyから入手可能なポリエチレンテレフタレート(縮合ポリマー)。
以下の表1に提供される情報に従って、本明細書に提供される実施例および比較例の複合成分繊維を調製する。実施例1の場合、触媒(重硫酸ナトリウム)および鉱油でマスターバッチミックスを形成し、ポリプロピレンブレンド(表1)のポリマー(Fusabond(登録商標)P353)とブレンドして、触媒のポリオレフィンペレットに対する表面接着を促進する。表1に示す量で見られるように、マスターバッチを追加して、20重量%のポリプロピレンブレンドをAchieve(商標)3854に提供する。最終ブレンド組成物を繊維紡糸ラインで直接使用した。
以下に、本願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1] 複合成分繊維であって、
縮合ポリマーで形成された第1の領域と、
(i)0.895g/cm 3 ~0.920g/cm 3 の密度、ならびに230℃および2.16kgでASTM D1238により決定される場合、0.5~150g/10分のメルトインデックス、I 2 を有するプロピレン系ポリマー、
(ii)無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレン、および
(iii)25℃で1~6.5の酸強度pKa値を有する無機ブレンステッド-ローリー酸のポリプロピレンブレンドから形成された第2領域と
を含み、
前記ポリプロピレンブレンドが、前記ポリプロピレンブレンドの総重量に基づいて0.03~0.3重量パーセントのグラフト化無水マレイン酸を有する、複合成分繊維。
[2] 前記第1の領域が前記複合成分繊維のコア領域であり、前記第2の領域が前記複合成分繊維の鞘領域であり、前記鞘領域が前記コア領域を取り囲んでいる、[1]に記載の複合成分繊維。
[3] 前記縮合ポリマーが、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートグリコール修飾、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレン2,5-フランジカルボキシレート、ポリヒドロキシブチレート、ポリアミド、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、[1]または[2]に記載の生体成分繊維。
[4] 前記縮合ポリマーが、前記第1の領域の少なくとも75重量パーセント(重量%)に含まれ、前記重量%が、前記第1の領域の総重量に基づく、[3]に記載の生体成分繊維。
[5] 前記縮合ポリマーが、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートグリコール修飾、ポリブチレンテレフタレート、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、[1]または[2]に記載の生体成分繊維。
[6] 前記プロピレン系ポリマーが、ホモポリマー、ブロックコポリマー、ランダムコポリマー、およびそれらの組み合わせから選択される、[1]に記載の複合成分繊維。
[7] 前記無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレンが、前記無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレンの総重量に基づいて、0.05~3重量%のグラフ化無水マレイン酸を有する、[1]~[6]のいずれかに記載の複合成分繊維。
[8] 前記無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレンが、0.899g/cm 3 ~0.914g/cm 3 の範囲の密度、ならびに230℃および2.16kgでASTM D1238により決定される場合、20~25g/10分のメルトインデックス、I 2 を有する、[7]に記載の複合成分繊維。
[9] 前記無機ブレンステッド-ローリー酸が、重硫酸ナトリウム一水和物、リン酸、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、[1]に記載の複合成分繊維。
[10] 前記無機ブレンステッド-ローリー酸が、2~6のpKaを有する、[1]に記載の複合成分繊維。
[11] 前記ポリプロピレンブレンドが、5~75重量%の前記プロピレン系ポリマーと、2~30重量%の前記無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレンと、20~10000百万分率の前記無機ブレンステッド-ローリーとを含む、[1]に記載の複合成分繊維。
[12] 前記ポリエチレンブレンドが、少なくとも75重量%の前記プロピレン系ポリマーを含み、前記無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレンおよび前記無機ブレンステッド-ローリー酸が、前記プロピレン系ポリマーと共に存在して、100重量%の前記ポリプロピレンブレンドを提供する、[1]に記載の複合成分繊維。
[13] 前記ポリプロピレンブレンドが、12~21個の炭素鎖を有する極性飽和脂肪酸をさらに含む、[1]~[12]のいずれかに記載の複合成分繊維。
[14] 前記極性飽和脂肪酸が、ステアリン酸である、[13]に記載の複合成分繊維。
[15] [1]~[14]のいずれかに記載の複合成分繊維を含む、不織布物品。
[16] 複合成分繊維を形成する方法であって、
熱結合条件下で、(a)縮合ポリマーと、(b)
(i)0.895g/cm 3 ~0.920g/cm 3 の密度、ならびに230℃および2.16kgでASTM D1238により決定される場合、0.5~150g/10分のメルトインデックス、I 2 を有するプロピレン系ポリマー、
(ii)無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレン、および
(iii)25℃で1~6.5の酸強度pKa値を有する無機ブレンステッド-ローリー酸のポリプロピレンブレンドと、
を共押し出しすることを含み、
前記ポリプロピレンブレンドは、前記ポリプロピレンブレンドの総重量に基づいて0.03~0.3重量パーセントのグラフト化無水マレイン酸を有し、
前記縮合ポリマーおよび前記ポリプロピレンブレンドを熱結合条件下で接触させて、前記縮合ポリマーを有する第1の領域と、前記ポリプロピレンブレンドを有する第2の領域とを有する前記複合成分繊維を形成する、方法。
[17] 前記複合成分繊維が、(a)および(b)を鞘/コア構成で共押し出しすることにより調製され、(a)が、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートグリコール修飾、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレン2,5-フランジカルボキシレート、ポリヒドロキシブチレート、ポリアミド、およびそれらの組み合わせからなる群から選択され、
