JP2007526477A - Bicomponent fiber core - Google Patents

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ベネット, クレイトン ワード,
デイヴィッド, ビー. ハリス,
ジアン ジアング,
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    • D01F8/00Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof
    • D01F8/04Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers
    • D01F8/12Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers with at least one polyamide as constituent
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    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
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Abstract

二成分のファイバの芯が分析物の流体を処理する中で使用するために提供される。二成分のファイバの芯は、束ねられている複数の巻縮した二成分のファイバであって、間隔をおいて離れている複数の接触点で互いに結合しているファイバを有し、自立した流体を透過する基体を含む。各二成分のファイバは、ポリアミド材料から形成された第1ファイバ成分と、第2ファイバ成分とを含むファイバ構造を有する。ファイバは、集合的に流体を透過する基体を通る曲がりくねった流体流れの通路を定義し、ファイバ構造は、少なくとも第1ファイバ成分の一部が分析物の流体と接触して流体を透過する基体を通る分析物の流体の流れを制御するために構成されている。A bicomponent fiber core is provided for use in processing the analyte fluid. A bicomponent fiber core is a self-supporting fluid having a plurality of constricted bicomponent fibers that are bundled and bonded together at a plurality of spaced apart contact points Including a substrate that permeates through. Each bicomponent fiber has a fiber structure that includes a first fiber component and a second fiber component formed from a polyamide material. The fiber defines a tortuous fluid flow path through the substrate that is collectively permeable to fluid, and the fiber structure includes a substrate through which at least a portion of the first fiber component is in contact with and permeable to the analyte fluid. It is configured to control the flow of analyte fluid through it.

Description

本発明は一般に吸湿性の芯(wick)に関し、特に、分析物の流体(analyte fluid)を分析デバイス(assay device)に透過するために適合した二成分のファイバの芯に関する。   The present invention relates generally to hygroscopic wicks and, more particularly, to bicomponent fiber cores adapted to permeate an analyte fluid into an assay device.

家、オフィス、診療所、病院または医師の手術で使用するために、迅速でかつユーザの技能と影響を最低限に抑えた分析結果を提供する様々な分析デバイスが知られている。この例は、妊娠および受胎期間(排卵)に対する試験デバイスまたはアッセイである。そのようなデバイスでは、通常、結果を得るための操作の数は最小にされる。   A variety of analytical devices are known that provide analysis results that are fast and minimize user skill and impact for use in home, office, clinic, hospital or physician surgery. An example of this is a test device or assay for pregnancy and conception period (ovulation). In such a device, the number of operations to obtain results is usually minimized.

通常の分析デバイスは、ハウジングと、ハウジング中に配置されその上で分析のための化学反応を起こす反応媒体と、反応媒体まで分析する流体を集めて輸送する芯と、を含む。一般に、分析デバイスは、デバイスの収集部がサンプル(例えば、妊娠テスト用の尿サンプル)と接触することをのみを必要とし、その後には、ユーザの更なる行動は必要とされない。サンプルは収集部分から芯を介して反応媒体まで運ばれる。反応媒体または反応媒体を担持する基板の変化を観測することにより、分析結果が提供される。分析結果は、理想的にはサンプリング後の約数分以内に観察可能である。
米国特許第5,607,766号公報 米国特許第5,620,641号公報 米国特許第5,633,082号公報
A typical analytical device includes a housing, a reaction medium disposed in the housing and causing a chemical reaction for analysis thereon, and a wick that collects and transports the fluid to be analyzed to the reaction medium. In general, the analytical device only requires that the collection part of the device is in contact with a sample (eg, a urine sample for pregnancy testing), after which no further action of the user is required. The sample is conveyed from the collection part through the wick to the reaction medium. By observing the change of the reaction medium or the substrate carrying the reaction medium, an analysis result is provided. The analysis results are ideally observable within a few minutes after sampling.
US Pat. No. 5,607,766 US Pat. No. 5,620,641 US Pat. No. 5,633,082

結果を得るために使用される実際の分析技術は、通常、有機体の組織および流体中に様々な分析物が存在するかしないかを決定する、および/または分析物の量を定量化する。現在の多くの診断用テストは、血液、尿、おり材料、唾液、または組織生検を用いて行われる。しかしながら、これらの材料に基づくテストは、実質的にプライバシー侵害を引き起こすとともに実質的に安全性の危険を伴う(特に、血液テストで)。改良された分析デバイスは、流体サンプルの輸送と分析を高速でかつ高制御で可能にすることが要求される。この分析デバイスは改良された芯の材料と構造に依存するであろう。   The actual analytical technique used to obtain the results typically determines the presence or absence of various analytes in the organism's tissues and fluids and / or quantifies the amount of the analyte. Many current diagnostic tests are performed using blood, urine, cage material, saliva, or tissue biopsy. However, tests based on these materials substantially cause privacy breaches and carry substantial safety risks (especially in blood tests). Improved analytical devices are required to allow transport and analysis of fluid samples at high speed and with high control. This analytical device will depend on improved core material and structure.

本発明はファイバ成分の少なくとも1つがポリアミド材料である二成分のファイバを使用する芯を供給する。本発明の例示的な態様は、分析物の流体を処理する中で使用する二成分のファイバの芯を供給する。二成分のファイバの芯は、束ねられている複数の巻縮した(crimped)二成分のファイバであって、間隔をおいて離れている複数の接触点で互いに結合している前記二成分のファイバを有し、自立した流体を透過する基体を含んでいる。各二成分のファイバは、ポリアミド材料から形成された第1ファイバ成分と、第2ファイバ成分とを有する。前記二成分のファイバは、集合的に流体を透過する基体を通るねじれた流体流れの通路を定義し、前記ファイバ構造は、前記分析物の流体と接触する前記第1ファイバ成分の少なくとも一部を有する、前記流体を透過する基体を通る前記分析物の流体の流れを制御するように構成されている。   The present invention provides a core that uses a bicomponent fiber in which at least one of the fiber components is a polyamide material. An exemplary embodiment of the present invention provides a bicomponent fiber core for use in processing an analyte fluid. A bicomponent fiber core is a plurality of crimped bicomponent fibers that are bundled together and coupled to each other at a plurality of spaced apart contact points And includes a substrate that is permeable to a self-supporting fluid. Each bicomponent fiber has a first fiber component and a second fiber component formed from a polyamide material. The bicomponent fiber defines a twisted fluid flow path through a substrate that is collectively permeable to fluid, and the fiber structure includes at least a portion of the first fiber component in contact with the analyte fluid. And configured to control fluid flow of the analyte through the fluid permeable substrate.

本発明は、参照番号が要素を特定するために使用されている添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことによってより完全に理解され得る。本発明は迅速に制御された流体の輸送を要求するデバイスでの使用に特に適合した二成分のファイバの芯を提供する。この芯は、分析物の流体の輸送を必要とする分析デバイスでの使用に特に適合される。本明細書で使用されるように、用語分析物の流体は流体サンプルを意味し、流体サンプルは、流体サンプル中の1つ以上の分析物の存在を分析し、および/または、流体サンプル中に存在する1つ以上の分析物の量を定量化するものである。   The invention may be more fully understood by reading the following detailed description with reference to the accompanying drawings, in which reference numerals are used to identify the elements. The present invention provides a bicomponent fiber core that is particularly adapted for use in devices requiring rapid controlled fluid transport. This core is particularly adapted for use in analytical devices that require the transport of an analyte fluid. As used herein, the term analyte fluid means a fluid sample, where the fluid sample analyzes the presence of one or more analytes in the fluid sample and / or in the fluid sample. Quantify the amount of one or more analytes present.

本発明の芯は、二成分のファイバから形成され、その芯の構造と材料成分が特別な分析物と分析物の流体のために特別な流体輸送性能を供給するように適合され得る。   The core of the present invention can be formed from bicomponent fibers and the structure and material components of the core can be adapted to provide special fluid transport performance for specific analytes and analyte fluids.

