【発明の詳細な説明】
ポリプロピレンコポリマーアロイ及びその製造方法
技術分野
本発明は、一般に、柔軟な繊維及び布への適用に特に適するポリプロピレンコ
ポリマーアロイ及びそれらの製造方法に関する。本発明の一態様は、アロイの４
０〜９０重量％の量の、３.５重量％のエチレン含量を有するエチレン−プロピ
レンランダムコポリマーと、アロイの１０〜６０重量％の量のエチレン−プロピ
レンバイポリマーであって、このバイポリマーを前記ランダムコポリマーと混和
性にする有効エチレン含量を有するバイポリマーとを含むエチレン−プロピレン
コポリマーアロイに関する。
本発明の背景
ポリプロピレンは、周知の商業上の対象物であり、当該分野の通常の技術者に
は周知の広範な適用において使用されている。ポリプロピレンは、多くの繊維、
布、又は同様の製品への適用において広く使用されている。しかし、それは、一
般に、使い捨ての衣料品及びおむつのための不織布のような高い柔軟性を必要と
する適用においては欠陥がある。このような柔軟性の最終用途の繊維及び布への
適用については、プロピレン及びエチレンモノマー単位の統計的配置を有する巨
大分子（以下、ランダムコポリマー）が使われてきている。それは、これらが、
ホモポリマープロピレンから作られた繊維及び布と比較して改良された柔軟性及
びドレープ特性を呈する繊維及び布に加工できるからである。
ランダムコポリマーは、プロピレン及び巨大分子鎖中にエチレンモノマーをラ
ンダムに取り込ませることができる触媒を含む反応媒体中に、少量のエチレンを
淵加し、それによって巨大分子の全体的な結晶度及び剛性を低減させることによ
って作られる。ランダムコポリマーは、そのより低い結晶度及び剛性のため、強
化された柔軟性を必要とする繊維及び布への適用において、ホモポリマーポリプ
ロピレンよりも好ましい。しかし、多数の実際的な制限が、柔軟な最終繊維及び
布の用途におけるランダムコポリマーの適用を制限してきた。一つの制限は、ポ
リプロピレン製造業者が、一般にランダムコポリマーの５重量％を超えるレベル
で経済的にエチレンを取り込ませることができないことである。別の制限は、現
存する繊維及び布の加工法では、従来の高エチレン含量ランダムコポリマー、特
に３重量％を超えるエチレン含量を有するランダムコポリマーから、細い直径の
繊維及び良好なカバレージ（coverage）の布を経済的に得ることができないこと
である。カバレージは、布の単位面積あたりのポリマーの重量として定義される
。それは、収量と、したがって面積コストとに関連するので、しばしば最も重要
な布のパラメーターである。これらの、及びその他の制限は、以下の典型的なス
パンボンド法の論述から明らかになるであろう。
ランダムコポリマーは、スパンボンド不織布の製造において長い間用いられて
きた。典型的なスパンボンド法においては、顆粒又はペレット形態のランダムコ
ポリマー樹脂を、最初に押出し機に供給し、そこで、加熱溶融スクリューによっ
て樹脂を溶融すると同時に強制的に系を通過させる。スクリューの終点で、紡糸
ポンプが溶融ポリマーをフィルターを通して計量し、複数の穴（以下、毛細管）
を有するダイ（以下、紡糸口金）へ送り、ここで、溶融ポリマーを加圧下で毛細
管を通して押出して繊維にする。紡糸口金を出てくる繊維は、固化させられ、高
速エアジェットによってより細い直径の繊維へ引き伸ばされる。固化した繊維は
、動くベルト上にランダムに重ねられて、当該技術分野において繊維ウェブとし
て公知のランダムな繊維のメッシュ様構造を形成する。最適な柔軟性及びドレー
プ特性のためには、繊維の固化は、繊維が互いにくっつき合うのを防止するため
に、繊維が接触する前に起こらなければならない。繊維が互いにくっつき合うこ
の現象は、最終的に、より剛性が高く、柔軟性に劣る布をもたらす。ウェブの形
成後、次に、ウェブを結合させて、２つの加熱スチールロール（以下、サーモボ
ンドカレンダー）の間でそれをプレスすることによって、その最終強度を達成す
る。
繊維を作るのに用いられるランダムコポリマーのエチレン含量は、スパンボン
ド布の柔軟性の感触及びドレープ特性に影響を与えるパラメーターの一つである
。長い間、より柔軟なスパンボンド布は、ランダムコポリマー中のエチレン含量
の量を上げることによって製造し得ると認識されてきた。一般に、コポリマーの
エ
チレン含量が多くなればなるほど、各繊維は、よりしなやかで剛性が低くなり、
したがって、その布自体に、より柔軟な感触が付与される。しかし、次第に増加
するエチレン含量を有するランダムコポリマーから作られた繊維は、固化するの
により長い時間を要し、それらは固化が起こる前に互いにくっつき合ってより粗
い繊維を形成する傾向を有する結果となる。この現象の結果は、中でも、布の均
一性、カバレージ（単位面積あたりベース（basis）重量）及びドレープ／風合
い特性が悪影響を受けることである。布は、更に剛質になり、柔軟性が劣るよう
になる。この問題は、おそらく押出し量を低下させることにより多少軽減され得
るが、これらの樹脂が接触する前に固化するようにより多くの時間を与えるため
には、繊維が互いにくっつき合うのを防止するために一般に非常に低い押出し量
が必要となるため、総ポリマーの３.５重量％を超えるエチレン含量を有するラ
ンダムコポリマーを加工することは、一般に不経済となる。
更に、５重量％を超えるエチレン含量を有するランダムコポリマーは、一般に
、液体反応器又はハイブリッド反応器技術で生産することが可能ではない。「液
体反応器技術」という用語は、ここで用いる場合、重合が不活性炭化水素溶媒中
で実施されるスラリー重合法、及び重合が液化プロピレン中で実施される塊状重
合法にも及ぶ。「ハイブリッド反応器技術」という用語は、ここで用いる場合、
１又は２以上の液体反応器系及びそれに続いて１又は２以上の気相反応器を含む
重合方法をいう。液体のみ及びハイブリッド反応器系は、世界中でのポリプロピ
レン製造能力のほとんどの源泉となる。液体反応器系においては、液体炭化水素
がポリマーのアタクチックな部分を可溶化し、そのレベルはポリマー鎖中のエチ
レンモノマーの高い出現率によって増強される。アタクチックな物質は、タック
性(粘着性)があり、液体炭化水素が蒸発するとすぐに、下流の装置中で流動性の
問題を生じさせる。この現象のため、ランダムコポリマー中へのエチレンの取り
込みは、液体反応器系においては最大５重量％に制限される。そのレベルより上
であると、タック性コポリマーの顆粒は、塊状になり、及び／又は加工装置の金
属壁にくっつき、一般にその目詰まりをもたらす。
ハイブリッド反応器技術を使用する方法は、熱可塑性オレフィン樹脂（以下、
ＴＰＯ）の生産において広く用いられてきたが、一般にランダムコポリマーの
生産には用いられて来なかった。米国特許第３,８０６,５５８号、第４,１４３,
０９９号及び第５,０２３,３００号に記載の典型的なＴＰＯ樹脂は、第一のホモ
ポリマー又はランダムコポリマー成分と、オレフィンコポリマーエラストマーと
して知られる第二のゴム様成分とを含む。一般に、ＴＰＯの技術分野の技術者の
間では、エラストマー成分のエチレン含量を３０〜４０重量％未満の範囲に低下
させることは、気相反応器のひどい付着物及び運転停止をもたらすであろうとい
うことが広く信じられている。したがって、従来のＴＰＯ樹脂は、高いエチレン
含量にもかかわらず、ＴＰＯ樹脂のエラストマー成分が、樹脂をホモポリマー部
