【発明の詳細な説明】
改良された湿潤引張強さを有する、非セルロース繊維の不織布発明の技術分野
本発明は、改良された水引張強さを有する、化学結合した非セルロース繊維の
不織布に関する。更に詳しくは本発明は、改良された水引張強さを付与すること
ができる、本質的にホルムアルデヒドを含まないラテックス結合剤を含む、非セ
ルロース繊維の不織布に関する。発明の背景
不織布は、機械的に置いた繊維のウェブまたは連続シートである。繊維はラン
ダムに配列してもあるいは一方向に配向してもよい。最も広く使用されている繊
維には、セルロース、ポリアミド、ポリエステル、ポリプロピレンおよびポリエ
チレンが含まれる。紡いだ繊維は、延伸してもよいが、カーディング、エアーレ
イイングまたはウェットレイイングによって、しばしば静電的電荷の助けを借り
て、多孔性ベルト上に直接並べられる。次にシートは結合剤により結合され、引
き続きオーブン中でまたはカレンダーで処理して、結合工程を完了する。
ランダムに分散した繊維に結合剤を適用するのに多くの方法が開発された。典
型的には、水を基材とするエマルジョン結合剤系が使用され、そこでは熱可塑性
又は熱硬化性ポリマーラテックスを調製しそして処理すべき繊維のゆるいウェブ
をその中に浸漬し、飽和させまたは該ウェブが構造的に弱いことを考慮して特別
の設備を使用してスプレー掛けをして、このようにして処理されたウェブを乾燥
しそしてキュアーして、適正な結合を行う。或いは、熱可塑性または熱硬化性樹
脂の水溶液または溶媒溶液結合剤系を使用して、繊維ウェブに含漬させてもよい
。
更に外の方法には、熱可塑性または熱硬化性樹脂粉末を、繊維のウェブを作る
前にまたは作った後に該繊維に塗布し、該ウェブを、熱ロールまたはホットプレ
スを通過させて、繊維を結合する方法が含まれる。或いは、基材の繊維の軟化点
よりも低い軟化点を有する熱可塑性繊維を基材繊維のウェブ内に内部分散させ、
そして加熱ロールの使用等により充分な熱と圧力を加えて、熱可塑性繊維を軟化
させそして繊維の網を結合させる。
不織布に普通に使用されるラテックスは、ブタジエンースチレン、ブタジエン
ーアクリロニトリル、酢酸ビニル、アクリル性モノマー、例えばメチルアクリレ
ート、エチルアクリレート、メチルメタアクリレート等のポリマーから製造した
ラテックスである。エマルジョン結合剤系が不織布形成に最も普及した方法であ
るが、そこで今まで使用されたホモポリマー、コポリマーおよびタポリマーは一
つ以上の欠点があった。織物材料として有用であるためには、合成ポリマーはい
くつかの物性を持たなければならない。望ましい性質には、かなり広い温度範囲
にわたって適当な引張強さ、ある条件下で高い弾性率または剛性、および靭性、
風合いのような良好な織物の品質が含まれる。
自己架橋性のラテックスまたはメラミンホルムアルデヒド樹脂をポストした（
ｐｏｓｔｅｄ）ラテックスを使用して、不織非セルロース製品に改良された水引
張強さを与えることは、受け入れられた実施法であったことが理解されるであろ
う。しかしながら、かかる系はホルムアルデヒドを含み、乾燥／硬化サイクルの
間にホルムアルデヒドを放出する。更に、本質的に全ての市販の自己架橋性およ
びメラミンポストしたラテックスは、適正な架橋のために少なくとも２８０°Ｆ
、そして好ましくは３００°Ｆの温度を必要とする。しかしながら、多くの非セ
ルロース繊維の融点は適正な架橋に必要な温度、例えばポリプロピレンは約２５
０°Ｆ、よりも低いので、慣用のラテックスは使用できない。従って、不織布工
業におけるポリプロピレン繊維は決して大きな成功を収めなかった。問題は、受
け入れられる引張特性を付与する適当なラテックス結合剤の特定的開発にあった
。
本発明の目的は、化学的に結合された非セルロース繊維の不織布を提供するこ
とである。本発明の別の目的は、非セルロース繊維のランダム配列と、本質的に
ホルムアルデヒドを含まないラテックス結合剤とを含む不織布であって、該ラテ
ックス結合剤は該非セルロース繊維の溶融結合温度よりも低い温度で最高引張特
性を発揮することができる、上記の不織布を提供することである。本発明の更に
別の目的は、非セルロース繊維のランダム配列と本質的にホルムアルデヒドを含
ま
ないラテックス結合剤とを含む不織布であって、該ラテックス結合剤は改良され
た水引張特性を付与することができる、上記の不織布を提供することである。本
発明の更に別の目的は、製造が簡単で且つ経済的な、化学的に結合された非セル
ロース繊維の不織布を提供することである。発明の概要
要約すると、本発明によって、非セルロース繊維のランダム配列と、本質的に
ホルムアルデヒドを含まないラテックス結合剤とを含む不織布が提供される。該
ラテックス結合剤は、高分子表面活性剤の存在下でモノマー混合物のエマルジョ
ン重合によって製造されたポリマーラテックスを含む。該モノマー混合物は、共
役ジエンモノマー、ビニル置換芳香族モノマーおよびビニルシアニドモノマーか
らなる。該共役ジエンモノマーは、ピペリレン、イソプレン、２，３−ジメチル
−１，３−ブタジエン、および１，３−ブタジエンから選択することができる。
ビニル置換芳香族モノマーは、αーメチルスチレン、ｐ−第３ブチルスチレン、
ｍ−ビニルトルエン、ｐ−ビニルトルエン、３−エチルスチレンおよびスチレン
から選択することができる。ビニルシアニドモノマーは、アクリロニトリル、メ
タアクリロニトリル、エタアクリロニトリル、およびフェニルアクリロニトリル
から選択することができる。
高分子表面活性剤は、乾燥ラテックスを基準にして約１５−３５重量％である
。該高分子表面活性剤は、約６−７重量％の水酸化アンモニウムで中和された水
中のスチレン／アクリル酸／αーメチルスチレンコポリマーを約２５−２７重量
％含む。
本質的にホルムアルデヒドを含まないラテックス結合剤は、該非セルロース繊
維を結合し、そして横方向に測定して少なくとも約７８％の湿潤引張強さを保持
することができる不織布を形成するために、少なくとも約６．７重量％のビニル
シアニドモノマーを含む。或いは、化学的に結合された非セルロース繊維の不織
布は、匹敵する同じタイプの、実質的に同じモノマー配合であるがビニルシアニ
ドモノマーを含まない、本質的にホルムアルデヒドを含まないラテックス結合剤
を有する不織布よりも、湿潤引張強さが少なくとも１０％改良されている。
適した非セルロース繊維には、ガラス繊維または高分子物質から製造された繊
維が含まれる。該高分子物質には、ポリオレフィン、ポリエステル、およびアク
リル樹脂、ポリアミド等が含まれる。ポリオレフィン繊維には、ポリプロピレン
、ポリエチレン、ポリブテンおよびそれらのコポリマーが含まれる。ポリエステ
ル繊維には、ポリエチレンテレフタレートのような、二価アルコールとテレフタ
ル酸とのエステルを少なくとも８５重量％から成る長鎖合成ポリマーと、更に液
晶ポリエステル、熱互変性ポリエステル等が含まれる。アクリル樹脂繊維には、
少なくとも８５重量％のアクリロニトリル単位−ＣＨ2ＣＨ（ＣＮ）−から成る
長鎖合成ポリマーを含む繊維形成性物質が含まれる。その他のタイプの非セルロ
ース繊維もまた、本発明の教示に従って使用できることが理解されるであろう。
例えば、レイヨン、ポリアクリロニトリル又は石油ピッチから製造されたグラフ
ィト（黒鉛）繊維として更に良く知られた高弾性繊維もまた使用できる。
非セルロース繊維の不織布は、非セルロース繊維をランダム配列することによ
り形成される。次に、本質的にホルムアルデヒドを含まないラテックス結合剤を
該繊維に塗布する。次にラテックス結合剤を熱処理して非セルロース繊維を化学
的に結合させ、寸法安定性の不織布を形成する。好ましい態様の詳細な記述
本発明は、化学的に結合された非セルロース繊維の不織布に関する。該不織布
は、おむつカバー素材、女性の生理カバー素材、医療用ガウン、マスク、キャッ
プおよび掛け布のような柔らかくドレープ性の（なじみのよい）布用に、および
衣服の心地、家具の覆い（スカート）、キルト、水ベッドそらせ板および被服の
絶縁および詰物のような堅く且つ弾性のある布用に使用し得る。
本発明の布は、本質的にホルムアルデヒドを含まないラテックス結合剤により
化学的に結合された、ランダム配列した非セルロース繊維のマットを形成するこ
とにより製造される。本質的にホルムアルデヒドを含まないラテックス結合剤は
、非セルロース繊維を化学的に結合しそして寸法的に安定な不織布を形成するこ
とができる。当業界で良く知られているように、ラテックス結合剤は、ランダム
に配列した非セルロース繊維の層に、結合剤位置を間隔をあけた中断したパター
ン
で塗布するか、或いは非セルロース繊維の層全体に均一に塗布してもよい。
本願で使用する用語“本質的にホルムアルデヒドを含まない”とは、当業界で
良く知られたＮａｓｈ／ＨＰＬＣ法（高性能液相クロマトグラフィー）により測
定して、ラテックス結合剤の従来の乾燥／硬化サイクル中にラテックス結合剤１
００万部当たり０．７（ＰＰＭ）部を越えるホルムアルデヒドを放出しないラテ
ックス結合剤を云う。本願で使用する“化学的に結合した”の用語は、例えば繊
維の物理的変化によって証明される溶融結合のような、熱処理の結果形成される
ものではない結合を云う。
布の非セルロース繊維は高分子物質から製造したガラス繊維であることができ
る。該ガラス繊維は、当業界でよく知られそして熔融ガラスを小さいオリフィス
を通して押出しそして高速度で紡糸したタイプのものである。適した高分子物質
には、ポリオレフィン、ポリエステル、およびアクリル樹脂、ポリアミド等が含
まれる。ポリオレフィン繊維には、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン
およびそれらのコポリマーが含まれる。ポリエステル繊維には、ポリエチレンテ
レフタレートのような、二価アルコールとテレフタル酸とのエステルを少なくと
も８５重量％含む長鎖合成ポリマー、および更に液晶結晶ポリエステル熱互変性
ポリエステル等から成るが含まれる。アクリル樹脂繊維には、少なくとも８５重
量％のアクリロニトリル単位−ＣＨ2ＣＨ（ＣＮ）−から成る長鎖合成ポリマー
が含まれる。他のタイプの非セルロース繊維もまた、本発明の教示に従って使用
できることが理解されよう。例えば、レーヨン、ポリアクリロニトリル又は石油
ピッチから製造されたグラフィト繊維として更に普通に知られる高弾性繊維もま
た使用できる。
非セルロース繊維は、適当なサイズと、不織布の所望の最終用途に依存して適
当な厚さにランダムに配列されたものであることができる。非セルロース繊維は