二成分のファイバは、芯および医療用分析デバイスにおいてある程度使用されている。しかしながら、多くの従来の分析デバイスは低コストの1成分ファイバから構成され、そのファイバは低密度ポリエチレン(LDPE)、ポリプロピレン(PP)、高密度ポリエチレン(HDPE)、超ポリマー量ポリエチレン(UHMW)、ポリプロピレン(PP)、フッ化ポリビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリエステル、およびポリエーテルスルホン酸(PES)のような材料から形成されている。ナイロン6のような材料が通常使用可能であることが見出された、事実、それらの天然の親水性挙動は好ましいものであり得る。しかしながら、ナイロン材料の使用は、そのような1成分の応用において一部にコストの関点から支持されなかった。また、ナイロンから形成された不織の親水性構造は、しばしば自立しないことがわかった。さらに、ナイロン製造工程では、ナイロンファイバによる不測の湿気吸収を避けるために追加処理をしばしば必要とする。いくつかの例では、この処理は専用の乾燥工程を必要とする。また、紡績されたナイロンファイバの物理的および機械的性質は経時変化を受けやすい(経時効果)。   Bicomponent fibers are used to some extent in core and medical analytical devices. However, many conventional analytical devices are composed of low-cost monocomponent fibers, which are low density polyethylene (LDPE), polypropylene (PP), high density polyethylene (HDPE), ultra high molecular weight polyethylene (UHMW), polypropylene. (PP), polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyester, and polyether sulfonic acid (PES). In fact, materials such as nylon 6 have been found to be normally usable, and in fact their natural hydrophilic behavior can be favorable. However, the use of nylon materials has not been supported in part by cost in such one-component applications. It has also been found that nonwoven hydrophilic structures formed from nylon are often not self-supporting. Further, the nylon manufacturing process often requires additional processing to avoid accidental moisture absorption by the nylon fiber. In some instances, this process requires a dedicated drying step. Also, the physical and mechanical properties of the spun nylon fiber are susceptible to changes over time (aging effects).

ポリオレフィンおよびポリエステルなどの通常の安価なポリマーは、現に、分析デバイスの芯を形成するために使用されているが、2つの欠点がある。(1)それらのポリマーは十分な流体輸送性能を提供するために、表面活性剤のような追加材料を必要とする、(2)機能化、誘導化、または修飾化しないと、それらのポリマーは他の助剤用の反応場を提供しない。これらが不足するので、天然の親水性の芯材料としてのナイロンの使用の可能性が研究された。本発明の芯の実施例は、ファイバ構造でポリアミド材料を使用することにより天然の親水性特性を有する二成分のファイバを利用する。これらのファイバの構造は、最終的な芯製品に対して所望の流動特性を維持するポリアミド材料の最適量を提供するように適合される。   Conventional inexpensive polymers such as polyolefins and polyesters are currently used to form the core of analytical devices, but have two drawbacks. (1) The polymers require additional materials, such as surfactants, to provide sufficient fluid transport performance. (2) Without functionalization, derivatization, or modification, the polymers Does not provide a reaction field for other auxiliaries. Because of these shortages, the possibility of using nylon as a natural hydrophilic core material was studied. The core embodiment of the present invention utilizes a bicomponent fiber having natural hydrophilic properties by using a polyamide material in the fiber structure. The structure of these fibers is adapted to provide an optimum amount of polyamide material that maintains the desired flow characteristics for the final core product.

一般に、親水性の構造における二成分のファイバの使用はこの分野においてよく知られている。例えば、1997年3月4日に発行された米国特許第5,607,766号公報、1997年4月15日に発行された米国特許第5,620,641号公報、1997年5月27日に発行された米国特許第5,633,082号公報、それらのすべてがその全体が参照により本願明細書に組み込まれるが、ポリエチレン・テレフタレートのさやで被覆された熱可塑性材料のコアを有する二成分のファイバの製造と使用とを開示している。これらの特許は、そのようなファイバが、細長く、非常に多孔性のエレメントの製造において特に有用であることが特筆され、その芯は、診断デバイスのテスト側まで全部の流体を輸送するのに使用される芯における。   In general, the use of bicomponent fibers in hydrophilic structures is well known in the art. For example, US Pat. No. 5,607,766 issued on March 4, 1997, US Pat. No. 5,620,641 issued on April 15, 1997, May 27, 1997. U.S. Pat. No. 5,633,082, which is incorporated herein by reference in its entirety, but having a thermoplastic material core coated with a polyethylene terephthalate sheath The manufacture and use of a fiber is disclosed. These patents note that such fibers are particularly useful in the manufacture of elongated, highly porous elements, whose core is used to transport all fluids to the test side of a diagnostic device. In the core to be done.

しかしながら、従来技術は、少なくとも1つのポリアミド基の成分を有し、巻縮した二成分のファイバが結合したファイバから形成された芯の構造を開示していない。本発明の芯の実施例はそのようなファイバから形成された自立した構造である。用語「二成分(bicomponent)」は、本明細書で使用されているとき、ファイバ構造における離れた断面領域に配置される異なる化学的性質を有する2つのポリマーの使用を表す。2つのポリマーは、二成分のファイバの断面の異なった領域に実質的に一定に配置されており、該ファイバは、二成分のファイバの長さ方向に沿って連続的に延びている。二成分のファイバの他の形態も可能であるが、より共通の二成分のファイバのタイプは「並列(side-by-side)」と「さや−コア(sheath-core)」のタイプである。第1タイプがそのように命名されたのは、2つのポリマーの材料が文字通り並列している断面構成を形成しているからである。「さや―コア」二成分のファイバにおいて、1つのポリマー材料のさやは、別のポリマー材料、通常は低収縮、高強度の熱可塑性ポリマー材料のコアを完全に被覆して取り囲むように紡織されている。   However, the prior art does not disclose a core structure formed from a fiber that has at least one polyamide group component and is joined by a crimped bicomponent fiber. The core embodiment of the present invention is a self-supporting structure formed from such a fiber. The term “bicomponent”, as used herein, refers to the use of two polymers having different chemistries that are located in separate cross-sectional areas in the fiber structure. The two polymers are disposed substantially uniformly in different regions of the cross-section of the bicomponent fiber, and the fiber extends continuously along the length of the bicomponent fiber. Other configurations of bicomponent fibers are possible, but the more common bicomponent fiber types are “side-by-side” and “sheath-core” types. The first type was so named because the two polymer materials form a cross-sectional configuration that is literally juxtaposed. In a “sheath-core” bicomponent fiber, the sheath of one polymer material is spun to completely enclose and surround the core of another polymer material, usually a low shrinkage, high strength thermoplastic polymer material. Yes.

本発明の芯の構造は、少なくとも1つのポリアミドファイバの成分を含む並列またはさや―コア二成分のファイバから形成され得る。ポリアミドファイバ成分は、ナイロン6、ナイロン6,6、ナイロン4、ナイロン6,10、ナイロン11、ナイロン12、または、ポリエチレングリコールおよび又はポリエチレンオキサイドジアミンなどの親水性部位を有する種々のナイロンのいずれかの共重合体から成るグループから選択され得る。いくつかの例では、両方の二成分のファイバ成分は上に記載されたグループから選択されたポリアミドであり得る。   The core structure of the present invention can be formed from parallel or sheath-core bicomponent fibers that include at least one polyamide fiber component. The polyamide fiber component can be any of nylon 6, nylon 6,6, nylon 4, nylon 6,10, nylon 11, nylon 12, or various nylons having hydrophilic sites such as polyethylene glycol and / or polyethylene oxide diamine. It can be selected from the group consisting of copolymers. In some examples, both bicomponent fiber components can be polyamides selected from the group described above.

第2ファイバ成分の1つまたは複数のポリマーは、二成分のファイバタイプに依存し得る。並列ファイバにおいて、第1ファイバ成分がポリアミド材料から形成され、第2ファイバ成分は限定されないが、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリスルホン酸塩などを含むグループから選択される材料から形成され得る。さや−コアファイバにおいて、さやの成分はポリアミド材料から形成され、コア成分は限定されないが、ポリアミド(ナイロン6、ナイロン6,6および他のナイロン)、ポリエステル(ポリエチレン・テレフタレート、ポリブチレン・テレフタレート、ポリプロピレン・テレフタレートおよびポリ乳酸)、およびポリオレフィン(シンジオスタチック、イソタクチックなポリプロピレンとポリエチレン)を含むグループから選択される熱可塑性のポリマー材料から形成され得る。   The one or more polymers of the second fiber component may depend on the bicomponent fiber type. In a parallel fiber, the first fiber component is formed from a polyamide material and the second fiber component can be formed from a material selected from the group including, but not limited to, polyolefins, polyesters, polyamides, polysulfonates, and the like. In the sheath-core fiber, the sheath component is formed from a polyamide material, and the core component is not limited, but polyamide (nylon 6, nylon 6,6 and other nylons), polyester (polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polypropylene It can be formed from thermoplastic polymer materials selected from the group comprising terephthalate and polylactic acid) and polyolefins (syndiostatic, isotactic polypropylene and polyethylene).

