(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配合物の全体重量基準で２０重量％から８０重量％の範囲の量のポリ・酢酸ビニルと、
配合物の全体重量基準で８０重量％から２０重量％の範囲の量のポリ・アクリル酸と、
を含み、該繊維が内部にセルを含むことを特徴とするポリマー配合物を含む繊維。
【請求項２】
前記セルの少なくともいくつかは、前記繊維内の相互接続ネットワークを形成していることを特徴とする請求項１に記載の繊維。
【請求項３】
前記相互接続ネットワークのセルは前記繊維の外部と液体連通を与えることを特徴とする請求項２に記載の繊維。
【請求項４】
（ａ）１つ又はそれよりも多くのセルを含む環状壁、及び
（ｂ）前記環状壁内で縦方向に延びるコア、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の繊維。
【請求項５】
請求項１に記載の繊維、
を含むことを特徴とする添加物放出材料。
【請求項６】
請求項１に記載の繊維、
を含むことを特徴とするポリマー繊維膜。
【請求項７】
請求項１に記載の繊維、
を含むことを特徴とするフィルタ材料。
【請求項８】
（ａ）喫煙材料のロッド、及び
（ｂ）前記ロッドの一端に配置された請求項７に記載のフィルタ材料、
を含むことを特徴とする喫煙物品。
【発明の詳細な説明】
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００１】
【特許文献１】米国特許第５、９２２、２０１号
【特許文献２】米国特許出願公開第２００４／０２２６４４３号
【特許文献３】米国特許第６、０２６、８２０号
【特許文献４】米国特許第５、９８８、１７６号
【特許文献５】米国特許第５、９１５、３８７号
【特許文献６】米国特許第５、６９２、５２６号
【特許文献７】米国特許第５、６９２、５２５号
【特許文献８】米国特許第５、６６６、９７６号
【特許文献９】米国特許第５、４９９、６３８号
【特許文献１０】米国特許第４、９６６、１７１号
【非特許文献】
【０００２】
【非特許文献１】Ｐａｕｌ著「血液からの有毒物質の除去のためのポリマー中空繊維膜」、「Ｐｒｏｇ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．」、１４、５９７−６２７（１９８９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
中空及び／又は多孔性繊維及び多孔性膜は、濾過、制御放出、膜分離、分析科学、食品工業、並びに製薬工業、環境又はグリーン産業、及び医療産業のような様々な用途における利用法を有することができる。しかし、これらの繊維は、一貫的かつ経済的に生成することが困難である可能性がある。繊維が制御可能な直径及び強度を有し、かつ簡単で経済的に生成することができる中空及び／又は多孔性ポリマー繊維、及びポリマー組成物、及びそれらを生成するための工程に対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一実施形態では、ポリ（酢酸ビニル）（ＰＶＡｃ）とポリ（アクリル酸）（ＰＡＡ）とのポリマー配合物を提供し、配合物の全体重量基準で、ポリ（酢酸ビニル）は、約２０重量％から約８０重量％の範囲の量で存在し、ポリ（アクリル酸）は、約８０重量％から約２０重量％の範囲の量で存在する。
別の実施形態では、ＰＶＡｃ及びＰＡＡのような親水性ポリマー及び疎水性ポリマーのポリマー配合物から生成された繊維を提供し、この繊維は、溶融紡糸されてそこにセルを有し、セルの少なくとも一部は、繊維内部に相互接続ネットワークを形成する。特定的な実施形態では、繊維は中空である。別の特定の好ましい実施形態では、これらの相互接続ネットワークの少なくとも一部は、繊維の内部と繊維の外部の間で連通している。別の特定の好ましい実施形態では、セルの少なくとも一部の相互接続ネットワークは、繊維の中空コアと外部の間で連通している。
【０００５】
別の実施形態では、本明細書に開示する多孔性繊維と、繊維内の縦方向に延びるコアに配置された１つ又はそれよりも多くの香味剤とを含む香味剤放出材料を提供する。
