JP2021519390A - 捲縮靭皮繊維を含む不織布 - Google Patents

Abstract

本発明は、捲縮を付与するための処理がされ、ＱＡＣ消毒剤との相溶性を確保するために１つ以上の熱可塑性ポリマーでさらにコーティングすることができ、典型的には天然由来のペクチンのレベルが低下している、平均長が約６ｍｍより長い個別化された靭皮繊維の少なくとも一部を含む不織布に関する。これらの不織布における靭皮繊維のコーティング及び捲縮は、種々の不織布製品用途における性能に関連する望ましい特性を有する乾式、エアレイド又は湿式不織布を形成するのに有益である。

Description

本発明は、天然由来のセルロース繊維の少なくとも一部を含む不織布に関する。より具体的には、本発明は、靭皮繊維を含む不織布に関する。

植物から供給されるセルロース繊維は、従来の織物及び編物の両方、並びに不織布の製造に長い間使用されてきた。一般に、天然由来のセルロース繊維には、綿及びカポックなどの種子繊維、アバカ及びサイザルなどの葉繊維、並びに亜麻、麻、ジュート及びケナフなどの靭皮繊維の３つの基本的な種類がある。種子繊維は柔らかさで知られており、綿繊維の長さと組み合わせることで、特に衣類用の糸及び布地の製造に非常に望まれている。靭皮及び葉の繊維は、一般により粗くて硬いため、歴史的に、ロープ、ネット及びマットに多く使用される傾向がある。

動物の毛及び繊維、並びに絹と共に、天然由来のセルロースは、何世紀にもわたって繊維加工用の繊維の原料であった。そして、その数世紀の間、繊維製品及び繊維の開発は、これらの材料を変更して、新しい又は増強された特性を付与するか、又は加工効率を改善したいという願望によって動機付けられてきた。この多くは、繊維の特性を改善するために繊維の加工又は栽培を改善するための機械的手段に依存していたが、化学もまた、染色などによる繊維の審美性、及び天然繊維の表面に関連する特定の化学物質を除去するための精練又はレッティングなどによる柔軟性を改善するために用いられた。

天然繊維で達成可能であったものを超えた特性及び経済性を備えた繊維に対する必要性及び科学的関心の両方は依然としてある。１８４６年のレーヨンの発明は、合成繊維開発の始まりを示した。自然物を発明の手がかりとして使用して、再生セルロースであるレーヨンは、絹繊維に対するより費用効率の高い代替物として開発された。１９００年代に、石油化学製品をベースにした合成繊維の開発により、いくつかの主要な例を挙げると、ポリアミド、ポリエステル、ポリアラミド及びポリオレフィン繊維のような業界を変える発明が生まれた。高分子化学に特有の特性を有する合成繊維のリストは、人類の産業の全領域にわたって一般的に使用されている繊維ベース材料の拡大を支えている。それに伴い、何世紀にもわたって使用されてきた繊維製品と同様に、２０世紀及び２１世紀の技術需要によって生み出された新製品の改善が同時になされてきた。

従来の織物形成技術は、そのような織物の織り及び編みのコアである製糸工程の一部として、繊維を分離し、個別化し、整列させる手段として、長い間カーディングに依存してきた。実際、カーディングの本質的な側面である繊維束の繰り返しのコーミングは同じままであるが、工業化された改善により、最終製品の均一性の向上及び製造コストの改善と共に処理速度が向上した。

繊維の高速カーディングは、不織布技術の拡大及び使い捨て外科用ガウン及び乳幼児用おむつ及びフィルタなどの安価な使い捨て繊維ベース製品の開発を支えた。スパンボンド及びメルトブローなどの石油由来のポリマー樹脂から直接不織布を製造できる他の不織布技術は、不織布業界及びその業界の商品において確固たる地位を獲得しているが、カーディング工程を介して製造される製品に対する需要及び要望は依然としてある。

例えば、スパンボンドに対するカーディングの利点の中には、混合物内の各繊維の種類に由来する機能的利点を有する布地を製造する目的で、２つ以上の種類の繊維を一緒に容易にブレンドできるということがある。例えば、強いが疎水性のポリエステル繊維を、弱いが親水性のレーヨン繊維とブレンドして、同等のレーヨン不織布よりも強いが、流体を容易に吸収する能力を有する不織布を製造することができる。

特に不織布技術は、目的とする機能性を有する繊維ベース製品を有利なプライスポイントで製造できることで長い間評価されてきた。特定の種類の不織布製造工程の製造において選択された繊維をブレンドする能力は、特定の性能及び審美的特性を有する不織布を製造するための天然繊維及び合成繊維の両方に対する強い必要性及び関心を促進する。さらに、合成繊維は繊維産業において大きな存在感を維持しているが、今日の産業の多くの側面で一般的なトピックである持続可能性及びカーボンフットプリントの問題も、従来の繊維産業及び不織布産業の両方で注目されている。

そのために、セルロース系は不織布製造において最も好ましい天然繊維である。綿は、従来の繊維製品で使用されるこれらのうち最も一般的であるが、綿繊維は、乾式不織布を製造するために使用される現在の高速カードに相溶性を付与しない。木材パルプは、不織布に使用される別のセルロース繊維であるが、特殊紙や、Ａｎｄｅｒｓｏｎらの米国特許第４，１００，３２４号明細書及びキンバリークラークに譲渡されたその他に記載されているような、パルプ繊維を熱可塑性ポリマー溶融物から紡糸された成形繊維の流れにブレンドして吸収性製品を製造するコンフォームと呼ばれる特定のタイプの不織布技術以外の用途は限られている。

