(57)【要約】  本発明は、いわゆる溶液ブロースピニングによる繊維フリースの繊維を製造するための方法における母液（Ａ）の使用に関する。水が母液（Ａ）の溶媒として使用される。少なくとも１つの水溶性ポリマー及び好ましくは１つだけの水溶性ポリマーが母液（Ａ）の水に溶解される。さらに母液（Ａ）は、少なくとも１つの界面活性剤及びオプションとして可塑剤をそれぞれ、使用される少なくとも１つのポリマー用に含む。母液（Ａ）により、繊維２４を溶液ブロースピニングにより製造することが可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶液ブロースピニングによる繊維及びフリース材（２４）を製造するための方法における母液（Ａ）の使用であって、
前記母液（Ａ）の溶媒として水が使用され、
少なくとも１つの水溶性ポリマーが前記母液（Ａ）に溶解され、
前記母液（Ａ）は少なくとも１つの界面活性剤を含む、
母液の使用。
【請求項２】
前記母液（Ａ）は、溶媒として水のみを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の母液の使用。
【請求項３】
前記母液（Ａ）は、水溶性ポリマーのみを含む、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の母液の使用。
【請求項４】
少なくとも１つの水溶性ポリマーはポリビニルアルコール、ポリビニルメチルエーテル、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリアクリル酸、及び／又はポリアクリルアミドである、ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１つに記載の母液の使用。
【請求項５】
前記母液（Ａ）の前記水の濃度は３０ｗｔ％から９９ｗｔ％である、ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１つに記載の母液の使用。
【請求項６】
前記母液（Ａ）の前記水の前記濃度が５０ｗｔ％から９５ｗｔ％である、ことを特徴とする請求項５に記載の母液の使用。
【請求項７】
前記母液（Ａ）の前記水の前記濃度が６０ｗｔ％から９０ｗｔ％である、ことを特徴とする請求項６に記載の母液の使用。
【請求項８】
前記母液（Ａ）の前記少なくとも１つの水溶性ポリマーの濃度が１ｗｔ％から７０ｗｔ％である、ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１つに記載の母液の使用。
【請求項９】
前記母液（Ａ）の前記少なくとも１つの水溶性ポリマーの前記濃度が５ｗｔ％から５０ｗｔ％である、ことを特徴とする請求項８に記載の母液の使用。
【請求項１０】
前記母液（Ａ）の前記少なくとも１つの水溶性ポリマーの前記濃度が１０ｗｔ％から４０ｗｔ％である、ことを特徴とする請求項８に記載の母液の使用。
【請求項１１】
前記母液（Ａ）の前記少なくとも１つの界面活性剤の濃度が０．００１ｗｔ％から５０ｗｔ％である、ことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１つに記載の母液の使用。
【請求項１２】
前記母液（Ａ）の前記少なくとも１つの界面活性剤の前記濃度が０．０１ｗｔ％から５ｗｔ％である、ことを特徴とする請求項１１に記載の母液の使用。
【請求項１３】
前記母液（Ａ）の前記少なくとも１つの界面活性剤の前記濃度が０．１ｗｔ％から１．５ｗｔ％である、ことを特徴とする請求項１２に記載の母液の使用。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの界面活性剤は、溶液ブロースピニング中に少なくとも部分的に蒸発する特性を有する、ことを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１つに記載の母液の使用。
【請求項１５】
前記母液は固体粒子を含む、ことを特徴とする請求項１乃至１４の何れか１つに記載の母液の使用。
【請求項１６】
請求項１乃至１４の何れか１つに記載の母液を使用して溶液ブロースピニングにより繊維（２４）を製造するための方法であって、
−前記母液（Ａ）を少なくとも１つの第１の取り出しノズル（２０）から放出する工程と、
−前記少なくとも１つの第１の取り出しノズル（２０）に隣接して配置される前記少なくとも１つの第２の取り出しノズル（２１）からプロセスガス（Ｇ）を、前記母液（Ａ）の放出と同時に放出する工程
を備える、ことを特徴とする方法。
【請求項１７】
