JP2014520973A - 繊維束 - Google Patents

Abstract

本発明は、断面が３つ以上の肢を有する複数の多肢再生セルロース繊維（１’、２’）を含む繊維束に関する。本発明の繊維束は、多肢セルロース繊維の少なくとも１０％、好ましくは少なくとも２０％、特に好ましくは少なくとも５０％が非対称の繊維であり、その中の少なくとも１つの肢が、他の肢と長さが異なり、その中の１つまたは幾つかの肢の長さが、最短の肢（単数または複数）の長さよりも２から１０倍長いことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ビスコース法により得られる複数の再生セルロース繊維を含む繊維束に関する。

複数の繊維は、「繊維束」、例えば、スパンレーヨン（複数の短繊維）、連続したフィラメントのストランド、または繊維の大きな把として、理解することができる。

例えば、タンポンまたは吸収体などの衛生用途には、一般的に、衛生製品の吸収容量をできるだけ高くするために、液体保持容量が特に高い繊維が望ましい。

タンポンの製造に通常使用される先行技術による繊維材料は、普通ビスコース繊維、いわゆるトリローバルビスコース繊維、および綿である。以下でさらに説明するいわゆるシンジャイナ試験による前記繊維の比吸収容量は、綿で約４．０ｇ／ｇ、普通ビスコースで４．５ｇ／ｇ、トリローバルビスコース繊維で５．２ｇ／ｇである。

タンポンメーカーの目標は、繊維材料および費用の最小の消費で、際立った吸収度を達成することである。

綿は、吸収容量が不十分なため、タンポン用の繊維材料として徐々に時代遅れになりつつあるが、トリローバル繊維は、普通ビスコースと比較して、製造にはるかに多くの費用がかかり、しかもそれらをタンポンに加工することは、さらに一層困難である。

セルロース繊維の吸収容量を増大させるための多くの異なったアプローチが報告されている：
１．モノマーをセルロース繊維にグラフトすることによる化学的改質
２．カルボキシメチルセルロース、キトサン、セルロースカルバメート、アルギン酸塩またはグアーガムなどの吸収性ポリマーをセルロース繊維マトリックスに配合することによる化学的改質
３．例えば、ＵＳ−Ａ４，１２９，６７９により知られている、例えば中空繊維またはつぶれた中空繊維などの繊維の物理的改質、または
４．例えば、ＥＰ−Ａ１０３０１８７４により知られている、長さ対幅の比が２：１から１０：１の少なくとも３肢を備えた多肢押出孔を有する紡糸口金を使用することにより得られる多肢繊維（いわゆる「トリローバル」繊維）。

セルロース繊維の化学的改質の不利な点は、タンポンなどの非常に細心の注意を要する医学的用途のためにはコストも時間もかかる毒物学的および生理学的試験手順が必要なことであり、化学物質は恐らく安全と考えられるが、毒性のショック症候群（ＴＳＳ）の発生のために、大部分のタンポンメーカーは化学的に改質された繊維材料の使用を避ける。

中空繊維およびつぶれた中空繊維の不利な点は、それらの高い水保持容量のために製造が困難であり、また、高い水保持容量の結果、繊維は洗浄中に大きく膨潤し、乾燥中に水素結合の形成のために互いに接着し、そのために、乾燥状態で脆くなり、湿潤状態ではつるつるし、それらをばらばらにしてカードされた布帛に加工することが困難になることである。

近年、多肢、特にトリローバルの繊維の使用は着実に増加してきた。

多肢ビスコース繊維の製造は、例えば、米国特許第５，６３４，９１４号および第５，４５８，８３５号およびＥＰ−Ａ１ ０３０１８７４に記載されている。それらに開示された方法には、先行技術から知られた改質剤をある特定量含有していてもよい一般的に使用されるビスコースを、多肢形状、特にトリローバル形状の押出孔を通して従来型の紡糸浴中へ紡糸することが記載されている。前記方法の最も重要な特徴は、紡糸口金における多肢押出孔の形状が、フィラメントの断面の所望の形状と同様であることである。これらの文献の教示によれば、紡糸口金孔の幾何学的形状が繊維断面の形状を決定して、繊維断面の特定の長さ対幅の比は、押出孔を適切に設計することにより得ることができる。

