JP6508942B2 - メルトブロープロセス、低収縮性メルトブローポリマー繊維及び繊維構造体、並びにメルトブロー可能なポリマー組成物 - Google Patents

Description

本発明は、ポリマー繊維をメルトブローするプロセス、具体的には、ポリエステルポリマーを含む繊維をメルトブローするプロセス、より具体的には約１０マイクロメートル未満の直径、つまり厚さを有する繊維をメルトブローするプロセスに関する。本発明はまた、低収縮性を呈する、メルトブローポリマー繊維及びこれから作製された繊維構造体、並びにかかる繊維にメルトブロー可能なポリマー組成物に関する。

メルトブローは、ポリマーから微細繊維ウェブを直接製造する押出技術である。メルトブローでは、近接配置された小径オリフィスを含むダイから熱可塑性ポリマーストリームが押し出され、２つの収束性の高速熱風流によって微細繊維へと細化される。これらの微細繊維は、吹込微細繊維ウェブと呼ばれることの多いメルトブローウェブの形成に使用され得る。吹込微細繊維ウェブは、防音、保温、濾過、バリヤウェブ、拭き取り布など多数の各種用途で使用される。吹込微細繊維プロセスで使用される主な樹脂は、ポリプロピレン（ＰＰ）である。

本発明は、ポリマー繊維をメルトブローするための先行技術、並びにメルトブロー繊維及び繊維ウェブを改善したものである。

本発明以前は、ポリエステルポリマーを含む熱可塑性ポリマー繊維、特に約１０マイクロメートル未満の直径、つまり厚さを有する繊維をメルトブローすることは困難であった。かかる繊維をメルトブローするためには、対応する熱可塑性ポリエステルポリマーをその融点よりもかなり高い温度まで加熱する必要がある。かかる熱可塑性ポリエステルポリマーの高温加熱は、例えば、ポリマーの過剰分解、脆弱な繊維ウェブ、メルトブロー中のサンド（sand）の形成が挙げられる、問題の１つ又は任意の組み合わせをもたらすことがある。従来のプロセスを使用してメルトブローポリエステルポリマー繊維が製造される場合でも、かかる繊維で作製された繊維ウェブ及び他の繊維構造体は、繊維の製造に使用されたポリエステルポリマーのガラス転移温度以上の温度において、典型的には、過度の収縮性、ないしは別の方法で、貧弱な寸法安定性を呈する。

本発明者らは、少なくとも１つのポリエステルポリマー、又は複数のポリエステルポリマーを含む熱可塑性ポリマーを使用して繊維をメルトブローする方法を見出した。この繊維は、繊維の直径が約１０マイクロメートル未満であっても、繊維の製造に使用されたポリエステルポリマーのガラス転移温度以上の温度において使用するのに好適であり得る。かかる繊維は、比較的低コスト（例えば、製造コスト及び／又は原材料コスト）であること、耐久性、熱への暴露による収縮の低減、高温での寸法安定性の向上、及び難燃特性の１つ又は任意の組み合わせなど、１つ以上の所望の特性を呈してよい。本発明はまた、より環境に優しい、非ハロゲン化難燃性ポリエステル系不織布又は織布繊維材料の提供に使用されてよい。

本発明は、１つのポリエステルポリマー又はポリエステルポリマーの組み合わせを含む、これらから本質的になる、又はこれらからなる繊維を使用して、寸法安定性メルトブロー微細繊維構造体（例えば、マット、ウェブ、シート、スクリム、布地など）を作製するプロセスを含む。これらは、高温での寸法安定性を有するポリマー材料を含有するポリエステルで作製されたため、かかる繊維で作製された不織布及び織布繊維構造体（例えば、マット、ウェブ、シート、スクリム、布地など）並びにかかる繊維構造体で作製された物品（例えば、保温物品、防音物品、断熱物品、液体フィルタ、ガスフィルタ、衣類、及び個人用保護装置）は、比較的高温環境で使用でき、収縮したとしても、ごくわずかな収縮を呈するだけである。熱に曝露されても著しく収縮することのない寸法安定性ポリエステル吹込微細繊維ウェブの開発は、これらのウェブの適用範囲を広げるであろう。防縮性に加えて、十分な難燃特性及び／又は耐久性を呈するようにすることによって、かかるメルトブロー微細繊維ウェブは、保温材及び防音材として特に役立つようになり得る。

本発明の一態様によると、（ａ）少なくとも１つ又は複数のポリエステルポリマーと、少なくとも１つ又は異なる融解性ホスフィン酸金属の組み合わせと、を含む、熱可塑性ポリマー材料を準備する工程と、（ｂ）熱可塑性ポリマー材料を少なくとも１つ又は複数の繊維にメルトブローする工程と、（ｃ）少なくとも１つの繊維をポリエステルポリマーのガラス転移温度（Ｔ_ｇ）以上の温度に加熱する工程と、を含む、プロセスが提供される。ホスフィン酸金属は、熱可塑性ポリマー材料が少なくとも１つの繊維にメルトブローされるときに、ポリエステルポリマーの結晶化を加速させる、誘発させる又は少なくとも促進する量である。少なくとも１つの繊維のポリエステルポリマーは、少なくとも部分的に結晶質である。

本発明の更なる態様によると、（ａ）少なくとも１つ又は複数のポリエステルポリマーと、少なくとも１つ又は異なる融解性ホスフィン酸金属の組み合わせと、を含む、熱可塑性ポリマー材料を準備する工程と、（ｂ）熱可塑性ポリマー材料を、約１０マイクロメートル未満の直径、つまり厚さをそれぞれ有する、少なくとも１つの繊維又は複数の繊維にメルトブローする工程と、を含む、プロセスを提供する。ホスフィン酸金属は、（ａ）ポリエステルポリマーの粘度を低減し、（ｂ）熱可塑性ポリマー材料が少なくとも１つの繊維にメルトブローされるときに、ポリエステルポリマーの結晶化を加速させる、誘発させる又は少なくとも促進する結晶化剤として機能する、量である。少なくとも１つの繊維のポリエステルポリマーは、少なくとも部分的に結晶質である。

本発明の別の態様では、不織布又は織布繊維構造体（例えば、マット、シート、スクリム、ウェブ、布地など）の作製方法が提供されるが、この方法は、本発明によるメルトブロープロセスを使用して繊維を作製する工程と、この繊維を不織布又は織布繊維構造体に形成する工程と、を含む。

本発明の更なる態様では、少なくとも１つ以上のメルトブロー繊維が提供されるが、各繊維は、約１０マイクロメートル未満の直径を有し、少なくとも１つ又は複数のポリエステルポリマーと、少なくとも１つ又は異なる融解性ホスフィン酸金属の組み合わせと、を含む、熱可塑性ポリマー材料を含む。１００％結晶質のポリエステルポリマーも理論的に可能ではあるが、実際には、ポリマー構造体の一部は、非晶質にとどまるであろう。したがって、これらの繊維で使用されるポリエステルポリマーは、半結晶質である。つまり、少なくとも所望される最小割合のポリエステルポリマーは結晶質である。所望される結晶化の最小割合は、特定の繊維用途に応じて異なるであろう。

本発明の別の態様では、本発明による複数のメルトブロー繊維を含む繊維構造体が提供される。繊維構造体は、不織布、織布、又はこれらの組み合わせであってよい。

本発明の更なる態様では、複数のメルトブロー繊維を含む繊維構造体が提供される。各メルトブロー繊維は、少なくとも１つのポリエステルポリマー、又は複数のポリエステルポリマーと、少なくとも１つ又は異なる融解性ホスフィン酸金属の組み合わせと、を含む、熱可塑性ポリマー材料を含む。少なくとも１つのポリエステルポリマーは、少なくとも部分的に結晶質であり、繊維構造体は、繊維構造体が少なくとも１つのポリエステルポリマーのガラス転移温度以上の温度に曝露される環境（例えば、内燃機関に近接するなど）で使用するように機能的に適合される（例えば、構造的に寸法設定される、成形される、ないしは別の方法で構成されるか、又は設計される）。

本発明の更なる態様では、少なくとも１つ又は複数のポリエステルポリマーと、約２重量％以下の少なくとも１つ又は異なる融解性ホスフィン酸金属の組み合わせと、を含む、低収縮性熱可塑性ポリマー組成物が提供される。

本発明の上記及び他の態様並びに利点を、同様の参照番号を用いて同様の部材を表す本発明の図面及び「発明を実施するための形態」に更に示し、説明する。ただし、図面及び説明文はあくまで説明を目的としたものであって、本発明の範囲を不要に限定するものとして読まれるべきものではない点は理解されたい。

