JP2001521585A - フラッシュ紡糸ポリマー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は張力、伸びおよびじん性特性を有意に向上させたフラッシュ紡糸繊維およびフラッシュ紡糸繊維から作られた不織シートに関する。本発明は狭い分子量分布を示すポリエチレンを用いることで繊維およびシートの特性を向上させそして方法の面と組み合わせることでそれを更に向上させることに向けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】 フラッシュ紡糸ポリマー 発明の分野 本発明はフラッシュ紡糸（ｆｌａｓｈ ｓｐｉｎｎｉｎｇ）ポリマー、特にフ ラッシュ紡糸ポリマーから作られた製品、例えば繊維含有ウエブ（ｆｉｂｒｏｕ ｓ ｗｅｂｓ）および強化（ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｅｄ）シートおよび生地に関 する。 発明の背景 Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ（ デュポン）の従業員であるＨｅｒｂｅｒｔ ＢｌａｄｅｓおよびＪａｍｅｓ Ｗ ｈｉｔｅが最初にフラッシュ紡糸繊維を創作して１９６２年３月１９日付けの米 国特許第３，０８１，５１０号に開示した。その特許には多様なポリマー材料が 開示されており、それには主に線状ポリエチレンが含まれ、ポリプロピレンの例 もいくつか含まれていた。プレキシフィラメント（ｐｌｅｘｉｆｉｌａｍｅｎｔ ｓ）に紡糸可能なポリマー材料のさらなる例がその後に出された１９６６年１月 ４日付けの米国特許第３，２２７，７８４号（これもまたＢｌａｄｅｓ他）に記 述されている。それらには、線状ポリエチレンおよびポリプロピレンのさらなる 例に加えて、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラメチルブタジエン、ポリ ヘキサメチレンアジパミド、ポリホルムアルデヒド樹脂およびパーフルオロエチ レン／パーフルオロプロピレンコポリマーが含まれる。 ＢｌａｄｅｓおよびＷｈｉｔｅの開発そしてその後に続く他の研究者の仕事を 基にして、デュポンは、フラッシュ紡糸品を商標Ｔｙｖｅｋ^R スパンボンデッド（ｓｐｕｎｂｏｎｄｅｄ）オレフィンの下で商業生産にまでス ケールアップした。Ｔｙｖｅｋ^Rスパンボンデッドオレフィンは、空気透過遮蔽 物、旗、封筒、医学用包装および保護衣服などの如き数多くの用途に適合した特 性を有していて、それらに加工されている。デュポンは２つの基本的スタイルの フラッシュ紡糸不織シート製品：即ち面結合（ａｒｅａ ｂｏｎｄｅｄ）材料と 点結合材料を開発した。面結合材料は、シートの領域（ａｒｅａ）に渡って一般 に均一に熱で接着させた材料である。点もしくは模様（ｐａｔｔｅｒｎ）結合材 料は、点でか或は模様の状態で熱結合させた材料であり、この模様によって、よ り強力に結合した部分とあまり強力に結合していない部分が作り出される。この ように、面結合製品は典型的に点結合製品よりも堅く、紙のような触感を有する 。フラッシュ紡糸して点結合させた不織品はより柔らかな生地様（ｆａｂｒｉｃ −ｌｉｋｅ）触感を有する傾向がある。フラッシュ紡糸して点結合させた材料は 最も一般的には保護衣服で用いられる。面結合製品は封筒、医学用包装、および 建設用途における空気透過遮蔽物で用いられる。 いくつかの最終使用、例えば包装および保護衣服などでは、フラッシュ紡糸不 織生地の張力および伸び特性がかなり重要である。例えば、保護衣服用材料の場 合には、それを好適には極めて強力にするが、しかしながら、それが使用できな くなるとしても、裂けとか破壊とかで使用できなくなるのではなく伸びおよび変 形で使用できなくなるようにすることが望まれる。特に、引張り強度と伸びの両 方を同時に高くするのが望ましい。 従って、本発明の１つの目的はフラッシュ紡糸品の引張り特性および 伸び特性を向上させることにある。 さらなる目的はより良好な品質のフラッシュ紡糸繊維およびフラッシュ紡糸繊 維から作られたシート品を提供することにある。 発明の要約 本発明では、少なくとも約２ｍ²／ｇのＢＥＴ表面積を有するフラッシュ紡糸 ポリエチレン製プレキシフィラメンタリーフィルム−フィブリル（ｐｌｅｘｉｆ ｉｌａｍｅｎｔａｒｙ ｆｉｌｍ−ｆｉｂｒｉｌ）材料を用いて上記目的を達成 し、ここでは、そのポリマーに少なくとも約２０，０００の数平均分子量および ４．０未満の分子量分布を持たせる。 図の簡単な説明 本発明の詳細な説明に図を含めると本発明をより容易に理解することができる であろう。従って、本発明の説明に特に適した図を本明細書に添付するが、しか しながら、そのような図は単に説明の目的であり、必ずしも縮尺製図ではないと 理解されるべきである。本図を以下に簡単に説明する： 図１は、ポリマーをプレキシフィラメンタリーウエブにフラッシュ紡糸しそし てそのプレキシフィラメンタリーウエブをレイダウンして（ｌａｙｉｎｇ ｄｏ ｗｎ）不織シートを生じさせる過程で用いるに適切な装置の図式図であり、 図２は、図１に示したプレキシフィラメンタリーウエブのレイダウンを示す断 片透視図であり、 図３は、図１に示した装置に備わっているレットダウンチャンバ（ｌｅｔｄｏ ｗｎ ｃｈａｍｂｅｒ）およびスピンオリフィス（ｓｐｉｎ ｏｒｉｆｉｃｅ） の拡大断面図であり、そして 図４は、ポリマーからプレキシフィラメンタリーヤーン（ｙａｒｎ）を製造す る小規模試験装置の図式図である。 