分又はランダムポリマー部分と不混和性にする大量のエチレンを含有しているの
で、繊維の製造のような典型的なランダムコポリマーの適用には一般に好適では
ない。
したがって、従来の高エチレンランダムコポリマー及びＴＰＯ樹脂の物理的欠
点及び加工なしで、より柔軟な繊維及び布を作ることを可能にする高いエチレン
含量を有するポリプロピレンベースの樹脂を開発することが、非常に望ましい。
発明の概要
本発明者らは、上述の問題を克服するポリマーアロイを発見した。その全体的
なコンセプトにおいてこれらのアロイは、異なるが互いに混和性である２つのポ
リオレフィン性ポリマー成分を含む。「混和性」という用語は、ここで用いる場合
、本発明のコポリマーが、動的機械的熱分析（Dynamic Mechanical Thermal Ana
lysis;以下、ＤＭＴＡ）に供した場合に、実質的に単一のガラス転移温度（以下
、Ｔｇ）ピークを示すことを意味する。単一のＴｇピークは、図３に例示されて
おり、それは、図２に示すもののような２つ又は多数の肩峰カーブと対比される
。各成分は、プロピレンと、Ｃ3〜Ｃ20α−オレフィン及び／又はＣ3〜Ｃ20ポリ
エンからなる群から選択される任意の数のコモノマーとのコポリマー(２つのモ
ノマーを有する)、又はターポリマー（３つのモノマーを有する）又はマルチポ
リマー（多数のモノマーを有する）であることができる。
本発明の１つの態様は、中でも、経済的に許容され得る加工条件で例外的な柔
軟性を有する繊維及びスパンボンド不織布を作るのに特に適するエチレン−プロ
ピレンコポリマーアロイに関する。「コポリマーアロイ」という用語は、ここで
用
いる場合、２又は３以上のポリマー成分を含むコポリマーをいい、ここで、各ポ
リマー成分は、プロピレンとエチレン又は他のα−オレフィンとのコポリマーで
あり、異なるエチレン組成を有する。コポリマー成分は、別個に作製して、次に
従来の混合技術を用いて単一のコポリマーアロイへ混合してもよく、あるいは連
続段階重合スキーム（その１つの態様を以下に記載する）において生産してもよ
い。本発明は、主にエチレン−プロピレンコポリマーアロイの態様に関して記載
されているが、同じ発明的コンセプトが、例えば１−ブテンのような他のα−オ
レフィンを用いてプロピレンコポリマーアロイを生産するために使用され得るこ
とは、理解されるべきである。また、ターポリマー、ブテン−エチレン−プロピ
レンアロイは、本発明の範囲内である。
本発明の１つの態様において、コポリマーアロイは、第一のエチレン−プロピ
レンコポリマーであって、アロイの４０〜９０重量％の量の、１.０〜５.０重量
％のエチレン含量を有するランダムコポリマーであるコポリマーと、アロイの１
０〜６０重量％の量の、６〜４０重量％のエチレン含量を有する第二のエチレン
−プロピレンコポリマーとを含む。エチレン−プロピレンコポリマーアロイは、
更に、アロイのこの２つのコポリマー成分が互いに混和性であることを特徴とす
る。これに対し、ＴＰＯ樹脂は、少なくとも２つのＴｇピークを明らかにする。
後のＴＰＯ樹脂は、一般に繊維に引き伸ばすことができない。
本発明の別の態様において、ターポリマー、ブテン−エチレン−プロピレンア
ロイは、アロイの４０〜９０重量％の量の、１.０〜５.０重量％のエチレン含量
を有するランダムコポリマーであるエチレン−プロピレンコポリマーと、ターポ
リマーがアロイの１０〜６０重量％を構成する、１〜４０重量％のブテン含量、
及び５〜４０重量％のエチレン含量を有するブテン−エチレン−プロピレンター
ポリマーとを含む。本発明のブテン−エチレン−プロピレンターポリマーアロイ
は、更に、その成分のすべてが互いに混和性であることを特徴とする。
本発明の別の態様は、本発明のコポリマーを製造するためのマルチ反応器法に
関する。この方法の特定の態様は、以下の工程を含む：単一又は複数の反応器中
で、巨大分子中にエチレンモノマーをランダムに取り込ませることができる触媒
系の存在下で、エチレン及びプロピレンの混合物を重合させ、アロイの４０〜
９０重量％の量の、１〜５重量％のエチレン含量を有するランダムコポリマーを
形成する第一の段階；及び、次に、活性触媒を含有するランダムコポリマーがな
お存在する下で、単一又は複数の段階でエチレン及びプロピレンの混合物を重合
させ、アロイの１０〜６０重量％の量の、５〜４０重量％のエチレン含量を有す
るエチレン−プロピレンコポリマーを形成する第二の段階。本発明の特定の態様
は、単一又は複数の液体反応器を含む第一の重合段階と、単一又は複数の気相反
応器を含む第二の重合段階とを有するハイブリッド方法に関する。本発明の他の
態様は、更に、本発明のコポリマーから作られた繊維及び布、及びこれらの物を
作る方法に関する。
図面の簡単な説明
本発明のこれらの、そして他の特徴、側面及び利点は、以下の記載、付随する
特許請求の範囲、及び添付の図面に関して更によく理解されるであろう。図面に
おいて：
図１は、本発明のあるハイブリッド二反応器法の態様の図である。
図２は、従来の反応器ＴＰＯ樹脂のＤＭＴＡ解析である。
図３は、本発明のコポリマーの一態様のＤＭＴＡ解析である。
図４は、本発明のコポリマーの一態様を用いて調製した繊維の横断面の透過型
電子顕微鏡像である。
図５は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）解析によって測定した、本発明のコポリマ
ーの一態様の融点を示す。
図６は、本発明のコポリマーの一態様から作られたスパンボンド不織布の結合
温度の関数としての柔軟性を示す。
図７は、本発明のコポリマーの一態様を用いて作製した繊維のテナシティ及び
伸び特性を示す。
発明の詳細な説明
本発明を、好ましい態様に関して記載するが、それは本発明をこれらの態様に
制限することを意図するものではないことは理解されるであろう。反対に、付随
する特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲及び精神の中に包含され得
るすべての代替物、改変及び同等物をカバーすることを意図している。アロイ組成物 コポリマーアロイ
本発明の一つの態様は、広く、柔軟な最終用途の適用に特に適するポリマーア
ロイに関する。ポリマーアロイという用語は、ここで用いる場合、２つの、異な
るが混和性である、少なくとも１つのα−オレフィン及び／又はポリエンとのプ
ロピレンのポリオレフィン性マルチポリマーを含むポリマーをいう。一般に、本
発明における使用に好適なα−オレフィンとしては、エチレン、及び２〜２０個
の炭素原子、好ましくは３〜１６個の炭素原子、最も好ましくは３〜８個の炭素
原子を含むものが挙げられる。このようなα−オレフィンの説明のための非制限
的な例としては、エチレン、１−ブテン、１−ペンテン、４−メチル−１−ペン
テン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン等がある。１つ
の態様においては、ポリエンは、ジエンであり、これは３〜２０個の範囲の炭素
原子を有する。好ましくは、ジエンは、４〜２０個の炭素原子、好ましくは４〜
１５個の炭素原子、及びより好ましくは６〜１５個の範囲の炭素原子を有する、
直鎖、分岐鎖又は環式炭化水素ジエンである。好適なジエンの例としては、１，
３−ブタジエン、１，４−ヘキサジエン及び１，６−オクタジエンのような直鎖
非環式ジエン；５−メチル−１，４−ヘキサジエン、３，７−ジメチル−１，６