上記の本発明の課題を解決するための手段は、本発明の開示されるそれぞれの実施形態又は本発明のすべての実施を説明することを目的としたものではない。以下の説明は、例示的な実施形態をより具体的に例示するものである。本明細書のいくつかの箇所で、実施例のリストを通して説明を提供するが、実施例はいろいろな組み合わせにおいて使用できる。いずれの場合も、記載されるリストは、あくまで代表的な群としてのみの役割を果たすものであって、排他的なリストとして解釈するべきではない。

添付の図面中、
本発明による繊維構造体の実施形態の１８００倍の顕微鏡写真であり、この繊維の熱可塑性ポリマー材料は、約２．５重量％の融解性ホスフィン酸金属を含む。 本発明による繊維構造体の実施形態の１８００倍の顕微鏡写真であり、この繊維の熱可塑性ポリマー材料は、約５重量％の融解性ホスフィン酸金属を含む。 本発明による繊維構造体の実施形態の１８００倍の顕微鏡写真であり、この繊維の熱可塑性ポリマー材料は、約１０重量％の融解性ホスフィン酸金属を含む。 ロールに巻かれた、本発明による繊維ウェブの正面図である。 図２ａの繊維ウェブから切り取られたシート、つまりマットの平面図である。 図２ａの繊維ウェブの断面の４５０倍の顕微鏡写真である。 図２ａの繊維ウェブの表面の４５０倍の顕微鏡写真である。

本発明の好ましい実施形態を説明するにあたり、分かりやすさのために特定の専門用語が使用される。しかしながら、本発明は、そのように選択された特定の用語に限定されるものではなく、そのように選択された各用語は、同様に機能するすべての技術的均等物を含むものである。

特に断らないかぎり、本明細書及び特許請求の範囲で使用される構造の大きさ、量、物理的特性を表わすすべての数字は、すべての場合において「約」なる語により修飾されているものとして理解されるべきである。したがって、そうでないことが示されないかぎり、上記の明細書及び添付の特許請求の範囲に記載される数値パラメータは、当業者が本明細書に開示される教示を用いて得ようとする所望の特性に応じて異なり得る近似値である。

終点による数の範囲の記述は、その範囲内（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５を含む）及びその範囲内の任意の範囲に包含される全ての数を含む。

「ポリマー」なる用語には、ポリマー、コポリマー（例えば、２つ以上の異なるモノマーを使用して形成されたポリマー）、オリゴマー及びそれらの組み合わせ、並びに混和性ブレンド中で形成され得るポリマー、オリゴマー、又はコポリマーが含まれるものと理解される。

「含んでいる（comprising）」、「含む（comprises）」、「含んでいる（including）」という用語及びその変形は、これらの用語が明細書及び特許請求の範囲で用いられる場合、限定的な意味を有しない。

用語「好ましい」及び「好ましくは」とは、特定の状況下で、特定の利益をもたらすことができる、本発明の実施形態を指す。しかしながら、他の実施形態もまた、同じ状況又は他の状況下で、好ましい場合がある。更に、１つ以上の好ましい実施形態の記載は、他の実施形態が有用でないことを示唆するものではなく、また、本発明の範囲から他の実施形態を排除することを意図するものでもない。

本明細書で使用するとき、「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、「少なくとも１つ」、及び「１つ以上」は、同じ意味で使用され、その内容によって明確に別段の指示がなされていない場合は、複数の指示対象を有する実施形態にも及ぶ。したがって、例えば、「１つの（ａ）」ポリエステルポリマーを含む「メルトブロー繊維」は、「１つ以上の」ポリエステルポリマーを含む繊維を意味すると解釈することができる。

用語「及び／又は」は、列挙された要素の１つ又は全て、若しくは列挙された要素の任意の２つ以上の組み合わせを意味する（例えば、苦痛を予防及び／又は治療することは、更なる苦痛を予防すること、治療すること、又は治療すること及び予防することの両方を意味する。

特に内容が明らかに示さないかぎり、本明細書において使用するところの「又は」なる用語は、「及び／又は」を含む意味で一般的に用いられる。

また本明細書では、端点による数値範囲の記載は、その範囲に含まれるすべての数を含む（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、５などを含む）。

本発明によるメルトブロープロセスでは、少なくとも１つ又は複数のポリエステルポリマー（例えば、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＰＬＡ、並びに、場合によってはＰＨＢ及びＰＴＴなど）と、少なくとも１つの融解性ホスフィン酸金属又は異なる融解性ホスフィン酸金属の組み合わせと、を含む、熱可塑性ポリマー材料を準備する。この熱可塑性ポリマー材料は、約１０マイクロメートル未満の直径、つまり厚さをそれぞれ有する、複数の繊維にメルトブローされる。

繊維直径が、約９、８、７、６又は更には５マイクロメートル以下であることが商業上望ましいことがある。繊維直径が、４、３、２、又は１マイクロメートル以下であることが商業上、更に望ましいことがある。ホスフィン酸金属は、１つ以上のポリエステルポリマー、場合によっては他のポリマーの粘度を低減する量で存在し、約３７０℃以下の温度、好ましくは約３６０℃以下の温度で熱可塑性ポリマー材料をかかる寸法の繊維にメルトブローできるように使用される。ホスフィン酸金属の含量は、約３５０℃、３４０℃、３３０℃、３２０℃、３１０℃以下、又は更には３００℃以下の温度で熱可塑性ポリマー材料をかかる寸法の繊維にメルトブローできる量であることが望ましい場合がある。熱可塑性ポリマー材料が少なくとも１つの繊維にメルトブローされるとき、ポリエステルポリマーの結晶化を加速させる、誘発させる、又は少なくとも促進する結晶化剤として機能するために十分なホスフィン酸金属も存在する。ポリマー材料が分解し始めるメルトブロー温度（即ち、その分解温度）が存在する。例えば、ＰＥＴ分解の開始は、約３８０℃である。メルトブローポリマー繊維は、かかる分解温度を下回る温度に加熱されたときに、それでもなお問題を呈することがある。例えば、ＰＥＴは、ポリマーが約３５０℃を超える温度でメルトブローされると、「サンドアウト（sand out）」などの問題を呈し得る。

メルトブローは、熱可塑性ポリマー材料をメルトブローできるように十分に高いが、熱可塑性ポリマー材料に容認できない変質を生じさせるほど高くはない温度の範囲内で実行するべきである。例えば、メルトブローは、熱可塑性ポリマー材料を少なくとも約２９０℃〜約３６０℃、３５０℃、３４０℃、３３０℃、３２０℃、３１０℃、又は３００℃以下の範囲の温度に達するようにさせる温度で実行できる。

メルトブロープロセスでは、熱可塑性ポリマー材料を融解させて融解ポリマー材料を形成する。メルトブロープロセスは、融解ポリマー材料を少なくとも１つ又は複数の繊維プリフォームを形成する（例えば、押し出す）工程と、少なくとも１つの繊維プリフォームを少なくとも１つの繊維に凝固させる（例えば、冷却する）工程と、を含んでよい。熱可塑性ポリマー材料は、プリフォーム（perform）が最初に形成されたときに、まだなお融解可能であってよい。ホスフィン酸金属は、少なくともポリエステルポリマーの融点以下で融解し、融解ポリマー材料が凝固する（即ち、繊維プリフォームが繊維に凝固する）前に、又は少なくともそれとほぼ同時に、少なくとも融解ポリマー材料のポリエステルポリマー相を凝固させる結晶化促進剤又は結晶化剤として機能することが望ましい。

ホスフィン酸金属は、凝固している融解ポリエステルポリマーの高速結晶化を促進する。その結果、メルトブロー繊維及び繊維の不織布ウェブは、熱により誘発された収縮の低減を呈するであろう。この収縮の低減は、この繊維で作製された繊維ウェブの長さ及び幅の寸法に関して特に明らかである。ホスフィン酸金属を約１０％以下の量で使用する場合、ホスフィン酸金属を使用することにより、メルトブロー繊維の機械特性が実際に向上することがある。

本明細書で使用するとき、ホスフィン酸金属は、ホスフィン酸金属塩（類）を含む。ホスフィン酸金属には、例えば、ホスフィン酸亜鉛、ホスフィン酸アルミニウム、及びホスフィン酸カリウム、好ましくはホスフィン酸亜鉛類、例えば、米国特許第６，３６５，０７１号、及び同第６，２５５，３７１号、米国特許出願公開第２００４／１０７６５０６号に開示されているものなどが挙げられてよく、これらの特許は、参照することによりその全容にわたって本文書に援用するものとする。加えて、使用される特定のポリエステルポリマー（例えば、ＰＥＴ）に応じて、１０、９、８、７、６、又は５マイクロメートルの繊維厚は、それぞれ約１．０、０．８、０．６、０．５、０．４、又は０．３デニールに相当する。

