(57)【要約】  本発明は、N-メチルモルホリン-N-オキサイド（NMMNO）中のセルロースカルバメートのリオトロピック溶液を、複数の開口部を有するノズルビームを通じ空隙を経て再生槽内へ押出すことによって、複数のフィラメント糸に紡糸する不織布の製造方法であって、該フィラメント糸を次いでガス状媒体および／または液体の流れにさらして交絡させる不織布の製造方法に関する。同様に、本発明は、こうしたタイプの不織布およびその使用に関する。【選択図】図１【特許請求の範囲】
【請求項１】
N-メチルモルホリン-N-オキサイド（NMMNO）中のセルロースカルバメートのリオトロピック溶液を、少なくとも２０の開口部を有するノズルブロックを通じ空隙を経て再生槽内へ押出すことによって、複数のフィラメント糸に紡糸する不織布の製造方法であって、前記フィラメント糸を次いでガス状媒体および／または流体の流れにさらして交絡させる、不織布の製造方法。
【請求項２】
少なくとも１００００の開口部を有するノズルブロックを使用することを特徴とする、請求項１に記載の不織布の製造方法。
【請求項３】
前記ノズルの長さ対直径の比が１から２０であることを特徴とする請求項１または２に記載の不織布の製造方法。
【請求項４】
前記ノズルと再生槽との間の空隙の幅が５から１５０mm、特に１０から５０mmであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の不織布の製造方法。
【請求項５】
該フィラメント糸を紡糸後にスロット形状のファンネル内へ下方に誘導し、前記ガス状媒体および／または流体を用いた交絡を前記ファンネルの出口にて行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の不織布の製造方法。
【請求項６】
前記ファンネルの振動によって前記フィラメント糸をさらに交絡させることを特徴とする請求項５に記載の不織布の製造方法。
【請求項７】
空気および／または水をガス状媒体および／または流体として使用することを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の不織布の製造方法。
【請求項８】
前記フィラメント糸を交絡後にコンベヤベルトに載せることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の不織布の製造方法。
【請求項９】
前記コンベヤベルトの振動によって前記フィラメント糸をさらに交絡させることを特徴とする請求項８に記載の不織布の製造方法。
【請求項１０】
前記リオトロピック溶液中の前記セルロースカルバメートの割合が該溶液に対して少なくとも２０重量％、特に２２から２７重量%であることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の不織布の製造方法。
【請求項１１】
前記リオトロピック溶液が、セルロースカルバメートをNMMNOの４０から７０％水溶液、特に５０％水溶液中で膨潤させ、次いでNMMNO対水の比で８０：２０から９０：１０にまで水分を除去することによって調製されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の不織布の製造方法。
【請求項１２】
前記再生槽が、NMMNOの水溶液中のNMMNOの割合が該溶液に対して０．５から２５重量％、特に５から１５重量％であるNMMNOの水溶液を含むことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の不織布の製造方法。
【請求項１３】
前記押出しが８０から１１０℃、特に８５から９５℃の温度で行われることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の不織布の製造方法。
【請求項１４】
前記不織布を次いで洗浄し、プレスし、乾燥させることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の不織布の製造方法。
【請求項１５】
前記洗浄を、高圧力にて水を噴射して行うことを特徴とする請求項１４に記載の不織布の製造方法。
【請求項１６】