別の実施形態では、本明細書に開示するポリマー配合物から形成された中空多孔性繊維を含有するポリマー繊維膜を提供する。
別の実施形態では、本明細書に開示する繊維を含有するフィルタを提供する。
【０００６】
別の実施形態では、タバコ又はタバコ代用品のような喫煙材料のロッドと本明細書に開示する繊維を含有するフィルタとを収容するシガレットのような喫煙物品を提供する。
別の実施形態では、調合機、押出機、又は配合機にポリマーを加え、混合物を押出成形又は溶融紡糸してセルを含有する繊維にすることにより本明細書に開示する繊維を生成する方法を提供する。繊維は、押出機、配合機、又は調合機から直接に紡糸することができる。
【０００７】
特定的な実施形態では、繊維と、フィルタと、繊維を生成する方法とは、ポリ（酢酸ビニル）（ＰＶＡｃ）とポリ（アクリル酸）（ＰＡＡ）のポリマー配合物を含み、配合物の全体重量基準で、ポリ（酢酸ビニル）は、約２０重量％から約８０重量％の範囲の量で存在し、ポリ（アクリル酸）は、約８０重量％から約２０重量％の範囲で存在する。好ましい実施形態は、２０重量％ＰＶＡｃ及び８０重量％ＰＡＡの配合物、４０重量％ＰＶＡｃ及び６０重量％ＰＡＡの配合物、５０重量％ＰＶＡｃ及び５０重量％ＰＡＡの配合物、８０重量％ＰＶＡｃ及び２０重量％ＰＡＡの配合物、６０重量％ＰＶＡｃ及び４０重量％ＰＡＡの配合物、及び８０重量％ＰＶＡｃ及び２０重量％ＰＡＡの配合物を含む。
【０００８】
本明細書に説明する実施形態は、簡単な繊維紡糸技術を用いて中空及び／又は多孔性繊維に形成可能であり、かつ乳化重合の必要性、紡糸後熱処理の必要性、溶媒の必要性、繊維溶融物へのＣＯ2のような膨張剤又は溶媒抽出可能セル形成材料の導入の必要性、及び繊維の紡糸後延伸の必要性を回避するポリマー配合物を提供する。
本明細書に説明する実施形態は、延性繊維であり、かつシガレットフィルタのようなフィルタ材料内への又は分析科学で用いるのに適する固相ミクロ抽出材料内への又は膜分離用途への包含に適切な繊維を生成する。繊維の中空／多孔性構造は、それから生成されるフィルタの効率を高め、また、廃棄する時に崩壊するそれらの機能を高めるのにも役立つことになると予想される。また、繊維の一部の実施形態の多孔性の特質は、繊維が香味剤送出システムとして又は例えば喫煙物品内のターゲット成分のための吸着剤として使用されることを可能にすると予想される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】２０重量％ＰＶＡｃ、８０重量％ＰＡＡ中空繊維の環境制御走査型電子顕微鏡（ＥＳＥＭ）画像である。
【図１Ｂ】２０重量％ＰＶＡｃ、８０重量％ＰＡＡ中空繊維の環境制御走査型電子顕微鏡（ＥＳＥＭ）画像である。
【図１Ｃ】２０重量％ＰＶＡｃ、８０重量％ＰＡＡ中空繊維の環境制御走査型電子顕微鏡（ＥＳＥＭ）画像である。
【図１Ｄ】２０重量％ＰＶＡｃ、８０重量％ＰＡＡ中空繊維の環境制御走査型電子顕微鏡（ＥＳＥＭ）画像である。
【図１Ｅ】２０重量％ＰＶＡｃ、８０重量％ＰＡＡ中空繊維の環境制御走査型電子顕微鏡（ＥＳＥＭ）画像である。
【図２Ａ】水に浸漬された本明細書に開示する一実施形態による４０重量％ＰＶＡｃ、６０重量％ＰＡＡ繊維の透過型偏光光学顕微鏡画像である。
【図２Ｂ】水に浸漬された本明細書に開示する一実施形態による４０重量％ＰＶＡｃ、６０重量％ＰＡＡ繊維の透過型偏光光学顕微鏡画像である。
【図２Ｃ】水に浸漬された本明細書に開示する一実施形態による４０重量％ＰＶＡｃ、６０重量％ＰＡＡ繊維の透過型偏光光学顕微鏡画像である。
【図２Ｄ】水に浸漬されない本明細書に開示する一実施形態による５０重量％ＰＶＡｃ、５０重量％ＰＡＡ繊維の透過型偏光光学顕微鏡画像である。
【図２Ｅ】水に浸漬された４０重量％ＰＶＡｃ繊維の端部を示す反射光光学顕微鏡画像である。
【図３】繊維軸に垂直に切断した本明細書に開示する一実施形態による４０重量％ＰＶＡｃ、６０重量％ＰＡＡ繊維の５μｍ厚断面の断面透過光光学顕微鏡画像である。
【図４】繊維軸に垂直に切断した本明細書に開示する一実施形態による５０重量％ＰＶＡｃ、５０重量％ＰＡＡ繊維の５μｍ厚断面の断面透過光光学顕微鏡画像である。