前記方法はマイクロファイバ、サブマイクロファイバ、及び／又はナノファイバ及びそれから形成されるフリース材料を製造するために使用される、ことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記プロセスガス（Ｇ）は、０．１から１００ｐｓｉの圧力下で、前記少なくとも１つの第２の取り出しノズル（２１）に供給される、ことを特徴とする請求項１６又は１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記プロセスガス（Ｇ）は、５から８０ｐｓｉの圧力下で、前記少なくとも１つの第２の取り出しノズル（２１）に供給される、ことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記プロセスガス（Ｇ）は、１０から６０ｐｓｉの圧力下で、前記少なくとも１つの第２の取り出しノズル（２１）に供給される、ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記プロセスガス（Ｇ）は前記少なくとも１つの第２の取り出しノズル（２１）に供給され、前記プロセスガス（Ｇ）の温度は０°Ｃから１００°Ｃである、ことを特徴とする請求項１６乃至２０の何れか１つに記載の方法。
【請求項２２】
前記プロセスガスは前記少なくとも１つの第２の取り出しノズル（２１）に供給され、前記プロセスガス（Ｇ）の温度は１０°Ｃから９０°Ｃである、ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記プロセスガス（Ｇ）は前記少なくとも１つの第２の取り出しノズル（２１）に供給され、前記プロセスガス（Ｇ）の温度は２０°Ｃから８０°Ｃである、ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記母液（Ａ）の前記溶媒は、前記少なくとも１つの第１の取り出しノズル（２０）から排出された後に少なくとも部分的に又は大部分が蒸発する、ことを特徴とする請求項１６乃至２３の何れか１つに記載の方法。
【請求項２５】
請求項１６乃至２４の何れか１つに記載の方法により製造されるフリース材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶液ブロースピニングによる繊維、特にマイクロファイバ、サブマイクロファイバ、又はナノファイバを製造するための母液の使用並びに繊維を製造するための紡糸法及びその方法により製造される不織布に関する。溶液ブロースピニング法は紡糸法であって、母液が少なくとも１つの取り出しノズルから排出されてコレクタに運ばれ、そして固体繊維が形成される方法である。そのため、その繊維は合成繊維である。
【背景技術】
【０００２】
繊維の製造方法には、様々な方法がある。例えば、液体又は半液体物質を、開口部を通して押圧することにより繊維を製造する方法が知られている。かかる方法は、どのように各物質が製造又は液化されるかによって、溶融、湿式、又は乾式紡糸法と呼ばれる。
【０００３】
特に微細な繊維、具体的には繊維径の小さい繊維を製造する場合、遠心紡糸法及び静電紡糸又は溶液ブロースピニングが特に適している。かかる繊維は、フィルターの製造に特に必要である。既存の手法の欠点は、通常溶液が繊維の製造に用いられるが、その溶液が環境破壊につながること及び／又は作業員の健康に悪影響を与えることである。さらに、かかる溶液は高価なものが多い。そのため、環境及び費用が理由で、上述の方法で溶液として水（具体的には、水溶性ポリマーの水溶液の使用）が用いられることが増えている。水は環境に優しく、無害、及び廉価である。
【０００４】
紡糸法のための溶液として水の使用は既知である。例えば、特許文献１は、静電紡糸により繊維を製造する方法であって、水溶性ポリマーの水溶液を使用する方法を記載している。
【０００５】
基本的に静電紡糸の生産性は比較的低い。結果として、静電紡糸による繊維の製造は非常に高価となる。静電紡糸が経済的に使用できるのは、非常に高級な製品に用いられる繊維の製造のみである。
【０００６】
特許文献２が記載する溶液ブロースピニングでは、非常に微細なポリマー繊維を製造するために固体繊維においてプロセスガス流により各ポリマーの溶液が移送される。かかる溶液ブロースピニングは数百倍から数千倍生産性が高いから、静電紡糸と比較して優位性がある。しかし、現在まで、環境に優しい水溶液から溶液ブロースピニングにより品質が十分又は高品質の繊維を製造することはできていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１５０７１２号公報
【特許文献２】米国特許第８６４１９６０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、繊維及び特に高品質の繊維を、環境に優しく且つ効率的に製造することができる方法及びその方法により製造される繊維を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、請求項１の技術的特徴を有する、溶液ブロースピニングでの母液の使用及び請求項１６の技術的特徴を有する方法により解決される。