上記から、並列およびさや−コアの両方の二成分のファイバが1つのポリアミド材料の第1成分と別のポリアミド材料の第2の成分を持ち得ることが特筆される。したがって、本発明の芯の実施例は、例えば、ナイロン6のコア成分とナイロン6,6のさや成分を持つさや−コアファイバから形成され得る。   From the above, it is noted that both parallel and sheath-core bicomponent fibers can have a first component of one polyamide material and a second component of another polyamide material. Thus, embodiments of the core of the present invention may be formed, for example, from a sheath-core fiber having a core component of nylon 6 and a sheath component of nylon 6,6.

より詳細に後で議論するように、さや−コアおよび並列ファイバタイプの両方のファイバ材料の含有量とファイバ構造は、最終的な芯の製品のある特性に重要な影響を与えることがわかった。また、ファイバ材料の含有量とファイバ構造は、所望の芯の特性を提供するために選択され得ること、および、事実上、様々なデザインの評価基準に基づいて最適化され得ることが見いだされた。   As discussed in more detail later, it has been found that the content and fiber structure of both sheath-core and parallel fiber types has a significant impact on certain properties of the final core product. It has also been found that the fiber material content and fiber structure can be selected to provide the desired core properties and, in effect, can be optimized based on various design criteria. .

本発明の実施例で使用される二成分のファイバは多くの共通の技術によって製造され得る。そのような技術には、溶融状態のポリマーが加圧下で紡績ヘッドまでに圧送され、紡績突起オリフィス(spinneret orifice)から多数の連続したファイバを押出す通常の溶融紡績プロセスがある。溶融紡績は、ナイロン、ポリプロピレンなどの分解温度より低い融点温度を持っているポリマーだけが利用可能であり、そこでそのポリマー材料は溶融され、分解せずにファイバを形成するように押出され得る。他のポリマー、例えば、アクリル樹脂は破損したり、分解することなしに溶解することはできない。上記のなポリマーは、適切な溶媒(たとえば、アセトン中の酢酸エステル)、通常、20%ポリマーと80%溶媒のに溶かすことができる。湿式紡績プロセスにおいて、水溶液は、室温でポンプで圧送され、紡績突起を通り、液体(例えば、水)の浴中に沈められ、液浴中で溶媒は溶解可能でありポリマーのファイバを固化する。また、溶媒を蒸発しファイバ表面上に皮を形成するために、液体浴よりもむしろ高温空気中にファイバを乾式紡績することもまた可能である。   The bicomponent fiber used in embodiments of the present invention can be manufactured by many common techniques. Such techniques include the usual melt spinning process in which a molten polymer is pumped under pressure to a spinning head and a number of continuous fibers are extruded from a spinneret orifice. For melt spinning, only polymers with melting temperatures below the decomposition temperature such as nylon, polypropylene, etc. are available, where the polymer material can be melted and extruded to form fibers without decomposition. Other polymers, such as acrylic resins, cannot be dissolved without breaking or breaking down. The above polymers can be dissolved in a suitable solvent (eg, acetate ester in acetone), usually 20% polymer and 80% solvent. In the wet spinning process, the aqueous solution is pumped at room temperature, passes through the spinneret, and is submerged in a liquid (eg, water) bath, where the solvent is soluble and solidifies the polymer fiber. It is also possible to dry spin the fiber in hot air rather than a liquid bath to evaporate the solvent and form a skin on the fiber surface.

紡績の後に、ファイバは、押出速度より速い速度で紡績デバイスから引き出すことによって一般に細くされる。ファイバは、引出速度より速い速度で回転するニップロール上で、または異なる速度で作動するニップロール間でファイバを取りだすことによって細くされ得る。ポリマーの性質に依存するが、この方法でファイバを引き抜き、ファイバをより結晶化してより強くすることができる。   After spinning, the fiber is generally thinned by pulling it from the spinning device at a rate faster than the extrusion rate. The fiber can be thinned by taking the fiber on a nip roll that rotates at a speed faster than the draw speed, or between nip rolls operating at different speeds. Depending on the nature of the polymer, the fiber can be drawn out in this way, making it more crystallized and stronger.

また、溶融ブロープロセスを使用しても細くすることができる。このプロセスでは、ファイバは、紡績突起のオリフィスからファイバが出るときに高速の空気などの流体と接触することによって細くされる。流体の効果はファイバを微細なフィラメントに引き出すことである。これらのフィラメントは、後工程のために、搬送ベルトまたはドラム表面などの連続して移動する表面にファイバのもつれた織物として集められ得る。このプロセスは、「溶融吹き込み(melt blowing)」として知られ、ファイバがまだ溶融状態である間にファイバを細くする能力のために、多くの製品の製造において特に工業的に重要である。   It can also be thinned using a melt-blowing process. In this process, the fiber is thinned by contact with a fluid such as high velocity air as the fiber exits the spinneret orifice. The effect of the fluid is to draw the fiber into fine filaments. These filaments can be collected for subsequent processing as a fiber entangled fabric on a continuously moving surface such as a conveyor belt or drum surface. This process, known as “melt blowing”, is particularly industrially important in the manufacture of many products because of its ability to thin the fiber while it is still molten.

上記のプロセスのいずれかは、本発明の芯で使用する二成分のファイバを製造するために使用され得る。与えられたファイバに対して使用される実際のプロセスは繊維の成分と構成に依存し得ることは当業者にとって理解され得る。二成分のファイバを形成する方法によらず、二成分のファイバは次に集められて1つ以上の処理部を通過し、そこで、ファイバは、一定の断面を有する連続した自立する多孔性の芯のエレメントを製造するために結合されかつ成形される。   Any of the processes described above can be used to produce a bicomponent fiber for use with the core of the present invention. One skilled in the art can appreciate that the actual process used for a given fiber can depend on the composition and composition of the fiber. Regardless of the method of forming the bicomponent fiber, the bicomponent fiber is then collected and passed through one or more processing sections, where the fiber is a continuous free-standing porous core having a constant cross-section. Are combined and molded to produce the element.

次に、芯エレメントは、更に処理され、および/又は、個々の芯のエレメントに分割される。各芯エレメントは、連続する結合したファイバのネットワークとして形成された自立する構造である。このファイバのネットワークは、毛管作用による流体の通路のためのねじれた隙間の通路を提供する、および充填された物質の隙間での捕集および又は隙間を通過する流体中に捕捉される物質のためのねじれた隙間の通路を提供する。   The core element is then further processed and / or divided into individual core elements. Each core element is a self-supporting structure formed as a network of continuous coupled fibers. This network of fibers provides a twisted gap passage for the fluid passage by capillary action, and for the substance trapped in and / or trapped in the fluid passing through the gap. Provides a twisted gap passageway.

図1を参照しながら、次に、本発明の実施例に基づく二成分のファイバの芯エレメントを形成する製造プロセスについて詳細に論議する。プロセスはステップS100で始まる。ステップS110では、少なくとも1つのポリアミドファイバ成分を有する複数の二成分のファイバが提供される。各ファイバは通常、別々のボビンで提供され、ボビンから供給ロールを通してファイバが引きだされる。ファイバは、代わりとして、トウとして、あるいは溶融吹き出した、紡績された結合、または織られていない粗糸として提供され得る。ステップS120では、ファイバは温度と湿度が制御された引き出しボックスから引き出され、そこでファイバは加熱され予め決められた引き出し比で引き出される。例示の実施例では、予め決められた引き出し比は、約1.5対1から約6対1であり、好ましくは、約2.5対1から約3.5対1であり得る。   With reference to FIG. 1, a manufacturing process for forming a bicomponent fiber core element according to an embodiment of the present invention will now be discussed in detail. The process begins at step S100. In step S110, a plurality of bicomponent fibers having at least one polyamide fiber component are provided. Each fiber is typically provided in a separate bobbin, and the fiber is drawn from the bobbin through a supply roll. The fiber can alternatively be provided as a tow or as a melt blown, spun bonded, or unwoven roving. In step S120, the fiber is drawn from a temperature and humidity controlled draw box where the fiber is heated and drawn at a predetermined draw ratio. In the illustrated embodiment, the predetermined draw ratio may be about 1.5 to 1 to about 6 to 1, and preferably about 2.5 to 1 to about 3.5 to 1.