本発明での使用法に従って、かつ少なくともこれまで試験されたポリマー組成物については、約２０％以下のホスフィン酸金属が使用される場合、ホスフィン酸金属は、ポリエステルポリマー組成物の粘度を十分なだけ低減する（即ち、組成物をかかる小径繊維にメルトブローできる）と考えられている。メルトブローポリエステルポリマーは、ホスフィン酸金属が存在しなくても、十分に素早くはないが、ある程度結晶化することが判明している。ホスフィン酸金属が存在しない場合、熱により誘発されたメルトブローポリエステルポリマーの著しい収縮を防ぐために、十分なポリエステルポリマーは結晶化しない。理論に束縛されるものではないが、ホスフィン酸金属は、メルトブロー後にポリエステルポリマーをより高速に核形成させることにより、ポリエステルポリマーの結晶化を加速させ得る、誘発させ得る、又は少なくとも促進し得ると考えられる。

熱可塑性ポリマー材料を準備する工程は、ホスフィン酸金属と、ポリエステルポリマーと、を融解ブレンドすることを含んでよい。ホスフィン酸金属と融解ブレンドされたときには、ポリエステルはポリマー形態である。加えて、メルトブロー工程は、少なくとも１つの繊維を形成するように設計された（例えば、寸法設定され、成形された）少なくとも１個又は複数個の対応するダイ開口部から熱可塑性ポリマー材料を直接押し出すことを含んでよい。メルトブロー繊維は、従来の技術を使用して不織布繊維ウェブに形成できる。例えば、不織布繊維ウェブは、押出プロセスを経てまだ暖かいために、メルトブロー繊維が自己結合できること又は互いに固着できることにより形成されてよい。メルトブロー繊維はまた、カレンダーロール（例えば、繊維がまだ暖かいうちに、及び／又は繊維の冷却後に）、熱風、接着剤コーティング、機械的結合技法、又はこれらの任意の組み合わせを使用して、共に結合されて、不織布繊維ウェブを形成してよい。

熱可塑性ポリマー材料は、ポリエステルポリマーと、少なくとも１つの他のポリマーと、のブレンドを含んで、２つ以上のポリマー相のポリマーブレンドを形成してよい。ポリエステルポリマーは、脂肪族ポリエステル、芳香族ポリエステル、又は脂肪族ポリエステルと芳香族ポリエステルとの組み合わせであることが望ましくてよい。熱可塑性ポリマー材料は、少なくとも約０．１、０．２、０．３、０．４、又は０．５重量％のホスフィン酸金属を含んでよい。熱可塑性ポリマー材料は、約２０重量％未満のホスフィン酸金属を含むことが望ましくてよい。約２０％を超える濃度では、ホスフィン酸金属は、結晶化促進剤としての有効性が低下する。また、かかる高いホスフィン酸金属濃度では、融解ブレンドされたポリエステルポリマー及びホスフィン酸金属の粘度が上昇し、したがって、熱可塑性ポリマー材料が繊維にメルトブローされる能力を低下させるであろう。この粘度の上昇により、１０マイクロメートル未満の直径を有する小径繊維をメルトブローすることが不可能になるか、少なくとも困難になる。

ポリエステルポリマーは、熱可塑性ポリマー材料のポリマー部分若しくは相のみ、これらの大部分、又は少なくともこれらのかなりの部分を形成できる。ポリエステルポリマーは、熱可塑性ポリマー材料がメルトブロー可能であり、結果として生じた繊維が許容可能な機械的特性及び熱特性を呈する場合、熱可塑性ポリマー材料のかなりの部分を形成する。例えば、ポリエステルポリマー含有量の少なくとも約７０容量％は、熱可塑性ポリマー材料のかなりのポリマー部分又は相を形成してよい。許容可能な機械的特性又は特質には、例えば、引張強度、初期係数、厚さなどが挙げられてよい。例えば、繊維から作製された不織布ウェブが、約１５０℃の温度で約４時間加熱されたときに、約３０、２５、２０又は１５％未満、好ましくは、約１０又は５％以下の線収縮を呈する場合、繊維は、許容可能な熱特性を有すると見なされてよい。

メルトブロー後の熱可塑性ポリマー材料のポリエステルポリマー相は、完全に、ほとんど、部分的に、又は少なくとも実質的に結晶質であり、ポリエステルポリマーの残部は非晶質である。本明細書で使用するとき、ポリエステルポリマーが十分に結晶化するために、約１５０℃の温度で約４時間加熱されると、メルトブロー繊維で作製された不織布ウェブが約３０、２５、２０又は１５％未満の線収縮、好ましくは、約１０又は５％未満の線収縮を呈する場合、ポリエステルポリマー相は、実質的に結晶質であると見なされてよい。線収縮は、縦方向及び横方向のウェブ収縮の平均である。

それほど制限される意図はないが、商業的に許容可能な特性（例えば、ウェブの低収縮性）は、（ａ）最小で約７０重量％、好ましくは約８０重量％のポリエステルを含む熱可塑性ポリマー材料、並びに（ｂ）繊維を結晶質にする最小で約３０質量％、好ましくは約３５質量％（示差走査熱量測定法で測定した場合）の熱可塑性ポリマー材料を準備することによって得ることができることが判明している。本発明による繊維で作製されたウェブが１０％未満の熱により誘発された収縮を呈することは、商業的に有意であり得る。本発明による商業的に有意な繊維は、少なくとも約９０重量％、８５重量％、８０重量％、７５重量％又は更には７０重量％のポリエステルを含み、様々な結晶化度を有する熱可塑性ポリマー材料を使用して得られると考えられる。

本発明によるメルトブロー繊維の熱可塑性ポリマー材料は、同一の熱可塑性ポリマー材料で作製されたメルトスパン繊維又はスパンボンド繊維と比較して、低い分子配向及び／又は異なる結晶形態を呈してよい。本発明に従って作製されたメルトブロー繊維は、約０．１０、０．０９、０．０８、０．０７、０．０６、０．０５、０．０４、０．０３、０．０２又は０．０１以下の複屈折を呈してよい。繊維の複屈折は、繊維中に存在するポリマーの分子配向レベルに関連する。ある程度は、複屈折を使用して繊維中の結晶化度（即ち、結晶構造体の体積）を測定することもできる。

不織布及び織布繊維構造体（例えば、スクリム、ウェブ、マット、シートなど）は、本明細書に開示されたメルトブロープロセスを使用して繊維を作製し、この繊維を不織布又は織布繊維構造体に形成することにより、本発明に従って作製できる。以下は、本発明のメルトブロー微細繊維を不織布ウェブ又は他の繊維構造体に形成するのに使用され得る別の技術、並びにメルトブロー微細繊維を織布ウェブ又は他の繊維構造体に形成するのに使用され得る別の技術を説明する記述又は文献への言及である。例えば、繊維のメルトブローの概念は、最初にＶ．Ａ．Ｗｅｎｔｅによって、「Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｉｂｅｒｓ．」、Ｕ．Ｓ．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｏｍｍｅｒｃｅ、Ｏｆｆｉｃｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｒｅｐｏｒｔ Ｎｏ．ＰＢＩ １１４３７、Ｎａｖａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ、Ｒｅｐｏｒｔ ４３６４、１９５４、及び「Ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ Ｆｉｂｅｒｓ」Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、４８：１３４２〜１３４６、１９５６に示された。粒子、又は短繊維、嵩高繊維、若しくは結束繊維などの繊維の組み込み方法は、粒子又は繊維が単一のメルトブロー繊維ストリームに送られる、例えば、米国特許第４，１１８，５３１号、同第４，４２９，００１号、又は同第４，７５５，１７８号に開示されるメルトブロー微細繊維ウェブの形成方法と併用されてよい。加えて、米国特許第３，９７１，３７３号は、粒子（繊維）がメルトブロー繊維の二重のストリームに組み込まれる方法を教示する。

本発明によるメルトブロー繊維は、約１０マイクロメートル未満、又は約９、８、７若しくは６マイクロメートル以下の直径、つまり厚さを有してよい。メルトブロー繊維はまた、少なくとも１つ又は複数のポリエステルポリマー（例えば、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＰＬＡ、並びに、場合によってはＰＨＢ及びＰＴＴなど）と、少なくとも１つの融解性ホスフィン酸金属又は異なる融解性ホスフィン酸金属の組み合わせと、を含んでよい。ポリエステルポリマーは、少なくとも実質的に結晶質である。つまり、ポリエステルポリマーの構造の少なくともかなりの量は、結晶形態である。ポリエステルポリマーは、少なくとも約３０質量％が結晶質であり、好ましくは、約３０質量％〜約７０質量％の範囲、又は約３５質量％〜約６５質量％の範囲で結晶質であることが望ましい場合がある。

