【発明の詳細な説明】
合成ポリエステル吸収性材料
発明の分野
本発明は、吸収性製品(又は吸収剤製品)のコンポーネント及び吸収性製品に
関する。更に詳しくは、本発明は、吸収性製品で使用するための、液体を捕捉し
、分散しそして貯蔵する繊維及び繊維の構造物に関する。
発明の背景
セルロースフラッフパルプ(fluff pulp)は、おむつ、月経パッド及び失禁パ
ッドのような使い捨て吸収性製品のコア内の一般的なコンポーネントである。セ
ルロースフラッフパルプは比較的安価である。繊維又は粉末形状の超吸収性ポリ
マー(SAP)は、しばしば使い捨て吸収性製品のコア内に見出される他のコンポー
ネントである。セルロースフラッフパルプ、化学的に変性されたフラッフパルプ
又はSAPのようなコア材料は、これらの材料のための水性液体の熱力学的吸引力
が極めて高いので容易に脱離されない。それで、これらの材料を含有する領域内
の液体は一般的に、液体分布を困難にする領域を通して又はこれから離れて移送
させることができない。セルロースフラッフパルプはまた、液体で飽和されたと
き崩壊する。この崩壊は長い間、その有用性を制限する吸収性製品技術に於ける
問題点であった。
米国特許第4,898,642号(Moore等)、米国特許第4,888,093号(Dean等)及び米
国特許第4,889,596号(Schoggen等)並びに1989年4月12日出願のPCT/US/8901
581号公報(Mintonら)には、未処
理フラッフパルプの欠陥を矯正することに指向した種々の化学的に変性されたフ
ラッフパルプが記載されている。
米国特許第3,219,739号(Breen)には、ポリ(エチレンテレフタレート)(PET)繊
維及びこの繊維の製造方法が開示されている。この’739号特許に開示されてい
る繊維は、アーム(arm)、比較的高い空間周波数及びアームに於ける比較的短い
範囲の曲がった(襞のある)又は螺旋の形状を有することによって特徴付けられ
る。この比較的短い範囲は、10ミクロンのオーダーである。’739号特許に開示
されている繊維は、自発的に水を移送しないであろう。即ち、’739号特許に開
示されている繊維の単一繊維の断面と接触している液体が、接触している場所か
ら繊維の長さに沿って連続的に拡がらないであろう。
米国特許第5,611,981号(Phillips等)には、自発的湿潤のための条件を満足す
るX値と表面接触角との組合せを有する自発的湿潤性繊維が開示されている。そ
こでファクターXは、X=Pw/(4r+(π−2)D)(式中、Pwは、フィラメ
ントの湿潤した周辺長さであり、rは、繊維の断面に外接する外接円の半径であ
り、そしてDは、繊維の断面を横断する単軸寸法である)として定義されている
。これにより’981号特許の教示を、本明細書に完全に記載されたものとして、
参照して本明細書に含める。
米国特許第5,200,248号(Thompson等)には、液体を貯蔵し、移送する毛管チ
ャンネルポリマー繊維が開示されている。この繊維は、比較的長く薄い部分を含
む丸くない断面形状を有している。この断面形状は、繊維の長さに沿って同一で
ある。この’248号特許には、これらの毛管チャンネル繊維を、少なくとも25ダ
イン/cmの水との接着張力(又は湿潤張力)(adhesion tension)を与える物質
で被覆することができることが開示されている。これにより’248号特
許に於ける教示及び特に定義を、本明細書に完全に記載されたものとして、参照
して含める。
米国特許第5,268,229号(Phillips等)には、丸くない断面形状、特に安定化
脚を有する「U」及び「E」形状断面を有する繊維が開示されている。これらの
繊維はまた、自発的に湿潤性の繊維であり、繊維の長さに沿って同一である断面
を有する。
1997年8月15日出願の係属中の米国特許出願、発明の名称「繊維束を使用する
、高束及び捕捉/分布構造で液体を移動させるために有用な繊維の束」には、分
布材料として使用するための繊維の束が開示されている。個々の繊維はそれ自体
、繊維内毛管チャンネルを有しない劣った分布材料である。繊維束内でお互いと
組み合わせたとき、繊維束は繊維内毛管チャンネルを利用することによって優れ
た分布材料になる。これによりこの教示及び特に定義を、本明細書に完全に記載
されたものとして、参照して本明細書に含める。
発明の要約
高度に変形した嵩高の合成ポリマー繊維は、お互いに密接した状態で多数の繊
維を有する吸収性構造物に製造されたとき、液体を捕捉し、分布しそして貯蔵す
る。この繊維は2〜約37mmの長さ、繊維の長さに沿って形状が変化する断面、0.
5〜10.0の単一繊維嵩係数、5より大きい短範囲変形係数及び0.05〜0.9の長範囲
変形係数を有する。幾つかの好ましい態様に於いて、この繊維は、変形「H」形
状、変形「Y」形状、変形「+」形状、変形「U」形状又は図17に示されるよう
な断面を有する繊維の変形形状を有するとして特徴付けられる、その長さに沿っ
た少なくとも1種の断面を有する。この繊維は主として、おむつ、月経用具及び
失禁用具のような吸収性製品で使用するためのものであり、従って、好ましくは
この繊維は
、水性液体の適当な運動のために、蒸留水での25ダイン/cmより大きいその表面
に於ける接着張力を有する。この繊維表面は、超吸収性ポリマー又は超吸収性ポ
リマーと界面活性剤とのブレンドで被覆することができる。
本発明の新規繊維からなる吸収性構造物は、液体を一時的に捕捉し、分布する
ことによって液体を管理する機能を果たす。この新規繊維が超吸収性ポリマーで
被覆されるか又はフラッフパルプ、化学的に変性したフラッフパルプ、超吸収性
ポリマー若しくはこれらの組合せのような他の材料と組み合わせられたとき、作
られた吸収性構造物は液体を永久的に貯蔵する機能を果たす。これらの吸収性構
造物は、多くの一般的な吸収性構造物に亘って、改良された水吸収性、減少した
湿潤崩壊性及び低下した水放出性を有する。トップシート、分布層、シールド層
、貯蔵コア及びバックシートと組み合わせたこの吸収性構造物によって、低下し
た漏洩、改良された吸収性及び貯蔵コアの完全な利用を有する優れた吸収性製品
が得られる。
本発明の新規繊維の製造方法には、(1)紡糸、任意的な延伸、切断及び収縮
又は(2)紡糸、任意的な延伸、収縮及び切断、の連続工程が含まれる。これら
の方法は、連続的に且つ高速度で行うことができる。
図面の簡単な説明
図1は、例1で使用されたI−1083として同定される紡糸口金のH−形開口の
略平面図である。
図2は、例1の紡糸したままの繊維断面の115の倍率(115×)での写真の写真複
写である。
図3は、それぞれが例1の本発明の新規繊維の断面を示す、111×での7枚の
写真の部分の写真複写である。
図4Aは、例1の新規繊維の7×でのカラー写真の写真複写である。
図4Bは、例1の新規繊維の40×でのカラー写真の写真複写である。
図5は、例2及び19で使用されたI−1042として同定される紡糸口金のH−形
開口の略平面図である。
図6は、それぞれが例2の本発明の新規繊維の断面を示す、285×での7枚の
写真の部分の写真複写である。
図7Aは、例2の新規繊維の80×でのカラー写真の写真複写である。
図7Bは、例2の新規繊維の36×でのカラー写真の写真複写である。
図7Cは、例2の新規繊維の7×でのカラー写真の写真複写である。
図8は、それぞれが例3の本発明の新規繊維の断面を示す、285×での6枚の
写真の部分の写真複写である。
図9Aは、例3の新規繊維の7×でのカラー写真の写真複写である。
図9Bは、例3の新規繊維の40×でのカラー写真の写真複写である。
図10は、例4の本発明の新規繊維の7×でのカラー写真の写真複写である。
図11は、例12及び13で使用されたI−1127として同定される紡糸口金のU−形
開口の略平面図である。
図12は、例12の紡糸したままの繊維断面の464×での写真の写真複写である。
図13は、それぞれが例12の本発明の新規繊維の断面を示す、285
×での4枚の写真の部分の写真複写である。
図14は、例12の新規繊維の7×でのカラー写真の写真複写である。
図15は、例13の本発明の新規繊維の7×でのカラー写真の写真複写である。
図16は、例14で使用されたI−1004として同定される紡糸口金の開口の略平面
図であり、この開口の形状を以下、「4DG」と称する。
図17は、例14の紡糸したままの繊維断面の464×での写真の写真複写である。
図18は、例14の本発明の新規繊維の7×でのカラー写真の写真複写である。
図19Aは、そのそれぞれが、例15の本発明の新規繊維の断面を示す、285×で
の3枚の写真の部分の写真複写である。
図19Bは、そのそれぞれが、例15の新規繊維の断面を示す、285×での2枚の
写真の部分の写真複写である。
図20は、例15の新規繊維の7×でのカラー写真の写真複写である。
図21Aは、例20で使用されたI−1195として同定される紡糸口金のY−形開口
の略平面図である。
図21Bは、複数個のY−形開口を示す紡糸口金I−1195の一面の略平面図であ
る。
図22は、例20の紡糸したままの繊維の115×での写真の写真複写である。
図23は、そのそれぞれが、例20の本発明の新規繊維の断面を示す、115×での
4枚の写真の部分の写真複写である。
図24は、例20の新規繊維の7×でのカラー写真の写真複写である
。
図25は、例21で使用されたI−1198として同定される紡糸口金の開口の略平面
図である。
図26は、そのそれぞれが、例21の本発明の新規繊維の断面を示す、115×での
6枚の写真の部分の写真複写である。
図27Aは、例21の新規繊維の7×でのカラー写真の写真複写である。
図27Bは、例21の新規繊維の40×でのカラー写真の写真複写である。
図28Aは、単一繊維嵩係数の定義を例示する際に使用するための、繊維の断面
の略図である。
図28Bは、単一繊維嵩係数の定義を例示する際に使用するための、繊維の断面
の略図である。
図29は、短範囲変形係数(SRDF)を定義する際に有用である繊維の略断面であ
る。
図30は、吸収性物品の略上面図である。
図31は、本発明の吸収性構造物を使用する吸収性物品の好ましい態様の部分側
断面図である。
図32は、本発明の吸収性構造物を使用する吸収性物品の他の好ましい態様の部
分側断面図である。
図33は、本発明の吸収性構造物を使用する吸収性物品の更に他の好ましい態様
の部分側断面図である。
図34は、SCV及びSCSAを定義する際に使用される繊維の略断面である。
図35は、S及びCCWを定義する際に使用される繊維の略断面である。
発明の詳細な説明
新規な吸収性構造物は、お互いに対して近接している複数個の新規繊維から製
造される。この新規繊維は、短く、非常に変形しており、その長さに沿って変化
した断面形状を有し、そして嵩高である。この吸収性構造物は、液体を一時的に
捕捉し、分布するか又は液体を永久的に貯蔵するための機能を果たす、液体管理
特性を提供する。この液体管理特性は、吸収性構造物に使用される新規繊維の種
類に依存する。この吸収性構造物はおむつ、月経用品又は失禁用品のような吸収
性製品に使用される。
この新規繊維は、各繊維が約2〜約37mm、好ましくは約2〜19mmの、その軸に
沿った長さを有するという、短い意義を有するものである。
この新規繊維は、各繊維が0.5〜10.0、好ましくは1.5〜7.5の単一繊維嵩係数
(SFBF)を有するという嵩高な意義を有するものである。例は、0.5〜4.0のSFBF
を表わす。SFBFは、繊維の断面によって形成されるボイド領域の、繊維の断面の
ポリマー領域に対する比の尺度である。ボイド領域は、下記に説明するような代
表的計算と共に、図28A〜Bの繊維断面で示される。この新規繊維はその長さに
沿って変化する断面を有するので、SFBFは50個の断面測定の平均である。
嵩高性は、紡糸したままの(as−spun)繊維の関数として表わすこともできる
。「紡糸したままの(as−spun)」は、収縮又は延伸の工程の前の新規繊維の状
態を意味する。紡糸したままの繊維は、丸くない断面形状を有し、米国特許第5,
200,248号、同第5,268,229号及び同第5,611,981号並びに1997年8月15日出願の
係属中の米国特許出願、発明の名称「繊維束を使用する、高束及び捕捉/分布構
造で液体を移動させるために有用な繊維の束」に開示されている
