Certains contenus de cette application ne sont pas disponibles pour le moment.
Si cette situation persiste, veuillez nous contacter àObservations et contact
1. (JP2000313895 ) PROCESSING LUBRICANT COMPOSITION AND FIBER CONTAINING THE SAME
Note: Texte fondé sur des processus automatiques de reconnaissance optique de caractères. Seule la version PDF a une valeur juridique
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、開繊性(fiber opening) 、凝集力(cohesion)、加工性(processability)及び液体輸送を含む全体的性能が改良された性質を有する滑剤含浸表面を有する繊維の製造に有用な加工滑剤組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】不織材料又は織物材料用の繊維は、有用か又は望ましいと考えられるためのある種の特性を有していなくてはならない。広範囲の不織、編織及び織製品のために繊維又は繊維類を選択する上で考慮すべき重要な性能特性には下記のものが含まれる。即ち、(1)不織及び織物装置に於ける繊維加工性(効率、コスト効果);(2)繊維/織物/材料「手触り」及び見たとき、触れたとき、使用したとき又は身につけたときの全体的審美性(研磨性、柔軟性、繊維被覆力、不透明性、快適性、優美性、外観、適合性の知覚);(3)強度;(4)耐磨耗性;及び(5)適用したときの液体輸送特性(濡れ、はじき、吸収、液体輸送持続性)。
【0003】不織材料は織ったり編んだりする以外の方法により製造される。用語「不織」及び「不織布」は、吸収性パッド、拭い/清掃ウエブ又は布帛、絶縁体、芳香/風味材料、ライナー、灯心(wicks) 、比較的厚い詰め物(batting) 、圧縮し結合した詰め物又はウエブ、包帯、失禁用構造体、フィルター及び多くのその他の製品のような、広範囲の製品について一般的に記述する用語である。不織材料に於ける興味は、このような材料が多くの大切な消費者及び工業的ニーズを満足させるために効率よく比較的低コストで大量生産することができるという事実により増大される。人造繊維に於ける改良は不織物工業の発達に寄与してきた。
【0004】人造材料はますます豊富に且つ安価になってきた。しかしながら、湿分を満足できるように輸送する能力に於けるようなある種の特性に於いては、これらの材料の多くは天然繊維に十分匹敵していない。ポリエステルのような人造材料の特性を綿のような天然繊維により一層近く似せるように改良するための幾つかの方法が工夫されてきた。米国特許第 2,590,402号、同第 2,781,242号、同第 2,828,528号及び同第 4,008,044号並びに The Journal of Applied Polymer Science,33巻、 455頁(1987年)には全て、手触り及び柔軟性のようなある種の性質を改良するために、ある種のポリエステル繊維を苛性物質で処理することが開示されている。米国特許第 4,374,960号には、繊維形成の前にポリエステルと末端閉塞剤とを混合することによって作られる改良された安定性のポリエステル繊維の製造が開示されている。EP 0,188,091号には、ウエブを超吸収性ポリマー粒子で被覆することによる非常に吸収性の不織ウエブの製造が開示されている。米国特許第 4,842,792号には、断面に連続的溝を有する種々のポリエステルの苛性処理により作られる改良された被覆、柔軟性及び濡れ特性の繊維が開示されている。 The Journal of Applied Polymer Science,25巻、1737〜1744頁(1980年)には、増加した染料吸収量の織物を、 180〜 220℃の温度で5分間濃縮非イオン性界面活性剤(ロームアンドハース社により作られたTriton X-100) を使用して作ることができることが開示されている。繊維からの過剰の液体の除去は、米国特許第3,458,890号及び同第3,786,574 号に開示されている。捲縮したステープルファイバー(短繊維)の凝集力の測定は米国特許第 4,649,605号に開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】これらの種々の上記の特性の全てが重要である。しかしながら、織物とは違って、短繊維はまた、不織物及び織物製造で使用される装置による従来の製造条件下で経済的な方法で満足できるように加工できなくてはならない。短繊維は、織物及び不織物機械の両方で綿のような天然短繊維と同様の方法で加工するために適当な長さ(普通約1〜10cm)に切断される。これらの繊維は、種々の不織又は織物材料のために選択されるような、開放、ブレンド、供給、梳き、結合、加熱、圧縮、冷却、ハイドロ−エンタングル(hydro-entangling) 、ニードルパンチ、延伸、粗紡、精紡、編み、織り及びその他のような公知の操作で満足できる性能を発揮しなくてはならない。
【0006】種々の手段による短繊維の捲縮は、梳いたウエブを形成する際に或制御された量の繊維凝集力又は引き離しに対する抵抗性を得る上で本質的な要素であることが見い出された。「開繊した」(分離した)繊維のこれらのウエブは、不織又は織物工程の一部としてのフラット−トップ又はローラ−トップ梳き機等で形成される。
【0007】特に非円形断面を有する繊維に於ける不十分な捲縮形成は、梳き及び/又はこれに続く操作の間に、低い変動する凝集力、弱いウエブ、ウエブ分離及び劣った加工性を伴ってきた。ある種の加工滑剤の(室温で適用された)比較的高い、特に約 0.2重量%より高い滑剤レベルは、梳き等に於いて不満足な凝集力及び加工性問題を生じるおそれがある。このような高いレベルのこれらの滑剤が(従来のキスロールのような)捲縮機の前に適用されるとき、捲縮室内での低い繊維対金属摩擦が、十分に低い(狭い)平均捲縮角及び相対的に「V字形」の捲縮先端と共に通常の捲縮回数(インチ当たりの捲縮)を作る能力と干渉する。劣った捲縮は、比較的低い及び/又は過度に変動性の捲縮回数及び/又は広い(開いた)平均捲縮角;及び/又は相対的に「U字形」の捲縮先端により特徴付けられる。
【0008】普通に使用される加工滑剤の二つの種類は、必要なとき帯電防止剤、摩擦変性剤等の添加を伴うラウリルリン酸カリウム又は鉱油をベースとしている。(0.2〜2重量%又はそれより多い)高レベルで、先行技術の方法(普通捲縮機入口から離して配置されている大体室温での滑剤塗覆された、回転する接触ロール)を使用して捲縮機の前に適用されたこれら及び多くのその他の滑剤は、捲縮形成に悪い影響を有する、並びに/又は劣った凝集力により及び/若しくは梳きワイヤー上に望ましくない塗覆物を比較的急速に形成することにより梳きに於ける問題及び/若しくはその他の問題を生じる傾向がある。更に、これらの滑剤は良好な親水性作用を有しない。
【0009】更に、ある種の応用について、液体輸送持続性は望ましい特性であるがある種の人造繊維で得ることが困難である。ある種の人造繊維、特に適当な非円形断面を有するものは、幾らか初期液体輸送特性を有している。しかしながら、湿潤使用、洗浄又は洗濯した後で、これらの繊維の液体を輸送する能力は、或る例では著しく低下する。
【0010】他の特に著しい悪影響を与えることなく上記の特性の全てを改良するどのような方法も非常に望ましい。
【0011】本発明は、有意量の滑剤を繊維の表面に付着させて改良された開繊特性、凝集力、加工性、手触り及び/又は液体輸送性を有する繊維を得ることを目的とする。これらの改良された繊維は、高温で繊維上に、水中の混合物、エマルジョン又は溶液として実質的に非粘着性で湿潤性の滑剤を展開し、次いで圧力適用手段により、続いて滑剤を繊維の表面上に又は中に乾燥又はベークするに十分な時間高温で繊維を加熱することからなる方法によって作られる。この方法によって作られた繊維は不織材料を作る上で特に有用である。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明に従えば、適当な帯電防止剤と、少なくとも1種の、ポリエチレングリコール880 ソルビタンモノラウレート及び/又はポリエチレングリコール880 ソルビタンモノステアレートのようなソルビタン基を有するポリエチレングリコールモノラウレート又はステアレートとの混合物からなる、繊維、特にバインダー繊維と共に使用するための新規な親水性加工滑剤を含む。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の加工滑剤により製造された繊維、特に少なくとも1個の連続した溝を有し、円形状又は非円形状を有するものは、開繊性、梳き−ウエブ品質、凝集性、良好な織物及び不織物加工性、手触り及び結合性を含む望ましい性質の予想外の組合せにより特徴付けられる。更に、液体輸送能力は、本発明の方法により処理されていない対応する繊維のものと少なくとも同様に良好であり、ある例に於いては多分もっと良好である。液体輸送能力は、後記するように多くの秒の間熱水でのような激しい洗濯の後に、これらの処理した繊維及びこれから作った製品が、(少なくとも苛性処理したとき)予想外に(1)ある種の滑剤の有効量を残し、そして(2)一層重要に、対応する非処理繊維/製品よりも大きい液体輸送持続性を与える点で、より一層持続性である。
【0014】特に、これらの新規な繊維は、非処理繊維に匹敵する優れた被覆、柔軟性、手触り及び/又は全体的性質を有する親水性繊維を与えるのに適しているので、これに続く結合及び/又はカレンダリング工程を伴う不織工程を通じて有効に挙動することができる。
【0015】所望ならば、本発明によれば、捲縮機の前にスチームを適用する必要性を省く。しかしながら、スチーム加熱は、新規な滑剤混合物を加熱するための実施できるまだ望ましさは小さい選択である。
【0016】捲縮機の直前に繊維をまた柔軟にする、溝を含めて繊維を十分に塗覆するために加工滑剤を適用する全ての方法が、本発明の範囲内に含まれるものとする。
【0017】本発明に係る繊維は、(A)高温で少なくとも1種の繊維を、該繊維を被覆するために十分な量の少なくとも1種の実質的に非粘着性で非静電性で親水性(濡れ性)の加工滑剤を含有する十分な量の溶液と接触させ、(B)高温で(A)の滑剤被覆繊維を捲縮させ、そして(C)(B)のこうして捲縮した滑剤被覆繊維を、十分な高温で、該滑剤を該繊維の表面上に及び/又は中に乾燥又はベークするに十分な時間で加熱することからなる方法によって製造される。
【0018】本発明に係る繊維は、(A)少なくとも1種の苛性処理した繊維を、少なくとも約 0.1重量%の、最も好ましくは少なくとも約 0.3重量%の、少なくとも1種の実質的に非粘着性で湿潤性の帯電防止性を有する加工滑剤で、約40℃と該繊維を被覆する滑剤の沸点との間の温度で被覆し、(B)高温で(A)の滑剤被覆繊維を捲縮させ、そして(C)(B)のこうして捲縮した滑剤被覆繊維を、40〜 180℃の温度で、該滑剤を該繊維の表面上に及び/又は中に乾燥又はベークするに十分な時間加熱することからなる方法によって製造される。
【0019】加工滑剤の混合物、溶液又はエマルジョンには好ましくは、少なくとも約5重量%の、更に好ましくは少なくとも約10重量%の加工滑剤が含まれ、約20重量%程度の滑剤が最も好ましい。溶液は、少なくとも40℃に加熱したとき、それを水平から30°の角度に置いたガラス表面に置いたとき、それが容易に展開し流動することができるように比較的自由流動性にすべきである。粘稠になりすぎることを防ぐために、溶液には約40重量%よりも少ない滑剤、更に好ましくは約30重量%よりも少ない滑剤を含有させる。
【0020】得られる新規な繊維は、好ましくは繊維及び滑剤の全重量%基準で少なくとも0.1重量%の滑剤で、更に好ましくは少なくとも約0.2 重量%の滑剤で被覆され、少なくとも約 0.3〜3重量%の滑剤が最も好ましい。