それに加えて、多肢繊維に関する先行技術の教示によれば、そのような多肢繊維は、先行技術によるビスコース繊維、すなわち特にタンポンにおけるビスコース繊維の吸収容量と比較して増大した吸収容量を有しており、また、そのような繊維は、少なくとも３肢を有しなければならず、これらの繊維の各肢は、少なくとも２：１、最も好ましくは３：１から５：１の長さ対幅の比を示さなければならない。肢は、それらが折れ曲がって自分に重なるほど長くも細くもないという条件であれば、長さ対幅の比が大きいほど、繊維の自由体積と吸収容量との比率が大きい。

これらの文献は、緩徐な再生紡糸条件下では、例えば、酸レベルを低下させ且つ／または硫酸塩レベルを上げ且つ／またはビスコース改質剤を添加することにより、多肢繊維のさらに高い吸収容量が達成することができることも言及している。

ビスコース繊維の断面における中空空間が、前記繊維およびそれから製造される製品の吸収容量を増大させるということが、ＵＳ−Ａ４，３６２，１５９からさらに知られている。

ＷＯ２００４／０８５７２０Ａからは、断面の面積が前記断面に内接する最大の正三角形の面積より２．５０倍未満、好ましくは２．４０倍未満、特に好ましくは２．２５倍未満大きい断面を有し、且つ以下で定義するシンジャイナ吸収容量が６．０ｇ／ｇ（繊維）を超える、中実の再生された普通ビスコース繊維が知られている。

ＷＯ２００４／００５５９５Ａには、不規則なローブのある断面を有する吸収性の普通ビスコース繊維が記載されている。さらに、断面が不規則なビスコース繊維が、ＵＳ４，１２９，６７９およびＧＢ−Ａ１，３３３，０４７に記載されている。

ＵＳ６，４０３，２１７Ｂ１には、溶融紡糸法による改質された繊維断面を有する繊維を製造するための種々の型の形状が記載されている。溶融紡糸法は、ビスコース法で使用される湿式紡糸法とは根本的に異なる。

複数の繊維からなる吸収体において、吸収の開始前の吸収体の密度は、構造の比吸収容量に大きな影響を有することが知られている。しかしながら、やはり密度が低い方が吸収体の機械的安定性が低下するので、適用可能な最小密度には下限がある。

それに加えて、所望の製品の性能（例えば、ＥＤＡＮＡ規制に拠ったタンポンにおいて）のためには特定の全吸収量が必要なことが多いので、最大全吸収量と最大吸収容量との間の妥協が見出されなければならない。

さらに、繊維の捲縮は、吸収性物品において良好な吸収特性を得るために有利である。この関係で、繊維は機械的に捲縮をかけられるべきであると先行技術に記載されている。繊維の製造方法を、不均一な繊維形成が起こるように変えることも知られている。先行技術で知られた捲縮のかかった繊維を製造する２通りの方法のいずれもこれまでビスコース繊維のために使用されたことがなく、または不適切な結果しか得られていない。

知られた吸収性ビスコース繊維の上記の不利な点を克服するために、本発明により、断面が３つ以上の肢を示し、多肢再生セルロース繊維の少なくとも１０％、好ましくは少なくとも２０％、特に好ましくは少なくとも５０％が非対称の繊維であり、肢の少なくとも１つは他の肢と長さが異なり、１つまたは幾つかの肢の長さは、最短の肢（単数または複数）の長さよりも２から１０倍長いことを特徴とする複数の多肢再生セルロース繊維を含む繊維束が提供される。

本発明のさらなる態様は、本発明の繊維束を製造するプロセスならびに本発明によるセルロース繊維および本発明の繊維束の使用に関する。

トリローバル断面を有する２本の従来の繊維の結合を示す図である。 本発明による肢の長さの異なる２本の繊維の結合を示す図である。 配位数６の充填を仮定したトリローバル断面を有する数本の従来の繊維の配列を示す図である。 本発明による数本の繊維が互いに結合している、繊維の完全に非対称の配置から生じた立体障害を示す図である。 それらの肢の一端で互いに接続した２つのトリローバル基本形状からなる繊維を示す図である。

