JP4802250B2 - エステル縮合物から形成される繊維及びエステル縮合物から繊維を形成する方法 - Google Patents

Description

本発明は、低分子量材料混合物の紡糸加工の間のインサイチューでの縮合反応によって製造される繊維を目的とする。特別な実施形態では、本発明は多価アルコールと有機多塩基酸とのエステル縮合物から形成される繊維に関する。

不織布は伝統的に熱可塑性樹脂を含む合成繊維から製造されてきた。熱硬化性樹脂を使用する繊維紡糸の例を見出すのはまれであるが、最近繊維製造に熱硬化性樹脂を使用することに対して、特にメルトブローン不織布の分野で一部関心が存在する。熱硬化性樹脂は不織布用の超微細な繊維を製造するのに好適な低粘度を有する出発原料を与える。

いくつかの通常の熱硬化性樹脂として、フェノールホルムアルデヒド、尿素ホルムアルデヒド、及びエポキシが挙げられる。繊維製造に対してこれらの型の熱硬化性樹脂に伴う不利益としては、望ましくなく更にしばしば毒性を有する煙霧を放出すること；繊維形成の間の固化の制御性がごくわずかであること；及び熱硬化性樹脂の架橋反応は典型的に不可逆的であるという事実、が挙げられる。

熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂は石油ベースの原料から誘導される。石油価格の上昇により、合成繊維及びそれらからの対応する不織布を製造するために、代替可能で、丈夫な、低価格材料に対するニーズが高まっている。

アルキドは一群の熱硬化性樹脂に適用される用語であり、オイル変性のポリエステル樹脂と称されるのに最もふさわしい。この群の材料は多価アルコールと多塩基酸のエステル縮合物で構成される。グリセリンはエステル縮合に使用される有力な多価アルコールである。グリセリンの供給が増加し、エステル縮合樹脂からの合成繊維形成方法の開発に好機をもたらしている。

本発明は少なくとも１つの多価アルコールと、少なくとも１つの有機多塩基酸；少なくとも１つの有機無水物；及びこれらの組み合わせから成る群から選択される反応物質とを有するモノマー混合物を含む反応混合物から形成されたエステル縮合生成物を含む繊維を提供する。あるいは、その反応混合物は、モノマー混合物から形成されるプレポリマー；プレポリマーとモノマー混合物の組み合わせ；又は、プレポリマーと、多価アルコール、有機多塩基酸、有機無水物、及びこれらの組み合わせなどの反応物質との組み合わせを含む。

本発明はまた、エステル縮合生成物から繊維を製造する方法を目的とする。この方法は、前述した反応混合物を加圧下で加熱すること、及びその混合物を繊維形成紡糸口金を通してポンプ送出することを含む。

加えて、本発明は前述した反応混合物と繊維形成加工助剤を含む繊維形成組成物を目的とする。繊維形成加工助剤には、ポリマー（ポリエステルやポリアミドなど）、界面活性剤、及び油剤が含まれる。

本明細書で使用される全ての百分率、比率、割合は、特に指示がない限り反応混合物の重量百分率による。全ての平均値は、特に明確に指示がない限り、反応混合物又はそれらの構成成分の「重量により」計算される。ポリマーの「平均分子量」又は「分子量」は、特に指示がない限り、重量平均分子量を指す。重量平均分子量は、特に規定がない限り、ゲル透過クロマトグラフィーにより決定される。

本明細書で使用するとき、「コポリマー」とは、コポリマー、ターポリマー、及び他のマルチモノマーポリマーを網羅することを意味する。

本明細書で使用するとき、「反応性がある」とは、化学反応の開始時に存在し、化学反応の系内にあるか又は化学反応の一部として曝される１つ以上の他の物質又は触媒と反応する化学物質を指す。

本明細書で使用するとき、「混合物」とは、特に規定がない限り、定義された群の構成成分のいずれかの２つ以上の混合物を指す。代替の成分の列挙には、特に指示がない限り、そのような成分の混合物を含める。

本明細書で使用するとき、「生分解性」とは、微生物及び／又は天然の環境因子によって最終的にＣＨ₄、ＣＯ₂及び水又は生物資源に完全に分解される化合物の能力を指す。

本明細書で使用するとき、「堆肥化可能」とは、次の３つの要件を満たす材料を指す。（１）材料は、固形廃棄物用の堆肥化施設で処理することができる、（２）材料は、そのように処理されると、最後には最終堆肥になる、及び（３）堆肥を土壌中で使用すると、材料は最終的に土壌中で生物分解する。