【0021】全ての滑剤が本発明で使用するために適しているわけではない。本発明者等は、ラウリルリン酸カリウム及び鉱油型のような普通に使用される加工滑剤は、本発明の方法により低い及び特に高いレベルで適用しても、液体輸送繊維、特に後で記載する苛性処理した非円形状の繊維と共に使用するには適していないことを見い出した。これらの滑剤の非適合性は、それらの相対的疎水性のためであると信じられる。しかしながら、更に、全ての親水性滑剤は適していない。適当な親水性滑剤はまた、後で記載するように乾燥したとき過度に「粘着性」であることなしに、少なくともある最低レベルの凝集力又は繊維対金属摩擦を作らなくてはならない。
【0022】加工滑剤は乾燥したとき実質的に非粘着性でなくてはならない。換言すると、滑剤を表面に塗布し乾燥したとき、この被覆した表面は他の非粘着性表面に容易に接着又は「粘着」してはならない。ドライ−オン又はベーク−オンした非粘着性滑剤で被覆した繊維は、粘着性であってはならず、梳くことができ有効に分離(開繊)することができなくてはならない。これらの繊維は主梳きシリンダー又は他の梳き部品に巻き付くか又は「ローディング」することなしに梳かなくてはならず、次の操作のために十分な強度を有する梳いたウエブを作らなくてはならない。
【0023】加工滑剤はまた界面活性剤として作用しなくてはならず、濡れ性であるか又は幾らか親水性であり、所望ならば加工滑剤は非水溶液で繊維に適用することができるが、熱水を含む溶液、エマルジョン又は混合物と混合する。この滑剤をプラスチックの薄いフィルムのような表面上で乾燥したとき、これは表面に触れる水滴を展開又は分散させなくてはならない。この加工滑剤は、それが繊維の表面上に及び/又は中に乾燥又はベークすると、繊維の液体輸送性を増大させなくてはならない。
【0024】更に、加工滑剤は実質的に低い静電性のものであり及び/又は少なくとも静電気を満足して制御させるものでなくてはならない。この滑剤は単独でか又は少量の少なくとも1種の帯電防止剤の存在下で静電気を制御しなくてはならない。
【0025】本発明で有用な帯電防止剤には、第四級アミン塩、ポリオキシエチレン有機脂肪アルコールエステルの塩、第四級アンモニウム化合物のエトサルフェート(ethosulfate) 塩、第四級アンモニウム化合物の酸塩等が含まれる。好ましい帯電防止剤は、エトサルフェート塩並びに酢酸塩、乳酸塩及びプロピオン酸塩のような酸塩を含む第四級アンモニウム化合物の塩であり、エトサルフェート塩が更に好ましい。最も好ましい第四級アンモニウム化合物のエトサルフェート塩は、4−エチル,4−セチル,モルホリニウムエトサルフェートである。
【0026】本発明の加工滑剤は好ましくは少なくとも部分的に水溶性であり、繊維に適用するときの条件下で水で溶液にしたとき粘稠すぎない。本発明の滑剤には、メチル閉塞ポリオキシエチレンラウレートのようなポリエチレングリコールラウレートのようなポリエチレングリコール脂肪酸エステル又はグリセリルオレエートのような脂肪酸グリセリドの多量部が含まれていてもよい。本発明の加工滑剤にはまた、ある量の相溶性の界面活性剤及び/又は軟化剤が含まれていてもよい。相溶性により、この成分がゲル化、凝集、沈殿などのような悪い反応を起こさないことが意味される。
【0027】加工滑剤は好ましくは、(A)多量のメチル閉塞ポリオキシエチレン(x)脂肪エステル(xは約2〜50モルのエチレンオキシドを表わし、脂肪エステルはラウレートのように7〜18個の炭素原子を含む)と、少量部の第四級アミン炭酸塩又は他の適当な帯電防止剤との混合物;及び(B)多量部の少なくとも1種のポリエチレングリコールモノ又はジラウレート(約80〜2,000 の、更に好ましくは400〜600 の分子量)と、必要ならば、少量部の適当な帯電防止剤との混合物から選択され、混合物(B)が最も好ましい加工滑剤である。
【0028】混合物(A)には好ましくは、約55〜80重量%のメチル閉塞ポリオキシエチレン(x)ラウレート(xは約2〜50モルのエチレンオキシドを表わす)が含まれる。
【0029】本発明の他の面によれば、ポリエチレングリコール400 モノラウレート及びポリエチレングリコール600 モノラウレートのような低分子量及び高分子量のポリエチレングリコール脂肪酸エステル、プラス少量の4−エチル,4−セチル,モルホリニウムエトサルフェートのような適当な帯電防止剤を含む、上記(B)の範囲内に一般的に入る改良された滑剤混合物が提供される。低分子量ポリエチレングリコール脂肪酸エステルはポリエチレングリコール部分が 500より小さい分子量を有するものと定義する。高分子量ポリエチレングリコール脂肪酸エステルはポリエチレングリコール部分が 500より大きい分子量を有するものと定義する。最も好ましい低分子量ポリエチレングリコール脂肪酸エステルはポリエチレングリコール400 モノラウレートであり、最も好ましい高分子量ポリエチレングリコール脂肪酸エステルはポリエチレングリコール600 モノラウレートである。この新規な滑剤混合物は、本発明で使用するためにより好ましく、好ましくは実質的に等しい部の低分子量ポリエチレングリコール脂肪酸エステルと高分子量ポリエチレングリコール脂肪酸エステルとの多量部、並びに4−エチル,4−セチル,モルホリニウムエトサルフェートの少量部からなる。これらの成分は HenkelCorporation 又はICI Americas Corporationから入手できる。
【0030】この新規な滑剤混合物には最も好ましくは、少なくとも約40重量%の低分子量ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、少なくとも約40重量%の高分子量ポリエチレングリコール脂肪酸エステル及び約20〜1重量%の適当な帯電防止剤が含まれ、4−エチル,4−セチル,モルホリニウムエトサルフェートが好ましい帯電防止剤である。
【0031】特にバインダー繊維と共に使用するための他の好ましい滑剤には、少量部の適当な帯電防止剤と共に水中に混合した、少なくとも一種の、ポリエチレングリコール880 ソルビタンモノラウレート及び/又はポリエチレングリコール880 ソルビタンモノステアレートのようなソルビタン基を有するポリエチレングリコールモノラウレート又はステアレートの多量部が含まれる。この新規な滑剤には最も好ましくは、(水を除いて)少なくとも約80重量%のポリエチレングリコール880 ソルビタンモノラウレート及び/又はポリエチレングリコール880 ソルビタンモノステアレート並びに約1〜20重量%の適当な帯電防止剤が含まれ、4−エチル,4−セチル,モルホリニウムエトサルフェートが最も好ましい。
【0032】バインダー繊維は、結合した不織織物を形成するために加熱し圧縮することができる、より安定な耐熱性主成分繊維と共に少量成分としてブレンドされる捲縮した短繊維のような実質的に繊維状である材料である。
【0033】滑剤の溶液には、特定の需要のために適当であると分かった場合には、少なくとも1種の、着色剤、芳香増強剤、洗浄剤、抗真菌又は抗菌剤、脱泡剤、追加の帯電防止剤、他の親水性成分、摩擦変性剤、超吸収性粉末若しくはポリマー、蛍光添加物、防腐添加剤、化粧品目的に適した添加物、エトキシル化オレイルアルコール(化粧品グレード)等のような他の添加物が含有されていてもよい。このような他の添加物は、オプションとして最終の不織又は織物製品に適用することができる。適当で実行可能であるとき、本発明の新規な滑剤の適当な成分をメチル閉塞化等によるようにして変性することができる。若し別の工程で適用するならば、この加工滑剤には、触媒及び/又は結合性を有する添加剤と共に又はこれを伴わないで架橋剤が含まれていてもよい。適当な架橋剤の例は、G.A.GoulstonCo. からの疎水性架橋シリコーンである"LUREEN 2195" である。適当な摩擦変性剤の例は、Pluracol V-10 のようなポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン縮合物及びEmery Chemical Co.により製造されているような種々の脂肪酸(C 10〜C 18)ジエタノールアミド縮合物である。
【0034】加工滑剤にはまた、少量又は微量の、紡糸滑剤、ポリマー、染色で有用な化学薬品等及びそれらの混合物のような繊維の加工で有用な添加物が含まれていてもよい。
【0035】加工滑剤溶液溶媒は好ましくは、水、少量のアセトンを含む水、エタノール若しくはその他の溶媒、少量の反応生成物若しくは繊維から洗浄された物質等を含む水及びそれらの混合物からなる群から選択され、清水又は蒸留水が更に好ましい。
【0036】本発明は当該技術全般の改良であるが、新規な滑剤を含む全ての滑剤が全ての繊維に等しく良く性能を発揮するわけではない。最も好ましい適合性は、繊維及び特定の滑剤を適合させるケースバイケースの基準に基づいて決定すべきである。
【0037】更に、この新規な滑剤はプラスチックテープ、リボン、フィルム及びその他の製造物品に適しているように適用することができる。
【0038】滑剤の適用の前に、本発明の繊維は好ましくは適当な濃度での苛性溶液によるように苛性処理し、次いで中和する。この苛性処理は、最も好ましくは図1及び図6に示すように熱加工滑剤溶液の適用の前に行う。この苛性処理は好ましくは次の工程:(1)繊維を苛性処理する工程、(2)繊維を加熱する工程、そして(3)(酢酸又はクエン酸のような)適当な酸溶液を使用して過剰の苛性を実質的に中和する工程により行う。この加熱工程は好ましくは少なくとも約 130℃の温度で、好ましくは少なくとも約 145℃の温度で、約2〜約25秒間行う。勿論、この温度は繊維が溶融するか又は滑剤が分解するような高い温度で行うべきではない。中和工程で使用する適当な酸は好ましくは、酢酸、クエン酸、アスコルビン酸及び/又はそれらの混合物からなる群から選択される。この苛性処理又は表面加水分解と組み合わせた本発明の方法の結果、捲縮の前に苛性物質及び適当な量の新規な熱滑剤による処理をしなかった他の繊維に比較して、予想外に加工性、液体輸送性及び/又は全体的な性能を含む重要な特性の優れた組合せを新規な繊維になる。
【0039】本発明は最も好ましくは、有意な量の親水性加工滑剤が繊維の表面に付着しており、上記のような熱水処理後も有意な量が残留しており、実質的に連続した長手方向の溝を有する適当な非円形状断面の苛性処理し中和した繊維を指向する。これらの繊維は加工性を含む改良された全体的性能を有している。しかしながら、本発明の新規な方法は、苛性物質で処理しない繊維の捲縮形成、凝集力、加工性及び全体的性能を改良するために使用することができる。
【0040】多くの長手方向又は軸方向の溝を有する繊維は、溝内に中和溶液のような液体を保持する傾向があり、十分な滑剤が入ることを許容しない。それで、繊維を加熱した加工滑剤と接触させる前にこの過剰の液体を除去して、溝に液体が実質的にないようにすることが重要である。これは、少なくとも1個の、棒、スクイズローラ及び/又はエアージェットのような液体除去手段により液体の大部分を物理的に除去する部分又は全体液体除去方法により行うことができる。実質的に液体全体を除去するために、この物理的除去の後で加熱した加工滑剤の適用の前に高温で乾燥を行わなくてはならない。図1には、トウから液体を少なくとも部分的に除去するために、第1段延伸浴及び/又は任意の中和浴の後で使用することができる液体除去手段1の配置が示されている。
【0041】繊維は加工滑剤の溶液の連続流又は半連続パルス化流と高温で、好ましくは少なくとも約40℃で且つ溶液の沸点以下の温度で接触させる。この温度は約50〜 100℃が好ましく、約95℃よりも低い温度が最も好ましい。ポリエステルを延伸するためにこの最も好ましい温度は約70〜95℃である。コポリエステル及び未延伸ポリエステルのようなバインダー繊維について、好ましい温度は約40〜70℃である。