−オクタジエン、３，７−ジメチル−及びジヒドロイオネンのような分岐鎖非環
式ジエン；１，３−シクロペンタジエン、１，４−シクロヘキサジエン、１，５
−シクロオクタジエン及び１，５−シクロドデカジエンのような単環脂環式ジエ
ン；及び、テトラヒドロインデン、メチルテトラヒドロインデン、ジシクロペン
タジエン、ビシクロ−（２，２，１）−ヘプタ−２−５−ジエンのような多環脂
環式融合及び架橋環ジエン；５−メチレン−２−ノルボルネン、５−プロペニル
−２−ノルボルネン、５−イソプロピリデン−２−ノルボルネン、５−（４−シ
クロペンテニル）−２−ノルボルネン、５−シクロヘキシリデン−２−ノルボル
ネン、５−ビニル−２−ノルボルネン及びノルボルネンのようなアルケニル、ア
ルキリデン、シクロアルケニル及びシクロアルキリデンノルボルネンがある。特
に好ましいジエンは、１，４−ヘキサジエン、５−エチリデン−２−ノルボルネ
ン、５−ビニリデン−２−ノルボルネン、５−メチル−２−ノルボルネン及びジ
シクロペンタジエンである。特に好ましいジエンは、５−エチリデン−２−ノル
ボルネン及び１，４−ヘキサジエンである。
ある特定の態様は、ランダムコポリマーである第一のエチレン−プロピレンコ
ポリマーと、第二のエチレン−プロピレンコポリマーとを含むエチレン−プロピ
レンコポリマーアロイであって、第二のコポリマーのエチレン含量が２つのコポ
リマー間に混和性を付与するための臨界値より低いコポリマーアロイに関する。
明確さのために、第二のエチレン−プロピレンコポリマーは、以下では「バイポ
リマー」と呼び、第一のコポリマー成分と区別する。本発明者らは、バイポリマ
ーのエチレン含量が４０重量％未満に保たれる場合、このバイポリマーのランダ
ムコポリマーとのコポリマーアロイは、実質的に単一のＴｇピークを有すること
、そして、より重要なことに、一般に高エチレン含量コポリマー又はＴＰＯ樹脂
に付随する加工性の問題なしに、例外的な柔軟性を有する繊維及び布の製造を可
能にすることを発見した。アロイ中の２つの成分の相対的な量は変化し得る。ア
ロイのランダムコポリマー成分は、０.１〜６.０重量％のエチレン含量を有して
いてもよいが、好ましくは１〜５重量％の範囲内に、最も好ましくは３〜４重量
％の範囲内に保たれるべきである。その分子量及び分子量分布は、広い範囲内で
変化し得る。
一般に、バイポリマー成分のエチレン含量は、６以上〜４０重量％まで変化し
得る。バイポリマー中のエチレン含量の正確な上限は、バイポリマーがランダム
コポリマー成分と混和性であることを止める点と定義される。５重量％以下のエ
チレンレベルで、バイポリマーが実際ランダムコポリマーであることは理解され
る。５重量％まで変化するエチレン組成を有するランダムコポリマーのブレンド
は、当該分野において周知であり、本発明のコポリマーアロイの範囲外である。
６〜１２重量％のエチレン含量を有するエチレン−プロピレンコポリマーもまた
、しばしばランダムコポリマーとして呼ばれるが、それらは、増大したレベルの
ブロック状の結晶エチレンを呈し始める。本発明の目的のためには、バイポリマ
ーのエチレン含量は、バイポリマーの１０〜３０重量％の範囲内に保たれること
が好ましい。最適な結果のためには、バイポリマーのエチレン含量は、バイポリ
マーの１０〜２０重量％の範囲内に保たれるべきである。
アロイの最終的な特性に影響を与える多数の構造変数（structural variables
）がある。これらの構造変数は、それらがアロイの正確な最終的特性を定義する
ことができるという意味において重要であり、特定の適用の要求に合うように調
整することができる。最も重要なもののうちの２つは、全体的なエチレン含量及
びコポリマーアロイの分子量である。アロイの全体的なエチレン含量は、アロイ
から作られる種々の物品の柔軟性を決定する主要な因子であり、特定の最終用途
について必要な柔軟性に応じて３.５〜３０％の広い範囲内で変化し得る。繊維
への適用については、全体的なエチレン含量は、好ましくは５％〜１５％であり
、最も好ましくはアロイの６〜８重量％である。コポリマーアロイの分子量（Ｍ
Ｗ）は、その溶融粘度及び最終的な望ましい物理的特性を決定する。ＭＦＲ試験
（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８、コンディションＬ）によって決定したアロイのＭＷは
、微量〜１０００ｇ／１０分の広い範囲内で変化し得、好ましくは３〜１００ｇ
／１０分、そして最も好ましくは２５〜６５ｇ／１０分である。別の重要な構造
変数である、アロイの分子量分布（ＭＷＤ）もまた、広い範囲内で変化し得るが
、一般的に、繊維への適用については狭い全体的ＭＷＤが好ましい。ＭＷＤは、
溶融加工性、ならびに達成可能な物理的特性のレベル及びバランスにおいて、あ
る役割を果たす。ＭＷＤは、非常に狭い（メタロセン触媒を用いて得られる、多
分散性、すなわちＭｗ／Ｍｎが２であるようなもの）〜広い（多分散性１２のよ
うなもの）まで変化し得る。２〜６の範囲の多分散性が好ましく、２〜４の範囲
の多分散性が最も好ましい。別の変数である組成分布は、アロイの分子間のコモ
ノマーの分布をいう。アロイの全体的な構造変数は、アロイ成分の各々の構造変
数及びアロイ中の成分の各々の重量に依存する。
ランダムコポリマー成分は、微量〜５重量％のエチレン含量、微量〜１０００
ｇ／１０分のＭＦＲ、非常に狭い（ほとんどすべての分子がほとんど同じエチレ
ンコモノマー含量を有する、メタロセンにより製造されたランダムコポリマーの
場合のようなもの）〜広い（典型的なチーグラー・ナッタ触媒系の場合のような
もの）までにわたる組成分布、非常に狭い（メタロセンにより製造されたランダ
ムコポリマーの場合におけるような多分散性２）〜広い（チーグラー・ナッタ触
媒系の場合におけるような多分散性３〜８）〜非常に広い（多分散性８〜５０）
までのＭＷＤを有し得る。ランダムコポリマーの上述の構造変数は、触媒の選択
及び／又は一連の複数の反応器の使用を含む当該分野において周知の多数の方法
によって制御し得る。
バイポリマー成分は、６％〜４０重量％のエチレン含量、微量〜１０００ｇ／
１０分のＭＦＲ、非常に狭い（各分子がほとんど正確に同じエチレン含量を有す
る、メタロセンにより製造されたバイポリマーの場合のようなもの）〜広い（典
型的なチーグラー・ナッタ触媒系の場合のようなもの）にわたる組成分布、非常
に狭い（メタロセンにより製造されたランダムポリマーの場合におけるような多
分散性２）〜広い（チーグラー・ナッタ触媒系の場合におけるような多分散性３
〜８）〜非常に広い（多分散性８〜５０）までのＭＷＤを有し得る。ランダムコ
ポリマーの上述の構造変数は、触媒の選択及び／又は一連の複数の反応器の使用
を含む当該分野において周知の多数の方法によって制御し得る。バイポリマーの
エチレン含量は、好ましくは１０〜３０重量％であるべきであり、最も好ましく
は１０〜２０重量％である。バイポリマーのエチレン含量は、２つの成分の混和
性を保証することにおいて重要であり、その混和性により、アロイが、繊維紡糸
（従来存在する樹脂はその不混和性の二相性様式のため加工の問題を呈する）の
ような適用について好適になる。また、バイポリマーＭＦＲ／ランダムコポリマ
ーＭＦＲの比は、広い範囲内で変化し得るが、好ましくは０.１〜１０の範囲内
に維持されるべきであり、最も好ましくは０.５〜５.０である。
本発明のアロイのある特定の態様は、アロイの６０〜８０重量％の量の、１.