【００１０】
本発明において、溶液ブロースピニングによる繊維の製造には母液が用いられ、その母液中では水が溶媒として用いられる。少なくとも溶媒としての水の割合は、３０％から９９％、好ましくは５０％から９５％、さらに好ましくは６０％から９０％の範囲である。少なくとも１つ及び好ましくは水溶性ポリマー１つのみが溶媒に溶解される。母液は少なくとも１つのテンシドをさらに含む。このテンシドは、界面活性剤とも呼ぶことできる界面活性物質である。
【００１１】
ここに記載された母液の使用により、本質的に一定の繊維径を有する高品質及び／又は高級な繊維の製造を実現することができることが判明した。繊維は、マイクロファイバ、サブマイクロファイバ、又はナノファイバとして、具体的には、繊維径がマイクロメートル、サブマイクロメートル、又はナノメートルの範囲で溶液ブロースピニングにより製造することができる。よって、溶媒に溶解する添加剤の順序は、特に重要ではない。母液の組成は重要である。
【００１２】
溶液ブロースピニング中には、１つ又はそれ以上の流体ジェットが、液体をスプレーとして噴霧することなく生成される。液体ジェットはノズルから排出され、プロセスガス、特に加圧空気により拡張される。そのようにして繊維が製造される。液体ジェットは、互いにほぼ平行に方向付けられていることが好ましい。
【００１３】
製造された繊維の長さの平均厚に対する比は、好ましくは少なくとも１００：１、好ましくは少なくとも５００：１、好ましくは少なくとも１０００：１、さらに好ましくは少なくとも１００００：１である。繊維の長さは好ましくは少なくとも１ｍｍ、好ましくは少なくとも３ｍｍ、さらに好ましくは少なくとも５ｍｍである。
【００１４】
母液で水のみが溶媒として使用されると都合が良い。少なくとも１つの水溶性ポリマー及び少なくとも１つの界面活性剤は、それぞれ溶媒としてはみなされない。
【００１５】
母液が水溶性ポリマーのみを含むと都合が良い。水溶性ではない他のポリマーが母液に含まれる。母液の中の水溶性ポリマーの少なくとも１つは、ポリビニルアルコール、ポリビニルメチルエーテル、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリアクリル酸、及び／又はポリアクリルアミドでよい。
【００１６】
母液の水濃度が３０ｗｔ％から９９ｗｔ％、好ましくは５０ｗｔ％から９５ｗｔ％、さらに好ましくは６０ｗｔ％から９０ｗｔ％の範囲であると優位性がある。
【００１７】
少なくとも１つの水溶性ポリマーは、既知のポリマー又はポリマー群から選択してよい。以下のリストでは、使用可能な水溶性ポリマーを列挙するが、これらに限られるものではない。
−メチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等のセルロース誘導体、
−ゼラチン、アルギン酸金属（Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｚｎ、Ａｌ）、寒天等の天然ゴム、
−ヒドロキシエチルスターチエーテル、ヒドロキシプロピルスターチ等のデンプン誘導体、
−デキストラン、ヒドロキシアルキルデキストラン、カルボキシル低級アルキルデキストラン、
−キサンタン、プルラン、ウルバン等の水溶性多糖類、
−アスパラギン酸又はグルタミン酸等の遊離カルボキシル基を有するポリアミノ酸、
−ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール
−ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコール、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルピロリドン、ポリアリル及びジアリルアミン、ポリジメチルアミノエチルジメタクリレート、ポリアクリル酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリアクリルアミド、中和カルボポールゴムの合成誘導体並びに上述のポリマーのコーポリマー及び混合物。
【００１８】
母液には、１つのみ又は複数の上述のポリマーが含まれてよい。
【００１９】
上述のポリマーのコーポリマー又は混合物も使用してよい。
【００２０】
母液に可塑剤を含めてもよいのは、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ジ／トリプロピレングリコール等の現存の少なくとも１つのポリマー又は関連する化学組成物用の場合である。母液での濃度が判定されると、可塑剤がポリマー部分に加えられるが、溶媒部分又は界面活性剤には加えられない。