これらの繊維を含む。上記の文献の教示と組み合わせて、紡糸したままの繊維は
、下記の二つの分類によって特徴付けることができる。
1.繊維は、繊維が(a)少なくとも2.0cc/gの比毛管体積及び少なくとも2
000cm2/gの比毛管表面積又は(b)少なくとも9の細長比及び少なくとも30%
の、300ミクロンより小さい毛管チャンネル幅を有する繊維内チャンネルを有す
るように、その表面上に「良好な」毛管チャンネルを有するものとして分類され
るものである。
2.繊維は、(a)2.0cc/gより小さい比毛管体積又は2000cm2/gより小さ
い比毛管表面積及び(b)9より小さい細長比又は70%より多い、300ミクロン
より大きい毛管チャンネル幅を有する繊維内チャンネルを有するように、その表
面上に「劣った」毛管チャンネルを有するか又は毛管チャンネルを有しないもの
として分類されるものである。
紡糸したままの繊維についての上記のパラメーターの測定の詳細を、以下説明
する。
この新規繊維は、非常に変形されており、それからアーム又は壁が突き出てい
る繊維のバックボーン又は背骨に対する、繊維のアーム又は繊維のチャンネルの
壁の曲がりくねった又は襞のある特性によって起こされる、非常に変化する断面
形状を有する。即ち、繊維の断面のアーム又は壁は、非常に変形している。この
状況に於ける変形した形状は、収縮の工程を受けた紡糸したままの繊維の形状か
ら作られる。収縮の間に、紡糸したままの繊維の断面形状は変形する。チャンネ
ルは、1個又はそれ以上のチャンネルを規定するベースと結合した襞のある壁を
指す。
本発明の新規繊維の変形は、繊維のアーム又はチャンネルの壁に
ついての短範囲変形係数(SRDF)及び繊維の長さ、即ち背骨についての長範囲変
形係数(LRDF)によって特徴付けられる。SRDFは5.0より大きく、好ましくは5
〜70、更に好ましくは18〜36である。LRDFは、0.05〜0.9、好ましくは0.1〜0.6
である。本明細書に於いて例は、11〜66のSRDF及び0.10〜0.49のLRDFを表わす。
SRDFは、ランダムに選択された繊維の断面上での50回の測定についての、チャ
ンネルの面積Careaの繊維材料の断面積Mareaに対する比の係数変動の%として
定義される。それで、
SRDF=100×(σ/X)
(式中、Xは50個の断面での測定についての平均(Carea/Marea)に等しく、
σは、(Carea/Marea)についての50個の値の標準偏差に等しい)。
図29は、繊維断面を示し、繊維のチャンネル面積をどのようにして計算するか
を説明する際に有用である。全ての断面について、チャンネル面積Careaは、最
初に、その線分が断面上の2点と接し、180°より小さい多角形に対する内側の
角度で交差している多角形の中に断面を閉じ込めることによって決定される。こ
の多角形は図29に於いて点線線分として示されている。各チャンネル領域は、繊
維の断面の表面によって規定され、線分は断面上の2点に接している。図29に於
いて、線分AB並びに繊維の2個のアーム293,294及びベース295の表面は、チャ
ンネル領域A1の境界を定めている。同様に、線分BC及び2個のアーム291,294
の表面は、チャンネル領域A2の境界を定めている。全てのチャンネル領域は、
繊維の断面についてのCareaについての値の中に含まれる。そうして、Careaの
値は、チャンネル領域A1+A2+A3+A4の面積の合計に等しい。繊維材料
領域Mareaは、繊維の断面の領域であり、これにはアーム291〜294及びベース29
5の面積が含まれる。各断面について
、CareaのMareaに対する比が決定される。CareaのMareaに対する比の平均及
び標準偏差が、50個の断面について決定される。この平均及び標準偏差が測定さ
れると、SRDFが計算される。
LRDFは、L1及びL0の関数である。L0は新規繊維の背骨に沿った平均長さで
ある。L1は、新規繊維に外接する円の直径である,L0及びL1は、顕微鏡写真
を使用して測定される。繊維を顕微鏡スライドの上に置き、約7の倍率のような
既知の倍率で顕微鏡写真が撮られる。長さL1及びL0は、顕微鏡写真から測定す
るが、それぞれ背骨及び直径の実際の長さである。これらの長さは、定規を使用
して近似させることができる。また、L0,L1及びLRDFを決定するために、コン
ピューター画像形成及び測定システムを使用することができる。
下記の例により使用されるような一つの態様に於いて、LRDFを決定するための
コンピューターベースの画像形成及び測定システムには、繊維の長さを測定する
ためのアルゴリズムでプログラムされた、繊維の画像を得るための光学システム
及び繊維画像のコピーを作るためのプリンターが含まれる。この光学システムに
は、照明されたベース、マクロレンズを取り付けたビデオカメラ及び画像つかみ
ボード(image grabber board)を含む一般的なパーソナルコンピューターが含ま
れる。各画像についての視野の幅は好ましくは、新規繊維の長さ全体を視野の中
に存在させるような所望の倍率で、少なくとも15mmである。画像内の倍率の確認
は、視野の中の定規及び視野の中で同定される点の間の距離を基準にして画像視
野内にスケールを設定するアルゴリズムを使用して行われる。
L0及びL1を決定するための測定システムに於いて、種々のアルゴリズムを使
用することができる。L0の決定は、インプット/アウトプットマウス型のデバ
イスを使用して、繊維の画像の長さに
沿った挿入点をトレースすることによって行うことができる。また、繊維の画像
の端部は、マウス型でバイスを使用して同定することができ、画像視野内の二つ
の端点及び繊維画像の同定に基づいて繊維の長さを決定するためのアルゴリズム
を作動させるように、コンピューターに命令することができる。L1もまた、測
定システムの助けで決定することができる。繊維の末端点を同定することができ
、これらの点の間の長さを外接円の直径と同一視することができる。また、繊維
に対応する画像視野内の点は、コンピーターによって同定することができ、コン
ピューターは、繊維に外接する繊維の周りの円に適合するようにアルゴリズムを
作動させることができる。
嵩高性及び変形を与えるために、新規繊維の断面の形状は、例に示されるよう
な変形した「H」、「Y」、「+」又は「U」形状であってよい。禁忌な繊維の
断面形状は、図17に示される紡糸したままの繊維の変形された形状であってもよ
い。図17に於ける紡糸したままの繊維の形状は、商業的に「4DG」と呼ばれ、テ
ネシー州キングスポート(Kingsport)のイーストマン・ケミカル社(Eastman Che
mical Company)から入手可能である。勿論、紡糸したままの繊維断面形状は、
非変形「H」、「Y」、「+」、「U」又は「4DG」形状である。
この繊維は、3〜100dpf、更に好ましくは、3〜30dpfのデニールを有する。
デニール(dpf)は、個々の繊維の9000m当たりの繊維のグラム数で測定された個
々の繊維の平均デニールである。
好ましくは、本発明の新規繊維は、ポリ(エチレンテレフタレート)のような
ポリエステルから製造される。しかしながら、この新規繊維はまた、ポリスチレ
ン又は発泡ポリスチレンのような加熱したとき著しく収縮する他のポリマーから
形成することができる。収縮の工程は、LRDF及びSRDFを増加させる繊維内の変形
を導入する。
この新規繊維のLRDF及び/又はSRDFの比較的大きい値は、吸収性製品に於けるそ
の有用性を与える。収縮は、繊維をそのガラス転移温度より高く加熱した場合に
、配向した、無定形ポリマー繊維について生じる。この収縮は、実質的な結晶化
の前又は実質的な結晶化の不存在下で生じる。
本発明の新規繊維は好ましくは、繊維を製造するために使用した材料の性質に
固有であってよく又は表面仕上剤を適用することによって作ることができる親水
性である表面組成を有する。親水性表面仕上剤は、その表面が水性液体での大き
な接着張力を有する(即ち、強く引き付ける)構造物を与え、従って、一時的捕
捉/分布構造物及び永久的貯蔵構造物のために、以下に説明するもののような水
性液体を含む適用が好ましい。好ましくは、親水性表面は、繊維の表面と同じ組
成及び仕上剤を有する平らな表面上で測定したとき25ダイン/cmより大きい蒸留
水での接着張力を有する。大きな水性液体に対する接着張力を与えるために有用
な仕上剤/滑剤の幾つかは、米国特許第5,611,981号に記載又は参照されている
。表面仕上剤は当該技術分野で公知である。
表面仕上剤は典型的に、その製造の間に繊維に被覆される。被覆、即ち潤滑化
工程は、普通、溶融ポリマーが紡糸口金の開口を通過して押し出された直後に起
こるが、これは以下に説明するように後で適用することができる。この皮膜の厚
さは、繊維の断面よりも非常に薄く、繊維の全重量のその%の項で測定される。
皮膜の重量%は典型的に、繊維の全重量の0.005〜2.0%である。
好ましくは、この繊維は、下記の式:
(PγCos(θa))/d≧0.03ダイン/デニール
(式中、Pはセンチメートル(cm)での繊維の断面の周囲長であり、γはダイン
/cmでの表面上の液体の表面張力であり、θaは(米
国特許第5,611,981号で特定されているような)繊維の表面と同じ組成及び仕上
剤を有する平らな表面上での液体の前進接触角であり、γCos(θa)は繊維の表面
上の液体の接着張力であり、そしてdはPを測定した繊維のデニールである)
によって数学的に決定される、比表面力を有する。この不等式を満足する新規繊
維は、その長さに沿った優れた液体の流れを有する。
この新規繊維は、繊維が比表面力に関する上記の式を満足するときのように、
繊維の表面上に適当な表面エネルギーが存在するとき、液体を分布し又は貯蔵す
る際に有用であり得る、それらの表面上のチャンネルを有する。表面エネルギー
は、表面と、表面と接触している全ての液体との間の接着張力を決定する。接着
張力が大きくなるほど、液体と表面との間の吸引力は強くなる。接着張力は、チ
ャンネル内の液体に作用する毛管力の一つの要因である。チャンネル内の液体に
作用する毛管力に影響を与える他の要因は、チャンネルの周囲の長さである。チ
ャンネルの幅が小さいとき、チャンネル内の液体への重力はチャンネルの面積に
比例するので、毛管力は、液体への重力に比較して相対的に強い。それで、好ま
しくは、チャンネルの幅は400ミクロンよりも小さい。
本発明の新規繊維の重要な利点は、(1)400ミクロンより小さい最終繊維内
で規定される毛管により、(2)(液体を貯蔵するための)ボイド体積の、繊維を
形成する材料の体積に対する比較的大きい比により及び(3)繊維の大きいLRDF
により与えられる嵩及び剛性により与えられる。本発明の新規繊維にはまた、40
0ミクロンより大きいチャンネルが含まれていてよい。これらの特徴は、比較的
大きい液体の容量を捕捉し、移送しそして貯蔵するための及び構造物を適当な圧
力下で絞ったとき、液体が押し出されることを防ぐための能力を有する新規繊維
を与える。「V」形状の溝及び/又は広
い底を有する溝を、これらの目的のために使用することもできる。
本発明の新規繊維はまた、液体を吸収する繊維の能力を増加させるために、超
吸収性ポリマー(SAP)で被覆することができる。好ましくは、この新規繊維は、3
5重量%以下のSAPで被覆される。界面活性剤のような添加剤がSAPと好ましく混
合され、それによって純粋のSAPに比較して混合物の親水性を増加させる。好ま
しくは、SAPは無水マレイン酸とイソブチレンとのコポリマーである。好ましく
は、界面活性剤は非イオン性エトキシル化脂肪酸エステルである。これらのSAP
被覆新規繊維は、永久的に貯蔵する新規な吸収性構造物で有用であり、他方、SA
P皮膜を有しない新規繊維は、液体を一時的に貯蔵し、分布させるために有用で
ある。
驚くべきことに、SAP上の水の初期接触角は高い。例えば、例6のSAPの表面上
の水の接触角は、約60°と目視により観察された。
液体を新規繊維のチャンネルの中に及びそれに沿って引き込むために水性液体と
SAPとの間の十分な接着張力を有するために、SAP上の水性液体の接触角を減少さ
せなくてはならない。SAPへの添加剤は、SAP表面上の水性液体の初期接触角を低
下させ、部分的に充填された溝内の水性液体の移送性を向上させる。
この新規繊維は、ゲルブロッキングとして知られている先行技術の吸収性製品