、典型的には約０．２５ないし２インチの長さであり、そして典型的には約１．
２−６デニールである。非セルロース繊維は、約０．２５インチ以下の厚さに重
なり交差するようにランダム配列で置いて、非セルロース繊維のマットを形成し
得る。非セルロース繊維は、温式レイイング、空気−レイイング又はカーディン
グのような殆どあらゆる便利な公知の方法で配列し得る。
非セルロース繊維を所望によりランダムに配列した後、ラテックス結合剤を該
繊維に塗布する。ラテックス結合材は、得られる繊維が意図する最終使用用途に
充分な強度と凝集性を有するような有効量で使用する。ラテックス結合剤の正確
な量は、一部は、繊維の種類、繊維層の重量、ラテックス結合剤の性質等のよう
な因子に依存することが理解されるであろう。例えば、強度の高い繊維を必要と
する最終用途には、より多くの結合剤を使用し得る。非セルロース繊維マットに
塗布されるラテックスの典型的な含有量は約１５−４０重量％である。最少量の
ラテックス結合剤を塗布して、所望する不織布に必要な最少の引張強さ、風合い
等の当業界でよく知られた物性を得るの好ましい。
本発明に従って使用されるラテックス結合剤は、１種又はそれ以上のエチレン
性不飽和モノマーと、本願で開示したような高分子表面活性剤を使用して、良く
知られた慣用のエマルジョン重合法により製造し得、そしてシュメイング（Ｓｃ
ｈｍｅｉｎｇ）およびホワイト（Ｈｈｉｔｅ）による米国特許第５，１６６，２
５９号に示されたように、追加の慣用の添加剤、例えばフリーラジカル開始剤、
任意の連鎖移動剤、キレート化剤等を使用し得る。
エマルジョン重合反応において適当なエチレン性不飽和モノマーには、共役ジ
エンモノマー、ビニル置換芳香族モノマーおよびビニルシアニドモノマーが含ま
れる。
共役ジエンモノマーは一般に４ないし１０個の炭素原子、好ましくは４ないし
６個の炭素原子を含む。特定のジエンモノマーの例には、ピペリレン、イソプレ
ン、２，３−ジメチルー１，３−ブタジエン等、好ましくは１，３−ブタジエン
が含まれる。使用される共役ジエンモノマ−の量は、約５０−７０重量％、好ま
しくは約５５−６５重量％、そして最も好ましくは約６０重量％である。ビニル
置換芳香族モノマーは一般に８ないし１２個の全炭素原子を含む。特定のビニル
置換芳香族モノマーの例には、αーメチルスチレン、ｐ−第３ブチルスチレン、
ｍ−ビニルトルエン、ｐ−ビニルトルエン、３−エチルスチレン等、好ましくは
スチレン、が含まれる。使用されるビニル置換芳香族モノマーの量は、約１６−
５０重量％、好ましくは約２７−５０重量％、そして最も好ましくは約２７重量
％である。本発明でビニル置換芳香族モノマーの量が約５０重量％を越えると、
ラテックスは脆くなり、結合剤として許容されず、そして非セルロース不織布に
対して許容されない乾燥および湿潤引張性を有する。更に、共役ジエンモノマー
を多くそしてビニル置換芳香族モノマーを少なく添加するにつれて、非セルロー
ス不織布に一般により柔らかい風合い感触とより低い引張強さとが得られる。同
様に、共役ジエンモノマーを少なくそしてビニル置換芳香族モノマーを多く添加
するにつれて、ラテックス結合剤が連続したフィルムを形成しなくなる量まで、
非セルロース不織布に一般により堅い風合い感触とより高い引張性が得られるの
で、引張性は減少しそして非セルロース不織布は堅くなり過ぎる。
ビニルシアニドモノマーはメタアクリロニトリル、エタアクリロニトリル、フ
ェニルアクリロニトリル等であり得、好ましくはアクリロニトリルである。使用
するビニルシアニドモノマーの量は、少なくとも約６．７重量％、好ましくは約
６．７−１５重量％、そして最も好ましくは約６．７−１０重量％である。
高分子表面活性剤は、溶液で中和されたアクリル樹脂である。好ましい態様に
おいて、高分子表面活性剤は、水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、水酸化カ
ルシウム等の塩基で中和された水中に約２５−２７重量％のスチレン／アクリル
酸／αーメチルスチレンコポリマーを含み、約１００−３００の酸値および約７
，０００より大きい重量平均分子量を有する樹脂である。最も好ましくは、高分
子表面活性剤は、約６−７重量％の水酸化アンモニウムで中和され、そして約２
０５の酸値および約８，５００の重量平均分子量を有し、そして重量部で約３７
：３２：３１のαーメチルスチレン、スチレンおよびアクリル酸の平均重量比を
有する。
上記樹脂は、参照用に本願に含めるシュミット（Ｓｃｈｍｉｄｔ）外による米
国特許第４，５２９，７８７号に記載された方法に従って、少量のジエチレング
リコールモノエチルエーテルを溶媒として使用して製造される。本発明で有用な
追加の樹脂は、参照用に本願に含めるハミエレック（Ｈａｍｉｅｌｅｃ）外によ
る米国特許第４，４１４，３７０号およびブラント（Ｂｒａｎｄｔ）外による米
国特許第４，５４６，１６０号に従って製造し得る。
反応器に添加される高分子表面活性剤の量は、乾燥ラテックス基準で典型的に
は約１５−３５重量％、好ましくは約２６重量％、そして最も好ましくは約３０
重量％であると思われる。
いろいろな上記のラテックス結合剤形成性モノマーを重合するのに使用される
ラジカル開始剤には、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム
等か含まれる。重合中に使用される温度で分解する又は活性になる、いろいろな
過酸化物、例えば過酸化水素クメン、過酸化ジベンゾイル、過酸化ジアセチル、
のようなその他のラジカル開始剤が使用できる。
任意の連鎖移動剤は一般に、当業界でよく知られたいかなる適当な連鎖移動剤
であってもよい。任意の連鎖移動剤には、８から約１８個の炭素原子、好ましく
は約１２から約１４個の炭素原子を有するアルキルおよび／又はアリールメルカ
プタンのようなメルカプタンが含まれる。１２から１４個の炭素原子を有する第
３アルキルメルカプタンが非常に好ましい。適当なメルカプタンの例には、ｎ−
オクチルメルカプタン、ｎ−ドデシルメルカプタン、ｔ−オクチルメルカプタン
、ｔ−トデシルメルカプタン、トリデシルメルカプタン、テトラデシルメルカプ
タン、ヘキサデシルメルカプタン等、並びにそれらの混合物が含まれる。連鎖移
動剤の量は一般に、モノマー１００部当たり約０．２から約２．５部、好ましく
はモノマー１００部当たり０．４から約０．９部、更に好ましくはモノマー１０
０部当たり約０．７部である。好ましい態様において、連鎖移動剤は、フィリッ
プ（Ｐｈｉｌｌｉｐｓ）６６社から市販されているＳｕｌｆｏｌｅ１２０のよう
なドデシルメルカプタン連鎖移動剤である。
キレート化剤もまた重合中に使用していろいろな金属不純物をつなぎ止めそし
て均一な重合を達成するために使用することができる。かかるキレート化剤の量
は、全モノマー１００部当たり約０．０２から約０．０８部、好ましくは約０．
０５部のように一般に少量である。適当なキレート化剤の例には、エチレンジア
ミン四酢酸、ニトリロ三酢酸、クエン酸およびそれらのアンモニウム、カリウム
およびナトリウム塩が含まれる。好ましいキレート化剤には、ハンプシャー（Ｈ
ａｍｐｓｈｉｒｅ）ケミカル社からＨａｍｐ−ｅｎｅの名前で市販されているキ
レート化剤が含まれる。
好ましい態様において、エチレン性不飽和モノマーおよび高分子表面活性剤の
重合は連続して起きる。下記の例は、エチレン性不飽和モノマーと高分子表面活
性剤を連続的に添加してラテックス結合剤を形成する例である。
例１および２
二つの別個のラテックスを本発明に従って調製した。脱イオン水、高分子表面
活性剤およびＨａｍｐ−ｅｎｅの充填物を、約２０ガロンの容積を有しそして約
１４０ポンドのラテックスを保持する容量を有する反応器に添加することにより
、各ラテックスを調製した。高分子表面活性剤を添加した後に、反応器を減圧器
で排気し（水銀柱約２０インチ）、窒素でパージしそして所望の温度に加熱した
。次に過硫酸アンモニウムを脱イオン水中の約１０％の溶液として反応器に添加
した。
次にスチレン、ブタジエン、アクリロニトリルおよびドデシルメルカプタンを
含む充填物を反応器に連続して同じバッチで充填した。表１に示したのは、例１
及び２として記載したラテックス用に反応器に添加したスチレン、ブタジエン、
アクリロニトリルおよびドデシルメルカプタンの重量％である。
各ラテックス用に、第１のバッチを反応器に、過酸化アンモニウムを添加して
からほぼ５分後に充填した。次に追加のバッチを、約５分または２０分の計画し
た間隔で反応器に充填した。バッチは重合するラテックス結合剤の量に依存して
適当な計画した間隔回数にわたって添加し得る。例えば、バッチは６から１２ま
でまたはそれ以上の段階で同じ増加量で添加し得る。最後のラテックスを反応器
に添加した後、反応器内のラテックスの固形量が許容できる変換レベルを示すま
で反応を監視した。反応の保持中に反応速度が望ましくないほど遅い場合は、追
加量の過硫酸アンモニウムを充填した。
望ましい変換レベルに達した後に、各ラテックスを６０ガロン容器に入れ、蒸
気を真空抜き取りした。この工程はＤｒｅｗ Ｌ１９８のような脱泡剤の添加を
含んだ。当業界でよく知られているように、保存料Ｋａｔｈｏｎ ＬＸもまた、
アクロン デスパージョン インク．（Ａｋｒｏｎ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｉ
ｎｃ．）から販売される酸化防止剤Ｂｏｓｔｅｘ ３６２−Ｃと一緒に添加した
。Ｂｏｓｔｅｘ ３６２−Ｃはチオジプロピオン酸ジトリデシル、４−メチルフ
ェノールおよびジシクロペンタジエンとイソブチレン、ドデシルベンゼンスルホ
ン酸ナトリウムの反応生成物の水性混合物である。好ましいスチレンーブタジエ
ンーアクリロニトリルラテックス結合剤の代表的物性を表２に示す。
1差動走査熱量計
例３
比較のために、ラテックス結合剤を、アクリロニトリルモノマーの影響を決定
するために重合用の反応器充填物からアクリロニトリルモノマーを省略した以外
は例１および２と同じ手順および成分を用いて調製した。例３として記載したラ
テックス用の反応器に添加したスチレン、ブタジエン、およびドデシルメルカプ
タンの重量％を下記の表３に示す。
例３のラテックスの物性を表４に示す。
1差動走査熱量計
例１−３の得られたラテックス結合剤を次に、ポリエステルを使用した前に記
載したタイプの不織非セルロース繊維の別々のサンプルに塗布した。飽和、浸漬
またはスプレー掛のような当業界でよく知られたほとんどの適当な方法もまた使
