JPH06511292A - 配向した異形繊維 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 配向した異形繊維 発明の背景および分野 本発明は配向した異形繊維に関し、その断面は繊維を製造するために用いた紡糸 口金オリフィスの形状と非常に似かよっている。本発明は配向した異形繊維を含 む不織布ウェブにも関する。

変更されたまたは非円形の断面を有する繊維は特別の形状の紡糸口金オリフィス の使用により従来の繊維製造技術によって製造されてきた。しかし、これらの形 状のオリフィスから製造される繊維の断面およびオリフィス形状の相関は、通常 非常に低い。押出しされたポリマーは、典型的な歯切れのよい角張ったオリフィ スの形状ではなく、緩慢に曲がった、うねった「アメーバのような」形状を有す る実質的に円形の断面に戻る傾向がある。一般にオリフィスの断面形状および繊 維の断面形状には殆と相似性かないが、おおよその特定の繊維の断面形状のため に用いられる特別に設計された紡糸口金オリフィスが多（提案されてきた。一般 的な分類の形状の範囲の繊維に関連した特定の全般的な物理特性または特徴を繊 維に付与するために主にオリフィスは設計される。オリフィスは、一般に、高度 に特定の形状を付与するためには設計されない。米国特許第４，７０７、４０９ 号、第４．１７９．２５９号、第３．８６０．６７９号、第３．４７８．３８９ 号および第２．９４５．７３９号並びに英国特許第１．２９２．３８８号中に特 別なオリフィスが提案されている。

米国特許第４．７０７．４０９号（Ｐｈｉ　１ｌｉｐｓ）は「４翼（ｆｏｕｒ　 ｗｉｎｇ）　Ｊの断面を有する繊維の製造のための紡糸口金を開示した。形成さ れる繊維は従来法によって破断させられるか、またはフィルター材料としての使 用のために破断されないままかのいずれかである。「４翼」型の繊維は、より高 い溶融粘度のポリマーの使用および急速冷却並びに紡糸口金の設計によって得ら れる。オリフィスは２つの交差スロットによって決まる。各交差スロットは１８ ０°より低い角でシリーズに連結された３つの四辺形部分によって決まる。各交 差スロットの真ん中の四辺形部分は、同じ交差スロットである他の２つの四辺形 部分よりも広い幅を有する。各スロットは他のスロットと真ん中の四辺形部分で 交差し、一般にＸ−型の開口部を形成する。各交差スロットの他の２つの四辺形 部分の各々は真ん中の四辺形部分より長く、自由端で広い先端を有する。

米国特許第４．１７９．２５９号（Ｂｅｌｉｔｓｉｎら）は合成ポリマーから羊 毛状の繊維を製造するように設計された紡糸口金を開示している。特別なすリフ イス形状の結果として形成されたキャビティーのために繊維は吸収剤になると言 う。開示された紡糸口金のうちの１つのオリフィスは若干量いた多角形セグメン トおよび多角形の１面に接しているり、Ｔ、ＹまたはＥ型部分の形状を有するス ロットである。

この紡糸口金オリフィスから製造される繊維は２つの要素、即ち、多角形セグメ ントの閉鎖から生じる閉鎖された環型部分および繊維の外側表面と繋がる開放さ れた毛管路を提供するオリフィスのし、Ｔ、ＹまたはＥ型に一般的に近いり、Ｔ 、ＹまたはＥ型部分からなる断面を育する。湿分吸収特性を繊維に付与するのは 毛管路でありそれは主張によると天然の羊毛に近づきつる。羊毛のけん縮に近い けん縮が得られると主張している。報告によると、このことは不均一冷却による 。

米国特許第３．８６０．６７９号（Ｓｈｅｍｄｉｎ）は非対照のＴ−型断面を有 するフィラメントの押出しのための方法を開示している。溶融紡糸の傾向の間に 非対照繊維は曲がる傾向があり、彼のオリフィス設計を用いたＴ−ｆｆｉ繊維で はそれが減じられると特許権者は記載している。

曲がり現象の制御は、ステムのクロスバ−に対する粘度耐性比が決められた数値 範囲になるようにステムおよびクロスバ−の寸法を選択することによって達せら れる。

米国特許第３．４７８．３８９号（Ｂｒａｄｌｅｙら）は一般的に非円形断面の 溶融紡糸フィラメントに適切な紡糸口金装置およびオリフィス設計を開示してい る。紡糸口金は押出し面および溶融面を存する固体プレートから製造される。オ リフィスは、中心のカウンターボアーメルトレシービング部分および中心部分か ら伸びた複数の長いスロットを有する面の間を伸びている。カウンターボアーに おいて、固体の回転楕円面が長いスロットの端に向かってメルトフローを分散さ せるように置かれてる。これは、オリフィスの形状に関係なく円形になろうとす る押出しされたメルトの傾向を打ち消す。

米国特許第２．９４５．７３９号（Ｌｅｈｍｉｃｋｅ）は、表面張力を減じ、押 出しオリフィスの形状に関係なく円形になろうとする押出しされたメルトの傾向 のために得ることが困難である非円形形状の繊維の溶融押出しのための紡糸口金 を記載している。紡糸口金のオリフィスは突然床がった先端を末端に有するスロ ットからなる。本特許に開示された繊維は実質的に直線、Ｙ−型またはＴ−型で ある。

英国特許第１．２９２．３８８号（Ｃｈａｍｐａｎｅｒｉａら）は、織物として 向上したフィラメントバルク、被覆力、耐汚染性、艷および染料利用性を付与す る合成中空フィラメント（好ましくはＰＥＴから形成される）を開示している。