本明細書で使用するとき、用語「含む」は、本発明を実施する際に多様な構成成分、成分、又は工程を組み合わせて採用できることを意味する。それ故に、用語「含む」は、より制限された用語「から本質的に成る」及び「から成る」を網羅する。本反応組成物は本明細書にて開示されるあらゆる必須構成要素及び任意要素を含むことができ、これらから本質的に成ることができ、又はこれらから成ることができる。

本明細書で使用するとき、マーカッシュ言語は、特に指示がない限り、マーカッシュ群の個々の要素の組み合わせを網羅する。

本明細書において開示される全ての数値域に関して、本明細書全体を通じて記載される各最高数値限定は、それより小さいあらゆる数値限定を、そのような小さい数値限定が本明細書に全て明確に記載されているかのように含むと理解すべきである。加えて、本明細書全体を通じて記載される各最小数値限定は、それより大きいあらゆる数値限定を、そのような大きい数値限定が本明細書に全て明確に記載されているかのように含む。更に、本明細書の全体を通じて与えられる各数値域は、この数値域にある全てのより狭い数値域を含み、同様にその数値域内にある個々の数字を包含し、このようなより狭い数値域及び個々の数値は全て明確に記述される。

本組成物、本生成物及び本方法は、石油ベース原料代替物を提供する、将来有望な生物再生材料のエステル縮合物から形成される繊維を用いる。本発明はまた、低粘度を有する多価アルコールと有機多塩基酸とのエステル縮合物の中間体を含むプレポリマーを目的とする。このプレポリマーは加工されて、架橋ポリマー繊維を形成する追加のエステル縮合反応を提供できる。

従来の熱可塑性樹脂の溶融紡糸は高粘度の融解ポリマーの押し出しを伴う。本発明の紡糸加工は低粘度の反応混合物を利用し、高パワーの押出成形機の支援を得ずに紡糸口金に容易にポンプ送出でき、誘発反応である縮合反応を提供し、所望の繊維を形成する。紡糸加工の間において原材料が低粘度であることは特に、高度な不透明性、柔軟性及び強度が所望される微小直径繊維の製造に有利である。本発明のための、反応混合物の粘度は約１００Ｐａ．ｓ（１０００ポアズ）未満、約５０Ｐａ．ｓ（５００ポアズ）未満、約２０Ｐａ．ｓ（２００ポアズ未満、及び約１０Ｐａ．ｓ（１００ポアズ）未満であることができる。

ポリオレフィンベースの熱可塑性繊維と違って、本発明によって製造される繊維はアルコールと酸の縮合生成物から製造され、高い表面エネルギー及び濡れ性などの、ポリエステルの持つ有利な特性を有している。架橋性の結果として、生成された繊維は熱硬化性であり、高温下でさえも高レベルの寸法安定性を示す。この繊維材料はまた、自発的加水分解又は生分解による環境分解性であると予想される。酸−触媒又は塩基−触媒による化学的消化もまた、特に水存在下の高温において、予想される。

以下に記述する低分子量材料の反応混合物は直接加熱され繊維に紡糸される。しかし、より好ましい方法は、プレポリマー反応生成物と称される縮合中間体を形成することである。得られたプレポリマー反応生成物は次いで繊維紡糸に使用される。用語「プレポリマー反応生成物」又は「プレポリマー」は、多価アルコールと有機多塩基酸の反応生成物を指し、選択された繊維紡糸温度及び加工条件で繊維を形成する加工にとって好適な粘度を有するものである。当業者ならば、プレポリマーには化合物、オリゴマー、及びポリマーが含まれるが、これに限定されない、いかなる縮合反応生成物を包含してよいことを認識するであろう。

例えば、特に不織布ウェブを製造するのに有用な繊維は、多価アルコール（好ましくはグリセロール）と有機多塩基酸又は酸無水物とを含む反応混合物から製造される。エステルを形成する縮合反応（一般的にアルキド化学として知られる）を誘発するために反応混合物は十分に高温で紡糸され、紡糸加工の間、混合物が紡糸口金から開放大気へ出た後で縮合反応により反応副生成物としての水が遊離され、それによって混合物は重合及び架橋される。任意選択で、有機多塩基酸又は酸無水物と共に多価アルコールを含む縮合混合物中間体を含むプレポリマーは、独立して形成され、次いでエステル形成する縮合反応を誘発するのに十分な高温で紡糸されることができる。この実施形態では、プレポリマーは取り扱い、その後の加工、又は同種の処置を容易にする形態で提供され得る。