【0042】熱加工滑剤溶液の適用は、(微細な液滴形成によるように)実質的な熱の損失が避けられ、十分な量の加工滑剤が個々の繊維の表面に塗布される限り、どのような適当な手段によっても行うことができる。その量は好ましくは、満足できる捲縮、凝集及び加工性を維持するために十分であるようにすべきである。この熱滑剤溶液を適用するより多く好ましい方法は、図4に示すように捲縮の直前に配置した1個又はそれ以上のジェットを使用することによるものである。この図は、熱滑剤の繊維束(トウ)の中心への浸透を容易にするために上部及び底ジェットの両方を使用することが示されている。それが実際的である限り、熱滑剤は個々の繊維を加熱し軟化させるように個々の繊維と接触することが重要である。それで、繊維と加工滑剤の連続流との接触の間又は後で、滑剤が繊維の上に実質的に均一な様式で展開されるように高温を維持する。(捲縮機又は圧縮ローラのような)次の捲縮又は圧縮手段は、滑剤を展開しそれを繊維の溝内に押し込むために使用する好ましい方法である。更に、最も好ましい混合物(B)(加熱した滑剤−帯電防止剤)のような適当な滑剤で繊維を全体的に塗布することは、捲縮工程の間損傷に対して繊維を保護することを助ける。
【0043】全ての捲縮手段の前の滑剤の適用の間及び/又は直後にある範囲に繊維上に滑剤を展開することもまた好ましい。滑剤はどのような従来の手段によって展開することもできるが、好ましくはスプレッダーバー(spreader bar)、圧縮ロール及び/又は図4に示すようなスプレッダーバーの形状の熱滑剤適用ジェットにより展開する。これらの展開手段はまた好ましくは振動させる。
【0044】繊維に対するこすり(Scuffing)又は他の損傷を避けるために、繊維をドライジェット表面に接触させてはならない。ジェットが繊維に接触するとき、実際にできる限り繊維をこすり又は他の様式で損傷することを防ぐためにトウとバーとの間のドライ接触を最小にするために、スロット又はジェット穴は最も好ましくは、図4に示すように前進する繊維の方に向けられた曲がった接触表面で配置されている。即ち、図4には熱滑剤のための新規でより好ましい適用手段が示され、特にここでは少なくとも1個のスプレッダーバーが適当に取り付けられ、繊維を一層均一に被覆するために繊維分離及びトウ帯内への滑剤浸透を容易にするために振動手段が設けられている。オプションとして、底ジェット又はジェット類をトウから間隔を置いて設け、トウに衝突する十分な圧力で加熱した滑剤を適用することができる。適当な供給タンク、攪拌手段、加熱手段、液送手段、再構成手段、ケース、排水及び再循環が設けられる。
【0045】トウ加工ラインで捲縮機の前に直列で熱滑剤ジェットを使用することを図4に示す。トウを最後のロールと捲縮機との間で適当な張力の下に維持し、前記のようにそして図4に示すように、スロット付きジェットを、トウが、繊維に損傷(融着繊維、破壊したフィラメント、「スキン−バックス(skin-backs)」等)を起こし得る「ドライ」(滑剤を付けていない)(金属又はセラミックのような)表面と接触するのを防ぐために配置する。一連の小さい穴を所望によりスロットの代わりに置き換えることができる。調節可能なフランジは、トウを適当な位置に保持し、種々のトウ幅に必要なようにトウの端でスロット又は穴を覆う。スロット又は穴を有するこの底ジェットは、トウ帯に亘って配向されている複数の滑剤供給チャンバーと共に構成することができる。図4は、本発明の最も好ましい態様である複ジェット適用手段を示す。全ての所定の繊維種類のために、適用する滑剤の%及び/又は使用する滑剤濃度の調節を与えるために、個々のジェットを操作し、調節し又は他のものから独立に切り離すための設備が設けられてもよい。最も好ましい態様に於いて、2個の上部ジェットの少なくとも1個は、少なくとも1個のスプレッダーバーと共に共通のマウント及び/又は支持体部材を有し、上部ジェット及びバーが適当な手段により枢軸旋回又は上昇して、トウが捲縮機ロール内に置かれるときスタートアップの間トウ通路に便利なアクセスを与えることができる。この共通のマウント及び/又は支持体部材の一つの態様を、図4に於いて破線により示す。第一(上流)のジェットにより加熱した滑剤をトウ帯の上面に適用する。滑剤は第一のスプレッダーバーの入口側で驚くほど安定な小さい濃度(ビード)を形成する。このスプレッダーバーは第一ジェットからの滑剤を展開し、トウ内への浸透を起こさせ、そうして滑剤適用の均一性を増大させる(底ジェットと設計が同様の上部ジェットを、この上部ジェット及び/又はスプレッダーバーに置き換えて使用することもできる)。底ジェットにより適用された滑剤は、このジェットの丸い上部部分によりトウの中に上向きに押される。トウの下側に配置された任意のスプレッダーバー(図示せず)を底ジェットから下流に配置させることができ、底ジェットと共通のマウント及び/又は支持体部材を持たせることができる。最後(下流)の上部ジェットで追加の滑剤を適用し、捲縮機ロールによりトウの中に賦勢させるために捲縮機入口でトウの上部に小さいビードを形成させることができる。底ジェットは1個の上部ジェットと組み合わせて操作することができる。この新規な複ジェット滑剤手段は、捲縮機入口にできるだけ近づけて配置させるべきであり、実際に好ましくは捲縮機から約90インチ(約 229cm)以内、最も好ましくは約60インチ(約 152cm)以内であり、最も近いジェットは最も好ましくは捲縮機から約24インチ(61cm)以内に配置する。第一ジェットから第三ジェットまでの距離は約6フィート(183cm)を越えないことが好ましい。滑剤を加熱条件に維持するのを助けるために適当な断熱材を使用することができる。更に、滑剤の残りを半閉ループで加熱した供給タンク内で再加熱するために戻しながら、滑剤の一部のみをジェット(単複)から出してトウに一定量で供給するように、ジェット(単複)を新規な循環システム(図示せず)で設計することができる。この滑剤の循環は、滑剤を熱く保持することを助けまたジェットの閉塞を避けるべきである。加熱した滑剤の均一な適用を容易にする必要があるとき、加熱した供給タンクに、滑剤濃度の自動監視及び補正システム、温度センサー、断熱材などを設けることができる。
【0046】より少なく好ましい態様は、加熱した滑剤の浴中に部分的に浸漬している滑剤塗布した回転するトウ接触ロールを底スロット付きジェットの代わりに置き換えた他は、図4と同様である。この態様は、これがより複雑であり、滑剤を汚染する傾向があり、断熱がより困難であるので、あまり好ましくはない。
【0047】より少なく好ましいオプションは、最も好ましい滑剤を中和浴に適用し、捲縮機の前に過剰の液体の除去手段及び加熱手段を続けることである。
【0048】同様により少なく好ましいオプションは、繊維の溝内への滑剤の浸透を増大させるためにスプレッダーバーのような接触手段が含まれないならば、最も好ましい新規な滑剤混合物を従来の手段により適用し、繊維及び適用した滑剤を加熱するためのスチームチャンバーを続け、トウ乾燥器内で捲縮及び加熱を続けることである。
【0049】従来技術よりも改良されているが、他のより好ましくないオプションは、従来の方式の捲縮機及びトウ乾燥器の後で最も好ましい新規な滑剤を適用することである。しかしながら、加熱した滑剤を繊維の溝の上及び中に賦勢させ、捲縮形成を増大させ、捲縮機を通過する間に繊維表面を保護することを助ける機会は失われる。捲縮の前にスチームの従来の適用を使用する場合には、この新規な滑剤組成物は従来の手段により適用しても、不織又は織物機械を通過する繊維の加工性をある程度まで容易にし、全体的性能の幾らかの改良を行うために使用することができると信じられる。新規な親水性滑剤(類)をトウ帯の各側面に適用するためのこのような従来の適用手段には、浸漬浴、(空気無しジェット又は空気推進ジェットのような)スプレー適用手段、スロット(単複)又は複数の穴を有する適用シリンダー、静電スプレー、二重キスロール、二重ブラシアプリケータ等が含まれる。この新規な滑剤組成物は最も好ましくは、少なくとも約45重量%のポリエチレングリコール400 モノラウレート、少なくとも約45重量%のポリエチレングリコール600 モノラウレート及び10重量%以下の4−エチル,4−セチル,モルホリニウムエトサルフェートからなる。
【0050】本発明の方法により、加熱した加工滑剤の被膜を含有する繊維は、トウ乾燥器で乾燥するような乾燥工程に処理しなくてはならない。このトウ乾燥器には空気循環システムを設けなくてはならない。これは、繊維の表面への、特に非円形状繊維の溝、更に特に苛性処理した溝内の表面への加工滑剤の付着を安全に完結する。全体の加熱又は乾燥時間は好ましくは約7分より少なく、更に好ましくは約4分より少ない。この乾燥工程は好ましくは少なくとも約40℃、更に好ましくは50℃〜 135℃の温度で少なくとも約20秒間行い、50℃〜115 ℃で少なくとも90秒間が更に好ましく、少なくとも 180秒間が最も好ましい。アセテート繊維及び延伸ポリエステル繊維について、この更に好ましい温度は約60℃〜 115℃である。コポリエステル及び未延伸ポリエステルのようなバインダー繊維について、この温度は約40℃〜70℃である。しかしながら、乾燥温度に於ける変更が異なった最終用途に適合させるために必要であるかも知れないことが理解される。苛性物質を使用しないとき又は特定の製品について適当であるとき、トウ乾燥処理の本質的に全部をトウ乾燥器で行いながら、所望により熱固定キャビネットを室温で又は室温付近で操作することができる。
【0051】このようにして加熱し、滑剤を塗布した繊維を、適当なとき、また2回目の加熱をすることができる。この2回目の加熱温度は好ましくは1回目のトウ乾燥器部分よりも少なくとも約10〜60℃高い。この2回目の加熱のための接触時間は少なくとも約5秒間である。この2回目の加熱は、好ましくは少なくとも 135℃の温度で少なくとも約5秒間、好ましくは10秒間以上行い、20秒間以上が最も好ましい。この2回目の加熱又はトウ乾燥工程は、少なくとも 175℃の温度で少なくとも約2秒間行うこともできる。使用する加熱条件は使用する不織又は織物加工の種類及び最終製品に必要な性能特性に適したものでなくてはならない。
【0052】本発明者等は、殆ど全ての種類の合成繊維が、本発明の方法により処理することによってある程度まで利益を受けることができると信じる。本発明により処理することができる適当な繊維の例には、コポリエステルを含むポリエステル、酢酸セルロース、モダクリル、ナイロン、オレフィン、ビスコースレーヨン、ポリフェニレンスルフィド、生物分解性物質から作られた繊維及びこれらの適当な混合物又はブレンド物からなる群から選択されたものが含まれる。本発明により処理することができる好ましい繊維は、ポリエステル、酢酸セルロース、モダクリル、ナイロン及びビスコースレーヨンであり、ポリエステル及び酢酸セルロースが最も好ましい。コポリエステルを含む好ましいポリエステルは、比較的配向したポリエステル、比較的配向していないポリエステル、塩基染色性について変性したポリエステル、デンプンを含むポリエステル、酢酸セルロースを含むポリエステル、プロピオン酸セルロースを含むポリエステル、酢酸セルロースを含むポリエステル、(酢酸デンプンのような)変性デンプンを含むポリエステル及びセルロースエステルとブレンドした脂肪族ポリエステルから選択される。更に、化学的に又は重合した外部塗膜により変性されたポリエステルが、本発明の方法により処理することによって利益を受けることができる。
【0053】本発明で有用な酢酸セルロース繊維は、溶融紡糸又は溶媒としてアセトンを使用する従来の溶媒紡糸方法により製造される。酢酸セルロースには親水性作用及び/又は所望の性質を更に増強する添加剤が含まれていてもよい。
【0054】本発明で有用なポリエステル材料は当該技術分野でよく知られているポリエステル又はコポリエステルであり、ジカルボン酸又はそのエステルとグリコールとを重合させることによるような標準的な方法を使用して製造することができる。ポリエステル及びコポリエステルの製造で使用するジカルボン酸化合物は当業者によく知られており、これには例示的にテレフタル酸、イソフタル酸、p,p′−ジフェニレンジカルボン酸、p,p′−ジカルボキシジフェニルエタン、p,p′−ジカルボキシジフェニルヘキサン、p,p′−ジカルボキシジフェニルエーテル、p,p′−ジカルボキシフェノキシエタン等、並びにそのアルキル基に1〜約5個の炭素原子を含むそのジアルキルエステルが含まれる。