での重要な問題点に取り組むために使用することができる。例えば、SAPのゲル
ブロッキングは、現在一般的である薄いおむつを製造するために、30%より大き
いSAPのフラッフパルプとのSAPの高いブレンドレベルを、0.10g/ccより高い高
密度で使用するとき生じる。本発明の選択された新規繊維は、SAP及びフラッフ
パルプとブレンドしたとき、ゲルブロッキングを減少するであろう。
液体を一時的に捕捉し、分布させるように機能する、本発明の新
規な吸収性構造物は、上記の新規繊維のアセンブリから製造される。これらの一
時的捕捉/分布(TA)構造物の嵩密度は、セルロースフラッフパルプの嵩密度と
同様であり、好ましくは0.15g/立方cmより小さい。液体を一時的に捕捉する機
能は、TA構造物自体よりも大きい液体に対する熱力学的吸引力を有する材料によ
って、TA構造物が脱離されることを意味する。熱力学的吸引を増加させるための
脱離材料の例には、米国特許第5,200,248号、同第5,268,229号及び同第5,611,98
1号並びに1997年8月15日出願の係属中の米国特許出願、発明の名称「繊維束を
使用する、高束及び捕捉/分布構造で液体を移動させるために有用な繊維の束」
に開示されているもののような分布材料、フラッフパルプ、化学的に変性したフ
ラッフパルプ、SAP含有材料が含まれる。
このTA構造物は好ましくは、構造物中の材料の1g当たり少なくとも6gの吸
収された水の吸収力を有する。このTA構造物は、圧力下で吸収された水の放出に
対して抵抗性である。好ましくは、このTA構造物は、1ポンド/平方インチ(psi
)の圧力で50%より少ない、更に好ましくは、30%より少ない放出された水を有
する。このTA構造物は、フラッフパルプに比較したとき、圧力下で与えられた液
体の顕著な減少を有する。
湿潤崩壊は典型的に、0.0393g/ccの嵩密度で約25%の湿潤崩壊性を有する、
セルロースフラッフパルプでの問題点である。しかしながら、このTA構造物は、
12%より小さい、更に好ましくは、5%より小さい、尚更に好ましくは、本質的
にゼロの0.0393g/ccの嵩密度での湿潤崩壊性を有する。
本発明の他の態様に於いて、この新規繊維は、繊維の長さに沿って液体を永久
的に貯蔵するための吸収性構造物に使用される。この永久的貯蔵(PS)構造物は
、SAPで、好ましくは前記のようなSAP
と界面活性剤とのブレンドで被覆された新規繊維からなる。SAP又はブレンドは
、チャンネル上に被覆されるか又はチャンネルを充填する。SAPと界面活性剤と
のブレンドを使用することによって、新規繊維の長さが、繊維のチャンネルの中
に液体を貯蔵する際に利用される。PS構造物は好ましくは、構造物中の材料のグ
ラム当たり少なくとも20gの吸収された水の吸収性、30%より少ない1psiでの
水放出性及び2.5g/秒より大きいRavgを有する。
本発明の新規繊維及びSAPで被覆したこのものは、フラッフパルプ、化学的に
変性したフラッフパルプ、SAP又はこれらの組合せと混合又はブレンドして、液
体を永久的に貯蔵するための追加の構造物を与えることができる。特に、フラッ
フパルプとの本発明の新規繊維のブレンドは、0.393g/ccの密度で5%より少
ない湿潤崩壊を有する永久貯蔵構造物を与える。
おむつ、月経用品、成人失禁用品のような消費者使い捨て吸収性製品は、本発
明の新規繊維並びにTA及びPS構造物を使用して改良される。例えば、図30は、幅
302及び長さ303によって指定される中央領域301を有する女性用ナプキンのため
の設計の平面図を示す。女性用ナプキン300の幾つかの態様を、本発明の新規な
構造物を使用して図31〜33に示す。
図31に示されるように、女性用ナプキン300は、主衝突帯域310が、トップシー
ト311の一部、トップシートの下側のTA構造物312及びバックシート314の一部の
直ぐ上にある分布層313の一部からなるように設計されている。衝突帯域310の両
側には、貯蔵コア315が存在している。開口部317を有するシールド片316が、貯
蔵コアの下で分布層313の上に存在している。分布層はバックシート314の上に存
在し、図30に示されるように長さ303を有する。TA構造物312は、シールド片318
によって貯蔵コア315と連通することか
ら保護されている。任意に、TA構造物は、シールド片318に開口を追加すること
によって又はどのようなシールド片も有しないことによって、コアと連通するこ
とができる。分布層313は、衝突帯域310を、シールド片316の開口317を通して、
コア材料315の外側領域に結合させる。
図31の女性用ナプキン設計は、本発明の新規繊維及び特にTA構造物の独特の特
徴を示している。女性用ナプキン300のトップシート311は、衝突帯域310で水性
液体によって攻撃される。TA構造物312は、トップシート311からの水性液体を一
時的に捕捉する。TA構造物312内の水性液体は分布層313によって脱離され、貯蔵
コア315の方へ移送される。シールド片316の開口317によって指定される貯蔵コ
ア315の長さに沿った種々の点で、水性液体は分布層から貯蔵コアの方へ脱離さ
れる。液体管理のこの方法は、TA構造物が貯蔵コアによって排水され、それによ
って他の攻撃のためにTA構造物を準備するので、衝突帯域への頻繁な攻撃を可能
にする。この方法は、貯蔵コアが飽和されるまで繰り返すことができる。この女
性用ナプキン設計は、貯蔵コアの完全な利用を可能にし、漏洩を減少させて、先
行技術の設計に付随する問題点を克服する製品を提供する。この同じ基本的設計
は、おむつ及び成人失禁用品に適用することができる。明らかに、TA構造物のサ
イズ(体積)は、TA構造物がそのコンポーネントである吸収性製品の種類に依存
する。
図32に示されるような他の態様に於いて、分布層313は、トップシート311の直
接下側に存在し、長さ303を有する。主衝突帯域31。は、トップシート311の一部
、トップシートの下側の分布層313の一部及び分布層313の下で、バックシート31
4の直ぐ上にあるTA構造物312からなる。衝突帯域310の両側には、貯蔵コア315が
存在している。シールド片316は、分布層313の下に存在している。
図33に示されるような更に他の態様に於いて、TA構造物312はトップシートの
全長に沿ってトップシート311の直接下側に存在している。分布層313はTA構造物
312の下側で、シールド片316の上に存在している。この態様に於いて、特定され
る衝突帯域は存在しない。貯蔵コア315はシールド片316の下で、バックシート31
4の上に存在している。トップシートは水性液体によって攻撃され、水性液体は
続いてTA構造物によって捕捉される。次いで、水性液体はTA構造物及び分布層か
ら、貯蔵コアの方に脱離される。
トップシート及びシールド片は、有孔ポリエチレンフィルム又はポリプロピレ
ン繊維から製造されたカレンダーボンド若しくはスパンボンドされたトップシー
トのような全ての一般的なトップシート材料から製造することができる。トップ
シート及びシールド片はまた、単有孔ポリマーフィルム及び繊維から製造するこ
ともできる。好ましくは、トップシートの下側は、トップシートの上側よりも低
い、水性液体での接触角を有する。他の好ましい態様に於いて、1995年10月19日
出願の米国特許出願第545,450号に開示されているように、トップシートは、ト
ップシートの前側から後側への自発的液体逆流を与えるために、開口壁内に切り
欠き部分を有する有孔フィルムから製造される。
分布層は好ましくは、米国特許第5,200,248号、同第5,268,229号及び同第5,61
1,981号並びに1997年8月15日出願の係属中の米国特許出願、発明の名称「繊維
束を使用する、高束及び捕捉/分布構造で液体を移動させるために有用な繊維の
束」に開示されているもののような繊維である。これらの繊維は、(a)少なく
とも2.0cc/gの比毛管体積及び少なくとも2000cm2/gの比毛管表面積若しくは
少なくとも9の細長比及び少なくとも30%の、300ミクロンより小さい毛管チャ
ンネル幅を有する繊維内チャンネル又は(b)2.
0cc/gより小さい比毛管体積若しくは2000cm2/gより小さい比毛管表面積及び
9より小さい細長比若しくは70%より多い、300ミクロンより大きい毛管チャン
ネル幅を有する繊維内チャンネルを有するとして記載することができる。好まし
くは、(b)に記載された繊維は、4.0より大きい単一繊維嵩係数を有する。好
ましくは、分布層の繊維は、下記の式:
(PγCos(θa))/d≧0.03ダイン/デニール
(式中、Pは繊維の断面の周囲長(cm)であり、γは表面上の液体の表面張力(
ダイン/cm)であり、θaは(米国特許第5,611,981号で特定されているような
)繊維の表面と同じ組成及び仕上剤を有する平らな表面上での液体の前進接触角
であり、γCos(θa)は繊維の表面上の液体の接着張力であり、そしてdはPを
測定した繊維のデニールである)
によって数学的に決定される比表面力を有する。この不等式を満足する新規繊維
は、液体を移動させるための大きな推進力を与える。
貯蔵コアは、フラッフパルプ、化学的に変性したフラッフパルプ、超吸収性ポ
リマー、本発明のPS構造物又はこれらの組合せであってよい。バックシートは典
型的に、ポリエチレンフィルムから製造される。
本発明の繊維は、幾つかのことなった方法で製造することができる。しかしな
がら、下記の四つの工程の連続が、新規繊維を製造するために好ましい。方法 工程の連続
1. 紡糸、切断、収縮、潤滑、包装
2. 紡糸、収縮、潤滑、切断、包装
3. 紡糸、延伸、切断、収縮、潤滑、包装
4. 紡糸、延伸、収縮、潤滑、切断、包装
紡糸工程は、紡糸口金内の開口を通して溶融ポリマーを従来通り押し出して、
造形した繊維を形成することを意味する。溶融ポリマーがポリ(エチレンテレフ
タレート)であるとき、押出は約270〜300℃の温度で行われる。開口を出る溶融
ポリマーの粘度は、好ましくは400〜1000ポアズである。紡糸工程にはまた、押
し出されたポリマーを冷却して、紡糸したままの形状を有する繊維を形成し、こ
の繊維に潤滑剤を添加し、次いでこの繊維を移送することが含まれる。好ましい
移送(紡糸)速度は、500〜3500メートル/分(m/分)である。より高い紡糸
速度では、押し出された繊維内で結晶化が開始することになり得る。結晶化は、
続く収縮工程で収縮するための繊維の能力を低下させ、それによって構造的変形
の形成を抑制する。好ましくは、使用するポリマー材料に依存して、1000〜1500
m/分及び2500〜3200m/分である。明らかに、断面保持及び断面内の無定形配
向差が、これらの繊維の紡糸の間に重要である。典型的に、所望の形状及び無定
形配向差を作るために、比較的低い溶融温度、比較的高い分子量ポリマー、比較
的高い冷却速度及び可能な溶融物表面張力低下が使用される。
切断工程は、繊維を従来通り切断することを意味する。本発明の新規繊維の切
断長さは、ステープルPET繊維の一般的な切断長さ、即ち典型的に1.5インチに比
較して短い。切断した新規繊維の長さは、2〜37ミリメートル(mm)である。
新規繊維の最終長さは必ずしも、製造方法に於ける中間工程の間の繊維の長さ
ではない。例えば、収縮−切断方法に於いて(即ち、最初に繊維を収縮させ、次
いで繊維を切断する連続した工程を含む方法に於いて)、繊維は、2〜37mmの所
望の長さに切断される。しかしながら、切断−収縮方法に於いて(即ち、最初に
繊維を切断し、次いで繊維を収縮させる連続した工程を含む方法に於いて)、繊
維は、所望の長さよりも長い長さに切断され、次いで所望の長さまで収縮される
。
収縮工程は、紡糸したままの繊維又は延伸繊維を、収縮する前のデニールより
も少なくとも5%、好ましくは25%大きいデニールまで繊維の収縮を実施するた
めに十分な温度を有する環境に付すことによって起こる。この収縮は、従来の繊
維ステープル方法の修正として行うことができる。この収縮工程は、方法が収縮
−切断であるか切断−収縮であるかに依存して異なる。
収縮−切断方法に於いて、この新規繊維は好ましくはトウに形成される。次い
で、トウになった繊維を収縮させる。このトウは、収縮環境に第一速度で供給さ
れ、第一速度よりも遅い第二速度でこの環境から取り出される。例えば、繊維を
収縮させるために、70〜100℃の温度の加熱した水浴を使用することができる。
