JP2003532806A

JP2003532806A - Ｃｖ特性を強化したリヨセル繊維

Info

Publication number: JP2003532806A
Application number: JP2001582624A
Authority: JP
Inventors: メングクイ，ルオ; ネオギ，アマール・エヌ
Original assignee: Weyerhaeuser Co
Current assignee: Weyerhaeuser Co
Priority date: 2000-05-11
Filing date: 2001-04-09
Publication date: 2003-11-05
Also published as: TW573088B; MXPA02011104A; EP1285110A1; CA2406550A1; BR0110662A; JP5752215B2; JP2012046861A; US6221487B1; WO2001086043A1; CN1522317A; AU2001255839A1; KR20030004395A; JP2014074261A; CN1224736C; JP5491477B2; KR100750008B1; CA2406550C

Abstract

(57)【要約】本発明は、小石状の表面を有すること、ならびに繊維に沿って及び繊維間に種々の断面と直径を有することを特徴とするリヨセル繊維に関する。本発明の繊維は、遠心紡糸法、メルトブローイング法、またはそのスパンボンディング変法によって製造することができる。本発明の繊維は、平均重量が1デニール以下という小さな値にてマイクロデニールの範囲で製造することができる。本発明の繊維は、本質的に光沢が低く、滑らかで柔らかな手触りの布帛を製造するための密なヤーンに形成することができる。これとは別に、本発明の繊維は、自己結合した不織布に形成することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】優先権本特許出願は1998年3月16日付け出願の出願番号09/039,737の一部係属出願で
あり、前記出願番号09/039,737は1997年8月22日付け出願の出願番号08/916,652
の一部係属出願であり、前記出願番号08/916,652号は仮出願番号60/023,909と60
/024,462(いずれも1996年8月23日付け出願)からの優先権を主張している。

【０００２】発明の分野本発明は、新規特性を有するリヨセル繊維、および前記繊維の製造法に関する
。新規特性とは、具体的には、繊維長に沿った直径変動性等の表面モルホロジー
を含む。本発明はさらに、リヨセル繊維から製造されるヤーン、およびリヨセル
繊維を含有する織布と不織布に関する。本発明の製造法は、具体的に説明すると
、先ずセルロースをアミンオキシド中に溶解して濃厚溶液(dope)を形成させるこ
とを含む。次いで、小さな開口を通して濃厚溶液を空気流れ中に押し出すことに
よって、あるいは小さな開口を通して濃厚溶液を遠心力で吐出させることによっ
てラテント繊維(latent fibers)を得る。次いで、液体非溶剤中にてこのラテン
ト繊維を再生することによって本発明のリヨセル繊維を形成させる。どちらの方
法も、自己結合不織布の製造に対して適用可能である。本発明の特定の方法は、
リヨセル繊維に対し、従来の連続延伸繊維を凌ぐユニークな表面特性を付与する
。

【０００３】発明の背景再生セルロースの高強度繊維は、一世紀以上にわたってビスコース法と銅アン
モニア法によって製造されてきた。銅アンモニア法は1890年に特許権を得、ビス
コース法はその2年後に特許権を得た。ビスコース法においては、先ずマーセル
化用濃度の苛性ソーダ溶液中にセルロースを浸漬してアルカリセルロースを形成
させる。これを二硫化炭素と反応させてキサントゲン酸セルロースを形成させ、
次いでこれを希薄苛性ソーダ溶液中に溶解する。濾過と脱気を行った後、キサン
トゲン酸塩溶液を、浸漬したスピナレットから、硫酸、硫酸ナトリウム、硫酸亜
鉛、およびグルコースを含んだ再生浴中に押し出して連続フィラメントを形成さ
せる。このようにして得られるいわゆるビスコースレーヨンが、現在では繊維素
材中に使用されており、またかつてはゴム物品(例えば、タイヤや駆動ベルト)に
おける強化材として使用された。

【０００４】セルロースはさらに、アンモニア性酸化銅溶液中に溶解する。この性質が、銅
アンモニアレーヨンの製造に対するベースとなった。セルロース溶液を、浸漬し
たスピナレットを通して5%苛性ソーダ溶液中または希硫酸中に押し出して繊維を
形成させる。銅除去処理と洗浄の後、得られる繊維は大きな湿潤強度を有する。
銅アンモニアレーヨンは極めて小さなデニールの繊維として得られ、ほとんど繊
維素材に限って使用されている。

【０００５】ごく最近では、他のセルロース溶媒が検討されている。こうした溶媒の1つは
、四酸化二窒素のジメチルホルムアミド溶液をベースにしている。多くの研究が
なされてきたけれども、この溶媒を使用して再生セルロース繊維を形成する工業
的なプロセスは確立されていない。

【０００６】第三アミンN-オキシドがセルロース溶媒として有用であることは、かなり前か
ら知られている。Graenacherは、米国特許第2,179,181号において、溶媒として
適切な一群のアミンオキシド物質を開示している。しかしながら、該発明者は、
低濃度のセルロース溶液を形成できただけであって、溶媒の回収という点で大き
な問題を生じた。Johnsonは、米国特許第3,447,939号において、無水のN-メチル
モルホリン-N-オキシド(NMMO)と他のアミンN-オキシドを、セルロースおよび他
の多くの天然高分子や合成高分子に対する溶媒として使用することを開示してい
る。この場合も、溶液の固形分は比較的低かった。Johnsonは、その後の米国特
許第3,508,941号において、多種多様な天然高分子や合成高分子を溶解状態で混
合して、セルロースとの均質ブレンドを形成させることを提唱した。セルロース
に対する非溶媒(例えばジメチルスルホキシド)を加えて濃厚溶液にした。ポリマ
ー溶液を冷メタール中に直接紡糸したが、得られたフィラメントの強度は比較的
低かった。

【０００７】しかしながら、種々のアミンオキシドを溶媒として使用する再生セルロース繊
維の製造に対し、1979年から一連の特許が公布された。特に、約12%の水が存在
する状態のN-メチルモルホリン-N-オキシド、極めて有用な溶媒であることがわ
かった。加熱条件下(通常は90℃〜130℃の範囲)にて該溶媒中にセルロースを溶
解し、多数の小さな開口を備えたスピナレットもしくはダイから、空気または他
の非沈殿性流体(nonprecipitating fluids)(例えば窒素)中に押し出した。セル
ロース濃厚溶液のフィラメントを、約3〜10の範囲のスピン-ストレッチ比(a spi
n-stretch ratio)にて連続的・機械的に延伸して分子配向を起こさせる。次いで
これらのフィラメントを非溶媒流体(通常は水)中に送り込んで、セルロースを再
生させる。他の再生溶媒(例えば低級脂肪族アルコール)も有用であることが示さ
れている。これらのプロセスの例が、McCorsleyおよびMcCorsleyらによる、米国
特許第4,142,913号、第4,144,080号、第4,211,574号、第4,246,221号、第4,416,
698号、および他の特許中に詳細に記載されている。Jurkovicらによる米国特許
第5,252,284号とMichelsらによる米国特許第5,417,909号は、特に、NMMO中に溶
解したセルロースを紡糸するための押出ノズルの形状寸法について検討している
。Brandnerらによる米国特許第4,426,228号は、加熱されたHMMO溶液中でのセル
ロース及び/又は溶媒の劣化を防ぐべく、安定剤として作用する種々の化合物を
使用することを開示している数多くの特許の代表的なものである。Franksらによ
る米国特許第4,145,532号と第4,196,282号は、セルロースをアミンオキシド溶媒
中に溶解することの困難さ、およびより高いセルロース濃度を達成することの難
しさについて説明している。

【０００８】 NMMO溶液から防止されるセルロース織物繊維はリヨセル繊維(lyocell fibers)
と呼ばれている。リヨセルは、有機溶液から沈殿させたセルロースで構成される
繊維に対する一般に認められた総称であり、有機溶液からの沈殿においてヒドロ
キシル基の置換は起こらず、また化学的中間体も形成されない。コートールズ社
(Courtaulds, Ltd.)製造のリヨセル製品が現在、テンセル(Tencel)(登録商標)繊
維として市販されている。これらの繊維は、0.9〜2.7デニール重量および場合に
よってはそれ以上のデニール重量の繊維として入手可能である。デニールとは、
繊維の9000メートル長さ当たりの重量(g)である。これらの繊維から造られるヤ
ーンは、繊細であることから極めて手触りのよい布帛となる。

