JP4594082B2 - 接着可能な配向不織繊維ウェブおよびその製造方法 - Google Patents

Description

配向繊維の不織繊維ウェブの接着は、処理工程または製品特性において望ましくない妥協を必要とする場合が多い。例えば、メルトスパンまたはスパンボンド繊維などの配向繊維の捕集ウェブが接着される（例えば、ウェブの圧密化のため、その強度の増大のため、あるいはウェブ特性の変更のために）場合、通常、メルトスパンまたはスパンボンド繊維に加えて、接着繊維または他の接着材料がウェブに含有される。あるいは、または更に、ポイント接着または広域カレンダリング動作において、ウェブには熱および圧力がかけられる。メルトスパンまたはスパンボンド繊維自体は、一般に、繊維強度を増大するために高度に延伸されており、繊維の接着に関与する能力が制限された繊維が残されるので、このような工程が必要とされる。

しかしながら、接着繊維または他の接着材料の添加はウェブのコストを増大させ、製造動作をより複雑にし、ウェブに異質の成分を導入する。そして、熱および圧力はウェブの特性を変化させ、例えば、ウェブをより紙状にし、剛性にし、あるいは脆性にする。

また、スパンボンド繊維間の接着は、ポイント接着またはカレンダリングの熱および圧力と共に得られる場合でも、所望されるよりも低い強度を有する傾向があり、スパンボンド繊維間の接着強度は、通常、スパンボンド繊維よりも規則性の低いモルホロジーを有する繊維間の接着強度よりも低い。サブハッシュ・チャンド（Ｓｕｂｈａｓｈ Ｃｈａｎｄ）らの最近の刊行物「熱接着中のポリプロピレン繊維の構造および特性（Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｆｉｂｅｒｓ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅｒｍａｌ ｂｏｎｄｉｎｇ）」（Ｔｈｅｒｍｏｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ ３６７−３６８（２００１）１５５−１６０）を参照されたい。

当該技術分野において配向繊維ウェブの接着に関連する欠陥は認識されているが、満足できる解決法の存在は知られていない。米国特許第３，３２２，６０７号明細書は改良における１つの取り組みについて記載しており、他の接着技法の中でも、繊維が混合配向性繊維を有して調製されることが提言され、この際、いくつかの繊維セグメントはより低い配向性を有し、それによって、より低い軟化温度を有するので、バインダフィラメントの役割を果たす。この特許の実施例ＸＩＩで説明される（８欄の９〜５２行目も参照）ように、このような混合配向性繊維は、押出されたフィラメントを加熱フィードロールに導き、ロールが回転する間にしばらくフィラメントをロールに係合させることによって調製される。このような接触から低配向性セグメントが得られ、ウェブに接着性を提供すると記載されている（同様の教示について、例えば、米国特許第４，０８６，３８１号明細書、５欄、５９行目以下も参照）。

しかしながら、米国特許第３，３２２，６０７号明細書の繊維の低配向性の接着セグメントは、高配向性の他のセグメントより大きい直径も有する（１７欄、２１〜２５行）。この結果、低配向性セグメントを軟化させてウェブを接着させるために、より高い熱が必要とされる。また、繊維形成プロセス全体がかなり低速で作動され、それにより、効率が低下する。そして、この特許（８欄、２２〜２５行および６０〜６３行）によると、低配向性セグメントの接着は適切な接着のためには明らかに不十分であり、その結果、低配向性セグメントだけでなく、高配向性セグメントまたは繊維の接着もいくらか提供するように接着条件が選択される。

改良された接着方法が必要とされており、これらの方法が、好ましくは接着繊維または他の接着材料を添加することなく、自己接着（本明細書中では、ポイント接着またはカレンダリングの場合のように固体接触圧力を加えることなく、オーブン内またはスルーエアボンダー（ホットエアナイフとしても知られる）を用いて得られるような、高温における繊維間の接着と定義される）を提供できれば望ましいであろう。メルトスパンまたはスパンボンド繊維の高延伸レベルは、その自己接着能力を制限する。自己接着の代わりに、ほとんどの単一成分メルトスパンまたはスパンボンド繊維ウェブは、例えばポイント接着のように熱および圧力の使用によって、あるいは熱およびカレンダリング圧力をより広域に加えることによって接着され、更に、熱および圧力プロセスは、通常、ウェブ中で接着繊維または他の接着材料を使用することによって達成される。

本発明は、スパンボンドウェブなどの配向繊維ウェブの多くの所望の物理特性を示すが、改良されたより便利な接着性を有する新しい不織繊維ウェブを提供する。簡単に要約すると、本発明の新しいウェブは、選択された接着動作の間に互いに軟化特性が異なる長手方向セグメントを提供するように、その長さにわたってモルホロジーが変化する均一な直径の繊維を含む。これらの長手方向セグメントのいくつかは接着動作条件下で軟化し、すなわち選択された接着動作中に能動的であり、ウェブの他の繊維と接着されるようになり、その他のセグメントは、接着動作の間、受動的である。「均一な直径」とは、繊維がかなりの長さ（すなわち、５センチメートル以上）にわたって本質的に同一の直径（１０パーセント以下の変動）を有することを意味し、この中にモルホロジーの変化が存在することができ、通常は存在する。好ましくは、能動的な長手方向セグメントは、有用な接着条件下、例えば十分に低い温度において十分に軟化し、ウェブは自己接着されることが可能である。

繊維は、好ましくは配向される。すなわち、繊維は、好ましくは、繊維の長さ方向に配列され、その配列内に固定された（すなわち、熱的に捕捉された）分子を含む。好ましい実施形態では、繊維の受動的な長手方向セグメントは、通常のスパンボンド繊維ウェブが示す程度まで配向される。結晶性または半結晶性ポリマーでは、このようなセグメントは、好ましくは、ひずみ誘起型（ｓｔｒａｉｎ−ｉｎｄｕｃｅｄ）または鎖延長型（ｃｈａｉｎ−ｅｘｔｅｎｄｅｄ）の結晶化を示す（すなわち、繊維内の分子鎖は、繊維軸にほぼ沿って配列された結晶秩序を有する）。全体として、ウェブは、通常のスパンボンドウェブを接着させることができない方法で強力に接着可能でありながら、スパンボンドウェブで得られるのと同様の強度特性を示すことができる。そして、本発明の自己接着されたウェブは、スパンボンドウェブで一般に使用されるポイント接着またはカレンダリングでは得ることができないウェブの全体にわたる嵩高性および均一性を有することができる。

「繊維」という用語は、本明細書中では、単一成分繊維と、二成分またはコンジュゲート繊維（便宜上、「二成分」という用語は、多くの場合、２つの成分からなる繊維のほかに、２つより多い成分からなる繊維を意味するためにも使用され得る）と、二成分繊維の繊維部分、すなわち二成分繊維の断面の一部を占有し、その長さにわたって延在する部分とを意味するために使用される。単一成分繊維ウェブが好ましいことが多く、本発明により提供される配向性と接着性の組み合わせは、単一成分繊維を用いる高強度で接着可能なウェブを可能にする。本発明のその他のウェブは二成分繊維を含み、モルホロジーが変化する上記の繊維は、多成分繊維の１つの成分（または繊維部分）である。すなわち、繊維の断面の一部だけを占有し、繊維の長さに沿って継続する。上記のような繊維（すなわち繊維部分）は、高強度特性を提供するだけでなく、多成分繊維の一部として接着機能を実行することができる。

本発明の不織繊維ウェブは繊維形成プロセスによって調製することができ、該プロセスでは、繊維形成材料のフィラメントが押出され、配向力を受け、気体流の乱流場を通過されるが、押出されたフィラメントの少なくともいくつかは軟化条件下にあり、乱流場にある間にその凍結温度（例えば、フィラメントの繊維形成材料が凝固する温度）に到達する。本発明の繊維ウェブを製造するための好ましい方法は、ａ）繊維形成材料のフィラメントを押出すことと、ｂ）気体流が長手方向応力、すなわち配向応力をフィラメントに加える処理チャンバを介して、フィラメントを方向付けることと、ｃ）フィラメントが処理チャンバを出た後に、フィラメントに乱流場を通過させることと、ｄ）処理されたフィラメントを捕集することとを含み、フィラメントの温度は、フィラメントの少なくともいくつかが、処理チャンバを出た後であるが捕集される前に凝固するように制御される。好ましくは、処理チャンバは２つの平行壁により画定され、壁の少なくとも一方は、他方の壁に向かって、およびそこから離れるように、瞬時に移動可能であり、フィラメントの通過中に瞬間的な移動を提供するための移動手段に支配される。

繊維の長さに沿ったモルホロジーの変化に加えて、本発明の繊維ウェブの繊維間にもモルホロジーの変化が存在し得る。例えば、乱流場でより少ない配向を経験した結果、いくつかの繊維は、他の繊維よりも大きい直径を有することができる。より大きい直径の繊維は、規則性の低いモルホロジーを有することが多く、より高度に発達したモルホロジーを有することが多い直径のより小さい繊維とは異なる程度で接着動作に関与する（すなわち能動的である）。本発明の繊維ウェブの接着の大部分は、このような直径のより大きい繊維を必要とし、これらはそれ自体、必須ではないがモルホロジーが変化することが多い。しかしながら、モルホロジーの変化したより小さい直径の繊維内に生じる規則性の低いモルホロジー（および、そのためにより低い軟化温度）を有する長手方向セグメントも、好ましくは、ウェブの接着に関与する。

図１は、本発明の不織繊維ウェブを調製するために使用することができる説明的な装置を示す。この特定の説明的な装置では、繊維形成材料をホッパ１１に導入し、押出機１２内で材料を溶融し、溶融した材料をポンプ１３により押出ヘッド１０へポンピングすることによって、繊維形成材料が押出ヘッド１０にもたらされる。ペレット状または他の粒子形態の固体高分子材料が使用されて、液体のポンピング可能な状態に溶融されるのが最も一般的であるが、ポリマー溶液などの他の繊維形成液体も使用され得る。

押出ヘッド１０は従来のスピナレットまたはスピンパックでよく、一般に、規則的なパターン、例えば一直線の列に配置された多数のオリフィスを含む。繊維形成液体のフィラメント１５は押出ヘッドから押出され、処理チャンバまたはアッテネータ１６へ搬送される。プロセスの所望される制御の一部として、押出されたフィラメント１５がアッテネータ１６に到達する前に移動する距離１７は、フィラメントがさらされる条件と同様に調整することができる。通常、押出されたフィラメント１５の温度を低下させるために、押出されたフィラメントには、従来の方法および装置によって、空気または他の気体のいくらかの急冷ストリーム１８が提供される。押出されたフィラメントの所望の温度を得るため、および／またはフィラメントの延伸を容易にするために、急冷ストリームが加熱されることもあり得る。空気（または他の流体）の１つまたは複数のストリームが存在してもよく、例えば、フィラメントストリームを横切って吹く第１のストリーム１８ａは、押出の間に放出される望ましくない気体材料または煙霧を除去することができ、第２の急冷ストリーム１８ｂは、所望される主要な温度低下を達成する。使用中のプロセスまたは所望される最終製品の形態によっては、急冷ストリームは、押出されたフィラメント１５のいくらかを、アッテネータ１６に到達する前に凝固させるのに十分であり得る。しかしながら一般に、本発明の方法では、押出されたフィラメント成分は、アッテネータに入る際、まだ軟化または溶融条件下にある。あるいは、押出ヘッド１０とアッテネータ１６の間の周囲空気または他の流体が、押出されたフィラメント成分のアッテネータに入る前の温度変化のための媒体であり得る場合には、急冷ストリームは使用されない。

