JP2834310B2 - 個体化ポリカルボン酸架橋繊維 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、高い流体吸収性を有するセルロース系繊
維、かかるセルロース系繊維から作られた吸収性構造
物、およびかかる繊維および構造物の製法に関する。よ
り詳細には、本発明は、個体化（individualized）架橋
セルロース系繊維、かかる繊維の製法、および個体化架
橋形態であるセルロース系繊維を含有する吸収性構造物
に関する。

発明の背景 実質上個体化形態で架橋された繊維およびかかる繊維
の各種の製法は、技術上記載されている。「個体化架橋
繊維」なる用語は、主として繊維内化学架橋結合を有す
るセルロース系繊維を意味する。即ち、架橋結合は、主
として、別個の繊維のセルロース分子間よりもむしろ単
一繊維のセルロース分子間である。個体化架橋繊維は、
一般に、吸収性製品応用で有用であるとみなされる。繊
維自体および個体化架橋繊維を含有する吸収性構造物
は、一般に、通常の非架橋繊維と比較して少なくとも１
つの有意な吸収性の改善を示す。しばしば、吸収性の改
善は、吸収能力によって報告されている。追加的に、個
体化架橋繊維から作られる吸収性構造物は、一般に、非
架橋繊維から作られた吸収性構造物と比較して増大され
た湿潤レジリエンスおよび増大された乾燥レジリエンス
を示す。「レジリエンス」なる用語は、以下において
は、圧縮力の解除時に膨張した元の状態に向けて戻るセ
ルロース系繊維製パッド（pad）の能力を意味する。乾
燥レジリエンスは、詳細には、繊維が実質上乾燥状態に
ある際にかけられた圧縮力の解除時に膨張する吸収性構
造物の能力を意味する。湿潤レジリエンスは、詳細に
は、繊維が湿り状態にある際にかけられた圧縮力の解除
時に膨張する吸収性構造物の能力を意味する。本発明の
目的および開示の一貫性のために、湿潤レジリエンス
は、飽和まで加湿された吸収性構造物に関して観察し且
つ報告するものとする。

一般に、個体化架橋繊維の製法の３つのカテゴリー
が、報告されている。後述のこれらの方法は、ここで乾
式架橋法、水性溶液架橋法、および実質上非水性溶液架
橋法と称する。

乾式架橋テクノロジーを使用して個体化架橋繊維を作
る方法は、米国特許第3,224,926号明細書に記載されて
いる。個体化架橋繊維は、膨潤繊維を架橋剤を有する水
溶液に浸漬し、脱水し、繊維を機械的作用によって離解
し、繊維が実質上個体の状態にある際に繊維を高温で乾
燥して架橋を行うことによって製造する。繊維は、架橋
前に脱水される結果として、非膨潤崩壊状態で生得的に
架橋する。繊維が非膨潤崩壊状態にある際に架橋を生じ
させる米国特許第3,224,926号明細書に例証のような方
法は、「乾式架橋」繊維の製法と称する。乾式架橋繊維
は、一般に、架橋結合によって高度に剛化され且つそれ
から作られた吸収性構造物は、比較的高い湿潤レジリエ
ンスおよび乾燥レジリエンスを示す。乾式架橋繊維は、
低い流体保持値（FRV）によって更に特徴づけられる。

水性溶液架橋線の製法は、例えば、米国特許第,3,24
1,553号明細書に開示されている。個体化架橋繊維は、
繊維を架橋剤および触媒を含有する水溶液中で架橋する
ことによって製造する。このようにして製造された繊維
は、以下で「水溶液架橋」繊維と称する。セルロース系
繊維に対する水の膨潤効果のため、水溶液架橋繊維は、
非崩壊膨潤状態にある際に架橋する。乾式架橋繊維と比
較して、米国特許第3,241,553号明細書に開示のような
水溶液架橋繊維は、より大きい可撓性およびより少ない
剛性を有し且つより高い流体保持値（FRV）によって特
徴づけられる。水溶液架橋繊維から作られた吸収性構造
物は、乾式架橋繊維から作られた構造物よりも低い湿潤
レジリエンスおよび乾燥レジリエンスを示す。

米国特許第4,035,147号明細書には、脱水非膨潤繊維
を繊維を膨潤させるのには不十分な水を含有する実質上
非水性の溶液中で架橋剤および触媒と接触させることに
よって個体化架橋繊維を製造するための方法が開示され
ている。架橋は、繊維がこの実質上非水溶性の液中にあ
る際に生ずる。この種の方法は、以下において非水溶液
架橋法と称する。そして、それによって製造された繊維
は、非水溶液架橋繊維と称する。米国特許第4,035,147
号明細書に開示の非水性溶液架橋繊維は、膨潤試薬と当
業者に既知の溶液と長期接触時にされ膨潤しない。乾式
架橋繊維と同様に、それらは、架橋結合によって高度に
剛化され且つそれから作られた吸収性構造物は、比較的
高い膨潤レジリエンスおよび乾燥レジリエンスを示す。

前記のような架橋繊維は、おむつなどの低密度吸収性
製品応用に有用であり且つ生理用品などの高密度吸収性
製品応用にも有用であると信じられる。しかしながら、
かかる繊維は、傷害およびコストに鑑みて通常の繊維を
超える十分な吸収性上の利益を与えず、有意な商業的成
功を生じない。また、架橋繊維の商業的魅力は、安全性
の問題のため、悪くなる。文献で最も広く言及されてい
る架橋剤は、Ｎ−メチロール剤またはＮ−メチロールア
ミドとして知られているホルムアルデヒドおよびホルム
アルデヒド付加物であるが、これらは不幸なことにヒト
の皮膚に刺激を生じ且つ他のヒトの安全性の問題と関連
があるとされてきた。皮膚への刺激および他のヒトの安
全性の問題を回避するように架橋製品中の遊離ホルムア
ルデヒドを十分に低い量まで除去することは、技術的障
壁と経済的障壁との両方によって妨害されている。

前記のように、ホルムアルデヒドおよび各種のホルム
アルデヒド付加物を使用してセルロース系繊維を架橋す
ることは、技術上既知である。例えば、米国特許第3,22
4,926号明細書、米国特許第3,241,553号明細書、米国特
許第3,933,209号明細書、米国特許第4,035,147号明細書
および米国特許第3,756,913号明細書参照。不幸なこと
に、目および皮膚に対するホルムアルデヒド蒸気の刺激
効果は、かかる参照技術の顕著な不利である。ホルムア
ルデヒドまたはその不安定な誘導体を必要としないセル
ロース系繊維架橋剤のニーズが、明らかである。

他の文献は、ジアルデヒド架橋剤の使用を開示してい
る。例えば、米国特許第4,689,118号明細書および米国
特許第4,822,453号明細書参照。前記米国特許第4,822,4
53号明細書は、個体化架橋繊維を含有する吸収性構造物
（架橋剤はC₂〜C₈ジアルデヒドからなる群から選ばれ、
グルタルアルデヒドが好ましい）を開示している。これ
らの参照技術は、ホルムアルデヒドおよび／またはホル
ムアルデヒド付加物と関連づけられる不利の多くを解消
するらしい。しかしながら、グルタルアルデヒドなどの
ジアルデヒドで架橋された繊維を製造することと関連づ
けられたコストは、有意な商業的成功を生ずるには余り
に高い。それゆえ、ヒトの皮膚上で使用するのに安全で
あると共に商業上実行可能でもあるセルロース繊維架橋
剤を見出すニーズがある。

ポリカルボン酸を使用してしわ抵抗性を綿布帛に付与
することは、技術上既知である。例えば、米国特許第3,
526,048号明細書、米国特許第2,971,815号明細書および
米国特許第4,820,307号明細書参照。これらの文献は、
すべて綿布布帛をポリカルボン酸および特定の硬化触媒
で処理して処理布帛のしわ抵抗性および耐久性を改善す
ることに関する。

エステル架橋は、特定のポリカルボン酸架橋剤の使用
によって個体化セルロース繊維に付与できることが今回
発見された。ポリカルボン酸架橋剤によって形成される
エステル架橋結合は、アセタール架橋結合を形成するモ
ノ−およびジ−アルデヒド架橋剤から生ずる架橋結合と
は異なる。本発明者等は、これらの個体化エステル架橋
繊維から作られた吸収性構造物が非架橋繊維を含有する
構造物と比較して増大された湿潤レジリエンスおよび乾
燥レジリエンスおよび改善された湿潤応答性を示すこと
を見出した。重要なことに、本発明で使用するために開
示のポリカルボン酸は、技術上常用されているホルムア
ルデヒドおよびホルムアルデヒド付加物と異なり無毒で
ある。更に、好ましいポリカルボン酸、即ち、クエン酸
は、関連のヒトの安全性の問題なしにホルムアルデヒド
およびホルムアルデヒド付加物と商業上競争できる比較
的価格で多量に入手できる。

本発明の目的は、ポリカルボン酸架橋剤で架橋された
個体化繊維およびかかる繊維から作られた吸収性構造物
（架橋繊維から作られた吸収性構造物は非架橋繊維から
作られた吸収性構造物と比較して高水準の吸収能力を有
し且つ非架橋繊維から作られた構造物と比較して高い湿
潤レジリエンスおよび高い乾燥レジリエンスを示す）を
提供することにある。