靭皮繊維は、植物源から回収された時に、実質的に真っ直ぐである。しかしながら、ほとんどの不織布加工、特にカーディングなどの乾式技術では、良好な効率での高速加工及び結果として得られる布地の特性を補助するために、一定レベルの繊維間の凝集力を必要とする。表面摩擦に加えて、この凝集力は、個々の繊維の長さに沿った起伏又はうねりとして容易に説明される、繊維形状における一種の３次元形状に関連している。合成繊維製造では、捲縮の幾何学的特性が繊維に付与される。自然界では、遺伝学的条件及び成長条件は、例として、綿繊維では、回旋又は「ねじれたリボン」、ウールでは、コイル状の形状として表される一種の捲縮を生じさせる。特に不織布加工において、繊維の捲縮は、生産効率に影響を及ぼすことが知られており、いくつか例を挙げると、布のかさ、かさの安定性及び耐摩耗性などの布地の特性をもたらす。さらに、特定の不織布加工技術は、許容可能な効率で加工し、得られる布地に優れた機能性を付与するために、ある程度の最小繊維長を必要とする。

天然及び人造短繊維の不織布ウェブ形成方法には、湿式形成及び乾式形成が含まれる。湿式形成は製紙工程に類似しており、代表的な長さが６〜１０ｍｍの天然繊維及び２〜４ｍｍの長さの木質繊維に適合する。

乾式形成不織布加工について、［図１］にて概要を説明する。繊維のベール２は、コンベヤー４によってブレンドホッパー６に導入され、均質にブレンド８される。ブレンドされた繊維は、空気圧で搬送１０され、フィードロール１４によって乾式カード１６へと移送される。次に、繊維のカードウェブは、一連のワーカーロール及びストリッパーロールを通って移動し、整列されると、ドッファーロール１８によってカードから除去される。次に、繊維マット２０は、水流交絡装置［図２］又はニードルパンチ装置［図３］などの形成装置へと搬送される。

水流交絡［図２］の場合、カード２２からの繊維は圧縮２４され、予備湿潤２６され、次に繊維を一緒にマット３０に結合する高圧ウォータージェット２８の間を通過する。次に、結合されたマットは、吸引ジェット３２を介して脱水され、布形成金網３４を備えた回転ドラム上を通過し、次に、ガス燃焼乾燥機３６を通過する。完成した不織布は、布巻取機３８で巻かれる。

ニードルパンチ［図３］の場合、カード４０からの繊維は、繊維が結合するまでニードルを繊維マットに素早く通過させるニードルボード４２の下に搬送される。ニードルフェルトは、ストリッパープレート４４によってニードルボードから除去され、その後、最終的な布の巻き取りに向かう途中でドローイングローラ４６を通過する。

したがって、加工及び布地の特性を補助するために繊維間の凝集力が改善された６ｍｍより長い平均繊維長を有する天然の靭皮繊維を１００重量％までの濃度で使用する不織布が必要とされている。

米国特許第４，１００，３２４号明細書

靭皮繊維の既知の特徴は、繊維が天然に真っ直ぐであり、天然の捲縮がないために繊維間の凝集力が乏しく、特定の不織布形成工程で使用される場合、それらの繊維の最適な加工が得られないことである。これらの工程は、不織布の基本的な構造を形成する繊維のランダムな配列の形成における繊維と繊維との接触に依存しており、それによって最終的な布の形態の強度及び一体性に寄与する。繊維が真っ直ぐで滑らかである場合、それらの繊維の不十分な表面摩擦により、製造中に廃棄物として繊維が過剰に失われる可能性がある。さらに、真っ直ぐな繊維は、得られた繊維のランダムな配列において他の繊維から分離する可能性があり、それにより、強度及び一体性が低下した布構造をもたらす。

特定の実施形態では、本開示は、平均して繊維長１ｃｍ当たり少なくとも１捲縮の捲縮レベルを付与するようの処理がされており、繊維長１ｃｍ当たり８捲縮にもなり得る天然の靭皮繊維の少なくとも少量を組み込んだ不織布を利用することによって、不織布の形成に使用するための靭皮繊維の上記の欠点に対処するための解決策を提供する。

そのように製造され、捲縮レベルを示す不織布中の捲縮靭皮繊維の大部分が少なくとも６ｍｍの平均長を有することは、本開示の一態様である。

本開示のさらなる態様は、すべての形態で、記載された靭皮繊維は、植物源から回収された時に個々の繊維を一緒に束で接着する天然ペクチンが、不織布を製造するための不織布形成工程で使用されるように靭皮繊維が個別化されるのに十分な基準で除去されるように処理されていることである。

前記捲縮レベルを付与する手段の特徴は、捲縮を付与するための機械的又は化学的処理が個々の繊維処理ではなくバルク加工であるため、１ｃｍ未満の所定の単繊維がその長さに沿って少なくとも１つの捲縮を有することができることである。そのような捲縮は、乾式、エアレイド及び湿式を含む不織布形成工程による、これらの捲縮靭皮繊維の改善された加工と関連しており、その加工製品における改善された布地の特性をもたらす。

さらなる実施形態では、靭皮繊維不織布は、２つ以上の天然の靭皮繊維の供給源からの捲縮靭皮繊維を含み得る。

本開示の一実施形態は、本発明の靭皮繊維不織布における靭皮繊維のある部分が、繊維長のセンチメートル当たり１捲縮未満の捲縮レベルを有し得ることである。

本開示の好ましい実施形態では、靭皮繊維不織布は、布の重量に対してそれらの靭皮繊維の少なくとも５％〜９５％のレベルで捲縮靭皮繊維を含み、布の重量の残部は９５〜５％の他の天然又は合成繊維であり、それらの繊維は単一の種類の繊維又は２つ以上の繊維の種類のブレンドであってもよい。本発明の靭皮繊維含有不織布の特定の実施形態では、靭皮繊維は、平均して１ｃｍ当たり約１〜８（又は約１〜４）の捲縮を有し、実質的に真っ直ぐな靭皮繊維を使用して製造された類似の布地よりも改善されたかさ及びかさ安定性を示す。

