(57)【要約】本願は、天然繊維ベース短繊維を製造するための方法および装置に関する。本願はさらに、短繊維、短繊維ベース原毛およびそれらを含む製品に関する。方法は、水、精製セルロースフィブリル、および少なくとも１つのレオロジー調整剤を含むセルロース懸濁液を準備し、セルロース懸濁液をノズルを通過させて表面に向け、セルロース懸濁液を表面上で乾燥させて繊維を形成し、セルロース懸濁液を表面で切断して短繊維を形成することを含む。
2020508405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
精製セルロースフィブリルを含むセルロース懸濁液を準備し、
セルロース懸濁液をノズルを通過させて表面に向け、
セルロース懸濁液を表面上で乾燥させ、
短繊維を形成するために、表面のセルロース懸濁液を切断すること、
を含む天然繊維ベース短繊維を製造するための方法。    
【請求項２】
精製セルロースフィブリルが、植物由来の精製セルロースフィブリルを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ノズルを出るセルロース懸濁液が、ノズル出口開口の形状、任意であるが、円形または楕円形の断面形状を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
乾燥が、放射線、ブローまたは伝導を介して表面上のセルロース懸濁液を乾燥させることを含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
表面が、疎水性の外表面を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
表面に油またはワックスを塗布することを含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
セルロース懸濁液を表面上で、少なくとも７０重量％の乾燥濃度まで乾燥させることを含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
乾燥が、精製セルロースフィブリル間で化学結合を形成することを含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
短繊維が、６〜８０ｍｍ、好ましくは４０〜６０ｍｍの長さを有することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
短繊維を形成するために表面上でセルロース懸濁液を切断することは、表面上でセルロース懸濁液を乾燥する前に、または後に、またはその最中に、切断手段にセルロース懸濁液をさらすことを含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
切断手段が、表面上の中断箇所、放射、レーザ、赤外線、熱、超音波、電子ビーム、水または化学薬品のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
表面は、表面上に短繊維を形成するための中断箇所を含み、中断箇所は、予め定められたある一定の間隔で、表面の移動方向に対して垂直に表面上に整列することを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
表面が曲面を含むことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
短繊維を含む天然繊維ベース原毛を形成するために、表面から短繊維を抽出することを含むことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
繊維ベース原毛は、より糸または不織材料を形成するために加工可能であることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
繊維を配向および交絡させるために、天然繊維ベース原毛をカーディングすることを含むことを特徴とする、請求項１４または１５に記載の方法。
【請求項１７】
繊維ベース原毛を予備糸に加工し、予備糸を糸に紡糸する、または、天然繊維ベース原毛を不織布材料の形に加工することを含むことを特徴とする、請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
中断箇所は、不規則な表面形状、任意であるが、溝または隆起を含むことを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
精製セルロースフィブリルを含むセルロース懸濁液を表面に向けるように配設されたノズルと、
繊維を形成するために表面上のセルロース懸濁液を乾燥するように配設された乾燥機とを含み、セルロース懸濁液または繊維は、短繊維を形成するために表面上で切断されるように配置される、
天然繊維ベース短繊維を製造するための装置。
【請求項２０】
精製セルロースフィブリルが、植物由来の精製フィブリルを含むことを特徴とする、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
表面に向けられたセルロース懸濁液が、ノズル出口開口の形状に対応する断面形状、任意であるが、円形または楕円形の断面形状を有することを特徴とする、請求項１９または２０に記載の装置。
【請求項２２】
乾燥機が、加熱抵抗器、ラジエータ、気化器または送風機のうちの少なくとも１つを備えることを特徴とする、請求項１〜２１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２３】
表面が疎水性の外表面を含むことを特徴とする、請求項１９〜２２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２４】
乾燥機が、セルロース懸濁液を少なくとも７０重量％の乾燥濃度まで乾燥させるように構成されていることを特徴とする、請求項１９〜２３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２５】
乾燥機が、セルロース懸濁液を乾燥させ、精製セルロースフィブリル間で化学結合を形成させるように構成されていることを特徴とする、請求項１９〜２４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２６】
切断手段を備え、セルロース懸濁液は、表面上で切断手段にさらされることを特徴とする、請求項１９〜２５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２７】
切断手段が、表面上の中断箇所、放射線、レーザ、赤外線、熱、超音波、電子ビーム、水または化学薬品のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
中断箇所は、予め定められた間隔で、表面の移動方向に垂直に表面上で整列していることを特徴とする、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
表面上の中断箇所間の予め定められた間隔が、６〜８０ｍｍ、好ましくは３０〜７０ｍｍの長さを有することを特徴とする、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
表面が曲面を含むことを特徴とする、請求項１９〜２９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３１】
曲面は、０．２５〜４ｍの曲率半径を有することを特徴とする、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
表面は、表面の移動方向に垂直に整列した中断箇所を含むことを特徴とする、請求項２７〜２９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３３】
中断箇所は、不規則な表面形状、任意であるが、溝または隆起を含むことを特徴とする、請求項２７〜２９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３４】
短繊維を含む繊維ベース原毛を形成するために表面から繊維を抽出するように構成された抽出器を含むことを特徴とする、請求項１７〜３３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３５】