本発明の更に他の目的は、従来の既知の架橋繊維と比
較して優れた吸収性のバランスを有する、前記のような
ポリカルボン酸架橋剤で架橋された個体化繊維およびか
かる繊維から作られた吸収性構造物を提供することにあ
る。

追加的に、本発明の目的は、ヒトの皮膚の付近で安全
に利用できる前記のような商業上実行できる個体化架橋
繊維およびかかる繊維から作られた吸収性構造物を提供
することにある。

発明の概要 前記目的は、ここに開示のような個体化架橋繊維およ
びこれらの繊維の吸収性構造物への配合によって満たす
ことができることが見出された。一般に、これらの目的
および他の利益は、繊維内架橋結合の形態で繊維と反応
された有効量のポリカルボン酸架橋剤、好ましくは架橋
剤約0.5モル％〜約10.0モル％、より好ましくは約1.5モ
ル％〜約6.0モル％（セルロースアンヒドログルコース
のモル基準で計算）を有する個体化架橋繊維によって達
成される。ポリカルボン酸架橋剤は、C₂〜C₉ポリカルボ
ン酸からなる群から選ばれる。架橋剤は、繊維内架橋結
合の形態で繊維と反応する。保水値（WRV）約28〜約60
を有することによって特徴づけられるかかる繊維は、個
体化架橋繊維に関連する前記目的を満たし且つ吸収性構
造物応用において予想外に良好な吸収性能を与えること
が見出された。

発明の具体的な説明 各種の天然源のセルロース系繊維は、本発明に適用で
きる。針葉樹、広葉樹または綿リンターからの蒸解繊維
は、好ましくは利用される。エスパルト草、バガス、粗
毛、亜麻および他のリグニン質およびセルロース系繊維
源からの繊維も、本発明で原料として利用してもよい。
繊維は、スラリー、非シート化またはシート化形態で供
給してもよい。湿潤ラップ、乾燥ラップまたは他のシー
ト化形態として供給する繊維は、好ましくは、シートを
機械的に離解することにより、好ましくは繊維を架橋剤
と接触させる前にシートを機械的に離解（disintegrati
rng）することにより非シート化形態にさせる。また、
好ましくは、繊維は、湿潤または加湿状態で与える。最
も好ましくは、繊維は、乾燥してない繊維である。乾燥
ラップの場合には、繊維の損傷を最小限にするために、
機械的離解前に繊維を加湿することが有利である。

本発明において利用する最適の繊維源は、意図する特
定の最終用途に依存する。一般に、化学パルプ化法によ
って作られるパルプ繊維が、好ましい。完全漂白繊維、
部分漂白繊維および非漂白繊維が、適用可能である。優
れた白色度および消費者アピールのために晒パルプを利
用することはしばしば望ましいことである。ペーパータ
オルなどの製品およびおむつ、生理用ナプキン、生理用
品、および他の同様の吸収性紙製品用の吸収性パッドの
場合には、上等な吸収特性のためサザーン針葉樹パルプ
からの繊維を利用することが特に好ましい。

本開発に適用できる架橋剤としては、脂肪族および脂
環式C₂〜C₉ポリカルボン酸が挙げられる。ここで使用す
る「C₂〜C₉ポリカルボン酸」なる用語は、２個以上のカ
ルボキシル（COOH）基およびカルボキシル基が結合され
ている鎖または環中に２〜９個の炭素原子を有する有機
酸を意味する。カルボキシル基は、鎖または環中の炭素
原子の数を求める時には包含されない。例えば、1,2,3
−プロパントリカルボン酸は、３個のカルボキシル基を
含有するC₃ポルカルボン酸であるとみなされるであろ
う。同様に、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸は、４
個のカルボキシル基を含有するC₄ポリカルボン酸である
とみなされるであろう。

より詳細には、本発明でセルロース架橋剤として使用
するのに好適なC₂〜C₉ポリカルボン酸としては、オレフ
ィン性飽和または不飽和の脂肪族および脂環式酸であっ
て１分子当たり少なくとも３個、好ましくはそれ以上の
カルボキシル基を有するものであるか、炭素−炭素二重
結合が一方または両方のカルボキシル基に対してα，β
に存在するならば１分子当たり２個のカルボキシル基を
有するものが挙げられる。追加の要件は、セルロースヒ
ドロキシル基をエステル化する際に反応性であるため
に、脂肪族または脂環式ポリカルボン酸中の所与のカル
ボキシル基が２個以上の炭素原子かつ３個以下の炭素原
子によって第二のカルボキシル基から分離されなければ
ならないことである。理論によって限定されるものでは
ないが、これらの要件から、カルボキシル基はそれが反
応性であるためには、ポリカルボン酸分子中の隣接カル
ボキシル基と共に環式５または６員無水物環を形成する
ことができなければならないらしい。２個のカルボキシ
ル基が炭素−炭素二重結合によって分離されるか両方と
も同じ環に結合される場合には、２個のカルボキシル基
は、このようにして相互作用すべきであるならば互いに
対してシス配置になければならない。

１分子当たり３個以上のカルボキシル基を含有する脂
肪族ポリカルボン酸においては、カルボキシル基に対し
てαの炭素原子に結合されたヒドロキシル基は、酸によ
るセルロース系繊維のエステル化および架橋を妨害しな
い。かくて、クエン酸（２−ヒドロキシ−1,2,3−プロ
パントリカルボン酸としても既知）、タートレートモノ
コハク酸などのポリカルボン酸は、本開発で架橋剤とし
て好適である。

脂肪族または脂環式C₂〜C₉ポリカルボン酸架橋剤は、
カルボキシル基が結合されている鎖または環中に１個以
上の酸素または硫黄原子を含有してもよい。かくて、2,
2′−オキシビス（ブタンジ酸）としても既知のオキシ
ジコハク酸、チオジコハク酸などのポリカルボン酸は、
本発明の範囲内に包含される。本発明の目的で、オキシ
ジコハク酸は、４個のカルボキシル基を含有するC₄ポリ
カルボン酸であるとみなされるであろう。

本発明の範囲内に入る特定のポリカルボン酸の例とし
ては、下記のものが挙げられる：マレイン酸、メチルマ
レイン酸としても知られるシトラコン酸、クエン酸、メ
チレンコハク酸としても知られるイタコン酸、1,2,3−
プロパントリカル酸としても知られるトリカルバリル
酸、trans−１−プロペン−1,2,3−トリカルボン酸とし
ても既られるのtrans−アコニット酸、1,2,3,4−ブタン
テトラカルボン酸、all−cis−1,2,3,4−シクロペンタ
ンテトラカルボン酸、ベンゼンヘキサカルボン酸として
も知られるメリト酸、および2,2′−オキシビス（ブタ
ンジオン酸）としても知られるオキシジコハク酸。特定
のポリカルボン酸の前記リストは、例示の目的のみのた
めのものであって、すべて包括的であるものではない。
重要なことは、架橋剤は、単一セルロース系繊維中の最
も近く配置されたセルロース鎖上の少なくとも２個のヒ
ドロキシル基と反応できなければならないということで
ある。

好ましくは、ここで使用するC₂〜C₉ポリカルボン酸
は、脂肪族であり、飽和であり、且つ１分子当たり少な
くとも３個のカルボキシル基を含有する。本発明の場合
に使用するのに好ましい１群のポリカルボン酸架橋剤と
しては、２−ヒドロキシ−1,2,3−プロパントリカルボ
ン酸としても既知のクエン酸、1,2,3−プロパントリカ
ルボン酸、および1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸が
挙げられる。クエン酸は、高水準の吸収性およびレジリ
エンスを有する繊維を与え、安全であり且つヒトの皮膚
を刺激せず且つ安定な架橋結合を与えるので、特に好ま
しい。更に、クエン酸は、比較的低価格で多量に入手で
き、それによって架橋剤として使用することを商業上実
行できるようにさせる。

本発明で使用するのに好ましい別の群の架橋剤として
は、カルボキシル基が結合されている鎖中に少なくとも
１個の酸素原子を有する飽和C₂〜C₉ポリカルボン酸が挙
げられる。かかる化合物の例としては、オキシジコハク
酸、構造式 を有するタートレートモノコハク酸および構造式 を有するタートレートジコハク酸が挙げられる。タート
レートモノコハク酸、タートレートジコハク酸、および
それらの塩のより詳細な説明は、米国特許第4,663,071
号明細書に見出すことができる。

当業者は、前記脂肪族および脂環式C₂〜C₉ポリカルボ
ン酸架橋剤が各種の形態、例えば、遊離形態、およびそ
れらの塩で存在してもよいことを認識するであろう。遊
離酸形態が好ましいが、すべてのかかる形態は、本発明
の範囲内に包含されることを意味する。