本開示の好ましい実施形態は、靭皮繊維不織布が、乾式法又はエアレイド法又は湿式法を含む形成方法によって製造することができることである。「ｄｒｙｌａｉｄ（乾式）」、「ａｉｒｌａｉｄ（エアレイド）」又は「ｗｅｔｌａｉｄ（湿式）」という用語は、「ｄｒｙ−ｌａｉｄ」、「ａｉｒ−ｌａｉｄ」又は「ｗｅｔ−ｌａｉｄ」と表現される場合があり、意味が広く、それぞれが種々の装置、工程及び手段を含むことが業界で知られている。乾式、エアレイド及び湿式の使用は限定されておらず、それぞれが製造手段の単一の方法を定義するものではない。

本開示のさらなる態様は、乾式、エアレイド又は湿式布形成法の製品が、本明細書に含まれる靭皮繊維不織布の最終的な物理的及び審美的特性のいくつかを付与するために、熱的、機械的又は化学的手段によって結合（固化又は安定化とも呼ばれることもある）されてもよいことである。

熱接着法には、熱ポイント接着、スルーエア接着、カレンダーが含まれるが、これらに限定されない。機械的交絡法には、ニードルパンチ又は水流交絡が含まれるが、これらに限定されない。接着剤結合法には、浸漬及び圧搾、グラビアロール、スプレー及び泡沫を含むがこれらに限定されない手段による液状接着剤塗布が含まれ、ホットメルト塗布及び接着剤粉末塗布も含まれる。

本開示で利用される靭皮繊維は、機械的又は化学的クリーニングによって個別化することができる。

本開示の一実施形態は、本発明の靭皮繊維不織布が、ポリエステル樹脂及び／又はポリエステル系熱可塑性樹脂及び／又は生分解性ポリエステル系熱可塑性樹脂でコーティングされた靭皮繊維を含み得ることである。

本発明の一態様は、フードサービス及び他のクリーニング（Ａｗａｙ−Ｆｒｏｍ−Ｈｏｍｅ ｃｌｅａｎｉｎｇ）分野などの表面洗浄産業で一般的に使用される消毒液との相溶性を確保するために、靭皮繊維がコーティングされていることである。セルロース繊維を含む不織布が、業界で主要な消毒剤である第四級アンモニウム（ＱＡＣ）と相溶性を付与しないことは、クリーニング業界でよく知られている。ＱＡＣは未処理のセルロース繊維に結合し、それによって消毒液を中和し、ＱＡＣを役に立たないものにする。

本発明の好ましい実施形態は、本発明の靭皮繊維不織布が、真っ直ぐであるか又はセンチメートル当たり少なくとも１捲縮の捲縮レベルを有する靭皮繊維を含んでもよく、ＱＡＣ消毒剤と相溶性を付与する目的でこれらの繊維が少なくとも１つの熱可塑性ポリマーでコーティングされていることである。

本発明の一態様は、少なくとも１つの熱可塑性ポリマーによる靭皮繊維のコーティングが、ＱＡＣ接触に先立って熱可塑性ポリマーでコーティングされていないこれらの靭皮繊維と比較した場合、不織布の繊維と接触した時にその後のＱＡＣの相溶性を改善することである。熱可塑性ポリマーコーティングは、コーティングされていない靭皮繊維の表面との相互作用によって引き起こされるＱＡＣに対する無効化効果を低減するように作用する。

本開示は、以下の実施形態を含むが、これらに限定されない。

実施形態１：約６ｍｍより長い平均長を有する捲縮植物性繊維を含む不織布。

実施形態２：植物性繊維が靭皮繊維である、任意の上記の実施形態の不織布。

実施形態３：植物性繊維が、亜麻、麻、ジュート、ラミー、イラクサ、レダマ、ケナフ植物又はそれらの任意の組み合わせから抽出される、任意の上記の実施形態の不織布。

実施形態４：繊維が、センチメートル当たりの捲縮が少なくとも約１つ、最大約８つの計画された捲縮を付与するために化学的又は機械的に処理されている、任意の上記の実施形態の不織布。

実施形態５：前記捲縮靭皮繊維が、天然由来のペクチンを除去するためにクリーニングされている、任意の上記の実施形態の不織布。

実施形態６：不織布が、捲縮靭皮繊維を５〜４９重量％含む、任意の上記の実施形態の不織布。

実施形態７：不織布が、捲縮靭皮繊維を５１〜１００重量％含む、任意の上記の実施形態の不織布。

実施形態８：天然短繊維、人造短繊維又はそれらの組み合わせをさらに含み、短繊維が捲縮されているか又は捲縮されていない、任意の上記の実施形態の不織布。

実施形態９：不織布が、乾式、エアレイド又は湿式不織布である、任意の上記の実施形態の不織布。

実施形態１０：不織布が、熱接着、機械的交絡及び接着剤結合のうちの１つ以上によって結合されている、任意の上記の実施形態の不織布。

実施形態１１：熱接着が、カレンダー、熱ポイント接着、スルーエア接着及び音波接着のうちの１つ以上を含む、任意の上記の実施形態の不織布。

実施形態１２：機械的交絡が、ニードルパンチ及び水流交絡の一方又は両方を含む、任意の上記の実施形態の不織布。

実施形態１３：接着剤結合が、コーティング、スプレー、浸漬及び圧搾、グラビアロール、泡沫接着、粉末接着及びホットメルト接着剤塗布のうちの１つ以上を含む、任意の上記の実施形態の不織布。

