特表 2022-544470 リサイクルされた材料から作られた生分解性繊維糸およびその製造のための方法および装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-10-19

(54)【発明の名称】リサイクルされた材料から作られた生分解性繊維糸およびその製造のための方法および装置

(51)【国際特許分類】

   D02G 3/04 20060101AFI20221012BHJP

   D01F 6/62 20060101ALI20221012BHJP

【ＦＩ】

D02G3/04

D01F6/62 302A

D01F6/62 306C

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022507400

(86)(22)【出願日】2020-08-11

(85)【翻訳文提出日】2022-02-03

(86)【国際出願番号】 US2020070398

(87)【国際公開番号】W WO2021030840

(87)【国際公開日】2021-02-18

(31)【優先権主張番号】62/886,271

(32)【優先日】2019-08-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/914,628

(32)【優先日】2019-10-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522047435

【氏名又は名称】エブリウェア アパレル インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110001243

【氏名又は名称】弁理士法人谷・阿部特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】マクスウェル シトロン

【テーマコード（参考）】

4L035

4L036

【Ｆターム（参考）】

4L035AA05

4L035BB31

4L035DD15

4L035DD19

4L035EE20

4L035FF01

4L035HH01

4L036MA05

4L036MA08

4L036MA35

4L036MA39

4L036PA33

4L036PA47

4L036UA25

(57)【要約】

リサイクルされた天然繊維とブレンドされた生分解性リサイクルポリエチレンテレフタレート（bio-rPET）繊維を含む、リサイクルされた材料から作られた生分解性繊維糸が開示されている。bio-rPET繊維は、リサイクルPET（rPET）と、rPETを生分解性にする生分解性PET添加剤から作られる。生分解性PET添加剤は、生分解性PET繊維の総重量の0.5～3重量％である。bio-rPET繊維は、生分解性繊維糸の総重量の1重量％以上含まれている。さらに、生分解性繊維糸から作製された生分解性繊維製品、ならびに生分解性繊維糸を製造するためのシステムおよび方法が開示される。また、新しい生分解性繊維糸の利点、および代替の実施形態も開示されている。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

リサイクル材料から作られた生分解性繊維糸であって、
リサイクル天然繊維とブレンドされた生分解性のリサイクルポリエチレンテレフタレート（bio-rPET）繊維を含み、
前記bio-rPET繊維は、リサイクルPET（rPET）と、rPETを生分解性にする生分解性PET添加剤から作られており、
前記生分解性PET添加剤は、生分解性PET繊維の総重量の0.5～3重量％（wt％）であり、
前記bio-rPET繊維は、生分解性繊維糸の総重量に対して１重量％以上である、生分解性繊維糸。

【請求項2】

前記bio-rPET繊維が、生分解性繊維糸の総重量に対して５重量％から９５重量％の間である、請求項１に記載の生分解性繊維糸。

【請求項3】

前記bio-rPET繊維が、生分解性繊維糸の総重量に対して１０重量％から７５重量％の間である、請求項１に記載の生分解性繊維糸。

【請求項4】

前記bio-rPET繊維が、生分解性繊維糸の総重量に対して４０重量％から６０重量％の間である、請求項１に記載の生分解性繊維糸。

【請求項5】

前記bio-rPET繊維が、生分解性繊維糸の総重量に対して５０重量％から６０重量％の間である、請求項１に記載の生分解性繊維糸。

【請求項6】

前記rPETが、０．２５ｄＬ／ｇから０．８５ｄＬ／ｇの間の固有粘度を有する、請求項１に記載の生分解性繊維糸。

【請求項7】

前記bio-rPET繊維が、０．０５texと０．５texとの間の線形質量密度を有する、請求項１に記載の生分解性繊維糸。

【請求項8】

前記リサイクル天然繊維が、機械的にリサイクルされた綿繊維、機械的にリサイクルされた麻繊維、機械的にリサイクルされたリネン繊維、化学的にリサイクルされたセルロース繊維、およびリサイクルされた羊毛からなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１に記載の生分解性繊維糸。

【請求項9】

前記bio-rPET繊維および前記リサイクル天然繊維とブレンドされたリサイクルセルロース繊維をさらに含む、請求項１に記載の生分解性繊維糸。

【請求項10】

生分解性繊維糸のネットワークを含む生分解性繊維製品であって、
各生分解性繊維糸は、リサイクル天然繊維とブレンドされた生分解性リサイクルポリエチレンテレフタレート（bio-rPET）繊維を含み、
bio-rPET繊維は、リサイクルPET（rPET）と、rPETを生分解性にする生分解性PET添加剤から作られ、
生分解性PET添加剤は、生分解性PET繊維の総重量の0.5～3重量％（wt％）であり、
bio-rPET繊維は、生分解性繊維糸の総重量に対して１wt％以上である、
生分解性繊維製品

【請求項11】

リサイクルされた材料から生分解性繊維糸を製造するためのプロセスであって、以下のステップ：
リサイクルされたポリエチレンテレフタレート（rPET）および生分解性PET添加剤を乾燥させるステップ；rPETと生分解性PET添加剤を混合して混合物にするステップであって、生分解性PET添加剤は、混合物の総重量の0.5～3重量％（wt％）である、ステップ；
混合物から生分解性rPET（bio-rPET）繊維を押し出すステップ；
bio-rPET繊維をリサイクル天然繊維とブレンドして、生分解性リサイクル繊維ブレンドにするステップであって、bio-rPET繊維は、生分解性リサイクル繊維ブレンドの総重量の１重量％以上である、ステップ；および
生分解性リサイクル繊維ブレンドを紡いで生分解性繊維糸にするステップ、
を含むプロセス。

【請求項12】

前記bio-rPET繊維が、生分解性リサイクル繊維ブレンドの総重量に対して５重量％から９５重量％の間である、請求項１１に記載のプロセス。

【請求項13】

前記bio-rPET繊維が、生分解性リサイクル繊維ブレンドの総重量に対して１０重量％から７５重量％の間である、請求項１１に記載のプロセス。

【請求項14】

前記bio-rPET繊維が、生分解性リサイクル繊維ブレンドの総重量に対して４０重量％から６０重量％の間である、請求項１１に記載のプロセス。

【請求項15】

前記bio-rPET繊維が、生分解性リサイクル繊維ブレンドの総重量に対して５０重量％から６０重量％の間である、請求項１１に記載のプロセス。

【請求項16】

前記rPETが０．２５ｄＬ／ｇから０．８５ｄＬ／ｇの間の固有粘度を有する、請求項１１に記載のプロセス。

【請求項17】

前記bio-rPET繊維が、０．０５texと０．５texの間の線形質量密度を有する、請求項１１に記載のプロセス。

【請求項18】

前記リサイクル天然繊維が、機械的にリサイクルされた綿繊維、機械的にリサイクルされた麻繊維、機械的にリサイクルされたリネン繊維、化学的にリサイクルされたセルロース繊維、およびリサイクルされた羊毛からなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１１に記載のプロセス。

【請求項19】

前記のbio-rPET繊維とリサイクル天然繊維をブレンドするステップは、前記bio-rPET繊維および前記リサイクル天然繊維を、リサイクルセルロース繊維とブレンドして生分解性リサイクル繊維ブレンドにすることをさらに含む、請求項１１に記載のプロセス。