フィラメント１５は、以下により詳細に議論されるように、アッテネータ１６を通過し、その後出ていく。ほとんどの場合、図１に描かれるように、フィラメント１５はコレクタ１９上に出て行き、そこで繊維塊２０として捕集され、繊維塊２０は密着していてもいなくてもよく、取扱い可能なウェブの形態をとる。コレクタ１９は一般に多孔質であり、気体回収装置１４は、コレクタの下方に位置決めされて、繊維がコレクタ上に堆積するのを促進することができる。

アッテネータ１６とコレクタ１９の間には、空気または他の流体の乱流場２１がある。乱流は、アッテネータを通過する流れがアッテネータ端部の開放空間に到達する際に発生し、アッテネータ内に存在した圧力が解放される。流れのストリームはアッテネータをでるときに広がり、広がったストリーム内で渦が生じる。これらの渦（主要なストリームとは異なる方向に流れる流れの渦巻）は、その中のフィラメントに、アッテネータ内およびアッテネータより上でフィラメントが通常受ける直線的な力とは異なる力を付加する。例えば、フィラメントは渦の中であちこちにフラッピングされ、繊維の長さを横断するベクトル成分を有する力にさらされる。

処理されたフィラメントは長尺であり、乱流場を通る湾曲したランダムな通路を移動する。フィラメントの異なる部分は、乱流場内で異なる力を経験する。少なくともいくつかのフィラメントの一部にかかる長さ方向の応力は、ある程度緩和され、その結果、これらの部分は、長さ方向の応力の付加をより長く経験する部分よりも少なく配向されることになる。

同時に、フィラメントは冷却される。例えば、アッテネータに入るときのフィラメントの温度（例えば、押出される繊維形成材料の温度、押出ヘッドとアッテネータの間の距離、ならびに急冷ストリームの量および性質を制御することによる）、アッテネータの長さ、アッテネータ内を移動するときのフィラメントの速度および温度、ならびにコレクタ１９からのアッテネータの距離を制御することによって、乱流場内のフィラメントの温度を制御することができる。フィラメントまたはセグメントが凝固する温度まで、フィラメントおよびそのセグメントのいくらかまたは全てを乱流場内で冷却させることによって、フィラメントの異なる部分により経験される配向性の違い、およびその結果の繊維のモルホロジーは凍結される。すなわち、分子は、その配列された位置に熱的に捕捉される。異なる繊維および異なるセグメントが乱流場を通過するときに経験した異なる配向性は、コレクタ１９で捕集されるときに繊維内に少なくともある程度は保持される。

フィラメントの化学組成に応じて、繊維内に異なる種類のモルホロジーを得ることができる。以下で議論されるように、繊維内で可能な形態学的な形には、非晶質、規則性または剛性の非晶質、配向された非晶質、結晶、配向または成形された結晶、および鎖延長型結晶化（ひずみ誘起型結晶化と呼ばれることもある）が含まれる。これらの異なる種類のモルホロジーのうちの異なるものが単一の繊維の長さに沿って存在することができる。あるいは、異なる量または異なる程度の規則性または配向性で存在することができる。そして、これらの差異は、繊維の長さに沿った長手方向セグメントの接着動作中の軟化特性が異なる程度に存在し得る。

説明したように処理チャンバおよび乱流場を通過した後であるが、捕集される前に、押出フィラメントまたは繊維は、例えば更なる延伸や噴霧など、図１には説明されない多数の更なる処理工程を受けることができる。捕集の際、捕集された繊維の全部の塊２０は、接着オーブン、スルーエアボンダー、カレンダ、エンボス加工ステーション、ラミネータ、カッターなどの他の装置へ搬送されてもよいし、または駆動ロール２２を通過して貯蔵ロール２３に巻き取られてもよい。塊はオーブンまたはスルーエアボンダーへ搬送されることがかなり多く、そこで塊は加熱され、取扱い可能なウェブとして塊を安定化する、または更に安定化する自己接着を生じる。本発明は、繊維形成高分子材料が１つの本質的に直接的な作業（フィラメントの押出、フィラメントの処理、乱流場におけるフィラメントの凝固、処理されたフィラメントの捕集、および必要であれば、捕集された塊をウェブに変えるための更なる処理を含む）でウェブに転換される直接ウェブ形成プロセスとして、特に有用である。本発明の不織繊維ウェブは、好ましくは、直接捕集された繊維または直接捕集された繊維塊を含み、これは、繊維形成装置を出るときに繊維がウェブ状の塊として捕集されることを意味する（短繊維または粒子などの他の成分は、本明細書中に後で説明されるように、直接形成された繊維の塊と一緒に捕集され得る）。

あるいは、アッテネータを出て行く繊維は、フィラメント、トウ、または糸の形をとることができ、これらは、貯蔵スプールに巻き取られるか、または更に処理され得る。本明細書中に記載されるようにその長さに沿ってモルホロジーが変化する均一な直径の繊維は、新規および有用であると理解される。すなわち、例えば、選択された接着作業中に能動的および受動的セグメントの存在によって、または長さに沿った規則性または配向性の程度が異なることによって、あるいは繊維または繊維部分の長さに沿った密度または複屈折のグラデーションを測定する本明細書中に後で説明される試験によって示されるように、直径の変化は１０パーセント以下であるがその長さに沿ってモルホロジーが変化する少なくとも５センチメートルの長さの部分を有する繊維は新規および有用であると理解される。このような繊維または繊維の捕集物は、多くの場合カーディングの長さに切断され、任意で他の繊維と混合された後で、ウェブ状に形成することができ、不織ウェブの形に結合させることができる。

図１に描かれる装置は、アッテネータを通過するフィラメントの温度制御を可能にし、フィラメントが高速でチャンバを通過できるようにし、所望される高度の配向性をフィラメントに導入する高応力をフィラメントに付加できるので、本発明の実施において利点を有する（図面に示される装置は、２００１年４月１６日出願の米国特許出願第０９／８３５，９０４号明細書、および２００１年１１月８日に出願され、２００２年７月１８日に国際公開第０２／０５５７８２号パンフレットとして公開された対応のＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ０１／４６５４５号明細書にも記載されており、いずれも参照によって本出願中に援用される）。装置のいくつかの有利な特徴は、代表的な処理装置またはアッテネータの拡大側面図である図２と、取付けおよび他の関連装置を伴った、図２に示される処理装置の部分的に概略的な平面図である図３とにおいて、更に示される。説明的なアッテネータ１６は、処理チャンバ２４を間に画定するように分離された２つの半分部分または側部１６ａおよび１６ｂを含み、側部１６ａおよび１６ｂの対向する表面はチャンバの壁を形成する。図３の平面図からわかるように、処理または減衰チャンバ２４は、一般に、横断方向の長さ２５（アッテネータを通るフィラメントの移動通路に対して横断方向）を有する長尺スロットであり、処理中のフィラメントの数によって変動し得る。

２つの半分部分または側部として存在するが、アッテネータは１つの単一装置としての役割を果たし、まずその結合した形で議論され得る。（図２および図３に示される構造は、単なる代表例であって、様々な異なる構成を使用することができる。）代表的なアッテネータ１６は、減衰チャンバ２４の入口空間または喉部２４ａを画定する傾斜した入口壁２７を含む。入口壁２７は、好ましくは入口エッジまたは表面２７ａで湾曲され、押出されたフィラメント１５を運ぶ空気ストリームが円滑に入るようにする。壁２７は本体部分２８に取り付けられ、本体部分２８と壁２７の間に間隙３０を構築するために、凹んだ領域２９が設けられ得る。空気は導管３１を通って間隙３０内に導入され、アッテネータを通って移動するフィラメントの速度を増大させると共にフィラメントに対する更なる急冷効果も有するエアナイフ（矢印３２で示される）を作り出すことができる。アッテネータ本体２８は、好ましくは、２８ａで湾曲され、エアナイフ３２から通路２４への空気の通過を円滑にする。アッテネータ本体の表面２８ｂの角度（α）は、アッテネータを通過するフィラメントストリームにエアナイフが衝突する所望の角度を決定するように選択することができる。チャンバの入口付近ではなく、エアナイフは、チャンバ内のより遠くに配設されてもよい。

減衰チャンバ２４は、アッテネータを通るその長手方向の長さ（減衰チャンバを通る長手方向軸２６に沿った寸法は軸方向長さと呼ばれる）にわたって均一な間隙幅（２つのアッテネータ側部の間の、図２の頁の水平距離３３は本明細書では間隙幅と呼ばれる）を有することができる。あるいは、図２に示されるように、間隙幅は、アッテネータチャンバの長さに沿って変化してもよい。好ましくは、減衰チャンバはアッテネータの内部で狭くなり、例えば図２に示されるように、エアナイフの位置における間隙幅３３が最も狭い幅であり、減衰チャンバは出口開口３４に向かって、例えば角度βで、その長さに沿って幅が拡大する。このように減衰チャンバ２４の内部で狭く、続いて広くなることによって、ベンチュリ効果が発生され、チャンバ内に導入される空気の質量が増大され、チャンバを通って移動するフィラメントの速度が増大される。異なる実施形態では、減衰チャンバは、一直線または平坦な壁により画定され、このような実施形態では、壁の間の間隔はその長さにわたって一定でもよいし、あるいは、壁は、減衰チャンバの軸方向の長さにわたってわずかに遠離または近接してもよい。これらの全ての場合において、減衰チャンバを画定する壁は、厳密な平行からの偏差が比較的わずかであるため、本明細書では平行であるとみなされる。図２に示されるように、通路２４の長手方向の長さの主要部分を画定する壁は、本体部分２８とは別個の、本体部分２８へ取り付けられたプレート３６の形をとることができる。

減衰チャンバ２４の長さは、異なる効果を達成するように変化させることができ、本明細書中ではシュート長さ３５と呼ばれることもあるエアナイフ３２と出口開口３４の間の部分では、変化は特に有用である。チャンバ壁と軸２６の間の角度は、出口３４付近で広がって、コレクタ上への繊維の分配を変化させると共に、アッテネータの出口で流場の乱れおよびパターンを変化させることができる。デフレクタ表面、コアンダ曲面、および一様でない壁長などの構造を出口で用いて、所望の流力の場、ならびに繊維の広がりまたは他の分配を達成することもできる。一般に、間隙幅、シュート長さ、減衰チャンバ形状などは、処理中の材料と、所望の効果を達成することが所望される処理モードと共に選択される。例えば、より長いシュート長さは、調製される繊維の結晶化度を増大させるのに有用であり得る。押出されたフィラメントを所望の繊維の形に処理するために、条件を選択することができ、広範囲にわたって変化させることができる。

図３に説明されるように、代表的なアッテネータ１６の２つの側部１６ａおよび１６ｂは、それぞれ、ロッド３９上をスライドする直線ベアリング３８に取り付けられた取付けブロック３７によって支持される。ベアリング３８は、ロッドのまわりに放射状に配設された軸方向に延在するボールベアリング列などの手段によってロッド上を低摩擦で移動し、それによって、側部１６ａおよび１６ｂは互いに近づいたり離れたり、容易に移動することができる。取付けブロック３７は、アッテネータ本体２８およびハウジング４０へ取り付けられ、ハウジング４０を通って、供給パイプ４１からの空気が、導管３１およびエアナイフ３２へ分配される。

この説明的な実施形態では、エアシリンダ４３ａおよび４３ｂは、接続ロッド４４によって、それぞれアッテネータ側部１６ａおよび１６ｂに接続され、アッテネータ側部１６ａおよび１６ｂを互いに近づくように押圧するクランピング力を付与する。クランピング力は、減衰チャンバ２４内に存在する圧力の平衡を保つように、他の動作パラメータと共に選択される。すなわち、好ましい動作条件下では、クランピング力は、減衰チャンバの内部で作用してアッテネータ側部が離れるように押圧する力、例えばアッテネータ内の気体の圧力により生じる力と平衡または均衡を保つ。アッテネータの部品がその設定された均衡または定常状態位置に保持され、減衰チャンバまたは通路２４がその設定された均衡または定常状態の間隙幅を保持する間に、フィラメント材料を押出し、アッテネータを通過させ、完成した繊維として捕集することができる。