【図５】繊維軸に垂直に切断した本明細書に開示する一実施形態による６０重量％ＰＶＡｃ、４０重量％ＰＡＡ繊維の５μｍ厚断面の断面透過光光学顕微鏡画像である。
【図６】繊維軸に平行に切断した本明細書に開示する一実施形態による６０重量％ＰＶＡｃ、４０重量％ＰＡＡ繊維の縦方向断面の透過光光学顕微鏡画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書で用いられる時、用語「ポリマー配合物」は、互いに混和性か否かに関わらず、２つ又はそれよりも多くの異なるポリマーの溶融又は固形混合物を意味する。
本明細書で用いられる時、用語「ポリ（酢酸ビニル）」は、酢酸ビニルモノマーから形成されたホモポリマー又は酢酸ビニルモノマーを支配的に含み、酢酸ビニルモノマーの量よりも小さいモル量で存在する第２のモノマーを伴うモノマー混合物から形成されるコポリマーを意味する。酢酸ビニルモノマー及びポリ（酢酸ビニル）内の酢酸基部分の加水分解は平衡反応であるので、これらの化合物内のエステル化されると考えられる水酸基部分は、全ての部分ではないことが推測される。従って、用語「ポリ（酢酸ビニル）」は、平衡レベルの加水分解が現在の周囲条件下で生じているポリマーを排除しない。
【００１１】
本明細書で用いられる時、用語「ポリ（アクリル酸）」は、アクリル酸モノマーから形成されたホモポリマー又はアクリル酸モノマーを支配的に含み、アクリル酸モノマーの量よりも小さいモル量で存在する第２のモノマーを伴うモノマー混合物から形成されるコポリマーを意味する。
本明細書で用いられる時、用語「セル」は、ポリマー配合物によって包み込まれた領域（すなわち、「閉鎖」セル）、並びにポリマー配合物によって部分的に包み込まれた領域（開放セル）を意味する。開放セルは、別のセル又はポリマー配合物の表面と流体連通することができる。ポリマー配合物の表面に流体連通するセルは、本明細書で「孔隙」と呼ぶ。２つ又はそれよりも多くの開放セルであって相互に流体連通するセルは、用語「相互接続」で示している。こうした相互接続セルは、相互接続セルのネットワークを形成すると考えることができる。
【００１２】
本明細書で用いられる時、用語「コア」は、ポリマー配合物の壁によって包み込まれた中心の縦方向に延びる領域であるが、それ自体は本質的にポリマー配合物を含んでいない領域を意味する。用語「中空」又は「中空コア」は、空気又は不活性気体で満たされたコアを意味する。中空でないコアは、固体、液体、又は気体の香味剤組成物のような１つ又はそれよりも多くの添加材料を含むことができる。コアを取り囲むポリマー配合物は、その中にセル又は孔隙を含むことができ、セル又は孔隙は、存在すれば、中空コアと流体連通することができる。
【００１３】
本明細書で用いられる時、用語「ダイ」又は「紡糸口金」は、繊維を形成するためのポリマー又はポリマー配合物の押出成形又は紡糸に適切な１つ又はそれよりも多くのオリフィスを収容する処理機器を意味する。環の形状でのオリフィスを含むダイ又は紡糸口金は、「環状」ダイ又は紡糸口金である。
本明細書で用いられる時、用語「紡糸後」は、繊維がダイ又は紡糸口金のオリフィスから出た後に行われる処理を意味する。「紡糸後熱処理」は、繊維がダイ又は紡糸口金から出た後に、特に、その空隙率又は多孔質特性を修正するために又はその強度を修正するために、１つ又はそれよりも多くのその特性を変更するための押出成形又は紡糸された繊維の加熱又は焼き鈍しを意味する。「紡糸後延伸」は、繊維がダイ又は紡糸口金から出た後に、特に、その空隙率又は多孔質特性を修正するために又はその強度を修正するために、１つ又はそれよりも多くのその特性を変更する目的のための繊維への応力又は変形の印加を意味する。「紡糸後加水分解」は、繊維の組成又は特性をそれがダイ又は紡糸口金から出た後に変更する目的のために、その中の加水分解可能な結合を切断するための繊維の処理を意味する。「抽出可能又は加水分解成分の紡糸後除去」は、除去が、繊維の組成又は特性をそれがダイ又は紡糸口金から出た後に変更する目的のために行われる時に、溶媒抽出によるか又は加水分解による繊維からの物質の除去を意味する。
