【発明の詳細な説明】
繊維の識別における、並びにそれに関する改善
本発明は、繊維の識別における、並びにそれに関する改善に関するものであり
、後で識別されうる特徴を有する中空繊維(hollow fiber)の新規な製造方法、識
別可能なようにマークが付けられた新規な中空繊維、およびそのようなマークが
付けられた繊維を含有する製品および材料、特に、そのようなマークが付けられ
た繊維およびそれらを含有する材料を含有するバット（詰綿）、ファイバーボー
ルおよび他の製品等のファイバーフィル(fiberfill)充填材料（しばしば、略し
て「ファイバーフィル」と言う）および製品、かつそのような中空繊維およびそ
れらの製品および材料を得るための方法および装置を包含する。
繊維製造メーカーの顧客達は、該製造メーカーによって提供される繊維の性能
の均質性(consistency)を望んでいる。すなわち、製造メーカーの顧客達は、任
意の特定の繊維の異なるバッチが数年にわたって製造される際に、該繊維の性能
が該繊維のバッチ間で多少なりとも変動しないことを要求している。しかしなが
ら、繊維製造メーカーは、顧客達の望む均質性および均一性を維持しながらも、
繊維を別個の製造バッチから識別できることを必要としている。犯罪学における
繊維の識別（例えば、殺人者または他の犯人を法律に照らし合わせて処罰するた
めの方法としての繊維の識別）はあまりにも有名である。しかしながら、製造メ
ーカーは、特定の繊維の製造バッチを識別する必要性の他の世俗的かつ実際的な
理由もある。それで、費用がかからずに、しかも有効な繊維識別のためのシステ
ムを見出すことが長い間望まれてきた。これまで、例えば、１つの方法では化学
的マーカーまたは核マーカー(nuclear marker)を繊維に付与することであるが、
この方法には費用および煩雑性が加わり、製造後に繊維製造メーカー以外の何者
かによって同じマーカーを容易に付与でき、従ってこの識別システムを混同させ
る、などの欠点がある。
特に、クリンプ加工され、かつ製品（例えば、バット、ファイバーボール、お
よび他の充填材料）および充填物品（例えば、枕、充填衣類、掛けぶとん
（comforters）、クッション、および同様の寝具材料および調度品(furnishing)
材料）におけるファイバーフィルとして使用されるリジリエンスな中空繊維（特
に、ポリエステル製中空繊維）を識別し区別するための経済的な方法が長い間必
要とされてきた。そのようなクリンプ加工した中空繊維は、繊維長全体にわたっ
て単一の連続したボイドを有し、Tolliverによる米国特許第3,772,137号に開示
されているような、約13〜約25％のボイド率、約５〜約12クリンプ／インチ（約
２クリンプ／cm〜約５クリンプ／cm）のクリンプ頻度、および約25〜約35のクリ
ンプインデックスを有するものが挙げられる。示されているように、如何なる識
別物(identifier)システムも繊維の性能および特性を変化させてはならないこと
が重要である。
本発明は、中空繊維の断面の構造に視覚的な識別マーカーを付与することによ
って、中空繊維を識別および区別するためのこの必要性を解決する。このマーカ
ーは、視覚的にのみ、すなわち、中空繊維の性能に著しい影響を及ぼすことなし
に該中空繊維を識別する。そのような本発明による視覚的な識別マーカーを有す
る繊維は、本明細書ではしばしば「識別物繊維(identifier fibers)」（または
「識別物フィラメント(identifier filaments)」と呼ぶ。
「繊維」および「フィラメント」という用語は、本明細書では、しばしば互換
的に用いられ、一方の用語を用いることによって他方の用語を除外することを意
図しない。
したがって、本発明は、合成ポリマーを、分断された周辺部を形成する円弧型
の分断された紡糸キャピラリーオリフィスを通してポスト融合溶融紡糸(post-co
alescence melt spinning)して、得られた紡糸されたばかりの溶融流を融合させ