本発明のメルトブロー繊維の作製に使用される熱可塑性ポリマー材料は、ポリエステルポリマーと、少なくとも１つの他のポリマーと、のブレンドを含んで、ポリマーブレンドを形成してよい。ポリエステルポリマーは、脂肪族ポリエステル、芳香族ポリエステル、又は脂肪族ポリエステルと、芳香族ポリエステルと、の組み合わせであってよい。ポリエステルポリマーは、（ａ）ポリマー相のみ若しくは熱可塑性ポリマー材料のすべて、（ｂ）ポリマー相の大部分若しくは熱可塑性ポリマー材料の大部分、又は（ｃ）ポリマー相又は熱可塑性ポリマー材料の少なくともかなりの部分を形成する。熱可塑性ポリマー材料のポリエステルポリマー相のすべて、ほとんど、又は少なくともかなりの部分は結晶質であるが、ポリエステルポリマーの残部は非晶質である。ポリエステルポリマーが十分に結晶化するために、約１５０℃の温度で約４時間加熱されると、複数のメルトブロー繊維を含む不織布ウェブは約３０、２５、２０又は１５％未満の線収縮、好ましくは、約１０又は５％未満の線収縮を呈する。

熱可塑性ポリマー材料は、約２０重量％以下のホスフィン酸金属を含んでよい。２０％を超えるホスフィン酸金属が使用された場合、繊維形成が妨げられ、したがって、繊維の紡糸が困難になる。熱可塑性ポリマー材料は、少なくとも約０．１、０．２、０．３、０．４、又は０．５重量％のホスフィン酸金属を含むことが望ましい場合がある。ホスフィン酸金属は、ホスフィン酸亜鉛であってよい。

メルトブロー繊維は、同一のポリマー材料で作製されたメルトスパン繊維又はスパンボンド繊維と比較して、低い分子配向を呈することがある。加えて、メルトブロー繊維は、約０．０１以下の複屈折を呈することがある。繊維の複屈折は、繊維中に存在するポリマーの分子配向レベルに関連する。

ポリマー材料に難燃特性を付与するために融解性ホスフィン酸金属が使用されるが、本発明による低収縮性熱可塑性ポリマー組成物は、ある量の少なくとも１つの融解性ホスフィン酸金属又は異なる融解性ホスフィン酸金属の組み合わせと共に少なくとも１つ又は複数のポリエステルポリマーを含んでよく、ホスフィン酸金属の量は、商業目的で十分に難燃性である組成物を作製するのには十分ではないが、熱可塑性ポリマー材料を繊維にメルトブローするときに、ポリエステルポリマーの結晶化を加速させる、誘発させる、又は少なくとも促進するのに十分な量である。例えば、一部のかかる組成物は、約２重量％以下の少なくとも１つ又は異なる融解性ホスフィン酸金属の組み合わせの量で商業的に許容可能な難燃特性を呈さないことがある。同時に、かかる低収縮性熱可塑性ポリマー組成物は、約１０マイクロメートル未満の直径を有する繊維に組成物をメルトブローでき、なお十分に結晶質であって高温で低収縮性を呈するために必要であろう、少なくとも１つの融解性ホスフィン酸金属又は異なる融解性ホスフィン酸金属の組み合わせの最小量を含んでよい、一部のかかる組成物は、少なくとも約０．５重量％の少なくとも１つの融解性ホスフィン酸金属を含有する場合、かかる繊維にメルトブローできることが判明している。ある例示の実施形態では、１００重量％のポリエステルであるポリマー成分と、少なくとも約０．５重量％の少なくとも１つの融解性ホスフィン酸金属と、を有する組成物を使用して、約１０マイクロメートル未満の直径を有する繊維のメルトブローに成功した。組成物のポリマー成分が１００重量％未満〜所望の最小量（即ち、約９０重量％、８５重量％、８０重量％、７５重量％、又は更には７０重量％）の範囲でポリエステルを含有する場合であっても、この量の融解性ホスフィン酸金属（即ち、約０．５重量％）はまた、直径１０マイクロメートルの繊維をメルトブローするのに必要なホスフィン酸金属の最小量であると考えられる。

図１ａ〜１ｃを参照すると、本発明によるメルトブロー繊維１０は、不織布、織布、又はこれらの組み合わせであり得る繊維構造体１２（例えば、ウェブ、スクリム、マット、シート、布地など）の形態であってよい。図１ａの繊維１０の熱可塑性ポリマー材料は、Ｃｌａｒｉａｎｔ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｌｔｄ．（Ｒｏｔｈａｕｓｓｔｒａｓｓｅ ６１、４１３２ Ｍｕｔｔｅｎｚ、Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）が製造し、Ｅｘｏｌｉｔ（商標）ＯＰ ９５０という名前で販売される、約２．５重量％のジエチルホスフィン酸亜鉛を含み、繊維組成物の残部は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）タイプ８４１６である。図１ｂの繊維１０の熱可塑性ポリマー材料は、約５重量％のＥｘｏｌｉｔ（商標）ＯＰ ９５０を含み、残部はＰＥＴタイプ８４１６である。図１ｃの繊維１０の熱可塑性ポリマー材料は、約１０重量％のＥｘｏｌｉｔ（商標）ＯＰ ９５０を含み、残部はＰＥＴタイプ８４１６である。１０％以上を含有させると、Ｅｘｏｌｉｔ（商標）ＯＰ ９５０は群集する傾向にあり、参照番号１４で示されるように、繊維の断面内に分布したり、分散したりすることが困難になる。Ｅｘｏｌｉｔ（商標）ＯＰ ９５０の含有量が多くなると（１０重量％以上）、繊維の作製前に、樹脂とホスフィン酸亜鉛との事前混合が必要になり得ることも示されている。

本発明による繊維構造体は、少なくとも１つ又は複数の他の種類の繊維、例えば、短繊維ないしは別の方法での不連続繊維、メルトスパン連続繊維、又はこれらの組み合わせなど（図示なし）を更に含んでよい。図２ａ〜２ｄを参照すると、本発明の繊維構造体１２は、例えば、管又は他の芯２２に巻かれてロール２４（図２ａを参照）を形成でき、以降の加工に備えて保管されるか、更なる加工工程に直接送られるかのいずれかである不織布ウェブ２０に形成されてよい。ウェブ２０の製造後又はその後のある時点で、ウェブ２０は、個別のシート、つまりマット２４に直接切り分けられてもよい。ウェブ２０を使用して、任意の好適な物品２０、例えば、車両（例えば、電車、航空機、自動車及びボート）の保温部品及び／又は遮音部品などを作製してよい。本発明による繊維構造体を使用して、他の物品、例えば、寝具類、シェルタ、テント、絶縁体、断熱物品、液体フィルタ、ガスフィルタ、拭取り布、衣類と衣類付属品、個人用保護具、レスピレータなども作製してよい。図２ｃはウェブ２０の断面を示し、図２ｄはウェブ２０の露出面を示す。

以下の実施例は、あくまで本発明の特徴、利点、及び他の詳細を更に説明する目的で選択されたものである。しかしながら、実施例はこの目的を果たすものではあるが、使用される特定の成分及びその量、並びに他の条件及び詳細は、本発明の範囲を必要以上に限定するものとして解釈されるべきではない点は明確に理解されるはずである。

試験方法
メルトブロー繊維不織布ウェブの機械的特性
空気圧クランプを備えたＩｎｓｔｒｏｎ引張機を使用して、ＡＳＴＭ Ｄ５０３５−０６に従ってメルトブローウェブの破断力及び弾性率を測定した。各ウェブサンプルの縦方向（ＭＤ）及び横方向（ＣＤ）の両方から５枚の試料を切り取った。各試料の厚さは、はさみ尺で測定した。試料の寸法は、幅２．５４ｃｍ×長さ１５．２４ｃｍ（１インチ×６インチ）であった。７．６２ｃｍ（３インチ）の標点距離及び３０．４８ｃｍ／分（１２インチ／分）のクロスヘッド試験速度を使用した。縦方向及び横方向の両方の破断力及び弾性率の値を得て、５枚の複製（試料）について平均化し、下記の表１に報告する。

メルトブロー繊維不織布ウェブの難燃特性
ＡＳＴＭ Ｄ６４１３−０８を使用して、メルトブローウェブの難燃特性を測定した。各ウェブサンプルの縦方向（ＭＤ）及び横方向（ＣＤ）の両方から１０枚の試料（７６ｍｍ×３００ｍｍ）を切り取った。炭化長及び残炎時間の値を測定し、下記の表２に報告する。１０枚のＭＤ試料及び１０枚のＣＤ試料を合わせて平均化した。任意のウェブ火炎ドリップの発生についても報告した。残炎時間は、発火源を除去した後に材料が燃え続ける時間として定義する。炭化長は、１００グラム（０．９８Ｎ）の引き剥がし力を加えた後に、炎に直接曝露される材料の縁部から材料が目に見えて損傷した最遠点までの距離として定義する。