【０００９】現在製造されているリヨセル繊維の1つの制約は、それらの形状によるもので
ある。現在製造のリヨセル繊維は、連続的・機械的に延伸されていて、一般には
かなり均一で円形もしくは長円形の断面を有しており、紡糸の際にひだができず
、比較的滑らかで光沢のある表面を有する。このため現在のリヨセル繊維がステ
ープルファイバーとして理想的なものとなっていない。なぜなら、カーディング
・プロセスにおいて均一な分離を達成することが困難であり、従ってブレンディ
ングが不均一になったり、また不均一なヤーンが得られたりするからである。ス
トレート繊維の問題をある程度解消するために、人造ステープルファイバーが、
所定の長さに切断される前に、二次的プロセスにおいてほとんど常にひだ付けさ
れている。ひだ付け(crimping)の例がSellarsらによる米国特許第5,591,388号ま
たは第5,601,765号に記載されており、該特許によれば、ファイバー・トウ(fibe
r tow)がスタッファー・ボックス(stuffer box)中で圧縮され、乾燥蒸気で加熱
される。連続的で均一な断面と光沢のある表面を有する繊維により、“プラスチ
ック”のような外観をもつ傾向のあるヤーンが得られる、ということにも留意し
ておかなければならない。熱可塑性ポリマーから製造されるヤーンは、二酸化チ
タン等の艶消剤(紡糸の前に加えられる)を含んでいなければならない場合が多い
。Wilkesらによる米国特許第5,458,835号は、十字形断面および他の断面を有す
るビスコース・レーヨン繊維の製造について開示している。Michelsらによる米
国特許第5,417,909号は、輪郭付けスピナレット(profiled spinnerets)を使用し
て非円形断面を有するリヨセル繊維を製造することを開示しているが、該特許の
発明者らは、この製造法のいかなる工業的利用についても言及していない。

【００１０】リヨセル布帛について広く認識されている2つの問題点は、湿潤磨耗(例えば、
洗浄中に生じる)の条件下での繊維のフィブリル化によって引き起こされる。フ
ィブリル化は“ピリング”(すなわち、フィブリルがもつれて小さくて比較的密
な球状物になる)を引き起こしやすい。フィブリル化はさらに、染色した布帛に
おける“艶消し”外観の原因となる。フィブリル化は、高度の配向および繊維内
でのプールされた見かけの横方向凝集によって引き起こされると考えられている
。こうした問題および提唱されている解決策について説明している技術文献と特
許文献が多数ある。例えば、Mortimer, S.A.とA.A. Peguyによる“Journal of A pplied Polymer Science , 60:305-316(1996)”、ならびにNicholai M., A. Nech
watal, およびK.P. Mieckによる“Textile Research Journal, 66(9):575-580(1
996)”が挙げられる。こうした問題に対して最初の文献の著者らがとった取り組
みは、温度、相対湿度、ギャップ長、および押出と溶解との間のエアギャップ・
ゾーンにおける滞留時間を変更することであった。Nicholaiらは、繊維を架橋す
ることを示しているが、“...現在のところ、(種々の提案の)技術的実現は得ら
れそうにない”と述べている。関連した米国特許としては、Taylorによる第5,40
3,530号、第5,520,869号、第5,580,354号、および第5,580,356号; Urbenによる
第5,562,739号; ならびにWeigelらによる第5,618,483号; などがある。これらの
特許はほとんどが、繊維を反応性物質で処理して表面変性または架橋を起こさせ
ることに関するものである。現時点では、ヤーンまたは布帛を酵素処理すること
が、フィブリル化によって引き起こされる問題を緩和する上での好ましい方法で
ある。しかしながら、上記処理のいずれもが幾つかの欠点を有しており、またコ
ストの増大をきたす。繊維がフィブリル化を起こしにくいということは大きな利
点となる。

【００１１】 Kanekoらによる米国特許第3,833,438号は、銅アンモニアレーヨン法によって
造られる自己結合したセルロース不織材料の製造について開示している。本発明
者らの知見の及ぶ限りでは、自己結合したリヨセル不織ウェブについては説明さ
れていない。

【００１２】低デニールの繊維が、合成ポリマーから種々の押出法によって製造されている
。これら押出法のうちの3つ方法が本発明に関連している。1つは、“メルトブロ
ーイング”と一般に呼ばれている。溶融ポリマーを、一連の小直径オリフィスを
通して、押し出される繊維に対してほぼ平行に流れている空気流れ中に押し出す
。これにより、繊維が冷却したときに延伸される。この延伸は、2つの目的を果
たしている。すなわち、ある程度の長さ方向の分子配向を引き起こし、最終的に
繊維の直径を減少させている。2つめの方法は、上記の方法に幾らか類似してい
て“スパンボンディング”と呼ばれており、この方法によれば、チューブ中に繊
維を押し出し、遠位端での減圧によって引き起こされる空気流れによりチューブ
を通して延伸する。一般には、スパンボンデッド繊維はメルトブローン繊維より
長く、メルトブローン繊維は通常、より短くてばらばらの長さとなる。他の方法
は“遠心紡糸”と呼ばれている方法であり、高速回転ドラムの側壁における開口
から溶融ポリマーが追い出されるという点が異なる。ドラムが回転するときに、
空気抵抗によって繊維が幾らか延伸される。しかしながら、メルトブローイング
の場合のように、通常は強い空気流れが存在しない。これら3つの方法のいずれ
をを使用しても不織布材料を製造することができ、またいずれの方法も、繊維を
連続的・機械的に延伸する方法を使用していない。これらの方法は、長年にわた
って工業的に重要であることから、これらの方法に関する特許や一般的技術文献
が多数ある。メルトブローイングに対する代表的な特許は、Weberらによる米国
特許第3,959,421号およびMilliganらによる米国特許第5,075,068号である。Webe
rらの特許では、繊維を急速に冷却するために、ガス流中にて水噴霧を使用する
。幾らか関連した方法がPCT公開WO91/18682に記載されており、これは変更を加
えたメルトブローイングによって紙を被覆する方法に関するものである。示され
ている被覆材料は、“スターチ、カルボキシメチルセルロース、またはポリビニ
ルアルコールの水溶液; ラテックス; バクテリア・セルロースの懸濁液; あるい
は水性物質(aqueous material)の溶液もしくはエマルジョン”等の水性液体であ
る。しかしながら、この方法は、押し出された物質をラテント繊維に形成するよ
りむしろ実際には霧状にする。Zikeliらによる米国特許第5,589,125号と第5,607
,639号では、押し出されたリヨセル濃厚溶液がスピナレットを出ていくときに、
空気の流れを、該濃厚溶液のストランドを横方向に横切るように方向付けしてい
る。この空気流は、フィラメントを冷却するためだけに作用しており、フィラメ
ントを延伸する作用はしていない。

【００１３】遠心紡糸の例が、Rookらによる米国特許第5,242,633号と第5,326,241号に示さ
れている。Okadaらによる米国特許第4,440,700号は、熱可塑性材料に対する遠心
紡糸法を開示している。熱可塑性性材料が排出されると、繊維が、スピニング・
ヘッドを取り囲んで環状形にて捕捉され、流れつつある冷却用液体のカーテンに
よって下方に移動される。この方法に適しているポリマーには、ポリビニルアル
コールとポリアクリロニトリルが含まれる。これら2つの材料の場合は、“湿潤
”紡糸(すなわち、溶液中にて紡糸)が行われ、冷却用液体のカーテンの代わりに
“凝固浴”が使用される。

【００１４】上記Kanekoらの特許を除き、セルロース系材料の場合には、メルトブローイン
グ、スパンボンディング、および遠心紡糸に類似した方法は使用されていない。
なぜなら、セルロース自体が基本的に不溶解性だからである。

【００１５】 “マイクロデニール繊維”と呼ばれている極めて微細な繊維は、一般には、1.
0以下のデニールを有する繊維と見なされている。種々の合成ポリマー(例えば、
ポリプロピレン、ナイロン、またはポリエステル)から製造されるメルトブロー
ン繊維は、0.4μmという小さな直径を有する繊維(約0.001デニール)として得ら
れる。しかしながら、これらの繊維のほとんどは強度もしくは靭性が低い傾向が
あり、また一般には水吸収性がよいとは言えず、衣料用の布帛に使用される場合
にはこの点が悪材料となる。0.5デニールという小さなデニールのマイクロデニ
ール繊維は、本発明より前に、ビスコース法によってのみ製造されていた。