て、連続した内側表面を有する連続中空フィラメントを形成させる工程、該中空
フィラメントを急冷して固化する工程、所望により得られた固形中空フィラメン
トを延伸する工程、および／またはさらに処理する工程、および／またはステー
プル繊維に変換する工程を含んでなる、合成ポリマーからなる中空繊維の製造方
法であって、さらに溶融ポリマーの少量を、視覚的に識別可能な小さな突起を該
中空フィラメントの内側表面上に形成させるように上記分断された周辺部内に配
置された別個の小さなオリフィスを通して紡糸することを特徴とする上記方法を
提供
する。以下に示すように、結果的に得られる突起は、望ましくは、中空フィラメ
ントの中空の断面の不規則性(irregularity)の程度（本明細書中で定義される）
が５％未満である程度に小さなものでなければならない。
別の態様によれば、本発明は、新規な物品(articles)として、合成ポリマーか
らなり、かつ繊維長全体にわたって単一の連続したボイド、30％以下のボイド率
、および該単一の連続したボイドの内側表面から該単一の連続したボイドの中に
突出している特徴的なポリマー材料を示す中空の断面を有する中空繊維であって
、上記中空の断面の不規則性の程度（本明細書中で定義される）は５％未満であ
ることを特徴とする上記中空繊維を提供する。
さらに別の態様によれば、本発明は、新規な物品として、合成ポリマーからな
るレジリエントなクリンプ加工された中空の充填繊維を含有するファイバーフィ
ル充填材料であって、上記中空の充填繊維の各々は、その繊維の長さ全体にわた
って単一の連続したボイドおよび30％以下のボイド率を有し、かつ、上記ファイ
バーフィル充填材料は、上記繊維の全部または予め決定された割合が、該単一の
連続したボイドの内側表面から該単一の連続したボイドの中に突出している特徴
的なポリマー材料を示す中空の断面を有することによって識別され、上記中空の
断面の不規則性の程度（本明細書中で定義される）が５％未満であることを特徴
とする上記ファイバーフィル充填材料を提供する。
中空繊維の中空な断面の不規則性の程度とは、本明細書では、該中空の断面が
、内側表面から該中空の断面の中に突出する突出部分を有する、という意味でこ
こに定義され、この不規則性の程度は、突出部分の面積を、該突出部分の面積と
中空な領域の面積との和で割る（および、百分率を得るために100倍する）こと
により百分率として算出される。この定義は、突出部分の面積と中空な領域の面
積（すなわち、ボイドの断面の面積）とを区別する。
本明細書に開示される他の態様によれば、ファイバーフィル（およびその充填
物品を含む）が提供され、そこにおいて、上記ファイバーフィルは、合成ポリマ
ーからなるレジリエントなクリンプ加工した中空の充填繊維を含有し、および、
例えば上記繊維の少なくとも10重量％が、該繊維の長さ全体にわたって単一の連
続したボイドを有し、かつ壁面から（すなわち、そのようなボイドの内側表面か
ら）そのようなボイド内に突出する特徴的なポリマー材料を示す断面を有し、そ
のことによって、上記特徴的な突出ポリマー材料は、上記繊維を、類似の合成ポ
リマー繊維（そのような突出したポリマー材料は含有しないが、上記繊維の（充
填材料としての）性能特性を該類似繊維から有意には区別しないもの）から特異
的に区別することを特徴とする。
したがって、本発明によれば、合成材料からなる（第1の）繊維の単一のボイ
ドの内側表面から突出しているポリマー材料を用いて、上記（第1の）繊維を識
別し、それを、該第1の（識別し区別される）繊維と類似する断面および類似す
る性能特性を有するが、但し、もちろん、該繊維の壁部の内側表面から突出して
いるポリマー材料を有さない他の中空繊維からそれを区別する。
さらに、繊維の長さ全体にわたって単一の連続したボイドを有する中空の合成
ポリマー繊維であって、該繊維の断面は、特徴的なポリマー材料が壁部からその