【請求項20】

前記生分解性PET添加剤が、混合物の総重量の１重量％から１．５重量％の間である、請求項１１に記載のプロセス。

【請求項21】

以下のステップ：
リサイクルポリエチレンテレフタレート（rPET）と生分解性PET添加剤を乾燥するステップ；
rPETと生分解性PET添加剤を混合して混合物にするステップであって、生分解性PET添加剤は、混合物の総重量の0.5～3重量％（wt％）である、ステップ；
混合物から生分解性rPET（bio-rPET）繊維を押し出すステップ；
bio-rPET繊維をリサイクル天然繊維とブレンドして、生分解性リサイクル繊維ブレンドにするステップであって、bio-rPET繊維は、生分解性リサイクル繊維ブレンドの総重量の１重量％以上である、ステップ；および
生分解性リサイクル繊維ブレンドを紡いで生分解性繊維糸にするステップ、
を含むプロセスによって製造された生分解性繊維糸。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、生分解性繊維糸、ならびにそれらを製造するためのプロセスおよび装置に関する。このような生分解性繊維糸は、自然環境に有益な生分解性を備えた布地、衣服、織布、およびその他の繊維製品を製造するために使用される。

【背景技術】

【0002】

本発明の背景技術のセクションにある陳述は、本発明およびその適用および使用を理解するのを助けるために提供されており、先行技術を構成しない場合がある。

【0003】

日常生活に欠かせないアイテムとして、衣類は主に、織りや編みで撚糸(yarn)や縫い糸(thread)を織り交ぜたり、絡み合わせたりした布や織物でできている。撚糸は、連続長の撚り合わされた繊維であり、縫い糸は、布を縫い合わせるために使用される撚糸の一種である。撚糸は、自動紡績プロセスを使用して天然繊維または合成繊維を紡績することによって得られ、過去数世紀にわたってさまざまな技術的改善が行われ、大規模な商業規模での連続的な高速紡績が可能になった。効率的で連続的な高速紡績には、絡み合った繊維がかなりの張力に耐える必要があり、高張力糸を製造する際の繊維の選択と前処理には注意深い考慮が必要である。さらに、撚糸が過度の破断なしに高速編機で実用的に使用可能であり、十分に高品質の衣服を製造するためには、十分に高い破断強度が必要である。

【0004】

撚糸や縫い糸にできる天然繊維または合成繊維には、羊毛、亜麻、綿、麻、麻、ナイロン、絹、ポリエステルがある。紡績用の最も一般的な繊維は綿とポリエステルであり、ポリエステル繊維は生産量の点で世界で最も重要な合成繊維である。ポリエステル繊維は、天然ガスと石油に由来する溶融ポリマー材料が連続ストランドまたはフィラメントで紡糸口金を通して押し出される溶融紡糸および押出しプロセスで作られる。ポリエステル繊維と綿繊維をさらにブレンドし、得られたポリコットンブレンドを紡ぐと、ポリエステルコットン撚糸が得られ、Tシャツやショーツなどの衣服にすると、しわ、裂き、汚れへの耐性、収縮の低減、長持ちする耐久性、軽量性、吸湿発散性などの優れた特性を示す。ポリエステル、綿、およびレーヨンで作られたトリブレンド撚糸は、柔らかく軽い感触と吸湿性を備えたアパレルの製造にさらに広く使用されている。

【0005】

多くの人には知られていないが、アパレル産業は、資源汚染と廃棄物汚染の両方の観点から、地球上で最大の汚染源の1つである。作物としての綿花は、有毒な農薬の使用に加えて、成長するために大量の水を必要とする。従来の綿50％/ポリ50％のTシャツを１枚作ると、650ガロン以上の真水を消費する可能性があり、工業規模で実践すると水資源に大きなストレスがかかる。ポリエステルの生産はまた、大量の炭素を大量に消費するリサイクル不可能な資源を消費する。さらに、工業用水質汚染の約20％は、約20,000の化学物質を使用する衣服の製造によるものであり、その多くは有害であり、発がん性さえあり、水や空気に放出されたときに未処理のままにすると重大な環境損傷を引き起こす可能性がある。着用中、ポリエステルベースの繊維製品は、洗浄のたびにポリエステル繊維を海洋生態系に流し込み、廃水および海洋生態系にポリエステルマイクロファイバーが生体内蓄積する。ポリエステルマイクロファイバーは動物の組織に蓄積し、汚染された水や動物を消費することで最終的に人体に侵入する。さらに、ほとんどのポリエステル生地は、環境によっては、分解するのに数十年から数百年かかるため、生分解性であるとはみなされていない。生分解性がなければ、ポリエステルの糸と衣服は、通常の寿命をはるかに超えて、さらには人間の時間をさえも超えて、ポリエステルマイクロフィラメント汚染に寄与し続ける。

【0006】

最近では、ポリエステルフィラメントを共重合体樹脂と共に押し出して、商業用堆肥化施設で生分解する可能性のある糸を形成するプロセスが開発されたが、この技術の利点は、実際の繊維廃棄環境およびシングルストリームの未分化の繊維リサイクルアプリケーション用に制限されている。さらに、リサイクルされたポリエステルと機械的にリサイクルされた綿は、環境的に持続可能なアパレル生産のために組み合わされているが、リサイクル綿繊維は不規則で短く、より壊れやすいため、糸の強度をポリエステルに依存しており、ポリエステルのマイクロフィラメントの脱落と汚染の問題が再び発生する。

【0007】

したがって、前述の困難さを考慮すると、製造中の環境フットプリントを最小限に抑え、商業用繊維製造機での使用のために機械的に強く、使用および着用中にその好ましい特性を保持するポリエステルベースの糸を製造する必要性が未解決である。同様に重要なのは、生態系に放出されると生分解性であるということである。

【0008】

このような背景に対して、本発明の様々な実施形態が開発された。

【発明の概要】

【0009】

本開示は、リサイクルされた合成および天然材料から作られた生分解性繊維糸、生分解性繊維糸のネットワークを含む生分解性繊維、および生分解性繊維糸を製造するためのプロセスおよび装置に関する。

【0010】

一態様では、本発明の一実施形態は、リサイクルされた天然繊維とブレンドされた生分解性のリサイクルされたポリエチレンテレフタレート（bio-rPET）繊維を含む、リサイクルされた材料から作られた生分解性繊維糸であり、ここで、bio-rPET繊維は、リサイクルPET（rPET）およびrPETを生分解性にするための生分解性PET添加剤から作られ、生分解性PET添加剤は、生分解性PET繊維の総重量の0.5～3重量％（wt％）であり、bio-rPET繊維は生分解性繊維糸の総重量に対して１wt％以上である。

【0011】

いくつかの実施形態では、bio-rPET繊維は、生分解性繊維糸の総重量に対して５wt％から９５wt％の間である。いくつかの実施形態では、bio-rPET繊維は、生分解性繊維糸の総重量に対して１０wt％から７５wt％の間である。いくつかの実施形態では、bio-rPET繊維は、生分解性繊維糸の総重量に対して４０wt%から６０wt%の間である。いくつかの実施形態では、bio-rPET繊維は、生分解性繊維糸の総重量に対して５０wt％から６０wt％の間である。いくつかの実施形態では、rPETは、０．２５ｄＬ／ｇから０．８５ｄＬ／ｇの間の固有粘度を有する。いくつかの実施形態では、bio-rPET繊維は、０．０５texと０．５texの間の線形質量密度を有する。