実施形態１４：少なくとも約５％の靭皮繊維を含む靭皮繊維不織布であって、前記靭皮繊維が、約６ｍｍより長い平均長を有し、繊維を第四級アンモニウム（ＱＡＣ）ベースの消毒剤と相溶性を付与するようにコーティングされている、靭皮繊維不織布。

実施形態１５：前記コーティングされた靭皮繊維が、熱可塑性樹脂でコーティングされている、任意の上記の実施形態の靭皮繊維不織布。

実施形態１６：前記コーティングされた靭皮繊維が、ポリエステル系熱可塑性樹脂でコーティングされている、任意の上記の実施形態の靭皮繊維不織布。

実施形態１７：ポリエステル系熱可塑性樹脂が、生分解性である、任意の上記の実施形態の靭皮繊維不織布。

実施形態１８：コーティングが、前記第四級アンモニウム（ＱＡＣ）ベースの消毒剤との靭皮繊維の表面の相溶性を改善する、任意の上記の実施形態の靭皮繊維不織布。

実施形態１９：前記熱可塑性樹脂コーティングが、前記第四級アンモニウム（ＱＡＣ）ベースの消毒剤の抗菌活性を低下させない、任意の上記の実施形態の靭皮繊維不織布。

実施形態２０：不織布が、熱接着、機械的交絡及び接着剤結合のうちの１つ以上によって結合された乾式、エアレイド又は湿式不織布である、任意の上記の実施形態の靭皮繊維不織布。

実施形態２１：前記靭皮繊維が、約６ｍｍより長い平均長を有し、センチメートル当たり約１〜約８捲縮の捲縮レベルを付与するために化学的又は機械的に処理されている、任意の上記の実施形態の靭皮繊維不織布。

実施形態２２：コーティングされた靭皮繊維が、前記繊維に捲縮を付与するための処理がされていない、任意の上記の実施形態の靭皮繊維不織布。

実施形態２３：前記レベルの靭皮繊維が、少なくとも１種の天然又は合成短繊維と、５〜４９重量％の靭皮繊維のレベルでブレンドされている、任意の上記の実施形態の靭皮繊維不織布。

実施形態２４：前記靭皮繊維が、少なくとも１種の天然又は合成短繊維と、少なくとも約５１〜１００重量％の前記靭皮繊維のレベルでブレンドされている、任意の上記の実施形態の靭皮繊維不織布。

実施形態２５：前記靭皮繊維が、天然由来のペクチンを除去するために処理されている、任意の上記の実施形態の靭皮繊維不織布。

実施形態２６：靭皮繊維不織布の形成方法であって、
少なくとも約６ｍｍの長さを有する靭皮繊維を処理して、センチメートル当たり約１〜約８捲縮の捲縮レベルを付与することであって、前記処理が、前記靭皮繊維の機械的又は化学的処理であることと、
前記処理された靭皮繊維の少なくとも約５重量％を含む不織布を形成することを含む、形成方法。

実施形態２７：前記形成ステップが、乾式法、エアレイド法又は湿式法を含む、任意の上記の実施形態の方法。

実施形態２８：不織布を熱接着、機械的交絡及び接着剤結合のうちの１つ以上によって結合することをさらに含む、任意の上記の実施形態の方法。

実施形態２９：前記熱接着が、カレンダー、熱ポイント接着、スルーエア接着及び音波接着のうちの少なくとも１つを含む、任意の上記の実施形態の方法。

実施形態３０：前記機械的交絡が、ニードルパンチ及び水流交絡のうちの少なくとも１つを含む、任意の上記の実施形態の方法。

実施形態３１：前記接着剤結合が、コーティング、スプレー、浸漬及び圧搾、グラビアロール、泡沫接着、粉末接着及びホットメルト接着剤塗布のうちの少なくとも１つを含む、任意の上記の実施形態の方法。

本開示のこれら及び他の特徴、態様及び利点は、以下に簡単に説明される添付の図面と共に、以下の詳細な説明により明らかとなるであろう。本発明は、上記の実施形態の２つ、３つ、４つ又はそれ以上の任意の組み合わせ、並びに本開示に記載されている任意の２つ、３つ、４つ又はそれ以上の特徴又は要素の組み合わせを含み、そのような特徴又は要素が本明細書の特定の実施形態の説明において明示的に組み合わされているかどうかにかかわらない。本開示は、開示された発明の任意の分離可能な特徴又は要素が、その様々な態様及び実施形態のいずれかにおいて、文脈が明確に指示しない限り、組み合わせ可能であることが意図されていると見なされるべきであるように、全体的に読まれることが意図される。本発明の他の態様及び利点は、以下により明らかとなるであろう。

本発明の実施形態の理解を提供するために、添付の図面を参照する。ここで、参照番号は、本発明の例示的な実施形態の構成要素を指す。図面は単なる例示であり、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。本明細書に記載の開示は、例として示されており、添付の図に限定するものではない。図を簡単及び明瞭にするために、図に示される特徴は必ずしも一定の縮尺で描かれてはいない。例えば、一部の特徴の寸法は、明確にするために他の特徴と比較して誇張される場合がある。さらに、適切であると考えられる場合、対応する又は類似の要素を示すために、参照ラベルが図の間で繰り返されている。