【００２１】
母液の少なくとも１つの水溶性ポリマーの濃度は、オプションで存在する可塑剤を含めて、好ましくは１ｗｔ％から７０ｗｔ％、好ましくは５ｗｔ％から５０ｗｔ％、さらに好ましくは１０ｗｔ％から４０ｗｔ％の範囲である。上述の濃度は、水溶性ポリマーの１つだけが母液に含まれる場合及び母液が複数の水溶性ポリマーを含む場合に適用される。
【００２２】
本発明の好ましい態様において、母液は水溶性ポリマーを１つのみ含み、使用されるポリマーに適した可塑剤で完成することができる。
【００２３】
母液の少なくとも１つの界面活性剤の濃度が０．００１ｗｔ％から５０ｗｔ％、さらに好ましくは０．０１ｗｔ％から５ｗｔ％、さらに好ましくは０．１ｗｔ％から１．５ｗｔ％の範囲であるとさらに好ましい。界面活性剤が１つのみ母液に含まれると好ましい。
【００２４】
溶液ブロースピニング中にほぼ完全又は完全に蒸発するテンシドを使用すると好ましい。そのため、界面活性剤の残留物は、製造された繊維にほんの少し残留するか又は全く残留しない。そうすると、界面活性剤の残留物による、製造された繊維の機械的特性及び／又は耐化学性への悪影響が防止される。さらに、界面活性剤の残留物は、医療用途での使用には不都合となり得る。
【００２５】
母液Ａでは、以下のテーブルに列挙された如何なる界面活性剤も使用することができる。表には、界面活性剤の商品名及びその組成物がそれぞれ記載されている。
【００２６】
【表１−１】
2020502383.tif 000003
【表１−２】
2020502383.tif 000004
【表１−３】
2020502383.tif 000005
【表１−４】
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【００２７】
本発明の１つの態様において、母液は固体粒子、例えば、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＣｕＯ、ＺｎＯ、又はＡｇ等の有機及び／又は無機固体粒子を、好ましくは平均繊維径より小さい粒径で、含んでよい。
【００２８】
母液には、溶媒、少なくとも１つのポリマー、界面活性剤、オプションで含まれる可塑剤、及びオプションで含まれる固体粒子に対し、追加成分が含まれていないことが好ましい。
【００２９】
溶液ブロースピニング中、母液は装置の少なくとも１つの第１の取り出しノズルから放出される。同時に、プロセスガスは少なくとも１つの第２の取り出しノズルから放出される。少なくとも１つの第２の取り出しノズルが、各第１の取り出しノズルに付随する。抽出されるプロセスガスは、高速で排出される。そうすると、第１の出力開口部から排出される母液は、プロセスガスにより受け取られ、運ばれる。
【００３０】
プロセスガスを０．１から１０００ｐｓｉ、好ましくは５から８０ｐｓｉ、さらに好ましくは１０から６０ｐｓｉの圧力で、少なくとも１つの第２の取り出しノズルに供給することが好ましい。
【００３１】
１つの態様において、空気又は加圧空気をプロセスガスとして用いることができる。空気は、１０から８０ｐｓｉの圧力下で、少なくとも１つの第２の取り出しノズルに供給することができる。
【００３２】
母液は、ポンプ装置により少なくとも１つの第１の取り出しノズルに供給することができる。計量ポンプ、例えば、ギアポンプ、偏心スパイラルポンプ、往復動ピストンポンプ、ホースポンプ、ダイヤフラムポンプ、又はその他の容量型ポンプは、ポンプ装置として使用することができる。
【００３３】
第２の取り出しノズル１つだけを、各第１の取り出しノズルに付随させることができる。かかる態様において、第２の取り出しノズルは、好ましくは環状で、部分的又は完全に第１の取り出しノズルを囲むことができる。異なる態様においては、少なくとも２つの第２の取り出しノズルが各第１の取り出しノズルに付随する。第２の取り出しノズルは、第１の取り出しノズルの境界を囲んで一様に配置することができる。さらに、取り出しノズルの連続配置を採用しても良い。
【００３４】
少なくとも１つの第１の取り出しノズルにより規定される出力方向と付随する少なくとも１つの第２の取り出しノズルにより規定される出力方向とは、互いに平行でよい。それに代えて、少なくとも１つの第２の取り出しノズルの出力方向は、少なくとも１つの付随する第１の取り出しノズルの出力方向に対して傾斜させてもよい。
【００３５】
現存のプロセスガスにより、母液の液体ジェットは少なくとも数ミリメートル、例えば、０から１００ｍｍ、０．５から２０ｍｍ、又は１から５ｍｍの距離で形成される。液体ジェットは、プロセスガスにより移動又は移送される。コレクタの方向に母液を移送する際に、含まれる溶媒及び／又は含まれる界面活性剤は、実質的に完全に蒸発することが好ましく、少なくとも８５％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、又は少なくとも９９％で蒸発する。そうすると、母液に含まれるポリマーが固化し、溶媒では溶解しなくなる。よって製造される溶媒繊維はコレクタで収集される。