【００１４】
本明細書で用いられる時、用語「セル形成材料」は、ポリマー配合物にセル又は孔隙をその中に形成するために添加する材料を意味する。例示的には、混合、押出成形、又は紡糸の処理中に膨張又は気化し、それによって得られた材料内にセルを形成する膨張剤と、押出成形又は紡糸された材料の溶媒処理中の除去が材料内にセル又は孔隙を形成する空所を残す１つ又はそれよりも多くの溶媒内に溶解可能又は抽出可能な材料とが挙げられる。
【００１５】
本明細書で用いられる時、用語「ポリマー繊維膜」は、１つ又はそれよりも多くの孔隙を含む環状のポリマー材料内に実質的に縦方向に配置された中心中空コアを有する繊維を意味する。この孔隙は、ポリマー繊維膜がそれに対して透過性である化学種に関して繊維の内部（すなわち、コア）が繊維の外面と連通することを可能にする。例示的に、血液蛋白質に対して透過性であるポリマー繊維膜は、濃度勾配の影響下でその蛋白質を繊維コアと繊維の外面との間で移動させ、この蛋白質がより高い濃度をその中で有する液体からこの蛋白質を実質的に分離すると考えられる。
【００１６】
本明細書で用いられる時、用語「添加材料」は、ポリマー配合物、空気、及び不活性気体以外の繊維のコア内に導入されるあらゆる材料を意味する。一般的に、添加材料は、繊維のコアから繊維の外部に制御された方式で送出することが望ましい材料、又は繊維の外部からターゲット成分を送出することが望ましい材料を含むことになる。適切な添加材料としては、香味剤、金属イオン封鎖剤、又は吸着剤が挙げられる。
【００１７】
香味剤は、それらを含有する液体、蒸気、又は気体に風味又は芳香を与える組成物を含む。本明細書に開示する繊維に使用する適切な香味剤としては、以下に制限されるものではないが、メントール、ペパーミント、スペアミント、ウィンターグリーン、シナモン、チョコレート、バニリン、甘草、丁子、アニス、白檀、ゼラニウム、バラ油、バニラ、レモン油、桂皮、ウイキョウ、ジンジャー、酢酸エチル、酢酸イソアミル、イソ酪酸プロピル、酪酸イソブチル、酪酸エチル、吉草酸エチル、ギ酸ベンジル、リモネン、シメン、ピネン、リナロール、ゲラニオール、シトロネロール、シトラール、ペパーミント油、オレンジ油、コリアンダー油、ボルネオール、フルーツエキス、タバコ風味又はエキス、及びこれらの組合せが挙げられる。特に好ましい香味剤は、メントールである。
適切な吸着剤としては、吸着剤が接触するある一定の成分を吸着又は吸収することができるあらゆる材料が挙げられ、活性炭、グラファイト及びチャコールのようなカーボン類、活性アルミナを含むアルミナ、ジルコニア、チタン酸化物、モレキュラーシーブ、シリカゲル、ゼオライト、ポリマーレジン、及びこれらの組合せのような吸収剤及び吸着剤の両方を含む。
【００１８】
一実施形態では、ポリ（酢酸ビニル）及びポリ（アクリル酸）を含むポリマー配合物を提供する。一般的に、配合物の全体重量基準で、ポリ（酢酸ビニル）は、約２０重量％から約８０重量％の範囲の量で存在し、ポリ（アクリル酸）は、約８０重量％から約２０重量％の範囲で存在する。ポリ（酢酸ビニル）の約８０重量％を超えるレベル及びポリ（アクリル酸）の約８０重量％を超えるレベルでは、多孔性構造はまだ得られるが、十分な延性を有し又は溶融紡糸技術を用いて繊維化することができる材料を取得することが困難になる。より好ましい実施形態では、ポリ（酢酸ビニル）とポリ（アクリル酸）ホモポリマーの量は、上述の範囲にある。
【００１９】
このポリマーの配合物は、意外にも、Ｙａｍａｍｏｒｉ他に付与された米国特許第５、９２２、２０１号に開示された繊維及びＧｉｌｌｉｎｇｈａｍ他に付与された米国特許出願公開第２００４／０２２６４４３号に開示された繊維とは違って、ポリマー繊維壁内にセルを収容する中空又は多孔性繊維を提供することができることが見出された。更に、意外にも、これらのセルは、Ｐａｕｌ著「血液からの有毒物質の除去のためのポリマー中空繊維膜」、「Ｐｒｏｇ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．」、１４、５９７−６２７（１９８９）の教示に反して、単純溶融紡糸処理を用いて提供することができ、後で抽出される孔隙形成材料の添加を必要とせず、かつ溶液紡糸を必要としない。