【0012】

いくつかの実施形態では、リサイクル天然繊維は、機械的にリサイクルされた綿繊維、機械的にリサイクルされた麻繊維、機械的にリサイクルされたリネン繊維、化学的にリサイクルされたセルロース繊維、およびリサイクルされた羊毛からなる群から選択される少なくとも１つを含む。

【0013】

いくつかの実施形態では、生分解性繊維糸は、bio-rPET繊維およびリサイクル天然繊維とブレンドされたリサイクルセルロース繊維をさらに含む。

【0014】

別の態様では、本発明の一実施形態は、生分解性繊維糸のネットワークを含む繊維であり、各生分解性繊維糸は、リサイクル天然繊維とブレンドされた生分解性リサイクルポリエチレンテレフタレート（bio-rPET）繊維を含み、bio-rPET繊維は、リサイクルPET（rPET）とrPETを生分解性にする生分解性PET添加剤から作られ、ここで、生分解性PET添加剤は、生分解性PET繊維の総重量の0.5～3重量％（wt％）であり、bio-rPET繊維は、総重量または生分解性繊維糸の総重量に対して１wt％以上である。

【0015】

さらに別の態様では、本発明の一実施形態は、生分解性繊維糸を製造するためのプロセスであり、リサイクルポリエチレンテレフタレート（rPET）および生分解性ＰＥＴ添加剤を乾燥させるステップ；rPETと生分解性PET添加剤を混合して混合物にするステップ、ここで、生分解性PET添加剤は、混合物の総重量の0.5～3重量％（wt％）であるステップ；前記混合物から生分解性rPET（bio-rPET）繊維を押し出すステップ；bio-rPET繊維をリサイクル天然繊維とブレンドして生分解性リサイクル繊維ブレンドにするステップ、ここで、bio-rPET繊維は生分解性リサイクル繊維ブレンドの総重量の１wt％以上であるステップ；および生分解性のリサイクル繊維ブレンドを紡いで生分解性の繊維糸にするステップを含む。

【0016】

いくつかの実施形態では、bio-rPET繊維は、生分解性繊維糸の総重量に対して５wt％から９５wt％の間である。いくつかの実施形態では、bio-rPET繊維は、生分解性繊維糸の総重量に対して１０wt％から７５wt％の間である。いくつかの実施形態では、bio-rPET繊維は、生分解性繊維糸の総重量に対して４０wt%から６０wt%の間である。いくつかの実施形態では、bio-rPET繊維は、生分解性繊維糸の総重量に対して５０wt％から６０wt％の間である。いくつかの実施形態では、rPETは、０．２５ｄＬ／ｇから０．８５ｄＬ／ｇの間の固有粘度を有する。いくつかの実施形態では、bio-rPET繊維は、０．０５texと０．５texの間の線形質量密度を有する。

【0017】

いくつかの実施形態では、リサイクル天然繊維は、機械的にリサイクルされた綿繊維、機械的にリサイクルされた麻繊維、機械的にリサイクルされたリネン繊維、化学的にリサイクルされたセルロース繊維、およびリサイクルされた羊毛からなる群から選択される少なくとも１つを含む。

【0018】

いくつかの実施形態では、bio-rPET繊維とリサイクル天然繊維とのブレンドは、bio-rPET繊維およびリサイクル天然繊維とリサイクルセルロース繊維とをブレンドして生分解性リサイクル繊維ブレンドにすることをさらに含む。

【0019】

いくつかの実施形態において、生分解性ＰＥＴ添加剤は、混合物の総重量の１重量％から１．５重量％の間である。

【0020】

本発明のさらに他の実施形態は、生分解性繊維糸および本明細書に開示されるプロセスによって製造された繊維製品を含む。

【0021】

本発明のさらに他の態様は、本明細書に記載のステップを含む方法およびプロセスを含み、本明細書に記載のシステムおよび機械のプロセスおよび動作モードも含む。本発明の他の態様および実施形態は、添付の図面と併せて読むと、本発明の詳細な説明から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0022】

添付の図面は、この明細書の一部に組み込まれ、これを構成しており、種々の例示の実施形態を図示しており、この説明と併せて開示される実施形態の原理を説明する役目を果たしている。明確さ、単純さ、柔軟性のために、すべての要素、コンポーネント、または仕様がすべての図面で定義されているわけではない。本発明の特定のステップまたは実施形態に対応するすべての図面が一定の縮尺で描かれているわけではない。代わりに、本明細書に記載されている製造方法および装置の性質、機能、および製品の説明に重点が置かれている。

【0023】

本明細書に記載の本発明の実施形態は例示的なものであり、限定的なものではない。次に、添付の図面を参照して、実施例を例として説明する。

【図1】図１は、本発明の一実施形態に従って作製された生分解性糸および繊維の例示的な生分解経路を示す。

【図2】図２は、異なる材料で作られた糸が異なる水生環境に置かれたときの時間の関数として残っている材料のパーセンテージを示す例示的な線グラフである。

【図3】図３は、本発明の一実施形態による、生分解性のリサイクルポリエチレンテレフタレート（bio-rPET）繊維を製造するための、およびbio-rPET繊維およびリサイクル天然繊維から生分解性繊維糸を製造するための例示的なプロセスを示す。

【図4】図４は、本発明の一実施形態による、生分解性繊維糸を製造するための例示的なプロセスを示す例示的なフロー図である。

【図5】図５は、本発明の一実施形態による、生分解性繊維糸を製造するための別の例示的なプロセスを示す例示的なフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下の記載において、説明の目的のために、本発明を十分に理解するために数々の具体的な詳細が示されている。しかしながら、当業者にとって、本開示はこれらの具体的な詳細なしに実施され得ることは、明らかであろう。他の例では、構造、装置、活動、方法、およびプロセスは、本発明を曖昧にすることを回避するために、概略図、使用例、および／または図を使用して示されている。以下の説明は、例示の目的で多くの詳細を含むが、当業者は、提案された詳細に対する多くの変形および／または変更が本発明の範囲内にあることを理解するであろう。同様に、本発明の特徴の多くは、互いに関して、または互いに関連して説明されているが、当業者は、これらの特徴の多くが他の特徴とは独立して提供され得ることを理解するであろう。したがって、本発明のこの説明は、本発明に損失または一般性を与えることなく、また本発明に制限を課すことなく説明される。

【0025】

本明細書で使用する場合、「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」という単数形には、文脈上明らかに別に解すべき場合を除き、複数の言及物が含まれる。したがって、例えば、「繊維」への言及は、単一の繊維、ならびに２つ以上の異なる繊維の混合物などを含む。また、本明細書で使用される場合、測定量に関連する「約」という用語は、測定を行い、測定を行い、測定の目的と測定機器の精度に見合ったレベルのケアを行使する当業者によって予想される、その測定量の通常の変動を指す。特定の実施形態では、「約」という用語は、「約１０」が９から１１を含むように、列挙された数＋／－１０％を含む。