この繊維は、浴の両端でロール又はドラムによって、繊維が自由に回転すること
ができないように拘束される。この収縮方法は、回転拘束収縮と呼ばれる。トウ
をスチーム内又は熱オープン内で収縮させることも可能である。繊維を収縮領域
から引き出す引取ロールは、繊維を加熱収縮領域に供給する供給ロールよりも小
さい表面速度を有する。供給速度と引取速度との間の差によって、加熱収縮領域
内で繊維を収縮させることができる。
切断−収縮方法に於いて、新規繊維の切断は、繊維の収縮の前に実施される。
典型的に三次元自由収縮と呼ばれる、この方法に於いて、収縮工程の間に繊維は
拘束されない。この収縮は、切断した繊維を、水、熱風又はスチームのような、
収縮を実施するために適した環境内に入れることによって実施することができる
。切断−収縮方法は特に、2000〜3500メートル/分のオーダーでの高速運転のた
めに適している。紡糸、切断及び収縮は、続けて連続的に行われる
。例えば、切断−収縮方法は、約3000メートル/分の紡糸速度を、対応して高い
切断速度と共に及び1〜約30秒の滞留時間で高速乱流熱風チャンバー内で行われ
る収縮と共に与えるように設計できる。収縮した繊維は乱流熱風チャンバーを通
過して出たとき、収縮した繊維は、包装及び輸送用のベールの中に落ちる。
別の切断−収縮方法に於いて、収縮工程は切断工程に直ぐ続いて起こらない。
例えば、連続式紡糸−切断方法からの製品は、製紙機に供給するために使用する
ことができる。収縮の工程は、製紙機の場所で起こり得る。この代替例に於いて
、包装された材料は巻取シートの形であることが好ましい。
潤滑工程は、表面仕上剤を収縮繊維に適用することを意味する。しばしば、紡
糸工程で適用された表面仕上剤は、収縮工程の間に除去され、他の適用が必要で
ある。全ての従来の仕上剤適用方法を使用することができる。例には、スプレー
ブース、潤滑ロール、計量チップ又は繊維を収縮するために使用されるような熱
水浴を使用して表面仕上剤を適用することが含まれる。この表面仕上剤は好まし
くは、繊維表面での水性液体の接触角を減少させるか及び/又は接着張力を増加
させる、親水性表面潤滑剤である。
延伸工程は任意であり、ステープルファイバーを形成するために使用される種
類の一般的なトウ又はフィラメント延伸工程であってよいが、ヒートセットを使
用しない。延伸工程の主目的は、製品のフィラメント当たりのデニールを減少さ
せるための、所定のフィラメント断面内の無定形配向差を増加させるための及び
繊維軸に沿ったポリマー鎖の無定形配向を増加させることである。それで、収縮
の前に繊維を延伸することによって、収縮工程はSRDF及び/又はLRDFを最大にす
る傾向がある。延伸は、延伸構造物が収縮するとき必要な変形が起こるように、
実質的に無定形保持条件下で実施される
。回転拘束自由収縮のために、収縮−切断方法は、切断−収縮方法に比較して、
相対的に高いSRDFの値及び相対的に低いLRDFの値を与える傾向がある。
図面、特に図1〜29(図面に於いて、類似の参照数字は、幾つかの図を通して
同一の又は対応する部分を指す)を参照して、図1は、オリフィスの実際のサイ
ズの20倍の目盛りで、紡糸口金の全体的にH形状のオリフィス又は開口を示す。
開口の幅Wは、約84ミクロンである。開口は、開口の幅Wの179倍ほど「H」の
4c+4dに沿って延びている。アーム4bと4cとの間の距離は60Wである。
更に、ベース4eは、「H形状」の2個の最も長い部分の間を越えている、2a
から2bまで延びている。開口のクロスバー4eの長さは71Wである。図1に示
される形状の開口は、例1の新規繊維を形成するために使用した紡糸口金I−10
83の一部である。
図2は、紡糸口金I−1083から形成された全体的に「H形状」紡糸したままの
繊維の断面を含む写真10を示す。115の倍率(115×)での写真10は、アーム12a
のような4本のアーム、アームのそれぞれの基部端に接続されたクロスバー12b
及び2個の突起12cを含む、全体的H形状繊維断面11を示す。断面11のアーム1
2aは、クロスバー12bのほぼ2倍の長さであり、約8〜約12の長さ対幅比を有
する。チャンネル13及び14は、幅、深さ及び面積がほぼ同等である。
図3は、それぞれが、変形「H」形状を有する、新規繊維の7個の断面を示す
。枠30は、それぞれが111×での写真から取られた、7個の断面の境界を定めて
いる。断面33は、多面体31によって境界が定められている。多面体31には、多面
体31を規定する線分32a,32b,32c及び32dが含まれている。線分32a〜32d
のそれぞれは、断面33の表面上の2個の点に接している。隣接する線分は、180
°より小さい、多面体31の境界が定められた領域に対して内側の内角を形成して
いる。線分32bと32cとは点34で合致している。線分32cと32dとは点35で合致
している。図3は、新規繊維の断面が、収縮方法のために著しく変化し、短範囲
変形係数に至ることを示している。
図4Aは、例1の41a〜41fの新規繊維の7×での写真40を示す。図4Aに於
いて、2列の数字が存在している。7.74,7.45,7.49,7.32,8.17及び7.76を含
む上列の数字は、繊維41a〜41fの背骨に沿った長さの測定値である。6.8,6.7
,6.8,6.6,7.0及び6.9を含む下列の数字は、繊維41a〜41fのそれぞれに外接
する円の直径についての測定値である。長さ及び直径の全ては、ミリメートルで
あり、拡大しない新規繊維からの実際の値である。
図4Bは、例1の新規繊維の40×での写真45である。ポリマー構造46には、ア
ーム又は壁47及びベース48が含まれる。アーム47の方位位置は背骨の長さに沿っ
て変化する。アーム47の方位角度は、約750ミクロンの背骨の長さに亘って背骨4
8の長さに沿って360度ほど変化する。
図5は、例2及び19で使用された紡糸口金I−1042の開口50の設計図面である
。開口50には、アーム51a,51b,51c及び51d、クロスバー52及び突起53a及
び53bが含まれている。開口50の幅Wは0.100mmである。アーム51a〜51dのそ
れぞれは、50Wの長さを有する。51a〜51dの自由端で、1.3Wの円直径が存在
している。突起53a,53bのそれぞれは、5Wの長さを有する。クロスバー52(
突起53a及び53bを含む)は、60W長さである。長さA,B,C,Dはそれぞれ
、25W,60W,30W及び50Wである。
図6は、それぞれ例2についての新規繊維の断面を示す、285×での7枚の写
真の部分の境界を定める枠60を示す。図6はまた、ア
ーム62及びクロスバー63を有する断面61を示す。アーム62の長さは、30〜40ミク
ロンである。アーム62の幅は、5〜10ミクロンである。クロスバー63の長さは、
25〜35ミクロンである。アーム62の長さ対幅比は、ほぼ5である。
図7Aは、例2の新規繊維71を示す80×での写真70である。繊維71は、壁又は
アーム72の方位位置での振動が、約112ミクロンである周期性長さ73を有するこ
とを示している。繊維71の背骨74は、壁又はアーム72の方位位置での振動の112
ミクロン長さスケールに亘って比較的直線である。
図7Bは、36×での例2の新規繊維を示す写真78である。
図7Cは、例2の3本の新規繊維を示す7×での写真である。図7Cに於ける
数字9.79,7.18及び8.0は、それぞれ図7Cの左側、中央及び右側に示される繊
維の背骨に沿った長さに相当する。図7Cの下半分に示される数字7.7,6.0及び
6.9は、それぞれ図7Cの左側、中央及び右側に示される繊維に外接する円の直
径に相当する。繊維75は端部76及び77を有する。長さ及び直径の全ては、ミリメ
ートルであり、拡大しない新規繊維からの実際の値である。
図8は、それぞれが、例3の新規繊維の断面を示す、285×での6枚の写真の
部分の写真複写である。図8には、6個の断面図81,82,83,84,85及び86の境
界を定める境界線80が含まれている。図8に示されるアームの長さは、約24ミク
ロンから約50ミクロンまで変化する。図8に示されるアームの幅は、約7ミクロ
ンから約12ミクロンまで変化する。アームを、変形H形状断面の反対側に接続す
るクロスバーの長さは、約14〜約25ミクロンである。
図9Aは、例3の新規繊維93a〜93dを示す7×での写真90である。図9Aは
、構造物93aに対応する数字7.72及び6.50、構造物93bに対応する数字8.08及び
6.70、構造物93cに対応する数字8.20及
び7.10並びに構造物93dに対応する数字8.56及び6.80を示している。それぞれの
構造物に対応している図9A中の上の数字及び下の数字は、それぞれ、背骨に沿
った長さ及び構造物に外接する円の直径である。長さ及び直径の全ては、ミリメ
ートルであり、拡大しない新規繊維からの実際の値である。
図9Bは、例3の新規繊維95を示す40×での写真94である。
図10は、例4の新規繊維の7×での写真100である。図10は、端部101及び102
を有する新規繊維103を示す。図10はまた、新規繊維104を示す。新規繊維103及
び104は、それぞれ16.05及び17.35のそれらの背骨に沿った長さ並びにそれぞれ9
.6及び9.3の外接円の直径を有する。長さ及び直径の全ては、ミリメートルであ
り、拡大しない新規繊維からの実際の値である。
図11は、紡糸口金の開口111の設計図面を枠で囲んだ枠110を示す。開口111に
は、端部112,113、直線延長部分115,116及び円部分114の突起部分114a〜114
eが含まれている。端部112,113は、1.3Wの直径を有する形状の円形である。
開口111には、延長部分115,116の内表面118及び円形部分114が含まれており、
これらはチャンネル117を規定している。開口の幅Wは、0.100nmである。延長部
分115,116の長さは、それぞれ28.75Wである。延長部分116に対して垂直と突起
114eとの間の角度は30°である。突起114a〜114eの各隣接突起間の角度は30
°である。円部分の114の曲率半径は、18.4Wである。
図12は、図11に示される開口を有する紡糸口金から紡糸された紡糸したままの
状態での繊維の464×での写真120を示す。図12に示される断面120aは、それか
ら延長部分124,125が延びている端部121,122を有する。断面120aはまた、突
起123a〜123eを含み、チャンネル126を規定する内表面127を有する。延長部分
124,1
25は、ほぼ75ミクロンの長さである。その口でのチャンネル126の幅Wは、ほぼ5
5ミクロンである。突起部分123a〜123eは、5〜10ミクロン突出している。そ
の中間部分での延長部分124,125の幅は、5〜10ミクロンである。
図13は、それぞれが、例12の新規繊維の断面を示す、285×での4枚の光学写
真の部分の境界を定める境界線130を示す。図13は、断面131,132,133及び134
を示す。断面132は実際に、断面132と整合(registration)状態である断面135
を含んでいる。断面131は、図12に示される収縮前繊維のチャンネルよりも広い
チャンネルを示している。断面134は、図12に示される収縮前繊維のチャンネル
よりも遥かに狭いチャンネルを示している。断面133は、点137及び138で接合し
ているセグメントを含む多面体によって境界が定められて示されている。図13は
、図12に示されるチャンネルの形態が、収縮工程の後で高度に変形されることを
示している。
図14は、例12の5本の新規繊維の7×での写真140である。この新規繊維は141
a〜141eである。この5本の繊維の背骨に沿った長さは、それぞれ7.71,6.93
,7.18,7.03及び7.10ミリメートルである。繊維141a〜141eの外接円の長
さは、全て図14に示されるように、それぞれ6.9,6.2,6.3,6.4及び6.1ミリメ
ートルである。長さ及び直径の全ては、ミリメートルであり、拡大しない新規繊
維からの実際の値である。
図15は、例13の新規繊維の7×での写真150である。この新規繊維151a〜151
eは全て図15に示されるように、それぞれ4.87,5.96,5.55,5.91及び6.13ミリ
メートルのそれらの背骨に沿った長さ並びにそれぞれ3.8,4.1,4.8,3.8及び4.
