(57)【要約】ほぼ連続的なフィラメントのマトリクスと、リサイクル合成繊維及び繊維状材料を含む繊維性材料とを含み、該繊維性材料は、結合繊維性材料が液体中に懸濁されている間に該結合繊維性材料から糸要素を分離する水圧破砕により発生させられた少なくとも１つの不規則な歪みを有する合成材料からなる少なくとも１つの糸要素を有する、水圧交絡された複合不織構造物。この複合不織混合物は、拭き取り用製品又は吸収性材料として用いることができる。複合不織構造物を形成するための方法は、（ａ）結合繊維性材料が液体の中で懸濁されている間に、結合繊維性材料から糸要素を分離する水圧破砕により発生させられた少なくとも１つの不規則な歪みを有する合成材料からなる少なくとも１つの糸要素を有するリサイクル合成繊維及び繊維状材料の層を準備し、（ｂ）リサイクル合成繊維及び繊維状材料の層をほぼ連続的なフィラメントの層の上に重ね、（ｃ）該層を水圧交絡して不織ウェブを形成し、（ｄ）該ウェブを乾燥する、というステップを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ連続的なフィラメントのマトリクスと、
リサイクル合成繊維及び繊維状材料を含む繊維性材料と、
を含み、前記繊維性材料は、結合繊維性材料が液体中に懸濁されている間に、前記結合繊維性材料から糸要素を分離する水圧破砕によって発生させられた少なくとも１つの不規則な歪みを有する合成材料からなる少なくとも１つの糸要素を有する
ことを特徴とする水圧交絡された複合不織構造物。
【請求項２】
前記糸要素が、約１ミリメートルから約１５ミリメートルまでの範囲の長さを有することを特徴とする、請求項１に記載の水圧交絡された複合不織構造物。
【請求項３】
前記糸要素が、約１．５ミリメートルから約１０ミリメートルまでの範囲の長さを有することを特徴とする、請求項２に記載の水圧交絡された複合不織構造物。
【請求項４】
前記糸要素が、約２ミリメートルから約５ミリメートルまでの範囲の長さを有することを特徴とする、請求項３に記載の水圧交絡された複合不織構造物。
【請求項５】
前記不規則な歪みが、前記糸要素の曲げ、前記糸要素の平らにされたセグメント、前記糸要素の膨張されたセグメント、及びその組み合わせの形態であることを特徴とする、請求項１に記載の水圧交絡された複合不織構造物。
【請求項６】
前記リサイクル材料の前記糸要素が、前記糸要素の水圧破砕によって前記リサイクル材料の前記糸要素を前記結合繊維性材料から分離する前の前記結合繊維性材料における相当する糸要素より大きな表面積を有することを特徴とする、請求項１に記載の水圧交絡された複合不織構造物。
【請求項７】
前記リサイクル糸要素の表面積が、前記糸要素の水圧破砕によって前記リサイクル材料の前記糸要素を前記結合繊維性材料から分離する前の前記結合繊維性材料における相当する糸要素より、少なくとも約５％大きいことを特徴とする、請求項６に記載の水圧交絡された複合不織構造物。
【請求項８】
前記合成材料が合成熱可塑性材料であることを特徴とする、請求項１に記載の水圧交絡された複合不織構造物。
【請求項９】
パルプ繊維をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の水圧交絡された複合不織構造物。
【請求項１０】
約１から約８５重量パーセントまでのリサイクル合成繊維及び繊維状材料と、
約１５から約９９重量パーセントまでのパルプ繊維と、
約１から約３０重量パーセントまでのほぼ連続的なフィラメントと、
を含むことを特徴とする、請求項９に記載の水圧交絡された複合不織構造物。
【請求項１１】
１平方メートル当たり約２０から約２００グラムまでの坪量を有することを特徴とする、請求項１に記載の水圧交絡された複合不織構造物。
【請求項１２】
前記リサイクルされた合成繊維及び繊維状材料が、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、及びその組み合わせから選択されることを特徴とする、請求項１に記載の水圧交絡された複合不織構造物。
【請求項１３】
前記パルプ繊維が、再生されたものではない広葉樹パルプ繊維、二次繊維、及びその混合からなるグループから選択されることを特徴とする、請求項１に記載の水圧交絡された複合不織構造物。
【請求項１４】
粘土、スターチ、粒子状物質、及び超吸水性の粒子状物質をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の水圧交絡された複合不織構造物。
【請求項１５】
約３パーセントまでの剥離剤をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の水圧交絡された複合不織構造物。
【請求項１６】
１つ又はそれ以上の請求項１記載の水圧交絡された不織布層を含む拭き取り用製品であって、約２０ｇｓｍから約２００ｇｓｍまでの坪量を有することを特徴とする拭き取り用製品。
【請求項１７】
約４０から約１５０ｇｓｍまでの坪量を有する請求項１６に記載の拭き取り用製品。
【請求項１８】
水圧交絡された複合不織構造物を作るための方法であって、
結合繊維性材料が液体中に懸濁されている間に、前記結合繊維性材料から糸要素を分離する水圧破砕により発生させられた少なくとも１つの不規則な歪みを有する合成材料からなる少なくとも１つの糸要素を含むリサイクル合成繊維及び繊維状材料の層を準備し、
前記リサイクル合成繊維及び繊維状材料の層を、ほぼ連続的なフィラメントの層の上に重ね、
前記層を水圧交絡して不織ウェブを形成し、
前記ウェブを乾燥する、
ことを含む方法。
【請求項１９】
前記リサイクル合成繊維及び繊維状材料の層を準備して、前記リサイクル合成繊維及び繊維状材料の層を、ほぼ連続的なフィラメントの層の上に重ねるステップが、乾式形成技術又は湿式形成技術により、前記リサイクル繊維及び繊維状材料の層をほぼ連続的なフィラメントの層の上に直接堆積することを含むことを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
パルプ繊維がリサイクル合成繊維及び繊維状材料の層の中に含まれることを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、リサイクル繊維を含む水圧交絡された複合構造物、及び複合不織構造物を作るための方法に関する。
【０００２】
（背景技術）
パルプ繊維の不織ウェブは、吸収性があるとして知られているが、パルプ繊維のみで作られた不織ウェブは、強度及び耐摩耗性を欠くため、例えば、高耐久性の拭き取り用製品のような特定の用途には望ましくないことがある。
パルプ繊維は、ステープル長の繊維と組み合わされ、水圧交絡されてきた。しかしながら、ステープル繊維を加えることは、費用を増加させる。さらに、ステープル繊維を含んでいる懸濁液は、従来の製紙又は湿式堆積技術を利用して処理するのにより困難となることがある。これらの材料を組み合わせるための１つの既知の技術は、水圧交絡である。例えば、Ｓｕｓｋｉｎｄに付与された米国特許第４，８０８，４６７号は、連続フィラメントのベース・ウェブと交絡された木材パルプとテキスタイル繊維との混合で作られた高強度の不織布を開示する。しかしながら、テキスタイル繊維は、パルプと連続フィラメントとの組み合わせに加えられたときでも、やはり費用を加えることになる。
【０００３】
結合された繊維性のウェブを、繊維束、糸、及び／又は個々の繊維のような、より小さな断片に機械的に分解することができ、これらの断片を、次に、水圧交絡によりウェブに形成することが提案されてきた。これは、通常、乾燥材料を機械的引き裂き及び細断することにより達成される。例えば、国際出願ＰＣＴ／ＳＥ９５／００９３８は、乾燥した不織及びテキスタイルの廃物を機械的に細断し、合成繊維及び天然繊維の両方を含む、乾燥し混合された廃物を用いることが公知であると述べている。ＰＣＴ／ＳＥ９５／００９３８によると、細断及び引き裂き技術の顕著な特徴は、引き裂き又は細断行程が、多くの場合、不完全であるため、リサイクル繊維は、「フロック」又は繊維束と特徴づけられる、元の布の個別の小片の形態で部分的に存在するようになる。これらのフロックは、そのフロックを含むウェブに、よりテキスタイル状の外観を与えることになる不均一性をもたらすと説明されている。
【０００４】
フロック及び布の小片は、例えば、湿式堆積法、空気堆積法、水圧交絡法、又は他のウェブ形成法のような後続する行程において処理するのを困難にする。これらの不均一性は、リサイクル繊維の価値を低くし、並びに、外観、強度、均一性、及びリサイクル繊維で作られたウェブ又は布の望ましい他の特性を劣化させることになる。さらに、例えば、連続フィラメントのような基材を、フロック及び個々の布の小片と交絡させるのは、困難である。