【００１６】本発明の方法により、合成ポリマーやレーヨンから製造されている繊維および
現在得られているリヨセル繊維がもつ制約の多くを解消した新規のリヨセル繊維
が得られる。本発明の方法により、低デニールで且つ種々のデニールが配分され
た繊維の形成が可能となる。同時に、各繊維の表面はきめが粗くなる傾向があり
(高倍率での観察においてわかるように)、また繊維は、長さに沿って種々の形状
と直径の断面を有していて、天然のひだをかなり有し、湿潤磨耗の条件下にてフ
ィブリル化を起こしにくい。これらの特性はいずれも、ほとんどの天然繊維にお
いては見られるものであるが、連続的・機械的な延伸手段を使用する方法によっ
て製造されるリヨセル繊維においては見られない望ましい特性である。

【００１７】発明の概要本発明は、繊維長に沿って直径の変動を有する再生セルロースから製造される
繊維に関する。本明細書で使用している“セルロース”および“再生セルロース
”という用語は、セルロースと他の天然ポリマーおよび合成ポリマーとのブレン
ド(いずれも紡糸溶媒に溶解し、このとき重量の点でセルロースが主要な成分で
ある)を包含するよう充分に広く解釈すべきである。さらに詳細には、本発明は
、セルロースのアミンN-オキシド溶液から、メルトブローイング法や遠心紡糸法
に類似した方法によって製造される低デニール繊維に関する。“メルトブローイ
ング”、“スパンボンディング”、および“遠心紡糸”という用語が使用されて
いる場合、これらの用語は、たとえセルロースが溶解状態であって、紡糸温度を
幾らか上昇させたとしても、熱可塑性繊維の製造に使用される方法と類似した方
法について述べているものとする。“連続的に延伸する”および“連続的・機械
的に延伸する(continuously mechanically drawn)”とは、先ず伸びと分子配向
を引き起こすためにエアギャップを通して繊維を機械的に引っ張り、次いで再生
浴を通して繊維を機械的に引っ張る、という本発明のリヨセル繊維製造法を表わ
している。

【００１８】本発明の方法は、セルロース系原料をアミンオキシド〔好ましくは、幾らかの
水が存在するN-メチルモルホリン-N-オキシド(NMMO)〕中に溶解することによっ
て始まる。この濃厚溶液(すなわち、セルロースのNMMO溶液)は、公知の技術(例
えば、前記したMcCorsleyまたはFrankらの特許のいずれかに記載されている)に
よって作製することができる。本発明においては、この濃厚溶液を、幾らか温度
を上げた状態で、約90℃〜約130℃の温度のポンプもしくは押出機によって紡糸
装置に移送する。最終的には、濃厚溶液は、多数の小さなオリフィスを通って空
気中に導かれる。メルトブローイングの場合は、セルロース濃厚溶液の押出スレ
ッドを、ほぼ平行方向に流れている乱流ガス流れによって拾い上げてフィラメン
トの通路にする。セルロース溶液がオリフィスから排出されると、オリフィスを
出た後の連続した軌道進行中に、液状ストランドまたはラテント・フィラメント
(latent filaments)が延伸される(あるいは、直径がかなり減少し、長さがかな
り増大する)。この乱流によって天然のひだが生じ、また個々の繊維の長さに沿
って最終的な繊維直径に幾らかの変動がもたらされる。繊維長に沿ったこの変動
性は、個々の繊維の顕微鏡検査によって定量化することができる。こうした変動
性の有用な尺度が“変動係数(coefficient of variability)”またはCVと呼ばれ
ている。CVは、平均直径サイズを得ることによって算出する。次いで、平均直径
からの標準偏差を平均直径で割ってCVを得る。得られた値を、100を掛けること
によってパーセント値に変換する。本発明に従って得られるフィラメントは、連
続的に延伸された繊維のCV値より大きなCV値を示す。例えば、本発明のフィラメ
ントは約6.5%以上(好ましくは約7%以上、最も好ましくは10%)のCV値を示す。こ
れとは大きく異なって、均一な直径を有していてひだがないか、あるいはひだを
後の紡糸プロセスにおいて導入した連続延伸繊維は、本発明の繊維と比較して、
繊維直径に高度の変動性(繊維長に沿って測定)を示さない。本発明の繊維は、不
規則なひだを有していて、約1繊維長より大きい頂点間振幅(a peak to peak amp
litude)と約5繊維直径より大きい周期(a period)を有する。

【００１９】スパンボンディングは、繊維が、機械的に引っ張られることなく空気流中にお
いて拾い上げられて延伸される、という点においてメルトブローイングの１種と
見なすことができる。本発明の関連において、メルトブローイングとスパンボン
ディングは機能時に同等な方法であると見なすべきである。

【００２０】繊維を遠心防止によって製造する場合は、濃厚溶液のストランドを、小さなオ
リフィスを通して空気中に吐出し、紡糸ヘッドによって与えられる慣性によって
延伸する。次いでフィラメントを再生溶液中に導くか、あるいは再生溶液をフィ
ラメントに噴霧する。再生溶液は、水、低級脂肪族アルコール、またはこれらの
混合物等の非溶媒である。溶媒として使用されるNMMOは、再生浴から回収して再
使用することができる。

【００２１】メルトブローイング法または遠心紡糸法によって製造されるとき、ラテント繊
維ストランドの周囲の空気における乱流と振動が、ユニークな形状が得られるこ
との原因であると考えられる。

【００２２】 0.1デニール以下という小さな平均サイズのフィラメントを容易に形成するこ
とができる。デニールは、オリフィスの直径、ガス流の速度、スピニングヘッド
の速度、および濃厚溶液の粘度(これらに限定されない)を含めた多くのファクタ
ーによって制御することができる。したがって濃厚溶液の粘度が、セルロースD.
P.と濃度の大きなファクターとなる。押出オリフィスを取り囲んでいる空気流の
設計と速度によって、繊維長を同様に制御することができる。紡糸条件を変える
ことによって連続繊維または比較的短いステープル繊維を製造することができる
。装置を簡単に変更して、独立した繊維を形成したり、あるいは独立した繊維を
使用してセルロース系不織布のマットにしたりすることができる。後者の場合、
セルロースの再生前に、マットを形成して自己結合させてもよい。再生媒体から
繊維を回収し、洗浄し、必要に応じて漂白処理し、乾燥し、本発明の方法のポイ
ントを考慮しつつ従来の手順に従って処置する。

【００２３】本発明に従って形成される繊維の光沢(gloss)又はつや(luster)は、つや消し
剤を含まない連続延伸リヨセル繊維よりかなり低く、従って本発明の繊維は“プ
ラスチック”様の外観をもたない。特定の理論に拘束されるつもりはないが、本
発明者らは、上記の事実が、繊維のユニークな“きめの粗い(pebbled)”表面(高
倍率の顕微鏡写真にて明らか)によるものと考えている。

【００２４】紡糸条件を適切に調節することにより、本発明に従って製造される繊維を、種
々の断面形状と比較的狭い繊維直径分布を有するようにして形成することができ
る。直径と断面形状のある程度の変動は、一般には個別の繊維の長さに沿って起
こり、連続延伸法を使用して製造されるリヨセル繊維より高いCVが付与される。
本発明の繊維は、再生セルロース繊維に対する繊維長に沿った直径の変動性が高
い、という点でユニークである。本発明に従って製造される繊維は、多くの天然
繊維に類似したモルホロジーを有する。

【００２５】本発明に従ってメルトブローイング法または遠心紡糸法によって製造される繊
維は、スタッファー・ボックス(a stuffer box)によってもたらされるものとは
全く異なった天然のひだを有する。スタッファー・ボックスによってもたらされ
るひだは、割合規則的であって、比較的小さな振幅(通常は、1繊維直径未満)と
短い頂点間周期(通常は、2または3繊維直径以下)を有する。本発明に従って製造
される繊維は、1繊維直径より大きな不規則な振幅と約5繊維直径を越える不規則
な周期を有し、ねじれた外観または波状の外観を有するのが特徴である。

【００２６】まったく予想外のことであるが、本発明の繊維は、湿潤磨耗の条件下で極めて
フィブリル化を起こしにくいようである。このことは、紡糸のあとのプロセス(
例えば、架橋や酵素による処理)が不必要であるという点で大きな利点である。

【００２７】本発明の繊維の特性は、従来の織物製造プロセスにおけるカーディングや紡糸
に対してよく適合している。本発明の繊維は、天然繊維の特性の多くを有してい
ながら、天然には得られないマイクロデニール直径にて製造することができる。
本発明に従って行われるこれらのプロセスによって、0.1デニールという小さな
繊維直径が達成された。さらに、自己結合ウェブ又はきつく巻き取った複層ヤー
ンを本発明の繊維から直接製造することもできる。