反応混合物を繊維にする固化はエステル縮合反応の進行によって促進され、反応副生物としての水を遊離することによって、高分子量のポリエステルを生成し、高度に架橋した結果、不溶性及び不融性の繊維を生成することが多い。この反応は高温及び水の蒸発又は除去によって促進される。あるいは、この反応は多塩基酸の量、多塩基酸の官能化の度合い、又は反応中の水の除去もしくは蒸発の制限によって制御又は制限でき、もし水がその系から除去されない場合は縮合反応が効果的に停止できる。従って、主要なパラメータは紡糸加工に選択される反応混合物の温度である。反応混合物の温度は、約１００℃〜約３００℃、約１２０℃〜２８０℃、又は約１５０℃〜２６０℃であってよい。ルイス酸及び特定の金属塩などのエステル化触媒もまた反応を促進させるために同様に使用できる。

多価アルコール
１つ以上の多価アルコールが本発明の反応混合物に使用される。

本明細書で使用するとき、「多価アルコール」とは、２つ以上のアルコール（すなわち、ヒドロキシル）官能基を有するアルコールを指す。あらゆる好適な多価アルコール又は多価アルコールの組み合わせが有用である。しかし、２０００ｇ／ｍｏｌ未満の分子量を有する、モノマー、オリゴマー、又は短鎖の多価アルコールが好ましい。好適な多価アルコールの非限定的な例には、グリセロール（当該技術分野ではグリセリンとしても知られる）、グリコール、糖、糖アルコール、及びこれらの組み合わせが挙げられる。有用なグリコールの非限定的な例には、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ブチレングルコール、ヘキサントリオール等、これらのオリゴマー、及びこれらの組み合わせが挙げられる。有用な糖の非限定的な例には、グルコース、スクロース、フルクトース、ラフィノース、マルトデキストロース（maltodextrose）、ガラクトース、キシロース、マルトース、ラクトース、マンノース、エリトロース、ペンタエリスリトール、及びこれらの混合物が挙げられる。有用な糖アルコールの非限定的な例には、エリスリトール、キシリトール、マリトール（malitol）、マンニトール、ソルビトール、及びこれらの混合物が挙げられる。本発明の具体的な実施形態では、多価アルコールは、グリセロール、マンニトール、ソルビトール、及びこれらの組み合わせを含む。

本発明の反応混合物中に、多価アルコールは典型的には、混合物中、約１０重量％〜約９０重量％の量で、及びより具体的には約２０重量％〜約８０重量％の量で、更に具体的には約３０重量％〜約７０重量％の量で存在できる。

有機多塩基酸及び酸無水物
本発明による繊維形成に使用される反応混合物は、有機多塩基酸及び酸無水物を含む。有機多塩基酸とは２個以上の酸性官能基を有する有機酸を意味し、２塩基酸、３塩基酸（少なくとも３個の酸性基を有する）、４個以上の酸性官能基を有するその他の酸、酸ポリマーもしくは酸コポリマー、又はこれらの混合物を含むことができるが、それに限定されない。このような酸には、アジピン酸、セバチン酸、クエン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸（terphthalic acid）、及びこれらの２つ以上の混合物が挙げられるが、それらに限定されない。このような酸の無水物は同様に用いられてよく、本明細書の文脈の中での有機多塩基酸の参照にはこのような酸無水物が含まれる。ラウリン酸、ステアリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、オレイン酸、リノール酸、セバシン酸、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、及びグリシジルメタクリレートなどの一塩基酸は、任意により、どの段階でも多塩基酸に加えて、含まれてよい。例えば、一塩基酸は加工助剤として又は最終製品の特性、例えば可撓性、強度等を改質するために添加されてもよい。

本発明には多くの異なったタイプの有機多塩基酸及び無水物が使用でき、アジピン酸、クエン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、ポリアクリル酸、無水フタル酸等、並びにこれらの混合物が挙げられる。一塩基酸、特にステアリン酸、ラウリン酸、オレイン酸、及びリノール酸のような脂肪酸も反応混合物の中に組み入れできる。反応性の酸又はアルコール官能基を有するその他の官能性化合物、例えば、シリコーンオリゴマー又はポリエチレングリコールなども組み入れてよい。