再生槽内で前記セルロースカルバメートをセルロースに再生することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の不織布の製造方法。
【請求項１７】
前記再生槽が、０．３から１重量%の水酸化ナトリウム水溶液を含み、前記再生が６０から９５°Cの温度で行われることを特徴とする請求項１６に記載の不織布の製造方法。
【請求項１８】
前記再生が、押出しと交絡との間に実施されることを特徴とする請求項１６または１７に記載の不織布の製造方法。
【請求項１９】
前記再生が前記交絡の後に実施されることを特徴とする請求項１６または１７に記載の不織布の製造方法。
【請求項２０】
セルロースカルバメート製でランダムな配向のフィラメント糸からなる不織布。
【請求項２１】
前記フィラメント糸が、少なくとも６０cN／texの強度を有することを特徴とする請求項２０に記載の不織布。
【請求項２２】
前記不織布が、請求項１から１５のいずれか１項に記載の方法によって製造できることを特徴とする請求項２０または２１に記載の不織布。
【請求項２３】
再生セルロース製でランダムな配向のフィラメント糸からなる不織布。
【請求項２４】
残留窒素含量（残留N-含有量）が０．３から０．５%、特に０．１から０．２%であることを特徴とする請求項２３に記載の不織布。
【請求項２５】
前記不織布が気孔率１から１０%の気孔構造を有することを特徴とする請求項２３または２４に記載の不織布。
【請求項２６】
小角Ｘ線散乱（SAXS）を用いて測定する内部比表面積が２０から５０m２／cm３であることを特徴とする請求項２３から２５のいずれか１項に記載の不織布。
【請求項２７】
前記不織布が、請求項１６から１９のいずれか１項に記載の方法によって製造できることを特徴とする請求項２３から２６のいずれか１項に記載の不織布。
【請求項２８】
前記不織布を医療、特に手術用シーツ、ベッドシーツ、外科用包帯、ガーゼまたは脱脂綿パッドとして使用する、請求項２０から２７のいずれか１項に記載の不織布の使用。
【請求項２９】
前記不織布を衛生材料または家庭用ふき取り製品として使用する、請求項２０から２７のいずれか１項に記載の不織布の使用。
【請求項３０】
前記不織布を装飾的不織布、特にテーブルクロス、ナプキンまたはカーテンとして使用する、請求項２０から２７のいずれか１項に記載の不織布の使用。
【請求項３１】
前記不織布を衣料産業において不織布ライナーとして使用する、請求項２０から２７のいずれか１項に記載の不織布の使用。
【請求項３２】
前記不織布を建築産業において補強マットまたは保温ジャケットとして使用する、請求項２０から２７のいずれか１項に記載の不織布の使用。
【請求項３３】
前記不織布を繊維補強熱可塑性およびデュロプラスチックプラスチック材料のための補強材料として使用する、請求項２０から２７のいずれか１項に記載の不織布の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、N-メチルモルホリン-N-オキサイド（NMMNO）中のセルロースカルバメートのリオトロピック溶液を、複数の開口部を有するノズルビームを通じ空隙を経て再生槽内へ押出すことによって、複数のフィラメント糸に紡糸する不織布の製造方法であって、該フィラメント糸を次いでガス状媒体および／または液体の流れにさらして交絡させる不織布の製造方法に関する。同様に、本発明は、こうしたタイプの不織布およびその使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
不織布は、織ることまたは編むことによってではなく、かみ合わせたり（interlocking）また時には繊維を交絡させた後に接着することによって繊維を確実に凝集させた織物である。利用にあたって選択肢が広いことや製造コストが低いことから、不織布製造の年間成長率は依然として高い。こうした不織布という素材の利点は、特に高吸湿性、密度および厚さの高可変性、さらに広域の表面異方性にあり、これらの利点から利用にあたって無数の選択肢が生ずる。例えば、医療における（例：手術用シーツ、ベッドシーツ、外科用包帯、ガーゼ、脱脂綿パッドなど）衛生用製品、家庭や産業用ふき取り製品（wipes）、装飾的不織布（テーブルクロス、食卓用ナプキン、カーテン）、衣料産業における不織布ライナー、さらには無数の技術的応用例（例：建築産業における保温ジャケット）があげられる。