本発明は、多肢ビスコース繊維の肢の少なくとも１つの肢の長さおよび／または幅が変わると、従来のトリローバルビスコース繊維の充填密度と比較して、同じ程度の圧力で繊維の充填密度を低下させることができることを見出したことに基づく。

本発明の目的に関し、少なくとも１つの肢が他の肢と上に示した比率で長さが異なる繊維を、「非対称の」と称する。例えば、同じ長さの２つの肢およびそれら２つの他の肢より長い１つの肢（したがって、他の肢と異なる肢を１つのみ有する）を含む繊維も、本発明の目的に関し、（たとえ、それらが依然として少なくとも１つの対称軸を示すことができても）同様に「非対称の」という用語に該当するものとする。

本発明による非対称のセルロース繊維において、それらの肢が全て、それらの長さに関して互いに異なることが好ましい。本発明の目的のために、これらの繊維は、「完全に非対称の」セルロース繊維と称する。

紡糸浴中に進入する間の凝固速度の変動が、非対称の繊維断面によって達成されることも見出された。したがって、結果として、繊維断面にわたるさまざまな芯／鞘構造が形成され、対称性がより高い繊維と比較して、本発明による繊維にさらに強い捲縮が生じる。

本発明の繊維束において、その中に含まれる多肢繊維の少なくとも１０％、好ましくは少なくとも２０％、特に好ましくは少なくとも５０％が、非対称の繊維である。好ましくは、繊維束中に含まれる全ての繊維が非対称の繊維である。特に好ましくは、繊維束に含まれる全ての非対称の繊維の断面が本質的に等しい。

繊維束は、さらに他の繊維、例えば、多肢でないセルロース繊維のみならず、異なった起源の、例えば、他のポリマーの繊維も含むことができる。

本発明の多肢繊維は、好ましくはＹ形状、すなわち、「トリローバル」断面を示す。例えば、Ｘ形状断面などの他の断面も同様に可能である。

本発明の繊維束において、各非対称のセルロース繊維の肢の少なくとも１つは、好ましくはその幅に関しても他の肢と異なることができる。

好ましくは、前記非対称のセルロース繊維の各々において、１つまたは幾つかの肢の幅は、最も狭い肢の幅よりも１．１から５倍広くてよい。

非対称のセルロース繊維の肢の間の角度は、８０°から１４０°であることができる。

少なくとも一部の非対称の繊維の肢、好ましくは全ての肢は、２：１から１０：１の長さ対幅の比を有する。

非対称のセルロース繊維の繊度は、１．３ｄｔｅｘから１０ｄｔｅｘの範囲であることができる。

非対称のセルロース繊維は、短繊維、フィラメント繊維または短く切断された繊維の形態で提供することができる。

非対称のセルロース繊維のさらなる実施形態において、それらの断面は、少なくとも２つの多肢基本形状で形成されており、該基本形状は、各々の場合にそれらの肢端の少なくとも１つで、別の基本形状の肢端に接続している。

前記実施形態において、２つの肢端の接続から生じた接続している肢の長さは、好ましくは、他の肢の最短の肢の長さよりも少なくとも１．５、好ましくは１．５から２．０倍長い。

多肢セルロース繊維において、断面形状が同じままでより太い繊維を紡糸することによる繊維繊度の単なる増大は、繊維の吸収力に関する性質の改良をもたらさないことが見出された。

幾つかの多肢基本形状で形成されたセルロース繊維の好ましい実施形態により、繊維断面を比例的に増大させることによる繊度の増大でなく、繊維断面の増殖（multiplication）が起こることで前記目的は達成される。このように、幾つかの多肢非対称の基本形状は、それらの肢端で互いに接続し、その結果、こうしてさらに高い繊度を有するさらに太い繊維が出現する。

本発明の繊維束を製造するプロセスは、
ビスコース紡糸塊を準備するステップ
ビスコース紡糸塊を紡糸口金の幾つかの開口部を通して紡糸浴中に紡糸して、それによりフィラメントを形成するステップ
を含み、
紡糸口金の全ての開口部は３つ以上の肢を含み、
開口部の少なくとも１０％は非対称の開口部であり、肢の少なくとも１つはその長さおよび／または幅が他の肢と異なり、開口部の１つまたは幾つかの肢の長さは、最短の肢（単数または複数）の長さよりも２から１０倍長いことを特徴とする。