反応性混合組成物を形成するための混合物中には、有機多塩基酸は混合物中に典型的に約１０重量％〜約９０重量％の量で用いられ、より具体的には約２０重量％〜８０重量％、及び更に具体的には約３０重量％〜７０重量％で用いられる。

トリグリセリド
トリグリセリドは当該技術分野ではトリアシルグリセロールとしても既知であるが、いかなる好適なトリグリセリドも反応混合物中に含まれてよい。有用なトリグリセリド類の非限定的な例として、トリステアリン、トリオレイン、トリパルミチン、１，２−ジパルミトオレイン、１，３−ジパルミトオレイン、１−パルミト−３−ステアロ−２−オレイン、１−パルミト−２−ステアロ−３−オレイン、２−パルミト−１−ステアロ−３−オレイン、トリリノレイン、１，２−ジパルミトリノレイン、１−パルミト−ジリノレイン、１−ステアロ−ジリノレイン、１，２−ジアセトパルミチン、１，２−ジステアロ−オレイン、１，３−ジステアロ−オレイン、トリミリスチン、トリラウリン、及びこれらの組み合わせ、が挙げられる。

好適なトリグリセリドは、希釈していない状態で本発明の反応組成物に添加してもよい。更に又はあるいは、好適なトリグリセリドを含有する油剤及び／又は加工油剤を反応組成物に添加してよい。油の非限定例としては、ココヤシ油、トウモロコシ胚芽油、オリーブ油、パーム種子油、綿実油、パーム油、菜種油、ヒマワリ油、鯨油、大豆油、ピーナッツ油、亜麻仁油、トール油、及びこれらの組み合わせが挙げられる。

典型的には、トリグリセリドは反応混合物中に約７５％まで、又は約２％〜約５０％、又は約５％〜約２５％の量で用いられる。

いくつかの実施形態では、酸及びトリグリセリドの組み合わせが反応混合物中に用いられる。そのような実施形態では、酸及びトリグリセリドの総量は約２０％〜約８０％、約３０％〜約７０％、又は約４０％〜６０％である。更に又はあるいは、アルコール官能基：エステル及び酸性官能基の合計とのモル比は、少なくとも約１：１、又は少なくとも約４：１である。いくつかの実施形態では、そのモル比は、約１：１〜約２００：１、又は約１：１〜約５０：１である。

本発明の反応混合物はまた、一塩基酸、及び適切な量のモノグリセリド、又はトリグリセリドの代替としてジグリセリドを含むことができる。

本発明による反応混合物又はプレポリマー組成物には、組成物の加工及び／又は最終用途の要望に応じて１つ以上の追加成分を含めてもよい。例えば、組成物は１つ以上の追加ポリマー例えば、２０００ｇ／ｍｏｌより大きい分子量を有するポリビニルアルコール及び多価アルコール、又は１つ以上の追加加工助剤又はその類似物、を当該技術分野において慣習的な量で含んでよい。

加えて、元の反応混合物又は紡糸前のプレポリマーに対して、以下に記述される任意の反応物質又はその他の添加剤を添加することもできる。紡糸加工助剤、例えば少量の（すなわち５重量％未満）ポリカプロラクトン及びポリ（エチレンテレフタレート）のような熱可塑性ポリマーなどを混合物の紡糸性を改善するために添加してもよい。その他の明白な添加剤には、ステアリン酸マグネシウムなどの粘着防止剤、ベヘン酸アミドのようなスリップ剤、並びに酸化防止剤、着色剤等が挙げられる。

紡糸口金を通して混合物を加工する前のプレポリマーの形成には、縮合反応から形成された水の一部が紡糸工程の前に除去できるので、縮合反応を完了により近づけるために使用できるという利点がある。これは反応が更に進められる最終の紡糸工程を容易にする可能性がある。繊維紡糸の前にプレポリマーを調製する場合、実用的観点から、粘度が高過ぎて繊維形成のために紡糸口金を通してプレポリマー反応生成物をポンプ送出できない点を越えるまで反応が進行しないようにすべきである。以前論じたように、プレポリマー反応生成物（含まれてもよい任意の追加成分を含む）の粘度は、一般的には前述の制限粘度以内にできる。

更に、追加の成分を、縮合反応生成物及び／又はプレポリマー混合物に、初期のエステル縮合物が形成される前に、及び／又はその後であるが最終紡糸の前に、添加してもよい。そのような成分には、加工助剤、可塑剤、並びに繊維の特性を改質するためのその他のポリマー及び成分が挙げられるが、これらに限定されない。このような追加の成分には、本明細書の別のところに記述したように一塩基酸が挙げられるが、これに限定されない。