図１〜図３に示される代表的な装置の動作中、アッテネータ側部またはチャンバ壁の移動は、一般に、システムの摂動が存在する場合にのみ生じる。このような摂動は、処理中のフィラメントが破断したり、または別のフィラメントまたは繊維と絡まったりする場合に生じ得る。例えば、押出ヘッドから来るフィラメントの前端または絡まりは拡大されて、チャンバ２４の局部的な閉塞を生じるので、このような破断または絡まりは、減衰チャンバ２４内の圧力の増大を伴うことが多い。増大した圧力は、アッテネータ側部またはチャンバ壁１６ａおよび１６ｂが互いに離れるよう強制するのに十分であり得る。チャンバ壁のこの動きにより、入ってくるフィラメントの端部または絡まりはアッテネータを通過することができ、その結果、減衰チャンバ２４内の圧力は、摂動前のその定常状態値に戻り、エアシリンダ４３により付与されるクランピング圧力は、アッテネータ側部をその定常状態の位置へ戻す。減衰チャンバ内の圧力増大を引き起こすその他の摂動には、「ドリップ」、すなわち押出されるフィラメントの中断時に押出ヘッドの出口から落下する繊維形成材料の球形の液滴、あるいは減衰チャンバの壁またはすでに付着した繊維形成材料と係合して付着し得る押出フィラメント材料の蓄積が含まれる。

事実上、アッテネータ側部１６ａおよび１６ｂのうちの一方または両方は「浮動する」、すなわち、構造体により定位置に保持されないが、代わりに、図１の矢印５０の方向に自由および容易に横方向に移動するように取り付けられる。好ましい構造では、アッテネータ側部に作用する摩擦および重力以外の唯一の力は、エアシリンダにより加えられるバイアス力および減衰チャンバ２４内で発生される内部圧力である。ばね、弾性材料の変形、またはカムなどのエアシリンダ以外のクランピング手段が使用されてもよいが、エアシリンダは、所望される制御および可変性を提供する。

処理チャンバ壁の所望の動きを引き起こすまたは可能にするために、多くの代替案が利用可能である。例えば、処理チャンバの壁を離れるように強制するために流体圧力に依存するのではなく、チャンバ内のセンサ（例えば、壁上の蓄積またはチャンバの目詰まりを検出するレーザまたは熱センサ）を使用して、壁を引き離し、次にその定常状態の位置に戻すサーボ機構のメカニズムを起動してもよい。本発明のもう１つの有用な装置では、アッテネータ側部またはチャンバ壁の一方または両方は、例えば、サーボ機構の振動または超音波駆動装置によって、揺動パターンで駆動される。揺動の速度は、例えば、少なくとも５，０００サイクル／分〜６０，０００サイクル／秒の速度を含む広い範囲で変動可能である。

更にもう１つの変形では、壁を離すためおよびその定常状態の位置に戻すための移動手段は、単に、処理チャンバ内の流体圧力と、チャンバ壁の外側に作用する周囲圧力との間の差異という形をとる。更に具体的には、定常状態の動作中、処理チャンバ内の圧力（例えば、処理チャンバの内部形状、エアナイフの存在、位置および設計、チャンバに入る流体ストリームの速度などによって確定される、処理チャンバ内で作用する種々の力の総和）は、チャンバ壁の外側に作用する周囲圧力と平衡を保つ。繊維形成プロセスの摂動のためにチャンバ内の圧力が増大すると、摂動が終わって、処理チャンバ内の圧力が定常状態の圧力より低いレベルに低下する（チャンバ壁の間の間隙幅は定常状態の動作時よりも大きいので）まで、チャンバ壁の一方または両方は他方の壁から離れるように移動する。そこで直ちに、チャンバ内の圧力が周囲圧力と平衡になって、定常状態の動作が生じるまで、チャンバ壁の外側に作用する周囲圧力がチャンバ壁を押し戻す。装置および処理パラメータに対する制御が欠けることにより、圧力差のみに依存することはあまり望ましくない選択とされ得る。

要約すると、瞬時に移動可能であり、場合によっては「浮動する」ことに加えて、処理チャンバの壁は、一般に、壁を所望の方法で移動させるための手段にも支配される。壁は、一般に、例えば物理的または作用的に、壁の所望の移動を引き起こすための手段に接続されると考えることができる。移動手段は、処理チャンバまたは関連装置、もしくは動作条件、あるいはこれらの組み合わせのうちのどの特徴を有してもよく、移動可能なチャンバ壁の意図される移動（例えば繊維形成プロセスの摂動を防止または緩和するために離れる動作、例えばチャンバを定常状態の動作に設定または戻すために近づく動作）を引き起こす。

図１〜図３に示される実施形態では、減衰チャンバ２４の間隙幅３３は、チャンバ内に存在する圧力、あるいはチャンバを通る流体の流速および流体温度と相互関係がある。クランピング力は、減衰チャンバ内の圧力と一致し、減衰チャンバの間隙幅に依存して変動する。与えられた流体の流速に対して、間隙幅がより狭く、減衰チャンバ内の圧力がより高いと、クランピング力はより高くなるはずである。より低いクランピング力は、より広い間隙幅を可能にする。メカニカルストップ、例えばアッテネータ側部１６ａおよび１６ｂの一方または両方における隣接構造を使用して、最小または最大の間隙幅が保持されるのを保証することができる。

１つの有用な構造では、例えば、シリンダ４３ｂで使用されるよりも大きい直径のピストンをシリンダ４３ａで使用することによって、エアシリンダ４３ａは、シリンダ４３ｂよりも大きいクランピング力を付与する。この力の差異は、動作中に摂動が生じたときに最も容易に移動する傾向がある側部として、アッテネータ１６ｂを構築する。力の差異は、ロッド３９上のベアリング３８の移動に抵抗する摩擦力とほぼ等しく、これを補償する。アッテネータ側部１６ｂに向かうアッテネータ側部１６ａの移動を制限するために、大きい方のエアシリンダ４３ａに制限手段を取り付けることができる。１つの説明的な制限手段は、図３に示されるように、エアシリンダ４３ａとしてダブルロッドエアシリンダを使用し、第２のロッド４６はネジ切りされ、取付けプレート４７を通って延出し、エアシリンダの位置を調整するために調整可能なナット４８を有する。例えばナット４８を回転させることによる制限手段の調整は、押出ヘッド１０と位置合わせして減衰チャンバ２４を位置決めする。

アッテネータ側部１６ａおよび１６ｂの所望される瞬時の分離および再閉鎖のために、繊維形成動作のための動作パラメータは拡張される。これまではプロセスを動作不能にし得る（例えば、リスレッディングのために停止することを必要とするフィラメントの破断をもたらし得るので）いくつかの条件は容認できるようになり、フィラメントの破断時、入ってくるフィラメント端部のリスレッディングは、一般に、自動的に生じる。例えば、フィラメントの頻繁な破断をもたらす、より高速を使用することができる。同様に、狭い間隙幅も使用することができ、エアナイフを、アッテネータを通過するフィラメントに対してより集中させ、より大きな力およびより大きい速度を付与させる。あるいは、減衰チャンバの目詰まりの危険性が減少されるので、フィラメントは、より溶融条件下で減衰チャンバ内に導入されてもよく、これにより、繊維特性をより大きく制御することが可能になる。アッテネータは押出ヘッドに近づいたり遠ざかったりするように移動して、とりわけ、減衰チャンバに入るときのフィラメントの温度を制御することができる。

アッテネータ１６のチャンバ壁は概略的にモノリシック構造で示されるが、記載される瞬時のまたは浮動する移動のためにそれぞれ取り付けられた個々の部品の組立体の形をとることもできる。１つの壁を構成する個々の部品は、処理チャンバ２４内の内部圧力を保持するように、密閉手段によって互いに係合する。異なる構造では、ゴムまたはプラスチックなどの材料のフレキシブルシートが処理チャンバ２４の壁を形成し、それによって、局部的な圧力の増大（例えば、単一のフィラメントまたはフィラメント群の破断によって生じる目詰まりによる）の際に、チャンバは局部的に変形することができる。連続または格子状のバイアス手段はセグメント化されたまたはフレキシブルな壁と係合することができ、局部的な変形に応答して、壁の変形部分にバイアスをかけてその未変形の位置に戻すのに十分なバイアス手段が使用される。あるいは、連続または格子状の揺動手段がフレキシブルな壁と係合して、壁の局部領域を揺動させてもよい。あるいは、上記で議論した方法で、処理チャンバ内の流体圧力と、壁または壁の局部的な部分に作用する周囲圧力との間の差を用いて、例えばプロセスの摂動中に壁の一部を開放させ、例えば摂動が終わったら壁を未変形または定常状態の位置に戻すことができる。また、フレキシブルまたはセグメント化された壁の連続する揺動状態を引き起こすように、流体圧力を制御することもできる。

図２および図３に示される処理チャンバの好ましい実施形態において分かるように、チャンバの横断方向の長さの端部には側壁がない。その結果、チャンバを通過する繊維は、チャンバの出口に近づくにしたがって、チャンバの外側に向かって広がることができる。このような広がりは、コレクタ上に捕集される繊維塊を幅広にするために望ましい可能性がある。他の実施形態では、処理チャンバは側壁を含むが、チャンバの横断方向の一方の端部における単一の側壁は、チャンバ側部１６ａおよび１６ｂの両方には取り付けられない。何故なら、両方のチャンバ側部への取り付けは、上記で議論されたような側部の分離を妨げ得るからである。その代わりに、側壁は一方のチャンバ側部へ取り付けられ、もし通路内の圧力変化に応答して移動する場合には、その側部と共に移動する。他の実施形態では、側壁は分割され、一方の部分は一方のチャンバ側部に取り付けられ、他方の部分は他方のチャンバ側部に取り付けられ、処理チャンバ内に処理される繊維のストリームを閉じ込めることが所望される場合には、側壁部分は好ましくは重なり合う。

壁が瞬時に移動可能である図示されるような装置が非常に好ましいが、先行技術で教示されるように処理チャンバを画定する壁が定位置に固定された処理チャンバを用いる装置と共に本発明を実行することもできる（概して、利便性および効率が低い）。

幅広い種類の繊維形成材料を使用して、本発明の繊維ウェブを製造することができる。有機高分子材料、もしくはガラスまたはセラミック材料などの無機材料のどちらが使用されてもよい。本発明は、溶融した形の繊維形成材料の場合に特に有用であるが、溶液または懸濁液などの他の繊維形成液体も使用することができる。ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、およびウレタンなどの繊維の形成で一般に使用されるポリマーを含む、任意の繊維形成有機高分子材料を使用することができる。環状オレフィンなどの非晶質ポリマー（従来の直接押出技法におけるその有用性を制限する高溶融粘度を有する）、ブロックコポリマー、スチレン系ポリマー、ポリカーボネート、アクリル、ポリアクリロニトリル、および接着剤（感圧型およびホットメルト型の種類を含む）を含む、スパンボンドまたはメルトブロー技法により繊維に形成することがより困難ないくつかのポリマーまたは材料を使用することができる。（ブロックコポリマーに関して、一方のブロックが結晶性または半結晶性であり、他方のブロックが非晶質である場合のように、コポリマーの個々のブロックのモルホロジーが変化できることに気付かれるかもしれないが、本発明の繊維により示されるモルホロジーの変化はこのような変化ではなく、代わりに、いくつかの分子が、概して物理的に識別可能な繊維部分の形成に関与する、より巨視的な特性である。）本明細書中に記載される特定のポリマーは単なる例であって、広範な種類の他の高分子または繊維形成材料が有用である。興味深いことには、溶融ポリマーを用いる本発明の繊維形成プロセスは、多くの場合、典型的な直接押出技法よりも低温で実行することができ、これは、多数の利点を提供する。