繊維ベース原毛は、任意であるが、糸または不織布材料を製造するために加工可能であることを特徴とする、請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
表面が、円筒、ワイヤ、またはベルトを含むことを特徴とする、請求項１９〜３５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３７】
請求項１〜１８のいずれか１項に記載の方法に従って製造された短繊維を含む繊維ベース原毛であって、短繊維は水素結合により連結された精製セルロースフィブリルからなり、短繊維の無配向の絡まったふわふわしたネットワークを含む、繊維ベース原毛。
【請求項３８】
糸および／または不織材料を形成するために、加工可能であり、カーディング可能であり、および／または紡績可能であることを特徴とする、請求項３７に記載の繊維ベース原毛。
【請求項３９】
短繊維が、６〜８０ｍｍ、好ましくは４０〜６０ｍｍの長さを有することを特徴とする、請求項３７または３８に記載の繊維ベース原毛。
【請求項４０】
短繊維が１〜２０ｄｔｅｘの糸番手を有し、および／または短繊維は、１５〜７０μｍの直径を有し、および／または短繊維は、１５〜２５ｃＮ／ｔｅｘの引張強度を有し、および／または短繊維は、５〜１５％の破断点伸びを有することを特徴とする、請求項３７〜３９のいずれか１項に記載の繊維ベース原毛。
【請求項４１】
請求項３７〜４０のいずれか１項に記載の短繊維ベース原毛から作られ、および／または請求項１〜１８のいずれか１項に記載の方法に従って製造され、および／または請求項１９〜３６に記載の装置を使用して製造される繊維糸。
【請求項４２】
糸が、５〜２００ｔｅｘの糸番手、および／または５〜１５ｃＮ／ｔｅｘの引張強度、および／または３〜１０％の破断点伸びを有することを特徴とする、請求項３１に記載の短繊維ベース原毛で作られた繊維糸。
【請求項４３】
請求項３７〜４０のいずれか１項に記載の短繊維ベース原毛で作られ、および／または請求項１〜１８のいずれか１項に記載の方法に従って製造され、および／または請求項１９〜３６のいずれか１項に記載の装置を使用して製造された不織材料。
【請求項４４】
不織布材料が、１０〜１００ｋｇ／ｍ３の密度を有することを特徴とする、請求項４３に記載の短繊維ベース原毛で作られた不織布材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、短繊維、短繊維ベース原毛、それらを製造するための方法、およびそれらを製造するための装置に関する。さらに、本出願は、繊維ベース原毛用の短繊維を形成するための表面に関する。さらに、本出願は、短繊維または繊維ベース原毛で製造された糸および不織布に関する。
【背景技術】
【０００２】
糸や布などの製品は、天然または合成の出発材料から作ることが可能である。合成出発材料は、リサイクル性や製品の廃棄段階に悪影響を与える可能性がある。天然の出発物質は、その成長または加工中に環境に悪影響を与える可能性がある。そのような天然の出発材料の例として綿がある。
【発明の概要】
【０００３】
本出願の目的は、天然繊維ベース原毛を提供することである。目指すところは、糸または不織布を製造するために原毛として加工可能である生態学的な天然繊維ベース原毛を提供することである。さらなる目的は、天然繊維ベース短繊維を提供することである。短繊維は、原毛用であってもよい。
【０００４】
本発明の一態様によれば、天然繊維ベース原毛は、２回短縮された短繊維を含む。
【０００５】
セルロース懸濁液は、水とセルロースの水性懸濁液を含む。さらに、セルロース懸濁液は、少なくとも１つのレオロジー調整剤を含んでもよい。セルロースは天然繊維を含む。セルロース懸濁液は、ノズルを通過して乾燥のために表面に向けられる。セルロース懸濁液は、セルロース懸濁液から水を除去して乾燥される。それにより、天然繊維が表面、たとえばベルトまたはワイヤまたはシリンダ表面に形成される。
【０００６】
天然繊維は表面から抽出される。天然繊維は、原毛を作るために、特定の長さの短繊維に短縮され得る。これは、表面上で行ってもよく、または表面から抽出した後に行ってもよい。天然繊維ベース原毛は、特定の長さの短繊維を含む。特定の長さの短繊維を含む原毛網状組織を形成するために、短繊維は順不同に配置される。天然繊維ベース原毛は、天然繊維ベース原毛間の短繊維の順序および密度が不均一になるように、ふわふわした、風通しのよい、ゆるい配置の短繊維を含む。天然繊維ベース原毛は、不均一な構造を含んでいる。短繊維ベース原毛は、糸または不織材料を提供するために処理されてもよい。
【０００７】
本発明の一態様によれば、天然繊維ベース短繊維を製造する方法は、水および精製セルロースフィブリルを含むセルロース懸濁液を提供することを含む。この方法は、セルロース懸濁液をノズルを通過させて表面に向け、セルロース懸濁液を表面上で乾燥させ、短繊維を形成するために、表面上でセルロース懸濁液を切断することをさらに含む。
【０００８】
本発明の態様に従った天然繊維ベース短繊維を製造するための装置は、水性精製セルロースフィブリルを含むセルロース懸濁液を表面上に向けるように配設されたノズルを含む。装置は、繊維を形成するために表面上のセルロース懸濁液を乾燥させるように配設された乾燥機をさらに含む。セルロース懸濁液は、短繊維を形成するために表面で切断されるように配置されている。
【０００９】
本発明の一態様によれば、天然繊維ベース原毛を製造する方法は、水および精製セルロースフィブリルを含むセルロース懸濁液を提供することを含む。この方法は、セルロース懸濁液をノズルを通過させて表面に向け、繊維を形成するためにセルロース懸濁液を表面上で乾燥させ、短繊維を含む天然繊維ベース原毛を形成するために表面から繊維を抽出することをさらに含む。
【００１０】
本発明の一態様に従った天然繊維ベース原毛を製造するための装置は、水性精製セルロースフィブリルを含むセルロース懸濁液を表面上に向けるように構成されたノズルを含む。装置は、繊維を形成するために表面上のセルロース懸濁液を乾燥するように配設された乾燥機、および短繊維を含む繊維ベース原毛を形成するために表面から繊維を抽出するように配設された抽出機をさらに含む。
【００１１】
本発明の一態様は、精製セルロースフィブリルの水性懸濁液を含むセルロース懸濁液から短繊維を形成するための表面に関する。表面の曲率半径は０．２５〜４ｍである。溝は、表面の移動方向に垂直に表面上に整列している。溝は、予め定められた一定間隔で配設されてもよい。
【００１２】
表面の溝は、他の種類の中断箇所に置き換えることができる。中断箇所は、隆起または溝を含んでもよい。中断箇所は、切り欠き、インレイ、スロット、チャンネル、山、くぼみ、隆起、突出部、突起部、または他の種類の中断箇所を含んでもよい。あるいは、セルロース懸濁液は、切断手段によって表面上で短繊維に切断または短縮されるように配置されてもよい。切断するための手段は、セルロース懸濁液を放射線、物質、または切断のための他の手段にさらすことを含んでもよい。
【００１３】
本発明の一態様は、以前の製造方法および／または装置に従って製造された繊維ベース原毛に関する。繊維ベース原毛は、短繊維を含み、短繊維は、水素結合により連結された精製セルロースフィブリルから成り、繊維ベース原毛は、短繊維の、無配向の絡み合ったふわふわしたネットワークを含む。
【００１４】
本発明の一態様は、短繊維ベース原毛で作られた糸に関する。本発明の別の態様は、短繊維ベース原毛で作られた不織材料に関する。
【００１５】
以下の本発明の実施形態は、添付の図面とともに説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一実施形態に従った繊維ベース原毛を製造するための方法を示す。
【図２】一実施形態に従った繊維ベース原毛を製造するための方法を示す。
【図３】一実施形態に従った繊維ベース原毛を製造するための装置を示す。
【図４】一実施形態に従ったシリンダを示す。
【図５】一実施形態に従った繊維ベース原毛を製造するための装置を示す。
【図６】一実施形態に従ったベルトを示す。
【図７】一実施形態に従った短繊維を示す。
【図８】一実施形態に従った短繊維を示す。
【図９】一実施形態に従った繊維ベース原毛を示す。
【図１０】一実施形態に従ったＭＦＣ懸濁液のゲル特性を示す。
【図１１】一実施形態に従ったゲル特性を示す。