更に、２つ以上の異なった有機多塩基酸が本発明の繊維製造に使用されてもよい。これらは異なった酸性官能基度合いを有する多塩基酸の組み合わせを含むことができる。例えば、２塩基酸は、３塩基酸及び／又はその他の多塩基酸と組み合わせて使用できる。更に、２つ以上の異なった多塩基酸がプロセスの異なった段階で使用できる。例えば、１つ以上の酸がプレポリマー製造に使用されてもよく、一方異なった多塩基酸又は多塩基酸の組み合わせがプロセスの最終の紡糸工程で使用されてもよい。別の実施形態では、反応促進又は反応を完了方向に進行させるために、紡糸の前に、後半段階において、このような多塩基酸（又は多塩基酸の組み合わせ）の追加量が添加されるプロセスの両段階で、同一の多塩基酸又は多塩基酸の組み合わせが使用される。１つの実施形態では、２塩基酸がプレポリマー形成期間に使用され、また追加の２塩基酸か、３個以上の酸性官能基を有する多塩基酸かのどちらか、又はこれらの実施形態が繊維紡糸期の混合物に含まれる。３個以上の酸性官能基を有する多塩基酸をプレポリマー形成期に使用する場合、プレポリマー粘度が高過ぎて繊維形成のために紡糸口金を通して効率的にプレポリマーをポンプ送出できない点を越えて反応が進行するのを回避するように反応を制限することが望ましい。この反応を制御する因子及び手段は当業者に既知であり、それには使用される多塩基酸の量を制限すること（特に３つ以上の酸性官能基を有する多塩基酸の比率又は量を制限すること）、温度（高温は反応速度を高める）、反応時間、及び水の蒸発又は除去を制限すること（例えば、反応を密閉系又は加圧系で実施する）が挙げられるが、これらに限定されない。このような方法の例としては、無水マレイン酸とグリセロールとを低粘度のプレポリマーが形成される度合いまで反応させ、次いで紡糸前にポリアクリル酸又は代替としてクエン酸を導入するという方法が挙げられる。２個よりも多い官能基を有するこれらの多塩基酸は、繊維が形成されるような系における架橋を増加する作用を有するであろう。これは言い換えると繊維の固化をより早くする結果をもたらすであろう。

任意選択で、その他の成分を紡糸可能なプレポリマーに組み入れてもよい。これらの任意の成分は、組成物中、約５０重量％未満、好ましくは約０．１重量％〜約重量２０％、更に好ましくは約０．１重量％〜約１２重量％の量で存在してよい。加工性を変更するため及び／又は最終製品の弾性、引張り強度、及び弾性率のような物理的特性を変更するために、任意材料を用いてもよい。他の利益には、酸化安定性を包含する安定性、明るさ、色、可撓性、弾力性、作業性、加工助剤、粘度調節剤、及び抑臭が挙げられるが、これらに限定されない。非限定的な例として、塩、スリップ剤、臭気マスキング剤、架橋剤、乳化剤、界面活性剤、シクロデキストリン、潤滑剤、その他の加工助剤、光学的光沢剤、酸化防止剤、難燃剤、染料、顔料、充填剤、タンパク質及びそのアルカリ塩、ワックス、粘着付与樹脂、増量剤、及びこれらの混合物が挙げられる。

その他の添加剤は典型的には加工助剤として、弾性率、乾燥引張り強度、及び湿潤強度などの、繊維の物理的特性を改質するために含まれる。本明細書での用途に好適な増量剤には、ゼラチン、植物性たんぱく質（ひまわりたんぱく質、大豆たんぱく質、綿実たんぱく質など）、水溶性多糖類（アルギン酸、カラギーナン、グアーガム、寒天、アラビアゴム、及び関連するゴム、ペクチンなど）、水溶性セルロース誘導体（アルキルセルロース、ヒドロアルキルセルロース、及びカルボキシメチルセルロースなど）が挙げられる。同様に、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、及びポビニルピロリドンなどの、水溶性合成ポリマーが使用されてもよい。

更に潤滑化合物が、本発明物の製造に使用されるプロセスの間における材料の流動特性を改善するために添加されてもよい。潤滑性化合物は、動物性又は植物性脂肪を含むことができ、水素添加された形態であることが好ましく、特に室温で固形であるものが好ましい。追加的な潤滑材料には、モノグリセリド、及びジグリセリド、及びホスファチドが挙げられ、特にレシチンが挙げられる。本発明に対して、好適な潤滑化合物には、モノグリセリド、グリセロール、グリセロールモノステアレートが挙げられる。