長さに沿ったフィラメントの断面は少なくとも３つの空隙を有することを特徴と し、それらは、合計でフィラメント体積の１０〜３５％を含み、フィラメントの 長さに沿って実質的に連続に伸びている。報告によると、フィラメントの周囲に は、フィラメントが他のフィラメントと側面で接触するときに汚れを捕まえるポ ケットを提供するほどの充分な大きさの曲率の突然の変化、膨らみまたは窪みが 実質的にない。フィラメントは、４つの離散したセグメントを育するオリフィス から形成される。４つのセグメントから押出しされたメルトポリマーは一緒に流 れて製品フィラメントを形成する。

オリフィス形状の向上した複写および実質的な円形形状からの離脱は、より高い 溶融粘度のポリマーを利用することによって達成されうることも提案されている 。米国特許第４．３６４．９９８号（Ｗｅｉ）を参照されたい。Ｗｅｉは繊維が テクスチャード化フルイドジェット（ｔｅｘｔｕｒｉｚｉｎｇ　ｆｌｕｉｄ　ｊ ｅｔ）を通過するときに長手方向に分離可能な断面を有する繊維を基礎とするヤ ーンを開示している。繊維がテクスチャード化フルイドジェットを通過するとき に自由末端を形成するように横方向にも分離する程よい機会を有する各分離部分 を有して長手方向にランダムに分離されるように実質的に均一な強度を有する断 面形状に繊維は押出しされた。非円形繊維形状の良好な歩留りは、より低い分子 量ポリマーよりも、より高い分子量ポリマーで達成された。

非円形オリフィスを通して押出しされたメルトの断面を保つ方法として急速冷却 も議論されている。米国特許第３．１２１．０４０号（Ｓｈａｗら）は種々の非 円形輪郭を有する有する未配向ポリオレフィン繊維を記載している。繊維は直接 的に水中に押出しされ、紡糸口金オリフィスによって付与された断面形状を保つ 。この方法は非晶または未配向構造を繊維中に凍結させ、次いで繊維引落および 配向を行えない。しかし、繊維特性は配向を通して実質的に向上することは繊維 業界でよく知られる。本発明の配向した繊維の優れた物理特性は未配向繊維が破 損を受けるような条件でその形状を保持することか可能である。

ポリマーメルトの表面張力も中空円形繊維の紡糸に有利に用いられてきた。例え ば、中空繊維のために設計された紡糸口金は、押出しされた溶融ポリマーストリ ームが紡糸口金を出るときに凝集して中空繊維を形成するように形作られたある 種の多段オリフィスを含む。開口されたチャンバー状の設計の単−オリフィス形 状も環状繊維を形成するために用いられる。開口部のどちらかの側で押出しされ たポリマーは紡糸口金を出るときに凝集して中空繊維を形成する。

偶然の検査でこれらの紡糸口金の設計は実質的に円形断面から離脱した繊維を製 造することができそうであるが、溶融ポリマーの表面張力は押出物を実質的に円 形の断面を有する中空繊維に凝集させる。

非円形断面を有する未配向繊維は、標準加工条件で大きな引落率を受けるときに 、もとの形状から実質的に円形の断面に戻るであろうということも知られている 。

オリフィス形状保持性を増加するための手段としての特定のポリマーの使用も提 案されている。高粘度または、別には高分子量（恐らく流動粘度を減少させる） を有するポリマー（上記のＷｅｉの特許参照）はオリフィス形状の複写性を増加 させる手段として提案されている。しかし、少なくとも加工性に関しては低分子 量ポリマーがしばしば望ましい。例えば、低分子量ポリマーは、より低いダイス ウェルを示し、米国特許第４．４０５．６８８号（Ｌｏｗｅｒｙら）に中空微孔 性繊維を形成するのに適切であると記載されている。Ｌｏｗｅｒｙらは、均一な 高強度の中空繊維を得るための高引落率および低溶融温度での特定のアップワー ドスピニング法を記載した。

重要な問題は、特に繊維に関して非円形異形形状を形成するための使用を説明さ れた技術に関連する。高度に設計されたオリフィス形状は、一般に不充分に決め られた、実際のオリフィス形状の単なる大雑把な近似の、および、できれば実際 の好ましい最終形状である形状を与えるために用いられる。押出しされたポリマ ーの表面張力および流動特性は、依然として円形になろうとする傾向がある。

それ故、いかなる鋭い角および良好に決められた形状は、繊維の断面形状が冷却 により固化される前に一般には失われる。上記の繊維の配向は冷却後に繊維を延 伸することによって達成されるという更なる問題が挙げられる。これは、一般に 、破断限界を下回る低い引取速度に制限される。結果的に、あるデニールの繊維 が望ましいときに、ダイは引き取られる繊維の大きさのオーダーでなければなら ない。もし縮充が困難なために細い繊維またはミクロファイバーが作られようと する、またはさもなければ決められた形状の極端に小さなオリフィスを形成する ならばコストは実質的に増加する。更には、形状を保つために急速冷却を用いる ことは極端に未配向の繊維（Ｓｈａｗら特許参照）を形成し、形状保持のために 配向繊維を利屯を犠牲にする。