用し得ることが理解されよう。ラテックス結合剤を繊維に塗布しで布を形成する
ためのいろいろな装置、並びに加工構造体および条件について一般に詳細な記述
は、不織布工業文献を参照する。
ラテックス結合剤を不織非セルロース繊維に塗布した後に、ラテックス結合剤
を空気乾燥しそして熱処理して非セルロース繊維を結合しそして寸法安定性の不
織布を形成する。ラテックス結合剤もまた、それらを複数の蒸気加熱缶の表面上
を通過させるか、或いは循環熱空気または赤外線ランプを使用してもよい加熱ト
ンネルまたはオーブンを通過させることにより、ラテックス結合剤を乾燥し得る
ことが理解されよう。乾燥時間は、非セルロース繊維の熱容量、加熱のタイブ、
オーブン温度、空気速度（循環空気を使用した場合）、および非セルロース繊維
がオーブンまたは加熱トンネルを通過する速度のような多くの因子の関数であろ
う。例えば、ラテックス結合剤は、該繊維を約２２０−２５０°Ｆ（華氏）の温
度でほぼ６０秒加熱および乾燥することにより、熱処理してもよい。
本発明による該繊維は、表５に示すように、改良された水引張性能特性を示し
た。報告したすべての性能特性は、該繊維を本発明に従って、ほぼ７２°Ｆおよ
び約５０％相対湿度のＴＡＰＰＩ（パルプおよび紙工業技術協会）標準条件で約
２４時間コンディショニングした後に測定した。乾燥および湿潤状態の両方での
引張値は、ＡＳＴＭ標準の１９８０年アニュアルブックに発行された名称“不織
布試験の標準的方法”のＡＳＴＭ Ｄ １１１７−８０に従って測定した。ＡＳ
ＴＭ標準試験法に従って、乾燥引張測定値は、１インチ幅、４インチ長さの布の
ストリップ用いて、インストロン試験機で３インチの初期ジョー分離で毎分５イ
ンチの速度で引張ることにより測定した。湿式引張測定は、布ストリップをイン
ストロン試験機で試験する前に水溶液に約３０秒間浸漬すること以外は乾燥引張
測定と実質的に同じ方法で測定した。風合い値は、織物工業でよく知られた織物
の量的尺度である。報告した風合い値は、５インチ平方の布片を用いてスイング
ーアルバートーハンドルーＯ−測定器で測定した読みの平均値である。該布は、
該ハントルーＯ−測定器で、機械横断万向および機械方向に試験し、そして次に
平均した。ラテックス結合剤の量は次のようにして計算した。繊維の重量（Ｆ）
を、ラテックス結合剤（Ｌ）の塗布前に得た。ラテックス結合剤（Ｌ）を塗布し
た後に、該繊維を空気乾燥しそして布の最終重量を得た（Ｆ＋Ｌ）。以下に報告
したラテックス結合剤含量を、次に式：Ｌ／（Ｆ＋Ｌ）×１００に従って決定し
た。特定の繊維の各々の正味の繊維の基準重量（表５）を一定に維持した。１０
インチ×１０インチの正味の繊維のサンプル正方形を切断しそして表の詳細の範
囲内で、１００平方インチ当たり変動が０．１グラムだけの重量範囲に分別した
。
表５は、前述したラテックス結合剤を塗布した不織非セルロース布の、改良さ
れた性能を示す。表５に示されたように、本発明に従って、ポリエステル繊維に
ついて改良された水（湿潤）引張強さが得られた。同様の比較が、アクリル繊維
、ポリプロピレン繊維、ポリエチレンファイバーガラス繊維、ポリアミド繊維等
のような他の繊維について得られると思われる。
驚くべきことに、本発明による不織非セルロース布は、ラテックス結合剤に引
張強さを増大させるための添加剤としてメラミンホルムアルデヒド樹肪を必要と
することなく、改良された水引張特性を示した。アクリロニトリルはラテックス
結合剤中に、ラテックスの耐溶媒性、例えば耐ベルクロロエチレン性、を改良す
るために典型的に使用されるが、アクリロニトリルモノマーの添加は溶媒引張強
さにあまり影響を及ぼさないが、水引張強さに驚異的影響を及ぼすことが見いだ
されたことが理解されるであろう。従って、本発明によるアクリロニトリルモノ
マー含有ラテックス結合剤は、不織非セルロース布に改良された耐水性を付与す
る。前に説明したように、本発明の付加的利点は、メラミンホルムアルデヒド樹
脂は必要とせず、従って、付随する不利益、例えば、ラテックス結合剤との混合
の困難性、硬化するのにかなりの高温が必要である、およびホルムアルデヒドを
作業場および最終用途製品に与える、という不利益がない。
本発明の現在好ましい態様を記載したが、請求の範囲内で他も具体化され得る
ことを理解されたい。Description: Nonwoven fabric of non-cellulosic fibers having improved wet tensile strength TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to non-woven fabrics of chemically bonded non-cellulosic fibers having improved water tensile strength. More particularly, the present invention relates to non-cellulosic fibrous nonwoven fabrics that include an essentially formaldehyde-free latex binder that can provide improved water tensile strength. Background of the Invention Nonwovens are mechanically placed webs or continuous sheets of fibers. The fibers may be randomly arranged or oriented in one direction. The most widely used fibers include cellulose, polyamide, polyester, polypropylene and polyethylene. The spun fibers may be drawn but are arranged directly on a porous belt by carding, air laying or wet laying, often with the aid of electrostatic charges. The sheets are then bonded by a binder and subsequently processed in an oven or calender to complete the bonding process. Many methods have been developed for applying a binder to randomly dispersed fibers. Typically, a water-based emulsion binder system is used, in which a thermoplastic or thermoset polymer latex is prepared and a loose web of fibers to be treated is dipped therein, saturated or saturated. Spraying is applied using special equipment in view of the fact that the web is structurally weak, and the web thus treated is dried and cured to ensure proper bonding. Alternatively, an aqueous or solvent solution binder system of a thermoplastic or thermoset resin may be used to impregnate the fibrous web. In yet another method, a thermoplastic or thermoset resin powder is applied to the fiber before or after making the fiber web, and the web is passed through a hot roll or hot press to reduce the fiber. Includes ways to combine. Alternatively, thermoplastic fibers having a softening point lower than the softening point of the base fiber are internally dispersed in the base fiber web, and sufficient heat and pressure are applied by the use of a heating roll or the like to obtain a thermoplastic fiber. Softens and binds the fiber mesh. Latexes commonly used in nonwoven fabrics are those made from polymers such as butadiene-styrene, butadiene-acrylonitrile, vinyl acetate, acrylic monomers such as methyl acrylate, ethyl acrylate, methyl methacrylate, and the like. While emulsion binder systems are the most prevalent method for forming nonwovens, the homopolymers, copolymers and tapolymers used so far have had one or more disadvantages. In order to be useful as textile materials, synthetic polymers must have some physical properties. Desirable properties include adequate tensile strength over a fairly wide temperature range, high