前記ポリプロピレンブレンドの前記無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレンが、前記無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレンの総重量に基づいて、0.05~3重量%のグラフ化無水マレイン酸を有する、[16]に記載の方法。
[18] 前記ポリプロピレンブレンドが、5~75重量%の前記プロピレン系ポリマーと、2~30重量%の前記無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレンと、20~10000百万分率の前記無機ブレンステッド-ローリーとを含む、[16]または[17]に記載の方法。
[19] 前記ポリプロピレンブレンドが、12~21個の炭素鎖を有する極性飽和脂肪酸をさらに含む、[16]~[18]のいずれかに記載の方法。
[20] 前記複合成分繊維が、溶融吹き付け、スパンボンド、またはステープル繊維製造プロセス条件下で形成される、[16]~[19]のいずれかに記載の方法。
Claims (10)
- 複合成分繊維であって、
ポリエチレンテレフタレートで形成された第1の領域と、
(i)0.895g/cm3~0.920g/cm3の密度、ならびに230℃および2.16kgでASTM D1238により決定される場合、0.5~150g/10分のメルトインデックス(I2)を有するプロピレン系ポリマー、
(ii)無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレン、および
(iii)25℃で1~6.5の酸強度pKa値を有する無機ブレンステッド-ローリー酸のポリプロピレンブレンドから形成された第2領域と
を含み、前記ポリプロピレンブレンドが、前記ポリプロピレンブレンドの総重量に基づいて0.03~0.3重量パーセントのグラフト化無水マレイン酸を有し、
前記第1の領域が前記複合成分繊維のコア領域であり、前記第2の領域が前記複合成分繊維の鞘領域であり、前記鞘領域が前記コア領域を取り囲んでいる
複合成分繊維。 - 前記ポリエチレンテレフタレートが、前記第1の領域の少なくとも75重量パーセント(重量%)に含まれ、前記重量%が、前記第1の領域の総重量に基づく、請求項1に記載の複合成分繊維。
- 前記無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレンが、前記無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレンの総重量に基づいて、0.05~3重量%のグラフト化無水マレイン酸を有するか、
前記無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレンが、0.899g/cm3~0.914g/cm3の範囲の密度、ならびに230℃および2.16kgでASTM D1238により決定される場合、20~25g/10分のメルトインデックス(I2)を有する、請求項1または2に記載の複合成分繊維。 - 前記無機ブレンステッド-ローリー酸が、重硫酸ナトリウム一水和物、リン酸、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるか、
前記無機ブレンステッド-ローリー酸が、2~6のpKaを有するか、
前記ポリプロピレンブレンドが、5~75重量%の前記プロピレン系ポリマーと、2~30重量%の前記無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレンと、20~10000百万分率の前記無機ブレンステッド-ローリー酸とを含むか、
前記ポリプロピレンブレンドが、少なくとも75重量%の前記プロピレン系ポリマーを含み、前記無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレンおよび前記無機ブレンステッド-ローリー酸が、前記プロピレン系ポリマーと共に存在して、100重量%の前記ポリプロピレンブレンドを提供するか、
前記プロピレン系ポリマーが、ホモポリマー、ブロックコポリマー、ランダムコポリマー、およびそれらの組み合わせから選択される、請求項1に記載の複合成分繊維。 - 前記ポリプロピレンブレンドが、12~21個の炭素鎖を有する極性飽和脂肪酸をさらに含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の複合成分繊維。
- 前記極性飽和脂肪酸が、ステアリン酸である、請求項5に記載の複合成分繊維。
- 請求項1~6のいずれか一項に記載の複合成分繊維を含む、不織布物品。
- 複合成分繊維を形成する方法であって、
熱結合条件下で、(a)ポリエチレンテレフタレートと、(b)(i)0.895g/cm3~0.920g/cm3の密度、ならびに230℃および2.16kgでASTM D1238により決定される場合、0.5~150g/10分のメルトインデックス(I2)を有するプロピレン系ポリマー、(ii)無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレン、および(iii)25℃で1~6.5の酸強度pKa値を有する無機ブレンステッド-ローリー酸のポリプロピレンブレンドと、を共押し出しすることを含み、前記ポリプロピレンブレンドは、前記ポリプロピレンブレンドの総重量に基づいて0.03~0.3重量パーセントのグラフト化無水マレイン酸を有し、前記ポリエチレンテレフタレートおよび前記ポリプロピレンブレンドを熱結合条件下で接触させて、前記ポリエチレンテレフタレートを有する第1の領域と、前記ポリプロピレンブレンドを有する第2の領域とを有する前記複合成分繊維を形成し、
前記第1の領域が前記複合成分繊維のコア領域であり、前記第2の領域が前記複合成分繊維の鞘領域であり、前記鞘領域が前記コア領域を取り囲んでおり、
前記熱結合条件は、前記コア領域の形成に使用されるポリエチレンテレフタレートについては200℃~350℃未満の温度であり、前記鞘領域を形成するために使用されるポリプロピレンブレンドについては120℃~171℃未満の温度である、
方法。 - 前記複合成分繊維が、(a)および(b)を鞘/コア構成で共押し出しすることにより調製され、
前記ポリプロピレンブレンドの前記無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレンが、前記無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレンの総重量に基づいて、0.05~3重量%のグラフト化無水マレイン酸を有する、請求項8に記載の方法。 - 前記ポリプロピレンブレンドが、5~75重量%の前記プロピレン系ポリマーと、2~30重量%の前記無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレンと、20~10000百万分率の前記無機ブレンステッド-ローリー酸とを含むか、
前記ポリプロピレンブレンドが、12~21個の炭素鎖を有する極性飽和脂肪酸をさらに含むか、
前記複合成分繊維が、溶融吹き付け、スパンボンド、またはステープル繊維製造プロセス条件下で形成される、請求項8または9に記載の方法。
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