不織布の形成方法の概略図である。 不織布を水流交絡する方法の概略図である。 不織布をニードルパンチする方法の概略図である。 靭皮繊維を機械的にクリーニングする方法の概略図である。 実質的に真っ直ぐな、天然の靭皮繊維の画像である。 本発明の一実施形態による、捲縮靭皮繊維の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。 平面捲縮を有する繊維の図である。

以下の定義は、本発明の特許請求の範囲及び明細書の解釈に使用するために提示される。「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む）」、「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（含む）」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ（含むがこれらに限定されない）」、「ｃｏｎｔａｉｎｓ（含む）」、「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ（含む）」などの用語は、特許請求された発明に関連して限定的又は排他的であるとは見なされない。「Ａ」及び「ａｎ」は、要素又は構成要素の前にある場合、指示の列挙とは見なされない。「発明」、「本発明」又は「本発明」という用語は、限定的な用語ではなく、特許請求の範囲及び明細書において記載及び議論されているすべての態様を伝達及び組み込むために使用される。量の修飾語として使用される「約」という用語は、繊維科学及び工学の当業者に知られているように、測定及び取り扱い手順で発生することが知られ、理解されているような変動を指す。専門用語の追加の定義及び参照を以下に示す。

本明細書で引用されている任意の範囲は包含的である。全体を通じて使用される「約」という用語は、小さな変動を記載及び説明するために使用される。例えば、「約」は、数値が±５％、±４％、±３％、±２％、±１％、±０．５％、±０．４％、±０．３％、±０．２％、±０．１％又は±０．０５％で変更される可能性があることを意味する場合がある。すべての数値は、明示的に示されているかどうかにかかわらず、「約」という用語によって変更される。「約」という用語によって変更された数値には、特定の識別された値が含まれる。例えば、「約５．０」には５．０が含まれる。

セルロース及びセルロース繊維は、天然繊維又は化学的にセルロースのエーテル又はエステルである合成繊維を指す。そのような天然繊維は、植物の樹皮、木材、葉、茎又は種子から得られる。合成セルロース繊維は、蒸解された木材パルプから製造され、それらの繊維に特定の性質を付与するセルロース分子に置換側基を含み得る。

靭皮繊維は、ジュート、ケナフ、亜麻及び麻を含むがこれらに限定されない特定の植物の茎の師部又は靭皮から得られる。靭皮繊維は、最初はペクチンによって接着された個々の繊維の束として回収される。その後、ペクチンは、靭皮繊維をさらに加工できるようにするために、ある程度まで除去しなければならない。

捲縮は、自然に発生する繊維のうねりの回旋、又は合成繊維のクリンピングなどの化学的又は機械的手段によって生じさせる同様の性質である。特定の頻度に対する捲縮の付与は、繊維長の単位当たりの捲縮数で定義される。

天然繊維は、植物、動物又は鉱物から直接得られるようなものであり、そのような繊維は、繊維製造の目的に有用なものとするために、特定の前処理を必要とする場合があることに留意されたい。合成繊維は、天然由来の持続可能な供給源による原材料又は石油由来の原材料を使用して、重合工程により製造されるものである。

短繊維は、別個の長さを有する繊維であり、天然繊維又は合成繊維であり得る。連続繊維は、絹又は特定の合成繊維紡糸工程によるもののように、長さが不確定であるか又は測定することが困難である。任意の長さの繊維を別個の長さに切断することができ、その切断された製品は短繊維と呼ばれる。

エアレイド（Ａｉｒｌａｉｄ）は、ａｉｒ ｌａｉｄと呼ばれることもあり、短い短繊維又は長い短繊維、若しくはそれらの混合物を使用して繊維マット又はバットを製造する方法である。この方法では、空気を使用して、繊維開口部及び整列部の工程から繊維を移送し、次にそれらの繊維を形成表面に搬送し、そこで繊維マット又はバットが収集され、その後、結合又は固化のさらなるステップにかけて、エアレイド不織布を製造する。

乾式は、カーディングなどの機械的な繊維の開口部及び整列を使用する工程によって繊維マット又はバットを製造する方法であり、繊維マット又はバットは、空気を用いる代わりに機械によってコンベヤー表面に移送され、そこで繊維マット又はバットを、その後、結合又は固化のさらなるステップにかけて、乾式不織布を製造する。

湿式（Ｗｅｔｌａｉｄ）は、ｗｅｔ ｌａｉｄと呼ばれることもあり、製紙に類似した手段によって繊維シートを製造する方法であり、繊維を水性媒体中に懸濁し、コンベヤーベルト又は穴あきドラム上で懸濁液を濾過することによってウェブを形成する。最終用途及び布地の製造に使用される繊維に応じて、布地の最終的な特性を得るために、結合又は固化の何らかの手段が必要とされる場合がある。

繊維マット又はバットの結合又は固化は、不織布を製造するための種々の技術によくみられる加工ステップである。結合又は固化の手段は、一般に、機械的、熱的又は接着性であると考えられ、これらの各項目の下にいくつかの異なる手法が存在する。一般に、機械的手段は、繊維間に絡み合いを生じさせて、所望の物理的特性を生じさせることに依存し、ニードルパンチ及び水流交絡は、それらの手段の非排他的な例である。熱接着は、布地に含まれる少なくともいくつかの繊維の熱可塑性特性を使用し、圧力の有無にかかわらず加熱すると、繊維の一部が互いの周りで軟化及び変形し、及び／又は溶融して、熱可塑性材料が冷却されて固化した時に、交差するポイントで繊維間に強固な結合を形成する。接着性の手段は、交差するポイントで繊維間に物理的結合を形成するために、何らかの形態で接着剤の塗布を使用し、そのような手段には、液状接着剤、乾式接着剤、ホットメルト接着剤が含まれるが、これらに限定されない。これらの接着剤は、スプレー及び泡沫として、又は浸漬及び圧搾若しくはグラビアロールを含むがこれらに限定されない当業者に既知の方法を介して、マット又はバットに塗布することができる。