【0055】ポリエステル及びコポリエステルを製造するための適当な脂肪族グリコールは、炭素数2〜10の非環式及び脂環式グリコールであり、特に、エチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ペンタメチレングリコール、デカメチレングリコール等のような一般式HO(CH 2) p OH(但し、pは2〜約10の値を有する整数である)により表わされるものである。
【0056】その他の公知の適当な脂肪族グリコールには、1,4−シクロヘキサンジメタノール、3−エチル−1,5−ペンタンジオール、1,4−キシリレングリコール、2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオール等が含まれる。4−ヒドロキシ安息香酸、4−ヒドロキシエトキシ安息香酸のようなヒドロキシカルボキシル化合物又は当業者に有用であることが知られているその他のヒドロキシカルボキシル化合物のどのようなものも存在させることができる。
【0057】上記のジカルボン酸化合物の混合物又は脂肪族グリコールの混合物を使用することができること、及び一般に約10モル%以下の少量のジカルボン酸成分を、アジピン酸、セバシン酸若しくはそのエステルのような他の酸により又はポリマーに改良された染色性若しくは塩基性染料での染色性を与える変性剤で置き換えることができることも知られている。更に、(人造硫酸バリウムのような)顔料、(TiO 2のような)艶消し剤又は光学的増白剤を公知の方法により公知の量で含有させることもできる。
【0058】本発明で使用するための最も好ましいポリマーは、(1)比較的配向していない及び比較的配向したポリ(エチレンテレフタレート)(PET) 、(2)ポリ(エチレンテレフタレート)ベースのコポリエステル、特にバインダー繊維として使用するために適しているもの、(3)セルロース系添加剤及び/又は酢酸デンプンのような変性デンプン及び(4)酢酸セルロース繊維である。
【0059】本発明の繊維は、好ましくは米国特許第 4,842,792号、米国特許第 4,954,398号及び米国特許出願第07/ 333,651号(これらの開示の全部を参照することによって本明細書に含める)に記載されているもののような、少なくとも1個の連続溝を有する非円形状繊維である。最も好ましくは溝の表面は溝の外側表面よりも粗い。種々の繊維断面の例を図2a,2b,2c及び2dに示す。図2a及び2bは本発明により処理する更に好ましい断面である。しかしながら、捲縮した短繊維形のどのような非円形状繊維、特に図示するような十分定義された溝及び/又はチャンネルを有するものの全体的性能も、本発明の方法により改良されるであろう。図2cの左の破線は、種々の交替し得るデザイン及び/又は基本的デザインへの付加を示すために含める。溝はまた中実又は中空コアの周りに環状パターンで配置することもできる。好ましい非円形状繊維は、実質的に連続している少なくとも1個で、30以下又はそれ以上の溝及び/又はチャンネル及び/又は足を有している。複数の溝を有する繊維は、円形繊維よりも大きい単位重量当たりの表面積を有しており、それでより多い滑剤で塗覆することができる。少なくとも1個の連続断面の溝を有する繊維は好ましくは、その表面に塗布された少なくとも約 0.3重量%の滑剤を有し、一方5個又はそれ以上の溝を有する繊維は少なくとも約 0.5重量%のその表面に塗布された滑剤を有する。
【0060】本発明の方法で有用である好ましい繊維の形は、約10,000 (11,111デシテックス)〜100,000 (111,111デシテックス)全デニールの連続フィラメントのトウである。しかしながら、もっと大きいデニールのトウも使用することができる。このトウは(捲縮した又は捲縮しない)他のトウのように、(カッターを跳ばして)トウ乾燥器の後トウフィーダーに通して加工し、梱包機(baler) で集めて輸送に便利であるベール(bale)を形成することができる。このトウは続いてローラ及び/又はジェットにより開けるか又は展開し、その後種々の不織製品、フィルター等に使用することができる。短繊維について、全トウデニールは30,000(33,333デシテックス)のように小さくすることも少なくとも 2,000,000(2,222,222デシテックス)のように大きくすることもできる。本発明の繊維は加工滑剤の加熱した溶液を接触させ展開した直後に捲縮に付すことも好ましい。好ましい捲縮した又は捲縮しない繊維は、約 0.5cm〜約15cmの短繊維長さ及び/又は約 0.8〜200(0.89〜 222デシテックス)のフィラメント当たりのデニールを有している。
【0061】本発明の方法には好ましくは、比較的平らな帯に配列した繊維の群(延伸又は未延伸トウ)を少なくとも1種の或加工滑剤と高温で接触させ、加工滑剤をトウ中に浸透させて繊維を被覆し、次いでトウを駆動ロールを経て加圧に付し、次いで該滑剤を繊維の表面の上及び/又は中にベーク又は乾燥するに十分な温度及び時間でトウを加熱することが含まれる。駆動ロールは捲縮機のロールであってよい。
【0062】トウ、捲縮した短繊維又は捲縮しない短繊維の形の処理した繊維を続いて(バインダー繊維のような)少なくとも1種の他のトウ又は短繊維とブレンドするか又は組合せ、適当な不織加工に付してウエブを形成し、このウエブを続いて加熱し適当に圧縮してブレンドした繊維を圧縮させ結合して、布帛又は詰め物のような結合した不織材料を作ることができる。
【0063】本発明の最も好ましい方法には、(1)前記のような苛性処理し次いで中和したポリエステル繊維のトウを、加熱装置、最も好ましくはトウ温度調節器及び/又は温度センサーを有する回転加熱ドラムに付し、次いで中和工程及び少なくとも1種の滑剤及び/又は添加剤の任意の適用の後の少なくとも部分的な水の除去を続け、(2)乾燥したトウを適正な捲縮のための適当な張力で加熱装置から前進させ、(3)少なくとも1種の加熱した加工滑剤を乾燥したトウに適用し、(4)(好ましくは滑剤を適用した直後に)繊維を捲縮するか又は回転圧縮ロールを繊維に適用し、そして(5)滑剤を繊維の表面の上及び/又は中にベーク又は乾燥するに十分な温度及び時間でトウを加熱することが含まれる。
【0064】トウ乾燥器の温度範囲は望ましい捲縮角を維持することに関して重要である。例えば、トウ乾燥器で75℃で5分間乾燥した後の捲縮した繊維のトウは、(推定法による)約65〜80度のよく形成された比較的鋭い平均捲縮角を有することができる。しかしながら、この同じ繊維は、 135,150及び 175℃で同じ長さの時間乾燥した場合には、成功裡により広い、更に開いた、更に丸くなった捲縮角を有する。親水性滑剤に変化がないと仮定すると、ますます大きく開いた捲縮角は、繊維凝集力が減少する方向に増大する傾向を作る。即ち、特別の不織又は織物操作に於いて所定の繊維の適当な性能のために必要な凝集力が考慮されなくてはならず、トウ乾燥器の温度は考慮に入れなくてはならない要因の一つである。
【0065】特定の製品に必要な繊維強度(テナシティー)、繊維伸び、収縮パーセント等が、捲縮機の前及び/又は後に使用する温度及び/又は滞留時間を決定する際に考慮しなくてはならない。
【0066】或量の滑剤がトウ乾燥器及び/又は結合オーブンを通過する間に温度及び時間に依存して失われ得ることも見い出された。即ち、繊維に適用する滑剤の量は、これらの損失を補償し、結合した親水性不織物のような最終製品のために確立された目標レベルに合致させるために十分でなくてはならない。
【0067】全体的に、所定の繊維について操作温度及び滞留時間を確立するために幾つかの要因を考慮しなくてはならないことが明らかである。前記のように捲縮機の前に加熱条件下で滑剤(特に新規な親水性滑剤)を適用することは、捲縮形成の項目で、特に捲縮角及び先端形成に関して余分の安全限界を与える。
【0068】適当な捲縮回数、滑剤組成、滑剤%などに加えて、開放、ブレンド、梳き及びそれに続く操作の間に少なくとも満足できる加工のために十分な繊維凝集力を与える平均捲縮角を維持することが最も重要である。更に、捲縮先端は、より大きい性能を有する捲縮を作るために相対的に「U字形」の代わりに相対的に「V字形」でなくてはならない。全ての繊維の加工特性は、妥当な安全限界で、製造速度並びに開放、供給、梳き及び効率及び利益のために必要なその他の不織物又は織物加工に於ける均一性を得るために、それを可能にすべきである。
【0069】全ての与えられた試料の全体凝集力値は、米国特許第 4,649,605号(引用によってこれらの開示の全部を本明細書に含める)に記載されている凝集力試験方法及び器械により迅速に測定することができる。
【0070】この方法は、天然又は人造の捲縮した短繊維が 5.6〜12.5インチ(14.2〜 31.75cm)の重量平均凝集力数を有するか否かを決定する。これは、短繊維の梳いたウエブに対して次第に増加する異なった圧力レベルがガス衝突接触を開始して、膨れの少なくとも90%が特定の圧力レベルのために結局破裂するまで梳いたウエブ内に目に見える膨れを形成させることにより行われる。このような圧力に於いて、破裂は、破損指示器バー又は受光素子の高さに等しいか又はこれを越えるガス衝突により上方に膨らむ「尾」を形成する。各圧力レベルからの破裂の圧力及び数を記録し、これから重量平均凝集力数を決定する。この試験に使用したスライバー重量は65グレーン/ヤード(4.61g/m)であるが、器械は他のスライバー重量を用いて較正することができる。実験室は約55%相対湿度で75°F(24℃)に維持されている。これらの試験のために使用する梳き機は、約 1.1〜7.0 (1.2〜 7.8デシテックス)の広いデニール/フィラメント範囲を有し約1.25〜2.0インチ(3.2〜 5.1cm)の短繊維長さを有する繊維を使用して、試験目的のために適した少なくとも一般的に受容できる梳きウエブを作ることを可能にする装置及びセッティングを有していた。梳き機は自動水準器で取り付けた。
【0071】綿は、ある種のよく捲縮し、適当に滑剤付与した人造繊維で得ることができるものに比較して比較的低い凝集力を有している。それで、可能なときはいつでも、少なくとも満足できるウエブ並びにスライバー均一性及び強度を有する高い梳き速度(kg又はポンド/時間で)を得るために、人造繊維は滑剤付与し捲縮して或範囲まで綿の凝集力レベルを超えるようにすべきである。綿の歴史の観点で、凝集力試験器械は選択した綿を使用して(選択した綿の値よりも高い)所望の範囲の凝集力値を確立するこめに較正することができる。例えば、 4.6〜4.7 のMicronaireグレード(綿を等級付けするための標準試験)及び1〜 1.063インチ(2.54〜 2.7cm)の平均短繊維長さを有するメンフィス綿の適当に貯蔵し熟成したベールからのブレンドした試料の凝集力試験は、約 5.1〜 5.5イギリス法(12.9〜14メートル法)の凝集力値をもたらした。凝集力値は、尺度がイギリス法基準かメートル法基準かを記載する以外は測定の単位を記載することなく少数第1位まで数値項目で表示する。この綿は梳き性能に於いて実質的に典型であることが知られていたので、凝集力試験器械を凝集力範囲の下端での凝集力値を与えるように調製した。即ち、より大きい凝集性を有する繊維は、この装置の凝集力範囲より少なくとも幾らか高い凝集力値を与えると期待される。代わりのものとして、持続性の(比較的非揮発性の)滑剤を有する安定な合成短繊維の適当に熟成したベールを試験し、他の繊維試料に対して比較するための適当な凝集値を確立するために使用することができる。
【0072】捲縮回数/角についての及び滑剤%についての試験は、加工ラインの操作を開始し制御する際に重要であるが、このような情報は比較凝集力値の項目で繊維の使用適性を決定しない。凝集値は一つの試料を少なくとも一つの他のものに対する梳きウエブの相対強度の尺度を与えることによってこの点で役に立つ。更に、梳き機及び梳いたウエブに供給された繊維マットを、如何によく繊維が分離されたかを決定するために試験する。
【0073】優れた効率及び製造速度(kg又はポンド梳き量/時間)を有する有利な比較凝集力及び通常の梳き性能を、図1、4及び6に示す新規な工程及び熱滑剤適用ジェットにより作られた最も好ましい苛性処理した非円形状繊維を含む本発明の新規な繊維で得ることができる。