ようなボイドの中に突出していることを示し、それによって、上記の特徴的な突
出ポリマー材料が、上記の繊維を、そのような突出ポリマー材料は有さないが、
該繊維の性能特性を該類似繊維から有意には区別しない類似の合成ポリマー繊維
から特異的に区別することを特徴とする中空の合成ポリマー繊維も提供される。
他の態様には、本明細書において開示される方法、装置および製品が含まれる
。
好ましい特徴には、ポリエステルポリマーを、上記繊維の合成ポリマーの材料
および／または上記特徴的なポリマー材料に、好ましくはそれらの双方に用いる
ことが含まれる。
ほとんどの場合、本発明のファイバーフィル充填材料およびレジリエントなク
リンプ加工した中空の充填繊維は、本明細書に引用するような当技術分野におい
て公知の方法によって慣用的に製造される。好ましい中空繊維は、ポリエステル
ポリマー、特にポリエチレンテレフタレートから製造され、この好ましい実施態
様は便宜上本明細書中にさらに詳細に記載するが、当業者であれば、ポリアミド
またはポリプロピレン等の他の合成ポリマーについて、それらの相違点（例えば
、溶融条件および溶融粘度等の特性）を考慮に入れて、適当な改変を行うことが
可能であることが理解される。当技術分野におけるそのような１つの開示はToll
iverの米国特許第3,772,137号であり、そこには、中空の合成フィラメント、お
よびポ
リエステル等の合成ポリマーからなる単一の連続したボイドを含むそのようなフ
ィラメントを紡糸するための紡糸金口キャピラリー（図１、図３および図５）が
開示されている。
図１〜図４は、以下に記載する、本発明による紡糸したままの(as-spun)フィ
ラメントの断面の拡大写真である。
図５は、従来技術による慣用の中空で紡糸したままのフィラメントの断面の拡
大写真である。
図６は、図１〜図４の本発明の好ましいフィラメントを紡糸するための紡糸金
口キャピラリーを下部の面から見た拡大図である。
図７は、本明細書中で後述する本発明の好ましい繊維の断面、および該繊維が
クリンプ加工されていることを示す拡大写真である。
添付図面の図６は本発明のフィラメントを紡糸するための紡糸金口キャピラリ
ーの拡大図を示すが、本図を参照すれば、Tolliverの図５との類似性に気づくで
あろう。このキャピラリーは、不完全な円の弧を形成する周辺部スロット19、20
、21および22の形状の、概して11、12、13および14と付された４つの個々のセグ
メントから形成される。各周辺部スロット19、20、21および22の各端部には、そ
れぞれ「タブ(tabs)」23と24、25と26、27と28、および29と30があり、これらは
上記スロットの広がった端部であり、Tolliverの米国特許第3,772,137号等の当
技術分野で公知であるように、押出される溶融ポリマーのポスト融合を補助して
所望の中空の固形フィラメントを形成するためのものである。（Tolliverの図５
と区別される）本明細書の図６における重要かつ新規な相違点は、オリフィス40
を設けたことである。オリフィス40を通って押出された溶融ポリマーは固化し、
スロット11、12、13および14を通って押出される溶融ポリマーのポスト融合によ
って形成される中空フィラメントの内側壁面上に融合して、該ボイドの中に突出
した識別突出部を識別物繊維の内側壁面上に形成する。理解されるであろうよう
に、この突出部の相対的位置は、該フイラメントの長さに沿って様々に変えるこ
とができる。
内側壁面からそのようなボイドの中に突出するポリマーを有する単一のボイド
を含んだそのような中空の紡糸したままの識別物フィラメントの断面を図１〜図
４に示すが、そこにおいて、ほとんどの断面は、ボイドの中に突出するポリマー
を明確に示している。図１の２つの断面（すなわち、中心水平列の左端およびす
ぐ下の水平列の左端から４番目）は、ボイドの中に突出するポリマーを明確には
示していない。本発明者は、これらのフィラメントの断面は実際には同様である