5の外接円の直径を有する。長さ及び直径の全てはミリメートルであり、拡大し
ない新規繊維からの実際の値である。
図16は、紡糸口金I−1004の開口160の設計略図である。開口160の形状は、「
4DG」開口形状と呼ばれる。図16中のセグメントに沿った数字は、開口の幅Wに
対する各セグメントの相対長さを示している。開口の幅Wは、0.100nmである。
図16中のセグメントの間の角度は、実際的な角度であり、単なる例示ではない。
各セグメントの自由端161は、1.5Wの直径を有する円形穴である。
図17は、その開口が4DG形状を有する、紡糸口金I−1004からの押出から誘導
された断面形状を有する、例14の紡糸したままの繊維の断面の464×での写真170
を示す。図17に示される断面の形状は、4DG断面形状と呼ばれる。写真170は、
繊維断面171を示す。断面171には、壁又はアーム172a〜172h及びチャンネル17
4a〜174hを規定する背骨又はスパイン(spine)173が含まれる。背骨又はスパイ
ン173の長さは約110ミクロンである。チャンネルを形成する壁又はアームの長さ
は、約15〜約45ミクロンの範囲である。その口でのチャンネルの幅は、約20〜約
55ミクロンの範囲である。背骨又は素パイン173の端部での2個のチャンネルは
「V」形状である。残りのチャンネルは、少なくとも2個の壁及びベースによっ
て規定される。アーム又は壁及びスパインのそれぞれの厚さは、約6〜約10ミク
ロンである。2個の最も広いチャンネルである174a及び174eは、2個の壁及び
ベースに加えて、ベース及びベースを壁に接続するその壁に対して約45度の角度
のセグメントによって規定されている。ベースをもっと広いチャンネルの壁に接
続するセグメントのもっと良い図は、断面175に現れている。
図18は、例14の新規繊維181a,181b及び181cの7×での写真180である。全
て写真180に示されるように、構造物181a〜181cについての背骨又はスパイン
に沿った長さは、それぞれ7.12,7.10及び7.56であり、構造物181a〜181cにつ
いての外接円の直
径は、それぞれ6.4,6.5及び6.8である。長さ及び直径の全ては、ミリメートル
であり、拡大しない新規繊維からの実際の値である。
図19Aには、それぞれが例15の191a,191b及び191cの新規繊維の断面を示
す、285×での3枚の写真の部分の境界を定める境界線190が含まれる。断面191
bは、多面体を形成する線分によって取り囲まれている。多面体の線分の2本は
、点192で合致し、多面体の線分の2本は、点193で合致している。各線分は、断
面の表面上の2点で接している。隣接する線分は、180度より小さい多面体に対
して内側の角度を形成している。断面191aは、数字36によって同定される。断
面191bは、数字46によって同定される。断面191cは、数字2によって同定され
る。
図19Bには、それぞれが例15の新規繊維の断面196a及び196bを示す、285×
での2枚の写真の部分を含む境界線195が含まれる。断面196aは、数字35によっ
て同定される。断面196bは、数字12によって同定される。
図20は、例15の新規繊維210a〜201dの7×での写真200を示す。構造物201a
〜201dの背骨又はスパインに沿った長さは、それぞれ4.40,4.46,4.41及び3.6
9mmである。構造物201a〜201dに外接する円の直径は、全て写真200に示される
ように、2.9,3.0,2.6及び2.2である。長さ及び直径の全ては、ミリメートルで
あり、拡大しない新規繊維からの実際の値である。
図21Aは、I−1195として同定される紡糸口金215(図21Bを参照)の開口のた
めのY形状開口設計210の略平面図を示す。開口210には、アーム211a,211b及
び211cが含まれている。アーム211a及び211cは、それらの間の110度の角度
を規定している。アーム211a及び211bは、それらの間の125度の角度を規定し
ている。アーム211b及び211cは、それらの間の125度の角度を規定
している。開口の幅Wは0.067mmである。開口210のアームのそれぞれの長さは15
0Wである。
図21Bは、10個のY形状開口210を示すI−1195として同定される紡糸口金215
の略平面図である。紡糸口金の前面218には、Y形状開口217及び紡糸口金215内
の内腔216が含まれている。紡糸口金215のフランジ表面219が、図21Bに於ける
平面図内の紡糸口金の前面の境界を定めている。
図22は、例20の紡糸したままの繊維の断面221を示す115×での写真220を示す
。断面221には、末先端225,226及び227を有するアーム222,223及び224が含ま
れている。アーム224及び222は頂点228で合致し、120度より大きい角度を規定し
ている。アーム222及び223は頂点229で合致し、120度より大きい角度を規定して
いる。アームの長さは、約216〜約310ミクロンの範囲である。中間部でのアーム
の幅は、約15〜約20ミクロンの範囲である。アーム223及び224は、お互いの方に
向ってくぼんだ僅かな湾曲を有している。しかしながら、各アームのアライメン
トは60度より大きく変化しない。即ち、アーム223,224の何れかの全ての100ミ
クロン長さ部分に沿って最も良く整列されている線は、同じアームの他の100ミ
クロン長さ部分にそって整列している全ての他の線と60度より小さい角度を規定
している。
図23には、それぞれが例20の新規繊維236,237,238及び239の一つを示す、11
1×での4枚の写真の部分の境界を定める境界線235を示す。断面236は3本のア
ーム236a,236b及び236cを示す。アーム236a及び236cは他方に結合してい
るこれらのアーム部分によって規定される角度は、ほぼ180度である。アーム236
a,236b及び236cが結合しているこれらのアームの部分によって規定される残
りの二つの角度は、それぞれ約90度より小さい。それ
らの100ミクロン部分にそってアーム236a及び236cと直線をなす線は、60度よ
り大きく変化する。断面237には、頂点240,241及び242を規定するアームが含ま
れる。頂点238のアームは、約180度の角度を規定している。頂点239,240のアー
ムは、約120度より小さい角度を規定している。断面238は、多面体の中に含まれ
るように示されている。境界線235内に示される断面のアームの長さは、約210〜
350ミクロンである。アームの中間部分で境界線235内に示される断面のアームの
幅は、約8〜約16ミクロンの間で変化する。
図24は、例20の新規繊維246及び247の7×での写真245を示す。構造物246,24
7の背骨又はスパインに沿った長さは、それぞれ14.92及び13.90である。構造物2
46及び247の外接円の直径は、それぞれ7.7及び7.8である。長さ及び直径の全て
は、ミリメートルであり、拡大しない新規繊維からの実際の値である。
図25は、例21の新規繊維を製造するために使用されたI−1198として同定され
る紡糸口金内の開口の設計図面の略図250である。開口250には、2本の短いアー
ム253及び254並びに2本の長いアーム251及び252が含まれている。開口の幅
Wは0.067mmである。アーム253の長さは、40Wである。アーム254の長さは80W
である。アーム251の長さは196Wである。アーム252の長さは183Wである。アー
ムは共通点をお互いに対して90度で放射状に拡がっている。2本の短いアームは
90度の角度を形成し、2本の長いアームは90度の角度を形成している。
図26は、それぞれが例21の新規繊維の断面261a〜261fの一つを示している、
115×での6枚の写真の部分の写真複写である。各断面には2本の長いアーム及
び2本の短いアームが含まれている。短いアームの長さは、約35〜約70ミクロン
の間で変化している。長
いアームの長さは、約130〜約340ミクロンの間で変化している。それらの中間部
分での長いアームの幅は、約8〜約16ミクロンの間で変化している。2本の短い
アームは、それらの間に長いアームを介在させないで、お互いに対して隣接して
いる。全ての4本のアームが、断面内で共通点から延びていることは、全ての4
本のアームが、構造物の長さに沿った共通の背骨又は軸から延びていることを意
味する。
図27は、例21の新規繊維270a,270b及び271cの7×での写真270を示す。構
造物270a〜271cの背骨又はスパインに沿った長さは、それぞれ8.68,9.33及び
7.35mmである。構造物271a〜271cについて外接円の直径は、それぞれ7.1,6.7
及び6.0mmである。長さ及び直径の全ては、ミリメートルであり、拡大しない新
規繊維からの実際の値である。
図27Bは、例21の新規繊維273a,273b及び273cの40×での写真272を示す。
図27Bは、その範囲に亘って、壁275の方位配向が、方位位置での一つの完全シ
ヌソイド振動を受けていると思われる200ミクロンの長さ274を示す。
図28A〜Bは、繊維の断面積で割ったチャンネルの断面積である、単一繊維嵩
係数の定義を示す。図28Aは、幅Wを有する繊維断面280並びに末先端283a,28
3b及び283cを有するアーム282a,282b及び282cを示す。アーム282a,282
b及び282cは、チャンネル断面積281a,281b及び281cを規定する。チャンネ
ル断面積281a,281b及び281cは、アームの末先端及びアームの表面に接する
直線分によって規定される。任意の単位での、チャンネルの断面積の決定は、22
5の面積を与える。断面280内の繊維の断面積の決定は、60の面積を与える。それ
で、断面280についての単一繊維嵩係数は、225/60=3.8である。図28Bは、繊
維断面
290及びハッシング(hashing)内のチャンネル291の断面積を示す。任意の単位で
の、チャンネル291の断面の面積及び繊維の断面290の面積の決定は、それぞれ、
任意の単位で225及び44を与える。従って、図28Bについての単一繊維嵩係数は5
.1である。
図29は、点A,B,C及びDの間の線分AB,BC,CD及びDA(破線)に
よって囲まれた繊維の略断面(実線)である。点a,b,c及びdの間の線分は
、チャンネル領域A1,A2,A3及びA4を取り囲む。アーム291及び294は、
ベース295の端部で合致している。アーム292及び293はベース295の他の端部で合
致している。実施例 例1
例1は、紡糸したままの状態でH−形状繊維断面を有する新規繊維の製造を開
示する。この新規繊維は、「紡糸−収縮−潤滑−切断」方法を使用して製造した
。
0.2%のTiO2を含有し、0.70のインヘレント粘度(I.V.)を有するポリ(エチレ
ンテレフタレート)(PET)ポリマーを使用した。I.V.は、25℃で、フェノール60重
量パーセント(重量%)及びテトラクロロエタン40重量%の混合物中で0.50g/
100ミリリットル(mL)のポリマー濃度で測定した。ポリマーを、パターソン・
コナフォーム(Petterson Conaform)乾燥器内で120℃で8時間、0.003重量%以
下の水分レベルにまで乾燥した。このポリマーを、28:1の長さ対直径比を有す
る、エガン(Egan)押出機1.5”(38.1mm)直径を通して282℃で押し出した。開
口が図1に示されるような全体的に「H」形状を有していた38オリフィス紡糸口
金I−1083を通して、繊維を押し出した。急冷空気流は十字流配置を有していた
。急冷空気速度は約103フィート/分であった。紡糸滑剤を、セラミック
製キスロールを介して適用した。繊維上の滑剤レベルは約0.50重量%であった。
23.9dpf(26.6dtex)紡糸したままの繊維を、2200メートル/分(m/分)で、バ
ルマグ(Barmag)SW4SLワインダーに巻き付けた。図2は、例1の紡糸したまま
の繊維の断面を示す。この紡糸したままの繊維は4.02の形状係数を有していた。
30個の繊維のパッケージを、バルマグワインダーで製造した。各パッケージに
ついてのドフ(doff)時間は5分であった。未延伸繊維をクリールし(creeled)(
30個のパッケージ全部)、熱風乾燥器オーブンで200℃で5分間乾燥した。この繊
維は乾燥器内で収縮した。トウが乾燥した後、紡糸滑剤を0.8重量%の量でトウ
上にスプレーした。次いで、繊維を1/4インチステープル長さに切断した。得
られた繊維は非常に変形しており、本発明の新規繊維の典型であった。
紡糸滑剤の組成は、下記の組成物、即ち98重量%の固体ポリエチレングリコー
ル(20)ソルビタンモノラウレート及び2重量%の固体4−セチル、4−エチル
モルホリニウムエトスルフェートの10重量%固体水分散液であった。
図3は、繊維の長さに沿った異なった位置での新規繊維の7個の断面を示す。
図3から明らかなように、この断面は非常に変化している。収縮工程は断面を変
形させた。この変形は、(1)短範囲変形係数(short-range distortion facto
r)(SRDF)及び(2)長範囲変形係数(long-range distortion factor)(LRDF)に
よって特徴付けられる。これらの変形係数は、以下に記載する手順通りに測定さ
れる。
図4A及び4Bは、7×及び40×倍率での収縮及び切断繊維の写真を示す。図
4A及び4Bの新規繊維についての構造的特性は、33のdpf(36.7dtex)、ステー
プル切断長さ=1/4”(6.4mm)、背骨
輪郭に沿った平均長さL0=8.2mm、外接円の平均直径L1=6.9mm、SFBF=2.7、S
RDF=26及びLRDF=0.15であった。
0.0393g/ccの繊維嵩密度での例1の新規繊維についての吸収特性は、下記の
通りであった。10.9g水/g繊維の吸収度、0%の湿潤崩壊、26.8%の1psiの
圧力での水放出度、21.7g/秒のR1(グラム/秒での液体による第一攻撃の際
の水吸収の初期速度として定義される)及び1.7g/秒のRavg(第二、第三、第
四及び第五液体攻撃の間の初期水吸収の平均速度として定義される)。これらの
吸収特性の測定の詳細は、以下に説明する。
図4Aは6本の個々の繊維を示す。上列の数字は、それらが隣接している繊維
の背骨に沿った長さL0についての測定値であった。図の下の部分の数字は、そ
れぞれの繊維に外接する円の直径であった。例えば、図4Aの一番左手側のフィ
ラメントは、L0=7.74、L1=6.8及びそれでLRDF=(L0−L1)/L0=(7.74−6
.8)/7.74=0.12を有していた。同様に、50本の繊維についてのLRDFを測定し、
平均して、0.15の例1の切断繊維についての平均LRDFを得た。
図3は、111×での例1の材料の断面を示す。各断面写真は、SRDFについて記
載した手順により多角形により外接されていた。材料面積、Mareaは、ポリマー
構造物の断面積である。図3に於いて数字2により同定される断面について、Marea
=4346μ2である。チャンネル面積(Carea)は、多角形の側面とポリマー
構造物との間に閉じ込められた面積である。断面数字2について、Carea=8450
μ2である。断面数字2について比Carea/Mareaは1.94である。Carea/Mare a
比を、50個の断面について計算し、50個の測定値について、それらの平均(Xa v
)及び標準偏差σを決定した。SRDFは、チャンネルの断面積の材料の断面積に
対する変動係数のパーセン
トであると定義され又はSRDF=(σ/Xav)*100である。例1の材料について、
SRDFは26である。例2
例2は、紡糸したままの状態でH形状繊維断面を有する新規繊維の製造を開示
する。これらの新規繊維は、「紡糸−延伸−収縮−潤滑−切断」方法により製造
した。
押出システムは例1に於けるものと同じであった。図5について示されるよう
な形状及び寸法を有する46個の開口を有する、I−1042として同定される紡糸口
金を使用した。0.76のI.V.を有するPETを使用した。押出温度は286℃であった。
急冷空気速度は、水0.30インチのΔPに相当する68フィート/分であった。紡糸
滑剤は例1に於けるものと同じであった。引き取り速度は1800m/分であった。
この紡糸したままの繊維は「H」断面形状を有し、dpfは11.2であった。7分ド
フ時間の40個のパッケージを製造した。この紡糸したままの繊維の形状係数は2.