【０００３】
原則として、不織布の形成は、短繊維、ステープルファイバー、または長繊維（連続フィラメント糸）から行うことが可能である。「スパンボンディング」または「スパンレーシング」と呼ばれるフィラメント糸からの不織布形成方法には、繊維の紡糸および不織布への形成を１つのプロセスで行うという利点があり、またこのことは本発明の主題である。繊維を形成する多数のポリマーは、不織布用開始材料として用いることができる。長繊維からなる不織布は、好ましくはポリエステル、ポリアクリルニトリル、またはポリプロピレンなどの合成繊維から製造する。ビスコース繊維は、好ましくは不織布製造用の短繊維またはステープルファイバーとして用いる。
【０００４】
依然として大部分のセルロース再生繊維がビスコース法により製造されているが、このビスコース法はかなりの環境被害をもたらすことと、投資コストが高いために、ビスコース法に代わる方法のために既に長年にわたって幅広い試みがなされてきた。このことはまたセルロースから成る不織布の製造にも当てはまる。したがって例えば、いわゆる「ベムリース（Bemliese）」法が開発されており、この方法では、コットンリンターを銅アンモニア法に従って紡糸し、不織布に加工する（米国特許第３８３３４３８号明細書）。両方法にはさらに、不織布製品を直接的な方法で長繊維から製造できるという利点がある。
【０００５】
またとりわけ「リオセル（lyocell）」として知られる繊維を製造する別の方法においては、N-メチルモルホリン-N-オキサイド（NMMNO）および水からなる系内でセルロース溶液を沈殿させ（米国特許第３７６７７５６号明細書、独国特許発明第２８３０６８５号明細書）、この溶液を水を含む再生槽内へ空隙を経て押出す。この方法は、不織布製品の製造にも用いられる（国際公開第００／１８９９１号パンフレット、国際公開第９８／０７９１１号パンフレット）。
【０００６】
再生セルロースからなる繊維やその他成型体を製造するまた別の既知の方法はセルロースカルバメート溶液の沈殿を行うものであり（欧州特許出願公開第５７１０５号明細書、欧州特許出願公開第１７８２９２号明細書）、セルロースを尿素で変換し、該尿素をイソシアン酸とアンモニアとに熱的に分解し、該イソシアン酸と該セルロースのOH基とを反応させる。セルロースカルバメートは冷希水酸化ナトリウム溶液に可溶性でありかつ加熱した水酸化ナトリウム溶液中にて再びセルロースに再生できる。
【特許文献１】米国特許第３８３３４３８号明細書
【特許文献２】米国特許第３７６７７５６号明細書
【特許文献３】独国特許発明第２８３０６８５号明細書
【特許文献４】国際公開第ＷＯ００／１８９９１号パンフレット
【特許文献５】国際公開第ＷＯ９８／０７９１１号パンフレット
【特許文献６】欧州特許出願公開第５７１０５号明細書
【特許文献７】欧州特許出願公開第１７８２９２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これを起点に、本発明では、ビスコース法とは無関係に、セルロースカルバメートまたは再生セルロースから成り、優れた製品特性を有する不織布の製造方法であって、低投資コストや製造コストさらには低環境被害に関する要件を満たす方法の提供を目的とする。また本発明は、一段と優れた製品特性を有する不織布の提供をも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、請求項１に記載の特徴を有する方法および請求項２０および２３に記載の特徴を有する不織布によって達成される。さらに従属請求項により、有利な成果がいくつか明らかにしてある。本発明による不織布の使用については請求項２８から３３に示す。
【０００９】
本発明によれば、この目的は、N-メチルモルホリン-N-オキサイド（NMMNO）中のセルロースカルバメートのリオトロピック溶液を、少なくとも２０の開口部（例えば複数のノズル）を有するノズルブロックを通じ空隙を経て再生槽内へ押出すことによって、複数のフィラメント糸に紡糸し、前記フィラメント糸を次いでガス状媒体および／または流体の流れにさらして交絡させ、不織布を形成することで、達成される。