【0074】鉱油ベースの滑剤について繊維上の滑剤の概略重量%の決定は、繊維の試料から洗出した抽出物の分析を経る赤外試験法により行われる。ベールの法則により記載されているような赤外吸収を、フレオン(デュポン社)のような適当な溶媒中に抽出した滑剤の質量を測定するために使用する。分析器システムは循環フローループを使用して滑剤を除去するために繊維を洗浄する溶媒を分配する。フレオン及び滑剤の溶液を、それが Wilks-Miran IR 分析器のような赤外吸収分析器フローセルを通過するとき全C−H結合について分析する。得られた信号は滑剤%(重量基準)として表示させるために電子的に変換する。種々の種類の繊維に適用した幾つかの異なった滑剤の分析のために単一のIR滑剤試験装置を使用できるようにするために変換係数を用いることができる。例えば、単一の試験ステーションは、1)縫製糸のために適するように滑剤付与したポリエステル繊維を分析するために、そして2)続いてある種の不織製品で使用するために適している滑剤を受容したポリエステル繊維を分析するために使用することができる。IR滑剤試験装置("Rothermel Finish Analyzer")は米国、Spartanburg, SC,の Lawson-HemphillCorp. から購入することができる。
【0075】管溶出は、種々の繊維上のこの新規な滑剤のような親水性滑剤の大体の重量%を決定するために使用することができる好ましい方法である。この方法に於いて、繊維から実質的に全ての滑剤成分を除去することを試みるためにメタノール抽出を使用し、次いで滑剤重量%を決定するために秤量する。管溶出法は、開放端を有するガラス管の中に充填した繊維試料からメチルアルコールで滑剤を抽出することによって、予め秤量しておいた試料上の滑剤の量の決定を可能にする。このアルコールをスチーム浴の上に置いたアルミニウム皿の中に捕らえる。このアルコールを制御した条件下で蒸発させ、抽出した滑剤を残渣として残す。残渣の重量を重力測定により測定し、滑剤パーセントを算出する。適当な安全注意を払わなくてはならない。これらの滑剤重量%についての試験は一般的に妥当であるが、実験室の間、操作者の間、経過時間に亘る繰り返し試料の間で或量の変動を有する。かくして、全ての繊維について正確な又は的確な量を測定することはできないと思われる。本発明の方法は、特に前記のように或る繊維について或る重量%範囲内で使用した場合に、改良された全体的性能を与える、少なくとも1種の親水性滑剤で被覆された繊維を与える。本明細書に記載した滑剤の好ましい最低量は、適用及び/又は試験に於いて幾らかの誤差の余裕を与えるべきである。
【0076】例6の親水性酢酸セルロース繊維について、親水性滑剤の大体の重量%は、ソックスレー抽出方法でジエチルエーテルを使用するASTM方法D-2257-80 に記載されているようにして実質的に決定した。
【0077】短繊維の捲縮角、捲縮比及び捲縮回数のような捲縮特性に於ける差異の推定を行うことは有用である。捲縮は、繊維の梳き及び続く不織布帛への繊維の加工に影響を与える。短繊維捲縮はまた、最終製品の嵩、手触り及び外観に影響を与える。捲縮特性のための利用できる試験方法は、記載されているように注意して用いなくてはならない。捲縮特性は捲縮機及びトウ乾燥器のための良好な操作条件を確定することを助ける上で重要である。このような特性は主な差異を検出するのを助けることができる。
【0078】捲縮を分析するこの方法に於いて、短繊維の繊維チップ標本を黒色のプラッシュの表面の上に置く。繊維の全長に沿った捲縮を数える。緩和した(捲縮した)繊維長及び伸ばした繊維長の両方を、インチ又はセンチメートルで少数第1位まで測定する。次いで、夫々の試料の捲縮角及び捲縮比を算出する。
【0079】捲縮は繊維の波打ち(waviness)、即ち、反復性のものであり、外部力により繊維に意図的に導入される、繊維の長軸に対して垂直面又は水平面の何れかでの、フィラメント又はフィラメント群の変形として定義される。捲縮レベルは、伸ばした繊維長さの1インチ当たりの角度的ピーク(捲縮)の数として定義され、単位長さ当たりの捲縮数として記載される。捲縮比は、捲縮した繊維の緩和した長さの伸ばした繊維長さに対する直接比率として定義される。繊維チップは、同時に切断した後レジスター(register)に残っている捲縮短繊維(典型的に約10〜50)の全ての群である。捲縮角は下記の式:
【0080】捲縮回数及び捲縮角の限界を理解することは重要である。「使用適性」を予測するためのこれらの試験の能力が満足されないのみならず、実際の試料サイズの再現性及び代表性も満足できるように信頼されない。捲縮回数についての試験方法の厳しい限界について明白に述べている「使用者及び重要性(Users and Significance)」の項についての1980年のASTM方法D3937 を参照されたい。また、ASTM D3937の「適用できる文書(Applicable Documents)」の項も参照されたい。この全部の方法を本明細書に参照して含める。
【0081】著しい捲縮を有しない種々の新規な繊維を製造することを望むとき、捲縮機ローラは、内部スチームが無く且つクレッパー(clapper) により掛けられる非常に低い圧力を有する前進ローラとして本質的に使用することができる。代わりのものとして、後に適当な前進ローラ(「スター」ローラ)が続くスクイズローラを、捲縮機に置き換えるために熱滑剤ジェットの直後に配置することができる。
【0082】自動垂直湿分輸送試験は、繊維の垂直液体輸送能力を測定するために本明細書で使用する試験の一つである。繊維は元の形か前記のように熱水ジェットで洗浄したものであり、プラスチックチューブの内側に置かれる。次いでこのチューブを垂直に装着する。次いでこのチューブを液体と接触させる。この方法は多孔質又は繊維状標本の液体上昇を自動的に測定し、時間と共の標本の液体重量増分のプロフィールを与えるように設計されている。繊維状標本は梳いたスライバーの形又はトウの形であってよい。対象の殆どの適用に於いて、液体は水又は人工汗の何れかであり、標本の中への液体の自発的移動は、重力に対抗して液体に作用する表面力又は毛管力の定量的測定を与える。(スライバーを2.54cm当たり1回捻り、そして内径約7mmのプラスチックチューブの中にいれ、そしてスライバーが10.2cmのチューブから突き出たところでスライバーの端をきれいに切断することによって)標本を作製し、装着し、そして液体を装着した標本の底と端と接触させて置くと、コンピュータは所定の時間間隔でバランス(標本の重量増分)を読み取る。人工汗の調製はAATCC 試験方法15-1979 に記載されている。次いでこのデータのグラフを図3に示すようにプリントする。
【0083】繊維の適当な液体輸送溝の数が増加すると、断面、紡糸性能、生産速度、所望の繊維品質を維持するために及びフィラメントの破壊を避けるために、フィラメント当たりのデニールを増加させることが必要になる傾向にある。紡糸と延伸の組合せにより、約8個〜少なくとも20個の溝を有する種々の繊維についてフィラメント当たり約5.0 〜200 の最終デニール(5.6 〜222 デシテックス)を有する繊維を得ることが可能である。しかしながら、5.0 より小さいデニール/フィラメント(5.6 デシテックス)を作ることが可能であることが認められる。
【0084】本発明の好ましい非円形状繊維を熱加工滑剤溶液で処理するとき、加工滑剤を含有する熱溶液と接触させる前に、繊維の溝から過剰の液体を除去しなくてはならないことを予想外に見い出した。このことは2個の溝を有する繊維について必要であるが、8個又はそれより多い溝を有する繊維についても同様であり、そうして次いで滑剤溶液は繊維の溝内に流れ込むことができる。この液体除去方法の配置は図1に示すようにすることができる。大部分は水であるこの過剰の液体を有効に除去するどのような方法も、本発明のこの好ましい方法に於いて有用であると考えることができる。しかしながら、接触バー、スクイズロール及び空気ジェットが好ましく、図6の2Aの後に示すような新規な乾燥工程が最も好ましい。過剰液体除去システムの受容性を判断するために使用されるべき規準は、このような過剰の液体が除去された後で所望パーセントの滑剤を繊維に満足できるように適用できるか否かであり、これに関してこの新規な制御された乾燥工程が最も有効である。8個の溝を有する繊維(図2d)のような約2個より多くの溝を有する繊維は、ジェットからの滑剤が本質的に液体の表面に乗りどのような多量の程度にも溝内で有効に沈着しないように多量の液体(希釈酢酸溶液)を捲縮機の方に運ぶ。次いで捲縮機は湿潤繊維を絞って、熱滑剤及び残留液体(弱い酢酸)溶液の大部分を除去し、低い滑剤レベルを有する繊維を残すようにする。8個又はそれより多い溝を有する繊維(図2c及び2d)は、2個の溝を有する「8字形」(図2a)よりも極度に大きい酢酸溶液を吸い上げる能力を有している。
【0085】この残留液体問題に対する解釈は、第二のものがより好ましい解決を表すが、下記の通りである。
【0086】(I)適当なフード、戻し排水管等を取り付けることができる米国特許第3,458,890 号及び同第3,786,574 号に記載されているもののような少なくとも1個の空気ジェットを、中和浴の出口側のバー及び/又はスクイズローラの後に使用し(図1で1で示すように配置)、熱滑剤ジェット及び/又は捲縮機の前の熱滑剤適用のためのその他の適用手段に到達する前に繊維上の残留溶液のレベルを有効に減少させる。
【0087】(II)最も好ましい多目的な方法は、(1)中和、(2)任意の追加の洗浄処理、(3)(バー及び/又はジェット及び/又はスクイズローラのような)液体除去工程及び(4)任意の滑剤適用工程に続いて、トウを実質的に乾燥及び/又はベークされるようにする。次いで繊維を運び、捲縮機の前に熱滑剤の最終適用を受けさせる。少なくとも1個の溝を有する非円形状繊維に高レベルの前記の滑剤を有効に効率よく適用できるこの方法の図面について図6を参照されたい。
【0088】更に、図6に示す新規な熱滑剤ジェット(又はジェット群)を、苛性処理及び続く中和工程が使用されない状況で滑剤(類)をトウに適用するために使用することができる。この方法は、選択した繊維を種々の操作条件、温度、処理、表面塗布、二段滑剤適用等に付すために種々の方法で操作できる。
【0089】多数のよく形成された溝を有する繊維には、僅かのこのような溝を有するものよりも多くの滑剤を含有することができる。8個又はそれより多くのように多数の溝を有する繊維は好ましくは、その上に塗覆された少なくとも約0.3 重量%の滑剤を有し、更に好ましくはその表面又は溝に適用された約0.5 〜2重量%の新規な滑剤を有する。
【0090】適当な開始剤を伴うエポキシ化ポリエーテル及びポリグリシジルエーテルのような架橋剤を、繊維の表面特性を変えるために又は「手触り」又は感触などを変えるために改良された方法を使用して適用することができる。図6に示す方法は著しい柔軟性を与える。例えば、ジェット(又はジェット群)2Aで選択した架橋剤及び必要であるかも知れない全ての開始剤を便利に適用すること及び続いてジェット(又はジェット群)2B等で少量の架橋剤を含む加工滑剤を適用することが可能である。このような架橋剤には少量の紫外線(UV)抑制剤などが含まれていてもよい。
【0091】(図6に示す)この改良された方法は、制御された方法で、種々の滑剤及びその他の物質を選択された繊維に適用し、適当な熱処理を与える能力を有する。図6に示すように、繊維を少なくとも一部の滑剤又は滑剤の成分(例えば、ポリエチレングリコール600 モノラウレート単独を含む溶液)と接触させ、次いで熱固定することが好ましい。滑剤のこの一部は、例えば、2a又は第4ローラセットと第2熱固定ユニットとの間で適用することができる。次いでこの適用に、2bでの繊維と加熱した滑剤との接触を続けることができる。捲縮した繊維にとって、これは全て捲縮機の前に行うことが好ましい。しかしながら(新規ではあるがあまり好ましくない方法として)図1に示す方法を使用して、滑剤の少なくとも1種の加熱した成分及び/又は架橋剤を捲縮機の前に適用することができ、続いてトウを熱固定し、そして追加の滑剤及び/又はその他の成分を、トウ乾燥器の後で従来のスプレーブース又はブラシアプリケータにより適用することができる。