96であった。繊維押出方法の残りは、例1について記載したものと同じであった
。
紡糸したままの繊維を、トウラインで更に処理した。40個の端部はクリールの
中にあった。トウを70℃の水浴中で、1.84×の延伸比で延伸した。トウは24.5m
/分で水浴中に供給し、出口引取ロール速度は45m/分であった。トウ束から過
剰の水を除去するために、20psiの脱水空気ジェットを使用した。このトウを更
に処理して、196℃の温度で3分間熱風オーブンを通して回転拘束収縮を与えた
。固体80重量%及び水20重量%を含有する例1の滑剤を、乾燥器の後でスプレー
した。この繊維をモデル66カッターにより1/4”ステープル長さに切断した。
図6は、これらの繊維の断面を示す。図6に示される断面に於ける変化に注目さ
れたい。
図7a,b及びcは、例2についての収縮切断繊維についての80
×、36×及び7×での光学写真を示す。これらの材料の特性は下記の通りであっ
た。dpf=9.8(10.9dtex)、切断ステープル長さ=1/4”(6.4mm)、背骨に沿っ
た平均長さL0=8.3mm、外接円の平均直径L1=6.7mm、SFBF=2.0、SRDF=27及び
LRDF=0.18。
0.0393g/ccの密度での例2についての吸収特性は、下記の通りであった。吸
収度=15.2g H2O/g、湿潤崩壊(%)=1.7%、1psiでの水放出度=30.4%、
R1=25.1g/秒及びRavg=0.7g/秒。例3
例3は、紡糸したままの状態でH形状繊維断面を有する新規繊維の製造を開示
する。これらの材料は、例1に於けるように「紡糸−収縮−潤滑−切断」方法に
より製造した。
押出システムは例1で使用したものと同じであった。この例で使用したポリマ
ーは、I.V.0.76のPETであり、使用した紡糸口金は、38個の開口を有するH形状
I−1083であった。押出温度は282℃であった。急冷空気流は、0.70インチ水圧
力低下に相当した(103フィート/分の空気速度)。紡糸滑剤は例1に於けるもの
と同じであった。引き取り速度は2200m/分であった。紡糸したままのdpf=24.
8。全パッケージデニール=944。紡糸したままの繊維の形状係数=3.28。繊維押
出方法の残りは、例1に記載したものと同じであった。39個のパッケージを、7
分のドフ時間で紡糸した。
紡糸したままの繊維を、トウラインで更に処理した。繊維を乾燥器−オーブン
内で195℃で5分間収縮させ、1/4”長さに切断した。これらの新規繊維は55
のdpfを有していた。図8は、この新規繊維の断面を示す。図9は、7×及び40
×倍率でのこの新規繊維の光学写真を示す。
新規繊維の特性は下記の通りであった。dpf=55(61.1dtex)、
切断ステープル長さ=1/4”(6.4mm)、背骨に沿った平均長さL0=8.7mm、外
接円の平均直径L1=6.8mm、SFBF=1.6、SRDF=32及びLRDF=0.20。
0.0393g/ccの密度での吸収特性は、下記の通りであった。吸収度=7.1g H2
O/繊維、湿潤崩壊=11.1%、1psiでの水放出度=26.4%、R1=15.5g/秒及び
Ravg=1.1g/秒。例4
例4は、1/2”ステープル長さに切断した、本発明の新規繊維を示す。これ
らの新規繊維は例3に於けるようにして製造し、例3の1/4”ステープル長さ
の代わりに1/2”ステープル長さに切断した。図10は、7×でのこれらの新規
繊維を示す。新規繊維の物理的特性は下記の通りであった。dpf=55(61.1dtex
)、切断ステープル長さ=1/2インチ、背骨に沿った平均長さL0=16.3mm、
外接円の平均直径L1=11.9mm、SFBF=1.9、SRDF=29及びLRDF=0.26。
0.0393g/ccの密度でのこの新規繊維の吸収特性は、下記の通りであった。吸
収度=6.6g H2O/g材料、湿潤崩壊=0%、1psiでの水放出度=26.9%、R1
=12.9及びRavg−0.9。例5(比較)
例4は、フラッフパルプの吸収特性を示す。フラッフパルプは高い湿潤崩壊(
25%)及び高い圧力下での水放出(1psiで58.3%)を受ける。0.0393g/ccの
密度でのフラッフパルプの吸収特性は、下記の通りであった。吸収度=19.6g水
/g繊維、湿潤崩壊(%)=25%、1psiでの水放出度=58.3%、R1初期速度、
第一攻撃=25.2g/秒及びRavg=2.5g/秒。例6
例6の繊維は、例1の新規繊維及びカナダ国、アルバータ州カル
ガリー(Calgary,Alberta,Canada)のキャメロット・スーパーアブソーベンツ
社(Camelot Superabsorbents Ltd.)から入手できる超吸収性ポリマー(SAP)前
駆体溶液を使用して製造した。米国特許第5,151,465号には、一般的な繊維形成
方法を使用して繊維に製造し、硬化させて、その重量の少なくとも60倍の0.9%
塩化ナトリウム溶液を吸収することができる繊維を製造することができる未硬化
ポリマー組成物が開示されている。このSAP前駆体はFibersorb SA 7200,CTS-HM
Wとして同定された。キャメロットのMSDS及びキャメロットに譲渡された特許に
基づいて、SAP前駆体溶液の組成はほぼ下記の通りであった。74.5重量%の水、1
9.5重量%のトレードシークレット4802-01、5.0重量%の水酸化ナトリウム、0.6
重量%のグリセロール及び0.4重量%のトレードシークレット4803-02。
トレードシークレット4803-01の組成は、2種の顕著なモノマーの等モル比の
無水マレイン酸とイソブチレンとのコポリマーであると信じられる。このコポリ
マーの典型的な分子量は200,000〜300,000の範囲内である。トレードシークレッ
ト4803-02の組成は分からないが、多分グリセロールの機能である第二の架橋剤
を含有しているであろう。
33dpfにまで収縮した出発物質50グラムに、キャメロットから得られた5%SAP
前駆体溶液105gをスプレーした。この出発物質をSAP溶液でスプレーし、オーブ
ン内で120℃で60分間乾燥した。乾燥したサンプルを、195℃で16分間更に硬化さ
せた。硬化したサンプルを、ブレンダー内で毛羽立て、吸収性試験のために貯蔵
した。新規繊維を製造するこの方法は、繊維の溝を超吸収性ポリマーで被覆する
ことができる。
溝をSAPで被覆することは、これらの新規繊維を利用する吸収性製品に於ける
体液の永久的貯蔵及び分布を助ける。この新規繊維は
理論的には、出発繊維の50グラム当たり被覆されたSAP5.25g又は最終繊維上に
被覆されたSAP9.5%を有していた。最終繊維について0.0393g/ccの密度での吸
収性試験の結果は、下記の通りであった。吸収度=20.9g H2O/g、湿潤崩壊(
%)=0%、1psiでの水放出度=29.1%、R1=5.2g/秒及びRavg=5.9g/
秒。例7
例7についての出発材料は、例1の新規繊維であった。キャメロットからの5
%SAP前駆体溶液210グラムを、出発材料50グラムの上にスプレーした。スプレー
したサンプルを、オーブン内で120℃で80分間乾燥し、更に195℃で16分間硬化さ
せた。得られた新規繊維は、理論的には、83.33%のベース材料上に被覆された1
6.67%のSAPであった。この新規繊維をブレンダー内で毛羽立て、次の吸収性試
験のために、ジップロック・プラスチックバッグ内に貯蔵した。
0.0393g/ccの密度での吸収性試験の結果は、下記の通りであった。吸収度=
26.1g H2O/g、湿潤崩壊(%)=0%、1psiでの水放出度=20.7%、R1=4.
2g/秒及びRavg=4.5g/秒。例8
例1の新規繊維を出発材料として使用した。5%SAP前駆体溶液535グラムを、
出発材料50グラムの上にスプレーした。スプレーしたサンプルを、120℃で165分
間乾燥し、195℃で16分間硬化させた。得られた新規繊維は、理論的には、33.3
%のSAP及び66.7重量%の出発物質を有していた。この新規繊維をブレンダー内
で毛羽立て、プラスチック製ジップロックバッグ内に貯蔵した。
SAPの量を増加させたので、水吸収性は著しく向上した。0.0393g/ccの密度
での吸収性試験の結果は、下記の通りであった。吸収度=41.1g H2O/g、湿潤
崩壊(%)=0%、1psiでの水放出度
=8.1%、R1=5.2g/秒及びRavg=3.0g/秒。例9
フラッフパルプと例1の新規繊維(33dpf、H−断面、1/4”切断)とのブレ
ンドを、ブレンダー内で製造し、得られた材料を、0.0393g/ccの密度で吸収性
挙動について試験した。下記のブレンドを試験した。ブレンド組成物 ブレンドした材料の湿潤崩壊は、フラッフパルプの湿潤崩壊に比較したとき、
顕著に減少する。また、1psiでの水放出パーセントは、出発物質のレベルを増
加させると共に顕著に低下する。例10
例10の繊維は、例1の収縮−切断方法の変わりに、紡糸−切断−収縮−潤滑方
法を使用して製造した。出発物質用に例1の紡糸したままの繊維を使用して、23
.3dpf、H形状断面の紡糸したままのサンプルを、3000m/分紡糸速度で製造し
た。0.80インチ水のΔPに対応する112フィート/分の空気速度の急冷空気流を
、I−1083紡糸口金から製造した。パラメーターの試験は、例1についてのもの
と同じであった。この紡糸したままの繊維を、1/2”、1”、1 1/2”及
び2”ステープル繊維長さに切断した(各長さで約10g)。これらの切断サンプ
ルを、170℃で5分間オーブン内で収縮させ、これに約1%の紡糸滑剤をスプレ
ーした。この滑剤は下記の成分、即ち、10重量%のポリ[ポリエチレングリコー
ル(1400)テレフタレート]の溶液、44.1重量%の固体ポリエチレングリコール
(400)モノラウレート(オキシエチレン脂肪酸エステル)、44.1重量%の固体ポ
リエチレングリコール(600)モノラウレート(オキシエチレン脂肪酸エステル
)及び1.8重量%の固体4−セチル、4−エチルモルホリニウムエトスルフェー
ト(無機エステルのアルキル第四級アンモニウム塩)の10重量%固体水分散液で
あった。
収縮率は約50%であった。例10の紡糸−切断−収縮−潤滑方法繊維についての
吸収性試験の結果を、下記に示す。
例11
例11の繊維は、紡糸−延伸−切断−収縮−潤滑方法を使用して製造した。4DG
形状の断面を有する7dpf繊維を紡糸し、トウライン上で延伸した。この紡糸し
たままの繊維は2.9の形状係数を有していた。この繊維を、第一段が70℃の水浴
中で、1.75×の延伸比を有し、第二段が146℃のスチームチェスト内で、1.3×の
延伸比を有する、2段延伸に付した。総括延伸比は約2.25×であった。次いで
、この延伸した繊維を1/4”ステープル長さに切断し、続いて200℃で5分間
オーブン内で熱収縮させた。
この新規繊維の物理的特性は下記の通りであった。dpf=6.5、SFBF=0.5、SRD
F=26、LRDF=0.32、L0=11mm及びL1=7.4mm。0.0536g/ccの密度での吸収性
試験の結果は、下記の通りであった。吸収度=16.8g H2O/g、湿潤崩壊(%)
=0%、1psiでの水放出度=44%、R1=9.2g/秒。例12
U形状繊維を、例1のエガン押出機を通して押し出した。下記の紡糸パラメー
ターを使用した。例12で使用した紡糸口金は、それぞれ図11に示される寸法を有
する、16個のオリフィスを有するI−1127であった。0.70のI.V.及び0.2重量%
のTiO2を有するPETを押し出した。急冷空気速度は114フィート/分であった。押
出温度は282℃であった。使用した滑剤は例1と同じものであった。引取速度は3
000m/分であった。この紡糸したままの繊維は19.9のdpf及び3.58の形状係数を
有していた。この紡糸したままの繊維を、乾燥器オーブン内で180℃で5分間熱
収縮させ、次いで1/4”ステープル長さに切断した。図12は、この紡糸したま
まの繊維の繊維断面を示す。図13は、得られた本発明の新規繊維の断面を示す。
図14は、これらの新規繊維の顕微鏡写真の写真複写を示す。この1/4”切断繊
維を0.0393g/ccの密度での吸収性挙動について試験し、下記の結果を得た。吸
収度=12.8g H2O/g、1psiでの水放出度=60.5%、R1=20.7g/秒及びRav g
=1.3g/秒。これらの繊維の構造的特性は下記の通りであった。dpf=28、SFB
F=0.8、SRDF=66、LRDF=0.11、L0=7.3mm及びL1=6.5mm。例13
例13に於いて、1/4”ステープルサイズに切断した例12から得
られた新規繊維を、熱水中で90℃で1分間更に収縮させ、オーブン内で120℃で
乾燥した。得られた新規繊維をブレンダー内で毛羽立て、それらのSRDF,LRDF及
び他のパラメーターについてキャラクタリゼーションした。これらの材料は例12
の材料よりも高いLRDFを有していた。図15は、7×での例13の材料の写真を示す
。その結果は下記の通りであった。dpf=33.3、SFBF=1.7、SRDF=46、LRDF=0.