ステップS130では、巻縮がファイバ中に形成され得る。巻縮する前に、集められたファイバは複数の連続した直線のファイバエレメントを形成する。ファイバを巻縮するとファイバは多次元となり、最終芯製品の嵩(bulk)とロフト(loft)を増加させる効果を有する。さらに、巻縮は、芯基体の構造の均一性、特に、芯の製品を通るねじれた流体経路を作る毛細管の一様性、を増加させる。巻縮は機械的な手段によってなしえる、または、自己巻縮する二成分のファイバの構成でなし得る。機械的な巻縮は、いかなるファイバタイプにも適用することができ、ファイバを上からおよび/または横から観察すると、ジグザグあるいはのこぎり歯形状パターンを製造する傾向がある。いかなる適切な機械的巻縮プロセスは本発明の実践するために使用され得る。   In step S130, a crimp can be formed in the fiber. Prior to crimping, the collected fibers form a plurality of continuous straight fiber elements. When the fiber is crimped, the fiber becomes multidimensional and has the effect of increasing the bulk and loft of the final core product. Further, the crimping increases the uniformity of the core substrate structure, in particular the uniformity of the capillaries that create a twisted fluid path through the core product. The crimping can be done by mechanical means, or it can be done in a bicomponent fiber configuration that self-winds. Mechanical crimping can be applied to any fiber type, and viewing the fiber from above and / or from the side tends to produce a zigzag or sawtooth pattern. Any suitable mechanical crimping process can be used to practice the present invention.

自己巻縮するファイバは一般に、2つのファイバ成分が異なった収縮/伸長特性を持っている二成分のファイバである。通常、ファイバ成分の1つは(通常、さや−コアファイバのコア成分)、第2の成分より高い溶融温度、低い収縮および高い強度を有する。自己巻縮するファイバが加熱されて軟らかくなるのが可能になると、2つの成分の挙動の違いがファイバを予測可能な方法で変形または巻縮させる。成分材料の選択と2つのファイバ成分の断面形状により、所望の三次元的な変形が導入され得る。   Self-contracting fibers are generally bicomponent fibers in which the two fiber components have different shrinkage / extension characteristics. Typically, one of the fiber components (usually the sheath-core component of the core fiber) has a higher melting temperature, lower shrinkage and higher strength than the second component. As a self-contracting fiber becomes heated and can soften, the difference in behavior of the two components causes the fiber to deform or constrict in a predictable manner. Depending on the choice of component materials and the cross-sectional shape of the two fiber components, the desired three-dimensional deformation can be introduced.

並列およびさや−コアの両方の二成分のファイバでは、ファイバの自己巻縮作用はファイバ成分で使用される材料と2成分の相対的な断面領域によって影響され得る。特に好ましい自己巻縮するファイバ形態の断面は図2で例示される。示されるように、ファイバ10はさや−コアファイバであり、コア成分12とさや成分14の断面がともに実質的に円形(それぞれの外径半径がR1、R2)であるが同軸ではない。このようなファイバは偏心のさや−コアとして表され得る。ファイバの偏心は、2つの成分の中心間のオフセットXとさや成分の外側の半径R1に等しいファイバの外側の半径の比率として定義され得る。偏心度と2成分の相対的な断面領域は、ファイバが巻縮可能なとき、変形度を変えるために変え得る。本発明の芯で使用されるファイバは、通常、およそ0.1からおよそ0.5までの範囲の偏心度を有する。   For both parallel and sheath-core bicomponent fibers, the self-winding action of the fiber can be affected by the material used in the fiber component and the relative cross-sectional area of the two components. A particularly preferred self-contracting fiber configuration cross section is illustrated in FIG. As shown, the fiber 10 is a sheath-core fiber and the core component 12 and the sheath component 14 are both substantially circular in cross section (respective outer radius radii R1, R2) but are not coaxial. Such fibers can be represented as eccentric sheath-cores. The eccentricity of the fiber can be defined as the ratio of the offset X between the centers of the two components and the outer radius of the fiber equal to the outer radius R1 of the sheath component. The eccentricity and the relative cross-sectional area of the two components can be changed to change the degree of deformation when the fiber can be crimped. The fibers used in the core of the present invention typically have an eccentricity in the range of approximately 0.1 to approximately 0.5.

自己巻縮するファイバが図1のプロセスに使用される場合、集められたファイバの巻縮を達成するための動作は、ファイバを引出部に通過させてファイバを伸ばし、次に、空気噴射の乱流領域を通す工程を含み得る、その領域で、ファイバは軟らかくなり、通常、自己巻縮するファイバパターンをとることが可能となる。この多次元のファイバ変形により、ファイバが混合し、下流で、所望の自立する芯が形成される。   When a self-contracting fiber is used in the process of FIG. 1, the action to achieve the collected fiber constriction is to pass the fiber through the drawer to stretch the fiber and then to disturb the air injection. In that region, which can include a step through the flow region, the fiber becomes softer and can usually take on a self-contracting fiber pattern. This multi-dimensional fiber deformation mixes the fibers and forms the desired free standing core downstream.

ステップS140では、混合され巻縮したファイバは、オーブンまたは他の加熱デバイスを通して引き出されるが、そこでの温度は2つのファイバ成分の少なくとも1つの溶融温度または近くの温度となっている。好ましい実施例では、ファイバがさや−コアファイバであり、オーブン温度は、ポリアミドさや材料の溶融温度にまたはその近くの温度に設定され、少なくとも部分的にさや材料を溶融する。オーブン内の環境は慎重に制御され、ファイバの均一加熱を確実にする。ステップS150では、混合されたファイバは、加熱されたサイジングダイを通して引き抜かれ、そこでは溶融したファイバ成分の長さ方向に沿って種々の間隔をおいて離れた点で混合され巻縮されたファイバが互いに接触する。ステップS160の冷却工程において、ファイバはこれらの接触点で結合されたまま残り、それにより、自立するファイバ構造が製造される。ファイバは、周囲条件で冷却され得る、または、引き出したファイバ構造を次の冷却ダイを通し、冷却した空気または冷たい流体で冷却され得るが、それらはプロセスの細目に依存する。ファイバがさや−コアファイバである好ましい実施例において、ファイバ構造の結合はファイバのポリアミドさやの部分に沿って様々な点在している点で形成される。   In step S140, the mixed and crimped fiber is drawn through an oven or other heating device, where the temperature is at or near the melting temperature of at least one of the two fiber components. In a preferred embodiment, the fiber is a sheath-core fiber and the oven temperature is set at or near the melting temperature of the polyamide sheath material to at least partially melt the sheath material. The environment within the oven is carefully controlled to ensure uniform heating of the fiber. In step S150, the mixed fiber is drawn through a heated sizing die, where mixed and crimped fibers are separated at various intervals along the length of the molten fiber component. Contact each other. In the cooling process of step S160, the fibers remain coupled at these contact points, thereby producing a self-supporting fiber structure. The fiber can be cooled at ambient conditions, or it can be cooled with cooled air or cold fluid through the drawn fiber structure through the next cooling die, depending on the specifics of the process. In the preferred embodiment where the fiber is a sheath-core fiber, the fiber structure bonds are formed at various points along the polyamide sheath portion of the fiber.

本プロセスのこの時点で、巻縮した二成分のファイバが連続した芯の基体構造中に形成される。通常、長方形であるが、連続した芯基体の断面は、いかなる幾何学形状でもありえることが理解される。ステップS170で、連続した芯の基体構造は所望の長さに切断され、分離した芯の基体が形成される。例示的な最終製品の芯100は、図3(スケールは記載されていない)に表示される。芯100は、長方形の流体透過芯基体100を有し、一般に整列され、3次元的に混合し、結合し、巻縮した二成分のファイバ120から形成される。プロセスはステップS190で終了する。   At this point in the process, a crimped bicomponent fiber is formed in a continuous core substrate structure. Although generally rectangular, it is understood that the cross-section of the continuous core substrate can be any geometric shape. In step S170, the continuous core substrate structure is cut to a desired length to form a separated core substrate. An exemplary final product core 100 is displayed in FIG. 3 (scale not shown). The core 100 has a rectangular fluid-permeable core substrate 100 and is formed from bicomponent fibers 120 that are generally aligned, three-dimensionally mixed, joined, and crimped. The process ends at step S190.