【００３６】
少なくとも１つの取り出しノズルのコレクタまでのノズルコレクタ距離は、好ましくは少なくとも２０ｃｍ、さらに好ましくは少なくとも２５ｃｍである。１つの態様において、ノズルコレクタ距離は３０から７０ｃｍとすることができる。ノズルコレクタ距離は２００ｃｍ未満、さらに好ましくは１００ｃｍ未満であると好ましい。
【００３７】
そのため、溶媒及び／又は界面活性剤の沸点は、少なくとも１つの第１のノズルから排出された後に溶媒及び／又は界面活性剤が蒸発する程度に低いことが好ましい。
【００３８】
プロセスガスは、そこにある溶液に対して集中及び／又は濃縮効果を有してよい。そこにある母液の流体ジェットの形成は、プロセスパラメータの選択により影響され得る。プロセスパラメータは、例えば、母液の組成、母液の温度、プロセスガスの温度、環境温度、取り出しノズル配置の温度、プロセスガスの速度、使用済みプロセスガスの化学組成、及び／又はコレクタに配置された吸引装置の吸引力である。
【００３９】
製造された繊維の繊維径は、一般的に、少なくとも１つの第１の出力開口部の開口部直径の２０分の１から１０００分の１である。繊維径は、少なくとも１つの第１の出力開口部から放出される流体ジェットの直径より小さい。放出される流体ジェットの直径に対する繊維径の減少は、プロセスパラメータ、例えば、放出されるプロセスガスの速度等により達成及び設定が可能である。例えば、プロセスガスの排出速度が増加した場合、液体ジェットは自らの経路に沿って言わば伸長し、その直径は小さくなる。さらに、溶媒及び／又は界面活性剤が蒸発し、少なくとも１つの第１の取り出しノズルから放出後に液量は減少する。
【００４０】
溶液ブロースピニングを用いて、例えば、マイクロメートル、サブマイクロメートル、又はナノメートルの範囲の繊維を、少なくとも１つの第１の取り出しノズルの直径が、例えば、０．２から１ｍｍで製造することができる。１つの態様において、製造された繊維の平均径は、約５０ナノメートルから３マイクロメートルである。
【００４１】
プロセスガスは、少なくとも１つの第２の取り出しノズル（２１）に、温度が０°Ｃから１００°Ｃ、好ましくは１０°Ｃから９０°Ｃ、さらに好ましくは２０°Ｃから８０°Ｃで供給され得る。
【００４２】
繊維の製造後は、繊維の後処理が、例えば、紫外線のようなエネルギーリッジ放射での照射、熱処理、プラズマ／コロナ処理、化学処理、及び／又は架橋のためのその他の処理、により行われると都合が良い。かかる後処理により、非水溶性の繊維を得ることができる。かかる後処理は、簡素に安価に行うことができる。
【００４３】
発明の詳細の説明で記載された、範囲についての全ての記載は、特段の記載がない限り、その範囲の限界値を含むものと解釈されなければならない。
【００４４】
本発明の好ましい実施例は、従属項、発明の詳細な説明、及び図面に基づくものである。以下では、本発明の好ましい実施例を、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図は、以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】溶液ブロースピニングにより繊維を製造するための装置を示す概略図である。
【図２】取り出しノズルの上面から見た、第１の取り出しノズルと付随する少なくとも１つの第２の取り出しノズルとをそれぞれ有する、異なる取り出しノズル配置の主要概略図である。
【図３】取り出しノズルの上面から見た、第１の取り出しノズルと付随する少なくとも１つの第２の取り出しノズルとをそれぞれ有する、異なる取り出しノズル配置の主要概略図である。
【図４】取り出しノズルの上面から見た、複数の第１及び第２の取り出しノズルからなる、直線状の取り出しノズル配置の主要概略図である。
【図５】取り出しノズルの上面から見た、複数の第１及び第２の取り出しノズルからなる、直線状の取り出しノズル配置の主要概略図である。
【図６】少なくとも１つの第１の取り出しノズルと付随する少なくとも１つの第２の取り出しノズルとをそれぞれ有する、取り出しノズル配置の実施例の概略断面図である。
【図７】少なくとも１つの第１の取り出しノズルと、付随する少なくとも１つの第２の取り出しノズルとをそれぞれ有する、取り出しノズル配置の実施例の概略断面図である。
【図８】製造された繊維の実施例の非常に概略的な図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