【００２０】
より延性で、より強く、より容易に繊維化することができる配合物は、ポリ（酢酸ビニル）の濃度が、配合物の全体重量基準で、約３０重量％から約７０重量％、より詳細には、約４０重量％から約６０重量％、更に詳細には、約５０重量％である時に取得することができる。同様に、延性で、強く、多孔性構造を有して容易に繊維化することができる配合物は、ポリ（アクリル酸）の濃度が、配合物の全体重量基準で、約３０重量％から約７０重量％、より詳細には、約４０重量％から約６０重量％、更に詳細には、約５０重量％である時に取得することができる。特定的な実施形態では、ポリマー配合物は、各々が上述の量で与えられるポリ（酢酸ビニル）ホモポリマー及びポリ（アクリル酸）ホモポリマーから基本的に構成される。
【００２１】
別の実施形態では、親水性ポリマーと疎水性ポリマーのポリマー配合物、特定的な実施形態では、ポリ（酢酸ビニル）とポリ（アクリル酸）の配合物を含む繊維が提供され、繊維は、その中にセルを有する。セルは、繊維内部にセルの相互接続ネットワークを形成し、好ましい実施形態では、セルのネットワークは、繊維の外部との流体連通を提供することができる。
より詳細な実施形態では、繊維は、１つ又はそれよりも多くのセルをその中に含む環状壁と、環状壁内部に縦方向に延びるコアとを含むことができる。コアは、ほぼ直径が約５μｍから約１５μｍの範囲にあることができる。好ましい実施形態では、環状壁内のセルは、繊維の外部とコアの間の流体連通を提供することができる。環状壁は、本明細書に開示するポリマー配合物を含む。繊維のコアは、中空とすることができ、又は繊維の生成又は使用中にその中に導入された添加物を含むことができる。好ましくは、添加物は、上述のような香味剤化合物を含む。いずれの理論によっても拘束されることは望まないが、この香味剤化合物は、加熱された時に（例えば、シガレット主流煙のような熱気体流を流すことにより）気化し、より移動性になり、又は両方が起こることができ、かつ繊維壁を通過してその外面に拡散することができ、そこで蒸気流を通過させることによって運び去られて送出することができる。
【００２２】
別の実施形態では、上述のようなポリマー配合物内にセルの相互接続ネットワークを有する中空繊維を含有するポリマー繊維膜を提供する。
本明細書に開示するポリマー配合物を含む中空繊維から形成されたポリマー繊維膜は、Ｐａｕｌ著「血液からの有毒物質の除去のためのポリマー中空繊維膜」、「Ｐｒｏｇ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．」、１４、５９７−６２７（１９８９）で公開されたものと同様な方式で蛋白質精製、血漿分離、透析、及び超濾過などのような様々な膜分離処理に用いるのに適応させることができる。
【００２３】
別の実施形態では、上記に開示された繊維を含有するフィルタ材料を提供する。フィルタ材料は、フィルタプラグ、不織布、襞付紙、又は他の構造の形状とすることができ、煙からのターゲット成分の濾過に有利な態様においては使用することができる。従って、このフィルタ材料は、タバコ又はタバコ代用品のような喫煙材料のロッドの端部にシガレットのような喫煙物品の一部として配置することができる。
【００２４】
本明細書に開示するフィルタは、従来的及び非従来的シガレットの両方に使用することができる。非従来的シガレットとしては、電気加熱シガレット、又はタバコロッド内に燃料要素を有するシガレットを含むことができる。従来的シガレットは、包装紙によって囲まれた刻みタバコのような喫煙材料のロール又はコラムを通常含む実質的に円筒ロッド形状の構造を一般的に有する。多くの種類のシガレットは、タバコロッドに端と端とをつないで合わせた円筒形フィルタ部分を有することができる。フィルタ部分は、「プラグラップ」と呼ばれる紙材料によって囲まれ、それによって「フィルタプラグ」を形成する酢酸セルロース・トウから形成された１つ又はそれよりも多くのプラグを含むことができる。一般的に、フィルタ部分は、「先端紙」と呼ばれる外接ラッピング材料を使用してタバコロッドの一端に接続される。