modulus or stiffness under certain conditions, and good fabric quality such as toughness and hand. It is understood that using self-crosslinking latex or melamine formaldehyde resin posted latex to provide improved water tensile strength to nonwoven non-cellulose products was an accepted practice. Will be. However, such systems contain formaldehyde and release formaldehyde during the drying / curing cycle. Further, essentially all commercially available self-crosslinking and melamine-posted latex require a temperature of at least 280 ° F, and preferably 300 ° F, for proper crosslinking. However, conventional latexes cannot be used because the melting point of many non-cellulosic fibers is lower than the temperature required for proper crosslinking, eg, about 250 ° F. for polypropylene. Therefore, polypropylene fibers in the nonwoven industry have never been very successful. The problem was in the specific development of a suitable latex binder that provided acceptable tensile properties. It is an object of the present invention to provide a non-woven fabric of chemically bonded non-cellulosic fibers. Another object of the invention is a nonwoven fabric comprising a random arrangement of non-cellulosic fibers and a latex binder essentially free of formaldehyde, wherein the latex binder has a temperature lower than the melt bonding temperature of the non-cellulosic fibers. An object of the present invention is to provide the above-mentioned nonwoven fabric which can exhibit the highest tensile properties at the same time. Yet another object of the invention is a nonwoven fabric comprising a random arrangement of non-cellulosic fibers and an essentially formaldehyde-free latex binder, wherein the latex binder provides improved water tensile properties. It is an object of the present invention to provide the above-mentioned nonwoven fabric. Yet another object of the present invention is to provide a non-woven fabric of chemically bonded non-cellulosic fibers that is simple and economical to manufacture. Summary of the Invention In summary, the present invention provides a nonwoven fabric comprising a random arrangement of non-cellulosic fibers and an essentially formaldehyde-free latex binder. The latex binder comprises a polymer latex made by emulsion polymerization of a monomer mixture in the presence of a polymeric surfactant. The monomer mixture consists of a conjugated diene monomer, a vinyl substituted aromatic monomer and a vinyl cyanide monomer. The conjugated diene monomer can be selected from piperylene, isoprene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, and 1,3-butadiene. The vinyl-substituted aromatic monomer can be selected from α-methylstyrene, p-tert-butylstyrene, m-vinyltoluene, p-vinyltoluene, 3-ethylstyrene and styrene. The vinyl cyanide monomer can be selected from acrylonitrile, methacrylonitrile, etaacrylonitrile, and phenylacrylonitrile. The polymeric surfactant is about 15-35% by weight based on dry latex. The polymeric surfactant comprises about 25-27% by weight styrene / acrylic acid / α-methylstyrene copolymer in water neutralized with about 6-7% by weight ammonium hydroxide. The latex binder, which is essentially formaldehyde-free, binds the non-cellulosic fibers and forms a nonwoven that can retain a wet tensile strength of at least about 78% as measured in the transverse direction. Contains 6.7% by weight of vinyl cyanide monomer. Alternatively, the non-woven fabric of chemically bonded non-cellulosic fibers has a comparable type, substantially the same monomer mix but without vinyl cyanide monomer, and essentially formaldehyde-free latex binder There is at least a 10% improvement in wet tensile strength over nonwovens. Suitable non-cellulosic fibers include glass fibers or fibers made from polymeric materials. Such high molecular substances include polyolefins, polyesters, acrylic resins, polyamides and the like. Polyolefin fibers include polypropylene, polyethylene, polybutene and copolymers thereof. The polyester fiber includes a long-chain synthetic polymer composed of at least 85% by weight of an ester of a dihydric alcohol and terephthalic acid, such as polyethylene terephthalate, and a liquid crystal polyester, a thermochromic polyester and the like. Acrylic resin fibers contain at least 85% by weight of acrylonitrile units -CH Two Fiber-forming substances including long-chain synthetic polymers consisting of CH (CN)-are included. It will be appreciated that other types of non-cellulosic fibers can also be used in accordance with the teachings of the present invention. For example, high modulus