本発明の個体化架橋繊維は、繊維内架橋結合の形態で
繊維と反応させた有効量のC₂〜C₉ポリカルボン酸架橋剤
を有する。ここで使用する「有効量の架橋剤」は、通常
の非架橋繊維と比較して、繊維自体および／または個体
化架橋繊維を含有する吸収性構造物の少なくとも１つの
有意な吸収性の改善を与えるのに十分な量の架橋剤を意
味する。有意の吸収性の一例は、吸収性構造物の流体吸
収能力と流体吸収速度との組み合わせ尺度であるドリッ
プ能力である。ドリップ能力の測定法の詳細な説明は、
後述する。

特に、予想外に良好な結果は、繊維と反応させた架橋
剤約0.5モル％〜約10/0モル％、より好ましくは約1.5モ
ル％〜約6.0モル％（セルロースアンヒドログルコース
のモル基準で計算）を有する個体化架橋繊維から作られ
た吸収性パッドの場合に得られる。

好ましくは、架橋剤は、架橋剤が個体の繊維構造物の
内部に浸透するような条件下で液体媒体中で繊維と接触
する。しかしながら、個体化毛羽形態である際の繊維の
噴霧を含めた他の架橋剤処理法も、本発明の範囲内であ
る。

本発明者等は、pHを特定の範囲内に保つならば（以下
に詳述）、架橋反応が触媒なしで実用的速度で達成でき
ることを発見した。このことは、特定の触媒が商業上実
行可能であるようにポリカルボン酸架橋剤による繊維状
セルロースの十分に迅速なエステル化および架橋を与え
るために必要であることを教示している従来技術とは対
照的である。例えば、米国特許第4,820,307号明細書参
照。

しかしながら、所望ならば、繊維は、架橋前に適当な
触媒と接触させることもできる。本発明者等は、触媒の
種類、量および繊維への触媒の接触法が、実施する特定
の架橋法に依存するであろうことを見出した。これらの
変数は、以下に詳述する。

一旦繊維を架橋剤（そして使用するならば触媒）で処
理して、架橋剤を、繊維間結合の実質的不在下で、即
ち、繊維間接触を毛羽（fluff）ではないパルプ繊維と
比較して低い生起度に維持しながら、または繊維を繊維
間結合、特に水素結合の形成を容易にしない溶液に沈め
ながら、繊維と反応させる。このことは、繊維内架橋結
合の形成を生ずる。これらの条件下では、架橋剤は、反
応して、単一セルロース鎖のヒドロキシル基間または単
一セルロース系繊維の最も近く配置されたセルロース鎖
のヒドロキシル基間で架橋結合を形成する。

本発明の範囲を限定することを提示または意図しない
が、ポリカルボン酸架橋剤上のカルボキシル基は、セル
ロースのヒドロキシル基と反応してエステル結合を形成
すると信じられる。安定な架橋結合を与える望ましい結
合型であると信じられるエステル結合の形成は、酸性反
応条件下で促進される。それゆえ、酸性架橋条件、即
ち、pH範囲約1.5〜約５が、本発明の目的で高度に好ま
しい。

繊維は、好ましくは、架橋剤と繊維との反応前に「毛
羽」として既知の低密度個体化繊維状形態に機械的に離
解する。機械的離解は、現在技術上既知であるか後に知
られるようになる各種の方法によって行う。機械的離解
は、好ましくは、結節形成および繊維損傷を最小限にす
る方法によって行う。セルロース系繊維を離解するのに
特に有用であることが見出された１つの種類の装置は、
米国特許第3,987,968号明細書に記載の３段毛羽化装置
である。米国特許第3,987,968号明細書に記載の毛羽化
装置は、湿りセルロース系パルプ繊維を機械的衝撃と機
械的撹拌と空気撹拌と限定量の風乾との組み合わせに付
して、実質上結節を含まない毛羽を形成する。個体化繊
維は、かかる繊維に自然に存在するカールおよび撚りの
量と比較して高められたカール度および撚り度を付与す
る。この追加のカールおよび撚りは、完成架橋繊維から
作られた吸収性構造物の弾性特性を高めると信じられ
る。

セルロース繊維を離解するために適用できる他の方法
としては、ワーリングブレンダーでの処理法、および繊
維を回転ディスクリファイナーまたはワイヤーブラシと
接線方向に接触させる方法が挙げられる（限定せず）。
好ましくは、気流を、離解時に繊維に向けて、繊維を実
質上個体の形態に分離することを助長させる。

毛羽を形成するのに使用する特定の機械装置に無関係
に、繊維は、好ましくは最初に水分少なくとも約20％、
好ましくは水分約40％〜約65％を含有しながら、機械的
に処理する。

また、高いコンシステンシーの繊維または部分乾燥繊
維の機械的リファイニングは、機械的離解の結果として
付与されるカールまたは撚りに加えて、カールまたは撚
りを繊維に与えるために利用してもよい。

本発明に従って作られた繊維は、剛性とレジリエンス
との独特の組み合わせを有し、これらの組み合わせは繊
維から作られた吸収性構造物が高水準の吸収性を維持す
ることを可能とし且つ高水準のレジリエンスを示し且つ
乾燥圧縮吸収性構造物の湿潤に対する膨張応答性を示
す。前記範囲内の架橋水準を有することに加えて、架橋
繊維は、通常の化学パルプ化製紙用繊維の場合に保水値
（WRV）約60未満、より好ましくは約28〜約50、最も好
ましくは約30〜約45を有することによって特徴づけられ
る。特定の繊維のWRVは、架橋水準を示す。非常に高度
に架橋された繊維、例えば、前記の従来技術の既知の架
橋法の多くによって調製されたものは、WRV約25以下、
一般に約20以下を有することが見出された。利用する特
定の架橋法は、勿論、架橋繊維のWRVに影響するであろ
う。しかしながら、前記限度内の架橋水準およびWRVを
生ずるであろういかなる方法も、本発明の範囲内である
と信じられ且つ範囲内であることが意図される。適用可
能な架橋法としては、本発明の背景で一般に論じたよう
な乾式架橋法および非水溶液架橋法が挙げられる。本発
明の個体化架橋繊維を調製するのに好ましい或る乾式架
橋法および非水溶液架橋法は、以下に詳述する。溶液が
繊維を高度に膨潤させるようになる水溶液架橋法は、約
60超えるWRVを有する繊維を生ずるであろう。これらの
繊維は、本発明の目的で不十分な剛性およびレジリエン
スを与えるであろう。

乾式架橋法を詳細に言及すると、個体化架橋繊維は、
所定量のセルロース系繊維を準備し、繊維のスラリーを
前記のような種類および量の架橋剤と接触させ、繊維を
実質上個体の形態に機械的に分離し、例えば、離解し、
繊維を乾燥し、繊維を実質上個体の形態に維持しなが
ら、架橋剤を触媒の存在下で繊維と反応させて架橋結合
を形成するような方法から製造してもよい。離解工程
は、乾燥工程に加えて、追加のカールを付与すると信じ
られる。爾後の乾燥は、繊維の撚りによって達成される
（撚り度は繊維のカール化形状によって高められる）。
ここで使用する繊維「カール」は、繊維の縦軸の回りの
繊維の幾何学的曲率を意味する。「撚り」は、繊維の縦
軸の垂直断面の回りの繊維の回転を意味する。本発明の
好ましい態様の繊維は、繊維内結合形態で個体化架橋
し、高度に可撚し、カール化する。

ここで使用する「撚り数」なる用語は、繊維の或る長
さに存在する撚り結節の数を意味する。撚り数は、繊維
がその縦軸の回りに回転する程度を測定する手段として
利用する。「撚り結節」（twist node）なる用語は、繊
維の縦軸の回りで180゜の実質上軸方向の回転を意味す
る〔繊維の一部分（即ち、「結節」は透過光で顕微鏡下
で見る時に繊維の残りと比較して暗く見える）。結節間
の距離は、180゜の軸方向回転に対応する。当業者は、
前記のような撚り結節の生起が主として物理的現象より
もむしろ目視であることを認識するであろう。しかしな
がら、繊維の或る長さにおける撚り結節の数（即ち、撚
り数）は、繊維の物理的パラメーターである繊維撚り度
を直接示す。撚り結節の外観および量は、繊維が夏材繊
維または春材繊維であるかどうかに応じて変化するであ
ろう。撚り結節および合計撚り数は、開示の実験法の節
に記載の撚り数画像分析法によって測定する。本発明の
繊維を説明する際に言及する平均撚り数は、適当には、
前記撚り数法によって測定する。撚り結節を計数する時
には、繊維損傷または繊維圧縮のため暗くされた繊維の
部分は、繊維撚りのため暗く見える繊維の部分と区別す
べきである。

繊維の所定の試料の実際の撚り数は、春材繊維対夏材
繊維の比率に応じて変化するであろう。特定の春材繊維
または夏材繊維の撚り数は、繊維から繊維でも変化する
であろう。前記のことにも拘らず、平均撚り数限度は、
本発明を規定する際に有用であり且つこれらの限度は春
材繊維と夏材繊維との特定の組み合わせに無関係にあて
はまる。即ち、他の請求限度が満たされる限り、前記撚
り数限度によって包含される撚り数を有するいかなる繊
維塊も、本発明の範囲内に包含されることを意味する。