【0092】比較的延伸していないポリエステルバインダー繊維及び無定形コポリエステルバインダー繊維などは、本発明の方法により少なくとも0.2 重量%、最も好ましくは少なくとも0.3 重量%の前記の加熱した加工滑剤を適用することによって適当に親水性にすることができる。バインダー繊維は木材パルプのような少なくとも1種の他の繊維又は他の材料とブレンドすることができ、次いでブレンドを加熱して、普通圧縮状態でバインダー繊維を他の成分と結合させて、種々の特性を有する結合した不織親水性製品を作る。1.5 〜2インチ(約3.8 〜5.1 cm)の短繊維長さを有する約2〜8デニール/フィラメント(2.2 〜8.9 デシテックス)の好ましいコポリエステルバインダー繊維を、100 モル%のテレフタル酸、69モル%のエチレングリコール及び31モル%の1,4−シクロヘキサンジメタノールから作ることができる。しかしながら、二成分型を含むその他のバインダー繊維を使用することができる。適当なバインダー繊維の例には、イーストマンケミカル社(Eastman Chemical Company)により作られた "KODEL 44U"(未延伸ポリエステル)及び "KODEL 410"(コポリエステル)並びにヘキストセラニーズ社(Hoechst Celanese Corp. )により作られた"CELBOND" シースコア専売二成分繊維が含まれる。このバインダー繊維にはサイド・バイ・サイド (side-by-side) 二成分型及びポリオレフィンから作られたものが含まれてもよい。
【0093】これらの繊維を強く親水性にすることによって、最終製品の液体輸送能力を始めるか又は増大させる新規な有効な方法が提供される。所望ならば捲縮形成に於ける著しい改良も得ることができる。典型的な応用に於いて、これらの繊維は少なくとも1種の他の繊維とブレンドし、次いで熱及び圧力を用いて結合させることができる。しかしながら、これらの新規な親水性コポリエステルバインダー繊維はまた、木材パルプ及び/又はその他の材料とブレンドして、持続性を含む増大した全体的液体輸送性能を有する製品を作ることができる。木材パルプなどとブレンドするとき、このコポリエステルは普通約0.6 インチ(1.5 cm)又はそれより小さい短い短繊維長さに切断され、しばしば比較的少ない捲縮を含むか又は捲縮を含まない。
【0094】近年、ビスコースレーヨンの供給は著しく減少してきた。しかしながら、吸収性製品、クリーニング布帛、フィルター、多目的不織物等のような、長年に亘って開発されてきたこの繊維を含む多くの優れた親水性製品がある。本発明の新規な繊維は、適当なブレンドを作ることによってビスコースレーヨンの供給を拡大するために使用することができる。ポリエステル縫製用糸で使用されるもののような高強度高品質繊維も、本発明の方法による処理によって利益が得られると信じられる。
【0095】
【実施例】下記の例は本発明を更に示すことを意図するものであり、本発明に対する限定として意図するものではない。繊維の滑剤付与は「正確な科学」ではないので、加工性観点からの「劣った」滑剤の上記及び下記の例に於ける同定は、それが、全ての状況下で全ての不織物及び織物装置で全体の加工失敗を自動的に起こすことを意味しない。しかしながら、全体的に、親水性か又は他のものである劣った滑剤は、梳きに於ける弱いウエブ及び/又はスライバー、過剰のウエブ破損、ウエブの穴及び/又は不揃いの(はっきりしない)ウエブ、所望の高い生産速度で一定して操作する困難性、梳きの前の短繊維の不満足な開繊などのような、より以上の問題点を著しく起こすと信じられる。他方、「良好な」滑剤は、全ての条件下でいつでも全ての装置で自動的によく加工しない。多分、与えられた状況下で、繊維に適用されるこの滑剤の量は満足されるものでないかも知れず、繊維捲縮は劣って形成されるか又は変動しすぎるであろう。よく性能を発揮するために特定の方法でもっと多くの滑剤が必要になる場合があろう。しかしながら、全体的に、この「良好な」滑剤は、「劣った」ものよりも一層有利な結果で、より多数の不織物及び/又は織物加工及び/又は加工条件にもっと広く適用できるであろう。
【0096】 例1
下記の例は、本発明により製造しない捲縮した短繊維試料の幾つかの欠点を示す。「8字形」断面を有する繊維トウの試料を下記のようにして製造した。
【0097】インヘレント粘度(I.V.)0.63の乾燥した繊維グレードのポリエチレンテレフタレート(PET) をダンベル(「8字形」)形状の824 個の穴を有する紡糸口金を通して約293 ℃で溶融紡糸した。I.V.はフェノール60重量%及びテトラクロロエタン40重量%の混合物のような適当な溶媒中で0.50g/100 ミリリットル(mL)のポリマー濃度で測定したときのインヘレント粘度である。約4.4 デニール/フィラメント (4.9 デシテックス/フィラメント) (dpf) の紡糸繊維を1250m/分で巻き取った。
【0098】このポリエステル繊維(「8字形」断面)の2個の試料を、捲縮機の前のジェットによる熱滑剤の適用を行わなかった以外は、本質的に図1に示すような方法を使用して、約1.5 デニール/フィラメント (1.7 デシテックス/フィラメント) 及び1.5 インチ(3.8 cm)の短繊維長さを有する延伸し捲縮した繊維を製造した。トウ乾燥器の後で、約0.15重量%及び0.3 重量%の滑剤を室温でスプレー法によりトウに適用した。
【0099】滑剤 (Goulston Co. Monroe, N. C.からの"LUROL" 2617) は、主成分としてメチル末端閉塞POE (10)ラウレート及び副成分として第四級アミン炭酸塩からなっていた。この成分を水中に分散させて15%乳剤を調製した。スプレーブースへ及びそれを通し次いでトウを短繊維に切断するためにカッターに通すための通路を設けるために、必要なガイドを使用した。滑剤の重量%は前記のようなチューブ溶出により測定した。
【0100】2%の水酸化ナトリウム溶液を入れた第1延伸浴の温度を約69℃に維持した。延伸工程の間約3.3 の全延伸比を維持した。熱固定ユニットを約140 ℃のトウ温度を作るために十分な温度に維持した。熱固定ユニットの後、水中の酢酸の弱い(少なくとも約0.4 〜0.6 重量%)溶液で繊維を中和した。液体の主部分をすくい取るために中和浴の下流側に接触ロールを装着した。繊維を捲縮し、次いで捲縮後に約97℃で約5分間熱固定し、滑剤付与し、次いで約1.5 インチ(3.8 cm)の短繊維に切断した。これらの試料を、約50,000〜60,000の全トウデニール(55,555〜66,666デシテックス)を使用して研究加工ラインに通した。このトウは約90〜100 度の平均捲縮角と共に11〜13捲縮/インチ(約4.3 〜5.1 捲縮/cm)の平均値を有していた。単位長さ当たりの捲縮及び捲縮角は前記のようにして測定した。
【0101】これらの二つの苛性処理繊維試料は良好な液体輸送能力を有していたが、比較的広い(開いた)捲縮角及び劣った凝集力値と共に変動する捲縮を有していた。この繊維の種々の試料からの梳いたウエブは、幾らか不揃いのウエブ及び/又は低い凝集力のためのウエブ不足を有し弱くなる傾向であった。
【0102】これらの繊維の凝集力値は、前記のような米国特許第4,649,605 号に開示されている器械及び方法により決定した。これらの繊維についての凝集力値は低く、平均が約4.0 〜5.0(10.2〜12.7メートル法)であった。前記のように、凝集力数は、短繊維の相対的凝集力を示すために使用することが意図される。凝集力値は梳きの間に決定し、種々の試料を表わす梳いたウエブの相対的強度を示す。
【0103】 例2
この例の目的は、本願発明でない態様と比較したときの、本発明の種々の態様を使用して製造した繊維の液体輸送性能を示すことである。多数の試料を製造し、液滴−濡れ性能について試験した。研究加工ライン及び約40m/分の速度で操作した約55,000の全トウデニール(61,111全トウデシテックス)を使用する本研究に於いて、下記の条件を使用した。
【0104】1.ポリエステル:丸(ラウンド)及び「8字形」断面用の紡糸口金と共に本質的に例1に記載したような条件を使用して溶融紡糸したポリエチレンテレフタレート。
【0105】2.デニール及び短繊維長さ:約1.5 ×1.45インチ(1.7 デシテックス×3.7cm)。
【0106】3.繊維断面:丸及び「8字形」(未延伸繊維の1個の180 kgクリーリング(creeling)を夫々の断面について紡糸した)。
【0107】4.処理:上記及び米国特許第4,842,792 号に記載されているようにして2%苛性、次いで中和(C)又は苛性無し(N)。
【0108】5.種々の試料についての滑剤付与方法:図4に示すように2個の熱滑剤ジェット(HLJ) をトウの上に配置し、図1に示す方法を使用して捲縮機入口から30インチ(76cm)以内に置く;先行技術の捲縮後の滑剤付与(LAC) ;又は滑剤無し(NL)。
【0109】6.全ての試料についての滑剤目標:例1で使用したものと同じ滑剤を使用し0.4 +/−0.05重量%。
【0110】7.捲縮後の熱固定:熱風循環で145 +/−6℃で約5.0 分間。勿論、乾燥器に入る湿ったトウは全時間の間この温度ではない。
【0111】8.液滴−濡れ試験方法:AATCC39-1971。
【0112】9.試料A,B,D,F及びGについてトウ乾燥器の後カッターを通るトウ張力を、カッターの良好な操作をして一定であった最低値に維持した。カッターから排出システムを通り捕集システムまで短繊維を輸送するために必要な最低の空気流を使用した。(捲縮後滑剤付与した)試料C及びEについてのトウ張力は、図1に示すようにカッターの前に滑剤スプレーブースへ及びそれを通してトウを案内するガイド及びローラの上を通過させることが必要であったので、カッターに於いて他の試料よりも高くした。試料A,B,D,F及びGについてはこのブースを通過させることは必要ではなかった。
【0113】10.不織布帛構造:約16g/平方ヤード(19.1g/m 2 )の梳いた繊維を、約4g/平方ヤード(4.8 g/m 2 )のEastobond 252 ポリエステル粉末で粉末結合させた。粉末適用機の前に一つの層を他の層の上に供給するために配置されている2個の不織梳き機からの2個の層で詰め物(batting) を作った。粉末適用機の後には、加熱及び結合した不織繊維の薄いシートを形成するために材料を圧縮するための結合ロールを通る通過が続いていた。この粉末結合方法は不織物製造工業に於いてはよく知られている。
【0114】11.洗浄方法:前記のような熱水ジェット。このジェットは約54℃に加熱された水約1100 cm 3/分を、不織試料(22.9×71.1cm/1試料)から約6インチ(15.2cm)離して、20psig(138kPa)のジェットでの圧力で60秒間供給した。不織布帛の各試料を、元の形及び60秒間の洗浄を受けた後に、液滴−濡れについて試験した。平均液滴−濡れ結果(秒で)を表2に示す。
【0115】
表2
試料を下記時間 ***
洗浄した後の液
滴濡れ時間
試 料 断 面 C/N HLJ/LAC 又はNL 0秒 60秒
A. 8字形 C HLJ 2.8 4.3 〜 7 **
B. 8字形 N HLJ 2.8 48
C. 8字形 C LAC 6.2 82
D. 丸 C HLJ 4.8 118
E. 丸 C LAC 7.6 600
F. 丸 N HLJ 11.8 600
G. * 8字形 N NL 600.0 600
【0116】* この滑剤付与しない繊維を梳きを通して加工するために、軽い水スプレーが必要であった。試料Gの梳き性能は非常に劣っており、得られた粉末結合した布帛は均一ではなかった。試料Gは、(1)非円形状繊維(試料C);(2)新規な繊維の一態様(試料A)及び(3)上に示される種々の処理を表わす他の試料に比較して、滑剤付与しなかった繊維の液滴−濡れ性能に於ける大きな差異の指標を与えない。
【0117】** より好ましい新規な繊維のために洗浄した試料について複数回の試験を行った。