fibers better known as graphite fibers made from rayon, polyacrylonitrile or petroleum pitch can also be used. The non-cellulose fiber nonwoven fabric is formed by randomly arranging non-cellulose fibers. Next, a latex binder essentially free of formaldehyde is applied to the fibers. The latex binder is then heat treated to chemically bond the non-cellulosic fibers to form a dimensionally stable nonwoven. Detailed description of preferred embodiments The present invention relates to non-woven fabrics of chemically bonded non-cellulosic fibers. The nonwoven fabric is suitable for soft and drapeable fabrics such as diaper cover materials, women's menstrual cover materials, medical gowns, masks, caps and drapes, and for clothing comfort, furniture coverings (skirts). ), Quilts, water bed deflectors and hard and elastic fabrics such as clothing insulation and padding. The fabric of the present invention is made by forming a mat of randomly arranged non-cellulosic fibers that are chemically bound by an essentially formaldehyde-free latex binder. Latex binders that are essentially formaldehyde free can chemically bind non-cellulosic fibers and form a dimensionally stable nonwoven. As is well known in the art, latex binders may be applied to a layer of randomly arranged non-cellulosic fibers in a discontinuous pattern with binder locations spaced apart, or the entire layer of non-cellulosic fibers may be May be applied uniformly. As used herein, the term "essentially formaldehyde free" refers to the conventional drying / curing of a latex binder as measured by the Nash / HPLC method (high performance liquid chromatography) well known in the art. Latex binder which does not release more than 0.7 (PPM) parts per million parts latex binder during cycling. As used herein, the term "chemically bonded" refers to a bond that is not formed as a result of a heat treatment, such as a fusion bond, as evidenced by a physical change in the fiber. The non-cellulosic fibers of the fabric can be glass fibers made from a polymeric material. The glass fibers are of the type well known in the art and extruded from molten glass through small orifices and spun at high speed. Suitable polymeric materials include polyolefins, polyesters, and acrylics, polyamides, and the like. Polyolefin fibers include polypropylene, polyethylene, polybutene and copolymers thereof. Polyester fibers include long chain synthetic polymers containing at least 85% by weight of an ester of a dihydric alcohol and terephthalic acid, such as polyethylene terephthalate, and further comprise liquid crystal crystalline polyester thermochromic polyester. Acrylic resin fibers contain at least 85% by weight of acrylonitrile units -CH Two Long chain synthetic polymers consisting of CH (CN)-are included. It will be appreciated that other types of non-cellulosic fibers can also be used in accordance with the teachings of the present invention. For example, high modulus fibers more commonly known as graphite fibers made from rayon, polyacrylonitrile or petroleum pitch can also be used. The non-cellulosic fibers can be of a suitable size and randomly arranged in a suitable thickness depending on the desired end use of the nonwoven. Non-cellulosic fibers are typically about 0.25 to 2 inches long, and typically about 1. It is 2-6 denier. The non-cellulosic fibers may be placed in a random array such that they overlap and intersect to a thickness of about 0.25 inches or less to form a mat of non-cellulosic fibers. Non-cellulosic fibers can be arranged in almost any convenient known manner, such as warm laying, air-laying or carding. After randomly arranging the non-cellulosic fibers as desired, a latex binder is applied to the fibers. The latex binder is used in an effective amount such that the resulting fibers have sufficient strength and cohesion for the intended end use application. It will be appreciated that the exact amount of latex binder will depend in part on such factors as the type of fiber, the weight of the fiber layer, the nature of the latex binder, and the like. For example, more binders may be used for end uses requiring high strength fibers. The typical content of latex applied to the non-cellulosic fiber mat is about 15-40% by weight. Preferably, a minimal amount of latex binder is applied to obtain the properties well known in the art, such as the minimum tensile strength, hand, etc. required for the desired nonwoven. The latex binder used in accordance with the present invention is prepared by a well-known conventional emulsion polymerization process using one or more ethylenically