本発明の一般的な目的は、配向し、且つ、高度に構造化された異形材繊維のしば しば矛盾する目的およびそれにより得られる問題を調和させるようにすることで ある。

発明の要旨 本発明は押出しされた非円形の異形の配向した形材、特に繊維を開示する。これ らの形材、例えば、繊維を製造する方法は、高速および高引落率を備えた、構造 化された非円形の角張ったダイオリフイスを通しての低温押出しを用いることを 含む。本発明は配向した非円形異形繊維を含む不織布ウェブにも関する。

図面の簡単な説明 図１は本発明の配向した異形繊維の一形状を模式的に表す。

図２は図１の繊維を製造するために用いられる紡糸口金のオリフィスの設計図で ある。

図３は本発明の繊維を製造するために用いられる繊維紡糸ラインの図式である。

図４〜８はそれぞれ実施例１〜５に記載されるように製造された繊維の断面図を 表す。

発明の詳細な説明 本発明は、非円形の異形断面を有する配向し構造化された形材、特に繊維を提供 する。より詳細には、本発明は、押出し製品の断面が、形状の付いた製品を製造 するために用いられるオリフィスの形状を詳細に複写するような方法および製品 を提供する。

本発明によって形成される繊維は、紡糸口金オリフィスによって繊維に付与した 断面形状を維持しながら、繊維に引張強度および延伸特性を付与するように配向 している点でユニークである。

本発明の方法は、（単純におよび効率的に）配向繊維を製造する一方で、もとの ずっと大きなオリフィスの輪郭を高度に複写した微細デニールの繊維を製造する 。

本方法は、熱可塑性ポリマーの結晶相転移温度より若干高い温度に熱可塑性ポリ マー（例えば、ポリオレフィン）を加熱することを含む。それから、このように 加熱されたポリマーは、形成されて形状付けられる製品の輪郭に対応する断面形 状のダイ面を通して押出しされる。このダイ面のオリフィスは異形材または繊維 を製造するために以前に用いられたものに比へて非常に大きい。造形品は引出し 時にコンディショニング（例えば、冷却）チャンバーをも通過しつる。このコン ディショニングまたは冷却工程は高い分解能の異形繊維を製造するには重要でな く、むしろ形態を制御するのに用いられる。いかなる従来のクロスフロークエン チチャンバーは用いられうる。このことは寸法安定性は過去に均一なりエンチに 起因するとされていたという点て期待に反する。例えば、Ｌｏｗｅｒｙらは、中 空円形繊維の均一な壁厚を均一な冷却操作に起因するものとした。

ダイオリフイスはあらゆる適切な形状および面積であってよい。

しかし、一般に好ましい延伸比において、繊維のダイオリフイスは００５０〜０ ．５００インチの全体の外側直径および少なくとも０．１２５インチの長さを一 般には有するであろう。形状保持か問題である同様の断面積を有する配向繊維を 製造するための以前のオリフィスに比へてこれらの寸法は極めて大きい。極端に 小さな断面積の複雑な断面形状のオリフィスを製造することは、より非常に高価 で困難であるから、このことは製造の観点からは非常に重要である。更に二のオ リフィスおよび関連する紡糸手段は、あらゆる適切な方向に配向されてよく、そ れでも実質的な形状保持が得られる。

本発明の配向した異形押出材はポリマーの流動下限温度（一般に結晶溶融温度） より約１０〜９０°Ｃ１より好ましくは約１０〜５０°Ｃ高い温度において熱可 塑性ポリマーを用いて従来の溶融紡糸装置によって製造される。できるだけポリ マーの溶融温度近くの温度で本発明の造形品を紡糸することは、増加した断面決 定またはオリフィス複写性を有する造形品を製造することに貢献する。

限定するわけではないが、ポリオレフィン（即ち、ポリエチレン、ポリプロピレ ン等）、ポリエステル（即ち、ポリエチレンテレフタレート等）、ポリアミド（ 即ち、ナイロン６、ナイロン６６等）、ポリスチレン、ポリビニルアルコールお よびポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリイミド、ポリアリールスルフ ィド、ポリアリールスルホン、ポリアラミド、ボリアリールエーテル等を含む種 々の押出し可能なまたは繊維形成性熱可塑性ポリマーは本発明の造形品または繊 維を製造するのに有用である。好ましくは、結晶性ポリマーの結晶化を誘発し、 および／または繊維特性を向上させるようにポリマーを配向させつる。

繊維が押出しされるとき、比較的高い引落しが行われる。このことは、続いて行 う操作よりもむしろ紡糸口金面付近で繊維を配向させる。引落しは驚くべきこと に紡糸口金オリフィスによって与えられた輪郭を失うことなく繊維の断面積を実 質的に減じる。引落しは一般には少なくともｌＯｌ、好ましくは少なくとも５０ ：１、より好ましくは少なくとも約１００州であり、引落しこれよりも実質的に 高くできる。これらの引落比に関して、繊維の断面積は引落比に直接的に比例し て減じられるであろう。

冷却工程は異形材の形状保持に重要ではなく、コスト効率のよいクロスフロー冷 却が用いられつる。冷却流体は一般に水であるが、他の適切な流体が用いられう る。冷却手段は一般に紡糸口金面付近に位置する。

本発明の配向した異形繊維は、限定するわけではないが、スパンポンドまたはス パンレース加工およびカーディングまたはエアーレイイング加工を含む多くの加 工法によって不織布ウェブに直接的に形成されうる。