【００２５】
電気喫煙システムのためのシガレットは、本出願人に譲渡された米国特許第６、０２６、８２０号、第５、９８８、１７６号、第５、９１５、３８７号、第５、６９２、５２６号、第５、６９２、５２５号、第５、６６６、９７６号、及び第５、４９９、６３８号に説明されている。他の非従来的シガレットとしては、米国特許第４、９６６、１７１号に説明されているようなタバコロッド内に燃料要素を有するものが挙げられる。
本明細書に開示する繊維から生成されたフィルタ材料は、繊維をトウに形成し、トウをプラグに形成し、かつプラグをプラグラップを用いて喫煙材料のロッドに接続することにより、プラグに好ましく形成することができる。
【００２６】
一般的に、喫煙材料は、タバコ又はタバコ代用品を含む。適切な種類のタバコ材料の例としては、以下に制限されるものではないが、火力乾燥タバコ、バーレイタバコ、メリーランドタバコ、オリエンタルタバコ、レアタバコ、特殊タバコ、再生タバコ、凝集タバコ細粉、及びそれらの配合物などが挙げられる。好ましくは、タバコ又はタバコ代用品は低温殺菌される。タバコ材料の一部又は全ては発酵させることができる。
更に、タバコ又はタバコ代用品は、あらゆる適切な形態で使用することができ、それらには、タバコ積層体の断片及び／又は粉末、容積膨張又はパフドタバコのような加工タバコ、カットロールド又はカットパフド・ステムのような加工タバコステム、再生タバコ材料、及びそれらの配合物などが含まれる。遺伝子組み換えタバコを使用することもできる。
【００２７】
別の実施形態では、（ａ）ポリ（酢酸ビニル）をポリ（アクリル酸）に加えて紡糸混合物を形成する段階、及び（ｂ）紡糸混合物をダイ又は紡糸口金に直接流して繊維を形成する段階を含む本明細書に開示する繊維を調製する方法を提供する。
繊維を形成するのに使用されるダイ又は紡糸口金は、環状構造を有することができる。例えば、それを通過して液化紡糸混合物が押し込まれる環状のオリフィス又は開口部を有する紡糸口金は、本明細書に開示する中空繊維構造体の壁を形成するために使用することができる。特定的な実施形態では、紡糸口金内の同軸中心オリフィスは、紡糸処理中に繊維のコアが膨張してそれが崩壊することを防止するのに役立つ通常気体又は液体である望ましい材料を用いて繊維のコア又は内腔に材料を導入するために使用することができる。こうしたダイ又は紡糸口金は、望ましい繊維化温度に維持するのに好ましくは加熱又は冷却装置を装備することができるツインスクリュー押出機のような従来型の調合機又は押出機の出口に配置することができる。しかし、押出機又は調合機によってかけられた剪断応力が紡糸混合物の温度をその成分を溶融するのに十分なほど高めることが可能であるので、加熱を加えることなく望ましいポリマー溶融物を取得することができる場合がある。
【００２８】
調合機又は押出機によってかけられた剪断応力が紡糸混合物の成分を溶融させるのに十分でない時は、この成分を液状化させるために加熱が要求される場合がある。こうした加熱は、典型的に約１５０℃の温度の典型的にこの混合物の最高融点成分の融点であるポリマーの混合物の融点に紡糸混合物が到達するまで好ましくは行われる。望ましくは、本方法は、繊維の紡糸後熱処理、繊維の紡糸後延伸、紡糸混合物へのセル形成材料の添加、又は抽出可能又は加水分解成分の紡糸後除去を必要とせず、又はそれを含まない。望ましい中空で多孔性又は有孔性の構造は、本明細書に開示するポリマー配合物の使用を受けて、この処理段階を必要とせずに取得可能である。
【００２９】
繊維の直径は、繊維化中の繊維の巻き取り速度を制御することによって制御することができる。ベンチトップ型計器において、巻き取り速度は、ほぼ約５ｍ／分から約１００ｍ／分まで変えることができる。より遅い巻き取り速度では、繊維直径はより太く、併せて均一性にはより乏しいが、ほぼ約１００μｍから約４００μｍの太さの範囲にすることができる。より高い巻き取り速度では、繊維の直径はより均一、かつ併せてより細くなり、約１００ｍ／分の巻き取り速度ではこの直径はほぼ約５０μｍである。しかし、巻き取り速度を更に高めることにより、繊維直径を１０μｍ未満にまで細くすることができる場合がある。繊維直径は、工業規模の繊維紡糸ユニットによる実際のスケールアップ中に更に細くすることができる。