好適な態様の詳細な説明 ここで本図を参照して、繊維をフラッシュ紡糸してシートを作成する時に用い るに好適な装置および方法を図１および２に示す。基本的な装置は以前にＢｒｅ ｔｈａｕｅｒ他の米国特許第３，８６０，３６９号（引用することによって本明 細書に組み入れられる）に開示されている。上記過程をチャンバ１内で行い、こ れを、本産業の人は時にはスピンセル（ｓｐｉｎ ｃｅｌｌ）と呼んでいて、上 記チャンバには、蒸気除去口２と、上記過程で生じた不織シート材料を取り出さ すための開口部３が備わっている。ポリマー溶液（即ちスピン液（ｓｐｉｎ ｌ ｉｑｕｉｄ））を高温高圧下で連続的またはバッチ式に調製して導管１０でスピ ンセル１に供給する。この溶液の圧力を曇点圧力［この圧力は、上記ポリマーが スピン剤（ｓｐｉｎ ａｇｅｎｔ）に完全に溶解して均一な単相混合物を生じる 最低圧力である］より高くする。 この単相ポリマー溶液を、レットダウンオリフィス１１に通して、より低い圧 力（即ちレットダウン）チャンバ１２に送り込む。上記溶液は、そのより低い圧 力のチャンバ１２内で、液−液の２相分散液に分離する。この分散液の１っの相 はスピン剤が豊富な相（この相には主にスピン剤が入っている）であり、そして 上記分散液のもう１つの相はポリマーが豊富な相（これにはポリマーの大部分が 入っている）である。この液−液２相分散液を紡糸口金１３に通して押出して、 より低い圧力（好適には大気圧）の領域に入り込ませ、この領域内でスピン剤が 非常に迅速に蒸発（フラッシュ）しそしてポリオレフィンが紡糸口金からヤーン （即 ちプレキシフィラメント）２０として出る。このヤーン２０をトンネル１４内で 引き伸ばした後、回転しているバッフル（ｂａｆｆｌｅ）１５に衝突するように 導く。この回転バッフル１５は、ヤーン２０を幅が約５から１５ｃｍの平らなウ エブ２１に変化させそしてフィブリルを分離させてウエブ２１を開くような形状 を有する。この回転バッフル１５は、更に、幅広い前後波幅（ｂａｃｋ ａｎｄ ｆｏｒｔｈ ｓｗａｔｈ）を発生させるに充分な振幅を有する前後往復運動も 与える。ウエブ２１は、紡糸口金１３の下方約５０ｃｍの所に位置していて動い ているワイヤーレイダウンベルト１６の上にレイダウン（これを図２で最良に見 ることができる）し、そして上記前後往復運動は、一般に、シート２２が生じる ようにベルト１６の全体に渡って起こる。 ウエブ２１は、動いているベルト１６に向かう途中でバッフル１５によって方 向を変えて、固定式多針イオンガン（ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ ｍｕｌｔｉ−ｎｅ ｅｄｌｅ ｉｏｎ ｇｕｎ）３０とアース付き回転標的板（ｇｒｏｕｎｄｅｄ ｒｏｔａｔｉｎｇ ｔａｒｇｅｔ ｐｌａｔｅ）３１の間に位置するコロナ放電 ゾーンの中に入る。上記多針イオンガン３０を適切な電圧源３６でＤＣ電位に帯 電させておく。そのようにして帯電したウエブ２１は、前方部分３２と後方部分 ３３の２つの部分から成る拡散器を通る高速のスピン剤蒸気流れによって運ばれ る。上記拡散器でウエブ２１の膨張を制御しかつそれの速度を下げる。上記拡散 器の後方部分３３は固定式で標的板３１から離れていてもよいか、或はそれらは 一体式であってもよい。後方部分３３と標的板３１が一体式の場合には、それら を一緒に回転させる。図１には、拡散器の標的板３１と後方部分３３を単一の装 置として示す。その動いているウエブ２１と 拡散器の後方部分３３が粘着しないようにする目的で、その動いているウエブ２ １と拡散器の後方部分３３の間に気体が充分に流れることを確保する吸気穴３４ および３５を拡散器の後方部分３３の中に開けておく。動いているベルト１６は 、帯電したウエブ２１がベルト１６に静電気で付着してその上の適当な場所に保 持されるように、ロール１７を通してアースさせる（ｇｒｏｕｎｄｅｄ）。その 動いているベルト１６上に集められて静電力でそこに保持された重なり合うウエ ブスワス（ｗｅｂｓｗａｔｈｓ）を成形してシート２２を生じさせ、その厚みを ベルトの速度で調節する。このシート２２をベルト１６と強化用ロール１８の間 で圧縮することで、チャンバ１の外側で取り扱うに充分な強度を有する構造物を 生じさせた後、これをチャンバ１の外側に位置させた巻き上げロール２３で集め る。 この上に示した方法と同様な方法で製造されたフラッシュ紡糸不織シートがＴ ｙｖｅｋ（商標）スパンボンデッドオレフィンシートとして販売されており、こ れは建設用途における空気透過遮蔽物で用いるに適しており、かつ包装、例えば 航空速達用封筒、医学用包装、旗などとして、そして保護衣服および他の用途で 用いるに適する。Ｔｙｖｅｋ（商標）スパンボンデッドオレフィンは極めて強力 で軽量であり、繊維間の隙間は小さくて液状の水の通過は制限するが、水分蒸気 および空気は上記シートを透過する。 このように、Ｔｙｖｅｋ（商標）スパンボンデッドオレフィンの特性はいろい ろな最終使用でかなりの興味が持たれていて重要である。他の重要な特性が犠牲 にならない限りフラッシュ紡糸品の特性を向上させることが常に望まれているこ とは言うまでもないことである。フラッシュ 紡糸に関する数多くの従来特許出願に記述されているように、フラッシュ紡糸生 地の特性変化をもたらす変法が非常に数多く開示されている。 