【図１２】一実施形態に従った例示的なレオグラムを示している。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、一実施形態に従った天然繊維ベース原毛を製造する方法を示す。セルロース懸濁液が提供される１０１。セルロース懸濁液は、精製セルロースフィブリルの水性懸濁液を含む。セルロース懸濁液は、水、精製セルロースフィブリル、および少なくとも１つのレオロジー調整剤を含んでもよい。セルロース懸濁液のフィブリルは、短縮または精製されたパルプまたは植物ベースの材料に由来する。セルロース懸濁液は、ノズルを通過して導かれる１０２。ノズルは、セルロース懸濁液を表面に供給する。表面は、ベルト、ワイヤ、またはシリンダの表面であり得る。セルロース懸濁液は、表面上で乾燥される１０３。乾燥によって、セルロース懸濁液から水が除去される。乾燥セルロース懸濁液は、表面上に繊維を形成するように配置される。繊維は、連続繊維の形で配置されてもよい。連続繊維は、表面から抽出される１０４。表面から抽出された繊維は、短繊維を形成するために切断または短縮される１０５。安定した繊維は、さまざまな密度および配向の繊維濃度を含む不均一なネットワークを形成するように配置される。短繊維の不均一なふわふわした素材は、天然繊維ベース原毛と呼ばれる１０６。
【００１８】
図２は、一実施形態に従った天然繊維ベース原毛を製造する方法を示す。セルロース懸濁液が提供される２０１。セルロース懸濁液は、精製セルロースフィブリルの水性懸濁液を含む。セルロース懸濁液は、水と、少なくとも１種のレオロジー調整剤と、精製セルロースフィブリルとを含んでもよい。精製セルロースフィブリルは、植物ベースのパルプに由来してもよい。セルロース懸濁液は、ノズルを通過して導かれる２０２。ノズルは、セルロース懸濁液を表面に、たとえばベルト、またはワイヤまたはシリンダの表面上に供給する。セルロースは、短縮され表面上で乾燥されるように配置される２０３。乾燥および短縮されたセルロース懸濁液は、短繊維を形成するように配置される。これは、曲面上に設けられた溝によって可能になる。短縮された繊維は、表面から抽出される２０４。安定した繊維が、様々な密度および配向の繊維濃度を有する不均一なネットワークを形成するように配置される。短繊維の不均一なふわふわした素材は、天然繊維ベース原毛と呼ばれる２０６。
【００１９】
表面の溝は、切り欠き、インレイ、スロット、チャンネル、山、くぼみ、隆起、突出部、突起部、または他の種類の中断箇所で置き換えることが可能である。別の実施形態では、セルロース懸濁液は、切断手段によって表面上で短くなるように配置される。切断手段は、たとえば、レーザ、熱、化学薬品、超音波を含み得る。
【００２０】
セルロース懸濁液は、セルロースフィブリルを含む。セルロースフィブリルは、植物ベースの原料に由来する天然フィブリルである。植物ベースのフィブリルは、未使用の植物材料またはリサイクルされた植物材料またはそれらの組み合わせを含んでもよい。植物ベースのフィブリルは、木材由来でもよく、または非木材材料由来でもよい。植物は、木材、たとえばカバノキ、ポプラ、ポプラ、ハンノキ、ユーカリ、アカシアのような広葉樹であってもよく、またはトウヒ、マツ、モミカラマツ、ダラマツ、アメリカツガのような針葉樹であってもよい。代替的または追加的に、セルロースフィブリルは、他の非木材植物、たとえば綿、麻、亜麻、サイザル、ジュート、ケナフ、竹、泥炭、ココナッツに由来してもよい。非木材セルロースフィブリルまたは繊維は、農業残渣、草、わら、葉、樹皮、種子、外皮、花、野菜または果物に由来してもよい。
【００２１】
さらに、懸濁液は、ガラス繊維、ポリマ繊維、金属繊維などの合成材料、またはウール繊維、シルク繊維などの天然材料に由来するバージンまたはリサイクル繊維を含んでもよい。
【００２２】
セルロースは、β−（１，４）グルコシド結合を介して結合したＤ−グルコース単位の直鎖を含む有機化合物である。セルロースフィブリルは有機フィブリルを含む。セルロースフィブリルは、植物ベースのフィブリルを含んでもよい。セルロースフィブリルは、木材ベースの繊維を含んでもよい。天然型のセルロースフィブリルは、天然セルロースフィブリルを指す。天然セルロースフィブリルは、セルロースポリマ構造の化学修飾を受けていない。紙パルプは、天然セルロースフィブリルの混合物の例である。セルロースは、いくつかのグルコース単糖単位を持つ線状多糖ポリマである。天然セルロースフィブリルは、化学パルプ化プロセスまたは機械パルプ化プロセスで、植物ベースまたは木材ベースの原料から分離できる。パルプは、セルロース繊維材料を圧縮する。天然木ベースの繊維は、ヘミセルロースとリグニンのマトリックス中のセルロースのフィブリルで構成されている。
【００２３】
セルロースフィブリルは、ナノ構造セルロースを含むナノセルロース、すなわちナノサイズのセルロースフィブリルに由来し得る。ナノ構造セルロースには、広く使用されている同義語がいくつかある。例：ナノセルロース、ナノフィブリル化セルロース（ＮＦＣ）、セルロースナノフィブリル（ＣＮＦ）、ミクロフィブリルセルロース、ナノフィブリルセルロース、セルロースナノファイバー、ナノスケールフィブリル化セルロース、ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）、またはセルロースミクロフィブリル（ＣＭＦ）。ナノセルロースフィブリルは、縦対横の比であるアスペクト比が高い。ナノセルロースフィブリルは、幅または横方向の寸法が２００ナノメートル未満であればよく、好ましくは２〜２０ナノメートル、より好ましくは５〜１２ナノメートルであればよい。ナノセルロースフィブリルは、たとえば、１〜数マイクロメートルの長さまたは長手方向の寸法を有し得る。ナノセルロースフィブリルは、セルロース含有材料、たとえば木材パルプから分離することができる。フィブリルまたはフィブリル束の寸法は、原材料と分離方法とに依存する。ナノセルロースフィブリルは、高圧、高温、高速の衝撃均質化によって木材繊維から分離できる。均質化プロセスは、繊維の細胞壁を離層または崩壊させ、そのサブ構造フィブリルとミクロフィブリルを解放するために使用される。木質繊維の酵素的および／または機械的前処理も使用可能である。ナノセルロースフィブリルは、たとえばＮ−オキシル媒介酸化など、化学的に事前修飾されていてもよい。
【００２４】
セルロースフィブリルは、化学的修飾を受けていない、天然の形態であってもよい。天然セルロース繊維および天然セルロースフィブリルは再生されない場合がある。したがって、天然セルロース繊維／フィブリルは、セルロースポリマ構造の化学的再生または物理的修飾を受けていない。天然セルロース繊維／フィブリルは再生されず、主に、セルロースＩの結晶構造で構成されている。セルロースＩは、構造ＩαおよびＩβを有し得る。人工セルロース繊維は再生され、結晶構造は主にセルロースＩ以外である。セルロースＩからセルロースＩＩ（またはセルロースＩＩＩやセルロースＩＶなどの他の形態）への変換は不可逆的である。したがって、これらの形態は安定しており、セルロースＩに戻すことはできない。
【００２５】
ナノフィブリル化セルロースは、いくつかのヘミセルロースも含んでもよく、その量は植物源に依存している。セルロース原料、セルロースパルプ、精製パルプからのミクロフィブリルセルロースの機械的分解は、リファイナ、グラインダ、ホモジナイザ、コロイダ、フリクショングラインダ、超音波ソニケータ、マイクロフルイダイザなどのフルイダイザ、マクロフルイダイザ、または流動化タイプのホモジナイザなどの適切な装置で実行される。
【００２６】
セルロース繊維は、化学的、機械的、生物的、熱機械的、または化学熱機械的パルプ化プロセスを使用して、原料を含むセルロースから分離できる。機械的に短縮、精製、または切断された繊維は、セルロースミクロフィブリルまたはフィブリル束の、化学的または物理的に修飾された誘導体を含んでもよい。
【００２７】
ナノセルロースフィブリルは、任意のセルロース含有材料から分離できる。セルロース産生微生物は、アセトバクター属、アグロバクテリウム属、リゾビウム属、シュードモナス属またはアルカリゲネス属のものであればよく、好ましくはアセトバクター属、より好ましくはアセトバクター・キシリナムまたはアセトバクター・パスツリアヌス属のものであればよい。
【００２８】