29、L0=5.4mm及びL1=3.8mm。例14
例14は、4DG形状繊維断面を有する新規繊維を開示する。
この4DG形状繊維は、その開口を図16に示す紡糸口金I−1004を使用して、例
1で使用したエガン押出機を通して押し出した。I−1004紡糸口金は16個の開口
を有していた。下記の紡糸パラメーターをこの例14に於いて使用した。0.70のI.
V.及び0.2重量%のTiO2を有するPETを押し出した。押出温度は282℃であった。
急冷空気速度は180フィート/分であった。紡糸したままのdpfは19.9であった。
形状係数は3.9に等しかった。この繊維を、例1に於けるようにして処理し、乾
燥器オーブン内で200℃で5分間熱収縮させ、そして1/4”長さの材料に切断
した。図17は、例14の紡糸したままの繊維の繊維断面を示す。図18は、得られた
例14の新規繊維を示す。例14繊維の構造的特性は下記の通りであった。dpf=26
、SFBF=1.7、SRDF=18、LRDF=0.10、L0=7.3mm及びL1=6.6mm。例15
例15に於いて、例14から得られた1/4”切断繊維を、熱水中で90℃で1分間
更に収縮させ、オーブン内で120℃で乾燥した。得られた新規繊維をブレンダー
内で毛羽立て、それらの物理的パラメーターについて特性化した。図19は、この
繊維断面を示し、図20は、これらの新規繊維の写真を示す。例15の新規繊維の構
造的特性は下
記の通りであった。dpf=36、SFBF=1.9、SRDF=11、LRDF=0.35、L0=4.4mm及
びL1=2.9mm。例16
例16は、SAP前駆体溶液に界面活性剤と添加することによって、これらの新規
繊維に於いて水吸収の初期速度、R1が増加することを開示する。例6は、この
新規繊維についてのR1が5.2g/秒であり、例1の新規繊維についてのものより
も著しく低いことを示す。例1の新規繊維にキャメロットの前駆体SAP溶液を被
覆すると、R1が低下する。この例16に於いて、ルロール(LUROL)1852を、SAP前
駆体溶液に添加し、その後SAPと共に例1のベース材料を被覆した。ルロール185
2は、ゴウルストン・テクノロジー社(Goulston Technology)、ノースカロライナ
州モンロー(Monroe)から得られた、非イオン性エトキシル化脂肪酸エステルで
ある。ルロール1852組成はトレードシークレットである。例1の新規繊維の10グ
ラムを、1グラムの前駆体溶液SAP及び1グラムのルロール1852を含有する水中
の5%溶液で被覆した。被覆した材料をオーブン中で120℃で50分間乾燥し、続
いて195℃で15分間硬化させた。得られた新規繊維を吸収性挙動について試験し
た。第一攻撃の際の水吸収の初期速度、R1は、15.2g/秒であった。それで、S
AP溶液に適当な界面活性剤を添加することは、この新規繊維のR1を増加させる
一つの方法である。例17
例17は、本発明の新規繊維に高レベルのSAP粉末を添加することの有用性を示
す。このことは、高い吸収性コア密度を有する薄いおむつのために特に望ましい
。例1の新規繊維(33dpf及びH断面を有する)と超吸収性ポリマーであるストッ
クハウゼン(Stockhausen)からのフェーバー(Favor)(登録商標)、SXM70(これは
、架橋したポ
リアクリル酸の塩である)とのブレンドを、研究所ブレンダーで、表1に示され
るような種々のブレンドレベルで製造した。上記のブレンドした材料を、0.1118
g/ccの密度で吸収性挙動について試験し、その結果を表1に示す。
湿潤崩壊についてのマイナス数字は、「湿潤」の際に実際に「膨張した」構造
物を意味する。1psi荷重での水放出の比較的低いパーセントに注目されたい。例18
例18は、紡糸−切断−収縮−潤滑方法による新規繊維の製造方法を開示する。
例18に於いて、繊維を、1500m/分より大きい比較的高速度で紡糸する。高い急
冷空気速度を使用する。これは、繊維を短いステープル長さに切断し、連続方式
で熱い(>80℃)空気中で収縮させ、親水性滑剤をスプレーする連続方法である
。得られた材料は、非常に入り組んだ、収縮し、短く切断された材料である。例19
例19は、「紡糸−切断−収縮−潤滑」方法によって製造された本発明の新規繊
維を示す。例1の押出システムを使用した。PETポリマーを、パターソン・コナ
フォーム乾燥器内で、120℃で8時間、0.003重量%以下の水分レベルまで乾燥さ
せた。I.V.0.76を有するPETポリマーを押し出した。ポリマーは、紡糸口金I−
1042を使用してエガン押出機を通して283℃で押し出した。I−1042紡糸口金の
開口設計を図5に示す。繊維を120フィート/分の空気で冷却した。引取速度は2
500m/分であり、紡糸したままのdpfは8.8であった。この繊維の形状係数は3.0
であった。紡糸したままの繊維を1/2”長さ繊維に切断し、熱水中で90℃で2
分間収縮させた。得られた繊維をオーブン内で120℃で乾燥し、研究所ブレンダ
ー内で毛羽立てた。次いで、これに例10の滑剤をスプレーした。繊維上の最終的
滑剤は、繊維の約0.8重量%であった。この繊維を、室温(約23℃)で16時間空
気乾燥した。得られた新規繊維の物理的特性は、下記の通りであった。dpf=20.
5、SFBF=1.5、SRDF=25、LRDF=0.20、L0=6.4mm及びL1=5.1mm。
0.0393g/ccでの新規繊維の吸収特性は、下記の通りであった。吸収度14.2g
H2O/g、1psiでの水放出度=32.5%、R1(g/秒)=20.8及びRavg=1.9g
/秒。例20
例20は、Y形状断面を有する新規繊維を開示する。このY形状製品は、下記の
パラメーターを使用して「紡糸−切断−収縮−潤滑」方法により製造した。
I.V.0.76を有するPETを、例1に記載したエガン押出機システムを通したが、
図21Aに示されるY形状開口を有する紡糸口金I−1195を使用して押し出した。
ポリマーは、エガン押出機を通して282℃で押し出した。PETポリマーを、パター
ソン・コナフォーム乾
燥器内で、120℃で8時間、0.003重量%以下の水分レベルまで乾燥させた。急冷
空気速度は185フィート/分であった。引取速度は2200m/分であった。この紡
糸したままの繊維は65dpfであり、形状係数は5.0であった。紡糸したままの繊維
を1/2”長さに切断し、熱水中で95℃で収縮させた。切断し、収縮させた材料
をオーブン内で120℃で乾燥した。次いで、この繊維を、0.8〜1.0重量%のレベ
ルで、例10の滑剤で潤滑を付与した。このようにして得られた新規繊維は、非常
に変形しており、絡み合っていた。
図22は、例20の紡糸したままの繊維の繊維断面を示す。図23は、例20の新規繊
維の断面を示す。図24は、7×での例20の新規繊維の断面を示す。
例20の新規繊維の測定された物理的特性は、下記の通りであった。dpf=132、
SFBF=4.0、SRDF=36、LRDF=0.49、L0=14.4mm及びL1=7.2mm。
0.0393g/ccでの新規繊維の吸収特性は、下記の通りであった。吸収度=8.9
g H2O/g、湿潤崩壊(%)=8.3、1psiで放出された水=22.8%、R1(g/
秒)=16.7及びRavg=1.2g/秒。例21
例21は、図25に示されるような断面を有する新規繊維の製造を開示する。例12
は、0.2%のTiO2を含有するI.V.0.76のPETポリマーを使用した。例1のエガン
押出システムを使用して、その設計を図26に示す11個のオリフィスを有する紡糸
口金I−1198を通して、例1に於けるようにして乾燥したポリマーを280℃で押
し出した。急冷空気速度は68フィート/分であった。紡糸滑剤は例19に於けるも
のと同じであった。繊維の滑剤レベルは約0.8重量%であった。25dpf紡糸したま
まの繊維を2500m/分の紡糸速度でバルマグSQ4S
Lワインダーに巻き付けた。この紡糸したままの繊維形状係数は4.6であった。こ
の紡糸したままの繊維を約1/22長さ繊維に切断し、熱水中で90℃で1分間収
縮させ、オーブン内で120℃で乾燥した。得られた材料に、例10の滑剤をスプレ
ーし(0.8重量%)、一夜乾燥した。図27は、7×及び40×倍率での得られた材料
の光学写真を示す。
この新規繊維の物理的特性は、下記の通りであった。dpf=50.3、SFBF=3.1、
SRDF=32、LRDF=0.23、L0=8.7mm及びL1=6.7mm。
0.0393g/ccでの新規繊維の吸収特性は、下記の通りであった。吸収度=10.9
g H2O/g、湿潤崩壊=3.3%、1psiで放出された水=28.2%、R1=21.7g/
秒及びRavg=1.9g/秒。試験手順
本発明で使用した吸収特性パラメーターには下記のものが含まれる。
a.吸収度、これは、吸収性材料1グラム当たりの、吸収された蒸留水のグラ
ム数で測定される。
b.湿潤崩壊、これは、湿潤した際の吸収性材料の高さの減少パーセントであ
る。
c.放出された水、これは、吸収性材料を1ポンド/平方インチ(psi)の圧力
下に置いたとき放出される、吸収性材料によって吸収された水のパーセントであ
る。
d.R1、これは、吸収性材料の第一の湿潤又は攻撃の際の水吸収の初期速度
であり、これは1秒当たりの吸収された蒸留水のグラム数で測定される。
e.Ravg、これは、吸収性材料の第二〜第五接触又は攻撃の際の平均初期速
度(即ち、(R2+R3+R4+R5)/4)であり、
これは1秒当たりの吸収された蒸留水のグラム数の単位を有する。
吸収性パラメーターは、その中に吸収性材料を入れた多孔質ワイヤーバスケッ
トを使用して測定した。このワイヤーバスケットは、0.008インチ直径のワイヤ
ーから作られ、20のメッシュサイズを有する。このワイヤーバスケットは、6セ
ンチメートルの直径を有する円筒形壁を有する。壁の高さは10センチメートルで
ある。バスケットの底は平らである。このワイヤーバスケットは、フラッフパル
プ、上に開示されたもののような合成吸収性材料、SAP並びにこれらのブレンド
のような吸収性材料の全ての吸収特性を測定するために使用することができる。
この吸収性材料は、最初に研究所ブレンダ内でそれらを毛羽立てることによって
、ワイヤーバスケットの中に堆積させるために調製される。この工程は、吸収性
材料を嵩張らせ、均一に混合する。
次に、所定の重量、W1グラムの毛羽立てた吸収性材料を、ワイヤーバスケッ
トの中に堆積させる。次いで、毛羽立てた吸収性材料を、特定の及び均一な密度
を与えるために、それがワイヤーバスケットの特定の体積を充填するように、下
方に押し付けることができる。典型的に、10グラムのフラッフ吸収性材料がバス
ケットに堆積される。
次に、バスケット内の吸収性材料のセンチメートルでのh1の初期高さが測定
され、吸収性材料及びバスケットの乾燥重量が測定される。
次に、355ミリリットルの蒸留水を、20.6センチメートル×23センチメートル
の底寸法を有する長方形容器の中に注ぐ。この底寸法及びこの蒸留水の体積は、
この容器を底から0.75センチメートルまで充填する。底から上の液体の高さは、
バスケットのどれだけが、次の工程に於いて蒸留水の中に沈むかを示すので、底
から上の液体
の高さが、この工程に於いて重要である。
次に、バスケットを蒸留水容器の中に2秒間置き、次いで蒸留水容器から取り
出す。吸収性材料によって保留されない蒸留水をバスケットから排出させるため
に、バスケットを10秒間吊り下げる。バスケットを液体から取り出して10秒後に
、バスケットを秤量する。乾燥吸収性材料を含むバスケットの重量と、湿潤吸収
性材料を含むバスケットの重量との間の差、W2を決定する。次いで、R1を決定
する。R1は、2(秒)で割ったW2(グラム)に等しい。
第一攻撃の10分後に、バスケットを蒸留水容器の中に2秒間置き、バスケット
を10秒間吊り下げ、次いでバスケットを秤量する工程を繰り返す。次いで、第二
攻撃の間に取り上げた水の重量(第一攻撃の間に取り上げた水の重量より上)W3
を記録する。次いで、第二攻撃の間に取り上げた水の速度R2を計算する。R2
は、2(秒)で割ったW3(グラム)に等しい。
第三攻撃を第二攻撃の10分後に起こす。同じ手順に従って、R3を決定する。
同様に、10分間隔で、2秒の攻撃について取り上げた水の重量を決定するための
この工程を繰り返すことによって、R4及びR5を決定する。
全水吸収度を、下記の手順によって決定する。
蒸留水を、蒸留水容器の中に約15cmの高さまで入れる。吸収性材料を含むバス
ケットをこの蒸留水容器の中に10秒間浸漬させる。どのような加速力も避けるた
めに、バスケットを蒸留水容器からゆっくり取り出す。それで、バスケットは約
0.5〜5秒の時間をかけて液体から取り出す。バスケットを、それが排液できる
ように30秒間吊り下げる。30秒後に、バスケットを秤量し、取り上げた水全部の
重量を決定する。次いで、全水吸収度を、乾燥吸収性材料のグラム数で割った、
吸収された水のグラムとして計算する。