また繊維は、顔料や染料などの特定の添加剤がブレンドされた材料を含む、材料のブレンドから形成されてもよい。上記のように、芯−鞘型またはサイドバイサイド型の二成分繊維などの二成分繊維を調製することができる（本明細書中では、「二成分」は２つより多い成分を有する繊維を含む）。更に、繊維の混合物を含むウェブを調製するように、異なる繊維形成材料が、押出ヘッドの異なるオリフィスから押出されてもよい。本発明の他の実施形態では、繊維が捕集される前、または捕集されるときに、ブレンドされたウェブを調製するように、本発明に従って調製される繊維のストリーム内に他の材料が導入される。例えば、米国特許第４，１１８，５３１号明細書に教示される方法で他の短繊維がブレンドされてもよい。または、米国特許第３，９７１，３７３号明細書に教示される方法で粒子状材料が導入され、ウェブ内に捕獲されてもよい。もしくは、米国特許第４，８１３，９４８号明細書で教示されるようなマイクロウェブがウェブ内にブレンドされてもよい。あるいは、本発明に従って調製された繊維は、繊維のブレンドを調製するために他の繊維のストリーム内へ導入されてもよい。

上記で議論した繊維およびセグメント間の配向性の変化に加えて、本発明のウェブおよび繊維は、その他の独特な特性を示すことができる。例えば、いくつかの捕集ウェブでは、繊維は、中断されている、すなわち、破断されているか、またはそれ自体または他の繊維と絡み合うか、そうでなければ処理チャンバ壁との係合などにより変形されているのが分かる。中断位置の繊維セグメント、すなわち、繊維の破断点の繊維セグメント、および絡み合いまたは変形が生じた繊維セグメントは、全て、本明細書中では中断繊維セグメントと称される。あるいは、絡み合いまたは変形の場合には、繊維の実際の破断または切断は存在しないことが多いにもかかわらず、より一般には、簡潔にするために単に「繊維端部」と呼ばれることも多く、これらの中断繊維セグメントは、影響を受けない繊維の長さの末端または端部を形成する。

繊維端部は繊維の形（メルトブローまたは他のこれまでの方法で得られることがあるような球形の形状とは対照的に）を有するが、通常、繊維の中央または中間部分よりも直径が拡大され、通常は、直径が３００マイクロメートル未満である。多くの場合、繊維端部、特に破断した端部はカールまたはスパイラル形状を有し、端部は、それ自体または他の繊維と絡み合うようにされる。そして、例えば繊維端部の材料と隣接する繊維の材料との自己癒着によって、繊維端部は他の繊維とサイドバイサイドで接着することができる。

記載したような繊維端部は、図１〜図３に示される繊維形成プロセスの独特な特徴のために生じ、（以下に更に詳細に議論されるように）個々の繊維形成において破断および中断があっても連続することができる。このような繊維端部は、本発明の全ての捕集ウェブにおいて生じないかもしれないが、少なくともいくつかの有用な動作プロセスパラメータにおいて生じ得る。個々の繊維は中断を受ける可能性があり、例えば、処理チャンバ壁からそれた結果、または処理チャンバ内の乱流の結果、処理チャンバ内で延伸される間に破断するかもしれないし、あるいはそれ自体または別の繊維と絡み合うかもしれない。しかし、このような中断にもかかわらず、本発明の繊維形成プロセスは継続する。その結果、捕集されたウェブは、顕著な検出可能な数の繊維端部、すなわち繊維に不連続性が存在する中断繊維セグメントを含むことができる。中断は、通常、繊維が延伸力を通常受ける処理チャンバ内、またはその後で発生するので、繊維は、破断、絡み合いまたは変形するときに張力を受けている。破断、または絡み合いは、通常、張力の中断または解放をもたらし、繊維端部が縮んで直径が増すことが可能になる。また、破断した端部は処理チャンバ内の流場の中で自由に移動し、少なくともいくつかの場合には、端部のスパイラル形状への屈曲、および他の繊維との絡み合いをもたらす。拡大した繊維端部を有する繊維を含むウェブは、繊維端部が、ウェブの接着を増大するために適合されるより容易に軟化される材料を含むことができ、スパイラル形状がウェブの密着性を増大できるという利点を有することができる。繊維の形ではあるが、繊維端部は、中間または中央部分よりも大きい直径を有する。中断繊維セグメント、すなわち繊維端部は、一般に、少量発生する。繊維の中間の主要部分（「中央」は、「中間セグメント」を含む）は、上記の特性を有する。中断は孤立しており、ランダムである。すなわち、中断は、規則的に繰り返される、または所定の方法で発生するのではない。

上記で議論した中間に位置する長手方向セグメント（本明細書中では、単に長手方向セグメントまたは中間セグメントと呼ばれることも多い）は、特に、長手方向セグメントが一般に隣接する長手方向セグメントと同一または同様の直径を有するという点で、議論したばかりの繊維端部とは異なる。隣接する長手方向セグメントに作用する力は、セグメント間のモルホロジーに顕著な差異を引き起こすために互いに十分異なることができるが、この力は、繊維内の隣接する長手方向セグメントの直径または延伸比を実質的に変化させるほどは異ならない。好ましくは、隣接する長手方向セグメントは約１０パーセント以下だけ直径が異なる。より一般的には、本発明のウェブ中の繊維の顕著な長さ（例えば、５センチメートルまたはそれ以上）は、直径が約１０パーセントより多くは変化しない。このような直径の均一性は、例えば、ウェブ内の特性の均一性に寄与し、嵩高性および低密度のウェブを可能にするので有利である。このような特性の均一性および嵩高性は、本発明のウェブが、ウェブのポイント接着またはカレンダリングにおいて発生し得るような繊維の実質的な変形を伴わずに接着される場合に更に高められる。繊維の全長にわたって、直径は実質的に１０パーセントより多く変化するかもしれない（しかし、好ましくは変化しない）が、隣接する長手方向セグメントが同一または同様の直径を有するように、変化は緩やかである。長手方向セグメントは、繊維直径と同じくらいの非常に短い長さ（例えば、約１０マイクロメートル）から、３０センチメートル以上のようにより長い長さまで、長さが広範囲にわたって変化し得る。多くの場合、長手方向セグメントは、長さが約２ミリメートル未満である。

本発明のウェブでは、隣接する長手方向セグメントは直径が大きくは異ならないかもしれないが、繊維ごとには、直径に大きな変化が存在し得る。全体として、繊維に作用する力の集合体において、特定の繊維は、別の繊維とは顕著な差異を経験し、これらの差異は、特定の繊維の直径および延伸比を他の繊維とは異なるようにすることができる。より大きい直径の繊維は、より小さい直径の繊維よりも、低い延伸比およびあまり発達していないモルホロジーを有する。特に自己接着動作において、より大きい直径の繊維は、より小さい直径の繊維よりも接着動作で能動的であり得る。ウェブ内では、優勢な接着は、より大きい直径の繊維から得ることができる。しかしながら、小さい直径の繊維間で接着が生じた可能性が高いと思われるウェブも観察された。ウェブ内の繊維直径の範囲は、通常、繊維形成動作の種々のパラメータを制御することによって制御することができる。例えば、ウェブの特性をより均一にするため、および接着を達成するようにウェブに加えられる熱を最小限にするために、狭い範囲の直径が好ましい場合が多い。

改良された接着のために十分に、モルホロジーの差異がウェブ内に存在するが、繊維も、所望の強度特性、耐久性、および寸法安定性を提供するためにモルホロジーが十分に発達され得る。繊維自体は強力であることができ、より能動的な接着セグメントによって改良された接着が達成され、繊維は更にウェブ強度を改良する。良好なウェブ強度と、接着の増大した利便性および性能との組み合わせによって、本発明のウェブの優れた有用性が達成される。結晶性および半結晶性高分子材料の場合、本発明の好ましい実施形態は、繊維に鎖延長型結晶構造（ひずみ誘起型結晶化とも呼ばれる）を含む不織繊維ウェブを提供し、これにより、ウェブの強度および安定性が増大される（鎖延長型結晶化は、他の種類の結晶化と同様、Ｘ線分析によって検出することができる）。その構造と、自己接着、時には周囲浸透性の接着（ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｃｅ−ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ ｂｏｎｄ）との組み合わせは、更なる利点である。ウェブの繊維は、所望の嵩高特性を有するウェブを得るために、その長さの大部分にわたって、他の繊維とは独立的に、直径がかなり均一であり得る。９０パーセントまたはそれ以上の嵩高性（剛性の反対であり、ウェブ中の空気の容積のウェブ全容積に対する比率を１００倍したものを含む）を得ることができ、ろ過または絶縁などの多くの目的のために有用である。低配向繊維セグメントでさえ、好ましくは、繊維の全長に沿って繊維強度を高めるいくらかの配向性を経験している

要約すると、本発明の繊維ウェブは、一般に、互いにモルホロジーが異なり、その結果、接着特性も異なる長手方向セグメントを有する繊維を含み、また該繊維は、繊維内の少なくともいくつかの他のセグメントとは異なるモルホロジーおよび接着特性を示す繊維端部を含むこともできる。また、繊維ウェブは、互いに直径が異なると共に、ウェブ内の他の繊維とは異なるモルホロジーおよび接着特性を有する繊維も含むことができる。

結晶性でない他の繊維形成材料も、やはり、高度の配向性から利益を受けることができる。例えば、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチルおよびポリスチレンの単結晶型は、高度に配向されると、改良された機械特性を提供する。このようなポリマーの繊維のモルホロジーは、繊維の長さに沿って変化することができ、例えば、非晶質から規則的な非晶質、配向された非晶質へ、および異なる度合いの規則性または配向性に変化することができる。（２００２年５月２０に出願された米国特許出願第１０／１５１，７８０号明細書（代理人事件番号５７７３８ＵＳ００２）は、特に、不織非晶質繊維ウェブおよびその製造方法に関し、参照によって本明細書中に援用される。）

フィラメント中のポリマー鎖の最終モルホロジーは、乱流場と、アッテネータに入るフィラメントの凝固の度合い、エアナイフによりアッテネータ内に導入される空気ストリームの速度および温度、ならびにアッテネータ通路の軸方向長さ、間隙幅および形状（例えば、形状はベンチュリ効果に影響を与えるので）などの他の動作パラメータの選択との両方によって影響され得る。

概略図４ａおよび４ｂに示されるように、接着セグメントが周囲浸透型の接着を形成するように十分に流動する場合に、最良の接着が得られる。このような接着は、接着繊維間により広範囲にわたる接触を構築し、接触面積の増大は接着強度を増大させる。図４ａは、１つの繊維またはセグメント５２が変形し、もう１つの繊維またはセグメント５３が本質的にその断面形状を保持する接着を示す。図４ｂは、２つの繊維５５および５６が接着され、それぞれの断面形状が変形した接着を示す。図４ａおよび４ｂの両方において、周囲浸透性の接着が示され、図４ａの点線５４は、繊維５３の浸透によって生じた変形がなければ繊維５２が有し得る形状を示し、図４ｂの点線５７および５８は、接着がなければ繊維５６および５５がそれぞれ有し得る形状を示す。図４ｃは、周囲浸透性の接着とは異なる可能性のある接着によって互いに接着した２つの繊維を概略的に説明し、１つまたは複数の繊維の外側部分（例えば、同軸の部分）からの材料が癒着して、繊維のいずれかの周囲に実際に浸透することなく、２つの繊維を互いに接合している。