電界放射型走査電子顕微鏡（ＦＥＳＥＭ）
２５０倍及び１０００倍の倍率で低電圧ＥｘＢ組成モードを使用して、Ｈｉｔａｃｈｉ Ｓ４７００電界放射型走査電子顕微鏡（ＦＥＳＥＭ）でメルトブローウェブを画像化して撮影した。液体窒素下で新しい外科用ブレードを使用して各ウェブサンプルを粉砕することによって、各ウェブの断面試料を調製した。次に、導電性カーボンテープを使用して試料をＦＥＳＥＭスタブに貼り付けてから、組成画像を撮影した。概して組成物からより大きい影響を受け、したがって、より高い平均原子数を有する領域がＥｘＢ画像においてより明るくなる、後方散乱電子を使用してＥｘＢ画像を生成した。各試料を複数の領域で画像化して、サンプルの代表画像を得た。図１ａ、１ｂ、１ｃ、２ｃ及び２ｄに代表画像を示す。

変調示差走査熱量測定（ＭＤＳＣ）
ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｑ２０００変調示差走査熱量計（ＭＤＳＣ）を使用して、純粋なタイプ８３９６ ＰＥＴ樹脂、及びタイプ８３９６と２．５重量％のジエチルホスフィン酸亜鉛（ＺＤＰ）とのブレンドの熱特性を測定した。試験サンプルは、Ｂｒａｂｅｎｄｅｒミキサで８３９６ ＰＥＴ樹脂を融解させて調製した。融解樹脂を取り出し、室温で空冷した。タイプ８３９６とＺＤＰとのブレンドは、ＰＥＴを完全に融解した後でＺＤＰをＢｒａｂｅｎｄｅｒに加えてから混合したことを除いて、同一の方法で調製した。試料を計量し、ＴＡ ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓのＴ_ｚｅｒｏアルミニウムパンに装填した。４℃／分の線形加熱速度を、６０秒毎に±０．６３６℃の摂動振幅で適用した。試料を短時間保持して試料を乾燥させ、続いて０〜２９０℃の温度範囲にわたって加熱（Ｈ１）−急冷（Ｑ）−加熱（Ｈ２）−徐冷（Ｃ２）−加熱（Ｈ３）プロファイルを行った。ガラス転移温度を、熱流（ＨＦ）曲線又は非反転（ＮＲ）熱流曲線の段階的変化を使用して評価した。転移の開始温度、中間温度（半分の高さ）、及び終了温度、並びにガラス転移で観察された熱容量の変化を記録した。ピーク積分は、熱流（ＨＦ）信号、反転（Ｒ）熱流信号、又は非反転（ＮＲ）熱流信号を使用して評価した。ピーク開始温度、ピーク最小又は最大温度、及びピーク面積結果を記録した。ピーク積分結果は、サンプル重量に対して正規化し、Ｊ／ｇ単位で報告した。試料の結晶化度は、次の式に従って計算した。

式中、χは材料の結晶化度であり、ΔＨ_ｆｓはポリマー材料の融解熱であり、ΔＨ_ｆｃｒは１００％結晶質の材料の理論上の融解熱である。試料の評価には、値１４０Ｊ／ｇを使用した。熱価を下記の表３に報告する。Ｔ_ｃｃは、低温結晶化のピーク温度である。ΔＨ_ｃｃは、低温結晶化ピークよりも下の面積である。Ｔ_ｍは、融点温度である。ΔＨ_ｍは、融点よりも下の面積である。Ｔ_ｃは、結晶化のピーク温度（冷却サイクル）である。ΔＨ_ｃは、結晶化ピークよりも下の面積である。

収縮測定
３枚の１０ｃｍ×１０ｃｍの試料を使用して、縦方向（ＭＤ）及び横方向（ＣＤ）の両方で各ウェブサンプルのメルトブローウェブの収縮特性を計算した。各試料の寸法は、８０℃で６０分間、１５０℃で６０分間、及び１５０℃で７日間にわたってＦｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｉｓｏｔｅｍｐオーブンに試料を配置する前後に測定した。各試料の収縮は、次の式を使用してＭＤ及びＣＤについて計算した。

式中、Ｌ_０は、試料の初期長さであり、Ｌは試料の最終長さである。収縮の平均値を計算し、下記の表４に報告した。

使用材料
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）タイプ８４１６：Ｉｎｖｉｓｔａ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ、Ｄｅｌａｗａｒｅ）から市販、融点２６０℃及び固有粘度０．５１ｄＬ／ｇ。

ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）タイプ８３９６：Ｉｎｖｉｓｔａ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ、Ｄｅｌａｗａｒｅ）から市販、融点２６０℃及び固有粘度０．５５ｄＬ／ｇ。

ジエチルホスフィン酸亜鉛：Ｃｌａｒｉａｎｔ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（Ｍｕｔｔｅｎｚ、Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）から商品名ＥＸＯＬＩＴ（商標）ＯＰ９５０で市販、融点２２０℃、分解温度（２％の重量喪失時点で定義）３８０℃及びリン含有量約２０％。

（実施例１）
タイプ８４１６ ＰＥＴ樹脂及びＥＸＯＬＩＴ（商標）ＯＰ９５０添加剤を使用して、以下の手順で本発明のＰＥＴメルトブロー微細繊維ウェブを調製した。Ｕｌｔｒａ Ｇｌｉｄｅ ２５ｍｍ ２軸押し出し機（Ｋｒａｓｓ Ｍａｆｆｅｉ Ｋｕｍｓｔｏｆｆｔｅｃｈｎｉｋ−Ｂｅｒｓｔｏｒｆｆ（Ｍｕｎｉｃｈ Ｇｅｒｍａｎｙ））（同速回転、１０ゾーン）を使用して、８４１６ ＰＥＴ（９７．５重量％）及びＥＸＯＬＩＴ（商標）ＯＰ９５０添加剤（２．５重量％）のマスターバッチを調製した。融解温度は２８０℃を使用した。従来のストランドダイ／水槽／ペレット製造装置を使用して、マスターバッチをペレット化した。次いで、３１ｍｍ（０．７５インチ）のＢｒａｂｅｎｄｅｒコニカル型２軸押し出し機を使用して、融解マスターバッチ組成物を融解ポンプ（６５ｒｐｍ）に供給し、次いでオリフィスを有し（１０オリフィス／ｃｍ）、オリフィス径が３８１マイクロメートル（０．０１５インチ）である２５ｃｍ（１０インチ）幅のメルトブローダイに供給したことを除いて、Ｗｅｎｔｅ、Ｖａｎ Ａ．、「Ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ Ｆｉｂｅｒｓ」ｉｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、Ｖｏｌ．４８、ｐａｇｅｓ １３４２ ｅｔ ｓｅｑ（１９５６）又はＲｅｐｏｒｔ Ｎｏ．４３６４ ｏｆ ｔｈｅ Ｎａｖａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ、ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ Ｍａｙ ２５、１９５４ ｅｎｔｉｔｌｅｄ「Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｉｂｅｒｓ」ｂｙ Ｗｅｎｔｅ、Ｖａｎ．Ａ．Ｂｏｏｎｅ、Ｃ．Ｄ．、ａｎｄ Ｆｌｕｈａｒｔｙ、Ｅ．Ｌ．に記載のプロセスと同様のプロセスでマスターバッチペレットを微細繊維ウェブに押し出した。融解温度は２９０℃であり、スクリュー速度は１２０ｒｐｍであった。ダイは２９０℃に維持し、一次空気温度は３５０℃、一次圧は６０ｋＰａ（８．７ｐｓｉ）、ポリマー押出量は５．４４Ｋｇ／時（１２ポンド／時）、及びコレクタ／ダイ距離は１５．２ｃｍ（６インチ）であった。結果として生じた不織布ウェブは、８．９マイクロメートルの平均繊維径及び１４９ｇ／ｍ^２の坪量を有した。上記のように、収縮性、機械的特性、及び難燃特性に関して不織布ウェブを試験し、上記の表１〜３に報告する。ウェブの断面のＦＥＳＥＭ画像を図１ａに示す。

（実施例２）
５重量％のジエチルホスフィン酸亜鉛（ＺＤＰ）をタイプ８４１６ ＰＥＴ樹脂に配合し、融解ポンプ速度が７０ｒｐｍであったことを除いて、実施例１と同様にＰＥＴメルトブロー微細繊維ウェブを作製した。一次空気温度は３５０℃であり、一次圧は４８ｋＰａ（７ｐｓｉ）であった。結果として生じた不織布ウェブは、９．０マイクロメートルの平均繊維径及び１６６ｇ／ｍ^２の坪量を有した。上記のように、収縮性、機械的特性、及び難燃特性に関して不織布ウェブを試験し、上記の表１〜３に報告する。ウェブの断面のＦＥＳＥＭ像を図１ｂに示す。

