JP2007513268A - 安定パッケージ用細長断面弾性繊維 - Google Patents

Abstract

編成または製織操作で使用するパッケージおよび／またはワープビームを作製するための、弾性繊維をコアに巻き付ける改良工程が開示される。改良は、繊維の供給パッケージへの巻き付け前に繊維の幅が繊維の厚さの少なくとも３倍であるような繊維断面を有する形状に、弾性繊維を形成することを含む。本発明の別の態様は、押出融解紡糸工程を使用して、一般に垂直な２本の軸を有する１またはそれ以上の開口を持つダイを用いて弾性繊維を形成することを含み、一方の軸は他方の軸の少なくとも約１．５倍、好ましくは 少なくとも約３倍の長さである。細長断面を有する本発明の繊維は、織物を編成または製織するための、また改良不織構造および改良バインダ繊維を形成するための、改良供給パッケージを作製するのに使用できる。

Description

本発明は、様々なタイプの織物製造機器に使用するための弾性繊維用供給パッケージに関するものである。パッケージは、細長断面積を有する弾性繊維を使用して作製される。本発明は、弾性繊維が巻き付け前に細長断面を有する形状へ形成されることを特徴し、巻き出し中の脱落および破損を最小限に抑える、弾性繊維をチューブコアに巻き付けるための改良工程にも関する。

弾性繊維、たとえばスパンデックス(spandex)またはラストール(lastol)は周知であり、織物生産で幅広く使用されている。織物に使用する弾性繊維の生産時に、繊維は通例、チューブコアに巻き付けられる。巻き付けられた繊維は織物業界では、パッケージ、ケーキまたはボビンとして既知である。使用前にさらに処理できるパッケージは、繊維を巻き出して、下流工程に供給することによって、織物生産での繊維の使用を促進する。あるいは、繊維をワープビーム(warp beam)に直接巻き付け、次にこれを織物生産工程での供給パッケージとして直接使用できる。繊維は、受動または能動供給装置のどちらかを使用して巻き出される。能動供給装置は、供給パッケージから繊維を除去し、同時にパッケージはいくつかの機械手段、たとえば表面接触駆動ローラーまたは繊維が巻き付けられたチューブコアの駆動回転によって回転される。受動供給装置は、繊維自体をたとえばパッケージの一端を超えて（「オーバーエンド・テイクオフ」）引張ることによって、またはパッケージ表面から繊維を接線方向に引張って、パッケージをその管状軸上で回転させることによって、繊維をパッケージから除去する。

従来の弾性繊維パッケージは、パッケージの加工、取扱、保管または使用中に、パッケージ表面からの繊維滑落または落下（「脱落」）を被る。脱落は、繊維の絡み合いによる破損を引き起こし、このことは廃棄物を増加させ、製造速度を低下させて、不良なヤーンおよび織物を生産することがある。

したがって、脱落量の低減を示すパッケージを生産することが、弾性繊維生産者の目標である。脱落を低減させる従来方法は通例、巻き付け変数の最適化またはスピン仕上げの種類および内容の最適化を含んでいた。たとえば国際公開公報ＷＯ００／６１４８４は、巻き付けの終点に向かう接点力を低減することを教示しているが、これに対して米国特許第５，５６０，５５８号および日本第９３０１６３２号は、巻き付け終結部でのスピン仕上げレベルを低下させることを教示している。これに対して国際公開公報ＷＯ００／７８６５８は、巻き出しの終結部での仕上げレベルの向上を教示している。日本第６３１６３７３号および日本第２２３３４７１号は、パッケージ表面への沈着ヤーン幅の縮小を教示しているが、これに対して日本第２００１１３０８３２号は、パッケージ形成および巻き出しを改良するための、開始時の縮小幅および続いての幅の増大を教示している。日本第９９１８０６４３号は、巻き付け中のらせん角でのＳ字形変形の使用を教示している。米国特許第６，０８６，００４号は、可変巻き付け速度または延伸比の利用を教示している。

この既知の解決策の実施はすべて、ハードウェアの改良を必要とし、このことは工程の経費と複雑さを増す。さらに上で考慮した技法は、脱落をごくわずかに減少させることが観察されている。したがって脱落に耐性であるパッケージを生産する改良技法、特にハードウェアの実質的な改良を与えない技法への要求がなお存在する。

加えて、エチレンコポリマーをベースとする軟質伸縮性弾性繊維が粘着する強力な傾向を持たず、したがってパッケージ凝集は一般にスパンデックス繊維よりも低いことが観察されてきた。より低い凝集は、摩擦接触させたときに表面での繊維の滑りを引き起こす。これは次に、引張り巻き出しでの表面ループの形成を引き起こす。