本発明の繊維は特定の用途のためのウェブの成分を含むことが期待される。例え ば、異形繊維は吸収材として用いられるときには、一般に少なくとも約１０重量 ％の本発明の配向した異形繊維が形成されるウェブ中に用いられる。更に、繊維 はウッドフラッフパッドのような吸収材との組み合わせて用いられうる不織布ウ ェブ中て流体輸送繊維（ｆｌｕｉｄ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　ｆｉｂｅｒ）として 用いられつる。ウェブ中に混入できる他の成分は、天然および合成紡績繊維、結 合剤繊維、脱臭剤繊維、流体吸収剤繊維、吸上繊維、および活性炭素または超吸 収性粒子のような粒状材料を含む。

吸収剤または吸上繊維としての使用のための好ましい繊維は繊維長さに沿って同 一の広がりを持った長手方向のギャップを有する部公的に閉鎖された長手方向の 空間を有するへきである。このギヤ、７ブは繊維の外部領域と流体連絡された部 分的に閉鎖された空間（こ位置する。好ましくは、部分的に閉鎖されｔこ空間の 断面周囲（ギヤ。

ブ幅を含む）に比べて比較的に小さくなるへきである。これらの用途に適切な繊 維を実施例中に示す。一般に、ギヤ・ノブ幅（よ閉鎖された空間の断面周囲の少 なくとも５０％より低く、好ましく（よ３０％より低い。

ウェブは、少なくとも２層の不織布ウェブを含む多層の不織布布帛中に混入され てもよい。こ二で、少なくとも１層の不織布ウェブ゛は本発明の配向した異形繊 維を含む。

流体輸送繊維として、繊維は、繊維が混入されようとする不織布ウェブの配向に よって異方性流体輸送特性を付与する。異方性流体輸送特性を付与する他の方法 は、結びつし）だ基材（例え（よ、ウェブまたは吸収材）上に繊維を直接的に層 にすること、また（ま繊維のトウの使用を含む。

ウェブの基本重量は用途によって広い範囲を含むこと力１できる力（、一般には 約２５ｇ／ｍ２〜約５００　ｇ／ｍ２の範囲である。

上記の方法によって製造された不織布ウェブは実質的（ニ一体イヒされず、それ 自体ては用途が制限されるが、もし一体化され、団結イヒ（ｃｏｎｓｏｌｉｄａ ｔｅｄ）されればそれらの用途は実質的（こ増加されうる。

限定するわけではないが、熱機械的（例えば、超音波）結合、ビンホンディング 、水もしくは溶剤を基礎とする結合剤、結合剤繊維、ニードルタッキング、（ｎ ｅｅｄｌｅ　ｔａｃｋｉｎｇ）　、ノ１イドロエンタングルメント（ｈｙｄｒｏ ｅｎｔａｎｇｌｅｍｅｎｔ）または種々の技術の組み合わせを含む多くの技術は 不織布ウェブを団結化するのに適切である。

本発明の配向した繊維は織もしくは編布帛への用途（こも用途を見いだせること も期待される。

本発明の教示に従って製造された異形繊維はオリフィス形状を高度に保持するで あろう。オリフィスはその形状か対称でもよく、非対称でもよい。対称または非 対称型オリフィス形状で、図１に例示されるように、半径方向に伸びている異形 要素が外側に向かって放射される芯部材（コアーメンバー）１２が一般的に存在 する。これらの異形要素は同一でも、または異なっていてもよく、更なる構造要 素がその上にあってもなくてもよい。しかし、Ｃ−型、Ｓ−型繊維のような非対 称形状は決められたコアー要素を必ずしも有する必要はない。本発明による対称 の異形繊維の断面ＩＯを模式的に表す図１を参照して、繊維は、芯部材１２、構 造異形要素１４、交差成分１６、チャンバー１８および開口部２０を含む。直径 （Ｄｌｌ。

）は繊維の全ての要素か円内に含まれるように、繊維の断面周囲に引くことがで きる最も小さい囲まれた円２４の直径である。直径（ｄ、、、）は内側に描かれ た円が完全に交差構造を含むように芯部材または領域および構造異形要素の交差 の中に引かれつる内側に描かれた最も大きい円の直径であるか、または１つ以上 の交差が存在するならば、繊維の構造異形要素の最も大きな交差中に引かれうる 内側に描かれた最も大きい円の直径である。

図２は図１の繊維を製造するために用いた紡糸口金オリフィスを模式的に表す。

直径（Ｄ、、、）はオリフィスの全ての要素が円の内側に含まれるように、紡糸 口金オリフィス２５の周囲に引かれつる周囲に描かれた最も小さい円２６の直径 である。直径（ｄ、、、）は内側に描かれた円が完全に交差構造を含むように、 芯部材または領域とオリフィス構造異形要素の交差との中に引かれつる内側に描 かれた最も大きい円の直径であるか、または１つ以上の交差が存在するならば、 オリフィス異形要素の最も大きな交差中に引かれつる内側に描かれた最も大きい 円の直径である。