（実施例３）
１０重量％のＺＤＰをタイプ８４１６ ＰＥＴ樹脂に配合し、融解ポンプ速度が５０ｒｐｍであったことを除いて、実施例１と同様にＰＥＴメルトブロー微細繊維ウェブを作製した。一次空気温度は３５０℃であり、一次圧は６２ｋＰａ（９ｐｓｉ）であった。結果として生じた不織布ウェブは、１０．４マイクロメートルの平均繊維径及び１６３ｇ／ｍ^２の坪量を有した。上記のように、収縮性、機械的特性、及び難燃特性に関して不織布ウェブを試験し、下記の表１〜３に報告する。ウェブの断面のＦＥＳＥＭ像を図１ｃに示す。

（実施例４）
タイプ８３９６ ＰＥＴ樹脂を使用し、融解温度２９０℃を使用してマスターバッチペレットを調製したことを除いて、実施例３と同様にＰＥＴメルトブロー微細繊維ウェブを作製した。一次空気温度が３５０℃であり、一次圧が６９ｋＰａ（１０ｐｓｉ）であったことを除いて、実施例１に記載したようにペレットを微細繊維ウェブに押し出した。結果として生じた不織布ウェブは、１０マイクロメートルの平均繊維径及び約１５３ｇ／ｍ^２の坪量を有した。上記のように収縮特性に関して不織布ウェブを試験し、上記の表４に報告する。

（実施例５）
Ｂｒａｂｅｎｄｅｒミキサを使用し、２７０℃及び７０ｒｐｍのスクリュー速度で２分間かけて８３９６ ＰＥＴ樹脂を融解させて、ＭＤＳＣ試験用のＰＥＴ化合物を調製した。ＰＥＴが完全に融解してから２．５重量％のＺＤＰをＢｒａｂｅｎｄｅｒに加え、次いで、７０ｒｐｍ及び２７０℃で更に２分間混合した。融解ブレンドを取り出し、室温で空冷した。熱特性に関して化合物を試験し、その結果を表３に報告する。

比較例Ｃ１
比較例として、ＺＤＰを使用しなかったことを除いて、実施例１と同様にＰＥＴメルトブロー微細繊維ウェブを作製した。一次空気温度は３５０℃であり、一次圧は６３ｋＰａ（９．１ｐｓｉ）であった。結果として生じた不織布ウェブは、１２．９マイクロメートルの平均繊維径及び１４７ｇ／ｍ^２の坪量を有した。上記のように、収縮性、機械的特性、及び難燃特性に関して不織布ウェブを試験し、上記の表１〜３に報告する。

比較例Ｃ２
比較例として、ＺＤＰを使用しなかったことを除いて、実施例４と同様にＰＥＴメルトブロー微細繊維ウェブを作製した。一次空気温度は３５０℃であり、一次圧は６３ｋＰａ（９．１ｐｓｉ）であった。結果として生じた不織布ウェブは、１２．９マイクロメートルの平均繊維径及び約１４８ｇ／ｍ^２の坪量を有した。上記のように収縮特性に関して不織布ウェブを試験し、上記の表４に報告する。

比較例Ｃ３
比較例として、Ｂｒａｂｅｎｄｅｒミキサを使用し、２７０℃及び７０ｒｐｍのスクリュー速度で２分間かけて８３９６ ＰＥＴ樹脂を融解させて、ＭＤＳＣ試験用のＰＥＴ化合物を調製した。次いで、融解ポリマーを取り出し、室温で空冷した。熱特性に関してポリマーを試験し、その結果を表３に報告する。

表４は、ジエチルホスフィン酸亜鉛を添加した実施例１〜４の繊維ウェブが、１００％ＰＥＴ吹込微細繊維ウェブであった比較例Ｃ１及びＣ２と比較して、本質的に収縮を示さないことを実証する。また、ウェブのＰＥＴ繊維中に存在するホスフィン酸金属の割合は、概してウェブの収縮性に影響を及ぼさなかった。比較例Ｃ２に示し、より高い固有粘度の樹脂（タイプ８３９６）で作製された１００％ ＰＥＴウェブは、比較例Ｃ１に示した１００％ＰＥＴウェブよりも全面的に低い収縮値を有した。ホスフィン酸金属を添加すると、ＰＥＴの結晶核形成剤として機能し、結晶化速度を増加させ、その全面的な結晶化度を向上させるであろうことが理論化される。この仮定を実証するために、１００％ ＰＥＴタイプ８３９６オリジナル樹脂（実施例Ｃ３）及びＰＥＴ樹脂と２．５％ジエチルホスフィン酸亜鉛とのブレンド（実施例５）の熱走査を収集し、その結果を表３に示す。

代表的な実施形態
メルトブロープロセスの実施形態
１．
（ａ）少なくとも１つ又は複数のポリエステルポリマーと、少なくとも１つの融解性ホスフィン酸金属又は異なる融解性ホスフィン酸金属の組み合わせと、を含む、熱可塑性ポリマー材料を準備する工程と、
（ｂ）熱可塑性ポリマー材料を少なくとも１つ又は複数の繊維にメルトブローする工程と、
（ｃ）少なくとも１つの繊維をポリエステルポリマーのガラス転移温度（Ｔ_ｇ）以上の温度（例えば、Ｔ_ｇよりも少なくとも約５℃、１０℃、１５℃、２０℃、２５℃、又は更には３０℃高い温度）以上の温度に加熱する工程と、を含み、
ホスフィン酸金属は、熱可塑性ポリマー材料が少なくとも１つの繊維にメルトブローされるときに、ポリエステルポリマーの結晶化を加速させる、誘発させる又は少なくとも促進する量であり、少なくとも１つの繊維のポリエステルポリマーが、少なくとも部分的に結晶質である、プロセス。ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）など典型的なポリエステルポリマーのＴ_ｇは、約８０℃〜約９０℃の範囲である。
２．少なくとも１つの繊維を加熱する工程が、ポリエステルポリマーのＴ_ｇよりも少なくとも約５℃、１０℃、１５℃、２０℃、２５℃、又は更には３０℃高い温度に加熱する、実施形態１に記載のプロセス。
３．
少なくとも１つの繊維を内燃機関に近接させて（例えば、自動車のボンネットの下又は防火壁に近接させてなど）配置する工程を更に含み、
加熱工程が内燃機関によって生じる、実施形態１又は２に記載のプロセス。
４．
少なくとも１つの繊維を含む繊維製品を製造する工程を更に含み、
加熱工程が、繊維製品の洗浄及び／又は乾燥を含む、実施形態１又は２に記載のプロセス。
５．繊維製品が衣類（例えば、ジャケット、コート、手袋、履物など）又は寝具類（例えば、掛け布団、毛布、寝袋など）である、実施形態４に記載のプロセス。
６．
（ａ）少なくとも１つ又は複数のポリエステルポリマーと、少なくとも１つ又は異なる融解性ホスフィン酸金属の組み合わせと、を含む、熱可塑性ポリマー材料を準備する工程と、
（ｂ）熱可塑性ポリマー材料を、約１０マイクロメートル未満の直径、つまり厚さをそれぞれ有する、少なくとも１つの繊維又は複数の繊維にメルトブローする工程と、を含み、
ホスフィン酸金属は、ポリエステルポリマーの粘度を低減し、熱可塑性ポリマー材料が少なくとも１つの繊維にメルトブローされるときに、ポリエステルポリマーの結晶化を加速させる、誘発させる、又は少なくとも促進する結晶化剤として機能する量であり、少なくとも１つの繊維のポリエステルポリマーが、少なくとも部分的に結晶質である、プロセス。
７．熱可塑性ポリマー材料を準備する工程が、
ホスフィン酸金属をポリエステルポリマーとメルトブレンドすることを含む、実施形態６に記載のプロセス。
８．メルトブローする工程が、
少なくとも１つの繊維を形成するように設計された（例えば、寸法設定された及び成形された）少なくとも１つ又は複数の対応するダイ開口部から熱可塑性ポリマー材料を押し出すことを含む、実施形態７に記載のプロセス。
９．熱可塑性ポリマー材料が、ポリエステルポリマーと、少なくとも１つの他のポリマーと、のブレンドを含んで、ポリマーブレンドを形成する、実施形態１〜８のいずれか１つに記載のプロセス。
１０．ポリエステルポリマーが、脂肪族ポリエステル、芳香族ポリエステル、又は脂肪族ポリエステルと芳香族ポリエステルとの組み合わせである、実施形態１〜９のいずれか１つに記載のプロセス。
１１．熱可塑性ポリマー材料が、少なくとも約０．１重量％のホスフィン酸金属を含む、実施形態１〜１０のいずれか１つに記載のプロセス。
１２．熱可塑性ポリマー材料が、約２０重量％未満のホスフィン酸金属を含む、実施形態１〜１１のいずれか１つに記載のプロセス。
１３．ホスフィン酸金属がホスフィン酸亜鉛である、実施形態１〜１２のいずれか１つに記載のプロセス。
１４．この方法が、熱可塑性ポリマー材料を融解させて融解ポリマー材料を形成する工程を更に含み、メルトブローする工程が、
融解ポリマー材料を少なくとも１つ又は複数の繊維プリフォームに形成する（例えば、押し出す）ことと、
少なくとも１つの繊維プリフォームを少なくとも１つの繊維に凝固させる（例えば、冷却する）ことと、を含み、
ポリエステルポリマーが融点を有し、ホスフィン酸金属が少なくともポリエステルポリマーの融点以下で融解し、融解ポリマー材料が凝固する前に、又は少なくともそれとほぼ同時に、少なくとも融解ポリマー材料のポリエステルポリマーを凝固させる結晶化促進剤又は結晶化剤として機能する、実施形態１〜１３のいずれか１つに記載のプロセス。
１５．メルトブローが、熱可塑性ポリマー材料を約３６０℃以下の温度に達するようにさせる温度で実行される、実施形態１〜１４のいずれか１つに記載のプロセス。
１６．メルトブローが、熱可塑性ポリマー材料を少なくとも約２９０℃〜約３６０℃以下の範囲の温度に達するようにさせる温度で実行される、実施形態１〜１４のいずれか１つに記載のプロセス。
１７．ポリエステルポリマーが、熱可塑性ポリマー材料のポリマー部分のみ、その大部分、又は少なくともそのかなりの部分、即ち、９０質量％、８５質量％、８０質量％、７５質量％又は更には７０質量％を形成する、実施形態１〜１６のいずれか１つに記載のプロセス。
１８．メルトブロー後の熱可塑性ポリマー材料のポリエステルポリマーが、完全に、ほとんど、部分的に、又は少なくとも実質的に結晶質である、実施形態１〜１７のいずれか１つに記載のプロセス。
１９．ポリエステルポリマーが十分に結晶化しており、約１５０℃の温度で約４時間加熱された際に少なくとも１つの繊維で作製された不織布ウェブが約３０％未満の線収縮を示す、実施形態１〜１８のいずれか１つに記載のプロセス。
２０．ポリエステルポリマーが十分に結晶化しており、約１５０℃の温度で約４時間加熱された際に少なくとも１つの繊維で作製された不織布ウェブが約１０％未満の線収縮を示す、実施形態１〜１８のいずれか１つに記載のプロセス。
２１．同一のポリマー材料で作製された、同一寸法のメルトスパン繊維又はスパンボンド繊維と比較して、ポリマー材料が低い分子配向を示す繊維にメルトブローされる、実施形態１〜２０のいずれか１つに記載のプロセス。
２２．少なくとも１つの繊維が約０．０１以下の複屈折を示す、実施形態１〜２１のいずれか１つに記載のプロセス。