*** 液滴が完全に分散した終点での目で見る認識及び判定により起きる、AATCC39-1971方法に於ける或量の変動があることが認められる。変動を減少させるために、これらの試験はできるだけ正確に試料間の比較を行うために一人の上級オペレーターにより行った。他のオペレーターは認識及び判定要因のための絶対時間測定に於いて差異を得ることができた。
【0118】この結果を、元の条件及び60秒間洗浄した後の濡れ時間を表わす図5に示すようにグラフにプロットした。
【0119】試料Fについての結果は、苛性物質無しであるが(捲縮形成を改良することを試みるために)熱滑剤ジェット有りで加工した丸い断面の繊維が比較的劣った液体輸送持続性を有していたことを示した。意外にも、試料Bについての結果は、苛性物質無しでも、前記のように熱滑剤ジェット工程に続いて捲縮及び熱固定すると、少なくとも1回使用のための製品(クリーニング応用、ハンカチ、失禁製品等)を製造する上で有利なものであることを示している。親水性生成物で滑剤付与しなかった試料Gの試験は、満足できる液滴−濡れ結果を作らなかった。
【0120】これらの全体的結果の観点で、あまり好ましくない滑剤での本発明の方法は、従来の方法と少なくとも等しく、従来の方法よりも多分幾らか良い液滴−濡れを与えた。
【0121】 例3
約145 ℃の代わりに約75℃で熱固定した以外は、例2に於ける試料Aと本質的に同一の繊維を、図4に示すようにトウの上に配置した2個の熱滑剤ジェットを使用して製造した。約0.4 重量%の滑剤を適用した。この滑剤は70重量%のポリエチレングリコール600 モノラウレート及び30重量%のポリオキシエチレン(5)ラウリルリン酸カリウムからなり、水中15%エマルジョンとして調製した。この試料は優れた湿潤性を有していた。しかしながら、前記の方法を使用して梳きの間の凝集力について試験した場合には、捲縮した短繊維試料は劣った(低い)凝集力を有し、それで受容できるバランスのとれた全体的性能を与えなかった。
【0122】 例4
0.64I.V.の繊維グレードのPET を、図2dに示すものと幾らか同様の「8字溝」断面を有するフィラメントを作るための16穴紡糸口金を通して280℃で溶融紡糸した。40デニール/フィラメント(44.4 デシテックス/フィラメント)の繊維を1500m/分で紡糸し、次いで図1に示すようなトウ加工ラインで加工した。全トウデニールは約55,000(61,111デシテックス)であった。
【0123】捲縮した短繊維の形で製造した加水分解した繊維の上に乾燥した少なくとも約0.4 〜少なくとも約2重量%の滑剤を得る目的で、この8個溝繊維約400 ポンド(182 kg)を紡糸し、比較的延伸しない状態でチューブに巻き付け、研究加工ラインのクリール(creel) の中に置き、2%の苛性物質を含む加熱した浴中で約2−対−1全延伸比で延伸して約20〜22デニール/フィラメント(22.2〜24.4デシテックス)を得、スチーム室及び熱固定ユニットを通して加工し、弱い酢酸(約0.5 %)を含む中和浴中に浸漬し、そして捲縮機の前の図4に示すような直列の2個の上部熱滑剤ジェット及びトウ乾燥器で処理した。この方法の図面について図1を参照されたい。滑剤は例3で使用したものと同じ種類であった。
【0124】延伸比に於ける必要な変更以外は、加工条件は前記の例に示したような「8字形」繊維で成功裡に使用したものと同様であった。しかしながら、所望の滑剤%は得られなかった。驚くべきことに、二つの別々の試験は、滑剤レベルが前記の例で使用したものと同じチューブ溶出試験を使用して僅かに約0.03〜0.1 重量%であったことを示した。滑剤供給の濃度を20重量%から40重量%に2倍にした後、繊維は僅かに約0.19重量%であり、これは約8個又はそれより多い溝を有する繊維についての少なくとも0.5 重量%又はそれより多い最も好ましい最適適用よりも遙かに低かった。滑剤供給の濃度を40重量%に増加させた場合に、滑剤は濃くなり、加熱したときでもそれで作業することが困難になり、トウ帯中への適当な浸透を達成することがますます困難になった。
【0125】更に、ジェットを全開すると、トウの側を越えて滑剤排出口に注がれる滑剤の大きな損失があった。次いで捲縮機ロールの圧力を下げてより多くの滑剤がトウと一緒に前の方に運ばれるようにした。しかしながら、捲縮形成が悪くなり受容できなかった。
【0126】本発明者等は溝内の過剰の液体保有が、問題点であったことを見い出した。この過剰の液体が、溝内に適当に入ることから滑剤を単に阻止していた。次いで新規な方法を、少なくとも1個の部分液体除去手段1で図1に示すようにこの問題点を克服するために設計した。この場合、「8字形」試料のために使用したワイパーバーに加えて、中和浴の後で且つ熱滑剤ジェットの前に過剰の液体を除去するためにこのバーの後に空気ジェットシステムを組み込んだ。この新規な方法を使用して、約25重量%の溶液中の滑剤の濃度で、8個の溝を有する繊維を、前記のようにトウ乾燥器で乾燥した少なくとも0.5 〜1.5 重量%の例3の滑剤で製造した。
【0127】 例5
(以下に記載した点を除いて)例2に於ける試料Aのために作ったものと同様の苛性処理した繊維を、図4に示すようにトウの上に配置した約80℃で操作する2個の熱滑剤ジェットを用いて製造した。捲縮したトウをトウ乾燥器内で65℃で約5分間乾燥した。この例は、「8字形」断面の1.5 デニール/フィラメント(1.7 デシテックス/フィラメント)、1.5 インチ(3.8 cm)のポリエステル繊維に、熱滑剤ジェットにより適用した4種の親水性滑剤の、開繊性、梳き性能、凝集力値及び垂直吐き出し性能を比較する。全ての4種の滑剤について繊維を、加工変動値を最小に維持する努力をして同じライン上で作った。所望の最小滑剤重量%は少なくとも0.3 であった。捲縮回数は約14〜16捲縮/インチ(5.5 〜6.3捲縮/cm)であった。約70度の略平均捲縮角が、例8に記載した推定法を使用して得られた。しかしながら、前記のように、捲縮回数及び角度は加工ラインの操作を設定するために有用な粗い推定であるが、サンプリング検収のために十分に再現性はなく、梳き性能の適当な指標を与えない。試料は表3に示すように処理した。
【0128】
表3
滑剤重量%
カッターで捲縮した 梳いたスライバー
短繊維試料について について後で試験
試料 滑剤成分、重量% 行った試験 した
A 90 PEG 600 モノラウレート 0.36 0.47 0.48
10 帯電防止剤 *
B 45 PEG 400 モノラウレート 0.42 0.52 0.56
45 PEG 600 モノラウレート
10 帯電防止剤 *
C 90 PEG 400 モノラウレート 0.39 0.47 0.46
10 帯電防止剤 *
D 例1と同じ滑剤 0.32 0.34 0.34
【0129】* 4−エチル、4−セチル、モルホリニウムエトスルフェート
この試料は同じ経験を積んだオペレーターにより調節した同じ捲縮機(3/4インチ幅のロール)(1.91cm)を使用する単一の加工ラインで作った。(チューブ溶出を使用する)滑剤の重量%についての試験は、少なくとも0.3 重量%が2個熱滑剤ジェットにより全ての試料に適用された(最小が合致した)ことを示した。加工の間カッターでサンプリングした捲縮した短繊維について行った試験は、約0.37重量%の平均の周りに集まった結果の全体に詰まったグループ化を示した。しかしながら、梳いたスライバーを後で試験したとき、全体的に、試料A,B及びCは滑剤の平均重量%でグループとして非常に良く合致していたが、試料DはA,B及びCよりも約0.12〜0.22重量%ほど低かった。試料Dは短繊維及びスライバーの両方での試験で0.3 重量%の本発明者等の最小目標を越えなかった。各試料をシュート供給システムに置き、次いで転回、スパイクエプロン (spike-apron)、精密開繊機(fine opener) 及び空気流により標準的方法で開繊し、次いで前記のような凝集力試験ユニットを取り付けた織物梳き機に自動的に供給した。表4の下記の結果が、評価を行ったテクニカルサービス実験室の職員により報告された。
【0130】
表4
強度についての
試料 開繊性 梳いたウエブの観察 比較重量平均凝集力値
A 良 弱い 4.6(11.7メートル法)
B 良 通常 5.7(14.5メートル法)
C 不満足 通常 6.4(16.3メートル法)
D 良 通常 5.6(14.2メートル法)
【0131】全体的に、試料Dについて試料Bを越える利点は見い出されなかった。試験及び観察は、長年に亘って種々の種類のポリエステル繊維について多数のこのような試験を行ってきた経験を積んだ梳きオペレーターにより行った。かくして、この結果は、試料Aの滑剤配合が良好な開繊性を与えたが劣った凝集力を与え、他方、試料Cについての配合は満足できる開繊性を与えなかったが良好な凝集力を与えたことを示している。この結果は更に、試料Bについてなされたように組み合わせたとき成分は上記のように良好な全体的性能を与えたことを示している。更に、この結果は、試料Bについて使用した滑剤の成分の比率を、異なった繊維のための増加した又は減少した応答を与えるために、及び異なった最終目的物を満足させるために、ある範囲まで変えることができることを示している。4個の試料の夫々からの梳いたスライバー(65グレイン/ヤード、4.6 g/m)を、前記の自動垂直湿分輸送試験により評価するためにとっておいた。繊維の1グラム当たりの液体の重量(g/g)として表示する各試料の平均容量は下記の通りであった。
試料A−4.9
試料B−5.3
試料C−5.3
試料D−4.2
【0132】この結果を図3に示す。これは、新規な3成分滑剤(試料B)が試料A,C及びDについて使用した滑剤のように垂直輸送の有効性が最も少なく、これに関して多分僅かにより有効であろうことを示している。予想外の結果は、新規な3成分滑剤−帯電防止剤が、特に本発明の新規なジェットにより加熱条件下で適用したとき、改良され良くバランスした全体性能並びに開繊性、凝集力及び先行技術に比較して少なくとも等しいそして多分幾らか良い親水性性能を伴う加工性の点の改良された全体的安全限界を与えることを示している。追加の多様性は異なった断面及び繊維ポリマーで得られる有利な結果により示される。好ましい適用方法は本発明の新規な熱滑剤ジェット方法によるものであるが、他の適用手段も考慮できる。
【0133】 例6
この例の目的は、ポリエステル以外の繊維に本発明を使用することを示すことである。公知の溶媒紡糸方法(アセトン)を使用して、「Y字形」断面の3.3 デニール/フィラメント(3.67デシテックス)の酢酸セルロース繊維をマルティキャビネット(multiple cabinets) から紡糸し、次いで滑剤付与ロールを越えて捲縮機に案内して、50,000全デニールの捲縮したトウを形成した。次いでこのトウを適当な低い張力の下に図1に示す方法の第1ロールセットに導入した。このトウを約1.2 対1の延伸比を使用して約60℃で延伸浴に通した。最初の捲縮を除きこの実験のために小さい捲縮を有するか又は捲縮の無いトウを作るために、この延伸工程の一部を使用した。この浴に、その出口側に液体除去手段1を取り付け、トウを共に約100 ℃に維持されているスチーム室及び熱固定ユニットに続いて通した。紡糸滑剤(鉱油ベース)の少なくとも最も容易にアクセスできる部分を除去するために、浴及び液体除去手段も使用した。
【0134】熱滑剤ジェットで、0.5 インチ(1.27cm)幅の捲縮機の直前で最も好ましい新規な親水性滑剤(80℃に加熱)を適用した。この滑剤は、水中20重量%の濃度でPEG400モノラウレート49重量%、PEG600モノラウレート49重量%及び4−エチル、4−セチル、モルホリニウムエトスルフェート2重量%からなっていた。これらは例5の試料Bのための滑剤を調製するために使用した同じ3成分であるが、帯電防止剤を2重量%に減少させ対応して他の2成分をそれぞれ49重量%に増加させた。約0.75重量%の滑剤を繊維に適用した。捲縮したトウを約70℃で約5分間乾燥した。得られた短繊維は比較的乾燥した手触りを有していた。
【0135】この試験は、(酢酸セルロースに対して)比較的低いレベルの滑剤が、1)不織物梳き機での加工性及び2)液体輸送特性について十分であるか否かを決定することを意図するものであった。2インチ(5.1 cm)の短繊維長さに切断するための最低の十分な張力を使用した。この短繊維は、例8に記載した推定法を使用して約85〜90度の平均捲縮角で約12〜14平均捲縮/インチ(4.7 〜5.5 捲縮/cm)を有していたことが分かった。