Ｔｙｖｅｋ（商標）スパンボンデッドオレフィン製シートの特に重要な１組の 特性は引張り強度と伸びとじん性である。Ｔｙｖｅｋ（商標）スパンボンデッド オレフィンが示す引張り強度は、それが特に高密度のポリエチレンで作られてい ることを考慮するとかなり高い。プレキシフィラメントのフラッシュ紡糸ではポ リマーが非常に配向する傾向がある。フラッシュ紡糸は良好な引張り特性を与え るが、引張り特性を向上させるばかりでなく伸びおよびじん性をかなり高くする ことができれば、これは市場で評価されるであろう。伸びは、製品を引き伸ばし た時にそれが破壊を起こす前に伸びる度合を示す尺度である。破壊までの仕事量 （Ｗｏｒｋ ｔｏ Ｂｒｅａｋ）（ＷＴＢ）は、伸びと引張り強度の両方に関係 する。このＷＴＢは応力−歪み曲線の下の面積である。じん性は、ＷＴＢを基本 重量に関して正規化した値である。 デュポンは、Ｔｙｖｅｋ事業の商業的操業を全て高密度のポリエチレンのみに 頼ってきており、実際、使用ポリエチレンは非常に厳密な仕様を伴う特定給源の ものであると指定されていた。しかしながら、最近になって、デュポンは、消費 者が消費した後の再利用高密度ポリエチレンをバージンのポリマーに添加するこ とを行い始めた。この消費者が消費した後の再利用品は主にミルクジャグ（ｊｕ ｇｓ）の再利用によるものである。この会社は、そのような再利用材料を受容す る装置および方法の設計製作でかなりの時間を費やしていて、それの成就に極め て自信を持っている。 以前には仕様から非常に外れていると思われていたポリエチレンが受 容され得ることを新しく確認したことに伴って、新規なポリマー類を用いるとよ り良好な生産経済性が得られるか或は異なる製品特性が得られる可能性があると 言った信念で新しい種類のポリマーを考えるようになってきている。ここに、狭 い範囲の分子量を有するポリマーを用いると実際に引張り強度と伸びとじん性が かなり向上することを見い出した。高密度のポリエチレンは最近まで固体状のチ ーグラー・ナッタ不均一触媒系を用いて作られていた。新しいポリマー科学およ びシングルサイト（ｓｉｎｇｌｅ−ｓｉｔｅ）触媒系を利用することができるよ うになったことから、ポリマーに関して今までは利用することができなかった機 会および可能性がもたらされた。シングルサイト触媒系を用いて作られたそのよ うなポリマー類は、より一貫した特性を持つ可能性があり、恐らくは特異的な分 子構造を持つであろう。デュポンは、通常のポリマーを非常に狭い分子量分布を 有する画分に分別する（それによって、ポリマーを、最終的なシート品にとって あまり望ましくない画分の含有量が比較的低いフラッシュ紡糸系にする）システ ムを伴う実験を行ってきた。 この上に記述したポリマーの如き新規なポリマー類をフラッシュ紡糸方法で使 用するにはフラッシュ紡糸方法をかなり調整する必要があるが、狭い分子量分布 を示すポリマーをフラッシュ紡糸すると非常に重要な面である引張り強度と伸び とじん性の点で特性がかなりより良好な製品が得られるのは間違いないと思われ る。 本発明の目的で使用可能なポリマー類には、エチレンのホモポリマー類および コポリマー類、そしてエチレンのホモポリマーとコポリマーのブレンド物が含ま れる。このようなポリマー類はチーグラー・ナッタ型触媒またはシングルサイト 触媒のいずれかを用いて製造可能である。本 発明で用いるに特に有用なポリマー類は、エチレンのホモポリマー類または重合 コモノマー単位含有量が比較的低いエチレンコポリマー類で構成された高密度ポ リエチレン（ＨＤＰＥ）である。商業的に入手可能な高密度ポリエチレンコポリ マー類には、通常、アルファオレフィン類、例えばプロピレン、ブテン、ヘキセ ンおよびオクテンなどがコモノマーとして用いられている。本出願および特に請 求の範囲における意味を明瞭にする目的で、ポリエチレンは、全体またはほぼ全 体がエチレンモノマーから構成されていてそれに含まれる重合コモノマー単位の 割合がゼロから少しのみであるポリマーを意味する。高密度ポリエチレンは密度 が約０．９３５ｇ／ｃｃ以上のポリエチレンを意味する。 狭い分子量分布を示すポリマーをフラッシュ紡糸することの追加的利点の１つ は、装置を汚すポリマーの多くはその装置に供給されるポリマーに含まれる低分 子量部分である点である。従って、狭い分子量分布を示すポリエチレンをフラッ シュ紡糸することができるようになれば、装置に関して、スピンセルの汚れに苦 しむ度合が低くなると言った利点が得られる可能性がありかつ装置の運転をより 長期に渡ってより安定に行うことができると期待される。確かに、生産時間が長 ければ長いほど事業の販売利益がより良好になると解釈されるであろう。 更に、スピンオリフィス１４の形状を変えることでも引張り強度と伸びとじん 性を更に向上させることができることを見い出した。スピンオリフィス１４の形 状で特に興味の持たれる点は直径に対する長さの比率である。図３を参照して、 スピンオリフィスに文字１で示す長さと文字ｄで示す直径を持たせる。標準的な 装置の直径に対する長さの比「ｌ／ｄ」は歴史的にほぼ１であった。 標準的な装置を用いた場合にポリマー濃度が伸びおよび引張り強度に与える影 響はほとんどない。しかしながら、スピンオリフィス１４を直径に対する長さの 比が長さの方が直径よりもずっと大きくなるに充分なほど細長くした場合には、 スピンセル１０に送り込む均一混合物中のスピン剤に対するポリマーの比率を調 整することを通して、フラッシュ紡糸材料の伸びを実質的に変えることができる 。