０〜５.０重量％のエチレン含量を有するエチレン−プロピレンランダムコポリ
マー；及びアロイの２０〜４０重量％の量の、１０〜４０重量％のエチレン含量
を有するエチレン−プロピレンバイポリマーを含む。アロイの６０〜８０重量％
の量の、２.０〜４.０重量％のエチレン含量を有するエチレン−プロピレンラン
ダムコポリマー；及びアロイの２０〜４０重量％の量の、１０〜２５重量％のエ
チレン含量を有するエチレン−プロピレンバイポリマーを含むエチレン−プロピ
レンコポリマーアロイは、好ましい態様の１つである。アロイの６５〜７５重量
％の量の、２.５〜３.５重量％のエチレン含量を有するエチレン−プロピレンラ
ンダムコポリマー;及びアロイの２５〜３５重量％の量の、１０〜２０重量％
のエチレン含量を有するエチレン−プロピレンバイポリマーを含むエチレン−プ
ロピレンコポリマーアロイは、最も好ましい態様である。
これらのエチレン−プロピレンコポリマーアロイの態様は、更に、ランダムコ
ポリマー及びバイポリマー成分が、ＤＭＴＡ解析によって得られる実質的に単一
のＴｇピークによって例示されるように(図３)、基本的に互いに混和性であるこ
とを特徴とする。射出成形試料に関するＤＭＴＡは、Polymer Laboratories Mar
k II機で実施した。試料は、一軸伸長構成で、−１００〜１６０℃まで、２℃／
分の加熱速度及び１又は１０Ｈｚの周波数で試験した。プロットしたデータは、
貯蔵、損失モジュラス及びタン・デルタ（storage,loss modulus and tan delta
）について解析した。これらのアロイを、以下に詳細に記載する一般的に改良さ
れた加工条件下で、優れた柔軟性を有する繊維及び不織布に加工した。
これとは対照的に、バイポリマー中の４０重量％を超えるエチレンからなる従
来のＴＰＯ樹脂は、一般に、非常に柔軟な繊維又は布に紡績することができない
。例えば、米国特許第５,０２３,３００号の教示にしたがって生産された典型的
なＴＰＯ樹脂のＤＭＴＡ解析は、そのランダムコポリマー及びゴム成分の不混和
性の性質（２つの充分に分離できるＴｇピーク）を示す(図２)。この樹脂は、３
重量％のエチレン含量を有するランダムコポリマー及び５５重量％のエチレン含
量を有するバイポリマー成分からなり、その２つの成分の不混和性の指標である
２つの異なるガラス転移温度（１つのＴｇは０℃であり、１つのＴｇは−５０℃
である）を呈する。ターポリマーアロイ
本発明の別の態様において、ターポリマー、ブテン−エチレン−プロピレンア
ロイは、アロイの４０〜９０重量％の量の、１.０〜５.０重量％のエチレン含量
を有するランダムコポリマーであるエチレン−プロピレンコポリマー、及びアロ
イの１０〜６０重量％の量を構成する、１〜４０重量％のブテン含量及び５〜４
０重量％のエチレン含量を有するブテン−エチレン−プロピレンターポリマーを
含む。本発明のブテン−エチレン−プロピレンターポリマーアロイは、更に、そ
の成分のすべてが互いに混和性であることを特徴とする。
本発明の別の態様において、ターポリマー、ブテン−エチレン−プロピレンア
ロイは、２つのブテン−エチレン−プロピレンターポリマーを含む。第一のブテ
ン−エチレン−プロピレンターポリマーは、微量〜５.０重量％のエチレン含量
、及び微量〜５重量％のブテン含量を有することができ、好ましくは、エチレン
含量は１〜４.０重量％、及びブテン含量は１〜４重量％であり、最も好ましく
は、エチレン含量は２〜４.０重量％、及びブテン含量は２〜４重量％である。
第二のターポリマー成分は、微量〜６０重量％のエチレン含量、及び微量〜６０
重量％のブテン含量を有することができ、好ましくは、エチレン含量は１０〜４
０重量％、及びブテン含量は５〜３０重量％であり、最も好ましくは、エチレン
含量は１０〜３０重量％、及びブテン含量は５〜２０重量％である。混合物中の
各成分の量は、特定の適用について必要な特性の最終的なバランスに応じて広い
範囲で変化し得る。
ターポリマーアロイの第一の成分は、微量〜１０００ｇ／１０分のＭＦＲ、非
常に狭い（ほとんどすべての分子がほとんど同じエチレン及びブテン含量を有す
るはずである、メタロセンにより製造されたターポリマーの場合のようなもの）
〜広い（典型的なチーグラー・ナッタ触媒系の場合のようなもの）にわたる組成
分布、非常に狭い（メタロセンにより製造されたターポリマーの場合のような多
分散性２）〜広い（チーグラー・ナッタ触媒系の場合のような多分散性３〜８）
〜非常に広い（多分散性８〜５０）にわたるＭＷＤを有し得る。アロイの第一の
ターポリマー成分の上述の構造変数は、触媒の選択及び／又は一連の複数の反応
器の使用を含む当該分野において周知の多数の方法によって制御し得る。
ターポリマーアロイの第二の成分は、微量〜１０００ｇ／１０分のＭＦＲ、非
常に狭い（メタロセンにより製造されたターポリマーの場合のようなもの）〜広
い（典型的なチーグラー・ナッタ触媒系の場合のようなもの）にわたる組成分布
、非常に狭い（メタロセンにより製造されたターポリマーの場合のような多分散
性２）〜広い（チーグラー・ナッタ触媒系の場合のような多分散性３〜８）〜非
常に広い（多分散性８〜５０）にわたるＭＷＤを有し得る。ターポリマーアロイ
の第二の成分の上述の構造変数は、触媒の選択及び／又は一連の複数の反応器の
使用を含む当該分野において周知の多数の方法によって制御し得る。第二の成分
のエチレン及びブテン含量は、２つの成分の混和性を保証することにおいて重要
で
あり、その混和性により、アロイが、繊維紡糸（従来存在する樹脂はその不混和
性の二相性様式のため加工の問題を呈する）のような適用について好適になる。
また、第二の成分のＭＦＲ／第一の成分のＭＦＲの比は、広い範囲内で変化し得
るが、好ましくは０.１〜１０の範囲内に維持されるべきであり、最も好ましく
は０.５〜５.０である。本発明のアロイの製造方法
本発明の第二の目的は、これらのエチレン−プロピレンコポリマーアロイの生
産のための方法に関する。本発明の方法の１つの態様は、以下の工程を含む：
１）触媒の存在下で単一又は複数の反応器中でエチレン及びプロピレンの混合物
を重合させ、アロイの４０〜９０重量％の量の、１〜５重量％のエチレン含量を
有するエチレン−プロピレンランダムコポリマーを形成する第一の工程；及び
２）触媒含有ランダムコポリマーが更に存在する下で、単一又は複数の反応器中
でエチレン及びプロピレンの混合物を重合させ、アロイの１０〜６０重量％の量
の、６〜４０重量％のエチレン含量を有するエチレン−プロピレンバイポリマー
を形成する第二の工程。この方法の特定の態様においては、第一の重合工程は、
パイプループ反応器中で行い、第二の重合工程は、気相反応器中で行う。本発明
の別の態様においては、バイポリマーを最初に取り込ませることができる。
表１の本発明の態様は、二段階マルチ反応器法として作られており、一連に操
作される二攪拌タンク自動冷却バルク液体反応器を有する第一の段階及び単一気
相流動床反応器を含む第二の段階を含む。プロピレン自動冷却反応器は、プロピ
レンの液体−蒸気平衡で作動する。重合反応の熱は、プロピレンの蒸発及びその
後の凝縮によって主に除去される。少ない、１０°Fの温度差が、第一及び第二
の反応器間で維持される。各反応器におけるエチレン及び水素濃度は、望ましい
エチレン取り込み及びＭＦＲが得られるように制御される。反応器圧は、反応器