繊維の試料の撚り数の測定において、十分量の繊維を
調べて可変の個体の繊維撚り水準の平均撚り水準を正確
に表わすことが重要である。繊維塊の代表的試料の累積
繊維長少なくとも５インチ（約12.7cm）を試験して代表
的繊維撚り数を与えることが示唆される。

湿潤繊維撚り数は、乾燥繊維撚り数と同様に記載され
且つ測定する（前記方法は繊維を処理前に水で濡らし、
次いで、撚り結節を撚り数画像分析法に従って湿潤時に
計数する点でのみ変化する）。

好ましくは、平均乾燥繊維撚り数は、撚り結節が少な
くとも約2.5個/mmであり且つ平均湿潤繊維撚り数は、撚
り結節が少なくとも約1.5個/mmであり、乾燥繊維撚り数
よりも撚り結節が少なくとも約1.0個/mm少ない。最も好
ましくは、平均乾燥繊維撚り数は撚り結節少なくとも約
3.0個/mmであり且つ平均湿潤繊維撚り数は撚り結節が少
なくとも約2.0個/mmであり、乾燥繊維撚り数よりも撚り
結節少なくとも約1.0個/mm少ない。

加撚することに加えて、本発明の繊維は、カール化す
る。繊維カールは、繊維中のよじれ、撚り、および／ま
たは曲げのため繊維のわずかの短縮と記載してもよい。
この開示の目的で、繊維カールは、二次元視野によって
測定するであろう。繊維カールの水準は、繊維カール指
数によって言及するであろう。繊維カール因子、カール
の二次元測定は、繊維を二次元平面で見、繊維を包含す
る長方形の最長寸法、L_Rおよび繊維の実測長さL_Aとして
繊維の投影長さを測定し、次いで、繊維カール因子を下
記式 （１）カール因子＝（L_A/L_R）−１ から計算することによって求める。

繊維カール指数画像分析法は、L_RおよびL_Aを測定する
ために利用する。この方法は、この開示の実験法の節に
記載されている。この方法の背景情報は、1979年のイン
ターナショナル・ペーパー・フィジックス・コンフェレ
ンス・シンポジウム、ハリソン・ホテル、ハリソン・ホ
ット・スプリングズ、ブリティッシュ・コロンビア、19
79年９月17〜19日、B.D.ジョーダンおよびD.H.ページに
よる論文「パルプ繊維特性化への画像分析の応用：パー
ト１」、第104頁〜第114頁、キャナディアン・パルプ・
エンド・ペーパー・アソシエーション（加国ケベック州
モントリオール）に記載されている。

好ましくは、繊維は、カール因子少なくとも約0.30、
より好ましくは少なくとも約0.50を有する。

繊維を乾燥時および架橋時に実質上個体の形態に維持
することは、繊維を乾燥時に加撚し、それによってかか
る加撚カール化状態で架橋させる。繊維が加撚し且つカ
ール化するような条件下で繊維を乾燥することは、繊維
を実質上非拘束条件下で乾燥することと称する。一方、
繊維をシート化形態で乾燥することは、実質上個体化形
態で乾燥した繊維程高度には加撚されておらず且つカー
ル化されていない乾燥繊維を生ずる。繊維間水素結合
は、繊維の加撚およびカール化の相対生起を「拘束す
る」と信じられる。

繊維を架橋剤および触媒（触媒を使用するならば）と
接触させる各種の方法がある。１態様においては、繊維
は、最初に架橋剤と触媒との両方を含有する溶液と接触
させる。別の態様においては、繊維は、触媒添加前に架
橋剤の水溶液と接触させ、浸漬させる。触媒は、その
後、加える。第三の態様においては、架橋剤および触媒
は、セルロース系繊維の水性スラリーに加える。他の方
法は、ここに記載のものに加えて、当業者に明らかであ
ろうし且つ本発明の範囲内に包含されるものとする。繊
維を架橋剤および触媒（触媒を使用するならば）と接触
させる特定の方法に無関係に、セルロース系繊維、架橋
剤および触媒は、好ましくは、混合し且つ／または個体
の繊維との完全な接触および含浸を保証するのに十分な
程繊維を浸漬させる。

本発明者等は、架橋剤を含有する溶液のpHを後述の範
囲内に保つならば、架橋反応が触媒の使用なしで達成で
きることを発見した。特に、セルロース系繊維スラリー
または架橋剤溶液の水性部分は、架橋剤と繊維との接触
時にpH約1.5〜pH約５、より好ましくはpH約2.0〜pH約3.
5の標的pHに調整すべきである。好ましくは、pHは、水
酸化ナトリウムなどの塩基を架橋剤溶液に加えることに
よって調整する。

前記のこととは別に、一般に、架橋機構を触媒できる
いかなる物質も、利用してよい。適用可能な触媒として
は、アルカリ金属次亜リン酸塩、アルカリ金属亜リン酸
塩、アルカリ金属ポリリン酸塩、アルカリ金属リン酸
塩、およびアルカリ金属硫酸塩が挙げられる。特に好ま
しい触媒は、アルカリ金属次亜リン酸塩、アルカリ金属
リン酸塩、およびアルカリ金属硫酸塩である。本発明者
等は、触媒が緩衝剤として単純に機能してpH水準を所望
の範囲内に保つと信ずるが、触媒の機構は、未知であ
る。ここで有用な触媒のより完全なリストは、米国特許
第4,820,307号明細書に見出すことができる。所定の触
媒は、単独の触媒薬剤として、または１種以上の他の触
媒との組み合わせで利用してもよい。

好ましくは利用する触媒の量は、勿論、架橋剤の特定
の種類および量および反応条件、特に温度およびpHに依
存する。一般に、技術的考慮および経済的考慮に基づい
て、セルロース系繊維に加える架橋剤の重量に対して約
５重量％〜約80重量％の触媒量が、好ましい。例示の目
的で、利用する触媒が次亜リン酸ナトリウムであり且つ
架橋剤がクエン酸である場合には、クエン酸の添加量に
対して約50重量％の触媒量が、好ましい。追加的にセル
ロース系繊維スラリーまたは架橋剤溶液の水性部分を架
橋剤と繊維との接触時にpH約1.5〜pH約５、より好まし
くはpH約2.0〜pH約3.5の標的pHに調整することが望まし
い。

セルロース系繊維は、一般に、脱水し、場合によって
乾燥すべきである。作動可能な最適のコンシステンシー
は、利用する毛羽化装置の種類に応じて変化するであろ
う。好ましい態様においては、セルロース系繊維は、脱
水し、最適にはコンシステンシー約20％〜約80％に乾燥
する。より好ましくは、繊維は、脱水し、コンシステン
シー水準約35％〜約60％に乾燥する。繊維をこれらの好
ましい範囲内に乾燥することは、一般に、より高い水分
量と関連づけられるノットの過度の形成なしに且つより
低い水分量と関連づけられる高水準の繊維損傷なしに繊
維の個体化形態への離解を容易にするであろう。

例示の目的でいえば、脱水は、パルプを機械的にプレ
ス加工する方法、遠心分離する方法、風乾する方法など
の方法によって達成される。繊維の前記のコンシステン
シー範囲35〜60％内への追加の乾燥は、任意であるが、
好ましくは、長期間高温の利用が必要とされないような
条件下で風乾として技術上既知の方法によって行う。こ
の段階での過度に高い温度および時間は、繊維をコンシ
ステンシー60％を超えて乾燥し、それによって場合によ
って次の離解工程で過度の繊維損傷を生ずることがあ
る。脱水後、繊維は、前記のように機械的に離解する。

次いで、離解された繊維は、フラッシュ乾燥として技
術上既知の方法によってコンシステンシー60％〜100％
に乾燥する。この段階は、水を繊維から除去する時に追
加の撚りおよびカールを繊維に付与する。この追加の乾
燥工程によって除去される水の量は、変化することがあ
るが、より高いコンシステンシーへのフラッシュ乾燥
は、60％〜100％範囲の下部へのコンシステンシーのフ
ラッシュ乾燥よりも高水準の繊維撚りおよびカールを与
えると信じられる。好ましい態様においては、繊維は、
コンシステンシー約90％〜95％に乾燥する。この水準の
フラッシュ乾燥は、コンシステンシー100％に達するの
に必要とされる高いフラッシュ乾燥温度および保持時間
を必要とせずに所望水準に繊維撚りおよびカールを与え
ると信じられる。繊維を60％〜100％範囲の高い部分の
コンシステンシー、例えば、90％〜95％にフラッシュ乾
燥することは、フラッシュ乾燥後の硬化段階で達成しな
ければならない乾燥量も減少する。