極めて注目すべきは、スピンオリフィスの構造と溶液の濃度と狭い分子量分布 のポリマーを組み合わせると、かなり高い伸びと引張り特性の組み合わせが得ら れる。 この上に記述した変数を変えた時の効果を実証する目的で実施例（ｅｘａｍｐ ｌｅ ｃａｓｅｓ）を調製した。しかしながら、適切なシートおよびシート特性 を与えるほど充分にフィブリル形成した（ｆｉｂｒｉｌｌａｔｅｄ）ヤーンを紡 糸することができるようにするには他の工程条件を変える必要があることを注目 すべきである。ある場合には、試験で利用できるポリマーの量がシートを作成す るに足りる量でなかった。試験を受けさせることができそしてポリマーサンプル （繊維およびシートの両方に成形した）と比較することができるフラッシュ紡糸 繊維を製造する目的で、図４に示す小規模の試験装置を用いる。 ここで図４に戻り、そこに、ポリマーとスピン剤を混合してスピン混合物を生 じさせるツインセル（ｔｗｉｎ ｃｅｌｌ）試験装置４０を示す。装置４０には ブロック４１が含まれていて、上記ブロックには一次シリンダーチャンバ４４と 二次シリンダーチャンバ４５が含まれている。ポリマーおよびスピン剤を測定量 で適切なアクセス（ａｃｃｅｓｓ）、例えば口４８などに通して一次シリンダー チャンバ４４に供給する。このポリマーとスピン剤を、スタティックミキサーエ レメント（ｓｔａｔ ｉｃ ｍｉｘｅｒ ｅｌｅｍｅｎｔ）５１が含まれている通路５０に通して一次 シリンダーチャンバ４４と二次シリンダーチャンバ４５の間で前後方向に移動さ せる。油圧ポンプ54から油圧式バルブ５５そして油圧式ライン５６および５７に 通して送られる加圧液で動くピストン６４および６５によって、上記ポリマーと スピン剤が２つのチャンバ４４と４５の間を行き来する。上記ポリマーとスピン 剤が充分に混ざり合うまでこの混合物を前以て決めておいた温度に加熱して圧力 をセンサー６７で監視する。次に、上記油圧系を操作して、上記溶液が一次シリ ンダーチャンバ４４の中に入った後に二次ピストン６５が通路５０に最も近い位 置に固定されるようにバルブ５５を閉じる。上記油圧式バルブ５５を閉じると、 また、油圧油がライン５６を通ってポンプ５４の中に戻ることができなくなる。 ここで、スピン圧力（ｓｐｉｎ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）を比較的均一に維持する アキュムレーター（ａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒ）７４を用いて、一次チャンバ４４ に入っているスピン溶液（ｓｐｉｎ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）をバルブ７１に通して 紡糸する。このアキュムレーター７４にはピストン７６と一緒に比較的大きな（ 一次および二次シリンダーチャンバ４４および４５のいずれかに比較して）シリ ンダー７５が含まれている。このアキュムレーターのシリンダー７５の大部分が 油圧油（好適には水）で満たされ、そしてピストン７６のもう一方の側に存在す る空間（シリンダー７５内の）が加圧ガスで満たされる。この加圧ガス［適切な 給源からガスライン（ｇａｓ ｌｉｎｅ）７８を通って供給される］を制御する ことで、紡糸中のアキュムレーター圧をほぼ一定にして数秒間継続させる。アキ ュムレーターの圧力をセンサー７９で監視する。ツインセ ル試験装置４０を用いる場合には、その運転パラメーターを図１に示す標準的な 装置の運転に匹敵させようとする時に考慮に入れるべき項目がいくつか存在する 。本実施例では、Ａｎｄｅｒｓｏｎ他（米国特許第３，２２７，７９４号）が開 示した圧力レットダウンチャンバを用いず、その代わりに、混合サイクルの終点 でアキュムレーターの圧力をレットダウンチャンバの効果を模擬する所望スピン 圧力になるように設定する。また、スピンセルとアキュムレーターの間に位置す るバルブ８１および紡糸口金オリフィス７１を逐次的に急速に開ける。結果とし て得たフラッシュ紡糸品をステンレス鋼製のオープンメッシュスクリーンバスケ ット（ｏｐｅｎ ｍｅｓｈ ｓｃｒｅｅｎ ｂａｓｋｅｔ）内に集める。使用し た材料は比較的少量で圧力を高くしたことから、本実施例で行った紡糸大部分の 継続時間はほぼ１秒のみであった。 スピンセルとアキュムレーターの間に位置するバルブ８１を開けた後に紡糸口 金オリフィス７１を開けるまでに要した時間は通常ほぼ１から２秒である。レッ トダウンチャンバを用いる場合の上記チャンバ内の滞留時間は通常０．２から０ ．８秒である。しかしながら、滞留時間が繊維の形態および／または特性に与え る影響はその時間が約０．１秒以上から約１０秒未満である限りあまり大きくな いことを確認した。スピンセルとアキュムレーターの間に位置させたバルブを開 けると直ちにスピンセル内の圧力は混合圧力（ｍｉｘｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ）からアキュムレーターの圧力に降下する。紡糸口金オリフィス７１を開けると ライン８２内の圧力が降下することからスピンセルの圧力が再び降下する。本実 施例では、コンピューターが使用されている圧力変換器を用いて、紡糸口金直前 の圧力（紡糸中に測定）をスピン圧力として記録する。 