温度、及び反応器の蒸気空間中のエチレン及び水素濃度とともに変動する。
本発明において使用されるアロイは、上述の構造的特徴の適正な制御を可能に
する任意の好適な触媒によって製造することができる。１つの可能な方法は、チ
ーグラー・ナッタ触媒として知られる高度活性オレフィン重合触媒の使用を通じ
るものである。チーグラー・ナッタ型の触媒、すなわち塩化マグネシウムのよう
な不活性担体上に支持されたハロゲン化チタン、有機アルミニウム化合物及び電
子供与体化合物を含む触媒は、周知であり、米国特許第４,１１５,３１９号、第
４,９７８,６４８号及び第４,６５７,８８３号（米国特許実務の目的のために参
照によりここに援用される）に記載されている。チタン含有成分中に電子供与体
化合物を取り入れることもまた公知である。オレフィン重合系は、典型的には、
固体のチタン含有化合物、当該分野において共触媒として公知のアルキルアルミ
ニウム化合物、及び電子供与体外部調節剤化合物を含む。外部電子供与体は、チ
タン含有固体化合物に取り込ませてもよい電子供与体とは異なる。
チーグラー・ナッタ型固体触媒成分の説明的な例としては、商品名ＦＴ４Ｓ及
びＨＭＣ−１０１として市場で知られ、Ｈｉｍｏｎｔ Ｉｎｃ.から供給されて
いるもののような、マグネシウム含有、チタン化合物が挙げられる。本発明にお
いて使用される別の可能な触媒成分は、ＡＫＺＯ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｉｎｃ
．によって商業生産されている専売のハロゲン化チタンベースの塩化マグネシウ
ム含有触媒成分である、ＴＫ触媒成分である。別の可能な触媒成分は、米国特許
第４,５４０,６７９号（米国特許実務の目的のために参照によりここに援用され
る）に記載されている。上に列挙したこれらの可能な固体成分が、説明のための
ものであり、本発明はいかなる方法においても特定の支持されたチーグラー・ナ
ッタ型触媒又は触媒成分に制限されないことは理解されるべきである。
化学物質メチルクロロヘキシルジメトキシシラン（ＭＣＭＳ）及びトリエチル
アルミニウム（ＴＥＡＬ）は、それぞれ外部電子供与体及び共触媒として、典型
的な濃度で前重合反応及び主重合反応の両方の間に用いることができる。ＭＣＭ
Ｓの濃度は、リード反応器中の総プロピレン供給原料あたり１０〜１００重量ｐ
ｐｍで変化し得る。１０重量ｐｐｍより低い濃度では、ポリマーは、タック性に
なり得るし、一方、１００重量ｐｐｍより高い濃度では、全体的な触媒効率が有
意に低下する。最適の結果のためには、３０〜６０重量ｐｐｍのＭＣＭＳの濃度
が好ましい。多くの他の電子供与体又はそれらの混合物を用いることができる。
好適な電子化合物の例としては、米国特許第４,５４０,６７９号、第４,４２０,
５９４号、第４,５２５,５５号、第４,５６５,７９８号及び第４,８２９,０３８
号に記載されているもののような脂肪族及び芳香族シランが挙げられる。
ＴＥＡＬの濃度は、リード反応器中の総プロピレン供給原料あたり５０〜４０
０重量ｐｐｍで変化し得る。５０ｐｐｍ未満の濃度では、触媒効率が影響を受け
、一方、４００ｐｐｍを超える濃度では、ＴＥＡＬの効果が有意でない。最適の
結果のためには、８０〜１５０のＴＥＡＬの濃度が好ましい。多くの他のアルキ
ルアルミニウム化合物又はそれらの混合物も、共触媒として用いることができる
。供与体及び共触媒の追加的な量を、触媒活性を増強し、ポリマー粒子の流動性
を改良するために、第二段階で添加してもよい。前重合反応は、任意であり、バ
ッチ方法で又は好ましくは連続方法モードで、行うことができる。本発明のコン
セプトは、当該分野で開示されている多数の他のチーグラー・ナッタ型触媒系を
用いて等しく適用可能であるべきことは、更に理解される。可能な内部調節剤は
、米国特許第５,２１８,０５２号に記載されており、これは、米国特許の目的の
ためにここに援用される。
別の好適な方法は、メタロセンとして公知の高度活性オレフィン重合触媒のク
ラスの使用を通じるものである。メタロセン触媒は、反応器系において非常に狭
いＭＷＤを有し、３５〜２０００ｇ／１０分の範囲内のＭＦＲを有するコポリマ
ーアロイの生産を可能にし、したがってアロイの反応器後酸化的分解の必要性を
排除するので、好ましいであろう。
図１の単純化されたフロー図を見ると、液体プロピレン(ＰＲ)、エチレンガス
(ＥＴ)、触媒(ＣＡＴ)、有機アルミニウム化合物(ＣＯＣＡＴ１)、電子供与体（
ＣＯＣＡＴ２）及び水素（ＨＹＤ）は、第一段階１０のリード反応器１１中に供
給され、１〜５重量％のエチレン含量を有する所望のエチレン−プロピレンラン
ダムコポリマーが生産される。水素は、ランダムコポリマー樹脂の溶融流量(Ｍ
ＦＲ)を制御するために、第一段階反応器に供給される。望ましいＭＦＲを得る
ために必要な水素の正確な量は、正確な触媒の組み合わせ及びエチレン取り込み
に依存する。供給原料におけるエチレン対プロピレンの比は、ランダムコポリマ
ー中のエチレン含量を制御する。上述のランダムコポリマーの製造に必要なこの
方法の条件は周知であるが、明確にするために、以下に本発明のための一般的な
典型的範囲を記載する。これらの範囲は、いかなる方法においても本発明の範囲
を制限するものとして解釈されるべきではない。第一段階反応器条件
触媒：実施例１及び２用にはＦＴ４Ｓ、及び実施例３〜５用にはＨＭＣ−１０１
供与体：ＭＣＭＳ
アルキル：ＴＥＡＬ
第一反応器温度：１３０〜１６０Ｆ
圧力：４００〜５００ｐｓｉｇ
滞留時間：０.５〜３.０時間
水素：０.１〜０.３５モル％
エチレン：１.０〜２.２モル％
第二反応器温度：１２０〜１５０Ｆ
圧力：３８０〜４８０ｐｓｉｇ
滞留時間：０.５〜３.０時間
水素：０.１〜０.３５モル％
エチレン：１.０〜２.２モル％
第一段階のランダムコポリマー生成物を、次に、当該分野において周知の一連
のモノマー解放用具を通して移送し、次に、得られた顆粒形態の生成物を、第二
段階２０の処理のために気相流動床型反応器２１に供給する。気相反応器は、米
国特許第４,５４３,３９９号、第４,５８８,７９０号、第５,０２８,６７０号、
第５,３８２,６３８号及び第５,３５２,７４９号（米国特許実務の目的のために
参照により本出願に援用される）に開示されている多数の周知の流動床型反応器
のいずれかであることができる。第二段階の気相反応器中に供給されるプロピレ
ン及びエチレンは、第一段階から供給されるランダムコポリマー顆粒を含む活性
触媒の存在下で重合される。水素もまた、バイポリマー、すなわち気相反応器で
製造されるコポリマーの分子量を調節するために供給される。よりよい粉の流動
性のために必要な場合、追加的な供与体を用い得る。また、必要であれば、触媒
活性を高めるために追加的な共触媒を添加し得る。気相反応器におけるエチレン
／プロピレン気体モル比（Ｃ２比）は、バイポリマー相及びランダムコポリマー
相が混和性であることを確実にするためには、臨界値（Ｃｒ．ｖ.）以下に制御
されるべきである。臨界値は、触媒系及び方法条件とともにいくらか変化すると
予想さ
れる。気相反応器におけるエチレン／プロピレン気体モル比は、このようにして
製造されたコポリマーアロイのＤＭＴＡ解析が実質的に単一のピークを示すまで
調整されるべきである。表１の特定の態様については、エチレン／プロピレン気