ナノフィブリルセルロースは、化学的または物理的に修飾されたセルロースナノフィブリルまたはナノフィブリル束の誘導体であり得る。化学的修飾は、たとえば、セルロース分子の、カルボキシメチル化、酸化、エステル化、またはエーテル化反応に基づいてもよい。修飾は、セルロース表面への陰イオン、陽イオン、または非イオン物質またはこれらの任意の組み合わせの物理的吸着により実現され得る。ミクロフィブリルセルロースの生産の前、後、または生産中に任意の修飾を実施することが可能である。
【００２９】
ナノフィブリル化セルロースは、より不安定にするために化学的に前修飾されたセルロースでできていてもよい。この種のナノフィブリル化セルロースの出発原料は、不安定なセルロースパルプまたはセルロース原料であり、これはセルロース原料またはセルロースパルプの特定の修飾に起因する。たとえば、Ｎ−オキシル媒介酸化（たとえば、２，２，６，６−テトラメチル−１−ピペリジンＮ−オキシド）は、非常に不安定なセルロース材料をもたらし、これはミクロフィブリルセルロースに容易に崩壊する。たとえば、特許出願ＷＯ２００９／０８４５６６はそのような修飾を開示している。このような事前修飾または流動化によって製造されたナノフィブリル化セルロースは、流動化されていないセルロースまたは通常のセルロースからできたナノフィブリル化セルロースがＮＦＣ−Ｎと呼ばれるのに対して、これは、略してＮＦＣ−Ｌと呼ばれる。
【００３０】
ナノフィブリル化セルロースは、ナノフィブリルが二次細胞壁から得られる植物材料でできていてもよい。由来源の例としては、木質繊維がある。ナノフィブリル化セルロースは、化学パルプなどの木材由来の繊維原料を均質化することにより製造される。ＮＦＣ−Ｌが木質繊維から製造される場合、セルロースは、ナノフィブリルへの分解の前に酸化により流動化される。上記の装置のいくつかにおける崩壊により、直径がわずか数ナノメートルであるナノフィブリルが生成され、このナノフィブリルは最大で５０ｎｍであり、水にきれいに分散する。ナノフィブリルは、ほとんどのフィブリルの直径が２〜２０ｎｍのみの範囲にあるサイズに縮小できる。二次細胞壁に由来するフィブリルは、本質的に結晶性であり、結晶化度は少なくとも５５％である。ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）は、ナノフィブリル化セルロース（ＮＦＣ）と同様の方法で生産される。ＭＦＣの寸法は、天然パルプフィブリルとＮＦＣフィブリルとの間である。
【００３１】
セルロース懸濁液は、８０〜９８重量％の水と、２〜２０重量％のセルロースとを含んでもよい。セルロース懸濁液は、８５〜９８重量％の水と、２〜１５重量％のセルロースとを含んでもよい。さらに、セルロース懸濁液は、０〜５重量％のレオロジー調整剤を含んでもよい。セルロースは、純粋なセルロースであっても、または、たとえばヘミセルロースおよび／またはリグニンを含んでもよい。セルロース懸濁液は、ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）またはナノフィブリル化セルロース（ＮＦＣ）を含む。セルロース懸濁液は、機械的に精製または短縮された繊維を含む。少なくとも大部分のフィブリルは、特定の長さを有するように精製されている。ＭＦＣフィブリルの直径は、約１００μｍ、またはそれ以下であればよい。ＭＦＣの長さで測定した平均フィブリル長さは、１０〜２００μｍであればよい。
【００３２】
レオロジー調整剤は、懸濁液の粘度、降伏応力、および／またはチキソトロピーを変更するように準備された化合物または薬剤を含む。レオロジー調整剤は、高分子量ポリマを含んでもよい。レオロジー調整剤は、セルロース懸濁液のゲル強度と降伏点を調整することにより、セルロース懸濁液のレオロジーを変更する。セルロース懸濁液の強度または貯蔵弾性率は、１０００〜２００００Ｐａである。セルロース懸濁液の降伏点は０．５〜５％である。セルロース懸濁液の強度と降伏点は、セルロース懸濁液に影響を及ぼし、高いずり流動化を達成する。セルロース懸濁液は、１０００ １／ｓで１〜１０００ｍＰａｓの粘度を有する。
【００３３】
レオロジー調整剤は、アルギン酸、アルギン酸塩、アルギン酸ナトリウム、ペクチン、カラギーナン、ナノフィブリルセルロース、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、デンプン、ポリカルボン酸、次亜リン酸ナトリウム、カチオン性ポリアクリルアミド（ＣＰＡＭ）、アニオン性ポリアクリルアミド（ＡＰＡＭ）、ポリアミド−エピクロロヒドリン樹脂（ＰＡＥ）、またはこれらの組み合わせの少なくとも１種であればよい。
【００３４】
図３は、一実施形態に従った天然繊維ベース原毛を製造するための装置を示す。セルロース懸濁液３１０は、ノズル３２０に供給される。セルロース懸濁液の精製されたフィブリルは、ノズル内で整列する。水の水性懸濁液およびセルロース懸濁液のフィブリルは、ノズル３２０内で配向フィブリルネットワークを形成する。
【００３５】
セルロース懸濁液３１０は、ノズル３２０を通過してシリンダ３００上に向けられる。ノズル３２０を出るセルロース懸濁液は、ノズル出口開口に従って成形される。ノズル出口開口は、たとえば、円形または楕円形に形作られてもよい。セルロース懸濁液は、ノズル出口開口の断面形状に対応する断面形状を有する連続ストランドの形でノズル３２０を出る。ノズル３２０を出るセルロース懸濁液は、円形または楕円形の断面形状を有してもよい。
【００３６】
ノズル３２０は、水平面に沿って、シリンダ３００の長手方向Ｃ、すなわち回転軸Ａの方向に沿って前後に移動するように配設されてもよい。セルロース懸濁液３１０は、長手方向シリンダ表面に沿って、特定の水平レベルに向けられる。シリンダ３００の回転およびノズル３２０の移動により、供給されたセルロース懸濁液３１０は、シリンダ表面の周りを一周し、輪の隣に輪を形成するか、隣接する輪と部分的に重なり合う。連続的に注入されたセルロース懸濁液３１０は、回転シリンダ３００と共にシリンダ３００の表面上を移動する。シリンダ３００がその回転軸Ａを中心に回転する間、ノズル３２０は長手方向シリンダ表面Ｃに沿って隣接する場所に移動するように配設されている。
【００３７】
あるいは、２以上のノズルを隣接させて、縦方向シリンダ表面Ｃに沿って平行に配設することができる。これら２以上のノズルは、一体化されて、統合されたユニットを形成し、縦方向シリンダ表面Ｃに沿って同時に移動するように配設されている。２つの隣接するノズル間の距離は、センチメートルのオーダであればよく、たとえば１ｃｍであればよい。これらのノズルは、シリンダの縦方向に沿って振動している。互いに１ｃｍの距離をあけて配設された２つ以上のノズルの場合、ノズルが１ｃｍ移動するのにかかる時間は、シリンダ表面に注入されたセルロース懸濁液の乾燥時間に対応する。ノズルの移動速度は、２つの隣接するノズル間の寸法の長さに対する時間が、セルロース懸濁液の乾燥時間に対応するように、調整される。
【００３８】
乾燥中に水が除去され、フィブリルが水素結合を形成し始める。それにより、繊維が形成される。乾燥成分が、７０重量％から１００重量％に増加すると、水素結合が形成される。乾燥セルロース懸濁液、または繊維形成、または繊維とは、少なくとも７０重量％の乾燥成分をいう。繊維糸番手は１〜２０ｄｔｅｘを有する。繊維の直径は１５〜７０ｍである。繊維の引張強度は、１５〜２５ｃＮ／ｔｅｘ、好ましくは１５〜２０ｃＮ／ｔｅｘであり、５〜１５％、好ましくは５〜１０％の伸張または伸び破壊を含んでもよい。
【００３９】
シリンダの縦方向に沿った複数のノズルの場合、それら複数のノズルは、シリンダの縦方向の寸法全体に沿って互いに隣接して配設されてもよい。したがって、ノズルを移動する必要はなく、それらをその場所に固定することができる。この場合、セルロース懸濁液の乾燥時間は、シリンダの回転時間に対応する。
【００４０】
２つ以上のノズルの場合、シリンダはセルロース懸濁液で覆われ、１つのノズルの場合よりも速く繊維が形成される。したがって、繊維の抽出、油の提供、およびその他の関連機能は、対応する速さで達成される。
【００４１】
ノズルから出るセルロース懸濁液および／または表面への注入は、液圧または空気圧で制御されてもよい。ノズルを出るセルロース懸濁液の速度は、ノズルでセルロース懸濁液に加えられる圧力によって制御され得る。
【００４２】
油供給部３３０は、シリンダ３００の表面に配設することが可能である。油供給部３３０は、ノズル３２０のように、シリンダ３００の長手方向の寸法に沿って、シリンダ３００の回転軸Ａに平行に、垂直方向のある高さで、振動するように移動するように配設される。振動ノズル３２０の場合、油供給３３０は、ノズル３２０と同時に振動するように配設される。