【００２８】本発明の特定の利点は、セルロースと、通常はセルロースに対して不相溶性の
ポリマー物質として考えられている物質とのブレンドを形成できることである。
アミンオキシドが極めて強力な溶媒であり、セルロースに加えて他の多くのポリ
マーを溶解することができる。従って、リグニン、ナイロン、ポリエチレンオキ
シド、ポリプロピレンオキシド、ポリ(アクリロニトリル)、ポリ(ビニルピロリ
ドン)、ポリ(アクリル酸)、スターチ、ポリ(ビニルアルコール)、ポリエステル
、ポリケトン、カゼイン、酢酸セルロース、アミロース、アミロペクチン、カチ
オン性スターチ、およびその他の多くの物質等、種々の物質とセルロースとのブ
レンドを形成することができる。セルロースとの均質ブレンドとしてのこれら物
質のそれぞれにより、新規でユニークな特性を有する繊維が得られる。

【００２９】本発明の目的は、アミンオキシド-水媒体中に溶解して得られる溶液から、メ
ルトブローイング、スパンボンディング、または遠心紡糸に類似したプロセス(
但し、非連続延伸プロセスである)によって、低デニール再生セルロース繊維も
しくはセルロースブレンド繊維を形成する方法を提供することにある。

【００３０】本発明の他の目的は、ヤーンに形成するための有利な形状と表面特性を有する
低デニールセルロース繊維を提供することにある。前記繊維は、連続延伸手段を
使用するプロセスによって得られるリヨセル繊維と比べて、比較的高いCVを示す
のが好ましい。

【００３１】本発明のさらに他の目的は、天然のひだを有していて低光沢の繊維を提供する
ことにある。本発明のさらに他の目的は、湿潤磨耗の条件下でフィブリル化を起こしにくい
リヨセル繊維を提供することにある。

【００３２】本発明のさらに他の目的は、天然繊維と同等であるか、あるいは天然繊維を凌
ぐ多くの特性を有する再生セルロース繊維を提供することにある。本発明のさらに他の目的は、製造用化学物質の全てを容易に回収して再使用で
きるようなプロセスによって上記タイプの繊維を形成する方法を提供することに
ある。

【００３３】本発明のさらに他の目的は、自己結合のリヨセル不織布を提供することにある
。本発明の上記態様、および本発明の付随的な利点の多くは、添付の図面と関連
させつつ下記の詳細な説明を参照すれば容易に理解できるであろう。

【００３４】好ましい実施態様の詳細な説明本発明の場合、使用するセルロース系原料の種類は重要なことではない。種々
のプロセスによって製造できる漂白処理した木材パルプであっても未漂白の木材
パルプであってもよく、例えばクラフト、前加水分解クラフト、または亜硫酸パ
ルプなどが挙げられる。他の多くのセルロース系原料(例えば精製リンター)も適
切である。セルロースをアミンオキシド溶媒中に溶解する前に、通常は、速やか
な溶解を促進するためにセルロース(シート状になっている場合)を細断して細か
なフラフ(fluff)にする。

【００３５】セルロースの溶液は、公知の方法(例えば、McCorsleyによる米国特許第4,246,
221号に記載の方法)にて作製することができる。例えば、セルロースを、約40%
のNMMOと60%の水との非溶媒混合物中にて湿潤させることができる。セルロース
対湿潤用NMMOの比は約1:5.1(重量比)であってよい。NMMOを基準として約12〜14%
の水が残存するよう充分な量の水を留去し、これによってセルロース溶液が形成
されるまで、本混合物をダブルアーム・シグマブレード・ミキサー(a double ar
m sigma blade mixer)中にて、減圧下、約120℃で約1.3時間混合する。こうして
得られる濃厚溶液は、約30%のセルロースを含有する。これとは別に、適切な水
含量のNMMOを初めから使用して、減圧蒸留を不要にすることもできる。これは、
実験室で紡糸用濃厚溶液を調製するのに好都合な方法であり、この場合、約40〜
60%濃度の市販NMMOと、約3%だけの水を含有する実験室用のNMMO試剤と混合して7
〜15%の水を含有するセルロース溶媒を得ることができる。溶媒中に存在する必
要な水を調節する際には、セルロース中に通常存在する水分を考慮しなければな
らない。NMMO-水溶媒に対するセルロース濃厚溶液の実験室的調製に対しては、C
hanzy, H.とA. Peguyによる“Journal of Polymer Science, Polymer Physics E
d., 18:1137-1144(1980)”およびNavard. P.とJ.M. Haudinによる“British Pol
ymer Journal, p.174, Dec(1980)”を参照のこと。

【００３６】図1は、本発明の方法のブロック図を示している。前述したように、水性NMMO
中セルロース濃厚溶液の調製は従来法に従って行う。従来と異なるのは、これら
の濃厚溶液を紡糸する方法である。本発明の方法においては、セルロース溶液を
押出オリフィスから、ビスコースレーヨンや銅アンモニアレーヨンの場合のよう
に直接再生浴中に送り込むのではなく乱流空気流れ中に送り込む。直ちにラテン
ト・フィラメントが再生される。しかしながら、本発明の方法はさらに、リヨセ
ル繊維を形成するための従来の方法とは異なる。なぜなら、濃厚溶液が、エアギ
ャップを通して再生浴中に、切れ目のないスレッド(unbroken threads)として直
線的に下方に連続延伸されないからである。

【００３７】図2は、遠心紡糸プロセスを示している。閉じられた基部と多数の開口4を含ん
だ側壁6とを有するほぼ中空の加熱したシリンダーもしくはドラム中に、加熱し
たセルロース濃厚溶液1を送り込む。シリンダーが回転すると、濃厚溶液が、細
いストランド8として開口を通して水平に強制的に追い出される。これらのスト
ランドが周囲空気からの抵抗に会うと、強く引っ張られるか又は引き伸ばされる
。引き伸ばしの程度は、制御の容易なファクター(例えば、シリンダーの回転速
度、オリフィスのサイズ、および濃厚溶液の粘度)に依存する。濃厚溶液のスト
ランドが、重力によって落下するか、又は空気流によってゆるやかに下方に送ら
れて水盤12中に保持されている非溶媒10中に入り、そこで凝固して個別の配向繊
維となる。これとは別に、濃厚溶液のストランド8は、再生溶液18の供給源に装
備されている噴霧ノズル16のリングからの水噴霧によって、ある程度もしくは完
全に再生することができる。さらに後述するように、濃厚溶液のストランドを、
再生前あるいは再生時に不織布に形成することもできる。水が好ましい凝固用非
溶媒であるが、エタノールや水-エタノール混合物も有用である。繊維を採集し
、洗浄して残留しているNMMOを除去し、必要に応じて漂白処理し、そして乾燥す
る。後述の実施例2では、実験室的に作製される遠心紡糸繊維について詳細に説
明している。

【００３８】図3と4は、典型的なメルトブローイング・プロセスの詳細について示している
。図3に示されているように、セルロース濃厚溶液の供給物(図示せず)が押出機3
2に送られ、押出機32がセルロース溶液を、多数のオリフィス36を有するオリフ
ィスヘッド34に強制的に送る。ライン38を介して空気もしくは他のガスが供給さ
れ、このガスが押出溶液ストランド40を取り囲んで移送する。浴またはタンク42
は再生用溶液44を収容しており、押出溶液ストランドがこの再生用溶液中にてセ
ルロース溶液からセルロース繊維に再生される。これとは別に、ラテント繊維に
水噴霧を浴びせて、再生もしくはある程度再生することもできる。非機械的な延
伸もしくは伸長(non-mechanical draw or stretch)の程度は、容易に制御可能な
ファクター(例えば、オリフィスのサイズ、濃厚溶液の粘度、濃厚溶液中のセル
ロース濃度、空気の速度、温度、およびノズルの形状)に依存する。

【００３９】図4は、標準的な押出オリフィスを示している。オリフィスプレート20には、
多数のオリフィス36が設けられている。オリフィスは、一連の押さえネジ18によ
って押出ヘッドのボディに保持されている。内部部材24は、セルロース溶液のた
めの押出ポート26を形成する。内部部材24は、押出溶液フィラメント40を取り巻
く空気通路によって取り囲まれており、これによって押出溶液フィラメンが延伸
され、再生用媒体へのフイラメントの移送が促進される。後述の実施例3では、
メルトブローイングによる実験室スケールの特定の繊維製造が詳細に説明されて
いる。