いくつかの例では、最終芯製品は添加剤材料を加えるまたは添加剤材料を被覆することが好ましいかもしれない。典型的な添加剤材料は、例えば、遮蔽剤、界面活性剤および反応剤を含み得る。添加剤は切断前後に添加剤溶液で芯の基体構造をコーティングするまたは浸積することによって組み込まれ得る。特別の実施例において、形成された芯エレメントに溶液で添加物を適用するためにポンプが使用され得る。芯に加えられる添加物の量は水溶液中の添加剤の濃度、ポンプ速度、溶液を通る芯の速度で制御され得る。細長いダイは、過剰の添加剤を除去するために使用され得る。次に、芯構造は一般に良く知られた手段によって脱水される。   In some examples, it may be preferable for the final core product to add or coat the additive material. Typical additive materials can include, for example, screening agents, surfactants and reactants. The additive may be incorporated by coating or dipping the core substrate structure with the additive solution before and after cutting. In a particular embodiment, a pump can be used to apply the additive in solution to the formed core element. The amount of additive added to the wick can be controlled by the concentration of the additive in the aqueous solution, the pump speed, and the speed of the wick through the solution. An elongated die can be used to remove excess additive. The core structure is then dehydrated by generally well known means.

本発明のすべての芯の実施例のように、上記説明した方法の最終製品は、二成分のファイバが結合して自立するネットワークである。このネットワークは芯を通る流体の通路のためのねじれた流れの通路を定義する。周知のように、そのように形成された構造は、毛管作用以外の流動の機動力を用いずに流体を輸送する手段を提供し得る。従って、毛管作用の程度および与えられた流体の流速はファイバ構造を通る隙間の毛細管の境界における表面エネルギーの程度によって決定される。表面活性剤などの増進する添加物を使用しないで、毛細管表面エネルギーはファイバで使用されるポリマー材料によって決定されるだろう。芯の総合的な流体輸送性能は、ファイバを巻縮することによって確立された混合したファイバ構造の均一性によって影響され得る。   As with all core embodiments of the present invention, the final product of the method described above is a self-supporting network of bicomponent fibers coupled together. This network defines a twisted flow path for a fluid path through the core. As is well known, structures so formed can provide a means for transporting fluids without the use of fluid mobility other than capillary action. Thus, the degree of capillary action and the flow rate of a given fluid is determined by the degree of surface energy at the capillary boundary of the gap through the fiber structure. Without the use of enhancing additives such as surfactants, the capillary surface energy will be determined by the polymer material used in the fiber. The overall fluid transport performance of the core can be influenced by the uniformity of the mixed fiber structure established by crimping the fiber.

前に特筆したように、ポリアミド材料、特にナイロンは天然の親水性である(すなわち、ポリオレフィンとポリエステルなどの他の共通のファイバ材料と比較すると、天然の高い表面エネルギーを有する)。従って、芯構造でのナイロンファイバ成分の使用は、流速を高める添加剤を使用しないでかなり高い流体の流速を提供することができる。本発明の二成分のファイバ構造において、毛細管の境界を形成する露出したファイバ表面の少なくともいくつかは、二成分のファイバのポリアミドファイバ成分によって提供される。ポリアミドさや成分を有するさや−コアファイバから形成された芯においておよびポリアミド材料から形成された両方の成分を有する並列ファイバから形成された芯において、露出した表面のすべてがポリアミドによって提供される。並列ファイバから形成された芯において、1つのファイバ成分だけがポリアミドの場合、天然のの毛細管流れの可能性(potential)の程度は、非ポリアミド成分によって現れる表面積に比較したときにポリアミド成分によって現れる相対的な表面積によって決定され得る。   As noted previously, polyamide materials, particularly nylon, are naturally hydrophilic (ie, have a natural high surface energy when compared to other common fiber materials such as polyolefins and polyesters). Thus, the use of a nylon fiber component in the core structure can provide a fairly high fluid flow rate without the use of additives that increase the flow rate. In the bicomponent fiber structure of the present invention, at least some of the exposed fiber surfaces that form the capillary boundary are provided by the polyamide fiber component of the bicomponent fiber. All sheathed surfaces are provided by the polyamide in a sheath formed from a sheath-core fiber with a polyamide sheath and in a core formed from a parallel fiber having both components formed from a polyamide material. In a core formed from parallel fibers, if only one fiber component is a polyamide, the degree of natural capillary flow potential is relative to the surface area manifested by the polyamide component when compared to the surface area manifested by the non-polyamide component. Can be determined by the specific surface area.

従って、本発明の芯構造がかなりの程度の流体流れの可能性を提供し得ることが理解される。さや−コアファイバタイプを組み込んだ実施例において、ナイロンの十分なファイバ表面領域が維持されている限り、流れの可能性の程度は本質的にファイバさや中のポリアミドの体積に依存しないこともまた理解し得る。従って、ファイバ中のポリアミド材料の量は安価なコア材料に対して最小にされ得る。したがって、さや−コアファイバの構成は、かなりの利点を提供することができ、その構成において、露出したファイバ表面のすべては、全ファイバ材料の一部のみを形成するナイロンさやによって形成され得る。もし表面エネルギーだけが唯一の考慮対象であるならば、芯ファイバはコア成分を完全に被覆するのに必要な最小量のポリアミド材料を用いて形成され得る。   Thus, it is understood that the core structure of the present invention can provide a significant degree of fluid flow potential. It is also understood that in embodiments incorporating the sheath-core fiber type, the degree of flow potential is essentially independent of the volume of the polyamide in the fiber sheath as long as a sufficient fiber surface area of nylon is maintained. Can do. Thus, the amount of polyamide material in the fiber can be minimized for an inexpensive core material. Thus, the sheath-core fiber configuration can provide significant advantages, in which all of the exposed fiber surface can be formed by a nylon sheath that forms only a portion of the total fiber material. If only surface energy is the only consideration, the core fiber can be formed using the minimum amount of polyamide material required to completely coat the core component.

しかしながら、ポリアミドファイバ成分の量と構成を選択することにおいて他の考慮対象がある。例えば、与えられたポリアミド材料に対して、本発明の自立する芯基体を形成するために二成分のファイバの結合能力は、使用されるポリアミド材料の量に関連し得る。これは、ポリアミドさやを持つさや−コアファイバに対して特に正しい。また、前に議論したように、巻縮したファイバ、特に、自己巻縮する繊維の利用は、芯の輸送特性に影響する、なぜならば、結合されたファイバ構造およびそれにより形成されたねじれた流れの通路の均一性に影響するからである。上記特筆したように、自己巻縮するファイバの巻縮挙動は、一般的に、2つのファイバ成分の相対的な伸長(または、収縮)の関数ばかりでなく、これらの成分の相対的な断面領域−従って、相対的な材料の量−の関数でもある。   However, there are other considerations in selecting the amount and configuration of the polyamide fiber component. For example, for a given polyamide material, the coupling capacity of a bicomponent fiber to form the free standing core substrate of the present invention can be related to the amount of polyamide material used. This is especially true for a sheath with a polyamide sheath-core fiber. Also, as previously discussed, the use of crimped fibers, particularly self-crimped fibers, affects the core transport properties because the bonded fiber structure and the twisted flow formed thereby. This is because it affects the uniformity of the passage. As noted above, the crimping behavior of self-crimping fibers is generally not only a function of the relative stretch (or shrinkage) of the two fiber components, but also the relative cross-sectional area of these components. It is therefore also a function of the relative amount of material.