対称または非対称繊維の両方のための標準化係数はオリフィスまたは繊維の断面 積（Ａ、、、およびＡ、、、）のそれぞれＤ　Ｉ　ｌ　ｂまたはＤｏｌ、０２乗 に対する比である。２つの標準化係数はＸ　ｔ　＋　−（Ａ　ｒ　＋、／Ｄ、、 、”）およびＸ、、、（Ａ、、、／Ｄ、、、”　）であり、これらは構造保持係 数（ＳＲＦ）を決めるように用いられる。ＳＲＦはＸ３５．のＸ０７．に対する 比によって定義される。これらの標準化係数は、オリフィスまたは繊維構造中に 含まれる開放された面積の相対的な度合いに影響される。これらの係数か同様（ 即ち、ＳＲＦが１の近い）であれば、オリフィスの複写性は高い。低い複写性の 繊維では、外側の構造要素は崩壊したようになり、比較的高いＸ、、、＋こなり 、それ故より大きな５ＲＦＯ値になる。完全な形状保持の繊維は１．０のＳＲＦ を育し、一般に、本発明の繊維は約１４以下のＳＲＦ、好ましくは約１．２以下 のＳＲＦを有する。しかし、オリフィスから繊維への開放面積の変化に対するこ の試験の依存性のために、オリフィス形状か円形に近つくにつれて、形状保持の 測定としてのこの試験（ＳＲＦ）の感度は失われる。

第二の構造保持係数（ＳＲＦ２）は周囲の保持に関する。低Ｕ＝形状保持の繊維 では、より円形への繊維の凝集作用により繊維面積（二対する周囲長さがより小 さな比になる。周囲長さくＰ。１．およびＰ、１．）は、周囲長さの２乗を取り 、この値をり、１．またはり、ｌｂの２乗でそれぞれ除算することによってダイ オリフイスおよび繊維を標準化する。これらの比はＸ０７．およびＹ　ｔ　＋　 ｂとして定義される。

完全に円形のダイオリフイスまたは繊維では、比Ｙ　ｅ　＋　ｖは４π、即ち、 約１２．６に等し円５ＲＦ２　（Ｙ、、Ｉ　／Ｙ、、）はＹ　ｅＨｖ　ｅ　ｌ。

からＹ。１．の偏差の関数である。大雑把に言って、一般に、本発明の繊維の５ ＲＦ２は２０より大きいＸ０７．のＹ　ｃ　：　ｒに対する比では約４より低く 、約２０より低いＹ。７．のＹｏｌ、に対する比では約２より低い。本発明の方 法または他の形状保持のために用いられる従来法について、オリフィス形状が円 形形状に近づくほど５ＲＦ２はｌに近づく大雑把な評価である。しかし、本発明 の方法は与えられたダイオリフイス形状に対して、ｌにより近い５ＲＦ２を有す る繊維を尚も製造するであろう。本発明の方法に用いられるオリフィス形状は少 なくとも１０％の外部開放領域を有する非円形（円形および環状等でない）であ る。ダイの外部開放領域はダイオリフイスの外側周囲の外側（即ち、グイオリフ ィスによって完全に包囲される開放領域以外）であって、Ｄ、７．内側である部 分として定義される。

同様に、繊維の外部開放領域は１０％より大きく、好ましくは５０％より大きい 。これは、また、繊維によって完全に包囲された開放領域を排除するが、例えば 、繊維の長平方向のギャップによって繊維の外側の空間と直接的に流体が連結さ れている繊維の内部繊維開放領域を排除しない。小さなギャップを有するオリフ ィスを用いた従来の紡糸技術では、ギャップは、通常、繊維中で複写されないで あろう。例えば、繊維中でギャップは崩壊し、通常には単に中空繊維（即ち、あ らゆる繊維の末端を通して繊維の外側の空間と間接的に連結されうるだけの内側 開放領域を有する繊維）を形成するオリフィスを与えるだけであろう。

図３は本発明の方法を実施するのに有用である適切な繊維紡糸装置配列の模式図 である。熱可塑性ポリマーペレットは従来のホ・ンパー機構７２によって押出機 ７４にフィードされ、これをスクリュー押出機として模式的に示すが、いかなる 従来の押出機も充分てはない。押出機は、一般に、溶融物か結晶溶融温度または 最低流動粘度より高い温度て押出機を出るように加熱されなければならない。優 先的に、計量ポンプは紡糸口金７８より前でポリマーフィートライン７６中に置 かれる。繊維８０は紡糸口金中で形成され、アイトラ−ロール８４を通してゴデ ツトロール８６によって殆ど瞬間的な引張を受ける。クエンチチャンバーを８２ として示し、紡糸口金面を越えて直接的に配置される。それから、引き落としさ れた繊維は引取ロール８８に回収され、または別には、回転ドラムまたはベルト コンベアー上で不織布ウェブに直接的に二次加工される。ここに示された繊維は 下向きに紡糸されているが、他の紡糸方向も可能である。

次の実施例は現在考えられる好ましい態様および本発明を実施するための最も良 好なモードを例示するために与えられるが、それを制限することを意図しない。

実施例 繊維を紡糸するために用いられた押出機はＫ１１ｌｏｎ　（商標）３７４インチ であって、３０のＬ／Ｄ、３．３の圧縮比および次の形状を有するスクリューを 装備した単一スクリュー押出機であった。フィードゾーン長さは直径の７倍、遷 移ゾーン長さは直径の８倍、および計量ゾーン長さは直径の１５倍であった。押 出しされたポリマーのメルトストリームは圧力変化を最小にするように２ｅｎｉ ｔｈ　（商標）メルトポンプに導入され、次いでインラインＫｏｃｈ　（商標） メルトポンプ−（Ｗｉｃｈｉｔａ、　ＫＡのＫｏｃｈ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 　Ｃｏ、から入手可能な＃ＫＭＢ−１００）を通過し、実施例中に示された形状 を存する紡糸口金を通過いた。紡糸口金でのポリマーメルトの温度はメルトの温 度として記録された。押出機のバレルでの圧力およびＺｅｎｉｔｈ　（商標）ポ ンプの下流での圧力は約１．３６ｋｇ／ｈｒ　（３ｌｂ／ｈｒ）のポリマー通過 量が与えられるように調整された。紡糸口金オリフィスから現れるときに、繊維 はエアークエンチチャンバー、フリースピニングターンアラウンドローラーおよ び実施例に示した速度に維持されたゴデツトロール上を通過した。繊維はゴデツ トから出てくるときにボビン上に回収された。