【００４０】図5〜6に示されている走査電子顕微鏡写真は、従来の連続延伸プロセスによっ
て製造されたリヨセル繊維の写真である。それぞれの個別の繊維に対する繊維長
に沿った場所における断面エリアの形状がほぼ円形であることに注意していただ
きたい。繊維長に沿ってほぼ均一な直径を有する繊維は、これに対応して低いCV
値を有する(CV値は、直径変動性の直接的な尺度である)。ある程度連続的に延伸
されるリヨセル繊維(図示せず)の場合は、約6.1%以下の値が得られる。図6にお
ける倍率10,000で観察される表面はかなり滑らかである。

【００４１】図7〜10は、本発明の遠心紡糸法によって造られた繊維である。図7に示されて
いる繊維は、ある範囲の直径を有していて、幾分カールしている傾向があり、繊
維に天然のひだをもたらしている。この天然のひだは、スタッファー・ボックス
において得られる規則的な波状形状とは全く異なる。振幅も周期も不規則であり
、高さと長さが少なくとも7繊維直径である。繊維のほとんどが幾分平らになっ
ており、また一部が相当程度のねじれを示している。繊維の直径は約1.5μm〜20
μm(<0.1〜3.1デニール)の極限値間で変わり、繊維は、12μmという平均直径(c.
1デニール)付近の直径を有しているのがほとんどである。天然のひだに加えて
、他の独特の特徴があることが顕微鏡写真からわかる。例えば、図5と6の連続延
伸繊維と異なって、遠心紡糸法によって製造される繊維は、繊維長に沿った断面
積の変動がより大きい。こうした変動性は、他の繊維より遠心紡糸繊維において
広く認められる。しかしながら、あらゆることを考慮して、遠心紡糸法によって
製造される繊維は繊維に沿った直径変動性が連続延伸繊維より高い、ということ
が言える。遠心紡糸繊維の種類によっては(図示せず)、少なくとも約10.9%〜約2
5.4%の範囲のCV値が得られた。

【００４２】しかしながら一般には、本発明の方法によって製造されるリヨセル繊維は、約
6.5%〜約25.4%およびそれ以上の変動性を達成することができる。後述の実施例
は、このような繊維を得るために使用される方法について説明している。本明細
書に記載の方法に対する条件を変えることによって、リヨセル繊維が当該範囲内
の変動係数を有するようになる、と本発明者らは考える。

【００４３】図8は、図7の繊維を10,000倍の倍率にて示したものである。表面の外観は均一
な小石状(uniformly pebbly)であって、市販の繊維とは全く異なる。この結果、
より低い光沢と改良された紡糸特性が得られる。

【００４４】図9と10は、単一の遠心紡糸繊維に関して約5mmの間隔を置いて撮った繊維断面
の走査顕微鏡写真である。繊維に沿った断面と直径の変動がはっきりと示されて
いる。この変動は、遠心紡糸繊維とメルトブローン繊維の両方にとって特徴的で
ある。

【００４５】図11と12は、メルトブローン繊維の低倍率走査顕微鏡写真と高倍率走査顕微鏡
写真である。これらのサンプルのひだは、遠心紡糸繊維のひだより大きいと思わ
れる。図12の10,000倍率の顕微鏡写真は、遠心紡糸繊維の場合とよく似た小石状
表面(pebbly surface)を示している。遠心紡糸法によって造られた繊維の場合が
そうであるように、メルトブローン法によって造られた繊維も、連続延伸法によ
って造られた繊維と比較して繊維長に沿ってより高度の直径変動性を示す。ある
種のメルトブローン繊維(図示せず)においては、CVに基づいて測定される繊維直
径変動性は約12.6%〜14.8%またはそれ以上であった。

【００４６】種々の装置と条件を使用して行った実験から得られた全体的な結果から、本発
明の方法に従って繊維を製造すると、約6.5%〜約25.4%の範囲内および場合によ
ってはそれ以上の変動係数を有する繊維が得られる、ということがわかる。これ
らの値は、連続延伸繊維〔例えば、TITKによって製造される繊維、またはテンセ
ル(Tencel)(登録商標)という商品名で市販されている繊維〕から得られる値の範
囲外である。

【００４７】それにもかかわらず、2つの製造法から得られる繊維の全体としてのモルホロ
ジーは繊細で密なヤーンを形成するのに遊離である。なぜなら、特徴の多くが天
然繊維のもつ特徴に似ているからである。この点は、本発明のリヨセル繊維にと
ってユニークなものであると考えられる。

【００４８】図13は、改良されたメルトブローイング法を使用して自己結合リヨセル不織材
料を製造するための方法を示している。セルロース濃厚溶液50を押出機52に供給
し、そこから押出ヘッド54に送る。エアサプライ56は、押出オリフィスにおいて
、濃厚溶液ストランド58が押出ヘッドから下降するときに濃厚溶液ストランドを
引っ張るように作用する。プロセス・パラメータは、得られる繊維がランダムで
より短くなるよりむしろ連続的になるように選択するのが好ましい。ローラー62
と64によって支持・駆動される小孔のあるエンドレス移動ベルト上に繊維が落下
する。そこで繊維が、ラテント不織布マット66を形成する。トップ・ローラー(
図示せず)を使用して繊維を密に接触するようプレスし、交差点におけるボンデ
ィングを確実に形成させることができる。マット66が、ベルト60上に保持されつ
つ通路に沿って進むとき、再生用溶液68の噴霧を噴霧器70によって浴びせる。再
生された生成物72をベルトの端部から取り除き、そこで生成物をさらに処理する
ことができる(例えば、さらなる洗浄、漂白、および乾燥によって)。

【００４９】図14は、遠心紡糸法を使用して自己結合不織ウェブを形成する別の方法を示し
ている。側壁に多数のオリフィス84を有する高速回転ドラム82中にセルロース濃
厚溶液80を供給する。回転ドラムによって与えられる慣性と空気抵抗によって、
ラテント繊維86がオリフィス84を通して追い出され、引っ張られるか又は伸長さ
れる。ラテント繊維が、ドラムの周りに同心円状に配置されたレシーバー表面(a
receiver surface)88の内側側壁に衝突する。レシーバーは、フラストコニカル
(frustoconical)な下部90を有していてもよい。再生用溶液92のカーテンまたは
スプレーが、レシーバー88の壁体の周りのリング94から下方に流れて、レシーバ
ーの側壁に衝突したセルロースマットをある程度凝固させる。リング94は、図示
のように配置してもよいし、あるいはラテント繊維が自己結合して不織ウェブに
なるのにより多くの時間が必要とされる場合は、より下方の部分に移動してもよ
い。ある程度凝固させた不織ウェブ96を、レシーバーの下部90から容器100の凝
固浴98中へと連続的に機械的に引っ張る。ウェブがその通路に沿って移動するに
つれて、ウェブが崩壊して、円筒形状物から平面的な二層不織構造物になる。ウ
ェブが浴内に保持されつつ、ローラー102と104の下で移動する。テイクアウト・
ローラー106により、完全に凝固した二層ウェブ108が浴から取り出される。ロー
ラー100、102、または104のどれを駆動してもよいし、あるいは全てを駆動して
もよい。ウェブ108が連続的に洗浄および/または漂白装置(図示せず)に送られ、
処理された後、乾燥して貯蔵される。ウェブは、分割して開いて単層の不織布に
してもよいし、あるいは必要に応じて二層材料として保持することもできる。

【００５０】フィブリル化は、単一繊維の表面部分の超極細繊維もしくはフィブリルへのス
プリッティングと定義される。スプリッティングは、繊維と繊維との摩擦による
湿潤磨耗の結果として、あるいは繊維を硬い表面に対してこすることによる湿潤
磨耗の結果として起こる。磨耗の条件に依存して、フィブリルの殆ど又は多くが
、一方の端において基繊維(mother fiber)に結びついたままである。フィブリル
は極めて細いのでほぼ透明状になり、従って最終的な布帛に白っぽい霜白の外観
を与える。より高度なフィブリル化の場合は、微小繊維が絡み合うようになり、
従ってピリングの外観と感触をもたらす。

【００５１】フィブリル化抵抗性を測定するための標準的な業界試験はないが、一般には下
記の手順が使用されている。0.003gの個別化繊維を計量し、10mlの水と共に蓋の
付いた25ml試験管(13×110mm)中に入れる。小さい振幅にて約200サイクル/分の
回数で作動するシェーカーにサンプルを配置する。試験の持続時間は4〜80時間
の範囲で変わってよい。図15〜18に示されているサンプルは、4時間振盪したも
のである。