好ましくは、全ての開口部は非対称の開口部である。

好ましくは、非対称の開口部の各々において、全ての肢はそれらの長さに関して互いに異なる。

任意選択により、本発明の方法は、本方法により製造された非対称の繊維と、他の繊維、例えば、対称の多肢繊維（すなわち、全ての肢の長さおよび幅が、それぞれ本質的に等しい繊維）、多肢でない繊維、および／または異なった起源、例えば他のポリマー由来の繊維とを混合するステップを含むことができる。

非対称の多肢繊維と対称の多肢繊維の混合物は、多肢開口部が、一部非対称で一部対称である紡糸口金を通して紡糸することによっても得ることができる。

少なくとも１つの肢がその幅に関しても他の肢と異なる非対称の繊維を製造するために、少なくとも１つの肢の幅が他の肢と異なる非対称の開口部について適切に構想されるべきである。

本発明は、吸収性物品、衛生製品、特にタンポン、失禁用製品、衛生パッドおよびパンティーライナー、毛布、クッションおよび寝袋のための充填材料、食料品、特に肉製品用の包装材、紙、特に濾紙、フロック、衣類、特にインレーフリース、および、他の繊維と混合されてまたは多層構造として湿気対策用の衣類布地、ならびに創傷被覆材における本発明の繊維束の使用にも関する。

研究において、各々長さは同じであるが密度は異なるタンポンのプラグを、本質的に同じ長さおよび同じ幅の３肢を有する従来の３肢ビスコース繊維（商標「ＧＡＬＡＸＹ（登録商標）」）から加圧して作製した。その後、プラグのシンジャイナ吸収性（ＷＳＰ３５１．０による）を測定した。

この研究により、吸収体の吸収容量は、測定開始時における吸収体の密度と共に直線的に変化することが示される。

密でない吸収体中で発達した細孔構造が粗いほど、吸収性は高くなると仮定し得る。

より密な構造においては、すでにまっすぐに互いに平行になっている繊維の数が多いので、「つぶれ」または繊維の相互の接着が、それぞれ、より容易に起こり得るが、一方、それほど密でない構造においては、繊維間の距離が大きいほど、液体を貯蔵することができる「開放」細孔がより容易に生じる。

局所的３回対称性に対する密度の減少についての考察

図１は、全ての肢が本質的に同じ長さおよび幅を有する２本の完全に対称的なＹ繊維１、２を示す。これらの繊維は非常に密に塊になり得る。
肢の長さＳ＝１、２本の繊維の中心３と４の平均距離（ＭＡ）ＭＡ＝１。

対称軸を有する非対称のＹ繊維は、肢の長さがＳａ＝１．５；Ｓｂ＝０．７５およびＳｃ＝０．７５であり、繊度は図１で例示した繊維の繊度と同じである。

図２は、そのような２本の繊維１’および２’（例示目的のために、長い方の肢を塗りつぶして描き、短い方の２つの肢はそれぞれ斜線を付けて描いた）のクラスター形成を示す。

密接した２本の個々の繊維間の最小距離は、図２に例示したそれぞれの長い方の翼の長さにより決定される（完全に剛直な翼と仮定して）。

したがって、以下の比は、繊維の周りの距離についての結果である。

したがって、全体で、ＭＡの平均値＝（１．５＋１＋１）／３＝１．１７が２本の繊維間の距離についての結果である。

対称性の要素がない非対称のＹ繊維は、肢の長さＳａ＝１．４、Ｓｂ＝１．２およびＳｃ＝０．４であり、繊度は同じである。

この例において、翼の最大長さ：幅比は、したがって、実施例２においてよりも大きくない。

同じ様式で見て、以下の距離がこの場合の結果である。

したがって、全体で、ＭＡの平均値＝（１．４＋１．２７＋１）／３＝１．２２が２本の繊維間の距離についての結果である。

したがって、この例において、繊維間の平均距離における増加は、完全に非対称の繊維におけるＹ構造の翼の最大の拡張が４０％の場合に、
完全に対称の繊維と比較して： ２２％
実施例２の非対称の繊維と比較して： ８％
の結果となる。