【0026】

EVERYWHEREは、本発明の実施形態を有する商標名であり、したがって、前述の商標名は、本発明の実施形態によって提供される製品／製造プロセスを指すために、明細書および図面において交換可能に使用され得る。EVERYWHERE、EVERYWHERE APPAREL、およびEVERYWHERE APPAREL INC.という用語は、この明細書では、生分解性繊維糸、繊維、布地、衣服、および生分解性繊維糸から作られたアパレル、そのような生分解性繊維糸を製造するプロセス、ならびに、上記の製品および/または製造プロセスを提供する会社を表すために交換可能に使用される場合がある。次に、図を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

【0027】

概要と導入
概して、本発明の実施形態は、リサイクルされた天然繊維とブレンドされた生分解性のリサイクルされた合成ポリエステル繊維を含む、リサイクルされた材料から作られた生分解性繊維糸に関する。本発明の実施形態は、生分解性、持続可能性、環境にやさしい素材であると同時に、リサイクルされた投入材料の劣化した性質にもかかわらず、十分に高い靭性を備えた実用的に使用可能な糸を提供するものであり、当該糸は、過度の破損なしに高速産業機械で編み、バージン素材から製造されたものに匹敵する基本的な特性を備えた高品質の衣服を製造することができる。本明細書に開示される生分解性繊維糸は、衣服、織布、カーペット、ならびに他の消費者製品などの繊維製品の製造に使用することができる。

【0028】

より具体的には、本発明の実施形態は、生分解性のリサイクルされたポリエチレンテレフタレート（bio-rPET）繊維およびリサイクルされた天然繊維から生分解性糸を製造することに関するものであって、異なる線密度と破断強度を持つ糸を作るために、これら繊維は、特定の組成比でブレンドされる。さらに、本発明の実施形態は、特定の水分レベルで生分解性ポリマー添加剤とリサイクルポリエチレンテレフタレート（rPET）を乾燥および混合し、特定の温度下で生分解性混合物を押し出してbio-rPET繊維となし、リサイクル天然繊維と混合し、および混合物を紡績して生分解性繊維糸を作ることに関する。

【0029】

ポリエチレンテレフタレート（PET）は最も一般的な熱可塑性ポリマーであり、再溶解、再成形、リサイクルが可能である。通常、PETを織布または不織布の繊維の製造に使用する場合、PETは「ポリエステル」と呼ばれる。ポリエステルと綿の混紡またはポリコットン生地は、吸湿発散性、しわになりにくい、引き裂きに強い、柔らかくて軽量のアパレルの製造に広く使用されているが、この製造プロセスでは、リサイクル不可能な資源を大量に消費し、副産物として有害な化学物質を生成することがよくある。最終ポリエステル製品は通常、非生分解性であり、自然界での分解には数十年または数百年かかり、世界の生態系に重大な悪影響を及ぼす。たとえば、従来のドライブレンドの綿50％/ポリエステル50％のTシャツは、生産中に650ガロン以上の水、0.4 kgのCO₂排出量、および大量の有毒農薬の使用のコストがかかり、完全に生分解されるまでに200年も環境中に留まる可能性がある。

【0030】

いくつかの実施形態では、本明細書に開示される生分解性繊維糸は、完全にリサイクルされた材料から作られる。いくつかの実施形態では、リサイクルされた材料は、リサイクルされたＰＥＴ（rPET）およびリサイクルされた天然繊維を含む。たとえば、生分解性繊維糸は、ボトルまたは海洋から回収されたPETプラスチック廃棄物からリサイクルされたリサイクルPET（rPET）フレーク、ペレットなど、および衣服や農業資源からリサイクルされた天然繊維から作られてもよい。リサイクル綿繊維などのリサイクル天然繊維は、本質的に短く不規則であり、強度と一貫性のために、より長く、より規則的で、高靭性のrPET繊維に頼る必要がある。rPETフレークから十分な強度の繊維糸を作成できるようにするには、rPETの固有粘度を、たとえば、0.25デシリットル/グラム（dL/g）～0.85dL/gのように、十分に高くする必要がある。固有粘度（IV）は、PETのポリマー鎖の平均長さの指標であり、PETの品質の主な指標である。ポリマー鎖が長いほど、分子量が重くなり、結晶化度と引張強度が高くなり、IVが高くなる。

【0031】

rPETフレークは、生分解性添加剤を混合することによって生分解性bio-rPETになる。この添加剤は、自然環境に放出されると、微生物を生分解性繊維糸に引き寄せる。たとえば、生分解性PET添加剤は、bio-rPETファイバーの総重量の0.5～3重量パーセント（wt％）を構成する場合がある。生分解性繊維糸の生分解性の程度は、米国材料試験協会（ASTM）などの国際標準化団体によって開発および公開された技術標準に従って決定することができる。添加剤自体も生分解性であり、リサイクルされていてもよく、および／またはリサイクル可能であってもよい。いくつかの実施形態では、生分解性添加剤とrPETとの混合またはブレンドは、添加剤マスターバッチを再コンパウンドすることなく、溶融紡糸および繊維押出しプロセス中に行われてもよい。いくつかの実施形態において、rPETおよび生分解性添加剤は、最初に溶融され、コンパウンドペレットにされ得る。

【0032】

生分解性繊維糸の所望の線密度に応じて、bio-rPET繊維とリサイクル天然繊維との間の組成比を異なる好ましい範囲に調整することができる。たとえば、30イングリッシュコットンカウント（Ne）の単糸を作るために、bio rPET繊維は、生分解性繊維糸の総重量の40 wt％から60 wt％を構成する場合がある。得られた30Neの生分解性繊維糸は、その後、シャツ、コート、パンツ、ドレス、またはアクティブウェアなどの衣服を作るために使用することができる。同様に、他の線密度を有する生分解性繊維糸は、テント、カーペット、家具カバー、または他の室内装飾品などの他の消費者製品を製造するために使用することができる。

【0033】

生分解性繊維糸の生分解
図１は、本発明の一実施形態に従って作製された生分解性糸および繊維の例示的な生分解経路を示す。一般に、ポリエステルの生分解には、加水分解と酸化によるポリマー鎖の分解とより小さな構成分子への変換、および細菌などの微生物による取り込みによってポリエステルが二酸化炭素（CO₂）、メタン（CH₄）、水（H₂O）、および代謝バイオマスに転化されることが含まれる。つまり、生分解は、ポリエステルを分解して生態学的サイクルに再び入ることができる要素に変換する生物活動によって引き起こされ、影響要因には、外部の機械的力、湿度レベルと湿度、温度、日射、酵素活性および他の生物的相互作用があるが、これらに限定されない。