この圧力は設定したアキュムレーター圧力よりも通常約１００から２００ｐｓｉ 低い。従って、スピンセル内に存在する２相分散液の量はアキュムレーターの圧 力および実際のスピン圧力の両方そしてそのような圧力になっている時間に依存 する。時には、アキュムレーターの圧力を曇点圧力よりも高い圧力に設定する。 この場合、スピンセル内に存在する２相分散液の量は、主に、紡糸口金オリフィ スを開けた後に到達するスピン圧力によって決定されるであろう。 ヤーンおよびシートに関して行った試験および他の測定パラメーター、例えば 引張り強度、破壊伸びおよびじん性などは数多く存在する。数多く行った試験お よび測定パラメーターを簡単に説明する目的でいくつかの測定、試験および試験 方法を本明細書の以下に記述する。分子量分布、数平均分子量および重量平均分子量 ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）を用いて重量平均分子量および数平均 分子量の測定を行った。Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｌａｂｓ Ｍｉｘｅｄ Ｂカラムが３ 本とＶｉｓｃｏｔｅｋ粘度検出器が備わっているＷａｔｅｒｓ １５０−Ｃクロ マトグラフを用いてＧＰＣ分析を実施した。ポリマー溶液の調製で用いそしてま た可動相として用いた溶媒は１，２，４−トリクロロベンゼンである。溶液の調 製および分析を１４０Ｃで行う。装置の較正を一連の狭分布（ｎａｒｒｏｗ ｄ ｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）ポリスチレンと対照させて行う。 分子量分布は重量平均分子量を数平均分子量で割った値である。メルトインデックス ＡＳＴＭ Ｄ１２３８−９０Ａ（引用することによって本明細書に組み入れら れる）に従い、２．１６ｋｇの重りを用いて１９０℃の温度で メルトインデックスを測定して、ｇ／１０分の単位で表す。濃度 ポリマー／スピン剤の濃度を重量パーセントで測定する。表面積 フラッシュ紡糸ポリエチレンの表面積は典型的に１０から５０ｍ²／ｇの範囲 である。これは他の繊維紡糸技術に比較してかなり高く、それによって、不織シ ート製品で典型的に望まれる高い不透明度が得られる。プレキシフィラメンタリ ーフィルム−フィブリルストランド（ｓｔｒａｎｄ）の表面積をＳ．Ｂｒｕｎａ ｕｅｒ，Ｐ．Ｈ．ＥｍｍｅｔｔおよびＥ．Ｔｅｌｌｅｒ，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ． Ｓｏｃ．，６０巻３０９−３１９頁（１９３８）（引用することによって本明細 書に組み入れられる）のＢＥＴ窒素吸収方法で測定して、ｍ²／ｇとして報告す る。以下に考察するサンプルに関しては表面積を測定しなかったが、経験のある 人が目で観察したことを基にして、以下に示す試験は全部フラッシュ紡糸ポリエ チレンに典型的な表面積の範囲である１０から５０ｍ²／ｇの範囲内であると報 告することができるであろう。ツインセルプレキシフィラメントヤーン引張り試験方法 フラッシュ紡糸ストランドのデニールを下記の如く測定する：ヤーンから長さ が９０ｃｍのストランドを１本切り取り、そのヤーンの１つの端に１００グラム の重りを３分間吊すことで湾曲とうねりを取り除く。この長い１本のヤーンスト ランドから１８ｃｍの個々の片を５本切り取り、各片に関してデニールを測定す る。 上記ストランドの粘り強さ、伸びおよびじん性をＩｎｓｔｒｏｎ引張り試験機 で測定する。このストランドの条件付けおよび試験を６５％の 相対湿度下７０Ｆで行う。次に、このストランドを１インチ当たり１０回転捩っ た後、Ｉｎｓｔｒｏｎ試験機のジョー（ｊａｗｓ）に取り付ける。２インチのゲ ージ長（ｇａｕｇｅ ｌｅｎｇｔｈ）を用い、伸び速度を１分当たり２インチに する。破壊時の粘り強さを１デニール当たりのグラム（ｇｐｄ）で記録する。破 壊時の伸びをサンプルの２インチゲージ長のパーセントとして記録する。じん性 は、サンプルの破壊に要する仕事量をサンプルのデニールで割った尺度であり、 これをｇｐｄで記録する。引張り応力は応力／歪み曲線の傾きに相当し、これを ｇｐｄの単位で表す。基本重量 基本重量をＡＳＴＭ Ｄ３７７６（引用することによって本明細書に組み入れ られる）に従って測定してオンス／平方ヤード（ｇ／ｍ²）で報告する。以下に 示す実施例で報告する基本重量は各々シートに関して少なくとも６回行った測定 の平均を基とする基本重量である。層剥離強度 引張り試験機、例えばＩｎｓｔｒｏｎテーブルモデル試験機などを一定の引き 伸ばし速度で用いてシートサンプルの層剥離強度を測定する。１．０インチ（２ ．５４ｃｍ）ｘ８．０インチ（２０．３２ｃｍ）のサンプルの断面の中にピック （ｐｉｃｋ）を挿入して分離を開始させて手で層剥離を起こさせることを通して 、サンプルの層剥離を約１．２５インチ（３．１８ｃｍ）起こさせる。このよう な層剥離を受けさせたサンプル面を試験機のクランプに取り付けて、上記クラン プが１．０インチ（２．５４ｃｍ）離れて位置するように設定する。上記試験機 を５．０インチ／分（１２．７ｃｍ／分）のクロスヘッド速度で開始させて運転 する。クロスヘッドが約０．５インチ動いてたるみが取り除かれた後、コンピュ ーターで引き上げ力（ｐｉｃｋｉｎｇ ｕｐ ｆｏｒｃｅ）の読み取りを始める 。このサンプルに層剥離を約６インチ（１５．