その結果、有る状況下では、特定のポリアミド材料の表面を製造するために要求された最小量を越えて二成分のファイバ中のポリアミド材料の量を増加させる誘因があり得る。従って、使用されるポリアミド材料の量は、表面エネルギーの要求、構造的な均一性および結合性に基づくパラメタを含む複合的な設計の制限に基づくかもしれない。しかしながら、これらの制限を満たすために要求されるポリアミド材料の量を最小にすることは好ましいことでもあり得る。本発明は、これらの1つ以上の設計のクライテリアを満たすように繊維形状を合わせることを提供する。   As a result, under certain circumstances, there may be an incentive to increase the amount of polyamide material in the bicomponent fiber beyond the minimum amount required to produce a particular polyamide material surface. Thus, the amount of polyamide material used may be based on complex design constraints, including parameters based on surface energy requirements, structural uniformity and connectivity. However, it may also be desirable to minimize the amount of polyamide material required to meet these limitations. The present invention provides tailoring the fiber shape to meet these one or more design criteria.

与えられたポリアミド材料とファイバタイプに対して、流れの表面領域は要求される流体輸送性能によって本質的に決定される。残りの性能パラメータは、二成分のファイバのポリアミド成分比に関連し得る。本明細書で使用されるように、用語「ポリアミド成分比」は、芯の毛細管のポリアミド表面を提供するポリアミド単位長さ(または、体積)当たりの重量の二成分のファイバの単位長さ(または、体積)当たりの総合的な重量の比率を意味する。ポリアミドの第1ファイバ成分と非ポリアミドの第2ファイバ成分とを有する二成分のファイバにおいて、ポリアミド成分比が、単位長さ当たりの総合的なファイバの重量によって分割される単位長さ当たりの第1成分の重量の比率であることが容易に理解される。また、与えられたポリアミドさや材料を持ちかつ高いポリアミド成分比を持つ二成分のファイバが、ある程度の表面エネルギーと結合性を持ちえるが、ポリアミド材料の高い割合によりかなり高いコストとなり得ることも容易に理解され得る。一方、低ポリアミド成分比を有するファイバは、低コストとなり得るが、結合の問題があり、十分なポリアミド表面領域を提供しないかもしれない。いくつかの二成分のファイバが、ポリアミド材料から形成された2つの成分を有し、ポリアミド成分比が1.0と同じくらい高いことが特筆される。   For a given polyamide material and fiber type, the surface area of the flow is essentially determined by the required fluid transport performance. The remaining performance parameters may be related to the polyamide component ratio of the bicomponent fiber. As used herein, the term “polyamide component ratio” refers to the unit length of a bicomponent fiber (or weight) per unit length of polyamide (or volume) that provides the polyamide surface of the core capillary. , Mean the ratio of total weight per volume). In a bicomponent fiber having a first fiber component of polyamide and a second fiber component of non-polyamide, the polyamide component ratio is a first per unit length divided by the total fiber weight per unit length. It is readily understood that the ratio is by weight of the components. Also, a bicomponent fiber with a given polyamide sheath and high polyamide component ratio can have some surface energy and binding properties, but it can easily be quite expensive due to the high proportion of polyamide material Can be understood. On the other hand, fibers with a low polyamide component ratio can be low cost, but have coupling problems and may not provide sufficient polyamide surface area. It is noted that some bicomponent fibers have two components formed from a polyamide material and the polyamide component ratio is as high as 1.0.

与えられた二成分のファイバタイプに対して、ファイバの実際の断面形状はポリアミド表面積の要求とポリアミド成分比との組み合わせによって決定され得る。もし自己巻縮するファイバが使用されるならば、巻縮挙動もまた因子として働く。   For a given bicomponent fiber type, the actual cross-sectional shape of the fiber can be determined by a combination of polyamide surface area requirements and polyamide component ratio. If a self-crimping fiber is used, the crimping behavior also acts as a factor.

上記に基づいて、本発明の二成分のファイバの芯が、芯の性能特性の特別な組み合わせのために最適に組み合わせられ得ることが理解され得る。二成分のファイバの芯の流体を透過する基体は、間隔をおいて離れている接触点で互いに結合している複数の二成分のファイバから形成され得る。本発明の芯のすべてにおいて、当該ファイバは集合的に当該芯の基体を通るねじれた三次元的な流体流れの通路を定義する。二成分のファイバは第1および第2ファイバ成分を含むファイバの構造を備え、それぞれの成分が二成分のファイバの長さ方向に沿って連続的に延びている、分離した断面領域を有する。このファイバは、すくなくともポリアミド材料を含む。通常、このファイバは、ポリアミド材料から形成された第1成分と、ポリアミドから形成されていない第2成分とを有し、いくつかの実施例において、第2の成分は第1成分のポリアミドと異なる特性を持つポリアミド材料であり得る。二成分のファイバの形状は、予め決められた設計の要求を満たすように適合された最終芯構造を提供するためのポリアミド成分比を提供するために特別に適合され得る。   Based on the above, it can be appreciated that the bicomponent fiber core of the present invention can be optimally combined for a particular combination of core performance characteristics. The substrate that is permeable to the bicomponent fiber core fluid may be formed from a plurality of bicomponent fibers that are coupled together at spaced contact points. In all of the cores of the present invention, the fibers collectively define a twisted three-dimensional fluid flow path through the core substrate. The bicomponent fiber comprises a fiber structure that includes first and second fiber components, each having a separate cross-sectional region that extends continuously along the length of the bicomponent fiber. The fiber includes at least a polyamide material. Typically, the fiber has a first component formed from a polyamide material and a second component not formed from a polyamide, and in some embodiments, the second component is different from the first component polyamide. It can be a polyamide material with properties. The shape of the bicomponent fiber may be specially adapted to provide a polyamide component ratio to provide a final core structure adapted to meet predetermined design requirements.

使用される特別のポリアミド材料に依存するいくつかの変形はあり得えるが、許容される芯は約0.10〜約0.50の範囲のポリアミド成分比を持つ巻縮する二成分のファイバから製造され得ることが決定される。好ましい実施例では、芯は約0.20〜約0.35の範囲のポリアミド成分比を持つ巻縮する二成分のファイバから製造され得る。最も好ましい実施例では、芯は約0.25〜約0.30の範囲のポリアミド成分比を持つ巻縮する二成分のファイバから製造され得る。   There may be several variations depending on the particular polyamide material used, but acceptable cores are from crimped bicomponent fibers with polyamide component ratios ranging from about 0.10 to about 0.50. It is determined that it can be manufactured. In a preferred embodiment, the core can be made from a crimped bicomponent fiber having a polyamide component ratio in the range of about 0.20 to about 0.35. In the most preferred embodiment, the core can be made from a crimped bicomponent fiber having a polyamide component ratio in the range of about 0.25 to about 0.30.

[例]
芯の構造は、異なったポリアミ含有量のレベルおよび形状を持つ二成分のファイバから首尾よく形成された。上記説明した処理方法は、自己巻縮するさや−コア二成分のファイバから芯を作り出すために使用され、該ファイバのコアファイバ成分はポリエチレン・テレフタレート(デュポン4441)であり、さやファイバ成分がナイロン6(ウルトラアミド BASF BS403N)であった。ファイバは、288個の独立したフィラメントを持つ紡績パック(spin pack)を使用する従来の二成分溶融紡績技術を使用して形成された。フィラメントは25dpf(1フィラメント当たりのデニール)まで紡織され、各パッケージは、十分な密度の最終芯製品を供給するためにクリールされた。集められたヤーンは自己巻縮するファイバ構造を導入するために150〜160℃で3.5引き抜き率で引き抜かれた。次に、ヤーンは200〜235℃でオーブンを通し、2.45mm×11.5mmの長方形の断面を有する自立した芯を形成するために加熱されたダイを通して引き抜かれた。
[Example]
The core structure was successfully formed from bicomponent fibers with different polyami content levels and shapes. The processing method described above is used to create a core from a self-contracting sheath-core bicomponent fiber, the core fiber component of which is polyethylene terephthalate (DuPont 4441), and the sheath fiber component is nylon 6 (Ultraamide BASF BS403N). The fiber was formed using a conventional two-component melt spinning technique using a spin pack with 288 individual filaments. The filaments were spun to 25 dpf (denier per filament) and each package was creeled to provide a final core product of sufficient density. The collected yarn was drawn at a draw rate of 3.5 at 150-160 ° C. to introduce a self-contracting fiber structure. The yarn was then pulled through an oven at 200-235 ° C. through a heated die to form a free standing core with a rectangular cross section of 2.45 mm × 11.5 mm.