unsaturated monomers and a polymeric surfactant as disclosed herein. Additional conventional additives, such as free radical initiators, optional chain transfer, as shown in U.S. Patent No. 5,166,259 to Schmeing and White. Agents, chelating agents and the like may be used. Suitable ethylenically unsaturated monomers for the emulsion polymerization reaction include conjugated diene monomers, vinyl-substituted aromatic monomers and vinyl cyanide monomers. The conjugated diene monomer generally contains 4 to 10 carbon atoms, preferably 4 to 6 carbon atoms. Examples of particular diene monomers include piperylene, isoprene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene and the like, preferably 1,3-butadiene. The amount of conjugated diene monomer used is about 50-70% by weight, preferably about 55-65% by weight, and most preferably about 60% by weight. Vinyl-substituted aromatic monomers generally contain from 8 to 12 total carbon atoms. Examples of particular vinyl-substituted aromatic monomers include α-methylstyrene, p-tert-butylstyrene, m-vinyltoluene, p-vinyltoluene, 3-ethylstyrene and the like, preferably styrene. The amount of vinyl-substituted aromatic monomer used is about 16-50%, preferably about 27-50%, and most preferably about 27% by weight. If the amount of vinyl-substituted aromatic monomer in the present invention exceeds about 50% by weight, the latex becomes brittle, unacceptable as a binder, and has unacceptable dry and wet tensile properties for non-cellulose nonwovens. Further, as more conjugated diene monomer and less vinyl substituted aromatic monomer are added, non-cellulosic nonwovens generally have a softer feel and lower tensile strength. Similarly, as less conjugated diene monomer and more vinyl-substituted aromatic monomer are added, non-cellulosic nonwovens generally have a stiffer feel and higher tensile strength to the extent that the latex binder does not form a continuous film. As such, the tensile properties are reduced and the non-cellulosic nonwoven becomes too stiff. The vinyl cyanide monomer can be methacrylonitrile, etaacrylonitrile, phenylacrylonitrile, and the like, and is preferably acrylonitrile. The amount of vinyl cyanide monomer used is at least about 6.7%, preferably about 6.7-15%, and most preferably about 6.7-10% by weight. The polymeric surfactant is an acrylic resin that has been neutralized with a solution. In a preferred embodiment, the polymeric surfactant comprises about 25-27% by weight styrene / acrylic acid / α-methylstyrene copolymer in water neutralized with a base such as ammonium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide. And resins having an acid value of about 100-300 and a weight average molecular weight greater than about 7,000. Most preferably, the polymeric surfactant is neutralized with about 6-7% by weight of ammonium hydroxide and has an acid value of about 205 and a weight average molecular weight of about 8,500, and in parts by weight It has an average weight ratio of α-methylstyrene, styrene and acrylic acid of about 37:32:31. The resin is prepared using a small amount of diethylene glycol monoethyl ether as a solvent according to the method described in US Pat. No. 4,529,787 to Schmidt et al., Which is incorporated herein by reference. Additional resins useful in the present invention are prepared according to U.S. Patent No. 4,414,370 to Hamielec et al. And U.S. Patent No. 4,546,160 to Brandt et al., Which are incorporated herein by reference. obtain. The amount of polymeric surfactant added to the reactor will typically be about 15-35%, preferably about 26%, and most preferably about 30% by weight on a dry latex basis. . Radical initiators used to polymerize various of the above latex binder-forming monomers include sodium persulfate, ammonium persulfate, potassium persulfate, and the like. Other radical initiators can be used, such as various peroxides, such as cumene hydrogen peroxide, dibenzoyl peroxide, diacetyl peroxide, which decompose or become active at the temperatures used during the polymerization. The optional chain transfer agent can generally be any suitable chain transfer agent well known in the art. Optional chain transfer agents include mercaptans such as alkyl and / or aryl mercaptans having 8 to about 18 carbon atoms, preferably about 12 to about 14 carbon atoms. Tertiary alkyl mercaptans having 12 to 14 carbon atoms are highly preferred. Examples of suitable mercaptans include n-octyl mercaptan, n-dodecyl mercaptan, t-octyl mercaptan, t-todecyl mercaptan, tridecyl mercaptan, tetradecyl mercaptan, hexadecyl mercaptan, and the like, and mixtures thereof. The amount of chain transfer agent will generally be from about 0.2 to about 2.5 parts per 100 parts of monomer, preferably 0.4 to about 0.9 parts per 100 parts of monomer, more preferably about 0. 