２４ｃｍ）受けさせ、その間に力 の読み取りを３０００回行って、平均を取る。平均層剥離強度は平均力をサンプ ルの幅で割った値であり、これをポンド／インチ（Ｎ／ｃｍ）の単位で表す。こ の試験は一般にＡＳＴＭ Ｄ２７２４−８７（引用することによって本明細書に 組み入れられる）の方法に従う。以下に示す実施例で報告する層剥離強度値は各 々シートに関して少なくとも６回行った測定の平均を基とする値である。不透明度 不透明度をＴＡＰＰＩ Ｔ−５１９ ｏｍ−８６（引用することによって本明 細書に組み入れられる）に従って測定する。不透明度は、黒色背景に面するよう に位置させた１枚のシートから反射して来る反射率を白色の背景標準から反射し て来る反射率と比較した値であり、これをパーセントとして表す。以下に示す実 施例で報告する不透明度値は各々シートに関して少なくとも６回行った測定の平 均を基とする値である。グラブ張力（Ｇｒａｂ Ｔｅｎｓｉｌｅ） ＡＳＴＭ Ｄ１６８２、セクション１９（引用することによって本明細書に組 み入れられる）を下記の如く修飾して引張り特性を測定する。この試験では、２ ．５４ｃｍｘ２０．３２ｃｍ（１インチｘ８インチ）のサンプルの向かい合う末 端部をクランプで挟んだ。このサンプルをサンプルが破壊するまで５．０８ｃｍ ／分（２インチ／分）の速度で一定に引っ張った。以下に示す実施例で報告する 引張り特性値は各々機械方向に裁断した試験片に関して６回行った測定値と横方 向に裁断した試験 片に関して６回行った測定値の平均であった。破壊時の力をサンプルの基本重量 で割って正規化し、これを破壊強度としてポンド・平方ヤード／（オンス・イン チ）（Ｎ・ｍ²／（ｇ・ｃｍ））で報告する。荷重が１３．３４ニュートン（３ ポンド）の時の伸びおよび破壊時の伸びを元のサンプル長のパーセントとして報 告した。破壊までの仕事量（ＷＴＢ）（これは応力−歪み曲線の下の面積である ）をサンプルの基本重量およびサンプルの幅で割ることで正規化し、これをじん 性としてポンド・平方ヤード／オンス（Ｎ・ｍ²／ｇ）で報告した。スペンサー穴開き（Ｓｐｅｎｃｅｒ Ｐｕｎｃｔｕｒｅ） 能力が６４００グラム・力になるように修飾したエルメンドルフ（Ｅｌｍｅｎ ｄｏｒｆ）試験機で接触面積が０．３５平方インチの衝突ヘッド（ｉｍｐａｃｔ ｈｅａｄ）を用いる以外はＡＳＴＭ Ｄ３４２０−９１の方法Ｂ（引用するこ とによって本明細書に組み入れられる）に従ってスペンサー穴開きを測定する。 崩壊に要した測定エネルギーを衝突ヘッドの面積で割ることで結果を正規化して 、それをインチ・ポンド／平方インチ（Ｊ／ｃｍ²）で報告する。以下に示す結 果は各々シートに関して少なくとも６回行った測定の平均を基とする値である。エルメンドルフ引裂き エルメンドルフ引裂き強度をＡＳＴＭ Ｄ１４２４（引用することによって本 明細書に組み入れられる）に従って測定する。エルメンドルフ引裂き値を以下に 示す実施例に報告する。 図４に示したツインセル装置４０を用いて数多くのポリマー試験を実施して、 シート製品の特性予測で利用できるデータを得た。実施例Ｙ−１ａからＹ−Ｄ３ ではノルマルペンタンを６８％とシクロペンタンを３ ２％含有するスピン剤を用いる。以下に示す実施例ではツインセル装置４０を用 いてフラッシュ紡糸ヤーンの特性に焦点を当てた実験を行って下記の特性を得た 。 また、パイロットライン装置も用いて試験を実施してシート製品の製造を行っ た。実施例Ｓ−Ｂ１ａでは、パイロットラインを用いて、線状高密度ポリエチレ ンが１８．１％とスピン剤（３２％のシクロペンタンと６８％のノルマルペンタ ンから成る）が８１．９％入っている溶液からプレキシフィラメンタリーポリエ チレンをフラッシュ紡糸した。このポリエチレンが示すメルトインデックス（２ ．１６ｋｇの重さを用いて１９０℃で行う）は０．７３ｇ／１０分であり、メル トフロー比［（２．１６ｋｇの重さを用いて１９０℃で測定したＭＩ）／（２１ ．６ｋｇの重さを用いて１９０℃で測定したＭＩ）］は３４であり、そして密度 は０．９６ｇ／ｃｃであった。上記ポリエチレンをＬｙｏｎｄｅｌｌ Ｐｅｔｒ ｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（ヒューストン、テキサス州）から商標Ａ ＬＡＴＨＯＮ^Rの下で得た。ＡＬＡＴＨＯＮ^Rは現在Ｌｙｏｎｄｅｌｌ Ｐｅｔｒ ｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙの登録商標である。上記溶液を連続混合装 置内で調製して、それを、加熱されている輸送ラインに通して約１３．８ＭＰａ （２０００ｐｓｉ）の圧力下１８５℃の温度で輸送して、整列している６カ所の 紡糸位置に送り込んだ。各紡糸位置に、上記溶液の圧力を約７．０ＭＰａ（１０ １０ｐｓｉ）にまで降下させる圧力レットダウンチャンバが備わっている。上記 溶液を、各レットダウンチャンバから、直径に対する長さが約０．９の０．８７ １ｍｍ（０．０３４３インチ）スピンオリフィスに通して、ほぼ大気圧に保持さ れている領域に約５０℃の温度で排出させた。各オリフィスを通る溶液の流量は 約１３６ｋｇ／時（２９９ポンド／時）であった。上記溶液は、この上に記述し たように、プレキシフィラメンタリーフィルム−フィブリルにフラッシュ紡糸さ れ、動いているベルトの上にレイ ダウンし、１つにまとまり、緩く強化されたシートとして取り上げロールに集め られる。 