繊維構造体の作製方法の実施形態
２３．繊維構造体を作製する方法であって、
実施形態１〜２２のいずれか１つに記載のプロセスを使用して繊維を作製する工程と、
この繊維を繊維構造体（例えば、不織布ウェブ、スクリム、マット、シート、又は他の構造）に形成する工程と、を含む、方法。
２４．繊維構造体がポリエステルポリマーのＴ_ｇ以上の温度（例えば、Ｔ_ｇよりも少なくとも約５℃、１０℃、１５℃、２０℃、２５℃、又は更には３０℃高い温度）に曝露される環境（例えば、内燃機関に近接するなど）で使用するように、繊維構造体が機能的に適合される（例えば、構造的に寸法設定される、成形される、ないしは別の方法で構成されるか、設計される）、実施形態２３に記載の方法。例えば、かかる繊維構造体は、自動車のボンネットの下側に固定できるように切り取られるか、ないしは別の方法で成形されてよい。
２５．各メルトブロー繊維中のポリエステルポリマーが十分に結晶化しており、約１５０℃の温度で約４時間加熱された際に繊維構造体が約３０％未満の線収縮を示す、実施形態２３又は２４に記載の方法。
２６．各メルトブロー繊維中のポリエステルポリマーが十分に結晶化しており、約１５０℃の温度で約４時間加熱された際に繊維構造体が約１０％未満の線収縮を示す、実施形態２３又は２４に記載の方法。

メルトブロー繊維の実施形態
２７．約１０マイクロメートル未満の直径、つまり厚さを有し、少なくとも１つ又は複数のポリエステルポリマーと、少なくとも１つ又は異なる種類の融解性ホスフィン酸金属の組み合わせと、を含む、熱可塑性ポリマー材料を含み、このポリエステルポリマーが少なくとも部分的に結晶質である、少なくとも１つのメルトブロー繊維。
２８．熱可塑性ポリマー材料が、ポリエステルポリマーと、少なくとも１つの他のポリマーと、のブレンドを含んで、ポリマーブレンドを形成する、実施形態２７に記載のメルトブロー繊維。
２９．ポリエステルポリマーが、脂肪族ポリエステル、芳香族ポリエステル、又は脂肪族ポリエステルと芳香族ポリエステルとの組み合わせである、実施形態２７又は２８に記載のメルトブロー繊維。
３０．ポリエステルポリマーが、熱可塑性ポリマー材料のポリマー部分のみ、その大部分、又は少なくともそのかなりの部分を形成する、実施形態２７〜２９のいずれか１つの実施形態に記載のメルトブロー繊維。
３１．熱可塑性ポリマー材料のポリエステルポリマーの大部分又は少なくともかなりの部分が結晶質である、実施形態２７〜３０のいずれか１つに記載のメルトブロー繊維。
３２．ポリエステルポリマーが十分に結晶化しており、約１５０℃の温度で約４時間加熱された際に少なくとも１つのメルトブロー繊維の不織布ウェブが約３０％未満の線収縮を示す、実施形態２７〜３１のいずれか１つに記載のメルトブロー繊維。
３３．ポリエステルポリマーが十分に結晶化しており、約１５０℃の温度で約４時間加熱された際に少なくとも１つのメルトブロー繊維の不織布ウェブが約１０％未満の線収縮を示す、実施形態２７〜３２のいずれか１つに記載のメルトブロー繊維。
３４．熱可塑性ポリマー材料が、少なくとも約０．１重量％のホスフィン酸金属を含む、実施形態２７〜３３のいずれか１つに記載のメルトブロー繊維。
３５．熱可塑性ポリマー材料が、約２０重量％以下のホスフィン酸金属を含む、実施形態２７〜３４のいずれか１つに記載のメルトブロー繊維。
３６．ホスフィン酸金属がジエチルホスフィン酸亜鉛である、実施形態２７〜３５のいずれか１つに記載のメルトブロー繊維。
３７．同一のポリマー材料で作製された、同一寸法のメルトスパン繊維又はスパンボンド繊維と比較して、メルトブロー繊維が低い分子配向を示す、実施形態２７〜３６のいずれか１つに記載のメルトブロー繊維。
３８．少なくとも１つのメルトブロー繊維が約０．０１以下の複屈折を示す、実施形態２７〜３７のいずれか１つに記載のメルトブロー繊維。

繊維構造体の実施形態
３９．実施形態２７〜３８のいずれか１つに記載の複数のメルトブロー繊維を含む繊維構造体（例えば、不織布又は織布である）。
４０．複数のメルトブロー繊維を含み、各メルトブロー繊維が、少なくとも１つのポリエステルポリマー、若しくは複数のポリエステルポリマー及び少なくとも１つ若しくは異なる融解性ホスフィン酸金属の組み合わせを含む熱可塑性ポリマー材料を含む繊維構造体であって、少なくとも１つのポリエステルポリマーが少なくとも部分的に結晶質であり、繊維構造体が少なくとも１つのポリエステルポリマーのＴ_ｇ以上の温度（例えば、Ｔ_ｇよりも少なくとも約５℃、１０℃、１５℃、２０℃、２５℃、又は更には３０℃高い温度）に曝露される環境（例えば、内燃機関に近接するなど）で使用するように、繊維構造体が機能的に適合される（例えば、構造的に寸法設定される、成形される、ないしは別の方法で構成されるか、設計される）、繊維構造体。かかる繊維構造体は、例えば、自動車のボンネットの下側に固定できるように構成されてよい。
４１．各メルトブロー繊維中の少なくとも１つのポリエステルポリマーが十分に結晶化しており、約１５０℃の温度で約４時間加熱された際に繊維構造体が約３０％未満の線収縮を示す、実施形態３９又は４０に記載の繊維構造体。
４２．各メルトブロー繊維中の少なくとも１つのポリエステルポリマーが十分に結晶化しており、約１５０℃の温度で約４時間加熱された際に繊維構造体が約１０％未満の線収縮を示す、実施形態３９又は４０に記載の繊維構造体。
４３．繊維構造体が不織布繊維ウェブである、実施形態３９〜４２のいずれか１つに記載の繊維構造体。
４４．少なくとも１つ又は複数の短繊維、ないしは別の方法での不連続繊維、メルトスパン連続繊維又はこれらの組み合わせを更に含む、実施形態３９又は４３に記載の繊維構造体。