体モル比の臨界値は、０.３５周辺であることが見出された。０.１０〜０.２５
の範囲の気体モル比が好ましい。０.１５〜０.２０の範囲の気体モル比が最も好
ましい。上述の実施例において使用された触媒については、明確にするために、
第二段階反応器条件をここに提供する。第二段階反応器条件
気相反応器温度：１４０〜１７０ｐｓｉｇ
圧力：１００〜１８０ｐｓｉｇ
滞留時間：０.２〜３.０時間
エチレン／プロピレン気体モル比：０.１０〜０.３５
本発明の好ましい態様の１つは、第一段階において一連の２つの液体パイプル
ープ反応器を使用する。パイプループ反応器は、再循環するジャケットつきのパ
イプ反応器であり、米国特許第３,４３７,６４６号、第３,７３２,３３５号、第
３,９９５,０９７号、第４,０６８,０５４号、第４,１８２,８１０号及び第４,
７４０,５５０号（すべて米国特許実務の目的のために参照によりここに援用さ
れる）に開示されているものと同様である。圧力は、プロピレンの蒸発を抑制す
るのに充分に高く維持される。説明的な例として、温度及び圧力は、それぞれ１
６０°F及び５００ｐｓｉｇに設定し得る。重合反応の熱は、冷却用ウォーター
ジャケットによって除去される。
本発明の１つの態様において、プロピレン及びエチレンモノマーに加えて、２
つの段階の一方又は両方において、ブテンを導入し、第一の成分がエチレン−プ
ロピレンランダムコポリマー、ブテン−プロピレンランダムコポリマー、及びブ
テン−エチレン−プロピレンターポリマーからなる群から選択されるポリマーで
あり、第二の成分がエチレン−プロピレンランダムコポリマー、ブテン−プロピ
レンランダムコポリマー、及びブテン−エチレン−プロピレンターポリマーから
なる群から選択されるポリマーである、２つの成分（この２つの成分は異なるが
、混和性である）を含むブテン−エチレン−プロピレンアロイを生産してもよい
。本発明のコポリマーアロイから製造される繊維
本発明の別の目的は、コポリマーアロイから製造される繊維の調製である。上
で説明したように調製されたエチレン−プロピレンコポリマーを、次に、当該分
野で周知の制御レオロジー（controlled rheology;CR）法に供し、それによって
、繊維の紡糸を容易にするために、コポリマーを、より狭い分子量分布及びより
低い平均分子量を有する樹脂へビスブレーキングする。ビスブレーキングされた
コポリマーアロイの分子量（ＭＷ）は、溶融粘度のレベル及び繊維の最終的な望
ましい物理的特性を決定する。ＭＦＲ試験（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８、コンディシ
ョンＬ）によって決定したビスブレーキングされたアロイのＭＷは、微量〜１０
００ｇ／１０分の広い範囲内で変化し得、好ましくは３〜１００の間であり、最
も好ましくは２５〜６５の間である。ビスブレーキングされたアロイのＭＷＤも
また、広い範囲内で変化し得るが、一般に、繊維への適用については狭い全体的
ＭＷＤが好ましい。ＭＷＤは、溶融加工性ならびに達成可能な物理的特性のレベ
ル及びバランスにおいて、ある役割を果たす。ビスブレーキングされたアロイの
ＭＷＤは、非常に狭い（多分散性、すなわちＭｗ／Ｍｎが２であるようなもの）
〜広い（多分散性１２であるようなもの）まで変化し得る。２〜６の範囲の多分
散性が好ましく、２〜４の範囲の多分散性は最も好ましい。ＣＲ法はまた、繊維
紡糸押出機へのより容易な供給のためにポリマー顆粒をペレットに転換し得る。
安定剤、顔料、フィラー、抗酸化剤、紫外線スクリーニング剤、核剤、ある種の
プロセス油等を、場合によって添加してもよい。しかし、これは、本発明を制限
するものとして考えられるべきではない。ＣＲ法は、米国特許第４,１４３,０９
９号に記載されており、米国特許実務の目的のために参照により援用される。
次に、コポリマーアロイを、基本的な溶融押出繊維法のいくつかの当該分野で
周知の変法のうちの１つによって細い直径の繊維に引き伸ばす。この方法は、以
下の工程からなる：（１）コポリマーアロイを溶融スクリュー押出し機に連続的
に供給する工程；（２）コポリマーアロイを同時に溶融し、かつ紡糸口金を強制
的に通過させ、それによってアロイを、所望の繊維生成物に応じて数、サイズ及
び形が広い範囲で変化し得る穴を通して、加圧下で繊維に押出す工程；（３）繊
維を、熱を周囲の媒体に移すことによって固化させる工程；及び（４）固化し
た繊維をひとまとめに巻き取る工程。更なる加工は、典型的には、繊維を、その
もとの長さに多数回引き伸ばすことによって、配向させる工程を含む。また、当
該分野で周知の種々の熱及び風合い処理を、繊維の所望の最終特性に応じて使用
してもよい。本発明のコポリマーアロイの態様は、結晶点を下回って個々の繊維
が互いにくっつき合うことなしに、一般に速い引落速度で細い直径の繊維に引き
伸ばされる。
「引落速度(draw-down speed)」及び「結晶点」という用語は、当該分野の技
術者には周知であるが、明確にするために、ここで簡単に説明する。引落速度は
、一定の率でのスルーアウト（典型的には０.３〜１.２ｇ／穴／分）で毛細管を
通してポリマーを押出すことによって測定される。繊維の巻取速度は、繊維が破
断するまで増大される。繊維が破断した点での最大巻取速度が、引落速度として
定義される。スパンボンド法における効率的な紡糸のためには、樹脂は、少なく
とも１,０００メートル／分の引落速度能力を有するべきである。スパンボンド
への適用において用いられるホモポリマー及び従来のランダムコポリマー樹脂は
、１,０００〜５,０００メートル／分の引落速度で加工される。ＴＰＯ樹脂は、
一般に、その乏しい加工特性のため、繊維紡糸には用いられない。また、ＴＰＯ
樹脂から製造された繊維は、堅く、以下に説明するように低カバレージの不織布
をもたらすであろう。このような樹脂の引落速度は、１,０００メートル／分未
満であろう。
結晶点は、繊維が固化する、紡糸口金からある距離だけ下の点である。本発明
の樹脂から製造された繊維は、対応する従来のランダムコポリマー、すなわち同
じエチレン含量を有するランダムコポリマーより早く固化する。この特徴は、そ
れらの全体的な高エチレン含量との組み合わせで、柔軟性、紡糸能、及び物理的
特性の例外的なバランスを有する布の製造をもたらす。本発明のコポリマーアロ
イの態様から調製された繊維は、優れた特徴を呈する(図７を参照されたい)。引
張り強さは、ポリプロピレンのそれに匹敵する。更に、繊維は、より弾力があり
、柔軟な感触を有する。本発明のコポリマーアロイからのスパンボンド布
本発明の特定の態様は、スパンボンド布の製造における本発明のコポリマーア
ロイの使用に関する。従来のスパンボンド法は、米国特許第３,８２５,３７９号
、第４,８１３,８６４号、第４,４０５,２９７号、第４,２０８,３６６号及び第
４,３３４,３４０号に説明されており、これらのすべては、米国特許実務の目的
のために参照によりここに援用される。スパンボンド法は、布製造の分野におい
て周知のものである。一般に、連続的な繊維が押出され、エンドレスベルト上に
横たえられ、次に、互いに、そしてしばしばメルトブローされた層のような第二
の層と、しばしば加熱されたカレンダーロールによって、又はバインダーの添加
によって、結合させられる。スパンボンド法の全体像は、L.C.Wadsworth and B.