【0034】

具体的には、いくつかの実施形態において、本明細書に開示される生分解性繊維糸から作製されたＴシャツ１０２が、使用および着用中にポリエステルマイクロファイバーを脱落させるか、または使用後に廃棄される場合、構成する生分解性繊維糸、繊維、またはマイクロファイバー１０４は、分子スケールでは、水中での加水分解プロセス１１０、空気中での熱酸化プロセス１２０、または空気中での光酸化プロセス１３０を介して分解され得る。加水分解プロセス１１０は、水分子の求核特性に基づいて、生分解性繊維糸１０４のポリマー鎖の水との化学結合を破壊する。熱酸化１２０は、化学結合が大気中の酸素によって攻撃された場合、連鎖切断を引き起こす。光酸化１３０は、紫外線（波長300～400 nm）、可視光線（400～750 nm）、または赤外線（750～2500 nm）の吸収によるポリマー鎖の変化と分解である。加水分解および酸化プロセス１１０、１２０、および１３０は、生分解性繊維１０４の長いポリマー鎖を、オリゴマー、ダイマー、およびモノマーを含む可能性のある短い鎖１１２、１２２、および１３２に分解するが、これらの正確な組成は、加水分解および酸化プロセスそれぞれの性質および程度に依存する。続いて、微生物１４０は、細胞間および細胞外でより短い鎖または分子を消費し、さらにそれらを好気性条件下での二酸化炭素（CO₂）、嫌気性条件下でのメタン（CH₄）、水（H₂O）、およびバイオマス１４８を含む代謝副産物１４６に変換する。さらに、ポリエステル中の汚染物質は、土壌の有機物残留物と結合した残留物に分解する可能性がある（図示せず）。

【0035】

本発明のいくつかの実施形態では、生分解性繊維糸１０４の生分解性は、米国材料試験協会によって開発および公開された標準試験プロトコルASTM D6691、ASTM D5210、およびASTM D5511で指定された方法によって測定、定義、または決定される。ASTM D6691は、定義された微生物コンソーシアムまたは天然海水接種材料による海洋環境でのプラスチック材料の好気性生分解を測定するための標準テスト方法であり、ASTM D5210は、都市下水汚泥の存在下でのプラスチック材料の嫌気性生分解を測定するためのテスト方法であり、ASTM5511は、高固形分嫌気性消化条件下でのプラスチック材料の嫌気性生分解を決定するための標準的な試験方法であり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。たとえば、完成した生分解性繊維糸およびそれから作られた繊維製品は、ASTM D6691、ASTM D5210、および／またはASTM D5511に基づいて、1年間で100％綿繊維糸と同様の分解を示す場合がある。いくつかの実施形態では、生分解性繊維糸１０４の生分解性は、経済協力開発機構（OECD）または国際標準化機構（ISO）によって開発および公開されたものなど、他の同様の生分解標準試験によって規定または定義され得る。

【0036】

ポリエステルの生分解プロセスは、長いポリマー鎖を分解するために加水分解および酸化と、単純なモノマーまたは分子を消費して代謝副産物に変換するための微生物に依存するため、生分解が発生する環境は生分解速度に大きな影響を与える。図２は、異なる材料で作られた糸が異なる水生環境に置かれたときの時間の関数として残っている材料のそれぞれのパーセンテージを示す例示的な線グラフである。グラフ２１０、２４０、および２７０のそれぞれは、綿、レーヨン、綿50％とポリエステル50％の比率の綿/ポリエステル50％/50％、およびポリエステルの生分解の程度を示す。これらの材料は、それぞれ廃水、真水、または塩水に32日間浸される。32日間経過した時点で、残っている材料の割合は、すべての材料でほぼ横ばいになっている。廃水では、綿は8％、ポリエステルは94％が残存し；真水では、綿は21％、ポリエステルのほぼ100％が残存し；塩水では、綿の52％、ポリエステルの96％が残存している。さらに、グラフから、レーヨンの生分解性はさまざまな水生条件下で綿よりもわずかに低く、50％/50％の綿/ポリエステルブレンドの生分解性はポリエステルよりもはるかに高く、綿やレーヨンよりもはるかに低いことがわかる。つまり、これらの典型的な水生環境では、綿とレーヨンが最も生分解される材料であり、純粋なポリエステルはほとんど生分解されず、ポリエステル/綿混紡は50％未満の割合で生分解し、生分解性綿と非生分解性ポリエステルの組成比が50％対50％であることから裏付けられる。

【0037】

サブグラフ２１０に示されている廃水中の物質のより高い生分解は、そのような水生環境における微生物(microorganisms)または微生物(microbes)の豊富さの結果である。ポリエステルの生分解能力を高めるために、生分解性糸を製造するためのプロセスステップの前に、少量の触媒添加剤を原料と混合することができる。例えば、ポリエステルと組み合わせると、いくつかの生分解性添加剤は、微生物を引き付け、微生物によって生成された酵素と相互作用することによって、微生物がポリマー鎖を効率的に加水分解することを可能にし得る。本発明の実施形態において、生分解性添加剤は、慎重に制御された量でリサイクルポリエステルまたはＰＥＴ樹脂に導入され、得られる糸の物理的特性または特性を妨害または損なうことなく、迅速かつ完全な自然生分解を可能にする。

【0038】

リサイクル材料からの生分解性繊維糸の製造
図３は、本発明のいくつかの実施形態による、生分解性のリサイクルポリエチレンテレフタレート（bio-rPET）繊維およびリサイクル天然繊維から生分解性繊維糸を製造するための例示的なプロセス３００を示している。ポリエチレンテレフタレート（PET）は、ポリエステル系の熱可塑性ポリマー樹脂である。ポリエステルは、ポリマー鎖にエステル官能基（COO）を含む合成樹脂である。PETは通常、合成繊維、液体用の使い捨ておよび再利用可能な容器の製造、および食品、医療、および一般小売業界向けの他の製品の熱成形に使用される。繊維製造の文脈では、PETは一般的に直接「ポリエステル」と呼ばれる。以下では、PETとポリエステルという用語は同じ意味で使用される。

【0039】

熱可塑性ポリマーは再溶融および再成形できるため、ポリエステル繊維はリサイクルおよび再利用できる。本発明のいくつかの実施形態では、リサイクルＰＥＴ（rPET）３０４は、例えば、選別、洗浄クリーニング、細断および／またはグラウンディング(grounding)、および溶融コンパウンドされ繊維グレードのペレットとするステップを含む１つ以上のリサイクルステップを通じて、リサイクルＰＥＴ水ボトル３０２から得ることができる。rPETペレットの物理的および化学的特性は、リサイクルプロセス中に、バージンPETの特性と同様になるように制御されてもよい。たとえば、溶融および重縮合前の水分含有量とrPETフレークの乾燥を注意深く監視し、さらにrPET溶融物の反応速度を高くすると、rPETのポリマーの平均長さの指標であり、品質の主な指標である高い固有粘度（IV）が確保される可能性がある。固有粘度が高いほど、ポリマー鎖が長くなり、rPET繊維にした場合の性能特性が高くなる。より高い重合度は、より高い結晶領域、より濃縮された分子量、より高い融点を提供し、したがって、より低い熱劣化、より高い引張強度および劣化に対する耐性、さらには高い色の明るさを提供する。様々な実施形態において、rPET３０４は、約０．２５ｄＬ／ｇ～約０．８５ｄＬ／ｇ、約０．３０ｄＬ／ｇ～約０．８０ｄＬ／ｇ、約０．３５ｄＬ／ｇ～約０．７５ｄＬ／ｇ、または約０．４０ｄＬ／ｇ～約０．７０ｄＬ／ｇの固有粘度を有していてもよい。