伸長断面を有するように弾性繊維を形成することによって、繊維間凝集の増加が引き起こされ、同時に巻き出し時に許容される繊維放出特性が維持されることが見出されている。理想的には、弾性繊維は、繊維の断面の幅（または長軸）が繊維の断面の厚さ（または短軸）の少なくとも１．５倍、好ましくは少なくとも３倍であるような断面を有する形状に形成され、そのような形状は、弾性繊維のコアへの巻き付け前に決定される。

したがって、本発明は、弾性繊維を編成または製織操作(knitting or weaving operations)で使用する供給パッケージ、たとえばチューブコアに巻き付けるための工程に関し、改良は：弾性繊維が、繊維の幅が繊維の厚さの少なくとも１．５倍、好ましくは少なくとも３倍であるような断面を有する形状に形成され、そのような形状が弾性繊維の供給パッケージへの巻き付け前に決定されることを含む。

本発明は、コア周囲に巻き付けられた弾性繊維の長さを含む、弾性繊維の改良パッケージにも関し、弾性繊維のチューブコアへの巻き付け前に、弾性繊維は、繊維の幅が繊維の厚さの少なくとも１．５倍、好ましくは少なくとも３倍であるような断面積を有する。

本発明の別の態様において、押出繊維を形成する改良工程が開示され、改良は、一方の軸が他方の軸よりも少なくとも約１．５倍、好ましくは少なくとも３倍長い、２本の一般に垂直な軸を有する、１またはそれ以上の開口を有するダイ(die)を使用することを含む。

細長断面を有する得られた繊維は、製織または編成織物(woven or knitted fabrics)の改良供給パッケージを作製するために使用できるか、あるいは不織構造で、またはバインダ繊維として好都合に使用することもできる。

本発明は、編成または製織操作に使用するための供給パッケージを作製するために、モノフィラメント弾性繊維をコアに巻き付ける工程に関し、改良は、弾性繊維を、繊維断面の幅が繊維断面の厚さの少なくとも１．５倍、好ましくは少なくとも３倍であるような断面を有する形状に形成することを含む。

本発明の目的のために、「繊維」という用語は、長さ対直径比が約１０より大である材料を意味する。繊維は通例、その直径によって分類される。「フィラメント繊維」または「モノフィラメント繊維」は、不定（すなわち規定されていない）長の材料の１本の連続より糸を意味し、これに対して「ステープル繊維」は、一定長の材料の不連続より糸（すなわち規定長のセグメントに切断、またはそうでなければ分割されたより糸）である。

本発明の目的のために、「弾性」という用語は、繊維が最初の引張りの後に伸張長さの少なくとも約５０パーセントを、４回の引張り後に１００％歪（２倍の長さ）まで回復することを意味する。弾性は、繊維の「永久変形」によっても説明できる。永久変形は、弾性の反対である。繊維は、ある点まで伸張され、続いて伸張前の元の位置まで解放され、次いで再度伸張される。繊維が荷重を引張り始める点は、パーセント永久変形と呼ばれる。「弾性」繊維は、５０％未満の永久変形を有するであろう。「弾性材料」は当技術分野で、「エラストマー」および「エラストマー性」とも呼ばれる。

「ホモフィル繊維」は、その長さに渡って単一のポリマー領域またはドメインを有し、（複合繊維が有するような）その他の別個のポリマー領域を有さない繊維を意味する。「複合繊維」は、その長さに渡って２またはそれ以上の別個のポリマー領域またはドメインを有する繊維を意味する。複合繊維は、結合または多成分繊維としても既知である。ポリマーは通常、相互に異なるが、２またはそれ以上の成分が同じポリマーを含む。ポリマーは、複合繊維の断面に渡る実質的に別個の区域に配置され、通常、複合繊維の長さに沿って連続的に延在する。複合繊維の構成は、たとえばカバー／コア（またはシース／コア）配置（１つのポリマーが別のポリマーに包囲されている）、並列配置、パイ配置または「アイランズ・イン・ザ・シー」配置でありうる。複合繊維は、米国特許第６，２２５，２４３号、米国特許第６，１４０，４４２号、米国特許第５，３８２，４００号、米国特許第５，３３６，５５２号および米国特許第５，１０８，８２０号でさらに述べられている。

「メルトブロー繊維(Meltblown fibers)」は、溶融熱可塑性ポリマー組成物を複数の細いダイ毛細管を通じて溶融スレッドまたはフィラメントとして、スレッドまたはフィラメントを縮小直径まで細くするように機能する集束高速ガス流（たとえば空気）中に押出すことによって形成される繊維である。フィラメントまたはスレッドは、高速ガス流によって運搬され、収集表面に沈着して、一般に１０ミクロン未満の平均直径を持つランダムに分散した繊維のウェブ(web)を形成する。