しかしながら、幾つかの多肢繊維の塊状集積について配位数６の充填モデルを仮定すれば、図３に例示した可能な結合が生じる。

（特に完全に）非対称の繊維の配列については、非対称の繊維はそれ自体無秩序に配列して、それ故、最低の可能な密度の充填は実際上もはや起こらないので、充填密度の数学的予測は、記述的方法ではもはや可能でない。それに加えて、図４に円として例示したように、立体障害が翼の異なった長さにより生じ、それができるだけ密な繊維の充填を妨げる。

それ故、本発明の非対称の繊維を含む繊維束は、それぞれ、さらに加工または加圧中に、さらに低密度の製品を生じる。

図５は、それらの肢の一端で互いに接続している２つのトリローバル基本形状１”、２”（例示目的で、それぞれ黒および白で描いてある）からなる繊維を示す。図５に示した基本形状は完全に対称的であるが、非対称のものでもよい。その結果、１つの多肢基本形状のみからなるより高い繊度の繊維と比較してさらに高い繊度および増加した吸収力を有する、２つの（または任意選択によりそれ以上の）基本形状で構成される非対称のセルロース繊維が生じる。

Claims (14)

1. 断面が３つ以上の肢を示す複数の多肢再生セルロース繊維（１’、２’）を含む繊維束であって、多肢セルロース繊維の少なくとも１０％、好ましくは少なくとも２０％、特に好ましくは少なくとも５０％が非対称の繊維であり、肢の少なくとも１つはその長さが他の肢と異なり、１つまたは幾つかの肢の長さが、最短の肢（単数または複数）の長さよりも２から１０倍長いことを特徴とする繊維束。
2. 非対称のセルロース繊維の各々において、それらの肢の全てがそれらの長さに関して互いに異なることを特徴とする、請求項１に記載の繊維束。
3. 非対称のセルロース繊維の各々において、少なくとも１つの肢がその幅に関して他の肢と異なることを特徴とする、請求項１または２に記載の繊維束。
4. 非対称のセルロース繊維の各々において、１つまたは幾つかの肢の幅が、最も狭い肢の幅よりも１．１から５倍広いことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の繊維束。
5. 非対称のセルロース繊維の各々において、肢の間の角度が８０°から１４０°であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の繊維束。
6. 少なくとも一部の肢、好ましくは全ての肢が、２：１から１０：１の長さ対幅の比を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の繊維束。
7. 非対称のセルロース繊維の繊度が、１．３ｄｔｅｘから１０ｄｔｅｘの範囲にあることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の繊維束。
8. 非対称のセルロース繊維が、短繊維、フィラメント繊維または短く切断された繊維の形態で提供されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の繊維束。
9. 少なくとも一部の非対称のセルロース繊維の断面が、各々の場合に基本形状の肢端の少なくとも１つで別の基本形状の肢端に接続している少なくとも２つの多肢基本形状により形成されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の繊維束。
10. ビスコース紡糸塊を準備するステップ、
    ビスコース紡糸塊を紡糸口金の幾つかの開口部を通して紡糸浴中に紡糸して、それによりフィラメントを形成するステップ
    を含み、
    紡糸口金の全ての開口部が３つ以上の肢を含む、請求項１〜９のいずれかに記載の繊維束を製造するプロセスであって、開口部の少なくとも１０％が非対称の開口部であり、肢の少なくとも１つはその長さが他の肢と異なり、開口部の１つまたは幾つかの肢の長さが、最短の肢（単数または複数）の長さよりも２から１０倍長いことを特徴とするプロセス。
11. 全ての開口部が非対称の開口部であることを特徴とする、請求項１０に記載のプロセス。
12. 非対称の開口部の各々において、全ての肢が、それらの長さに関して互いに異なることを特徴とする、請求項１０または１１に記載のプロセス。
13. 非対称の開口部において、少なくとも１つの肢はその幅が他の肢と異なることを特徴とする、請求項１０から１２のいずれかに記載のプロセス。
14. 吸収性製品、衛生製品、特にタンポン、失禁用製品、衛生パッドおよびパンティーライナー、毛布用、クッションおよび寝袋の充填材料、食料品、特に肉製品用の包装材、紙、特に濾紙、フロック、衣類、特にインレーフリース、および創傷被覆材における、請求項１から１０のいずれかに記載の繊維束の使用。