スクリーニング又は他の技術により、不均一性を取り除くことは、繊維の回収効率を減らす。さらに、乾式機械的チョッピング、細断、切り裂き、ガーネッティング、又はピッキング処理をして、繊維束又はフロックを、５ミリメートルより少ない長さを有する繊維又は繊維状材料に縮小することは、非現実的である。さらに、付加的な機械的作業は、熱の形態でかなりのエネルギーを伝達することになり、乾燥材料が溶融して使用不可能な塊になり、材料をリサイクルすることにより最初に提される環境上又は経済的な利点を減少させるか、又はなくすことになる。
【０００５】
（発明の開示）
本発明は、ほぼ連続的なフィラメントのマトリクスと、リサイクル合成繊維及び繊維状材料を含む繊維性材料とを含み、該繊維性材料は、結合繊維性材料が液体中に懸濁されている間に、該結合繊維性材料から糸要素を分離する水圧破砕により発生させられた少なくとも１つの不規則な歪みを有する合成材料からなる少なくとも１つの糸要素を有することを特徴とする水圧交絡された複合不織構造物を提供することにより、上述の必要性に対処する。
糸要素は、約１ミリメートルから約１５ミリメートルまでの範囲の長さを有することができる。例えば、糸要素は、約１．５ミリメートルから約１０ミリメートルまでの範囲の長さを有することができる。別の例として、糸要素は、約２ミリメートルから約５ミリメートルまでの範囲の長さを有することができる。糸要素は、１００マイクロメートルより少ない直径を有することができる。例えば、糸要素は、３０マイクロメートルより少ない直径を有することができ、特定の例として、約１０マイクロメートルから約２０マイクロメートルまでの繊維の直径を有することができる。
【０００６】
本発明の一態様によると、不規則な歪みは、糸要素の曲げ、糸要素の平らにされたセグメント、糸要素の膨張されたセグメント、及びその組み合わせの形態とすることができる。さらに、リサイクルにより、曲げ及び／又はねじれは、交絡プロセスにおいて、繊維性のウェブのより効率的なインターロックをもたらす。
一般に、不規則な歪みは、糸要素の水圧破砕によってリサイクル材料の糸要素を結合繊維性材料から分離する前の該結合繊維性材料における糸要素より、該リサイクル材料の糸要素が、大きな表面積を有するようにする。例えば、リサイクル糸要素の表面積は、少なくとも約５パーセントだけ大きい。
【０００７】
本発明の実施形態において、リサイクル合成繊維及び繊維状材料は、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、ガラス繊維、及びその組み合わせから選択された合成繊維とすることができる。本発明の実施形態において、リサイクル合成繊維及び繊維状材料は、合成熱可塑性材料とすることができる。例えば、合成熱可塑性材料は、ポリプロピレン、ポリエチレン及びその組み合わせのようなポリオレフィンとすることができる。合成熱可塑性材料は、多成分繊維、フィラメント、ストランドなどような形態であることができ、種々の断面形状、突出部又は他の構成を有する繊維及び／又はフィラメントを有することができる。
本発明においては、ほぼ連続的な熱可塑性ポリマーのフィラメントのマトリクスは、スパンボンドフィラメントの不織ウェブとすることができる。例としてのみ挙げると、スパンボンドフィラメントの不織ウェブは、ポリプロピレンのスパンボンドフィラメントの不織ウェブとすることができる。さらに別の例として、不織ウェブは、二成分のスパンボンドフィラメントの不織ウェブとすることができる。
ほぼ連続的なポリマーのフィラメントのマトリクスは、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、特定のポリウレタン、Ａ−Ｂ及びＡ−Ｂ−Ａ’の構造を有するブロック共重合体から選択された熱可塑性ポリマーからなるものとすることができ、ここでＡ及びＡ’は、熱可塑性末端ブロックであり、Ｂはエラストマ中間ブロック、エチレン及び少なくとも１つのビニルモノマーの共重合体、不飽和脂肪族モノカルボン酸、及びそのようなモノカルボン酸のエステルとすることができる。
熱可塑性ポリマーがポリオレフィンである場合、それは例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、エチレンコポリマー、プロピレンコポリマー、ブテンコポリマー及び／又は上記の混合物とすることができる。
【０００８】
水圧交絡された複合不織構造物は、さらに、リサイクルされたものではない天然の繊維性材料、リサイクルされたものではない天然の合成材料、リサイクル天然繊維性材料、合成パルプ、粒子状物質材料及びその組み合わせを含むことができる。例えば、水圧交絡された複合不織構造物は、さらに、パルプ繊維を含むことができる。本発明の一実施形態において、水圧交絡された複合不織構造物は、約１から約８５重量パーセントまでのリサイクル合成繊維及び繊維状材料、及び約１５から約９９重量パーセントまでのパルプ、及び１から３０重量パーセントのほぼ連続的なフィラメントを含むことができる。
パルプの繊維部材は、木質植物及び／又は非木質植物の繊維パルプとすることができる。パルプは、異なる種類及び／又は量のパルプ繊維の混合としてもよい。
本発明は、さらに、水圧交絡された複合不織構造物を、少量の、例えば、結合剤、界面活性剤、架橋剤、剥離剤、難燃剤、水和剤、顔料及び／又は染料のような材料で処理することを含む。これに代わり又はこれに付加する形で、本発明は、例えば、活性炭、粘土、スターチ、及び超吸収性材料のような粒子状物質を複合不織構造物に加えることを含む。１つの実施形態において、水圧交絡された複合不織構造物は、さらに、約３パーセントまでの剥離剤を含むことができる。
【０００９】
水圧交絡された複合不織構造物は、高耐久性の拭き取り用製品として用いることができる。１つの実施形態において、複合不織構造物は、１平方メートル当たり約２０から約２００グラム（ｇｓｍ）までの坪量を有する一重又は多重の拭き取り用製品とすることができる。例えば、拭き取り用製品は、約２５から約１５０ｇｓｍまでの間の坪量を有することができ、より特定的には、約３０から約１１０ｇｓｍまでの間の坪量を有することができる。拭き取り用製品は、約４５０パーセントより大きい吸水量と、約２５０パーセントより大きい油吸収量と、約２．０ｃｍ／１５秒より大きい水のウィッキング速度（機械方向）と、約０．５ｃｍ／１５秒より大きい油のウィッキング速度（機械方向）とを有するのが望ましい。
本発明は、さらに、（ａ）結合繊維性材料が液体の中で懸濁されている間に、結合繊維性材料から糸要素を分離する水圧破砕により発生させられた少なくとも１つの不規則な歪みを有する合成材料からなる少なくとも１つの糸要素を有するリサイクル合成繊維及び繊維状材料の層を準備し、（ｂ）リサイクル合成繊維及び繊維状材料の層を、ほぼ連続的なフィラメントの上に重ね、（ｃ）該層を水圧交絡して複合不織構造物を形成し、（ｄ）該ウェブを乾燥する、というステップを含む水圧交絡された複合不織構造物を作る方法を包含する。
【００１０】
本発明によると、リサイクル合成繊維及び繊維状材料の層を準備し、該リサイクル合成繊維及び繊維状材料の層をほぼ連続的なフィラメントの層の上に重ねるステップは、乾式形成技術又は湿式形成技術により、リサイクル合成繊維及び繊維状材料の層を、ほぼ連続的なフィラメントの層の上に直接堆積することを伴うか又は含む。
本発明の一実施形態において、リサイクル合成繊維及び繊維状材料の層を準備し、該リサイクル合成繊維及び繊維状材料の層をほぼ連続的なフィラメントの層の上に重ねるステップは、乾式形成技術又は湿式形成技術により、リサイクル繊維及び繊維状材料の繊維及び繊維状材料及びパルプ繊維の層を、ほぼ連続的なフィラメントの層の上に直接堆積することを伴うか又は含む。
水圧交絡は、通常の水圧交絡技術によって実行することができる。
水圧交絡された複合不織構造物は、非圧縮乾燥プロセスを利用して乾燥することができる。空気貫流乾燥プロセスが、特に良好に機能することが見出された。赤外線放射、ヤンキー乾燥機、蒸気缶、真空脱水、マイクロ波、及び超音波エネルギーを組み込む他の乾燥プロセスも、さらに用いることができる。
【００１１】
定義
ここで用いられる「機械縦方向」という用語は、不織ウェブの形成中に、繊維が堆積される表面を形成していく移動方向を意味する。
ここで用いられる「機械横方向」という用語は、上述の機械縦方向と垂直な方向を意味する。
ここで用いられる「パルプ」という用語は、木質植物及び非木質植物などの自然資源からの繊維を意味する。木質植物は、例えば、落葉樹及び針葉樹を含む。非木質植物は、例えば、綿、亜麻、アフリカハネガヤ、トウワタ、わら、ジュート、ヘンプ、及びバガスを含む。
【００１２】