が、おそらくはフィラメントの断面が切断されていること、および／または写真
の角度のために、突出するポリマーがはっきりとは見えなかったのではないか、
と考える。識別物フィラメントの断面の他の拡大写真を図２〜４に示すが、そこ
では突出部がはっきりと見えており、そこに倍率を示す。
そのような識別物フィラメントは、類似の従来技術のフィラメント（突出ポリ
マーを含まない図５に示すもの）と同等の充填材料としての性能および特性を有
する。ファイバーフィルフィラメントは非常に細いので、拡大しない限り、断面
にボイドを見出すことができるのか、あるいはボイドが突出ポリマーで部分的に
塞がれている場合には、フィラメントが詰まっているのか、中空なのか、あるい
はマルチボイドであるのか、を認識することができるのか、ということは疑わし
い。つまり、拡大した断面を作製し、それらを検討および比較しない限り、大部
分の人々は、本発明のフィラメントと当技術分野の慣用のフィラメントとの有意
な差を決定することは不可能であろう。したがって、本発明の目的は、異なる紡
糸金口キャピラリーを用いて、フィラメントの外観およびその性能に影響を及ぼ
すことなしに異なる断面の内部構造をもたらすことによって、経済的に達成され
る。
本発明の新規な繊維の性能は、突出部を有さない類似の繊維の性能と同じであ
る。本発明による繊維中の突出部は、性能（例えば、嵩特性）に如何なる効果も
持たないが、（拡大した）断面を調べる際に視覚的に現れて、該繊維が性能に影
響を及ぼすことなしに（視覚的な）識別物として役立つようになる。不規則性の
程度について言及することは簡便であることは明らかであろうが、本発明者らは
面積を基準とする関係を用いるのを避けることが好ましいと考える。その理由は
、段階的な厚みを有する長い壁部は目で見ることは容易ではなく、したがって最
近の発明では望ましくないので、本発明者らは、視覚的には突然現れるブリップ
に似ている突出部を作ることの方を好むからである。しかし、本発明者らは、本
明
細書の図１〜図４の断面についての不規則性の程度を測定したが、それらはわず
かに約1.5％、すなわち、５％よりずっと低いものである。
一般に、突出部では、ボイドの中で有意かつ検出可能なように、例えばフィラ
メントの平均の壁厚の約５〜10％の量、該平均の壁厚の35％以下の量まで伸びて
いることが好ましく、このことを念頭におかれたい。より穏やかな壁部の増粘剤
(thickening)は、突然出現する有意なブリップとしてはそれ程検出しやすいもの
ではない。重要な目的は、特に同じポリマー材料を用いた場合に、視覚的に検出
することが比較的容易な特徴を有するということである。
Tolliverは、自分の中空繊維に対して約13％〜約25％のボイド率を開示したが
、そのようなボイド率は本発明による中空繊維にとっても好適であり有用である
。繊維充填(fiberfilling)の目的には15〜20％のボイド率を有する中空繊維が特
に有用であり、本発明による突出材料を設けることによって30％以下の広範囲の
ボイド率も識別することができるであろう。ボイド率は通常は少なくとも約10％
であり、それがあまりにも低いと固い繊維からの高い識別は得られない可能性が
あるが、これは、壁部が厚いことがボイド率よりも重要な場合もあるので、所望
される繊維の最終的な用途に依存しそうである。
フィラメント全部（すなわち100％）に識別物を付与する必要はないが、販売
される繊維のバッチについては、調節した割合（例えば、少なくとも約10重量％
）の特に識別されるフィラメントを含有させて、記録してもよい。しかし、所望
により、フィラメント全部に識別物を付与してもよい。
さらに、単一のポリマーからフィラメントを紡糸して、ポリマー材料が突出部
とフィラメントの残部とで同じにすることは、あまり費用もかからず、したがっ
て一般的に好ましいが、所望により異なるポリマーを用いて、繊維のマージ(mer