次いで、フラッシュ乾燥された繊維は、好適な温度に
有効な時間加熱して、架橋剤を硬化させ、即ち、セルロ
ース繊維と反応させる。架橋速度および架橋度は、繊維
の乾燥度、温度、pH、触媒および架橋剤の量および種類
および架橋を行う際に繊維を加熱し且つ／または乾燥す
るのに利用する方法に依存する。特定の温度での架橋
は、静的オーブン中での乾燥／加熱に付す時よりも連続
通風乾燥に伴う或る初期含水量の繊維の場合に高速で生
ずるであろう。当業者は、多数の温度−時間関係が架橋
剤の硬化の場合に存在することを認識するであろう。静
的雰囲気条件下での約30分〜約60分乾燥温度約145℃〜
約165℃は、一般に、含水量約10％未満の繊維に許容可
能な硬化効率を与えるであろう。また、当業者は、より
高い温度および強制空気対流が硬化に必要とされる時間
を短縮することを認識するであろう。かくて、通風オー
ブン中での約２分〜20分乾燥温度約170℃〜約190℃も、
一般に、含水量約10％未満の繊維に許容可能な硬化効率
を与えるであろう。高温への繊維の露出が繊維の暗色化
または他の損傷をもたらすことがあるので、硬化温度
は、約225℃未満、好ましくは約200℃未満に維持すべき
である。

理論によって限定されるものではないが、セルロース
系繊維とC₂〜C₉ポリカルボン酸架橋剤との化学反応は、
これらの物質の混合物を硬化オーブン中で加熱するまで
開始しないと信じられる。硬化段階で、エステル架橋結
合は、C₂〜C₉ポリカルボン酸架橋剤とセルロース分子と
の間で形成される。これらのエステル架橋は、エステル
基とセルロース繊維上の隣接の非エステル化ヒドロキシ
ル基との間で生ずるエステル交換反応のため、熱の影響
下で可動である。初期エステル結合が形成された後に生
ずるエステル交換プロセスは、エステル交換を生じさせ
るのに十分な程硬化しない繊維と比較して改善された吸
収性を有する繊維を生ずると更に信じられる。

架橋工程後、繊維は、所望ならば、洗浄する。洗浄
後、繊維は、脱流動化し（defluidize）、乾燥する。依
然として湿り状態にある際の繊維は、架橋繊維を脱流動
化工程と乾燥工程との間で加撚し且つカール化させる第
二機械的離解工程に付してもよい。繊維を離解する場合
に前記したのと同じ装置および方法は、この第二機械的
離解工程に適用できる。このパラグラフで使用する「離
解」なる用語は、繊維が既にかかる形態で与えることが
できるとしても、繊維を実質上個体の形態に機械的に分
離するために使用してもよい方法のいずれもを意味す
る。それゆえ、「離解」は、個体の形態またはより圧密
な形態のいずれかの繊維を機械的に処理する工程（かか
る機械的処理工程は（ａ）まだかかる形態でないなら
ば、繊維を実質状個体の形態に分離し、（ｂ）カールお
よび撚りを乾燥時に繊維に付与する）を意味する。

この第二離解処理は、繊維を架橋した後に、パルプの
加撚カール化特性を増大すると信じられる。繊維のこの
加撚カール化形状のこの増大は、高められた吸収性構造
物レジリエンスおよび湿潤応答性を生ずる。

最大水準の架橋は、繊維が本質上乾燥（水分約５％以
下を有する）である時に達成されるであろう。この水の
不在のため、繊維は、実質上非膨潤崩壊状態にある際に
架橋する。従って、繊維は、本発明に適用できる範囲と
比較して特性的に低い流体保持値（FRV）を有する。FRV
は、流体に浸漬し、次いで、遠心分離して繊維間流体を
除去した繊維の試料によって吸収されたままである流体
の量（乾燥繊維基準で計算）を意味する（FRVは更に定
義し且つFRVの測定法は後述する）。架橋繊維が吸収で
きる流体の量は、飽和時に膨潤する能力、換言すれば、
最大水準への膨潤時の内径または容量に依存する。この
ことは、架橋の水準に依存する。繊維内架橋の水準が所
定の繊維およびプロセスの場合に増大すると、繊維のFR
Vは、減少するであろう。かくて、繊維のFRV値は、飽和
における繊維の物理的状態を構造的に説明する。特に断
らない限り、ここに記載のFRVデータは、繊維の保水値
（WRV）によって報告する。他の流体、例えば、塩水お
よび合成尿も、分析用流体媒体として有利に利用され
る。一般に、硬化が乾燥に大幅に依存する方法、例え
ば、本法によって架橋された特定の繊維のFRVは、主と
して架橋剤および架橋の水準に依存するであろう。本発
明に適用できる架橋剤量においてこの乾式架橋法によっ
て架橋された繊維のWRVは、一般に、約60未満、約28よ
りも大きく、好ましくは約50未満、より好ましくは約30
〜約45である。繊維上に反応されたクエン酸約1.5モル
％〜約6.0モル％（セルロースアンヒドログルコースの
モル基準で計算）を有する漂白SSK繊維は、それぞれWRV
約28〜約40を有することが観察された。漂白度および架
橋後の漂白工程の実施は、WRVに影響することが見出さ
れた。従来技術の既知の架橋法の多くによって製造され
たサザーン針葉樹クラフト（SSK）繊維は、ここに記載
のものよりも高い架橋の水準を有し且つWRV約25以下を
有する。前記のようなかかる繊維は、非常に剛性であり
且つ本発明の繊維よりも低い吸収能力を示すことが観察
された。

乾式架橋法によって個体化架橋繊維を作るための別の
方法においては、セルロース系繊維は、前記のような架
橋剤を含有する溶液と接触する。架橋剤と接触する前ま
たは接触した後に、繊維は、シート形態で与えられる。
繊維は、シート形態である際に、乾燥し、好ましくは繊
維を温度約120℃〜約160℃に加熱することによって架橋
させる。架橋後、繊維は、実質上個体の形態に機械的に
分離する。このことは、好ましくは、繊維毛羽化装置、
例えば、米国特許第3,987,968号明細書に記載のもので
の処理によって行うか、技術上既知なような他の繊維離
解法で行ってもよい。このシート架橋法に従って作られ
た個体化架橋繊維は、有効量の架橋剤、好ましくは架橋
剤約0.5モル％〜約10.0〜モル％（セルロースアンヒド
ログルコースのモル基準で計算し、離解後に測定）が繊
維内架橋結合の形態で繊維と反応するように十分な量の
架橋剤で処理する。シート形態にある際の繊維を乾燥し
架橋する別の効果は、繊維対繊維結合が繊維が増大され
た乾燥で加撚しカール化したりするのを拘束することで
ある。繊維を実質上非拘束条件下で乾燥した後加撚した
カール化形状で架橋する方法に従って作られた個体化架
橋繊維と比較して、前記シート硬化法によって作られた
比較的非加撚繊維を含有する吸収性構造物は、より低い
湿潤レジリエンスおよびより低い湿潤応答性に示すと予
想されるであろう。

また、繊維を乾燥工程と架橋工程との間で実質上個体
の形態に機械的にっ分離することが意図される。即ち、
繊維は、架橋剤と接触した後、シート形態にある際に乾
燥する。架橋前に、繊維は、個体化して、繊維内架橋を
容易にする。この別の架橋法並びに当業者に明らかであ
ろう他の変法は、本発明の範囲内であることを意図す
る。

本発明に適用できる架橋法の別のカテゴリーは、非水
溶液硬化架橋法である。乾式架橋法に適用できるものと
同じ種類の繊維は、非水溶液架橋繊維の製造において使
用してもよい。繊維は、有効量の架橋剤がその後に繊維
および所望ならば適当な触媒と反応するように十分な量
の架橋剤で処理する。架橋剤および触媒（使用するなら
ば）の利用量は、コンシステンシー、温度、架橋溶液お
よび繊維中の含水量、架橋溶液中の架橋剤および希釈剤
の種類、望まれる架橋度などの反応条件に依存するであ
ろう。繊維を実質上非水性架橋溶液中に沈めながら架橋
剤を反応させる。非水性架橋溶液は、非水性水混和性極
性希釈剤、例えば、限定せずに、酢酸、プロピオン酸、
またはアセトンを含有する。架橋溶液は、限定量の水ま
たは他の繊維膨潤性液体も含有していてもよいが、水量
は、好ましくは実質水準の繊維膨潤を誘発するのには不
十分である。架橋媒体として使用するために適用できる
架橋溶液系としては、米国特許第4,035,147号明細書に
開示のものが挙げられる。

本発明の架橋繊維は、好ましくは、前記乾式架橋法に
従って調製する。本発明の架橋繊維は、空気抄造吸収性
芯の製作において直接利用してもよい。追加的に、剛化
特性および弾性特性のため、架橋繊維は、非圧密低密度
シートに湿式抄造してもよく、この非圧密低密度シート
は、その後に乾燥した時に、更に他の機械的加工なしに
吸収性芯として直接有用である。また、架橋繊維は、販
売または遠隔地への輸送のために圧密パルプシートとし
て湿式抄造してもよい。