【００４３】
シリンダの回転は、たとえば、回転速度が調整可能な電動モーターによって外部から制御できる。シリンダまたは湾曲したベルトは、１〜１０００ｇ、好ましくは１００〜５００ｇの求心加速度を生成すればよい。円筒の直径は１〜６ｍであればよい。シリンダの表面の回転速度は、５〜２５ｍ／ｓであればよい。懸濁液（ｍ）に作用する求心力（Ｆｃｐ）は、シリンダの半径（ｒ）とその回転表面速度（ｖ）とに依存する。懸濁液（ｍ）に作用する求心力（Ｆｃｐ）は、ベルトの曲率半径（ｒ）とその回転表面速度（ｖ）とに依存する。数学的には：Ｆｃｐ＝ｍａ＝ｍｖ２／ｒ；式中ａ＝ｖ２／ｒである。
【００４４】
セルロース懸濁液は、シリンダ３００の表面上で乾燥される。これは、内部的および／または外部的に行ってもよい。内部加熱は、電気加熱抵抗器、加熱蒸気または空気を介して行うことができる。外部からの加熱は、照射、加熱、および／またはエアブローによって行うことができる。乾燥セルロース懸濁液は、シリンダ３００の表面上に繊維３５０を形成する。繊維３５０は、シリンダ３００の表面から抽出される。抽出は、吹き込み、吸引、真空化、または重力に基づいて表面から繊維を掻き取るまたは落とすことなどに基づけばよい。繊維３５０は、機械的に抽出するか、真空または加圧空気を使用して抽出することが可能である。抽出は手動または自動で行うことができる。抽出器は、シリンダ３００の、ノズル３２０に対抗する側に配設されればよい。抽出器は、固定位置を有してもよく、またはノズル３２０のように、シリンダ３００の長手方向寸法にそって、垂直方向のある高さで、シリンダ３００の回転軸Ａに平行に、振動するように移動するように配設されてもよい。抽出装置は、ノズルと同時に振動するように配設されている。抽出器は、油供給部３３０と統合されてもよく、それとともに移動してもよい。シリンダ表面から繊維が抽出された後、シリンダ表面に油が供給される。油は、ワックスのような他の適切な物質に置き換えてもよい。
【００４５】
抽出された繊維３６０は、未配向で絡み合った繊維ベース原毛の形態であり、ふわふわした繊維ベース原毛の間に不均一な塊を含み得る。繊維ベース原毛が連続繊維を含む場合、繊維の長さは、短繊維を形成するために切断または短縮されるように配置される。短繊維化後、短繊維を含む繊維ベース原毛が形成される。
【００４６】
繊維は１〜２０ｄｔｅｘの線形質量密度を有し、これは単位長さあたりの質量に関係する（１ｔｅｘ＝１ｇ／１０００ｍ；および１デシテックス＝１ｄｔｅｘ＝１ｇ／１００００ｍ）。繊維の靭性は、１０〜３０ｃＮ／ｔｅｘ、好ましくは１５〜２５ｃＮ／ｔｅｘを含む。繊維の靭性は、１５〜２５ｃＮ／ｔｅｘ、好ましくは１５〜２０ｃＮ／ｔｅｘを含む。繊維を破壊するための伸びは、５〜１５％、好ましくは５〜１０％である。乾燥表面からの油の一部は、繊維表面に存在する。繊維表面の油は、たとえば原毛の繊維間の摩擦抵抗と接着に、繊維ベース原毛のさらなる処理に影響を与える。油は、ワックスなどの適切な物質に置き換えることができる。
【００４７】
図４は、本発明の実施形態に従ったシリンダを示す。図４は、シリンダ４００の回転軸Ａを示している。シリンダは、図４に示すように、均一で平坦な外面、または溝付き表面を含み得る。溝４０１は、シリンダ４００の回転軸に平行に、シリンダ４００の外面上に配設される。注入されたセルロース懸濁液は、シリンダ表面の溝４０１間の隆起４０２と接触している。溝４０１は、セルロース懸濁液の脆弱部を形成し、連続的に注入されたセルロース懸濁液の不連続性を形成する効果を有する。連続的に注入されたセルロース懸濁液は、各溝で切れ目を有する。それにより、セルロース懸濁液は、溝４０１間に別個の隆起４０２を形成する。大量の水を乾燥させた後、短繊維がシリンダ上に、溝４０１間の隆起４０２上に形成される。形成された短繊維の長さは、シリンダ表面上の溝４０１間の長さによって決定される。  
【００４８】
溝付きシリンダの場合、シリンダから抽出された繊維ベース原毛は短繊維を含む。追加の精製、短絡、切断の手段や段階は必要ない。短繊維ベース原毛は加工可能である。繊維ベース原毛は、溝を利用して予め定められた長さに短縮された短繊維を含んでいる。シリンダ表面の溝の間隔により、短繊維の長さが決まる。
【００４９】
表面の溝４０１は、切り欠き、インレイ、スロット、チャンネル、山、くぼみ、隆起、突出部、突起部、または他の種類の中断箇所に置き換えることが可能である。中断箇所は不規則な表面形状を含む。規則的で、均一で、または安定した表面には、一定の間隔で不規則性がある。表面の中断箇所または不規則性は、表面の移動方向に垂直に表面上に整列する。
【００５０】
注入されたセルロース懸濁液は、中断箇所間の規則的な表面と接触しており、これらの中断箇所は、セルロース懸濁液の脆弱部を形成し、連続的に注入されたセルロース懸濁液の不連続性を形成するという効果を有する。これにより、連続的に注入されたセルロース懸濁液が各中断箇所で切断される。それにより、セルロース懸濁液は、中断箇所間に、それぞれ別個の規則的な表面部分を形成する。大量の水を乾燥させた後、表面上に、中断箇所間の規則的な表面上に、短繊維が形成される。形成された短繊維の長さは、表面上の中断箇所間の長さによって決まる。代替的または追加的に、連続的に注入されたセルロース懸濁液を、乾燥時／乾燥後に、切断手段または外部物質にさらすことにより短繊維に切断することが可能である。外部物質または切断手段は、表面上の繊維を切断することが可能である放射線、物質または他の物質に関連していてもよい。外部物質は、たとえば、レーザ、赤外線、熱、超音波、電子ビーム、水、または化学物質を含んでもよい。表面で懸濁液が乾燥している最中または後に、短繊維への切断を行ってもよい。
【００５１】
図５は、一実施形態に従った天然繊維ベース原毛を製造するための装置を示す。セルロース懸濁液５１０は、１つ以上のノズル５２０に供給される。セルロース懸濁液の精製されたフィブリルは、ノズル内で整列する。セルロース懸濁液のフィブリルは、ノズル５２０内で配向されたフィブリルネットワークを形成する。
【００５２】
セルロース懸濁液５１０は、ノズル５２０を通過してベルト５００上に向けられる。ノズル５２０を出るセルロース懸濁液は、ノズル出口開口に従って成形される。ノズル出口開口は、たとえば、円形または楕円形に形作られてもよい。セルロース懸濁液は、ノズル出口開口の断面形状に対応する断面形状を有する連続ストランドの形態でノズル５２０から出る。ノズル５２０を出るセルロース懸濁液は、円形または楕円形の断面形状を有してもよい。
【００５３】
２つ以上のノズルを、断面または横断ベルト表面に沿って平行に、隣接させて配設してもよい。横断／横方向寸法とは、ベルトの幅寸法をいい、ベルトの長手方向に垂直で、ベルトの長手方向は、ベルトの移動方向に対応する。２つ以上のノズルは、一体化され、統合されたユニットを形成してもよい。２つの隣接するノズル間の距離は、０．５〜５０ｍｍのオーダ、または０．５〜２０ｍｍ、たとえば１ｍｍであればよい。複数のノズルは、ベルトの全横断寸法に沿って互いに隣接して配設されてもよい。そのような場合、ベルトの横断寸法全体が、複数のノズルを介して同時に注入されたセルロース懸濁液で覆われる。
【００５４】
乾燥中に水が除去され、フィブリルが水素結合を形成し始める。それにより、繊維が形成される。乾燥含有量が７０重量％〜１００重量％の場合、水素結合が形成される。乾燥セルロース懸濁液または繊維形成または繊維とは、少なくとも７０重量％の乾燥含有量をいう。
【００５５】
ノズルから出るセルロース懸濁液および／または表面への注入は、液圧または空気圧で制御されてもよい。ノズルを出るセルロース懸濁液の速度は、ノズルにおけるセルロース懸濁液に加えられる圧力によって制御されてもよい。
【００５６】
油供給部５３０は、ベルト５００の移動方向に関して、ノズル５２０の前に配設すればよい。油供給部５３０は、ベルト５００の横断寸法に沿って振動して、ベルト５００の移動方向に垂直に移動するように配設すればよい。油供給部５３０は、繊維抽出段階の後に配設される。油がベルト５００の表面に供給される。セルロース懸濁液は、油性のベルト表面に注入される。
【００５７】