ここで用いられる「平均繊維長」という用語は、顕微鏡技術を利用した測定により求められた繊維、繊維束及び／又は繊維状材料の平均の長さを意味する。少なくとも２０本の無作為に選択された繊維が、繊維の懸濁液から分離される。繊維は、該繊維を水の中に懸濁するように準備された顕微鏡のスライド上に載せられる。着色染料を懸濁された繊維に加え、セルロースを含むファイバーを着色して、それらを合成繊維から区別するか、又は分離することができる。スライドは、Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｔｅｒｅｏｍａｓｔｅｒ  ＩＩの顕微鏡  Ｓ１９６４２／Ｓ１９６４３シリーズの下に置かれる。サンプルの中の２０本の繊維の測定は、０ないし２０ミルの尺度、及び平均長、最小及び最大長を利用して、２０倍の線倍率で行われ、偏位又は変動計数が計算される。幾つかの場合において、平均繊維長は、例えば、フィンランド、カジャーニ・オイ・エレクトロニクスから入手可能な、カジャーニ繊維分析器、型番ＦＳ−２００のような装置により求められた、繊維（例えば、繊維、繊維束、繊維状材料）の加重平均長として計算される。標準的な試験手順に従って、サンプルを、組織解離液で処理し、確実に如何なる繊維束も結束繊維もないようにする。各々のサンプルを、熱湯の中で解砕し、おおよそ０．００１％の懸濁液までに希釈する。個々の試験サンプルは、標準的なカジャーニ繊維分析試験手順を用いて試験するとき、希釈液からおおよそ５０から１００ｍｌだけ抜き取られる。加重平均の繊維長は、相価平均、長さの加重平均又は重さの加重平均とすることができ、下記の方程式により表すことができ、
2004522004.tif 000002
ここで、ｋ＝最大繊維長であり、
ｘｉ＝繊維長
ｎｉ＝長さｘｉを有する繊維の数
ｎ＝測定繊維の総計
である。
カジャーニ繊維分析器により測定された平均繊維長のデータの１つの特徴は、異なる種類の繊維の間で区別をしないことである。したがって、平均長は、あるとすれば、サンプル中の繊維の、すべての異なる種類の長さに基づく平均を表す。
【００１３】
ここで用いられる「スパンボンデッドフィラメント」という用語は、溶融した熱可塑性材料を、紡糸口金の複数の微細な通常円形の毛管からフィラメントとして押し出しして、その押し出されたフィラメントの直径を、例えば、引取式、又は機械的延伸、及び／又は他の周知のスパンボンド機構により、その後急速に縮小させることにより形成される小直径の連続的なフィラメントを意味する。スパンボンド不織布の製法は、例えば、アッペル他に付与された米国特許第４，３４０，５６３号、ドーシュナー他に付与された米国特許第３，６９２，６１８号のような特許に記載されている。これらの特許は、引用によりここに組み入れられる。
【００１４】
ここで用いられる「メルトブロー繊維」は、溶融した熱可塑性材料を、複数の微細な、通常円形のダイ毛管を通じて、高速ガス（例えば空気）流の中へ溶融糸又はフィラメントとして押し出し、溶融した熱可塑性材料のフィラメントがガス流によって細められ、直径が、マイクロファイバーの直径にまで縮小されることにより形成される繊維を指す。その後、メルトブロー繊維は、高速ガス流により運ばれ、集積面に堆積されて、不規則に分散されたメルトブロー繊維のウェブを形成する。このような工程は、例えば、ビューティンに付与された米国特許第３，８４９，２４１号に開示されており、この特許は引用によりここに組み入れられる。
【００１５】
ここで用いられる「マイクロファイバー」という用語は、約１００ミクロン以下の平均直径、例えば、約０．５ミクロンから約５０ミクロンまでの平均直径を有する小直径の繊維を意味し、より特定的には、マイクロファイバーは、約１ミクロンから約４０ミクロンまでの平均直径を有するものとしてもよい。
ここで用いられる「熱可塑性材料」という用語は、熱に曝されたときに軟化し、室温まで冷やされたときに非軟化状態に戻る重合体を意味する。この性質を示す天然物質は、天然ゴム及び多くのワックスである。他の例示的な熱可塑性材料は、制限的ではないが、ポリ塩化ビニール、幾つかのポリエステル、ポリアミド、ポリフルオロカーボン、ポリオレフィン、幾つかのポリウレタン、ポリスチレン、ポリビニール・アルコール、カプロラクタム、エチレンと少なくとも１つのビニールモノマーの共重合体（例えば、ポリ（エチレン酢酸ビニール）、エチレンとｎ−ブチルアクリル酸塩の共重合体（例えば、エチレンｎ−ブチルアクリル酸塩）、ポリ乳酸、熱可塑性エラストマー及びアクリル樹脂を含む。
ここで用いられる「非熱可塑性材料」は、上記の「熱可塑性材料」の定義に含まれないあらゆる材料を意味する。
【００１６】
ここで用いられる「ほぼ連続的なフィラメント」は、一般的に、溶融紡糸、溶液紡糸、又は、引き取りにより形成されたフィラメントであって、製造中に一般的に中間長さ又は連続長を有するものとなり、堆積及び収集されたときフィラメントのウェブ又はマトリクスを形成するものを意味する。一般に、スパンボンドフィラメントは、典型的には、製造プロセスが短い個別のセグメントを生成するように修正されない限り、又は、フィラメントをチョッピング又は切断することにより、簡単に測定できる長さ、テキスタイル又はステープル繊維に普通に関連する長さにしない限り、ほぼ連続的なフィラメントであると考えられる。
【００１７】
（発明を実施するための最良の形態）
本発明は、ほぼ連続的なフィラメントのマトリクスと、このフィラメントのマトリクスに交絡され、かつ絡み合わされたリサイクル合成繊維及び繊維状材料を含む、水圧交絡された複合不織構造物を包含する。この合成繊維及び繊維状材料は、結合繊維性材料から回収され、実質的に個々の繊維及び繊維状材料に変換されたものである。重要なこととして、これらの結合繊維性材料は、合成繊維を含む材料であり、例えば、織成布、編成布、不織ウェブ及びその組み合わせのような結合繊維性材料とすることができる。さらに別の例として、リサイクル繊維は、熱結合された、接着結合された、機械交絡された、溶剤結合された、水圧交絡された、及び／又はそのような技術の組み合わせによる不織ウェブから得られたものでもよく、合成繊維性材料、天然繊維性材料及びその組み合わせを含むことができる。合成繊維性材料は、熱可塑性材料及び熱可塑性フィラメントを含んでもよい。
【００１８】
水圧交絡のために使用可能なリサイクル合成繊維を回収するために、結合された繊維性ウェブが、液体への懸濁に適応する大きさを有する断片に切られるか、又は細断される。次に、断片は液体に懸濁され、機械的な作業が懸濁液の個別の断片に適用されて、結合繊維性材料を、繊維及び繊維状の部分に水圧細分するのに十分なだけの水圧及び機械的剪断応力を発生させる。最後に、実質的に個々の繊維及び繊維状の部分が液体から分離される。
【００１９】
結合繊維性材料は、例えば、機械的細断、機械的切断、機械的引き裂き、機械的摩砕、粉砕、水ジェット切断、レーザー切断、ガーネッティング、及びその組み合わせのような通常の作業により、個別の断片に変換される。
重要なこととして、これらの断片の液体懸濁は、結合繊維性材料の断片を、有益な自由繊維及び繊維束又は繊維状材料に細分、破砕、炸裂、解砕するのに十分なだけの水圧、剪断応力、及び／又はキャビテーション力の条件に曝される。細断された材料をリサイクル繊維に変換するのに用いられるこれらのプロセス条件は、従来のパルプ化作業に見られるより、積極的かつ過酷なものである。
【００２０】
一例として、通常のパルプ化行程は、典型的には、乾燥材料１トンに対して１日（２４時間）当たり約３より少ない馬力を用いる。本発明の実施形態は、より大きなエネルギーの入力を利用することになる。本発明によると、液体懸濁に適用される機械的作業のおおよその量は、結合繊維性材料の１乾燥トンに対し、１日（２４時間）当たり約３馬力より大きくなり、これは部材に対して運動を与え、水圧及び剪断応力条件を発生させるためにモータに流れた電流を測定することにより求められる。この数は、１トンについて１日当たり４馬力より大きくなることがあり、さらに、６又はそれ以上より大きくなることがある。例えば、本発明の方法は、３５％大きいエネルギー、５０％大きいエネルギー、又はさらに大きなエネルギーを利用して実行し、有益な自由な繊維及び繊維束を、結合繊維性材料から分離することができる。幾つかの状況において又は幾つかの条件の下では、機械的作業のおおよその量は、乾燥結合繊維性材料１トンに対し１日当たり３馬力より少なくてもよいことも意図されている。
【００２１】
発明者は、特定の作動理論に固執するものではないが、水圧、剪断応力、及びキャビテーション力の組み合わせが、材料を自由繊維及び繊維束に分裂させると信じている。さらに、自由繊維の内容、及び束の平均の大きさは、圧力及び機械的応力を変化させることにより制御できると考えている。自由繊維及び繊維状材料が結合繊維性材料から分離される過程で、プロセスにおける水／液体が発生させられた熱を吸収するため、通常、この高い水準の機械的動作又は作業は、該結合繊維性材料の合成部材の顕著な劣化なしで（例えば、合成熱可塑性材料を溶融することなしで）可能であると考えられる。
【００２２】
一般に、従来の叩解及び／又は精砕装置は、セルロース繊維が水和化及びフィブリル化の製紙特性を展開するように、該セルロース繊維を修正するために用いられる。本発明によると、従来のビータ及び／又は精砕機を、従来とは異なる方法で構成するか又は作動させて、結合繊維性材料を自由繊維、繊維束、及び繊維状材料に細分し、かつ破砕するのに十分なだけの水圧及び剪断応力をもたらすことができる。例示的なビータ装置は、Ｂｅｌｏｉｔ  Ｊｏｎｅｓ、Ｅ．Ｄ．  Ｊｏｎｅｓ、Ｖａｌｌｅｙ、及びＮｏｂｌｅ＆Ｗｏｏｄのような製造者から入手できる。