物品の実施形態
４５．実施形態３９〜４４のいずれか１つの実施形態に記載の繊維構造体を含む物品。

ポリマー組成物の実施形態
４６．少なくとも１つ又は複数のポリエステルポリマーと、約２重量％以下の少なくとも１つの融解性ホスフィン酸金属又は異なる融解性ホスフィン酸金属の組み合わせと、を含む、熱可塑性ポリマー組成物。
４７．少なくとも約０．５重量％の少なくとも１つの融解性ホスフィン酸金属を含む、実施形態４６に記載の熱可塑性ポリマー組成物。これは、組成物が最小量のポリエステルを含有する場合に１０マイクロメートル径の繊維をメルトブローするために必要なホスフィン酸金属の最小量である。

本明細書に記載の本発明は、ハロゲンフリー難燃性ポリエステルメルトブロー繊維構造体（例えば、繊維ウェブ）の作製に使用することができ、使用するプロセスはかかる構造を連続的に製造できる。吹込繊維内の難燃添加剤の分布及び分散により、繊維及びウェブ表面から難燃性化学物質が洗い流されたり、こすり落とされたりすることが妨げられる。難燃性吹込微細繊維ウェブは、様々な繊維の寸法要件、重量要件、密度要件、厚さ要件、嵩高要件及び機能要件（例えば、剛性、弾力性、通気性など）を満たすように改変されてよい。吹込微細繊維ウェブは、難燃特性に加えて高い耐熱性、耐湿性及び／又は耐汚れ性、抗菌特性、改善された濾過特性などを有するように改変され得る。難燃剤以外の添加剤は、押出プロセス中に添加する、ウェブ中に放出する、ウェブ上にコーティングする、又は繊維若しくは粒子などの形態でウェブに添加してよい。難燃性吹込微細繊維構造体を再加工し（例えば、細断し）、エアレイ加工プロセス又はカーディングプロセス及びクロスラッピングプロセスで使用して高嵩高及び中嵩高の不織布を作製してよい。

本発明の繊維構造体は、絶縁用途及び濾過用途が挙げられるが、これらに限定されない様々な用途で使用されてよい。例えば、本発明の難燃性又は非難燃性吹込微細繊維構造体は、業務用衣料、臨時シェルタ、及び寝具類の保温材として使用されてよい。他の用途には、車両（例えば、自動車、バス、トラック、電車、航空機、ボート、船など）、建物、電気器具、又は適用される建築法若しくは製造業者の仕様を別の方法で満たすものでの保温及び／又は防音、濾材なども挙げられる。本発明の吹込微細繊維構造体は、繊維ガラス構造の好適な代替物（例えば、内燃機関室内の絶縁材）になってよい。現在の繊維ガラス製品は、本発明の繊維構造体で作製された同一製品と比較して、取り扱いが困難なことがある。本発明の難燃性繊維構造体は、典型的には高価であり、貧弱な耐圧縮性及び柔軟性を呈する、従来の難燃タイプの繊維構造体の実用的な代替物にもなり得る。かかる特性は、難燃性の寝具類、衣類及び臨時シェルタで使用される繊維構造体にとって重要であり得る。

本発明には、その趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な改変及び変更を行うことができる。例示のみを目的として、本発明は、低／高嵩高、低／高密度、及び低／高坪量の１つ又は任意の組み合わせを呈する繊維構造体を形成するように改変されてよい。添加剤は、メルトブロー繊維の押し出し中、又はメルトブロー繊維及び／若しくはウェブの後加工中に添加して、抗菌性、耐湿性などである製品を作製してよい。加えて、本発明のメルトブロー繊維構造体は、エアレイ加工プロセスを使用することにより、不織布媒体に更に再加工されてよい。したがって、本発明は上述の内容に限定されるべきではなく、下記の特許請求の範囲及びその任意の等価物において記載された限定によって管理されるべきである。

本発明は、本明細書に詳細に開示されていない要素を欠いても適宜実施され得る。

上記に引用したすべての特許及び特許出願を、「背景技術」の項において引用したものを含め、その全容にわたって本文書に援用するものである。

Claims (9)

1. （ａ）少なくとも１つ又は複数のポリエステルポリマーと、少なくとも１つ又は異なる融解性ホスフィン酸金属の組み合わせと、を含む、熱可塑性ポリマー材料を準備する工程と、
   （ｂ）前記熱可塑性ポリマー材料を少なくとも１つの繊維にメルトブローする工程と、を含み、
   前記少なくとも１つの繊維のポリエステルポリマーが、少なくとも部分的に結晶質であり、前記ポリエステルポリマーのガラス転移点以上の動作温度での使用に適するように、前記ホスフィン酸金属は、前記熱可塑性ポリマー材料が前記少なくとも１つの繊維にメルトブローされるときに、前記ポリエステルポリマーの結晶化を少なくとも促進する量で存在する、ポリマー繊維を作製するプロセス。
2. 前記熱可塑性ポリマー材料を融解させて融解ポリマー材料を形成する工程を更に含み、
   前記メルトブローする工程が、
   前記融解ポリマー材料を少なくとも１つの繊維プリフォームに形成する工程と、
   前記少なくとも１つの繊維プリフォームを少なくとも１つの繊維に凝固させる工程と、を含み、
   前記ポリエステルポリマーが融点を有し、前記ホスフィン酸金属が少なくとも一つのポリエステルポリマーの融点以下の温度で融解し、融解ポリマー材料が凝固する前に、又は少なくともそれと同時に、少なくともポリエステルポリマーの融解ポリマー材料を結晶化させるように作用する、請求項１に記載のプロセス。
3. （ａ）少なくとも１つのポリエステルポリマーと、少なくとも１つの融解性ホスフィン酸金属と、を含む、熱可塑性ポリマー材料を準備する工程と、
   （ｂ）前記熱可塑性ポリマー材料を１０マイクロメートル未満の直径を有する少なくとも１つの繊維にメルトブローする工程と、を含み、
   前記ホスフィン酸金属が前記ポリエステルポリマーの粘度を低減し、前記熱可塑性ポリマー材料が前記少なくとも１つの繊維にメルトブローされるときに、前記ポリエステルポリマーの結晶化を少なくとも促進し、前記少なくとも１つの繊維のポリエステルポリマーが少なくとも部分的に結晶質である、ポリマー繊維を作製するプロセス。
4. 繊維構造体を作製する方法であって、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロセスを使用して繊維を作製する工程と、
   前記繊維を繊維構造体に形成する工程と、を含む、方法。
5. 各メルトブロー繊維中のポリエステルポリマーが十分に結晶化しており、１５０℃の温度で４時間加熱された際に前記繊維構造体が３０％未満の線収縮を示す、請求項４に記載の方法。
6. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロセスによって繊維構造体を作製する工程と、
   前記繊維構造体を内燃機関に近接させて配置する工程を更に含み、
   前記内燃機関によって生じる熱により、繊維構造体が少なくとも１つのポリエステルポリマーのガラス転移温度以上の温度に曝露される、絶縁方法。
7. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロセスによって作製された繊維を含む繊維製品を製造する方法であって、
   繊維を含む繊維製品を製造する工程と、
   前記ポリエステルポリマーのガラス転移温度（Ｔ_ｇ）以上の温度で、前記繊維製品の洗浄及び／又は乾燥する工程と、を含み、
   前記洗浄及び／又は乾燥する工程の間に前記繊維製品が１０％未満の線収縮を示すように各繊維における十分なポリエステルポリマーを結晶化させる、方法。
8. １０マイクロメートル未満の直径を有し、少なくとも１つのポリエステルポリマー及びメルトブロー繊維を形成するのに使用される温度で融解する少なくとも１つの融解性ホスフィン酸金属を含む熱可塑性ポリマー材料を含み、前記ポリエステルポリマーが融点を有し、前記ホスフィン酸金属が少なくとも一つのポリエステルポリマーの融点以下の温度で融解し、前記ポリエステルポリマーが少なくとも部分的に結晶質である、少なくとも１つのメルトブロー繊維
   を含む、繊維構造体。
9. 各メルトブロー繊維中の前記少なくとも１つのポリエステルポリマーが十分に結晶化しており、１５０℃の温度で４時間加熱された際に繊維構造体が１０％未満の線収縮を示す、請求項８に記載の繊維構造体。

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