【００３０】
加えて、繊維は、そのコア内に１つ又はそれよりも多くの添加物を含むことができる。上述のように、これらの添加物は、固体、液体、又は気体とすることができ、いくつかの技術のうちの１つ又はそれよりも多くによって繊維コア内に導入することができる。一実施形態では、添加物は、ダイ又は紡糸口金内の中心オリフィスを経由し、繊維形成中にコアを開放させるために送出されるいずれかの気体又は液体と共に導入することができる。例えば、香味剤組成物又は吸着剤は、ダイ又は紡糸口金を通過する気体又は蒸気の流れの中にそれらを同伴させ、それによってそれらが繊維コア内に取り込まれることによって導入することができる。別の実施形態では、繊維が香味剤の溶液又は懸濁液に浸漬されるか又はそれらを噴霧することができ、それらは、次に、繊維壁内のセルを通じて繊維壁を通過して拡散することができ、繊維が浴槽又はスプレーチャンバから除去された時に繊維によって保持することができる。
【００３１】
時間が経てば、香味剤組成物は気化して繊維壁内のセルを通過して拡散することができる。これらのセルが相互接続され、コアと繊維の外部との両方に流体連通する時に、それらは、気化香味剤が繊維を通過して移動し、繊維を取り囲む区域内に脱出する経路を提供する孔隙を形成し、そこで香味剤は、その結果、ユーザに送出することができる。例えば、メントール蒸気又は溶液は、環状紡糸口金内の中心オリフィスを通過して繊維コア内に送出することができる。得られたメントール含浸繊維は、次に、シガレットフィルタプラグ内のような喫煙物品内に組み込むことができる。シガレットが使用される時、フィルタプラグを通過する主流煙が繊維に含まれたメントールを加熱してそれを揮発させることを助け、繊維のコアと繊維の外面とを接続する孔隙を通過するメントールの拡散率を高める。メントールが繊維から放出されると、それは、主流煙内に同伴され、ユーザに送出される。しかし、使用前には、繊維内の孔隙を形成するセルのネットワークの蛇行的特質が、メントールが拡散して繊維から移動する機能を小さくしている。
【００３２】
類似の方式で、吸着剤又は金属イオン封鎖剤は、紡糸処理中に繊維のコア内に導入することができる。繊維は、次に、フィルタプラグに形成され、主流煙内のターゲット成分は、繊維の外面内の孔隙に入ることによって繊維内に捕捉することができる。ターゲット成分は、繊維を通過してそのコアに向けて拡散することができ、そこでターゲット成分は、吸着剤によって吸着され、喫煙物品が廃棄されるまで繊維内に保持される。
【００３３】
他の技術を繊維コアに添加物を導入するために使用することができ、それらには、添加物を含む溶液又は分散液を繊維に噴霧するか又はその中に繊維を浸すことが含まれ、それによって添加物は、繊維を通過してそのコア内に拡散する。
繊維の孔隙率（すなわち、繊維の表面上の孔隙の数及びサイズ）は、繊維表面の一部分を被覆することによって制御することができる。孔隙サイズは、望ましくは、約２μｍから数百μｍ、より望ましくは、約５μｍから約５０μｍの範囲にすることができる。望ましくは、コーティングは、シガレット主流煙のような高温多湿の環境に置かれた時に分解することになるものである。これは、繊維孔隙率（及び繊維からのメントール拡散）が喫煙物品の保存中は非常に制限的であることを可能にし、かつこれらのパラメータの両方が喫煙物品が使用される時に有意に高められることを可能にする。
【実施例１】
【００３４】
１グラムのポリ（酢酸ビニル）が、１グラムのポリ（アクリル酸）にマイクロ調合機内で添加され、加熱され、１００ｒｐｍの配合速度で１５０℃の温度で２分間配合される。得られたポリマー溶融物は、マイクロ調合機のダイから直接引き出され、紡糸ラインと５ｍ／分の巻き取り速度を有するボビンとを用いて繊維に紡糸される。得られた繊維は、透過偏光で作動する「オリンパスＢＸ６０岩石光学顕微鏡」を用いて撮影される。繊維の横断面図は図４に示され、繊維の多孔性構造を示している。繊維の縦方向画像は、図２Ｄに示されている。