結合繊維性材料の断片の液体懸濁がビータ装置に投入される。これに代わり及び／又はこれに付加する形で、結合繊維性材料の断片を、直接ビータのバットの中に投入してもよい。種々の比率の結合繊維性材料及び水を用いることができ、当業者は、適切な比率を定めることができる。
【００２３】
作動中、シリンダロールが回転され、十分な水圧及び剪断応力が、そのブレード又は羽根と固定プレート上に取り付けられたブレードとの間で生成される。
回転速度、バットにおける懸濁液の粘度、及び回転するブレード又は羽根と固定されたブレードとの間の間隙が、自由繊維、繊維束及び繊維のような粒子の長さを切るか又は制御する「繊維対金属」の相互作用を高める条件に、さらに調整される。「繊維対金属」の相互作用という用語は、長い繊維を切断する、切る、又は壊すのに十分なだけの水圧及び剪断応力の条件の下で起こることがある、結合繊維性材料と固定された及び／又は回転するブレードとの間の接触を説明するために用いられる。本発明によると、この相互作用は、懸濁液において存在することがあるパルプ又はステープル繊維の長さ及び／又は自由度に物質的に影響を与えるか、又は低下させることなく、長い繊維を切るように制御されるべきである。
【００２４】
幅広い範囲の長さを有する繊維、繊維束、及び繊維状材料を提供するための装置を作動させて、さらに、おおよそ７ミリメートル又はそれより少ない全長の平均長の分布を有する繊維、及び繊維状材料を発生させるために用いてもよい。一般に、より均一な繊維分布は、処理及び水圧交絡を高める傾向を生じさせる。しかしながら、より長い繊維とより短い繊維との混合が望ましいと思われる。より長い繊維は、強度をもたらすという利点を有することができ、より短い繊維は、例えば、吸収性、手での扱い、ドレープ、及び／又はバルクのような、他の有益な特徴をもたらすという利点を有することができる。
【００２５】
長さの制御に加えて、幾つかの「繊維対金属」の相互作用は、結合繊維性材料の変形及び歪みを発生させることがある。幾つかの変形及び歪みは、結合繊維性材料の水圧細分により発生することがあり、他は、繊維及び／又はフィラメントの引き裂き、削ぎ取り、及び破壊により発生することがある。これらの繊維の変形及び不規則は、ウェブの湿式形成（又は乾式形成）、並びに、後続の水圧交絡を助けると考えられる。リサイクル繊維及び繊維状材料のこれらの特徴は、水圧交絡プロセスにおけるそれらの有用性を高め、１００パーセント再生されたものではない繊維から生成されたものと同じ又は同様の物理特性を示すことができ、潜在的にそれらの特性を越える水圧交絡繊維を生成することを現実的にする。
【００２６】
リサイクル合成繊維の論議は、これらの繊維から構成された水圧交絡された布を理解するために有益である。ここで図１、図３ないし図６、及び図８ないし図１２を参照すると、種々の例示的な繊維、繊維束、及び／又は繊維状材料が示され、該材料は、合成材料からなる少なくとも１つの糸要素を有し、該糸要素の水圧破砕により発生させられた少なくとも１つの不規則の歪みを有して、結合繊維性材料が液体の中で懸濁されている間に、それを該結合繊維性材料から分離する。
【００２７】
糸要素は不連続であり、例として、約１ミリメートルから約１５ミリメートルまでの範囲の長さを有することができる。例えば、糸要素は、約１．５から約１０ミリメートルまでの範囲の長さを有してもよい。別の例として、糸要素は、約２から約５１０ミリメートルまでの範囲の長さを有してもよい。糸要素は、１０マイクロメートルより少ない直径を有することができる。例えば、糸要素は、３０マイクロメートルより少ない直径を有してもよい。一般に、これらの寸法は、ある種類の市販のパルプと同様であり、市販のパルプと容易に混合することができる。幾つかの実施形態において、糸要素は、１０ミクロンより少ない直径を有してもよく、さらに１ミクロンより少ない直径を有してもよい。
【００２８】
不規則な歪みは、糸要素の曲げ、糸要素の平らにされたセグメント、糸要素の膨張されたセグメント、及びその組み合わせの形態とすることができる。
一般に、不規則な歪みは、糸要素の水圧破砕によって、リサイクル材料の糸要素を結合繊維性材料から分離する前の該結合繊維性材料における糸要素より、該リサイクル材料の糸要素が、大きな表面積を有するようにする。例えば、リサイクル糸要素の表面積は、少なくとも５％だけ大きくなる。増加した表面積は、多くの場合、残存する繊維結合領域、交差点、平面的な領域、繊維の歪みなどの結果である。
【００２９】
図１は、例示的なリサイクル合成繊維の詳細を示す顕微鏡写真である（おおよそ５００倍の線倍率）。リサイクル繊維は、連続フィラメントウェブと水圧交絡され熱点結合された連続的なポリプロピレンのフィラメントウェブと、パルプ繊維とを含む複合材構造から回収された。顕微鏡写真の中心に見える繊維は、フィラメントにおいて曲げと、相対的に平らにされたセグメントとを有するスパンボンデッド・ポリプロピレンの糸要素である。これらの歪みの少なくとも一部分、例えば、平らにされた部分は、結合された連続的なポリプロピレン繊維ウェブとセルロースパルプ（すなわち、複合材構造）との糸要素の水圧破砕により発生させられたか、又は曝されたことによるものである。糸要素を取り囲む材料が、セルロースパルプである。
図２は、従来のボンデッドカーデッドウェブ構造において見られる従来のポリプロピレンのステープル繊維を示す顕微鏡写真である（おおよそ５００倍の線倍率）。図１の糸要素とは対照的に、これらの繊維は、不規則な歪みが比較的ないように見える。繊維は、比較的スムーズな表面と一様な又は均一な直径とを有し、図１に示される糸要素において明らかなねじれ、曲げ、もつれ及び他の不規則な歪みがない。
【００３０】
図３は、図１に示される糸要素と同じ種類の複合材構造から回収された、例示的なリサイクル合成繊維の詳細を示す顕微鏡写真である（おおよそ１２０倍の線倍率）。顕微鏡写真の中央領域を横切って見える繊維は、ループ及び曲げ、並びに、相対的に平らにされたセグメントを示すポリプロピレンの糸要素である。これらの歪みの少なくとも一部分は、結合された連続的なポリプロピレンの繊維ウェブの糸要素の水圧破砕により発生させられたか、又は曝された結果によるものである。糸要素を取り囲む材料が、セルロースパルプである。
図４は、図１に示される糸要素と同じ種類の複合材構造から回収された、例示的なリサイクル合成繊維の詳細を示す顕微鏡写真である（おおよそ１２０倍の線倍率）。顕微鏡写真の中央に見える繊維は、ポリプロピレンの糸要素である。顕微鏡写真の矢印は、糸要素における鋭い曲げを指している。
図５は、図１に示される糸要素と同じ種類の複合材構造から回収された、例示的なリサイクル合成繊維の詳細を示す顕微鏡写真である（おおよそ５００倍の線倍率）。顕微鏡写真の中央に見える繊維は、曲げ、及び／又はねじれ、並びに、粗くされたセグメントを有するポリプロピレンの糸要素である。
【００３１】
図６は、図１に示される糸要素と同じ種類の複合材構造から回収された、例示的なリサイクル合成繊維の詳細を示す顕微鏡写真である（おおよそ５００倍の線倍率）。顕微鏡写真の中央領域を横切って見える繊維は、平らにされ、かつ膨張された繊維の切断短部を示すポリプロピレンの糸要素である。
図７は、従来のポリプロピレンのステープル繊維の詳細を示す顕微鏡写真である（おおよそ５００倍の線倍率）。図６の糸要素とは対照的に、繊維は、不規則な歪みが比較的なく、かつ膨張又は他の歪みの形跡なしで、きれいに切られたように見える端部を有する。
【００３２】
図８は、図１に示される糸要素と同じ種類の複合材構造から回収された、２つの例示的なリサイクル合成繊維の詳細を示す顕微鏡写真である（おおよそ２５０倍の線倍率）。顕微鏡写真の中央及び下方部分を横切って見える繊維は、曲げ、並びに、粗くされたセグメントを示すポリプロピレンの糸要素である。
図９は、例示的なリサイクル合成繊維の詳細を示す顕微鏡写真である（おおよそ５００倍の線倍率）。リサイクル繊維は、Ｋｉｍｔｅｘ（登録商標）ブランドの拭き取り用製品から回収されたもので、ポリプロピレンのメルトブロー繊維の熱により点結合されたウェブを含む。顕微鏡写真の中央に見える相対的に繊細なメルトブロー繊維は、曲げ、ねじれ、絡まり及び相対的に平らにされたセグメントを有するポリプロピレンの糸要素である。これらの歪みの少なくとも一部分は、結合繊維性材料（すなわち、Ｋｉｍｔｅｘ（登録商標）拭き取り用製品）の糸要素の水圧破砕により発生させられたか、又は曝された結果によるものである。糸要素を取り囲む材料は、セルロースパルプである。
【００３３】