セルロース懸濁液は、ベルト５００の表面上で乾燥される。これは、内部的および／または外部的に行われ得る。内部加熱は、ベルトを介して、たとえば、電気加熱抵抗、加熱蒸気または空気によって行うことができる。外部からの加熱は、照射、加熱、および／またはエアブローによって行うことができる。乾燥セルロース懸濁液は、ベルト５００の表面上に繊維５５０を形成する。繊維５５０は、ベルト５００の表面から抽出される。抽出は、吹き付け、吸引、真空化、重力に基づき、表面から繊維を掻き取るまたは落下させることに基づく。繊維５５０は、機械的に抽出するか、真空または加圧空気を使用して抽出することが可能である。抽出は手動または自動で行うことができる。抽出器は、繊維の乾燥度が所望のレベルであるベルト５００の任意の部分に、たとえば７０重量％以上であるところに配設すればよい。抽出器は、ベルトの端部、またはベルトのいずれかの外側に配設することができ、ベルトの上部外側は、ベルトの下部外側とは反対方向に移動するように配設される。さらに乾燥させるために、セルロース懸濁液または繊維を別のベルトで運んでもよい。
【００５８】
セルロース懸濁液が表面に注入される前に、油がベルト表面に供給される。油は適切な物質に置き換えることができる。
【００５９】
抽出された繊維５６０は、未配向で絡み合った繊維ベース原毛の形態であり、これは、ふわふわした繊維ベース原毛の間に不均一な塊りを含み得る。繊維ベース原毛が連続繊維を含む場合、繊維の長さは、短繊維を形成するために切断、短縮、または精製されるように配置される。短繊維化後、短繊維を含む繊維ベース原毛が形成される。
【００６０】
この繊維は１〜２０ｄｔｅｘの線形質量密度を有し、これは単位長さあたりの質量に関係する（１ｔｅｘ＝１ｇ／１０００ｍ；および１デシテックス＝１ｄｔｅｘ＝１ｇ／１００００ｍ）。この繊維の靭性は、１０〜３０ｃＮ／ｔｅｘ、好ましくは１５〜２５ｃＮ／ｔｅｘを含む。この繊維の靭性は、１５〜２５ｃＮ／ｔｅｘ、好ましくは１５〜２０ｃＮ／ｔｅｘを含む。繊維の破断までの伸び、または伸び破断は、５〜１５％、好ましくは５〜１０％を含む。乾燥表面からの油の一部は、繊維表面に存在する。繊維表面の油は、たとえば原毛の繊維間の摩擦抵抗と接着と、繊維の原毛のさらなる処理とに影響を与える。
【００６１】
図６は、本発明の一実施形態に従ったベルトを示す。図６は、湾曲した溝付き表面を含むベルト６００を示す。図６は、短繊維を形成するためのベルトを示しているが、均一で平らな、湾曲していないベルトの場合、連続繊維がベルト上に形成される。ベルトの曲面の曲率半径は０．２５〜４ｍである。
【００６２】
溝６０１は、ベルト６００の外面に配設される。溝６０１は、ベルト６００の長手方向または移動方向に垂直に、ベルト６００の横方向に沿って配設される。注入されたセルロース懸濁液は、ベルト表面の溝６０１の間の隆起６０２と接触する。溝６０１は、セルロース懸濁液の脆弱部を形成し、連続的に注入されたセルロース懸濁液の不連続性を形成する効果を有する。連続的に注入されたセルロース懸濁液は、各溝に切れ目を有する。それにより、セルロース懸濁液は、溝６０１間に、それぞれ別個の隆起６０２を形成する。大量の水を乾燥させた後、溝６０１間の隆起６０２で、ベルト上に短繊維が形成される。形成される短繊維の長さは、ベルト表面上の溝６０１間の長さによって決まる。
【００６３】
溝付きベルトの場合、ベルトから抽出された繊維ベース原毛は、短繊維を含む。追加の精製、短縮、または切断の手段や、そのような段階は必要ない。短繊維ベース原毛は加工可能である。繊維ベース原毛は、溝を利用して予め定められた長さに短縮された短繊維を含んでいる。ベルト表面の溝の間隔が短繊維の長さを決定する。
【００６４】
表面上の溝６０１は、他の種類の中断箇所に置き換えることが可能である。中断箇所は、溝または隆起を含んでもよい。中断箇所には、切り欠き、インレイ、スロット、チャンネル、山、くぼみ、隆起、突出部、突起部、または他の種類の中断箇所が含まれる。中断箇所は不規則な表面形状を含む。規則的、均一、または安定した表面には、一定の間隔で不規則性がある。表面の中断箇所または不規則性は、表面の移動方向に垂直に表面上に整列する。
【００６５】
代替的または追加的に、連続的に注入されたセルロース懸濁液は、乾燥された／乾燥する繊維を外部物質または切断手段にさらすことにより、短繊維に切断されてもよい。外部物質または切断手段は、表面の繊維を切断して繊維を短繊維にすることが可能である放射線、物質または他の物質に関連していてもよい。外部物質または切断手段は、たとえば、レーザ、赤外線、熱、超音波、電子ビーム、水または化学物質を含んでもよい。繊維は、表面上で乾燥した後または乾燥中に切断されてもよい。
【００６６】
連続繊維が短繊維として短くされる場合、短繊維の切断端部は、鋭く、または少なくとも実質的に鋭い。鋭い切断端部を図７に示す。短繊維が、湾曲した溝付き表面上に、溝によって形成される場合、短繊維の鋭い切断端部と比較して、短繊維の端部は、不均一または不規則である。図８は、湾曲した溝付き表面によって形成された短繊維の端部を示している。溝は、付与される連続セルロース懸濁液を中断させ、それにより特定の長さの分離された部分を形成し、乾燥後、短繊維を形成する。短繊維のそのような中断された表面は、フィブリルまたはより小さな部分を示し得る。拡大図においては、中断による不均一な端面は不規則な形状を示している。
【００６７】
表面の溝は、切り欠き、インレイ、スロット、チャンネル、山、くぼみ、隆起、突出部、突起部、または他の種類の中断箇所に置き換えることが可能である。代替的または追加的に、連続的に注入されたセルロース懸濁液は、表面のセルロース（懸濁液）／繊維を外部物質にさらすことにより、短繊維に切断されてもよい。外部物質は、放射線、物質、または表面の繊維を短繊維まで切断することが可能である他の物質に関連する場合がある。外部物質は、たとえば、レーザ、赤外線、熱、超音波、電子ビーム、水または化学物質を含んでもよい。セルロース懸濁液は、表面上で乾燥した後または乾燥中に切断されてもよい。
【００６８】
図９は、コンベアベルト上に配置された繊維ベース原毛を示している。短繊維は、シリンダから移動するコンベヤーベルトに引き出され、ランダムでかさばるネットワークに配置される。
【００６９】
たとえばベルトまたはシリンダの表面は、疎水性表面材料を含んでもよい。シリンダまたはベルトの外面は、非多孔質の疎水性ポリマコーティングで覆われてもよい。ポリマコーティングには、疎水性表面を形成する効果がある。疎水性ポリマコーティングは油で覆われていてもよい。表面のコーティングと油被覆により、疎水性、低摩擦抵抗、低接触角ヒステリシスの外面を実現できる。油は、油を介して外部表面と接触しているセルロース懸濁液に影響を与える。表面上のポリマコーティングと油、および／または回転シリンダの求心力により、表面に注入されたセルロース懸濁液の円形断面形状を制御および維持できる。シリンダまたはベルトの外面上の油と低接触角ヒステリシスとは、乾燥中のセルロース懸濁液の丸い断面形状を維持するのに効果がある。油は、セルロース溶液が表面に付着するリスクを減らす効果がある。油は、安定した断面形状の繊維を提供する効果があり、および／または表面上に、望ましくない幅の広い、薄い、および／または脆弱なリボンが形成されることを回避する。油の一部は繊維に残り、仕上げ剤として作用する。油は、たとえば、加工中に、繊維間の摩擦、および／または繊維と金属との間の摩擦を制御するために使用されてもよい。これらは、糸、不織布などの製品のさらなる加工および形成中に、繊維ベース原毛を加工するための望ましいパラメータである。表面の油被覆は、他の適切な物質に置き換えることができ、他の適切な物質は、油に類似した特性を、少なくともいくつか／すべて持っていてもよい。たとえば、油をワックスに置き換えることができる。
【００７０】
ノズルを通過してさせて表面に向けられたセルロース懸濁液は、その表面上で乾燥する。乾燥は、熱、およびシリンダの場合は、シリンダの回転運動によって行われる。シリンダの回転および／または加熱により、提供されたセルロース懸濁液を表面上で乾燥させることができる。表面に連続繊維が形成されてもよい。あるいは、安定した繊維が表面に形成されてもよい。セルロース懸濁液は、シリンダまたはベルトの表面を介して外部および／または内部で乾燥させてもよい。シリンダまたはベルトは、加熱要素を備えてもよい。シリンダまたはベルトは、内部ヒータを備えていてもよい。内部ヒータは、抵抗器、または高温蒸気を介して、電子的に加熱を行うことができる。シリンダまたはベルトは外部ヒータを備えていてもよい。外部ヒータは、表面上のセルロース懸濁液を乾燥させるために、表面への照射またはエアブローまたはスチームブローを提供してもよい。ヒータにより、表面に塗布されたセルロース懸濁液を乾燥させることができる。ヒータまたは発熱要素が、水分を除去してセルロース懸濁液を乾燥させるように配設される。