0 to 100 parts of monomer. 7 copies. In a preferred embodiment, the chain transfer agent is a dodecyl mercaptan chain transfer agent such as Sulfole 120, commercially available from Phillips 66. Chelating agents can also be used during polymerization to sequester various metal impurities and to achieve uniform polymerization. The amount of such chelating agents may range from about 0.02 to about 0.08 parts, preferably about 0. Generally small, such as 05 parts. Examples of suitable chelators include ethylenediaminetetraacetic acid, nitrilotriacetic acid, citric acid and their ammonium, potassium and sodium salts. Preferred chelating agents include those that are commercially available from Hampshire Chemical Company under the name Hamp-ene. In a preferred embodiment, the polymerization of the ethylenically unsaturated monomer and the polymeric surfactant occurs continuously. The following example is an example of forming a latex binder by continuously adding an ethylenically unsaturated monomer and a polymeric surfactant. Examples 1 and 2 Two separate latexes were prepared according to the invention. Prepare each latex by adding a charge of deionized water, polymeric surfactant and Hamp-ene to a reactor having a volume of about 20 gallons and a capacity to hold about 140 pounds of latex did. After the addition of the polymeric surfactant, the reactor was evacuated with a vacuum (about 20 inches of mercury), purged with nitrogen and heated to the desired temperature. Next, ammonium persulfate was added to the reactor as an approximately 10% solution in deionized water. The reactor was then charged with the same batch containing styrene, butadiene, acrylonitrile and dodecyl mercaptan in the same batch. Shown in Table 1 is the weight percent of styrene, butadiene, acrylonitrile and dodecyl mercaptan added to the reactor for the latex described as Examples 1 and 2. For each latex, the first batch was charged to the reactor approximately 5 minutes after the ammonium peroxide was added. Additional batches were then charged to the reactor at planned intervals of about 5 or 20 minutes. The batch may be added over a suitable planned number of intervals depending on the amount of latex binder to be polymerized. For example, the batch may be added in the same increment in 6 to 12 or more steps. After the last latex was added to the reactor, the reaction was monitored until the solids content of latex in the reactor showed an acceptable level of conversion. If the reaction rate was undesirably slow during the hold of the reaction, an additional amount of ammonium persulfate was charged. After the desired conversion level was reached, each latex was placed in a 60 gallon container and the steam was evacuated. This step involved the addition of a defoamer such as Drew L198. As is well known in the art, the preservative Kathon LX is also available from Akron Dispersion, Inc. (Akron Dispersion Inc.) was added along with the antioxidant Bostex 362-C. Bostex 362-C is an aqueous mixture of the reaction product of ditridecyl thiodipropionate, 4-methylphenol and dicyclopentadiene with isobutylene and sodium dodecylbenzenesulfonate. Table 2 shows typical physical properties of a preferred styrene-butadiene-acrylonitrile latex binder. 1 Differential scanning calorimeter Example 3 For comparison, a latex binder was prepared using the same procedures and components as in Examples 1 and 2, except that the acrylonitrile monomer was omitted from the reactor charge for polymerization to determine the effect of the acrylonitrile monomer. The weight percentages of styrene, butadiene, and dodecyl mercaptan added to the latex reactor described as Example 3 are shown in Table 3 below. Table 4 shows the physical properties of the latex of Example 3. 