JP2003533374A - 三次元の高度に弾性のフィルム/不織布複合体 - Google Patents
三次元の高度に弾性のフィルム/不織布複合体Info
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Abstract
Description
ィルム/不織布複合体であって、複合体を点結合するのに使用された接合点(w
eld points)によって複合体上に形成された非弾性膜(inelas
tic membranes)を破裂させるように複合体を伸張することによっ
て製造後に通気性にされる前記複合体に関する。
要求が存在している。高い弾性回復率、通気性、および引裂き抵抗、と結び付け
られた高い伸び率を導出する積層体(laminates)はこの要求を満たす
ための手段として究明されつつある。
ば不織繊維または結合を損傷するので積層体強度特に引張強さを低下させた。加
えて、従来の技法によって製造された積層体は所期応用に最適に機能するのに十
分な弾性回復をしばしば欠いている。
ムに孔をあけることによって与えられた。不織布へのフィルムの積層はしばしば
接着剤の使用によって行われる。これら接着剤は積層体の孔または開口を塞ぐ性
向を有し、従って、所期通気性を多分低下させる。
ィルムに孔をあけること、を通してフィルムに孔をあけることによっても与えら
れた。しかし、これら孔あけプロセスは積層体全体の上に様々な弱い箇所を結果
として生じる。弱い箇所はしばしば引裂き開始点になる。
多数の厄介で経費のかかる諸工程に従わされなければならない。
た高い弾性を有する積層体およびその製造方法を開発することが必要である。加
えて、従来の積層体の上に形成されていた引裂き開始点を無くした積層体および
その製造方法を開発することが望ましい。最後に、上記諸性質を維持しながら積
層体をつくるのに必要とされた工程の数を減少させる必要がある。
air permeable)の諸性質を示す改良されたフィルム/不織布複合
体を提供する。
つの団結層(consolidated layers)を含んでいる。団結層
は一方向繊維と非一方向繊維から構成されている。一方向および非一方向繊維は
複合体上に伸縮性および非伸縮性領域を提供する。
合されている。一態様においては、複合体を接合するのに超音波ホルン(ult
rasonic horn)が使用される。接合後には、複合体上には次のよう
な別個の領域が形成されている:非接合領域、結合領域、および膜領域。非接合
領域は接合点を取り囲む複合体の領域である。接合点、そこには事実上結合が生
じる、は接合工程中に力と熱/融解エネルギーによって襲撃されたポリマーのア
マルガム化集団(amalgamated masses)である。膜領域は熱
/融解エネルギーの適用後に残っているポリマー材料の非常に薄い不浸透性(i
mpervious)の膜である。
の膜を引裂いてフィルムに通気性を付与するように最終使用者によって伸張され
てもよい。団結層の繊維の縦方向における破断までの引張−対−横方向における
破断までの引張の比はおおよそ1.8:1である。
ィルム/不織布複合体10が示されている。複合体10は第一団結シート12、
第二団結シート14、および不浸透性フィルムコア層16を含んでいる。団結シ
ートはスパンボンド繊維18(図2)から構成されている。スパンボンド繊維1
8は不織の二成分のまたはブレンドされた繊維であってもよい。スパンボンド繊
維18が二成分繊維である場合、繊維18の成分は好ましくは二つの別個の融点
を有する。同様に、シート12および14がブレンド繊維から構成される場合に
は、ブレンド繊維が二つの別個の融点を有することが好ましい。好ましくは、ス
パンボンド繊維18は約15〜30gsmの重さを有する。フィルムコア層16
は様々な材料のものであってもよいが、材料は流体および空気に不浸透性でなけ
ればならない。一態様においては、コア層16は多層フィルムから構成されても
よい。単層エラストマーや発泡体層のような代替エラストマーフィルムもコア層
16として使用されてもよいが、かかるフィルムは流体および/または空気不浸
透性の材料から構成されていなければならない。
イプA−B−AまたはA−B−A´からの水素化ジエンをもった少なくとも一つ
の又はそれ以上のブロックコポリマーを伴うコンパウンドである。通常、かかる
コンパウンドは単層として単独で延伸されたときに100%を越す伸張からの比
較的良好な弾性回復または低い硬化を示す。スチレン/イソプレン、ブタジエン
またはエチレン−ブチレン/スチレン(SIS、SBS、またはSEBS)ブロ
ックコポリマーは特に有効である。コア層16として使用するためのその他の有