【００７１】
油が表面に塗布される。表面の油は、表面張力、摩擦、および／または表面接触角ヒステリシスを減らす効果がある。油は、繊維−繊維摩擦または繊維−金属摩擦を低減する繊維仕上げ油、または揮発性油または非混和性流体を含み得るが、これらに限定されない。油は、表面張力、摩擦、および／または表面接触角ヒステリシスを低減する効果がある他の適切な物質に置き換えることができる。
【００７２】
表面は、注入されたセルロース懸濁液を移動および搬送するように配設されている。表面は溝を含んでもよい。短繊維は、湾曲した溝付きの表面に形成されてもよい。表面は、湾曲または丸いシリンダ表面、または湾曲したベルト表面を含んでもよい。溝は、表面の移動方向に対して横断方向に並んでいる。溝は、ベルトの移動方向に対して横断方向に配設される。溝は、ベルトの横断方向に沿って延びており、これは長手方向またはベルトの移動方向に垂直である。溝は、シリンダの回転方向を横切るように配設される。溝は、シリンダの長さ方向に沿って延び、シリンダの回転軸と平行である。表面は、溝間の幅の広い隆起と比較して、細い溝を備えている。表面の隆起は、注入されたセルロース懸濁液の支持表面を形成し、溝は中断箇所を形成する。溝とそれらの間の隆起により、隆起表面に短繊維を形成できる。注入されたセルロース懸濁液は、溝で壊れるように配置されている。溝間の間隔は、形成された短繊維の長さを定義するように構成されている。
【００７３】
溝の幅は０．５〜５ｍｍ、好ましくは２〜３ｍｍであってよい。溝の深さは０．５〜１０ｍｍ、好ましくは２〜３ｍｍであってよい。
【００７４】
表面の溝は、表面の他の種類の中断箇所に置き換えることができる。中断箇所は、溝または隆起を含んでもよい。隆起は鋭い外縁を備えていてもよい。表面からの隆起の高さは、０．５〜３ｍｍ、または好ましくは１〜２ｍｍであり得る。中断箇所は、切り欠き、インレイ、スロット、チャンネル、山、くぼみ、隆起、突出部、突起部、または他の種類の中断箇所を含んでもよい。中断箇所は、表面の移動方向に対して横方向に配設される。中断箇所は、表面の幅方向に沿って延び、シリンダの回転軸に平行、またはベルトやワイヤの移動方向に垂直である。表面は、不連続な場所間の広く規則的な表面と比較して、薄い不連続な場所を含む。規則的な表面は、中断箇所で壊れるように配設された注入されたセルロース懸濁液を支持する。中断箇所を含む表面は、表面上に短繊維を形成することを可能にする。中断箇所間の間隔は、形成された短繊維の長さを定義するように構成されている。
【００７５】
代替的または追加的に、連続的に注入されたセルロース懸濁液は、繊維を外部物質または切断手段にさらすことにより短繊維に切断されてもよい。外部物質は、表面の繊維を切断して繊維を短繊維にすることができる放射線、物質、または他の物質に関するものであればよい。外部物質または切断手段は、たとえば、レーザ、赤外線、熱、超音波、電子ビーム、水または化学物質を含んでもよい。セルロース懸濁液は、表面上で乾燥した後または乾燥中に切断されてもよい。
【００７６】
動いている表面の求心力、表面の疎水性、および油性は、表面に乾燥した形で注入されたセルロース懸濁液と繊維の円形断面を維持するのに影響を及ぼす。
【００７７】
乾燥中にセルロース懸濁液から遊離水が除去されると、水素結合が現れ始める。これは、セルロース懸濁液の固形分が繊維含有量７０重量％を超えた後に発生する。
【００７８】
乾燥したセルロース溶液は、連続表面上に連続繊維（ストランド）を形成する。溝付きの曲面により、乾燥後に追加の精製や短縮を行わずに安定した繊維を形成できる。短繊維は、６〜８０ｍｍ、好ましくは３０〜７０ｍｍの長さを有する。表面の溝は、他の種類の表面の中断箇所に置き換えることができる。代替的または追加的に、セルロース（懸濁液）を外部物質または切断手段にさらすことにより、連続的に注入されたセルロース懸濁液を短繊維に切断することが可能である。外部物質または切断手段は、表面上のセルロース（懸濁液）を切断して繊維を短繊維にすることが可能である放射線、物質または他の物質に関連していてもよい。外部物質または切断手段は、たとえば、レーザ、赤外線、熱、超音波、電子ビーム、水または化学物質を含んでもよい。セルロース懸濁液は、表面上で乾燥する前、後、または乾燥中に切断されてもよい。長繊維または短繊維は、繊維の永久的なネットワークを形成するために、一緒に連結されてもよい。水素結合の分解は、短繊維を水または水溶液にさらすことにより行われる。引っ張り、ねじり、または流体力学的せん断のようなわずかな機械的または流体力学的力は、濡れた短繊維組成物または製品を分解する。水にさらされると、短繊維は別々の主要なセルロースフィブリルに戻る。これにより、水使い捨て製品の形成が可能になる。
【００７９】
天然繊維ベース原毛は、大きな比表面積と低密度を備えています。熱伝導率が低い一方で、優れたフィルター特性と絶縁体を提供する。不均一な繊維表面のために、天然繊維ベース原毛は高い摩擦抵抗を有し、これは、たとえば不織布材料の製造などのさらなる処理に望ましい特性である。
【００８０】
天然繊維ベース原毛は、優れた吸水性と保水性を備えている。天然繊維ベース原毛の保水性は、自重の１０〜１００倍になる場合がある。
【００８１】
繊維ベース原毛は、羊から刈り取られた原毛として処理されてもよい。繊維ベース原毛は、短繊維を含む。繊維ベース原毛は、綿毛状の配列で、組織化されていない、無秩序な順序で、異なる密度の塊または集塊を形成する短繊維を含む。
【００８２】
繊維ベース原毛は、毛羽立て（カーディング）てもよい。一般に、カーディングは、生のウールを配向されたストランドに向けて、ほぐし、洗浄する。カーディングは、梳毛カード、カーディング機、ヘックリング機で実行できる。カーディング機の表面は、カーディング布または毛先の柔らかいブラシアタッチメントで覆われていてもよい。カーディング中、短繊維は一般的な繊維方向に向けられ、塊を減らしながら短繊維密度がより均一になる。カーディング繊維が同様に配向する傾向があるため、それにより、繊維の縦方向寸法間では実質的に同様の配向を有する。カーディングされた繊維ベース原毛は、少なくとも、主として配向された短繊維を含み、密度の変動または塊が減少する。構造は、カーディング中により均質になる傾向がある。
【００８３】
天然繊維ベース原毛は、繊維間および／または繊維と（カードの）金属間の摩擦抵抗が低いなど、カーディング中に望ましい特性を備えている。
【００８４】
カーディングされた繊維ベース原毛は、糸または不織布材料として処理されてもよい。糸は、連続した予備糸を形成し、そしていくつかの予備糸を糸として紡績することにより、カーディングされた繊維ベース原毛から作られてもよい。糸は、異なる種類の織物の製造に使用できる。織物は、既知の織物製造プロセスおよび機器を使用して、糸でできていてもよい。糸、ロープ、テキスタイル、布、およびそれらを含む製品を含む多くの種類の最終製品が、天然繊維ベース原毛で作られた糸でできていてもよい。
【００８５】
不織材料は、不織プロセス、またはフェルト加工、たとえば、ニードルパンチ、水流交絡、または他の適切な方法によって、カーディングされた繊維ベース原毛から製造されてもよい。不織プロセスは、連続的な不織材料または布を製造するために、短繊維を機械的に結合する。結合を強化するために、接着剤を追加してもよい。
【００８６】
不織布製品は、衛生製品の製造に使用できる。衛生製品は水で処理することができ、それにより製品はセルロースフィブリルに分解される。衛生製品は、水に分解する水洗可能な製品を含んでもよい。衛生製品には、ティッシュまたはおむつを含んでもよい。短繊維ベース原毛で作られた製品は、乾燥しているとき、しっかりとした素材感を有している。しかし、基礎となるフィブリルは小さくて、水素結合を介して互いに固定されており、水環境では非常に脆弱になる。一度水に入ると、低せん断でも短繊維が解体されて、ソーターセルロースフィブリルに戻る。短繊維ベース原毛で作られた不織布材料は、使い捨て性に加えて、水分を吸収して保持する能力がある。この機能は、おむつなどの製品に望ましい。
【００８７】
天然繊維ベース原毛で作られた糸は、５〜２００ｔｅｘの糸番手を有し得る。糸は５〜１５ｃＮ／ｔｅｘの靭性および３〜１０％の破断点伸びを備えている。天然繊維ベース原毛で作られた不織布材料は、１０〜１００ｋｇ／ｍ３の密度を有している。
【００８８】