【００５２】図15と16は、2つの業者から入手して上記のように試験したときの、市販ヤー
ンからの繊維において引き起こされたフィブリル化を示している。図15および16
と、本発明の“メルトブローン”繊維の2サンプルである図17および18とを比較
すれば、相当程度のフィブリル化が起きていることがわかる。

【００５３】図19、20、および21は最近のメルトブローン繊維を示しており、これらから、
メルトブローン繊維においてはフィブリル化が極めて少ないことがわかる。この
ことに対する理由は、完全には解明されていない。しかしながら、特定の理論に
拘束されるつもりはないが、本発明の繊維は、現行の工業的プロセスによって製
造される繊維よりやや低い結晶化度と配向を有する、と考えられる。本発明の繊
維はさらに、フィブリル化しにくいことの他に、より高くてより均一な染料受容
性を有することがわかった。使用後に“つや消し(frosted)”外観を有する傾向(
フィブリル化によって引き起こされる)は、本発明のリヨセル繊維には殆ど全く
見られない。図19は、本発明の方法で製造される繊維のモルホロジーを示してい
る。特に、繊維長に沿って繊維直径が変動していることがはっきり分かる。図21
は、本発明の方法によって製造される繊維の表面が小石状であることを示してい
る。

【００５４】実施例1 セルロース濃厚溶液の作製本実施例と後述の実施例において使用したセルロースパルプは、特に明記しな
い限り、標準的な漂白クラフトサザン軟材マーケットパルプ(bleached kraft so
uthern softwood market pulp)(グレードNB416、ノースカロライナ州ニューバー
ンのウェイヤーハウザー社から市販)であった。このパルプは、α-セルロースの
含量が約88〜89%であり、D.P.が約1200である。使用前に、シート状の木材パル
プをフラッファー(a fluffer)に通して破砕し、実質的に個別の繊維と小さな繊
維塊にした。250mlのガラス製3つ口フラスコ中に、5.3gの毛羽立てしたセルロー
ス、66.2gの97%NMMO、24.5gの50%NMMO、および0.05の没食子酸プロピルを仕込ん
だ。フラスコを120℃にて油浴中に浸漬し、撹拌棒を挿入し、撹拌を約0.5時間続
けた。直接紡糸するのに適した流動性の濃厚溶液が得られた。

【００５５】実施例2 遠心紡糸法による繊維の製造使用した紡糸装置は、改良された“コットン・キャンディー(cotton candy)”
タイプで、Fuiszらによる米国特許第5,447,423号に記載のものと類似の装置であ
った。ローター(120℃に予熱)の直径は89mmであり、2800rpmにて回転させた。オ
リフィスの数は、オリフィスを塞ぐことによって1〜84の間で変えることができ
た。流れ状態を試験するために、直径700μmの8つのオリフイスを使用した。セ
ルロース濃厚溶液(これも120℃)を紡糸ローターの中心部に注いだ。出てきた濃
厚溶液の細いストランドを、ローターを取り囲んでいる水盤中に収容された室温
水中に重力落下させた。ここでストランドが再生された。一部の繊維は互いに結
びつくが、ほとんどの繊維が個別化されたままであり、長さが数センチメートル
であった。

【００５６】上記プロセスのほかに、漂白クラフトパルプと未漂白クラフトパルプ、亜硫酸
パルプ、微晶質セルロース、およびセルロースと最高30%までのコーンスターチ
もしくはポリ(アクリル酸)とのブレンドから、非常によく似たマイクロデニール
繊維を適切に製造することができた。

【００５７】繊維の直径(またはデニール)は、幾つかの手段によって確実に制御することが
できた。濃厚溶液の粘度が高くなるほど、より重質の繊維(heavier fibers)を形
成しやすい。濃厚溶液の粘度は、セルロース固形分やセルロースの重合度を含め
た種々の手段によって制御することができる。紡糸オリフィスのサイズが小さく
なるほど、あるいはドラムの回転速度が高くなるほど、小さな直径の繊維が得ら
れる。約5〜20μmの直径(0.2〜3.1デニール)を有する繊維を再現性よく製造する
ことができた。直径が20〜50μmの範囲(3.1〜19.5デニール)のより重質の繊維も
簡単に製造することができた。繊維長は、形状とシステムの操作パラメーターに
よってかなり変動した。

【００５８】実施例3 メルトブローイング法による繊維の製造実施例1において作製した濃厚溶液を120℃に保持し、元々はメルトブローン合
成ポリマーを形成するのに開発された装置に供給した。オリフィスは全体の長さ
が約50mmで直径は635μmであり、排出端にて400μmに先細りさせた。乱流の空気
ブラスト中にて約20cm移行した後、繊維が水浴中に落下し、そこで繊維が再生さ
れた。再生された繊維の長さはいろいろであった。短繊維が幾らか形成されたが
、ほとんどの繊維は数センチメートルから数十センチメートルの長さであった。
押出パラメーターを変えることによって連続繊維を形成させることができた。全
く驚くべきことに、繊維の多くの断面は、繊維長に沿って均一ではなかった。こ
の特徴は、本発明のマイクロデニール材料を使用して密なヤーンを紡糸する際に
特に有利であると思われる。なぜなら、これらの繊維は、全体的なモルホロジー
が天然繊維に極めてよく似ているからである。

【００５９】上記プロセスの変形においては、移動しつつあるステンレス鋼メッシュベルト
に繊維を衝突させてから、繊維を再生浴中に送った。充分に結合した不織マット
が形成された。

【００６０】言うまでもないことであるが、リヨセル不織布は自己結合させる必要がない。
リヨセル不織布は、部分的にのみ自己結合させてもよいし、あるいは全く自己結
合させなくてもよい。これらの場合においては、リヨセル不織布は、ハイドロエ
ンタングリング(hydroentangling)、接着性結合剤(例えば、スターチや種々のポ
リマーエマルジョン)の使用、あるいはこれらの方法の幾つかの組合せ(これらに
限定されない)を含めたよく知られている方法のいずれかによって結合させるこ
とができる。

【００６１】実施例4 微晶質セルロースの使用によるメルトブローン・リヨセルの製造濃厚溶液の固形分を増大させるために、木材パルプではなく微晶質完成紙料を
使用して、実施例1の方法を繰り返した。使用した製品は、デラウェア州ニュー
アークのFMC社から市販のアビセル(Avicel)(登録商標)タイプpH-101微晶質セル
ロースであった。15gおよび28.5gの微晶質セルロース(乾燥重量)と、66.2gの97%
NMMO、24.5gの50%NMMO、および0.05gの没食子酸プロピルとを使用して濃厚溶液
を作製した。これ以外の手順は実施例1に記載した通りに行った。得られた濃厚
溶液は、それぞれ約14%と24%のセルロースを含有した。これらの濃厚溶液を、実
施例3に記載のようにメルトブローした。このようにして得られた繊維は、モル
ホロジーの点で実施例2と3と実質的に同等であった。

【００６２】言うまでもないことであるが、繊維のデニールは多くの制御可能なファクター
に依存する。これらのファクターとしては、溶液の固形分、押出機ヘッドにおけ
る溶液の圧力と温度、オリフィスの直径、空気の圧力、およびメルトブローイン
グ技術や遠心紡糸技術における当業者に公知の他のファクターなどがある。平均
0.5デニールの、あるいはそれ以下のデニールのリヨセル繊維を、メルトブロー
イング法または遠心紡糸法によってばらつきなく製造することができる。0.5デ
ニールの繊維は約7〜8μmの平均直径(同等の円形断面積に基づいて算出)に対応
する。

【００６３】本発明の繊維をX線分析により調べて結晶化度とクリスタリットのタイプを決
定した。下記の表に示すように、幾つかのセルロース系繊維との比較を行った。
マイクロデニール繊維に対するデータは、実施例2の遠心紡糸材料からとった。

【００６４】

【表１】

【００６５】個々の繊維の引張強さの測定に際してはある困難が生じ、従って靭性に関して
下記の表に記載されている数は推定値である。さらに、本発明のマイクロデニー
ル繊維を他の多くの繊維と比較した。

【００６６】

【表２】

【００６７】約5μmの平均直径を有する遠心紡糸リヨセルは、約0.25デニールの繊維に対応
する。本発明の繊維の小石状表面により望ましい低光沢がもたらされ、内部艶消し剤
を使用する必要はない。光沢(gloss)や艶(luster)は測定するのが困難な特性で
あるが、次の試験が、実施例2の方法によって造られた繊維サンプルと市販のリ
ヨセル繊維との間の差異を明らかにする代表的なものである。それぞれの繊維か
ら小さな湿潤形成ハンドシーツ(wet formed handsheets)を造り、光の反射率を
測定した。実施例2の材料の反射率は5.4%であったが、市販リヨセル繊維の反射
率は16.9%であった。