図１は、溶液ブロースピニング法を実行するための装置１０を示す。装置１０は、母液Ａを供給するための貯液槽１１を有する。母液Ａは、ポンプ装置１２により、スピンノズル装置１４の溶液連結流路１３へと運ばれる。
【００４７】
加えて、スピンノズル装置１４はプロセスガス連結流路１５を備え、このプロセスガス連結流路１５により加圧プロセスガスＧがスピンノズル装置１４に供給される。プロセスガスＧは、例えば、空気又は加圧空気であってよく、圧力貯留槽１６から抽出が可能である。又は、圧力貯留槽１６に代えて、圧縮機等を配置し、外部環境から空気を引き入れ、加圧空気をプロセスガスＧとして供給することができる。プロセスガスＧは、窒素、ヘリウム、又は水素等の異なるガスでもよい。
【００４８】
スピンノズル装置１４は、少なくとも１つの第１の取り出しノズル２０を有する。この第１の取り出しノズル２０には、各に少なくとも１つの第２の取り出しノズル２１が付随する。複数の第１の取り出しノズル２０が配置される場合、図１が概略的に示す通り、それらの出口方向又は排出方向の向きは異なってよい。
【００４９】
少なくとも１つの第１の取り出しノズル２０は、溶液連結流路１３と流体的に連結される。少なくとも１つの第２の取り出しノズル２１は、プロセスガス連結流路１５と流体的に連結される。そのため、母液Ａは少なくとも１つの第１の取り出しノズル２０を通じて、プロセスガスＧは第２の取り出しノズル２１を通じて排出される。
【００５０】
母液Ａと同時に外へ出るプロセスガスＧは母液Ａを運び、スピンノズル装置１４からコレクタ２２の方向に向けてそれを搬送する。プロセスガスＧが高速であるため、母液Ａの１つ又は複数の液体ジェット２３が各第１の取り出しノズル２０の開口部の上に形成される。コレクタ２２へのさらなる経路において、母液Ａに含まれる溶媒及び、母液Ａに追加の液体成分がある場合はその追加の液体成分は蒸発し、固体繊維２４が形成されコレクタ２２で収集される。
【００５１】
コレクタ２２は可動部、例えば、駆動ロール２５経由で移動する移動コンベアを有してよい。図示した実施例と比較して、変形実施例においては、コレクタ２２を非可動に、固定的に形成することもできる。
【００５２】
コレクタ２２はガス透過性であることが好ましく、例えば、微細網のようなグリッド又はメッシュ形状のキャリア（搬送体）により形成することができる。コレクタ２２のスピンノズル装置１４に対する反対側には、吸引装置２６を配置してよい。この吸引装置２６は、気流を引きつけることにより、スピンノズル装置１４とコレクタ２２の間に形成される繊維２４をコレクタ２２に向けて移動させるよう構成することができる。
【００５３】
少なくとも１つの第１の取り出しノズル２０とコレクタ２２との間及び／又は少なくとも１つの第２の取り出しノズル２１とコレクタ２２との間のノズルコレクタ距離ｚは、２０ｃｍ又は２５ｃｍである。図示した実施例において、ノズルコレクタ距離ｚは３０から７０ｃｍであり得る。ノズルコレクタ距離ｚは２００ｃｍ未満、さらに好ましくは１００ｃｍ未満であると好ましい。
【００５４】
図２乃至７には、スピンノズル装置１４の取り出しノズル配置３０の異なる実施例がそれぞれ概略的に例示されている。スピンノズル装置１４は、１つ又は複数の図示したような取り出しノズル配置３０を備え得る。これらは、スピンノズル装置１４に互いに平行又は傾斜して配置又は方向付けることができる。各取り出しノズル配置３０は、母液Ａ用の少なくとも１つ及び、例えば、１つのみの第１の取り出しノズル２０と、プロセスガスＧ用の少なくとも１つの付随する第２の取り出しノズル２１とを備える。
【００５５】
図２の実施例において、ノズル配置３０は、第１の取り出しノズル２０の１つのみと、付随する第２の取り出しノズル２１の１つのみとを含む。第１の取り出しノズル２０は、完全に環状の第２の取り出しノズル２１の中央に配置され、第２の取り出しノズル２１は完全に同軸に第２の取り出しノズル２０を囲む。
【００５６】
図３の実施例において、取り出しノズル群３０は、第１の取り出しノズル２０の１つのみと、隣接して配置された複数の付随する第２の取り出しノズル２１、例えば、４つの第２の取り出しノズル２１とを備える。第２の取り出しノズル２１の数は変更してよく、少なくとも２つの第２の取り出しノズル２１が存在する。第２の取り出しノズル２１は、第１の取り出しノズル２０の周りの周方向に一様に配置されることが好ましい。第２の取り出しノズルは、湾曲したスリット形状で、周方向に第１の取り出しノズル２０を部分的に囲んでもよい。
【００５７】
一般的に、取り出しノズル２０、２１の断面形状は、任意に選択してよい。実施例においては、円形又は円環状の断面がそれぞれ図示されている。さらに、他の多角形、スリット状の直線、又は湾曲断面の輪郭を、特に各取り出しノズル群３０の少なくとも１つの第２の取り出しノズル２１に形成することができる。
【００５８】