効なエラストマー組成物はエラストマーポリウレタン、エチレンコポリマー、た
とえば、エチレンビニルアセテート、エチレン/プロピレンコポリマーエラスト
マーまたはエチレン/プロピレン/ジエンターポリマーエラストマー、を包含す
ることができる。これらポリマーの単独ブレンド又は他の変性用弾性または非弾
性材料とのブレンドも本発明をもって有効であることを意図されている。或る好
ましい態様においては、エラストマー材料は高性能エラストマー材料、たとえば
、SEBS、SBS、SISまたはシェルケミカル社(Shell Chemi
cal Co.)からのクラトン(Kraton)(登録商標)エラストマー樹
脂類、それらはエラストマーブロックコポリマーである、を含むことができる。
一および第二シートは本願明細書に組み入れられるハーセンベーラー・ジュニア
(Hassenboehler,Jr.)他への米国再発行特許第35,206
号に記載されている技法に従って炉内またはその他加熱装置内で配向される。こ
のプロセスの結果は第一団結シート12と第二団結シート14である。個々の繊
維18はシート12、14の上に密に充填されており、そして横方向にのみ伸張
する(すなわち、異方性繊維)。弾性のフィルム/不織布複合体10(図1)は
団結シート12、14間にコア層16を封入することによってつくりだされる。
の層12、14、16を不連続接合点20で合わるためには、超音波接合や加熱
接触接合(thermal contact welding)のような力と熱
/融解エネルギーの組合せが使用される。図2および3に示された好ましい態様
においては、団結層12、14と不浸透性フィルムコア層16を接合する接合点
20を形成するのに超音波接合が使用される。接合点20はフィルム/不織布複
合体21の全表面積の約2%〜約10%を占める。約0.75mmの直径を有し
そして横方向に中心線から中心線まで約3.5mmの間隔をもつ接合点20が望
ましいということが判明した。超音波接合は接合点20を形成するための好まし
い方法である。接合点20を生成するのに加熱接触接合や点接合を含めてその他
の適する方法が使用されてもよい。図3に最もよく示されているように、接合さ
れた膜22および材料の結合領域24は接合点20の適用から結果生じる。接合
された膜22は接合点適用後に残っているポリマー材料の非常に薄い不浸透性の
膜である。膜22は本質的に非弾性である。接合後、第一および第二団結シート
12および14と不浸透性フィルムコア層16は三つの領域を構成する。非接合
領域26は結合領域24を取り囲んでいる複合体21の領域である。結合領域2
4、そこには実際の結合が生じる、は接合点適用中に力と熱/融解エネルギーに
よって襲撃されたポリマーのアマルガム化集団25を含有している。フィルム形
成プロセスは後で更に詳細に論じる。
じる。膜22は複合体21が伸張されるときに引裂かれる。伸張中に、膜22は
非弾性であるので裂ける。通気性は横方向に約50%〜約200%の範囲の伸張
を誘発することによってフィルム/不織布複合体21に付与される。例として、
50%の伸張の誘発においては、複合体21の1インチ試料は少なくとも1.5
インチ長さになる。複合体21の伸張と膜22の引裂きにもかかわらず、フィル
ム/不織布複合体21は力に対する、特に、約200%より大きい複合体21の
伸びを起こさせる力に対する、十分な抵抗を提供してフィルム/不織布複合体2
1の引裂きを妨げる。フィルム/不織布複合体21の伸張は、最終製品が消費者
または使用者によって伸張される場合のように使用中に、または使用に先立って
製造サイトにおいて、既知の方法を使用して、起こってもよい。これら方法は幅
出しフレーム(tentering frame)、弓形バー(bowed b
ar)、または交互嵌入咬合ロール(interdigitating rol
l)、たとえば、本願明細書に組み入れられるシュワルツ(Schwarz)の
米国特許第4,368,565号に記載されているもの、を使用することを包含
する。
形成するために接合プロセスを受けることが示されている。接合点20は団結シ
ート12、14を不浸透性フィルムコア層16に点結合または接合して接合され
た弾性のフィルム/不織布複合体21を形成する。超音波接合を行うためには、
弾性のフィルム/不織布複合体ウェブ10が超音波ホルン30と超音波結合ロー
ル32の間に通される。超音波結合ロール32は複数の隆起領域34を有する。
超音波接合中に、超音波結合ロール32の隆起領域34の近くにいる団結層12
、14の集団は溶融状態になりそして超音波ホルン30から遠のいて外側へ流動
して接合点20を形成する。残っている薄い層材料は膜22を形成し、それはア