図１０は、図９に示される糸要素と同じ種類の材料から回収された、例示的なリサイクル合成繊維の詳細を示す顕微鏡写真である（おおよそ１００倍の線倍率）。おおよそ５００マイクロメートルの長さの結合点が、顕微鏡写真の中央に見える。繊維は、曲げ、ねじれ、絡まり及び相対的に平らにされたセグメントを有するポリプロピレンの糸要素の形態で、結合点の縁から外向きに放射状に広がる。これらの歪みの少なくとも一部分は、結合繊維性材料の糸要素の水圧破砕により発生させられたか、又は曝された結果によるものである。糸要素の背景における幾つかの材料は、セルロースパルプである。
【００３４】
図１１は、図１０に示される糸要素と同じ種類の材料から回収された、例示的なリサイクル合成繊維の詳細を示す顕微鏡写真である（おおよそ５００倍の線倍率）。おおよそ４０マイクロメートルの幅の、より大きな繊維状材料又は繊維束が、顕微鏡写真の中央に見える。繊維は、曲げ、ねじれ、絡まり及び相対的に平らにされたセグメントを有するポリプロピレンの糸要素の形態で、繊維状材料又は繊維束の縁を取り囲み、かつ外向きに放射状に広がる。これらの歪みの少なくとも一部分は、結合繊維性材料の糸要素の水圧破砕により発生させられたか、又は曝された結果によるものである。糸要素の近くのより大きな材料は、セルロースパルプの繊維である。
【００３５】
図１２は、図１０に示される糸要素と同じ種類の材料から回収された、例示的なリサイクル合成繊維の詳細を示す顕微鏡写真である（おおよそ５００倍の線倍率）。セルロースパルプと、曲げ、ねじれ、絡まり及び相対的に平らにされたセグメントを有するポリプロピレンの糸要素の形態におけるリサイクル繊維との混合が示される。
リサイクル繊維及び繊維状材料の水圧交絡された複合不織構造物は、従来の水圧交絡技術により作ることができる。例えば、リサイクル繊維及び繊維状材料の希釈懸濁液を、ヘッドボックスに供給し、桶を介して、従来の製紙機械の成形布の上に均一に分散するように堆積させることができる。
【００３６】
繊維の懸濁液は、従来の製紙プロセスにおいて典型的に用いられる如何なる粘度に希釈してもよい。例えば、懸濁液は、約０．０１から約１．５重量パーセントまでの、水中に懸濁された繊維を含むことができる。繊維の懸濁液から水分が取り除かれて、均一な層が形成される。リサイクル繊維は、さらに、追加のパルプ繊維、及び／又は他の種類の繊維、粒子状物質又は他の材料を含んでもよい。
リサイクル繊維、及びこれらの種々の繊維及び／又は他の材料は、層状の又は不均質のシート又は層に形成してもよいことが意図される。これに代わり及び／又はこれに付加する形で、これらの部材をブレンド又は混合して、均質層を形成することができる。
【００３７】
繊維の中にセルロース部材がある場合、強度及び耐摩耗度を改善するために、少量の耐湿強度樹脂及び／又は樹脂結合剤を加えてもよい。有益な結合剤及び耐湿強度樹脂は、例えば、Ｈｅｒｃｕｌｅｓ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手できるＫｙｍｅｎｅ  ５５７Ｈ、及び、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｙａｎａｍｉｄ，  Ｉｎｃ．から入手できるＰａｒｅｚ６３１を含む。幾つかの場合において、架橋剤及び／又は水和剤を繊維に加えてもよい。さらに、剥離剤を加えることも可能である。１つの例示的な剥離剤は、Ｑｕａｋｅｒ  ２００８という商標で、ペンシルバニア州コンショホッケンのＱｕａｋｅｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能である。
ほぼ連続的な熱可塑性ポリマーのフィラメントのマトリクス（例えば、スパンボンドフィラメントの不織ウェブの形態とすることができる）は、供給ロールから繰り出され、リサイクル繊維及び繊維状材料の層を受けるための位置にあるようにすることができる。
【００３８】
一般に、ほぼ連続的な熱可塑性ポリマーのフィラメントのマトリクスは、例えば、既知の溶液紡糸又は溶融紡糸プロセスのような、既知の連続フィラメントの不織押し出しプロセスによって形成することができ、かつ最初に供給ロール上に保管されることなしに、プロセス中において直接形成することができる。ほぼ連続的な熱可塑性ポリマーのフィラメントのマトリクスは、スパンボンドプロセスによって形成された連続的なメルトスパンフィラメントの不織ウェブであることが望ましい。スパンボンドフィラメントは、如何なる熱可塑性の溶融紡糸可能なポリマー、共重合体又はその混合物から形成されてもよい。例えば、スパンボンドフィラメントは、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン、Ａ−Ｂ及びＡ−Ｂ−Ａ’の構造を有するブロック共重合体のような熱可塑性ポリマーから形成することができ、ここで、Ａ及びＡ’は、熱可塑性末端ブロックであり、Ｂはエラストマ中間ブロック、エチレンと少なくとも１つのビニルモノマー（例えば、ビニルアセテートのような）の共重合体、不飽和脂肪族モノカルボン酸、及びそのようなモノカルボン酸のエステルとすることができる。ほぼ連続的なフィラメントが、例えば、ポリプロピレンのようなポリオレフィンから形成されている場合、不織ウェブは、１平方メートル当たり約３．５から約７０グラム（ｇｓｍ）までの坪量を有することができる。より特定的には、不織ウェブは、約１０から約３５ｇｓｍまでの坪量を有することができる。ポリマーは、例えば、顔料、酸化防止剤、流れ促進剤、安定剤のような付加的な材料を含むことができる。
【００３９】
ほぼ連続的な熱可塑性ポリマーのフィラメントのマトリクスは、ほぼ連続的な熱可塑性ポリマーの二成分又は多成分フィラメントのマトリクスである。例えば、二成分又は多成分フィラメントのマトリクスは、二成分又は多成分スパンボンドフィラメントの不織ウェブであってよい。これらの二成分又は多成分フィラメントは、並列、シース・コア又は他の構成を有することができる。そのようなフィラメントの説明、及び該フィラメントを作るための方法は、例えば、Ｒ．Ｄ  Ｐｉｋｅらの名で、「多成分不織ポリマー布及びそれを作るための方法」と題された米国特許第５，３８２，４００号において見出すことができ、この開示は引用によりここに組み入れられる。二成分又は多成分スパンボンドフィラメントの例示的な不織ウェブは、ジョージア州ロズウェルのキンバリー−クラーク社から入手することができる。
ほぼ連続的な熱可塑性ポリマーのフィラメントのマトリクスを、繊維性材料の層がその上に重ねられる前に、熱結合（すなわち、パターン結合）することができる。ほぼ連続的な熱可塑性ポリマーのフィラメントのマトリクスは、約３０パーセントより少ない合計結合域と、１平方インチ当たり約１００結合より大きい均一な結合密度とを有することが望ましい。例えば、ほぼ連続的な熱可塑性ポリマーのフィラメントのマトリクスは、約２から約３０パーセントまでの合計結合域（通常の光学顕微鏡方法により求められる）と、１平方インチ当たり約２５０から約５００までのピン結合とを有することができる。
【００４０】
そのような合計結合域と結合密度との組み合わせは、ほぼ連続的な熱可塑性ポリマーのフィラメントのマトリクスを、１平方インチ当たり約１００個のピン結合を有するピン結合パターンと結合させることにより達成することができ、該ピン結合パターンは、滑らかなアンビルロールに完全に接触しているとき、約３０パーセントより少ない合計結合表面積を提供する。結合パターンは、１平方インチ当たり約２５０から約３５０までのピン結合のピン結合密度と、滑らかなアンビルロールに接触しているとき、約１０パーセントから約２５パーセントまでの合計結合表面積とを有することが望ましい。
例示的な結合パターンは、１平方インチ当たり約３０６個のピンがあるピン密度を有する。各々のピンは、約０．０２５インチの長さの側面を有する正方形の結合表面を構成する。ピンが滑らかなアンビルローラと接触するとき、それらは、約１５．７パーセントの合計結合表面積を生成する。一般に、高い坪量のほぼ連続的な熱可塑性ポリマーのフィラメントのマトリクスは、その値に接近する結合域を有する傾向がある。より低い坪量のマトリクスは、より低い結合域を有する傾向がある。
別の例示的な結合パターンは、１平方インチ当たり約２７８個のピンがあるピン密度を有する。各々のピンは、約０．０３５インチの長さの（かつ約０．０２インチ離間した）２つの平行な側面と、２つの対向する凸状の側面とを有し、その各々は、約０．０７５インチの半径を有する。ピンが滑らかなアンビルローラと接触するとき、それらは、約１７．２パーセントの合計結合表面積を生成する。
【００４１】
さらに別の例示的な結合パターンは、１平方インチ当たり約１０３個のピンがあるピン密度を有する。各々のピンは、約０．０４３インチの長さの側面を有する正方形の結合表面を構成する。ピンが滑らかなアンビルローラと接触するとき、それらは、約１６．５パーセントの合計結合表面積を生成する。