C.Goswami,Nonwoven Fabrics:“Spunbonded and Melt Blown Processes,”Proce
edings Eight Annual Nonwovens Workshop,July 30-August 3,1990,Sponsored b
y TANDEC,University of Tennesee,Knoxville,TNから得ることができる。
典型的なスパンボンド法は、連続的なフィラメントの押出し、その次の引き伸
ばし、何らかのタイプの突出装置を使用することによるウェブの形成、及びウェ
ブの結合からなる。第一に、本発明のエチレン−プロピレンコポリマーアロイを
、過酸化物を用いて、より狭い分子量分布及び３５ＭＦＲを有する樹脂にビスブ
レーキングする。この工程中に、ポリマー顆粒は、ペレットに転換される。ペレ
ット化された３５ＭＦＲのエチレン−プロピレンコポリマー樹脂を、次に、押出
し機に供給する。押出し機において、ペレットを、同時に溶融し、かつ、加熱溶
融スクリューによって系を強制的に通過させる。スクリューの終点で、紡糸ポン
プが溶融したポリマーをフィルターを通して紡糸口金に計り取り、ここで溶融し
たポリマーを加圧下で毛細管を通して０.３〜１.０ｇ／穴／分の速度で押出す。
紡糸口金は、直径０.４〜０.６ｍｍの数百の毛細管を含む。ポリマーは、その融
点の３０℃〜５０℃上で溶融され、押出しのために充分に低い溶融粘度が達成さ
れる。紡糸口金を出て行く繊維を、冷却し、低温の１０００〜６０００ｍ／分の
速度のエアジェットによって直径１０〜４０ミクロンの微細繊維に引き伸ばす。
固化した繊維を、動いているベルト上にランダムに横たえ、当該分野でウェブと
して知られているランダムなネット様構造を形成する。ウェブの形成の後、ウェ
ブを結合させて、当該分野においてサーモボンドカレンダーとして知られる加熱
さ
れたテキスタイルカレンダーを用いてその最終強度を達成する。このカレンダー
は、２つの加熱されたスチールロールからなり、一方のロールは平滑であり、他
方のロールは高くなったポイントのパターンを有する。ウェブを、カレンダーへ
と導き、ここで１３０℃〜１５０℃の結合温度でロール間でウェブをプレスする
ことによって布を形成する。
広い温度範囲内で結合が起こる一方、結合温度は、最大の機械的強度を有する
布を達成するために、最適化されなければならない。過剰結合、すなわち、最適
よりも高い温度での結合は、繊維の過剰な溶融のため、結合点の周辺に有意に弱
い繊維を有する繊維をもたらす。これらは、布において弱いポイントとなる。過
少結合、すなわち、最適よりも低い温度での結合は、繊維と繊維との連結部で不
充分な結合をもたらす。最適結合温度は、その繊維が作られている材料の性質に
依存する。
本発明のエチレン−プロピレンコポリマーアロイを用いて生産されたスパンボ
ンド布は、驚くべきほどに良好な柔軟性と機械的強度とのバランスを呈する。更
に、その最適結合温度は、従来のランダムコポリマーのそれより低く、したがっ
て、より低コストの加工が可能になる(図６を参照されたい)。意味のある比較を
可能にするために、すべてのコポリマーを同じ低引落速度で溶融紡糸したことは
注目されたい。
当該分野で公知の柔軟性又は「ハンド」は、Thwing-Albert Handle-O-Meter（
Model 211-10-B/AERGLA）を用いて測定した。「ハンド」の質は、表面摩擦によ
る抵抗性と布材料の弾性との組み合わせとして考慮される。Handle-O-Meterは、
上記の２つの因子を、ＬＶＤＴ（Linear Variable Differential Transformer）
を用いて測定し、材料の試料を平行なエッジのスロットに強制的に送り込んだ場
合に刃が出会う抵抗性を検出する。３−１／２桁のデジタル電圧計（ＤＶＭ）は
、抵抗性を直接グラムで示す。材料の任意のシートの「ハンド」は、試験試料の
両面及び両方向の４つの読み取りの平均であり、試料材料の標準幅あたりのグラ
ム数で記録される。実施例１〜５ コポリマーアロイ
本発明の代表的な利点を含め、本発明のよりよい理解を提供するために、バイ
ポリマー中に種々のエチレン含量を有する本発明のコポリマーアロイの特定の態
様を、ここで表１に提供する。これらの実施例は、いかなる方法においても、本
発明の範囲に関する制限として意図されるものではない。
表１
エチレン−プロピレンコポリマーアロイの実施例 実施例６〜７ ブテン−エチレン−プロピレンアロイ
本発明の代表的な利点を含め、本発明のよりよい理解を提供するために、ター
ポリマー成分中に種々のエチレン及びブテン含量を有する本発明のターポリマー
アロイの特定の態様を、ここで表２に提供する。実施例６及び７のターポリマー
アロイは、それらの２つの成分の混和性の性質の指標である単一の融点ピークを
呈する。これらのアロイは、単一のＴｇピークを示し、柔軟な繊維への適用に例
外的に好適であることが予期される。これらの実施例は、いかなる方法において
も、本発明の範囲に関する制限として意図されるものではない。
表２
ブテン−エチレン−プロピレンターポリマーアロイの実施例 これらのターポリマーは、上で方法のセクションに記載したとおりの気相流動
床反応器を有する一連の２つの自動冷却連続攪拌タンク反応器からなる二段階方
法で製造した。上述のターポリマーを製造するためのプロセスパラメーターを以
下に掲げる。
表３
ブテン−エチレン−プロピレンターポリマーアロイの実施例
プロセス条件 実施例８ 繊維の生産
繊維束の機械的巻取りによって、紡糸された、半延伸糸（partially oriented
yarns;POY）として、又は、ＰＯＹ紡糸後のその押出された溶融物からの機械的
引き延ばしによって、充分に配向された紡糸（fully oriented yarns;FOY）とし
て、繊維を調製した。これは、J.J.Jenkins,Inc.（Stallings,NC）によって組み
立てられた繊維ライン上で達成される。このラインは、５ｃｍ Ｄａｖｉｓ標準
押出し機（３０：１の長さ／直径比を有するもの）と、溶融ポリマーを、１.２
の長さ対直径比及び０.４ｍｍの７２穴の紡糸口金プレートを通して強制的に通
過させる６ｃｃ／ｒｅｖ Ｚｅｎｉｔｈ計量ポンプとからなる。１０ｒｐｍの計
量ポンプ速度（０.６２５ｇ／穴／分のスルーアウトを生じる）を使用する。
繊維を、２０００ｍ／分で軸方向に回転する非加熱ゴデットによって２３２℃
（４５０°F）の溶融物から引き伸ばした。各速度で集めた、総デニール／総フ
ィラメントで表した繊維束は、２０３／７２である。繊維束を、Ｌｅｅｓｏｎａ