次に、バスケット内の吸収性材料の(平均)高さh2を測定する。即ち、吸収
性材料が、均一な上面をもはや有しない場合には、上面の平均高さの推定を行う
。次いで、湿潤崩壊を、湿潤前の上面の初期高さh1及び湿潤後の上面の平均高
さh2に基づいて計算する。湿潤崩壊は、[(h1−h2)/h1]×100として、高
さに於ける変化パーセントとして定義される。
(1psiで)放出された水の重量は、下記の方法によって決定される。
上記の全水吸収度の決定のための同じ手順を使用して、吸収性材料を含むバス
ケットを、蒸留水の中に10秒間沈める。バスケットを30秒間水から出して吊り下
げた後、1991.5グラムの重りをバスケット内の吸収性材料の上に10秒間置く。19
91.5グラムの荷重は、1平方インチ当たり1ポンドの圧力である。1991.5グラム
の重りをバスケットから除き、1平方インチ当たり1ポンドの荷重をかけた後の
吸収された水の重量を決定するために、バスケットを秤量する。次いで、1psi
の圧力のために放出された水のパーセントを、100×この荷重をかけた後の放出
された水の重量÷荷重をかけたときより前の吸収された水の重量として計算する
。紡糸したままの繊維パラメーター 形状係数
形状係数は、繊維からの20個の断面での測定値の平均である。形状係数は、円
形からの断面の逸脱の尺度である。円形断面繊維は1の形状係数を有する。不規
則な形状の断面は、1より大きい形状係数を有する。形状係数の数学的上限(物
理的には可能ではない)は無限大である。形状係数は、ポリマー材料の繊維断面
の周囲、P1の、このポリマー材料と同じ断面積、Aを有する円形断面繊維の仮
想周囲、P2に対する比として定義される。それで、形状係数は、
(4πA)の平方根で割ったP1として定義される。
比毛管体積(SCV)、比毛管表面積(SCSA)、細長比(SR)、毛管チャンネル幅
下記の手順は、紡糸したままの繊維を定義するために使用されるパラメーター
の決定のために有用であり、米国特許第5,200,248号の第27欄第45行〜第30欄第1
2行及び第35欄第63行〜第35欄第59行から文字通り採用する。
この手順は、その幾つかが、実際に使用することが意図される構造物の長さを
越えてもよい、変化する長さの構造物を調製することを必要とする。この手順に
よって要求される長さよりも短い全ての構造物が、特に与えられた他のものであ
る以外は、このような手順に記載された必要な長さを有する等価構造物を基にし
て評価される。特別の単位は、この手順に記載されたパラメーターの測定及び/
又は計算と結び付けて示唆されるであろう。これらの単位は、代表的目的のみの
ために与えられる。手順の意図及び目的と一致する他の単位を使用することがで
きる。
毛管チャンネル構造物の比毛管表面積(SCSA)及び比毛管体積(SCV)を決定す
るために使用される手順は、毛管チャンネル構造物の代表的断面を示す顕微鏡写
真に適用される。構造物の断面は、当業者に公知の埋め込み及びミクロトーム化
技術により顕微鏡写真撮影のために調製される。下記の式が使用される。
(1)SCSA=Px/ρAsの、x=1からiまでの和、
(2)SCV=Avx/ρAsの、x=1からiまでの和、
(式中、ρ=固体(即ち、ポリマー)の密度、
As=規準(a)及び(b)の範囲内に毛管チャンネルを制限する毛管チャンネ
ル軸に対して垂直である、毛管チャンネル固体の断面の面積、
Pxの、x=1からiまでの和=毛管チャンネルのそれぞれ、xを形成する固
体の断面の周囲の和、但し、各周囲Pxは、毛管チャンネルを制限し、Cxによっ
て与えられる理論的閉鎖(closure)内である。
Avxの、x=1からiまでの和=毛管チャンネル構造物のボイド面積の和、但
し、各Avxは、チャンネルを形成する固体の周囲により及びCxにより制限される
面積として計算される、そして、
式中、iは構造物中の毛管チャンネルの数であり、xは、毛管構造物中の特定
の毛管チャンネルを指し、そしてCxは、チャンネルの内部の方に凸になってお
り、各毛管チャンネル、xを閉じる選択された直径のものである円の部分に対応
し、式中、円、Cxは下記の規準に従った大きさであり、配置されている。
(a)円、Cxは、毛管チャンネル、xの両方の壁に、それが壁と合致する点
で接していること、並びに、
(b)各毛管チャンネル、xについて、(a)に合致する円、Cxは、
(i)Cx及び毛管チャンネル壁の交差に接する直線は交差して、120度以下の
角度を形成する、及び
(ii)Cxは、毛管チャンネル構造物の実際のスケールに関して約0.025cm以下
の半径を有する(円半径は、顕微鏡写真内の実際の構造物に適用される同じ倍率
係数によって拡大されるであろう)。
毛管チャンネル壁液体交換オリフィスを有する毛管チャンネル構造物について
、SCV及びSCSA上の結果は、毛管チャンネル構造物の薄い壁のために、一般的に
数値的に意味のあるものではなく、一般的に計算に於いて無視できる。
前記のように、最大円との複数の接点を有する毛管チャンネルについて、この
円はチャンネルの断面積(Av)を最大にするように配
置される。断面のサイズ又は形状に於いて変化を有する毛管チャンネル構造物に
ついて、十分な断面は、代表的加重平均SCV及び/又はSCSAを与えるように評価
され得る。しかしながら、少なくとも約0.2cm、好ましくは少なくとも約1.0cmの
(毛管チャンネルの軸方向内の)直線長さの構造物の全ての部分が、本明細書の
請求の範囲に記載された範囲内のSCV及びSCSAを有する場合には、このような構
造物は、本発明の毛管チャンネル構造物からなると言われる。
毛管チャンネルシート、特に比較的大きい幅の毛管チャンネル底を有するもの
について、シートの全断面の代わりに、底の全幅の部分を有する製品の代表的サ
ンプルを置き換えることができる。このようなシートの部分サンプルは好ましく
は、少なくとも約0.5cmの幅を有する。前記定義したようなSCV及びSCSAの目的は
、開放毛管チャンネルによって特徴付けられる構造物の定量分析を与えることで
ある。このような構造物は、他の場合にはこの手順に於ける毛管チャンネルの定
義に寄与しない、固体部分、付加物等を有し得ると考えられる。上記の規準は、
構造物のこのような非機能性部分に対応する周囲及びボイドを計算から排除する
であろう。また、非機能性固体要素の断面積は、Asの計算に含まれない。この
ような周囲及び断面積の排除を、以下更に詳細に例示する。
図34は、毛管チャンネル構造フラグメント800並びにそれらへのSCV及びSCSA手
順の適用を例示する。面積Asを有する固体(即ち、ポリマー)のフラグメント8
00、対応する毛管チャンネル周囲PP1,P2,P3,P4を有する毛管チャンネル
ボイド面積Av1,Av2,Av3,Av4及び理論的閉鎖円C1,C2,C3及びC4が示され
ている。また、円C5,C6,C7も示され、半径r1',r1",r2',r2",r3'
,r3",r4',r4",r5,r6,r7はそれぞれ、対応する円C1,C2,C3,C4
,C5,C6,C7とフラグメ
ント800の固体材料との間の、交差点それぞれ、m1',m1",m2',m2",m3'
,m3",m4',m4",m5,m6,m7に対して接する直線に対して垂直である。
円C1,C2,C3及びC4は、前記の規準に適合するように描かれている。図か
ら分かるように、円C1及びC2は、半径r1,r2内で、それぞれ、接線t1',t1"
の間及びt2',t2"の間の交差の120度角度を表わす角Y1,Y2によって制限
されている。Av1,Av2,Av3及びAv4は、それぞれ、周囲P1,P2,P3及びP4並
びに曲線cc1,cc2,cc3及びcc4によって境界が定められている面積である。円C3
及びC4は、毛管チャンネルについての最大サイズの円を表わし、この場合、そ
れぞれ点m3',m3"で並びにm4'及びm4"で円に接して引かれている線の交差の
角度は、120度より小さいであろう。それで、この例示図に表されるように、円
C3及びC4はそれぞれ、拡大効果のための減少の後に、0.025cmの半径を有する
であろう。周囲は、各チャンネルについて円と固体との間の交差点の間のチャン
ネルに対する固体境界内部の長さとして決定される。C5,C6及びC7は、この
手順の規準に従った毛管チャンネルとして適していない、構造物の部分に適用さ
れた最大半径の円を表わしている。それで、これらの円のP及びAvはゼロであろ
う。周囲P1,P2,P3及びP4並びに曲線cc1,cc2,cc3及びcc4を見ることがで
きるとき、このような固体は、SCV及びSCSAの計算に於いてAvについての規準内
のチャンネルの境界を定める毛管チャンネル壁に対応するので、m4'及びm4"の
間の固体の面積はAs内に含まれるであろう。半径r3'及びr3"(該半径は、円
C3とチャンネルの壁との間の接線に対して垂直である)の直線延長によって境
界が定められる、面積Ax3'及びAx3"は、Asに含まれない。同様に、半径r4'
は、円C4のr4'の延長に基づく計算Axか
ら面積Ax4を切り捨てる。
細長比(S)、毛管チャンネル幅(CCW)及び平均構造物厚さ(tave、下記のよ
うな手順によって決定される。この手順は、前記のように毛管チャンネル構造物
の代表的ミクロトーム処理した断面の顕微鏡写真に基づいて実施される。毛管チ
ャンネルの軸方向内の細長比、毛管チャンネル幅及び平均構造物厚さに於ける変
化を有する毛管チャンネル構造物について、代表的加重平均細長比、毛管チャン
ネル幅及び/又は平均構造物厚さを与えるために十分な断面を評価すべきである
。しかしながら、少なくとも約0.2cm、好ましくは少なくとも約1.0cmの、毛管チ
ャンネルの軸方向内の直線長さの、この構造物の全ての部分が、本明細書に記載
された範囲内の細長比、毛管チャンネル幅及び/又は平均構造物厚さ値を有する
場合には、このような構造物は、本発明の毛管チャンネル構造物からなるであろ
う。この手順の例示目的のために、図35を参照する。
下記の式を使用する。
S=L2/4Ast
tave=2Ast/L
(式中、L=構造物の断面の全固体周囲、及び
Ast=毛管チャンネル軸に対して垂直の、構造物を形成する固体の断面積の全
面積)
細長比についての上記の式は、これがその中に1個のチャンネル形成壁を有す
るかのような考えの下で繊維を取り扱う。1個又は2個以上のチャンネルが存在
する機能性部分を有するチャンネル形成繊維について、細長比(S)についての
式は下記の通り与えられる。
S=L2/4AstN
(式中、L及びAstは、上記に定義された通りであり、そして
N=構造物中のチャンネル壁の数であり、該壁は、片側又は両側に、直線閉鎖
弦によって閉鎖することができるチャンネルを有するものである。)
CCWは、弦が構造内毛管チャンネルを閉鎖し、チャンネルの体積を最大にする
ような方式で該チャンネルの毛管チャンネル壁との交差点と接線的に接触してい
る、毛管チャンネルの直線閉鎖弦の長さである(直線閉鎖弦によって閉鎖するこ
とができる開口チャンネルに寄与しない構造物の部分は、上記計算の前に無視す
べきである)。
図35は、例示目的のために、それぞれ、毛管チャンネルCl,C2,C3,C
4,C5及びC6について弦W1,W2,W3,W4,W5及びW6を有する毛
管チャンネル構造物900の断面を示し、それでN=6である。図35はまた、全断
面積Astに対応する領域を示し、連続線PL、即ち全周囲Lである長さを示す。
Xa〜Xpは、弦と断面との接点を示す。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
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U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF
,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,
SN,TD,TG),AP(GH,KE,LS,MW,S
D,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG
,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM,AT
,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,
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I,GB,GE,GH,HU,IL,IS,JP,KE
,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,
LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,M
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