マグネシウム、アルミニウム、シリコン及びチタンの酸化物のなどの無機充填剤を含む更なる添加剤を高価でない充填剤又は加工助剤として添加してもよい。その他の無機材料には、水和ケイ酸マグネシウム、二酸化チタン、炭酸カルシウム、粘土、白亜、窒化ホウ素、石灰石、珪藻土、雲母、ガラス、石英、及びセラミックスが挙げられる。更に、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、リン酸塩を含む無機塩を加工助剤として使用してもよい。繊維の水応答性を改質するその他の任意選択の材料は、ナトリウム塩、マグネシウム塩、カルシウム塩等のステアリン酸塩及びその他のステアレート、及びアンカーガムロジンを含むロジン化合物である。添加できる別の材料は、環境分解プロセスを更に加速するために、ステアリン酸コバルト（colbalt stearate）、クエン酸、酸化カルシウム及び米国特許第５，８５４，３０４号（ガルシア（Garcia）ら）に見出されるその他の化学組成物を配合した化学組成物である。

反応混合物の紡糸は従来の繊維紡糸に使用されている様々な方法のいずれによっても実行でき、それには繊維形成材料を伸張する高速エアジェットの採用が挙げられる。このような紡糸装置の構成によっては、通常の直径を有する繊維、並びに超微細のマイクロ繊維及びナノ繊維が紡糸されてもよい。

一般に、高い繊維紡糸速度が望ましい。約１０メートル／分以上の繊維紡糸速度を使用することができる。本明細書のいくつかの実施形態において、繊維紡糸速度は、約１００〜約７，０００メートル／分、又は約３００〜約３，０００メートル／分、又は約５００〜約２，０００メートル／分である。紡糸繊維は、従来のゴデット巻き取りシステム又は空気通過抵抗減衰装置を用いて収集することができる。繊維は捲縮及び／又は切断して、カーディング、エアレイド、又は流体載置（fluidlaid）法において使用される不連続繊維（短繊維）を形成してもよい。連続繊維は、例えばスパンボンド又はメルトブローイング法により製造することができる。あるいは、不連続（短繊維）繊維は、当該技術分野において周知の従来の短繊維法によって製造することができる。また繊維製造の様々な方法は、当業者に理解されるように、組み合わせ技術を生み出すために組み合わせることもできる。更に、米国特許第６，３６８，９９０号に開示されるような中空コア繊維を形成することができる。

一般に、本発明に従って製造された繊維の直径は、約２００ミクロン未満であり、代わりの実施形態では、約１００ミクロン未満、約５０ミクロン未満、又は約３０ミクロン未満である。一実施形態では、繊維の直径は、約０．１ミクロン〜約２５ミクロンである。別の実施形態では、繊維の直径は、約０．２ミクロン〜約１５ミクロンであってよい。他の実施形態では、繊維の直径は、約５ミクロン〜約１４ミクロンであってよい。繊維直径は、例えば紡糸速度及び処理質量が挙げられる、繊維紡糸技術において周知の要因により制御される。

本明細書の繊維は、繊維が従来用いられるいずれの目的に用いられてもよい。これには、不織ウェブ又は織布ウェブ及び基材への組み込みが挙げられるが、これらに限定されない。本明細書の繊維は、当該技術分野において既知のいずれかの好適な方法によって不織布に変換されてよい。連続繊維は、業界標準スパンボンド型技術を用いてウェブに形成でき、一方で短繊維は、業界標準カーディング、エアレイド、又は湿式載置技術を用いてウェブに形成できる。典型的な結合方法には、カレンダー（圧力及び熱）、スルーエアヒート、機械的絡み合い、流体力学的絡み合い、ニードルパンチイング、化学的結合、及び／又は樹脂結合が挙げられる。カレンダー、スルーエアヒート、及び化学結合が、エステル縮合物及びポリマーのマルチコンポーネント繊維に対して好ましい結合方法である。加圧熱及び通気熱結合方法には、熱接着性繊維が必要である。

本発明の繊維は多くの異なった構成の多成分繊維を含んでよい。成分とは、本明細書で用いるとき、物質又は材料の化学種を意味するとして定義される。繊維は構成においてモノコンポーネント又はマルチコンポーネントであってよい。コンポーネントとは、本明細書で用いるとき、繊維の別の部分と空間的関係を有する、繊維の別個の部分として定義される。