布地を基準にした重量パーセントは、所定の固体構成成分の重量を布地の総重量で割ったものであり、布地の重量のパーセンテージとして表される。

強度対重量比は、布地の規格化された引張強度値の表現であり、サンプルの布地又は布地の等級間の坪量差の影響を受けることなく、布地の引張強度を類似の布地と比較して考慮することができる。坪量単独で所定の布地の引張強度値に影響を与える可能性があるため、強度対重量比は、特定の繊維の含有又は加工パラメータの変更によってもたらされる布地の強度への影響の評価を、その測定基準の有用性の非排他的な例として可能にする。

ロフトは、布地のかさ及び弾力性の性質に依存している。専門用語では、かさは密度の反対のものであるが、一般的な使用法では、かさは単純な布地の厚さに相当する。弾力性は、面荷重を加えた後、体積の損失を伴う永久的な圧縮に抵抗する布地の能力である。

第四級アンモニウム化合物（ＱＡＣ）は、利用可能な最も広く使用されている抗菌処理の１つであり、良好な安定性及び表面活性、低臭性及び他の洗浄剤との低反応性、並びに良好な毒性結果を有する。ＱＡＣは、ほとんどの細菌、並びに一部のウイルス形態及び特定の真菌に対して有効である。さらに、ＱＡＣは、布地構造の繊維の表面を含む表面に容易に適用され、そこでそれらの表面で保持されてもよく、また、洗浄又は消毒の目的で繊維から他の表面に移されてもよい。合成繊維の表面はＱＡＣと基本的に非反応性であることが知られているが、靭皮繊維を含む一部のセルロース繊維はＱＡＣと反応し、それによって、これらの繊維が拭き取り材料として意図された布地に使用される場合、消毒剤及び洗浄剤としてのＱＡＣの効力を低下させる。

ＱＡＣとの相溶性は、処理されたセルロース繊維が安定状態を保ち、ＱＡＣ抗菌消毒剤と反応しない能力を考慮したものである。

本発明は、業界で周知の種々の方法及び手段によって形成及び結合された不織布に関し、これらの不織布は、計画された捲縮が付与され、少なくとも６ミリメートルの平均繊維長を有する靭皮繊維の少なくとも少量を含み、この靭皮繊維は、実質的にペクチンを含まない。

上記のように、本開示で利用される靭皮繊維は、機械的又は化学的クリーニングによって個別化することができる。靭皮繊維の機械的クリーニングは、スカッチング又は剥皮と呼ばれる工程中に行われる。この工程の間に、植物の茎は切断され、ヘミセルロース、ペクチン、リグニン及び一般的な残骸などの非繊維構成成分を取り除くために、コーミングされる。この工程を［図４］に示す。靭皮繊維のベールは、機械ａに広げられ、ブレーカーロールｂが茎を分割して繊維束を露出させ、回転櫛ｃが繊維からすべてのゴミ及び非繊維材料を取り除く。その後、繊維は別の収集領域ｄに排出される。剥皮は、回転櫛の代わりにピンの付いたシリンダーを利用する同様の工程である。機械的クリーニングは靭皮繊維を個別化し、化学的クリーニングよりも少量のペクチンを除去する。

機械的にクリーニングされた繊維は、繊維からペクチンの一部が除去されており、本出願ではペクチンが減少していると見なされる。ペクチン／汚染物質の残留レベルは、地理的地域及び生育期によって異なり、繊維の自然なレッティング及び繊維がさらされる回転櫛／ピンの付いたローラの数に依存する。靭皮繊維を機械的にクリーニングすることは一般的であり、ペクチン減少繊維の等級は当業者に知られている。

靭皮繊維の化学的クリーニングは、ウォーターレッティング、化学洗浄又は酵素クリーニングなど、いくつかの方法で行われる。ウォーターレッティングと呼ばれる自然の化学洗浄は、プール又は水路で行われ、靭皮繊維の茎は数日〜１週間以上水中に置かれる。天然の微生物は、繊維からペクチンを除去し、繊維からヘミセルロースを取り除き、きれいな、ペクチンが減少した、個別化された靭皮繊維をもたらす。化学洗浄はより速い工程であり、機械的にクリーニングされた靭皮繊維に対して、大気圧より高く、８０℃〜１３０℃を超える範囲の温度で作動することができる装置を有する工業施設で行われる。靭皮繊維は、ペクチン及びリグニンを迅速に除去するために、加熱、加圧及び苛性ソーダ又は他の洗浄剤にさらされる。酵素クリーニングは、苛性ソーダ及び他の化学薬品の一部をペクチナーゼ又はプロテアーゼなどの酵素で置き換えられている化学洗浄と非常に類似している。

化学的にクリーニングされた靭皮繊維は、業界ではペクチンを実質的に含まないと見なされる。本明細書に参照により組み込まれるＢａｅｒらのＵＳ２０１４／００６６８７２は、実質的にペクチンが減少した繊維を、実質的にペクチンを含まない繊維が由来する天然繊維のペクチン含有量の１０重量％〜２０重量％未満を有するものとして記載している。

本発明の好ましい実施形態では、不織布中の捲縮靭皮繊維の捲縮レベルは、センチメートル当たり約１〜８捲縮を機械的又は化学的手段のいずれかによって生じさせられており、長さが１センチメートルより短い繊維の一部は、それでも少なくとも１つの捲縮を示し得る。