図４ａ〜図４ｃに描かれる接着は、例えば、カレンダリングの圧力を印加することなく本発明のウェブを加熱することによって得られる自己接着であり得る。このような接着は、ウェブにより柔らかい手触りを与え、圧力下で嵩高性をより大きく保持することを可能にする。しかしながら、ポイント接着または広域カレンダリングの場合のような圧着も有用である。また接着は、赤外線、レーザ、超音波、あるいは熱または別の方法で繊維間の接着を活性化するその他のエネルギー形態の適用により形成することもできる。溶媒の適用が用いられてもよい。ウェブが接着のいくらかにだけ役立つ限られた圧力にのみさらされる場合のように、ウェブは、自己接着および圧力形成接着の両方を示すことができる。他の種類の圧力形成接着も限られた量で存在する場合でも、自己接着を有するウェブは、本明細書では、自己接着されたとみなされる。一般に、本発明の実施において、接着動作は、いくつかの長手方向セグメントを軟化させて、隣接する繊維または繊維の部分との接着において能動的にできるようにするが、その他の長手方向セグメントは接着達成において受動的または非能動的のままであるように選択されるのが望ましい。

図５は、本発明の不織繊維ウェブで使用される繊維の能動的／受動的なセグメントの特徴を説明する。図５に示される繊維の捕集体は、図５の範囲内でその全長に沿って能動的な長手方向セグメントと、その全長に沿って受動的な長手方向セグメントと、能動的および受動的な長手方向セグメントの両方を含む繊維とを含有する。クロスハッチングで描かれる繊維の部分は能動的であり、クロスハッチングのない部分は受動的である。能動的な長手方向セグメントと受動的な長手方向セグメントとの境界は説明のためにはっきりと描かれているが、境界は実際の繊維ではより緩やかであり得ることは理解されるべきである。

更に詳細には、繊維６２は、図５の境界内で完全に受動的であると描かれる。繊維６３および６４は、図５の範囲内で能動的および受動的セグメントの両方を有して描かれている。繊維６５は、図５の範囲内で完全に能動的であると描かれる。繊維６６は、図５の範囲内で能動的および受動的セグメントの両方を有して描かれている。繊維６７は、図５内で見てその全長に沿って能動的であると描かれる。

繊維６３、６４および６５の交差点７０は、その交差点における繊維セグメントが全て能動的なので、通常、接着をもたらす（「交差点」は、本明細書では、繊維が互いに接触する場所を意味し、接触および／または接着が存在するかどうかを調べるために、通常、サンプルウェブを三次元で見ることが必要とされ得る）。繊維６３、６４、および６６の交差点７１も、繊維６３および６４がその交差点で能動的なので（繊維６６はその交差点で受動的であるが）、通常、接着をもたらす。交差点７１は、能動的セグメントおよび受動的セグメントが互いに接触する場合、その交差点では通常接着が形成され得るという原理を説明する。その原理は、繊維６２および６７が交差する交差点７２においても見られ、繊維６７の能動的セグメントと、繊維６２の受動的セグメントの間に接着が形成されている。交差点７３および７４は、繊維６５および６７の能動的セグメント間（交差点７３）、ならびに繊維６６および６７の能動的セグメント間（交差点７４）の接着を説明する。交差点７５において、接着は、通常、繊維６２の受動的セグメントと繊維６５の能動的セグメントの間に形成される。しかしながら、同様に交差点７５で交差する繊維６２の受動的セグメントと、繊維６６の受動的セグメントの間には、接着は通常形成されないであろう。その結果、交差点７５は、互いに接触する２つの受動的セグメントは通常接着をもたらさないという原理を説明する。交差点７６は、通常、交差点で接触する繊維６２の受動的セグメントと、繊維６３および６４の能動的セグメントとの間の接着を含むことができる。

繊維６３および６４は、２つの繊維６３および６４がその長さの一部に沿って互いに隣に位置する場合に、繊維６３および６４は、繊維の一方または両方が能動的であれば、通常、接着し得ることを説明する（このような接着は、繊維の調製中に生じることができ、本明細書では自己接着とみなされる）。結果として、繊維６３および６４は、両繊維ともその距離にわたって能動的なので、交差点７１および７６の間で互いに接着されて描かれる。更に、図５の上端部では、繊維６４のみが能動的であるところでも、繊維６３および６４は接着される。対照的に、図５の下端部では、両繊維が受動的セグメントに移行するところで、繊維６３および６４は分岐する。

本発明の繊維の異なるセグメント（内部セグメントおよび繊維端部）において分析比較を実行して、異なる特徴および特性を示すことができる。密度の変化は、本発明の繊維のモルホロジーの変化と同時に起こることが多く、密度の変化は、通常、本明細書中で定義される「繊維長に沿った密度グラデーション試験（Ｔｅｓｔ ｆｏｒ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｇｒａｄａｔｉｏｎ Ａｌｏｎｇ Ｆｉｂｅｒ Ｌｅｎｇｔｈ）」（より簡潔に、傾斜密度試験（Ｇｒａｄｅｄ Ｄｅｎｓｉｔｙ ｔｅｓｔ）と呼ばれることもある）によって検出することができる。試験は、ＡＳＴＭ Ｄ１５０５−８５に記載される密度勾配技法に基づく。この技法は、密度勾配管、すなわち管の高さにわたって密度のグラデーションを提供するために混合される少なくとも２つの異なる密度の液体の溶液が充満されたメスシリンダまたはメモリ付管を使用する。標準試験では、液体混合物は、液体混合物の密度の所望の漸進的変化を提供するように、少なくとも６０センチメートルの高さまで、管を充満する。液体の密度は、カラムの高さ１センチメートルあたり、約０．００３０〜０．００１５グラム／立方センチメートルの間の比率で、カラムの高さにわたって変化するべきである。試験中の繊維またはウェブサンプルからの繊維断片は、１．０ミリメートルの長さに切断され、管の中に落下される。ウェブは、少なくとも３インチ（７．６２センチメートル）離れた少なくとも３つの場所でサンプリングされる。繊維は、張力をかけずにガラスプレート上で伸ばされ、かみそりナイフで切断される。長さ４０ｍｍ、幅２２ｍｍ、および厚さ０．１５ｍｍのガラスプレートを使用して、繊維を切断したガラスプレートから、切断した繊維断片を擦り取る。繊維は、カラム内に置かれる前に、３０秒間、ベータ放射源で脱イオン化される。繊維は、密度および繊維の位置の測定が行われる前に４８時間定位置に安定させられる。断片はカラム内でその密度レベルに落ち着き、断片は、その長さにわたって密度が変化するかどうかによって、水平から鉛直まで変化する位置をとる。一定密度の断片は水平位置をとり、密度が変化する断片は水平からそれて、より鉛直な位置をとる。標準試験では、試験中のサンプルからの２０個の繊維断片が密度勾配管内に導入される。管壁に係合するようになる繊維断片もあれば、他の繊維断片と一団になる繊維断片もある。このように係合または一団になった繊維は無視され、自由な断片（係合されず、一団にもならない）だけが考慮に入れられる。カラムに導入された２０個の断片のうち自由断片として残存するのが半分未満の場合には、試験は繰り返されなければならない。

角度測定は、５度の増分に最も近接して視覚的に得られる。湾曲した繊維の角度配置は、湾曲繊維の中間点における接線に基づく。本発明の繊維またはウェブの標準試験では、少なくとも５つの自由断片は、一般に、試験において水平から少なくとも３０度の位置をとるであろう。より好ましくは、自由断片の少なくとも半分はこのような位置をとる。また、より好ましくは、断片（少なくとも５つ、好ましくは少なくとも半分の自由断片）は、水平から４５度以上、あるいは更に、水平から６０または８５度以上の位置をとる。水平からの角度が大きい程、密度の差が大きく、モルホロジーの差が大きいことと相関する傾向があり、これにより、受動的なセグメントから能動的セグメントを区別する接着動作を実行する可能性が高く、利便性も高くなる。また、水平と角度を成して配置される繊維断片の数が多いほど、モルホロジーの変化がより広く行き渡る傾向にあり、これは更に、所望の接着を得るのに役立つ。

結晶性ポリマーから調製される本発明の繊維は、セグメント間に複屈折の差を示すことが多い。偏光顕微鏡で単一の繊維を見て、マイケル−レビー（Ｍｉｃｈｅｌ−Ｌｅｖｙ）チャート（ビシャル・バンサル（ Ｖｉｓｈａｌ Ｂａｎｓａｌ）らのＰｏｌｙｍｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ、１９９６年１１月、３６巻、２号、２７８５−２７９８頁の「溶融紡糸中の密度および結晶化度のオンライン決定（Ｏｎ−Ｌｉｎｅ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｅｎｓｉｔｙ ａｎｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙ Ｄｕｒｉｎｇ Ｍｅｌｔ Ｓｐｉｎｎｉｎｇ）」を参照）を用いてリターデーション数を評価することによって、次式：複屈折＝リターデーション（ｎｍ）／１０００Ｄ（式中、Ｄはマイクロメートル単位の繊維の直径である）で複屈折が得られる。複屈折測定に敏感な本発明の繊維は、一般に、複屈折数が少なくとも５％、好ましくは少なくとも１０％異なるセグメントを含むことが分かった。以下の実施例で示されるように、より大きな差異が生じることも多く、本発明のいくつかの繊維は、複屈折数が２０パーセント、またはさらに５０パーセントも異なるセグメントを含む。

また異なる繊維または繊維の部分は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により測定されるような特性の差を示すことができる。例えば、結晶性または半結晶性繊維を含む本発明のウェブにおけるＤＳＣ試験は、二重の溶融ピークの存在により鎖延長型結晶化の存在を明らかにすることができる。温度が高い方のピークは、鎖延長型またはひずみ誘起型の結晶部分の融点に対して得られ、もう１つの温度が低い方のピークは、非鎖延長型、すなわち規則性の低い結晶部分の融点で生じる。（「ピーク」という用語は、本明細書中では、例えば鎖延長部分などの繊維の特定の分子部分の溶融などの単一プロセスに起因する加熱曲線の部分を意味し、ピークが互いに十分に近接して、１つのピークが他のピークを定義する曲線のショルダーの外観を有することもあるが、これらは、別個の分子部分の融点を示すので、やはり別のピークとみなされる。）

もう１つの実施例では、未処理の非晶質ポリマー（すなわち、本発明の繊維を形成するために使用したポリマーのペレット）と、本発明に従って製造した非晶質高分子繊維と、疑似接着（例えば自己接着動作をシミュレートするために加熱する）後の本発明の非晶質高分子繊維とを用いて、データが得られた。

形成したままの非晶質高分子繊維と、疑似接着後の非晶質繊維との間の熱特性の差は、繊維を形成するための処理が、その接着性能を改良するような形で、非晶質高分子材料に大きく影響を与えることを示唆することができる。形成したままの繊維および疑似接着後の繊維の全てのＭＤＳＣ（変調型示差走査熱量測定）走査は、形成したままの繊維および疑似接着後の繊維の両方における著しい配向性レベルの証明となり得る顕著な熱応力の解放を示した。この応力解放は、形成したままの非晶質高分子繊維と疑似接着後の非晶質高分子繊維とを比較した場合に、例えば、ガラス転移の範囲の拡大によって証明することができる。理論により束縛されることは望まないが、本発明の非晶質高分子繊維の一部は、繊維形成中のフィラメントの熱処理および配向の組み合わせの結果、剛性または規則的な非晶質部分と呼ばれることもある、分子構造の規則性の局部的充填を示すと説明することができる（例えば、Ｐ．Ｐ．チウ（Ｃｈｉｕ）らのＭａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ、３３、９３６０−９３６６を参照）。