通常の非架橋セルロース系繊維から作られたパルプシ
ートと比較して、本発明の架橋繊維から作られたパルプ
シートは、通常のパルプシート密度に圧縮することがよ
り困難である。それゆえ、架橋繊維を非架橋繊維、例え
ば、吸収性芯の製作において常用されているものと組み
合わせることが望ましいことがある。剛化架橋繊維を含
有するパルプシートは、好ましくは、個体化架橋繊維と
混合された非架橋セルロース系繊維約５％〜約90％（シ
ートの合計乾燥重量に対して）を含有する。シートの合
計乾燥重量に対して約５％〜約30％の高度に精砕された
非架橋セルロース系繊維を配合することが特に好まし
い。かかる高度精砕繊維は、ろ水度水準約300ml CSF以
下、好ましくは100ml CSF未満に精砕または叩解する。
非架橋繊維は、好ましくは、個体化架橋繊維の水性スラ
リーと混合する。次いで、この混合物は、爾後の離解お
よび吸収性パッドへの成形のために緻密化パルプシート
に成形してもよい。非架橋繊維の配合は、吸収性の驚異
的な程小さい損失を爾後形成される吸収性パッドに付与
しながら、パルプシートの緻密化形態への圧縮を容易に
する。非架橋繊維は、追加的にパルプシートの引張強さ
およびパルプシートから、または架橋繊維と非架橋繊維
との混合物から直接作られる吸収性パッドの引張強さを
増大する。架橋繊維と非架橋繊維とのブレンドが先ずパ
ルプシートにし、次いで、吸収性パッドに成形するか直
接吸収性パッドに成形するかどうかに無関係に、吸収性
パッドは、空気抄造または湿式抄造してもよい。

個体化架橋繊維から、または非架橋繊維も含有する混
合物から作られるシートまたはウェブは、好ましくは、
坪量約800g/m²未満および密度約0.60g/cm³未満を有する
であろう。本発明の範囲を限定するものではないが、坪
量300g/m²〜約600g/m²および密度0.07g/cm³〜約0.30g/c
m³を有する湿式抄造シートは、おむつ、タンポン、他の
生理用品などの使い捨て物品中で吸収性芯としての直接
適用に特に意図される。これらの水準よりも高い坪量お
よび密度を有する構造物は、吸収性応用により有用であ
る低い密度と坪量の構造物を形成するための爾後の微粉
砕および空気抄造または湿式抄造に最も有用であると信
じられる。更に、かかる高い坪量と密度の構造物は、驚
異的に高い吸収性および湿潤応答性も示す。本発明の繊
維に意図される他の応用としては、約0.03g/cc未満でも
よい密度を有する低密度ティッシュシートが挙げられ
る。

所望ならば、架橋繊維は、更に加工して過剰の未反応
架橋剤を除去できる。過剰の架橋剤を成功裡に除去する
ことが見出された１つの一連の処理は、順次に、架橋繊
維を洗浄し、繊維を水溶液にかなりの時間浸漬し、繊維
を篩分け、繊維をコンシステンシー約40％〜約80％に脱
水し、例えば、遠心分離によって脱水し、脱水された繊
維を前記のように機械的に離解し、繊維を風乾すること
からなる。必要ならば、十分な量の酸性物質は、洗浄液
に加えて洗浄液をpH約７未満に保ってもよい。理論によ
っては限定されないが、エステル架橋は、アルカリ性条
件下では安定ではなく、洗浄処理pHを酸性範囲内に保つ
ことは形成されたエステル架橋の逆戻りを抑制すると信
じられる。酸性度は、硫酸などの鉱酸により、または或
いは二酸化塩素、ヒドロ亜硫酸ナトリウムなどの酸性漂
白剤化学薬品（架橋繊維を増白するために添加してもよ
い）の形態で導入してもよい。本法は、残留遊離架橋剤
含量を約0.01％〜約0.15％に減少することが見出され
た。

ここに記載の架橋繊維は、各種の吸収性物品、例え
ば、限定せずに、ティッシュシート、使い捨ておむつ、
生理用品、生理用ナプキン、タンポン、および包帯で有
用である（前記物品の各々はここに記載の個体化架橋繊
維を含有する吸収性構造物を有する）。例えば、液体浸
透性トップシート、トップシートに連結された液体不浸
透性バックシート、および個体化架橋繊維を含有する吸
収性構造物を有する使い捨ておむつまたは同様の物品
は、特に意図される。かかる物品は、一般に、米国特許
第3,860,003号明細書に記載されている。ここに記載の
架橋繊維は、濾材などの物品を作るのにも有用である。

通常、おむつおよび生理用品のための吸収性芯は、非
剛化非架橋セルロース系繊維から作り、そして吸収性芯
は乾燥密度約0.06g/cc〜約0.12g/ccを有する。湿潤時
に、吸収性芯は、通常、容量の減少を示す。

本発明の架橋繊維は、通常の非架橋繊維または従来の
既値の架橋繊維から作られた等価密度吸収性芯と比較し
て実質上より高い流体吸収性、例えば、限定せずに、吸
収能力およびウイッキング（wicking）速度を有する吸
収性芯を作るために使用できることが見出された。更
に、これらの改善された吸収性は、増大された水準の湿
潤レジリエンスと共に得られることがある。湿潤時に実
質上一定の容量を維持する密度約0.05g/cc〜約0.15g/cc
の吸収性芯の場合には、乾燥セルロースアンヒドログル
コースのモル基準に対して架橋剤約5.0モル％〜約10.0
モル％の架橋水準を有する架橋繊維を利用することが特
に好ましい。かかる繊維から作られた吸収性芯は、構造
一体性、即ち、耐圧縮性と湿潤レジリエンスとの望まし
い組み合わせを有する。湿潤レジリエンスなる用語は、
本文脈で圧縮力への露出時および圧縮力からの解除時に
元の形状および容量に向けてはね戻る加湿パッドの能力
を意味する。未処理繊維および従来の既知の架橋繊維か
ら作られた芯と比較して、本発明の繊維から作られた吸
収性芯は、湿潤圧縮力の解除時に元の容量の実質上高い
割合を回復するであろう。

別の好ましい態様においては、個体化架橋繊維は、パ
ッドの平衡湿潤密度よりも低い乾燥密度に圧縮される空
気抄造または湿式抄造（その後乾燥）吸収性芯に成形す
る。平衡湿潤密度は、パッドが流体で完全に飽和する時
に乾燥繊維基準で計算したパッドの密度である。繊維を
平衡湿潤密度よりも低い乾燥密度を有する吸収性芯に成
形する時には、飽和までへの湿潤時に、芯は、平衡湿潤
密度に崩壊するであろう。或いは、繊維を平衡湿潤密度
よりも高い乾燥密度を有する吸収性芯に成形する時に
は、飽和までへの湿潤時に、芯は、平衡湿潤密度に膨張
するであろう。本発明の繊維から作られたパッドは、通
常の毛羽化繊維から作られたパッドよりも実質上低い平
衡湿潤密度を有する。本発明の繊維は、平衡湿潤密度よ
りも高い密度に圧縮して薄いパッドを形成でき、このパ
ッドは、湿潤時に膨張し、それによって吸収後力を非架
橋繊維の場合に得られるものよりも実質上高い程度に増
大するであろう。

別の好ましい態様においては、高い吸収性、湿潤レジ
リエンス、および湿潤応答性は、乾燥セルロースのモル
基準で計算して約1.5モル％〜約6.0モル％の架橋水準の
場合に得られることがある。好ましくは、かかる繊維
は、平衡湿潤密度よりも高い乾燥密度を有する吸収性芯
に成形する。好ましくは、吸収性芯は、密度約0.12g/cc
〜約0.60g/ccに圧縮し、そして対応平衡湿潤密度は乾式
圧縮パッドの密度よりも低い。また、好ましくは、吸収
性芯は、密度約0.12g/cc〜約0.40g/ccに圧縮し、そして
対応平衡湿潤密度は約0.08g/cc〜約0.12g/ccであり、乾
燥圧縮芯の密度よりも低い。しかしながら、より高い密
度範囲内の吸収性構造物は、低水準の架橋を有する架橋
繊維から作るべき低密度吸収性構造物と同様に、より高
い架橋水準を有する架橋繊維から作ることができること
を認識すべきである。従来の既知の個体化架橋繊維と比
較して改善された性能は、すべてのかかる構造物の場合
に得られる。

前記議論は、高密度吸収性構造物および低密度吸収性
構造物に好ましい態様を包含するが、ここに開示の範囲
間の吸収構造物密度と架橋剤量との各種の組み合わせ
は、通常のセルロース系繊維および従来の既知の架橋繊
維と比較して優れた吸収特性および吸収性構造物一体性
を与えるであろうことを認識すべきである。かかる態様
は、本発明の範囲内に包含されることを意味する。

流体保持値の測定法 下記方法は、セルロース系繊維の保水値を測定するた
めに利用できる。

繊維約0.3g〜約0.4gの試料を蒸留水または脱イオン水
約100mlを有するカバー付き容器中で室温において約15
〜約20時間浸漬する。浸漬させた繊維を濾過器上で捕集
し、遠心管の60メッシュ篩分け底よりも約1.5インチ
（約3.81cm）上に支持された80メッシュワイヤーバスケ
ットに移す。管をプラスチックカバーで覆い、試料を相
対遠心力1500〜1700Gで19〜21分間遠心分離する。次い
で、遠心分離された繊維をバスケットから取り出し、秤
量する。秤量された繊維を105℃で恒量に乾燥し、再秤
量する。保水値を 次の通り計算する： （式中、Ｗは遠心分離された繊維の湿潤重量であり;Dは
繊維の乾燥重量であり;W−Ｄは吸収された水の量であ
る）。