マルガム化集団25によって取り囲まれている(図3)。接合後、膜22は流体
または空気に対して不浸透性のままである。膜22の位置は結合ロール32の個
々の隆起領域34(それは超音波結合のための点を提供する)に対応している。
隆起領域34はフィルム/不織布複合体10を完全には貫通しないが、超音波ホ
ルン30から伝えられるエネルギー力の主な通路として作用する。隆起領域34
がないと、ホルン30によって弾性のフィルム/不織布複合体ウェブ10を横切
って供給される力は一様であろう。結果として、隆起領域34は接合されたフィ
ルム/不織布複合体21にパターンを付与する。
る。横方向は、図4に示された接合プロセス中に複合体10および得られる接合
複合体21が移動する方向に対して横断方向である。接合複合体21は縦方向に
は伸張に対して抵抗する。縦方向は、接合プロセス中に複合体10および得られ
る接合複合体21が移動する方向に対して平行である。接合されたフィルム/不
織布複合体21は約40〜150gsmの範囲の最終重さを有する。
って開口がフィルム/不織布複合体21の中につくりだされ、かつ、複合体21
がその元の長さに戻ることが可能である。
実証するために設定された。実験は三つの工程を有する: 1.積層体生成工程 2.積層体活性化工程 3.積層体性質定量化工程
サンプルC、の生成を伴った。サンプルAは、超音波結合されておりそしてフィ
ルムの両面にソフトスパン(Softspan)(登録商標)不織布を使用して
いる弾性フィルムからなる。サンプルBは、超音波結合されておりそして両面が
サンプルAと同じソフトスパン(登録商標)不織布の二つの層によって覆われて
いる弾性フィルムからなる。加えて、ソフトスパン(登録商標)不織層の各々は
フィルムの各面に取り付けられる前に2:1のネックイン比(neck−in
ratio)をもって団結された。サンプルCはソフトスパン(登録商標)不織
層の各々がフィルムの各面に取り付けられる前に3:1のネックイン比をもって
団結されたこと以外はサンプルBと同じである。
そしてそれらをそれらの元の長さに戻るにまかせることによってサンプルA、B
およびCに孔がつくり出された。この実験では、積層体は手で伸張された。詳し
くは、各サンプルに1インチの印をし、そして材料を予め定められた伸びまで伸
張した。それから、材料を様々な量に伸張し、そしてその量を伸張するのに必要
とされた力を記録した。
の伸張挙動の比較を示す。データは団結サンプルBおよびCが非団結サンプルA
に比べたとき追加100%伸び率を獲得したことを示している。団結サンプルB
およびCは伸張するのにより低い力を要した;特に、60%伸張後には。非団結
サンプルBおよびCを伸張するための、より高い力は、実際の繊維18が伸張の
代わりに変形されることを意味している。データは、より高い変形は団結シート
の伸縮マトリックスに不可逆損傷を起こさせるという仮説を支持している。加え
て、団結サンプルBおよびCによる高い伸び率の獲得はそれらサンプルをして非
団結サンプルAに比べたときに複合体を更に伸張するのを容易にする、すなわち
、少ない力しか必要としない。
およびCの各々における孔を予め定められた面積の中でカウントした。次いで、
サンプルを横方向に伸張する力と、破断するまでの極限伸びの力を測定した。
においては、接合されたフィルム/不織布複合体のサンプルA、BおよびCを開
口が生じるまで伸張した又は予備伸張した。次いで、サンプルA、BおよびCの
各々における開口をサンプル面積の中でカウントして膜22(図3)の破裂率を
求めた。加えて、フィルム/不織布複合体21を横方向に100%伸びまで伸張
する力を測定した。
口レベルが達成されたらサンプルAの全体の完全性が衰え始めるということがわ
かる。加えて、団結サンプルBおよびCの両方は膜22が全部破裂するまで即ち
100%孔が生成されるまでサンプルBおよびCが伸張されたときでさえ100
%モジュラスのレベルにおけるそれらのモジュラス性質の損傷または変動を体験
しない。
もってすると繊維18の網目構造を損傷せずに又はフィルム/不織布複合体の完
全性を壊さずに非常に高い開口百分率がフィルム/不織布複合体に付与できると
いう結論を支持している。これは材料に損傷が結果生じる前に非団結材料たとえ
ばサンプルAにおいて形成されるかもしれない開口の百分率を越える大きな改良
である。さらに、団結されたフィルム/不織布サンプルBおよびCは過去に製造
されていた他の積層体や布よりも明らかに優れている諸性質を示したし、そして
通気性になるように引っ張られた。
途に依存して調節されてもよく、それには、不織層12、14の重さ、層12お
よび14の団結比、および弾性のフィルム/不織布複合体ウェブの不浸透性コア