繊維を製造するために使用される非晶質ポリマーの熱挙動は、疑似接着の前または後の非晶質高分子繊維の熱挙動とは大きく異なっていた。その熱挙動は、好ましくは、例えば、ガラス転移範囲の変化を含む。そのように、本発明の高分子繊維が、拡大されたガラス転移範囲を有するとみなすことは有利であり、ここで、処理前のポリマーと比べて、高分子繊維のガラス転移範囲の開始温度（すなわち、軟化の開始が生じる温度）および終了温度（すなわち、実質的に全てのポリマーがゴム状の相に到達する温度）の両方が、ガラス転移範囲全体を増大させるように移動する。すなわち、開始温度は低下し、終了温度は上昇する。場合によっては、ガラス転移範囲の終了温度だけが上昇すれば十分であろう。

拡大したガラス転移範囲は、高分子繊維がその繊維形状を保持しながら自己接着が実行され得る、より広いプロセスウィンドウを提供することができる（既知の繊維のより狭いガラス転移範囲内では繊維内の全てのポリマーは軟化しないので）。拡大したガラス転移範囲は、例えば、ポリマーを分配のためにペレットに処理するなどの結果として存在し得る残余応力を除去するために加熱して冷却された後、好ましくは、出発ポリマーのガラス転移範囲に対して評価されることに注意すべきである。

この場合もやはり、理論により束縛されることは望まないが、繊維内の非晶質ポリマーの配向性は、ガラス転移範囲の開始温度の低下をもたらし得ると考えることができる。ガラス転移範囲の他端部では、上記のように処理の結果、剛性または規則性の非晶質相に達する非晶質高分子繊維の部分は、ガラス転移範囲の終了温度の上昇を提供することができる。その結果、製造中の繊維の延伸または配向の変化はガラス転移範囲の拡大を変更するため、例えば拡大を向上させる、または拡大を減少させるために、有用であり得る。

オーブン内で加熱することによる本発明のウェブの接着の際、繊維セグメントのモルホロジーは変更され得る。オーブンの加熱はアニーリング効果を有する。従って、配向繊維は加熱時に収縮する傾向を有するかもしれない（鎖延長型またはその他の型の結晶化の存在により最小限にすることができる）が、接着動作のアニーリング効果は、接着自体の安定効果と共に、収縮を低減することができる。

本発明に従って調製される繊維の平均直径は、広範囲にわたることができる。マイクロファイバサイズ（直径約１０マイクロメートル以下）を得ることができ、いくつかの利益が提供されるが、より大きい直径の繊維も調製することができ、特定の用途に有用である。多くの場合、繊維は直径が２０マイクロメートル以下である。ほとんどの場合、円形断面を有する繊維が調製されるが、その他の断面形状も使用され得る。例えばアッテネータに入る前の溶融状態からの凝固の程度のような、選択される動作パラメータによっては、捕集された繊維はかなり連続的でもよいし、あるいは本質的に不連続でもよい。

図１〜図３に示されるような装置を用いる繊維の形成は、押出されたフィラメント材料の主要な減衰を提供するために処理チャンバを使用する直接ウェブ形成プロセスにおいて、これまで利用可能であることが知られていない非常に高速で、フィラメントを処理できるという利点を有する。例えば、このような処理チャンバを使用するプロセスにおいて１分あたり８０００メートルの見かけのフィラメント速度でポリプロピレンを処理したことは知られていないが、このような見かけのフィラメント速度は、このような装置を用いて可能である（速度は、例えば、ポリマーの流速、ポリマーの密度、および平均繊維直径から計算されるので、見かけのフィラメント速度という用語が使用される）。更に高速、例えば１分あたり１０，０００メートル、あるいは更に、１分あたり１４，０００または１８，０００メートルの見かけのフィラメント速度が達成されており、これらの速度は広範囲のポリマーで達成することができる。更に、押出ヘッドのオリフィスごとに大量のポリマーを処理することができ、これらの大量を処理すると同時に、押出されたフィラメントを高速で移動させることができる。この組み合わせは、高生産性指数（ポリマーの処理速度（例えば、１分間のオリフィスあたりのグラム数）に、押出されたフィラメントの見かけの速度（例えば、１分あたりのメートル数）をかけた値）の達成を提供する。本発明のプロセスは、平均で２０マイクロメートル以下の直径のフィラメントを製造しながらでも、９０００またはそれより高い生産性指数で、容易に実行することができる。

仕上げ剤または他の材料のフィラメントへの噴霧、フィラメントへの静電荷の付与、ウォーターミストの付与など、繊維形成プロセスの付属として従来使用される種々のプロセスを、アッテネータに入るときまたは出るときにフィラメントと関連して使用してもよい。更に、結合剤、接着剤、仕上げ剤、および他のウェブまたはフィルムを含む種々の材料を、捕集ウェブに添加してもよい。

通常、そのようにする理由はないが、フィラメントは、従来のメルトブロー動作で使用されるように一次ガスストリームによって、押出ヘッドから噴出されてもよい。このような一次ガスストリームは、フィラメントの最初の減衰および延伸を引き起こす。

実施例１〜４
図１〜３に示されるような装置を使用して、０．６０の固有粘度を有するポリエチレンテレフタレート（３ＭのＰＥＴ樹脂６５１０００）から４つの異なる繊維ウェブを調製した。４つの実施例のそれぞれにおいて、ＰＥＴを押出機内で２７０℃に加熱し（押出機１２内のポンプ１３への出口付近で測定した温度）、ダイを以下の表１に記載される温度に加熱した。押出ヘッドまたはダイは４列のオリフィスを有し、それぞれの列は２１個のオリフィスを有し、全部で８４個のオリフィスが形成された。ダイは横断方向の長さが４インチ（１０１．６ミリメートル）であった。孔の直径は０．０３５インチ（０．８８９ｍｍ）であり、Ｌ／Ｄ比は６．２５であった。ポリマーの流速は１．６ｇ／孔／分であった。

ダイとアッテネータの間の距離（図１の寸法１７）は１５インチ（約３８センチメートル）であり、アッテネータからコレクタまでの距離（図１の寸法２１）は２５インチ（６４センチメートルよりわずかに短い）であった。エアナイフの間隙（図２の寸法３０）は０．０３０インチ（０．７６２ミリメートル）であり、アッテネータ本体の角度（図２のα）は３０°であり、室温の空気がアッテネータを通過され、アッテネータシュートの長さ（図２の寸法３５）は６．６インチ（１６７．６４ミリメートル）であった。エアナイフは横断方向の長さ（図３のスロットの長さ２５の方向）が約１２０ミリメートルであり、エアナイフのための凹所が形成されるアッテネータ本体２８は、横断方向長さが約１５２ミリメートルであった。アッテネータ本体へ取り付けられた壁３６の横断方向長さは５インチ（１２７ミリメートル）であった。

また、アッテネータの上部および底部における間隙（それぞれ、図２の寸法３３および３４）と、アッテネータを通過される空気の全容積（実際の立方メートル／分、すなわちＡＣＭＭで与えられ、記載された容積の約半分を、それぞれのエアナイフ３２に通過させた）とを含むその他のアッテネータパラメータは、以下の表１に記載されるように変更した。

ナイロンのスパンボンドスクリム上に未接着状態で、繊維ウェブを従来の多孔質ウェブ形成コレクタ上に捕集した。次に、ウェブの収縮を防止するピンプレート上に保持しながら、１２０℃で１０分間、ウェブをオーブンに通過させた。後者の工程は、実施例１のウェブの一部の走査型電子顕微鏡写真（１５０倍）である図６に示されるように、ウェブ内に自己接着を生じた。

偏光顕微鏡を用いて、調製したウェブにおいて複屈折の研究を実行し、ウェブ内および繊維内の配向の度合いを検査した。繊維の異なる長手方向セグメントでは、異なる色が定期的に見られた。マイケル−レビーチャートを用いて、リターデーションを評価し、複屈折数を決定した。各実施例のウェブの研究における複屈折の範囲および平均は図７にグラフで示される。縦軸は複屈折の単位でプロットされ、横軸は、４つの実施例のそれぞれについて、特定の複屈折数を示す繊維セグメントが生じる異なる割合でプロットされる。

また、一定の直径の繊維における複屈折の変化を確認するために、各実施例を分析した。一定の直径の繊維を研究したが、研究した繊維部分は必ずしも同一の繊維からではなかった。実施例４で見られた結果は、以下の表２に与えられる。明らかであるように、やはり、異なる色が検出された。一定の直径における複屈折の同様の変化は、他の実施例でも見られた。

実施例４のウェブからの２つの繊維の研究からの以下の表３に示されるように、複屈折の変化は、単一の繊維内でも見られた。

実施例５〜８
図１〜３に示されるような装置において、ポリブチルテレフタレート（チコナ（Ｔｉｃｏｎａ）により供給されるＰＢＴ−１、密度１．３１ｇ／ｃｃ、融点２２７℃、およびガラス転移温度６６℃）から繊維ウェブを調製した。押出機の温度を２４５℃に設定し、ダイの温度を２４０℃にした。ポリマーの流速は１グラム／孔／分であった。ダイとアッテネータの間の距離は１４インチ（約３６センチメートル）であり、アッテネータからコレクタまでの距離は１６インチ（約４１センチメートル）であった。更なる条件は表４に記載され、他のパラメータは、概略的に、実施例１〜４で与えられた通りであった。

ウェブを未接着状態で捕集し、次に２２０℃のオーブン内を１分間通過させた。図８は、実施例５のウェブの接着を示す５００倍のＳＥＭである。

図９に示されるように、種々の実施例の複屈折の範囲および平均について、複屈折を研究した。これらの研究によって、モルホロジーの変化は繊維間および繊維内で見られた。

実施例９〜１４
透明な種類のＰＴＴ（シェル・ケミカルズ（Ｓｈｅｌｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）により供給されるＣＰ５０９２０１）（実施例９〜１１）と、０．４％のＴｉＯ₂を含有する種類（ＣＰ５０９２１１）（実施例１２〜１４）とを用いて、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）繊維のウェブを図１〜３に示されるような装置で調製した。押出ダイは実施例１〜４に記載した通りであり、以下の表５に記載されるような温度に加熱した。ポリマーの流速は１．０グラム／孔／分であった。

ダイとアッテネータの間の距離（図２の寸法１７）は、１５インチ（約３８センチメートル）であり、アッテネータからコレクタまでの距離（図２の寸法２１）は２６インチ（約６６センチメートル）であった。その他のパラメータは実施例１〜４で与えられた通り、すなわち表５に記載される通りであった。ナイロンのスパンボンド（Ｃｅｒｅｘ）スクリム上に未接着状態でウェブを捕集し、次に、コレクタ上を一線に接着のためのホットエアナイフを通過させた。

実施例９〜１１の複屈折研究は、図１０に示されるような結果を生じた。１４マイクロメートルの直径を有するランダムに選択した繊維は、数ミリメートル離れただけで、０．０５１７〜０．０４１（カラーチャートにより決定した）の複屈折の差を示した。

実施例１５
図１〜３に示されるような装置、および以下の点を除いて実施例１〜４に記載した通りのダイおよびアッテネータにおいて、ポリ乳酸（カーギル・ダウ（Ｃａｒｇｉｌｌ−Ｄｏｗ）により供給されるグレード６２５ＯＤ）の繊維を製造した。押出機およびダイの温度は２４０℃に設定した。ダイとアッテネータの間の距離は１２インチ（約３０．５センチメートル）であり、アッテネータとコレクタの間は２５インチ（６３．５センチメートル）であった。アッテネータの上部間隙は０．１６８インチ（４．２６７ｍｍ）であり、底部間隙は０．１１９インチ（３．０２３ｍｍ）であった。捕集したウェブを５５℃のオーブン内で１０分間接着させた。ウェブ中の繊維は、変化するモルホロジーを示し、自己接着された。