ドリップ後力の測定法 下記方法は、吸収性芯のドリップ能力を測定するため
に利用できる。ドリップ能力は、芯の吸収能力と吸収速
度との組み合わせ尺度として利用される。

重量約7.5gの４インチ×４インチ（約10.2cm×10.2c
m）の吸収性パッドをスクリーンメッシュ上に置く。合
成尿をパッドの中心に速度8ml/秒で導入する。合成尿の
第一ドロップがパッドの底または側面から逃げる時に合
成尿流を停止する。ドリップ能力は、合成尿の導入前の
パッドの質量と合成尿の導入後のパッドの質量との差÷
繊維の質量（絶乾重量基準）によって計算する。

湿潤圧縮性の測定法 下記方法は、吸収性構造物の湿潤圧縮性を測定するた
めに利用できる。湿潤圧縮性は、吸収性芯の耐湿潤圧縮
性、湿潤構造一体性および湿潤レジリエンスの尺度とし
て利用される。

重量約7.5gの４インチ×４インチ（約10.2cm×10.2c
m）平方のパッドを調製し、厚さを測定し、密度を計算
する。パッドに合成尿を乾燥重量の10倍まで、または飽
和点まで（どちらか少ない方）導入する。0.1psi圧縮荷
重をパッドに負荷する。約60秒後（その際にパッドは平
衡する）、パッドの厚さを測定する。次いで、圧縮荷重
を1.1psiに増大し、パッドを平衡させ、厚さを測定す
る。次いで、圧縮荷重を0.1psiに減少し、パッドを平衡
させ、厚さを再度測定する。密度をパッドの場合に元の
0.1psi荷重、1.1psi荷重および0.1psir（psiリバウン
ド）荷重と称する第二0.1psi荷重において計算する。次
いで、cc/gで報告するボイド容量を各々のそれぞれの圧
力荷重の場合に測定する。ボイド容量は、湿潤パッド密
度マイナス繊維容量（0.95cc/g）の逆数である。0.1psi
および1.1psiボイド容量は、耐湿潤圧縮性および湿潤構
造一体性の有用な指示物である。普通の初期パッド密度
の場合のより高いボイド容量は、より大きい耐湿潤圧縮
性およびより大きい湿潤構造一体性を示す。0.1psiボイ
ド容量と0.psirボイド容量との間の差は、吸収性パッド
の湿潤レジリエンスを比較するのに有用である。0.1psi
ボイド容量と0.psirボイド容量との間のより小さい差
は、より高い湿潤レジリエンスを示す。

また、乾燥パッドと圧縮前の飽和パッドとの間のカリ
パー（caliper）の差は、パッドの湿潤応答性の有用な
指示物であることが見出される。

乾燥圧縮性の測定法 下記方法は、吸収性芯の乾燥圧縮性を測定するために
利用できる。乾燥圧縮性は、芯の乾燥レジリエンスの尺
度として利用される。

質量約7.5gを有する４インチ×４インチ（約10.2cm×
10.2cm）平方の空気抄造パッドを調製し、乾燥状態で水
圧プレスによって圧力5500ポンド/16平方インチに圧縮
する。パッドを反転し、プレス加工を繰り返す。パッド
の厚さを非荷重カリパーでプレス加工前およびプレス加
工後に測定する。次いで、プレス加工前およびプレス加
工後の密度を質量／（面積×厚さ）として計算する。プ
レス加工前の密度とプレス加工後の密度との間のより大
きい差は、より低い乾燥レジリエンスを示す。

セルロース系繊維と反応させたC₂〜C₉ポリカルボン酸の
量の測定法 セルロース系繊維と架橋されたポリカルボン酸の量を
測定するのに好適な各種の分析法が、存在する。いかな
る好適な方法も、使用できる。本発明の例において個体
化架橋繊維のセルロース成分と反応して繊維内架橋結合
を形成する好ましいC₂〜C₉ポリカルボン酸（例えば、ク
エン酸、1,2,3−プロパントリカルボン酸、1,2,3,4−ブ
タンテトラカルボン酸、およびオキシジコハク酸）の量
を決定する目的で、下記方法を使用する。先ず、架橋繊
維の試料を十分に熱水で洗浄して、未反応架橋化学薬品
または触媒を除去する。次いで、繊維を平衡含水量に乾
燥する。次いで、個体化架橋繊維のカルボキシル基含量
を本質上T.A.P.P.I.法T2370S−77に従って測定する。次
いで、C₂〜C₉ポリカルボン酸の架橋水準を下記式 〔式中、Ｃは架橋繊維のカルボキシル含量（meq/kg）で
あり、30は非架橋パルプ繊維のカルボキシル含量（meq/
kg）であり、＊162g/モルは架橋パルプ繊維の分子量で
ある（即ち、１アンヒドログルコース単位）〕 によって繊維のカルボキシル基含量から計算する。

前記式を誘導する際に施す仮定は、次の通りである。

1. 架橋繊維の分子量は、非架橋パルプの分子量、即
ち、162g/モル（セルロースアンヒドログルコースのモ
ル基準で計算）に等しい。

2. クエン酸の３個のカルボキシル基のうちの２個が、
セルロース上のヒドロキシル基と反応して架橋結合を形
成し、かくてカルボキシル試験によって測定するために
１個のカルボキシル基を遊離のままにする。

3. トリカルバリル酸（TCBA、1,2,3−プロパントリカ
ルボン酸としても既知）の３個のカルボキシル基のうち
の２個が、セルロース上の２個のヒドロキシル基と反応
して架橋結合を形成し、かくてカルボキシル試験によっ
て測定するために１個のカルボキシル基を遊離のままに
する。

4. 1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸（BTCA）の４個
のカルボキシル基のうちの３個が、セルロース上のヒド
ロキシル基と反応して架橋結合を形成し、かくてカルボ
キシル試験によって測定するために１個のカルボキシル
基を遊離のままにする。

5. オキシジコハク酸（ODS）の４個のカルボキシル基
のうちの３個が、セルロース上のヒドロキシル基と反応
して架橋結合を形成し、かくてカルボキシル試験によっ
て測定するために１個のカルボキシル基を遊離のままに
する。

6. 非架橋パルプ繊維は、カルボキシル含量30meq/kgを
有する。

7. 新しいカルボキシル基は、架橋プロセス時にセルロ
ース上で発生しない。

撚り数の測定法 下記方法は、この開示において分析する繊維の撚り数
を測定するために使用できる。

乾燥繊維を浸漬油の薄膜で被覆されたスライド上に置
き、次いで、カバースリップで覆う。浸漬油の効果は、
膨潤を誘発せずに繊維を透明にさせ、それによって撚り
結節（後述）の同定を助長した。湿潤繊維は、繊維の低
コンシステンシースラリーをスライド上に注ぐことによ
ってスライド上に置き、次いで、カバースリップで覆
う。水は、撚り結節同定が容易になるように繊維を透明
にさせた。

ケンブリッジ・インストルーメンツ・リミテッド（英
国ケンブリッジ；ニューヨーク州バッファロ）から入手
できるコンピューター制御顕微鏡、ビデオカメラ、ビデ
オスクリーン、およびQUIPSソフトウェアを装荷したコ
ンピューターを具備する画像アナライザーを使用して撚
り数を測定する。

倍率200Xで顕微鏡スライドの特定の面積内の繊維の全
長を画像アナライザーによって測定する。撚り結節を同
定し、オペレーターによってマークする。この方法を続
け、合計繊維長さ1270mmインチが分析されるまで、繊維
長さを測定し、撚り結節をマークする。1mm当たりの撚
り結節の数は、マークされた撚り結節の合計数を合計繊
維長さで割ることによって、このデータから計算する。

カール因子の測定法 下記方法は、繊維カール指数を測定するために利用で
きる。

乾燥繊維を顕微鏡スライド上に置く。カバースリップ
を繊維上に置き、端部において所定位置で接着する。ソ
フトウェア制御顕微鏡、ビデオカメラ、ビデオモニタ
ー、およびコンピューターを具備する画像アナライザー
を利用して、実測長さL_Aおよび最大投影長さL_R（繊維を
包含する長方形の最長辺の長さに等しい）を測定する。
利用するソフトウェアは、前記の撚り数画像分析法の節
で記載したものと同じである。

一旦L_AおよびL_Rが得られたら、カール因子を前記式
（１）に従って計算する。繊維の各試料のカール因子を
少なくとも250の個体繊維について計算し、次いで、平
均して試料の平均カール因子を求める。L_A0.25mm未満を
有する繊維を計算から除外する。

下記例は、本発明の実施を例示するものであって、限
定するものではない。

例Ｉ 本発明の個体化架橋繊維は、架橋剤としてクエン酸を
利用して乾式架橋法によって調製する。クエン酸架橋繊
維を製造するために使用する方法は、次の通りである。

1. 各試料の場合に、一旦乾燥したサザーン針葉樹クラ
フト（SSK）パルプ1735gを準備する。繊維は、含水量約
７％（コンシステンシー93％に等しい）を有する。

2. スラリーは、繊維をH₂O59,323g中にクエン酸2,942g
および50％水酸化ナトリウム溶液410mlを含有する水溶
液に加えることによって調製する。繊維をスラリー中に
約60分間浸漬する。この工程は、「浸漬（steeping）」
とも称する。浸漬pHは、約3.0である。