図４及び５は、取り出しノズル２０、２１が１つ又は複数の列で互いに並んで連続配置されているものを例として示す。
【００５９】
図６及び７は、１つの取り出しノズル群３０の取り出しノズル２０、２１の、一点鎖線が示す中心長手軸が互いに平行に（図６）、又は互いに傾きを持つように（図７）方向付けられ得ることを示す。図７が概略的に示す実施例において、少なくとも１つの第２の取り出しノズル２１のプロセスガスＧの出口方向は母液Ａの出口方向に対して傾斜しており、実施例によれば、プロセスガスＧは多くの周方向位置で、中心長手軸又は第１の取り出しノズル２０の出口方向に対して斜めに方向付けられている。
【００６０】
少なくとも１つの第１の取り出しノズル２０の開口部は、少なくとも１つの付随する第２の取り出しノズル２１の開口部からのプロセスガス流から距離を置いて、好ましくはその下流に配置される。距離は、例えば、０．５から２０ｍｍ、１から１０ｍｍ、１から５ｍｍ、又は２から３ｍｍでよい。
【００６１】
図６及び７の出口方向の向きは、図２の取り出しノズル群３０及び図３の取り出しノズル群３０を対象とし得る。
【００６２】
母液Ａの生成のため、繊維２４を製造するための少なくとも１つ及び好ましくは１つのみの水溶性ポリマーを溶媒に、実施例では水に溶解させる。母液は、少なくとも１つの界面活性剤をさらに含む。さらに、母液Ａの少なくとも１つのポリマー用に、母液Ａに可塑剤を含めてよい。ポリマーは、例えば、固体の形態で、例えば、粉末として、小さなボール又はペレット等の形態で、溶媒となる母液Ａの水に溶解することができる。
【００６３】
母液Ａの少なくとも１つの水溶性ポリマーの濃度は、１ｗｔ％から７０ｗｔ％、好ましくは５ｗｔ％から５０ｗｔ％、さらに好ましくは１０ｗｔ％から４０ｗｔ％でよい。可塑剤を少なくとも１つのポリマーに使用すると、濃度の値は、可塑剤を含む少なくとも１つのポリマーの合計を表す。
【００６４】
好ましい実施例において、母液の水濃度は、３０ｗｔ％から９９ｗｔ％、好ましくは５０ｗｔ％から９５ｗｔ％、さらに好ましくは６０ｗｔ％から９０ｗｔ％である。
【００６５】
実施例において、母液Ａの界面活性剤濃度は、０．００１ｗｔ％から５０ｗｔ％、好ましくは０．０１％から５ｗｔ％、さらに好ましくは０．１ｗｔ％から１．５ｗｔ％である。
【００６６】
プロセスガスＧは、プロセスガス連結流路１３において、最大で圧力１０００ｐｓｉ、好ましくは圧力５から８０ｐｓｉで供給することができる。空気をプロセスガスＧとして使用すると、圧力は１０から６０ｐｓｉの範囲でよい。スピンノズル装置１４に供給されるときに、プロセスガスＧの温度の範囲は０°Ｃから１００°Ｃ、好ましくは１０°Ｃから９０°Ｃ、さらに好ましくは２０°Ｃから８０°Ｃである。実施例においては、スピンノズル装置１４への供給中にプロセスガスＧのプロセスガス温度は、環境温度、例えば、室温より高く、３５°Ｃから７０°Ｃの範囲でよい。
【００６７】
ポリマー鎖により形成される繊維２４が本方法で得られるのは、溶媒、ここでは水及び／又は少なくとも１つの界面活性剤が、スピンノズル装置１４とコレクタ２２の間の過程で、完全又は少なくとも部分的に蒸発するからである。溶媒及び／又は界面活性剤は、少なくとも８５％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、又は少なくとも９９％蒸発する。
【００６８】
装置１０の使用による方法で、繊維２４が形成される。繊維２４の繊維フリースがコレクタ２２で製造され、その繊維径は、マイクロメートルの範囲、サブマイクロメートルの範囲、又はナノメートルの範囲であることが好ましい。繊維２４は母液Ａが含有するポリマーから実質的に成り、少なくとも１つのポリマーに、オプションとして追加的に可塑剤が用いられる。
【００６９】
製造された繊維２４の長さＬの平均厚Ｄに対する比は、少なくとも１００：１、好ましくは少なくとも５００：１、さらに好ましくは少なくとも１０００：１、さらに好ましくは少なくとも１００００：１であることが好ましい。繊維２４の長さＬは少なくとも１ｍｍ、好ましくは少なくとも３ｍｍ、さらに好ましくは少なくとも５ｍｍであることが好ましい。
【００７０】
次に、母液Ａの可能な組成及び装置１０の特徴を実施例１乃至４に記載する。
【実施例１】
【００７１】
ポリマー溶液を生成するため、１０ｗｔ％のポリビニルアルコール粉末（分子量１３００００ｕ）を蒸留水（８８ｗｔ％）に入れ、２ｗｔ％の界面活性剤ポリオキシエチレン（２３）ラウリルエーテル（Ｂｒｉｊ−３５（登録商標）として知られる）を加えた。微細繊維２４は、ポリマー溶液から溶液ブロースピニング法で製造された。本方法は、プロセスガスＧとして加圧空気を用いて実行され、加圧空気は少なくとも１つの第２の取り出しノズル２１に１０ｐｓｉの圧力で供給された。少なくとも１つの第１の取り出しノズル２０の直径は、０．６ｍｍ（出口開口部）であった。少なくとも１つの第１の取り出しノズル２０とコレクタ２２との距離は６５ｃｍであった。この方法で製造した繊維の繊維径は５０から４００ｎｍの範囲であった。製造された繊維２４の直径の平均値は、２００ｎｍであった。