フィルム層16として使用するためのポリマーの選択を変動させることが包含さ
れる。
を積層しそして十分に規定された弾性と選択域の通気性を有する空気または流体
浸透性の薄い構造を、フィルムの中に開口を付与するプロセスまたは装置を使用
する必要なしに形成することによって形成された、通気性で透過性の団結された
フィルム/不織布複合体である。得られた複合体は複合体の構造を損なうことな
く複合体を伸張することによって所定数の接合点から高い百分率の開口の形成を
可能にする。加えて、本発明のプロセスは型押ロールのスパイクまたは隆起領域
を損傷するであろう過剰な熱または融解エネルギー力を使用することなく実施で
きる。さらに、得られた複合体は団結不織材料の一方向の性質によって横方向に
のみ伸張する。
にも応用できる。本発明の思想および範囲を逸脱することなく様々な変形および
変更が可能であることは当業者には明白であろう、そして特許請求の範囲をカバ
ーすることを意図している。かかる変更は全て本発明の範囲に入る。
合体の断面である。
る。
係を示すグラフである。
)の数の関係を示すグラフである。
Claims (27)
- 【請求項1】 第一面と第二面を有する流体・空気不浸透性コア層; 複数の接合点によって前記コア層の前記第一面に点結合された第一団結層; 複数の接合点によって前記コア層の前記第二面に点結合された第二団結層; を含み、そして 前記接合点が実質的に非弾性である、 三次元の高度に弾性のフィルム/不織布複合体。
- 【請求項2】 前記コア層が、エラストマーフィルム、発泡体および多層フ
ィルムからなる群から選ばれた材料から構成されている、請求項1の三次元の高
度に弾性のフィルム/不織布複合体。 - 【請求項3】 前記第一団結層および前記第二団結層が、少なくとも二つの
別個の融点を有する二成分繊維から構成されている、請求項1の三次元の高度に
弾性のフィルム/不織布複合体。 - 【請求項4】 前記第一団結層および前記第二団結層が、少なくとも二つの
別個の融点を有するブレンド繊維から構成されている、請求項1の三次元の高度
に弾性のフィルム/不織布複合体。 - 【請求項5】 前記第一団結層および前記第二団結層が一方向繊維と非一方
向繊維から構成されており;そして 前記第一団結層が、異方性である繊維から構成されている、 請求項1の三次元の高度に弾性のフィルム/不織布複合体。 - 【請求項6】 前記第一団結層および前記第二団結層が一方向繊維と非一方
向繊維から構成されており;そして 前記第二団結層が、異方性である繊維から構成されている、 請求項1の三次元の高度に弾性のフィルム/不織布複合体。 - 【請求項7】 前記接合点がフィルム/不織布複合体の全表面積の約2%〜
約10%を占めている、請求項1の三次元の高度に弾性のフィルム/不織布複合
体。 - 【請求項8】 さらに、前記接合点に形成された膜を含み、前記膜は複合体
が横断方向に約50%より大きい伸びに伸張されたときに破裂して開口を形成す
る、請求項1の三次元の高度に弾性のフィルム/不織布複合体。 - 【請求項9】 複合体が複合体の引裂きを防ぐように約1500グラム/イ
ンチより大きい力に十分抵抗する、請求項1の三次元の高度に弾性のフィルム/
不織布複合体。 - 【請求項10】 複合体が約400%〜約650%の範囲の極限引張方向伸
び率を有する、請求項1の三次元の高度に弾性のフィルム/不織布複合体。 - 【請求項11】 さらに、伸縮領域と非伸縮領域を含む、請求項1の三次元
の高度に弾性のフィルム/不織布複合体。 - 【請求項12】 前記第一団結層および前記第二団結層が一方向繊維と非一
方向繊維から構成されており;そして 前記第一団結層の前記一方向および非一方向繊維が、約3:1から約1.8:
1までの範囲における縦方向対横方向における破断までの引張の比を有する、 請求項1の三次元の高度に弾性のフィルム/不織布複合体。 - 【請求項13】 前記第一団結層および前記第二団結層が一方向繊維と非一
方向繊維から構成されており;そして 前記第一団結層の縦方向対横方向における前記一方向および非一方向繊維につ
いての破断までの引張の比が約1.8:1である、 請求項1の三次元の高度に弾性のフィルム/不織布複合体。 - 【請求項14】 前記第一団結層および前記第二団結層が一方向繊維と非一
方向繊維から構成されており;そして 前記第一団結層の縦方向対横方向における前記一方向および非一方向繊維につ
いての破断までの引張の比が約3:1である、 請求項1の三次元の高度に弾性のフィルム/不織布複合体。 - 【請求項15】 前記第一団結層および前記第二団結層が一方向繊維と非一
方向繊維から構成されており;そして 縦方向対横方向について前記第一団結層のための破断までの引張の比が約1.