実施例１６
図１〜３に描かれるような装置を用いて、メルトフローインデックス７０を有するポリプロピレン（フィナ（Ｆｉｎａ）３８６０））から繊維ウェブを調製した。ポリマー流速が０．５ｇ／孔／分であり、ダイが０．３４３ｍｍ直径の１６８個のオリフィスを有し、オリフィスのＬ／Ｄ比が３．５であり、上部および底部におけるアッテナータ間隙が７．６７ｍｍであり、ダイからアッテネータまでの距離が１０８ｍｍであり、アッテネータからコレクタまでの距離が９９１ｍｍであった点を除いて、パラメータは、概して、実施例１〜４に記載した通りであった。

空気が１６６℃に加熱され、１００メートル／分より大きい前面速度を有するホットエアナイフを用いてウェブを接着させた。

繊維の長さに沿って示されるモルホロジーの変化を説明するために、上記で説明した「繊維長に沿った密度グラデーション試験」を用いて、重量分析を実施した。カラムに、メタノールおよび水の混合物を入れた。管内の自由な繊維断片についての結果は表６に与えられ、管の高さに沿った特定の繊維断片の位置（繊維の中間点）（センチメートル単位）と、繊維断片の角度と、繊維断片について計算された平均または全体の密度が与えられる。

繊維断片が配置された角度の平均は８５．５度であり、これらの角度の中央値は９０°であった。

実施例１７
図１〜３に示されるような装置および実施例１〜４に記載された通りのダイを用いて、ナイロン６樹脂（ＢＡＳＦにより供給されるウルトラミッド（Ｕｌｔｒａｍｉｄ）Ｂ３）から繊維ウェブを製造した。押出機およびダイの温度を２７０℃に設定した。ポリマー流速は１．０ｇ／孔／分であった。ダイとアッテネータの間の距離は１３インチ（約３３センチメートル）であり、アッテネータとコレクタの間は２５インチ（６３．５センチメートル）であった。アッテネータの上部間隙は０．１３５インチ（３．４２９ｍｍ）であり、底部間隙は０．１１２インチ（２．８４５ｍｍ）であった。シュート長さは１６７．４ミリメートルであった。アッテネータを通る空気流は１４２ＳＣＦＭ（４．０２１ＡＣＭＭ）であった。捕集したウェブを、コレクタ上で一線に、温度２２０℃の空気を用いる前面速度が１００メートル／分より大きいホットエアナイフによって接着させた。

偏光顕微鏡の下で、ウェブは、繊維に沿って、および繊維間において、異なる配向度を明らかにした。その長さにそって複屈折の変化を示す繊維の部分を識別し、マイケルレビーチャートおよびベレーク補償板技法を用いて、２つの位置の複屈折を測定した。結果は表７に報告される。

実施例１８
図１〜３の装置および実施例１〜４に記載されたような押出ダイを用いて、ポリウレタン（モートン（Ｍｏｒｔｏｎ）ＰＳ−４４０−２００、ＭＦＩ３７）から不織繊維ウェブを調製した。ポリマー処理能力は１．９８ｇ／孔／分であった。アッテネータは基本的に実施例１〜４に記載されたとおりであり、０．１９６インチ（４．９７８ｍｍ）の上部間隙、および０．１７９インチ（４．５４７ｍｍ）の底部間隙を有した。アッテネータを通過される空気の容積は３ＡＣＭＭより大きかった。アッテネータは、ダイより１２．５インチ（３１．７５ｃｍ）下であり、コレクタより２４インチ（約６１ｃｍ）上であった。直径が平均１４．７７マイクロメートルの繊維を含むウェブを捕集しながら自己接着させ、更なる接着工程は必要とされない、または実行しなかった。

偏光顕微鏡を用いて、同一サンプルの繊維間、および同一繊維に沿って、モルホロジー／配向の変化を見ることができた。繊維に沿って複屈折の変化を示す繊維の部分を識別し、マイケルレビーチャートおよびベレーク補償板技法を用いて、２つの位置の複屈折を測定した。結果は表８に示される。

また、モルホロジーの変化は、メタノールおよび水の混合物を使用して、「繊維長に沿った密度グラデーション試験」を用いて調べた。結果は表９に示される。

平均角度は７９．２５°であり、中央値の角度は８２．５°であった。

実施例１９
図１〜３に示されるような装置および実施例１〜４に記載されるような押出ダイを用いて、ＭＦＩ３０および密度０．９５を有するポリエチレン（Ｄｏｗ６８０６）からポリエチレン不織繊維ウェブを調製した。押出機およびダイの温度を１８０℃に設定した。処理能力は１．０ｇ／孔／分であった。アッテネータは基本的に実施例１〜４に記載された通りであり、ダイより１５インチ（約３８センチメートル）下で、コレクタより２０インチ（約５１センチメートル）上に配置した。アッテネータの間隙は、上部で０．１２３インチ（３．１２４ｍｍ）、底部で０．１１インチ（２．７９４ｍｍ）であった。アッテネータを通る空気流は１１３ＳＣＦＭ（３．２ＡＣＭＭ）であった。１３５℃の温度の空気および１００メートル／分より速い前面速度を用いるホットエアナイフによって、捕集されたウェブを接着させた。

繊維にそって複屈折の変化を示す繊維の部分を識別し、マイケルレビーチャートおよびベレーク補償板技法を用いて、繊維の２つの位置の複屈折を測定した。結果は表１０に与えられる。

実施例２０
ダイが１６８個のオリフィスを有し、オリフィスの直径が０．５０８ミリメートルであり、アッテネータ間隙が、上部で３．２０ミリメートル、底部で２．４９ミリメートルであり、シュートの長さが２２８．６ミリメートルであり、アッテネータを通る空気流が２．６２ＡＣＭＭであり、アッテネータからコレクタまでの距離が約６１センチメートルであった点を除いて、実施例１９を繰り返した。

メタノールおよび水の混合物を用いて「繊維長に沿った密度グラデーション試験」を実行した。結果は表１１に示される。

試験における平均角度は７６．５°であり、中央値の角度は８０°であった。

実施例２１
図１〜３に示されるような装置を使用し、環状オレフィンポリマー（チコナからのＴＯＰＡＳ６０１７）を用いて非晶質高分子繊維を調製した。ポリマーを押出機中で３２０℃に加熱し（押出機１２内のポンプ１３への出口付近で測定した温度）、ダイを３２０℃の温度に加熱した。押出ヘッドまたはダイは、それぞれの列が４２個のオリフィスを有する４つの列を有し、全部で１６８個のオリフィスが形成された。ダイは横断方向の長さが４インチ（１０２ミリメートル（ｍｍ））であった。オリフィスの直径は０．０２０インチ（０．５１ｍｍ）であり、Ｌ／Ｄ比は６．２５であった。ポリマーの流速は１．０ｇ／オリフィス／分であった。

ダイとアッテネータの間の距離（図１の寸法１７）は３３インチ（約８４センチメートル）であり、アッテネータからコレクタまでの距離（図１の寸法２１）は２４インチ（約６１センチメートル）であった。エアナイフの間隙（図２の寸法３０）は０．０３０インチ（０．７６２ミリメートル）であり、アッテネータ本体の角度（図２のα）は３０°であり、室温の空気がアッテネータを通過され、アッテネータシュートの長さ（図２の寸法３５）は６．６インチ（１６８ミリメートル）であった。エアナイフは横断方向の長さ（図３のスロットの長さ２５の方向）が約１２０ミリメートルであり、エアナイフのための凹所が形成されるアッテネータ本体２８は、横断方向長さが約１５２ミリメートルであった。アッテネータ本体へ取り付けられた壁３６の横断方向長さは５インチ（１２７ミリメートル）であった。

アッテネータの上部の間隙は１．６ｍｍであった（図２の寸法３３）。アッテネータの底部の間隙は１．７ｍｍであった（図２の寸法３４）。アッテネータを通過される空気の全容積は、３．６２ＡＣＭＭ（実際の立方メートル／分）であり、約半分の容積が各エアナイフ３２を通過した。

繊維ウェブを未接着状態で従来の多孔質ウェブ形成コレクタ上に捕集した。次にウェブを３００℃のオーブン内で１分間加熱した。後者の工程は、図１１（走査型電子顕微鏡を用いて２００倍の倍率でとられた顕微鏡写真）に示されるように、ウェブ内に自己接着を生じた。図示されるように、自己接着した非晶質高分子繊維は、接着後にその繊維形状を保持する。

繊維の長さに沿って示されるモルホロジーの変化を説明するために、上記で説明した傾斜密度試験を用いて、重量分析を実施した。ＡＳＴＭ Ｄ１５０５−８５に従って、水−硝酸カルシウム溶液の混合物をカラムに入れた。カラム内で上部から底部へ移動する２０個の断片についての結果は表１２に与えられる。

繊維の平均角度は８５．５度であり、中央値は８５度であった。

実施例２２
図１〜３に示されるような装置を使用し、メルトフローインデックス１５．５および密度１．０４を有するポリスチレン（ノバ・ケミカルズ（Ｎｏｖａ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）からのクリスタル（Ｃｒｙｓｔａｌ）ＰＳ３５１０）を用いて非晶質高分子繊維を調製した。ポリマーを押出機中で２６８℃に加熱し（押出機１２内のポンプ１３への出口付近で測定した温度）、ダイを２６８℃の温度に加熱した。押出ヘッドまたはダイは、それぞれの列が４２個のオリフィスを有する４つの列を有し、全部で１６８個のオリフィスが形成された。ダイは横断方向の長さが４インチ（１０２ミリメートル）であった。オリフィスの直径は０．３４３ｍｍであり、Ｌ／Ｄ比は９．２６であった。ポリマーの流速は１．００ｇ／オリフィス／分であった。

ダイとアッテネータの間の距離（図１の寸法１７）は約３１８ミリメートルであり、アッテネータからコレクタまでの距離（図１の寸法２１）は６１０ミリメートルであった。エアナイフの間隙（図２の寸法３０）は０．７６ミリメートルであり、アッテネータ本体の角度（図２のα）は３０°であり、２５℃の温度の空気がアッテネータを通過され、アッテネータシュートの長さ（図２の寸法３５）は（１５２ミリメートル）であった。エアナイフは横断方向の長さ（図３のスロットの長さ２５の方向）が約１２０ミリメートルであり、エアナイフのための凹所が形成されるアッテネータ本体２８は、横断方向長さが１５２ミリメートルであった。アッテネータ本体へ取り付けられた壁３６の横断方向長さは５インチ（１２７ミリメートル）であった。

アッテネータの上部の間隙は４．４ｍｍであった（図２の寸法３３）。アッテネータの底部の間隙は３．１ｍｍであった（図２の寸法３４）。アッテネータを通過される空気の全容積は、２．１９ＡＣＭＭ（実際の立方メートル／分）であり、約半分の容積が各エアナイフ３２を通過した。

繊維ウェブを、未接着状態で、従来の多孔質ウェブ形成コレクタ上に捕集した。次にウェブを２００℃のオーブン内で１分間加熱した。後者の工程はウェブ内に自己接着を生じ、自己接着した非晶質高分子繊維は、接着後にその繊維形状を保持した。

繊維の長さに沿って示されるモルホロジーの変化を説明するために、上記で説明した傾斜密度試験を用いて、重量分析を実施した。水および硝酸カルシウム溶液の混合物をカラムに入れた。カラム内で上部から底部へ移動する２０個の断片についての結果は表１３に与えられる。