ともに外径が38μmの外径のファイバ直径を持つ2セットの芯が製造された。第1のセットでは、芯のファイバは、0.40のポリアミド成分比を製造するために、29.4μmのコア直径と0.45の偏心度を持って形成され。第2のセットでは、芯のファイバは0。25のポリアミド成分比を製造するために、32.9μmのコア直径と0.27の偏心度を持って形成された。両方の芯のセットは、従来の未処理の二成分のファイバの芯をはるかに超える実質的に同様の流体輸送の特性を持つ、十分に結合した自立する流体を透過する基体を提供した。   Two sets of cores were manufactured, both having an outer diameter of 38 μm. In the first set, the core fiber is formed with a core diameter of 29.4 μm and an eccentricity of 0.45 to produce a polyamide component ratio of 0.40. In the second set, the core fiber was formed with a core diameter of 32.9 μm and an eccentricity of 0.27 to produce a polyamide component ratio of 0.25. Both sets of cores provided a well-coupled free-standing fluid permeable substrate with substantially similar fluid transport properties far exceeding conventional untreated bicomponent fiber cores.

本発明の芯は広い適用性を持って、いかなる流体輸送の応用でも使用され得る。それらは医学的な応用で使用され得るような分析デバイスでの使用のために特に適合している。従って、本発明の芯は、例えば、尿、血液、および唾液などの生物学的な分析物の流体を含むいかなる実際的な分析物の流体の輸送に使用することができる。また、本発明の芯は、1つ以上の分析物を検出するために分析デバイスで使用され得るが、その分析物は、限定されないが、妊娠マーカーとして頻繁に使用される人間の絨毛性ゴナドトロピン(hCG)などのホルモン、抗原、酵素、HIV抗体、HTLV抗体、ヘリコバクターピロリ抗体、肝炎抗体、はしか抗体、肝炎抗原、テルポネム(terponemes)抗体、ホストまたは感染物質に対する抗体を含み、限定されないが、カルジオリピン、レシチン、コレステロール、リポ多糖類、シアリン酸、耳下腺炎抗体、風疹抗体、コチニン、コカイン、ベンゾイルエクゴニン、ベンゾジアゼピン、テトラヒドロカナビノール、ニコチン、エタノール・テオフィリン、フェニトイン、アセトアミノフェン、リチウム、ジアゼパム、塩酸ノルトリプチリン、セコバルビタール、フェノバルビタール、テオフィリン、テストステロン、エストラジオール、17-ヒドロオキシプロゲステロン、プロゲステロン、チロキシン、甲状腺刺激ホルモン、卵胞刺激ホルモン、黄体化ホルモン、トランスホーミング増殖因子α、上皮増殖因子、インシュリンのような成長要素IとII、成長ホルモン放出抑制因子、IGAおよび性ホルモン結合グロブリンを含む病理学の細胞マーカーを含み、および、ブドウ糖、コレステロール、カフェイン、コレステロール、コルチコステロイド結合性グロブリン、PSA、またはDHEA結合性グロブリンを含む他の分析物を含む。   The core of the present invention has wide applicability and can be used in any fluid transport application. They are particularly adapted for use in analytical devices that can be used in medical applications. Thus, the core of the present invention can be used for the transport of any practical analyte fluid, including biological analyte fluids such as urine, blood, and saliva. The core of the invention can also be used in an analytical device to detect one or more analytes, including but not limited to human chorionic gonadotropins (which are frequently used as pregnancy markers). hormones such as hCG), antigens, enzymes, HIV antibodies, HTLV antibodies, Helicobacter pylori antibodies, hepatitis antibodies, measles antibodies, hepatitis antigens, terponemes antibodies, antibodies to hosts or infectious agents, including but not limited to cardiolipin , Lecithin, cholesterol, lipopolysaccharide, sialic acid, parotitis antibody, rubella antibody, cotinine, cocaine, benzoylecgonine, benzodiazepine, tetrahydrocanabinol, nicotine, ethanol theophylline, phenytoin, acetaminophen, lithium, diazepam , Nortriptyline hydrochloride, Secobar Growth elements I such as tar, phenobarbital, theophylline, testosterone, estradiol, 17-hydroxyprogesterone, progesterone, thyroxine, thyroid stimulating hormone, follicle stimulating hormone, luteinizing hormone, transforming growth factor α, epidermal growth factor, insulin And II, including pathological cell markers including growth hormone release inhibitor, IGA and sex hormone binding globulin, and glucose, cholesterol, caffeine, cholesterol, corticosteroid binding globulin, PSA or DHEA binding globulin Including other analytes.

上記の図と説明により本発明の典型的な実施例が例示されたが、本発明が本明細書で開示された構成に限定されないことは理解される。本発明は、その精神または本質的な属性から逸脱することなしに他の特定形態で具体的に表現され得る。   While the above figures and description illustrate exemplary embodiments of the invention, it is understood that the invention is not limited to the arrangements disclosed herein. The present invention may be specifically expressed in other specific forms without departing from the spirit or essential attributes thereof.

本発明の実施例に基づく二成分のファイバの芯を製造するプロセスのフローチャートである。4 is a flowchart of a process for manufacturing a bicomponent fiber core according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施例で使用され得るさや−コアの二成分のファイバの断面図である。1 is a cross-sectional view of a sheath-core bicomponent fiber that can be used in embodiments of the present invention. FIG. 本発明の実施例に基づく二成分のファイバの芯の寸法が記載されていない斜視図である。FIG. 3 is a perspective view in which the dimensions of the core of a two-component fiber according to an embodiment of the present invention are not described.

Claims (21)