「メルトスパン繊維(Meltspun fibers)」は、少なくとも１つのポリマーを溶融して、次に溶融物中の繊維をダイの周囲形状よりも細い周囲形状に延伸することにより形成される繊維である。

「スパンボンド繊維(Spunbond fibers)」は、溶融熱可塑性ポリマー組成物を紡糸口金の複数の細いダイ毛細管を通じてフィラメントとして押出すことによって形成される繊維である。押出されたフィラメントの直径は迅速に収縮して、次にフィラメントは収集表面に沈着して、一般に７〜３０ミクロンの平均直径を持つランダムに分散した繊維のウェブを形成する。

「不織」とは、ランダムにインターレイされている(interlaid)が、編成織物の場合のように識別できる方式によってではない、個々の繊維またはスレッドの構造を有するウェブまたは織物を意味する。本発明の弾性繊維を使用すると、不織構造はもちろんのこと、非弾性材料と組合せた弾性不織織物の複合構造も作製できる。

本発明の弾性繊維は、スパンデックス繊維を含む、上で挙げた弾性の定義を満足するいずれの既知の繊維でもよい。そのような繊維は、エチレンポリマー、プロピレンポリマー、および完全ハロゲン化スチレンブロックコポリマー（触媒修飾ポリマーとしても既知）、およびそのブレンドまたは組合せを含む。エチレンポリマーは、均質に分岐した、および実質的に直鎖で均質に分岐したエチレンポリマーはもちろんのこと、エチレン−スチレンインターポリマーも含む。これらの繊維は当技術分野で周知であり、たとえばこれらの多くは、米国特許第６，４３７，０１４号に開示されている。その参考文献で述べられているように繊維は、当技術分野で既知の工程によって形成され、たとえば繊維は、メルトスパン、ゲルスパン、メルトブロー、またはスパンボンドすることができる。本発明の弾性繊維は好ましくは、架橋した耐熱性オレフィン弾性繊維、たとえばラストールである。本発明で使用するのに最も好ましい弾性繊維は、エチレンアルファオレフィンインタポリマー、特に実質的に架橋された実質的に直鎖のポリエチレンより形成されたメルトスパン繊維である。

本発明の弾性繊維は、好ましくは１５デニール超、さらに好ましくは約７０デニール超である。本発明の弾性繊維は一般に、断面の幅が断面の厚さの少なくとも約３倍であるような細長断面を有することによって特徴付けられる。

理論に拘泥するものではないが、改良された繊維凝集の理由ならびに供給パッケージ作製および巻き出しの続いての改良が細長繊維断面によって達成された表面接触面積の増大の結果であるらしいことが考えられる。さらにリボン様の形態は、長軸に平行な優先的沈着を引き起こし、このことは繊維の隣接層間での表面接触の表面積増大を引き起こす。接触の増大は、保管および取扱中の移動または脱落の可能性を低減する。

それゆえ、繊維の隣接層間の表面接触を最大限にするいずれの断面形状も、本発明での使用に適している。実際的な理由で、本発明で使用する繊維は通例、一般に長方形または楕円形である断面形状を有するが、一般に相互に垂直である長軸および短軸を有するとして特徴付けられる他のどの形状も適切となる。繊維の断面積は、繊維の幅（または長軸）が繊維の厚さ（または短軸）の少なくとも１．５倍、さらに好ましくは少なくとも２倍、なおさらに好ましくは繊維の厚さの少なくとも３倍であるようになっている。より高い縦横比では、過剰な凝集が観察され、さらなる問題が発生するため、好ましくは、幅は繊維の厚さの約１０倍未満、さらに好ましくは約５倍未満である。繊維の断面寸法は、繊維がコア上にないときに、最も好ましくは弾性繊維のコアへの巻き付けの前に決定されることが好ましい。大半の繊維では、顕微鏡法または当技術分野で一般に既知の他の方法を使用して得られる、繊維の断面図から２つの軸が容易に識別されるであろう。短軸および長軸の長さは、それが本発明の基準を満足するかどうかを判定するために、断面から容易に測定できる。一部の不均一形状を除いて、一般に軸の最大長を使用して、本発明の基準を満足するかどうかを判定する。

適切な断面形状を有する繊維は、当技術分野で既知のいずれの方法でも形成可能であり、使用した特定の方法は、本発明にとって重要ではない。たとえばポリマーを押出すのに使用したダイの開口形状は、所望形状の繊維を生成するように設定できる。さらに押出条件、および押出されるポリマーのレオロジーを操作して、多かれ少なかれ丸み付けを促進できる。表面間接触面積(surface to sueface contact area)を最大限にするために、一般により小さい丸み付けが好ましい。繊維を、それが半溶融状態にある間に物理的に成形することも可能である。相互に近接して並列配置されたよりデニール数の小さいフィラメント（円形断面を持つフィラメントを含む）を供給して、生じた繊維が本発明の範囲内の縦横比を有するようにそれらを凝集させることも可能である。押出中の溶媒除去が望ましい状況では、これは好ましい方法である。最初に適切な厚さのフィルムを作製して、次にフィルムを切断して所望の幅を有する繊維を形成することによって、所望の断面を有する繊維を形成することも可能である。