このシートを、Ｐａｌｍｅｒ結合装置（ｂｏｎｄｅｒ）の動いているベルトと 回転していて加熱されている滑らかな金属製ドラム（直径約５フィート）の間に 通すことで、このシートを結合させた。上記ドラムは加圧蒸気で加熱されており 、そしてこのドラムの内側に存在する蒸気の圧力を調整することを通して、結合 温度を調節する。この加圧蒸気で上記ドラムの結合用表面を約１３３から１４１ ℃に加熱する。この蒸気の圧力を用いて上記ドラムの温度を所望結合度に応じて 調整する。この結合させたシートは以下の表に実施例Ｓ−Ｂ１ａとして示す如き 不透明度、層剥離および他の特性を示す。実施例Ｓ−Ｂ１ｂからＣ−シートを以 下に示す差を伴わせてＳ−Ｂ１ａと同様な様式で作成した。 上記結合装置の蒸気圧力を調整して結合温度を変化させるに伴ってシートの特 性が変化することを注目すべきである。通常は、結合温度を高くするにつれて層 剥離強度が高くなりかつ不透明度が低くなる。指定レベルの層剥離強度または不 透明度を達成するに必要な結合温度は、未結合前駆体シートの作成で用いるポリ マーおよび紡糸条件に依存する。サンプル間で意味のある比較を行う目的で、以 下に示すシートサンプルの各々を、０．３５ポンド／インチより小さい層剥離強 度値をもたらす温度と０．３５ポンド／インチより大きい層剥離強度値をもたら す温度の範囲に渡って結合させた後、層剥離強度が０．３５ポンド／インチの時 の特性を線形回帰を用いて推定した。 以下に示す実施例では、実施例Ｓ−Ｂ１ａの製造に関して記述した装置からヤ ーンを未強化シートの形態で集めた。 要約として、狭い分子量分布を示すポリエチレンをフラッシュ紡糸すると品質 の向上、特に引張り強度、伸びおよびじん性の向上がもたらされる。また、スピ ンオリフィスの幾何形態およびスピン濃度を変えることを通して伸びの追加的向 上を達成することも可能である。注目すべきは、このような変化、即ちポリマー 条件と紡糸条件の各々で製品の特性が互いから独立して向上する点である。言い 換えれば、特性が向上するように各々を独立して調整することができ、そして両 者を一緒に調整して特性が最も良好になるように向上させることができる。 この上で行った説明および図は、それらがパブリックベース（ｐｕｂｌｉｃ ｂａｓｅ）の知識に貢献するように本発明を説明して記述することを意図したも のであった。このような知識および理解の貢献の代わりに排他的な権利が求めら れかつそれは尊重されるべきである。そのような排他的権利の範囲は、示すこと が可能であった個々の詳細および好適な装置によって決して制限されるべきもの でも狭められるべきものでもない。明らかに、本出願に対して与えられる如何な る特許権の範囲も以下に示す請求の範囲によって判断され決定されるべきもので ある。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年８月６日（１９９８．８．６） 【補正内容】 ＳＩ単位への変換に関する表 １デニール＝１．１デシテックス（ｄｅｃｉｔｅｘ） １インチ当たり１ポンド −１メートル当たり１７５．１ニュートン １オンス当たり１ポンド・平方ヤード＝１グラム当たり０．０９ニュートン・平 方メートル １平方ヤード当たり１オンス＝１平方メートル当たり３３．９グラム １デニール当たり１グラム＝１デシテックス当たり０．０９１グラム １インチ＝２．５４センチメートル １平方インチ＝６．４５平方センチメートル １平方インチ当たり１ポンド（ゲージ）＝６．８９キロパスカル １平方インチ当たり１ポンド（絶対）＝１０８．２キロパスカル 破壊強度 −１オンス・インチ当たり１ポンド・平方ヤード＝１グラム・センチ メートル当たり５．２ｘ１０^-2ニュートン・平方メートル 破壊までの仕事量 −１オンス当たり１ポンド・平方ヤード＝１グラム当たり０ ．０９ニュートン・平方メートル スペンサー穴開き −１平方インチ当たり１インチ・ポンド＝１平方センチメー トル当たり１．７ｘ１０^-2ニュートン・メートル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｃ０８Ｌ 23:00 Ｃ０８Ｌ 23:00 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＪＰ，ＫＲ (72)発明者 マーシヤル，ラリー・レイ アメリカ合衆国バージニア州23838チエス ターフイールド・ウオーターフアウルフラ イウエイ8950 (72)発明者 パクラー，トーマス・エイ アメリカ合衆国バージニア州23112ミドロ シアン・オールドフオツクストレイル4445 (72)発明者 フバード，ゲイリー・スチーブン アメリカ合衆国バージニア州23141クイン トン・ノースヘアピンドライブ112