分析物の流体を処理する中で使用する二成分のファイバの芯であって、
束ねられている複数の巻縮した二成分のファイバであって、間隔をおいて離れている複数の接触点で互いに結合している前記二成分のファイバを有する、自立した流体を透過する基体を含み、
各二成分のファイバは、ポリアミド材料から形成された第1ファイバ成分と、第2ファイバ成分とを含む、ファイバ構造を有し、
前記二成分のファイバは、集合的に前記流体を透過する基体を通るねじれた流体流れの通路を定義し、
前記ファイバ構造は、前記第1ファイバ成分の少なくとも一部で前記分析物の流体と接触し、前記流体を透過する基体を通る前記分析物の流体の流れを制御すように構成されている、
ことを特徴とする二成分のファイバの芯。
A binary fiber core for use in processing an analyte fluid comprising:
A self-supporting fluid permeable substrate comprising a plurality of bundled and compressed bicomponent fibers coupled to each other at a plurality of spaced apart contact points; Including
Each bicomponent fiber has a fiber structure including a first fiber component and a second fiber component formed from a polyamide material;
The bicomponent fiber defines a twisted fluid flow path through a substrate that collectively transmits the fluid;
The fiber structure is configured to control flow of the analyte fluid through a substrate that is in contact with and permeable to the analyte fluid in at least a portion of the first fiber component.
A two-component fiber core characterized by that.
前記ポリアミド材料は、ナイロン6、ナイロン6,6、ナイロン4、ナイロン6,10、ナイロン11、ナイロン12、および、それらの共重合体から成るグループから選択されることを特徴とする請求項1に記載の二成分のファイバの芯。   The polyamide material is selected from the group consisting of nylon 6, nylon 6,6, nylon 4, nylon 6,10, nylon 11, nylon 12, and copolymers thereof. Bicomponent fiber core as described. 前記第2ファイバ成分は、ナイロン6、ナイロン6,6、ポリエチレン・テレフタレート、ポリブチレン・テレフタレート、ポリプロピレン・テレフタレート、ポリ乳酸、ポリプロピレンおよびポリエチレンのうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1に記載の二成分のファイバの芯。   The second fiber component includes at least one of nylon 6, nylon 6,6, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polypropylene terephthalate, polylactic acid, polypropylene, and polyethylene. Bicomponent fiber core as described. 前記二成分のファイバが自己巻縮していることを特徴とする請求項1に記載の二成分のファイバの芯。   2. The bicomponent fiber core of claim 1 wherein the bicomponent fiber is self-contracted. 前記第1ファイバ成分が前記二成分のファイバの長さ方向に沿って連続する二成分のファイバのさやを形成し、前記第2ファイバ成分が前記さやによって囲まれた連続する二成分のファイバのコアを形成することを特徴とする請求項1に記載の二成分のファイバの芯。   A core of a continuous two-component fiber in which the first fiber component forms a sheath of a two-component fiber continuous along the length direction of the two-component fiber, and the second fiber component is surrounded by the sheath The bicomponent fiber core of claim 1, wherein: 前記ファイバ構造が予め決められたポリアミド成分比を提供するために適合されていることを特徴とする請求項1に記載の二成分のファイバの芯。   The bicomponent fiber core of claim 1 wherein the fiber structure is adapted to provide a predetermined polyamide component ratio. 前記予め決められたポリアミド成分比が約0.10から約0.50の範囲であることを特徴とする請求項6に記載の二成分のファイバの芯。   7. The bicomponent fiber core of claim 6, wherein the predetermined polyamide component ratio is in the range of about 0.10 to about 0.50. 前記予め決められたポリアミド成分比が約0.20から約0.35の範囲であることを特徴とする請求項6に記載の二成分のファイバの芯。   7. The bicomponent fiber core of claim 6 wherein said predetermined polyamide component ratio is in the range of about 0.20 to about 0.35. 前記予め決められたポリアミド成分比が約0.25から約0.30の範囲であることを特徴とする請求項6に記載の二成分のファイバの芯。   7. The bicomponent fiber core of claim 6, wherein the predetermined polyamide component ratio is in the range of about 0.25 to about 0.30. 前記分析物の流体が尿、血液、血清および唾液のうちの1つであることを特徴とする請求項1に記載の二成分のファイバの芯。   The bicomponent fiber core of claim 1, wherein the analyte fluid is one of urine, blood, serum and saliva. 分析物の流体を処理する中で使用する二成分のファイバの芯であって、
束ねられている複数の自己巻縮した二成分のファイバであって、間隔をおいて離れている複数の接触点で互いに結合している前記二成分のファイバから形成された、自立した流体を透過する基体を含み、
各二成分のファイバは、連続する熱可塑性のファイバコア材料と、前記連続する熱可塑性のファイバコア材料に囲まれている連続するファイバのさやと、を含む、ファイバ構造を有し、
前記連続するファイバのさやは、ナイロン6、ナイロン6,6、ナイロン4、ナイロン6,10、ナイロン11、ナイロン12、および、それらの共重合体から成るグループから選択されるさや材料から形成され、
前記二成分のファイバは、集合的に前記流体を透過する基体を通るねじれた流体流れの通路を定義し、
前記ファイバの構造は、前記流体を透過する基体を通る前記分析物の流体の流れを制御するように構成されている、
ことを特徴とする二成分のファイバの芯。
A binary fiber core for use in processing an analyte fluid comprising:
Bundled self-contracted bicomponent fibers that pass through a self-supporting fluid formed from the bicomponent fibers joined together at a plurality of spaced apart contact points Including a substrate to be
Each bicomponent fiber has a fiber structure that includes a continuous thermoplastic fiber core material and a continuous fiber sheath surrounded by the continuous thermoplastic fiber core material;
The continuous fiber sheath is formed from a sheath material selected from the group consisting of nylon 6, nylon 6, 6, nylon 4, nylon 6, 10, nylon 11, nylon 12, and copolymers thereof;
The bicomponent fiber defines a twisted fluid flow path through a substrate that collectively transmits the fluid;
The fiber structure is configured to control fluid flow of the analyte through a substrate that is permeable to the fluid;
A two-component fiber core characterized by that.
前記連続する熱可塑性のファイバコア材料は、ナイロン6、ナイロン6,6、ポリエチレン・テレフタレート、ポリブチレン・テレフタレート、ポリプロピレン・テレフタレート、ポリ乳酸、ポリプロピレンおよびポリエチレンのうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項11に記載の二成分のファイバの芯。   The continuous thermoplastic fiber core material includes at least one of nylon 6, nylon 6,6, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polypropylene terephthalate, polylactic acid, polypropylene and polyethylene. 12. A bicomponent fiber core according to claim 11. 前記ファイバ構造が予め決められたポリアミド成分比を提供するために適合されていることを特徴とする請求項12に記載の二成分のファイバの芯。   13. A bicomponent fiber core according to claim 12, wherein the fiber structure is adapted to provide a predetermined polyamide component ratio. 前記予め決められたポリアミド成分比が約0.10から約0.50の範囲であることを特徴とする請求項13に記載の二成分のファイバの芯。   14. The bicomponent fiber core of claim 13, wherein the predetermined polyamide component ratio is in the range of about 0.10 to about 0.50. 前記予め決められたポリアミド成分比が約0.20から約0.35の範囲であることを特徴とする請求項13に記載の二成分のファイバの芯。   14. The bicomponent fiber core of claim 13, wherein the predetermined polyamide component ratio is in the range of about 0.20 to about 0.35. 前記予め決められたポリアミド成分比が約0.25から約0.30の範囲であることを特徴とする請求項13に記載の二成分のファイバの芯。   14. The bicomponent fiber core of claim 13, wherein the predetermined polyamide component ratio is in the range of about 0.25 to about 0.30. 分析物の流体を処理する中で使用する二成分のファイバの芯であって、
間隔をおいて離れている複数の接触点で互いに結合している、複数の二成分のファイバから形成された、自立した流体を透過する基体を含み、
前記複数の二成分のファイバは、集合的に前記流体を透過する基体を通るねじれた流体流れの通路を定義し、
各二成分のファイバは、第1および第2ファイバ成分を含むファイバ構造を備え、
分離した断面領域を有するそれぞれが前記二成分のファイバの長さ方向に沿って連続的に延びており、
前記第1ファイバ成分がポリアミド材料から形成され、
前記ファイバ構造は、単位体積当たりの全繊維重量に対する単位体積当たりの第1ファイバ成分重量の比に等しい、予め決められたポリアミド成分比を供給するために適合されている、
ことを特徴とする二成分のファイバの芯。
A binary fiber core for use in processing an analyte fluid comprising:
A self-supporting fluid permeable substrate formed of a plurality of bicomponent fibers coupled to each other at a plurality of spaced apart contact points;
The plurality of bicomponent fibers define a twisted fluid flow path through the substrate that collectively transmits the fluid;
Each bicomponent fiber comprises a fiber structure including first and second fiber components;
Each having a separate cross-sectional area extends continuously along the length of the binary fiber;
The first fiber component is formed from a polyamide material;
The fiber structure is adapted to provide a predetermined polyamide component ratio equal to the ratio of the first fiber component weight per unit volume to the total fiber weight per unit volume;
A two-component fiber core characterized by that.
前記ポリアミド材料は、ナイロン6、ナイロン6,6、ナイロン4、ナイロン6,10、ナイロン11、ナイロン12、および、それらの共重合体から成るグループから選択されることを特徴とする請求項17に記載の二成分のファイバの芯。   18. The polyamide material according to claim 17, wherein the polyamide material is selected from the group consisting of nylon 6, nylon 6, 6, nylon 4, nylon 6, 10, nylon 11, nylon 12, and copolymers thereof. Bicomponent fiber core as described. 前記第2ファイバ成分は、ナイロン6、ナイロン6,6、ポリエチレン・テレフタレート、ポリブチレン・テレフタレート、ポリプロピレン・テレフタレート、ポリ乳酸、ポリプロピレンおよびポリエチレンのうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項17に記載の二成分のファイバの芯。   The second fiber component includes at least one of nylon 6, nylon 6,6, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polypropylene terephthalate, polylactic acid, polypropylene, and polyethylene. Bicomponent fiber core as described. 前記第1ファイバ成分は、前記二成分のファイバの長さ方向に沿って連続する二成分のファイバのさやを形成し、前記第2ファイバ成分は、前記さやによって囲まれる連続する二成分のファイバのコアを形成することを特徴とする請求項17に記載の二成分のファイバの芯。   The first fiber component forms a sheath of a bicomponent fiber that is continuous along the length of the bicomponent fiber, and the second fiber component is a continuous bicomponent fiber surrounded by the sheath. 18. A bicomponent fiber core according to claim 17 forming a core. 前記分析物の流体が尿、血液、血清および唾液のうちの1つであることを特徴とする請求項17に記載の二成分のファイバの芯。   18. The bicomponent fiber core of claim 17, wherein the analyte fluid is one of urine, blood, serum and saliva.
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