巻取り機により５分間走行としての特徴づけのために集める。繊維試験は、材料
試験のためのSintech Sima（Testworks II）コンピュータ化システムを支持する
Ｉｎｓｔｒｏｎコンピュータと連結したＩｎｓｔｒｏｎ機械モデル１１２２上で
行う。Instron Pneumatic Cord and Yarn Grips（モデル２７１４）を、試料を
つかむために用いた。２.５ｃｍゲージ及び０.１ｇプレロードを有する試料を５
００ｍｍ／分で切断されるまで引く。切断感度（break sensitivity）は、力の
９５％低下（９５％drop in force）であった。
繊維は、アロイの７重量％のエチレン含量を有するエチレン−プロピレンコポ
リマーアロイの２２及び１００ＭＦＲのビスブレーキングされたバージョンから
溶融紡糸する。本発明のコポリマーアロイのこれらの態様は、既に記載されてい
るように生産される。繊維を、３３ＭＦＲを有する制御レオロジー処理（反応器
後酸化的分解）にかけられる３％エチレンを含有する従来の伝統的ポリプロピレ
ンランダムコポリマー（Exxon Chemical Company,PD-9355）から紡糸し、比較の
ために役立てる。２０００ｍ／分の巻取り速度で紡糸されたこれらの繊維のテナ
シティ及び伸び率試験から得られた結果を、図７に示す。実施例９ スパンボンド法及び布
スパンボンド不織布を、ドイツのTroisdorfのReifenhauser GMBHによって製造
された１メートルReicofil Spunbondライン上で調製する。Reicofilは、３０：
１の長さ：直径比を有する７ｃｍ（２.７５インチ）の押出し機を使用する。３
７１９個のダイプレート穴があり、各々がＬ／Ｄ＝４／１を有する０.４ｍｍの
直径を有する。
以下の実施例においては、１７ｇ／ｍ2（０.５０オンス／ヤード2）のスパン
ボンド層を調製する。加工条件は、Ｒｅｉｃｏｆｉｌの作動において使用される
典型的なものである。条件は、４２０°F（２１５℃）のダイ溶融温度、４５〜
５０°F（６〜１０℃）の冷却空気温度、及び２１ｍ／分のベルト速度を含む。
スパンボンド布のプロセスパラメーター及び布特性をここで提供する。
表４
スパンボンド布
実施例１０（予測的） メルトブロー手順
メルトブローによる布層を、ニュージャージーのHillsideのAccuweb Meltblow
n Systemsによって建築された５１ｃｍ（２０インチ）Accurate Products Melt
Blownラインを使用して調製する。押出し機は、３０：１の長さ：直径比を有す
る５ｃｍ（２インチ）Ｄａｖｉｓ標準機である。ダイノズルは、５０１個のダイ
穴を有する。各々の直径は、０.４ｍｍ（０.１５インチ）である。ダイ長さ：直
径比は１５：１であり、エアギャップを０.１５ｍｍ（０.０６０インチ）に設定
する。メルトブローによる布層は、３０ｇ／ｍ2（０.８８オンス／ヤード2）の
重量で調製する。
代表的な加工条件は、５２０°F（２７１℃）のポリマー溶融温度及び５２０
°F（２７１℃）の空気温度を含む。
メルトブロー布の調製技術もまた、不織布調製生産の分野において周知である
。その方法の全体像は、「Melt Blown Process」、Melt Blown Technology Toda y
,Miller Freeman Publications,Inc.,San Francisco,CA,１９８９年，７〜１２
頁から得ることができる。最適結合温度の決定
最適結合温度（ＯＢＴ）は、熱結合曲線の評価によって見出される。ＯＢＴは
、ラミネートされた不織布についてのピーク結合強さが得られるところでの点結
合カレンダー温度である。熱結合曲線及びＯＢＴは、二工程で決定される。
1. 未結合の布ラミネートを、加熱されたカレンダーロールのニップを通過させ
る。ロールは、２００°F（９４℃）及び３２０°Ｆ（１６０℃）の間の温
度に、５°F（〜２.８℃）の増加分で加熱する。各々異なる温度で結合され
た一連の布試料を作製する。
2. 次に、機械方向（ＭＤ）及び横方向（ＴＤ）の引張り強さを、ＡＳＴＭ Ｄ
１６８２−６４（１９７５年に再承認された）に規定されているとおりに測
定する。結合曲線は、カレンダー温度とＭＤ及びＴＤにおけるピーク結合強
さとのグラフによる比較である。
結合曲線上での結合温度とピーク結合強さとの比較により、ＯＢＴの同定が可
能になる。対照樹脂
以下の実施例において、３重量％のエチレンを有する市販の３２〜３８ｄｇ／
分ＭＦＲ制御レオロジーポリプロピレンランダムコポリマーポリプロピレンを、
対照スパンボンド布の調製において使用する。具体的なポリマーは、Exxon Chem
ical Company,Houston,TXから入手可能なＰＤ−９３５５である。
対照メルトブロー布は、Ｅｘｘｏｎの市販のＰＤ−３７９５Ｇ（これは、過酸
化物でコートされた顆粒状ポリプロピレンホモポリマーであり、８００ｄｇ／分
のＭＦＲを有する）から調製する。予測実施例１１ 本発明のコポリマーアロイとラミネートされたＳＭ及びＳＭＳ布の調製
スパンボンド層（Ｓ）とメルトブロー層（Ｍ）とからなる未結合の二層（ＳＭ
）布を調製する。Ｍ層は、市販の８００ＭＦＲポリプロピレンから製造されてお
り、Ｓ層のウェブ上に直接押出される。後者は、コポリマーの７重量％のエチレ
ン含量を有する３５ＭＦＲの本発明のエチレン−プロピレンコポリマーアロイか
ら製造されている。本発明のコポリマーアロイのこの態様は、既に記載されてお
り、その主要な設計の特徴及び特性は、表１に示されている。次に、この二層布
のＯＢＴを、加熱されたカレンダーロールを用いるこの布の点結合、及びその後
の熱結合曲線の作製及び解析によって評価する。予期される特性を、対照の二層
布と比較して以下の表５に示す。
コポリマーアロイから製造された第二のＳ層を、オンライン又はオフラインの
いずれかでラミネートして、複合ＳＭＳ布を形成してもよい。
具体的に言及した態様に加えて、本発明のコンセプトを逸脱することなしに、
多くの改変及び変更を、ここに記載した組成物及び方法においてすることができ
る。したがって、ここで記載され、説明された本発明の形態は、例示でしかなく
、本発明の範囲に関する制限として意図されるものではないことは明確に理解さ
れるべきである。
表５
ＳＭの予測的実施例
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(72)発明者 チェン、ウイリアム・モア−ツェング
アメリカ合衆国、テキサス州 77062、ヒ
ューストン、スパークリング・ベイ・レー
ン 14803