【実施例２】
【００７２】
ポリマー溶液を、母液Ａに８７ｗｔ％含まれる蒸留水に溶解した１２ｗｔ％のポリビニルアルコール（分子量１３００００ｕ）から生成した。この母液Ａは１ｗｔ％のイソプロパノールを含む。本方法はプロセスガスＧとして加圧空気を用いて実行され、加圧空気は少なくとも１つの第２の取り出しノズル２１に２０ｐｓｉの圧力で供給された。少なくとも１つの第１の取り出しノズル２０の直径は０．６ｍｍ（出口開口部）であった。少なくとも１つの第１の取り出しノズル２０とコレクタ２２との距離は６５ｃｍであった。この方法で製造した繊維２４の繊維径は１００から４５０ｎｍの範囲であった。製造された繊維２４の直径の平均値は２４０ｎｍであった。
【実施例３】
【００７３】
１０ｗｔ％のポリビニルアルコール（分子量１３００００ｕ）と２ｗｔ％のポリビニルメチルエーテルを８７ｗｔ％の水に溶解した。この母液Ａは１ｗｔ％のイソプロパノールをさらに含む。本方法はプロセスガスＧとして加圧空気を用いて実行され、加圧空気は少なくとも１つの第２の取り出しノズル２１に２０ｐｓｉの圧力で供給された。少なくとも１つの第１の取り出しノズル２０の直径は０．８ｍｍ（出口開口部）であった。少なくとも１つの第１の取り出しノズル２０とコレクタ２２との距離は６５ｃｍであった。この方法で製造した繊維２４の繊維径は１００から５００ｎｍの範囲であった。製造された繊維２４の直径の平均値は２５０ｎｍであった。
【実施例４】
【００７４】
３ｗｔ％のポリエチレンオキシド（分子量６００．０００ｕ）を９６ｗｔ％の蒸留水に溶解した。この母液Ａは２ｗｔ％のイソプロパノールをさらに含む。本方法はプロセスガスＧとして加圧空気を用いて実行され、加圧空気は少なくとも１つの第２の取り出しノズル２１に４０ｐｓｉの圧力で供給された。少なくとも１つの第１の取り出しノズルの直径は０．６ｍｍであった。少なくとも１つの第１の取り出しノズル２０とコレクタ２２との距離は６５ｃｍであった。この方法で製造した繊維２４の繊維径は１００から５００ｎｍの範囲であった。製造された繊維２４の直径の平均値は２５０ｎｍであった。
【００７５】
本発明の上述の４つの実施例又は一般的に、本発明に係る紡糸法は、追加の及び／又は代替の界面活性剤の使用によりさらに最適化することができる。例えば、発明の詳細な説明の冒頭の表に記載されている各界面活性剤及び／又はポリマーを使用することができる。
【００７６】
さらなる具体例は、発明の詳細な説明に記載のように、特に母液Ａの成分の組成の範囲内での選択による。
【００７７】
実施例１乃至４に記載された装置１０は、母液Ａの別の組成物にもそれぞれ使用可能である。
【００７８】
本発明は、いわゆる溶液ブロースピニングによる繊維フリースの繊維を製造するための方法における母液Ａの使用に関する。水が母液Ａの溶媒として使用される。少なくとも１つの水溶性ポリマー及び好ましくは１つだけの水溶性ポリマーが母液Ａの水に溶解される。さらに母液Ａは、少なくとも１つの界面活性剤及びオプションとして可塑剤をそれぞれ、使用される少なくとも１つのポリマー用に含む。この母液Ａにより、繊維２４を溶液ブロースピニングにより環境に優しく製造することが可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１０      装置
１１      貯液槽
１２      ポンプ装置
１３      溶液連結流路
１４      スピンノズル装置
１５      プロセスガス連結流路
１６      圧力貯水槽
２０      第１の取り出しノズル
２１      第２の取り出しノズル
２２      コレクタ
２３      液体ジェット
２４      繊維
２５      駆動ロール
２６      吸引装置
３０      取り出しノズル群
Ａ        母液
Ｄ        繊維厚
Ｇ        プロセスガス
Ｌ        繊維長
ｚ        ノズルコレクタ距離
【図１】
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【図２】
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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７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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