【0040】

一般に、バージンPETファイバーは、rPETよりもIVが高く、より均一である。つまり、バージンPETは、ある程度の酸化分解を受けた少なくとも第２世代の製品であるrPETよりも長いポリマー鎖を持っている可能性がある。バージンPETは、通常、rPETよりも優れた熱安定性を備えているが、結晶化速度は低くなっている。したがって、rPETは一般に分子量が低く、IVが減少しており、実験室でのテストでは、バージンPETと比較した場合に破損前の伸びが１０％少ないことが示されている。さらに、化学的にリサイクルされた再重合PETは、粉砕および溶融された水ボトルから機械的にリサイクルされたより一般的なrPETと比較した場合、バージンPETとほぼ同じ特性を示す。

【0041】

図３に示されるように、フレーク、チップ、顆粒、またはペレットの形態のrPET３０４の小片は、生分解性PET添加剤３０６と混合されて、混合物３０８を形成し得る。例えば、ＢＩＯＳＰＨＥＲＥまたはＥＣＯＰＵＲＥ Ｇ２生分解性プラスチック添加剤は、混合物３０８の総重量の０．５重量％（wt%）と３wt%との間の比率で混合することができる。このような触媒添加剤は、微生物をrPET繊維に引き付け、破壊し、微生物が攻撃するポリマー鎖の表面を増加させ、さらに微生物がrPETを消化して、生態系に再び入ることができる要素に変換することを可能にする酵素反応を支援する。

【0042】

次に、rPETおよび添加剤混合物３０８は、工業用ポリエステルフィラメント押出機を使用して押出しプロセス３１０を受けて、bio-rPET繊維３１２を製造することができる。例えば、例示的な実施形態では、rPETペレット３０４および生分解性PET添加剤３０６は、高い溶融温度での加水分解を防ぐために、最初に一緒にまたは別々に乾燥してそれらの水分含有量を減らすことができる。生分解性PET添加剤306は、他のマスターバッチと同じ方法で処理することができるペレット化されたマスターバッチであり得る。いくつかの実施形態では、生分解性PET添加剤３０６は、わずかに吸湿性であり、周囲の空気から水蒸気を吸収し、それ自体が吸湿性であるPET樹脂として保管および取り扱う必要がある場合がある。

【0043】

次に、添加剤ペレットをrPETペレットとともにフィードホッパーに追加し、ペレット混合物をフィードスクリューを介してメルトポンプに押し出し、そこで溶融ポリエステルと生分解性マスターバッチを組み合わせて、押し出し、標準的な工業生産プロセスを使用してハイドロセットしbio-rPET繊維にすることができる。例えば、そのようなプロセスは、長さ３８ミリメートルの標準寸法、および細かさの１．２デニールを備えた、１．２Ｄ×３８ｍｍのポリエステルステープルファイバーを製造するためのプロセスと同じまたは類似していてもよい。デニールは、9 km（5.6マイル）あたりのグラム（0.035オンス）で表される線密度の直接的な測定値である。特定の材料について、デニールが小さいほど、繊維は細くなる。ファイバーが1デニール以下の場合、ファイバーはマイクロファイバーと見なされる場合がある。

【0044】

次に、プロセスステップ３１６において、リサイクルされた天然繊維３１４は、工業的繊維混合プロセスにおいて、bio-rPET繊維３１２と混合され得る。糸製造における繊維混合は、異なる種類、起源、長さ、太さ、または色の繊維を組み合わせて、単一の繊維成分では得られない特性を実現するプロセスである。紡績工程の前に行われるブレンドは、強度、耐久性、柔らかさ、吸収性、洗濯のしやすさ、しわや裂けに対する耐性、形状や色の保持、美的効果の向上などの望ましい特性を与えることができる。繊維の混合は、高価な繊維と安価な繊維を組み合わせることによってコストを削減したり、特別な色や質感の効果を実現したりすることもできる。このようにして得られた繊維混合物は、ブレンドと呼ばれる。たとえば、合成ポリエステルと天然綿のポリコットンブレンドは、ポリエステルの高い耐摩耗性と綿の優れた吸湿性と感触を実現する。いくつかの実施形態では、リサイクルされた天然繊維３１４は、それ自体が異なる天然繊維のブレンドであり得る。例えば、リサイクル天然繊維３１４は、リサイクル綿（rCotton）繊維と、ビスコース、レーヨン、またはリヨセルなどのリサイクルセルロース繊維とのブレンドであってもよく、ステップ３１６から生じる生分解性リサイクル繊維ブレンドは、bio-rPET繊維、rCotton繊維、およびリサイクルセルロース繊維のトリブレンドであってよく、bio-rPET繊維は、生分解性繊維ブレンドの総重量の50 wt％以上を占めている。

【0045】

例示的な実施形態では、１．２Ｄ～１．３Ｄｘ３８ｍｍの寸法を有するbio-rPETステープル繊維は、リサイクルされた綿（rCotton）繊維と制御された比率で、例えば５５％のbio-rPET繊維および４５％のrCotton繊維を、機械的にブレンドしてもよく、ここで、rCottonの平均ステープル繊維長は10mm～15mmである。rCotton繊維の短く不規則な性質は、より長く、規則的で、より高い粘り強さを持つ38mmの押出し成形されたbio rPET繊維によって、強度と一貫性に対する恩恵を受ける。このbio rPET／rCottonブレンドから紡績プロセスステップ３２０を介して紡績された生分解性繊維糸３２２は、高速丸編み機で良好な性能を有し、破損が少ない。紡績は、オープンエンド紡績技術またはエアジェット紡績技術を含み得る。さらに、この生分解性繊維糸３２２は、埋立地、海洋、および廃水処理環境において、天然綿繊維と同様の速度で生分解する可能性があり、好気性および嫌気性の両方の分解を受ける可能性がある。

【0046】

様々な実施形態において、リサイクル天然繊維３１４は、リサイクル綿繊維、リサイクル麻繊維、リサイクルリネン繊維、リサイクル羊毛、およびリサイクルセルロース繊維の１つ以上を含み得る。このようなリサイクルされた天然繊維は、消費前または消費後の繊維廃棄物からリサイクルすることができ、リサイクルプロセスは、機械的および／または化学的方法を使用することができる。消費前の繊維廃棄物には、糸、布地、および繊維の生産からの過剰な材料が含まれる場合があり、消費後の繊維廃棄物は、廃棄された繊維製品から生じる場合がある。機械的リサイクルでは、繊維廃棄物は基本構造を変えずにリサイクルされる。たとえば、綿繊維廃棄物は、分別され、機械で剥ぎ取られ、または細かく刻まれてから、綿繊維に引き離される。リサイクルされた綿繊維を解きほぐし、きれいにし、適切に混合するためにも、カーディングが必要になる場合がある。化学的リサイクルでは、繊維廃棄物は一連のステップを経て基本的な構成材料または化学物質にリサイクルされる。これは、複数の種類の繊維を含む繊維廃棄物のリサイクルでは繊維を機械的に簡単に分離できないため、特に役立つ。たとえば、セルロース廃棄物は、化学溶剤で液体パルプに変換され、絹、綿、リネンなどの天然繊維を模倣したビスコース繊維の製造に使用することができる。