ges)またはバッチについてさらに良好な識別を付与することも可能である。
容易に理解できるであろうように、本発明は多くの改変が可能である。例えば
、ボイドに対しての突出部の数およびパターンは或る限られた程度まで様々に変
えることができる。ボイド率を最大にしてボイドの存在を生かすことが望ましい
ことを念頭におかれたい。
本発明はさらに以下の実施例を説明するが、特に指示しない限り、全ての部お
よびパーセントは重量部および重量パーセントである。フィラメントに塗布され
るコーティング（滑り剤(slickeners)および仕上げ剤）のレベルは、（繊維の重
量については）ＯＷＦであった。相対粘度（しばしば、ＬＲＶと言う）およびボ
イド率（体積ベース；浮遊法(flotation method)による）は、米国特許第4,712,
988号（Broaddusら）に引用されている方法により決定した。嵩の測定は、ファ
イバーフィルの性能が一般的に評価されている方法であり、Tolliverの米国特許
第3,772,137号に引用されている方法により測定した。クリンプ特性も、本質的
にTolliverによって記載されているようにして測定した。
実施例
相対粘度20.4のポリエチレンテレフタレートから、291〜297℃のポリマー温度
、1277ypm（1167mpm）で、363のキャピラリーを有する紡糸金口を通して、キャ
ピラリー当たり0.278lbs.／時間（0.126kg.／時間）の押出量で、図６に示すオ
リフィスを用いて紡糸したフィラメントから、ファイバーフィルを切断した。該
フィラメントを組合せて、922,000緩和延伸デニールのロープを形成した。該ロ
ープを、3.5倍の延伸比を用いて、約95℃に維持された暖かく湿潤した噴霧延伸
ゾーンにて慣用の方法で延伸した。延伸したフィラメントを、慣用のスタッファ
ーボックスクリンパー（3.5インチ、8.9cmのサイズ）内で、約8.5クリンプ／イ
ンチ（約3.3クリンプ／cm）のクリンプ頻度にクリンプ加工して、約0.6インチ（
15mm）のSupport Bulk（0.2psiでの嵩）を得て、そのクリンプ加工したロープを
オーブン中で180℃で緩和した。この繊維は、繊維の重量当たり約１％のシリコ
ーンを含有する仕上げ剤で緩和する前に平滑処理して、平均摩擦を0.30にしてお
いた。慣用の帯電防止オーバーレイ仕上げ剤を約0.07重量％施した。これらの繊
維は、約18％の平均ボイド率およびフィラメント当たり約６のデニールを有する
ことがわかった。該繊維の外側周辺は丸く平滑であった。
本発明の紡糸したまま（as-spun）のフィラメントは図１〜図４に示す断面を
有する。これらのフィラメントは単一の連続したボイドを含む。これらのボイド
の内側周辺上には、識別マークとして役立つ突出部が存在する。以下の比較例か
らわかるように、充填材料としての本発明のこれらの繊維の、充填材料としての
性
能（特に、嵩特性）は、類似する慣用の繊維（但し、視覚的な識別マークとして
役立つ突出材料が存在しない点が異なる）と本質的に同様であった。
比較例
上記のファイバーフィルを、同様に約１％、同じデニール（約６）および平均
ボイド率（約18％）を有する現行の慣用の平滑処理した中空製品と比較した。こ
の現行の慣用の中空製品は、慣用のキャピラリー（図６に示すものであるが、オ
リフィス40を有さないもの、すなわち、おおよそTolliverによる米国特許第3,77
2,137号の図５に示すようなもの）を用いて紡糸し、約8.75クリンプ／インチ（
約3.4クリンプ／cm）のクリンプ頻度と同様にクリンプ加工して、0.59インチ（1
5mm）という同様のSupport Bulkレベルを付与したものである。これらの慣用の
（紡糸したままの）フィラメントは図５に示すような断面を有する。これらの断
面は、内部壁面からボイドの中に突出している繊維識別マーカーを含んでいない
点において本発明のものとは異なる。