【００６８】実施例5 繊維長に沿った変動係数の算出に使用するための遠心紡糸繊維の製造本実施例において使用したセルロース濃厚溶液と繊維の作製は、前記の実施例
1と2に記載の手順に従って行った。

【００６９】実施例6 繊維長に沿った変動係数の算出に使用するためのメルトブローン繊維(1ホール )の製造下記の手順に従って濃厚溶液を作製した。2300gの乾燥NB416クラクトパルプと
14kgの5.0%H₂SO₄溶液とをプラスチック容器中にて混合した。酸で処理する前の
未乾燥NB416の平均D.P.は1400であり、ヘミセルロース含量は13.6%であり、銅価
は0.5であった。パルプと酸との混合物を97℃で1.5時間保持し、室温にて約2時
間冷却し、pHが5.0〜7.0の範囲に入るまで水で洗浄した。酸処理したパルプの平
均D.P.は約600(ASTM D1795-62に記載の方法に従って測定)であり、ヘミセルロー
スの含量は約13.8%であった(すなわち、実験的に測定した酸処理パルプのD.P.と
未処理パルプのD.P.との差は統計的に有意ではなかった)。酸処理したパルプの
銅価は約2.5であった。

【００７０】酸処理したパルプを乾燥し、その一部をNMMO中に溶解した。0.025gの没食子酸
プロピル、61.7gの97%NMMO、および21.3gの50%NMMOを含んだ混合物中に、9gの乾
燥した酸処理パルプを溶解した。混合物を収容したフラスコを約120℃の油浴中
に浸漬し、撹拌棒を挿入し、パルプが溶解するまで撹拌を約0.5時間続けた。

【００７１】得られた濃厚溶液を約120℃に保持し、単一オリフィスの実験用メルトブロー
イングヘッドに供給した。ノズル部分のオリフィスは、直径が483μmであって、
その長さが約2.4mmであり、従ってL/D比は5となった。オリフィスのすぐ上に位
置している着脱可能な同軸キャピラリーは、直径が685μmで長さが80mmであり、
従ってL/D比は116となった。オリフィスとキャピラリーとの間の移行ゾーンの角
度は約118°であった。空気供給ポートは平行なスロットであり、それらの間に
オリフィスの開口が等距離で配置されている。空気ギャップの幅は250μmであり
、ノーズピース(nosepiece)の端部における全幅は1.78mmであった。キャピラリ
ーおよびノズルの中心線と空気スロットとの間の角度は30°であった。スクリュ
ー駆動による容量型ピストンポンプによって、濃厚溶液を押出ヘッドに供給した
。ホットワイヤー機器を使用して空気の速度を測定し、3660m/分の値を得た。電
気加熱した押出ヘッド内で、空気を排出個所にて60〜70℃に加温した。濃厚溶液
が存在しないキャピラリー内の温度は、入口端での約80℃からノズル部分の出口
直前の約140℃という範囲であった。操作条件下では、キャピラリーとノズルに
おける濃厚溶液の温度を測定することはできなかった。安定的な運転条件が確実
に得られたときは、それぞれの濃厚溶液から連続繊維が形成された。それぞれの
濃厚溶液を使用して類似の繊維直径を得ようとする試みにおいて押出量をやや変
えた。繊維の直径は、最適の運転条件にて約9〜14μmの間で変わった。

【００７２】押出ヘッドの約200mm下の個所にて下降しつつある繊維に細かな水噴霧を当て
、下降繊維の線速度の約1/4の表面速度で作動しているロールに繊維を巻き取っ
た。

【００７３】押出ヘッドのキャピラリー部分を取り除くと、コットンのデニール範囲におけ
る連続繊維は形成することができなかった。このキャピラリーは、連続繊維を形
成する上で、またダイのうねりを減少させる上で極めて重要のようである。

【００７４】言うまでもないことであるが、繊維のデニールは多くの制御可能なファクター
に依存する。これらのファクターとしては、溶液の固形分、押出機ヘッドにおけ
る溶液の圧力と温度、オリフィスの直径、空気の圧力、およびメルトブローイン
グ技術における当業者に公知の他のファクターなどがある。オリフイス1つ当た
り約1g/分より大きい押出速度にてメルトブローイングすることによって、コッ
トン繊維のデニール範囲(直径が約10〜20μm)を有するリヨセル繊維を簡単かつ
安定的に製造することができた。

【００７５】実施例7 繊維長に沿った変動係数の算出に使用するためのメルトブローン繊維(20ホー
ル)の製造下記の手順に従って濃厚溶液を作製した。2300gの乾燥NB416クラクトパルプと
14kgの5.0%H₂SO₄溶液とをプラスチック容器中にて混合した。酸で処理する前の
未乾燥NB416の平均D.P.は1400であり、ヘミセルロース含量は13.6%であり、銅価
は0.5であった。パルプと酸との混合物を97℃で1.5時間保持し、室温にて約2時
間冷却し、pHが5.0〜7.0の範囲に入るまで水で洗浄した。酸処理したパルプの平
均D.P.は約600(ASTM D1795-62に記載の方法に従って測定)であり、ヘミセルロー
スの含量は約13.8%であった(すなわち、実験的に測定した酸処理パルプのD.P.と
未処理パルプのD.P.との差は統計的に有意ではなかった)。酸処理したパルプの
銅価は約2.5であった。

【００７６】酸処理したパルプを、NaBH₄で0.6の銅価になるまで還元し、pHが6〜7になるま
で洗浄し、乾燥し、その一部をNMMO中に溶解した。0.25gの没食子酸プロピルと1
100gのNMMO一水和物との混合物中に、約110℃にて90gの乾燥・酸処理したパルプ
を溶解した。混合物を収容したステンレス鋼製フラスコを約120℃の油浴中に浸
漬し、撹拌棒を挿入し、パルプが溶解するまで撹拌を約1時間続けた。

【００７７】得られた濃厚溶液を約120℃に保持し、20オリフィスの実験用メルトブローイ
ングヘッドに供給した。ノズル部分のオリフィスは、直径が400μmであって、そ
の長さが約2.0mmであり、従ってL/D比は5となった。オリフィスのすぐ上に位置
している着脱可能な同軸キャピラリーは、直径が626μmで長さが20mmであり、従
ってL/D比は32となった。オリフィスとキャピラリーとの間の移行ゾーンの角度
は約118°であった。空気供給ポートは平行なスロットであり、それらの間にオ
リフィスの開口が等距離で配置されている。空気ギャップの幅は250μmであり、
ノーズピースの端部における全幅は1.0mmであった。キャピラリーおよびノズル
の中心線と空気スロットとの間の角度は30°であった。スクリュー駆動による容
量型ピストンポンプによって、濃厚溶液を押出ヘッドに供給した。ホットワイヤ
ー機器を使用して空気の速度を測定し、3660m/分の値を得た。電気加熱した押出
ヘッド内で、空気を排出個所にて60〜70℃に加温した。濃厚溶液が存在しないキ
ャピラリー内の温度は、入口端での約80℃からノズル部分の出口直前の約130℃
という範囲であった。操作条件下では、キャピラリーとノズルにおける濃厚溶液
の温度を測定することはできなかった。安定的な運転条件が確実に得られたとき
は、それぞれの濃厚溶液から連続繊維が形成された。それぞれの濃厚溶液を使用
して類似の繊維直径を得ようとする試みにおいて押出量をやや変えた。繊維の直
径は、最適の運転条件にて約9〜14μmの間で変わった。

【００７８】押出ヘッドの約200mm下の個所にて下降しつつある繊維に細かな水噴霧を当て
、下降繊維の線速度の約1/4の表面速度で作動しているロールに繊維を巻き取っ
た。

【００７９】押出ヘッドのキャピラリー部分を取り除くと、コットンのデニール範囲におけ
る連続繊維は形成することができなかった。このキャピラリーは、連続繊維を形
成する上で、またダイのうねりを減少させる上で極めて重要のようである。

【００８０】言うまでもないことであるが、繊維のデニールは多くの制御可能なファクター
に依存する。これらのファクターとしては、溶液の固形分、押出機ヘッドにおけ
る溶液の圧力と温度、オリフィスの直径、空気の圧力、およびメルトブローイン
グ技術における当業者に公知の他のファクターなどがある。オリフイス1つ当た
り約0.6g/分より大きい押出速度にてメルトブローイングすることによって、コ
ットン繊維のデニール範囲(直径が約10〜20μm)を有するリヨセル繊維を簡単か
つ安定的に製造することができた。