【0136】小規模の実験で、(不織物用の梳き機で)繊維を梳くことが可能であったが、この滑剤の重量%で限定された静電気の徴候があった。かくして、製造目的のために、少なくとももっと高いレベルの帯電防止性成分及び多分滑剤の他の成分が酢酸セルロース繊維について必要であろうことが明らかであった。
【0137】次いで梳いたウエブを、試験用に適した不織布を作るためにニードルパンチ操作に付した。ニードルパンチした不織布は、0.01ポンド/平方インチ(0.069kPa)の圧力下で約0.106 インチ(0.27cm)の厚さで、重量が約3.8 オンス/平方ヤード(129 g/m 2 )であった。この布帛は、蒸留水中のバスケット−シンク(basket-sink) 試験により示すとき良好な液体輸送特性を有していた。平均バスケット−沈降時間は、下記の個々の試験:7.65,5.30及び3.20秒から得られた5.38秒であった。
【0138】この例6に記載した酢酸セルロース試料は、鉱油ベースの滑剤を紡糸の間に適用し、次に記載するように加熱した親水性滑剤の適用の前に延伸浴により部分的に除去されるのみであったという事実のために特別の分析問題を作り出した。チューブ溶出操作を行う前に鉱油を実質的に除去するためには約100 ℃で16時間この試料を加熱することが必要であった。湿分%回復(regain)を決定するために乾燥した試料を約8時間コンディショニングし、次いでチューブ溶出操作を行う前に約120 ℃で約30分間乾燥した。
【0139】 例7
例2の試料Aと同様の繊維を、図4に示すような3個の熱滑剤ジェットを使用して製造した。約0.4 〜0.5 重量%の下記の滑剤を約85℃の温度で適用した。
45重量%のPEG400モノラウレート
45重量%のPEG600モノラウレート
10重量%の4−エチル、4−セチル、モルホリニウムエトサルフェート
【0140】滑剤付与し、捲縮したトウをトウ乾燥器内で約75℃で熱固定した。過剰の滑剤流れを適当に封鎖するために、トウの端を越えて広がっている底ジェットの穴を覆うことが役に立つ。これらの穴はどのような適当な方法によっても覆うことができるが、図4に示すような調節できるカラーを使用した。次いで、ジェット表面とトウとの間のどのような乾燥接触も、実際にはできるだけ多く防ぐために、少なくとも1個の底ジェットを図示するように配置した。好ましくは、底ジェットの繊維接触表面を、セラミック被覆のような適当な長い覆い材料で被覆した。
【0141】この試験で新規な3ジェット滑剤付与装置及び方法を使用することに問題は見い出されなかった。過剰の滑剤を滑剤加熱及び供給タンクに戻しながら、過剰の流れを底ジェットに供給した。この約55,000〜60,000デニールのトウ(61,111〜66,666デシテックスのトウ)に目標滑剤レベルを適用するために3個のジェットは必要ではなかったので、底ジェットを除いて上部の2個のジェットを使用して実験作業を続けた。この繊維は、約1.5 インチ(3.8 cm)短繊維長さで約1.5 デニール/フィラメント(1.7 デシテックス/フィラメント)の「8字形」ポリエステルであった。本発明者等は、図4に示す新規な3ジェットデザインが、ポリエステル及びその他の繊維について実物大製造ラインの典型である、少なくとも約800,000 全デニール(888,888 全デシテックス)〜数百万全デニールの大きなトウに加熱した滑剤を適用する際に主な利点を有するものであると結論した。
【0142】 例8
この例は、例5の試料Bで使用した3成分滑剤−帯電防止剤組成物の全体的性能の別の例示である。「8字形」ポリエステル繊維を約5.9 デニール/フィラメントまで延伸し、約80〜85℃に加熱したこの新規な滑剤の約0.6 〜0.9 重量%のジェットによる適用に続いて捲縮した。繊維上の滑剤の重量%の分析は0.58及び0.94であり、これは繊維が走行しているときと次いで後に貯蔵物からサンプリングしたとき行った二つの異なった試験を表わしている。これらの結果は、本発明者等が繰り返し試験のとき及びまた実験室間等で見い出した偏差の別の例である。
【0143】捲縮した繊維をトウ乾燥器中で約66℃で5分間加熱した。平均捲縮回数本発明約12〜14捲縮/インチ(4.7 〜5.5 捲縮/cm)で推定した捲縮角は約69度であった。
【0144】捲縮角についての推定方法には、捲縮したトウの長さを同じトウを真っ直ぐにした後得た長さと比較し、平均捲縮角の推定値に対する長さの比に変換することが含まれる。
【0145】短繊維を約1.5 インチ(3.8 cm)に切断した。これは、特に図2a,2b,2c及び2dに示すような非円形状の繊維について、凝集力の低下を伴う捲縮角の過剰の増加を避けるために短繊維長さを十分に制御して一定にしているカッターに入るトウの最低張力を維持するために重要である。この例について使用した織物梳き機は、これらの一般的な多目的セッティングのために最も満足できる性能で約1.5 又はそれより小さいところから約3.0 デニール/フィラメント(1.7 又はそれより小さいところから約3.3 デシテックスまで)を行うように調製した。しかしながら、この梳き機は、これが最も満足できる範囲の外であったとしても少なくとも受容できるウエブ形成で短繊維を約7.0デニール/フィラメント(7.8 デシテックス/フィラメント)以下にすることができるような方法で装着しセットした。この例の5.9 デニール/フィラメント(6.6 デシテックス)繊維を、例5で得られた値に対して比較するための重量平均凝集力値を得るために、他の凝集力試験のために使用した凝集力試験器械を取り付けた同じ梳き機で走らせた。最も満足できる範囲外のデニール/フィラメントで、幾らか望ましくない球になった又はもつれた繊維が、梳き機の梳きシリンダーと固定平板との間で作られた。しかしながら、受容できる試験用のウエブを作ることは可能であり、5.6(14.2メートル法)の凝集力値が得られた。このウエブは少なくとも適当な強度を有していると判定された。かくして、この新規な熱滑剤ジェット方法及び新規な3成分滑剤−帯電防止剤は前記の「8字形」繊維の全体性能に関して満足して使用することができるであろう。梳いたスライバーは親水性であることが分かった。
【0146】 例9
「8字形」ポリエステル繊維を下記の条件下で製造した。
延伸浴温度 約72℃
液体除去手段 接触バー及び空気ジェット
スチーム管温度 約185 ℃
苛性処理 無し
中和処理 無し
熱固定ロール 加熱せず
捲縮機幅 0.5 インチ(1.27cm)
トウ乾燥器温度 約130 ℃(5分間)
全トウデニール 約55,000(61,111デシテックス)
捲縮/インチ 約12〜14(4.7 〜5.5 捲縮/cm)
トウ推定法による推定捲縮角 スプレーブース試料よりも幾らか鋭い角度を有
する熱滑剤ジェットにより滑剤付与した試料で
、全ての試料は90°より大きいと推定した。
適用した滑剤重量% *
a PEG880ソルビタンモノラウレート ジェットにより0.49(約80〜85℃)
b aと同じ スプレーにより0.55(室温)
c PEG880ソルビタンモノステアレート ジェットにより0.47(約80〜85℃)
d cと同じ スプレーにより0.49(室温)
* 各滑剤は、80重量%の水中に20重量%の濃度として混合した、98重量%の主成
分プラス2重量%の4−エチル、4−セチル、モルホリニウムエトスルフェート
帯電防止剤からなっていた。
デニール/フィラメント 約10+/−0.5
(「8字形」繊維) (11.1+/−0.6 デシテックス/フィラメント)
短繊維長さ 約2インチ(5.1 cm)
【0147】これらの繊維は続いて前記のようなKodel 410 バインダー繊維を使用して結合して、繊維が当該技術分野でよく知られている方法で加熱され圧縮されて布帛を形成している、約40g/平方ヤード(48g/m 2 )の結合した不織物を形成した。
【0148】全ての4個の不織物はバスケット−沈降及び液滴−濡れ試験で親水性であったことが分かった。トウ乾燥器を130 ℃で操作するこの方法は、好ましい滑剤配合物の熱滑剤適用を捲縮の前に使用しトウ乾燥器を約85℃よりも低い温度で操作した例5で得られた角度よりも著しく広くトウ捲縮角を開くことが分かった。比較のために、熱固定ロールを加熱しトウ乾燥器を約85℃よりも低い温度で操作した例5を参照されたい。この例9に示した方法は、例5に示した方法よりも好ましくはないが、得られた繊維が続く不織物及び/又は織物加工で少なくとも受容できるように挙動することが分かる状況下で使用することができる。
【0149】 例10
この例は、親水性バインダー繊維を作ることを試みる努力において、例6で使用した新規な3成分滑剤−帯電防止剤組成物の適用を示す。(前記の)Kodel 410 バインダー繊維(約8デニール/フィラメント、8.9 デシテックス/フィラメント)を選択した。長年の間の種々の不織物適用のための比較的疎水性の滑剤(鉱油型)をこの繊維に満足できるように使用した。
【0150】約0.25重量%の例6の滑剤を、スプレーブースにより室温でKodel 410 バインダー繊維(約8デニール/フィラメント)に適用した。続いて、この繊維を多量部(約80重量%)の「8字形」捲縮短繊維とブレンドした。繊維の開繊及び供給の間、バインダー繊維は脆くなり多数の小さな長さのものに破壊されたことが分かった。実験室試験で、この繊維が著しい量の強度及び伸び%を失ったことが明らかになった。50日間の間に、この繊維は急速に一層脆くなり弱くなって鋭く伸びが減少し、それでバインダー繊維としてこの適用には適さない。
【0151】 例11
この例は例9の2種の新規な滑剤を別々の試料に適用し、改良された親水性作用を有するバインダー繊維を得ることを試みることを示す。例9で使用した滑剤を約0.25重量%でKodel 410 短繊維を作るために使用したトウの試料に適用した。50日間に亘って、このトウ試料は強度及び伸びの僅かの損失のみを有していた。かくして、これらの2種の滑剤は親水性を有するバインダー繊維を製造する際に使用するのに満足できるものであろう。
【0152】 例12
新規な3成分滑剤の熟成試験において、例5の試料Bの親水性の結合した不織物を7カ月間貯蔵し、次いで試験した。これらの布帛の結合した構造及び親水性機能が残っていたことが分かった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従った好ましいトウ加工操作の図解フローチャート。好ましくは加熱した加工滑剤の溶液を少なくとも1個のジェットにより捲縮機の直前で適用する。滑剤及び/又は架橋剤の少なくとも1成分は熱固定ユニットの前に適用できる。
【図2】複数の溝を有する好ましい非円形紡糸繊維の繊維断面の例の図解表示。図2aは2個の溝を有する更に好ましい断面の表示であり、約 5.0デニール(5.6デシテックス)より小さいものについて特に有用である。L1は長軸であり、L2は短軸であり、Wは溝の幅であり、太い線は溝の表面を表わし、細い線は溝の外側の表面を表わす。図2bは4個の溝を有する断面を表わす。図2cは連続した溝を有する種々の断面を表わす。図2dは約5デニール(5.6デシテックス)より大きいものについて有用である大変好ましい8個溝断面の一般的形状を表わす。
【図3】例5からの試料A,B,C及びDの湿潤性(垂直吐き出し性能)のグラフ。このグラフは秒で表す時間に亘って輸送されるグラムでの水の量を示す。
【図4】加工滑剤の熱溶液を捲縮する前のトウの繊維に適用する最も好ましい方法の詳細。捲縮機は前進ローラを有するスタッファーボックス型捲縮機又は全ての適当な型の捲縮機である。
【図5】例2に記載したような種々の繊維試料から作った種々の不織物の秒での液滴−濡れ時間を表すグラフ。
【図6】本発明に従った最も好ましいトウ加工操作の図解フローチャート。過剰の液体は、少なくとも延伸浴及び中和浴の両方の後の部分液体除去手段1により除去され、トウは捲縮の直前の2Bで加工滑剤の熱溶液により接触される前に十分に乾燥される。追加の又は交代の加工滑剤適用手段、処理及び/又は中和手段を2Aに示す。追加の手段を2Aで使用する場合には、次いでトウを2Bで加工滑剤の熱溶液により接触される前に実質的に乾燥する。スクイズローラを4番目のローラのセットへの入口に示す。