十字型紡糸口金（図２）は、３列のオリフィス団を含み、各列は十字型の形状の １０個のオリフィスを含む１０．６２ｃｍｘ３，１２ｃｍｘ１．２５ｃｍ（４， ２５’　ｘｉ、　２５”ｘｏ、　５０’）のステンレススチールプレートからな った。各オリフィス（２７）の全体の幅は６．０ｍｍ（０，２４“）であり、ク ロスアームの長さは４．８０ｍｍ（０，１９２”）であり、スロット幅は０．３ ０ｍｍ（０，０＋２“）であった。紡糸口金の上流側の面（メルトストリーム側 ）は各オリフィスの中心に円錐型の穴を有し、それは紡糸口金面上１０．０３ｍ ｍ（０，１９２″）から、紡糸口金の下流面（空気界面側）から３．０ｍｍ　（ ０，１２”）における頂点に向かって先細になっていた（５５°角度）。各オリ フィスのＬ／Ｄは円錐穴の頂点から紡糸口金の下流面に測定して１０．０であっ た。

各オリフィスが七のような形状である単一列の１２個のオリフィスを有する１０ ．６２ｃｍｘ３．１２ｃｍｘ１．２５ｃｍ（４，２５”ｘｌ、２５“ｘｏ、５０ ”）のステンレススチールプレートからなる田型紡糸口金か用いられた。１．５ ２ｍｍ（０，０６”）の深さの窪みが紡糸口金の上流面（メルトストリーム側） に機械加工され、紡糸口金面の周囲に沿って１２．７ｍｍ　（０，５”）厚さの リップを残していた。紡糸口金の中心部分は１１．８１ｍｍ　（０゜０４４″） の厚さであった。オリフィスは４つのグループに分けられ、３つのオリフィスの 各グループは同一寸法を有した。全てのオリフィスは０．１５ｍｍ（０，０００ ６”）の同一スロット幅およびオリフィスの中心から伸びた０、５２ｍｍ（０， ０２１”）の同一長さセグメント（図２のセグメントＡ）を育した。グループｌ のオリフィスのセグメントＢおよびＣの長さはそれぞれ１．０８ｍｍ（０，０４ ３”）および１．６８　（０，０６７”）であり、グループ２のオリフィスのセ グメントＢおよびＣの長さはそれぞれ１．０８ｍｍ　（０，０４３”　）および １，５２　（０，０６０”）であり、グループ３のオリフィスのセグメントＢお よびＣの長さはそれぞれ１．２２ｍｍ（０，０４９”）および１．６８　（０， ０６７”）であり、グループ４のオリフィスのセグメントＢおよびＣの長さはそ れぞれ１．２２ｍｍ（０，０４９’）および１．　５２　（０，６０”）であっ た。全ての円型オリフィスのオリフィスの深さは１゜７８ｍｍ（０，０７０”） であり、１１．９のＬ／Ｄを与えた。紡糸口金の上流面は各オリフィスの中心で 円錐形の穴を有し、それは紡糸口金面で６．８６ｍｍ（０，０２７“）からオリ フィス入口で４゜３２ｍｍ（０，０１７”）に先細になっている。円型デザイン の種々のオリフィス群から押出しされた繊維の形状保持特性は実質的に本発明の 造形された繊維はメルトポンニングＤｏｗ　ＡＳＰＬＩＮ　（商Ｉｌｉ、）６８ ］５Ａによって製造され、Ｄｏｗ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ、Ｍｉｄｌａｎｄ　Ｍｌか ら入手可能な１２のメルトフローインデックス（ＭＦＩ）を有する直鎖低密度ポ リエチレンを１３８°Ｃのメルト温度で上記に記載の十字型紡糸口金を通して、 得られた繊維を周囲空気で冷却した（即ち、エアークエンチチャンバー中で誘導 空気流はなかった）。繊維は３０゜５ｍ／ｍｉｎのゴデツト速度で微細化された 。繊維特性データを表１および表２に示す。

実施例２ 本発明の造形された繊維は実施例１の手順に従って製造されたか、メルトの温度 は１７１℃であった。

実施例３ 本発明の造形された繊維は実施例１の手順に従って製造されたが、メルトの温度 は２０４°Ｃてあった。

実施例４ 本発明の造形された繊維は実施例１の手順に従って製造されたか、メルトの温度 は２３８℃であった。

実施例５ 本発明の造形された繊維は実施例１の手順に従って製造されたが、メルトの温度 は２６０″Ｃてあった。

表Ｉ 実施例　メルトの温度　図　面積　直径　周囲長さじｃ）　（Ａ）　（Ｄ）　（ Ｐ） オリフィス　２　１９．９３６　３３６　２６９０１　１３８　４　２７．９３ ２　４０２　２１４１２　１７１　５　３９．１３３　４１８　２１５４３　２ ０４　６　５４．４７５　３９８　１９８１４　２３８　７　５９．３８９　３ ９６　１７３０５　２６０　８　５６．３６２　３８８　１６０９表１は実施例 １〜５の繊維および繊維を形成したオリフィスの断面積、周囲長さおよび直径（ Ｄ、、、およびＤ−１ｌ）を画像分析を用いて測定して示す。図３および６〜Ｉ Ｏはこの画像処理を受けるオリフィスおよび繊維の断面を示す。これらの図から 分かるように、実施例１の紡糸条件でメルトの温度を増加させると、オリフィス 断面の解像度はは素早く失われる。