多成分繊維は、天然及び合成ポリマー並びに生分解性及び非生分解性ポリマーを含む、他のポリマーとのブレンドを含む。本発明の用途に好適な生分解性熱可塑性ポリマーの非限定的な例として、脂肪族ポリエステルアミド；２塩基酸／ジオールの脂肪族ポリエステル；変性ポリエチレンテレフタレート、変性ポリブチレンフタレートを含む変性芳香族ポリエステル；脂肪族／芳香族コポリエステル；ポリカプロラクトン；ポリ（３−ヒドロキシブチレート）、ポリ（３−ヒドロキシヘキサノエート）、及びポリ（３−ヒドロキシバレレート）を含むポリ（３−ヒドロキシアルカノエート）；ポリ（３−ヒドロキシアルカノエート）コポリマー、ポリ（ヒドロキシブチレート−コ−ヒドロキシバレレート）、ポリ（ヒドロキシブチレート−コ−ヘキサノエート）又はその他高級のポリ（ヒドロキシブチレート−コ−アルカノエート）（米国特許第５，４９８，６９２号（ノダ）を参照、またこれを参照として本明細書に組み入れる）；脂肪族ポリオール（すなわち、ジアルカノイルポイマー）から誘導されたポリエステル及びポリウレタン；ポリエチレン／ビニルアルコールコポリマーを包むポリアミド；乳酸ホモポリマー及び乳酸コポリマーを含む乳酸ポリマー；ラクチドホモポリマー及びラクチドコポリマーを含むラクチドポリマー；グリコリドホモポリマー及びグリコリドコポリマーを含むグリコリドポリマー；及びこれらの混合物が挙げられる。脂肪族ポリエステルアミド、２塩基酸／ジオールの脂肪族ポリエステル、脂肪族／芳香族コポリエステル、乳酸ポリマー、及びラクチドポリマーが好ましい。

スパンボンド構造、短繊維、中空繊維、成形繊維（多葉断面繊維など）、及びマルチコンポーネント繊維は全て本発明の組成物及び方法を用いて製造できる。マルチコンポーネント繊維、普通はバイコンポーネント繊維は、サイド・バイ・サイド、シース−コア、放射状、リボン、又は海島型の構成になっていてもよい。シースはコアの周囲で連続であっても非連続であってもよい。シースのコアに対する重量比は約５：９５〜約９５：５である。本発明の繊維類は、円、楕円、星形、方形、及びその他の様々な偏心を種々の幾何学的形状を有していてもよい。本発明の繊維はまた、分割可能な繊維であってもよい。分裂はポリマーのレオロジー的な差によって生じてもよいし、又は機械的手段及び／もしくは流体が誘発する変形によって生じてもよい。

バイコンポーネントの場合、１つの成分が別の成分よりも多くのエステル縮合物又はポリマーを含有することで、本発明のエステル縮合物／ポリマー組成物はシース及びコアの両方になりうる。あるいは、本発明のエステル縮合物／ポリマー組成物は、純粋のポリマー又はエステル縮合物をコアにした、シースであることができる。エステル縮合物／ポリマー組成物はまた、純粋のポリマー又はエステル縮合物をシースとした、コアである可能性もある。繊維の用途に応じて、繊維の正確な構成が望まれる。

また本発明の繊維は、他の合成繊維又は天然繊維と結合して又は組み合わせて不織布物品を製造してもよい。合成繊維又は天然繊維は、形成プロセスで共にブレンドされてもよく、又は別個の層で用いられてもよい。好適な合成繊維としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリアクリレート、及びこれらのコポリマー、及びこれらの混合物から製造される繊維が挙げられる。天然繊維としては、セルロース繊維及びその誘導体が挙げられる。好適なセルロース繊維としては、広葉樹繊維、針葉樹繊維、麻、及び木綿といった、いずれかの樹木又は植物に由来するものが挙げられる。同様に含まれるのは、レーヨンなどの加工された天然セルロース資源から製造される繊維である。