熱結合ロールによって生成されたピン結合について上述したが、本発明は、最小の全結合域内でフィラメントの良好な取り付け状態を生成するいずれの形態の結合も包含する。例えば、熱結合、空気貫流法結合及び／又はラテックス含浸を用いて、最小の結合域内で望ましいフィラメントのタイダウンを提供することができる。これに代わり及び／又はこれに付加する形で、樹脂、ラテックス、又は接着剤を、例えば、噴霧、印刷により、不織連続フィラメントに適用し、望ましい結合を提供するように乾燥することができる。
【００４２】
リサイクル合成繊維及び繊維状材料の層は、次に、従来の水圧交絡機の小孔のある交絡表面上にある不織ウェブの上に置かれる。リサイクル合成繊維の層は、不織ウェブと水圧交絡マニホルドとの間に（すなわち、不織ウェブの上に）あることが望ましい。リサイクル合成繊維及び繊維状材料、及び不織ウェブの層は、次に、１つ又はそれ以上の水圧交絡マニホルドの下を通り、流体の噴流で処理されて、リサイクル繊維と連続フィラメントの不織ウェブのフィラメントとを交絡させる。流体の噴流は、さらに、リサイクル合成繊維を不織ウェブの中にかつ部分的に該不織ウェブを通して駆動させて、水圧交絡された複合不織構造物を形成する。
代替的に、リサイクル合成繊維及び繊維状材料、及び不織ウェブの層が、同じ小孔のあるスクリーン（すなわち、メッシュ布）にある間に水圧交絡が生じ、該スクリーン上で湿式堆積が生じるようにすることができる。本発明は、さらに、リサイクル合成繊維及び繊維状材料の乾燥シート（パルプ繊維を含むことができる）を、連続フィラメントの不織ウェブ上に重ね、該乾燥シートを指定の粘度にまで再水和化するか、又は濡らし、次に、該再水和化されるか又は濡らされたシートに水圧交絡を受けさせる。
【００４３】
リサイクル合成繊維及び繊維状材料の層が、高度に水と飽和されている間に水圧交絡が生じる。例えば、リサイクル合成繊維の層は、水圧交絡の直前に、約９０重量パーセントまでの水を含むことができる。代替的に、リサイクル繊維の層は、例えば、液体を少ししか有さないか、又は液体の全くない空気堆積層又は乾燥堆積層とすることができる。繊維性材料は、ほぼ連続的な熱可塑性ポリマーのフィラメントのマトリクスの中に埋め込むか又は組み込むか、及び／又は、該マトリクスに絡ませ、かつもつれさせることができるため、リサイクル合成繊維の湿式堆積層を水圧交絡するのは望ましいことである。リサイクル合成繊維がパルプ繊維を含む場合、パルプ繊維は水和状態で維持され、該パルプ繊維は「ペーパー」結合（時には水素結合とも呼ばれる）による干渉なしで、ほぼ連続的なフィラメントのマトリクスの中に組み込まれるため、湿式堆積層を水圧交絡するのは、特に望ましいことである。
【００４４】
水圧交絡は、例えば、引用によりここに組み入れられている、エバンスに付与された米国特許第３，４８５，７０６号に見出すことができるような従来型の水圧交絡装置を利用して達成することができる。本発明の水圧交絡は、例えば水のような適切な作動流体のいずれによっても実行することができる。作動流体は、該流体を、一様に、一連の個々の穴又はオリフィスに分配するマニホルドを通って流れる。これらの穴又はオリフィスは、約０．００３から０．０１５インチまでの直径とすることができる。例えば、本発明は、メイン州、ビデフォードのＨｏｎｅｙｃｏｍｂ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ製の、０．００７インチの直径のオリフィス、１インチ当たり３０個の穴数、及び１列の穴列を含むマニホルドを利用して実施することができる。多くの他のマニホルド構成及び組み合わせを用いることができる。例えば、１つのマニホルドを用いてもよく、又は幾つかのマニホルドを連続して並べてもよい。
【００４５】
水圧交絡プロセスにおいて、作動流体は、約２００から約２００ポンド／平方インチゲージ（ｐｓｉｇ）までの範囲の圧力でオリフィスを通過する。約２０００ｐｓｉｇで、複合不織構造物は、１分当たり約１０００フィート（ｆｐｍ）の速度で処理できると考えられる。流体は、小孔のある表面により支持された繊維層に衝撃を与え、該表面は、例えば、約４０×４０から約１００×１００までのメッシュの大きさを有する１つの平面のメッシュとすることができる。小孔のある表面は、さらに、約５０×５０から約２００×２００までのメッシュの大きさを有する多重構造のメッシュとすることができる。多くの水ジェット処理プロセスにおいて典型的であるように、真空スロットを、水圧ニードリングマニホルドの直ぐ下に、又は、交絡マニホルドの下流の小孔のある交絡表面の下に配置し、過剰な水が水圧により交絡された材料から取り除かれるようにすることができる。
【００４６】
本発明者らは、特定の作動理論に固執するものではないが、連続フィラメントウェブ上に置かれている、相対的に歪められ、ねじられ、高い表面積を有するリサイクル繊維に直接衝撃を与える作業流体の柱状の噴流は、それらの繊維を互いに（及び、例えば、パルプ繊維のような、存在することがある他の繊維と）、及び連続フィラメントと交絡させ、かつ絡み合わせるように働くと信じている。
一般に、中央の糸要素及び分岐する如何なる糸要素、原繊維などの種々の不規則性は、リサイクル繊維がコヒーレントな交絡されたマトリクスの形成を助けると考えている。リサイクル繊維がパルプ繊維と混合されたとき、このマトリクスは、該パルプ繊維を固定することを助けると考えている。
【００４７】
流体噴流処理の後、水圧交絡された複合構造物を、非圧縮乾燥処理に移送することができる。材料を水圧ニードリングベルトから非圧縮乾燥処理に移送するために差動速度ピックアップロールを用いることができる。或いは、従来の真空式ピックアップ及び移送方式を用いてもよい。所望であれば、交絡された布を、乾燥処理に移す前に、ウェットしぼ寄せしてもよい。交絡された複合構造物の非圧縮乾燥は、従来のドラム型空気貫流乾燥装置を利用して達成することができる。空気貫流乾燥機により、水圧交絡された布を通して押し込まれた空気の温度は、約２００から約５００Ｆまでの範囲とすることができる。他の有益なスルー乾燥方法及び装置は、例えば、米国特許第２，６６６，３６９号、及び第３，８２１，０６８号に見出すことができ、その内容は、引用によりここに組み入れられる。
空気貫流乾燥法は、特に良好に働くことが見出されたが、赤外線放射、ヤンキー乾燥機、蒸気缶、真空脱水、マイクロ波、及び超音波エネルギーを用いる他の乾燥法も、さらに用いることができる。
【００４８】
仕上げのステップ及び／又は後処理プロセスを用いて、選択された特性を水圧交絡された複合構造物に付与することが望ましい。例えば、布を、カレンダーロールにより軽く押し、均一な外観及び／又は特定の触覚特性をもたらすようにしぼ寄せするか、又はブラシ加工することができる。これに代わり及び／又はこれに付加する形で、接着剤又は染料のような化学的な後処理を布に加えてもよい。
本発明の１つの態様において、布は、例えば、活性炭、粘土、スターチ、及び超吸収性材料のような種々の材料を含むことができる。例えば、これらの材料を、繊維層を形成するために用いられるリサイクル繊維の懸濁液に加えてもよい。これらの材料を、さらに、流体噴流処理に先立ち、繊維層上に堆積させ、それらが、該流体噴流の作用によって、水圧交絡された布に組み込まれるようにしてもよい。これに代わり及び／又はこれに付加する形で、これらの材料を、流体噴射処理の後で、水圧交絡された布に加えてもよい。
【００４９】
試験方法
サンプルの台形の引き裂き強度は、引き裂き負荷が、最も低い及び高いピーク負荷の平均ではなく、最初の及び最も高いピーク負荷の平均として計算されたこと以外は、ＡＳＴＭの標準試験Ｄ  １１１７−１４に基づいて測定された。
サンプルの水と油の吸収能力は、連邦仕様書番号ＵＵ−Ｔ−５９５Ｃに基づき、工業用及び施設用のタオル及び拭き取り用の紙について測定された。吸収能力は、材料がある期間にわたり液体を吸収する能力を指し、その飽和点で材料に保持される液体の総量に関する。吸収能力は、液体の吸収によりもたらされる材料サンプルの重量増加を測定することにより求められる。吸収能力は、下記の方程式により、吸収された液体の重量を、サンプルの重量で割ることで、百分率で表すことができる。
合計吸収能力＝［（飽和サンプル重量−サンプル重量）／サンプル重量］×１００
【００５０】
サンプルの坪量は、本質的にＡＳＴＭ  Ｄ−３７７６−９に基づいて求められたが、下記の変更がある。１）サンプルの大きさは、少なくとも２０平方インチ（１３０平方ｃｍ２）であり、２）最低限３つの無作為の試料が、各々のサンプルについて試験された。
サンプルのドレープ剛度は、該サンプルの大きさが１インチ×８インチであること以外は、ＡＳＴＭ  Ｄ１３８８に基づいて測定された。
サンプルのバルク（すなわち、厚さ）は、Ｅｍｖｅｃｏ  ２００−Ａ  Ｔｉｓｓｕｅ  Ｃａｌｉｐｅｒ  Ｔｅｓｔｅｒを利用して、本質的に、ＴＡＰＰＩ  ４０２  ｏｍ−９３及びＴ４１１  ｏｍ−８９に基づいて測定された。この試験器は、２５００ｍｍ２の面積を有する５６．４２ｍｍの直径の足部を備えていた。１０個のサンプルのスタックが２．００ｋＰａの負荷、及び３秒の滞留時間で試験された。