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．２ｍ²／ｇ以上のＢＥＴ表面積を有するフラッシュ紡糸ポリエチレン製プ レキシフィラメンタリーヤーンであって、ポリマーが少なくとも約２０，０００ の数平均分子量および約４．０未満の分子量分布を示すポリエチレン製プレキシ フィラメンタリーヤーン。 ２．該ポリマーの分子量分布が約３．０未満である請求の範囲第１項記載のポ リエチレン製プレキシフィラメンタリーヤーン。 ３．該ヤーンの破壊伸びが約１００パーセント以上である請求の範囲第１項記 載のポリエチレン製プレキシフィラメンタリーヤーン。 ４．該ヤーンのじん性が１デニール当たり約３グラム以上である請求の範囲第 １項記載のポリエチレン製プレキシフィラメンタリーヤーン。 ５．該ポリエチレンが高密度ポリエチレンである請求の範囲第１項記載のポリ エチレン製プレキシフィラメンタリーヤーン。 ６．２ｍ²／ｇ以上のＢＥＴ表面積を有するフラッシュ紡糸ポリエチレン製プ レキシフィラメンタリーヤーンを含有して成る不織シートであって、該ポリエチ レンが少なくとも約２０，０００の数平均分子量および約４．０未満の分子量分 布を示す不織シート。 ７．該ポリエチレンポリマーの分子量分布が約３．０未満である請求の範囲第 ６項記載の不織シート。 ８．フラッシュ紡糸ポリエチレン製プレキシフィラメンタリーフィルム−フィ ブリルを含有して成る不織シートであって、プレキシフィラメントが該シートの 領域に渡って一緒に結合しておりそして該ポリエチレンが約２０，０００以上の 数平均分子量および約４．０未満の分子量分布を示す不織シート。 ９．基本重量が１平方ヤード当たり約３．０オンス朱満でありそして層剥離強 度が１インチ当たり約０．２０から約０．７５ポンドでありそして不透明度が約 ８５％以上である請求の範囲第８項記載の不織シート。 １０．破壊伸びが少なくとも２０パーセントである請求の範囲第８項記載の不 織シート。 １１．該シートが面結合していて測定可能な層剥離強度を有しそして更にじん 性が約７ポンド・平方ヤード／オンス以上であることに加えてポンド／インチと して測定した層剥離強度の１３．５倍以上である請求の範囲第１項記載の不織シ ート。 １２．該じん性が約１０ポンド・平方ヤード／オンス以上であることに加えて ポンド／インチとして測定した層剥離強度の１３．５倍以上である請求の範囲第 １１項記載の不織シート。 １３．フラッシュ紡糸プレキシフィラメントを含有して成るポリマー含有不織 シートであって、破壊伸びが２５％以上であるポリマー含有不織シート。 １４．破壊伸びが３５％以上である請求の範囲第１３項記載のポリマー含有不 織シート。 １５．破壊伸びが４５％以上である請求の範囲第１３項記載のポリマー含有不 織シート。 １６．該シートが面結合している請求の範囲第１３項記載のポリマー含有不織 シート。 １７．該シートが該シートの領域に渡って点結合している請求の範囲第１３項 記載のポリマー含有不織シート。 １８．少なくとも９０％の不透明度および１インチ当たり少なくとも 約０．２０ポンドの層剥離強度を有する請求の範囲第１３項記載の不織シート。 １９．フラッシュ紡糸ポリエチレン製プレキシフィラメンタリーフィルム−フ ィブリル材料であって、該ポリエチレンが少なくとも２０，０００の数平均分子 量および約４．０未満の分子量分布を示しそして該フィルム−フィブリル材料が ２ｍ²／ｇ以上のＢＥＴ表面積を有するフィルム−フィブリル材料。 ２０．該ポリエチレンの分子量分布が約３．５未満である請求の範囲第１９項 記載のフィルム−フィブリル材料。 ２１．該ポリエチレンの分子量分布が約３．０未満である請求の範囲第１９項 記載のフィルム−フィブリル材料。 ２２．該ポリエチレンの分子量分布が約２．５未満である請求の範囲第１９項 記載のフィルム−フィブリル材料。 ２３．該シートが面結合していて測定可能な層剥離強度を有しそして更にじん 性が約７ポンド・平方ヤード／オンス以上であることに加えてポンド／インチと して測定した層剥離強度の１３．５倍以上である請求の範囲第１９項記載のフィ ルム−フィブリル材料。 ２４．該じん性が約１０ポンド・平方ヤード／オンス以上であることに加えて ポンド／インチとして測定した層剥離強度の１３．５倍以上である請求の範囲第 ２３項記載のフィルム−フィブリル材料。 ２５．高い伸びを示すフラッシュ紡糸品をフラッシュ紡糸する方法であって、 約４．０未満の分子量分布を示すように選択したポリマーとスピン液が入ってい る溶液を高温高圧下で生じさせそしてこの溶液を直径に対する長さが約２．０以 上のオリフィスに通してフラッシュ紡糸する ことで１００％以上のヤーン破壊伸びを示すプレキシフィラメンタリーヤーンフ ィルム−フィブリル材料を生じさせる段階を含む方法。 ２６．該溶液を直径に対する長さの比が少なくとも約３．０のスピンオリフィ スに通して紡糸することを更に含む請求の範囲第２５項記載の方法。 ２７．約３．５未満の分子量分布を示すポリマーとスピン液が入っている溶液 を生じさせることを更に含む請求の範囲第２５項記載の方法。 ２８．プレキシフィラメンタリーフィルム−フィブリル材料にフラッシュ紡糸 するポリエチレンの分子量分布を狭くする目的で溶解段階前のポリエチレンに分 別を受けさせて該ポリエチレンの一部を分離する請求の範囲第２７項記載の方法 。 ２９．フラッシュ紡糸ポリエチレン製プレキシフィラメンタリーフィルム−フ ィブリルを含有して成る不織シートであって、プレキシフィラメントが該シート の領域に渡って一緒に結合しておりそして該ポリエチレンが約２０，０００以上 の数平均分子量および約４．０未満の分子量分布を示す不織シート。 ３０．基本重量が１平方ヤード当たり約３．０オンス未満でありそして層剥離 強度が１インチ当たり約０．２０から約０．７５ポンドでありそして不透明度が 約８５％以上である請求の範囲第２９項記載の不織シート。 ３１．破壊伸びが少なくとも２０パーセントである請求の範囲第２９項記載の 不織シート。 ３２．じん性が少なくとも約８である請求の範囲第２９項記載の不織シート。