本明細書に記載された繊維は、一般に多くの異なる用途のうちの１つに用途を見出す可能性がある物品において使用するための使い捨て不織布材を製造するために使用される。本発明の具体的な物品としては、衛生及び医療用途のための、より具体的には、例えば、おむつ、拭き取り用品、婦人衛生物品、掛け布、ガウン、敷布、包帯及び同種のもののような用途における、使い捨て不織布が挙げられる。おむつにおいては、不織布材は、トップシート又はバックシートに使用されることが多く、生理用ナプキン又は製品においては、不織布材は、トップシートで使用されることが多い。一般に、不織布物品は、連続又は不連続である、並びに物理的に及び／又は化学的に互いに付着する、複数個の繊維を約１５％超過含有する。不織布は追加の不織布又はフィルムと組み合わせて、それ自身で使用されるか又は別の材料の複合的な組み合わせの中の構成要素として使用されるかのどちらかである積層製品を製造することができる。繊維から製造された不織布製品は所望の機械的特性、特に強度、可撓性及び柔軟性を示すことができる。強度の測定としては、乾燥引張り強度及び／又は湿潤引張り強度が挙げられる。可撓性は、剛性に関連しており、柔軟性に帰することができる。一般に、柔軟性は、可撓性及び質感の両方に関連する生理学的に認識される特質として記載される。本発明に従う繊維が、不織布物品以外の用途に用いるのにも適することを、当業者は認識するであろう。

本発明で製造される繊維及びその他の製品の水安定性にもかかわらず、この製品は、使用されるあらゆる追加のポリマーの量及び製品の特定の構成によって、環境分解性でありうる。「環境分解性」は、生分解性、崩壊性、分散性、フラッシャブル性（flushable）、又は堆肥化可能性、又はこれらの組み合わせであると定義される。本発明において、繊維、不織ウェブ、及び物品は、環境分解性でありうる。

本発明の代表的な実施形態において、２５．８ｇの無水マレイン酸と２４．２ｇのグリセロールから成る５０ｇの試験バッチは、グリセロールと無水マレイン酸の１：１モル比反応混合物を形成する。最初に、反応混合物を開放容器の中で約１６０℃に加熱し、低粘度のプレポリマーを生成する（プレポリマー混合物）。次いで、このプレポリマーを密閉容器中で加熱してより高温（約２６０℃）にし、紡糸口金を通して大気圧環境にポンプ送出し、繊維形成の間に更に多くの水が放出されることによって追加のエステル縮合反応がインサイチューで発生し、同時に繊維のゲル化及び架橋を導く。

本明細書に開示されている寸法及び値は、列挙した正確な数値に厳しく制限されるものとして理解されるべきではない。それよりむしろ、特に指定されない限り、こうした寸法はそれぞれ、列挙された値とその値周辺の機能的に同等の範囲との両方を意味するものとする。例えば、「４０ｍｍ」として開示される寸法は、「約４０ｍｍ」を意味するものとする。

「発明を実施するための最良の形態」で引用したすべての文献は、関連部分において本明細書に参考として組み込まれるが、いずれの文献の引用も、それが本発明に対する先行技術であることを容認するものと解釈されるべきではない。本文書における用語のいずれかの意味又は定義が、参考として組み込まれた文献における同じ用語のいずれかの意味又は定義と相反する限りにおいて、本文書においてその用語に与えられた意味又は定義が適用されるものとする。

本発明の特定の実施形態を説明及び記述してきたが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく様々なその他の変更及び修正を行えることが、当業者には明白であろう。従って、本発明の範囲内にあるそのような全ての変更及び修正を、添付の特許請求の範囲で扱うものとする。

Claims (4)

1. ａ）１）少なくとも１つの多価アルコールと、少なくとも１つの有機多塩基酸；少なくとも１つの有機無水物；及びこれらの組み合わせから成る群から選択される反応物質とを含むモノマー混合物、
   ２）前記（１）によるモノマー混合物から形成されるプレポリマー、
   ３）前記（１）のモノマー混合物と前記（２）のプレポリマーとの組み合わせ、及び ４）前記（２）のプレポリマーと、多価アルコール；有機多塩基酸；有機無水物；及びこれらの組み合わせから成る群から選択される反応物質との組み合わせ
   から成る群から選択される反応混合物を含む組成物を供給する工程と、
   ｂ）高温で紡糸口金を通して前記組成物をポンプ送出して、繊維を形成する工程を含み、
   前記反応混合物の反応の間に縮合生成物として生成される水の減量が制御される、繊維の製造方法。
2. 前記組成物が繊維形成助剤を更に含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記組成物が、１００℃〜３００℃の温度で紡糸口金を通してポンプ送出される、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記水の減量は、前記反応混合物が保持される容器の、開放性及び／又は圧力を変えることによって制御される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。