【００１０】
セルロースカルバメートはNMMNOに可溶性であり同様にセルロースに成形できる。従来のNMMNO法と比べて、有利な相違が以下の通り明らかである。
【００１１】
１．セルロースまたはセルロースカルバメート含量が増すと溶液の粘性がかなり増す。しかしながら粘性が高すぎると溶液の曳糸性を損ねる。したがって、従来のセルロース溶液における曳糸性にとってのセルロース含量の限界は、最大限で１５%である。一方、セルロースカルバメートの場合のこの限界は、約３０%である。セルロースカルバメート含量が２５%の溶液であれば、依然として問題なく紡糸可能である。より高濃度の溶液では溶媒の利用が低下する、つまりNMMNOを回収するための再生槽の再加工における溶媒の消費が低下し、ひいては顕著なコスト削減につながる。
【００１２】
２．セルロースカルバメート含量が２０%を超える溶液ではリオトロピックによる挙動が驚くほど明らかになる。例えばセルロースカルバメートが液晶状態で存在する様子が、偏光顕微画像（画像１および２）から明らかである。したがって、極めて効果的な適用がなされる。すなわち、ノズルチャネル内せん断加工の結果、紡糸加工中に分子が事実上完全に繊維方向に配向されることから、該繊維が特別に高い配向性を有し、さらには非常に高い強度をも有する。６０cN／texかこれをを上回る強度が達成可能である。
【００１３】
３．セルロースカルバメートは、実質的にセルロースよりも高い吸水能力および着色能力を有する。
【００１４】
好ましくは少なくとも１００００の開口部を有するノズルビームを押出しに使用する。したがって、ノズルの長さ対直径の比（L／D比）は、好ましくは１から２０の間である。
【００１５】
好ましくは、ノズルと再生槽との間の空隙の幅は、５から２５０ｍｍ、特に好ましくは１０から１５０ｍｍである。
【００１６】
本方法の好ましい態様の変形例においては、紡糸後にフィラメント糸を下方のスロット形状のファンネル内へと誘導し、ガス状媒体および／または流体を用いた交絡をファンネルの出口にて行う。フィラメント糸をよりよく交絡させるため、さらに好ましくはファンネルを振動させる。
【００１７】
好ましくは、空気および／または水をガス状媒体および／または流体として用いる。
【００１８】
さらに好ましくは、交絡後に、フィラメント糸をコンベヤベルトに載せる。好ましくは、コンベヤベルトの振動によりフィラメント糸をさらに交絡させる。
【００１９】
好ましくは、リオトロピック溶液は、セルロースカルバメートをNMMNOの５０％水溶液中で膨潤させ、次いでNMMNO対水の比で８０：２０から９０：１０、特に好ましくは８７：１３にまで水分を除去することによって調製する。
【００２０】
リオトロピック溶液中のセルロースカルバメートの割合は、好ましくは少なくとも２０重量％、特に好ましくは２２から２７重量％である。ここに詳述するパーセンテージは、リオトロピック溶液全体に対してのものである。
【００２１】
好ましくは、前記再生槽は、NMMNOの水溶液中のNMMNOの割合が該NMMNO水溶液に対して０．５から２５重量％、特に好ましくは５から１５重量％であるNMMNOの水溶液を含む。
【００２２】
押出しまたは紡糸は、好ましくは８０から１１０℃、特に好ましくは８５から９５℃の温度で行う。
【００２３】
さらに有利な本方法の態様の変形例においては、上述の工程に続いて、不織布を洗浄し、プレスし、乾燥させる。この洗浄は好ましくは高圧にて水を噴射し行うことができる。
【００２４】
さらに好ましくは、０．３から１重量%の水酸化ナトリウム水溶液を含む再生槽内で６０から９５°Cの温度でセルロースカルバメートをセルロースに再生する。その結果、再生セルロースから不織布を製造することが可能になる。第一の有利な変形例においては、押出しと交絡との間に再生を実施することが可能である。さらに好ましい変形例においては、交絡後に再生を実施する。
【００２５】
本発明によれば、セルロースカルバメート製フィラメント糸のランダムな配向によっても不織布が同様に提供される。したがって好ましくは、該フィラメント糸は、60cN／texの強度を有する。さらに、好ましくは請求項１から１９のいずれか１項に記載の方法にしたがってこのタイプの不織布を製造することができる。