この製造プロセスにより、糸および／または不織布材料を経済的かつ環境に優しい方法で提供できる。提供される繊維ベース原毛は、単一のプロセスであったとしても、コンパクトな製造段階で提供される。繊維ベース原毛は、原毛の処理と取り扱いにおいて知られているプロセスと装置で処理できる。繊維ベース原毛は、糸紡績装置を使用して糸として、または不織布プロセスおよび方法を使用して不織布材料として処理されてもよい。
【００８９】
短繊維ベース原毛または製品は、生分解性に影響を及ぼす。廃棄は生態学的であり、天然ベースのセルロース繊維を使用すると、リサイクルと再利用が可能になる。
【００９０】
天然繊維ベース原毛は、絶縁体としてさえも使用することができる。それは、カーディングの前または後に使用可能な絶縁体を形成する。
【００９１】
図１０は、ＭＦＣ（マイクロファイバコンポジット）懸濁液のゲル特性を示している。この懸濁液では、レオロジー調整剤を使用して、貯蔵弾性率であるゲル強度を１０００Ｐａを超える所望のレベルに調整する。
【００９２】
図１１は、レオロジー調整剤を使用して、貯蔵弾性率と損失弾性率との交点である降伏点を２％に調整したゲルの特性を示している。
【００９３】
図１２は、高せん断減粘挙動を示すレオグラムの例を示している。せん断粘度は、レオロジー調整剤を使用して、１０００  １／ｓのずり速度で０．２Ｐａに調整される。
【００９４】
前述の説明は、本発明の態様の例示として提示されている。特許請求の範囲で定義される本発明の範囲から逸脱することなく、部品または詳細を交換、変更、組み合わせ、または省略してもよい。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年10月24日(2019.10.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
精製セルロースフィブリルを含むセルロース懸濁液を準備し、
セルロース懸濁液をノズルを通過させて表面に向け、
セルロース懸濁液を表面上で乾燥させ、
短繊維を形成するために、表面のセルロース懸濁液を切断すること、
を含む天然繊維ベース短繊維を製造するための方法。
【請求項２】
精製セルロースフィブリルが、植物由来の精製セルロースフィブリルを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ノズルを出るセルロース懸濁液が、ノズル出口開口の形状、任意であるが、円形または楕円形の断面形状を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
乾燥が、放射線、ブローまたは伝導を介して表面上のセルロース懸濁液を乾燥させることを含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
表面に油またはワックスを塗布することを含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
セルロース懸濁液を表面上で、少なくとも７０重量％の乾燥濃度まで乾燥させることを含み、および／または
乾燥が、精製セルロースフィブリル間で化学結合を形成することを含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
短繊維が、６〜８０ｍｍ、好ましくは４０〜６０ｍｍの長さを有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
短繊維を形成するために表面上でセルロース懸濁液を切断することは、表面上でセルロース懸濁液を乾燥する前に、または後に、またはその最中に、切断手段にセルロース懸濁液をさらすことを含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
短繊維を含む天然繊維ベース原毛を形成するために、表面から短繊維を抽出することを含むことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
繊維を配向および交絡させるために、天然繊維ベース原毛をカーディングすることを含み、任意ではあるが、
繊維ベース原毛を予備糸に加工し、予備糸を糸に紡糸する、または、天然繊維ベース原毛を不織布材料の形に加工することをさらに含むことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
精製セルロースフィブリルを含むセルロース懸濁液を表面に向けるように配設されたノズルと、
繊維を形成するために表面上のセルロース懸濁液を乾燥するように配設された乾燥機とを含み、セルロース懸濁液または繊維は、短繊維を形成するために表面上で切断されるように配置される、
天然繊維ベース短繊維を製造するための装置。
【請求項１２】
乾燥機が、加熱抵抗器、ラジエータ、気化器または送風機のうちの少なくとも１つを備え、さらに、乾燥機が、セルロース懸濁液を乾燥させ、好ましくは精製セルロースフィブリル間で化学結合を形成させるように構成されていることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
表面が疎水性の外表面を含むことを特徴とする、請求項１１または１２に記載の装置。
【請求項１４】
切断手段を備え、セルロース懸濁液は、表面上で切断手段にさらされ、
切断手段が、任意ではあるが、表面上の中断箇所、放射線、レーザ、赤外線、熱、超音波、電子ビーム、水または化学薬品のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
切断手段は、表面上の中断箇所を含み、中断箇所は、予め定められた間隔で、表面の移動方向に垂直に表面上で整列しており、 さらに、表面上の中断箇所間の予め定められた間隔が、任意ではあるが、６〜８０ｍｍ、好ましくは３０〜７０ｍｍの長さを有し、中断箇所は、任意ではあるが、不規則な表面形状、たとえば、溝または隆起を含むことを特徴とする、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
表面が曲面を含み、
曲面は、好ましくは、０．２５〜４ｍの曲率半径を有し、および／または表面が、円筒、ワイヤ、またはベルトを含むことを特徴とする、請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法に従って製造された短繊維を含む繊維ベース原毛であって、短繊維は水素結合により連結された精製セルロースフィブリルからなり、短繊維の無配向の絡まったふわふわしたネットワークを含み、
糸および／または不織材料を形成するために、任意ではあるが、加工可能であり、カーディング可能であり、および／または紡績可能である、繊維ベース原毛。
【請求項１８】
短繊維が、６〜８０ｍｍ、好ましくは４０〜６０ｍｍの長さを有し、および／または
短繊維が１〜２０ｄｔｅｘの糸番手を有し、および／または短繊維は、１５〜７０μｍの直径を有し、および／または短繊維は、１５〜２５ｃＮ／ｔｅｘの引張強度を有し、および／または短繊維は、５〜１５％の破断点伸びを有することを特徴とする、請求項１７に記載の繊維ベース原毛。
【請求項１９】
請求項１７または１８に記載の繊維ベース原毛の絶縁体としての使用。
【請求項２０】
請求項１７〜１９のいずれか１項に記載の短繊維ベース原毛から作られ、および／または請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法に従って製造され、および／または請求項１２〜１７に記載の装置を使用して製造され、
糸が、任意ではあるが、５〜２００ｔｅｘの糸番手、および／または５〜１５ｃＮ／ｔｅｘの引張強度、および／または３〜１０％の破断点伸びを有する、繊維糸。
【請求項２１】
織物、布、糸またはロープを作るための、請求項２０に記載の繊維糸の使用。
【請求項２２】
請求項１７または１８に記載の短繊維ベース原毛で作られ、および／または請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法に従って製造され、および／または請求項１１〜１６のいずれか１項に記載の装置を使用して製造され、
任意ではあるが、不織布材料が、１０〜１００ｋｇ／ｍ３の密度を有する不織布材料。
【請求項２３】
請求項２２に記載の不織布材料を含む水洗可能な衛生製品。
【国際調査報告】
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