【0047】

表１は、異なる重量または線密度を有し、異なる繊維製品に使用される糸を製造するための、リサイクル天然繊維３１４とブレンドされたbio-rPET繊維３１２の例示的な重量パーセンテージを示している。最初の列では、糸番号はイングリッシュコットンカウント（ECC）の単位で表される。これは、イングリッシュナンバー（Ne）、イングリッシュヤーンナンバー、またはイングリッシュコットンヤーンナンバーとも呼ばれる。糸番号は、紡績ステープル糸および撚糸のサイズを表すために特に使用され、線密度と糸重量の間接的な尺度である。英単位では、イングリッシュヤーンナンバーは、糸１ポンドあたり840ヤードの長さの数値を示す。メートル法のSI単位では、イングリッシュヤーンナンバーは、糸１キログラム（kg）あたり1キロメートル（km）の長さの数値を示す。糸の番号が少ないほど、糸は太くなり、糸は大きくなる。さらに、糸の番号は、多くの場合、プライの数と組み合わせて表示される。たとえば、60/1は糸サイズ60、1プライ（「60's」とも呼ばれる）を表し、60/2はサイズ60の糸を２本プライしたもの（「60's two」とも呼ばれる）を表す。

【0048】

表１では、生分解性繊維糸の製造におけるbio-rPET繊維の代表的な重量パーセント（wt％）が、それぞれ異なる糸番号に対して提供されている。この代表的なwt％は、高速機械編みに十分な高い糸の粘り強さを確保するために、糸の製造に直接使用できる典型的または実用的な値である。また、好ましいbio-rPET wt％範囲および機能的bio-rPET wt％範囲も示されている。好ましい範囲は、良好な粘り強さと物理的特性を備えた生分解性繊維糸を製造するために使用できるbio-rPET繊維のそれぞれの量を示している。機能的範囲は、許容可能な粘り強さと物理的特性を備えた生分解性繊維糸を製造するために使用できるbio-rPET繊維のそれぞれの量を示している。

【0049】

【表1】

【0050】

様々な実施形態において、生分解性繊維糸３２２は、繊維製品を形成するためのインターレースまたはインターロッキングヤーンネットワークを生成するために使用される。この繊維製品は、例えば、構成する繊維糸の糸数が３０Ｎｅ（英単位）１プライまたは「３０シングル」であり得るＴシャツ１０２を製造するために使用することができる。別の例では、約10％のbio-rPET繊維をリサイクル天然繊維とブレンドして、布地を作るための太い8本の単一生分解性糸を生成することができる。糸番手が20シングル以下のより大きな糸の場合、bio-rPETの重量パーセントは低くても、それとブレンドされるリサイクル天然繊維の短いステープル長と機械的特性に基づいて、糸をまとめるのに十分な場合がある。

【0051】

いくつかの実施形態では、bio-rPET繊維は、生分解性繊維糸の総重量に対して５重量％から９５重量％の間である。いくつかの実施形態では、bio-rPET繊維は、生分解性繊維糸の総重量に対して１０重量％から７５重量％の間である。いくつかの実施形態では、bio-rPET繊維は、生分解性繊維糸の総重量に対して４０重量％から６０重量％の間である。いくつかの実施形態では、bio-rPET繊維は、生分解性繊維糸の総重量の５０重量％から６０重量％の間である。さらにいくつかの実施形態では、bio-rPET繊維は、生分解性繊維糸の総重量の約５５重量％である。

【0052】

同様に、適切な糸番号の生分解性繊維糸を使用して、アウターウェア、コート、パンツ、ドレス、スカート、スーツ、下着、水着、アクティブウェア、ベルト、ポンチョ、ズボン、ショーツ、履物、フリース、Ｔシャツ、ボトムス、ソックス、バッグ、帽子、ハンカチ、スカーフ、手袋を含むがこれらに限定されない衣服またはアパレルを製造することができる。いくつかの実施形態では、生分解性繊維を使用して、テント、カーペット、自動車カバー、グリルカバー、防水シート、傘、家具カバー、および他の室内装飾品などの消費者製品を製造することができる。生分解性繊維の製造は、生分解性繊維糸３２２を織り、編み、かぎ針編み、結び、タティング、フェルト、または編組することによって行うことができる。

【0053】

例示的なプロセスフロー
より具体的には、図４は、本発明のいくつかの実施形態による、生分解性繊維糸を製造するための例示的なプロセスを示す例示的なフロー図４００である。

【0054】

ステップ４０１でイニシャライズ後、リサイクルポリエチレンテレフタレート（rPET）と生分解性PET添加剤の乾燥がステップ４０２で一緒にまたは別々に実行される。前述のように、PETは吸湿性であり、つまり、大気にさらされると、周囲の空気から水蒸気を吸収する。生分解性PET添加剤は、わずかにまたはいくらか吸湿性であってもよい。水蒸気はスループットPET片に移動して分配され、水分子がポリマー鎖と分子間結合を形成し、溶融温度以上に加熱されるとポリマー鎖の加水分解または分解を引き起こす。

【0055】

本発明の異なる実施形態では、ステップ４０２の乾燥温度は、１５０℃～２００℃、１５５℃～１８０℃、または１６０℃～１７０℃であり得る。残留水分が0.01％から0.02％の相対湿度の値まで除去されるまで、乾燥を続けてもよい。いくつかの実施形態では、rPETおよび／または生分解性ＰＥＴ添加剤は、１０００百万分率（ppm）水未満の水分レベルまで乾燥される。いくつかの実施形態では、乾燥rPETおよび生分解性PET添加剤は、約２００ppmまでの水、約１００ppmまでの水、約５０ppmまでの水、または水なし（０ppm）を含み得る。rPETおよび生分解性PET添加剤がペレット状である場合、乾燥温度は60～70°C（140～158°F）であり、乾燥時間は2～6時間であってもよい。

【0056】

次のステップ４０４で、rPETおよび生分解性PET添加剤が混合物に混合され、ここで、生分解性PET添加剤は、混合物の総重量の０．５から３重量％を構成する。生分解性PET添加剤の重量パーセントが低いほど、生分解性繊維糸は安価である。生分解性PET添加剤の重量パーセントが高いほど、得られる生分解性繊維糸の生分解性が高くなる。いくつかの実施形態では、生分解性PET添加剤は、混合物の総重量の約１重量％を構成する。いくつかの実施形態において、生分解性PET添加剤は、混合物の総重量の１重量％から１．５重量％の間である。

【0057】

いくつかの実施形態では、ステップ４０２および４０４は、順番が交換されるか、または同時に実行され得る。たとえば、生分解性PET添加剤をrPETに添加し、樹脂乾燥機に装填することができる。あるいは、生分解性PET添加剤をより小さな乾燥機で別々に乾燥させ、押出機のポリマー供給ホッパーの供給スロートから直接供給してもよい。

【0058】

次のステップ４０６において、溶融紡糸は、rPETおよび生分解性PET添加剤の混合物に対して実行されて、溶融紡糸混合物を生成し、この溶融紡糸混合物は、ステップ４０８の間にbio-rPET繊維フィラメントに押し出される。これらの溶融紡糸および押出しプロセスのステップ中に、ポリマーの粘性溶融物が、送りねじまたはピストンを介して強制的に、チャンバーまたは領域に、紡糸口金または多数の穴を有するダイを通して押し出され、そこで、押し出されたフィラメントは、瞬時に冷却されて固化された後、引っ張られ、引き出され、ホイールに巻き取られる。溶融紡糸および押出プロセスにおける多くの要因が、得られるrPET繊維およびそれらから紡績できる糸の品質に影響を及ぼす。このような要因には、rPET投入物の品質、溶融温度、および巻き取り圧力が含まれる。いくつかの異なる実施形態では、溶融紡糸および押し出しは、約２００℃～約３５０℃、約２４０℃～約３２０℃、約２６５℃～約２９０℃、または２８０℃～３００℃の間の温度で行われる。いくつかの実施形態では、ステップ４０６からの溶融紡糸混合物は、ステップ４０８のために押出機または押出装置のホッパーに導入される。