【００２６】
本発明によれば、再生セルロース製フィラメント糸のランダムな配向によっても不織布が製造される。セルロースカルバメートからセルロースへの再生に関しては、請求項１６から１９を参照されたい。したがって再生セルロース製繊維は好ましくは、残留窒素含量（残留N-含有量）が０．３から０．５、特に好ましくは０．１から１．２である。
【００２７】
該不織布は、好ましくは気孔率が１から１０%の気孔構造を有する。
【００２８】
さらに好ましくは、小角Ｘ線散乱（SAXS）を用いて測定する不織布の内部比表面積が２０から５０m２／cm３である。
【００２９】
特に好ましくは、本発明による不織布を、請求項１６から１９のいずれか１項に記載の方法にしたがって再生セルロースから製造できる。
【００３０】
本発明による不織布は、好ましくは医療において用い、特に手術用シーツ、ベッドシーツ、外科用包帯、ガーゼ、または脱脂綿パッドとして用いる。同様に該不織布はまた、衛生材料または家庭用ふき取り製品としても使用できる。本発明による不織布のさらなる用途分野としては、装飾的不織布、特にテーブルクロス、ナプキンまたはカーテン、さらに衣料産業における不織布ライナーがあげられる。さらに本発明による不織布は、建築産業における保温ジャケットやガラス繊維マットの代用物等としての補強マットとして用いる。その高い強度のため、本発明による不織布は、ガラス繊維マットと同様に、プラスチック素材の補強用に使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明による主題を以下の図面ならびに実施例を参照してさらに詳細に説明するが、本主題は、ここに記載の態様の変形例に制限されるものではない。
【００３２】
図１は、本発明による方法における過程の概略を示す。
【００３３】
図２は、本発明によるスロット形状のファンネルを示し、このファンネルの出口にて交絡が行われる。
【００３４】
図１に、本発明の方法の基本的な過程を例示する。 ここで紡糸溶液１を、紡糸ポンプ２を経て多数のノズルを有するノズルビーム３を用いて再生槽４内へ押出す。紡糸は、空隙を経て再生槽内へ垂直に頂部から底部へと行う。該繊維はデフレクションローラ５を経て水平方向に引き出す。この伸張させた繊維上に、任意で第１洗浄槽および伸縮性布地を配置できる。さらにデフレクションローラ６によって、繊維束は次いで下方のスロット形状のファンネル７内へと導かれる。ファンネル７の出口にて、該繊維束は両側共に空気または水の流れにさらされる。こうして交絡させた繊維をその下に位置するコンベヤベルト８に載せ、布設装置またはコンベヤベルトを走行方向に対して横に振動させることによってさらに交絡させる。該ベルトは高圧のウォータージェット（水の噴射）をも作り出すことができる洗浄ノズル９を備える洗浄槽を貫通している。したがって該繊維素材がスパンレーシングの意でさらに圧縮される。該コンベヤベルトは、好ましくは金属製の目の粗いネットからなり、迅速な洗浄用液体の排出を確実に行う。続いて、該繊維素材を対応する乾燥装置内で乾燥させることができる。しかしながらこの水はさらに一対のローラーによって圧迫して排出でき、これによって同時に不織布の圧縮を達成できる。
【００３５】
図２は、本発明によるスロット形状のファンネルの構成を示す。該繊維は繊維入口１を経て先述のファンネル内に導入できる。したがって該ファンネルを通じた該繊維の搬送は、水の噴射原理に代わるベンチュリノズルによって可能になる。水、空気、またはさらにこれらの混合物の供給は、開口部３を通じて行われる。ベンチュリプロフィル（Venturi profile）に基づき、該供給の流れが該チャネル４を通過することで、低圧力が生じ、これによって該繊維がチャネル４を通じて搬送される。該ファンネルの下端５には、繊維出口が位置しており、ここからフィラメント糸をさらに搬送できる。
【実施例】
【００３６】