繊維の平均角度は８３度であり、中央値は８５度であった。

実施例２３
図１〜３に示されるような装置を使用し、メルトフローインデックス８および密度０．９を有する１３％スチレンおよび８７％エチレンブチレンコポリマーのブロックコポリマー（シェルからのＫＲＡＴＯＮ Ｇ１６５７）を用いて非晶質高分子繊維を調製した。ポリマーを押出機中で２７５℃に加熱し（押出機１２内のポンプ１３への出口付近で測定した温度）、ダイを２７５℃の温度に加熱した。押出ヘッドまたはダイは、それぞれの列が４２個のオリフィスを有する４つの列を有し、全部で１６８個のオリフィスが形成された。ダイは横断方向の長さが４インチ（１０１．６ミリメートル）であった。オリフィスの直径は０．５０８ｍｍであり、Ｌ／Ｄ比は６．２５であった。ポリマーの流速は０．６４ｇ／オリフィス／分であった。

ダイとアッテネータの間の距離（図１の寸法１７）は６６７ミリメートルであり、アッテネータからコレクタまでの距離（図１の寸法２１）は３３０ミリメートルであった。エアナイフの間隙（図２の寸法３０）は０．７６ミリメートルであり、アッテネータ本体の角度（図２のα）は３０°であり、２５℃の温度の空気がアッテネータを通過され、アッテネータシュートの長さ（図２の寸法３５）は７６ミリメートルであった。エアナイフは横断方向の長さ（図３のスロットの長さ２５の方向）が約１２０ミリメートルであり、エアナイフのための凹所が形成されるアッテネータ本体２８は、横断方向長さが約１５２ミリメートルであった。アッテネータ本体へ取り付けられた壁３６の横断方向長さは５インチ（１２７ミリメートル）であった。

アッテネータの上部の間隙は７．６ｍｍであった（図２の寸法３３）。アッテネータの底部の間隙は７．２ｍｍであった（図２の寸法３４）。アッテネータを通過される空気の全容積は、０．４１ＡＣＭＭ（実際の立方メートル／分）であり、約半分の容積が各エアナイフ３２を通過した。

繊維ウェブを従来の多孔質ウェブ形成コレクタ上に捕集し、繊維は繊維が捕集されるときに自己接着した。自己接着した非晶質高分子繊維は、接着後にその繊維形状を保持した。

繊維の長さに沿って示されるモルホロジーの変化を説明するために、上記で説明した傾斜密度試験を用いて、重量分析を実施した。メタノールおよび水の混合物をカラムに入れた。カラム内で上部から底部へ移動する２０個の断片についての結果は表１４に与えられる。

繊維の平均角度は４５度であり、中央値は４５度であった。

実施例２４
図１〜３に示されるような装置を使用し、ポリカーボネート（ゼネラルエレクトリック（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ）のＳＬＣＣ ＨＦ１１１０Ｐ樹脂）を用いて非晶質高分子繊維を調製した。ポリマーを押出機中で３００℃に加熱し（押出機１２内のポンプ１３への出口付近で測定した温度）、ダイを３００℃の温度に加熱した。押出ヘッドまたはダイは、それぞれの列が２１個のオリフィスを有する４つの列を有し、全部で８４個のオリフィスが形成された。ダイは横断方向の長さが４インチ（１０２ミリメートル）であった。オリフィスの直径は０．０３５インチ（０．８８９ｍｍ）であり、Ｌ／Ｄ比は３．５であった。ポリマーの流速は２．７ｇ／オリフィス／分であった。

ダイとアッテネータの間の距離（図１の寸法１７）は１５インチ（約３８センチメートル）であり、アッテネータからコレクタまでの距離（図１の寸法２１）は２８インチ（７１．１センチメートル）であった。エアナイフの間隙（図２の寸法３０）は０．０３０インチ（０．７６ミリメートル）であり、アッテネータ本体の角度（図２のα）は３０°であり、室温の空気がアッテネータを通過され、アッテネータシュートの長さ（図２の寸法３５）は６．６インチ（１６８ミリメートル）であった。エアナイフは横断方向の長さ（図３のスロットの長さ２５の方向）が約１２０ミリメートルであり、エアナイフのための凹所が形成されるアッテネータ本体２８は、横断方向長さが約１５２ミリメートルであった。アッテネータ本体へ取り付けられた壁３６の横断方向長さは５インチ（１２７ミリメートル）であった。

アッテネータの上部の間隙は０．０７（１．８ｍｍ）であった（図２の寸法３３）。アッテネータの底部の間隙は０．０７インチ（１．８ｍｍ）であった（図２の寸法３４）。アッテネータを通過される空気の全容積（実際の立方メートル／分、すなわちＡＣＭＭで与えられる）は、３．１１であり、約半分の容積が各エアナイフ３２を通過した。

繊維ウェブを、未接着状態で、従来の多孔質ウェブ形成コレクタ上に捕集した。次にウェブを２００℃のオーブン内で１分間加熱した。後者の工程はウェブ内に自己接着を生じ、自己接着した非晶質高分子繊維は、接着後にその繊維形状を保持した。

繊維の長さに沿って示されるモルホロジーの変化を説明するために、上記で説明した傾斜密度試験を用いて、重量分析を実施した。水および硝酸カルシウム溶液の混合物をカラムに入れた。カラム内で上部から底部へ移動する２０個の断片についての結果は表１５に与えられる。

繊維の平均角度は８９度であり、中央値は９０度であった。

実施例２５
図１〜３に示されるような装置を使用し、ポリスチレン（ＢＡＳＦポリスチレン１４５Ｄ樹脂）を用いて非晶質高分子繊維を調製した。ポリマーを押出機中で２４５℃に加熱し（押出機１２内のポンプ１３への出口付近で測定した温度）、ダイを２４５℃の温度に加熱した。押出ヘッドまたはダイは、それぞれの列が２１個のオリフィスを有する４つの列を有し、全部で８４個のオリフィスが形成された。ダイは横断方向の長さが４インチ（１０１．６ミリメートル）であった。オリフィスの直径は０．０３５インチ（０．８８９ｍｍ）であり、Ｌ／Ｄ比は３．５であった。ポリマーの流速は０．５ｇ／オリフィス／分であった。

ダイとアッテネータの間の距離（図１の寸法１７）は１５インチ（約３８センチメートル）であり、アッテネータからコレクタまでの距離（図１の寸法２１）は２５インチ（６３．５センチメートル）であった。エアナイフの間隙（図２の寸法３０）は０．０３０インチ（０．７６２ミリメートル）であり、アッテネータ本体の角度（図２のα）は３０°であり、室温の空気がアッテネータを通過され、アッテネータシュートの長さ（図２の寸法３５）は６．６インチ（１６７．６４ミリメートル）であった。エアナイフは横断方向の長さ（図３のスロットの長さ２５の方向）が約１２０ミリメートルであり、エアナイフのための凹所が形成されるアッテネータ本体２８は、横断方向長さが約１５２ミリメートルであった。アッテネータ本体へ取り付けられた壁３６の横断方向長さは５インチ（１２７ミリメートル）であった。

アッテネータの上部の間隙は０．１４７（３．７３ｍｍ）であった（図２の寸法３３）。アッテネータの底部の間隙は０．１６１インチ（４．１０ｍｍ）であった（図２の寸法３４）。アッテネータを通過される空気の全容積（実際の立方メートル／分、すなわちＡＣＭＭで与えられる）は、３．１１であり、約半分の容積が各エアナイフ３２を通過した。

繊維ウェブを、未接着状態で、従来の多孔質ウェブ形成コレクタ上に捕集した。次にウェブを１００℃のスルーエアボンダー中で１分間加熱した。後者の工程はウェブ内に自己接着を生じ、自己接着した非晶質高分子繊維は、接着後にその繊維形状を保持した。

ＴＡインンストルメンツ（Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）Ｑ１０００示差走査熱量計を用いる試験を実行して、ポリマーのガラス転移範囲に対する処理の影響を決定した。それぞれのサンプルに、６０秒ごとに±１℃の摂動振幅で、５℃／分の直線的な加熱速度を適用した。０℃から約１５０℃の範囲にわたる加熱−冷却−加熱プロファイルにサンプルをさらした。

バルクポリマー、すなわち繊維状に形成されていないポリマーと、繊維状に形成されたポリマー（疑似接着の前および後）とにおける試験の結果は、図１２に示される。ガラス転移範囲内で、疑似接着前の繊維の開始温度は、バルクポリマーの開始温度よりも低いことが分かり得る。また、疑似接着前の繊維のガラス転移範囲の終了温度は、バルクポリマーの終了温度よりも高いことがわかる。その結果、非晶質高分子繊維のガラス転移範囲は、バルクポリマーのガラス転移範囲よりも大きい。

先行する特定の実施形態は本発明の実施の説明となる。本発明は、本明細書中には特に記載されていない任意の要素または品目がなくても適切に実施され得る。全ての特許、特許出願、および刊行物の完全な開示は、個々に援用されたかのように、参照によって本明細書中に援用される。本発明の様々な修正および変更は、本発明の範囲から逸脱することなく当業者には明らかになるであろう。本発明は、本明細書中に記載される説明的な実施形態に不当に限定されてはならないことは理解されるべきである。

本発明の不織繊維ウェブを形成するために有用な装置の略全体図である。 本発明の不織繊維ウェブを形成するために有用な処理チャンバの拡大側面図であり、チャンバの取付け手段は図示されない。 図２に示される処理チャンバの部分的に概略的な平面図であり、取付けおよび他の関連装置と共に示される。 本発明のウェブの実例となる繊維接着による概略図である。 本発明のウェブの実例となる繊維接着による概略図である。 本発明のウェブの実例となる繊維接着による概略図である。 本発明のウェブの一部の概略図であり、交差して互いに接着した繊維を示す。 記載される本発明の２つの実施例からの実例となるウェブの走査型電子顕微鏡写真である。 記載される本発明の実施例からの実例となるウェブで測定された複屈折値のグラフである。 記載される本発明の２つの実施例からの実例となるウェブの走査型電子顕微鏡写真である。 記載される本発明の実施例からの実例となるウェブで測定された複屈折値のグラフである。 記載される本発明の実施例からの実例となるウェブで測定された複屈折値のグラフである。 記載される本発明の２つの実施例からの実例となるウェブの走査型電子顕微鏡写真である。 記載される実施例の実例となるウェブの示差走査熱量測定プロットのグラフである。

Claims (5)

1. 結晶性ポリマーを含みかつ長手方向の配向応力を受けた後捕集前に気体流の乱流場にさらされた配向繊維を含む、直接捕集された繊維塊を含んで成る接着不織繊維ウェブであって、前記配向繊維は均一な直径を有するが、選択された接着動作中に独特の軟化特性の長手方向セグメントを提供するようにその長さに沿ってモルホロジーが変化しており、前記繊維の少なくとも５つの繊維断片が、傾斜密度試験において水平から少なくとも３０度の角度に配置されるようになり、前記接着動作条件下で軟化して前記ウェブの他の繊維と接着するセグメントもあれば、前記接着動作の間、受動的なセグメントもある接着不織繊維ウェブ。
2. モルホロジーが変化する前記繊維が、鎖延長型の結晶化を示すセグメントを含む請求項１に記載の繊維ウェブ。
3. 自己接着によって接着された請求項１または２に記載のウェブ。
4. ａ）結晶性ポリマーを含む繊維形成材料のフィラメントを押出すことと、ｂ）気体流が長手方向の配向応力を前記フィラメントに加える処理チャンバを介して、前記フィラメントを方向付けることと、ｃ）前記フィラメントが処理チャンバを出た後に、前記フィラメントを乱流条件下に置くことと、ｄ）処理されたフィラメントを捕集することとを含む繊維形成方法であって、前記フィラメントの少なくともいくつかが乱流場にある間に凝固するように、前記フィラメントの温度が制御されることを特徴とする、繊維形成方法。
5. 前記繊維が不織繊維ウェブとして捕集されて接着動作を受け、この間に軟化して他の繊維と接着する繊維の長手方向セグメントもあれば、接着動作の間、受動的なままである長手方向セグメントもある請求項４に記載の方法。

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