【0059】

いくつかの実施形態では、押し出されたbio-rPET繊維は、３８ｍｍの長さを有し、１．２デニールと１．４デニールの間の線形質量密度を有する。いくつかの実施形態では、bio-rPET繊維は、約0.05texから約0.5texの間の線形質量密度を有し、ここで、texは、キロメートル（0.62マイル）あたりのグラム（0.035オンス）で表される線密度の直接測定値である。いくつかの実施形態では、bio-rPET繊維は、約０．０８texから約０．４texの間、約０．１０texから０．３５texの間、または約０．１３texから０．３３texの間の線形質量密度を有する。異なる実施形態では、押し出されたbio-rPET繊維は、約２０ミリメートル（ｍｍ）から約３００ｍｍの間、約２０ｍｍから約１００ｍｍの間、約３０ｍｍから約８０ｍｍの間、または約３８ｍｍから約６０ｍｍの間の平均長さを有していてよい。

【0060】

次のステップ４１０で、繊維混合が行われ、bio-rPET繊維がリサイクルされた天然繊維と組み合わされて、生分解性のリサイクルされた繊維ブレンドが形成される。異なる目標糸番手について、bio-rPET繊維の例示的な重量パーセントをそれぞれ表１に示す。例示的なリサイクル天然繊維には、機械的にリサイクルされた綿廃棄物繊維、機械的にリサイクルされた麻廃棄物繊維、機械的にリサイクルされたリネン廃棄物繊維、リサイクルされた羊毛廃棄物繊維、または繊維製品または農業廃棄物からの化学的にリサイクルされたセルロース繊維が含まれるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態において、上に列挙された２つ以上のタイプのリサイクル天然繊維は、生分解性リサイクル繊維ブレンドを形成するために、bio-rPET繊維とブレンドされ得る。

【0061】

最後のプロセスステップ４１２で、生分解性のリサイクル繊維ブレンドは、生分解性繊維糸に紡績される。例えば、オープンエンド紡績またはエアジェット紡績を実施することができる。全体的な生分解性繊維糸の製造プロセスは、ステップ４１４で終了する。

【0062】

図５は、本発明のいくつかの実施形態による、生分解性繊維糸を製造するための別の例示的なプロセスを示す例示的なフロー図である。ステップ５０１でイニシャライズされると、rPETペレットおよび生分解性PET添加剤ペレットは、第１のステップ５０２で乾燥される。いくつかの実施形態では、rPETは、０．４０ｄＬ／ｇから０．７０ｄＬ／ｇの間の固有粘度を有し、乾燥は、残留水分が０．０１％から０．０２％の相対湿度または最大50ppmの水に減少するまで、１６０℃から１７０℃の間の温度で行われる。次に、rPETペレットおよび生分解性PET添加剤ペレットがステップ５０４で混合され、ここで、生分解性PET添加剤のパーセンテージは、得られる混合物の総重量の１wt％および1.5wt％の間である。さらに、いくつかの実施形態では、ペレット数または生分解性PET添加剤ペレットの数は、得られる混合物の総ペレット数の１wt％から１．５wt％の間である。ステップ５０６および５０８で、混合物は、２８０℃から３００℃の間の温度で溶融紡糸され、押し出されて、bio-rPET繊維を生成する。次のステップ５１０で、bio-rPET繊維は、リサイクル天然繊維とブレンドされて、生分解性リサイクル繊維ブレンドを生成し、ここで、bio-rPET繊維は、生分解性リサイクル繊維ブレンドの総重量の５０重量％から６０重量％の間である。最後に、繊維ブレンドは、ステップ５１２で紡績されて生分解性繊維糸になり、その後、プロセス全体がステップ５１４で終了する。

【0063】

結論
当業者は、使用例、構造、概略図、およびフロー図が他の順序または組み合わせで実行されてもよいが、本発明の本発明の概念は、本発明のより広い範囲から逸脱することなく残ることを知ることができる。すべての実施形態は独特であり得、方法／ステップは、短縮または延長され、他の活動と重複し、延期され、遅延され、そして時間ギャップの後に継続され得、その結果、すべての使用事例および用途は、本発明の方法を実践するために適応される。

【0064】

本発明は、特定の例示的な実施形態を参照して説明されてきたが、本発明のより広い範囲から逸脱することなく、これらの実施形態に対して様々な修正および変更を行うことができることは明らかである。従って、この説明及び図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味で考えられるべきである。また、当業者には、上記の実施形態が、教示された単一の説明のいずれよりも広い範囲を有し得る単一のより広い発明の特定の例であることも明らかであろう。本発明の範囲から逸脱することなく、説明に多くの変更を加えることができる。

【0065】

説明を簡単にするために、本開示の方法の実施形態は、一連の行為として描写および説明されている。しかしながら、本開示による行為は、様々な順序でおよび／または同時に、および本明細書に提示および説明されていない他の行為とともに発生する可能性がある。さらに、開示された主題に従って方法を実施するために、図示されたすべての行為が必要とされるわけではない。さらに、当業者は、方法が、状態図またはイベントを介して一連の相互に関連する状態として代替的に表すことができることを理解し、理解するであろう。

【0066】

前述の説明では、本発明の完全な理解を提供するために、特定の材料、寸法、プロセスパラメータなどなど、多くの特定の詳細が示されている。さらに、特定の特徴、構造、材料、または特色は、１つ以上の実施形態において任意の適当な様式で組み合わされ得る。「例」または「例示的」という言葉は、本明細書では、例、実例、または例示として機能することを意味するために使用される。本明細書で「例」または「例示的」として説明される任意の態様または設計は、必ずしも他の態様または設計よりも好ましいまたは有利であると解釈されるべきではない。むしろ、「例」または「例示」という言葉の使用は、概念を具体的に提示することを目的としている。本出願で使用される場合、「または」という用語は、排他的「または」ではなく、包括的「または」を意味することを意図している。つまり、特に明記されていない限り、または文脈から明らかでない限り、「XにはAまたはBが含まれる」は、自然な包括的順列のいずれかを意味することを意図している。つまり、XにAが含まれる場合；XにBが含まれる場合；または、XにAとBの両方が含まれている場合、前述のいずれかの場合に「XにAまたはBが含まれる」が満たされる。本明細書全体を通じて、「一実施形態（an embodiment）」、「特定の実施形態」または「一つの実施形態（one embodiment）」への言及は、その実施形態に関連して記載されている特定の特長、構造または特徴が、少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体の様々な場所での「一実施形態」、「特定の実施形態」、または「一つの実施形態」という句の出現は、必ずしもすべてが同じ実施形態を指すとは限らない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【国際調査報告】