DP(Cuoxam)（Ｃｕｏｘａｍ法による重合度）が５２０である８００gのパルプを１２重量%のNaOH、３０重量%の尿素、５８重量%の水からなる３２００gの溶液とニーダ内で１時間、２５°Cで激しく混合し、次いで２３°Cで４８時間、DP(Cuoxam)が３００になるまで熟成させる。該湿潤アルカリセルロースと、１２００gの固形結晶性尿素とを、５リットル容ニーダ内にて室温で３０分間混練する。続いて該ニーダの温度を１４０°Cに上昇させ、存在する水分を取り除く。製品温度１４０°Cに到達後、この塊をさらに１２０分間混練し、続いて該ニーダから排出する。純粋なＣＣ（セルロースカルバメート）を得るため、この乾燥した砕けやすい塊を脱イオン水で浴比１:１６にて３回洗浄、フリットを経て吸引除去後、室温にて乾燥させる。この緩く砕けやすい産物の窒素含有量が３．０%、DP(Cuoxam)が２９０であった。
【００３７】
このセルロースカルバメートを、５０％NMMO水溶液でニーダ内にて混合した。該溶液は８０mbarの真空下で余剰水分を除去してNNMO一水和物にまで濃縮し、セルロースカルバメートを溶解した。この紡糸溶液は、セルロース含量が２５質量%であった。該溶液を、実験設備（laboratory unit）で１００００本の毛細繊維に紡糸し、ローラーシステムを経て交絡ノズルへ誘導し、ここで水流中で交絡させ連続的にコンベヤベルトに載せて不織布を形成、これを洗浄、乾燥した。不織布の坪量は７５．７g／m２、乾燥強度は８．５kN／mであった。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明による方法における過程の概略を示す図である。
【図２】本発明によるスロット形状のファンネルを示し、このファンネルの出口にて交絡が行われる図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  紡糸溶液、  ２  紡糸ポンプ、  ３  ノズルビーム、  ４  再生槽、  ５  デフレクションローラ、  ６  デフレクションローラ、  ７  ファンネル、  ８  コンベヤベルト、  ９  洗浄ノズル。
【図１】
2007522360.tif 000002
【図２】
2007522360.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成18年10月27日(2006.10.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
このセルロースカルバメートを、５０％NMMNO水溶液でニーダ内にて混合した。該溶液は８０mbarの真空下で余剰水分を除去してNMMNO一水和物にまで濃縮し、セルロースカルバメートを溶解した。この紡糸溶液は、セルロース含量が２５質量%であった。該溶液を、実験設備（laboratory unit）で１００００本の毛細繊維に紡糸し、ローラーシステムを経て交絡ノズルへ誘導し、ここで水流中で交絡させ連続的にコンベヤベルトに載せて不織布を形成、これを洗浄、乾燥した。不織布の坪量は７５．７g／m２、乾燥強度は８．５kN／mであった。
【手続補正書】
【提出日】平成19年2月5日(2007.2.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
図２は、本発明によるスロット形状のファンネルの構成を示す。該繊維は繊維入口１１を経て先述のファンネル内に導入できる。したがって該ファンネルを通じた該繊維の搬送は、水の噴射原理に代わるベンチュリノズルによって可能になる。水、空気、またはさらにこれらの混合物の供給は、開口部１３を通じて行われる。ベンチュリプロフィル（Venturi profile）に基づき、該供給の流れが該チャネル１４を通過することで、低圧力が生じ、これによって該繊維がチャネル１４を通じて搬送される。該ファンネルの下端１５には、繊維出口が位置しており、ここからフィラメント糸をさらに搬送できる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2007522360.tif 000004
【国際調査報告】
2007522360.tif 000005
2007522360.tif 000006
2007522360.tif 000007
2007522360.tif 000008
2007522360.tif 000009
2007522360.tif 000010