表２は実施例１〜５および十字型オリフィスのＳＲＦおよび５ＲＦ２を示す。

表２ 実施例　開放部分　標準化係数　ＳＲＦ　標準化係数　ＳＲＦ　２ｘ　ｘ、、／ 　Ｙ　Ｘ、、、／ （Ａ／Ｄ２）　Ｘ、、Ｉ　（Ｐ２／Ａ）Ｘ。、Ｉ十字型７７．５％　０．１７６ ６　３６３．　０１　７８．０％　０．１７２８　０゜９８　１６４．０　２． ２２　７１５％　０．２２４０　１．　２７　１１８．　６　３．　１６３　５ ６．２％　０．３４３９　１．　９５　７２．０５０４　５１８％　０．３７８ ７　２．　１４　５０．　４　７．　２５　５２．３％　０．３７４３　２．　 １２　４５．　９　７．　１９実施例のこの一連の開放部分は繊維の断面積およ びｄ　ｏｗｌまたはｄ、１．に対応する円形面積の比の間の違いである。

実施例６ 本発明の造形された繊維は実施例１の手順に従って製造されたか、Ｆｉｎａ　Ｏ ｉｌ　ａｎｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏ、、Ｄａｌｌａｓ、ＴＸから入手可能な ９のＩＶｆＦＩを有するポリプロピレン（ＰＰ）であるＦｉｎａ　３５７６Ｘお よびＥｘＸｏｎＣｈｅｍｉｃａｌ、　Ｈｏ５ｕｔｏｎ、　ＴＸから入手可能な３ ５のＭＦＩを有するポリプロピレンであるＥｘｘｏｎ　３０８５の８０／２０　 （ｗｔ、／ｗｔ、）ブレンドを、ＡＳＰＵＮ　（商標）　６８１５Ａの代わりに 用い、メルトの温度は２６０℃であった。

実施例７および８ 本発明の造形された繊維を実施例６０手順に従って製造したが、メルトの温度は ２７ピＣであった。２種の異なるオリフィスから製造された繊維は回収され、分 析された。

実施例９ 本発明の造形された繊維を実施例１の手順に従って製造したが、Ｔｅｎｎｅｓｓ ｅｅ　Ｅａｓｔｍａｎ　Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ、Ｋｉｎｇｓｐｏｒｔ、ＴＮから入 手可能な０．９５の１．Ｖ、　を有するポリ（エチレンテレフタレート”）（Ｐ ＥＴ）であるＴｅｎｎｅｓｓｅｅ　Ｅａｓｔｍａｎ　Ｔｅｎ１ｔｅ　（商標）　 １０３８８をＡＳＰＵＮ　（商標）６８１５Ａの代わりに用い、メルトの温度は ２８０°Ｃであり、繊維は１５、　３ｍ／ｒｎ　ｉ　ｎ　（５０ｆ　ｔ／ｍ　ｉ 　ｎ）のゴデツト速度で微細化した。ＰＥＴ樹脂は、本発明の繊維を製造する前 に製造者の指示に従って乾燥させられた。

実施例１０ 本発明の造形された繊維を実施例９の手順に従って製造したが、メルトの温度は ３００℃であった。

実施例１１ 本発明の造形された繊維を実施例９の手順に従って製造したが、メルトの温度は ３２０°Ｃであった。

実施例１２ 本発明の造形された繊維を実施例１の手順に従って製造したか、十字型紡糸口金 の代わりに上型紡糸口金を用い、メルトの温度は１３８°Ｃてあり、クエンチチ ャンバー中の空気温度は誘導空気流によって３５°Ｃに維持された。

表３に実施例６〜１２の断面寸法を示し、表４に形状保持係数ＳＲＦおよび５Ｒ Ｆ２並びに％開放部分を示す。

表３ 実施例　メルトの温度　面積　直径　周囲長さく”Ｃ）　（Ａ）　（Ｄ）　（Ｐ ） ６　２６０　２８．５２３　３４６　１６６３７　２７１　２４．４７０　３３ ２　１６０８８　２７１　２８．３０８　３５０　１６８４９　２８０　＋９． ２９７　３４２　１４５８１０　３００　３１．２４７　３３６　１５７１１Ｉ 　３２０　７６．８９８　３３８　８９０ｒｌ：！　２３．６２５　３９２　２ ７６４１２　１３８　３１．３８４　３８４　１９３０表４ 実施例　開放部分　標準化係数　ＳＲＦ　標準化係数　ＳＲＦ　２６　６９．７ ％　０．　２３８　１．　３５　９７．　Ｏ３，７７７１，７０，２２２１，２ ６１０６３，４８７０，６０，２３＋　１．３１　１００　３．６９　７９、Ｏ Ｏ，＋６５　０．９３４　１１０　３．　３１０　６４．８　０．２７７　１． ５７　７９．０　４．６１１　１４．３　０．６７３　３．８１　１０．３　３ ５．２ｒ（＝！　８０．４　０．１５４　３２３　−１２　７２．９　０．２１ ３　１．３８　１１９　２．７表３および４はメルトの温度および異なるダイオ リフイスの使用に対するＰＰおよびＰＥＴの感度を示す。ＰＥＴはメルトの温度 に対して非常に敏感な依存性を示した。しかし、ポリマー溶融温度に比較して低 いメルトの温度では、ＰＰおよびＰＥＴの両方ともオリフィス形状の優れた繊維 の複写性を与えた。