【実施例２】
【００３５】
マイクロ調合機に加えられる各ポリマーの量が、６０重量％ポリ（酢酸ビニル）、４０重量％ポリアクリル酸を有する配合物及び繊維を得るように変更されていることを除いて、実施例１の手順と同様な手順が追随して行われた。溶融紡糸繊維は、実施例１に示すように撮像され、得られる画像は、図５及び図６に示されている。繊維の多孔性特徴が明確に現れている。
【実施例３】
【００３６】
マイクロ調合機に加えられる各ポリマーの量が、４０重量％ポリ（酢酸ビニル）、６０重量％ポリアクリル酸を有する配合物及び繊維を得るように変更されていることを除いて、実施例１の手順と同様な手順が追随して行われた。溶融紡糸繊維が、５μｍ直径の断面に切断されて、透過型偏光光学顕微鏡を用いて撮像され、結果は図３に示されている。これらの繊維が水に浸漬されて、透過型偏光光学顕微鏡を用いて撮像され、結果は図２Ａ、２Ｂ、及び２Ｃに示されている。水に浸漬された繊維の部分及び繊維のより長い長さにわたって得られる膨潤が、反射光顕微鏡を用いて撮像され、図２Ｅに示されている。膨潤は、水線より上方の繊維内に繊維が基本的に直径を倍化するように観察された。
【実施例４】
【００３７】
各ポリマーの量が、２０重量％ポリ（酢酸ビニル）、８０重量％ポリアクリル酸配合物繊維を得るように変更されていることを除いて、実施例１の手順と同様な手順が追随して行われた。図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ、図１Ｄ、及び図１ＥにおけるＥＳＥＭ画像は、繊維がその中にセルを形成していることを示している。
【実施例５】
【００３８】
純粋ポリ（酢酸ビニル）及び純粋ポリ（アクリル酸）が、別々に繊維に形成される。得られる繊維は中実であり、本明細書に開示する配合物から生成された繊維に対して観察される多孔性構造を持たない。
【００３９】
純粋ポリ（酢酸ビニル）及び純粋ポリ（アクリル酸）で得られた結果と対照的に、４０／６０、５０／５０、及び６０／４０重量パーセントＰＶＡｃ／ＰＡＡは、繊維壁内部に内部セルの可視的相互接続性を伴ったランダムなサイズのハニカム構造を含む。セルの壁厚は、このポリマー配合物から調製された全ての繊維において比較的一定であった。
加えて、純粋ポリ（酢酸ビニル）及び純粋ポリ（アクリル酸）から生成された繊維は、溶融紡糸によって繊維化することが困難であり、かつ非常に脆弱であった。ＰＶＡｃ及びＰＡＡの配合物から調製された繊維は、容易に溶融紡糸されて多孔性繊維にされ、それらは、その繊維一体性を維持した。
ＰＶＡｃ及びＰＡＡの配合物から調製された繊維は、水を吸い上げる機能を有することも示されており、それは、毛管作用、吸着、又はこれら機構の組合せのいずれかに起因するであろう。
【００４０】
本明細書の説明は、ある一定の好ましい実施形態に対する参照を含むが、それらの変形及び修正が当業者に明らかになること、及びこうした変形及び修正が本明細書に添付の特許請求の範囲によって定められる本発明の視野及び範囲内であると考えられることは理解されるものとする。
上述の参考文献の全ては、各個々の参考文献が全体として引用により本明細書に組み込まれるように具体的かつ個々に示されるかのごとくそれと同じ程度まで全体としての引用によって本明細書に組み込まれている。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
0005592267.tif 000003
【図１Ｃ】
0005592267.tif 000004
【図１Ｄ】
0005592267.tif 000005
【図１Ｅ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
0005592267.tif 000008
【図２Ｃ】
0005592267.tif 000009
【図２Ｄ】
0005592267.tif 000010
【図２Ｅ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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