【００５１】
耐磨耗度試験は、ニューヨーク州、ノーストナウォンダのＴｅｌｅｄｙｎｅ  Ｔａｂｅｒから入手できるＴａｂｅｒ  Ａｂｒａｓｅｒの型番５１３０（ロータリーヘッド、双頭摩耗試験器）を、型番Ｅ．１４０−１５試料保持器と併せて利用し、一般的にＭｅｔｈｏｄ  ５３０６の連邦試験方法標準規格番号１９１Ａ、及びＡＳＴＭ標準Ｄ３８８４のテキスタイルの耐摩耗性、に基づいて行われた。測定されたサンプルの大きさは、約５インチ×５インチであった。サンプルは、約２５０グラムの頭部重量の下で磨耗サイクルを受けた。各々の研磨材の頭部は、弾性のないガラス化されたＣａｌｉｂｒａｄｅの砥石車、番号Ｈ−１８の媒体グレイン／媒体結合を積み込んでいた。研磨材の頭部は、各々の試料の後で真空され、各々のサンプル（一般的に約４個の試料）の後に再浮上させられた。研磨材の頭部の再浮上は、ダイアモンドの再浮上器によって実行された。磨耗試験は、サンプルを通る１／２インチの穴を形成するために必要なサイクル数を測定した。
【００５２】
実施例
この実施例は、天然繊維及び合成フィラメントを含む、結合されかつ交絡された複合材料をリサイクルし、該材料を湿式形成プロセスの完成紙料流れに投入し、該材料を不織連続フィラメントの基材の上に堆積し、次に該材料を互いに交絡することに関する。
【００５３】
バージンウールパルプ、及び、ＷＹＰＡＬＬ（登録商標）ＷＯＲＫＨＯＲＳＥ（登録商標）で製造されたラグ、及びＨＹＤＲＯＫＮＩＴ（登録商標）高速吸収材料の商標で、ジョージア州、ロズウェルのキンバリー−クラーク社から入手できる、結合された合成ポリプロピレンのフィラメントの連続ウェブ（おおよそ２０重量パーセント）（すなわち、スパンボンドの連続フィラメントウェブ）を含む、水圧交絡された複合材料が、約１０ないし３５０ｍｍの長さ、及び３ないし７０ｍｍの幅の範囲の断片に細断された。複合材は、おおよそ８０重量パーセントのパルプと、約２０重量パーセントのポリプロピレンのフィラメントを含んでいた。材料は、米国インジアナ州、イーストシカゴ所在のＥａｓｔ  Ｃｈｉｃａｇｏ  Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｔｏｏｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手できるシュレッダーを利用して細断された。断片は、ＭＡ、ピッツフィールドのＥ．Ｄ．Ｊｏｎｅｓ＆Ｓｏｎｓにより製造された従来型のオランダー式工業用ビータに移された。ビータは、４５度の対角線の台板を備えた「Ｎｕｍｂｅｒ  ３  Ｊｏｎｅｓ  Ｂｅａｔｉｎｇ  Ｕｎｉｔ」であった。ビータは、ロール上にほぼ位置合わせされたブレード又は羽根を持つ回転ロールを有していた。ブレード又は羽根は、おおよそ１／４インチ（〜６ｍｍ）の幅、おおよそ１／２インチ（〜１２から１３ｍｍ）の高さであった。これらは、回転の方向又は平面に垂直なロールの外側上におおよそ１／２インチ（〜１２から１３ｍｍ）だけ間隔をもって配置された。固定プレートが回転ロールの直ぐ下に取り付けられ、おおよそ１／８インチ（〜３ｍｍ）の幅、１／４インチ（〜６ｍｍ）の高さのブレード又は「ナイフ」を備えており、おおよそ３／８インチ（〜９から１０ｍｍ）だけ間隔をもって配置された。これらは、回転方向又は平面に対して４５度の角度で位置合わせされた。
【００５４】
回転ロールは、７２インチの直径、７２インチの幅、各々が７２インチの長さを有し、２分の１インチだけ間隔をもって配置された１９２枚のブレードを有していた。ロールは、おおよそ１６トンの重量であった。一般に、回転速度は一定であり、修正された変数は、ロール上の圧力又は負荷である。ロールは、０ｐｓｉを示すゲージ圧が、該ロールの重量の非常に小さな部分に対応するか、又は、該ロールの重量の部分には対応せず（〜０トン）、結合繊維性材料の繊維及び断片が、回転ロールの底部のブレードと、該ロールの下に取り付けられた固定ブレードとの間に存在するギャップを通過したときに、それらが圧搾されて、該結合繊維性材料の繊維及び断片によって発生させられた力を抑制するという状態で、取り付けられた。ゲージ圧の５０ｐｓｉの読みは、結合繊維性材料の繊維及び断片が回転ロールの底部のブレードと、該ロールの下に取り付けられた固定ブレードとの間に存在するギャップを通過するときに、該結合繊維性材料の繊維及び断片によって発生させられた圧力に対抗してそれらを圧搾するためのロールの重量のおおよそ半分に対応した（〜８トン）。１００ｐｓｉを示すゲージ圧は、結合繊維性材料の繊維及び断片が回転ロールの底部のブレードと該ロールの下に取り付けられた固定ブレードとの間に存在するギャップを通過するときに、該結合繊維性材料の繊維及び断片によって発生させられた圧力に対抗してそれらを圧搾するためのロールの全重量に対応した（〜１６トン）。
【００５５】
水が、細断された材料に加えられ、水圧及び剪断応力が、２つの段階においてオランダ式ビータの中の材料にかけられた。水圧及び剪断応力は、ロールが回転するときの該ロール上の負荷を調整することにより制御された。この特定の配置において、水圧及び剪断応力は、ビータのロールが回転し、その取り付けられたブレード又は羽根が、液体及び濡れた材料を、回転の方向又は平面に対角線状に取り付けられたブレードをもつ固定プレートに対して、押し付けるときに生成される「外車」形式のポンプ作用により発生させられる。一般に、回転ロールにかけられる、より大きな負荷は、該回転ロールと固定プレートとの間により少ない間隙を生成する。これは、より大きな水準の水圧及び剪断応力に対応する。
【００５６】
第１段階の間、回転ロールに対する圧力又は負荷は、１０分間で、０ポンド／平方インチゲージ（ｐｓｉｇ）であった。本質的に、如何なる負荷もかけられず、回転ロールの「外車」動作は、該回転ロールのブレードと、固定プレート上に取り付けられたブレードとの間の約１ｃｍ又はそれ以上のギャップを通して、懸濁液の中の断片を圧搾した。一般に、第１段階は、細断された材料を濡らし、合成繊維から天然繊維を分離するために用いられた。粘度は、約３．３パーセントになるように調整された（空気又はオーブンにより乾燥された懸濁液の中の繊維性材料の重量パーセント）。
【００５７】
第２段階の間、回転するロール上の移動するブレードと、それらの接触点に最も近い傍の固定ブレード、又は該接触点に最も近い固定ブレードとの間に、非常に高い水圧、剪断応力、及び可能であればキャビテーション力の小さなゾーンを設けるように条件が調整された。これらの小さなゾーンは、細断された結合繊維性材料上にマイクロバースト作用を発生させて、その結果得られる合成繊維の長さを、水圧細分するか、及び／又は壊し、縮小すると考えられる。さらに、水圧による細分、及び「繊維対金属」又は「結合繊維性材料対金属」の接触は、懸濁液におけるパルプ又は短繊維の長さ及び／又は自由度に、物質的に影響を与えることなく又は低下させることなく、より長い合成フィラメントの長さを制御する。この例において、特定の目的は、合成繊維の長さを制御することであるため、該長さは、均一な外観及び物理的な特性を持ちながら、及び懸濁液の中に存在することがあるパルプ繊維の長さ又は自由度を物質的に低下させることなく、依然としてシートを生成しながら、最大化される。
【００５８】
第２段階において、回転ロールについてのゲージ圧は、５０ｐｓｉｇに増加させられ、該回転ロールのブレードと固定プレートとの間の間隙は、１から１０ｍｍまでの間に減らされ、おおよそ１６トンのロールの重量の半分（〜８トン）が、繊維性の断片が該ロールと該固定プレートとの間のギャップを通して圧搾されたときに発生させられる圧力を抑えるために利用可能であった。これらの条件は、５０分間維持された。
処理後、自由な繊維、繊維束、及び繊維状材料のサンプルが顕微鏡によって調べられた。天然又はパルプ繊維が分離されて、合成繊維とは別に測定された。この例において、平均繊維長は、前述のように、手動で２０本の合成繊維及び２０本のパルプ繊維のサンプルを分離し、顕微鏡を利用して個々の繊維の長さを測定し、次に平均長を計算することによって求められた。結果として得られるリサイクル繊維及び繊維状材料は、下記の特徴を有した。
【００５９】
・合成繊維の平均長は、おおよそ木材パルプ繊維と同じ長さであった。合成繊維の平均長は、４．２１ｍｍであった。サンプルにおける個々の繊維の長さは、２．５４から７．１１ｍｍまでの範囲であった。処理に先立ち、合成繊維は、最初は、中間の長さ、又は少なくとも７．１１ｍｍをはるかに越える長さを有するほぼ連続的なポリプロピレンのフィラメントであった。パルプ部材についての平均繊維長は、２．７ｍｍであった。サンプルにおける個々のパルプ繊維の長さは、１．５２から３．９４ｍｍまでの範囲であった。
・木材パルプの繊維の自由度は、わずかな減少（約１０％）を示すが、これは幾つかの付加的な表面積が、複合材の木材パルプ繊維部材上で作られたことを示すものである。しかしながら、繊維の長さは影響を受けなかった。