8:1である、 請求項1の三次元の高度に弾性のフィルム/不織布複合体。 - 【請求項16】 縦方向対横方向における前記第一団結層の破断までの引張
力の比が約3:1である、請求項1の三次元の高度に弾性のフィルム/不織布複
合体。 - 【請求項17】 第一面と第二面を有する流体・空気不浸透性コア層; 複数の接合点によって前記コア層の前記第一面に点結合された第一団結層であ
って、前記第一団結層が一方向繊維と非一方向繊維を有し、前記第一団結層の前
記一方向および非一方向繊維が約3:1から約1.8:1までの範囲における縦
方向対横方向の破断までの引張の比を有する、前記第一団結層; 複数の接合点によって前記コアの前記第二面に点結合された第二団結層であっ
て、一方向繊維と非一方向繊維を有する前記第二団結層;および 前記第一団結層と前記第二団結層と前記コア層を一緒に結合する前記接合点に
よって形成された複数の結合領域; 前記結合領域内の非弾性膜、前記膜は複合体の伸張時に裂けるのに向いており
、裂けることによって開口を形成する; を含む、三次元の高度に弾性のフィルム/不織布複合体。 - 【請求項18】 一方向繊維と非一方向繊維が約3:1から約1.8:1ま
での範囲における縦方向対横方向の破断までの引張の比を有し、前記第二団結層
の一方向繊維が前記第一団結層繊維の一方向繊維と同じ方向に配向されている、
請求項17の三次元の高度に弾性のフィルム/不織布複合体。 - 【請求項19】 流体・空気不透過性弾性コア層の第一面に第一団結層を積
層し; 流体・空気不透過性弾性コア層の第二面に第二団結層を積層し;そして 複合体を横断方向に伸張して前記複合体の中に開口をつくりだす; 諸工程を含む、三次元の高度に弾性のフィルム/不織布複合体を形成する方法。 - 【請求項20】 さらに、 前記第一および前記第二団結層を前記コア層に点結合させ;そして 点結合の前記工程によって実質的に非弾性の膜を形成する; 諸工程を含む、請求項19の方法。
- 【請求項21】 前記第一および前記第二団結層を点結合させる前記工程が
超音波接合によって遂行される、請求項20の方法。 - 【請求項22】 前記第一および前記第二団結層を点結合させる前記工程が
力と熱エネルギーの組合せによって遂行される、請求項20の方法。 - 【請求項23】 前記第一および前記第二団結層を点結合させる前記工程が
加熱接触接合によって遂行される、請求項20の方法。 - 【請求項24】 複合体を横断方向に伸張する前記工程が複合体の最終使用
者によって行われる、請求項19の方法。 - 【請求項25】 複合体を横断方向に伸張する前記工程が幅出しフレームに
よって行われる、請求項19の方法。 - 【請求項26】 複合体を横断方向に伸張する前記工程がロール上で弓形バ
ーによって行われる、請求項19の方法。 - 【請求項27】 複合体を横断方向に伸張する前記工程が交互嵌入咬合ロー
ルによって行われる、請求項19の方法。
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