本発明は、当技術分野で既知であるように最適化できるすべての既知の巻き付けシステムで使用できる。巻き付けの最適化は、Ｇｏｄｅｔロールおよびワインダ間の延伸比の調整、らせん角の調整ならびに摩擦ロール接触圧の調整などを含む。同様に、スピン仕上げの種類および内容も、当技術分野で既知であるように、本発明と組合せて最適化できる。

本発明は、コアに巻き付けられた弾性繊維の長さを含む、弾性繊維の改良供給パッケージにも関し、弾性繊維は、弾性繊維のチューブコアへの巻き付け前に繊維の幅が繊維の厚さの少なくとも１．５倍、好ましくは少なくとも３倍であるような断面を有する。パッケージは、同じ加工条件下で円形断面および同様のデニールを有する繊維の同様のパッケージよりも、より少ない破損を示す。

本発明の別の態様は、押出繊維を形成する改良工程であり、改良は一般に垂直な２本の軸を有する１またはそれ以上の開口を有するダイを使用することを含み、一方の軸は他方の軸の少なくとも約３倍の長さである。ダイが、実質的にすべてが上述の形態を有する複数の開口を含む紡糸口金であることが好ましい。長軸が短軸よりも約４倍超の、最も好ましくは約５倍の長さであることも好ましい。

製織または編成織物の生産で使用するための改良供給パッケージを使用することに加えて、細長断面を有する繊維は、改良不織構造、および改良バインダ繊維を形成するのにも使用できる。供給パッケージでの脱落を減少するのに役立つ、繊維によって示された表面積の増大は、結合のための接触点の数の増加ももたらし、さらに凝集性の不織構造を生じさせることが考えられる。

Claims (17)

1. 編成または製織操作で使用するパッケージおよび／またはワープビームを作製するための、弾性繊維をコアに巻き付ける工程における、コアへの巻き付けの前に繊維の幅が繊維の厚さの少なくとも１．５倍であるような繊維断面を有する形状に弾性繊維を形成することを含む改良。
2. 断面積の幅が繊維の厚さの少なくとも３倍である、請求項１に記載の工程。
3. 断面積の幅が繊維の厚さの少なくとも５倍である、請求項１に記載の工程。
4. 弾性繊維がオレフィンポリマーである、請求項１に記載の工程。
5. 弾性繊維が直鎖エチレンアルファオレフィンインターポリマーである、請求項１に記載の工程。
6. 弾性繊維が、実質的に架橋されている、実質的に直鎖のエチレンアルファオレフィンインターポリマーである、請求項１に記載の工程。
7. 繊維が一般に垂直な２本の軸を有する開口を有するダイを使用して形成され、一方の軸が他方の軸の少なくとも約１．５倍の長さである、請求項１に記載の工程。
8. 繊維が一般に垂直な２本の軸を有する開口を有するダイを使用して形成され、一方の軸が他方の軸の少なくとも約３倍の長さである、請求項１に記載の工程。
9. 繊維が一般に円形の断面を有する２またはそれ以上の個々のフィラメントから形成されるが、２またはそれ以上のフィラメントが、繊維の幅が繊維の厚さの少なくとも３倍である断面を有する繊維へ凝集され、そのような形状が弾性繊維のチューブコアへの巻き付け前に決定される、請求項１に記載の工程。
10. コアに巻き付けられた弾性繊維の長さを含む、弾性繊維の改良パッケージであって、弾性繊維が、弾性繊維のチューブコアへの巻き付け前に繊維の幅が繊維の厚さの少なくとも３倍であるような断面積を有する、弾性繊維の改良パッケージ。
11. 繊維が、一般に垂直な２本の軸を有する１またはそれ以上の開口を有するダイを使用して形成され、一方の軸が他方の軸の少なくとも約３倍の長さである、弾性繊維を形成する工程。
12. 繊維が不織構造で使用される、請求項１１に記載の工程。
13. 繊維がバインダ繊維として使用される、請求項１１に記載の工程。
14. バインダ繊維が複合繊維である、請求項１３に記載の工程。
15. 繊維がパッケージまたはワープビームに巻き付けられる、請求項１１に記載の工程。
16. 請求項１１に記載の工程から形成された繊維を含む織物。
17. 織物が製織または編成される、請求項１６に記載の織物。