制御された捲縮を生じさせるためのそのような化学的手段には、強酸又は強塩基浴への曝露が含まれるが、これらに限定されない。捲縮を生じさせるためのそのような機械的手段には、エッジクリンプ、ギアクリンプ、スタッファーボックス及びニット−デニットが含まれるが、これらに限定されない。

図５は、天然の真っ直ぐな靭皮繊維を示す。靭皮繊維は実質的に真っ直ぐであり、その結果、繊維間の凝集力が乏しい。

図６は、捲縮を施された靭皮繊維の実施例を示す。円は、画像に表示される様々な捲縮を示す。

図７は、機械的平面捲縮の図を示す。捲縮角度及びセンチメートル当たりの捲縮数は、機械的捲縮法によって決定される。

靭皮繊維不織布の繊維の総重量の少なくとも少量に捲縮靭皮繊維を含有させることは、真っ直ぐな靭皮繊維の同じ量を有する同様に形成された布地と比較して、それらの布地の改善された加工効率及び改善された物理的特性をもたらす。改善された物理的特性には、布地のロフト及び布地の強度対重量比が含まれるが、これらに限定されない。

本発明の一実施形態では、不織布は、少なくとも約５重量％の捲縮靭皮繊維を含み、他の短繊維の大部分は、天然又は合成繊維の種類から選択される。この実施形態のこの靭皮繊維不織布は、捲縮靭皮繊維を含まない靭皮繊維不織布と比較して、記載した物理的特性の改善を示す。

本出願のさらに好ましい実施形態では、捲縮靭皮繊維は、不織布を形成するために、平均長が６ｍｍより長い少なくとも約５％〜４９％の捲縮靭皮繊維の重量パーセントで、１つ以上の他の種類の天然又は合成短繊維とブレンドしてよい。

別の好ましい実施形態では、捲縮靭皮繊維は、不織布を形成するために、平均長が６ｍｍより長い少なくとも約５１％〜１００％の捲縮靭皮繊維の重量パーセントで、１つ以上の他の種類の天然又は合成短繊維とブレンドしてよく、他の天然又は合成繊維は布地重量の約４９％〜０％を占める。

本発明の最も好ましい実施形態では、布地に平均長が６ｍｍより長い捲縮靭皮繊維を少なくとも約５重量％含有させることにより、他の同様に製造された靭皮繊維含有不織布において、それらの靭皮繊維が基本的に真っ直ぐであり、捲縮を示さない不織布と比較して、強度対重量比が改善され、ロフトが改善される。

捲縮靭皮繊維との混合物に含まれる１つ以上の種類の天然繊維が、繊維長のセンチメートル当たり最低１つの捲縮を示さない靭皮繊維を含み得ることは、本発明のさらなる実施形態である。

捲縮靭皮繊維不織布が、乾式、エアレイド又は湿式不織布技術のいずれかによって製造することができ、接着剤結合、機械的交絡又は熱接着の手段のいずれかによって結合又は固化することができることは、本発明の一態様である。そのような手段は、最終的な布地の形態を製造するために組み合わせて使用され得、例えば、カードマット又はバットをエアレイドマット又はバットと組み合わせることができ、最終的な布地の所望の物理的及び審美的特性を生じさせるために、層又は積層体のいずれかを結合又は固化する手段のうちの１つ以上にかけることができることが理解される。

特定の実施形態では、靭皮繊維不織布は、積層体中の少なくとも２つの不織布の積層体であってもよく、積層体の少なくとも１つの布地は、少なくとも５％の捲縮靭皮繊維を含み、各布地は、乾式、エアレイド又は湿式形成工程によって形成してもよく、各布地は、積層体構造の形成に先立って、熱的、機械的又は接着性の手段によって結合されてもよい。

ＱＡＣ消毒剤と相溶性を付与するように靭皮繊維不織布を提供するために、靭皮繊維を１つ以上の熱可塑性ポリマー樹脂でコーティングすることができることは、本開示のさらなる実施形態である。熱可塑性ポリマー樹脂コーティングの目的は、靭皮繊維の表面の化学的性質との相互作用による不活性化からＱＡＣを保護することである。ＱＡＣとの接触に続くそのような前処理は、ＱＡＣとの接触前にそのように前処理されていない他の靭皮繊維不織布ウェブと比較して、抗菌活性の改善された効力を有する靭皮繊維不織布を作り出す。さらに、靭皮繊維を１つ以上の熱可塑性ポリマーでコーティングし、次にそれらの繊維を捲縮させると、捲縮の永続性が改善される。捲縮永続性は、捲縮靭皮繊維の望ましい性能特性が、不織布形成工程全体にわたって安定して存在し続けることを保証する。

本明細書に記載の制御された捲縮靭皮繊維不織布が、乳児用拭き取り用品、化粧品拭き取り用品、会陰部拭き取り用品、使い捨て手ぬぐい、キッチン拭き取り用品、浴室拭き取り用品、硬表面拭き取り用品、ガラス拭き取り用品、鏡拭き取り用品、革拭き取り用品、電子機器拭き取り用品、消毒拭き取り用品、外科用ドレープ、外科用ガウン、創傷ケア製品、防護服、腕カバー、おむつ並びに失禁ケア及び女性用ケア用品、授乳パッド、エアフィルタ、ウォーターフィルタ、オイルフィルタ、家具又は室内装飾品の裏地を含むがこれらに限定されない最終製品用途に使用されることが見出されることは、本発明の一態様である。