上記の比較試験では、本発明の識別物繊維を含有するファイバーフィルの嵩高
性を、全てのボイドが空いている（すなわち、識別物を含まない）以外は同様の
断面を有する繊維を含有するファイバーフィルの嵩高性と比較したが、ここでは
、比較する各セットの繊維のクリンプ加工は同じスタッファーボックスマシーン
内で同じ条件下で（同じ速度、温度プロフィール、および圧力を用いて）行った
。図７は、クリンプ加工した本発明による中空繊維の拡大写真であり、これは、
繊維の大部分が見えること以外は図１〜図４の（拡大）写真と多少類似している
中空断面を示しており、したがって、この写真は、この繊維がそのようなスタッ
ファーボックスを用いて実際に慣用的にクリンプ加工されていることを示しうる
。
本発明の中空繊維は、当技術分野で開示されているように（本明細書で特に述
べたものを含む）、およびＬeＶanの米国特許第3,510,888号および同第4,999,23
2号、種々のＭarcusの特許（米国特許第4,618,531号、同第4,783,364号、同第4,
794,038号、同第4,818,588号、同第4,940,502号および同第5,169,580号など）、
および米国特許第5,099,140号（Belcherら）などの技術に開示されているような
、バットおよびファイバーフィル（しばしば、クラスターとも呼ばれる）などの
製
品に加工することができ、さらには、枕、充填衣類、掛けぶとん、クッション、
および同様の寝具材料および調度品材料にまで加工することが可能である。従来
では、ほとんどのファイバーフィルは上記に開示されているようなカット繊維を
含んでいたが、例えばＷatsonによって米国特許第3,952,134号および同第3,328,
850号に開示されているように、連続フィラメントのデレジスタード・トウ(dere
gistered tows)をファイバーフィルとして用いることに商業的関心が高まってい
る。したがって、本発明を連続フィラメントのデレジスタード・トウの形態でフ
ァイバーフィルに適用することも本明細書では意図されており、本発明は、カッ
ト繊維やそのようなカット繊維を含むファイバーフィルに限定されない。さらに
、当技術分野において十分理解されるように、充填材料として用いるために繊維
を混合またはブレンドすることは一般的なことになっている。したがって、本発
明によるファイバーフィルは本質的に全部が本発明による識別物繊維から構成さ
れてもよく、またはこれらの識別物繊維は他の繊維と混合されてもよく、つまり
、このファイバーフィル充填材料は、その繊維の全部または一部がそのような識
別物繊維であることによって識別されてもよいことが意図されている。当業者で
あれば十分に理解されるであろうが、ファイバーフィル(fiberfill)とは、ファ
イバーフィル（繊維入り）充填材料(fiberfill filling material)、さらに短く
言えば繊維入り材料(fiberfilling material)を短く表現したものであり、枕、
クッション、および他の調度品（寝袋、マットレスパッド、キルト、掛けぶとん
、羽毛ぶとん等の他の寝具も含む）の物品の充填に、および、キルティングされ
ている、またはされていないパーカーおよび他の断熱衣料製品などの衣料におい
て用いられる嵩高な繊維の塊を言う。クリンプは重要な特性であり、ファイバー
フィルにとって本質的な要件である嵩を付与する。一般に、繊維は、機械的手段
によって、通常は、例えばHalmらの米国特許第5,112,684号に記載されているよ
うなスタッファーボックスクリンパー内でクリンプ加工される。クリンプは、そ
れ以外の手段によって、例えば非対称な急冷、または例えばＭarcusの米国特許
第4,618,531号および米国特許第4,794,038号およびここで引用されている文献で
報告されているような二成分系繊維を用いることによって付与して、「スパイラ
ルクリンプ」にしてもよい。これらの全ては、当業者であれば十分に理解される
。