1 Differential Scanning Calorimeter The resulting latex binder of Examples 1-3 was then applied to separate samples of nonwoven non-cellulosic fibers of the type previously described using polyester. It will be appreciated that most suitable methods well known in the art, such as saturation, dipping or spraying, may also be used. For a general and detailed description of the various equipment for applying a latex binder to fibers to form a fabric, as well as processed structures and conditions, refer to the nonwoven industry literature. After the latex binder has been applied to the nonwoven non-cellulosic fibers, the latex binder is air dried and heat treated to bind the non-cellulosic fibers and form a dimensionally stable nonwoven. Latex binders are also used to dry the latex binders by passing them over the surface of a plurality of steam heating cans or through a heating tunnel or oven, which may use circulating hot air or infrared lamps. It will be appreciated that it gains. Drying time is a function of many factors, such as the heat capacity of the non-cellulosic fibers, the type of heating, oven temperature, air velocity (if circulating air is used), and the rate at which the non-cellulosic fibers pass through the oven or heating tunnel. There will be. For example, the latex binder may be heat treated by heating and drying the fibers at a temperature of about 220-250 ° F. (Fahrenheit) for approximately 60 seconds. The fibers according to the present invention exhibited improved water tensile performance characteristics, as shown in Table 5. All reported performance characteristics were measured after conditioning the fibers in accordance with the present invention at TAPPI (Pulp and Paper Industries Association) standard conditions of approximately 72 ° F. and approximately 50% relative humidity for approximately 24 hours. Tensile values in both dry and wet states were measured according to ASTM D 1117-80, entitled "Standard Methods of Nonwoven Testing", published in the 1980 Annual Book of ASTM Standards. In accordance with the ASTM standard test method, dry tensile measurements are determined by pulling at a rate of 5 inches per minute with an initial jaw separation of 3 inches on an Instron tester using a 1 inch wide, 4 inch long strip of cloth. It was measured. Wet tensile measurements were performed in substantially the same manner as dry tensile measurements, except that the fabric strip was immersed in an aqueous solution for about 30 seconds before testing on an Instron tester. Hand value is a quantitative measure of fabric well known in the textile industry. The reported hand value is the average of the readings measured on a swing-albertau handle-O-measurement instrument using a 5 inch square piece of cloth. The fabric was tested on the Huntleux O-Meter in machine direction and machine direction and then averaged. The amount of latex binder was calculated as follows. Fiber weight (F) was obtained before application of latex binder (L). After applying the latex binder (L), the fibers were air dried and the final weight of the fabric was obtained (F + L). The latex binder content reported below was then determined according to the formula: L / (F + L) × 100. The net fiber reference weight (Table 5) for each of the specified fibers was kept constant. Sample squares of 10 inch by 10 inch net fiber were cut and fractionated within the details of the table to a weight range of only 0.1 gram variation per 100 square inches. Table 5 shows the improved performance of the nonwoven non-cellulosic fabric coated with the latex binder described above. As shown in Table 5, in accordance with the present invention, improved water (wet) tensile strength was obtained for polyester fibers. Similar comparisons would be obtained for other fibers such as acrylic fibers, polypropylene fibers, polyethylene fiber glass fibers, polyamide fibers, and the like. Surprisingly, the nonwoven non-cellulosic fabrics according to the present invention showed improved water tensile properties without the need for melamine formaldehyde fat as an additive to the latex binder to increase tensile strength. . Acrylonitrile is typically used in latex binders to improve the solvent resistance of the latex, e.g., the resistance to velchloroethylene, although the addition of acrylonitrile monomer does not significantly affect the solvent tensile strength. It will be understood that a phenomenal effect on water tensile strength has been found. Thus, the acrylonitrile monomer-containing latex binder according to the present invention confers improved water resistance to nonwoven non-cellulosic fabrics. As explained previously, an additional advantage of the present invention is that melamine formaldehyde resin is not required, and therefore, has the attendant disadvantages, such as difficulty mixing with latex binders, significant elevated temperatures to cure. There is no disadvantage that it is necessary and provides formaldehyde to the workplace and end use products. Although the presently preferred embodiments of the invention have been described, it is to be understood that other embodiments can be made within the scope of the appended claims.