上記は、本発明の原理の例を提供するものと見なされる。本発明に加えることができる変更の範囲は、先行技術によって課され、本明細書の特許請求の範囲に記載されている範囲を超えて限定されない。

Claims (31)

1. 約６ｍｍより長い平均長を有する捲縮植物性繊維を含む不織布。
2. 前記植物性繊維が、靭皮繊維である、請求項１に記載の不織布。
3. 前記植物性繊維が、亜麻、麻、ジュート、ラミー、イラクサ、レダマ、ケナフ植物又はそれらの任意の組み合わせから抽出される、請求項２に記載の不織布。
4. 前記繊維が、センチメートル当たりの捲縮が少なくとも１つ、最大８つの計画された捲縮を付与するために化学的又は機械的に処理されている、請求項２に記載の不織布。
5. 前記捲縮靭皮繊維が、天然由来のペクチンを除去するためにクリーニングされている、請求項２に記載の不織布。
6. 前記不織布が、前記捲縮靭皮繊維を５〜４９重量％含む、請求項２に記載の不織布。
7. 前記不織布が、前記捲縮靭皮繊維を５１〜１００重量％含む、請求項２に記載の不織布。
8. 天然短繊維、人造短繊維又はそれらの組み合わせをさらに含み、前記短繊維が捲縮されているか又は捲縮されていない、請求項２に記載の不織布。
9. 前記不織布が、乾式、エアレイド又は湿式不織布である、請求項２に記載の不織布。
10. 前記不織布が、熱接着、機械的交絡又は接着剤結合のうちの１つ以上によって結合されている、請求項９に記載の不織布。
11. 前記熱接着が、カレンダー、熱ポイント接着、スルーエア接着及び音波接着のうちの１つ以上を含む、請求項１０に記載の不織布。
12. 前記機械的交絡が、ニードルパンチ及び水流交絡の一方又は両方を含む、請求項１０に記載の不織布。
13. 前記接着剤結合が、コーティング、スプレー、浸漬及び圧搾、グラビアロール、泡沫接着、粉末接着及びホットメルト接着剤塗布のうちの１つ以上を含む、請求項１０に記載の不織布。
14. 少なくとも約５％の靭皮繊維を含む靭皮繊維不織布であって、前記靭皮繊維が、約６ｍｍより長い平均長を有し、前記繊維を第四級アンモニウム（ＱＡＣ）ベースの消毒剤と相溶性を付与するようにコーティングされている、靭皮繊維不織布。
15. 前記コーティングされた靭皮繊維が、熱可塑性樹脂でコーティングされている、請求項１４に記載の靭皮繊維不織布。
16. 前記コーティングされた靭皮繊維が、ポリエステル系熱可塑性樹脂でコーティングされている、請求項１５に記載の靭皮繊維不織布。
17. 前記ポリエステル系熱可塑性樹脂が、生分解性である、請求項１６に記載の靭皮繊維不織布。
18. 前記コーティングが、前記第四級アンモニウム（ＱＡＣ）ベースの消毒剤との前記靭皮繊維の表面の相溶性を改善する、請求項１４に記載の靭皮繊維不織布。
19. 前記熱可塑性樹脂コーティングが、前記第四級アンモニウム（ＱＡＣ）ベースの消毒剤の抗菌活性を低下させない、請求項１５に記載の靭皮繊維不織布。
20. 前記不織布が、熱接着、機械的交絡又は接着剤結合のうちの１つ以上によって結合された乾式、エアレイド又は湿式不織布である、請求項１４に記載の靭皮繊維不織布。
21. 前記靭皮繊維が、約６ｍｍより長い平均長を有し、センチメートル当たり約１〜約８捲縮の捲縮レベルを付与するために化学的又は機械的に処理されている、請求項１４に記載の靭皮繊維不織布。
22. 前記コーティングされた靭皮繊維が、前記繊維に捲縮を付与するための処理がされていない、請求項１４に記載の靭皮繊維不織布。
23. 前記レベルの靭皮繊維が、少なくとも１種の天然又は合成短繊維と、５〜４９重量％の靭皮繊維のレベルでブレンドされている、請求項１４に記載の靭皮繊維不織布。
24. 前記靭皮繊維が、少なくとも１種の天然又は合成短繊維と、少なくとも約５１〜１００重量％の前記靭皮繊維のレベルでブレンドされている、請求項１４に記載の靭皮繊維不織布。
25. 前記靭皮繊維が、天然由来のペクチンを除去するために処理されている、請求項１４に記載の靭皮繊維不織布。
26. 靭皮繊維不織布の形成方法であって、
    少なくとも約６ｍｍの長さを有する靭皮繊維を処理して、センチメートル当たり約１〜約８捲縮の捲縮レベルを付与することであって、、前記処理が、前記靭皮繊維の機械的又は化学的処理であることと、
    前記処理された靭皮繊維の少なくとも約５重量％を含む不織布を形成することと
    を含む、形成方法。
27. 前記形成ステップが、乾式法、エアレイド法又は湿式法を含む、請求項２６に記載の方法。
28. 前記不織布を熱接着、機械的交絡又は接着剤結合によって結合することをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
29. 前記熱接着が、カレンダー、熱ポイント接着、スルーエア接着及び音波接着のうちの少なくとも１つを含む、請求項２８に記載の方法。
30. 前記機械的交絡が、ニードルパンチ及び水流交絡のうちの少なくとも１つを含む、請求項２８に記載の方法。
31. 前記接着剤結合が、コーティング、スプレー、浸漬及び圧搾、グラビアロール、泡沫接着、粉末接着及びホットメルト接着剤塗布のうちの少なくとも１つを含む、請求項２８に記載の方法。

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