比較例 これらの例（表５）は得られる造形された（例えば、非円形繊維または中空繊維 ）繊維に関して種々の先行技術の特許において指示されるように製造された繊維 に行われた画像分析を表す。この分析はこれらの文献の種々の図に表された繊維 に対して行われた。

これらの比較例の幾つか（即ち、英国特許第１．２９２．３８８８号、米国特許 第３．７７２．１３７号および第４．１７９．２５９号）において、開放部分は 断面において繊維によって完全に包囲された面積を除去して計算された。

ある特許において、図はこれらの特許により形成された繊維を完全に正確に表記 しているかは確信されないが、これらは少なくとも有効な概算であると仮定しつ る。見て分かるように、比較例のとれも、ＳＲＦ、５ＲＦ２およびパーセント開 放部分によって表されるように実施例１．２．６〜９または１２はとはダイオリ フイスの形状を保持しない。

本発明の範囲および実効成分から逸脱することなく本発明の種々の改良および変 更は当業者に明らかであり、本発明はここに例示の目的で示されたものに制限さ れるへきではない。

の 補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成６年子月す日

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．配向した非円形異形繊維を製造する方法であって、前記の方法は、 少なくとも１個の熱可塑性材料のインレットおよび（複数の）アウトレットを有 する包囲された流体流路の少なくとも一部分を加熱すること、 前記の熱可塑性材料アウトレットにおいて非円形異形オリフィスを提供すること （オリフィスが第二の流体領域に連絡されている）、流体の熱可塑性ストリーム を形成するように、熱可塑性材料をその結晶相転移温度または最小流動粘度より 約１０〜９０℃高い温度に加熱するために前記の包囲された流体流路の前記の加 熱された一部分に熱可塑性材料を通過させること、 前記の第一から前記の第二の流体領域に異形ストリームを通過させながら、前記 のオリフィスの形状に実質的に対応する異形ストリームに前記の流体熱可塑性ス トリームを形成すること、前記の第二の流体領域において、流体をクエンチング して前記のストリームを冷却しながら少なくとも１０の引落率で前記のストリー ムを引落しすることによって前記の第二の流体領域において前記の異形ストリー ムを配向すること（ここで、前記の異形熱可塑性ストリームと実質的に同一の輪 郭を有して繊維は形成される）、の工程を含む方法。
2. ２．熱可塑性材料がポリオレフィン、ポリエステルまたはポリアミドであって、 且つ、前記のクエンチング媒体が空気である請求項１に記載の方法。
3. ３．ＳＲＦ＝Ｘｏｒｆ／Ｘｆｉｂ＜１．３であり（ここで、Ｘは繊維の断面積（ Ａ）の繊維直径（Ｄ）の２乗に対する比である）、且つ、Ｙｏｒｆ／４π＞２０ であるダイから形成されるに関してＳＲＦ２＝Ｙｏｒｆ／Ｙｆｔｂ＜３．５であ る、または、Ｙｏｒｆ／４π＜２０であるダイから形成されるに関してＳＲＦ２ ＝Ｙｏｒｆ／Ｙｆｉｂ＜２．０である（ここで、Ｙは繊維の周囲長さの２乗の繊 維断面積に対する比として定義される）、 によって定義される非円形断面を有する伸長したスパンファイバーを含む配向し た非円形繊維。
4. ４．ＳＲＦ２が約１．１より小さい請求項３に記載の非円形繊維。
5. ５．Ｙｏｒｆ／４πが２０より大きい繊維について、ＳＲＦ２が約３．５より小 さく、Ｙｏｒｆ／４πが２０より小さい繊維について、約２．０より小さい請求 項３に記載の非円形繊維。
6. ６．繊維が約１０％より大きい外部開放領域を有する請求項３に記載の非円形繊 維。
7. ７．繊維が約５０％より大きい外部開放領域を有し、且つ、繊維が流体吸収また は流体吸上げのための部分的に閉鎖された空間を有する請求項３に記載の非円形 繊維。
8. ８．前記の異形繊維が繊維形成熱可塑性延伸可能材料を含む請求項３に記載の配 向した非円形繊維。
9. ９．前記の繊維形成熱可塑性材料がポリオレフィン、ポリエステルまたはポリア ミドを含む請求項３〜８のいずれかに記載の配向した非円形繊維。
10. １０．繊維長さに沿って長手方向に伸びている部分的に閉鎖された空間を有し、 且つ、同一の広がりを持つ長手方向のギャップによって外部領域と連絡されてお り、ここで、ギャップ幅は部分的に閉鎖された空間の周囲長さ（ギャップ幅を含 む）の５０％より小さい請求項３〜９に記載の配向した非円形繊維。
11. １１．繊維長さに沿って長手方向に伸びている部分的に閉鎖された空間を有し、 且つ、同一の広がりを持つ長手方向のギャップによって外部領域と連絡されてお り、ここで、ギャップ幅は部分的に閉鎖された空間の周囲長さ（ギャップ幅を含 む）の３０％より小さい請求項３〜９に記載の配向した非円形繊維。
12. １２．請求項３〜１１のいずれかに記載の非円形スパンファイバーを含む不織布 ウェブ。