・相当な数の合成繊維が、残っている個々の繊維の結合領域、交差、及び平らな領域の結果として、表面積の増加を有する。
【００６０】
処理されたリサイクル繊維の流れ（木材パルプ繊維及び合成繊維を含む）は、湿式形成プロセスの完成紙料流れに投入される。リサイクル繊維は、乾燥重量２０％の水準で、再生されたものではないラジアータマツのパルプ繊維（チリのＣＭＰＣ  Ｃｅｌｕｌｏｓａから入手できるＬａｊａ  １０）と混合された。
この繊維の混合物は、８４Ｍという商品名で、Ａｌｂａｎｙ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌから入手できる成形ワイヤを利用して、１平方メートル当たり５０グラム（ｇｓｍ）の坪量を有するウェットシートに形成された。ウェットシートは、次に、おおよそ２４ｇｓｍの坪量を有する連続的なフィラメントのポリプロピレンのスパンボンドの層の上部の上に置かれた。２つの層は、９０ＢＨという商品名で、Ａｌｂａｎｙ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌから入手できる水圧交絡ワイヤ上に支持された。層は、５つのマニホルドを利用して交絡された。各々のマニホルドは、１インチ当たり４０個の穴密度で、１列の０．００５インチの穴を有するジェットストリップを備えていた。水圧は、１１００ポンド／平方インチゲージであり、ウェブが圧力に曝された合計時間は、２１３マイクロ秒であった。
【００６１】
結果として得られる複合材のシートは、次に最終生成物まで乾燥させられた。結果として得られる生成物は、同じ木材パルプで作られ、同じ割合でスパンボンドされ、かつ同じ条件の下で作られたが、リサイクル繊維はもたない水圧交絡された材料を制御するために比較された。これらの結果は、以下の表１に示される。
【００６２】
【表１】
表１
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【００６３】
第２回目は、２０％のリサイクル材料を含むサンプルを水圧交絡するために用いられた圧力が１２００ｐｓｉｇまでに増加されたこと以外は、同じ材料及び条件を利用して実行された。材料は、前と同じ方法で乾燥された。結果として得られる特性は、以下の表２に示される。
【００６４】
【表２】
表２
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【００６５】
より高い交絡圧力をリサイクル材料に用いることができることが、表２から明らかである。これらのサンプルは、リサイクル合成繊維（及び付加的なパルプ繊維）が連続フィラメントのマトリクスと互いに交絡されて、水圧交絡された複合不織構造物を形成できることを示す。
【００６６】
水圧細分されたリサイクル繊維は、ほぼ均一であり、以前のリサイクル材料のフロック及び不均一性のない、結合された繊維性のウェブから形成された丈夫でコヒーレントな複合不織構造物を形成するために、ほぼ連続的なフィラメントのマトリクスと併せて、かつ該マトリクスに、容易に水圧交絡することができるため、利点をもたらす。少ない材料しか高圧ジェットにより洗い落とされないため、本発明において用いられる、相対的に歪められ、ねじられた、不規則な性質のリサイクル材料は、より大きな効率を提供すると考えられる。これは、少なくとも部分的には、より高い表面積、及び繊維の形態が、より少ない繊維の損失を生じさせることによると信じられる。リサイクル繊維及び繊維状材料の構造は、それらが簡単に湿式形成プロセスに適応され、形成部分において良好な定着性を有するため、付加的な利点を提供する。さらに、これらのリサイクル繊維が、比較的容易に湿式形成技術により処理することができることは、水圧交絡のために、適切に均一な出発材料をもたらす。
【００６７】
非常に均一な交絡された複合不織混合物は利点を提供する。外観が非常に均一な複合不織混合物は、審美的に感じが良い。より少ないパルプ材料及び／又はより軽い坪量の基材は、隠すか又は覆うという材料の能力を犠牲にすることなく用いることができる。幾つかの場合において、特定の引っ張り特性及び他の物理的な特徴は、強力な変形又は不均一性の局所点を有する傾向が少なくなる。
本発明は、ある好ましい実施形態と関連して述べられてきたが、本発明に含まれる内容が、それらの特定の実施形態に制限されるものではないことが理解されるであろう。対照的に、本発明の内容は、特許請求の精神及び範囲内に含むことができるすべての代替技術、修正、及び均等物を含むことが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
例示的な水圧交絡された複合不織構造物の形成に用いられる種類の例示的なリサイクル合成繊維の詳細の顕微鏡写真である。
【図２】
例示的な再生されたものではない合成ステープル繊維の詳細の顕微鏡写真である。
【図３】
例示的な水圧交絡された複合不織構造物の形成に用いられる種類の例示的なリサイクル合成繊維の詳細の顕微鏡写真である。
【図４】
例示的な水圧交絡された複合不織構造物の形成に用いられる種類の例示的なリサイクル合成繊維の詳細の顕微鏡写真である。
【図５】
例示的な水圧交絡された複合不織構造物の形成に用いられる種類の例示的なリサイクル合成繊維の詳細の顕微鏡写真である。
【図６】
例示的な水圧交絡された複合不織構造物の形成に用いられる種類の例示的なリサイクル合成繊維の詳細の顕微鏡写真である。
【図７】
例示的な再生されたものではない合成ステープル繊維の詳細の顕微鏡写真である。
【図８】
例示的な水圧交絡された複合不織構造物の形成に用いられる種類の多数の例示的なリサイクル合成繊維の詳細の顕微鏡写真である。
【図９】
例示的な水圧交絡された複合不織構造物の形成に用いることができる種類の例示的なリサイクル合成繊維の詳細の顕微鏡写真である。
【図１０】
例示的な水圧交絡された複合不織構造物の形成に用いることができる種類の例示的なリサイクル合成繊維の詳細を示す顕微鏡写真である。
【図１１】
例示的な水圧交絡された複合不織構造物の形成に用いることができる種類の例示的なリサイクル合成繊維の詳細を示す顕微鏡写真である。
【図１２】
例示的な水圧交絡された複合不織構造物の形成に用いることができる種類の例示的なリサイクル合成繊維の詳細を示す顕微鏡写真である。
【図１】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年6月4日(2002.6.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
ここで用いられる「平均繊維長」という用語は、顕微鏡技術を利用した測定により求められた繊維、繊維束及び／又は繊維状材料の平均の長さを意味する。少なくとも２０本の無作為に選択された繊維が、繊維の懸濁液から分離される。繊維は、該繊維を水の中に懸濁するように準備された顕微鏡のスライド上に載せられる。着色染料を懸濁された繊維に加え、セルロースを含むファイバーを着色して、それらを合成繊維から区別するか、又は分離することができる。スライドは、Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｔｅｒｅｏｍａｓｔｅｒ  ＩＩの顕微鏡  Ｓ１９６４２／Ｓ１９６４３シリーズの下に置かれる。サンプルの中の２０本の繊維の測定は、０ないし２０ミルの尺度、及び平均長、最小及び最大長を利用して、２０倍の線倍率で行われ、偏位又は変動計数が計算される。幾つかの場合において、平均繊維長は、例えば、フィンランド、カジャーニ・オイ・エレクトロニクスから入手可能な、カジャーニ繊維分析器、型番ＦＳ−２００のような装置により求められた、繊維（例えば、繊維、繊維束、繊維状材料）の加重平均長として計算される。標準的な試験手順に従って、サンプルを、組織解離液で処理し、確実に如何なる繊維束も結束繊維もないようにする。各々のサンプルを、熱湯の中で解砕し、おおよそ０．００１％の懸濁液までに希釈する。個々の試験サンプルは、標準的なカジャーニ繊維分析試験手順を用いて試験するとき、希釈液からおおよそ５０から１００ｍｌだけ抜き取られる。加重平均の繊維長は、相価平均、長さの加重平均又は重さの加重平均とすることができ、下記の方程式により表すことができ、
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ここで、ｋ＝最大繊維長であり、
ｘｉ＝繊維長
ｎｉ＝長さｘｉを有する繊維の数
ｎ＝測定繊維の総計
である。
カジャーニ繊維分析器により測定された平均繊維長のデータの１つの特徴は、異なる種類の繊維の間で区別をしないことである。したがって、平均長は、あるとすれば、サンプル中の繊維の、すべての異なる種類の長さに基づく平均を表す。




【国際調査報告】
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