3. 次いで、繊維を遠心分離によってコンシステンシー
約40％〜約50％に脱水する。工程２でスラリー濾液中の
カルボン酸濃度と組み合わされたこの工程の遠心分離ス
ラリーコンシステンシーは、遠心分離後に繊維上に存在
する架橋剤の量を設定した。本例においては、乾燥繊維
セルロースアンヒドログルコース基準で約６重量％のク
エン酸が、初期遠心分離後に繊維上に存在する。実際
上、スラリー濾液中の架橋剤の濃度は、標的脱水コンシ
ステンシーおよび繊維上の所望量の化学薬品を仮定して
計算する。

4. 次いで、プレートが最小量の繊維損傷で実質上個体
化された繊維を調製するギャップに設定されたスプラウ
ト−ワルドロン（Sprout−Waldron）12インチ（約30.5c
m）のディスクリファイナー（モデルNo.105−Ａ）を使
用して、脱水繊維を離解する。個体化繊維がリファイナ
ーを出ると、２個の垂直管中において熱風でフラッシュ
乾燥して繊維撚りおよびカールを与える。繊維は、これ
らの管を出る際に水分約10％を有し且つ硬化の準備がで
きている。繊維の含水量がフラッシュ乾燥管を出る際に
は約10％よりも多いならば、含水量が約10％になるま
で、繊維を室温空気で乾燥する。

5. 次いで、ほとんど乾燥した繊維をトレー上に置き、
通風乾燥オーブン中で所定温度で所定時間硬化する。温
度は、実際上、クエン酸の添加量、繊維の乾燥度などに
依存する。本例においては、試料を温度約188℃で約８
分間硬化する。架橋は、オーブン中での期間で完了す
る。

6. 架橋個体化繊維をメッシュスクリーン上に置き、約
20℃の水ですすぎ、コンシステンシシー１％で約60℃の
水中に１時間ソーキングし、篩分け、約20℃の水で２度
目にすすぎ、繊維コンシステンシー約60％に遠心分離
し、室温空気で平衡含水量約８％に乾燥する。

得られた個体化架橋セルロース系繊維は、WRV 37.6
を有し且つ繊維内架橋結合の形態で繊維と反応されたク
エン酸3.8モル％（セルロースアンヒドログルコースの
モル基準で計算）を含有する。

重要なことに、得られた個体化架橋繊維は、通常の非
架橋繊維および従来の既知の架橋繊維と比較して改善さ
れた湿潤応答性を有し且つヒトの皮膚の付近で安全に利
用できる。

例II 本発明の個体化架橋繊維は、架橋剤として1,2,3,4−
ブタンテトラカルボン酸（BTCA）を利用して乾式架橋法
によって調製する。下記修正を施して、個体化架橋繊維
を例Ｉの前記方法に従って製造する。例Ｉの工程２にお
けるスラリーは、乾燥パルプ150g、H₂O 1186g、BTCA
63.6gおよび水酸化ナトリウム4gを含有する。工程５に
おいて、繊維を温度約165℃で約60分間硬化する。

得られた個体化架橋セルロース系繊維は、WRV 32.9
を有し且つ繊維内架橋結合の形態で繊維と反応された1,
2,3,4−ブタンテトラカルボン酸5.2モル％（セルロース
アンヒドログルコースモル基準で計算）を含有する。

重要なことに、得られた個体化架橋繊維は、通常の非
架橋繊維および従来の既知の架橋繊維と比較して改善さ
れた湿潤応答性を有し且つヒトの皮膚の付近で安全に利
用できる。

例III 本発明の個体化架橋繊維は、架橋剤として1,2,3−プ
ロパントリカルボン酸を利用して乾式架橋法によって調
製する。下記修正を施して、個体化架橋繊維を例Ｉの前
記方法に従って製造する。例Ｉの工程２におけるスラリ
ーは、パルプ150g、水1187g、1,2,3−プロパントリカル
ボン酸63.6gおよび水酸化ナトリウム3gを含有する。工
程５において、繊維を温度約165℃で約60分間硬化す
る。

得られた個体化架橋セルロース系繊維は、WRV 36.1
を有し且つ繊維内架橋結合の形態で繊維と反応された1,
2,3−プロパントリカルボン酸5.2モル％（セルロースア
ンヒドログルコースモル基準で計算）を含有する。

重要なことに、得られた個体化架橋繊維は、通常の非
架橋繊維および従来の既知の架橋繊維と比較して改善さ
れた湿潤応答性を有し且つヒトの皮膚の付近で安全に利
用できる。

例IV 本発明の個体化架橋繊維は、架橋剤としてオキシジコ
ハク酸を利用して乾式架橋法によって調製する。下記修
正を施して、個体化架橋繊維を例Ｉの前記方法に従って
製造する。例Ｉの工程２におけるスラリーは、乾燥パル
プ140g、H₂O 985g、オキシジコハク酸のナトリウム塩4
0gおよび98％硫酸10mlを含有する。

得られた個体化架橋セルロース系繊維は、WRV 44.3
を有し且つ繊維内架橋結合の形態で繊維と反応されたオ
キシジコハク酸3.6モル％（セルロースアンヒドログル
コースモル基準で計算）を含有する。

重要なことに、得られた個体化架橋繊維は、通常の非
架橋繊維および従来の既知の架橋繊維と比較して改善さ
れた湿潤応答性を有し且つヒトの皮膚の付近で安全に利
用できる。

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】個体化架橋セルロース系繊維であって、前
   記繊維が繊維内架橋結合の形態で前記繊維と反応した有
   効量のC₂〜C₉ポリカルボン酸架橋剤を有する実質上個体
   の形態のセルロース系繊維からなるものであり、前記C₂
   〜C₉ポリカルボン酸架橋剤が（ａ）オレフィン性飽和ま
   たは不飽和のいずれかであり且つ１分子当たり少なくと
   も３個のカルボキシル基を有する脂肪族および脂環式C₂
   〜C₉ポリカルボン酸、および（ｂ）１分子当たり２個の
   カルボキシル基を有し且つカルボキシル基の一方または
   両方に対してα、βで配置された炭素−炭素二重結合を
   有する脂肪族および脂環式C₂〜C₉ポリカルボン酸からな
   る群から選ばれたものであり、前記C₂〜C₉ポリカルボン
   酸架橋剤中の１つのカルボキシル基が２個または３個の
   炭素原子によって第二のカルボキシル基から分離された
   ものであることを特徴とする、個体化架橋セルロース系
   繊維。
2. 【請求項２】前記繊維が、繊維内架橋結合の形態で前記
   繊維と反応した架橋剤約0.5モル％〜約10.0モル％（セ
   ルロースアンヒドログルコースのモル基準で計算）を有
   する、請求項１に記載の個体化架橋繊維。
3. 【請求項３】前記架橋剤が、前記繊維が保水値約28〜約
   60を有するようにさせるのに十分な程繊維内結合形態で
   前記繊維と反応している、請求項２に記載の個体化繊
   維。
4. 【請求項４】前記繊維が、繊維内架橋結合の形態で前記
   繊維と反応した架橋剤約1.5モル％〜約6.0モル％（セル
   ロースアンヒドログルコースのモル基準で計算）を有す
   る、請求項３に記載の個体化架橋繊維。
5. 【請求項５】前記繊維の保水値が、約30〜約45である、
   請求項４に記載の個体化架橋繊維。
6. 【請求項６】前記架橋剤が、クエン酸、1,2,3,4−ブタ
   ンテトラカルボン酸、および1,2,3−プロパントリカル
   ボン酸からなる群から選ばれる、請求項３に記載の個体
   化架橋繊維。
7. 【請求項７】前記架橋剤が、クエン酸である、請求項６
   に記載の個体化架橋繊維。
8. 【請求項８】前記繊維が、繊維内架橋結合の形態で前記
   繊維と反応したクエン酸約1.5モル％〜約6.0モル％（セ
   ルロースアンヒドログルコースのモル基準で計算）を有
   する、請求項７に記載の個体化架橋繊維。
9. 【請求項９】前記繊維の保水値が、約30〜約45である、
   請求項８に記載の個体化架橋繊維。
10. 【請求項１０】前記架橋剤が、オキシジコハク酸、式 を有するタートレートモノコハク酸および式 を有するタートレートジコハク酸からなる群から選ばれ
    る、請求項３に記載の個体化架橋繊維。
11. 【請求項１１】前記架橋剤が、オキシジコハク酸であ
    る、請求項10に記載の個体化架橋繊維。
12. 【請求項１２】前記繊維が、繊維内架橋結合の形態で前
    記繊維と反応した架橋剤約1.5モル％〜約6.0モル％（セ
    ルロースアンヒドログルコースモル基準で計算）を有す
    る、請求項10に記載の個体化架橋繊維。
13. 【請求項１３】前記繊維の保水値が、約30〜約45であ
    る、請求項12に記載の個体化架橋繊維。
14. 【請求項１４】前記架橋剤が、オキシジコハク酸であ
    る、請求項13に記載の個体化架橋繊維。