【００８１】比較例1 繊維長に沿った変動係数の算出に使用するためのTITKリヨセル繊維の製造 “Thuringisches Institut fur Textil und Kunstoff Forschunge V., Breits
cheidstr. 97, D-07407 Rudolstadt, Germany.(TITK)”によってTITK繊維を製造
した。酸処理したパルプ(ヘミセルロース含量が13.5%、平均セルロースD.P.が60
0)から濃厚溶液を作製した。処理したパルプをNMMO中に95℃で約2時間溶解し(セ
ルロース濃度は13.0重量%)、繊維を連続的に引っ張るドライ/ジェット湿潤法〔
米国特許第5,417,909号(該特許を参照により本明細書に含める)に開示〕によっ
て繊維に紡糸した。

【００８２】比較例2 繊維長に沿った変動係数の算出に使用するためのテンセル繊維およびテンセル A-100繊維の製造テンセル繊維は現在、広く市販されている。しかしながら、本実施例において
使用したサンプルは、アコリディス社(Acoridis)およびテキサス・テク・ユニバ
ーシティ(Texas Tech University)のインタナショナル・テキスタイル・センタ
ー(ITC)から入手した。テンセルA-100はアコリディス社(UK)から入手した。

【００８３】実施例8 繊維長に沿った変動係数の算出実施例5〜7および比較例1と2に記載の方法によって得た繊維サンプルの関連母
集団(relevant populations)のそれぞれから、１種以上のサンプル繊維をランダ
ムに選び出した。繊維を約2インチ以下に切断した。切断した個々の繊維サンプ
ルのそれぞれから200回以上の読み取りを行った。光学顕微鏡を使用して、個々
の繊維サンプルの直径を測定した。顕微鏡には、繊維の直径を読み取るための均
等目盛を有する接眼レンズが取り付けてあるのが好ましい。1060倍という倍率を
使用して直径を正確に測定した。直径の読み取りは、繊維に沿って約1/100イン
チごとに行った。この直径は、繊維の一方の側から反対側までの長さである。直
径読み取り値の総和を読み取り数で割って平均直径を算出した。次いで、それぞ
れの読み取り値に関して、平均からの標準偏差を算出した。次いで、全ての標準
偏差の総和を平均直径で割って変動係数(CV)を算出した。この数値に100を掛け
てパーセント値を得た。

【００８４】 CV値算出の結果を表3に示す。表3に記載のデータからわかるように、約25.4%
という最も高いCVを示している繊維は、約11.5ミクロンの平均直径を有する遠心
紡糸繊維であった。試験したメルトブローン繊維に対する最も高いCV値は約14.8
%であり、このとき直径は約24.9ミクロンであった。約13〜14ミクロンの範囲の
平均直径を有するメルトブローン繊維は、約13.6〜13.7%のCV値を示した。大き
な直径のメルトブローン繊維も、小さな直径のメルトブローン繊維も、比較的小
さなCV値を示した。連続的に延伸したTITK繊維は、約5.4〜6.1%の範囲のCV値を
示した。連続的に延伸したテンセル繊維とテンセルA-100繊維は、それぞれ約5.2
%と約5.9%のCV値を示した。しかしながら、重要なことは、連続延伸法によって
製造されたリヨセル繊維と比較すると、メルトブローン繊維と遠心紡糸繊維のほ
うが高いCV値を示した、という点である。

【００８５】

【表３】

【００８６】本発明の好ましい実施態様について例示して説明してきたが、本発明の精神と
範囲を逸脱しない範囲において、種々の変更を行ってよいのはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図1は、本発明の実施に際して使用される工程のブロック図である。

【図２】図2は、本発明において使用される典型的な遠心紡糸装置の一部切り取り透視
図である。

【図３】図3は、本発明において使用すべく造られたメルトブローイング装置の一部切
り取り斜視図である。

【図４】図4は、上記メルトブローイング装置において使用されることのある典型的な
押出ヘッドの断面図である。

【図５】図5は、市販リヨセル繊維の100倍率の走査電子顕微鏡写真である。

【図６】図6は、市販リヨセル繊維の10,000倍率の走査電子顕微鏡写真である。

【図７】図7は、遠心紡糸法によって製造したリヨセル繊維の200倍率の走査電子顕微鏡
写真である。

【図８】図8は、遠心紡糸法によって製造したリヨセル繊維の10,000倍率の走査電子顕
微鏡写真である。

【図９】図9は、単一の遠心紡糸繊維に沿った断面を示している2,000倍率の走査電子顕
微鏡写真である。

【図１０】図10は、単一の遠心紡糸繊維に沿った断面を示している2,000倍率の走査電子
顕微鏡写真である。

【図１１】図11は、メルトブローイング法によって製造したリヨセル繊維の100倍率の走
査電子顕微鏡写真である。

【図１２】図12は、メルトブローイング法によって製造したリヨセル繊維の10,000倍率の
走査電子顕微鏡写真である。

【図１３】図13は、メルトブローイング法の使用による自己結合リヨセル不織布の製造を
示している図面である。

【図１４】図14は、遠心紡糸法の使用による自己結合リヨセル不織布の製造を示している
類似の図面である。

【図１５】図15は、湿潤磨耗試験によって引き起こされるフィブリル化を示している、工
業製品からの繊維の1000倍率の走査電子顕微鏡写真である。

【図１６】図16は、湿潤磨耗試験によって引き起こされるフィブリル化を示している、別
の工業製品からの繊維の1000倍率の走査電子顕微鏡写真である。

【図１７】図17は、本発明の方法によって製造した繊維サンプルの、同様に湿潤磨耗試験
にかけたときの1000倍率の走査電子顕微鏡写真である。

【図１８】図18は、本発明の方法によって製造した別の繊維サンプルの、同様に湿潤磨耗
試験にかけたときの1000倍率の走査電子顕微鏡写真である。

【図１９】図19は、メルトブローイング法によって製造したリヨセル繊維の100倍率の走
査電子顕微鏡写真である。

【図２０】図20は、メルトブローイング法によって製造したリヨセル繊維の1000倍率の走
査電子顕微鏡写真である。

【図２１】図21は、メルトブローイング法によって製造したリヨセル繊維の10,000倍率の
走査電子顕微鏡写真である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷＦターム(参考） 4L035 BB06 BB11 BB41 DD12 DD13 DD19 EE15 EE20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連続延伸法によって製造されるリヨセル繊維の繊維長に沿っ
た断面直径と断面形状の変動性と比較して、繊維長に沿った断面直径と断面形状
の変動性がより大きいことを特徴とするリヨセル繊維。
【請求項２】前記リヨセル繊維が、リヨセル繊維の少なくとも一部の直径
が約1デニール未満である、種々の直径を有するリヨセル繊維の混合物を含んで
なる、請求項1記載のリヨセル繊維。
【請求項３】請求項1記載のリヨセル繊維を多数含んでなるスパンヤーン
。
【請求項４】湿潤磨耗の条件下にてフィブリル化する傾向が極めて小さい
こと、および染料受容性が強化されていることをさらに特徴とする、請求項1記
載のリヨセル繊維。
【請求項５】個別化されていて本質的に連続的である、請求項1記載のリ
ヨセル繊維。
【請求項６】前記リヨセル繊維の一部が少なくとも約5.5ミクロンの平均
直径を有する、請求項1記載のリヨセル繊維。
【請求項７】前記リヨセル繊維の一部が少なくとも約6.5%の変動係数を有
する、請求項1記載のリヨセル繊維。
【請求項８】前記リヨセル繊維の一部が少なくとも約7.0%の変動係数を有
する、請求項7記載のリヨセル繊維。
【請求項９】前記リヨセル繊維の一部が少なくとも10%の変動係数を有す
る、請求項8記載のリヨセル繊維。
【請求項１０】前記リヨセル繊維がメルトブローされている、請求項7記
載のリヨセル繊維。
【請求項１１】前記リヨセル繊維の一部が少なくとも約12.6%の変動係数
を有する、請求項10記載のリヨセル繊維。
【請求項１２】前記リヨセル繊維が遠心紡糸されている、請求項7記載の
リヨセル繊維。
【請求項１３】前記リヨセル繊維の一部が少なくとも約10.9%の変動係数
を有する、請求項12記載のリヨセル繊維。
【請求項１４】前記リヨセル繊維の一部が約6.5%〜約25.4%の範囲の変動
係数を有する、請求項1記載のリヨセル繊維。